装配器具的组合物及方法

文档序号:8167781

专利名称::装配器具的组合物及方法
技术领域
:本发明涉及在装配器具部件中使用快速固化的任选含有隔离珠(spacerbead)的硅酮组合物。尤其是,本发明涉及使用这种组合物将玻璃炉灶面(cooktop)装配到炉灶主机架(rangemainframe)上。技术背景在器具装配和制造中使用粘合剂已经更为普遍,并且在许多情况下已经取代传统的紧固件和/或焊接方法。术语器具通常指包括但是并非局限于这样一些术语例如炉灶面、炉灶和烘箱、洗碗机、微波炉、洗涤机和烘干机以及其它器具。当前,可固化的硅酮组合物已经被使用在这样的应用中,例如炉灶面和炉灶主机架之间的粘接。在这样的应用中,炉灶面通常与炉灶主机架是不同类型的材料。例如,当前使用可固化的硅酮将玻璃炉灶面粘接到金属炉灶主机架,但是为了完全地与炉灶面结合,需要使用双面发泡胶粘带,或其他的此类隔离元件被用作隔离物以确保在玻璃炉灶面和下面的金属基底之间具有足够的间隔。这种装配方法对于制造厂家而言是费工和昂贵的,这主要是因为在撒布硅酮组合物之前胶粘带必须人工沿着主机架四周放置。胶粘带单独用作隔离物将使得装配工二次加工炉灶面从而对于这样的应用不具备粘接或密封的价值。另外,双面发泡胶粘带可能使为将装配件粘接在一起所需的连续线线型的硅酮中断。另外,目前使用的巳知的可固化的硅酮组合物在将玻璃炉灶面配合到炉灶主机架上之前需要一个预处理步骤,以便在配合并形成连接之前使得可固化的硅酮组合物将会形成足够的粘合强度。此外,预处理步骤也可以包括暴露于比正常的相对湿度条件更高的环境下几个月从而允许粘合强度进一步提高。这种预处理将增加加工成本和降低产量。提供一种使用可固化的硅酮组合物装配器具的方法以及由此制得的最终装配完成的器具将是有利的,该方法不需要为了在两个装配部件间获得适当的间距除硅酮组合物之外必须单独应用的粘合剂的隔离胶粘带或其他的此类单独的隔离元件。图l是器具装配件的金属基材的透视图,其上放置有线型的可固化的硅酮组合物。该组合物任选含有隔离珠。图2是器具装配件的两种基材的视图,其中之一是金属制成和另外一个可以是玻璃或玻璃/陶瓷,两个部件之间以其间具有可固化的硅酮的定距离间隔布置密封连接。硅酮含有隔离珠。图3显示炉灶面/炉灶机架装配件,结合使用含有隔离珠的可固化的硅酮从而将以定距离间隔布置的装配元件密封连接。
发明内容本发明提供使用可固化的硅酮组合物连接器具装配件的方法。本发明提供在硅酮组合物中加入隔离珠的装配方法,该方法除去了几个工序从而在制造工序上比现有的装配方法具有更低的成本。本发明一方面提供一种装配器具的方法,该方法包括如下步骤提供第一基材,第一基材具有用于粘合的内表面;在基材的至少一个内表面上放置包含硅酮树脂和隔离珠的可固化的硅酮组合物;以配合的布置固定内表面从而允许可固化的硅酮组合物在基材间保持所需的间距;和允许可固化的珪酮组合物固化。本发明另一方面提供一种包括例如金属炉灶机架的器具装配件;和粘接到所述机架上的玻璃炉灶面,其中炉灶面由包含隔离珠的可固化的硅酮组合物以限定的定距间隔的布置方式被粘接。具体实施方式合物。所需要的是,组合物可以快速固化,从而在与操作有关的装配工序和制造工时的成本节省方面获得优势。有用的硅酮組合物的另一个所需的方面包括能够耐大范围的温度,特别是涉及极端加热应用中例如在炉灶面/炉灶机架装配件中的高温。在本发明的一个方面,所需的是硅酮组合物可以室温硫化("RTV")。这些组合物也可以是单组分或双组分的组合物,和可以通过暴露于周围环境湿气而获得所需的固化。RTV组合物可以是基于含乙酰氧基的组合物,含肟的组合物,含甲氧基的组合物,或含其他巳知的湿固化基团的组合物。也可以综合使用上述湿固化基团。此外,含乙烯基的硅酮组合物和含异丁烯酰基的硅酮树脂也可以使用。在本发明的另外一个方面,可固化的硅酮组合物可以既具有湿固化能力也具有辐射固化能力。例如,除湿固化机理外通过UV或可见光固化的组合物也是有用的。此类硅酮组合物的例子可以发现于这些美国专利中,其专利/^开号为4528081,4504629,4587276,4477326,4675346和4699802,这些美国专利的内容在此一并引入作为参考。热固化硅酮组合物也可以用于本发明,并且尤其适合于某些应用。有用的硅酮组合物包括那些市售的和由Henkel公司以商标NUVASIL出售的硅酮组合物。图l显示了器具装配件的基材10,在基材10的内表面上放置有线型的粘合剂12,粘合剂12被包含从而与器具装配件的另一个基材表面匹配啮合。在这个实施方式中,硅酮组合物12显示在该硅酮组合物中存在隔离珠14。该图表示在器具基材表面放置可固化的硅酮组合物的透视图。基材10理想的是金属,但是也可以是陶瓷,玻璃陶瓷或塑料。图2显示了基材10的基材表面18,通过其中含隔离珠14的可固化的硅酮组合物12粘接到第二基材19的基材表面16。该装配件显示硅酮组合物12包含隔离珠14,粘合剂12将两个基材表面16,18连接在一起,同时由于隔离珠的存在使得两个基材之间维持定距间隔的布置。图1和2所示的一般构型适用于多种的不同器具装配件。例如,这样的装配元件可以发现于这样的器具中,例如炉灶面/炉灶主机架装配件,洗碗机装配件,洗衣机装配件,烘千机装配件,及其他需要将两个基材以定距间隔布置粘接的这样的器具。再看图3,该实施方式描述本发明装配方法一个特别有用的应用。图3显示炉灶面/炉灶机架装配件20。该装配件包括金属主机架或基底基材结构22,该基底基材结构22包括凸缘(lip)24,炉灶面26搁置在凸缘24上面并通过粘合剂12与凸缘24粘接,粘合剂12包括隔离珠14。炉灶面26可以由多种已知的材料制成,包括玻璃、陶瓷、玻璃陶瓷复合材料以及其他众所周知的材料。至于有用材料的部分目录,参见专利/>开号为Nos.4973826、6050176、6111229和6410891的美国专利。本发明一个特别理想的实施方式涉及构成组分不同的基材表面。例如,在炉子的炉灶面应用中,一个基材可以由能导热的玻璃或玻璃陶瓷复合材料制成。第二基材理想的是金属或镀了金属的基材,例如用作烘箱和炉灶的机架。这两种异质材料(例如玻璃/陶瓷炉灶面与金属炉灶机架)的粘接可能需要能够提供粘接、密封、耐冲击性和耐高温性的粘合剂。能够提供这样的优点的可固化的硅酮组合物可用于在本发明中。在特定的实施方式中,例如在许多其他的器具装配件中,在相互连接的基材之间需要存在足够的间距。也就是说,在流动的硅酮组合物固化前,在基材之间必须维持所需的间距。因为传统的流动的(未固化的)硅酮組合物没有足够的结构完整性来抵抗基材的重量而不流动,所以已经沿着硅酮组合物一侧使用传统的隔离物例如发泡胶粘带从而防止基材的重量压缩,压平,或换句话说压紧硅酮组合物和减少基材间的间距而达到商业上不可接受的水平。在本发明中,在可固化的硅酮组合物中加入隔离珠提供了一种借此硅酮组合物抗压和在基材间维持所需间距的方法。在一些实施方式中,玻璃珠的尺寸本身可以限定基材之间的最小间距。在其它的实施方式中,隔离珠的存在可以导致硅酮组合物流变学性质的改变,由此使得其在未固化的状态下能经受更高的压缩力。也就是说,一旦硅酮组合物放置在基材上,所要连接的基材的重量由未固化的硅酮组合物来承受和由于隔离珠的存在从而在基材间获得所需的间距。适当的间距除了能够使得装配工人可以二次加工错误定位的装配件外,还能防止未固化的硅酮组合物从所要粘接或连接的区域挤出,这样就能获得更强的粘接接合,改善的密封性和抗沖击性。能加入可固化的硅酮组合物的隔离珠可以由多种材料制成,可以是实心或空心,和可以釆用多种的尺寸和形状。尤其是,玻璃和塑料珠在其中是有用的。不同尺寸的隔离珠可以组合使用,以及不同的材料的隔离珠,例如玻璃,塑料和弹性体,也可以组合使用。隔离珠可以空心或实心。隔离珠的尺寸可以变化,但是理想的是平均直径在大约0.005到大约0.05英寸之间。通常,球形珠是所需的,意指包括椭圆形和卵形。组合物中的隔离珠的用量按重量大约0.05%到大约10.0%,理想的是按重量大约1.0%到大约6.0%,更为理想的是按重量大约2.0%到大约4.oy。。隔离珠的重量百分比可以对于双组分硅酮基于隔离珠加入其中的一个组分来计算,和对于单组分基于硅酮总的组合物的重量来计算。实施例下面表l中的组合物l表示本发明的一种使用隔离珠来提供固定间隙的单组分硅酮粘合剂,该粘合剂用于将两个器具元件粘接在一起。配方的例子是单组分的含乙酰氧基的RTV硅酮。如上所述,基于不同的化学性质的其它单组分硅酮组合物也包括在内,作为本发明的一部分,所述的化学性质例如湿固化(缩合),光固化(自由基聚合),光/湿双固化,或热(硅氧化)固化机理。有用的单組分RTV组合物可以包括,例如羟基封端的聚二甲基硅氧烷(PDMS),炭黑(或其他的填料)和煅制二氧化硅。通过使用机械混合可以将这些组合物用于获得均一的基料。可以接着加入使聚合物羟基位置封端和作为附加交联剂和除湿剂(用以除去任何存在的水)的足够的交联剂,例如含乙酰氧基-,烷氧基-,肟-的硅烷。接着可以加入缩合催化剂。此外,其它的传统性能或流变学改性剂也可以按照需要加入以满足所需要的性质。本发明中所用的单组分RTV组合物的实施例如下面表1所示。表1.组合物I;单组分RTV硅酮化学物质重量%羟基封端的聚二甲基硅氧烷聚合物72.3曱基封端的聚二甲基硅氧烷聚合物10.0炭黑0.5煅制二氧化硅12.0乙基三乙酰氧基硅烷2,5甲基三乙酰氧基硅烷2.5缩合催化剂(锡)0.2对于组合物I,四个不同直径厚度的隔离珠以如表2所示的重量百分比加入其中。线型的粘合剂材料然后施加到一个基材,接着与第二基材装配和允许其固化。然后穿过装配件内的不同位置测定间隙的厚度,测量结果在表格2中给出。如表中所示,沿粘合剂的施加线每5个不同点的间距实际上是一致的,这就显示出组合物维持基材间均匀间距的能力。装配件是器具部件的模型版本。表2:隔离珠组合物的例子和测定的厚度组#1与隔离#重量%组^7ABCDE配方I99.599.098.096.099,0隔离珠(直掛0.5(0.0098英寸)1.0(0.0234英寸)2.0(0.0331英寸)4.0(0.040英寸)1.0(0.040英寸)将0,25英寸直^^线型的组^^a到一个糾餘叙己<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>在双组分硅酮粘合剂中加入隔离珠也是可取的。双组分缩合固化硅酮粘合剂与单组分RTV硅酮粘合剂相比通常具有更快的固化速度和在单组分光固化、光/湿双固化或热固化粘合剂不能使用的应用中优选使用双组分缩合固化硅酮粘合剂。相对于单组分,双组分硅氢化硅酮粘合剂提供更低温度或室温的快速固化。双组分缩合固化组合物的例子可以包含湿(含水)组分(组分A)和干(不含水)组分(组分B),这两个组分在以液态独立存在时是稳定的,但是当将其混合时则形成固体硅酮橡胶,具有可变的固化速度和性能特性。如表3所示,隔离珠可以加入双组分中任一个组分或同时加入两个组分。组合物的固化速度(动作时间(opentime))可以从大约15分钟到几个小时调节,这是因为大气湿度对于固化并非必须,即固化所需的水已经存在于配方中。固化材料的性质也可以进行调整从而获得所需的性能,流动特性和粘附特性。一个有用的双组分缩合固化组合物可以包含羟基封端的聚二甲基硅氧烷(PDMS),填料和水产生湿(组分A)组分。干(组分B)组分可以包含甲基封端的PDMS,干的填料,交联剂,粘合增进剂和缩合催化剂。对于本发明有用的组合物的例子如下面表3所示。其它具有不同组分的双组分硅酮组合物也可以使用。表3.组合物II;双组分RTV硅酮<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>权利要求1、装配器具的方法,其包括如下步骤提供第一基材和第二基材,各基材具有用于粘接在一起的内表面;在基材的至少一个内表面上放置含硅酮树脂和任选的隔离珠的可固化硅酮组合物;以匹配的布置方式放置内表面从而允许可固化的硅酮组合物在基材间保持所需的间距;和使可固化的硅酮组合物固化。2、权利要求1所述的方法,其中存在隔离珠和隔离珠的平均直径在大约0.005英寸到大约0.05英寸之间。3、权利要求1所述的方法,其中存在隔离珠和隔离珠选自由玻璃珠,塑料珠,弹性体珠,空心珠,实心珠及其组合形成的组。4、权利要求1所述的方法,其中所存在的隔离珠大约是硅酮组合物的大约0.5到大约10.0%重量。5、权利要求1所述的方法,其中放置步骤包括沿一个或多个基材的内表面圆周状施加连续线型的硅酮组合物。6、权利要求1所述的方法,其中放置步骤包括沿一个或多个基材的内表面间断地施加点状的粘合剂。7、权利要求l所述的方法,其中硅酮组合物是单组分硅酮。8、权利要求1所述的方法,其中硅酮组合物选自由含肟的硅酮树脂,含烷氧基的硅酮树脂,含异丁烯酰基的硅酮树脂,含乙烯基的硅酮树脂和及其组合形成的组。9、权利要求l所述的方法,其中硅酮组合物是室温硫化组合物。10、权利要求l所述的方法,其中硅酮组合物是双组分硅酮。11、权利要求l所述的方法,其中硅酮组合物是双固化硅酮。12、权利要求l所述的方法,其中硅酮组合物是热固化硅酮。13、权利要求l所述的方法,其中第一基材包含金属基底元件。14、权利要求l所述的方法,其中第二基材包含玻璃基材。15、权利要求l所述的方法,其中第一基材包含金属炉灶机架和第二基材包含玻璃炉灶面。16、一种器具装配件,其包括金属炉灶机架;粘接到所述机架的玻璃炉灶面;其中炉灶面以限定的定距间隔布置方式通过任选地含隔离珠的固化的硅酮组合物来粘接。17、权利要求16所述的器具装配件,其中隔离珠选自由玻璃珠、塑料珠及其组合所形成的组。18、权利要求16所述的器具装配件,其中隔离珠具有大约0.005英寸到0.05英寸的平均直径。19、权利要求16所述的器具装配件,其中固化的硅酮组合物包含单组分珪酮。20、权利要求16所述的器具装配件,其中固化的硅酮包含双组分硅酮。21、权利要求16所述的器具装配件,其中固化的硅酮选自由含肟的硅酮树脂,含烷氧基的硅酮树脂,含异丁烯酰基的硅酮树脂,含乙烯基的硅酮树脂及其组合形成的组。22、权利要求16所述的器具装配件,其中固化的硅酮包含室温硫化组合物。23、权利要求16所述的器具装配件,其中固化的硅酮包含缩合固化组合物。全文摘要一种使用任选地含隔离珠(14)的可固化的硅酮组合物(12)装配器具的方法,所述的隔离珠具有适当的尺寸从而允许器具部件(10,18,16,19)以所需的定距间隔布置粘合连接。文档编号H05B3/68GK101164369SQ200680013729公开日2008年4月16日申请日期2006年3月24日优先权日2005年3月25日发明者M·P·列万多斯基,S·P·麦格拉思,S·R·特伦布莱申请人:汉高公司
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