CN1561362A - 灯组件、形成灯组件的方法、粘结剂可发泡组合物和连接件 - Google Patents

灯组件、形成灯组件的方法、粘结剂可发泡组合物和连接件 Download PDF

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Abstract

提供了一种用于将发光玻璃灯(3)牢固地固定到金属基座(1)中以形成灯组件的可发泡的共聚物基的连接件(27，29)。该共聚物优选选自乙烯乙酸乙烯酯、乙烯丙烯酸甲酯、乙烯丙烯酸丁酯、乙烯丙烯酸乙酯、乙烯甲基丙烯酸及其组合物。可发泡连接件(27，29)可在灯(3)和基座(1)配对接合之前置于玻璃灯(3)的一端(17)的周围，或者置于金属基座(1)中。然后将装配好的灯加热到一定的温度，这就使可发泡连接件(27，29)膨胀并将灯(3)牢固地固定到基座(1)中。

Description

灯组件、形成灯组件的方法、粘结剂可发泡组合物和连接件
发明领域
本发明涉及一种可发泡连接件，其含有乙烯乙酸乙烯酯(EVA)和/或乙烯丙烯酸甲酯(EMA)基共聚物。特别是，本发明涉及一种灯组件，其中可发泡连接件将发光玻璃灯牢固地固定在金属基座上。本发明还涉及一种采用可发泡连接件来将玻璃管或灯泡固定在金属基座中的方法。
发明背景
在灯组件的制造中，通常含有金属丝或灯丝的发光玻璃灯如荧光玻璃管或白炽玻璃灯泡通过热固性胶泥固定到金属端盖或基座上。为了将玻璃灯固定到金属基座上，在基座上填衬上大量的胶泥，然后通过加热使胶泥软化。之后将基座置于玻璃灯的一端上，加热胶泥并使之固化，同时将基座和玻璃灯牢固地保持在一起。
典型的胶泥配方包括合成酚醛树脂如线型酚醛清漆和天然树脂如紫胶和松香的混合物。这些粘合剂与填料、硬化剂、溶剂和其它反应成分如醛类、氨和用于原位缩聚的其它金属氢氧化物一起使用。其它胶泥可含有环氧衍生物、聚酯、醇酸、丙烯酸类树脂或有机硅树脂。
然而，这些胶泥具有一些缺陷。首先，胶泥具有较短的贮存期限，这是因为需要溶剂如三氧杂环己烷或六亚甲基四胺以及其它反应成分如醛类、氨或金属氢氧化物。其次，对这些胶泥而言，在高温固化工艺中使用这些有机溶剂产生了对健康不利的危险和环境问题。第三，准确地涂布这些胶泥是比较困难的，因此必须使用较大量的胶泥以将玻璃灯粘附在金属基座上。第四，由于很难将这些胶泥均匀地涂布在灯基座上，因此或者是使用了不够量的胶泥而导致了玻璃灯和基座之间的粘结不充分，或者是使用了过多的胶泥而导致了灯破裂或损害了灯组件的功能。最后，这些胶泥通常无法承受在灯组件的制造工艺期间所需的高温。
在现有技术中已经进行了用于改进将玻璃灯粘结到金属基座中的方法的多种尝试，并介绍了一些用于该目的的组合物和方法。例如，英国专利申请No.1139266公开了使用绝缘的可发泡空心圆柱体来填满白炽电灯基座中的自由空间，以便防止在供电导体之间或在这种导体和基座之间形成电弧，该圆柱体含有酚醛清漆、六亚甲基四胺和白云石树脂。该空心圆柱体置于基座中，然后用传统的热固性胶泥将白炽灯或灯泡固定在基座上。在胶接工艺期间，空心圆柱体将起泡并填满基座内的自由空间，并防止在供电导体之间形成电弧。
德国专利申请No.1958307公开了使用可发泡油灰来将填充有气体的白炽灯固定到基座上。油灰或胶泥是传统的可受热固化的油灰，其含有可受热而产生泡沫的添加剂，该添加剂含有酚醛树脂、六亚甲基四胺、大理石粉和滑石粉。油灰铺涂在灯基座的上边缘上，灯置于基座中，并且对基座进行加热以使油灰起泡，并将玻璃灯紧固在基座上。
日本专利申请(Kokai)No.56-9931和No.56-9932公开了使用二聚酸基聚酰胺和聚丙烯酰胺(及其与聚乙烯的共聚物)基树脂胶泥来将玻璃管或灯泡固定在基座上。虽然聚酰胺和聚丙烯酰胺基胶泥对环境更友好，然而它们具有一些其它缺点。这些胶泥非常昂贵，并且在长时间受热时会因氧化降解而变脆。最后，聚酰胺还非常粘，因此很难组成可用的组合物。
日本专利申请(Kokai)No.59-121764公开了使用含有环氧树脂或聚酯树脂和发泡剂的可发泡胶带来将荧光管或白炽灯泡固定到金属基座上。为了将玻璃管或灯泡固定到基座上，将可发泡胶带缠绕在玻璃灯泡的端部，将灯泡置于基座中，并将所得的组件加热到120℃以起泡或使粘结胶带膨胀。然而，很难从例如这些环氧树脂或聚酯热固性树脂中制造出胶带，并且保持对胶带尺寸的控制。
专利申请WO98/28359公开了使用弹性的可发泡密封材料，它们可用于灯外壳中。可发泡密封材料包括改性硅烷聚合物、填料、二氧化硅、软化剂和有机官能低分子量硅烷。
美国专利No.4988912和No.48885 19公开了分别采用含有聚醚酰亚胺和聚醚砜的热塑性树脂环件来将灯容器即灯泡粘结到基座上。在使用中，将热塑性环件加热到150-200℃的温度，并将其置于加热灯容器的端部。然后灯容器与基座相配，将基座加热到400-450℃的温度以熔化环件，从而将灯容器粘结到基座上。所公开的热塑性树脂环件本质上不能起泡，并具有需要高热量以足够熔化环件而将灯容器固定到基座上的缺点。
另外，多项专利公开了使用EVA基可发泡材料用于多种不相关的应用。例如，授予Cydzik等人的美国专利No.6114004和授予Chang等人的美国专利No.6107574、No.5979902和No.5931434公开了使用包括有激励剂(driver)和密封剂的密封制品，其中激励剂和密封剂为EVA基可发泡组合物，这些专利均属于本申请的受让人。密封制品在密封汽车车架管道中的空腔和基片如导电体和光纤方面是有效的。虽然Chang等人和Cydzik等人的可发泡组合物可能在相对较短的时间内承受较高的温度，然而这些组合物中的泡沫结构在长期受到高温并持续较长时间的情况下会坍塌，例如在140℃、2000小时的情况下。另外，用于安装这些组合物的有效时间-温度窗口是非常窄的，这是因为暴露在高温下导致了大体上不均匀的单元结构。此外，这些可发泡组合物无法承受暴露在普遍会遇到的湿热存储条件下，例如在45℃、80％的相对湿度下存储一周的时间。
美国专利No.4456784公开了在电导管中使用可发泡的圆柱形阻挡层来防止蒸气流过导管。所公开的可发泡圆柱形阻挡层含有EVA共聚物和足量的过氧化二枯基以使阻挡层起泡。
PCT专利申请No.WO97/47681公开了一种可逆变形的压敏粘结性可发泡体，其含有EVA共聚物和可膨胀的颗粒材料，该颗粒材料包括高分子外壳和可挥发的(volitizable)流体或气体芯。所公开的压敏粘结性泡沫体对于车身上的装饰件、器具、家用和办公用家具和设备来说是有效的。所公开的泡沫体不适于将玻璃灯固定到基座上，这是因为这种泡沫的基础技术和正常应用均完全不同于本发明。结果，压敏粘结性泡沫体并非设计用于且无法用于长时间地暴露在高温中，如在140℃下达2000小时，而这正是国际电工技术委员会(IEC)标准所要求的。
虽然上述用于将玻璃灯固定到基座中的可发泡组合物和方法适用于其预期目的，然而普遍认为，在本行业中需要一种用于将发光玻璃灯固定到基座上的改进的组合物，尤其是能够容易且成本低地制备、对环境友好，并且还能承受灯组件所需要的在长时间内承受的较高温度的组合物。同样认为，需要一种用于将发光玻璃灯固定到基座上的改进的组合物，其容易控制并可用于现有灯组件的制造工艺中。
发明概要
本发明提供了一种用于将发光玻璃灯如荧光管或白炽灯泡牢固地固定到金属基座中以形成灯组件的改进的可发泡连接件。连接件含有基础共聚物和至少一种发泡剂，其中共聚物选自乙烯乙酸乙烯酯、乙烯丙烯酸甲酯及其混合物。连接件可含有化学交联剂、辐射交联促进剂、增粘剂、抗氧化剂、发泡剂活化剂或填料，或者是它们的组合。本发明还提供了一种采用可发泡连接件来将玻璃灯牢固地固定到基座中的改进的方法。连接件置于玻璃灯一端的周围或置于基座中。然后将玻璃灯插入到基座中，将基座加热到足够的温度并持续足够的时间，从而使连接件膨胀并将玻璃灯牢固地固定在基座中。
附图简介
图1是灯基座的剖视图和荧光发光玻璃灯的一部分的侧视图，灯基座和荧光发光玻璃灯形成了灯组件；
图2是本发明的环形可发泡连接件的透视图；
图3是沿图2中线3-3的环形可发泡连接件的剖视图；
图4是本发明的C形可发泡连接件的顶视图；
图5A是沿图4中线5-5的可发泡连接件的剖视图；
图5B是沿图4中线5-5的可发泡连接件的剖视图，该连接件具有增设的粘结层；
图6显示了图1所示的玻璃灯和金属基座，并显示了置于玻璃灯周围的环形可发泡连接件的剖视图；
图7显示了图6所示的玻璃灯和金属基座，其中玻璃灯已经插入到基座中；
图8显示了玻璃灯通过本发明的连接件而固定到金属基座中的灯组件，其中连接件已经发泡和固化；
图9显示了图1所示的玻璃灯和金属基座，其中本发明的未发泡的环形连接件置于基座中；
图10显示了玻璃灯插入在金属基座中的图9所示的玻璃灯和金属基座；
图11是图1所示金属基座的透视图，其中本发明的已发泡的环形连接件置于基座中；
图12是根据本发明的可发泡组合物制成的试验用圆片的照片；和
图13是根据本发明的可发泡组合物制成的试验用圆片的照片。
发明的详细描述
现在参考附图，其中相同的标号表示本发明的相同部件，图1是大致圆柱形灯基座1的局部剖视图和圆柱形玻璃灯3的一端的侧视图。玻璃灯和基座形成了灯组件的部件。如图1和11所示，灯基座1具有顶部5和大致圆柱形的侧壁7，该侧壁7终止于顶部5和下缘9处。基座1的侧壁7还具有内表面11和外表面13。顶部5和侧壁7形成了用于容纳玻璃灯3的空腔2。灯基座1还具有内径A和外径B。空心圆柱形电触头15延伸出来并穿过基座1的底部5。灯基座通常由钢、铜、合金、黄铜、不锈钢、铝等制成。
玻璃灯3具有敞开的顶端17和大致圆柱形的侧壁19，侧壁19延伸而形成了一个未示出的封闭下端。侧壁19具有未示出的内表面和外表面23。如图1所示，凹槽25在灯顶端17的下方在玻璃灯3的圆周上延伸。然而，本发明也可用于未设置这种凹槽的玻璃灯。玻璃灯3的顶端17具有直径C，其通常小于灯基座1的内径B，使得玻璃灯的顶端17可安装在基座1内或与之相配，并在基座内表面和玻璃灯外表面之间留下很小的环形空间。玻璃灯3还具有位于灯内的未示出的载流导线，其延伸穿过敞开的顶端17并穿过电触头15的开口20。
图2和4显示了本发明的可发泡连接件的两个实施例，其分别为环形连接件27和C形连接件29。环形连接件27具有外表面24、内表面26、外径D、内径E、宽度F和厚度G。图3是环27沿线3-3的剖视图。可发泡连接件也可以是矩形条带，或者包括多个小矩形条带。最好，可发泡连接件为单体的环形或C形连接件，如图2和4所示。本领域的技术人员可以理解，可发泡连接件的直径、宽度、厚度和形状直接取决于灯组件所用的玻璃灯和基座的类型和大小。
在用于将玻璃灯3固定到基座1中的本发明的一个优选方法中，环形的可发泡连接件27置于玻璃灯3的顶端17上并放置在凹槽25中，如图6所示。可发泡连接件还可成形为与玻璃灯的凹槽轮廓相配。图5A是图4所示的C形的可发泡连接件29沿线5-5的剖视图。如图5A所示，C形连接件29具有抛物线形状，其成形为可安装到图1所示玻璃灯3的凹槽25中。在图5B所示的另一实施例中，已将一层粘合剂22的薄层挤出到C形可发泡连接件的内表面26上，以便帮助将可发泡连接件29粘结到玻璃灯3的凹槽25中。或者，本领域的技术人员可以理解，可在玻璃灯的凹槽25内涂覆一层极薄的粘合剂，以便保证将可发泡连接件29粘结到玻璃灯上。可发泡连接件还可包括添加剂，以便使连接件在本质上更具弹性，使得只需较少的力就可将环形连接件置于玻璃灯的顶部，从而降低在制造过程中使玻璃灯破裂的危险。如果可发泡连接件为矩形条带，就可简单地将连接件缠绕在玻璃灯的凹槽25中。如果可发泡连接件包括多个较小的矩形条带，那么可将这些条带在玻璃灯的凹槽25周围相互间等距地放置。
如图7进一步所示，在将连接件27放置在玻璃灯周围的凹槽中之后，将玻璃灯3的顶端17插入到基座1中，使得在环形可发泡连接件27和基座内表面11之间存在着较小的环形空间30。之后将整个灯组件加热到一定的温度，使得环形连接件27发泡和固化。在发泡期间，连接件27径向地膨胀，并因而不会膨胀超过基座1的下缘9或膨胀到基座1底部处的电触头15上。图8显示了已发泡且固化的环形连接件31，其填满了环形空间30并将玻璃灯3牢固地固定在基座1中。
用于将玻璃灯固定在基座中的另一优选方法如图9-11所示。现在来看图9，将环形可发泡连接件27或其它形状的连接件放置成与基座侧壁7的内表面11紧密接触，使得连接件27的上边缘28只是稍低于基座的下缘9。图2所示可发泡连接件7的直径D稍小于图1所示基座的直径A，以便使可发泡连接件能插入到基座1中。然而，连接件27的直径D不能比基座的直径A小太多，否则连接件27就无法稳固地安放在基座中。本领域的技术人员可以理解，可在侧壁7的内表面11上涂布少量粘结剂，以便保证在将玻璃灯插入到基座中之前可发泡连接件27与内表面11的粘结性。或者，可将粘结剂挤出到可发泡连接件27的外壁24上，以保证连接件与侧壁内表面11的粘结性。
为了避免使用额外的粘结剂并提供可发泡连接件27到基座1中的更容易的插入，连接件可定位成具有可恢复的直径。将这种压出的可发泡连接件27置于基座1中并加热到一定的温度，该温度可使连接件恢复其直径以紧密地安装到基座1中，但又不会使连接件27发泡和固化。
在将可发泡连接件27插入到基座1中之后，将玻璃灯3插入到基座中，如图10所示。之后将整个发光灯泡组件加热到一定的温度，该温度可使环形连接件发泡和固化。图8同样显示了已发泡和固化的连接件31将玻璃灯3牢固地固定在基座1中。
图11是灯基座1的顶部透视图，其中已发泡的环形连接件31固定到侧壁7的内表面11上。如图9所示，在发泡过程中，连接件31径向地膨胀，因而已发泡的连接件31的上边缘28不会膨胀超过基座1的下缘9或膨胀到基座1底部的电触头15上。
用于本发明的可发泡连接件的适当组合物可以是EVA或EMA基共聚物组合物，其具有处于预期应用的范围内的起泡温度，并且能承受在较高温度下的长期使用。一般来说，可发泡组合物含有EVA和/或EMA基共聚物和用于使基础共聚物发泡的发泡剂。另外，可发泡组合物可包括抗氧化剂、化学交联剂、辐射交联促进剂、增粘剂、填料、阻燃剂等。
可采用单一的EVA或EMA共聚物、不同EVA共聚物的共混物或者EVA和EMA共聚物的共混物来形成用于可发泡组合物的基础聚合物。EVA指聚乙烯与乙酸乙烯酯的无规共聚物，而EMA指乙烯和酯类丙烯酸衍生物的无规共聚物。丙烯酸衍生物可基于丙烯酸甲酯(-MA)或丙烯酸乙酯(-EA)或丙烯酸丁酯(-BA)。此外，可以采用甲基丙烯酸来代替丙烯酸酯，以提高连接件组合物中的粘结性和/或刚性。沿着同样的思路，可以选择采用这些共聚物的官能衍生物，它们可与母体聚合物本身类似地起作用。用于增强粘合强度的官能团或三元共聚物可以是马来酐或丙烯酸。类似的，可以使用附加基团为马来酐或丙烯酸的三元共聚物。
可以买到许多种EVA和EMA基共聚物。优选的EVA共聚物包括Exxon制造的EscoreneLD-761、Dupont制造的Elvax460和ELFAtochem，Inc.制造的Evatane2805。EVA共聚物的乙酸乙烯酯的浓度优选为约9-33％，更理想为约18-30％，最好为约25-29％。EVA共聚物的熔体指数优选在0.5和150之间，最好在1和10之间。优选的EMA共聚物为ExxonMobil Chemical Company制造的OptemaTC120、Atofina Chemicals制造的LotrylEMA级24MA005和ChevronChemical Company制造的Emac。EMA共聚物中的丙烯酸甲酯的含量优选为约9-33％，更理想为约16-30％，最好为约20-30％。所选EMA共聚物的熔体指数优选在0.25和45之间，最好在0.5和5之间。
发泡剂选择成可在从120℃到200℃的活化温度下使可发泡组合物发泡和膨胀。适当的发泡剂包括偶氮二酰胺和苯磺酰肼。适当的偶氮二酰胺发泡剂包括CelogenAZ130或3990，改性的偶氮二酰胺剂包括Celogen754或765，这些均来自Uniroyal Chemical公司。适当的苯磺酰肼发泡剂包括以CelogenOT出售的p，p’-氧双(苯磺酰肼)和以Celogen TSH出售的对甲苯磺酰肼，这些同样来自UniroyalChemical公司。发泡剂还可包括一些试剂的组合，这取决于特定应用所需的膨胀程度。一些填料如氧化锌(Marman/Keystone Industries公司制造的Kadox911)也可用作发泡剂的活化剂，其有助于所需的膨胀。所添加的活化剂的量取决于发泡剂的选择和所需的膨胀量。
在本发明中尤其有用的另一种发泡剂是微囊化发泡剂。这种发泡剂通常包括球形高分子壳体和处于该壳体中的气体或液体发泡剂。当加热高分子壳体时该壳体软化，壳体中的气体或液体的压力增加，使得壳体膨胀。当撤去加热源时，该高分子壳体硬化并保持在其膨胀状态。这种微囊化发泡剂的膨胀功能还可通过添加一种或多种上述的传统发泡剂来增强。
高分子壳体通常包括氯乙烯、1，1-二氯乙烯、丙烯腈、甲基丙烯腈、苯乙烯及其组合的共聚物。高分子壳体优选封装有烃基气体如异戊烷或异丁烷。对于本发明来说，未膨胀的高分子壳体优选具有约3微米到60微米的尺寸，更理想为具有约10微米到40微米的尺寸，最好具有约15微米到30微米的尺寸。
优选的微囊化发泡剂包括由Akzo Nobel公司制造的Expancel聚合微球体。一般来说，这种微球体具有处于6微米和40微米之间的未膨胀直径以及处于20微米和150微米之间的膨胀直径。更理想的是，微囊化发泡剂为Expancel091-DU-80，最好为Expancel092-DU-120，它们均具有包含丙烯腈和甲基丙烯腈的共聚物的高分子壳体并封装有异戊烷气体。
化学交联剂最好为与EVA或EMA基聚合物相容的自由基交联剂。优选的化学交联剂为过氧化物，例如双(叔丁基过氧)二异丙苯、双(2-叔丁基过氧异丙基苯)(Vulcup 40KE)，1，1-二叔丁基过氧基-3，3，5-三甲基环己烷、4，4-二叔丁基过氧戊酸正丁酯(Trigonox)和过氧化二枯基(Dicup)。优选的化学交联剂具有由Hercules Industries Inc.制造的Vulcup40KE。
发泡剂和化学交联剂应选择成使得化学交联剂具有与发泡剂近似相等的活化温度。例如，化学交联剂可具有比发泡剂稍高或稍低的活化温度，因此泡沫在膨胀期间可保持稳定性。最好，发泡剂的活化温度可选择成使得发泡剂不容易被意外地活化，仅当达到可发泡组合物被活化所需的温度时它才被活化。
在一个优选实施例中，除化学交联剂外还使用了辐射交联促进剂。虽然本领域的技术人员通常会认为在使用了化学交联剂之外还使用辐射交联促进剂是多余且不必要的，然而添加辐射交联促进剂产生了令人惊奇的结果。含有化学交联剂和辐射交联促进剂的本发明可发泡组合物在高温下具有发泡组合物的提高的稳定性。辐射交联促进剂可从通常用于促进聚合物交联的那些试剂中选择，包括氰脲酸三烯丙酯(TAC)、异氰脲酸三烯丙酯(TAIC)、苯偏三酸三烯丙酯、均苯三酸三烯丙酯、均苯四酸三烯丙酯、1，1，3-三甲基-5-羧基-3-(4-羧基苯基)茚的二元酯，三羟甲基丙烷偏苯三酸酯(TMPTM)、三甲基丙烯酸季戊四醇酯、异氰脲酸三(2-丙烯酰氧基乙基)酯、苯三酸三(2-甲基丙烯酰氧基乙基)酯，以及类似物及其组合物。优选的辐射交联促进剂为可从Sartomer Company买到的商标为Sartomer SR350的TMPTM。
增粘剂可选择成在活化时能增强可发泡组合物的粘性，但又不会使组合物在活化前或活化后呈现出粘性，或者在冷却和固化后呈现出粘性。最好，增粘剂可具有相对较低的分子量，不太大的结晶度，至少高于50℃的环形和球形软化点(ring and ball softening point)，并且与EVA或EMA基聚合物相容。适当的增粘剂包括线型酚醛清漆树脂、部分聚合的松香、妥尔油松香酯、低分子量的芳族热塑性树脂以及Hercules Chemical Company的Picco和Piccotac树脂。优选的增粘剂为Piccotac95。另外，还可采用由Henkel Adhesives或Arizona Chemicals公司制造的一些官能性脂族聚酰胺热熔树脂来提高连接件的热粘性，并最终提高玻璃灯和金属基座之间的粘合强度。优选的聚酰胺热熔树脂是Henkel Adhesives公司的Macromelt6239，其最好以5到50％重量、优选为10到15％重量的量添加到可发泡组合物中。
用于组合物的适当填料包括氧化锌、硫酸钡(Huberite)、碳酸钙、氢氧化镁、炭黑等。优选的炭黑为由Columbian Chemicals Company制造的Raven C Ultra Beads。还可以添加包括铁粉和镍片等在内的铁磁颗粒，以利于组合物的感应加热、发泡和固化。
还可添加阻燃剂，其量使得能够为可发泡环件提供阻燃功能。适当的阻燃剂包括与无机材料如三氧化锑相结合的多溴化芳族化合物如十溴代联苯。还可使用传统量的抗氧化剂、发泡剂、粘合增进剂、防紫外线剂、增塑剂、颜料等。
在下面的表I中列出了使用传统的偶氮二酰胺和苯磺酰肼发泡剂的可发泡组合物的代表性配方，其中A1为优选，A2更为理想，A3是最优配方。
                           表I
            重量百分比的配方
    组分     A1     A2     A3
    EVA/EMA共聚物     50-80     60-80     78.5a
    增粘剂     0-30     3-15     5b
    抗氧化剂     0.25-5     0.5-4     3c
    化学交联剂     0.5-5     1-4     3d
    发泡剂     1-10     2-7     3e
    发泡剂活化剂     0-10     1-7     2.5f
    辐射交联促进剂     0.5-5     1-4     2.5g
    填料     0-30     0-20     2.5h
aATEVA 2803
bPiccotac95
c2％Irganox 1010，1％Cyanox 1212
dVulcup 40KE
eCelogenOT-72DG
fKadox 911
gSartomer SR350
h炭黑Raven C Ultra Beads
为了实现发泡剂的最优性能以及发泡和固化的所需水平，表I中的可发泡组合物应当被加热到130到200℃的温度，更理想被加热到150到180℃的温度，最好被加热到165℃。
在下面的表II中列出了使用微囊化发泡剂的可发泡组合物的代表性配方，其中B1为优选，B2更为理想，B3是最优配方。
                       表II
           重量百分比的配方
    组分     B1     B2     B3
    EVA/EMA共聚物     50-80     60-80     74a
    增粘剂     0-30     3-15     5b
    抗氧化剂     0.25-5     0.5-4     3c
    微囊化发泡剂     1-10     1-7     5d
    化学交联剂     0.5-5     1-4     3e
    化学发泡剂     0-5     0-3     0
    发泡剂活化剂     0-10     0-6     4f
    辐射交联剂     0.5-5     1-4     2.5g
    填料     0-30     0-20     2.5h
aEscoreneLD 761
bPiccotac95
c2％Irganox 1010，1％Cyanox 1212
dExpancel092-DU-120
eVulcup 40KE
fKadox 911
gSartomer SR350
h炭黑Raven C Ultra Beads
为了实现发泡剂的最优性能以及发泡和固化的所需水平，表II中的可发泡组合物应当被加热到130到200℃的温度，更理想被加热到150到190℃的温度，最好被加热到160℃。
本发明的可发泡组合物可通过在聚合物共混领域中已知的传统方法来制备，例如在高剪切的班伯里或布雷本登密炼机中进行混合。在涉及含过氧化物配方的高剪切配炼的常用方法中，该可发泡组合物可在班伯里密炼机中采用一次通过或两次通过(批量)的工艺来形成，一次通过工艺为优选。
在两次通过工艺中，班伯里密炼机通常未被加热，电动机置于高速档中以实现高速旋转，冲头设为约100磅/平方英寸(psi)。最初，除过氧化物和发泡剂外的所有组分均在班伯里机中混合。特别是，在第一次通过中，除增粘剂和辐射交联促进剂外的所有组分均在班伯里机中的冲头处于下位的情况下混合约1.0-1.5分钟。然后添加增粘剂和辐射交联促进剂，该批量在冲头处于中位的情况下完全地混合约1.5-3.0分钟。然后将该批量在冲头处于上位的情况下进一步混合0.5-1.0分钟。所得的“第一次通过”的批量在离开班伯里机时的温度约为120到130℃。然后通过螺杆造粒机来处理“第一次通过”的批量，该螺杆造粒机在较低的转速下工作，料筒温度设定为约80-90℃，造粒模具的温度约为90-110℃。
在“第二次通过”期间，将“第一次通过”的颗粒与过氧化物和发泡剂一起置于未加热的班伯里机中，该班伯里机在上述工作条件下工作。“第二次通过”的批量在冲头处于下位的情况下混合0.8-0.9分钟，然后在冲头处于中位的情况下混合0.2-1.1分钟。在“第二次通过”期间应特别注意整体的工作条件，以保证该批量的温度不会达到或超过过氧化物和发泡剂的活化温度。对于上述的最优组合物来说，组合物在“第二次通过”期间的温度优选不超过约110℃，最好不超过105℃。所得的“第二次通过”的批量在离开班伯里机时的温度最好为约95-105℃。然后通过螺杆造粒机来处理“第二次通过”的批量，该螺杆造粒机在与上述相同的条件下工作，从而生产出最终的可发泡组合物颗粒。
在采用Model F-80班伯里密炼机的优选的一次通过工艺中，可首先将聚合物、炭黑和任何其它填料添加到转子设定在60转/分的班伯里密炼机中，并混合成流体约1.5分钟。然后在现有混合物中添加包括增粘剂和其它液体成分在内的低粘性材料，并在转子速度降至25转/分时混合另外2.0分钟。最终在该组合物中添加热敏材料如发泡剂和交联剂，并在挤出成最终可发泡组合物颗粒之前混合另外1.5分钟。可发泡组合物在进入到挤压机中时的温度为约100℃，挤压机在与上述相同的条件下工作。配炼热敏材料领域中的技术人员可以认识到，需要调节机器参数以满足配方的需要，这取决于基础树脂的熔点和粘度、填料含量以及所用的过氧化物和发泡剂的活化温度。
然后将最终的组合物颗粒挤出，进行压力模制或注射模制而形成用于将玻璃灯固定到基座中的可发泡连接件。最好由挤压机对最终的组合物颗粒进行处理。在挤压工艺期间，必须谨慎以避免在挤压机料筒中产生过高的剪切热量，并将组合物的离开熔化温度保持在比发泡剂和过氧化物的活化温度低得多的温度下。特别是，在挤压工艺期间组合物的温度不应超过约105℃。
最终的组合物颗粒可被挤压成环形、C形或矩形的可发泡连接件，它们已准备好可用于上述灯组件中。或者，最终的组合物颗粒可被挤压成片材，然后从这种片材中切割出环形、C形或矩形的可发泡连接件。最终的组合物颗粒最好被挤压成环形或C形可发泡连接件。在挤压之后，可通过γ辐射或高能电子束对连接件进行物理性交联，以便提高耐热性。
在测试表I和表II中的可发泡组合物时，发现使用更高浓度的Expancel092-DU-120而不使用传统的发泡剂带来了引人注目且意想不到的效果。如与在45℃和80％相对湿度下存放的材料的比较膨胀特性所显示的那样，未起泡组合物的贮存期限比预期的长得多。另外，如同相同空隙率下两种已发泡组合物的割线模量值所显示的那样，当与通过传统化学发泡剂所得到的泡沫相比，已发泡组合物的刚性比预期的大得多。使用这种微囊化发泡剂组合物还导致了使基座从玻璃上脱落的扭矩增大了许多。使用Expancel092-DU-120还能够在受到较高的温度(140℃)达较长时间(3500小时)时在起泡后有助于保持组合物的单元结构的完整性。
                     加速老化试验
根据上述两次通过工艺制备了组合物B2和B3的试验样品，其列出于下面的表III和IV中。
              表III
       配方B2(基于表II中的配方B2)
    组分     重量百分比(％W/W)
    ATEVA 2803     74.00％
    Piccotac95     5.00％
    Vulcup 40KE     3.00％
    CelogenOT-72DG     5.00％
    Kadox 911     4.00％
    Irganox 1010     2.00％
    Cyanox 1212     1.00％
    Sartomer SR350     2.50％
    Raven C Ultra Beads     2.50％
    Expancel91-DU     1.00％
    总共     100.00％
                     表IV
               配方B3(来自于表II)
    组分     重量百分比(％W/W)
    Evatane28-05     74.00％
    Piccotac95     5.00％
    Vulcup 40KE     3.00％
    Kadox 911     4.00％
    Irganox 1010     2.00％
    Cyanox 1212     1.00％
    Sartomer SR350     2.50％
    Raven C Ultra Beads     2.50％
    Expancel092-DU-12-     6.00％
    总共     100.00％
最终的B2和B3组合物颗粒分别放置在6×6×0.40英寸的模具中，该模具夹在两片聚四氟乙烯片和钢支撑板之间。然后将该模具组件放置在被加热到100℃的液力热压机的压板上。模具组件在1000psi的载荷下预热约60秒。然后将模具组件上的压力增大到30000psi，然后释放到0psi，重复三次。这就将任何残留在模具组件中的空气排出。然后将压力增大到30000psi达2分钟。然后释放模具组件上的压力，将模具置于冷压机中，其中压力增大到30000psi并保持1分钟以冷却模具组件。释放模具组件上的压力，将模具从组件中取出。从模具中取出6×6×0.40英寸的模制板材，并修平该板上的任何多余的飞边。
从模制板材中冲切出0.25英寸宽、0.40英寸厚和6英寸长的试验条带。将试验条带置于涂覆有聚四氟乙烯的胚料片上，并在预热到140℃和160℃的空气循环烘箱中老化。从这两个烘箱中周期性地取出材料样品以进行延伸率试验。样品在试验前冷却至室温。所有试验在INSTRON拉伸试验机上进行，十字头速度为50毫米/分钟。延伸率试验的结果如下表V和VI所示。
        表V
           配方B2
       160℃下膨胀15分钟
    样品     延伸率
    1     400％
    2     300％
    3     420％
    平均     413％
    140℃下膨胀老化2600小时
    样品     延伸率
    1     240％
    2     210％
    3     200％
    平均     217％
    140℃下膨胀老化3500小时
    样品     延伸率
    1     80％
    2     30％
    3     50％
    平均     53％
       表VI
          配方B3
    160℃下膨胀15分钟
    样品     延伸率
    1     100％
    2     140％
    3     120％
    平均     120％
    140℃下膨胀老化2600小时
    样品     延伸率
    1     220％
    2     210％
    3     210％
    平均     213％
    140℃下膨胀老化3500小时
    样品     延伸率
    1     120％
    2     140％
    3     120％
    平均     127％
如表V和VI所示，B2和B3在140℃下老化了2600小时之后均具有足够的延伸保持率，以承受灯组件的140℃下2000小时的IEC要求。然而，B3试验条带在140℃下3500小时老化的明显提高的热老化稳定性是意想不到的。
                  粘合性能试验
还测试了表1中的配方A3以及表III和IV中的配方B2和B3的粘合性能。这些配方通过上述两批式工艺来制备。然后将各配方的最终颗粒挤压成壁厚为0.036英寸的管形。之后，从挤出管件中切出切割长度(高度)为0.1000±0.010英寸的环形连接件。然后将环形连接件置于由Osram/Sylvania公司提供的尺寸为T12的荧光灯组件的金属基座中。然后将金属基座置于T12灯组件的玻璃灯上。将这些所得的组件置于温度和持续时间如表VII所述的强迫式热空气烘箱中，以便将玻璃灯牢固地固定在金属灯基座中。然后从烘箱中取出样品，并在进行任一项试验前至少冷却20分钟。然后用测力计将灯组件一次一个地放入到扭矩试验夹具中，测量将金属灯基座转动超过3°或使金属基座从玻璃灯上完全脱离所需的扭矩(英寸/磅)。这些扭矩试验的结果如表VII所示。
                       表VII
    配方     温度(℃)     时间(秒)    扭矩(英寸/磅)
    A3     200     90    4
    B2     200     90    26
    B3     200     90    31
    B2     200     120    9
    B3     200     120    14
    B2     325     60    10
    B2     325     60    12
    B3     325     60    15
    B3     325     60    20
如表VII所示，B3连接件的粘合强度比B2连接件更好，这同样是意想不到的。
                贮存期限试验
对B2和B3组合物进行试验，以确定组合物的贮存期限或组合物在性能受损之前可被存储的时间量。用于贮存期限试验的样品由8×8×0.040英寸的压力模具来制备，该模具上设有9个切出的1英寸直径的孔。模具置于由钢板支撑的Teflon片材上。将测量量的组合物分布在模具的1英寸直径的孔内，并将另一带有钢支撑板的Teflon片材置于模具上方以完成模具组件。然后对模具组件进行与上述加速老化试验相同的工艺。将由B2和B3形成的1英寸的圆压力模制圆片分成两组。第一组标为“对照”，并将其放入到单独的拉链袋中。拉链袋存储在约19℃的室温下。第二组圆片标为“贮存期限研究”，并置于温度为45℃且相对湿度为80％的潮湿腔中。
在暴露到湿热环境下三周、六周和十二周之后将未膨胀的B2和B3“贮存期限研究”圆片从潮湿腔中取出。每次从潮湿腔中取出B2和B3贮存期限圆片时，都将它们与未膨胀的“对照”圆片进行比较。之后将B2和B3的“贮存期限研究”和“对照”圆片均放入到含有密实PTFE粉末的烤盘中。然后将盘放入到预热到180℃的温度下的空气循环烘箱中达20分钟，以便使圆片完全地膨胀。在膨胀过程后，将“对照”圆片和“贮存期限研究”圆片从烘箱中取出并在室温下冷却。然后将膨胀的“对照”圆片与膨胀的“贮存期限研究”圆片进行仔细地对比。
图12是根据配方B2制造的用于研究的三个圆片12A，12B和12C的照片。圆片12A是未膨胀的“对照”圆片。圆片12B是在室温下存储了六周然后如上所述地发泡和固化的“对照”圆片。圆片12C在45℃和80％的相对湿度下存放了六周，然后如上所述地发泡和固化。类似的，图13是根据配方B3制造的用于研究的三个圆片13A，13B和13C的照片。同样，圆片13A是未膨胀的“对照”圆片。圆片13B是在室温下在存储了六周然后如上所述地发泡和固化的“对照”圆片。圆片13C在45℃和80％的相对湿度下存放了六周，然后如上所述地发泡和固化。
从图12中可以看出，经历了湿热六周的圆片12C在径向上无法膨胀得太多。相反，如图13所示，在经历了湿热后圆片13C能够很好地发泡和均匀地成形。同样，B3圆片的提高的耐热性和耐湿性也是意想不到的。
                  割线模量试验
最后测试配方B2和B3的割线模量。根据如加速老化试验所述的工艺来制造B2和B3可发泡材料的样品条带。然后根据ASTM标准采用INSTRON拉伸试验装置来测试未膨胀的样品条带以及已在200℃下膨胀120秒的样品条带的割线模量。INSTRON拉伸试验装置的夹爪设定成分开100毫米。割线模量数据如表VIII所示。
              表VIII
         2％割线模量(psi)
    配方     未膨胀   在200℃下膨胀120秒
    B2     1709   195
    B3     1980   1601
B3配方的割线模量的提高的稳定性是意想不到的。
虽然已经详细地介绍了本发明的几个实施例，然而应当理解，在不脱离本发明的范围的前提下，可以对本发明进行多种修改。包括所有等同物在内的所附权利要求限定了本发明的范围。

Claims (37)

1.一种灯组件，包括：
具有形成了空腔的顶部和侧壁并具有内表面的基座；
具有至少一个端部的玻璃灯，其外表面插入到所述基座的空腔中；和
位于所述基座的内表面和所述玻璃灯的外表面之间的可发泡连接件，所述连接件包括共聚物和发泡剂，所述共聚物选自乙烯乙酸乙烯酯、乙烯丙烯酸甲酯、乙烯丙烯酸丁酯、乙烯丙烯酸乙酯、乙烯甲基丙烯酸及其混合物；
其中，当所述基座和玻璃灯被加热时，所述可发泡连接件膨胀并将所述玻璃灯牢固地固定在所述基座中。
2.如权利要求1所述的灯组件，其中所述连接件还包括化学交联剂和辐射交联促进剂。
3.如权利要求2所述的灯组件，其中所述连接件还包括至少一种增粘剂、抗氧化剂、填料或其组合物。
4.如权利要求3所述的灯组件，其中所述连接件包括：
约60-80％重量的至少一种共聚物，所述共聚物选自乙烯乙酸乙烯酯、乙烯丙烯酸甲酯、乙烯丙烯酸丁酯、乙烯丙烯酸乙酯、乙烯甲基丙烯酸及其混合物；
约2-7％重量的至少一种化学发泡剂；
约3-15％重量的至少一种增粘剂；
约1-7％重量的至少一种过氧化物；
约0.5-5％重量的至少一种抗氧化剂；
约1-4％重量的至少一种辐射交联促进剂；和
约0-20％重量的至少一种填料。
5.如权利要求1所述的灯组件，其中所述基座和玻璃灯被加热到130-200℃的温度。
6.如权利要求1所述的灯组件，其中所述基座和玻璃灯被加热到150-180℃的温度。
7.如权利要求1所述的灯组件，其中所述基座和玻璃灯被加热到165℃的温度。
8.如权利要求1所述的灯组件，其中所述发泡剂为微囊化发泡剂，其量为1-10％重量。
9.如权利要求8所述的灯组件，其中所述基座和玻璃灯被加热到130-200℃的温度。
10.如权利要求8所述的灯组件，其中所述基座被加热到约150-190℃的温度。
11.如权利要求8所述的灯组件，其中所述基座被加热到160℃的温度。
12.如权利要求1所述的灯组件，其中所述可发泡连接件为环形、C形、方形或矩形。
13.如权利要求1所述的灯组件，其中当所述基座和玻璃灯被加热时，所述可发泡连接件主要在径向上膨胀。
12.一种由发光玻璃灯和基座形成灯组件的方法，所述发光玻璃灯具有至少一个端部，所述基座具有形成了空腔的顶部和侧壁，所述方法包括：
将可发泡连接件放入到所述基座中，所述连接件包括：
至少一种共聚物和至少一种发泡剂，所述共聚物选自乙烯乙酸乙烯酯、乙烯丙烯酸甲酯、乙烯丙烯酸丁酯、乙烯丙烯酸乙酯、乙烯甲基丙烯酸及其混合物；
将所述玻璃灯的端部插入到所述基座中；和
使所述连接件膨胀，以将所述玻璃灯牢固地固定在所述基座中。
13.一种由发光玻璃灯和基座形成灯组件的方法，所述发光玻璃灯具有至少一个端部，所述基座具有开口，所述方法包括：
将可发泡连接件放在所述玻璃灯端部的周围，所述连接件包括：
至少一种共聚物和至少一种发泡剂，所述共聚物选自乙烯乙酸乙烯酯、乙烯丙烯酸甲酯、乙烯丙烯酸丁酯、乙烯丙烯酸乙酯、乙烯甲基丙烯酸及其混合物；
将所述玻璃灯的端部插入到所述基座的开口中；和
使所述连接件膨胀，以将所述玻璃灯牢固地固定在所述基座中。
14.如权利要求12所述的方法，其中所述连接件还包括化学交联剂和辐射交联促进剂。
15.如权利要求13所述的方法，其中所述连接件还包括化学交联剂和辐射交联促进剂。
16.如权利要求14所述的方法，其中所述连接件还包括至少一种增粘剂、抗氧化剂、填料或其组合物。
17.如权利要求15所述的方法，其中所述连接件还包括至少一种增粘剂、抗氧化剂、填料或其组合物。
18.如权利要求12所述的方法，其中所述发泡剂是微囊化发泡剂。
19.如权利要求13所述的方法，其中所述发泡剂是微囊化发泡剂。
20.如权利要求18所述的方法，其中所述微囊化发泡剂的量为1-10％重量。
21.如权利要求19所述的方法，其中所述微囊化发泡剂的量为1-10％重量。
22.如权利要求12所述的方法，其中使所述连接件膨胀在130-200℃的温度下进行。
23.如权利要求13所述的方法，其中使所述连接件膨胀在130-200℃的温度下进行。
24.如权利要求12所述的方法，其中使所述连接件膨胀在150-190℃的温度下进行。
25.如权利要求13所述的方法，其中使所述连接件膨胀在150-190℃的温度下进行。
26.如权利要求12所述的方法，其中使所述连接件膨胀在160-165℃的温度下进行。
27.如权利要求13所述的方法，其中使所述连接件膨胀在160-165℃的温度下进行。
28.如权利要求12所述的方法，其中所述连接件还包括：
约60-80％重量的至少一种共聚物，所述共聚物选自乙烯乙酸乙烯酯、乙烯丙烯酸甲酯、乙烯丙烯酸丁酯、乙烯丙烯酸乙酯、乙烯甲基丙烯酸及其混合物；
约2-7％重量的化学发泡剂；
约3-15％重量的至少一种增粘剂；
约1-7％重量的至少一种过氧化物；
约0.5-5％重量的至少一种抗氧化剂；
约1-4％重量的至少一种辐射交联促进剂；和
约0-20％重量的至少一种填料。
29.如权利要求13所述的方法，其中所述连接件还包括：
约60-80％重量的至少一种共聚物，所述共聚物选自乙烯乙酸乙烯酯、乙烯丙烯酸甲酯、乙烯丙烯酸丁酯、乙烯丙烯酸乙酯、乙烯甲基丙烯酸及其混合物；
约2-7％重量的化学发泡剂；
约3-15％重量的至少一种增粘剂；
约1-7％重量的至少一种过氧化物；
约0.5-5％重量的至少一种抗氧化剂；
约1-4％重量的至少一种辐射交联促进剂；和
约0-20％重量的至少一种填料。
30.一种非压敏性粘结剂可发泡组合物，包括：
约50-80％重量的至少一种共聚物，所述共聚物选自乙烯乙酸乙烯酯、乙烯丙烯酸甲酯、乙烯丙烯酸丁酯、乙烯丙烯酸乙酯、乙烯甲基丙烯酸及其混合物；
约1-10％重量的微囊化发泡剂；
约0-30％重量的至少一种增粘剂；
约0.5-5％重量的至少一种过氧化物；
约0-5％重量的至少一种化学发泡剂；
约1-10％重量的发泡剂活化剂；
约0.25-5％重量的至少一种抗氧化剂；
约0.5-5％重量的至少一种辐射交联促进剂；和
约0-30％重量的至少一种填料。
31.如权利要求30所述的组合物，其中所述增粘剂为聚酰胺基树脂。
32.如权利要求12所述的方法，其中所述连接件包括如权利要求30所述的组合物。
33.如权利要求13所述的方法，其中所述连接件包括如权利要求30所述的组合物。
34.如权利要求1所述的灯组件，其中所述连接件包括如权利要求30所述的组合物。
35.一种用于将发光玻璃灯的一端牢固地固定在基座中的连接件，所述连接件包括如权利要求30所述的可发泡组合物。
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