机箱托架导轨胶膜粘接新工艺技术

喻少英,何燕春

（中国航空计算技术研究所，陕西 西安 710119）

机箱托架导轨胶膜粘接新工艺技术

喻少英,何燕春

（中国航空计算技术研究所，陕西 西安 710119）

对机箱托架导轨的材料选用聚四氟乙烯软带，粘接采用胶膜粘接工艺进行了全面研究，确定了胶膜粘接热压工艺参数：热压温度130～140℃，时间15～20min,压力3～4kg/cm2。对胶膜粘接工艺（新工艺）和胶黏剂粘接工艺（老工艺）进行了比较，结果表明：选用的胶膜粘接工艺参数合理，在最佳工艺参数条件下，胶膜粘接的剥离强度是胶黏剂粘接强度的1.5倍以上，工艺周期同胶黏剂粘接周期相比，缩短了70%以上，满足机箱托架导轨粘接要求，因此胶膜粘接工艺是托架导轨粘接首选。

聚四氟乙烯；导轨；粘接；胶膜；聚酰亚胺胶膜

前言

机载设备计算机机箱是用托架固定并用锁钩锁紧，以便维修时方便取出，而托架上需粘接耐磨、减震材料的导轨，以保证机箱的防震性和耐磨性。聚四氟乙烯导轨（简称F4带）是氟塑料中的一种。F4带是已知塑料中化学稳定性最好的，它不溶于任何溶剂，几乎不吸水，具有更优良的耐腐蚀性能，摩擦系数为0.04。具有很好的电绝缘性，自润滑性、耐老化性、耐高、低温性，耐气候性，可在-190～250℃范围内长期使用，已被广泛应用于航空航天、石油、化工、电子电器等诸多领域[1～2]。聚四氟乙烯导轨与其他塑料导轨相比，具有无可比拟的优越性。但是表面未经过活化处理的聚四氟乙烯要与导轨很牢固的粘结在一起是不可能的。因为聚四氟乙烯是典型的难粘材料，直接用胶黏剂很难达到高强度的粘接。近三十年来，国外对聚四氟乙烯的粘接研究大多集中在难粘原因及各种表面处理方法上，但至今仍未开发出一种不需要表面处理、使用方便、粘接强度高的胶黏剂[3]。为了提高聚四氟乙烯材料粘接性、抗压强度、硬度、耐磨性、润滑性、抗负载变形性及其尺寸稳定性和导热性，研究人员在20世纪60年代初又开发了填充聚四氟乙烯，从而使聚四氟乙烯在各领域得到广泛应用。

1 实验部分

1.1 材料与设备

胶膜材料为复合材料，聚酰亚胺胶膜；导轨材料为经活化处理的聚四氟乙烯软带，简称F4带；托架为铝材：表面经阳极化处理；设备：电子万能试验机；侧板式热压机（带温度控制、压力控制、时间控制）。

1.2 性能指标要求

a.按正交试验方法，根据剪切强度和剥离强度的测试值，确定胶膜粘接的压力、温度和时间的最佳值。

b.在最佳工艺参数下，胶膜的剥离强度应大于1.2kN/m。

c.确定胶膜粘接导轨工艺流程。

1.3 性能测试

a.剥离强度的测试按GB/T2790-1995《胶黏剂180度剥离强度测试方法》进行。

b.剪切强度的测试按GB/T7124-2008《胶黏剂拉伸剪切强度测试方法》进行。

剪切强度：在平行于胶层的载荷作用下，胶接试样破坏时，单位胶接面上所承受的剪切力（MPa）。

剥离强度：在规定的剥离条件下，使胶接试样分离时，单位宽度所能承受的载荷（kN/m）。

2 热压工艺参数

2.1 胶膜粘接工艺参数的选择

采用胶膜粘接，首先要确定胶膜粘接的工艺参数：压力、温度、时间。工艺参数确定的合理，是保证导轨粘接强度的主要因素，压力太小，F4带与托架不能紧密接触，压力太大，F4带和托架易变形，影响使用寿命。温度低则粘接强度小，而温度高则强度高，但温度不易太高，托架是铝材冷热温差太大及易变形。因此工艺参数的选择至观重要。经过查询资料和对材料的了解，我们选择压力：2kg/cm2、3kg/cm2、4kg/cm2；温度：100℃、120℃、140℃；时间：10min、15min、20min。

2.2 剥离强度测试

不同压力、温度、时间下聚酰亚胺胶膜的剥离强度见表1。

表1 不同压力、温度、时间下聚酰亚胺胶膜的剥离强度Table 1 The peel strength parameters of polyimide film under different pressure,temperature and time

2.3 剪切强度测试

不同压力、温度、时间下聚酰亚胺胶膜的剪切强度见表2。

表2 不同压力、温度、时间下聚酰亚胺胶膜的剪切强度Table 2 The shear strength parameters of polyimide film under different pressure,temperature and time

2.4 最佳工艺参数的确定

从表1和表2，按照正交数据分析得出结论：温度对剥离强度和剪切强度的影响最大，压力的影响次之，时间的影响最小。得出的最佳工艺参数为：压力3～4kg/cm2温度130～140℃，时间15～20min。

在最佳工艺参数下，胶膜剥离强度为4.4kN/m，大于1.2kN/m，满足技术指标要求。

3 粘接工艺

3.1 胶膜粘接工艺(新工艺）

胶膜粘接F4导轨的工艺流程如下：

检查→裁F4带和胶膜→表面处理→定位→热压→检验

首先，按图纸要求，将导轨带裁好，将托架粘导轨处划出要粘接的部位，用丙酮清洗干净，目的是清除导轨表面上的油污、锈迹、灰尘等杂质。托架导轨处不需要打磨，将胶膜、F4带依次放置到托架的粘接面上，叠合、对齐、压紧，用胶带固定，将热压机预热至工作温度后，将托架放入热压机中，进行热压，热压完成后，取出，用目视法进行外观检查。

3.2 胶黏剂粘接工艺（老工艺）

胶黏剂粘接F4导轨的工艺流程如下：

检查→裁F4带→表面处理→保护→打磨→表面处理→配胶→涂胶粘接→放置→第一次清胶→放置→第二次清胶→热固化→检验

首先，按图纸要求，将导轨带裁好，用丙酮清洗干净，将托架粘导轨处划出要粘接的部位，用胶带把粘接部位以外的部分保护好，用200目砂纸进行打磨，露出金属光泽表面，粘接表面的粗糙度以25～12.5μm为佳，可增加粘接面积，使导轨面粘接F4带后达到强度要求。再用丙酮清洗表面上的油污、锈迹、打磨灰尘。

粘接过程包括调胶、涂抹、固化三个过程。调胶根据需要量，将A、B两份胶按1∶1的质量比挤出，放置于干净的玻璃板或金属板上调匀。在一定时间内尽快将调好的导轨胶涂抹在粘合面上。固化是在一定温度和时间的作用下，粘合面上的导轨胶达到粘接强度的过程。导轨还必须施加一定的压紧力，在整个固化过程中的压力应保持不变，直至完全固化为止，一般要求常温固化48h，之后用目视法进行外观检查。

4 结论

（1）采用胶膜粘接导轨，选用的工艺参数为：压力3～4kg/cm2，温度130～140℃，时间15～20min合理，满足技术指标要求。

（2）在最佳工艺参数下，测试的剥离强度为4.4kN/m，是1.2kN/m的3.6倍，满足指标要求。

（3）采用胶黏剂粘接，测试的剥离强度为2.86kN/m，是1.2kN/m的2.3倍，满足指标要求。

（4）胶膜粘接剥离强度（4.4kN/m）是胶黏剂粘接剥离强度（2.86kN/m）的1.5倍以上。

（5）采用胶膜粘接导轨，工艺周期同胶黏剂粘接周期相比，缩短了70%以上,故采用胶膜粘接托架导轨是最优选择。

［1］许志勇.F4带在机床大修改造中的应用[J].装备维修技术,2010,（1）：135.

［2］张永明，李红，张恒.含氟功能材料[M].北京：化学工业出版社，2008.

［3］姜虹.聚四氟乙烯在机床维修中的应用[J].中国重型装备,2010（4）:33～36.

New Technology of Case Bracket Guide Rail Film Bonding Process

YU Shao－ying and HE Yan－Chun
（Aeronautic Computing Technique Research Institute,Xi’an 710119,China）

A comprehensive study on using PTFE soft belt as the material of case bracket guide rail and the adhesive film bonding process as the bonding technology is carried out.And the hot pressing process parameters of adhesive film bonding are confirmed as follows:the hot pressing temperature,time and pressure is 130～140℃,15～20min and 3～4kg/cm2respectively.The adhesive film bonding process（new technology）and adhesive bonding process（old technology）are compared,the results showed that under the optimum process parameters,the peel strength of adhesive film bonding process is at least 1.5 times than that of adhesive bonding,and its cycle time reduces more than 70%.The adhesive film bonding process can meet the requirements of case bracket guide rail bonding;therefore it is the preferred choice.

Polytetrafluoroethylene（PTFE）;guide rail;bonding;adhesive film;polyimide film

TQ437.4

B

1001-0017（2014）03-0222-03

2014-02-17

喻少英（1962－），女，江西萍乡人，毕业于江南大学，工程师，主要从事航空电子产品的粘接、点封、灌封、三防等工艺研究。