專(zhuān)利名稱(chēng):熱塑性塑料同其他種類(lèi)材料的連接的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及將各種材料連接到熱塑性塑料上。更具體的是,本發(fā)明涉及可與其他材料如金屬和陶瓷連接起來(lái)的熱塑性塑料,其方法包括利用一種粘合劑將具有不規(guī)則表面的一種片材的一個(gè)側(cè)面粘合到另一種材料,再通過(guò)在模具內(nèi)的熔融粘結(jié),將所述熱塑性塑料粘合到該片材的另一側(cè)面。
背景技術(shù):
熱塑性聚合物(TPs)是一種重要的工業(yè)商品,已為各種各樣的用途生產(chǎn)著許多不同類(lèi)型(化學(xué)組成)的熱塑性聚合物和其共混物。有時(shí)需要將TP同另外類(lèi)型的材料,如金屬、陶瓷、玻璃或木材粘結(jié)在一起。雖然通過(guò)種種的方法,例如機(jī)械緊固件,可以做到這一點(diǎn),但通常最簡(jiǎn)單和最便宜方法是一些粘結(jié)法。這通常包括應(yīng)用粘合劑,但是許多粘合劑不能使TP和另外一種材料很好的粘合。所以,就需要改進(jìn)TPs與其他類(lèi)型的材料的粘結(jié)方法。
以下公開(kāi)內(nèi)容可能與本發(fā)明的各個(gè)方面有關(guān),可簡(jiǎn)短地概述如下美國(guó)專(zhuān)利4,892,779描述了一種多層的制品,由微孔性的指定組成的聚烯烴層同一種無(wú)孔的材料如TP熔合粘結(jié)形成。沒(méi)有提及使用粘合劑將聚烯烴層材料應(yīng)用于TP及另一種材料的粘結(jié)。
無(wú)紡織物(NWFs)也用于將其它的材料粘結(jié)在一起,如木材和聚乙烯,例如參見(jiàn)美國(guó)專(zhuān)利6,136,732,其中NWF浸漬一種粉狀粘合劑,然后使該粘合劑熔融而粘結(jié)到NWF上。該片材可能通過(guò)在NWF上熔融粘合劑的方法,用于”乙烯樹(shù)脂和/或布質(zhì)蒙皮與各種各樣的材料,包括金屬、塑料、橡膠和木材的表面”的粘結(jié)。沒(méi)有提及采用在模具中的熔融粘結(jié)。
美國(guó)專(zhuān)利6,544,634包括一個(gè)實(shí)施例(實(shí)施例19),其中一種橡膠是”熔合”到一種微孔性片材的表面,將該組件放入一種注塑模具中,其中暴露所述微孔性片材的無(wú)覆蓋側(cè)面,然后將聚丙烯注塑到模具里。這篇專(zhuān)利沒(méi)有公開(kāi)使用粘合劑將熱塑性塑料連接到另一種材料。
德國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)1,569,324和1,569,325描述了通過(guò)利用一種微孔性片材將熱塑性塑料粘結(jié)到另一種材料。熱塑性片材粘結(jié)到微孔性片材,這看來(lái)似乎是一種層壓方法,然后用粘合劑將另一種材料粘合到微孔性片材的另一側(cè)面。這些中請(qǐng)沒(méi)有公開(kāi)模具或模制品。
發(fā)明概述簡(jiǎn)言之,根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面,提供一種方法,包括(a)使用粘合劑將第一制品的第一表面粘結(jié)到具有第一側(cè)面和第二側(cè)面的片材的所述第一側(cè)面,其中所述第一和第二側(cè)面具有不規(guī)則表面;(b)在模具內(nèi)部熔融粘結(jié)熱塑性塑料到所述片材的所述第二側(cè)面;前提是所述第一制品的所述第一表面不包含樹(shù)脂;和制成第二制品,其中所述第一制品和所述熱塑性塑料是粘結(jié)在一起的。
發(fā)明詳述定義以下定義是根據(jù)它們?nèi)绾斡糜诒菊f(shuō)明書(shū)和后附權(quán)利要求的上下文提供作為參考。
“片材”意味著一種材料形狀,其中兩個(gè)表面的表面積為任何其它外表面的表面積至少大約兩倍,更優(yōu)選至少大約10倍。本定義內(nèi)包括的是一種尺寸為15cm×15cm×0.3cm厚的片材,和一種15cm×15cm×0.2mm厚的薄膜。后者(通常稱(chēng)為薄膜)在許多情況下可以是柔性的和可懸垂的(drapeable),以便可以適應(yīng)不規(guī)則的表面。優(yōu)選該片材的最小厚度大約0.03mm,更優(yōu)選大約0.08mm,特別優(yōu)選大約0.13mm。優(yōu)選該片材具有最大厚度大約0.64mm,更優(yōu)選大約0.38mm,特別優(yōu)選大約0.25mm??梢岳斫?,任何優(yōu)選的最小厚度可以與任何優(yōu)選的最大厚度結(jié)合形成一種優(yōu)選的厚度范圍。
“不規(guī)則表面”意思指該表面在其內(nèi)部或上部具有不規(guī)則性,這將有助于用機(jī)械方法將其固定(lock)到熔融材料上,所述熔融材料流到表面或其上的不規(guī)則處之內(nèi)或之上,當(dāng)該熔融物料隨后固化時(shí),其使得該材料被機(jī)械地固定(即粘結(jié))到該不規(guī)則表面。
“樹(shù)脂”意味著任何有機(jī)的聚合物材料,無(wú)論來(lái)源是天然的或人造的(合成的),優(yōu)選是合成材料。
“不規(guī)則表面片材(ISS)”意味著一種具有兩個(gè)不規(guī)則表面的片材。
“熔融粘結(jié)”意味著該TP是被熔融的,這里“被熔融”意思指那種結(jié)晶的TP被加熱到大約它的最高熔點(diǎn)或以上,而非晶態(tài)的熱塑性塑料被加熱到它的最高玻璃化轉(zhuǎn)變溫度以上。當(dāng)熔融時(shí),該TP與適當(dāng)?shù)腎SS表面接觸。接觸期間,通常要施加一些壓力(即外力),使該TP流到和通常是滲入到該ISS的孔隙或表面上的不規(guī)則處。然后讓TP冷卻,或者變成固體。
“熱塑性塑料”(TP)是一種材料,當(dāng)被熔融粘結(jié)到ISS之前和之時(shí)其是可熔化的,但是它們的最后的形態(tài)是固體,也就是說(shuō),它們是結(jié)晶的或玻璃態(tài)的(因此典型的彈性體,其熔點(diǎn)和/或玻璃化轉(zhuǎn)變溫度,如果有的話,低于室溫,不包括在TPs內(nèi),但是熱塑性彈性體被歸入TPs)。從而,這可能意味著一種典型(即“傳統(tǒng)的”)TP聚合物比如聚乙烯。它還可以意味著一種熱固性聚合物,在它熱固化(例如交聯(lián))以前,也就是說(shuō),在它可以被熔融和在熔融狀態(tài)流動(dòng)的時(shí)候。熱固化可以發(fā)生在進(jìn)行熔融粘結(jié)之后,或許在進(jìn)行熔融粘結(jié)的同樣的設(shè)備里,或許通過(guò)簡(jiǎn)單地進(jìn)一步加熱該熱固性樹(shù)脂,形成一種玻璃態(tài)的和/或結(jié)晶的樹(shù)脂。有用的熱塑性彈性體包括帶有聚醚軟段的嵌段共聚多酯、苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物和熱塑性的聚氨酯。
“粘結(jié)(bonded)”在這里是意味著材料相互連結(jié),大多數(shù)情況下,這種連結(jié)是永久地和/或通常在材料之間通過(guò)ISS和粘合劑。
“粘合劑”意思指一種幫助ISS粘結(jié)到另一種材料上的材料。粘合劑可能是任何種形式的,例如熔融粘合劑、接觸粘合劑、雙面膠帶、加熱活化粘合劑或轉(zhuǎn)接帶材(transfer tape)。粘合劑可能是例如以環(huán)氧樹(shù)脂、聚氨酯或丙烯酸樹(shù)脂、天然和合成橡膠和硅酮為基礎(chǔ)。
“在模具中”意味著在一種大部分或完全密閉的腔室里面(除相對(duì)小的通道或出料槽(runner)外,TP可通過(guò)它們被加到模具中,或讓空氣從模具中逸出)其中,在一些時(shí)間點(diǎn),熔融聚合物與ISS的第二側(cè)面接觸。一般地,模具內(nèi)部將至少有一些壓力,以便TP壓緊(入)ISS表面。優(yōu)選的模具是那些用于聚合物熔融成形操作如注塑、壓塑、壓縮注塑、熱成型和擠出或注射吹塑的模具。優(yōu)選的模具是(被用于)注塑的那些模具。這些及其他種類(lèi)模具和它們的模制工藝是本技術(shù)所熟知的,參見(jiàn)例如,S.L.Belcher,Practical Extrusion Blow Molding,MarcelDekker,New York,1999;E.L.Buckleitner,Plastics Mold EngineeringHandbook,5thEd.,Chapman & Hall,New York 1995;H.Rees,MoldEngineering,Hanser Publishers,Munich,1995和J.Florian,PracticalThermoformingPrinciples and Applications,Marcel Dekker,NewYork,1996。
ISS片材可具有通過(guò)許多方法制成的不規(guī)則表面。它可能是一種織物,例如編織、針織或無(wú)紡織物;一種紙;泡沫塑料,特別是一種開(kāi)孔泡沫塑料和/或一種開(kāi)孔的微孔泡沫塑料;一種帶有粗糙表面的片材,該粗糙表面可由例如噴砂或用研磨劑形成如砂紙或鯊皮布;和一種微孔性片材(MPS)。ISS優(yōu)選的形式是織物,特別是無(wú)紡織物(NWFs)和微孔性片材(MPSs)。
“微孔性”意味著一種材料,通常是一種熱固性或熱塑性的聚合物材料,優(yōu)選是一種熱塑性塑料,上述材料具有至少大約20%(按體積),更優(yōu)選地至少大約35%(按體積)的孔隙。通常孔隙的體積百分率是較高的,例如大約60%到大約75%(按體積)。孔隙率根據(jù)下面的公式確定“孔隙率”=100(1-d1/d2)其中d1是多孔樣品的實(shí)際密度,它是通過(guò)稱(chēng)重樣品和將樣品重量除以樣品的體積得到的,樣品的體積由樣品的尺寸決定。d2的值是在假設(shè)樣品中沒(méi)有空洞或孔隙時(shí)的樣品的“理論”密度,它是應(yīng)用樣品各種成分的數(shù)量和相應(yīng)的密度通過(guò)已知的方法計(jì)算確定的。更詳細(xì)的孔隙率計(jì)算方法可參見(jiàn)美國(guó)專(zhuān)利4,892,779,該專(zhuān)利在此引入作為參考。優(yōu)選地所述微孔材料具有連通孔。
所述MPS在這里可能的制備方法描述在美國(guó)專(zhuān)利3,351,495、4,698,372、4,867,881、4,874,568和5,130,342中,所有的專(zhuān)利在此引入作為參考。優(yōu)選的微孔性片材描述于美國(guó)專(zhuān)利4,892,779,該專(zhuān)利在此引入作為參考。類(lèi)似于許多微孔性片材,此專(zhuān)利的那些片材含有大量的顆粒材料(填料)。這種特別的片材由聚乙烯組成,其大部分是一種線性的超高分子量聚合物。
“織物”是一種片材狀由纖維制成的材料。制造纖維的材料可能是合成的(人造的)或天然的。織物可以是一種編織織物、針織物或無(wú)紡織物,優(yōu)選的是無(wú)紡織物。制備織物有用的材料包括棉、黃麻、纖維素塑料、羊毛、玻璃纖維、碳纖維、聚(對(duì)苯二甲酸乙二醇酯)、聚酰胺如尼龍-6、尼龍-6,6和芳香族-脂肪族共聚酰胺、芳族聚酰胺如聚對(duì)苯二甲酰對(duì)苯二胺、聚丙烯、聚乙烯、熱致液晶聚合物、含氟聚合物和聚苯硫醚。
織物在這里可通過(guò)任何已知的織物制造方法,如編織或針織。然而優(yōu)選的織物類(lèi)型是NWF。NWFs的制備方法描述在以下文獻(xiàn)中I.Butler,The Nonwoven Fabrics Handbook,Association of the NonwovenFabrics Industry,Cary,NC,1999,該文獻(xiàn)在此引入作為參考。本發(fā)明制造NWFs有用的方法包括紡粘法和熔噴法。一般地,NWF中的纖維有一定程度的相互固定(fix)。當(dāng)NWF作為一種熔融TP鋪放時(shí)(例如紡粘),在新的纖維層接觸早先的纖維層以前可能不完全固化,從而導(dǎo)致纖維部分地熔合在一起??椢锟梢允峭ㄟ^(guò)縫刺或射流噴網(wǎng)的方法使纖維纏結(jié)和固定,或者纖維可用熱的方法粘結(jié)在一起。
在某種程度上織物的特性決定了被連接的TPs之間的粘結(jié)特性。優(yōu)選地,織物沒(méi)有如此緊密地編織使得熔融TP難于(在所用的熔融粘結(jié)的條件下)滲入到織物的纖維中和其周?chē)R虼藘?yōu)選的織物可能是比較多孔性的。然而,如果織物的空隙太多,可能形成的粘結(jié)就不牢固??椢?并依次是被用于該織物的纖維)的強(qiáng)度和剛性在某種程度上決定形成的粘結(jié)的強(qiáng)度及其他性質(zhì)。因此,較高強(qiáng)度的纖維如碳纖維或聚芳酰胺纖維,在某些情況下,可能是有利的。
不固執(zhí)于理論,據(jù)信,通過(guò)TP機(jī)械地固定到ISS片材的方法,熱塑性塑料可以(至少部分地)粘結(jié)到ISS片材的表面。據(jù)信,在熔融粘結(jié)步驟期間,TP通過(guò)孔隙、空隙和/或其他的通道(如果它們存在)“滲入”表面上不規(guī)則處,或?qū)嶋H上在表面之下或整個(gè)表面的不規(guī)則處。當(dāng)TP固化時(shí),它被機(jī)械性地固定到這些不規(guī)則處以及,如果存在的話,孔隙、空隙和/或其他的通道的里面和/或上面。
一種TP的優(yōu)選的材料是“傳統(tǒng)的”TP,也就是說(shuō)一種不易交聯(lián)的材料,其熔點(diǎn)和/或玻璃化轉(zhuǎn)變溫度大約在30℃以上。優(yōu)選地,如果這種傳統(tǒng)的TP是結(jié)晶的,它的晶體熔點(diǎn)為50℃或更高,更優(yōu)選其熔化熱為2J/g或更高,特別優(yōu)選為5J/g或更高。如果TP是玻璃態(tài)的,優(yōu)選其玻璃化轉(zhuǎn)變點(diǎn)為50℃或更高。在有些情況下,該熔點(diǎn)或玻璃化轉(zhuǎn)變溫度可以是如此之高,以至于TP在達(dá)到該溫度以前已經(jīng)發(fā)生分解。這種聚合物也作為T(mén)Ps包括在這里。熔點(diǎn)和玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的測(cè)量是使用ASTM方法,ASTM D3418-82。熔點(diǎn)是取熔融吸熱的峰值,玻璃化轉(zhuǎn)變溫度是取轉(zhuǎn)化中點(diǎn)。
這種傳統(tǒng)的TPs包括聚(甲醛)和它的共聚物;聚酯比如PET、聚對(duì)苯二甲酸1,4-丁二醇酯、聚對(duì)苯二甲酸1,4-環(huán)己基二甲醇酯和聚對(duì)苯二甲酸1,3-丙二醇酯;聚酰胺如尼龍-6,6、尼龍-6、尼龍-12、尼龍-11和芳香族-脂肪族共聚酰胺;聚烯烴如聚乙烯(即全部類(lèi)型,如低密度的、線型低密度的、高密度的等等)、聚丙烯、聚苯乙烯、聚苯乙烯/聚苯醚共混物、聚碳酸酯如聚(雙酚-A碳酸酯);含氟聚合物包括全氟聚合物和部分氟化聚合物,如四氟乙烯和六氟丙烯的共聚物、聚氟乙烯和乙烯與1,1-二氟乙烯或氟乙烯的共聚物;聚硫化物如聚苯硫醚;聚醚酮類(lèi)如聚醚酮、聚醚醚酮和聚醚酮酮;聚醚酰亞胺;丙烯腈-1,3-丁二烯-苯乙烯共聚物;熱塑性的(甲基)丙烯酸類(lèi)聚合物,如聚(甲基丙烯酸甲酯);熱塑性彈性體,如來(lái)自對(duì)苯二甲酸酯、1,4丁二醇和聚四亞甲基醚二醇的“嵌段”共聚酯,和包含苯乙烯和(氫化)1,3-丁二烯嵌段的嵌段聚烯烴;和氯化聚合物如聚氯乙烯、氯乙烯共聚物和聚偏二氯乙烯。可原位形成的那些聚合物,如(甲基)丙烯酸酯聚合物也包括在內(nèi)。
“熱致液晶聚合物”在這里意思指一種聚合物,當(dāng)使用TOT檢驗(yàn)法或任何其適當(dāng)?shù)淖兏椒y(cè)試時(shí),是各向異性的,參見(jiàn)美國(guó)專(zhuān)利4,118,372所述,該專(zhuān)利在此引入作為參考。有用的LCPs包括聚酯、聚(酯-酰胺)和聚(酯-酰亞胺)。一種優(yōu)選的聚合物類(lèi)型是“全芳香族”聚合物,該聚合物的主鏈全部是芳香族的(除連接基團(tuán)如酯基外),但是側(cè)基可以不是芳香族的。
有用的可熱固性的(即可容易交聯(lián)的)TPs包括環(huán)氧樹(shù)脂、三聚氰胺樹(shù)脂、酚醛樹(shù)脂、熱固性聚氨酯樹(shù)脂和熱固性聚酯樹(shù)脂。
第一制品在這里可以由任何材料制取,只要第一制品的第一表面不包含樹(shù)脂。也就是說(shuō),第一制品可能包含樹(shù)脂,但是在用粘合劑粘結(jié)的第一表面處的材料不包含樹(shù)脂。從而,第一制品(和第一表面)可以是(包含)金屬、陶瓷、玻璃、木材、紙和紙板。優(yōu)選地,第一制品的第一表面包含金屬。金屬可以包括鐵基合金比如鋼、不銹鋼和鍛鐵,銅、鎳、鋁和各種各樣的金屬合金比如Inconel和Hastalloy。優(yōu)選的金屬是鐵和鐵合金。
將ISS片材的第一和第二側(cè)面分別粘結(jié)到第一制品和TP可以任何次序進(jìn)行。例如,該ISS片材的第二側(cè)面可以熔融粘結(jié)到TP,然后用粘合劑將該ISS的第一側(cè)面粘結(jié)到第一制品。在一種優(yōu)選的程序中該順序可以相反,也就是說(shuō),該ISS片材的第二側(cè)面利用粘合劑粘結(jié)到第一制品,然后將ISS和第一制品的這個(gè)組件置于模具中,TP被熔融粘結(jié)到ISS的第一側(cè)面上。
當(dāng)使用粘合劑將所述第一側(cè)面粘結(jié)到第一制品時(shí),應(yīng)該采用制造商或供應(yīng)商的使用該粘合劑的建議。一般地,在某些點(diǎn),將包括向待粘結(jié)的表面施加一定壓力,同時(shí)和粘合劑接觸(或者順序或者同時(shí))。ISS或該第一制品可以是首先通過(guò)粘合劑接觸或者它們可以同時(shí)接觸。
熔融粘結(jié)可以按很多方法進(jìn)行。例如,ISS可以置于靠著注塑模具的一側(cè),然后將TP注塑到該模具里。這個(gè)方法可適用可熱交聯(lián)的樹(shù)脂,部件(the part)保持在熱模具中直到那些樹(shù)脂交聯(lián)和/或固化(即熱固化)??赏ㄟ^(guò)若干已知的技術(shù)將ISS保持在模具恰當(dāng)位置如真空、靜電電荷、機(jī)械的等等。在另一個(gè)方法中,將壓塑模具充滿第一TP,所述ISS放置于第一TP的頂部,或靠著該模具的一側(cè)。關(guān)閉并加熱模具(或已經(jīng)是熱的)并且施加壓力。在所有這些方法中,ISS可已經(jīng)被粘結(jié)到第一制品,以便該ISS和第一制品(以及粘合劑)的組件置于模具中,這樣TP可以被熔融粘結(jié)到該ISS的第二側(cè)面。
在另一個(gè)方法中,TP的薄膜或片材可以與ISS的第二側(cè)面接觸(該ISS也可能已經(jīng)被粘結(jié)到第一制品),然后組件被放入熱成形機(jī)模具中,其中TP熔融粘結(jié)到ISS上,同時(shí)制成了一種熱成形制品。
在熔融粘結(jié)法中,優(yōu)選ISS的粗糙的表面形態(tài),無(wú)論它們是什么樣的,沒(méi)有被完全破壞,并且通常是相當(dāng)完好的。例如,如果ISS包含TP,并且該熔融粘結(jié)法的溫度導(dǎo)致TP熔融,則ISS可能失去其不規(guī)則性。這種情況可以通過(guò)許多方法避免。引起TP熔融需要的溫度可以足夠低,以使任何包含ISS的TP的熔點(diǎn)(如果有的話)和/或玻璃化轉(zhuǎn)變點(diǎn)高于熔融粘結(jié)法的溫度。避免ISS失去表面不規(guī)則性的另一個(gè)方法是用交聯(lián)的熱固性樹(shù)脂或另一個(gè)高熔點(diǎn)材料,如金屬制備ISS。如果ISS包含TP,在有些情況下,TP在熔融/玻璃化轉(zhuǎn)變溫度以上可以是很粘的,以至于很難流動(dòng)。增加粘度可以使用大量的填料,和/或采用一種很高分子量的TP,如超高分子量聚乙烯。例如,在一種優(yōu)選的ISS(優(yōu)選MPS)中,由熱塑性塑料制備,優(yōu)選該熱塑性塑料的重均分子量大約500,000或更高,更優(yōu)選大約1,000,000或更高。一種有用的可獲得高分子量的TP是聚乙烯,并且對(duì)于ISS(優(yōu)選MPS)來(lái)說(shuō),它是一種優(yōu)選的TP。當(dāng)粘結(jié)較高熔點(diǎn)或玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的TP時(shí),防止失去粗糙表面特征的另一方法是最小化ISS在高溫下的暴露時(shí)間,以便使該TP在短時(shí)間內(nèi)“滲入”粗糙表面,這樣就沒(méi)有足夠的傳熱時(shí)間以引起失去粗糙表面。上述一些方法還可以合并使用,以進(jìn)一步阻止ISS失去其表面不規(guī)則性。
一旦形成粘結(jié)結(jié)構(gòu),在許多情況下,粘結(jié)界面不是結(jié)構(gòu)上的薄弱點(diǎn)。也就是說(shuō),在許多情況下,企圖從所述第一制品剝離TP將導(dǎo)致TP或ISS的接觸表面粘結(jié)性(cohesive)破壞,說(shuō)明材料的固有強(qiáng)度是粘結(jié)組件的薄弱點(diǎn)。
這里所述聚合物,或者TPs和/或ISS的聚合物,特別是TPs,可以包含通常存在于這種聚合物中的材料,例如,填料、增強(qiáng)劑、抗氧化劑、色素染料、阻燃劑等等,用量也就是通常被用于這種組合物的量。
連接后的第二制品通常是有用的,因?yàn)樗鼈兛梢越Y(jié)合TP和被結(jié)合的第一制品兩者的最好屬性。例如,TP可以提供一種或多種化學(xué)惰性、低摩擦性、耐磨性和韌性,而由例如金屬制成的第一制品可以提供強(qiáng)度、剛性、導(dǎo)電和/或?qū)嵝院涂蛊谛?。可使用這些組件的部件包括輸送機(jī)段(conveyer segment)、電氣或電子設(shè)備的外殼、汽車(chē)和非汽車(chē)應(yīng)用的結(jié)構(gòu)部件、使用金屬及其他材料的任何應(yīng)用。
本方法對(duì)制造具有基本上最小尺寸的組件是特別有用的。最小尺寸意思指穿過(guò)熱塑性塑料和其它材料的部分(part)的最小尺寸,一般地可能通常被稱(chēng)為厚度(在這種量度中不包括其中熱塑性塑料和/或其他的材料可以逐漸變薄的部分的邊緣)。因?yàn)?,例如,在注塑時(shí),熔融TP跟ISS的第二表面接觸,無(wú)須依靠熱傳導(dǎo)引起TP和ISS的粘結(jié),因此可以形成更厚的部分。例如,這可以和輥筒層壓或壓機(jī)中的層壓對(duì)比,后者一般地處理的是薄截面如薄膜或薄的片材。優(yōu)選地,最小尺寸至少為1mm,更優(yōu)選為至少5mm,特別地優(yōu)選為至少10mm,很優(yōu)選為至少大約1.0cm。
另一個(gè)尺寸是“最大粘結(jié)熱塑性塑料尺寸”,這是垂直于粘結(jié)到ISS的第一表面的其它材料的表面測(cè)量的最大熱塑性塑料的厚度。優(yōu)選地,這為至少約1mm,更優(yōu)選為至少約5mm,特別優(yōu)選為至少約10mm,很優(yōu)選為至少約1.0cm。
實(shí)施例1-3在這些實(shí)施例中,使用的是40×143×3mm厚的金屬飾板。將雙面的膠帶,3M Corp.(St.Paul MN 55144,USA)的Scotch9473,,一種250μm厚的丙烯酸類(lèi)轉(zhuǎn)接膠帶,貼于該金屬飾板的一個(gè)側(cè)面,并進(jìn)行修邊,以使粘合劑不覆蓋該金屬飾板的側(cè)面。貼膠帶以前用異丙醇清洗飾板的表面,并將表面用Scotch-Brite墊稍微磨光。一片預(yù)先裁切(按金屬飾板的尺寸)的MiST結(jié)構(gòu)化粘結(jié)薄膜,購(gòu)自PPG Corp.(Pittsburgh,PA,USA),然后被貼到膠帶的另一個(gè)表面,以便形成金屬飾板、粘合劑和隨后的結(jié)構(gòu)化粘結(jié)薄膜的組件。MiST薄膜是一種微孔性的超高分子量聚乙烯薄膜,如一般性地描述于美國(guó)專(zhuān)利4,892,779。
這種組件然后靠著注塑模具的側(cè)面放置以便聚合物熔融成形。具有結(jié)構(gòu)化粘結(jié)薄膜的側(cè)面面向模具的空腔。模具的形狀按生成200×20×3mm的長(zhǎng)方形聚合物試片設(shè)計(jì)。該試片比金屬飾板更長(zhǎng),并且伸出飾板的一邊。在模具關(guān)閉之后,把PonaflexS650A,一種購(gòu)自Pongs & Zahn AG(Hamburg,Germany)的苯乙烯熱塑性彈性體,注射到該模具。PonaflexS650A的熔融溫度是215℃,模具溫度是80℃,高壓(注射)時(shí)間是18秒,冷卻時(shí)間是10秒。冷卻后打開(kāi)模具并取出部件。
在放置至少48小時(shí)之后,測(cè)試PonaflexS650A與金屬(通過(guò)結(jié)構(gòu)化粘結(jié)薄膜和膠帶)的粘著力。該飾板夾緊在拉伸試驗(yàn)機(jī)的夾具上。飾板的平面垂直于試驗(yàn)機(jī)的拉伸軸。PonaflexS650A(唯一的)的伸出片頭被夾在試驗(yàn)機(jī)另一工件上的顎夾中。PonaflexS650A然后在100mm/min的十字頭速度下,與飾板平面成直角拉離飾板。剝離力如表1所示,是3次測(cè)試的平均值。
表1
實(shí)施例1-3的破壞模式是粘合劑,也就是說(shuō),破壞發(fā)生在膠帶和結(jié)構(gòu)化粘結(jié)薄膜之間。當(dāng)PonaflexS650A直接注塑在金屬表面上時(shí),剝離力是零。
其他的熱塑性塑料,如乙縮醛、聚酰胺或聚酯,可以同樣地粘附到金屬飾板上,但是它們中很多剛性太大而無(wú)法測(cè)試,其粘著力用這樣的方式定量。
因此,顯然本發(fā)明提供了一種用于把熱塑性塑料連接到其他種類(lèi)材料的方法,其完全滿足以上闡述的目的和優(yōu)點(diǎn)。雖然本發(fā)明已經(jīng)結(jié)合其具體的實(shí)施方案描述,但是顯然許多替換、修改和變動(dòng)對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是顯而易見(jiàn)的。因此,意圖包括所有這些在本發(fā)明的精神和附加權(quán)利要求的寬廣范圍內(nèi)的替換、修改和變動(dòng)。
權(quán)利要求
1.一種方法,其包括(a)使用一種粘合劑,將第一制品的第一表面粘結(jié)到具有第一側(cè)面和第二側(cè)面的片材的所述第一側(cè)面,其中該第一和第二側(cè)面具有不規(guī)則表面;(b)將熱塑性塑料在模具內(nèi)部熔融粘結(jié)到所述片材的第二側(cè)面;前提是所述第一制品的所述第一表面不包含樹(shù)脂;和生成第二制品,其中所述第一制品和所述熱塑性塑料粘結(jié)在一起。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述方法,其中所述片材是無(wú)紡片材或微孔性片材。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述方法,其中所述模具是用于注塑、壓塑、壓縮注塑、熱成型或擠出或注射吹塑的模具。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述方法,其中所述模具用于注塑。
5.根據(jù)權(quán)利要求1中任一項(xiàng)所述方法,其中所述熱塑性塑料是傳統(tǒng)的熱塑性塑料。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述方法,其中所述熱塑性塑料選自聚(甲醛)和它的共聚物、聚酯、聚酰胺、聚烯烴、聚苯乙烯/聚苯醚的共混物、聚碳酸酯、含氟聚合物、乙烯和1,1-二氟乙烯或氟乙烯的共聚物;聚硫化物、聚醚酮、聚醚酰亞胺、丙烯腈-1,3-丁二烯-苯乙烯共聚物、熱塑性的(甲基)丙烯酸類(lèi)聚合物、熱塑性彈性體和氯化聚合物。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述方法,其中所述熱塑性塑料是未交聯(lián)的熱固性樹(shù)脂。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述方法,其中步驟(a)首先進(jìn)行,然后再進(jìn)行步驟(b)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述方法,其中步驟(b)首先進(jìn)行,然后再進(jìn)行步驟(a)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-9中任一項(xiàng)所述方法,其中所述第一表面包括金屬。
全文摘要
將熱塑性塑料連接到其他種類(lèi)的材料如金屬和陶瓷上,其方法包括把具有不規(guī)則表面的片材粘結(jié)到另一種材料,再把熱塑性塑料熔融粘結(jié)到具有不規(guī)則表面的片材上。這種片材包括微孔性的材料或無(wú)紡織物。得到的組件用于熱塑性塑料和另一種材料結(jié)合使用的地方。
文檔編號(hào)B29C70/88GK101056757SQ200580038230
公開(kāi)日2007年10月17日 申請(qǐng)日期2005年11月1日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月1日
發(fā)明者C·謝文 申請(qǐng)人:納幕爾杜邦公司