增加模鑄組件中塑料和金屬之間的粘結穩定性的可熱活化粘合劑制造技術

本發明專利技術涉及一種至少局部由金屬形成的組件，其中環繞至少部分金屬區域注塑熱塑性聚合物層，在所述塑料層和金屬區域之間至少局部布置由可熱活化彈性材料構成的助粘劑層，所述彈性材料至少在其面對塑料層的那面是可熱活化的，以便在金屬區域和塑料層之間產生粘接。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】增加模鑄組件中塑料和金屬之間的粘結穩定性的可熱活化粘合劑專利技術概要 本專利技術描述制造組件的方法，所述組件至少部分由金屬構成，并且至少局部被聚 合物環繞，在聚合物和金屬之間布置有助粘劑。所用的助粘劑為可熱活化粘合劑。所述方法包括首先將可熱活化粘合劑施涂至金屬，然后注入聚合物，結果，由于 此操作，可熱活化粘合劑的交聯反應得以引發，并由此可以在聚合物和金屬之間產生非常 高的結合強度。通過注塑方法制備組件已經得到很好地確立。原則上使用該方法由模塑組合物 制備聚合物模制品。例如，通過注塑機塑化粉末或顆粒形式的注塑組合物并在高壓下注入 注塑模具的賦形模腔中。典型的注塑機由注塑單元構成，該注塑單元包括加熱筒，射料桿 (plungers)或螺桿射料桿，和儲集容器及驅動組合裝置，該注塑單元計量和塑化模塑組合 物并將其注入密閉的模具中。注塑機進一步包括關閉和打開模具的合模單元。注塑方法的另一優點是在一步操作中將兩個或更多個組分合并在一起的能力， 其中相同或相異的材料均得以彼此結合。在這方面，可以參考雜混復合技術(hybrid technique)及嵌件模塑和金屬嵌件注塑技術(insert and outsert technique)，該技術允 許將金屬結構體插入注塑模具中。這使得金屬結構體被重疊注塑或者通過注塑被熱塑性塑 料環繞注塑(surround-mold)。嵌件模塑技術(insert technique)指將金屬部件嵌入模具中。其它部件如螺紋 套筒(thread bushes)插入模具，然后將聚合物模塑組合物注入它們的周圍。例如，在插入 部件上進行直接環繞注塑，該插入部件例如為球軸承、金屬片支撐物或電氣組件。在重量和 體積方面，聚合物部分超出金屬占主導地位。與嵌件模塑技術相對照地，金屬嵌件注塑技術 基于支持板(support board)，該支持板通常是金屬的并插入模具中，并且在尺寸穩定性、 硬度和強度方面需要滿足苛刻的要求。然后可以將由聚合物制得的不同功能的元件和連接 元件注入支撐板中沖壓出的容納孔內，形成陽鎖合(positive lock)，所述不同功能的元件 和連接元件例如為，軸承、滑道、按鈕聯接器(snap connections)、制動器停止部件(stops) 禾口螺方寵插件(screw insertions)。注塑的聚合物/金屬復合體(hybrid)增效利用了所包含的粘結搭檔的性質，由此 允許合理制造多功能、輕質的結構體。當采用此技術時，每種材料各自優點的結合是目的。 因此，例如，通過施加適宜的聚合物結構，可以使薄壁金屬片材型材變硬，對于特定應用將 聚合物組件比重較低的優點和金屬組件相關的性質相結合。為了增加復合結構的機械牢固 性，目標應針對組件之間的力的傳遞和分布的最優化。此處一種可行方式是使聚合物熔體 滲透到金屬部件的開孔中并形成持久、堅固的粘結。一般而言，這種部件例如用于制造汽車制造中的車體部件如車身前端，或者用于 包覆在插塞外殼中的金屬銷，以及還用于電子開關器件。一種新的應用趨勢是用于手機。近 年來，設計已經趨向于更加扁平的模式。結果，對所使用的聚合物的要求變得越來越高。因 此，聚合物正變得更加堅硬。這可以通過新型聚合物配制物或通過在這些聚合物中的金屬增強物成為可能。然而，如此迫 切需要的金屬增強的材料無法如此簡單地制造。使用上述的制造方 法，在熔體中在界面，即溫度遠低于熱塑性聚合物的聚合物界面，當熱塑性聚合物接觸金屬 時，在此界面和金屬成形在一起。結果，形成快速冷卻的熱塑性聚合物的薄殼。然而，此層 和金屬的粘附力非常弱。隨后，伴隨著注塑模具的冷卻，組件體積減小。但是，作為此收縮 的結果，進而產生應力，并使得聚合物和金屬發生至少部分分離。因此，在金屬和聚合物之 間存在夾帶的空氣，這又進一步降低了粘附力。由于此不足的粘附力，幾乎不可能在聚合物 和金屬之間施加拉伸和剪切應力。另一問題是金屬和聚合物之間的熱膨脹系數的差異。這在制造過程可能出現問 題，因為在操作中，金屬和聚合物之間存在的應力再次額外增大。然而，如果在短時間內對 組件施加不同的溫度，由此引起應力上升，這也可能帶來問題。為了使間隙(gaps)降至最小，現有技術將基于有機硅或環氧樹脂的鑄塑組合物 (casting composition)引入金屬和聚合物之間的間隙中。該組合物能夠流動和固化，并且 在優化的條件下，也能夠在金屬和聚合物之間產生粘附力。 在現有技術中，為了密封的目的還將熱熔粘合劑施涂至金屬。此時，該熱熔粘合劑 附著在金屬上，隨后注入的聚合物附著于該熱熔粘合劑上。然而，該方法的缺點是熱熔粘合 劑沒有交聯，因此僅具有有限的耐溶劑性和熱強度。從US 6，494，983中還知曉熱塑性涂層用于金屬基材的用途。在此，將鋼容器配置 熱塑性聚合物層，而不是PVC襯里。然而，該熱塑性襯里對擴散物不密封，因此，當存在浸入 介質時，可引起底層金屬的腐蝕。因此，為了防腐，該金屬配置熱固性防腐劑，但熱塑性聚合 物不附著于該熱固性材料。因此，將一部分熱塑性聚合物粉末加入該熱固性材料中，結果， 在后面的聚合物涂布中，在防腐物質和聚合物之間產生粘附力。在WO 2005 061203中，描述了這一方案的發展。此文獻描述的是一種在聚合物和 金屬層之間提供熱塑性助粘劑的方法。該助粘劑的彈性使得金屬和聚合物之間的應力可以 得到補償和減少。然而，該助粘劑的熔點等于或低于聚合物的熔點。此熱塑性助粘劑可以具 有一層或兩層結構。然而，所述方法已經說明了其固有的缺點，例如，優選用作助粘劑的熱 塑性材料有吸水傾向。在用聚合物熔體涂布期間，這導致水汽的形成，進而引起空氣夾帶， 因此使得金屬和聚合物之間的粘附力降至最小。因此，該熱塑性塑料必須通過惰性氣體鐘 罩(bell)保護以防氧氣和水分。在局部粘結的情形中，另一缺點是熱塑性助粘劑表現出的 尺寸穩定性不足。因此，熱塑性助粘劑以熔體狀態存在，這與極低的粘度相關。當注塑組件 隨后冷卻時，收縮產生內壓，導致熱塑性助粘劑流出。此外，這可引起熱塑性助粘劑分布不 均。熱塑性助粘劑的另一缺點是它們的硬度，以便實現高的結合強度。這對提到的熱固性材 料同樣如此，然而，在手機方面此結合強度是特別關鍵的。在此，進行許多次下落測試(drop test)，因此在金屬和聚合物組裝體之間的助粘劑應該同樣具有良好的減震性能和彈性。上述缺點清楚地顯示，對于金屬/聚合物組裝體，需要改進這種注塑方法。令人驚訝地發現，在金屬和聚合物之間使用特定的可熱活化粘合劑作為助粘劑可 以顯著改進這些注塑方法。權利要求1說明了很好滿足提出的技術挑戰的組件。本專利技術涉及至少局部由金屬形成的組件，至少部分金屬區域被注入的熱塑性聚合物層環繞，在所述聚合物層和金屬區域之間至少局部布置助粘劑層，該助粘劑層至少在其 面對所述聚合物層的那面由可熱活化彈性材料構成，此助粘劑層在金屬區域和聚合物層之 間起著材料鎖(material lock)的作用，所述彈性助粘劑由以下物質構成 至少30襯％但不大于70wt%的天然橡膠和/或合成橡膠組分， 至少30襯％但不大于70襯％的至少一種反應性樹脂組分，在高于120°C的溫度，所述反應性樹脂組分與自身，與其它反應性樹脂組分或與天 然橡膠和/或合成橡膠引發本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種至少局部由金屬形成的組件，至少部分金屬區域被注入的熱塑性聚合物層環繞，在所述聚合物層和金屬區域之間至少局部布置助粘劑層，該助粘劑層至少在其面對所述聚合物層的那面由可熱活化彈性材料構成，此助粘劑層在金屬區域和聚合物層之間起著材料鎖的作用。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...

【專利技術屬性】
技術研發人員：馬克·休斯曼，
申請(專利權)人：德莎歐洲公司，
類型：發明
國別省市：DE