含硅烷醇的粘合剂,使用含硅烷醇的粘合剂将组件互相结合的制品,和/或相关方法

摘要

本发明的示例性实施例涉及一种将车用托架结合至玻璃基片的表面的技术。示例性实施例的粘合剂可应用于托架的表面和/或基片而无需先涂底和/或清洁表面。该粘合剂可以是含有硅烷醇的湿固化的粘合剂。在一些示例中，该粘合剂可在环境条件下或其他条件下被湿固化，从而组件和基片可基于较高的抗剪力应用保持互相粘合，甚至在延长暴露于较高温度和较高湿度环境之后。

说明书

本发明的示例性实施例涉及一种将组件结合至基片的技术，例如，汽车应用。特别是，本发明的示例性实施例涉及一种技术，使用粘合剂，将用于连接车辆和/或汽车中的门的车用升降托架与玻璃基片结合，从而减少和/或无需初步清洁和/或将玻璃基片涂底。在示例性实施例中，含有硅烷醇的一部分湿固化的粘合剂可有利于以该方式将组件结合至玻璃基片。

背景和示例性实施例概述

车辆中例如汽车，不同的组件被结合至玻璃的内表面和/或外表面。这些组件包括：例如，升降托架，用于车门玻璃、后视镜、雨水传感器、侧镜，和/或其他组件。为了安装组件，上述相关的常规技术涉及将玻璃基片涂底，选择性地将组件结合至玻璃基片，并将粘合剂应用至基片和/或组件。

一些示例性玻璃底剂和粘合剂在多种组合物中被使用。例如，过去使用的底剂包括：Dow Betaprime底剂(例如，435-18，435-20A，5500等)，LordChemlok AP144，和Ashland玻璃底剂6001。过去使用的示例性粘合剂例如包括：Dow Betamate粘合剂、Ashland Pliogrip、Dow Betaseal78102、和其他两部分的活性聚氨酯粘合剂。

这些典型的结合材料通过使用常规技术被应用，需要特定条件，例如温度、时间、和其他工程条件以完成固化，和必要的结合强度水平。但是，使用常规技术将结合材料(例如，粘合剂)应用至玻璃基片时，基片本身以及安装至基片的组件须在安装之前被制备。在一些情况下，常规的准备步骤可导致较高的成本、时间延迟、和/或效率较低的制造步骤。实际上，附加的材料导致附加的费用成本，且湿应用的清洁剂和/或底剂可能会“不整洁”，有时需要专业的清洁。

因此，在该领域中需要一种改进的技术，来用于将组件(例如，类似托架等汽车组件)结合至玻璃基片的表面。

在本发明的示例性实施例中，提供一种将组件粘附至基片的方法，所述方法包括：通过一部分湿固化的含硅烷醇的粘合剂，将组件的至少一个啮合面粘附至基片的至少一个相应的啮合面；以及湿固化所述粘合剂，从而所述组件和所述基片在环境条件下以预定的拉晶速率，基于至少高达600lbf.的抗剪力应用保持互相粘合，且加热所述粘合剂至100℃温度之后以所述预定的拉晶速率至少高达300lbf.。

在本发明的示例性实施例中，提供一种制备制品的方法，包括：提供第一和第二组件，所述第一和第二组件分别具有至少一个各自的啮合面；将粘合剂应用到至少一个所述啮合面，且所述粘合剂被湿固化并包括硅烷醇端基；在结合位置中将所述组件定向；使所述粘合剂湿固化，或促进所述粘合剂的湿固化，从而将所述第一和第二组件互相结合来制备所述制品。其中，所述啮合面无需底剂材料。

在本发明的示例性实施例中，提供一种制品，包括：第一和第二组件，所述第一和第二组件分别具有至少一个各自的啮合面，无需任何底剂材料；湿固化的粘合剂，通过所述第一和第二组件各自的啮合面将其结合在一起，所述粘合剂包括硅烷醇端基。其中，所述第一和第二组件通过所述粘合剂被互相结合，从而在环境条件下和加热所述粘合剂至100℃温度之后，以每分钟0.1-6英寸的拉晶速率，基于至少高达440N的应用力使其保持互相粘合，两者都是延长暴露在高于所述环境条件的温度和相对湿度前后。

在此所述的特征，方面，优点、和示例性实施例可被结合来实现进一步的实施例。

附图简要说明

以下参照附图，对示例性实施例进行详细地说明，从而上述以及其他特征和优点将更容易地被理解。

图1是示出根据示例性实施例的通过粘合剂将托架结合至玻璃基片的横断面示图。

图2a是示出与示例性实施例相关的示例性车用门升降托架的部分立体图。

图2b是示出可用于示例性实施例的将后视镜和选择性其他组件连接至车辆挡风玻璃的示例性放大的托架的部分立体图。

图2c是示出与示例性实施例相关的安装销的示图。

图3是用于说明将组件粘合至玻璃基片的示例性方法的流程图。

示例性实施例的具体说明

在此所述的示例性实施例涉及一种将组件(例如，升降托架)结合至玻璃基片(例如，汽车的车门玻璃)。特别是，在示例性实施例中，可使用湿固化的硅烷醇端基粘合剂，将升降托架结合至用于车辆的车门玻璃底部。在一些例子中，湿固化之后，使用含硅烷醇的粘合剂被结合的托架可通过各典型汽车OEM规格的结合强度的一些结构测试。例如，用于将托架结合至玻璃基片的粘合剂，可通过类似暴露于高温高湿度条件前后的环境和/或高温下的抗剪测试。

在示例性实施例中，发现用于结合托架或汽车玻璃的示例性粘合剂，其优势在于适合应用于玻璃基片而无需将玻璃基片先准备、清洁、和/或涂底。在一些例子中，该粘合剂仍可实现必备的结合强度水平和/或可承受恶劣环境下的测试。例如，在示例性实施例中发现含有硅烷醇的粘合剂，其优势在于可用来结合众多可变的材料而无需底剂材料和/或清洁步骤。由于多个制造步骤可完全被去除，因此，在此所述的示例性实施例可减少汽车应用中组装门的成本。在一些情况下，在此公开的粘合剂类可与含有啮合面的玻璃基片和组件一起使用，包括玻璃、多孔玻璃、玻璃纤维的聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、和/或类似。当然，示例性实施例可用于连接上述材料(例如，用于主要基片和结合至其中的组件)的不同组合。

特别是参照图1，示出通过粘合剂5将组件9结合至玻璃基片1的横断面示图。如图1所示，啮合面是玻璃基片的一个表面，以及托架材料的相对面。

在示例性实施例中，玻璃基片1可适用于汽车的门。但是，玻璃基片1可用于不同示例性实施例中的任意类型车辆中的任何合适的应用。在一些情况下，玻璃基片1可以是透明的、绿色的、灰色的、和/或蓝色的，且在一些例子中厚度可约为1-10mm，且更优选厚度约为2-6mm。玻璃基片1可被两侧和/或一侧涂层，例如，太阳能控制涂层、抗反射涂层、和/或一个或多个其他类型的涂层。在不同的示例性实施例中，基片1可以是未涂层的基片。在一些例子中，粘合剂5可以是含有硅烷醇的一部分湿固化的粘合剂。但是，在其他例子中，粘合剂5可以是两个或多个部分的粘合剂。

如上所述，在示例性实施例中组件9可以是托架。托架的一个特定类型是升降托架，例如，用于车窗。当然，组件9可以是任何合适的组件、托架、或其他。在示例性实施例中，组件9可通过粘合剂5被结合至基片1。根据不同的示例性实施例，粘合剂5可应用于基片1的啮合面1'，或是组件9的啮合面9'，或两者都。但是在示例性实施例中，由于粘合剂5的性质，基片1的啮合面1'可无需清洁和/或涂底。

在示例性实施中，当合适的基片材料被用于组件9时，可能无需将底剂或促进剂应用于组件9的啮合面9'。例如，当安装的托架或其他组件包括热塑性聚氨酯(例如，玻璃纤维和/或非玻璃纤维TPUs)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(例如，玻璃纤维和/或非玻璃纤维的PBTs)、阳极化铝、无杂质的裸钢、电镀钢、涂底的PVC表面、和/或类似，除了不需要将玻璃基片的啮合面涂底以外，还无需将安装的组件的啮合面涂底。其有利于降低制造成本、减少制造步骤、可使用"更清洁的"环境等。

图2a-c是可与玻璃基片结合的示例性组件的图像，例如，与汽车应用相关。特别是，图2a是与示例性实施例相关的示例性车用门升降托架的部分立体图。图2a的示例性托架可包括或由以下材料中的一个构成：PBT，TPU、和/或类似。例如，用于车门的玻璃基片，可装配在如图2a图像中所示出的通道。粘结材料可用来促进该连接。图2b是可用于示例性实施例的将后视镜和选择性其他组件连接至车辆挡风玻璃的示例性放大的托架的部分立体图。图2c是可用于示例性实施例的安装销的示图。在图2a-2c中示出的图像以示例方式被提供。应注意，上述和/或其他材料的组件和/或其他组件可用于本发明的不同实施例，例如汽车和/或其他应用。例如，2011年4月11日提交的U.S申请No.13/064,726中所示出并说明的示例性组件，其被纳入此处作为参考。

一般来说，与示例性实施例相关的粘合剂可以是活性的。活性粘合剂可包括一个，两个或多部分固化材料。例如，在多(例如，两个)部分固化粘合剂中，为了引起反应导致固化，可将多个材料混合从而使其化学反应。但是，为了引起适当的反应导致固化，两个或更多部分粘合系统可能需要添加非常特定数量的材料。在一些例子中，两个或更多部分粘合系统可能还需要溶剂。然后，在请求附加的制造步骤的一些情况下，固化前、固化期间、和/或固化之后可能需要去除溶剂。进一步，在一些情况下，两个或多部分粘合系统可能需要净化。

相比之下，一部分粘合剂可通过具外部能源的化学反应被固化，例如辐射、加热、和/或水分。作为例子，一部分粘合剂可被光(例如，UV)固化，热固化，和/或湿固化。但是，为了适当地固化粘合剂，对一部分粘合剂进行光和/或加热固化可能需要昂贵的设备和/或特定的工程条件。

在示例性实施例中，湿固化的粘合剂可以是单一的部分产品，使用水分作为其的第二成份被调配，其优势在于可减少和/或不需要混合，以及提供更广的环境兼容应用能力。在一些情况下，当湿固化的粘合剂和存在于基片表面上和/或空气中的水分起反应时，可以是其一部分粘合剂被固化。例如，在示例性实施例中，湿固化的粘合剂可从大气中提取水分从而固化。

在示例性实施例中，与天气(例如，温度、湿度、和/或露点条件)无关，湿固化的粘合剂可被应用，并可快速地干燥和/或是低表面处理。此外，在示例性实施例中涂层可保持弹性和/或对紫外辐射具抵抗力，从而提供长期的耐久性。

在示例性实施例中，用来将组件安装至汽车玻璃基片的粘合剂可包括湿固化的含硅烷醇的粘合剂。一些湿固化的含硅烷醇的粘合剂经Dow、ADCO、Henkel、和/或类似公司商业销售。商业销售的合适的粘合剂例子包括Dow Betaseal58302N和/或Dow Betaseal58402N。如上所述，Henkel在其湿固化的粘合剂Terrostat系列中也具有类似的含硅烷醇的粘合剂。以下的表列出示例性含有硅烷醇的粘合材料的成分。

表1:

含有硅烷醇和/或聚氨酯的粘合剂的示例性成分

在示例性实施例中，二异氰酸酯或聚异氰酸酯和多元醇的加合物与过量的异氰酸酯基结合时，与大气中的水分交联，可能会产生不溶性较高的分子量聚氨酯/聚脲。该反应决定多个湿固化剂(例如，粘合剂)被固化。

更具体地，在示例性实施例中，含有硅烷醇的粘合剂可包括异氰酸酯基，其包括氮、碳、和氧。上述基可以和含有活性氢的任何化合物起反应，例如，醇类、胺类、其他聚氨酯、和/或尿素酶。在湿固化含有硅烷醇和/或聚氨酯的粘合剂时，活性氢的化合物来自大气水分。粘合剂固化中的反应可涉及两个步骤过程。将粘合剂应用至玻璃基片之后，水和异氰酸酯基可产生胺和二氧化碳。然后，胺可以和其他异氰酸酯基起反应形成尿素直到基本上所有可用的异氰酸酯类被消耗。在该过程中产生的二氧化碳可能会通过蒸发遗留粘合剂。由于表面水分实际上完成湿固化聚合物中的化学反应，因此该涂层较好地粘附在湿表面和/或其他表面。此外，湿固化的含硅烷醇的粘合剂可渗透至水分通常存在的细孔和/或细缝隙中，形成强大的化学结合。在一些情况下，由于水分在固化过程期间被消耗，因此，由涂膜(例如，固化的粘合剂)下的水所引起的气泡的危险性大大地被减少。

用于在此所述的实施例的示例性粘合剂可包括聚氨酯或其他“基干”。但是，该材料可以具有硅烷醇端基。该硅烷醇端基可与结合表面上的无机材料起反应，从而形成非常强大的共价键。例如，在示例性实施例中，该硅烷醇端基可与玻璃基片表面的硅酸盐、钙、和/或类似等起反应。

在示例性实施例中，正常的环境条件之下固化速度可以是每天2-3毫米。但是，应该意，在其他方面，该固化速度可能受到温度和相对湿度条件的影响。例如，当结合部分被放置在较高的温度和相对湿度条件环境下，固化可被加速。

应指出，在一些情况下，当基片的表面具太多水分，固化太快从而二氧化碳被捕获，导致涂膜中的孔或空隙。相反，在较冷的温度中，例如，在15华氏度以下，在空气中的水分含量显著下降，因此，湿固化的聚氨酯的反应速度可被放慢。但是，在许多示例性实施例中，用于该涂层的安全应用窗口仍然相当大。

在一些情况下，湿固化的粘合剂的示例性优点可包括：相容性，寿命长，减少故障时间，低至20华氏度的固化能力，高达99％湿度的固化能力，不受限于露点差异，减少挥发性有机化合物(VOC)配方。此外，在示例性实施例中，湿固化的含硅烷醇和/或聚氨酯的粘合剂可通过广泛的物理特性被设计成柔软具弹性的至坚硬具刚性的。

图3是用于说明将组件粘合至玻璃基片的示例性方法的流程图。如图3所示，基片配置有标准或重新标准化的表面。一些被热处理(例如，热回火或热加强)的基片或层压制品在该过程期间可能发生变化，其可潜在地影响组件将粘附至表面的能量水平，导致水和/或其他元素或化合物“坐落”在表面上。因此，在示例性实施例中，出现允许表面标准化或重新标准化，例如，从而使化学吸附进入至玻璃，以适合于后续结合操作的低能量水平来产生水解表面。低能量水平表面被发现可更好地促进交联，因此，通过等待或促进标准化或重新标准化的表面，结合的质量可被改进。

在步骤S304中，提供组件，其被结合至基片(可包括TPU、PBT、电镀或阳极化材料等)。在步骤S306中，基片和/或组件可选择性地被清洁，例如，去除可能存在的油和/或其他粒子。在示例性实施例的步骤S308中，粘合剂可应用至基片和/或组件的一个或多个啮合面。例如，在一些情况下，粘合剂可直接被挤压至玻璃和/或组件啮合面上，例如，使用具喷嘴的管、齿轮泵系统、或其他合适的装置。优选是，粘合材料具有类似常规粘合剂的粘性和/或其他流变特性，例如，使粘合剂可与现有设备相容。如上所述，示例性实施例可以不涉及任何底剂和/或其他表面预处理剂。

在步骤S310中，基片和组件配置在彼此相对的结合位置中，并可选择性具机器人。例如，当组件为升降托架，且基片为车门窗时，车门窗可定位在托架的基本U形槽中。在这种情况下，粘合材料可配置在槽中和/或基片的一个或全部表面上。作为另一例子，当基片为汽车挡风玻璃，且组件为后视镜托架时，粘合材料可配置在挡风玻璃的内表面和/或后视镜托架的啮合面，且后视镜托架可定位在更大的挡风玻璃上。由于使用粘合剂，可减少和/或消除其他固定时间和/或过程，从而组件可彼此相对被仔细地定位。

在步骤S312中，使粘合剂固化。在示例性实施例中，固化可“从外向内”发生，如同通常的一些湿固化的粘合剂。优选是，环境条件中入侵速度为每天1-10mm，更优选是每天2-5mm，且有时为每天2-3mm，来用于湿固化在此所述的粘合材料。在一些情况下，固化时间可以是2天至一个星期，例如取决于彼此结合的部分的尺寸、环境条件、使用的粘合剂数量、表面质量等。在一些情况下，将其中具粘合剂的基片和组件放置在空调室或固化室中时，固化速度可能被加快。例如，该空调室或固化室，其温度和/或相对湿度高于环境条件。在此，一些情况下，入侵速度以1.5-3倍的系数加速。

虽然，在此说明了有关一部分湿固化的硅烷醇端基的粘合剂的示例性实施例，但是，其他示例性实施例可能涉及两个或多个部分的粘合剂。例如，在一些例子中，第一部分可以是类似具聚氨酯基干的湿固化的硅烷醇端基的粘合剂。但是，第二部分可包括附加的羟基和/或水分子。由于固化可直接基于粘合剂自身内所包含的功能基被促进，在一些情况下可大大增强粘合剂固化的速度。换句话说，上述涉及“从外向内”湿固化的示例性一部分粘合剂，包括粘合剂第二部分中的羟基和/或水分子，可进一步从粘合剂自身“内”促进固化。其可大大减少如上所述的时间周期至30分钟，或甚至更低。

可使用一些不同的测试条件来决定粘合材料是否形成较好的结合并适用于多个商业应用。第一个示例性测试包括“拉力测试器”，其涉及将结合的制品夹在位置中，将销钩在与组件连接的线缆上(例如，至组件中的孔)，尝试以不同的速度拉开组件和基片。不同的拉晶速率可为0.1"/min-6"/min。可在环境条件下执行拉力，且可能发生不同的故障模式也可能不发生。许多OEMs要求在抗剪模式失效发生之前，以6"/min的拉晶速率，结合能承受300-400N(约67-90lbf.)的力，且有时约为440N(约99lbf.)。应注意，当使用更高的拉晶速率时，粘合剂类型的结合通常可承受更高的拉力。

另一个相似的测试涉及以预先设定的时间周期(例如，1-1.5小时)，将制品放在高温烤炉中(例如，100℃或107℃)。该制品可接触到高温并重复上述的剪力测试。暴露于该高温环境会减少粘合剂结合可承受的力。

其他有关的测试涉及将制品放置在苛刻的空调环境中，有助于水分联合。典型的条件是类似60℃温度和80％相对湿度的空调室。该制品可停留更长的时间周期，有时可为5天。可执行上述的剪力测试(例如，环境和热剪力测试)。优选是，制品的处理不会严重影响值和/或生成不同的失效模式(例如，一部分仍附于粘合剂且其他被去除的失效模式)。当处理后保持相同或非常类似的值，且经历相同的失效模式时，该测试可视为较好的“永久”结合。在此，使用的“永久”并不表示“所有时间的永久”。该用语“永久”可以是指生存于至少一个特定的时间段，可以是几年；制品的预期或实际寿命等。

作为与示例性实施例相关的合适的粘合材料的例子，DowBetaseal58302N被用来直接将玻纤维的PBT托架结合至玻璃基片，无需将玻璃基片的啮合面或托架涂底。固化在环境温度和正常湿度中被执行。

粘合剂固化后的检测结果非常肯定。该测试包括环境温度下的抗剪测试，107℃下的热抗剪测试，5天样本条件为60℃和80％相对湿度的测试之后所执行的抗剪测试。所有的结果显示各种拉力值下的粘合剂的内聚破坏。例如，环境温度下，1”/min拉晶速率的700lbf.以上应用力中，未发现失效。在此，如上所述，其被改进6-7x超过典型的最低OEM规格。热抗剪测试期间，在1”/min的拉晶速率下失效之前，该粘合剂可承受350-400lbf.的力。此外，在暴露于上述的空调环境之后，粘合剂示出相同的值和相同的失效模式，表示该粘合剂形成较高的“永久”结合。该实际测试结果，相比当前一些汽车应用中所使用的结构良好的两个部分的基于聚氨酯的粘合剂更具优势。该粘合剂，在搭接抗剪测试、扭力测试、和高皮负载中也可具有优势，使粘合剂与单个组件结合。

在示例性实施例中，粘合剂和此处所述的技术可有利于降低制造成本。在一些情况下，无需玻璃涂底。在进一步的示例中，托架涂底也可被免去。其可加快装配时间，和减少装配投资费用，同时可减少制造步骤。

此外，使用一部分湿固化的粘合剂可无需进行粘合剂净化，当使用两个部分的粘合剂系统时可能需要。使用两个部分的粘合剂系统时其优点在于无需监控混合材料的比率。总体上，如上所述示例性技术其优点在于将组件粘合至玻璃基片的方法具有较低的成本，特别是在汽车应用中。

在此使用的示例性技术也可用于非汽车应用，包括住宅的或经济农场或施工设备，或是任何需要将在此所述的材料的托架结合至玻璃或其他相似的材料。该进一步的应用可包括，例如，太阳能光伏应用、浴室门条和/或手柄、公共交通车辆上所使用的条和/或手柄，和/或类似等。

在另一些示例中，组件可以是不同类型的托架和/或硬件元件。例如，虽然一些示例说明了有关将升降托架结合至车门玻璃，在此所述的示例性技术和/或粘合剂可应用于大托架，来用于保持传感器、后视镜、安装在车辆挡风玻璃内部的其他元件、汽车应用中的前挡风玻璃、后挡风玻璃、侧挡风玻璃、天窗/顶窗等。此外，在此公开的示例性技术可用于连接大托架来保持多个元件。示例性实施例可涉及用于抵制载荷并通过结合强度的结构测试的大托架。应该意，在此所述的示例性技术也可应用于其他托架，例如，用于保持一个或少许相同或不同的组件的小托架；不承担重要负载的托架；不要求通过结构型粘合剂测试和标准等的托架。进一步，虽然示例性托架在图1-2中被示出并说明，在本发明的不同实施例中也可能是其他托架设计。该选择性托架设计可具有一个、两个、三个、或许多啮合面，例如，适合于托架酌设计以及受OEMs制约的安装要求。

在示例性实施例中，含硅烷醇和/或聚氨酯的粘合剂被直接配置在组件和与组件结合的基片的啮合面上(例如，分别为托架和玻璃基片)。

如上所述，虽然参照典型和优选的示例性实施例对本发明进行了说明，但是应理解，本发明并不局限于所述实施例，本领域的普通技术人员可进行各种修改和变形，修改将由后附的权利要求范围定义。