專利名稱：：裝配器具的組合物及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及在裝配器具部件中使用快速固化的任選含有隔離珠(spacerbead)的硅酮組合物。尤其是，本發(fā)明涉及使用這種組合物將玻璃爐灶面(cooktop)裝配到爐灶主機(jī)架(rangemainframe)上。技術(shù)背景在器具裝配和制造中使用粘合劑已經(jīng)更為普遍，并且在許多情況下已經(jīng)取代傳統(tǒng)的緊固件和/或焊接方法。術(shù)語(yǔ)器具通常指包括但是并非局限于這樣一些術(shù)語(yǔ)例如爐灶面、爐灶和烘箱、洗碗機(jī)、微波爐、洗滌機(jī)和烘干機(jī)以及其它器具。當(dāng)前，可固化的硅酮組合物已經(jīng)被使用在這樣的應(yīng)用中，例如爐灶面和爐灶主機(jī)架之間的粘接。在這樣的應(yīng)用中，爐灶面通常與爐灶主機(jī)架是不同類型的材料。例如，當(dāng)前使用可固化的硅酮將玻璃爐灶面粘接到金屬爐灶主機(jī)架，但是為了完全地與爐灶面結(jié)合，需要使用雙面發(fā)泡膠粘帶，或其他的此類隔離元件被用作隔離物以確保在玻璃爐灶面和下面的金屬基底之間具有足夠的間隔。這種裝配方法對(duì)于制造廠家而言是費(fèi)工和昂貴的，這主要是因?yàn)樵谌霾脊柰M合物之前膠粘帶必須人工沿著主機(jī)架四周放置。膠粘帶單獨(dú)用作隔離物將使得裝配工二次加工爐灶面從而對(duì)于這樣的應(yīng)用不具備粘接或密封的價(jià)值。另外，雙面發(fā)泡膠粘帶可能使為將裝配件粘接在一起所需的連續(xù)線線型的硅酮中斷。另外，目前使用的巳知的可固化的硅酮組合物在將玻璃爐灶面配合到爐灶主機(jī)架上之前需要一個(gè)預(yù)處理步驟，以便在配合并形成連接之前使得可固化的硅酮組合物將會(huì)形成足夠的粘合強(qiáng)度。此外，預(yù)處理步驟也可以包括暴露于比正常的相對(duì)濕度條件更高的環(huán)境下幾個(gè)月從而允許粘合強(qiáng)度進(jìn)一步提高。這種預(yù)處理將增加加工成本和降低產(chǎn)量。提供一種使用可固化的硅酮組合物裝配器具的方法以及由此制得的最終裝配完成的器具將是有利的，該方法不需要為了在兩個(gè)裝配部件間獲得適當(dāng)?shù)拈g距除硅酮組合物之外必須單獨(dú)應(yīng)用的粘合劑的隔離膠粘帶或其他的此類單獨(dú)的隔離元件。圖l是器具裝配件的金屬基材的透視圖，其上放置有線型的可固化的硅酮組合物。該組合物任選含有隔離珠。圖2是器具裝配件的兩種基材的視圖，其中之一是金屬制成和另外一個(gè)可以是玻璃或玻璃/陶瓷，兩個(gè)部件之間以其間具有可固化的硅酮的定距離間隔布置密封連接。硅酮含有隔離珠。圖3顯示爐灶面/爐灶機(jī)架裝配件，結(jié)合使用含有隔離珠的可固化的硅酮從而將以定距離間隔布置的裝配元件密封連接。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明提供使用可固化的硅酮組合物連接器具裝配件的方法。本發(fā)明提供在硅酮組合物中加入隔離珠的裝配方法，該方法除去了幾個(gè)工序從而在制造工序上比現(xiàn)有的裝配方法具有更低的成本。本發(fā)明一方面提供一種裝配器具的方法，該方法包括如下步驟提供第一基材，第一基材具有用于粘合的內(nèi)表面；在基材的至少一個(gè)內(nèi)表面上放置包含硅酮樹(shù)脂和隔離珠的可固化的硅酮組合物；以配合的布置固定內(nèi)表面從而允許可固化的硅酮組合物在基材間保持所需的間距；和允許可固化的珪酮組合物固化。本發(fā)明另一方面提供一種包括例如金屬爐灶機(jī)架的器具裝配件；和粘接到所述機(jī)架上的玻璃爐灶面，其中爐灶面由包含隔離珠的可固化的硅酮組合物以限定的定距間隔的布置方式被粘接。具體實(shí)施方式合物。所需要的是，組合物可以快速固化，從而在與操作有關(guān)的裝配工序和制造工時(shí)的成本節(jié)省方面獲得優(yōu)勢(shì)。有用的硅酮組合物的另一個(gè)所需的方面包括能夠耐大范圍的溫度，特別是涉及極端加熱應(yīng)用中例如在爐灶面/爐灶機(jī)架裝配件中的高溫。在本發(fā)明的一個(gè)方面，所需的是硅酮組合物可以室溫硫化("RTV")。這些組合物也可以是單組分或雙組分的組合物，和可以通過(guò)暴露于周圍環(huán)境濕氣而獲得所需的固化。RTV組合物可以是基于含乙酰氧基的組合物，含肟的組合物，含甲氧基的組合物，或含其他巳知的濕固化基團(tuán)的組合物。也可以綜合使用上述濕固化基團(tuán)。此外，含乙烯基的硅酮組合物和含異丁烯?；墓柰獦?shù)脂也可以使用。在本發(fā)明的另外一個(gè)方面，可固化的硅酮組合物可以既具有濕固化能力也具有輻射固化能力。例如，除濕固化機(jī)理外通過(guò)UV或可見(jiàn)光固化的組合物也是有用的。此類硅酮組合物的例子可以發(fā)現(xiàn)于這些美國(guó)專利中，其專利/^開(kāi)號(hào)為4528081，4504629，4587276，4477326，4675346和4699802，這些美國(guó)專利的內(nèi)容在此一并引入作為參考。熱固化硅酮組合物也可以用于本發(fā)明，并且尤其適合于某些應(yīng)用。有用的硅酮組合物包括那些市售的和由Henkel公司以商標(biāo)NUVASIL出售的硅酮組合物。圖l顯示了器具裝配件的基材10,在基材10的內(nèi)表面上放置有線型的粘合劑12,粘合劑12被包含從而與器具裝配件的另一個(gè)基材表面匹配嚙合。在這個(gè)實(shí)施方式中，硅酮組合物12顯示在該硅酮組合物中存在隔離珠14。該圖表示在器具基材表面放置可固化的硅酮組合物的透視圖?；?0理想的是金屬，但是也可以是陶瓷，玻璃陶瓷或塑料。圖2顯示了基材10的基材表面18，通過(guò)其中含隔離珠14的可固化的硅酮組合物12粘接到第二基材19的基材表面16。該裝配件顯示硅酮組合物12包含隔離珠14，粘合劑12將兩個(gè)基材表面16，18連接在一起，同時(shí)由于隔離珠的存在使得兩個(gè)基材之間維持定距間隔的布置。圖1和2所示的一般構(gòu)型適用于多種的不同器具裝配件。例如，這樣的裝配元件可以發(fā)現(xiàn)于這樣的器具中，例如爐灶面/爐灶主機(jī)架裝配件，洗碗機(jī)裝配件，洗衣機(jī)裝配件，烘千機(jī)裝配件，及其他需要將兩個(gè)基材以定距間隔布置粘接的這樣的器具。再看圖3，該實(shí)施方式描述本發(fā)明裝配方法一個(gè)特別有用的應(yīng)用。圖3顯示爐灶面/爐灶機(jī)架裝配件20。該裝配件包括金屬主機(jī)架或基底基材結(jié)構(gòu)22，該基底基材結(jié)構(gòu)22包括凸緣(lip)24，爐灶面26擱置在凸緣24上面并通過(guò)粘合劑12與凸緣24粘接，粘合劑12包括隔離珠14。爐灶面26可以由多種已知的材料制成，包括玻璃、陶瓷、玻璃陶瓷復(fù)合材料以及其他眾所周知的材料。至于有用材料的部分目錄，參見(jiàn)專利/>開(kāi)號(hào)為Nos.4973826、6050176、6111229和6410891的美國(guó)專利。本發(fā)明一個(gè)特別理想的實(shí)施方式涉及構(gòu)成組分不同的基材表面。例如，在爐子的爐灶面應(yīng)用中，一個(gè)基材可以由能導(dǎo)熱的玻璃或玻璃陶瓷復(fù)合材料制成。第二基材理想的是金屬或鍍了金屬的基材，例如用作烘箱和爐灶的機(jī)架。這兩種異質(zhì)材料(例如玻璃/陶瓷爐灶面與金屬爐灶機(jī)架)的粘接可能需要能夠提供粘接、密封、耐沖擊性和耐高溫性的粘合劑。能夠提供這樣的優(yōu)點(diǎn)的可固化的硅酮組合物可用于在本發(fā)明中。在特定的實(shí)施方式中，例如在許多其他的器具裝配件中，在相互連接的基材之間需要存在足夠的間距。也就是說(shuō)，在流動(dòng)的硅酮組合物固化前，在基材之間必須維持所需的間距。因?yàn)閭鹘y(tǒng)的流動(dòng)的(未固化的)硅酮組合物沒(méi)有足夠的結(jié)構(gòu)完整性來(lái)抵抗基材的重量而不流動(dòng)，所以已經(jīng)沿著硅酮組合物一側(cè)使用傳統(tǒng)的隔離物例如發(fā)泡膠粘帶從而防止基材的重量壓縮，壓平，或換句話說(shuō)壓緊硅酮組合物和減少基材間的間距而達(dá)到商業(yè)上不可接受的水平。在本發(fā)明中，在可固化的硅酮組合物中加入隔離珠提供了一種借此硅酮組合物抗壓和在基材間維持所需間距的方法。在一些實(shí)施方式中，玻璃珠的尺寸本身可以限定基材之間的最小間距。在其它的實(shí)施方式中，隔離珠的存在可以導(dǎo)致硅酮組合物流變學(xué)性質(zhì)的改變，由此使得其在未固化的狀態(tài)下能經(jīng)受更高的壓縮力。也就是說(shuō)，一旦硅酮組合物放置在基材上，所要連接的基材的重量由未固化的硅酮組合物來(lái)承受和由于隔離珠的存在從而在基材間獲得所需的間距。適當(dāng)?shù)拈g距除了能夠使得裝配工人可以二次加工錯(cuò)誤定位的裝配件外，還能防止未固化的硅酮組合物從所要粘接或連接的區(qū)域擠出，這樣就能獲得更強(qiáng)的粘接接合，改善的密封性和抗沖擊性。能加入可固化的硅酮組合物的隔離珠可以由多種材料制成，可以是實(shí)心或空心，和可以釆用多種的尺寸和形狀。尤其是，玻璃和塑料珠在其中是有用的。不同尺寸的隔離珠可以組合使用，以及不同的材料的隔離珠，例如玻璃，塑料和彈性體，也可以組合使用。隔離珠可以空心或?qū)嵭摹８綦x珠的尺寸可以變化，但是理想的是平均直徑在大約0.005到大約0.05英寸之間。通常，球形珠是所需的，意指包括橢圓形和卵形。組合物中的隔離珠的用量按重量大約0.05%到大約10.0%，理想的是按重量大約1.0%到大約6.0%，更為理想的是按重量大約2.0%到大約4.oy。。隔離珠的重量百分比可以對(duì)于雙組分硅酮基于隔離珠加入其中的一個(gè)組分來(lái)計(jì)算，和對(duì)于單組分基于硅酮總的組合物的重量來(lái)計(jì)算。實(shí)施例下面表l中的組合物l表示本發(fā)明的一種使用隔離珠來(lái)提供固定間隙的單組分硅酮粘合劑，該粘合劑用于將兩個(gè)器具元件粘接在一起。配方的例子是單組分的含乙酰氧基的RTV硅酮。如上所述，基于不同的化學(xué)性質(zhì)的其它單組分硅酮組合物也包括在內(nèi)，作為本發(fā)明的一部分，所述的化學(xué)性質(zhì)例如濕固化(縮合)，光固化(自由基聚合)，光/濕雙固化，或熱(硅氧化)固化機(jī)理。有用的單組分RTV組合物可以包括，例如羥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。通過(guò)使用機(jī)械混合可以將這些組合物用于獲得均一的基料?？梢越又尤胧咕酆衔锪u基位置封端和作為附加交聯(lián)劑和除濕劑(用以除去任何存在的水)的足夠的交聯(lián)劑，例如含乙酰氧基-,烷氧基-，肟-的硅烷。接著可以加入縮合催化劑。此外，其它的傳統(tǒng)性能或流變學(xué)改性劑也可以按照需要加入以滿足所需要的性質(zhì)。本發(fā)明中所用的單組分RTV組合物的實(shí)施例如下面表1所示。表1.組合物I;單組分RTV硅酮化學(xué)物質(zhì)重量％羥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縮合催化劑(錫)0.2對(duì)于組合物I，四個(gè)不同直徑厚度的隔離珠以如表2所示的重量百分比加入其中。線型的粘合劑材料然后施加到一個(gè)基材，接著與第二基材裝配和允許其固化。然后穿過(guò)裝配件內(nèi)的不同位置測(cè)定間隙的厚度，測(cè)量結(jié)果在表格2中給出。如表中所示，沿粘合劑的施加線每5個(gè)不同點(diǎn)的間距實(shí)際上是一致的，這就顯示出組合物維持基材間均勻間距的能力。裝配件是器具部件的模型版本。表2:隔離珠組合物的例子和測(cè)定的厚度組#1與隔離#重量％組^7ABCDE配方I99.599.098.096.099,0隔離珠(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)將0,25英寸直^^線型的組^^a到一個(gè)糾餘敘己<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>在雙組分硅酮粘合劑中加入隔離珠也是可取的。雙組分縮合固化硅酮粘合劑與單組分RTV硅酮粘合劑相比通常具有更快的固化速度和在單組分光固化、光/濕雙固化或熱固化粘合劑不能使用的應(yīng)用中優(yōu)選使用雙組分縮合固化硅酮粘合劑。相對(duì)于單組分，雙組分硅氫化硅酮粘合劑提供更低溫度或室溫的快速固化。雙組分縮合固化組合物的例子可以包含濕(含水)組分(組分A)和干(不含水)組分(組分B)，這兩個(gè)組分在以液態(tài)獨(dú)立存在時(shí)是穩(wěn)定的，但是當(dāng)將其混合時(shí)則形成固體硅酮橡膠，具有可變的固化速度和性能特性。如表3所示，隔離珠可以加入雙組分中任一個(gè)組分或同時(shí)加入兩個(gè)組分。組合物的固化速度(動(dòng)作時(shí)間(opentime))可以從大約15分鐘到幾個(gè)小時(shí)調(diào)節(jié)，這是因?yàn)榇髿鉂穸葘?duì)于固化并非必須，即固化所需的水已經(jīng)存在于配方中。固化材料的性質(zhì)也可以進(jìn)行調(diào)整從而獲得所需的性能，流動(dòng)特性和粘附特性。一個(gè)有用的雙組分縮合固化組合物可以包含羥基封端的聚二甲基硅氧烷(PDMS)，填料和水產(chǎn)生濕(組分A)組分。干(組分B)組分可以包含甲基封端的PDMS，干的填料，交聯(lián)劑，粘合增進(jìn)劑和縮合催化劑。對(duì)于本發(fā)明有用的組合物的例子如下面表3所示。其它具有不同組分的雙組分硅酮組合物也可以使用。表3.組合物II;雙組分RTV硅酮<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>權(quán)利要求1、裝配器具的方法，其包括如下步驟提供第一基材和第二基材，各基材具有用于粘接在一起的內(nèi)表面；在基材的至少一個(gè)內(nèi)表面上放置含硅酮樹(shù)脂和任選的隔離珠的可固化硅酮組合物；以匹配的布置方式放置內(nèi)表面從而允許可固化的硅酮組合物在基材間保持所需的間距；和使可固化的硅酮組合物固化。2、權(quán)利要求1所述的方法，其中存在隔離珠和隔離珠的平均直徑在大約0.005英寸到大約0.05英寸之間。3、權(quán)利要求1所述的方法，其中存在隔離珠和隔離珠選自由玻璃珠，塑料珠，彈性體珠，空心珠，實(shí)心珠及其組合形成的組。4、權(quán)利要求1所述的方法，其中所存在的隔離珠大約是硅酮組合物的大約0.5到大約10.0%重量。5、權(quán)利要求1所述的方法，其中放置步驟包括沿一個(gè)或多個(gè)基材的內(nèi)表面圓周狀施加連續(xù)線型的硅酮組合物。6、權(quán)利要求1所述的方法，其中放置步驟包括沿一個(gè)或多個(gè)基材的內(nèi)表面間斷地施加點(diǎn)狀的粘合劑。7、權(quán)利要求l所述的方法，其中硅酮組合物是單組分硅酮。8、權(quán)利要求1所述的方法，其中硅酮組合物選自由含肟的硅酮樹(shù)脂，含烷氧基的硅酮樹(shù)脂，含異丁烯?；墓柰獦?shù)脂，含乙烯基的硅酮樹(shù)脂和及其組合形成的組。9、權(quán)利要求l所述的方法，其中硅酮組合物是室溫硫化組合物。10、權(quán)利要求l所述的方法，其中硅酮組合物是雙組分硅酮。11、權(quán)利要求l所述的方法，其中硅酮組合物是雙固化硅酮。12、權(quán)利要求l所述的方法，其中硅酮組合物是熱固化硅酮。13、權(quán)利要求l所述的方法，其中第一基材包含金屬基底元件。14、權(quán)利要求l所述的方法，其中第二基材包含玻璃基材。15、權(quán)利要求l所述的方法，其中第一基材包含金屬爐灶機(jī)架和第二基材包含玻璃爐灶面。16、一種器具裝配件，其包括金屬爐灶機(jī)架；粘接到所述機(jī)架的玻璃爐灶面；其中爐灶面以限定的定距間隔布置方式通過(guò)任選地含隔離珠的固化的硅酮組合物來(lái)粘接。17、權(quán)利要求16所述的器具裝配件，其中隔離珠選自由玻璃珠、塑料珠及其組合所形成的組。18、權(quán)利要求16所述的器具裝配件，其中隔離珠具有大約0.005英寸到0.05英寸的平均直徑。19、權(quán)利要求16所述的器具裝配件，其中固化的硅酮組合物包含單組分珪酮。20、權(quán)利要求16所述的器具裝配件，其中固化的硅酮包含雙組分硅酮。21、權(quán)利要求16所述的器具裝配件，其中固化的硅酮選自由含肟的硅酮樹(shù)脂，含烷氧基的硅酮樹(shù)脂，含異丁烯酰基的硅酮樹(shù)脂，含乙烯基的硅酮樹(shù)脂及其組合形成的組。22、權(quán)利要求16所述的器具裝配件，其中固化的硅酮包含室溫硫化組合物。23、權(quán)利要求16所述的器具裝配件，其中固化的硅酮包含縮合固化組合物。全文摘要一種使用任選地含隔離珠(14)的可固化的硅酮組合物(12)裝配器具的方法，所述的隔離珠具有適當(dāng)?shù)某叽鐝亩试S器具部件(10，18，16，19)以所需的定距間隔布置粘合連接。文檔編號(hào)H05B3/68GK101164369SQ200680013729公開(kāi)日2008年4月16日申請(qǐng)日期2006年3月24日優(yōu)先權(quán)日2005年3月25日發(fā)明者M(jìn)·P·列萬(wàn)多斯基,S·P·麥格拉思,S·R·特倫布萊申請(qǐng)人:漢高公司