专利名称：包括偏置颗粒的密封剂带的制作方法
技术领域：
本发明涉及适合于密封搭接接头的密封带或挤出条，考虑了包含偏置颗粒的所述带或条，尤其是，包含适用于材料板的偏置颗粒的胶粘剂带(mastic tape)。尤其适合易碎或具有易磨损表面的材料板。在密封剂随着时间过去而保持塑性状态的情况下，也适于非固化胶粘剂。
背景技术：
当例如在材料板之间密封接头时，使用包含可固化密封剂复合物的密封带是众所周知的，其粘附到所述材料并会形成弹性且水密的接头。材料板通常使用搭接接头连接，这是一种把要连接材料的相邻边缘交迭的接头。这样的接头广泛用于汽车制造，尤其是要连接金属板的地方。在金属板之间放置一薄层密封剂然后一块板被部分地叠在另一块上，或在挤压下折叠在上面，以形成密封接头。在这些情况下，在组成搭接接头的交迭区域内，注入板间的密封剂会在固化之前从接头挤出，因而所述密封剂不能有效地执行其功能。对此问题的已知解决方案是提供偏置成分，例如垫片，其包含于所述密封剂内并具有等于所需接头厚度的宽度。使用此解决方案，当在压力下形成接头时，一旦所述材料板邻接到用于确定出一部分接头材料对另一部分材料的偏移的垫片，所述胶粘剂不再进一步挤出。GB1541482公开了抗压缩元件的使用，其形式为在最短轴上直径1 mm及以下的线作为偏置元件。此抗压缩元件在密封带条上沿其长轴铺放。其提到了以钢丸及玻璃珠 (bead)形式的硬球体用作所述抗压缩元件。US4759962公开了大体不可压缩的间隔件材料的使用，该间隔件材料充当偏置颗粒且厚度在0.6到0.1 mm的范围内。当用作密封接头时，大体不可压缩的间隔件材料大体上不压缩是被作为一个基本要求。其提到了使用球形颗粒及描述为“卵形或椭球体”颗粒。EP0344403 Al公开了玻璃偏置颗粒的使用。EP2104171公开了在高温下玻璃偏置颗粒的使用。这样的使用不适合于大多数领域，因为所公开的温度会破坏待连接的典型材料板，例如塑料或铝及钢上的涂覆层，或会例如通过形成接头而导致它们被破坏。在汽车生产，尤其是轿车的大规模生产的领域中，已证实采用不可压缩间隔件材料是合适的。可在压力下压缩接头，使得要被连接材料，例如金属板，与所述不可压缩间隔件材料的高点接合以至局部变形并从而卡锁所述接头。此外，在这些领域中，由于汽车制造使用金属板，所述不可压缩间隔件材料的大小在0. 5 mm的量级，搭接接头的宽度在这个大小的20倍量级。因此，所述颗粒即使未通过局部变形卡锁，仍有很大的距离移动以从接头自行挤出。因此，固化密封剂应用中采用不可压缩间隔件颗粒在许多情况下是一种已知并有效的解决方案。但是，已知有大量其他应用，比如挤出密封带形式这样的密封剂密封比如在建筑、 移动房屋及旅行篷车的建造中的接头，而且在这些应用是不可能成功纳入偏置颗粒的。这些应用的特征是必须填充很大的间隙。接头内通常存在大于1 mm的间隙，并通常由独立的紧固件诸如螺丝、铆钉及螺栓来固定搭接接头。
到目前为止，对于密封有1 mm或以上间隙的搭接接头，最好的解决方案是在接头形成时将垫片手工插入到接头内。另外当垫片在密封剂条的主轴(即，沿着条或带的长度方向)上指向时，任何侧向移动都会推出大量密封剂，例如当紧固件碰在所述线或金属垫片上时。替代地，当垫片垂直于密封条主轴(即，横向受推)指向时，这会破坏接头上的密封剂的连续性并且接下来在正常使用中接头移动而出现泄漏。尤其是，在主要使用手工建造的应用中，例如在车身制造，建筑、公交车、移动房屋及旅行篷车的建造中，优选对接头使用通常居中的单行紧固件以最小化负担。带有内嵌(in-line)紧固件的单个长形间隔件会扭曲接头并挤出所述间隔件。因此，在金属或塑料板之间的接头内存在相当大间隙的情况中，例如通常是在接头的手工构造中，对于接头的可靠性仍未找到令人满意的解决方案。另外，在手工构造接头时，通常使用低刚度的扁钢、塑料及铝板，使得所述材料能轻松的手工变形为所需的形状。这种低刚度材料容易变形从而加剧挤出，这是因为偏置元件充当了施力点附近的杠杆支点，并其本身充当了撬开所述接头的一级杠杆。因为接头宽度，即，搭接接头内材料交迭宽度，在这些应用中通常是小于接头宽度的10或20倍的量级， 这尤其糟糕。总之，存在一类搭接接头，这些接头主要适用于手工构造，在其中采用偏移可压缩间隔件颗粒可能是有利的，但在其中不像在使用相当刚性组装、精细公差及机械构造的汽车工业中那样，截至目前仍未提供出合适的复合物。另一类应用也有困难。这是指要密封易碎的材料板例如玻璃或Perspex 的情况。 例如宽屏幕及双层中空玻璃的直接结合。在此，偏置颗粒的使用增加了板破损的发生率，尤其是在安装后。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种打算用作间隙密封剂的带有改良形式偏置颗粒的密封带或胶粘剂，其适合填充深接头(即，密封剂厚度大于1或2 mm的接头)，尤其是在柔性材料与易碎材料之间，最尤其是在使用非固化密封剂或在正常干结时间内接头很可能运动时的固化密封剂形成搭接接头情况。本发明的另一个目的是提供一种打算用作间隙密封剂的带有改良形式偏置颗粒密封剂或胶粘剂，用于用分立的紧固件元件固定一接头的情况。所需改进例是减少从接头的密封剂挤出及减少从接头的颗粒挤出，尤其是接头受压时并尤其是对使用非固化密封剂的接头。本发明的再一个目的是提供一种适合于手工应用的包含偏置颗粒的密封带或胶粘剂。密封剂，尤其是非固化密封剂的预成型条(例如带形)，尤其适合于手工应用，因为所述条的尺寸是预先定好的。另外，手工形成的搭接接头容易通过多个分立的固定点，例如自攻螺丝或铆钉固定。本发明的又一个目的是在经受高剪切力的情况下在混合和/或挤出过程中混入间隔件珠。这可能提供更短的生产过程，避免将偏置颗粒放入密封剂内的步骤成为单独的步骤，这种单独的步骤对于当前使用垫片的应用来说是一个显著的缺陷。在以后的权利要求中说明本发明的不同方面。本发明提供一种包含连续的密封剂复合物的密封条，其中放置有可变形偏置颗粒，所述可变形偏置颗粒用于在使用中限定所述密封条放在两个待密封表面之间时的密封条最小厚度。密封是使两个材料板以流体，通常是水，不易渗入材料板之间的方式接触的处理。连续的密封剂复合物是指这样的复合物，其中，密封剂形成连续的相，偏置颗粒充当岛状间断。本发明的可变形偏置颗粒是在变形中不破碎的颗粒，S卩，它们不是易碎的，例如达到50%直径，最好是75%直径的变形不会引起碎裂。所以玻璃颗粒被此限定所排除。破碎的颗粒会造成锐利的边缘以毁坏被连接的材料并形成毛细沟渠，通过所述毛细沟渠可能出现渗水。本发明中所用的可变形偏置颗粒的杨氏模量优选在0. 1 GPa与15 GI^a之间，更优选地在0. 2 GPa与10 GPa之间，最优选地在0. 2 GPa与7 GPa,甚至更优选在0. 3到0. 8 GI^a之间。具有如上限定的杨氏模量特性的偏置颗粒在此定义为可变形偏置颗粒。通过使用可变形偏置颗粒已证实本发明密封剂所压靠的易碎材料板破损的发生率得到降低。通过使用可变形偏置颗粒还证实本发明密封剂所压靠的覆层材料板磨损的发生率得到降低，从而降低腐蚀的潜在可能。另外，当与相同连续相的复合物相比时，已发现密封剂，特别是非固化的密封剂从接头挤出的范围相比于使用不可变形颗粒时得到降低。在使用本发明密封剂的方法中，密封剂具有第一杨氏模量，偏置颗粒具有第二杨氏模量，柔性材料面板具有第三杨氏模量，且任选地，柔性材料面板之一具有第四杨氏模量，其中第三与第四杨氏模量中的至少一个大于第二杨氏模量，且所有模量大于第一杨氏模量。通过提供这样层次的材料特性，已发现可得以降低板破损，降低磨损及降低或消除密封剂挤出。用在本发明中的可变形偏置颗粒优选是弹性可变形颗粒，非弹性的可变形颗粒， 例如铅丸不适合用在本发明中，因为那样的颗粒不能缓解接头上的任何内部应力，因此能使接头潜在地运动及胶粘剂自挤出。另外，包含偏置颗粒的金属不是优选的并优选为不使用，因为金属较之它们所处的密封剂复合物有着显著不同的表面能，并且在非固化状态中或在接头内未受压时不能被密封剂有效湿润，导致在混合中颗粒分离。另外，除非是与被连接板相同的(不大可能)复合物，金属会建立导致接头恶化的电偶腐蚀路径。应理解，几乎所有材料都有一定程度上的弹性变形，对本发明的目的来说，弹性变形是可还原的变形，所述变形的变化是尺寸的1%量级，优选5%，更优选是10%或更多。在降低非固化密封剂从接头挤出程度方面，此弹性特性被认为是一个系数。然而，材料，例如可能有非常高的可还原变形(即，超过100%)的橡胶未必是有益的，因为如果接头结构允许的话，它们在压力下会储存大量势能并从接头挤出而不是保持变形。在本发明中，优选地，所述密封剂条，当通过现场挤压而被使用或当被预成形时， 其厚度大于1 mm，当最初放进接头时任选地大于2 mm，密封剂条包含多个偏置颗粒，在所述条每厘米长度上有至少一个颗粒，所述颗粒的最小尺寸在1 mm与3 mm之间且不大于所述密封剂条的厚度。密封剂条的厚度优选小于10 mm，优选小于5 mm，最优选小于3 mm。已证实本发明的优点在使用更厚的密封剂条(例如厚度在2与5 mm之间)时更为明显，尤其是因为当非常薄的条(小于2 mm，尤其是小于1 mm，最尤其是小于0.5 mm)和相应的小颗粒一起使用时，大多数使用的材料板本身的粗糙度足以保留颗粒不挤出而且毛细效应也开始起作用，将密封剂保留在接头内。此外，非常薄的密封剂条(即，上面的尺寸之外)不适用对搭接接头接头的手工处理。本发明可变形的偏置颗粒可以优选为比使用不可变形颗粒时更广泛的颗粒大小分布。例如，使用相对平均颗粒大小(直径，对于非球形则为最大直径)5%，优选10%，更优选 15%标准偏差的符合大致高斯分布的颗粒大小。大于20或30%标准偏差的不是优选的。在手工构造中，这能指示在进一步拧紧之前已经达到所需接头厚度，几乎所有可变形颗粒完成接头处理以达到所需厚度。在本发明中，优选为密封剂条包含可变形偏置颗粒的浓度为每100X100 mm (即， 10, 000 mm2)密封剂条> 100珠，优选每100 X 100 mm为100到500珠，最优选是每100 X 100 mm为150到250珠。可变形偏置颗粒优选为珠的形式，所述珠优选为球状体，所述珠优选为球或椭球，所述珠优选是椭球体颗粒，原因将在下面的图8中说明。这所述两基板之间提供了所需厚度的均勻间隙。珠浓度优选为每100X 100 mm密封剂条不超过5000珠，优选不高于1000珠，因为已证实其将降低接头的密封效率。当珠直径为1 mm，优选1.5，最优选是直径2 mm或更大时，这些标准尤其有意义，颗粒大小的实践上限是直径5 mm的颗粒，优选是 3 mm0每100X 100 mm密封剂条100珠的浓度是指厚度在本发明指定范围内的密封剂条在该厚度方向上观察时，每100X100 mm表面面积内包含100珠。例如，在3 mm深的带内， 则给定数目的颗粒将占用这个深度。本发明还包括一种在两个表面之间形成水密接头的方法，所述接头优选为搭接接头，所述表面优选为材料板的表面，所述方法包括将本发明第一方面的密封剂条放置在第一表面上并且将第二表面放置在密封剂条的暴露面上，以及将所述表面靠拢到一起直至与所述可变形间隔件珠形成接触，并且由进一步压缩此接头所需要的力的增大所表明的，它们充当所述两个表面之间的间隔件。本发明的另一个方法，用于在交迭区域内密封材料板，所述方法任选地是一种手工构造密封搭接接头的方法，此方法包括步骤
a)在柔性材料的交迭面板之间放置密封剂条；
b)在存在密封剂条的交迭区域内利用多个紧固件固定材料板，每个紧固件放在沿所述搭接接头长度的不同位置，其中，每个紧固件用于在交迭面板之间实现预定的压缩力。它的一个例子是固定两个交迭的塑料材料板，将本发明的密封剂条放在板的交迭区域内，将自攻螺丝穿过第一板、密封剂条插入交迭区域并插入到第二板内，进行此插入直至达到对螺丝施加给定力矩，从而在板之间限定压缩力。本发明的特征涉及连接材料板，然而，当优选为弹性的、约0. 2到5 mm,优选0. 3到 3 mm，最优选0.3到1.5 mm薄板是优选的时，此发明也拓展到板连接到更刚性特征的情况， 例如模塑窗缘、底盘零件、门框或玻璃面板。但这样的组件一般为薄截面(比较，矩形管，L截面圈边)形式并被认为是落入本发明最宽泛理解中的板定义范围。本发明中提供一种用于提供包含偏置颗粒的密封剂的工艺，所述密封剂例如为非固化挤出密封剂带的形式；所述工艺包含步骤
i)将块、粒或高(当100°C时>11厘沱)粘度液体的形式的橡胶(天然或合成的)与辅料 (例如工艺油与填料抗氧化剂)一起混合，以形成非固化(即，不固化的)胶粘剂； )向所述胶粘剂加入可变形偏置颗粒；iii)在用于混合工艺的相同装置内将所述颗粒与胶粘剂混合；以及
iv)在挤出机内挤出包含偏置颗粒的密封剂以提供当做密封剂使用的包含偏置颗粒的密封剂单元。依照本发明此方面的工艺的优势在于单台机器既可用于混合橡胶块以形成胶粘剂同时也可用于混入不被该工艺破坏的偏置颗粒。可变形偏置颗粒优选在此混合工艺的最后阶段被混入，即，在其他成分都已经被均质混入后，以最小化对珠的破坏。所述混合工艺也可提供橡胶粉碎，诸如，将大块橡胶打破成足够小的颗粒以与辅料构成连续的糊状物。提供本发明密封剂复合物的优选橡胶选自天然橡胶、丁基橡胶、乙烯丙烯二烯橡胶(例如EPDM)，及聚异丁烯橡胶。这些橡胶提供低挤出以及对金属表面相对良好粘附力的组合。胶粘剂可由混合橡胶块提供，通过将它们置于剪切之下足够的时间以提供柔韧的塑料材料胶粘剂基本复合物，偏置颗粒可被导入其中以形成前面所述的材料。由于不可变形偏置颗粒的不可压缩性与这些颗粒的坚硬，这些颗粒因其磨损性质而破坏高剪切混合机与挤出机，本发明所述的可变形颗粒不会这样。在颗粒直径大于约1 mm时，这一点尤其正确；而且使用大小范围在1到3 mm内的可变形颗粒是有好处的，所述可变形颗粒能用于行星混合机、Z叶片(西格玛叶片也一样)混合机并通过单或双螺旋挤出机处理，同时不毁坏所述颗粒并将它们充分混合以提供包含均勻分散颗粒的密封剂。另外， 可变形颗粒的使用消除了诸如行星混合机、Z叶片混合机(西格玛叶片)及单或双螺旋挤出机这样的制造设备上的磨损，在例如玻璃颗粒的情况中这种磨损高得不可接受。比之在密封剂顶部放压缩抵抗元件的劳动密集型工艺(例如GB1541482中所公开的)或通过利用静电法或化学法粘附工具(例如US4759962所公开)将所述压缩抵抗成分粘到薄膜以将大体不可压缩间隔件沉积到密封剂上，在混合/挤出阶段混入可变形珠的好处是在此阶段加入间隔件更为高效且分布更为均勻。一种提供最小机器磨损的用于生产本发明密封剂的制造方法如下
散装密封剂由例如Kupper、AMK或Winkworth制造类型的Z叶片(或西格玛叶片)混合机生产，例如，且通常有1到3吨的成批生产能力。混合机优选地安装有螺旋状物以帮助混合工艺并便于从混合机清空。需要加热护套(蒸汽加热或油加热)以辅助高分子量橡胶(例如丁基橡胶、聚异丁烯、乙烯丙烯、聚烯烃等等)与无机矿物填料(例如碳酸钙、硬脂酸涂层碳酸钙、滑石等等)的分散。还有辅料，例如抗氧化剂、色素及润湿剂等。下面将给出生产本发明典型产品(这里是丁基密封剂)的一般混合工艺。对混合机护套打开蒸汽。加入所有丁基橡胶，以及1/4工艺油。以及1/4无机填料。混合，直至融合到一起。加入所有抗氧化剂。加入1/4无机填料。混合，直至橡胶分散(约20分钟)。关闭蒸汽。加入所有色素并混合5分钟。加入1/8无机填料和1/8工艺油，混合直至分散(约5分钟)。加入1/8无机填料和1/8工艺油，混合直至分散(约5分钟)。
加入1/8无机填料和1/8工艺油，混合直至分散(约5分钟)。加入1/8无机填料和1/8工艺油，混合直至分散(约5分钟)。缓慢加入剩余1/4工艺油并混合直至分散(约5分钟)。加入3 mm直径的聚合物珠并混合直至分散(约5分钟)。混合工艺之后是挤出工艺，用以提供便于使用的形式的密封剂。密封剂冷却到室温后，按要求将产品装到单或双螺旋挤出机内。然后丁基条穿过模子挤到剥离纸上并卷成要求的长度以给出指定截面的产品，例如5 mm直径，或25X4 mm、18X4. 5 mm或10X3 mm 的矩形(平行六面体)。挤出速度约为2米/分钟且挤出温度通常在50与70°C之间。每100 X 100 mm密封剂条100到500珠之间的珠浓度的使用已经示出以在不阻塞挤出头的情况下给出可接受的挤出，同时在提供足够的接触点给搭接接头的意义上来说提供了好的偏置性能，尤其是宽度从5 mm到2cm且厚度一致的这种。本发明的另一个好处是如果使用可变形珠不对混合/挤出设备造成损坏，而不可压缩的硬珠会导致对制造设备的过度磨损。另外，可变形间隔件珠必须是弹性的，以使它们在混合/挤出工艺中不受损。即使在不可压缩颗粒的硬度低于构成制造设备的材料的硬度的情况下这也已证明是属实的。用在本发明中的非固化胶粘剂或密封剂材料可能是基于乙烯丙烯二烯、天然橡胶、丁基橡胶、聚异丁烯橡胶、聚丁烯及聚烯烃聚合物，加上以上提过的那些。这些聚合物优选为预定型固体块、碎块或高粘度液体形式，其被弄碎然后任选地与工艺油、填料及抗氧化剂混合以形成均质的塑料胶粘剂。适用于本发明中的固化密封剂材料包括但不限于端硅烷基聚醚(silyl terminated polyether)、聚亚安酉旨、端娃烧基聚亚安酉旨(silyl terminated polyurethane)、丙烯酸和硅树脂。这些类型的固化密封剂广泛用于在OEM (原始设备生产商)将挡风玻璃粘接到各种各样的车辆内。例如，在汽车、卡车、旅行拖车及火车建造中。在这些应用中，保持一致的胶层厚度是必不可少的，因为挡风玻璃的安装必须保持在紧公差内。在当前应用中，是人工使用垫片或间隔件，然后当密封剂固化时移除。本发明通过去除此步骤而将间隔件混入密封剂会改善生产率。使用本发明可变形偏置颗粒的另一个好处是可变形颗粒已证实不会损坏应用的设备也不会损坏涂层、玻璃或金属基板，尤其是在使用以上所述的杨氏模量参数时。本发明的优点在使用非固化胶粘剂材料时最明显，在本发明中优选使用非固化胶粘剂材料。固化密封剂的使用可以自本发明中排除出去。这是因为在偏置颗粒起作用的实用期间会导致干结前可能的挤出程度，会降低本发明的有效性，尤其是在于典型的手工构造中的密封剂厚度。用于使用本发明的方法与密封剂形成的搭接接头内的紧固件包括螺丝、螺栓与铆钉，优选为自攻螺丝，所述自攻螺丝优选地被例如在搭接接头上施加预定的压缩力，例如通过拧紧时施加的给定力矩。所述密封剂条的第一与第二面优选为平行的。这样考虑到了所述条的便于安放及可能出现水密密封的范围面积。密封剂条优选为矩形截面，其长度至少10倍于条宽度且宽度至少两倍于条厚度，优选为5倍于条厚度。这使它能够易于通过联合挤出工艺生产并轻松地手工应用。
本发明将参考附图进行说明，其中 图1示出由紧固件固定的已知搭接接头；
图IA示出由紧固件固定的已知搭接接头，示出密封剂从接头之间的自挤出； 图2示出由紧固件固定的搭接接头，其中将球形偏置颗粒用在密封剂复合物中； 图3示出由紧固件固定的搭接接头，其中紧固件已使接头处于压力之下且在密封剂复合物中存在球形偏置颗粒；
图4示出利用被连接材料的变形来固定不可变形的球形偏置颗粒的搭接接头； 图5示出当可变形偏置颗粒在压力下时，例如当作为本发明密封剂的一部分用在搭接接头里时的变形性质，
图6示出使用一种包含偏置颗粒的密封剂复合物的搭接接头，所述颗粒有粒径分布； 图7示出例如玻璃面板之间，在密封剂复合物里使用可变形偏置颗粒的搭接接头； 图8示出受压的搭接接头，所述图表说明孤立椭球体偏置颗粒的方向变化； 图8A示出悬在密封剂复合物(未示出)内的随机指向的孤立椭球体偏置颗粒； 图8B示出当搭接接头的材料邻接椭球体偏置颗粒时的图8A的接头； 图8C示出当搭接接头的材料靠拢得足够近到几乎损坏椭球体偏置颗粒时的图8B的搭接接头；
图9与图10示出在玻璃板上制备，具有各种水平和不同类型珠作为间隔件的基于甲硅烷改性聚合物(Silyl Modified Polymer)的密封剂样本的图示。每个样本进行两次测试。图11示出玻璃面板制成的搭接接头内密封剂样本的压缩力(单位N)对距离(mm) 的图示结果。
具体实施例方式图2、3、4、6、7、8、9、10 与 11 涉及本发明。这些图主要示出利用特定紧固件固定的搭接接头。然而，采用特定紧固件只是使用本发明的接头的优选特征，并且在图中给出以方便描述。附图中包含特定紧固件的特征在没有给出紧固件时并不必然地排除不用。类似的，通常会沿接头长度使用多个紧固件。图1示出由紧固件30固定的搭接接头2。搭接接头2包括材料上板10与材料下板20，在此案例中，两材料是相同的。两板交迭以形成搭接接头2，在此例中，由紧固件30 将其保持。紧固件30包括头32、轴34与啮合在所述轴螺纹上的螺母36，使得紧固件30能拧紧而将板10与20靠拢以便固定所述接头并阻止接头2横向移动。所述紧固件30将优选为自攻螺丝或压缩铆钉，但为了易于说明没有示出。图1的搭接接头提供一种固定材料板10、20以用密封剂40形成水密密封的方法。图1的已知搭接接头，尤其在其中密封剂40是非固化密封剂的情况下，会长时间挤压密封剂40，这在图IA中示出。密封剂由于板的机械运动、温度变化及密封剂蠕变而从板10、20之间的间隙自挤出。这最终导致密封剂功能破坏及紧固件张力降低，使得所述接头在机械或防水方面不再有效。如图所示，密封剂40从材料板10、20内的交迭处退出并因此更为暴露，由于非固化密封剂本身是有粘性的，其导致对其他材料例如尘土的不希望的粘附。密封剂40的挤出也意味着板10、20之间经常失去水封，并且密封剂的厚度降低导致接头中紧固件30变松，这增加了机械耗损，放大了孔洞12，还使接头机械退化。图2示出紧固件30固定的搭接接头，其中在密封剂复合物内使用球形偏置颗粒 50。图2的特性如图1内所描述。偏置颗粒起到当由紧固件30施加张力以固定接头时限制板10、20靠近的作用。因此，密封剂40至少在最初不被排除于搭接接头以外。图2的已知搭接接头，当偏置颗粒50的直径在小于密封剂材料40所占接头宽度 (w)的10倍的量级时，也造成上面描述的自挤出问题。图3示出紧固件固定的搭接接头，其中紧固件使接头受压且其中在密封剂复合物内存在球形偏置颗粒。当被连接材料是柔性或可变形，及紧固件30被施以太大的力时，已知的图2搭接接头组件的自挤出问题很容易地变得更糟。在手工操作的性能通常会固有地可变的情况下，当进行接头的手工组装时，通常使用比密封剂宽度相对大的密封剂间隙的情况，这是常见的。另外，靠近紧固件30存在的偏置颗粒造成杠杆效应，在所述效应中偏置颗粒50充当杠杆支点，其中板10、20对偏置颗粒50 —侧的压缩撬开材料板10、20的更长部分，使得板10、20被设置成一定角度且不再平行。这不仅有排除密封剂40的效果，而且当使用球形不可压缩颗粒50时，这些颗粒滚出接头使得颗粒42后方的间隔件不易被密封剂40填充， 使得密封剂内出现间隙，水可以从那里通过板10、20内紧固件贯穿所通过的孔洞(未标号) 渗入并失去接头的完整性。应注意到当使用一段线代替颗粒50 (如上面所述的现有技术) 时，效果甚至更糟，因为当线被推出接头时，密封剂实际上不可能回填到区域42。为了完整性，应注意到有大材料板10、20的实际情况中，图3中的扭曲是局部性的，例如材料板内是浅凹或圆形的凹陷而不是材料作为整体成某一角度，然而效果与上面的描述一样。图4示出利用要连接的材料10和/或20的变形固定不可变形球形偏置颗粒50 的搭接接头。在许多采用小偏置颗粒的领域中，当偏置颗粒大小小于1 mm且使用密封剂40 粘合到一起(例如使用吸力、毛细作用或粘附力)的接头宽度是偏置颗粒大小的10倍或更高时，相对于材料板的厚度及该材料的硬度而言，特别是在使用钢板时，不可变形偏置颗粒的大小不会产生严重的杠杆效应。这被认为是由于偏置颗粒可能会陷入材料板，如图4A中所示，施加到板10、20的力导致分别如图4B所示的板10、20内的变形14、24。图5示出根据本发明的可变形偏置颗粒。当使用可变形颗粒时，可变形偏置颗粒优选为杨氏模量在0. 1与10 GPa之间的偏置颗粒。当构成搭接接头的材料板10、20靠近并在可变形偏置颗粒100上施加压缩力时，所述颗粒变形为卵形或更卵形102，并且因为所述颗粒的杨氏模量低于所述材料板的杨氏模量，颗粒变形优先于材料板，从而保持材料板上任何涂层的完整性并开始和/或传播材料板内的裂缝。图6示出使用包含的密封剂条的搭接接头，偏置颗粒50具有尺寸分布。当使用不可变形偏置颗粒，并不特别必要使用窄的颗粒尺寸分布，因为搭接接头所连接的材料能够变形以适应颗粒大小的差异。然而，如图6所示，在存在更多数量的小颗粒50时所存在的大颗粒50’造成材料板10、20与颗粒之间的第一接触点并建立起应力点。这使得在两板之一或全部为易碎材料，例如玻璃时，使用不可压缩偏置颗粒是不现实的。图7示出在密封剂复合物中在例如玻璃嵌板IOA之间使用可变形偏置颗粒100的搭接接头。当搭接接头内材料板10A、20受压靠拢到一起且使用本发明的可变形偏置颗粒100时，任何特别大的颗粒都将变形为卵形或更卵形。当它在材料板IOA上生成局部压力点的同时，相邻颗粒100的存在会降低局部压力且低杨氏模量材料固有的塑性意味着随着时间过去颗粒102会停止提供任何明显的局部压力点。因此本发明的可变形偏置颗粒特别适合用于在易碎材料之间或在易碎材料与非易碎材料之间形成接头时，这在使用玻璃板的情况下是普遍的情况。图8示出受压靠拢的搭接接头，该图示出孤立的椭球体偏置颗粒的方向变化。当通过将材料板10、20靠拢在一起而在材料板10、20之间形成搭接接头时，在密封剂(为了简明未示出)内悬浮的椭球体偏置颗粒，如图8的顺序A、B、C所示改变其方向。这在通过应用拧紧紧固件形成的接头中尤其突出，其中材料板10、20通过拧紧紧固件而靠拢到一起形成接头。图8A示出以随机方向悬浮在密封剂复合物(未示出)内的孤立椭球体偏置颗粒。 板随着材料板10、20靠拢而靠近颗粒104。图8B示出当搭接接头的材料邻接椭球体偏置颗粒时图8A的接头。如上所述，当材料板10、20靠近颗粒104时，它们会最终与颗粒形成接触且颗粒会对板的进一步靠拢提供一定程度的抵抗。图8C示出当搭接接头的材料靠得足够近到接近椭球体偏置颗粒的最窄损坏时的图8B的接头。随着材料板10、20的接近，颗粒104旋转直至进一步旋转不会耗散接近的能量且这时颗粒的优选的可变形性开始发挥作用。实验实验1
制造装备基体材料在Kupper所制造的类型的Z叶片(或西格玛叶片)混合机上制造， 该混合机装配有螺纹以辅助混合过程并促进从混合机中清空，并装配有加热的护套(蒸汽或油加热)，以帮助高分子量橡胶(例如，丁基橡胶、聚异丁烯、乙烯丙烯、聚烯烃等)与无机矿物填料(例如碳酸钙、硬脂酸盐涂层碳酸钙、滑石等一起分散)。还与添加剂一起，例如抗氧化剂、色素和润湿剂等。生产典型的丁基密封剂的大体混合过程在以下给出。批次大小大约为500 kg
对混合机护套打开蒸汽。加入50kg 丁基橡胶，20kg工艺油以及75kg无机填料。混合直至结合到一起。加入所有抗氧化剂。加入75kg无机填料。混合直到橡胶分散(大约20分钟)。关闭蒸汽。加入所有色素并混合5分钟。加入50kg无机填料和15kg工艺油，混合直至分散(持续5分钟)。加入50kg无机填料和15kg工艺油，混合直至分散(持续5分钟)。加入50kg无机填料和15kg工艺油，混合直至分散(持续5分钟)。加入50kg无机填料和15kg工艺油，混合直至分散(持续5分钟)。缓慢加入剩余15kg工艺油并混合直至分散(持续5分钟)。后续复合物基于以上基础密封剂复合物，其中加入各种偏置颗粒。在生产根据本发明的最终产品时，当上述过程的批次已通过质量控制测试时，将聚合物珠全部加入(50kg)并混合5分钟，此时，颗粒被均勻分布在上述基础密封剂中。在以下实验工作中，在实验室将这些珠加入以上另外制备的复合物中。最后阶段是通过螺旋挤出而从混合机清空，并堆在平盘上，每行由剥离纸分开，或者在剥离纸上形成密封剂的螺旋卷，所述剥离纸例如为涂有硅树脂或石蜡的纸。实验 2
比较两种颗粒类型，硬玻璃球形颗粒与聚合物椭球体颗粒。这些颗粒的特征如下 测量椭球体聚合物珠(商标名Estergran(TM) 1411，由Bostik有限公司制造)的尺寸和两种不同大小的玻璃珠(平均直径1.44 mm，商标名Marlite(TM)和平均直径2. 45 mm，商标名Mluc S.A.)。聚合物珠的长轴和短轴都进行测量。在球形珠的情况下只测量直径。 所有测量都采用精度到2个小数位的Mitutoyo Digital游标卡尺进行。每种类型的珠样本大小约为125，以用于指示尺寸分布。聚合物(聚酯)“卵形”珠的尺寸在下面给出 平均长轴=3. 60 mm
平均短轴=2. 31 mm
长轴短轴的平均比率=1.57
长轴标准偏差=0. 18
短轴标准偏差=0. 18
长轴短轴的比率的标准偏差=0. 12
长轴最大值=3. 95 mm
长轴最小值=2. 55 mm
短轴最大值=2. 78 mm
短轴最小值=1. 32 mm
长轴与短轴的比率(圆度测量)
最大=1.93
最小=1. 25
平均重量^ 0. 015 g
平均体积 0.012 ml (通过计算体积=质量/密度) 密度 1. 24
关于商标名Marlite(TM)的大约1.5 mm直径玻璃珠的信息在下面给出 注意直径测量采取完整的珠，抛弃任何受损的珠。平均直径=1.44 mm 最大直径=1. 98 mm
最小直径=1. 13 mm 直径的标准偏差=0. 12 平均重量^ 0. 0046g 平均体积 0. 002 ml (通过计算) 密度 2. 3
关于来自Mluc S.A.的大约2. 5 mm直径玻璃珠的信息在下面给出 注意直径测量采取完整的珠，抛弃任何受损的珠。平均直径=2. 45 mm最大直径=2. 48 mm
最小直径=2. 43 mm
标准偏差=0. 01
平均重量 0. 02g
平均体积 0. 008 ml (通过计算)
密度 2. 5
Starlite (TM)(玻璃珠)如下给出。
表1聚合物(Estergran (TM))珠的数量/100X 100 mm密封剂
权利要求
1.一种包含连续的密封剂复合物的密封条，其中放置有可变形偏置颗粒，所述可变形偏置颗粒用于在使用中限定所述密封条放在两个待密封表面之间时的密封条最小厚度。
2.如权利要求1所述的密封条，其中，用于本发明的所述可变形偏置颗粒的杨氏模量在 0. 1 GI^a 与 15 GPa 之间。
3.如权利要求2所述的密封条，其中，所述可变形偏置颗粒为聚合物颗粒。
4.如权利要求三所述的密封剂条，其中，所述聚合物选自聚酯和聚烯烃中的一种或多种。
5.如权利要求1到4的任意一个所述的密封条，其中，所述偏置颗粒的浓度为给定厚度的每10，000 mm2密封剂条大于或等于100珠。
6.如权利要求5所述的密封条，其中，所述偏置颗粒的浓度在每10，000mm2密封剂条 100到500珠之间，所述密封剂条厚度在1 mm和5 mm之间且所述珠直径在1 mm和3 mm之间并在任何情况下不大于所述条的厚度。
7.如前述任一权利要求所述的密封条，其中，所述可变形偏置颗粒为非球形但优选为类球形。
8.如前述任一权利要求所述的密封剂条，当通过现场挤压而被使用或当被预成形时， 其厚度大于1 mm。
9.如前述任一权利要求所述的密封条，其中，所述密封条是非固化密封剂条，使得基本上在所述密封剂条的整个预期寿命内所述密封剂条具有液体性质。
10.如前述任一权利要求所述的密封条，其中，所述偏置颗粒的直径在2mm和5 mm之间。
11.一种用含有偏置颗粒的密封剂在弹性材料面板之间形成接头的方法，其中，所述密封剂具有第一杨氏模量，所述偏置颗粒具有0.1 GI^a和15 GI^a之间的第二杨氏模量，所述弹性材料面板具有第三杨氏模量，并且任选地，所述弹性材料面板之一具有第四杨氏模量， 其中，第三与第四杨氏模量中的至少一个大于第二杨氏模量且全部模量均大于第一杨氏模量。
12.如权利要求11所述的方法，其中，所述弹性材料选自钢板、铝板及塑料板。
13.如权利要求11或权利要求12所述的方法，其中，所述接头还借助于紧固件以分离间隔固定，所述紧固件具有机器螺钉、自攻螺钉或铆钉中的一种或多种的形式。
14.一种在两个表面之间形成水密接头的方法，所述方法包括将含有可变形偏置颗粒的密封剂条放置在第一表面上并将第二表面放置在所述密封剂条的暴露面上，以及将所述表面靠拢到一起直至与所述可变形间隔件珠形成接触，并且由进一步压缩此接头所需要的力的增大所表明的，它们充当所述两个表面之间的间隔件。
15.如权利要求14所述的方法，其中，所述可变形偏置颗粒具有0.1 GI^a和15 GI^a之间的杨氏模量。
全文摘要
一种包含连续的密封剂复合物的胶粘剂密封条，其中放置有可变形偏置颗粒，所述可变形偏置颗粒用于在使用中限定所述密封条放在两个待密封表面之间时的密封条最小厚度。所述可变形偏置颗粒的杨氏模量在0.1GPa与15GPa之间。所述条能够在大幅降低破裂发生率的情况下使玻璃面板被密封。
文档编号C09J11/08GK102325849SQ200980157010
公开日2012年1月18日 申请日期2009年12月18日 优先权日2008年12月18日
发明者贝里 K., 莱夫里 M. 申请人:博斯蒂克股份公司