通過(guò)低頻交流電的趨膚效應(yīng)對(duì)粘合劑的活化的制作方法
【專利摘要】一種用于活化熱活化材料的方法，包括通過(guò)結(jié)合焦耳效應(yīng)和趨膚效應(yīng)來(lái)加熱材料，其中將一塊材料置于包含部分交變電流的金屬箔附近，其中所述材料由流過(guò)金屬箔的電流通過(guò)焦耳效應(yīng)和趨膚效應(yīng)所產(chǎn)生的熱量而活化，本發(fā)明可用于多種行業(yè)，例如運(yùn)輸業(yè)、建筑業(yè)和家具業(yè)。
【專利說(shuō)明】通過(guò)低頻交流電的趨膚效應(yīng)對(duì)粘合劑的活化
[0001]本發(fā)明涉及用于活化粘合劑的方法且特別適用于在難以通過(guò)在烘箱中烘烤或在壓力機(jī)或高壓釜中加熱而實(shí)現(xiàn)活化的環(huán)境中快速活化。
[0002]本發(fā)明還提供一種新的、改進(jìn)的方法來(lái)活化粘合材料和/或發(fā)泡材料，該方法可用于活化發(fā)泡粘合劑材料，以引起發(fā)泡和固化以及粘著性的發(fā)展。
[0003]本發(fā)明特別適用于多種行業(yè)，例如運(yùn)輸業(yè)(包括汽車(chē)業(yè)、航空業(yè)和鐵路業(yè))以及建筑業(yè)和家具業(yè)。一個(gè)特別的用途是修復(fù)可已于例如車(chē)禍中損壞的粘附力。
[0004]活化意指引發(fā)粘合劑制劑中的物理和/或化學(xué)反應(yīng)。例如，粘合劑可包含熱固性材料，該熱固性材料可能與可通過(guò)加熱而活化的材料相結(jié)合，以使材料固化。在這種情況下，活化包括引起熱固性材料固化的活性的引發(fā)。在許多情況下，固化可包括交聯(lián)。同樣，粘合劑可為熱發(fā)泡性或熱固性的，或者除熱發(fā)泡性外也為熱固性的。在這種情況下，活化引起粘合劑發(fā)泡。若粘合劑即是熱發(fā)泡性也是熱固性的，則活化可同時(shí)包括發(fā)泡和固化，并且引起發(fā)泡的活化溫度可與引起固化的活化溫度相同或不同。然而，對(duì)于可包含產(chǎn)生引起發(fā)泡的氣體的物理和/或化學(xué)發(fā)泡劑的熱發(fā)泡材料而言，活化包括引起材料發(fā)泡的活性的引發(fā)。
[0005]粘合劑通?；诰酆衔锊牧?，所述聚合材料的組成可通過(guò)改變引起粘著性發(fā)展的某些情況來(lái)變化。粘合劑可在環(huán)境溫度下通過(guò)使用某些催化劑來(lái)活化。此外，粘合劑還可通過(guò)加熱(例如穿過(guò)烘箱、在熱壓機(jī)中或在高壓釜中)活化。在運(yùn)輸業(yè)、建筑業(yè)和家具業(yè)中，熱固性粘合劑(其也可為熱發(fā)泡性的)通常用于提供在粘結(jié)點(diǎn)處提高強(qiáng)度的結(jié)構(gòu)加固作用。熱發(fā)泡性粘合劑還用于產(chǎn)生隔音等，在這種情況下，可需要通常用于隔音板的軟質(zhì)泡沫來(lái)提高發(fā)泡時(shí)的粘結(jié)性。在這些行業(yè)中，固化和/或發(fā)泡所需的熱量通常源自烘箱、熱壓機(jī)或聞壓爸。
[0006]還有其他類型的活化，例如使用紫外光、與水分的反應(yīng)、IR光或微波的發(fā)射。
[0007]DE 102009031419提出了一種通過(guò)控制趨膚效應(yīng)來(lái)產(chǎn)生熱量的方法，所述趨膚效應(yīng)使用由頻率20-60kHz的交流電驅(qū)動(dòng)的金屬箔。
[0008]通過(guò)稱為趨膚效應(yīng)在導(dǎo)電元件中產(chǎn)生熱量是已知的，所述趨膚效應(yīng)為交變電流本身在導(dǎo)體內(nèi)分布而在導(dǎo)體表面附近電流密度最大的趨勢(shì)。另一方面，焦耳效應(yīng)為電流通過(guò)導(dǎo)體所產(chǎn)生的熱量。
[0009]本發(fā)明涉及無(wú)需在烘箱或高壓釜中使用對(duì)流加熱而對(duì)材料的活化。本發(fā)明旨在提供粘合劑的快速活化，從而快速實(shí)現(xiàn)所需的粘合，這種快速活化在常規(guī)流水線操作中特別適用，且在某些情況下，能加速流水線操作。
[0010]因此，本發(fā)明提供一種用于活化熱活化材料的方法，包括通過(guò)結(jié)合焦耳效應(yīng)和趨膚效應(yīng)來(lái)加熱材料，其中將材料置于包含部分交變電流的金屬箔鄰近，其中所述材料通過(guò)流過(guò)金屬箔的電流誘導(dǎo)的焦耳效應(yīng)和趨膚效應(yīng)所產(chǎn)生的熱量來(lái)活化。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，所述熱活化材料為熱活化粘合劑，例如熱固性粘合劑，且其優(yōu)選為熱固性和熱發(fā)泡性粘合劑。在這種情況下，所述材料可通過(guò)流過(guò)金屬箔的電流所產(chǎn)生的熱量發(fā)泡和固化。使用結(jié)合加熱引起所需溫度的快速發(fā)展。這意味著活化可容易地并入流水線及其他工業(yè)過(guò)程中，在某些情況下，可提高流水線的速度。
[0011]將可基于熱固性或熱塑性聚合物的可活化材料置于金屬箔鄰近，并可夾在“箔”(或至少一片箔)與基底(例如待與之粘合的金屬基底)之間。該結(jié)構(gòu)可留有空隙(例如空氣)以容許可活化材料層發(fā)泡。該件可活化材料的尺寸和形狀將取決于待應(yīng)用其中的空腔。但是，發(fā)熱電路的箔優(yōu)選遍布這件材料的全面積。然后，將所述箔連接至AC發(fā)電機(jī)上，該發(fā)電機(jī)優(yōu)選從箔的一端運(yùn)行至另一端。
[0012]流過(guò)箔的電流的強(qiáng)度和頻率引起電子在金屬箔內(nèi)的快速移動(dòng)，這種位移引起箔通過(guò)焦耳效應(yīng)發(fā)熱，以使箔耗散的熱量用于活化材料。此外，交變電流(AC)具有其自身分布于箔表面附近的趨勢(shì)。這稱為趨膚效應(yīng)。趨膚效應(yīng)在與可活化材料相鄰的箔的表面產(chǎn)生熱量，以使可活化材料快速加熱。此外，趨膚效應(yīng)可具有以下優(yōu)點(diǎn):如果需要加熱整個(gè)箔，趨膚效應(yīng)可使熱量集中，因此避免可發(fā)生的可能的損壞，從而引起材料活化。
[0013]所述可活化粘合劑材料可為發(fā)泡的或非發(fā)泡的，且優(yōu)選包含導(dǎo)熱填料，例如鐵粉、腈硼(Nitrile Boron)、氮化招、碳化娃、碳化硼、磷鐵(Ferrophos)或碳纖維。此類填料的存在增強(qiáng)并加速了加熱過(guò)程，且優(yōu)選地，此類填料為3重量％至75重量％，優(yōu)選為5重量％至75重量％。
[0014]箔、箔的厚度和交流電頻率的優(yōu)選將取決于用于活化所述熱活化材料所需的熱量。然而，我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，為了活化粘合劑，例如用于運(yùn)輸業(yè)、建筑業(yè)和家具業(yè)的粘合劑，特別是熱發(fā)泡性和熱硬性粘合劑，特別有用的是使用厚度為0.05至2mm，優(yōu)選0.05至0.2mm,電流為IOkHz至IMHz,優(yōu)選20kHz至500kHz,更優(yōu)選IOOkHz至400kHz的導(dǎo)電金屬箔,特別是不銹鋼、銅或鋁導(dǎo)電金屬箔。
[0015]當(dāng)所述可活化材料為發(fā)泡材料時(shí)，根據(jù)泡沫在其位置需要提供的性能來(lái)選擇所述材料。當(dāng)需要泡沫提供密封和/或吸音性能時(shí)，本發(fā)明是特別有用的，在這種情況下，可使用高膨脹——通常膨脹100%-3000%、優(yōu)選400-2500%——的發(fā)泡材料來(lái)制造軟質(zhì)泡沫?；蛘?，可需要泡沫減少汽車(chē)中的震動(dòng)和/或硬度，和/或可需要泡沫提供抗碰撞性。如果需要泡沫提供加固效應(yīng)，則該泡沫可為由具有相對(duì)較低膨脹度(通常30%至200%)的發(fā)泡材料所提供的硬質(zhì)泡沫，還可為以相似溫度交聯(lián)至發(fā)泡位置的材料?？墒褂没诳山宦?lián)環(huán)氧樹(shù)脂的制劑材料。優(yōu)選的發(fā)泡材料是在低于發(fā)泡溫度的溫度下為熱塑性的制劑材料，因此其可被擠出或注塑成型，以在低于發(fā)泡溫度的溫度下提供發(fā)泡材料。如果需要硬質(zhì)加固泡沫，則一旦加熱引起發(fā)泡，就配制材料從而使其交聯(lián)。所述發(fā)泡材料優(yōu)選包含增粘劑(例如石油樹(shù)脂或松香酯)以促進(jìn)材料在發(fā)泡時(shí)的粘合。
[0016]本發(fā)明特別適用于在汽車(chē)內(nèi)部提供隔音性能，當(dāng)需要發(fā)泡材料提供隔音和/或密封時(shí)，該材料可具有例如200%至3000%的膨脹度。所述材料還可為未經(jīng)交聯(lián)的軟質(zhì)泡沫。
[0017]在優(yōu)選的汽車(chē)隔音材料的制備中，該材料為發(fā)泡的，其例如通常由聚合物例如乙烯-不飽和酯共聚物來(lái)制備高膨脹軟質(zhì)泡沫，所述共聚物通常為乙烯-乙酸乙烯酯共聚物和/或乙烯-丙烯酸酯共聚物。在本實(shí)施方案中，特別優(yōu)選的材料為基于烯烴聚合物的吸音泡沫，更具體為基于乙烯的聚合物。例如，所述發(fā)泡材料可為基于可包含C3至C8 a -烯烴共聚單體的乙烯共聚物或三元共聚物。特別優(yōu)選的聚合物的實(shí)例包括乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、乙烯-丙烯酸酯共聚物、EPDM或其混合物。優(yōu)選的市售可得的泡沫制劑的其他實(shí)例包括市售可得于L&L產(chǎn)品(歐洲)的基于聚合物的材料，其名稱為L(zhǎng)-2704、L-2806、L-2811、L-2820、L-2821、L-1066、L-2105、L-2106、L-2115、L-2308、L-2411、L-2412、L-2663、L-2664、L-2700、L-2703、L-4161、L-4200、L-4300、L-4315、L-4316、L-7102、L-7107 和 L-7220。
[0018]許多其它合適的材料為本領(lǐng)域已知，其還可用于制備用于噪聲衰減泡沫和/或減震泡沫。一種此類泡沫包括開(kāi)孔聚合物基礎(chǔ)材料，例如基于乙烯的聚合物，當(dāng)該材料與合適的組分(通常為發(fā)泡劑和固化劑)混合時(shí)，一旦施加熱或出現(xiàn)特定的環(huán)境條件時(shí)，就會(huì)以一種可靠且可預(yù)見(jiàn)的方式發(fā)泡和固化。從化學(xué)的角度來(lái)看，對(duì)于熱活化材料而言，固化前通常將吸音泡沫初始加工為可流動(dòng)熱塑性材料。所述材料優(yōu)選一旦固化就交聯(lián)，這使得該材料抵抗進(jìn)一步的流動(dòng)或最終形狀的改變。
[0019]盡管已經(jīng)公開(kāi)了用于制造吸音材料和/或減震材料的優(yōu)選材料，該材料可由其他材料(例如，本領(lǐng)域視為結(jié)構(gòu)泡沫的泡沫)形成，條件是所選材料是熱活化的或者由環(huán)境條件(例如，濕度、壓力、時(shí)間等)活化，并且其在對(duì)所選的應(yīng)用合適的條件下以一種可預(yù)見(jiàn)且可靠的方式固化。
[0020]一些其他可能的材料包括一但不限于一聚烯烴材料、共聚物和三元共聚物、苯酚/甲醛材料、含苯氧基材料和聚氨酯。美國(guó)專利號(hào)5，266，133 ;5，766，719 ;5，755，486 ；5，575，526 ;5，932，680 ;以及W000/27920記載了合適的材料。一般而言，所得到的泡沫的所需特性包括相對(duì)低的玻璃化轉(zhuǎn)變點(diǎn)，以及良好的耐腐蝕性。以這種方式，該材料一般不與汽車(chē)制造商所使用的材料體系相抵觸。此外，該材料將可承受汽車(chē)制造中通常所遇到的加工條件，如電子涂裝底漆、清洗和去油及其它涂布過(guò)程。
[0021]一般而言，合適的發(fā)泡泡沫具有約30至超過(guò)1000%的膨脹范圍。吸音泡沫的膨脹度可高達(dá)1500至2000%或更高。
[0022]在另一個(gè)實(shí)施方案中，吸音材料可以封裝或部分封裝的形式提供，例如將可發(fā)泡泡沫材料封裝或部分封裝在粘合劑殼內(nèi)。此外，所述吸音材料可包括熔融流動(dòng)性材料，例如美國(guó)專利第6，030, 701號(hào)中所公開(kāi)的。
[0023]本發(fā)明所用的可活化材料可包含一種或多種固化劑。還可包含任選的固化劑促進(jìn)劑。所用的固化劑和固化劑促進(jìn)劑的量可根據(jù)所需的結(jié)構(gòu)類型、所需的材料性能以及發(fā)泡材料所需的任何膨脹量以及所需的膨脹率而寬泛地變化。存在于發(fā)泡材料中的固化劑或固化劑促進(jìn)劑的示例性范圍為約0.001重量％至約7重量％。
[0024]優(yōu)選地，所述固化劑通過(guò)聚合物、苯氧基環(huán)氧樹(shù)脂或兩者以及任何可存在的環(huán)氧樹(shù)脂的交聯(lián)來(lái)幫助固化。還優(yōu)選固化劑有助于材料的熱固化。有用的固化劑種類為選自以下的材料:脂族或芳族胺或其各自的加合物、酰胺基胺、聚酰胺、脂環(huán)族胺、酸酐、多元羧酸聚酯、異氰酸酯、苯酚基樹(shù)脂(例如，苯酚或甲酚酚醛清漆樹(shù)脂、共聚物(例如苯酚萜烯、聚乙烯苯酚或雙酚-A甲醛共聚物)、雙羥苯基烷烴等)或其混合物。特別優(yōu)選的固化劑包括改性和未改性的聚胺或聚酰胺，例如三亞乙基四胺、二亞乙基三胺、四亞乙基五胺、氰基胍、雙氰胺等。如果使用固化劑促進(jìn)劑，則材料的實(shí)例包括改性或未改性的脲，例如亞甲基聯(lián)苯基雙脲、咪唑或其結(jié)合物。
[0025]根據(jù)材料所需的功能，其可包括一種或多種額外的聚合物或共聚物，其可包括多種不同的聚合物，例如熱塑性塑料、彈性體、塑性體及其結(jié)合物。例如，但不限于，可適當(dāng)納入材料中的聚合物，包括鹵化聚合物、聚碳酸酯、聚酮、聚氨酯、聚酯，以及衍生自硅烷、砜、烯丙基、烯烴、苯乙烯、丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、環(huán)氧樹(shù)脂、硅酮、酚醛樹(shù)脂、橡膠、聚苯醚、對(duì)苯二甲酸酯、乙酸酯(例如，EVA)、丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯(例如，乙烯-丙烯酸甲酯聚合物)的聚合物或其混合物。其他可能的聚合物材料可為或可包括——但不限于——聚烯烴(例如，聚乙烯、聚丙烯)、聚苯乙烯、聚丙烯酸酯、聚(環(huán)氧乙烷)、聚(乙烯亞胺)、聚酯、聚氨酯、聚硅氧烷、聚醚、聚膦嗪(polyphosphazine)、聚酰胺、聚酰亞胺、聚異丁烯、聚丙烯腈、聚(氯乙烯)、聚(甲基丙烯酸甲酯)、聚(乙酸乙烯酯)、聚(偏二氯乙烯)、聚四氟乙烯、聚異戊二烯、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸酯。
[0026]使用時(shí)，這些聚合物可占所述材料的小部分或較大部分。使用時(shí)，一種或多種額外的聚合物優(yōu)選占所述發(fā)泡材料的約0.1重量％至約50重量％，更優(yōu)選約I重量％至約20重量％，甚至更優(yōu)選約2重量％至約10重量％。
[0027]合適的硬質(zhì)材料的實(shí)例包括環(huán)氧基樹(shù)脂，這些發(fā)泡材料的實(shí)例為市售可得于L&LEurope, Strasbourg, France 的產(chǎn)品 L-0507、L-5207、L-5214、L-5234、L-5235、L-5236、L-5244、L-8050和L-8150。應(yīng)選擇這些產(chǎn)品，因其可在低于活化溫度的溫度下(通常80°C至90°C)成型。還優(yōu)選的是，當(dāng)所述材料用于汽車(chē)車(chē)架或座椅制造時(shí)，其在用來(lái)干燥和固化電子涂裝過(guò)程中沉積的防腐蝕涂層的烘箱所持的溫度下發(fā)泡，該溫度通常為120°C至180°C，更通常為130°C至150°C?；罨埃牧蟽?yōu)選是干燥的并且摸起來(lái)無(wú)粘性，因?yàn)檫@有利于海運(yùn)和加工，并防止污染。
[0028]本文使用的環(huán)氧樹(shù)脂意指任何含有至少一個(gè)環(huán)氧基官能團(tuán)的常規(guī)二聚、低聚或聚合環(huán)氧材料。環(huán)氧基含量通常大于40%。此外，術(shù)語(yǔ)環(huán)氧樹(shù)脂可用來(lái)表示一種環(huán)氧樹(shù)脂或多種環(huán)氧樹(shù)脂的結(jié)合物?；诰酆衔锏牟牧峡蔀榫哂幸粋€(gè)或多個(gè)可通過(guò)開(kāi)環(huán)反應(yīng)聚合的環(huán)氧乙烷環(huán)的含環(huán)氧基的材料。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，該材料包含約2重量％至75重量％的環(huán)氧樹(shù)脂，更優(yōu)選約4重量％至60重量％的環(huán)氧樹(shù)脂，甚至更優(yōu)選約25重量％至50重量％的環(huán)氧樹(shù)脂。當(dāng)然，環(huán)氧樹(shù)脂的量可更大或更小，這視預(yù)期的可活化材料的應(yīng)用而定。
[0029]所述環(huán)氧樹(shù)脂可為脂 族、環(huán)脂族、芳族等。環(huán)氧樹(shù)脂可作為固體(例如，作為小球、塊、片等)或液體(例如，環(huán)氧樹(shù)脂)提供，盡管如此優(yōu)選液體樹(shù)脂以提聞?wù)澈蟿┲苿┑募庸ば阅堋３橇碛姓f(shuō)明，本文所用的樹(shù)脂為在23°C的溫度下為固體的固體樹(shù)脂和在23°C下為液體的液體樹(shù)脂。該環(huán)氧樹(shù)脂可包括乙烯共聚物或三元共聚物。
[0030]可添加環(huán)氧樹(shù)脂來(lái)增加可發(fā)泡材料或非發(fā)泡材料的粘著力、流動(dòng)性或兩者。一種示例性的環(huán)氧樹(shù)脂可為酚醛樹(shù)脂，其可為酚醛清漆型或其它類型的樹(shù)脂。其它優(yōu)選的含環(huán)氧基的材料可包括雙酚-A表氯醇醚聚合物，或可由丁二烯或另外的聚合物添加劑改性的雙酚-A環(huán)氧樹(shù)脂或雙酚-F型環(huán)氧樹(shù)脂。此外，還可使用幾種不同的環(huán)氧樹(shù)脂的各種混合物。合適的環(huán)氧樹(shù)脂的實(shí)例為由Huntsman以商品名Araldite GY 282、GY 281和GY 285提供的售出品。
[0031]在某些實(shí)施方案中，可取的是，在可發(fā)泡或非發(fā)泡的可活化材料中納入一種或多種熱塑性聚醚和/或熱塑性環(huán)氧樹(shù)脂。如果納入一種或多種熱塑性聚醚，則其優(yōu)選占所述材料的約I重量％至約90重量％，更優(yōu)選約3重量％至約60重量％，甚至更優(yōu)選約4重量％至約25重量％。然而，對(duì)于其他材料而言，可使用更多或更少的熱塑性聚醚，這視材料的預(yù)期用途而定。
[0032]所述熱塑性聚醚通常包含側(cè)(pendant)羥基部分。所述熱塑性聚醚還可在其主鏈中包含芳族醚/胺重復(fù)單元。本發(fā)明的熱塑性聚醚對(duì)于重量2.16Kg的樣品在190°C的溫度下優(yōu)選具有每10分鐘約5克至約100克，更優(yōu)選約25克至約75克，甚至更優(yōu)選約40克至約60克的熔融指數(shù)。當(dāng)然，所述熱塑性聚醚可具有更高或更低的熔融指數(shù)，這視其預(yù)期應(yīng)用而定。優(yōu)選的熱塑性聚醚包括一但不限于一聚醚胺、聚(氨基醚)、單乙醇胺和二縮水甘油醚的共聚物、其結(jié)合物等。優(yōu)選地，所述熱塑性聚醚通過(guò)平均官能度為2或更小的胺(例如，雙官能胺)與縮水甘油醚(例如，二縮水甘油醚)反應(yīng)形成。本文所用的術(shù)語(yǔ)雙官能胺，指的是平均具有兩個(gè)活性基團(tuán)(例如，活潑氫)的胺。
[0033]根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，所述熱塑性聚醚通過(guò)伯胺、雙(仲)二胺、環(huán)二胺、其結(jié)合物等(例如，單乙醇胺)與二縮水甘油醚反應(yīng)形成，或通過(guò)胺與環(huán)氧基官能化的聚(環(huán)氧烷烴)反應(yīng)形成聚(氨基醚)而形成。根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方案，所述熱塑性聚醚通過(guò)雙官能胺與二縮水甘油醚或二環(huán)氧基官能化的聚(環(huán)氧烷烴)在足夠引起胺部分與環(huán)氧基部分反應(yīng)的條件下反應(yīng)形成具有胺鍵、醚鍵和側(cè)羥基部分的聚合物的主鏈來(lái)制備。任選地，可用可為伯胺或仲胺或非伯胺或仲胺的單官能親核試劑處理所述聚合物。
[0034]此外，可預(yù)期的是，可用具有一個(gè)活性基團(tuán)(例如，一個(gè)活潑氫)的胺(例如，環(huán)狀胺)來(lái)形成熱塑性聚醚。有利地，這類胺可有助于控制所形成的熱塑性醚的分子量。
[0035]優(yōu)選的熱塑性聚醚及其形成方法的實(shí)例公開(kāi)于美國(guó)專利號(hào)5，275，853 ；5，464，924和5，962，093。有利地，所述熱塑性聚醚可賦予材料各種所需的特性，例如用于多種應(yīng)用的所需的理化性質(zhì)，如本文進(jìn)一步描述。
[0036]盡管不是必需的，所述制劑可包括一種或多種乙烯聚合物或共聚物，例如乙烯-丙烯酸酯共聚物和乙烯-乙酸酯共聚物。乙烯-甲基丙烯酸酯和乙烯-乙酸乙烯酯是兩種優(yōu)選的乙烯共聚物。
[0037]還可取的是包括被一個(gè)或多個(gè)活性基團(tuán)(例如甲基丙烯酸縮水甘油酯或馬來(lái)酸酐)改性的活性聚乙烯樹(shù)脂。該類聚乙烯樹(shù)脂的實(shí)例以商品名LOTADER ? (例如，L0TADERAX 8900)售出，市售可得于Arkema Group。
`[0038]當(dāng)所述可活化材料為發(fā)泡材料時(shí)，可使用一種或多種發(fā)泡劑通過(guò)產(chǎn)生惰性氣體來(lái)使材料發(fā)泡，惰性氣體如所希望的那樣形成發(fā)泡材料的開(kāi)孔和/或閉孔結(jié)構(gòu)。
[0039]發(fā)泡劑可包含一個(gè)或多個(gè)含氮基團(tuán)，例如酰胺、胺等。合適的發(fā)泡劑的實(shí)例包括偶氮二甲酰胺、二亞硝基五亞甲基四胺、偶氮二甲酰胺、亞硝基五亞甲基四胺、4，1-氧基-雙-(苯磺酰基酰肼)、三肼基三嗪和N，N1- 二甲基-N，N1- 二亞硝基對(duì)苯二甲酰胺。還可提供發(fā)泡劑促進(jìn)劑?？墒褂酶鞣N促進(jìn)劑來(lái)提高發(fā)泡劑形成惰性氣體的速率。一種優(yōu)選的發(fā)泡劑促進(jìn)劑為金屬鹽，例如金屬氧化物，例如氧化鋅。其他優(yōu)選的促進(jìn)劑包括改性和未改性的噻唑或咪唑。應(yīng)使用的發(fā)泡劑和發(fā)泡劑促進(jìn)劑的量可根據(jù)所需孔結(jié)構(gòu)的類型、所需的膨脹量、所需的膨脹率等寬泛地變化。可活化材料中發(fā)泡劑和發(fā)泡劑促進(jìn)劑的量的示例性范圍為約0.001重量％至約5重量％。
[0040]所述可活化材料還可包含一種或多種填料，包括一但不限于一粒狀材料(例如，粉末)、珠、微球(例如購(gòu)自Zeelan Industries的Zeosphere)等。所述填料優(yōu)選包括通常不與存在于可活化材料中的其他組分反應(yīng)的材料。雖然所述填料通?？梢韵鄬?duì)較低的重量存在從而占據(jù)空間，但可預(yù)期的是，所述填料還可賦予例如強(qiáng)度和耐沖擊性性能。
[0041 ] 可使用的填料的實(shí)例包括二氧化硅、硅藻土、玻璃、粘土 (例如，包括納米粘土)、滑石、顏料、著色劑、玻璃珠或泡狀物(bubble)、玻璃、碳纖維或陶瓷纖維、尼龍纖維或聚酰胺纖維(例如，Kevlar)、抗氧化劑等。這些填料——特別是粘土——可有助于在發(fā)泡材料的流動(dòng)過(guò)程中的自平?？捎米魈盍系恼惩量砂ㄟx自高嶺石、伊利石、綠泥石、蒙脫石或海泡石類的可煅燒粘土。合適的填料的實(shí)例包括——但不限于——滑石、蛭石、葉蠟石、鋅蒙脫石、皂石、綠脫石、蒙脫石或其混合物。所述粘土還可包含少量其它組分，例如碳酸鹽、長(zhǎng)石、云母和石英。所述填料還可包含氯化銨，例如二甲基氯化銨和二甲基芐基氯化銨。還可使用二氧化鈦。
[0042]在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，可使用一種或多種礦物類填料或巖石類填料(例如碳酸鈣、碳酸鈉等)作為填料。在另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，可使用硅酸鹽礦物(例如云母)作為填料。
[0043]當(dāng)使用時(shí)，所述填料可占材料的10重量％或更低至90重量％或更高，但更通常為約20至55重量％。根據(jù)某些實(shí)施方案，所述材料可包含約0重量％至約3重量％，更優(yōu)選略小于I重量％的粘土或類似的填料。粉狀(例如，約0.01至約50，更優(yōu)選約I至25微米平均粒徑)礦物類填料可占材料的約5重量％至70重量％，更優(yōu)選約10重量％至約50重量％。
[0044]所述材料可視需要包含其它添加劑、試劑或改性劑(performance modifier),包括——但不限于——抗氧化劑、抗紫外線劑、阻燃劑、沖擊改性劑、熱穩(wěn)定劑、著色劑、加工助劑、潤(rùn)滑劑、增強(qiáng)劑(例如，短切玻璃或連續(xù)玻璃、陶瓷、芳族聚酰胺纖維或碳纖維、粒料等)。液體多硫化物可用來(lái)改善環(huán)境暴露，例如濕氣暴露和鹽水暴露。
[0045]在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，所述可活化材料包含粘合促進(jìn)材料，例如石油樹(shù)脂或合成或天然存在的松香酯增粘劑。使用這些材料可提高材料對(duì)箔的粘合性，還可提高材料對(duì)空腔壁的粘合性。優(yōu)選包含0.5至10重量％的這類粘合促進(jìn)材料。
[0046]當(dāng)確定所述可活化材 料的合適組分時(shí)，可重要的是配制所述材料從而使其將被活化，所述活化可包括在適當(dāng)?shù)臅r(shí)間或溫度下發(fā)泡。例如，在某些應(yīng)用中，將材料在室溫或者在生產(chǎn)環(huán)境的環(huán)境溫度下活化是不可取的。更通常，材料在較高的加工溫度下流動(dòng)。例如，在汽車(chē)裝配廠中所處的溫度可能適合，特別是當(dāng)材料連同其它組件在高溫或在較高的施用能量水平下加工時(shí)，例如，在涂裝準(zhǔn)備階段過(guò)程中。此外，所述材料優(yōu)選在環(huán)境溫度下摸起來(lái)無(wú)粘性，以減少污物和灰塵的沾染，并且有利于儲(chǔ)存和運(yùn)輸。
[0047]所用材料的量將取決于置有泡沫的空腔尺寸和所需的膨脹度。然而，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，對(duì)于大多數(shù)汽車(chē)而言，包含0.3mm至IOmm厚,特別是1.5mm至5mm的發(fā)泡材料層的層狀結(jié)構(gòu)特別適用于制備吸音泡沫和/或減震泡沫，這一厚度通常為汽車(chē)維修作業(yè)所需。
[0048]在又一個(gè)實(shí)施方案中，本發(fā)明可用于汽車(chē)或其他運(yùn)輸系統(tǒng)例如卡車(chē)、公共汽車(chē)、鐵路車(chē)輛和飛機(jī)的車(chē)身骨架和座椅中空腔的結(jié)構(gòu)加固。此處，所述材料通常為硬質(zhì)加固的熱固性層，例如發(fā)泡環(huán)氧樹(shù)脂或發(fā)泡聚氨酯，所述聚氨酯可為封閉型聚氨酯。在此情況下，該材料為可發(fā)泡的且具有兩種主要功能:其將穿過(guò)箔與中空部分內(nèi)部之間的空間膨脹，并與中空部分的內(nèi)壁的部分或全部相粘合。因此，活化能夠使發(fā)泡材料發(fā)泡并填補(bǔ)箔與中空結(jié)構(gòu)之間的空隙，這樣設(shè)計(jì)的目的是加固并與所選的中空結(jié)構(gòu)的內(nèi)表面相粘合。因此，所述發(fā)泡材料必須在所需溫度下發(fā)泡，并且必須有足夠的粘合力使汽車(chē)結(jié)構(gòu)內(nèi)部的加固件牢固地粘合。在本實(shí)施方案中，一旦發(fā)泡，它應(yīng)當(dāng)足夠強(qiáng)，以使其不會(huì)對(duì)所提供的整體加固效果造成任何弱勢(shì)。[0049]本發(fā)明中提供熱量的交流電路中所用的箔的橫截面優(yōu)選是恒定的，從而對(duì)所述粘合劑材料產(chǎn)生恒定的熱量供應(yīng)，箔的厚度優(yōu)選為0.05至2mm，更優(yōu)選0.05至0.25mm,最優(yōu)選0.05至0.15_。箔可為任何合適的導(dǎo)電材料；優(yōu)選不銹鋼、銅和鋁。交流電的頻率也優(yōu)選是恒定的，且其取決于粘合劑的活化溫度和金屬箔的尺寸。將該溫度調(diào)節(jié)成恒定值。優(yōu)選頻率為IOkHz至IMHz,更優(yōu)選IOOkHz至400kHz的電流。本發(fā)明特別適用于活化可注塑成型、擠出或沖切的可活化粘合劑材料的預(yù)成型件。本發(fā)明適用于活化可發(fā)泡或非發(fā)泡的粘合劑。然而，本發(fā)明特別適用于活化厚度為0.3至10_，特別是1.5至5_的熱發(fā)泡性和熱固性預(yù)成型粘合劑材料。
[0050]本發(fā)明參照附圖進(jìn)行說(shuō)明，其中
[0051]圖1為示出與金屬箔(2)相接觸的交流電電路(I)和位于箔附近的發(fā)泡材料條(3)的示意圖。[0052]圖2示出了如何將條置于金屬箔鄰近但與金屬箔間隔開(kāi)，圖3示出了如何將條與金屬箔相接觸；
[0053]圖4和5示出了在發(fā)泡材料發(fā)泡后圖2和3的材料。
[0054]本發(fā)明還參照以下實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明，實(shí)施例采用類似于圖1所示的裝置，金屬箔為厚度是0.1mm的不銹鋼條。發(fā)泡材料為以L-4161市售可得于L&L Product的已加入5重量％鐵粉的基于乙烯-乙酸乙烯酯共聚物條(實(shí)施例4除外)。發(fā)泡之前所述條的厚度為
2.5mmo
[0055]將發(fā)泡材料置于金屬條上，并通過(guò)流經(jīng)58A的電流來(lái)活化，以使金屬條的表面達(dá)到所需的峰值溫度，然后用25A保持該溫度。流過(guò)金屬箔的功率為IlV且頻率為20kHz，這引起發(fā)泡材料發(fā)泡并發(fā)展粘著性，從而與金屬條相粘合。將由發(fā)泡材料和金屬條形成的層壓物冷卻并靜置一段時(shí)間，測(cè)量金屬條與發(fā)泡材料之間的粘著強(qiáng)度(搭接剪切力(lapshear))。所述發(fā)泡材料的膨脹度為約150%。結(jié)果如下所示。
[0056]
【權(quán)利要求】
1.一種用于活化熱活化材料的方法，包括通過(guò)結(jié)合焦耳效應(yīng)和趨膚效應(yīng)來(lái)加熱材料，其中將一塊材料置于包含部分交變電流的金屬箔附近，其中所述材料由流過(guò)金屬箔的電流通過(guò)焦耳效應(yīng)和趨膚效應(yīng)所產(chǎn)生的熱量而活化。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述熱活化材料為熱活化粘合劑。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的方法，其中所述熱活化材料為熱固性和熱發(fā)泡材料。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項(xiàng)的方法，其中所述可活化材料為熱固性或熱塑性樹(shù)脂。
5. 根據(jù)前述權(quán)利要求任一項(xiàng)的方法，其中所述箔遍布這塊材料的全面積。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項(xiàng)的方法，其中所述可活化材料包含導(dǎo)熱填料。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的方法，其中所述填料選自腈硼、氮化鋁、碳化硅、碳化硼、磷鐵或碳纖維。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項(xiàng)的方法，其中所述導(dǎo)電金屬箔為厚度為0.05至2mm，優(yōu)選0.05 至 0.2mm，且電流為 IOkHz 至 IMHz，優(yōu)選 20kHz 至 500kHz，更優(yōu)選 IOOkHz 至 400kHz 的不銹鋼、銅或鋁。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項(xiàng)的方法用于在車(chē)體內(nèi)提供隔音的用途。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項(xiàng)的方法，其中所述可活化材料為發(fā)泡環(huán)氧基樹(shù)脂。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項(xiàng)的方法，其中所述可活化材料包含1.5mm至IOmm厚,特別是1.5mm至5mm的發(fā)泡材料層。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項(xiàng)的方法，其中所述箔的厚度為0.05至2mm。
13.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項(xiàng)的方法，其中交流電的頻率恒定。
14.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項(xiàng)的方法，其中電流的頻率為IOkHz至1MHz。
【文檔編號(hào)】C09J5/00GK103492505SQ201280020045
【公開(kāi)日】2014年1月1日 申請(qǐng)日期:2012年4月4日 優(yōu)先權(quán)日:2011年4月5日
【發(fā)明者】D·沃納, F·梅爾, F·埃斯庫(kù)迪爾 申請(qǐng)人:澤菲羅斯公司