[发明专利]使用单组分环氧粘合剂混合物的粘结方法

说明书

通过混合具有不同特性的两种粘合剂并将它们分配以在基材对之间形成粘结线来施加粘合剂粘结。然后将所述粘合剂热固化并冷却。改变混合比允许改变如此形成的粘合剂混合物的特性，以用于粘结许多不同的基材对。仅通过改变混合比，所述方法允许在各个起始粘合剂之间的粘合剂特性的潜在无限变化。本发明尤其适于在以下制造环境中使用，其中粘合剂被施加到多个位置，但是在不同的粘结区域中需要不同的粘合剂特性。

本发明涉及利用热固化的单组分粘合剂的组装方法。

单组分增韧的环氧结构粘合剂广泛用于机动车辆和其他产品的制造。它们的单组分配制品简化了它们在自动化组装线上的使用，因为避免了存储、计量和混合单独树脂和固化剂组分的需要。

这些粘合剂需要高温(热)固化。将粘合剂和待粘结的基材一起加热到通常为140℃至180℃的固化温度。

加热使基材膨胀。每种基材的膨胀程度取决于其特定的一种或多种结构材料和基材在加热过程中所经历的温度升高。

类似地，在完成固化步骤后，基材在冷却下来时会收缩。同样，每种基材表现出的尺寸变化将取决于其特定的一种或多种结构材料和当其冷却时所经历的温度变化。

两种基材在加热步骤过程中可以膨胀不同量，并且相反地，在冷却步骤过程中可以收缩不同量。这可能有若干个原因。基材可以由不同的材料制成，并且因此具有不同的线性膨胀系数。在固化步骤过程中，由于例如厚度、加热步骤进行的方式的不同或烘箱内不同位置的温度差异，可能无法将基材加热到相同的温度。因此，即使在两种基材均由相同材料制成的情况下，两种基材也可能表现出不同的膨胀量和收缩量。

在热粘结过程中，基材在加热到粘合剂固化温度时会膨胀。因为零件通常牢固地保持在一起直到粘合剂固化，所以在加热过程中，由于两种基材的不均匀膨胀，组件经常会变形。

当胶合的零件冷却时，必需逆转这种热诱导变形。如果当组件冷却到室温时，零件可以相对于彼此自由移动，则变形通常会消失并且组装的零件会恢复其原始几何形状。然而，固化的粘合剂粘结的存在限制了这种移动。如果粘合剂太硬，则在组装的零件冷却时会保留变形。

因此，当组件冷却时，固化的粘合剂必须能够拉伸到足以允许基材移动，从而不会保留热诱导变形。如果粘合剂过于刚性和太硬，则胶合的零件可能保持变形。如果由热收缩的差异产生的力足够大，则粘合剂甚至可能失效。

相反地，如果粘合剂的弹性和柔性过大，则会在粘结结构中引入不想要的松弛。出于此原因，将粘合剂理想地设计为仅具有足够的弹性，以防止零件在冷却时保留热诱导变形或失效。

在一些复杂的制造环境(如车辆组装)中，粘合剂用于形成许多不同的粘结。基材对通常在所有情况下都不相同。例如，在特定的情况在，基材对可以是钢和铝，或不同等级的钢，或纤维增强的塑料与金属等。基材对的几何形状也可能变化，即使一对中的每个成员都由相同的材料制成，也会导致变形。

由于材料和几何形状的这些差异，以及还由于在固化步骤过程中热条件的差异，当加热这些基材对中的每一对以固化粘合剂时产生的变形的量可能会有相当大的变化。因此，使用相同的粘合剂来形成所有这些粘结不是最佳的，因为至少在某些情况下，单一的粘合剂要么柔性太大要么柔性不够。

理想地，在每种情况下分别选择用于形成这些各种粘结的粘合剂，以使粘合剂特性适合每种粘结的特定要求。粘合剂在每种情况下都应具有足够的柔性，以防止在组件冷却时保留热诱导变形，但又不应具有不必要的柔性，以免在粘结结构中引入不希望的松弛。

然而，在制造环境中储备和应用大量不同的、专门的粘合剂是昂贵的和非常不切实际的。这样做将需要购买、仓储和处理许多不同的粘合剂产品，并且此外还需要重复的设备来应用所有这些不同的粘合剂。

本发明是一种粘结基材的方法，其包括以下步骤：