專利名稱：粘合方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種將基材粘合在一起的方法，具體地說，是一種增強粘合劑與導(dǎo)電基材之間粘合力的方法，更具體地說，是一種在將粘合劑涂于基材上之前或之后對導(dǎo)電基材進行感應(yīng)加熱的方法。本發(fā)明還涉及一種將兩種基材相互粘合的裝置，其中包括用于增強粘合力的感應(yīng)加熱系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在粘合過程中，重要的是有能在短時間內(nèi)提供足夠的原始強度的粘合劑，從而保持物體相互接合直至粘合劑固化。該原始強度即粘合劑的剪切強度。獲得原始強度的能力通常取決于所涂粘合劑與基材接觸時的潤濕情況。有些基材(或說是它們的物理特性)會阻礙粘合劑的浸潤。此外，施加粘合劑時的過程條件也會影響其浸潤作用。浸潤不充分將導(dǎo)致粘合劑與基材之間的粘合力較弱。
發(fā)明概述本發(fā)明是一種增強涂在導(dǎo)電基材上的粘合劑的粘合力的方法。本發(fā)明方法強化了粘合劑在導(dǎo)電基材接觸面上的浸潤作用。
本發(fā)明采用一種非傳導(dǎo)性基材，其至少部分表面上帶有粘合劑。該粘合劑可以是壓敏膠或熱熔膠，或者，至少其外露的一層是壓敏膠或熱熔膠。采用熱熔膠要求將其加熱到可粘合狀態(tài)。然后，用感應(yīng)加熱系統(tǒng)對一種導(dǎo)電基材進行加熱。該導(dǎo)電基材應(yīng)適合接受所述粘合劑。該導(dǎo)電基材的導(dǎo)熱率應(yīng)高于粘合劑?；慕佑|面經(jīng)加熱所達到的溫度應(yīng)足以增強該基材上粘合劑的浸潤作用。
所述壓敏膠和熱熔膠在室溫下一般呈固態(tài)，具有穩(wěn)定的形狀與大小。熱熔膠包括熱塑性熱熔膠和熱固性熱熔膠。熱固性熱熔膠主要包括熱活化膠粘劑、濕活化膠粘劑，輻照或光活化膠粘劑。壓敏膠和熱熔膠在接觸面上的粘度受導(dǎo)電基材接觸面升溫的影響。導(dǎo)電基材溫度升高可強化壓敏膠或熱熔膠浸潤基材的能力。就壓敏膠而言，本發(fā)明方法可提高粘合力生成的速度。本發(fā)明方法可在粘合劑與導(dǎo)電基材之間形成牢固的粘合。
本發(fā)明還包括用于感應(yīng)加熱基材從而強化基材上粘合劑潤濕作用的裝置。該裝置包括拆卸式固定非傳導(dǎo)性基材的支架，所述非傳導(dǎo)性基材的至少部分表面帶有粘合劑。一感應(yīng)加熱系統(tǒng)安裝于支架的至少一個部分上。該支架的位置靠近導(dǎo)電基材。開啟感應(yīng)加熱系統(tǒng)后，導(dǎo)電基材即被加熱，于是強化了其表面上粘合劑的浸潤作用。
通過感應(yīng)加熱來強化導(dǎo)電基材與粘合劑之間的粘合力是本發(fā)明的優(yōu)點之一。加熱后的導(dǎo)電基材可強化其與粘合劑在表面或界面接觸點處粘合劑的浸潤作用。
就本發(fā)明而言，以下詞語的定義為“浸潤”表示膠粘劑在固化前在接觸面上鋪展并與之結(jié)合的能力。
“導(dǎo)電的”指收到感應(yīng)磁場作用時產(chǎn)生熱量的鐵磁性材料或感應(yīng)性材料。
“非傳導(dǎo)性”指各種對電與熱傳遞具有阻抗的材料。
“粘合劑”指室溫下呈固態(tài)，并且具有穩(wěn)定外形和大小的膠粘劑。
“可粘合狀態(tài)”指膠粘劑經(jīng)加熱后具有一定的粘度，并能夠在涂于基材上后浸潤基材。
“壓敏膠”指通常在室溫下具有粘性，在與其他類別表面接觸后只需用手指或手按壓即可與之粘合的膠粘劑。
“熱熔膠”指這樣的物質(zhì)室溫下基本無粘性，但可以經(jīng)加熱而成為粘稠狀態(tài)，浸潤基材，冷卻后與基材粘合。
“粘化”指這樣一種狀態(tài)膠粘劑達到一定溫度，在此溫度可浸潤并與基材粘合。
“導(dǎo)熱率(k)”指單位厚度、單位面積、單位溫差的傳熱速度。
“熱容(Cp)”指某系統(tǒng)或物質(zhì)溫度升高一度所需的熱量。
本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點將體現(xiàn)在以下實施方式的描述和權(quán)利要求中。
附圖簡述根據(jù)以下詳細描述，并結(jié)合附圖，本領(lǐng)域技術(shù)人員將可清楚地發(fā)現(xiàn)本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點，附圖中

圖1是本發(fā)明裝置的透視圖。
詳細描述本發(fā)明能增強粘合劑與導(dǎo)電基材之間的粘合力。該方法適合將至少其一為導(dǎo)電基材的兩種基材進行粘合。
經(jīng)常需要將某種基材與金屬粘合，尤其在汽車制造業(yè)中，常需要在金屬基材或金屬表面進行粘合。而且，在汽車制造中，由于生產(chǎn)上的諸多限制，一般要求粘合時間很短。
熱活化或熱熔性膠粘劑是膠粘劑中的一種，已被用于制品與金屬表面或基材的粘合。熱活化或熱熔性膠粘劑靠加熱來軟化，使其粘性降至足以獲得流動態(tài)的動態(tài)點。這使得它可以浸潤基材。該膠粘劑或密封膠經(jīng)冷卻而固化，于是迅速形成粘合。熱熔膠被廣泛用于需要在冷卻時迅速生成原始強度的粘合操作。最近的熱熔膠可在涂布后發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，使得膠粘劑發(fā)生交連，形成熱不可逆粘合。
用熱熔膠進行與金屬的粘合會造成粘合劑與金屬之間粘合力不夠強。當(dāng)金屬基材的質(zhì)量大于膠粘劑的質(zhì)量時，上述缺陷會變得更嚴重。熱熔膠與金屬基材之間的粘合，強度低，表現(xiàn)為兩種材料之間的密著破壞(adhesive failure)，并且，如果立即將膠粘劑從被粘物上除下，可看到降粘劑凝固鈍化的表皮。鑒于膠粘劑和金屬基材的熱容，這一結(jié)果出人意料。聚合物的熱容不是一個單一值，而是隨聚合物狀態(tài)(晶態(tài)、無定形態(tài)、液態(tài)或固態(tài))和熱史而變化的。聚合物在玻璃轉(zhuǎn)變溫度附近的熱容還取決于測定過程中的加熱速度。膠粘劑熱容較大意味著它能在較長的時間內(nèi)保持溫度恒定，保持低粘度和潤濕金屬基材的能力，還意味著能在兩種材料相互接觸時對金屬進行定向加熱。上述平衡表明，膠粘劑溫度的升高對粘合具有直接改善，因此意味著不會產(chǎn)生粘合問題。然而，熱容平衡無法解決粘合過程的總體動力學(xué)問題。
粘合劑與導(dǎo)電基材的熱導(dǎo)性涉及到粘合過程的動力學(xué)問題。就熱活化粘合劑而言，金屬因其導(dǎo)熱率高可將最初接觸界面處粘合劑的熱量迅速傳走。金屬與熱熔膠之間的導(dǎo)熱率差異的數(shù)量級為103。金屬基層與粘合劑之間的導(dǎo)熱率差異和熱容差異形成了一個復(fù)雜的、動態(tài)的、難以預(yù)知的熱平衡，該平衡的目的在于使粘合劑的流動狀態(tài)能夠保持足夠長的時間從而充分浸潤并實現(xiàn)粘合。
金屬傳熱能力較快，而通過粘合劑的熱傳則較慢，結(jié)果使粘合劑直接與金屬接觸的最外層固化或成皮。熱熔性膠粘劑或密封膠粘合表面的凝結(jié)幾乎是瞬間發(fā)生的。此時，粘合劑接觸表面的迅速固化會影響浸潤。于是，浸潤不良將影響總體粘合強度，并會造成粘合劑的密著破壞。
本發(fā)明方法可促進粘合形成過程。本發(fā)明方法的基礎(chǔ)是利用能夠?qū)φ澈辖M件(assembly)的粘合線進行針對性或定位加熱的感應(yīng)場。將熱能集中于粘合界面能夠克服粘合劑鈍化或凝結(jié)的問題。本發(fā)明方法可顯著強化浸潤導(dǎo)電基材的過程。而且，讓壓敏膠形成的粘合件接受感應(yīng)場的作用可顯著提高與金屬或有涂層基材之間粘合力的形成速度。利用感應(yīng)場作為導(dǎo)電基材產(chǎn)熱的內(nèi)源可避免對熱敏部分可能的損害，因為它只加熱需要加熱的地方。此外，該方法可減小或消除環(huán)境影響，例如基材溫度因季節(jié)的較大改變。
根據(jù)本發(fā)明方法，用感應(yīng)場對導(dǎo)電基材進行加熱，從而強化涂于其表面的粘合劑的浸潤。適用于本發(fā)明的是對感應(yīng)場有感應(yīng)的導(dǎo)電基材。通常，使用的是金屬基材或有涂層的金屬基材。
本發(fā)明也可使用非傳導(dǎo)性基材。本發(fā)明適合將兩種基材通過粘合劑粘合在一起。所述非傳導(dǎo)性基材在感應(yīng)加熱系統(tǒng)啟動后不會應(yīng)感應(yīng)而升溫。所有能夠接受粘合劑并與之粘合的非傳導(dǎo)性材料都適合用于本發(fā)明，例如玻璃、塑料或增強型復(fù)合材料。
在優(yōu)選實施方式之一中，本發(fā)明方法適合將玻璃與金屬框架粘合。例如，可將玻璃與汽車的金屬框架粘合。此外，所述玻璃可具有一層陶瓷釉，作為與粘合劑粘合的表面。本發(fā)明方法還適用于將上光或包層玻璃裝置固定到金屬框架上。
本發(fā)明的粘合劑包括至少一層外露的膠粘層，它在室溫下呈固態(tài)并具有基本穩(wěn)定的外形和大小。其他層則包括適合與特定非傳導(dǎo)性基材粘合的組合物。粘合劑的外露層可應(yīng)加熱而變化，并能在加熱后表現(xiàn)出流動性。較好的是，所述粘合劑是壓敏膠或熱熔膠。
壓敏膠代表特定的一類物質(zhì)，他們能在受壓后與基材粘合。施壓使得膠粘劑浸潤基材。加熱是提高壓敏膠粘合力的另一方法。對壓敏膠來說，性能提高表現(xiàn)為壓敏膠與金屬或有涂層金屬基材之間對特定破壞方的粘合強度提高。感應(yīng)加熱通過強化粘合表面上的浸潤來形成粘合。這種粘合可在較短的時間內(nèi)表現(xiàn)出內(nèi)聚破壞(cohesive failure)方式，同時，對粘著物影響極小。這使得壓敏膠可用于要求在短時間內(nèi)達到高粘合性能的場合，例如汽車制造。
熱熔膠也適用于本發(fā)明。熱熔膠包括熱塑性的和熱固性的。熱塑性熱熔膠的例子包括但不限于聚酯，氨基甲酸乙酯(乙醚酯)，乙酸乙烯酯共聚物，或聚烯烴。合適的熱固性熱熔膠包括濕活化膠粘劑，光活化膠粘劑，輻照活化膠粘劑或它們的組合。本領(lǐng)域技術(shù)人員所知的傳統(tǒng)熱固性熱熔膠適合用于本發(fā)明。
熱固性材料包括例如濕固化氨基甲酸乙酯，環(huán)氧樹脂，和環(huán)氧樹脂加熱塑性材料之類含環(huán)氧材料。此類材料的例子包括美國專利5086088(Kitano等)所述的環(huán)氧/聚丙烯酸(酯)組合物，1999年4月8日公開的WO99/16618所述的環(huán)氧聚酯組合物，以及1998年5月1日提交的美國專利申請09/070971所述的環(huán)氧/乙烯乙酸乙烯酯組合物。較好的是，所述熱固性材料呈帶狀。該帶子還可以具有一層或多層其他層，例如泡沫材料芯層，膠粘層，熱固性材料與內(nèi)芯或膠粘層之間的系層，底涂層等。
另一實施方式中，粘合劑加在非傳導(dǎo)性基材上，然后加到導(dǎo)電基材上，再實施本發(fā)明方法。通常，施加的方法取決于具體的基材種類以及操作上的限制條件。例如，用熱熔膠必須先將其加熱到可粘合狀態(tài)，然后加到導(dǎo)電基材上。
當(dāng)導(dǎo)電基材的導(dǎo)熱率高于壓敏膠或粘合劑時，本發(fā)明方法將表現(xiàn)出其優(yōu)越性。通常，導(dǎo)電基材的導(dǎo)熱率是粘合劑的約10倍，最好是100倍。
采用可活化粘合劑，例如熱活化或輻照活化密封膠，一般需要進行熱熔膠的活化。通常在臨加到基材上之前進行活化，或者也可以在熱熔膠加到導(dǎo)電基材上之后進行活化。所謂活化包括讓粘合劑接受可見光，紅外輻照或紫外輻照。
壓敏膠和熱熔膠可加到非傳導(dǎo)性基材上形成不同的厚度。本發(fā)明針對的是與導(dǎo)電基材接觸點處膠粘劑最外層的熱動力學(xué)。在某些使用熱熔膠的情況下，可能需要較厚的膠粘劑使其具有密封膠的作用。就本發(fā)明而言，如果膠粘劑的厚度超過0.5mm就將其視為密封膠。不論是熱熔膠還是壓敏膠，導(dǎo)電基材產(chǎn)生的熱都直接用于膠粘劑接觸表面的固化，而非整個膠粘劑層厚度的加熱。
常規(guī)感應(yīng)加熱系統(tǒng)即適用于本發(fā)明方法。系統(tǒng)的頻率額定值取決于所用的基材和粘合劑，然而以約25-90kHz為佳。感應(yīng)加熱系統(tǒng)功率的選擇應(yīng)根據(jù)具體的用途。例如，在給定頻率，有些導(dǎo)電基材可能需要更高的功率來充分加熱基材。所述感應(yīng)加熱系統(tǒng)可提供足夠的熱量，將導(dǎo)電基材加熱到足夠高的溫度，使粘合劑在導(dǎo)電基材表面浸潤。必須將從基材向粘合劑的熱傳導(dǎo)維持在足夠高的水平，從而促進潤濕過程并延遲粘合劑最外層的固化。感應(yīng)加熱系統(tǒng)領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠根據(jù)本發(fā)明直至成適合特定基材和粘合劑的系統(tǒng)，用以促進粘合的形成。
本發(fā)明對溫度的限制取決于具體的基材和粘合劑種類。溫度下限值將根據(jù)所選粘合劑而不同。較好的是，導(dǎo)電基材的溫度能夠達到粘合劑的粘化點。感應(yīng)加熱系統(tǒng)的溫度上限一般取決于導(dǎo)電基材。該溫度不得超過金屬基材的損害溫度。例如，有涂層金屬基材的溫度不能超過涂層與金屬之間結(jié)合力的毀損點。較好的溫度范圍約25-140℃。
導(dǎo)電基材所達到的溫度應(yīng)足以使得膠粘劑浸潤其與導(dǎo)電基材的接觸界面。加熱可縮短大規(guī)模制造過程中的粘合時間。本發(fā)明所用熱固性熱熔膠是以可粘合狀態(tài)提供的。可粘合狀態(tài)表示它們已被活化，并具有足夠的能量在涂布后固化。所以不再需要由導(dǎo)電基材提供熱量形式的能量來激活固化機制。材料的厚度將影響熱固化梯度。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以看出，加熱將啟動一級動力學(xué)反應(yīng)，并可能影響固化的加速。
感應(yīng)加熱系統(tǒng)的啟動可以在將粘合劑施加到導(dǎo)電基材上之前，之后，或以上兩個時刻。較好的是，該系統(tǒng)激活后可將導(dǎo)電基材的表面溫度保持在粘合劑粘化點之上。感應(yīng)加熱系統(tǒng)啟動一段時間，直至足以增強粘合劑的浸潤。這段時間根據(jù)具體粘合劑和導(dǎo)電基材而異。本領(lǐng)域熟練技術(shù)人員能夠確定使膠粘劑發(fā)生令人滿意的潤濕所需的時間。關(guān)閉感應(yīng)加熱系統(tǒng)后，粘合劑開始冷卻并固化產(chǎn)生足夠的原始強度。這是一個非?？斓倪^程，并與導(dǎo)電基材的質(zhì)量成正比。
可以在將粘合劑施加到導(dǎo)電基材上之后啟動感應(yīng)加熱系統(tǒng)。較好的是在粘合劑的接觸表面固化前啟動。本領(lǐng)域熟練技術(shù)人員能夠確定粘合劑與導(dǎo)電基材接觸后啟動感應(yīng)加熱系統(tǒng)的時間限制。所述時間限制可能因具體的膠粘劑和用途而異。
由本發(fā)明方法形成的粘合通常強于常規(guī)封膠方法。浸潤過程的改善增強了粘合力，這可由粘合力檢測結(jié)果來證明。本發(fā)明方法形成的粘合一般發(fā)生內(nèi)聚破壞，而常規(guī)方法則發(fā)生密著破壞。因感應(yīng)加熱改善了浸潤而增強的粘合還可通過拉扯試驗來證明，見實施例所述。拉扯試驗顯示，與常規(guī)方法形成的粘合相比，本發(fā)明方法形成的粘合需要更大的力來將基材分開。
本發(fā)明方法適合用來將兩基材通過粘合劑粘合在一起。所述基材和粘合劑可根據(jù)具體用途而不同。較好的是，導(dǎo)電基材溫度至少能夠達到給定粘合劑的粘化點。在一種優(yōu)選用途中，本發(fā)明方法適用于將玻璃基材與金屬框架粘合，例如汽車的擋風(fēng)玻璃。本發(fā)明方法在汽車制造業(yè)中的應(yīng)用可擴大某些粘合劑的用途，因為，它們可因此在更短的時間內(nèi)形成更強的粘合。在制造裝配生產(chǎn)線的時間限制下，迅速生成原始強度的能力顯得尤為重要。
圖1顯示了一種適用于實施本發(fā)明方法的裝置。裝置10主要是一個用于拆卸式固定基材20的支架12。基材20可以直接由支架12固定，也可以通過各種常規(guī)固定機構(gòu)來固定。例如，圖1顯示了裝在支架12上用于固定基材20的真空吸頭18?；?0的至少一部分上帶有粘合劑(未顯示)。支架12一般將基材20固定在導(dǎo)電基材(未顯示)之上的位置。在另一種實施方式中，支架12的位置圍繞著基材20的一段外周，通過基材20對粘合劑施加壓力。感應(yīng)加熱系統(tǒng)14一般與就特定用途所選的粘合線對齊。裝置10可以包括一個支持臂16，用于將基材定位于導(dǎo)電基材附近以便形成粘合。感應(yīng)加熱系統(tǒng)14位于支架12內(nèi)或安裝在支架12上，在基材都就位后啟動。為了獲得本發(fā)明方法的優(yōu)良效果，感應(yīng)加熱系統(tǒng)14可在施加粘合劑的過程中或施加后啟動。在獲得足夠的原始強度之后，支架12將基材20松開，并被移走。
以下非限定性實施例將進一步闡明本發(fā)明。除非另作說明，實施例中采用了以下試驗方法。實施例中所述的具體材料及其用量，以及其他條件和細節(jié)都應(yīng)作本領(lǐng)域內(nèi)的廣義理解，而不應(yīng)視為對本發(fā)明范圍的不合理限制。
實施例90°剝離粘合力該試驗測定采用不同的感應(yīng)加熱時間時，膠粘劑或密封膠等粘合性材料與各種有涂料基材的剝離粘合力。
試驗所用的基材是涂有以下汽車漆的金屬板A-RK-8010(ACT Hinsdal MI)B-DCT-5002(ACT Hinsdal MI)將帶剝離襯的密封膠或膠粘劑切成1.27cm×10.16cm的條。如果有兩張剝離襯，剝?nèi)テ渲幸粡垼p輕地用手將露出的膠粘劑或密封膠表面壓在板上。用一手提式感應(yīng)加熱裝置(例如1999年10月21日的美國專利申請09/422,607，轉(zhuǎn)讓合同檔案號No.55175USA1A)作為實施例用的感應(yīng)源。在各實施例中，將該感應(yīng)加熱裝置的手提式感應(yīng)加熱頭(500Watt，25kHz感應(yīng)源，Magneforce，Waren OH)與剝離襯接觸，然后用手以下述兩種速度之一使其沿著膠粘條移動第一種速度約12英寸/分鐘(30.48cm/min)，第二種速度約4英寸/分鐘(10.16cm/min)。以第一種速度的感應(yīng)加熱時間約20秒，第二種速度的約60秒。加熱后，剝掉膠粘條上的剝離襯，將露出表面與127μm厚的經(jīng)陽極化處理的鋁箔經(jīng)6.8kg一次輥壓層合成試驗樣品。還以相同方法但不進行感應(yīng)加熱制備了一些試驗樣品。層合后，馬上進行不同時間的老化(涂層上的老化時間)，然后對試驗樣品進行試驗，老化時間為21℃老化20分鐘，21℃老化1小時，21℃老化24小時，試驗過程為用InstronTM拉伸試驗機以90°角，30.48cm/min的十字頭速度將鋁箔從有涂料的板上剝離。每一種條件試驗兩份樣品，取剝離粘合力的平均值，以N/dm為單位。并且記錄破壞方式POP-膠帶條被干凈地從有涂層的表面上剝掉，沒有任何殘留；COH-膠帶分層，有涂層的表面和鋁箔上都有部分膠粘劑殘留，和/或，發(fā)泡膠帶(如果有)分層；MIX-樣品出現(xiàn)以上兩種破壞方式。拉扯試驗該試驗是測定垂直地將用密封膠或膠粘劑粘合在有涂層金屬板上的一片玻璃拉掉所需的力。
有涂層的試驗基材與剝離粘合力試驗中的相同。一塊69.9cm×38.1cm×5.8cm(厚)的玻璃板用50/50的異丙醇/水混合物清洗。干燥后，在玻璃上用促粘合劑(Chemlok AP-134促粘合劑，Lord Corporation-Erie PA)打底，21℃干燥約10分鐘。
切取一塊1.27cm×1.27cm的方形膠粘劑或密封膠樣品，將其加到有涂層金屬板的表面上。然后將打過底的玻璃表面放到樣品上，用手用力壓緊。90°剝離粘合力試驗中的感應(yīng)加熱器在密封膠上方的玻璃上放置2段不同的時間30秒和60秒。以不經(jīng)感應(yīng)加熱的樣品為對照。然后，在加熱并經(jīng)以下時間老化后馬上對樣品進行試驗21℃老化20分鐘，21℃老化1小時，21℃老化24小時。用InstronTM拉伸試驗機進行試驗。將金屬板夾在十字頭的夾具中，將玻璃板的側(cè)邊夾在上夾具中，從而可以1英寸/分鐘(2.54cm/min)的速度將玻璃板垂直拉掉。記錄下每平方英寸的最大負載值(磅)，在后文表中則以kPa表示。并且按照90°剝離粘合力試驗中的標(biāo)準(zhǔn)記錄破壞方式。
將該膠帶用作試驗?zāi)z粘帶，對涂有兩種汽車漆的基材，以不同的感應(yīng)加熱時間和不同的室溫老化時間進行剝離粘合力試驗，結(jié)果見表1。
同樣，對1.27cm×1.27cm的發(fā)泡膠帶進行簽署拉扯試驗，結(jié)果見表2。 表1顯示利用感應(yīng)加熱并經(jīng)不同老化時間令膠帶與不同涂層基材粘合的優(yōu)越性?？傮w上說，感應(yīng)加熱提高了粘合力值，這表明對基材進行感應(yīng)加熱增強了粘合劑在基材上的浸潤及與之的相互作用。在諸如汽車零件組裝等制造中，迅速形成粘合的能力對于膠粘系統(tǒng)性能達到所需水平的能力具有顯著影響。以上數(shù)據(jù)顯示，感應(yīng)加熱引起的剝離粘合力值升高速度比僅在室溫下老化快。而且，而且粘合力值接近以破壞方式表征的可能達到的最后值，所述破壞方式是混合型的和內(nèi)聚型。需要指出的是，感應(yīng)加熱但不經(jīng)老化的樣品表現(xiàn)出混合型破壞和略低的粘合力可能是因為加熱降低了發(fā)泡膠帶的模量。
表2顯示，對表面進行感應(yīng)加熱可增強膠粘劑的浸潤，并因而增強其與有涂層金屬板和玻璃板的粘合力。隨著感應(yīng)加熱時間的延長，將玻璃板從金屬板上拉開所需的力隨之增大，兩種涂層基材的破壞方式都得的改善。
制備試驗組件將101.6cm×304.8cm×1.65mm(厚)的陽極化處理過的鋁板放在一塊實驗室臺板上。將一塊大小相同，涂有DCT-5002涂料的金屬板直接放在鋁板上，在兩板之間放一熱電偶傳感器(具有K型傳感器的Fluke52雙熱電偶)。第二個熱電偶放在有涂層金屬板上正對第一傳感器之上的位置。
切取長100mm的膠帶，讓泡沫體一面貼在0.1mm厚的雙軸取向聚酯剝離襯上。該組件在120℃烘箱內(nèi)放置3分鐘，密封膠的表面此時呈液態(tài)。加熱后立即將膠帶放在第二傳感器和有涂層金屬板上，讓密封膠一面貼著金屬板和傳感器。輕壓膠帶，令約3mm密封膠擠出并圍繞著泡沫體的外周。然后，監(jiān)測并記錄溫度300秒，由兩板之間的第一傳感器指示金屬基材的溫度(Tm)，由第二傳感器指示密封膠的溫度(Ts)，此為第一試驗。重復(fù)該試驗，所不同的是，在將組件壓在金屬板和傳感器上之后，立即將實施例1所述的感應(yīng)加熱器放在聚酯膜上大致位于傳感器之上的位置，在此進行30秒的感應(yīng)加熱，待金屬基材的溫度達到224℃時，關(guān)閉感應(yīng)加熱器。兩次試驗的溫度見表4。
表4數(shù)據(jù)顯示，即使密封膠的溫度比基材高得多，傳遞給基材的熱量也只令基材溫度升高了8-80℃。這樣的溫度遠遠低于密封膠的固化溫度。將膠帶試驗組件冷卻至室溫，用一金屬刮刀將其撬開。第一實驗的組件表現(xiàn)為密著破壞密封膠被干凈地從有涂層金屬板上除去。這表明，當(dāng)密封膠與金屬板接觸后，即使該膠粘劑曾經(jīng)呈液態(tài)，充分冷卻凝固鈍化了密封膠的表面，因而無法實現(xiàn)在有涂層金屬板上的充分浸潤。經(jīng)感應(yīng)加熱的第二組件則表現(xiàn)出內(nèi)聚破壞。而且，密封膠從粘合線處流出，表明密封膠的流動性足以在有涂層金屬板上自動浸潤。
根據(jù)專利法的規(guī)定，本發(fā)明已就其優(yōu)選實施方式進行了描述。然而，需要指出的是，還可以用以上所述之外的方式來實施本發(fā)明，這些也應(yīng)包括在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種粘合方法，包括(a)提供一非傳導(dǎo)性基材，其至少部分表面帶有粘合劑，所述粘合劑包括壓敏膠或熱熔膠，所述熱熔膠已被加熱成可粘合狀態(tài)；和(b)用感應(yīng)加熱系統(tǒng)加熱一導(dǎo)電基材，所述導(dǎo)電基材適合接受壓敏膠或熱熔膠粘合劑，所述導(dǎo)電基材的導(dǎo)熱率高于壓敏膠或熱熔膠，導(dǎo)電基材被加熱至足以在壓敏膠或熱熔膠施加于其上后增強它們的浸潤。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，所述熱熔膠是熱固性熱熔膠。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，還包括在施加到所述導(dǎo)電基材與之接觸之前激活所述熱熔膠。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，所述的激活包括讓所述熱熔膠接受可見光、紅外線和紫外線輻照。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，如剝離粘合力試驗結(jié)果所顯示，所述粘合劑在所述導(dǎo)電基材與非傳導(dǎo)性基材之間形成內(nèi)聚粘合。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，所述的用感應(yīng)加熱系統(tǒng)加熱在將粘合劑施加到所述導(dǎo)電基材上與之接觸之前進行。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，所述的用感應(yīng)加熱系統(tǒng)加熱在將粘合劑施加到所述導(dǎo)電基材上與之接觸之后進行。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，所述粘合劑包括熱熔膠，所述的感應(yīng)加熱在與所述導(dǎo)電基材接觸的所述熱熔膠表面固化之前啟動。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，所述熱熔膠選自熱塑性熱熔膠，濕活化膠粘劑，光活化膠粘劑，輻照活化膠粘劑，或它們的組合。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，所述感應(yīng)加熱系統(tǒng)的工作頻率為25-90kHz。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，所述導(dǎo)電基材被加熱至25-140℃。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，所述非傳導(dǎo)性基材是玻璃。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，所述玻璃是汽車的玻璃窗。
14.一種粘合方法，包括(a)提供一玻璃基材，其至少部分表面帶有粘合劑的，所述粘合劑包括壓敏膠或熱熔膠，所述熱熔膠已被加熱成可粘合狀態(tài)；和(b)用感應(yīng)加熱系統(tǒng)加熱一導(dǎo)電框架，所述導(dǎo)電框架適合接受壓敏膠或可固化熱熔膠粘合劑，所述導(dǎo)電基材的導(dǎo)熱率高于壓敏膠或可固化熱熔膠；(c)將所述玻璃裝到所述導(dǎo)電框架上，使得壓敏膠或熱熔膠與所述導(dǎo)電框架接觸，所述導(dǎo)電框架被加熱至足以增強壓敏膠或可固化熱熔膠的浸潤。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，所述加熱在施加壓敏膠或熱熔膠之前，施加的同時，或施加之后，或多個上述時刻進行。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，所述框架是涂了漆的金屬。
17.一種將兩種基材粘合在一起的裝置，包括拆卸式固定非傳導(dǎo)性基材的支架，所述非傳導(dǎo)性基材的至少部分主表面上帶有粘合劑，一個安裝于支架至少一部分上的感應(yīng)加熱系統(tǒng)，所述支架的位置靠近導(dǎo)電基材，以便在啟動后可將所述導(dǎo)電基材加熱。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的裝置，當(dāng)非傳導(dǎo)性基材與導(dǎo)電基材之間形成粘合后，所述框架可將非傳導(dǎo)性基材松開。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的裝置，所述支架位于所述非傳導(dǎo)性基材的外周，所述感應(yīng)加熱系統(tǒng)沿粘合劑對齊。
全文摘要
本發(fā)明是關(guān)于一種粘合方法,它包括:用感應(yīng)加熱系統(tǒng)加熱導(dǎo)電基材。所述導(dǎo)電基材應(yīng)適合接受包括壓敏膠或熱熔膠在內(nèi)的粘合劑。所述粘合劑附著在另一非傳導(dǎo)性基材上。由感應(yīng)加熱系統(tǒng)對基材的接觸面進行加熱以提高其溫度。熱的表面可強化粘合劑加到基材上后的浸潤作用。
文檔編號C03C27/00GK1382195SQ00814712
公開日2002年11月27日 申請日期2000年2月25日 優(yōu)先權(quán)日1999年10月21日
發(fā)明者M·A·約翰遜 申請人:3M創(chuàng)新有限公司