CN112238624A - 一种导热纤维在胶体内自动定向排序设备及方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种导热纤维在胶体内自动定向排序设备，其包括固定容器、用于将含导热纤维的胶体挤出到固定容器的锥形挤出流道、驱动固定容器或锥形挤出流道在X轴方向相对线性移动的X轴运行模块、驱动固定容器或锥形挤出流道在Y轴方向逐线扫描相对移动的Y轴运行模块、以及驱动固定容器或锥形挤出流道在Z轴方向上以逐层叠加相对移动方式出胶到所需厚度的Z轴运行模块。本申请通过设置锥形挤出流道使得在胶体内无规则的导热纤维在流动方向上取向，并通过X轴、Y轴、Z轴运行模块的相互协调配合得到一种导热纤维在X轴方向取向的热界面材料，具有改善含导热纤维的胶体生产设备的生产维护成本高、含导热纤维的胶体导热稳定性差的效果。

Description

一种导热纤维在胶体内自动定向排序设备及方法

技术领域

本申请涉及胶体制造设备的技术领域，尤其是涉及一种导热纤维在胶体内自动定向排序设备及方法。

背景技术

随着5G时代的来临，电子芯片(是将大量的微电子元器件形成的集成电路放在一块塑基上做成的一块芯片)工作频率不断升高，电子设备逐步向轻量化、高集成化方向发展，导致电子设备的发热量大幅度上升。电子设备内多余的热量不及时传导出去就会极大影响电子元器件的工作状态，严重时甚至会造成电子芯片失效，寿命降低。为了解决这个问题，热界面材料应运而生，然而传统的导热界面材料导热系数低，导热系数主要集中在1-6W/(mK)，难以满足电子设备高热量传导需求。

导热界面材料利用导热填料在导热性能的各向异性的特性来获得较好的导热效果；具有各向异性特性的导热填料有导热纤维、氮化硼、石墨烯、氮化铝等，导热纤维有碳纤维、玻璃纤维等。导热纤维在轴向上具有超高的热导率，可以达到600-1300W/(mK)，当导热纤维在胶体中定向排序后，可以显著提升轴向的热导率。目前导热纤维定向排序主要两种方式，第一种，利用强磁场对导热纤维进行排序；第二种排序是利用普通的挤出设备，如申请人公告号为CN210792014U的相关技术，该相关技术公开一种导热纤维定向挤出成型设备，包括挤出流道，位于挤出流道末端的挤出头，所述挤出头末端连接有蜂窝挤出嘴，所述蜂窝挤出嘴与挤出头之间设有分流器；这种排序方式主要利用挤出设备的剪切力实现导热纤维定向排序。

针对上述中的相关技术，发明人认为存在有如下缺陷：第一种排序方式需要5T以上的磁场强度，这种强磁场需要购买昂贵的设备，生产维护成本高，不能实现大规模化生产，对周边环境也会产生不利的影响。第二种排序对预备料的粘度和硬度有着较大的要求，另外，含导热纤维的预备料由于各种实际生产原因在挤出流道里容易相对流动速度不一致，导致导热纤维取向并不是完全一致，造成含导热纤维的胶体产品导热稳定性差。

发明内容

为了改善含导热纤维的胶体生产设备的生产维护成本高、含导热纤维的胶体导热稳定性差的问题，本申请的第一个目的在于提供一种导热纤维在胶体内自动定向排序设备，其具有含导热纤维的胶体生产设备的生产维护成本较低、含导热纤维的胶体导热稳定性好的优点。

本申请的第二个目的在于提供一种导热纤维在胶体内自动定向排序的方法，其具有工艺简单、可操作性性强的优点。

为实现上述第一个目的，本申请提供一种导热纤维在胶体内自动定向排序设备，采用如下的技术方案：

一种导热纤维在胶体内自动定向排序设备，包括固定容器、用于将含导热纤维的胶体挤出到固定容器的锥形挤出流道、驱动固定容器或锥形挤出流道在X轴方向相对线性移动的X轴运行模块、驱动固定容器或锥形挤出流道在Y轴方向逐线扫描相对移动的Y轴运行模块、以及驱动固定容器或锥形挤出流道在Z轴方向上以逐层叠加相对移动方式出胶到所需厚度的Z轴运行模块。

通过采用上述技术方案，含导热纤维的胶体在锥形挤出流道内形成流速取向，使得胶体内的碳纤维在锥形在挤出流道内初步完成轴向上的排序，然后通过X轴运行模块在固定容器内的X轴方向上进行相对线性移动、Y轴运行模块则在Y轴方向逐线扫描相对移动以配合X轴运行模块的相对线性移动、Z轴运行模块则在Z轴方向上逐层叠加相对移动的方向使得含导热纤维的胶体在固定容器内铺层到所需厚度，最终完成含导热纤维的胶体在X轴方向上的定向排序。通过锥形挤出流道和X轴运行模块、Y轴运行模块、Z轴运行模块的相互协调配合改善了含导热纤维的胶体导热稳定性差的问题，同时，本申请的导热纤维在胶体内自动定向排序设备结构简单，无需用到昂贵的设备，改善了含导热纤维的胶体生产设备的生产维护成本高的问题。

优选的，包括用于储存含导热纤维的胶体的压力桶、排胶口模、用于控制排胶口模内含导热纤维的胶体输出的容量和速度的排胶阀、输送管和驱动部；所述输送管用于连通压力桶和排胶阀，所述驱动部用于将压力桶内含导热纤维的胶体通过输送管输送到排胶阀，所述锥形挤出流道形成于排胶口模。

通过采用上述技术方案，通过驱动部将压力桶内的胶体输送到排胶口模，使得胶体在锥形挤出流道内形成流速取向，配合排胶阀控制胶体的输出量和输出速度，使得完成流速取向后的胶体内的导热纤维有序导出到固定容器内，提高了导热纤维在轴向上排序的精确度。

优选的，所述排胶口模包括从上到下依次设置的容纳部、流通部和出胶部，所述容纳部的形状呈圆台形，所述流通部的形状呈锥形，所述出胶部的形状呈圆柱形；所述锥形挤出流道由从上到下依次设置的容纳部、流通部和出胶部形成。

通过采用上述技术方案，容纳部、流通部和出胶部依次从上到下收敛式形成锥形挤出流道，从而使得含导热纤维的胶体在锥形挤出流道内形成稳定均匀的流速，利于含导热纤维的胶体在锥形挤出流道内获得更好的取向。

优选的，包括机架，所述机架包括底座平台和龙门架，所述龙门架安装于底座平台上，所述排胶口模安装于龙门架；所述Y轴运行模块包括滑动连接于底座平台的Y轴移动板、以及Y轴驱动件，所述Y轴移动板，所述Y轴驱动件用于驱动Y轴移动板沿Y轴方向往复移动，所述Y轴移动板用于带动固定容器或排胶口模沿Y轴方向往复移动。

通过采用上述技术方案，将排胶口模安装于龙门架使得排胶口模位于固定容器上方以便于有序出胶，启动Y轴驱动件后，Y轴驱动件驱动Y轴移动板沿Y轴方向移动，实现含导热纤维的胶体沿Y轴方向逐线扫描相对移动。

优选的，所述X轴运行模块包括X轴移动板、以及驱动X轴移动板沿X轴方向往复移动的X轴驱动件，所述X轴移动板滑动连接于龙门架或者Y轴移动板。

通过采用上述技术方案，启动X轴驱动件后，X轴驱动件驱动X轴移动板沿X轴方向移动，实现含导热纤维的胶体沿X轴方向相对线性移动。

优选的，所述Z轴运行模块包括Z轴移动板、以及驱动Z轴移动板沿Z轴方向往复移动的Z轴驱动件,所述Z轴移动板滑动连接于X轴移动板或者Y轴移动板，所述固定容器安装于Z轴移动板或者Y轴移动板。

通过采用上述技术方案，启动Z轴驱动件后，Z轴驱动件驱动Z轴移动板沿Z轴方向移动，实现含导热纤维的胶体沿Z轴方向以逐层叠加相对移动方式出胶到所需厚度。

为实现上述第二个目的，本申请提供一种导热纤维在胶体内自动定向排序的方法，使用碳纤维胶体定向排序设备进行，采用如下的技术方案：

一种导热纤维在胶体内自动定向排序的方法，包括以下步骤：

S1：将含导热纤维的胶体放入压力桶，设定所述排胶口模相对固定容器的开始位置和结束位置；

S2：将所述排胶口模沿X轴方向移动至开始位置处，并使得所述排胶口模沿Z轴方向垂直地移动至适当高度；

S3：排胶阀控制所述出胶管输出含导热纤维的胶体，所述出胶管输出含导热纤维的胶体后，所述X轴运行模块带动出胶管或者固定容器在X轴方向相对线性移动；同时Y轴运行模块沿Y轴方向往远离或靠近排胶口模的方向移动，使得含导热纤维的胶体在Y轴方向逐线扫描相对移动；

S4：步骤S3完成后，所述固定容器底部铺层有一层含导热纤维的胶体，Z轴运行模块驱动排胶口模或者固定容器在Z轴方向以逐层叠加相对移动方式铺胶；

S5：重复步骤S3和S4直至所述排胶口模相对固定容器移动到结束位置，使得含导热纤维的胶体以逐层叠加相对移动方式出胶到所需厚度；

S6：将步骤S5所述固定容器里得到的定向排序后的含导热纤维的胶体固化后得到导热纤维定向排序后的胶体。

优选的，所述排胶口模的顶部开设有进胶口，进胶口的直径为20-45mm，所述出胶管直径为1-5mm；所述出胶管的滴胶速度为1-20cm/min，设定所述Y轴运行模块的移动速度为1-500mm/s，设定所述X轴运行模块的移动速度为1-500mm/s，设定所述Z轴运行模块的移动速度为1-150mm/s。

优选的，设定出胶管相对固定容器顶部的垂直距离为25-250mm；设定驱动部的压力大小为0.05-25Mpa。

优选的，滴胶口的滴胶速度为5-10cm/min，设定油泵装置的压力大小为5-10Mpa，设定X轴运行模块的移动速度为50-350mm/s，设定Y轴运行模块的移动速度为50-350mm/s，设定Z轴运行模块的移动速度为80-120mm/s。

优选的，步骤S5固定容器里得到的定向排序后的含导热纤维的胶体在温度为50-160℃的环境下进行固化，固化时长1-12h。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.通过设置锥形挤出流道使得在胶体内无规则的导热纤维在流动方向上取向，并通过X轴运行模块、Y轴运行模块、Z轴运行模块的相互协调配合使得含导热纤维的胶体在固定容器内定向排序，得到一种导热纤维在X轴方向取向的热界面材料，改善了含导热纤维的胶体生产设备的生产维护成本高、含导热纤维的胶体导热稳定性差的问题；

2.将含导热纤维的胶体配合导热此案为在胶体内自动定向排序的设备和方法精确控制导热纤维在轴向上的定向排序，工艺简单、可操作性性强。

附图说明

图1是本申请实施例一的结构示意图。

图2是本申请实施例一Y轴运行模块、Z轴运行模块和排胶口模的位置关系示意图。

图3是碳纤维胶体定向排序于固定容器的结构示意图。

图4是碳纤维胶体定向排序于固定容器的结构示意图。

图5是碳纤维胶体定向排序于固定容器的结构示意图。

图6是排胶口模的结构示意图。

图7是本申请实施例二的结构示意图。

图8是本申请实施例三的结构示意图。

图9是本申请实施例四的结构示意图。

图10是胶体内碳纤维在轴向上定向排序的结构示意图。

附图标记说明：1、机座；11、底座平台；12、龙门架；121、顶梁；122、支撑柱；13、滑槽；14、第二滑动槽；15、第三滑动槽；2、固定容器；21、第一侧壁；22、第二侧壁；23、第三侧壁；24、第四侧壁；3、Y轴运行模块；31、Y轴直线滑台；32、Y轴移动板；4、排胶模块；41、压力桶；42、排胶阀；43、排胶口模；431、容纳部；432、流通部；433、出胶部；44、输送管；45、油泵装置；5、X轴运行模块；51、滑轨；52、X轴移动板；6、Z轴运行模块；61、Z轴移动板；62、第一滑动槽；7、计算机控制***；8、碳纤维。

具体实施方式

以下结合附图1-7对本申请作进一步详细说明。

实施例1

本申请实施例公开一种导热纤维在胶体内自动定向排序设备。参照图1，导热纤维在胶体内自动定向排序设备包括机座1、固定容器2、用于将含导热纤维的胶体挤出到固定容器2的排胶模块4、驱动排胶模块4沿X轴方向相对线性移动的X轴运行模块5、驱动固定容器2沿Y轴方向相对线性移动的Y轴运行模块3、驱动固定容器2沿Z轴方向上以逐层叠加相对移动方式出胶到所需厚度的Z轴运行模块6、以及控制模块；控制模块为计算机控制***7，计算机控制***7用于控制Y轴运行模块3、X轴运行模块5、Z轴运行模块6、排胶模块4的运行轨迹自动进行。

参照图1和图2，排胶模块4包括用于储存含导热纤维的胶体的压力桶41、用于控制含导热纤维的胶体输出的容量和速度的排胶阀42、和排胶阀42连通设置的排胶口模43、输送管44和驱动部；压力桶41和排胶阀42通过输送管44连通设置，驱动部用于将压力桶41内含导热纤维的胶体通过输送管44输送到排胶阀42，排胶阀42和计算机控制***7电性连接，使得计算机控制***7通过电讯号控制排胶阀42的开启和关闭。排胶阀42安装于排胶口模43的进胶口，排胶口模43安装于Z轴运行模块6。驱动部和计算机控制***7电性连接，使得计算机控制***7提供电讯号控制驱动部的开启和关闭。本实施例中，以驱动部为油泵装置45举例说明，并不对驱动部的驱动源进行限定。

机架包括底座平台11和龙门架12，龙门架12垂直并安装于底座平台11上。龙门架12包括顶梁121和两个支撑柱122，两个支撑柱122长度方向上的一端均垂直并安装于顶梁121，两个支撑柱122远离顶梁121的一端分别安装于底座平台11相对的两侧。X轴运行模块5和Z轴运行模块6均安装于龙门架12，Y轴运行模块3安装于底座平台11。

Y轴运行模块3包括滑动连接于底座平台11的Y轴移动板32、以及驱动Y轴移动板32沿Y轴方向往复移动的Y轴驱动件，Y轴移动板32用于放置固定容器2以便于Y轴驱动件带动固定容器2沿Y轴方向往复移动。Y轴驱动件和计算机控制***7电性连接，使得计算机控制***7提供电讯号控制Y轴驱动件的开启和关闭。在本实施例中，以Y轴驱动件为伺服电机举例说明，并不对Y轴驱动件的驱动源进行限定。底座平台11上安装有Y轴直线滑台31，Y轴移动板32通过安装于Y轴直线滑台31的滑块上以实现沿Y轴直线滑台31的Y轴方向往复移动。

X轴运行模块5包括滑动连接于顶梁121的X轴移动板52、以及驱动X轴移动板52沿X轴方向往复移动的X轴驱动件，排胶口模43安装于X轴移动板52。X轴驱动件和计算机控制***7电性连接，使得计算机控制***7提供电讯号控制X轴驱动件的开启和关闭。在本实施例中，以X轴驱动件为伺服电机举例说明，并不对X轴驱动件的驱动源进行限定。顶梁121设有滑轨51，X轴移动板52和滑轨51滑动配合以实现X轴移动板52沿X轴方向往复移动。

Z轴运行模块6包括滑动连接于X轴移动板52的Z轴移动板61、以及驱动Z轴移动板61沿Z轴方向往复移动的Z轴驱动件；Z轴驱动件和计算机控制***7电性连接，使得计算机控制***7提供电讯号控制Z轴驱动件的开启和关闭。在本实施例中，以Z轴驱动件为伺服电机举例说明，并不对Z轴驱动件的驱动源进行限定。X轴移动板52Z轴方向的两侧分别开设有第一滑动槽62，Z轴移动板61Z轴方向的两侧分别和两个第一滑动槽62滑动配合以实现Z轴移动板61沿X轴方向往复移动。

将固定容器2和排胶口模43的运行轨迹进行编程并输入至计算机控制***7，将固定容器2放置在Y轴移动板32上。调节Y轴运行模块3、Z轴运行模块6和X轴运行模块5，使排胶口模43位于固定容器2上方的合适位置，此时开启油泵装置45，将压力桶41内含导热纤维的胶体通过输送管44输送至排胶口模43，并通过计算机控制***7控制排胶阀42的出胶量，含导热纤维的胶体在计算机控制***7的控制下从出胶管挤出到固定容器2，含导热纤维的胶体在锥形挤出流道里形成流速取向，使得含导热纤维的胶体定向排序于固定容器2，如图3所示。

将固定容器2垂直于X轴方向的两侧壁分别命名为第一侧壁21和第二侧壁22，将固定容器2垂直于Y轴方向的两侧壁分别命名为第三侧壁23和第四侧壁24，并将第一侧壁21和第三侧壁23的交界处作为排胶管开始滴胶的开始位置。在本实施例中，以导热纤维为碳纤维举例说明，并不对导热纤维的种类进行限定。

图3箭头所示方向为X轴运行模块5的移动方向，即X轴运行模块5带动排胶口模43从第一侧壁21沿X轴方向到第二侧壁22，排胶口模43到达第二侧壁22后排胶口模43暂停出胶；随后Y轴运行模块3带动固定容器2沿Y轴方向向靠近排胶口模43的方向移动(Y轴运行模块3带动固定容器2沿Y轴方向向靠近或远离排胶口模43的方向移动即为固定容器22沿Y轴方向相对线性移动)，此时排胶口模43恢复出胶，然后X轴运行模块5带动排胶口模43从第二侧壁22沿X轴方向到第一侧壁21(X轴运行模块5带动排胶口模43从第一侧壁21沿X轴方向到第二侧壁22、或者X轴运行模块5带动排胶口模43从第二侧壁22沿X轴方向到第一侧壁21即为排胶模块44沿X轴方向相对线性移动)，如此循环直到固定容器2内铺设一层含碳纤维的胶体，最后Z轴运行模块6带动排胶口模43沿Z轴方向向远离固定容器2的方向移动，直到含碳纤维的胶体沿Z轴方向铺设至所需厚度(排胶口模43沿Z轴方向向远离固定容器2的方向移动固定容器22沿Z轴方向上以逐层叠加相对移动方式出胶到所需厚度即为固定容器22沿Z轴方向上以逐层叠加相对移动方式出胶到所需厚度)。

如图4所示，箭头所示方向为X轴运行模块5的移动方向的另一种移动方式；即X轴运行模块5带动排胶口模43从第一侧壁21沿X轴方向到第二侧壁22；排胶口模43到达第二侧壁22后暂停出胶，随后Y轴运行模块3带动固定容器2沿Y轴方向向靠近排胶口模43的方向移动，然后X轴运行模块5带动排胶口模43返回第一侧壁21，排胶口模43返回到第一侧壁21后排胶口模43恢复出胶，X轴运行模块5再带动排胶口模43从第一侧壁21沿X轴方向到第二侧壁22，如此循环直到固定容器2内铺设一层含碳纤维的胶体，最后Z轴运行模块6带动排胶口模43沿Z轴方向向远离固定容器2的方向移动，直到含碳纤维的胶体沿Z轴方向铺设至所需厚度。

如图5所示，箭头所示方向为X轴运行模块5的移动方向的另一种移动方式；即X轴运行模块5带动排胶口模43从第一侧壁21沿X轴方向到第二侧壁22，随后Y轴运行模块3带动固定容器2沿Y轴方向向靠近排胶口模43的方向移动，排胶口模43持续出胶、且X轴运行模块5带动排胶口模43从第二侧壁22沿X轴方向到第一侧壁21，如此循环直到固定容器2内铺设一层含碳纤维的胶体，最后Z轴运行模块6带动排胶口模43沿Z轴方向向远离固定容器2的方向移动，直到含碳纤维的胶体沿Z轴方向铺设至所需厚度。对于图5所示的为X轴运行模块5的移动方向得到的碳纤维定向排序的胶体，该胶体在靠近第一侧壁21的一端的胶体、以及该胶体靠近第二侧壁22的一端的胶体内的碳纤维难以在纤维方向上定向排序，后期切除即可。

参照图2和图6，排胶口模43包括容纳部431、流通部432和出胶部433，容纳部431、流通部432和出胶部433从上到下依次设置，容纳部431、流通部432和出胶部433一体设置，容纳部431、流通部432和出胶部433的中轴线重合。容纳部431的形状呈圆台形，流通部432的形状呈锥形，出胶部433的形状呈圆柱形；容纳部431在中轴线上的长度大于流通部432在中轴线上的长度，流通部432在中轴线上的长度大于出胶部433在中轴线上的长度，排胶口模43上宽下窄以形成用于将含导热纤维的胶体挤出到固定容器2的锥形挤出流道，出胶管用于将含导热纤维的胶体定向排序于固定容器2。

本申请实施例一种导热纤维在胶体内定向排序设备的实施原理为：将固定容器2和排胶口模43的运行轨迹进行编程并输入至计算机控制***7，将固定容器2放置在Y轴移动板32上。调节Y轴运行模块3、Z轴运行模块6和X轴运行模块5，使排胶口模43位于固定容器2上方的合适位置，此时开启油泵装置45，将压力桶41内含导热纤维的胶体通过输送管44输送至排胶口模43以为含导热纤维的胶体在锥形挤出流道内形成流速取向提供动力，并通过计算机控制***7控制排胶阀42的出胶量，含导热纤维的胶体在计算机控制***7的控制下从排胶口模43末端的出胶管挤出，使得含导热纤维的胶体定向排序于固定容器2。

实施例2

参照图1和图7，实施例2和实施例1的不同之处在于，Y轴运行模块3的结构和安装方式不同、Y轴运行模块3用于驱动排胶模块4沿Y轴方向相对线性移动。Y轴运行模块3包括Y轴移动板32、以及驱动Y轴移动板32沿Y轴方向往复移动的Y轴驱动件；Y轴移动板32即为两个支撑柱122，底座Y轴方向的两侧分别开设有两个滑槽13，两个支撑柱122分别和两个滑槽13滑动配合，Y轴驱动件驱动龙门架12沿滑槽13长度方向往复移动以实现排胶模块4沿Y轴方向相对线性移动。固定容器2放置于底座平台11上以便于Y轴驱动件带动龙门架12沿Y轴方向往复移动出胶。

实施例3

参照图1和图8，实施例3和实施例1的不同之处在于，X轴运行模块5用于驱动固定容器2沿X轴方向相对线性移动、Y轴运行模块3用于驱动固定容器2沿Y轴方向相对线性移动、Z轴运行模块6用于驱动固定容器2沿Z轴方向上以逐层叠加相对移动方式配合排胶模块4出胶到所需厚度、排胶口模43安装于顶梁121。

X轴移动板52滑动连接于Y轴移动板32上端面，Y轴移动板32开设有和X轴移动板52滑动配合的第二滑动槽14以实现X轴移动板52沿X轴方向相对线性移动。固定容器2安装于Z轴移动板61远离底座平台11的一端，通过Z轴移动板61沿X轴移动板52的Z轴方向往复移动实现固定容器2沿Z轴方向上以逐层叠加相对移动方式配合排胶模块4出胶到所需厚度。

实施例4

参照图1和图9，实施例4和实施例1的不同之处在于，Z轴运行模块6的结构和安装方式不同、排胶口模43安装于X轴移动板52；Z轴包括Z轴移动板61、以及驱动Z轴移动板61沿Z轴方向往复移动的Z轴驱动件。Z轴移动板61即为顶梁121，两个支撑柱122相对的两侧分别开设有第三滑动槽15，第三滑动槽15沿支撑柱122的长度方向设置，Z轴驱动件驱动顶梁121沿支撑柱122的长度方向往复移动，从而实现排胶口模43沿Z轴方向往复移动来逐层叠加相对移动出胶到所需厚度。

实施例1、实施例2、实施例3和实施例4只是列举了排胶口模43、固定容器2相对移动的部分实施方式，排胶口模43、固定容器2的相对移动还有多种实施方式，比如排胶口模43在X轴方向上往复移动、而固定容器2相对排胶口模43沿Y轴方向和Z轴方向往复移动等；可以将排胶口模43在X轴方向、Y轴方向或Z轴方向任一方向、任意两个方向或者三个方向作为相对静止方向，而固定容器2在X轴方向、Y轴方向或Z轴方向作出适应性相对移动即可，在此不再赘述。

实施例5

本申请实施例公开一种导热纤维在胶体内定向排序的方法。以采用实施例1所述的导热纤维在胶体内自动定向排序设备为例进行说明，导热纤维在胶体内定向排序的方法包括以下步骤：

S1：将含导热纤维的胶体放入压力桶41、固定容器2摆放至Y轴移动板32上，设定排胶口模43在固定容器2的开始位置和结束位置；

S2：计算机控制***7给予Z轴运行模块6和X轴运行模块5开始运行的电讯号，将排胶口模43沿X轴方向移动至开始位置处，并使得排胶口模43沿Z轴方向垂直地移动至适当高度；

S3：计算机控制***7给予油泵装置45和排胶阀42开始运行的电讯号，排胶口模43输出含导热纤维的胶体；

S4：排胶口模43输出含导热纤维的胶体后，计算机控制***7给予X轴运行模块5开始运行的电讯号，X轴运行模块5带动排胶口模43在X轴方向相对线性移动；同时计算机控制***7给予Y轴运行模块3沿Y轴方向往远离或靠近排胶口模43的方向移动，使得含导热纤维的胶体在Y轴方向逐线扫描相对移动；

S5：步骤S4完成后，固定容器2底部铺层有一层含导热纤维的胶体，Z轴运行模块6驱动排胶口模43在Z轴方向以逐层叠加相对移动方式铺胶；

S6：重复步骤S4和S5，直至排胶口模43移动到结束位置，使得含导热纤维的胶体以逐层叠加相对移动方式出胶到所需厚度；

S7：将步骤S6固定容器2里得到的定向排序后的含导热纤维的胶体在温度为60℃的环境下进行固化，固化时长4h，得到导热纤维定向排序后的胶体，如图10所示，胶体内的碳纤维8均在X轴方向上定向排序。

其中，排胶口模43的进胶口直径为30mm，排胶口模43的出胶管直径为3mm；

出胶管的滴胶速度为5cm/min；

设定出胶管远离容纳部431的一侧相对固定容器2顶部的垂直距离d为150mm；

设定油泵装置45的压力大小为5Mpa；

排胶口模43的中轴线和固定容器2在Y轴方向上的移动方向形成有夹角R，夹角R为90°的锐角；

设定Y轴运行模块3的移动速度V1为150mm/s；

设定X轴运行模块5的移动速度V2为200mm/s；

设定Z轴运行模块6的移动速度V3为100mm/s。

在本实施例中，设定第一侧壁21和第三侧壁23的交界处作为排胶管开始滴胶的开始位置，设定含导热纤维的胶体所需厚度对应的固定容器的高度作为排胶管结束滴胶的结束位置。

实施例6-23

实施例6-23和实施例5的区别在于，步骤S1-S6的相关参数不同，具体参见表1。

对比例1-9

对比例1-15和实施例5的区别在于，S1-S6步骤的各个步骤的相关参数不同，具体参见表2和表3。

实施例24

本申请实施例公开一种含导热纤维的胶体。

含导热纤维的胶体包括如下重量份原料：乙烯基硅油90-110份、含氢硅油2-4份、导热填料50-1500份、抑制剂0.1-3份、铂金催化剂0.5-4份、偶联剂0.1-3份。

其中，乙烯基硅油粘度为50-30000mPa·s，含氢硅油的含氢量为0.25％。

导热填料包括碳纤维、氮化硼、石墨烯、石墨片、氧化镁、氮化铝、氧化锌、氧化铝、铝粉、铜粉、银包铝粉等中的一种或两种及以上混合。其中碳纤维的直径为10-25μm,长度为200-500μm,氧化铝的的粒径范围为1-15μm。

抑制剂选自乙炔基环己醇、二甲基己炔醇、二甲基亚砜中的至少一种。

铂金催化剂的浓度为1000-3500ppm。

偶联剂为十八烷基三乙氧基硅氧烷、十六烷基三甲氧基硅烷、十六烷基三乙氧基硅烷、十六烷基三甲基硅烷、γ-胺丙基三乙氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、氨基硅烷、甲基丙烯酰氧基硅烷、乙烯基三过氧化叔丁基硅烷、丁二烯基三乙氧基硅烷中的至少一种。

将乙烯基硅油、含氢硅油、偶联剂、抑制剂和导热填料加入到均质机里进行初步搅拌混合，均质机转速为2500rpm，搅拌时间为10min；随后加入铂金催化剂，搅拌5min后得到粘度为500-3000mPa·s的含导热纤维的胶体。本申请只是以该实施例的含导热纤维的胶体举例说明，并不对含导热纤维的胶体的具体成分进行限定。

表1实施例5-10步骤S1-S6的相关参数。

表2对比例1-8步骤S1-S6的相关参数。

表3对比例9-14步骤S1-S6的相关参数。

实施例5-10和对比例1-14在步骤S6得到的导热纤维定向排序后的胶体对导热系数和介电常数进行了测试，导热系数的执行标准是ASTMD5470，介电常数的执行标准是ASTD150，耐温范围的执行标准是EN344，硬度的执行标准是ASTD2240，抗拉强度的执行标准是ASTD412，体积电阻的执行标准是ASTD257，阻燃性的执行标准是UL-94，测试结果参见表4。

表4实施例5-10和对比例1-14得到的导热纤维定向排序后的胶体的性能测试。

从表1-4可以看出，实施例5-8相比实施例9-23在导热纤维在胶体内自动定向排序设备和方法中得到的导热纤维定向排序后的胶体各方面的性能表现良好，表现出良好的导热稳定性，即油泵装置的压力大小优选5-10Mpa、Y轴运行模块的移动速度V1优选50-350mm/s、X轴运行模块的移动速度V2优选50-350mm/s、Z轴运行模块的移动速度V3优选80-120mm/s。

这是因为驱动部压力增大会导致排胶口模的出胶量偏大，虽然增加了出胶效率，但是出胶量增大意味着出胶管出胶到固定容器后胶体容易发生少量变形，使得碳纤维在轴向上(即纤维方向)的排序发生微弱偏移，从而降低一些导热稳定性，驱动部压力较小出胶量会减小，影响碳纤维在流速方向上的取向性，同样影响碳纤维在轴向上的排序。X轴运行模块、Y轴运行模块、Z轴运行模块的移动速度越小出胶量越大，同样使得出胶管出胶到固定容器后胶体容易发生少量变形；X轴运行模块、Y轴运行模块、Z轴运行模块的移动速度越大出胶量越小，虽然出胶管出胶到固定容器后胶体不容易发生变形，但是同样影响碳纤维在流速方向上的取向性。

对比例1-4的进胶口直径和出胶管直径均大于实施例5-23，对比例1-4通过增加进胶口直径和出胶管直径进行对比，可以发现，直径增加的进胶口和出胶管的导热系数和介电常数均较差，这是因为直径增加的进胶口和出胶管使得锥形挤出流道增大，碳纤维在流速方向上的取向性就变差，使得锥形挤出流道靠近中心部位的碳纤维排序混乱，从而得到的含导热纤维的胶体产品导热稳定性较差。

对比例5-6的滴胶速度均大于实施例5-10的滴胶速度，滴胶速度增加虽然能够提升生产效率，但是由于滴胶速度太快，使得碳纤维在流速方向的取向性变差，最终得到含导热纤维的胶体在导热系数和介电常数方面的性能表现较差，其他维度的性能也不理想，得到的含导热纤维的胶体产品导热稳定性较差。

对比例7-8的垂直距离d均大于实施例5-23的垂直距离d，虽然碳纤维在流速方向上的取向性变好，但是由于垂直距离较高，以及由于自身重力的影响以及锥形挤出流道流速的惯性影响，含导热纤维的胶体通过滴胶管出胶到固定容器后胶体容易发生变形，从而较难保证导热纤维出胶到固定容器后依然保持在纤维方向上定向排序，因此得到的含导热纤维的胶体各方面的性能均不理想。

对比例9的驱动部压力均大于实施例5-23的驱动部压力，压力增大确实能够使得碳纤维在流速方向上的取向性更快，但是同样有出胶量过大的问题，同样使得出胶管出胶到固定容器后胶体容易发生变形，从而较难保证导热纤维出胶到固定容器后依然保持在纤维方向上定向排序，因此得到的含导热纤维的胶体各方面的性能均不理想。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种导热纤维在胶体内自动定向排序设备，其特征在于：包括固定容器(2)、用于将含导热纤维的胶体挤出到固定容器(2)的锥形挤出流道、驱动固定容器(2)或锥形挤出流道在X轴方向相对线性移动的X轴运行模块(5)、驱动固定容器(2)或锥形挤出流道在Y轴方向逐线扫描相对移动的Y轴运行模块(3)、以及驱动固定容器(2)或锥形挤出流道在Z轴方向上以逐层叠加相对移动方式出胶到所需厚度的Z轴运行模块(6)。

2.根据权利要求1所述的导热纤维在胶体内自动定向排序设备，其特征在于：包括用于储存含导热纤维的胶体的压力桶(41)、排胶口模(43)、用于控制排胶口模(43)内含导热纤维的胶体输出的容量和速度的排胶阀(42)、输送管(44)和驱动部；所述输送管(44)用于连通压力桶(41)和排胶阀(42)，所述驱动部用于将压力桶(41)内含导热纤维的胶体通过输送管(44)输送到排胶阀(42)，所述锥形挤出流道形成于排胶口模(43)。

3.根据权利要求1所述的导热纤维在胶体内自动定向排序设备，其特征在于：所述排胶口模(43)包括从上到下依次设置的容纳部(431)、流通部(432)和出胶部(433)，所述容纳部(431)的形状呈圆台形，所述流通部(432)的形状呈锥形，所述出胶部(433)的形状呈圆柱形；所述锥形挤出流道由从上到下依次设置的容纳部(431)、流通部(432)和出胶部(433)形成。

4.根据权利要求1所述的导热纤维在胶体内自动定向排序设备，其特征在于：包括机架，所述机架包括底座平台(11)和龙门架(12)，所述龙门架(12)安装于底座平台(11)上，所述排胶口模(43)安装于龙门架(12)；所述Y轴运行模块(3)包括滑动连接于底座平台(11)的Y轴移动板(32)、以及Y轴驱动件，所述Y轴移动板(32)，所述Y轴驱动件用于驱动Y轴移动板(32)沿Y轴方向往复移动，所述Y轴移动板(32)用于带动固定容器(2)或排胶口模(43)沿Y轴方向往复移动。

5.根据权利要求4所述的导热纤维在胶体内自动定向排序设备，其特征在于：所述X轴运行模块(5)包括X轴移动板(52)、以及驱动X轴移动板(52)沿X轴方向往复移动的X轴驱动件，所述X轴移动板(52)滑动连接于龙门架(12)或者Y轴移动板(32)。

6.根据权利要求4所述的导热纤维在胶体内自动定向排序设备，其特征在于：所述Z轴运行模块(6)包括Z轴移动板(61)、以及驱动Z轴移动板(61)沿Z轴方向往复移动的Z轴驱动件,所述Z轴移动板(61)滑动连接于X轴移动板(52)或者Y轴移动板(32)，所述固定容器(2)安装于Z轴移动板(61)或者Y轴移动板(32)。

7.一种导热纤维在胶体内自动定向排序的方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1：将含导热纤维的胶体放入压力桶(41)，设定所述排胶口模(43)相对固定容器(2)的开始位置和结束位置；

S2：将所述排胶口模(43)沿X轴方向移动至开始位置处，并使得所述排胶口模(43)沿Z轴方向垂直地移动至适当高度；

S3：排胶阀(42)控制所述出胶管输出含导热纤维的胶体，所述出胶管输出含导热纤维的胶体后，所述X轴运行模块(5)带动出胶管或者固定容器(2)在X轴方向相对线性移动；同时Y轴运行模块(3)沿Y轴方向往远离或靠近排胶口模(43)的方向移动，使得含导热纤维的胶体在Y轴方向逐线扫描相对移动；

S4：步骤S3完成后，所述固定容器(2)底部铺层有一层含导热纤维的胶体，Z轴运行模块(6)驱动排胶口模(43)或者固定容器(2)在Z轴方向以逐层叠加相对移动方式铺胶；

S5：重复步骤S3和S4直至所述排胶口模(43)相对固定容器(2)移动到结束位置，使得含导热纤维的胶体以逐层叠加相对移动方式出胶到所需厚度；

S6：将步骤S4所述固定容器(2)里得到的定向排序后的含导热纤维的胶体固化后得到导热纤维定向排序后的胶体。

8.根据权利要求7所述的导热纤维在胶体内自动定向排序的方法，其特征在于：所述排胶口模(43)的顶部开设有进胶口，进胶口的直径为20-45mm，所述出胶管直径为1-5mm；所述出胶管的滴胶速度为1-20cm/min，设定所述Y轴运行模块(3)的移动速度为1-500mm/s，设定所述X轴运行模块(5)的移动速度为1-500mm/s，设定所述Z轴运行模块(6)的移动速度为1-150mm/s。

9.根据权利要求7所述的导热纤维在胶体内自动定向排序的方法，其特征在于：设定出胶管相对固定容器(2)顶部的垂直距离为25-250mm；设定驱动部的压力大小为0.05-25Mpa。

10.根据权利要求7所述的导热纤维在胶体内自动定向排序的方法，其特征在于：滴胶口的滴胶速度为5-10cm/min，设定油泵装置(45)的压力大小为5-10Mpa，设定X轴运行模块(5)的移动速度为50-350mm/s，设定Y轴运行模块(3)的移动速度为50-350mm/s，设定Z轴运行模块(6)的移动速度为80-120mm/s。

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