CN105637234B - 形成和粘附面板和支架结构的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明包括一种连接支架(6)与面板结构(8)的方法，包括提供一粘合剂(7)，用于连接支架和面板结构；将支架放置在所述面板结构上需要的位置；加热粘合剂；以及硬化粘合剂，以使支架粘附于面板结构。

Description

形成和粘附面板和支架结构的方法及装置

技术领域

本发明大体涉及粘附一连接结构到一面板上，尤其涉及将一改进的环氧胶粘剂应用于附着于面板结构的附着物。

背景技术

面板结构广泛地被用于建筑和交通行业。这样的面板可以是夹芯板，由复合材料制成的单片板，或其它板。这些面板可以用做地板，墙壁，门，或任何其它大的，大体是平面的结构。通常有必要将支架粘附在这些面板上，其中，支架被用来粘附额外的构件，比如电缆，管道，电线，框架毛毯到面板上。传统的，这些支架通过胶水或机械附件粘附到面板。例如，目前的做法是，利用粘合剂和支架系统，比如内华达州卡森市的Click Bond公司所提供的那些。然而，关于这些粘合剂和支架系统的缺点包括固化的长时间等待，因此需要用于这些大面板的空间或存储区域；额外的制作成本；和在这些长时间的固化期间利用夹具或其它设备来固定支架在一个地方所产生需要的压力的应用。夹具或其它设备随后被手动移除。这一步骤增加了制作成本。热固性粘合剂也是不可逆的，当支架不得不被移除时面板通常会出现放置错误导致的局部损坏。修复该局部损坏需要巨大的成本和时间消耗。热固性粘合剂也通常由两个构件构成，这两个构件必须被精确混合，这产生了时间消耗和生产浪费。

因此，有这样一种需要，以使粘合剂避免长时间固化和在这些固化时间期间面板的空间需要问题，并避免移除夹具或其它设备这昂贵的一步，使它可以被轻易剥离。

发明内容

本发明通过本文描述的改进后的设备和方法满足一个或多个以上要求。本文所作的解释和说明的目的在于是本领域的其他技术人员熟悉本发明的方法，原则和实际应用。那些本领域的技术人员可以适应并应用它的许多形式的方法，从而可能最适合一个特殊用途的要求。相应地，本发明所提出的一个具体实施例目的并不是对本发明的详尽或限制。本发明的保护范围应该，因此，不由上述说明决定，而是应该由附加的权利要求来决定，连同被提出的该权利要求的等效替代均在本发明的保护范围内。所有文件和引用的内容，包括专利申请文件和公开文件，都通过所有有目的的引用而被并入。从以下权利要求中被集合起来的其它组合也是可能的，这些也通过引用被并入这个说明书中。

本发明提供了一种支架与面板结构的连接方法，包括提供一改进的环氧树脂粘合剂，用于连接所述支架和所述面板结构，将所述支架放置在所述面板结构上的所需要位置，加热所述粘合剂，以及硬化所述粘合剂以使所述支架粘附于所述面板结构。在所述放置步骤之前，所述粘合剂可涂抹于所述支架。在所述放置步骤之前，所述粘合剂可涂抹于所述面板结构。所述硬化步骤可通过冷却所述粘合剂而实现。冷却到环境温度时所述粘合剂可完全被粘附在所述面板结构上。通过在所述支架上的感应加热金属丝可实现所述加热步骤。通过加热所述粘合剂内的金属或通过加热位于所述粘合剂内的金属填料来实现所述加热步骤。本发明还包括一再加热步骤，其中，所述粘合剂可以再次被加热至它的玻璃转变温度之上，它的熔化温度之上，或两者皆而有之，以使得所述支架和所述面板结构被剥离。所述粘合剂可以是一热熔胶。所述热熔胶使用一热熔胶加压喷枪装置，应用于所述支架。所述粘合剂形成为一薄膜。所述薄膜通过超模压直接应用于所述支架。所述薄膜可直接应用于所述面板。

本发明提供一种改进的环氧粘合剂，它比典型的粘贴材料具有显著优势，用于将元件粘附到面板结构上。所述粘合剂快速硬化，使得面板不需要在粘合剂固化期间进行储存。相比于典型粘合剂，所述粘合剂产生最小的浪费和质量，并可以被快速简单地应用。所述粘合剂可以通过将所述粘合剂加热到超过它的玻璃转化温度，它的熔化温度，或两者皆而有之，而剥离。

附图说明

图1展示了使用一粘合剂将一构件粘附到一蜂窝结构面板上的一个典型实施例；

图2展示了一支架粘附到一蜂窝结构面板上的另一个典型实施例。

图3展示了一支架粘附到一单片板上的另一个典型实施例。

具体实施方式

本发明利用了一种形成并粘附面板和支架结构的方法及装置。本发明考虑了一种将构件粘附到面板上的方法，比如在建筑，汽车和飞机行业所使用的面板，尤其将支架结构粘附到面板上，比如那些在汽车或建筑内部被用作地板，门，机身结构板，内墙，或类似结构。通常有必要去粘附一些结构，比如支架。

这个申请具有序号为61/886,820并公开于2013年10月4日的美国临时申请的优先权，这个申请的内容出于所有目的通过引用并入本文。

本发明的一优选的实施例中，支架结构和/或附加构件通过一粘合剂薄膜或热熔粘合剂被粘附于面板上。术语支架结构和构件在此处可被通用，并描述为直接或非直接连接于一面板结构的连接件。本发明的构件可以是一个夹子，一个插头，一个手柄，一个铰链，一个锁，一个识别标签，或任何其它连接件和可以是任何材质，比如金属，木材，或模压塑料。构件可以被用于连接次要构件，包括电缆，管道，电线，框架毛毯，或类似构件。

在本发明的一个实施例中，热熔或薄膜粘合剂被用于将构件粘附到一面板结构上，面板结构可以包括由具有两个面向薄板的一个蜂窝芯组成的面板。在这个例子中，蜂窝的材质可以是纸，织物，塑料，或金属，比如铝制金属网格。面板也可以是单片板，单片板可以包括一金属材料，或更具体地包括铝或钛。面板也可以包括合成材料，合成材料可以是碳增强复合板。相似地，面板可以包括纸，塑料，碳或玻璃纤维，金属，碳/玻璃/芳纶纤维增强热固性树脂，比如但不限于环氧树脂、酚醛树脂、氰酸酯或苯并恶嗪预浸料或碳/玻璃/芳纶纤维增强热固性树脂，比如但不限于PPS,PC,PA。同时也考虑到，面板(可以包括一面向和/或蜂窝部分)可以由一个预切割改进的环氧树脂膜浸渍织物，拉挤成型改进的环氧树脂中长纤维、或热塑性塑料带或织物形成。

在一个典型实施例中，图1展示了一个具有一面向外部薄板2和一面向内部薄板3的蜂窝部分1，和一个具有一粘合剂7的构件或支架6。图2展示了一个蜂窝部分1，面向外部薄板2，和一支架6的另一视图。图3展示了一单片板8，具有一通过一粘合剂7粘附其上的支架6。

在本发明的一个实施例中，提供了一面板，比如夹芯板或单片板，和一支架或其它构件。一改进的环氧树脂热熔粘合剂或薄膜粘合剂，可以随后应用于支架或直接应用于面板。支架随后被设置于面板上一期望的位置。可能需要一加热步骤(可通过一热熔粘合剂喷枪装置来实现)，以使粘合剂变得更有效，并且这个加热步骤可以在把支架设置在面板之前，期间或在之后发生。粘合剂随后在冷却后被允许硬化和/或恢复成一固体状态，以使面板和支架被结合在一起。

虽然可以使用一热熔粘合剂，本发明也可使用一粘合剂薄膜。使用一热熔胶或薄膜可能是有利的，它使用户能够控制粘合剂的数量和分布，同时减少在非期望区域的多余的粘合剂，它可以帮助处理粘合剂。

粘合剂可能是一改进环氧聚酯粘合剂。这样的改进环氧聚酯材料具有优势，因为它们允许显著地加快硬化和粘贴，从而减小了延长时间的需要，和为了在大面板上固化粘合剂所需的大面积空间的需要。由于更快的硬化时间，这也可能减小或消除用于提供压力和支撑支架直至粘合剂恢复到固体状态的夹具或其它设备的需要。虽然改进环氧聚酯粘合剂在环境温度下有效，通常期望有一个加热应用步骤去软化或熔化粘合剂以允许它移动或变得更有效。在加热停止后，改进环氧聚酯粘合剂在冷却后的粘附，硬化，和恢复到固体状态几乎立即开始，并且完全粘附可以在大约10秒到60秒内(例如，大约30秒)实现。允许粘合剂返回环境温度对粘附是足够的，并且附加的硬化步骤比如冷却步骤是可能的，但不是必须的。

此外，由于它的保质期长，一改进的环氧聚酯粘合剂可能是理想的。它也可能不要求在冷藏温度下贮藏，不像一些液体粘合剂那样。改进的环氧聚酯也可能在额外的热量下被移除。同样也不需要由于重定位支架而对面板进行返修。此外，该粘合剂粘住和脱胶都比较快速(少于20分钟，少于10分钟或甚至少于5分钟)。粘合剂提供最小浪费(尤其相比于泵送膏产品)，因为仅有必要数量的粘合剂可以快速简单地被应用。粘合剂只需最小的清理，并能瞬间干燥。此外，该粘合剂相比于其它粘合剂(尤其泵送膏产品)具有低气味。此外，该粘合剂不需要混合两个构件，对于热固性粘合剂。

本文描述的改进环氧聚酯优选地包括双酚A二缩水甘油醚(BADGE)和单乙醇胺，并可能在80℃时出现Tg。对于一些应用，可能要求一个更高的玻璃转化温度(T_g)，考虑到BADGE可以被一个不流动的环氧单体代替。这样的环氧单体可以包括芴二酚基缩水甘油醚和1,6二环氧萘。同样，考虑到抗火性，BADGE可以被溴化的双酚A环氧树脂替换。

或者，本文公开的改进环氧聚酯材料也可能作为聚酯(羟氨基醚)(PHAE)而被熟知，并被描述于美国专利号5,164,472；5,275,853；5,401,814；和5,464,924,所有专利为了所有目的通过引用并入本文。这种聚醚通过反应一种二羟基芳族化合物二缩水甘油醚，比如双酚A二缩水甘油醚，或二环氧官能化的聚(环氧烷)或混合物，带有伯胺或仲胺或胺官能化的聚脂(环氧烷)或混合物被准备。这样的材料大体具有相对较高的抗弯强度和模量，通常比典型的聚烯烃更高(即，聚乙烯和聚丙烯)，并具有适合在150℃到200℃之间熔融加工的额外优点。

粘合剂可能在支架被设置于面部上之前被加热。当加热停止时，期望支架立即被固定在面板上，因为粘合剂在冷却后可能立即开始硬化和粘附。也可以在支架被设置在面板上的期望位置后可以进行加热。再次，当加热停止时，随着粘合剂开始冷却，它将支架硬化和粘附到面板上。

一热源可以被应用，以软化粘合剂，并允许它变得更有效。例如，可以通过在支架上感应加热金属丝实现加热。或者，也可以使粘合剂内部的金属(可能是金属填料)自身被加热用以软化粘合剂。加热粘合剂的其它方法也是可能的。

本文公开的改进环氧聚酯粘合剂，也有可能在粘合剂和基材，比如支架之间形成粘附，和/或面板可能通过增加温度超过粘合剂的玻璃转化温度和/或熔化温度而被剥离，以使被粘附的基材被分离。

粘附过程和任何剥离过程可能涉及设置一粘合层于一面板或一支架上。该粘合层可能通过一热熔胶被设置于其上，或形成为一薄膜结构，并直接应用于面板和/或支架上。粘合剂可能通过以下一种或多种方法激活，包括：感应，超声波能量，高频，旋转摩擦，红外线，加热脉冲，或加热板。

在一个具体的实施例中，本文描述的粘合剂可能被用于将支架粘附到一面板上，用以在航空航天飞机中使用。面板可能具有铝或碳纤维复合面，用于接受支架。粘合剂可能被注塑或模压在一支架上或支架的一部分上。粘合剂可能在固定支架(例如，支架的一部分)于并接触于面板之前，期间，或之后被激活。粘合剂必须具备一定的强度要求以使面板和支架充分连接。粘合剂的搭接剪切强度必须至少是10MPa(对于一10毫米胶层)。

正如本文所使用的，除非另有说明，本发明设想一个类(列表)的任何成员可能被排除在类之外；和/或马库什群组的任何成员可能被排除在群组之外。

除非另有说明，本文所提及的任何数值包括从一个单元的增量所提供的低值到高值之间的所有值，在任意低值和任意高值之间的至少2个单元是分开的。例如，一个构件，一个属性的数量，或一个过程变量的值比如，例如，温度，压力，时间和类似变量是，例如，从1到90，优选地从20到80，更优选地从30到70，目的在于中间值比如(例如，15到85，22到68，43到51，30到32等)同样在本说明的范围内。同样，单个中间值也在本发明的范围内。对于小于一的值，一个单元可以被适当考虑为0.0001，0.001，0.01，或0.1。被具体提出的例子和在列举的最低值和最高值之间的数值的所有可能组合被考虑在本申请中以相似方式被明确规定。可以看出，本文表示为“部分重量”的数量也考虑为根据重量百分比表示的相同的范围。因此，在一个范围内根据产生的聚合物共混物组成的'x'部分的重量的表达式也考虑为产生的聚合物共混物组成的以重量百分比表示的'x'的同样的列举数量的范围。

除非另有说明，所有范围均包括端点和端点之间的所有数字。在一个范围内使用“大约”或“大约”均应用于范围的两端。因此，“大约20到30”用于覆盖“大约20到大约30”，至少包括指定的端点。

所有文章和参考文献的内容，包括专利申请和出版，为了所有目的通过引用被并入。术语“基本组成”描述一个组合应该包括元素，成分，构件或确定的步骤，和该其它元素，成分，构件或步骤并不实际影响组合的基本的和新颖的特征。本文使用术语“包括”或“包括”去描述元素，成分，构件或步骤的组合，组成，或基本组成元素，成分，构件或步骤。

复数的元素，成分，构件或步骤可以通过一单个完整的元素，成分，构件或步骤而被提供。可选地，一单个完整的元素，成分，构件或步骤可能被分为单独的复数的元素，成分，构件或步骤。用于描述一个元素，成分，构件或步骤的“一”或“一个”的公开目的不在于排除额外的元素，成分，构件或步骤。

可以理解，上述描述目的在于说明而并非限制。除了提供的例子，在阅读了上述说明之后许多实施例和许多应用对于本领域的技术人员来说是明显的。本发明的范围应该，因此，不由上述说明决定，而是应该由附加的权利要求决定，该权利要求的等效替换也在保护范围内。所有文章和参考文献的内容，包括专利申请和出版，为了所有目的通过引用被并入。在此处被公开的主题的任何方面的下述权利要求中的省略不是该主题的免责声明，它也不应该被当作，发明人不将该主题作为本发明主题的一部分。

Claims (15)

1.一种连接支架与面板结构的方法，包括：

i提供一改进的环氧树脂粘合剂，用于连接所述支架和所述面板结构；

ii将所述支架放置在所述面板结构上需要的位置；

iii加热所述粘合剂；以及

iv硬化所述粘合剂，以使所述支架粘附于所述面板结构；

其中，所述改进的环氧树脂粘合剂包括双酚A二缩水甘油醚、芴二酚基缩水甘油醚、1,6二环氧萘、被溴化的双酚A环氧树脂中的一种和单乙醇胺。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在放置步骤之前，将所述粘合剂应用于所述支架。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在放置步骤之前，将所述粘合剂应用于所述面板结构。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述硬化步骤是通过冷却所述粘合剂而实现。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，冷却到环境温度时所述粘合剂完全被粘附。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，通过在所述支架上的感应加热金属丝来实现加热步骤。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，通过加热所述粘合剂内的金属或通过感应加热位于所述粘合剂内的金属填料来实现加热步骤。

8.如权利要求1所述的方法，还包括一再加热步骤，其特征在于，所述粘合剂可以再次被加热至它的玻璃转变温度和熔化温度之上，以使得所述支架和所述面板结构被剥离。

9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述粘合剂是一热熔胶。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，通过使用一热熔胶加压喷枪装置，所述热熔胶被应用于所述支架。

11.如权利要求9所述的方法，其特征在于，通过使用一热熔胶加压喷枪装置，所述热熔胶被应用于所述面板。

12.如权利要求1-8中任一项所述的方法，其特征在于，所述粘合剂形成为一薄膜。

13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述薄膜通过超模压被直接应用于所述支架。

14.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述薄膜被直接应用于所述面板。

15.如权利要求1所述的方法，其特征在于，通过红外线、超声波能、高频、旋转摩擦、红外线、加热脉冲或加热板来实现加热步骤。