專利名稱：用于粘接的超聲能量的制作方法
技術領域：
本申請涉及超聲能量協(xié)助粘合劑粘接的應用。更特別的是，本發(fā)明涉 及將超聲振動應用于構件上使其協(xié)助將粘合劑與一個或多個表面粘接。
背景技術：
在眾多領域都會用到粘接。例如，在制造如車輛(例如轎車、巴士等 等)、飛行器(例如飛機)這類產品時，通常在這些交通工具的裝配和生 產中，將其部件表面粘接在一起。此外，在例如上述交通工具的裝配和生 產中，或者是在各種其它制品的裝配和生產中，也會將各種不同材料例如 金屬、玻璃、聚合物材料等等的表面彼此粘接。在美國專利7,128,373、 6,997,515 、 6,984,287 、 6,739,673 、 6，739，302 、 6,688,700、 6,543,404、 6,491,346中公開了一些粘接的實例，將這些文獻全文合并于此作為參考。
雖然粘接技術己經應用了這么多年，但是有關粘接的現有技術仍然存 在著非常多的缺陷。舉一個例子，很多粘合劑的固化時間都很長，這是人 們所不希望的。另一個例子是，在部件裝配或生產期間粘合劑的期望固化 時限，與應用粘合劑的期望時限不相符。還有一個例子，就是粘合劑與表 面之間牢固連接的能力會受到限制。再有一個例子就是，使粘合劑固化所 需的常規(guī)熱源和/或能量源，在各種各樣的生產環(huán)境下有可能是不合乎需要 的和/或不方便的。
因此，工業(yè)上需要一種方法和技術，能夠克服一個或多個上述粘接方 面的缺陷或其它的缺陷，這將通過本發(fā)明的說明變得清晰明了。

發(fā)明內容
本發(fā)明公開了 一種在形成制品期間，使粘合劑與制品的表面相粘接的 方法。根據該方法，粘合劑在形成制品期間，與第一基底的表面接觸。該 粘合劑是一種潛在粘合劑，其受熱固化。該粘合劑包括至少一種以下物 質環(huán)氧樹脂、聚氨酯、聚脲、聚酯、乙烯基酯或酚醛樹脂 (phenolic)。該制品可以選自家具、運輸車輛、家用器具、玩具或電
子設備。為了使粘合劑與第一基底的表面粘接，向粘合劑表面施加超聲能 量。典型的，施加能量時，無需在粘合劑周圍環(huán)境中進行加熱。


圖l是根據本發(fā)明的一個方面，示例性的超聲能量提供器。
圖2是根據本發(fā)明的一個方面，示例性的粘接技術的側視圖。
圖3A和3B是根據本發(fā)明的一個示例性方面，施加到表面上的粘合劑。
圖4是根據本發(fā)明一個示例性方面，具有粘附零件的車輛透視圖。
具體實施例方式
本發(fā)明基于使用超聲能量(例如超聲振動)，使其協(xié)助粘合劑粘接到 構件或結構的至少一個表面上。因此，本發(fā)明提供了一種方法，包括兩個 或更多下列步驟中的組合
1) 使粘合劑與第一基底表面接觸；
2) 使粘合劑與第二基底表面接觸；
3) 向粘合劑施加超聲能量，以協(xié)助粘合劑粘接到第一基底表面和/或 第二基底表面。
已經發(fā)現，對于多種不同情況，用該方法協(xié)助給定粘合劑的粘接都是 特別理想的。作為一個實例，該方法可以用于在相對短的時間段內協(xié)助給 定粘合劑進行粘接。作為另一個或用于替換的實例，該方法可以為某些位 置提供更高程度的粘合性，否則這種粘合性只能經過長時間之后才能達到 或者根本無法達到。
可以預期，多種不同的超聲能量提供器，都可以用于向粘合劑提供超聲能量。典型的超聲能量提供器，被設計為能夠提供超聲振動，其包括兩 個或更多的能量源(例如電源或電發(fā)生器)， 一個或多個能量處理器(例 如轉換器、放大器或二者兼有)和能量傳送器(例如喇叭)。典型的，能 量源提供能量，如果需要的話，該能量會通過一個或多個能量處理器進行 處理，并且該能量從傳送器被提供和輸送到粘合劑上，這將在下文中進行 說明。對能量的處理，包括將能量轉化為所希望的傳送形式(例如從電能 轉化為超聲能量，如超聲振動)、增加或減少送往傳送器的能量、改變送 往傳送器的能量的性質等等。
參考圖1，其中示出了示例性的超聲能量提供器10。如圖所示，該提 供器IO包括能量源或電源12、第一能量處理器14 (圖中是轉換器)、第 二能量處理器16 (圖中是放大器)、和傳送器18 (圖中是喇叭)。在所 示的特定實施方式中，能量源12向第一能量處理器14提供電能(例如電 壓)，所述的第一能量處理器14使用至少一個、但是優(yōu)選使用多個壓電 構件，用以將電能轉化為超聲振動形式的機械能。隨后，將能量(例如振 動)提供給第二能量處理器16，其增加或減小振動的振幅，借此增加或減 少輸送到傳送器18中的超聲振動形式的能量的量。傳送器18隨后將超聲 能量(例如振動)提供給粘合劑，所述的粘合劑將在下文中進一步說明。
適用于本發(fā)明的一種示例性超聲能量提供器，是2000系列大功率提 供器，其可以由Branson Ultrasonics corporation, 41 Eagle Rd.， Danbury CT， 06813處購得。該提供器典型的可以提供頻率為約10 KHz-約50 KHz的振 動或超聲能量，但是，除非特別說明，更高或更低的頻率也是可以的。示 例性的頻率包括但不局限于10KHz、 20KHz和40KHz。還可以預期的 是，可以將不同水平的超聲能量逐漸施加到粘合劑上，以得到所期望的固 化效果。
多種不同的粘合劑都可以用于本發(fā)明中，但是一些特別的粘合劑是優(yōu) 選的。通常優(yōu)選的是，粘合劑能夠與其接觸的基底(例如構件、結構等 等)的表面材料相容(即能夠與之粘接)。但是，如果粘合劑輕微的或基 本上與這些材料之一不相容，那么希望對這些不相容形成的材料表面進行 處理。示例性的處理包括使用底物、曝露于等離子體中、或者兩種方法 相結合，等等。所用的粘合劑可以是熱固性的、聚合性的或二者兼而有之，并且可以是二組份粘合劑、按需固化粘合劑(例如潛在粘合劑)或者 其它類型。
粘合劑可以是基于尿垸的粘合劑，更特別的是尿烷粘合劑。作為一種 替代方式，粘合劑可以包括一種功能性組分，該組分選自丙烯腈丁二烯
苯乙烯(ABS)、聚碳酸酯(PC)或它們的混合物(例如PC-ABS)。粘合劑還 可以是或作為一種替代方式是硅烷粘合劑、硅酮粘合劑或它們的混合物。 任選的，也可以采用丙烯酸系粘合劑。粘合劑還可以包括環(huán)氧樹脂或環(huán)氧 樹脂基粘合劑。還可以包括聚烯烴系粘合劑、聚苯乙烯系粘合劑、丙烯酸 系粘合劑或它們的混合物。在一種實施方式中，優(yōu)選的粘合劑包括垸基硼 烷。合適的粘合劑的實例在共有美國專利第09/466,321號(于1999年12 月17日提交)和專利公開號為20020058764和20030001410的文件中進行 了公開，將其全文合并于此作為參考。任何這些粘合劑都可以包括合適的 改性劑，所述的改性劑包括本領域公知的增粘劑、彈性體、抗沖改性劑、 等等。在美國專利6,709,539、 6,613,816、 6,127,032、 5,194,550中也公開 了可能適合的粘合劑，將這些文件全文合并于此作為參考。
在一種實施方式中，使用了一種兩部分有機硼烷/胺復合粘合劑或其它 粘合劑，用以將結構粘接在一起。有利的是，這樣的粘合劑可以與表面能 較低的表面或基底相粘接。因而，粘合劑優(yōu)選能夠與表面能小于45 mJ/m2 的相應表面相粘接。
在國際專利申請PCT/US00/33806中所公開的粘合劑、聚合性組合物 以及使用方法，是尤其適合用在本發(fā)明中來粘接結構的，將這篇文獻合并 于此作為參考。
通常，粘合劑所展示出的粘合性，應當至少部分歸功于向粘合劑上傳 遞的超聲能量(例如振動)。因此，在超聲能量的作用下，粘合劑會展示 出初始量的粘合性、提高或增加程度的粘合性、基本完全的粘合性、或這 些表現的結合等等。這樣的粘合性優(yōu)選與相同粘合劑在不接受超聲能量作 用時所展示出來的粘合性量相關。
按需固化的粘合劑例如熱固性和/或潛在粘合劑，是特別理想的粘合 劑，其在超聲能量作用下會顯示粘合性。潛在粘合劑典型的在固化和/或熱 固化時顯示粘合性。用在這里時，潛在粘合劑通常是這樣的粘合劑在第一溫度以下，基本上未固化和/或熱固化(即少于5%的固化和/或熱固 化)，但是在第二溫度以上，基本上完全固化和/或熱固化(即大于70%、 80%、 90%或更多的固化和/或熱固化)，且第二溫度高于第一溫度。第一 溫度典型的低于約80°C，更典型的是低于約55°C，還更典型的是低于約 3(TC，但是更高或更低的溫度也是可能的。第二溫度典型高于約65°C，更 典型的是高于約IOO'C，還更可能的是高于約180°C，但是更高或更低的 溫度也是允許的。潛在固化粘合劑通常使用能量來引發(fā)或觸發(fā)聚合反應、 交聯(lián)反應、或者兩種反應的結合等等，以逐漸增加粘合劑的粘合強度。這 樣的潛在粘合劑可以是環(huán)氧型粘合劑(例如可通過胺來潛在固化或熱固化 的環(huán)氧聚合物或材料)。這樣的潛在粘合劑還可以是聚氨酯或聚脲型粘合 劑(例如通過異氰酸酯來潛在固化或熱固化的、可與異氰酸酯反應的化合 物，例如多元醇)。其它的或替代的粘合劑可以包括或基于聚酯、乙烯基 酯、酚醛塑料、或者它們的結合等等。其它潛在粘合劑類型包括熱固性的 甲硅烷基封端的聚合物。
二組份粘合劑也可用于本發(fā)明中。用在本發(fā)明中時，當二組份固化劑 中的第一或聚合物組分與第二或固化劑組分混合時，就發(fā)生反應從而固化 和/或熱固化，并且典型的基本上在約為23'C的溫度下進行反應(至少80 %、 90%或更多發(fā)生固化或熱固化)。作為實例，第一組分可以包括環(huán)氧 聚合物，而第二組分包括胺。作為另一個實例，第一組分可以包括可與異 氰酸酯反應的化合物，而第二組分包括異氰酸酯。
無論是潛在的、二組份的或是其它的粘合劑，都可以是按需固化粘合 劑，其需要單獨的操作來使粘合劑開始固化。在一種實施方式中，這通過 使用包封物式固化劑來達到，所述的包封物在裝配期間或加熱下會破裂。 在另一種實施方式中，這是通過去除保護涂層而使粘合劑曝露于環(huán)境條件 下來達到的。還可以通過使粘合劑接受加熱、紅外或紫外光源輻照、或剪 切力作用等，來引發(fā)固化。
雖然預計也可以采用其它的粘合劑種類(例如尿烷、丙烯酸樹脂、硅 烷、等等)，但是優(yōu)選的粘合劑是高溫環(huán)氧樹脂、聚酰亞胺、雜聚酰亞胺/ 環(huán)氧樹脂粘合劑或環(huán)氧酚醛清漆/丁腈橡膠粘合劑。優(yōu)選的粘合劑是高溫環(huán) 氧樹脂粘合劑。高溫環(huán)氧樹脂粘合劑指的是粘合劑中的主要成分是環(huán)氧樹脂，其固化時可以經受住上文所述的溫度，而不會發(fā)生分解或從基底上 脫層。
典型的，使粘合劑與至少一個基底的表面接觸，并且更典型的是，使 其與第一基底的表面和第二基底的表面接觸，并且向粘合劑提供超聲能 量，由此協(xié)助粘合劑與表面之間的粘接?？梢灾苯訉⒊暷芰枯斔偷秸澈?劑上，但是更典型的是，將超聲能量從至少一個基底輸送到粘合劑上。在 這一實施方式中，超聲能量提供器、更典型的是超聲能量提供器的傳送 器，與基底接觸，以將超聲能量傳送至基底，接著，基底將超聲能量傳送 給粘合劑，以協(xié)助粘合劑粘接在基底上。
參考圖2，本發(fā)明的粘合劑26，與第一基底30的表面28和第二基底 34的表面32相接觸。在上述發(fā)生上述接觸之前、之后或同時，圖1的超 聲提供器10、特別是提供器的傳送器18與第一基底30接觸，并將超聲振 動傳送給基底30，而基底30將超聲振動傳送給粘合劑26，由此協(xié)助粘合 劑與表面28、 32之間的粘接。
如圖2所示，所要粘接的表面可以是平面的或平坦的。表面還可以是 起伏狀的。例如，能夠相互協(xié)作以形成連接的任何合適表面都可以被采 用，例如可以使用摩擦配合、干擾配合或一些其它的互鎖配合。合適的連 接包括對接、搭接、插槽連接、嵌接或者這些方式的結合等等。
超聲能量可以根據一種或多種機制參與粘接。通常，人們相信，不需 要那些非必要的特別理論，超聲能量就可協(xié)助粘合劑潤濕任何與粘合劑接 觸的基底表面。舉例說明，參考圖3A和3B。圖3A是表面40與粘合劑 42接觸之后、施加超聲能量之前的表面40放大圖?？梢钥吹?，超聲能 量、特別是超聲振動可協(xié)助粘合劑42與表面40上更多的表面積相接觸， 從而提髙其與表面40之間的粘合性。這種接觸面積增大現象，是表面和/ 或粘合劑運動的結果，而所述的運動是超聲能量和/或由超聲能量引起的粘 合劑加熱造成的，所述的超聲能量使得粘合劑更易流動。這種類型的粘合 性增強，可以用于很多的粘接應用中，如本文所述的情況或者其它情況都 可以使用這種方式，其對于液體和/或半固體粘合劑是特別有效的，當然也 可以用于完全固態(tài)的粘合劑。
在另一種實施方式中，通過超聲能量(例如振動)對粘合劑進行加熱，也可以協(xié)助粘合劑與基底表面之間的粘接。特別的，這種加熱可以協(xié) 助一些機制的進行，例如粘合劑的固化、熱固化、交聯(lián)和/或聚合，因此其 對于通過這些機制進行粘合的粘合劑是特別有幫助的。應當理解，根據任 何這些機制進行粘合的粘合劑，都已經在本文中公開了。有利的是，在本 發(fā)明的一些實施方式中，用超聲能量使粘合劑發(fā)生部分或完全固化，此時
粘合劑周圍的環(huán)境溫度(即距離粘合劑lcm處的空氣溫度)保持在低于 80°C、更典型的是低于50°C、還更典型的是低于35'C的溫度。在這種實 施方式中，粘合劑可以通過超聲能量來加熱固化，而無需額外的加熱、例 如使用烘箱來達到粘合劑的周圍環(huán)境溫度。
已經發(fā)現，這種通過超聲能量對粘合劑進行加熱的方式，對于按需固 化粘合劑、更特別的是對于本文所述的潛在固化粘合劑是特別有效的。應 當理解，這樣的加熱方式可以用于任何本文所述的或者是其它已知的按需 固化粘合劑或潛在固化粘合劑。
作為按需固化或潛在固化系統(tǒng)的一個實例，粘合劑可以由基底或聚合 材料(例如環(huán)氧材料或可與異氰酸酯反應的材料)組成，所述基底或聚合 材料中具有催化劑、固化劑或其他反應性化合物，這些物質都包覆在包封 物中(例如熱塑性殼)，這些包封物分散在整個基底或聚合物材料中。一 旦接收到超聲能量，包封物典型的就會失效(例如熔化或破裂)，從而使 得包封物中的可反應化合物能夠與基底或聚合物材料進行反應，借此使基 底或聚合物材料發(fā)生固化、聚合、交聯(lián)、熱固化或這些現象的組合。通過 單獨使用超聲能量或與其它加熱方式聯(lián)合使用，將這樣的粘合劑升溫到約 40。C-約140°C、更典型的為約50'C-約IO(TC并且還更典型的可以升溫到 約6(TC-約80。C，可以使其至少部分固化或者基本上都固化，根據所用的 包封物類型，也可以升高到其它的溫度范圍。這些粘合劑的其它實例，包 括含有異氰酸酯包封物的多元醇預聚物粘合劑，其可以在市面上買到，商 標為BETAFORCE，來自The Dow Chemical Company, Midland, MI。對于 這種粘合劑，通過單獨使用超聲能量或與其它加熱方式聯(lián)合使用，將其升 溫到約5(TC-約200°C、更典型的為約8(TC-約16(TC并且還更典型的可以 升溫到約12(TC-約140°C，可以使其至少部分固化或者基本上都固化。
作為按需固化或潛在固化系統(tǒng)的一個實例，粘合劑可以由基底或聚合材料(例如環(huán)氧材料或可與異氰酸酯反應的材料)組成，所述基底或聚合 材料中具有催化劑、固化劑或其他反應性化合物，當粘合劑達到高溫時， 這些物質使得基底材料發(fā)生固化、聚合、交聯(lián)、熱固化或這些現象的結
合。這些粘合劑的實例包括BETAMAT系列粘合劑。可由The Dow Chemical Company, Midland, MI購得。對于這種粘合劑，通過單獨使用超 聲能量或與其它加熱方式聯(lián)合使用，將其升溫到約12(TC-約30(TC、更典 型的為約15(TC-約250。C并且還更典型的可以升溫到約190。C-約210°C， 可以使其至少部分固化或者基本上都固化。
有利的是，根據所用粘合劑，向粘合劑上施加超聲能量，可以使粘合 劑的固化時間相對縮短。特別是已經發(fā)現，粘合劑或至少一部分粘合劑， 例如潛在固化粘合劑，可以在相對短的時間內(例如少于10分鐘、少于2 分鐘、少于l分鐘或更短的時間內)，發(fā)生充分量的固化(例如至少30% 固化、至少60%固化、至少90%固化或更大程度的固化)。此外，當粘 合劑在這樣的時間段內發(fā)生充分量的固化時，其通常可以展示出至少約 250 psi、更典型的是至少約為300psi、還可以是至少為800psi或至少為約 1000psi的抗拉強度，所述的抗拉強度根據SAE 1529測得。
應當注意，間歇的和/或重復的施加超聲能量是有利的，例如施加一段 時間的能量后進行停頓，并重復進行這一過程。與連續(xù)施加超聲能量相 比，通過這種方式可以向粘合劑提供較多的熱量，同時對基底提供較少的 熱量。還可以預期到的是，本發(fā)明可以用于，對一個或多個部位的粘合劑 進行局部固化或局部粘接，所述的部位是整個粘合劑區(qū)域或粘合劑條帶的 一部分，由此為初始粘接提供足夠的粘合性，直到后來所有的粘合劑發(fā)生 更為充分的固化和粘接。
本發(fā)明的粘接技術，可以用于協(xié)助粘合劑與各種不同基底表面進行粘 接，所述的基底可以由各種不同材料形成。例如，基底和/或所連接的表面 或基底，可以由玻璃、金屬(例如鋼、鋁或二者兼有)、聚合物材料(例 如塑料、彈性體、熱塑性塑料、熱固性塑料、或這些材料的組合，等 等)、纖維材料(例如木材、織物等等)。此外，該技術還可以用于粘合 劑與相似表面(即由類似或相同材料制成的表面)或不同表面(即由不同 材料制成的表面)之間的粘接、因此，該技術可以用于用粘合劑將聚合物材料表面與其它聚合物材料表面、金屬表面與其它金屬表面、玻璃表面與 其它玻璃表面等等進行粘接。而任選的，該技術也可以用于用粘合劑將聚 合物材料表面與玻璃表面、玻璃表面與金屬表面、聚合物材料表面與金屬 表面等等進行粘接。在這兩種情況下，通常都優(yōu)選粘合劑由多于一種、兩 種或不同材料組成，粘合劑所連接的表面為一個、兩個或多個。
還可以預期的是，粘合劑所連接的表面是被涂覆的表面。實例包括涂 覆有底物、油漆、電鍍層、這些涂層的組合或其它涂層的金屬、玻璃或聚 合物表面。因此，用于本發(fā)明時，將第一材料組成的表面與有相同或不同 材料形成的表面進行粘接，除非另有說明，否則都包括直接與該表面粘接 或者與該表面的涂層進行粘接。
如同所建議的，聚合物材料表面可以包括熱固性材料、熱塑性材料、 或二者的混合物。優(yōu)選的高性能熱塑性材料是，聚對苯二甲酸丁二酯、聚 醚酰亞胺、聚苯醚/聚酰胺樹脂、聚醚砜樹脂、聚醚醚酮樹脂、液晶聚合
物、聚芳砜樹脂、聚酰胺酰亞胺樹脂、聚鄰苯二甲酰亞胺樹脂、尼龍66、 聚酰胺樹脂、間同立構聚苯乙烯、和它們的混合物。在特別優(yōu)選的實施方 式中，該材料是熱塑性材料，其選自聚酰胺、聚苯乙烯、聚烯烴、聚碳酸 酯、或它們的混合物。更優(yōu)選的是，該材料選自聚酰胺(例如尼龍66)、 聚苯乙烯或它們的混合物。在一種優(yōu)選的實施方式中，該材料是聚酰胺和 間同立構聚苯乙烯的混合物，更優(yōu)選的是尼龍66與間同立構聚苯乙烯的 混合物。可以使用的熱固性材料是聚氨酯、環(huán)氧樹脂、或模塑料(例如塊 狀或片狀模塑料)等等。
通常，可以預期，超聲能量提供器可以位于或鄰近一個或多個表面上 應用(即接觸)粘合劑的位置，并且在粘合劑與一個或多個表面接觸之 后，該超聲能量提供器可以在相對較短的時間內向粘合劑提供能量。用于 本發(fā)明時，相對較短的時間指的是，在應用粘合劑之后典型的少于10小 時、更典型的是少于1.5小時、更典型的是小于25分鐘、還可以是小于 IO或甚至是小于5分鐘的時間后，就施加超聲能量。在本發(fā)明中，當用于 指明粘合劑的方位時，術語"位于"或"鄰近"的意思是1000米之內、更典型 的是300米之內、更典型的是IOO米之內、還更典型的是40米之內、甚至 可以是15米或8米之內。作為實例，用于本文所述的車輛或其它情況時，可以將超聲能量提供器設置在汽車或汽車部件裝配廠中，并使其位于 或鄰近某一位置，例如應用粘合劑的汽車裝配線上。
通過使用本發(fā)明的超聲能量，粘合劑可以基本上或完全的固化和/或粘 接。但是還可以預期，可以在第一時間段之內，使用超聲能量來提供初始 或第一程度的固化和/或粘接，在第二時間段內，使粘合劑經受第二程度的 固化和/或粘接，該第二時間段與第一時間段不同，并且在第二時間段內典 型的使用例如持續(xù)或外部加熱的機制，而不是使用超聲能量。在這種情況 下，第一程度的固化和/或粘接，典型的占經過第一和第二程度后所達到的
整個固化和/或粘接的少于90%、更典型的是少于70%、還可能是少于40 %，這是通過測量整個粘合劑的一部分發(fā)生固化和/或粘接的量測定的，或 者是通過測量整個粘合劑發(fā)生的固化和/或粘接的量來測定的。在這種實施 方式中，在經過第一程度固化和/或粘接后，粘合劑的抗拉強度，比經過第 二程度固化和/或粘接后粘合劑的抗拉強度，小至少10%、更典型的是小 至少30%、還更典型的是小至少50%，但這并非是必須的，除非另有說 明。這樣的抗拉強度可以根據SAE 1529來測量。
能夠根據本發(fā)明進行粘接的基底和這些基底的表面，可以是家具、運 輸車輛、家用器具、玩具、電子裝置、或其它制品的部分構件或結構。已 經發(fā)現，本發(fā)明特別適用于運輸車輛和這些車輛的結構或構件，所述的結 構或構件可以包括適于進行粘接的基底和表面，所述的結構或構件包括但 不局限于車體構件、緩沖器構件、車框構件、車頂構件、車身構件(例 如面板)、擋風玻璃、后車窗、內部構件、工具面板組件、座椅靠背組 件、燈組件、導水組件、散熱器水箱組件、手套箱組件、中控臺組件、油 槽組件、發(fā)動機進氣管組件、氣囊門組件、支柱(例如支柱的金屬架)、 或這些部件的組合等等。還發(fā)現，本發(fā)明特別適用于將導線或導線支架粘 接導框架中(例如金屬框架，優(yōu)選是鋼質的)，其可以用于車輛或其它制 品。此外，根據本發(fā)明，這些結構和構件可以彼此粘接，例如，在將車頂 模塊扣壓到車身其余部分上時或者將車的其它部分扣壓在一起時，框架構 件、支柱組件、車體構件、車頂構件、或這些構件的組合等，都可以與其 它的框架構件、車體構件、支柱構件、或這些構件的組合等彼此進行粘 接。這些結構、構件、和組件以及所用粘合劑的不同實例，在美國專利號為7,137,670、 7，128，373、 6，997，515、 6,988,757、 6，984，287、 6，860，010、 6,739,673、 6,739,302、 6，688，700、 6,613,389、 6,543,404、 6,491,346的文件 中，以及美國專利公開號為20050082896、 200500406卯、20050005890、 20040238114 、20040231628 、20040194877 、20040160089 、 20040155513 、 20040041429 、 20030214082 、 20030159264 、 and 20030075968的文件中有所公開，將它們全部合并于此作為參考，其中通 用的和特別公開的基底和構件可以通過本發(fā)明的方法和/或技術來彼此粘 接。
實施例
參考圖4,作為一個實施例，超聲能量可以用于協(xié)助將玻璃面板50 (例如擋風玻璃或后窗玻璃)與一個或多個汽車構件52、 54、 56、 58進 行粘接，例如支柱52、 54，罩或后框56，車頂58或其它。在這種實施方 式中，粘合劑62與玻璃面板50的表面(例如玻璃表面)和一個或多個構 件52、 54、 56、 58的表面接觸，超聲能量提供器的傳動器與玻璃面板50 或一個或多個構件52、 54、 56、 58接觸，以向粘合劑提供超聲能量(例 如振動)，從而根據本發(fā)明上文所述，協(xié)助粘合劑與面板50和/或構件 52、 54、 56、 58之間的粘接。根據這一實施例，粘合劑例如聚氨酯或其它 粘合劑，可以相對較快的粘接到第一程度，這種程度的粘接足以允許進行 進一步的車輛加工和生產，并且隨后，在一段時間之內，由于粘合劑處于 空氣中的水分中或其它的原因，粘合劑發(fā)生固化，達到第二程度的粘接。
作為另一個實施例，本發(fā)明的粘接技術可以不需要臨時性的機械扣 件，這些扣件典型的是用于在粘合劑固化和/或粘接到結構的基底表面時， 至少臨時性的將結構保持在一起。因此，粘合劑(例如環(huán)氧結構的粘合 劑)可以與第一基底的表面和第二基底的表面接觸，所述第一基底是制品
(例如運輸車輛)的第一結構的一部分，所述第二基底是制品(例如運輸 車輛)的第二結構的一部分，并且可以如上文所述，在相對較短的時間內 施加超聲能量，以使粘合劑與表面相粘接，從而就不再需要臨行性扣件。 當一個或多個表面或基底是塑料時，這種技術是特別適于提供粘接的?？?以通過超聲能量在第一程度提供這樣的粘接，并且通過其它機制提供第二程度的粘接。任選的，可以通過超聲能量進行基本上完全的固化。
作為另一個實施例，在將粘合劑(例如環(huán)氧結構粘合劑)設計為在涂 層或油漆烘箱中固化的情況下，本發(fā)明的粘接技術可以不需要使用臨時性 扣件或附件。因此，粘合劑(例如環(huán)氧結構的粘合劑)可以與第一基底的 表面和第二基底的表面接觸，所述第一基底是制品(例如運輸車輛)的第 一結構的一部分，所述第二基底是制品(例如運輸車輛)的第二結構的一 部分，并且可以如上文所述，在相對較短的時間內施加超聲能量，以使粘 合劑與表面相粘接，從而就不再需要臨行性扣件。這可以提供第一程度的 固化和/或粘接，而第二程度的固化和/或粘接可以在涂層或油漆烘箱中進 行。任選的，可以通過超聲能量進行基本上完全的固化。
除非另有說明，否則本文所述的各種結構的尺寸和幾何形狀并不構成 對本發(fā)明的限制，并且其它的尺寸和幾何形狀可能構成限制。多個結構構 件的情形也可以作為單個的綜合結構提供。任選的，單個的綜合結構可以 被分為多個構件。此外，當本發(fā)明的某一特征僅在本文中一個示例性實施 方式中進行說明時，這一特征也可以于其它實施方式中的一個或多個其它 特征進行組合，以用于任何給定的用途。從上文還可以認識到，本文中單 一結構的制造及其操作，也是本發(fā)明方法的一部分。
本發(fā)明的優(yōu)選實施方式已經公開。但是，本領域的技術人員應當認識 到，可以在本發(fā)明教導的范圍內進行某些改良。因此，所附權利要求應被 理解為確定了本發(fā)明的真正范圍和內容。
權利要求
1.一種在形成制品期間將粘合劑與制品表面相粘接的方法，該方法包括在形成制品期間，使粘合劑與第一基底的表面接觸，其中i.粘合劑是潛在粘合劑，其在加熱下固化；ii.粘合劑包括環(huán)氧樹脂、聚氨酯、聚脲、聚酯、乙烯基酯或酚醛樹脂中的至少一種；且iii.制品是家具、運輸車輛、家用器具、玩具或電子裝置；和向粘合劑施加超聲能量，以協(xié)助粘合劑粘接到第一基底的表面上，且不對粘合劑周圍環(huán)境進行加熱。
2. 根據權利要求1所述的方法，其進一步包括使粘合劑與第二基底的 表面接觸，其中向粘合劑施加超聲能量，以協(xié)助粘合劑粘接到第二基底的 表面上。
3. 根據權利要求1或2所述的方法，其中第一基底是機動車輛的結構 的一部分，且第二結構是機動車輛的一部分。
4. 根據權利要求1到3中任一所述的方法，其中粘合劑是甲硅垸基封 端的聚合物型粘合劑。
5. 根據權利要求1到4中任一所述的方法，其中超聲能量作為超聲振 動被提供。
6. 根據權利要求1到5中任一所述的方法，其中第一基底的表面和第 二基底的表面都是起伏狀的。
7. 根據前述權利要求中任一所述的方法，其中使用超聲能量提供第一 程度的粘接，而在之后的時間使粘合劑經受第二程度的粘接。
8. 根據前述權利要求中任一所述的方法，其中超聲能量被間歇和反復 地施加。
9. 根據前述權利要求中任一所述的方法，其中使用超聲能量來固化粘 合劑的僅一個或多個部分。
10. 根據前述權利要求中任一所述的方法，其中第一基底是車輛擋風 玻璃或后窗玻璃的一部分，第一表面是玻璃，第一表面是經過涂覆的，且 粘合劑是聚氨酯。
11. 根據前述權利要求中任一所述的方法，其中第一表面是玻璃，第 一表面是經過涂覆的，且粘合劑是聚氨酯。
12. 根據前述權利要求中任一所述的方法，其中i. 粘合劑的粘接包括使粘合劑固化；ii. 通過施加超聲能量，使粘合劑僅部分固化；iii. 通過加熱，使粘合劑更加充分地固化。
全文摘要
使粘合劑與基底的表面接觸，并向粘合劑提供超聲能量，來提高粘合劑與基底表面之間的粘合性。超聲能量，特別是超聲振動，可以協(xié)助粘合劑潤濕基底表面、固化、聚合等來增強粘合性。
文檔編號C09J5/06GK101589123SQ200780050290
公開日2009年11月25日 申請日期2007年12月21日 優(yōu)先權日2007年1月26日
發(fā)明者S·J·西亞沃莎尼, S·Z·邁赫迪 申請人:陶氏環(huán)球技術公司