CN101547778A - 金属粘合剂成型方法以及通过该方法制得的产品 - Google Patents

金属粘合剂成型方法以及通过该方法制得的产品 Download PDF

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Abstract

本发明提供了金属粘合剂成型方法以及通过该方法制得的产品，其中将其上涂有粘合剂的金属插入注射模具中并将合成树脂直接注射至涂有粘合剂的金属表面上。粘合剂由70－80wt％聚酰胺、10－20wt％石油树脂、2－7wt％矿物油和3－7wt％氨基硅烷组成。该方法的优点在于，能够可靠地将树脂注射成型产品与具有预定形状的金属结合。因此，可以获得可靠的金属粘合剂成型产品。

Description

金属粘合剂成型方法以及通过该方法制得的产品
技术领域
本发明涉及金属粘合剂成型方法以及通过该方法制得的产品，并且更具体地涉及能够在进行注射成型时防止金属与树脂分离的金属粘合剂成型方法以及通过该方法制得的产品。
背景技术
通常，在将由不锈钢(SUS)或铝组成的金属与诸如聚碳酸酯(PC)的树脂结合时，常使用嵌件注射成型法(insert injection moldingmethod)。由于所结合的材料性质不同，经常发生分离。
为了防止这种情况，已经公开了双粘法(double bonding method)，其中使用热胶带粘合金属和树脂注射成型产品。参照图1，该方法如下。
(1)通过模压成型法或使用车床的切割法形成预定形状的金属。
(2)制备热胶带。
(3)通过常规的注射成型法制备具有预定形状的树脂成型产品。
(4)将热胶带粘附至金属。
(5)在加热下将树脂注射成型产品压接至热胶带。
然而，在这种情况下，尽管能够增加树脂注射成型产品对金属的粘合强度，但是由于使用热胶带而增加了步骤数和工作量。因此，不可避免地增加了制造成本。
另外，当金属基材的形状稍复杂时，难以均一地粘附热胶带。
发明内容
技术问题
为了解决前述和/或其它问题，本发明的目的在于提供金属粘合剂成型方法以及通过该方法制得的产品，所述方法能够通过简单的步骤可靠地将树脂注射成型产品与预定形状的金属结合。
技术方案
本发明的一方面涉及金属粘合剂成型方法，其中将其上涂有粘合剂的金属插入注射模具中并将合成树脂直接注射至涂有粘合剂的金属表面上。粘合剂由70-80wt％聚酰胺、10-20wt％石油树脂、2-7wt％矿物油和3-7wt％氨基硅烷组成。
金属可以是选自不锈钢(SUS)、铝(Al)、钛(Ti)、镁(Mg)和锌(Zn)中的任何一种。
合成树脂可以是选自聚碳酸酯(PC)、丙烯酸树脂和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)树脂中的任何一种。
可以在这样的状态下将合成树脂注射成型：在涂覆后将粘合剂在常温下干燥20分钟以上，并在100-120℃的温度下保持20-40分钟。
粘合剂的涂覆厚度可以为40至80μm。
可以将注射成型机筒的温度设定为280℃至300℃，将注射成型机筒的压力设定为58kgf/cm2至65kgf/cm2，将模具的温度设定为65℃至95℃，并且将冷却保持时间设定至8秒以上。
本发明的另一方面涉及金属粘合剂成型产品，其中通过粘合剂将不锈钢或铝基材的表面与聚碳酸酯结合。粘合剂由70-80wt％聚酰胺、10-20wt％石油树脂、2-7wt％矿物油和3-7wt％氨基硅烷组成。
附图简述
从如附图所示的本发明的优选实施方案的更具体描述中，本发明的前述和其它目的、特征和优点将是显而易见的。附图不一定按比例绘制，重点在于解释本发明的原理。
图1是显示常规金属粘合剂成型方法的实例的流程图。
图2是显示本发明示例性实施方案的金属粘合剂成型方法的流程图。
本发明的最佳实施方式
下文将参照附图详细描述本发明的示例性实施方案。
如图1所示，本发明的金属粘合剂成型方法包括首先形成预定形状的金属，用液体粘合剂涂覆金属，并将其上涂有粘合剂的金属插入注射模具中，使得随后直接将树脂注射成型。
在这种情况下，将不锈钢(SUS)或铝用作金属。通过常用的成型方法如冲压成型法、切割法或浇铸法进行金属的成型。
在本发明中，将聚碳酸酯(PC)用作在金属表面上被注射成型的树脂。
另外，粘合剂由70-80wt％聚酰胺、10-20wt％石油树脂、2-7wt％矿物油和3-7％氨基硅烷组成。
首先，作为基本树脂的聚酰胺提供粘合强度，使得能够实现多种表面的粘合。另外，聚酰胺使得表面能量差异大的不同种类的表面(SUS+PC、AL+PE等)容易地彼此粘合。如果聚酰胺的量小于70wt％，则效果不够。如果聚酰胺的量超过80wt％，则效果不增加。因此，优选将聚酰胺的量设定为70-80wt％。
作为增粘剂的石油树脂降低粘合剂的熔融温度并在某些情况下赋予能够增强粘合初期的润湿性和粘合强度的官能团。另外，石油树脂能够调节固化时间等。如果石油树脂的量小于10wt％，则不会获得上述效果。另外，如果石油树脂的量超过20wt％，则仅减少聚酰胺的相对量而不会改善效果。因此，优选将石油树脂的量设定为10-20wt％。在这里，润湿性是指粘合剂在塑性注射成型产品上铺展时缠结的性质。
另外，石油树脂是作为石油精炼过程或石化过程中的副产物而产生的蒸馏物，它是使用包括烯烃和二烯在内的原材料通过多种方法聚合的塑料的总称。
矿物油是增塑剂并充当混合树脂的润滑剂以使混合物的流动性和分布平均化。另外，矿物油被用来防止混合物偏向产品的一部分。如果矿物油的量小于2wt％，它妨碍树脂流动，使最终的产品扭曲。另外，如果矿物油的量超过7wt％，则流动性过度增加，使得树脂在注射成型过程中能够从模具中溢出。
氨基硅烷是助粘剂或固化剂，它被用来增强金属基材与树脂之间的粘合强度并增加树脂与无机物之间的润湿性。取决于氨基硅烷的用量，粘合强度、固化时间和机械强度会显著变化。因此，需要谨慎确定用量。至于能够满足这样的性质的氨基硅烷的量，优选3-7wt％。
当以下述状态将树脂注射成型时，粘合剂的粘合强度变得最大：在涂覆后将粘合剂在常温下干燥20分钟以上，并在100-120℃的温度下保持20-40分钟。这是因为，如果粘合剂的固化温度太低或固化时间短，则粘合剂会脱落或溢出，而如果固化温度太高或固化时间长，则粘合剂会太快速地固化或者在进行注射成型之前仅部分固化，使得粘合强度变弱。另外，如果常温下的干燥时间短，则会在粘合剂中产生气泡，从而降低粘合强度。
优选地，将粘合剂涂覆至40-80μm厚。这是因为，如果涂层太薄，粘合剂会在高温注射成型过程中与树脂部分接触，使粘合强度变弱，而如果涂层太厚，粘合剂会脱落或从模具中溢出，使粘合强度变弱。另外，粘合剂可能被包括在待粘合的合成树脂中，从而具有反作用。
粘合剂通过典型的混合方法来制备。即，将上述四种组分放入容器中并使用一般的搅拌器搅拌，从而形成粘合剂。另外，能够将粘合剂在常温下置于密封容器中。
本发明中使用的粘合剂是热固性树脂。当对涂覆的粘合剂施加的温度高于100℃时，在粘合剂固化时会维持与金属的强粘合强度。
另外，在将粘合剂涂覆至金属上之后，维持粘合剂的固化约十天。即，当在涂覆粘合剂之后的十天内进行注射成型时，能够获得具有预定粘合强度的注射成型产品。
因此，当在将粘合剂涂覆至金属基材上并干燥之后十天内进行注射成型时，能够显示出预定的粘合强度。
粘合剂的粘合强度通过测量使用吸气嘴将注射成型的树脂与金属基材分开所需的力(或压力)来测量。
同时，优选将机筒的温度设定为280℃至300℃使得树脂在进行注射成型时具有适当的流动性。即，如果温度太低，树脂可能在产品成型之前固化。另外，如果温度太高，粘合剂熔化并自金属基材脱落，从而对注射成型的产品具有反作用。
另外，优选将注射成型机筒的压力设定为58kgf/cm2至65kgf/cm2。如果注射机筒的压力太低，则不会很好地形成注射成型产品的形状，而且粘合强度变弱。另外，如果注射成型机筒的压力太高，则粘合剂可能溢出。
在金属粘合剂成型方法中，优选将模具的温度设定为65℃至95℃并将冷却维持时间设定为8秒至20秒。这是因为，如果模具的温度太低，则合成树脂可能在完成成型之前固化，而如果温度太高，则粘合剂可能脱落或溢出，使得树脂与基材之间的粘合强度变弱。另外，如果冷却维持时间太短，则合成树脂可能在固化之前变形。如果冷却维持时间太长，则生产率下降。当然，如果生产率不是关注点，可以将冷却维持时间设定至8秒以上。
可以将合成树脂的注射成型液体在1.5秒至3秒内充入模具中。
第一实施方案
表1显示了将PC树脂与SUS基材结合时，改变构成粘合剂的各组分的重量比而测量粘合剂的粘合强度的结果。
在表1中，#1和#2代表本发明的实施例，#3至#10代表对比实施例。
在实施例#1和#2的情况下，粘合强度优良，并且未出现其它缺陷。
然而，在其中使用了太多或太少的基本树脂的实施例#3或#4的情况下，粘合剂的粘合强度没有均一地施加给SUS和PC。当将PC粘附至SUS并自SUS分离时，粘合剂留在PC上。
在其中使用了太多或太少的石油树脂的实施例#5或#6的情况下，粘合剂对SUS的润湿性如此不够以至于粘合剂的粘合强度没有均一地施加给SUS和PC。当将PC粘附至SUS并自SUS分离时，粘合剂留在PC上。
在其中使用了太少的矿物油的实施例#7的情况下，用于铺展粘合剂的增塑剂的量如此不够以至于降低了涂层流动性。因此，粘合剂没有均一地涂覆，可使用性降低。
在其中使用了太多的矿物油的实施例#8的情况下，增塑剂的量太大以至于涂层流动性过大。因此，在进行注射成型时，粘合剂溢出和泄露，可使用性降低。
在其中使用了太少的用作固化剂的氨基硅烷的实施例#9的情况下，粘合剂没有固化，而是保持液体状态。因此，不能进行二级注射成型过程。
在其中使用了太多的氨基硅烷的实施例#10的情况下，在进行注射成型时粘合剂已经固化。因此，相对减小了粘合PC与SUS的力。因此，当将PC粘附至SUS并自SUS分离时，粘合剂在被切割时脱落。
表1
Figure A200780044572D00081
第二实施方案
表2列出了在八组不同条件下涂覆由75wt％聚酰胺、15wt％石油树脂、5wt％矿物油和5wt％氨基硅烷组成的粘合剂、在将PC在SUS中注射成型时进行测量的结果。
#1对应于本发明，所有其它数字代表对比实施例。
如表2所示，当在本发明的条件下涂覆粘合剂时，保持了粘合剂的粘合强度。然而，当在其它条件下涂覆粘合剂时，出现了多种缺陷。在实施例#6的情况下，尽管出现了缺陷，但是保持了预定的粘合强度。
表2
Figure A200780044572D00091
第三实施方案
表3列出了在七组不同的注射成型条件下涂覆由75wt％聚酰胺、15wt％石油树脂、5wt％矿物油和5wt％氨基硅烷组成的粘合剂、在将PC在SUS中注射成型时获得的结果。
#1对应于本发明，所有其它数字代表对比实施例。
如表3所示，当在本发明的注射成型条件下涂覆粘合剂时，保持了粘合剂的粘合强度并且未出现缺陷。然而，当在其它条件下涂覆粘合剂时，出现了多种缺陷。在对比实施例#3和#5的情况下，保持了预定的粘合强度。然而，在对比实施例#3中，粘合剂溢出。在对比实施例#5中，冷却时间增加，降低了生产率。
表3
在上述实施方案中，SUS和PC被结合在一起。然而，在将Al、Ti、Mg、Zn和Ni中任一种用作金属并将丙烯酸树脂或丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)树脂用作树脂的情况下，获得了相似的结果。
工业实用性
根据本发明，能够通过粘合剂将树脂注射成型产品可靠地与预定形状的金属结合。因此，能够获得可靠的金属粘合剂成型产品。
另外，本发明的金属粘合剂成型方法比常规方法简单。因此，能够减少步骤和工作量，而这又降低了成本。

Claims (7)

1.金属粘合剂成型方法，其中将其上涂有粘合剂的金属插入注射模具中并将合成树脂直接注射至涂有粘合剂的所述金属的表面上，其中所述粘合剂由70-80wt％聚酰胺、10-20wt％石油树脂、2-7wt％矿物油和3-7wt％氨基硅烷组成。
2.如权利要求1所述的金属粘合剂成型方法，其中所述金属包括选自不锈钢(SUS)、铝(Al)、钛(Ti)、镁(Mg)和锌(Zn)中的任何一种。
3.如权利要求1所述的金属粘合剂成型方法，其中所述合成树脂包含选自聚碳酸酯(PC)、丙烯酸树脂和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)树脂中的任何一种。
4.如权利要求1至3中任一权利要求所述的金属粘合剂成型方法，其中在这样的状态下将所述合成树脂注射成型：在涂覆后将所述粘合剂在常温下干燥20分钟以上，并在100-120℃的温度下保持20-40分钟。
5.如权利要求4所述的金属粘合剂成型方法，其中所述粘合剂的的涂覆厚度为40至80μm。
6.如权利要求1至3中任一权利要求所述的金属粘合剂成型方法，其中将注射成型机筒的温度设定为280℃至300℃，将所述注射成型机筒的压力设定为58kgf/cm2至65kgf/cm2，将所述模具的温度设定为65℃至95℃，并且将冷却保持时间设定至8秒以上。
7.金属粘合剂成型产品，其中通过粘合剂将不锈钢或铝基材的表面与聚碳酸酯结合，其中所述粘合剂由70-80wt％聚酰胺、10-20wt％石油树脂、2-7wt％矿物油和3-7wt％氨基硅烷组成。
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