[发明专利]增加模铸组件中塑料和金属之间的粘结稳定性的可热活化粘合剂

说明书

发明概要

本发明描述制造组件的方法，所述组件至少部分由金属构成，并且至少局部被聚合物环绕，在聚合物和金属之间布置有助粘剂。所用的助粘剂为可热活化粘合剂。

所述方法包括：首先将可热活化粘合剂施涂至金属，然后注入聚合物，结果，由于此操作，可热活化粘合剂的交联反应得以引发，并由此可以在聚合物和金属之间产生非常高的结合强度。

通过注塑方法制备组件已经得到很好地确立。原则上使用该方法由模塑组合物制备聚合物模制品。例如，通过注塑机塑化粉末或颗粒形式的注塑组合物并在高压下注入注塑模具的赋形模腔中。典型的注塑机由注塑单元构成，该注塑单元包括加热筒，射料杆(plungers)或螺杆射料杆，和储集容器及驱动组合装置，该注塑单元计量和塑化模塑组合物并将其注入密闭的模具中。注塑机进一步包括关闭和打开模具的合模单元。

注塑方法的另一优点是在一步操作中将两个或更多个组分合并在一起的能力，其中相同或相异的材料均得以彼此结合。在这方面，可以参考杂混复合技术(hybrid technique)及嵌件模塑和金属嵌件注塑技术(insert and outsert technique)，该技术允许将金属结构体插入注塑模具中。这使得金属结构体被重叠注塑或者通过注塑被热塑性塑料环绕注塑(surround-mold)。

嵌件模塑技术(insert technique)指将金属部件嵌入模具中。其它部件如螺纹套筒(thread bushes)插入模具，然后将聚合物模塑组合物注入它们的周围。例如，在插入部件上进行直接环绕注塑，该插入部件例如为球轴承、金属片支撑物或电气组件。在重量和体积方面，聚合物部分超出金属占主导地位。与嵌件模塑技术相对照地，金属嵌件注塑技术基于支持板(support board)，该支持板通常是金属的并插入模具中，并且在尺寸稳定性、硬度和强度方面需要满足苛刻的要求。然后可以将由聚合物制得的不同功能的元件和连接元件注入支撑板中冲压出的容纳孔内，形成阳锁合(positive lock)，所述不同功能的元件和连接元件例如为，轴承、滑道、按钮联接器(snap connections)、制动器停止部件(stops)和螺旋插件(screw insertions)。

注塑的聚合物/金属复合体(hybrid)增效利用了所包含的粘结搭档的性质，由此允许合理制造多功能、轻质的结构体。当采用此技术时，每种材料各自优点的结合是目的。因此，例如，通过施加适宜的聚合物结构，可以使薄壁金属片材型材变硬，对于特定应用将聚合物组件比重较低的优点和金属组件相关的性质相结合。为了增加复合结构的机械牢固性，目标应针对组件之间的力的传递和分布的最优化。此处一种可行方式是使聚合物熔体渗透到金属部件的开孔中并形成持久、坚固的粘结。

一般而言，这种部件例如用于制造汽车制造中的车体部件如车身前端，或者用于包覆在插塞外壳中的金属销，以及还用于电子开关器件。一种新的应用趋势是用于手机。近年来，设计已经趋向于更加扁平的模式。结果，对所使用的聚合物的要求变得越来越高。因此，聚合物正变得更加坚硬。这可以通过新型聚合物配制物或通过在这些聚合物中的金属增强物成为可能。

然而，如此迫切需要的金属增强的材料无法如此简单地制造。使用上述的制造方法，在熔体中在界面，即温度远低于热塑性聚合物的聚合物界面，当热塑性聚合物接触金属时，在此界面和金属成形在一起。结果，形成快速冷却的热塑性聚合物的薄壳。然而，此层和金属的粘附力非常弱。随后，伴随着注塑模具的冷却，组件体积减小。但是，作为此收缩的结果，进而产生应力，并使得聚合物和金属发生至少部分分离。因此，在金属和聚合物之间存在夹带的空气，这又进一步降低了粘附力。由于此不足的粘附力，几乎不可能在聚合物和金属之间施加拉伸和剪切应力。

另一问题是金属和聚合物之间的热膨胀系数的差异。这在制造过程可能出现问题，因为在操作中，金属和聚合物之间存在的应力再次额外增大。然而，如果在短时间内对组件施加不同的温度，由此引起应力上升，这也可能带来问题。

为了使间隙(gaps)降至最小，现有技术将基于有机硅或环氧树脂的铸塑组合物(casting composition)引入金属和聚合物之间的间隙中。该组合物能够流动和固化，并且在优化的条件下，也能够在金属和聚合物之间产生粘附力。

在现有技术中，为了密封的目的还将热熔粘合剂施涂至金属。此时，该热熔粘合剂附着在金属上，随后注入的聚合物附着于该热熔粘合剂上。然而，该方法的缺点是热熔粘合剂没有交联，因此仅具有有限的耐溶剂性和热强度。