CN103113601B - 金属与塑胶的粘接方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及复合材料的生产工艺技术领域，提供了一种金属与塑胶的粘接方法，旨在解决具有窄边（边宽＜0.5mm）的金属壳体与塑胶壳体粘接时的强度问题。该粘接方法包括以下步骤：分别提供边宽小于0.5毫米的金属壳体、塑胶壳体和粘接剂；将粘接剂涂覆在金属壳体的第一表面上；将涂覆有粘接剂的金属壳体粘接于塑胶壳体并与第一表面相对的第二表面以形成粘接体，粘接剂位于第一表面和第二表面之间；以及采用热压设备对粘接体进行热压合处理。通过将粘接剂涂覆于金属壳体上以防止溢胶现象，并利用热压合处理以使边宽小于0.5毫米的金属壳体牢固地贴合于塑胶壳体上，以实现所述金属壳体与塑胶壳体粘接的量产化，并提高生产效率。
Description
技术领域
本发明属于复合材料的生产工艺技术领域，尤其涉及一种金属与塑胶的粘接方法。
背景技术
目前，常见的家用电器和电子产品的外壳大多采用塑料制成，优点是通过注塑成型，加工方便，成本低。但是，这类外壳表面难以实现高品质的金属质地及手感。如果采用纯金属材料制成的外壳，虽然进行表面处理后，能够达到很好的装饰效果，但是制造工艺复杂，成本高昂，而且许多表面处理工艺会造成环境污染；尤其是利用冲压工艺生产的金属材料难以满足外壳的结构设计要求。
近年来，出现了一种采用金属壳体与塑胶壳体相互粘结的复合材料制成的外壳，可以较好地同时解决上述两个问题。然而，由于金属壳体与塑胶壳体两种材料的粘接方法通常是采用点胶、双面胶或者热熔胶膜以及液体热熔胶。采用点胶时，容易出现溢胶现象，而且对于有严格外观要求的外壳，无法达到外观的要求。采用双面胶或者热熔胶膜时，虽然具有操作简单以及外观相较于点胶易控制的优点，但是存在粘接强度差以及湿热循环等性能不稳定等缺点，而且受模切工艺限制，不能实现窄边（边宽＜0.5mm）的量产化。具体而言，模切工艺处理过程中，模切直径为1.5mm的圆孔或者内外框间距小于1mm时，对模切的刀模精度要求极高，极其容易产生产品废料堵塞、产品变形或者移位等现象而造成报废，而且对于直径小于1mm的圆孔或者内外框间距小于0.8mm的情况，无法开出高低刀模，必须内外框跳开制作，这严重影响产品的精度，不利于量产化处理。采用液体热熔胶时，通过涂刷的方式可以较好控制溢胶现象，也可以满足特定形状的金属与塑胶的粘接，但是对温度敏感，在较高温度下，粘接强度差。
发明内容
本发明的目的在于提供一种金属与塑胶的粘接方法，旨在克服现有技术中金属壳体与塑胶壳体粘接时存在的缺陷，并解决具有窄边（边宽＜0.5mm）的金属壳体与塑胶壳体粘接的量产化问题。
本发明实施例是这样实现的，一种金属与塑胶的粘接方法包括以下步骤：分别提供边宽小于0.5毫米的金属壳体、塑胶壳体和粘接剂；将所述粘接剂涂覆在所述金属壳体的第一表面上；将涂覆有所述粘接剂的金属壳体粘接于所述塑胶壳体并与所述第一表面相对的第二表面以形成粘接体，所述粘接剂位于所述第一表面和所述第二表面之间；以及采用热压设备对所述粘接体进行热压合处理。
进一步地，所述粘接剂呈液态并包括按比例混合的第一组分和第二组分，所述第一组分包含重量百分比为10-80%的含羟基高分子化合物、含重量百分比为0-50%的石油树脂、含重量百分比为0-10%的二氧化硅、含重量百分比为10-60%的有机溶剂和含重量百分比为0-5%的助剂，所述第二组分包含重量百分比为10-100%的含异氰酸酯基有机化合物和含重量百分比为0-90%的有机溶剂。
更进一步地，所述羟基高分子化合物的羟基与所述异氰酸酯基有机化合物的异氰酸酯基的物质的量的比例范围为1：0.8-1：1.5。
进一步地，将所述粘接剂涂覆在所述金属壳体的第一表面上的涂覆厚度范围为5-100微米。
进一步地，将所述粘接剂涂覆在所述金属壳体的第一表面上的涂覆方式为丝网印刷、辊涂、淋涂或者喷涂。
进一步地，所述金属壳体的材料为铝、铝合金、不锈钢、镍、镍合金、铜、铜合金、镁合金或者钛合金。
进一步地，所述塑胶壳体的材料为聚碳酸酯、丙烯酸树脂、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯、聚苯乙烯、丙烯腈-苯乙烯共聚物、玻纤增强聚碳酸脂、聚碳酸酯与丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共混物、尼龙、玻纤增强尼龙、碳纤维或者聚对苯二甲酰对苯二胺。
进一步地，金属与塑胶的粘接方法还包括所述粘接剂由液体状转变为固体胶膜，该转变条件为：将涂覆有所述粘接剂的所述金属壳体在常温下放置至少5分钟，再在温度范围为70-120℃的环境下放置10-120分钟。
优选地，所述粘接剂由液体状转变为固体胶膜的转变条件为：将涂覆有所述粘接剂的所述金属壳体在常温放置5分钟，再在温度范围为90-100℃的环境下烘烤30分钟。
进一步地，采用热压设备对所述粘接体进行热压合处理的步骤中，所述热压合处理的条件为：压力范围为0.5-5兆帕、模具温度范围为100-250℃以及压合时间为至少4秒钟。
本发明之金属与塑胶的粘接方法通过将粘接剂涂覆于边宽小于0.5毫米的金属壳体之第一表面上以防止溢胶现象，并利用热压合方式将涂覆有粘接剂且边宽小于0.5毫米的金属壳体贴合于塑胶壳体上，以实现所述金属壳体与塑胶壳体粘接的量产化，提高生产效率。而且，对于边宽小于0.5毫米的金属壳体与塑胶壳体之间的粘结性能，利用本发明的粘接方法可以使金属壳体与塑胶壳体之间的粘结强度提高一倍以上，该粘接方法中的粘接剂具有良好的耐高温特性，以提升金属壳体与塑胶壳体粘接的可靠性。
附图说明
图1是本发明实施例提供的金属与塑胶的粘接方法的流程图。
图2是本发明实施例提供的金属壳体、塑胶壳体和粘接剂的结构示意图。
图3是本发明实施例提供的将粘接剂涂覆在金属壳体表面的示意图。
图4是本发明实施例提供的对粘接体进行热压合处理的示意图。
图5是本发明实施例提供的金属壳体贴合于塑胶壳体上的示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请参照图1和图5，本发明实施例提供的金属与塑胶的粘接方法，包括以下步骤：分别提供边宽W小于0.5毫米的金属壳体10、塑胶壳体30和粘接剂20；将粘接剂20涂覆在金属壳体10的第一表面12上；将涂覆有所述粘接剂20的金属壳体10粘接于所述塑胶壳体30并与所述第一表面12相对的第二表面32以形成粘接体，所述粘接剂20位于所述第一表面12和所述第二表面32之间；以及采用热压设备40对所述粘接体进行热压合处理。该金属与塑胶的粘接方法通过在金属壳体10的第一表面12上涂覆粘接剂20，以防止溢胶现象，而且利用热压设备40进行热压合处理，以使边宽W小于0.5毫米的金属壳体10牢固地贴合于塑胶壳体30上，有利于实现金属壳体10和塑胶壳体30粘接的量产化，提高生产效率，并保证了金属壳体10与塑胶壳体30之间的粘接强度。
在本实施方式中，所述金属壳体10为由金属材料制成的产品LOGO。在其他实施方式中，所述金属壳体10为设置于塑胶壳体30上并由金属材料制成的装饰条。采用金属材料制作壳体10以提升产品的质地及手感，以突显产品LOGO或者起到装饰效果。
金属壳体10的材料为铝、铝合金、不锈钢（SUS）、镍、镍合金、铜、铜合金、镁合金或者钛合金。在本实施方式中，该金属壳体10由冲压工艺而制成。通过冲压工艺制成的金属壳体10，工艺简单，有利于降低生产成本。
请参照图2，金属壳体10包括涂覆有粘接剂20的第一表面12以及与第一表面12相对的第三表面15。该第一表面12与塑胶壳体30相面对，并于第一表面12与塑胶壳体30之间设置粘接剂20。通过在第一表面12上涂覆粘接剂20以防止溢胶现象，保证产品的外观。
塑胶壳体30的材料为聚碳酸酯（Polycarbonate，PC）、丙烯酸树脂、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯（Acrylonitrile Butadiene Styrene，ABS）、聚苯乙烯（Polystyrene，PS）、丙烯腈-苯乙烯共聚物（Acrylonitrile Styrene，AS）、玻纤增强聚碳酸酯（PC/GF）、聚碳酸酯与丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共混物（Polycarbonate+Acrylonitrile Butadiene Styrene，PC+ABS）、尼龙（Polyamide，PA）、玻纤增强尼龙（PA/GF）、碳纤维或者聚对苯二甲酰对苯二胺（Poly-P-Phenylene Terephthanlamide，PPTA）。聚对苯二甲酰对苯二胺为杜邦公司的凯芙拉（Kevlar）。该塑胶壳体30的厚度范围为0.2-1.5毫米并由注塑成型而制成，可以由此一体形成壳体内部形状复杂的卡扣位结构，工艺简单，适用于批量生产，有利于降低生产成本。
粘接剂20用于将金属壳体10和塑胶壳体30牢固地粘接在一起，呈液态并包括按比例混合的第一组分和第二组分，该第一组分包含重量百分比为10-80%的含羟基（-OH）高分子化合物、重量百分比为0-50%的石油树脂、重量百分比为0-10%的二氧化硅、重量百分比为10-60%的有机溶剂和重量百分比为0-5%的助剂，该第二组分包含重量百分比为10-100%的含异氰酸酯基（-NCO）有机化合物和重量百分比为0-90%的有机溶剂。将第一组分和第二组分混合并搅拌均匀，含羟基高分子化合物与含异氰酸酯基有机化合物发生化学反应，充分反应后形成一个整体的富有弹性的橡胶膜，具有良好的防水效果，而且粘结力强。
以下通过测试数据进行说明，当将材质为不锈钢（SUS）的金属壳体和材质为玻纤增强聚碳酸酯（PC/GF）的塑胶壳体进行粘接测试时，采用本实施例之粘接剂20所需的剥离力较采用现有粘接剂所需的剥离力大，即，本实施例之粘接剂20的粘接力强，具体测试数据详见表1。
表1本实施例之粘接剂与现有粘接剂的剥离力比较
在本实施方式中，含羟基高分子化合物可以是含羟基的聚酯树脂或者含羟基的聚氨酯树脂。
所述羟基高分子化合物的羟基与所述异氰酸酯基有机化合物的异氰酸酯基的物质的量的比例范围为1：0.8-1：1.5，优选地，所述羟基高分子化合物的羟基与所述异氰酸酯基有机化合物的异氰酸酯基的物质的量的比例为1:1，这样，有助于含羟基高分子化合物与含氰酸酯基有机化合物充分反应，提升了粘接剂20的粘结性能。
以下通过测试数据说明羟基高分子化合物的羟基与异氰酸酯基有机化合物的异氰酸酯基的物质的量的比例范围不同，所需的剥离力不同，具体详见表2。表2羟基高分子化合物的羟基与异氰酸酯基有机化合物的异氰酸酯基的物质
的量的比例范围不同，所需的剥离力比较
请参照图3，将粘接剂20涂覆在所述金属壳体10的第一表面12上的涂覆厚度范围为5-100微米。通过在第一表面12上设置一定厚度的粘接剂20以将金属壳体10牢固的粘接于塑胶壳体30上，而且，粘接剂20的厚度不会对产品的整体厚度造成影响，有利于保证产品尺寸厚度。
将粘接剂20涂覆在金属壳体10的第一表面12上的涂覆方式为丝网印刷、辊涂、淋涂或者喷涂。丝网印刷是通过施加外力F1将粘接剂20涂布在金属壳体10的第一表面12上，丝网目数为300目，所涂布的粘接剂20的厚度为10微米，该方法操作简单，适应性强，粘接效果佳。辊涂是利用蘸有粘接剂20的辊子在金属壳体20的第一表面12上辊动的涂装方法，涂覆效率高。淋涂是将粘接剂20贮存于高位槽中，通过喷嘴或窄缝从金属壳体10上方淋下，呈帘幕状淋在由传送装置带动的金属壳体10之第一表面12上，形成均匀涂膜，可批量涂覆，效率高。喷涂是通过喷枪或碟式雾化器并借助于压力或离心力，将粘接剂20分散成均匀而微细的雾滴，施涂于金属壳体10之第一表面12的涂装方法，该方法生产效率高，适用于手工作业及工业自动化生产。
该金属与塑胶的粘接方法还包括所述粘接剂20由液态状转变为固体胶膜，该转变条件为：将涂覆有粘接剂20的金属壳体10在常温下放置至少5分钟，再在温度范围为70-120℃的环境下放置10-120分钟，以防止液态粘接剂20在金属壳体10上发生溢胶现象。优选地，所述粘接剂20由液态状转变为固体胶膜的转变条件为：将涂覆有粘接剂20的金属壳体10在常温放置5分钟，再在温度范围为90-100℃的环境下烘烤30分钟。通过上述步骤以使粘接剂20牢固地贴附于金属壳体10的第一表面12上，以使该粘接剂20具有耐高温效果，即在高温环境下仍具有良好的粘接强度，而且该粘接剂20由液体状转变为固体胶膜以防止溢胶现象。
请参照图4，采用热压设备40对粘接体进行热压合处理的步骤中，热压合处理的条件为：压力范围为0.5-5兆帕、模具温度范围为100-250℃以及压合时间为至少4秒钟。该热压设备40作用于金属壳体10之第三表面15上，并通过施加外力F2作用于该热压设备40上以使热压设备40均匀施力于粘接体上，从而使粘接剂20均匀地贴附于金属壳体10和塑胶壳体30之间，增强金属壳体10与塑胶壳体30的粘结性能。利用该方法一方面可以实现金属壳体10和塑胶壳体30粘接的量产化，有利于提高生产效率，另一方面可以实现金属壳体10和塑胶壳体30的粘接强度较现有技术之粘接强度提高至少一倍，而且在高温高湿度环境下仍保持良好的粘接效果。
本发明的金属与塑胶的粘接方法利用粘接剂20涂覆于金属壳体10上，以防止溢胶现象。
本发明的粘接剂20采用含羟基的高分子化合物的羟基与含异氰酸酯基的有机化合物的异氰酸酯基按物质的量的比例为1:1均匀混合，使这两种组分充分反应并提高粘接剂20的粘结性能。
本发明的金属与塑胶的粘接方法利用热压设备40均匀地施加外力F2于粘接体上，以使粘接剂20均匀地粘接于金属壳体10与塑胶壳体30之间，增强金属壳体10与塑胶壳体30之间的粘结强度。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种金属与塑胶的粘接方法，其特征在于，包括以下步骤：
分别提供边宽小于0.5毫米的金属壳体、塑胶壳体和粘接剂，所述粘接剂呈液态并包括按比例混合的第一组分和第二组分，所述第一组分包含重量百分比为10-80％的含羟基高分子化合物、重量百分比为0-50％的石油树脂、重量百分比为0-10％的二氧化硅、重量百分比为10-60％的有机溶剂和重量百分比为0-5％的助剂，所述第二组分包含重量百分比为10-100％的含异氰酸酯基有机化合物和重量百分比为0-90％的有机溶剂；所述塑胶壳体由注塑成型而制成且其厚度范围为0.2-1.5毫米；
将所述粘接剂涂覆在所述金属壳体的第一表面上，所述塑胶壳体包括与所述第一表面相面对的第二表面；
将涂覆有所述粘接剂的金属壳体粘接于所述塑胶壳体并与所述第一表面相对的第二表面以形成粘接体，所述粘接剂位于所述第一表面和所述第二表面之间；以及
采用热压设备对所述粘接体进行热压合处理。
2.如权利要求1所述的金属与塑胶的粘接方法，其特征在于，所述羟基高分子化合物的羟基与所述异氰酸酯基有机化合物的异氰酸酯基的物质的量的比例范围为1：0.8-1：1.5。
3.如权利要求1所述的金属与塑胶的粘接方法，其特征在于，将所述粘接剂涂覆在所述金属壳体的第一表面上的涂覆厚度范围为5-100微米。
4.如权利要求1所述的金属与塑胶的粘接方法，其特征在于，将所述粘接剂涂覆在所述金属壳体的第一表面上的涂覆方式为丝网印刷、辊涂、淋涂或者喷涂。
5.如权利要求1所述的金属与塑胶的粘接方法，其特征在于，所述金属壳体的材料为铝、铝合金、不锈钢、镍、镍合金、铜、铜合金、镁合金或者钛合金。
6.如权利要求1所述的金属与塑胶的粘接方法，其特征在于，所述塑胶壳体的材料为聚碳酸酯、丙烯酸树脂、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯、聚苯乙烯、丙烯腈-苯乙烯共聚物、玻纤增强聚碳酸酯、聚碳酸酯与丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共混物、尼龙、玻纤增强尼龙、碳纤维或者聚对苯二甲酰对苯二胺。
7.如权利要求1至6任意一项所述的金属与塑胶的粘接方法，其特征在于，还包括所述粘接剂由液体状转变为固体胶膜，该转变条件为：将涂覆有所述粘接剂的所述金属壳体在常温下放置至少5分钟，再在温度范围为70-120℃的环境下放置10-120分钟。
8.如权利要求7所述的金属与塑胶的粘接方法，其特征在于，所述粘接剂由液体状转变为固体胶膜的转变条件为：将涂覆有所述粘接剂的所述金属壳体在常温放置5分钟，再在温度范围为90-100℃的环境下烘烤30分钟。
9.如权利要求1所述的金属与塑胶的粘接方法，其特征在于，在采用热压设备对所述粘接体进行热压合处理的步骤中，所述热压合处理的条件为：压力范围为0.5-5兆帕、模具温度范围为100-250℃以及压合时间为至少4秒钟。
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