TWI788597B - 固定器密封材料及方法 - Google Patents

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Abstract

一種用於塗覆至固定器之固定器密封材料係自按該密封材料之約90重量百分比至約97重量百分比之濃度存在的丙烯酸酯及按該密封材料之約3重量百分比至約10重量百分比之濃度存在的奈米結構化之材料調配而成。該密封劑作為液體經塗覆至該固定器，且使用紫外線或LED光源且不使用熱量來使該密封劑固化。

Description

固定器密封材料及方法
本揭露內容係關於一種用於將固定器密封於適當位置以例如防止水、濕氣及灰塵進入至使用該固定器之組件內之材料，及一種用於塗覆此密封材料之方法。
固定器用以例如將部件相互緊固。在一個實例中，使用固定器將部件緊固於諸如智慧型電話、平板電腦、平板及類似者之電子裝置內。隨著裝置變得愈來愈小，部件及緊固部件之固定器亦變得愈來愈小。且，儘管裝置正在變小，但維持部件無水、濕氣及灰塵之需求並未改變。事實上，許多此等較小裝置需要甚至更高的保證等級來將部件與周圍事物良好地隔離以便恰當地發揮功能。
儘管存在已知之密封材料，但此等材料係以粉末化形式提供（諸如，耐綸11粉末），且需要在塗覆該材料前或後加熱固定器，以便材料熔化及圍繞固定器之頭部之下側流動。此等材料及塗覆密封材料之方法對於較大固定器良好地適用。然而，對於小型及超小型固定器——分別具有2.0 mm（M2.0）至3.0 mm（M3.0）及0.8 mm（M0.8）至1.4 mm（M1.4）之頭部直徑的固定器，該等固定器具有頭部直徑之約½的柄直徑，此等材料及方法可造成問題，且歸因於噴濺性問題，廢品率可高為10%至20%。此廢品率顯著高於可接受之廢品率，尤其在該固定器僅可再使用一次之情況中，例如，該材料可僅經移除且密封材料僅可再塗覆一次。
在其他應用中，諸如使用較大固定器之應用，密封劑至固定器之粉末塗覆良好地適用，但具有缺點。舉例而言，在一些應用中，密封劑可經受高溫，且在經受此等高溫時，可不符合某些要求。在汽車工業中，可能需要固定器密封劑符合某些規範，包括維持至少85℃（185℉）之密封環境，維持到固定器之高黏著力，展現最小壓縮永久變形，維持承受重複安裝及移除（收緊及鬆開）之能力，維持實體完整度（例如，無開裂），皆同時維持所要的實體外觀。
諸如在第9A圖至第9E圖中圖示之密封劑的已知密封劑包括聚合塗層及預形成之彈性墊圈（諸如，矽酮及類似者）。此等預形成之墊圈常不能在維持實體完整度、重複安裝及移除以及最小或無壓縮永久變形之同時承受溫度要求。
因此，存在對於可用以密封組件中之固定器且提供針對環境條件（諸如，水、濕氣、灰塵及類似者）之可接受密封件的材料之需求。合乎需要地，將此材料以液體形式塗覆至固定器，且此材料可易於按需要圍繞固定器頭部之下側（支承表面）流動，以提供頭部之下側的完全覆蓋，而無噴濺性。再更合乎需要地，此材料迅速固化，且塗覆方法為非熱或最少熱塗覆及生產製程。再更合乎需要地，此材料准許再使用固定器——亦即，該固定器可經塗覆及移除，且藉由維持其密封性質之密封材料再塗覆。
本揭露內容之各種實施例提供一種用於塗覆至小型及超小型固定器之固定器密封材料。該密封材料係自液體塗覆之丙烯酸酯材料（諸如，丙烯酸酯化之胺甲酸乙酯及丙烯酸酯化之聚酯及類似者）配製而成。使用紫外線或LED光源且不使用熱量來使該液體塗覆材料固化。
在一實施例中，該材料之黏度小於約1500厘泊。該材料之該黏度可為約500厘泊至2000厘泊。此黏度允許密封劑（若需要）稍芯吸至該固定器之柄上。此幾何形狀可在某些應用中係必需的。在其他應用中，芯吸並非必需的或需要的。
可包括超疏水性材料，作為添加劑。其他添加劑包括合適的光引發劑，且可包括按一定量存在以便不阻礙使材料固化之顏料、流動改質劑及熱阻性添加劑材料。
在一實施例中，當經受紫外線或LED光且在不大於約66℃（約151℉）之溫度下，且較佳地，在約室溫25℃（約77℉）下，該材料在不多於約2秒至20秒、較佳地約2秒至10秒且更佳地約2秒至5秒中在該固定器上固化。在多次安裝及移除後，其上具有該密封材料之固定器保留其密封特性。舉例而言，在至少三次安裝及移除後，其上具有該密封材料之固定器保留其密封特性。
在一些實施例中，當塗覆至固定器時，該固定器密封材料芯吸至該固定器之柄之一部分上。在其他實施例中，該密封材料不吸芯於該固定器柄之一部分上。該固定器密封材料亦可在塗覆至固定器時形成用於該固定器之鎖定材料。亦需要一種製造其上具有密封材料之固定器之方法。
自當結合隨附圖式進行時之以下詳細描述，其他態樣、目標及優勢將變得更顯而易見。
儘管本揭露內容易於有呈各種形式之實施例，但描述了目前較佳實施例，同時應理解，本揭露內容應被視為舉例說明且不意欲將本揭露內容限於說明之具體實施例。
在一個態樣中，提供在固定器與正固定之部件之間的密封件之需求係最重要的，且在當今之電子裝置中具有特定重要性。此需求因此等裝置內的部件之大小之恆定減小而放大。對於為具有0.8 mm（M0.8）至1.4 mm（M1.4）之頭部直徑及頭部直徑之約½之柄直徑的固定器之超小型固定器而言，已知材料並不夠，對於為具有約2.0 mm（M2.0）至3.0 mm（M3.0）之頭部直徑的彼等固定器之小型固定器而言，該等材料亦不夠。且，預期，超小型固定器可在未來變得更小。
因此，本密封材料之一實施例包括丙烯酸酯作為主材料，諸如，丙烯酸酯化之材料，例如，丙烯酸酯化之聚酯、脂族及芳族丙烯酸酯化之胺甲酸乙酯及類似者，諸如，丙烯酸酯化之胺甲酸乙酯，例如，其可按產品名MULTI-CURE®6-621及6-630購自Dymax公司，且其可按產品名AAS 81082A及81091B購自Newington, CT之先進黏著劑體系公司（Advanced Adhesive Systems, Inc.）。可將超疏水性材料添加劑添加至丙烯酸酯材料，以便丙烯酸酯化之胺甲酸乙酯進一步抵抗水及濕氣。
在一個實施例中，發現約75重量百分比至99重量百分比之丙烯酸酯化之胺甲酸乙酯與約1重量百分比至24重量百分比之超疏水性材料之調配物形成一種合適的調配物以用於塗覆至小型及超小型固定器。在一實施例中，諸如顏料（例如，黑顏料、流動改質劑及防偽試劑）之額外添加劑可按相對小之量添加至調配物。材料中存在固化劑，諸如，用於藉由例如將塗覆至固定器之材料曝露至UV或LED光來固化材料之適當光引發劑。若密封材料之黏度使得其恰當地且按需要流動，取決於固定器大小、所要的材料塗層厚度及芯吸特性及類似者，可或可不需要流動改質劑。亦可將熱阻性添加劑併入至該調配物內，以防止材料在固化後之化學及/或物理改變。應瞭解，使用之任何添加劑不應屬於干擾UV或LED固化步驟之類型。
有利地，已發現，此調配物提供低黏度液體材料，此更好地使其自身能高速塗覆，而具有極少廢品。歸因於低黏度（例如，約500厘泊至2000厘泊，此使其僅比水輕微地黏一點），此材料准許高速塗覆至小螺釘上。
此外，此等材料可不使用熱量在相對短之時間週期中固化。實際上，可適當地使用紫外線光源（在紫外光之恰當波長下）或LED光源並基於使用的光引發劑之類型來使材料固化。已發現，可不使用熱量對小型及超小型固定器在約2秒至20秒中、且較佳地在約2秒至10秒中、且更佳地在約2秒至5秒中使材料固化。不同於需要塗覆至經加熱之固定器或在塗覆至固定器後加熱之已知密封材料，本材料在小於約66℃（約151℉）之溫度下且較佳地在約室溫25℃（約77℉）下在約2秒至20秒或2秒至10秒或2秒至5秒中固化。因此，可不需要感應或其他類型之加熱來進行固化。
已觀測到，具有使用加熱方法（其可需要高為375℉至450℉之溫度以便熔化耐綸）塗覆的諸如耐綸之密封材料之固定器可展現對螺釘之裝飾性修整之起泡。
此外，不同於作為粉末塗覆之已知密封材料，本密封材料係作為液體塗覆。因而，且由於低黏度，當將該材料塗覆至固定器時，例如，固定器之頭部之下側（例如，支承表面），該材料可經調配以易於圍繞頭部之全部下側流動，因此提供完全變濕之表面，準備用於固化。應瞭解，可藉由例如流動添加劑來調配該材料，使得其輕微地對流動更有抵抗性，且不芯吸至支承表面。此調配物可在諸如當固定器螺紋充分向上延伸至頭部之下側或支承表面時之應用中有利。此外，該材料不包括溶劑，不包括鹵素，不包括聚氯乙烯（PVC），不包括REACH高度關注物質（REACH SVHC），不包括鄰苯二甲酸酯，不包括雙酚A（BPA），且遵從RoHS（有害物質限制）。
已發現，具有本密封材料之小型及超小型固定器展現在針對水密封時之優越效能，且固化之材料具有對金屬之突出黏著力。亦已發現，具有本密封材料之固定器展現對鋼之優異黏著力及針對多次安裝之優越耐久性；亦即，固定器可安裝及移除多次，且材料保持在適當位置，具有高完整度，使得保留材料塗覆之固定器的密封性質。亦觀測到，本密封材料展現良好的耐水性及耐高溫性，例如，耐熱性，高達約300℉（約150℃）。
可進一步增強密封劑至固定器之黏著效能，使得固定器及密封劑在多次安裝後保留其特性。已發現，當在將密封劑塗覆至固定器前固定器經受電漿處理製程時，展現在初始測試後之增強效能。此等電漿預處理之固定器展現在多次安裝及移除後密封劑不合格之顯著減少。亦可使用內部（化學溶液）添加劑及處理來增強黏著效能。合適處理包括藉由黏著促進劑之處理。
使用本密封材料對M1.0固定器進行測試以判定本密封材料之有效性。建構一測試裝置，其包括浸沒測試結構或槽（第5圖）及浸沒測試腔室（第6A圖及第6B圖），其中具有塗覆至其之密封材料的10個M1.0固定器將透明塑膠板緊固至鋼腔室。在該等測試中之每一者中，將密封之腔室浸沒於水柱中至1公尺之深度，達以分鐘計之一時間週期。進行四個類型之測試。
在第一測試中，安裝固定器，且將腔室浸沒達30分鐘之一週期。在將腔室浸沒達30分鐘後，自該槽移除腔室，且經由塑膠蓋自底部檢驗腔室，以確認其無洩漏。在浸沒測試後，將腔室置放於處於約195℉（90℃）下之爐中達10分鐘，直至表面達到約122℉（50℃）。接著自爐移除腔室，且將少量水滴至塑膠蓋上。在45秒後，自塑膠蓋擦拭掉水以確認腔室無任何水蒸氣或水滴之印記。
在第二測試中，固定器經安裝及移除四次以展示對多次安裝之耐久性，且隨後經浸沒測試。在初始安裝後，將腔室浸沒至約1公尺深度之一深度，達30分鐘之一週期。在浸沒後，自該槽移除腔室，且經由塑膠蓋自底部檢驗腔室，以確認其無洩漏。隨後，將腔室置放至處於約195℉（90℃）下之爐內達10分鐘，直至測試固定器達到約122℉（50℃）。接著自爐移除測試裝置，且將少量水滴至塑膠蓋上。在45秒後，自塑膠蓋擦拭掉水以確認腔室無任何水蒸氣或水滴之印記。
在第三測試中，將固定器收緊至板上，且調節腔室，例如，置放於處於約175℉（80℃）之溫度下之一機械爐中達24小時之一週期。在調節後，在進行浸沒測試前，允許腔室返回至室溫。接著將腔室浸沒至約1公尺之深度達約30分鐘。在浸沒後，自該槽移除腔室，且經由塑膠蓋自底部檢驗腔室，以確認其無洩漏。隨後，將腔室置放至處於約195℉（90℃）下之爐內達10分鐘之一週期，直至表面達到約122℉（50℃）。接著自爐移除腔室，且將少量水滴至塑膠蓋上。在45秒後，自塑膠蓋擦拭掉水以確認腔室無任何水蒸氣或水滴之印記。
在另一測試中，將固定器收緊至板上，且調節腔室，例如，置放於處於約250℉（120℃）之溫度下之一機械爐中達3小時之一週期。在調節後，在進行浸沒測試前，允許腔室返回至室溫。接著將腔室浸沒至約1公尺之深度達約30分鐘。在浸沒後，自該槽移除腔室，且經由塑膠蓋自底部檢驗腔室，以確認其無洩漏。隨後，將腔室置放至處於約195℉（90℃）下之爐內達10分鐘之一週期，直至表面達到約122℉（50℃）。接著自爐移除腔室，且將少量水滴至塑膠蓋上。在45秒後，自塑膠蓋擦拭掉水以確認腔室無任何水蒸氣或水滴之印記。
在固定器之再一測試中，其中該等固定器經電漿預處理且使用來自先進黏著劑體系公司之材料，接著為材料之塗覆及固化，在室溫下安裝及移除固定器三次。接著在8 psi及16 psi下測試該等固定器及板達60秒，且針對洩漏作檢查。觀測不到洩漏。接著在處於120℃之爐中將樣本加熱達3小時，且接著在8 psi及16 psi下重新測試達60秒，且針對洩漏作檢查。觀測不到洩漏。亦檢查密封劑材料至固定器之黏著力，且不可自固定器之支承表面移除材料。進行類似測試，其中遵循相同協定，惟在處於80℃之爐中將固定器加熱達12小時之一週期，而非在120℃下加熱3小時。
每一測試之結果展示，觀測不到冷凝或洩漏，且因而，判定在腔室內部不存在濕氣且無水滲入至腔室內。
亦預料，可調配密封材料用於在較大固定器上使用。舉例而言，用於較大固定器之調配物可將丙烯酸酯或丙烯酸酯化之胺甲酸乙酯（諸如，可按產品名DUAL-CURE 9481-E及9482購自Dymax公司的丙烯酸酯化之胺甲酸乙酯）或由先進黏著劑體系的以上提及之材料用作主材料。已發現，此等丙烯酸酯化之胺甲酸乙酯具有高的耐水性、耐化學性及耐熱性，同時保留在針對水密封時的優越效能之有利特性，且展現對金屬之突出的黏著力。此外，此等材料之使用提供一密封材料，其展現對鋼之優異黏著力及具有高度完整度的針對多次安裝之優越耐久性，使得保留材料塗覆之固定器之密封性質。
如上指出，本密封材料之一實施例之一個有利特性為其芯吸至固定器柄之一部分上的能力。第7A圖及第7B圖為展示材料之一實施例芯吸至固定器之柄上之能力之相片，其中第7A圖圖示在塗覆本密封材料前之固定器，且第7B圖圖示將密封材料之該實施例塗覆至固定器之一固定器，且展示芯吸至該固定器之柄之一部分上以在固定器之頭部附近的柄或螺紋與固定器頭部之間形成圓錐狀形狀的材料。此芯吸可在某些應用中係需要的或必需的。
在另一態樣中，密封材料包括丙烯酸酯作為主材料，諸如，丙烯酸酯化之材料，例如，丙烯酸酯化之聚酯、脂族及芳族丙烯酸酯化之胺甲酸乙酯及類似者，諸如，丙烯酸酯化之胺甲酸乙酯，例如，可按產品編號AAS 82059B購自Newington, CT之先進黏著劑體系公司之聚胺酯丙烯酸酯化之樹脂。
可將諸如奈米結構化之化學品（諸如，多面體寡聚矽倍半氧烷（polyhedral oligomeric silsesquioxane；POSS））之添加劑添加至胺甲酸乙酯材料以增強密封劑之物理性質。一種此POSS材料可按產品等級MA0735購自Hattiesburg, MS之Hybrid Plastics公司。
在一個實施例中，發現約90重量百分比至97重量百分比之丙烯酸酯化之胺甲酸乙酯與約3重量百分比至10重量百分比之奈米結構化之添加劑之調配物形成一種合適的調配物以用於塗覆至固定器。在實施例中，胺甲酸乙酯可按約密封劑之95重量百分比存在，且奈米結構化之添加劑可按約5重量百分比存在。在一實施例中，諸如顏料（例如，黑顏料、流動改質劑及防偽試劑）之額外添加劑可按相對小之量添加至調配物。材料中存在固化劑，諸如，用於藉由例如將塗覆至固定器之材料曝露至UV或LED光來固化材料之適當光引發劑。若密封材料之黏度使得其恰當地且按需要流動，取決於固定器大小、所要的材料塗層厚度及芯吸特性及類似者，可或可不需要流動改質劑。應瞭解，使用之任何添加劑不應屬於干擾UV或LED固化步驟之類型。
如在先前揭露之調配物中，有利地，已發現，此調配物提供低黏度液體材料，此更好地使其自身能高速塗覆，而具有極少廢品。歸因於低黏度（例如，約500厘泊（cP）至約2000厘泊，及約1300 cP，此使其僅比水輕微地黏一點），此材料准許高速塗覆至固定器上。
且，此等材料可不使用熱量在相對短之時間週期中固化。實際上，可適當地使用紫外線光源（在紫外光之恰當波長下）或LED光源並基於使用的光引發劑之類型來使材料固化。已發現，可不使用熱量對固定器在約2秒至20秒中、且較佳地在約2秒至10秒中、且更佳地在約2秒至5秒中使材料固化。不同於需要塗覆至經加熱之固定器或在塗覆至固定器後加熱之已知密封材料，本材料在小於約66℃（約151℉）之一溫度下且較佳地在約室溫25℃（約77℉）下在約2秒至20秒或2秒至10秒或2秒至5秒中固化。因此，可不需要感應或其他類型之加熱來進行固化。
參看第10A圖及第10B圖，本液體塗覆之密封材料由於其低黏度，當塗覆至固定器時，例如，固定器之頭部之下側（例如，支承表面），可經調配以易於圍繞頭部之全部下側流動，且沿著鄰近頭部之螺紋或柄之一部分芯吸，從而形成圓錐狀形狀，因此提供完全變濕之表面，準備用於固化。應瞭解，可藉由例如流動添加劑來調配該材料，使得其輕微地對流動更有抵抗性，且不芯吸至支承表面。第10A圖展示在密封劑之塗覆前的固定器，且第10B圖展示具有經塗覆且沿著最上部螺紋芯吸以形成圓錐狀形狀之密封劑的固定器。此調配物可在諸如當固定器螺紋充分向上延伸至頭部之下側或支承表面時之應用中有利。具有塗覆至其之密封劑且在安裝及移除5次後之固定器展示於第15圖中。可看出，未出現密封劑之開裂或分層。
此外，該材料不包括溶劑，不包括鹵素，不包括聚氯乙烯（PVC），不包括REACH高度關注物質（REACH SVHC），不包括鄰苯二甲酸酯，不包括雙酚A（BPA），且遵從RoHS（有害物質限制）。此外，該密封劑無含硫化合物、增塑劑及除氣材料。
已發現，具有本密封材料之固定器展現在針對水密封時之優越效能，且固化之材料具有對金屬之突出黏著力。亦已發現，具有本密封材料之固定器展現對鋼之優異黏著力及針對多次安裝之優越耐久性；亦即，固定器可安裝及移除多次，且材料保持在適當位置，具有高完整度，使得保留材料塗覆之固定器的密封性質。亦觀測到，本密封材料展現良好的耐水性及耐高溫性，例如，耐熱性，高達至少約85℃（185℉）。
進行測試以判定具有奈米結構化之化學品（諸如，多面體寡聚矽倍半氧烷（polyhedral oligomeric silsesquioxane；POSS）添加劑）的密封劑之有效性。藉由約95重量百分比之丙烯酸酯化之胺甲酸乙酯與約5重量百分比之奈米結構化之添加劑來調配密封劑。
在第一組測試中，參看第16圖及第17圖，測試三十（30）個樣本之兩個集合。第一樣本集合僅具有聚胺甲酸乙酯塗層（基底或對照），且第二樣本集合具有聚胺甲酸乙酯（處於95重量%）及塗覆至其的奈米結構化之化學品（PU/POSS）（處於5重量%）密封劑。在185℉（85℃）下，所有樣本皆通過密封測試，且無樣本展現開裂。
在203℉（95℃）下，對照樣本中之25個通過密封測試（5個不合格），且所有PU/POSS樣本皆通過密封測試；對照樣本中之9個展現開裂，且無PU/POSS樣本展現開裂。在221℉（105℃）下，對照樣本中之16個通過密封測試（14個不合格），且PU/POSS樣本中之20個通過密封測試（10個不合格）；對照樣本中之16個展現開裂，且PU/POSS樣本中之8個展現開裂。
亦針對分層來測試具有對照密封劑及PU/POSS密封劑之固定器，接著曝露於185℉（85℃）達30分鐘之一週期，且如藉由使固定器螺紋擰緊至一配合開口來抵靠一表面。測試二十個各者塗覆有對照及PU/POSS密封劑之固定器。在測試的20個對照固定器中，13個展示在支承表面處之部分移除或分層，而塗佈有PU/POSS之固定器中無一者展示部分移除或分層。
第11圖圖示汽車尾燈組件及用以在經密封條件中緊固兩部分組件之該等部分的固定器F1至F3。預期本密封劑將在固定器上用於將組件密封。在一環境中測試具有密封劑之固定器，以模擬固定尾燈組件部分（以在一兩物品系統中將尾燈組件之兩個部分相互固定）。使用在第12A圖至第12D圖中圖示之壓力/真空測試設備建立模擬之環境。該等固定器用以上描述之密封劑塗佈，且使用UV光固化達25秒之週期。使用之UV光具有相對低強度，且預期在生產中將使用較高強度之UV光源。
在類似於以上指出之浸沒測試的另一組測試中，建構一測試裝置，其包括浸沒測試結構或槽及浸沒測試腔室（第12A圖至第12D圖），其中具有塗覆至其之密封材料的5個M3.0固定器將鋼板緊固至鋼腔室（兩物品系統）。根據通用汽車全球（General Motors Worldwide）程序GMW14906 4.5.4.3加壓密封測試（Pressurization Seal Test）來進行測試。在該等測試中之每一者中，將經密封腔室浸沒於浸沒槽中之水中至1英吋（2.5 cm）之深度。將腔室之內部加壓至1 psig（7 kPa）之壓力達5分鐘之一週期。測試具有POSS調配之密封劑的五十個固定器樣本，且所有樣本皆合格，無洩漏。將壓力增大至10 psig（68.9 kPa），且所有樣本皆合格，無洩漏。10 psig壓力係所需壓力之十倍。
在同一測試裝置中，在真空下測試五十個樣本。根據通用汽車全球程序GMW14906 4.5.4.1真空密封測試（Vacuum Seal Test）來進行測試。在腔室中抽成真空，其中將腔室浸沒於水中達15秒之週期。在腔室中抽成3 psi（-21.0 kPa）之真空，且所有樣本通過真空測試。將真空增大至5 psi（-33.9 kPa），且所有樣本在增大之真空下亦合格。
進行在壓力及真空下之另一組測試，跟著為樣本之熱循環。此被稱作儲存測試，且根據通用汽車全球程序GMW14906 4.9.2.12儲存測試（Storage Test）來進行。在此測試範圍下，在熱循環前及後測試樣本。樣本首先經加熱至176℉（80℃）+/-5.4℉（+/-3℃）之一溫度達48小時之一週期，且接著返回至環境溫度73℉（23℃）+/-9℉（+/-5℃）達大於15分鐘之一週期，且接著冷卻至-40℉（-40℃）+/-5.4℉（+/-3℃）之一溫度達24小時之一週期。接著允許該等樣本返回至環境溫度73℉（23℃）+/-9℉（+/-5℃）達大於15分鐘之一週期，且測試壓力及真空。所有樣本通過壓力及真空測試。
在根據通用汽車全球程序GMW14906 4.0.2.8.8.3之壓力下進行隨後測試以測試不合格。在同一測試裝置中，將裝置中之壓力增大至0.25 psig（1.75 kPa）達1分鐘，其後，將裝置中之壓力按0.25 psig（1.72 kPa）增量增大低於1.52 psig（10.5 kPa）及按0.5 psig（3.5 kPa）增量增大高於1.52 psig（10.5 kPa），且在每一增量下保持達1分鐘之一週期以達到不合格。將壓力增大至10 psig（68.9 kPa），其後，歸因於安全方面之關注，終止測試。10 psig壓力係所需壓力之十倍。在測試終止前，無樣本不合格。
亦進行加壓及真空測試，遵循根據GMW 14906 4.8.2.1.9.2迅速熱轉變（Rapid Thermal Transition）之迅速熱轉變。在約6-1/2小時之週期中將樣本在185℉（85℃）與-76℉（-60℃）之間熱循環五次。熱循環溫度對時間之一圖形表示展示於第13圖中。接著測試該等樣本，且所有樣本通過壓力及真空測試。
在另一組測試中，根據菲亞特克萊斯勒汽車（Fiat Chrysler Automobiles；FCA）程序FCA PF.90078 5.2.1密封要求浸沒測試（Sealing Requirement Submergence Test）對樣本進行浸沒測試。在此等測試中，將經密封腔室浸沒於浸沒槽中之水中，且在室溫下對腔室之內部加壓至0.75 psig（5.2 kPa）之壓力達60秒之週期。所有樣本合格，無洩漏。
接著根據FCA PF.90078 5.15船運/儲存溫度測試（Shipping/Storage Temperature Tests）測試樣本，其中該等樣本經熱循環且隨後在以上指出之浸沒測試中測試。樣本經冷卻至-40℉（-40℃）達約24小時之週期，使樣本至約室溫68℉（20℃）達2小時之週期，接著經加熱至185℉（85℃）之一溫度達24小時之週期，且接著返回至室溫68℉（20℃）。在循環後，使該等樣本經受浸沒測試。熱循環溫度對時間之一圖形表示展示於第14圖中。所有樣本合格，無洩漏。
接著根據FCA PF.90078 5.22密封劑壓力不合格測試（Sealant Pressure Test to Fail）來測試樣本，其中腔室一開始經加壓至0.75 psig（5.2 kPa）之壓力，其中壓力漸增地增大0.25 psig（1.72 kPa）且保持達15秒之週期，直至不合格。測試在10 psig（68.9 kPa）下終止，無樣本不合格。10 psig壓力係所需壓力之十倍。
識別本POSS調配之丙烯酸酯化之胺甲酸乙酯密封劑的其他益處。舉例而言，與具有約30-70肖氏A之硬度的已知密封劑相比，該密封劑比已知密封劑材料硬，具有約55-60肖氏D之硬度。為了參考目的，55-60肖氏D硬度約等效於100肖氏A硬度。增強之硬度提供更好之韌性及抗撕裂性。
另外，在以上指出之GMW及FCA測試後，該密封劑未展現開裂或分層之印記。此外，具有該密封劑之固定器曝露至在車輛及汽車工業中通常發現之多種化學品，包括50%甲醇水溶液、防凍劑及冷卻劑、輪胎清潔劑、自動傳動液、汽車洗潔精、汽車玻璃清潔劑、油漆清潔產品、油清潔劑、蟲油移除劑、柴油燃料、冰感噴蠟及馬達油。具有該密封劑之固定器經受此等化學品達24小時之一週期，其後，該等固定器經視覺檢查且未展現降級、分層或開裂之印記。
如上指出，如塗覆至固定器之密封劑傾向於沿著固定器之柄或上部螺紋且在固定器之頭部下芯吸，從而形成圓錐狀形狀。因而，當抵靠配合部分/表面收緊時，密封件沿著一圓周線而非跨全部配合部分出現，此集中由配合螺紋施加之力。此與沿著全部部分壓縮之平回彈性墊圈（例如，其充當密封墊）形成對比，從而導致需要用來壓縮材料及形成密封件之較大力或較軟材料。
本POSS調配之密封劑的其他益處包括重複（五次）安裝及移除，而無密封材料或形成之密封件的降級或損壞或分層。在其上安裝固定器之物品經退火後，該等固定器不需要重複收緊。舉例而言，一些尾燈組件需要退火（在約80℉或27℃下）以減小在組裝後的塑膠中之應力。包括聚合物（EPDM）墊圈之已知密封劑傾向於在收緊且退火後放鬆，而本POSS調配之密封劑在收緊且退火後不放鬆。本密封劑亦展現在安裝後有限之壓縮永久變形至無壓縮永久變形。
本材料不易於撕開，且提供較好之密封幾何形狀（例如，將圓錐密封，而非將圓柱體之平部分密封）。與平墊圈相比，亦存在一較短洩漏路徑（見例如第18圖），其中本密封劑黏附至固定器且芯吸至在固定器頭部之下側附近的柄及螺紋上，而平墊圈鬆散地配合至固定器上，且因而具有如在L處指示之洩漏路徑。
本材料之使用不導致除氣，因為未使用含過氧化物或硫的材料。此外，不存在可另外自密封劑析出之鄰苯二甲酸酯或其他化學品。因而，本密封劑將不造成其收緊至的塑膠之裂紋或開裂。且，本材料作為溶液塗覆，且因而，易於處置及使用。
此外，歸因於與耐綸11（其當前用作用於固定器之機械鎖定機構/材料，見例如第8圖）相比其對鋼固定器之大黏著力及其相當硬度，本密封材料滿足多個功能。因而，除了其用作密封材料之外，其亦可用以將固定器鎖定於適當位置，而不需要二次處理以例如應用一鎖定補片（例如，耐綸11補片），由此導致額外生產力改良且減小製造時需要之複雜性且減少步驟。在此應用中，可將密封劑塗覆至螺紋以充當螺紋鎖定材料，用作或不用作頭部下密封劑。
一種藉由在其上之密封材料製造固定器之方法包括以下步驟：將液體塗覆之丙烯酸酯材料塗覆至固定器，且使用紫外線或LED光源且不使用熱量來使該液體塗覆之丙烯酸酯材料固化。該方法可包括藉由電漿處理預處理該固定器。該液體塗覆之丙烯酸酯材料可為以上描述之材料中之任一者，包括合適光引發劑、諸如多面體寡聚矽倍半氧烷（polyhedral oligomeric silsesquioxane；POSS）的奈米結構化之材料、諸如按一定量存在以便不阻礙使材料固化之顏料的其他添加劑、流動改質劑及熱阻性添加劑材料。亦可包括超疏水性材料，作為添加劑。
在本揭露內容中，詞「一（a或an）」應被視為包括單數及複數兩者。相反地，對複數個物品之任何參考在適當時應包括單數。所有百分比係重量百分比，除非另有指出。
本文中參考之所有專利及公開之申請案被以引用的方式全部併入，不管在本揭露內容之文中是否具體地如此進行。
熟習此項技術者亦應瞭解，諸如側、上部、下部、頂部、底部、向後、向前及類似者之相對方向術語係僅為了解釋目的，且並不意欲限制本揭露內容之範疇。
自前述內容，將觀察到，在不脫離本揭露內容之新穎概念之真實精神及範疇之情況下，可實行眾多修改及變化。應理解，並不意欲或不應推斷關於說明之具體實施例的限制。本揭露內容意欲藉由隨附申請專利範圍來涵蓋如屬於申請專利範圍之範疇的所有此等修改。
F1:固定器 F2:固定器 F3:固定器 L:洩漏路徑
第1A圖至第1H圖為具有塗覆至其之已知先前技術密封材料的固定器之相片；
第2圖為具有塗覆至其之本固定器密封材料之一實施例的M1.4固定器支承表面之相片，圖示固定器頭之下側之流塗；
第3A圖及第3B圖為在塗覆本固定器密封材料前（第3A圖）及在塗覆固定器密封材料後（第3B圖）的M1.4固定器之下側或下頭部（支承）表面之相片；
第4A圖至第4B圖為在塗覆本密封材料前及後的M1.0固定器之頂側之相片；
第4C圖為在塗覆本固定器密封材料後的4-40大小之固定器的頭部之下側及柄之一部分之相片；
第5圖為浸沒測試結構之相片；
第6A圖及第6B圖為測試腔室之相片；
第7A圖及第7B圖為展示材料芯吸至固定器之柄上之能力之相片，其中第7A圖圖示在塗覆本密封材料前之固定器，且第7B圖圖示將密封材料塗覆至固定器之固定器且展示芯吸至該固定器之柄之一部分上的材料；
第8圖為具有原始密封劑材料及藍補片（鎖定機構/材料）之固定器之相片；
第9A圖至第9E圖為在使用前及後的先前技術密封劑元件之圖示；
第10A圖及第10B圖圖示在塗覆本密封劑前（第10A圖）及後（第10B圖）之固定器；
第11圖圖示尾燈組件之實例；
第12A圖至第12D圖圖示壓力/真空測試設備；
第13圖為一個熱循環測試之圖形表示，其展示溫度（℃）對時間（時:分）；
第14圖為另一熱循環測試之圖形表示，其展示溫度（℃）對時間（小時）；
第15圖展示在固定器之5次安裝及移除後的固定器頭部之下側且展示密封劑無降級（例如，無開裂或分層）；
第16圖為在各種溫度下對固定器之對照群組及具有本密封劑的固定器之群組進行的密封測試之結果之圖形表示；
第17圖為在各種溫度下對固定器之對照群組及具有本密封劑的固定器之群組進行的開裂測試之結果之圖形表示；
第18圖為具有本密封劑之固定器及具有已知墊圈型密封件之固定器之圖示。
本揭露內容之此等及其他特徵及優勢將自結合隨附申請專利範圍之以下詳細描述顯而易見。
國內寄存資訊 (請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無
國外寄存資訊 (請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無

Claims (16)

  1. 一種兩物品系統，其中該兩物品系統中之第一及第二物品藉由一固定器相互接合，該固定器具有在該固定器之一頭部之一下側及鄰近該頭部之一下側的該柄或該等螺紋上之一密封材料，該密封材料在自該柄或該等螺紋至該頭部之該下側的一過渡處形成一圓錐狀形狀，該密封材料自按該密封材料之約90重量百分比至約97重量百分比之一濃度存在的一丙烯酸酯及按該密封材料之約3重量百分比至約10重量百分比之一濃度存在的一奈米結構化之材料調配而成，在將該等物品相互接合前，使用UV或LED光使該密封材料固化，其中接合一兩物品系統的一固定器當根據通用汽車全球程序GMW14906 4.5.4.3加壓密封測試來測試時，能夠展現無不合格，且在增大至10psig之一測試壓力下，展現無不合格。
  2. 如請求項1所述之兩物品系統，其中該丙烯酸酯按該密封材料之約95重量百分比之一濃度存在，且該奈米結構化之材料按該密封材料之約5重量百分比之一濃度存在。
  3. 如請求項1所述之兩物品系統，其中該密封劑在固化時具有約55-60肖氏D之一硬度。
  4. 一種兩物品系統，其中該兩物品系統中之第一 及第二物品藉由一固定器相互接合，該固定器具有在該固定器之一頭部之一下側及鄰近該頭部之一下側的該柄或該等螺紋上之一密封材料，該密封材料在自該柄或該等螺紋至該頭部之該下側的一過渡處形成一圓錐狀形狀，該密封材料自按該密封材料之約90重量百分比至約97重量百分比之一濃度存在的一丙烯酸酯及按該密封材料之約3重量百分比至約10重量百分比之一濃度存在的一奈米結構化之材料調配而成，在將該等物品相互接合前，使用UV或LED光使該密封材料固化，其中接合一兩物品系統的一固定器當根據通用汽車全球程序GMW14906 4.5.4.1真空密封測試來測試時，能夠展現無不合格，且在增大至5psi之一真空下，展現無不合格。
  5. 如請求項4所述之兩物品系統，其中該丙烯酸酯按該密封材料之約95重量百分比之一濃度存在，且該奈米結構化之材料按該密封材料之約5重量百分比之一濃度存在。
  6. 如請求項4所述之兩物品系統，其中該密封材料鄰近該頭部之該下側塗覆至該等螺紋，該密封材料提供一螺紋鎖定。
  7. 如請求項1所述之兩物品系統，進一步包括一組固定器，其中接合一兩物品系統的該組固定器的 每一固定器當根據通用汽車全球程序GMW14906 4.5.4.3真空密封測試來測試時，能夠展現零不合格，且在增大至10psi之一測試壓力下，展現零不合格。
  8. 如請求項4所述之兩物品系統，進一步包括一組固定器，其中接合一兩物品系統的該組固定器的每一固定器當根據通用汽車全球程序GMW14906 4.5.4.1真空密封測試來測試時，能夠展現零不合格，且在增大至5psi之一真空下，展現零不合格。
  9. 如請求項1所述之兩物品系統，其中該丙烯酸酯為一胺甲酸乙酯丙烯酸酯。
  10. 如請求項1所述之兩物品系統，其中該丙烯酸酯材料為丙烯酸酯化之胺甲酸乙酯及丙烯酸酯化之聚酯中之一者或一組合。
  11. 如請求項1所述之兩物品系統，其中該奈米結構化之材料為一多面體寡聚矽倍半氧烷(POSS)。
  12. 如請求項11所述之兩物品系統，其中該POSS按該密封材料之約5重量百分比之一濃度存在。
  13. 如請求項4所述之兩物品系統，其中該丙烯酸酯為一胺甲酸乙酯丙烯酸酯。
  14. 如請求項4所述之兩物品系統，其中該丙 烯酸酯材料為丙烯酸酯化之胺甲酸乙酯及丙烯酸酯化之聚酯中之一者或一組合。
  15. 如請求項4所述之兩物品系統，其中該奈米結構化之材料為一多面體寡聚矽倍半氧烷(POSS)。
  16. 如請求項15所述之兩物品系統，其中該POSS按該密封材料之約5重量百分比之一濃度存在。
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