CN108136635A - 用于粘合两个不同材料的部件的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于制造金属‑塑料复合物的方法，其包括如下步骤：将胶带施加至金属部件的待粘合的表面，将所述金属部件插入封闭的、优选地两件式中空模具中，将热塑性塑料注入所述中空模具中，使得胶带被所述塑料包围，从所述中空模具取出金属‑塑料复合物。

Description

用于粘合两个不同材料的部件的方法
本发明涉及用于粘合两个不同材料(例如金属-塑料或塑料-塑料)的组件的方法。
金属-塑料复合材料和塑料-塑料复合材料被越来越多地应用在轻重量(汽车)结构中。此外，塑料表面也可通过金属装饰元件来精加工。
金属元件例如金属片材可通过胶粘粘合或以其它方式(离线地)接合至成品塑料子组件(另外的操作)。另外，在注塑工艺中，金属元件可置于模具中并且被液态塑料成分(组合物)包覆成型(umspritzt)或模内涂覆(回注，hinterspritzt)。
与注塑有关的细节可在Chemielexikon [的化学百科全书]中、特别地以关键词“注塑”(2013Georg Thieme Verlag，文献识别号RD-19-03499，最新更新：2011年7月)找到。
在注塑工艺中，塑料和金属之间的粘附通常为差的至非常差的，特别是在非极性塑料的情况下。形状配合连接(互锁、包覆成型)或摩擦连接(压配合)用作将所述两种材料保持在一起的机械手段；这对于外部金属元件是特别成问题的，例如在模内涂覆工艺中。注塑工艺的冷却步骤中的收缩和变形可导致金属和塑料之间的应力并最终导致裂纹或裂开。对于所述两种材料之间的力的传递以及对于对液体的不可渗透性，通常仅存在有限的可能性。机械和热应力也可削弱内聚力(粘合)并可导致多种类型的材料疲劳。因此，金属和塑料之间的内聚性(胶粘)粘合总是优选的。
通过消散应力峰和补偿机械/热引起的形变差，胶粘粘合提高复合物的总体强度及其耐久性和气密性(完整性)。存在多种实现胶粘粘合的方法。传统方法使用物理或化学方法预处理金属表面(优选在复合物制造之前不久或直接在注射模具中)。这可首先为等离子体处理等，或者其次可将金属表面用化学底漆(底胶)或液态胶粘剂处理，或者配备清漆涂层或其它(塑料)涂层。所有变体都涉及复杂的处理或大量的资本支出，和/或可对健康有害。等离子体不产生任何弹性/补偿中间层，而且需要抽吸系统去除臭氧和其它气体。底漆具有如下缺点：其在施用后必须进行干燥(闪蒸时间)，并且由于蒸发的溶剂可对健康有害。液态胶粘剂还需要一定的硬化时间，对健康是潜在有害的，以及在模具中可由于压力太大而“挤出(渗出)”并扩散到意图用于胶粘粘合的区域之外。
本发明的目的是提供优化的用于制造金属-塑料复合物或塑料-塑料复合物的方法。
该目的通过如独立权利要求中所阐述的方法来实现。从属权利要求提供本发明主题的有利实施方式。
因此，本发明描述用于制造金属-塑料复合物的方法，其包括如下步骤：
●将胶带施加至金属部件的待胶粘粘合的表面
●将所述金属部件放置在(插入)封闭的、优选地两部分的(两件式)中空模具中
●将热塑性塑料注所述中空模具中，使得塑料包围所述胶带
●从所述中空模具取出金属-塑料复合物。
替代地，在本发明中也可使用相同的步骤制造塑料-塑料复合物：
●将胶带施加至塑料部件的待胶粘粘合的表面
●将所述塑料部件放置在(插入)封闭的、优选地两部分的(两件式)中空模具中
●将第二热塑性塑料注入所述中空模具中，使得第二塑料包围所述胶带
●从所述中空模具取出塑料-塑料复合物。
当在下文中提及表述金属-塑料复合物时，其同时也指塑料-塑料复合物。
在本发明中胶带充当金属-塑料注塑工艺中的粘附促进剂。由此可制造结合最高的产品性能、最高的产品品质、最高的产品安全性和最高的产品成本效益的复合材料。还可由此提供新型复合组件和新型复合几何体。该过程是可靠和清洁的，并且不需要排气设备和后处理。胶带的施用可在时间顺序上和在空间上与注塑工艺分离，并且甚至可外包。
在本发明中将胶带施加至待胶粘粘合的金属表面。然后，将金属元件置于注塑模具中(其中在模内涂覆的情况下胶带侧朝内面向模具)，并进行注塑步骤。一从模具取出复合物组件，就存在金属和塑料之间所需的最小粘附。优选地，在一定的后固化时间之后和/或利用后处理步骤，胶粘粘合的粘附性和/或内聚性仍然提高。
出于本发明的目的，表述胶带在此意图是指采取片或条的形式并且在一侧或两侧上涂覆有胶粘剂的任何载体结构体，即除了传统的带之外、还有标签、段(切片)、冲压产品(涂覆有胶粘剂的冲压载体片)、在二维上延伸的结构体(例如膜)等、以及多层布置物。
表述“胶带”也包括所谓的“转移胶带”，即无载体的胶带。在转移胶带的情况下，在施用之前，将胶粘剂施加在已设有剥离层和/或具有防粘性质的柔性衬垫之间。对于施用，通常首先去除一个衬垫，施加胶粘剂，然后去除第二衬垫。
胶带可例如作为按米提供的商品(Meterware)或作为成卷(阿基米德螺旋)的连续产品以固定长度提供。
胶带必须具有所需的对金属表面的粘附性，并且必须经受注塑过程而不出现任何过度的不希望的变化。原则上可使用单面或双面胶带。单面胶带则优选地具有粗糙的和/或开孔的表面(用于机械附着)或具有对注射塑料呈现最小相容性的载体。然而，优选双面或无载体胶带。特别优选的是所谓的反应性胶带，但也可使用具有或不具有载体的热塑性胶带。反应性胶带包括潜在的化学反应性分子基团，其在模具中的注塑条件(压力、温度、时间)下彼此和/或与塑料/金属反应，并因此在彼此之间和/或与基底构成分子网络。替代地，也可在注塑步骤之前通过外部刺激(光、UV辐射、等离子体、或者引入溶液形式的引发剂或第二互补胶带等)引发胶带的反应。
胶带的配制物和结构及其因此的极性(塑料/金属亲和性)、反应条件和反应化学可根据所需的注塑条件/选择的塑料和选择的金属的需要进行调整。胶带的极性/化学理想地可与两种待胶粘粘合的基底相容，因此起到调解金属和塑料之间的巨大差异的影响的作用。
可能的反应性胶带的类别的实例是含环氧、含丙烯酸酯、含酚醛树脂和含异氰酸酯的胶带。胶带还可由两种化学类别的混合物组成，其各自本身允许对每一个基底的最佳粘附。
可能的金属元件可由钢或铝制成。
可能的注塑塑料可为任何所需的热塑性或热固性塑料，尤其是ABS、PP、PA、PUR。
胶带可任选地：
-以可发泡的方式来装配。
-呈现弹性和/或粘弹性性质，以另外补偿应力。
-包括载体或铺设纤维材料(无纺布材料)以例如防止流动现象。
-由多个层例如功能层组成，并且也可具有对称或不对称结构(在各维度方向上)。
-在胶粘粘合区域之内具有不同厚度并且具有平面或非平面的结构化或非结构化(表面)形貌。
-在整个面或部分面上以及在工艺之前或期间在时间上任意地施用。
胶带的所述使用可与已知的表面预处理组合，例如等离子体预处理或底漆预处理。
该原理不仅可用于金属-塑料复合材料，而且如本发明中所述，当例如在注塑工艺中意图粘合两种大不相同的塑料时也是合适的。
下面将参照多个实施例更详细地阐释本发明，而不意图由此以任何方式来限制本发明。
金属-塑料复合物
将钢框架以允许可旋拧和焊接整个组件的方式提供至由聚酰胺制成的注塑的塑料片材(4)。所述组件的实例为备用轮胎支架，其由塑料制成，在行李箱(trunk)之下并且允许通过机械手段焊接至车身。
预先将反应性粘附促进胶带(3)HAF 8400施加在钢框架的一侧上，并且将具有胶带的钢框架置于合适的注射模具中(其中胶带侧朝内)。
HAF 8400为基于腈橡胶和酚醛树脂的可热活化的无载体膜。其具有坚固的纸衬垫。在室温下，材料不是粘性的。用于预固定的活化温度为约90℃。在第二加工步骤中，在引入压力和热的情况下施用产品。
将热的液态聚酰胺注入(2)到封闭的模具(1)中。借助于此时经填充的模具中的高温和高压，HAF 8400交联并且与金属的边界层(界面)和与聚酰胺的边界层(界面)锚固。在聚酰胺固化后，可将组件从模具取出。当与不使用HAF粘附促进剂的情况进行比较时，钢框架和经固化的聚酰胺现在已经通过HAF 8400以可经受更大的力的方式粘合。
在替代的实施方式中，使具有胶带粘附促进剂(3)的管状金属元件(5)在模具中经受包覆成型。
参照下面描述的附图更详细地阐释本发明的特别有利的实施方式，其中
图1显示配备有胶带粘附促进剂并在模具中经受模内涂覆的片状塑料元件，和
图2显示配备有胶带粘附促进剂并在模具中经受包覆成型的管状金属元件。

Claims (5)

1.用于制造金属-塑料复合物的方法，其包括如下步骤：
·将胶带施加至金属部件的待胶粘粘合的表面
·将所述金属部件放置在封闭的、优选地两部分的中空模具中
·将热塑性塑料注入所述中空模具中，使得塑料包围所述胶带
·从所述中空模具取出金属-塑料复合物。
2.用于制造塑料-塑料复合物的方法，其包括如下步骤：
·将胶带施加至塑料部件的待胶粘粘合的表面
·将所述塑料部件放置在封闭的、优选地两部分的中空模具中
·将第二热塑性塑料注入所述中空模具中，使得第二塑料包围所述胶带
·从所述中空模具取出塑料-塑料复合物。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于所述胶带为双面的或无载体的。
4.如权利要求1-3中至少一项所述的方法，其特征在于所述胶带为反应性胶带。
5.如前述权利要求中至少一项所述的方法，其特征在于借助于发泡过程，所述胶带起到降低可能的应力或者减少由收缩所致的空腔形成的作用。
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