CN102448905A - 附着粘合的方法和由此形成的车辆装配玻璃 - Google Patents

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Abstract

提供以加速所述粘合的强度的增长的方式附着粘合弹性体元件至玻璃基底的方法，提供了具有粘合至该玻璃基底的此弹性体元件的车辆装配玻璃。该加速粘合方法是通过将亲核和/或亲电子催化剂与有益的量的粘附促进底漆混合，并且将此混合物施加到该玻璃基底的周围部分并且将其暴露在环境空气中实现的。通过加速该粘合强度的增长，″蠕变″速率显著降低。

Description

附着粘合的方法和由此形成的车辆装配玻璃
背景技术
本发明涉及附着粘合(adhesively bonding)弹性体元件至玻璃基底的方法和涉及由此形成的车辆装配玻璃(vehicle glazing)。
制造作为单元安装在车体(vehicle body)中的开口中的所谓的模块化的窗组件(modular window assemblies)成为惯例已经有些年了。上述的模块化窗组件一般具有成型(molding)到、或者粘合到玻璃车窗的周围部分的聚合物框架或者垫圈。由于已知难以在聚合物材料和玻璃之间得到强的粘合，所以常规作法是，在该聚合物的框架或者垫圈模制之前，通过施加粘合-促进底漆(primer)处理该玻璃窗的周围部分。尽管有此额外步骤，制备模块化的窗组件的本领域技术人员都了解，仍然要花费许多小时甚至若干天来使该聚合物元件和玻璃之间的粘合达到足够的强度。在达到最大粘结强度之前，所述的聚合物框架或者垫圈可能通过相对较小的接触从其预定位置移位，例如，产品包装或进行其它操作例如安装球状密封条(bulb seal)，或者仅仅通过其自身重量的重力牵引。该效果通常被称为“蠕变”。
由于现代制造惯例，在模块化的窗组合件被制造的数小时内其可以从窗制造厂的设备输送到车辆制造商的设备时，前面描述过的聚合材料和玻璃之间的粘合强度可能还没有达到其最大值，由此提高了所述的聚合物框架垫圈移位或者“蠕变”的可能性。因此需要减少聚合材料/玻璃粘合的时间以达到如果不是其最大强度，至少足以使明显移位或者”蠕变”更少可能发生的强度。
发明概述
本发明涉及加速增进弹性体元件和玻璃基底之间的粘合的强度的方法，所述弹性体元件例如框架、垫圈等，优选至少此基底的周围部分。在优选的应用中，所述的玻璃基底是车辆的窗，所述的框架、垫圈等被粘合至所述的窗以形成模块化的车辆装配玻璃。
典型地，为了有效地将聚合物材料粘合到玻璃基底上，必须使用粘合-促进底漆，该粘合-促进底漆包含例如热塑性树脂、有机硅烷-基化合物和包含异氰酸酯的化合物。此底漆获得显著的内聚强度(cohesive strength)值的时间(本文称作“固化时间”)总体上是＞24小时，其中此固化只发生在环境空气中而且没有额外的热来加速所述底漆的固化。通常需要具有比多于24小时要短的固化时间，而不需要附加工艺步骤，例如加热。
本发明实现了加速的底漆固化时间，和仅仅暴露在环境空气下时提高的底漆的内聚强度。这加速的固化时间通过以下获得：将亲核碱催化剂与该底漆化合物混合，和将此混合物层施加到厚度为0.1mils(2微米)-1.5mils(40微米)的所述玻璃板(sheet)的至少一个主表面上。已经发现，当与所述的底漆混合的催化剂的量为0.01-0.5重量％时，获得最好的结果。作为本发明的催化底漆的减少的固化时间的结果，蠕变速率比类似的非催化底漆降低了≥50％。一旦已经按照所述制备了该玻璃基底，框架、垫圈等能够通过已知的方法模制到所述的玻璃基底上以形成模块化的车辆装配玻璃，所述已知的方法优选注射成型或者反应注射成型。
附图简述
该图是DABCO催化GPI-300的预热温度的效果图。
发明详述
本发明涉及粘合性体元件至玻璃基底的方法。更具体地说，本发明涉及种加速弹性体元件和玻璃基底之间的粘合强度增大的方法和涉及由此制造的模块化的车辆装配玻璃。
众所周知，在模制或者粘合框架、垫圈等至车辆窗以形成模块化的窗组件之前，施加粘合-促进底漆，例如包含热塑性树脂、有机硅烷化合物和异氰酸酯化合物的底漆至玻璃基底优选车辆窗的周围部分。上述的已知的底漆在所述的弹性体材料和所述玻璃之间随着时间流逝形成可以接受地强粘合时，这个时间段可能是很长的，且在此时间中，所述弹性体元件可能从其初始的、所需位置移位，由此导致所述的窗组件不能被最终的用户，通常地如车辆制造商使用。
已经发现上述不足可以通过将亲核碱催化剂与此已知的底漆以一定比例混合来使其最小化。在此将做更详细的讨论，能够被制备模块化的窗组件领域的技术人员想到的具有类似有益效果的其它催化材料，没有表现出明显的有益的或者相反的效果。当按照本发明的底漆/催化剂混合物以普通的厚度，典型地0.1mils(2微米)-1.5mils(40微米)施加到玻璃基底时，固化时间会显著地减少，并且如本文之前所描述的″蠕变″同样大大减少。但是不希望被任何理论所束缚，相信上述结果归因于以下发现：所述的底漆/催化剂混合物的化学反应中的该速率限制步骤是在异氰酸酯化合物之内形成聚合物网络，其导致所述底漆的内聚强度增长。优选，所述的底漆/催化剂混合物是仅仅通过暴露在环境空气中固化的。但是，加热所述底漆/催化剂混合物或者所述玻璃基底至120℉左右或者更高的温度仍然落在本发明的保护范围之内。在仅仅在环境空气中固化的条件下，本发明的底漆/催化剂混合物的测试已经显示出，蠕变速率相比类似的非催化底漆降低了≥50％，和优选≥80％。
关于本发明，尽管任何合适的底漆包括热塑性树脂、有机硅烷-基化合物和包含异氰酸酯的化合物都能够使用，但是根据本发明，应用具有至少两个异氰酸酯基团的底漆已经被认为是有益的。最特别优选的异氰酸酯化合物是亚甲基二苯基二异氰酸酯(MDI)。示例性的能够用于本发明的热塑性树脂包括聚酯，氯化聚烯烃，和更一般地说，具有一定程度的极性的树脂。
关于所述的催化剂，亲核碱催化剂已经被认为在本发明中是有利的。示例性的亲核碱催化剂包括1，4-重氮基-二环[2.2.2]辛烷，N-甲基吗啉，四甲基丁烷二胺和双(2-二甲基氨乙基)醚，其中1，4-重氮基-二环[2.2.2]辛烷是优选的。
将亲核碱催化剂和亲电子催化剂两者与有机硅烷-基底漆混合以达到加速弹性体元件到玻璃基底的粘合，这也落在本发明的范围内。示例性的亲核碱催化剂是在前面已经提到的那些，而示例性的亲电子催化剂包括二月桂酸二丁基锡和辛酸锡。
所述的粘合到所述玻璃基底的周边的弹性体框架、垫圈等可能是热固性或者热塑性材料，例如聚氨酯材料、聚氯乙烯或者其他的合适材料。
所述的弹性体框架、垫圈等，如果模制到所述的玻璃基底上，则可以由任何合适的成型方法形成，所述成型方法例如反应注射成型或者注射成型。
实施例
正如前面提到的那样，通过减少固化时间/加速粘合强度增长的速率，″蠕变″量是通过本发明大大减少。进行多种测试以量化表示通过本发明减少的蠕变的量。
通过利用1英寸x6英寸片的从Pilkington North America，Inc.商购的EZKOOL
Figure BPA00001480145900041
防阳光玻璃(solar control glass)制备试样，在该玻璃上上已经预先施加了Johnson Mathey 2TM050陶瓷釉。指定为C1-C7的一些实施例是比较例，和不在本发明的范围内。实施例1-7测试了变化量的催化剂1，4-重氮基二环[2.2.2]辛烷(″DABCO″)混合以GPI-300PartA聚氨酯底漆(urethane primer)，和所述混合物以不同的厚度施加在玻璃上的效果。进一步，某些样品仅仅暴露于空气中，而另一些进行加热以加速固化。这些测试的结果以表格和图表形式显示在表1-3和图中。
从显示在表1-3和所述图的结果可以看到，任何量的DABCO的存在对于减少蠕变都有一定程度的有益效果，而使用另一潜在可能的催化材料二月桂酸二丁基锡(DBTDL)，对减少蠕变具有极小或没有效果。通常，DABCO的0.05g-0.2g的加入量是优选的。换言之，加入0.01-0.5重量％的催化剂是优选的。使用0.10和0.20重量％DABCO的测试结果反应在表和图中图标中。
亲核碱催化剂的利用规律性地减少蠕变＞50％，并且在一些情况下，＞80％。这高度显著地容许以下的模块化窗组件的制造：在模块化窗组件以弹性体元件和玻璃窗(在其上成型有弹性体元件)之间的粘合的最小破坏风险(riskof failure)制备后，该模块化窗组件可在短时间内在车辆装配线上安装在车辆上。
表1
Figure BPA00001480145900042
Figure BPA00001480145900051
表2    比较例C4
Figure BPA00001480145900052
比较例C5
Figure BPA00001480145900053
Figure BPA00001480145900061
实施例7
Figure BPA00001480145900062
关键点：
失败＝60(粗体)
薄底漆(＜0.3mils)，然后风干15分钟
样品使用红外加热至180℉(短暂固化)固化，然后成型。
冷却30分钟
在85℃下测试蠕变10分钟。
表3
比较例C6
Figure BPA00001480145900071
比较例C7
比较例C8
薄底漆(0.3mils)，然后风干15分钟
样品用红外加热至180℉(短暂固化)固化，然后成型。
冷却30分钟
在85℃下测试蠕变10分钟。
本领域技术人员可以理解根据之前说明书所述的内容能够对本发明作出改变和调整。因此可以理解所述的发明可能实际与前面具体描述的不同仍然在所附权利要求的保护范围内。

Claims (16)

1.加速弹性体元件到玻璃基底的粘合的方法，该方法包括：
提供具有至少一个主表面的玻璃基底；
提供粘附-促进底漆，该底漆包括热塑性树脂、有机硅烷化合物和异氰酸酯化合物；
将亲核碱催化剂与该底漆混合；
将该底漆和该亲核碱催化剂的混合物施加到至少一部分的该玻璃基底的该主表面；
将该弹性体元件布置在该基底上于已经施加了该混合物的区域，从而将该弹性体元件粘合至该玻璃基底，其中该粘附的弹性体元件的蠕变速率减少了≥50％。
2.根据权利要求1所述的方法，其中与该底漆混合的亲核碱催化剂的量在0.01重量％-0.5重量％的范围内。
3.根据权利要求1所述的方法，其中的该底漆和该亲核碱催化剂的该混合物以0.1mils到1.5mils范围内的厚度施加到该玻璃基底的主表面上。
4.根据权利要求1所述的方法，其中该玻璃基底是车辆窗。
5.根据权利要求1所述的方法，其中该异氰酸酯化合物包含亚甲基二苯基二异氰酸酯。
6.根据权利要求1所述的方法，其中该亲核碱催化剂是选自1，4-重氮基-二环[2.2.2]辛烷，N-甲基吗啉，四甲基丁烷二胺和双(2-二甲基氨乙基)醚中的一种。
7.根据权利要求1所述的方法，其中该亲核碱催化剂包括1，4-重氮基-二环[2.2.2]辛烷。
8.根据权利要求1所述的方法，其中该弹性体元件是垫圈，其由反应注射成型或者注射成型形成。
9.根据权利要求8所述的方法，其中该垫圈包含热固性材料。
10.根据权利要求8所述的方法，其中该垫圈包含热塑性材料。
11.根据权利要求8所述的方法，其中该垫圈包含由两-部分聚氨酯材料。
12.根据权利要求8所述的方法，其中该垫圈包括聚氯乙烯。
13.根据权利要求1所述的方法，其中该底漆和亲核碱催化剂的混合物被加热至＞120℉的温度。
14.车辆装配玻璃，包括：
玻璃基底，其具有在周围边缘附近终止的第一和第二主表面；
弹性体元件，其布置在该第一和第二主表面的一个或多个的至少一部分和该装配玻璃的周围边缘上；
通过包括热塑性树脂、有机硅烷化合物和异氰酸酯化合物的粘附-促进底漆和亲核碱催化剂的混合物，该弹性体元件附着粘合到该玻璃基底。
15.根据权利要求19所述的车辆装配玻璃，其中与该底漆混合的亲核碱催化剂的量在0.01重量％和0.5重量％的范围之内。
16.根据权利要求19所述的车辆装配玻璃，其中该底漆和该亲核碱催化剂的混合物以0.1mils到1.5mils的范围的厚度施加到该玻璃基底。
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