專利名稱：一種為粘接目的涂覆基板的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的一個方面涉及一種為粘接目的涂覆基板的方法。
背景技術(shù)：
在許多商品的生產(chǎn)中，常常需要連接不同的材料。很多時候，都必需對一種或兩種材料的表面性質(zhì)進行調(diào)整。在制造業(yè)中調(diào)整材料的表面性質(zhì)常常包括表面處理技術(shù)。這些表面性質(zhì)的部分例子包括表面能、化學惰性、傳導(dǎo)率、可染色性和可粘接性。使用表面處理與制備的應(yīng)用的部分例子包括在易腐蝕的金屬如鐵或鋼上的防腐蝕涂層，在植入物上的生物相容性涂層，電子材料上的防水層以及玻璃上的粘接劑。
將涂料(Coatings)、粘接劑(Adhesives)、密封劑(Sealants)和彈性體(Elastomers)(以下簡稱CASE)涂覆于基板上，通常需要在對表面的處理和預(yù)處理中特別小心，以防止基板和所涂覆的CASE粘接失敗。許多CASE的涂覆過程包括以下步驟(a)清潔表面或表面粗糙化，(b)涂覆與表面粘接或?qū)Ρ砻娓g的底漆，(c)涂覆增強劑以增加附加的粘接功能。CASE化合物應(yīng)用于包括建筑、汽車、醫(yī)藥、牙科、標簽、電子和包裝等產(chǎn)業(yè)。
在汽車工業(yè)中，CASE化合物應(yīng)用于玻璃裝配工藝中。不利的是，汽車玻璃很容易會因邊緣所受的機械震動而破壞。因此，邊緣通常被封裝起來。在一種封裝方法中，用一個框架將玻璃與汽車上部結(jié)構(gòu)連接起來。因此框架包住玻璃的邊緣部分。在一種將玻璃和框架結(jié)合起來的方法中，用一種溶劑清潔該玻璃，在玻璃表面涂上一種含偶聯(lián)劑的底漆，以化學方法改變其表面，最后，涂覆一層較厚的油漆似的化合物，緊緊地粘結(jié)在框架上。在該例子中，準確對齊兩層涂層，即底漆層和油漆似的化合物層是很困難的，因為底漆在玻璃上干燥后會變得十分透明，但是第二層是不透明的，當其涂覆的寬度大于底漆的寬度時就無法準確地對齊。
當汽車玻璃用作擋風玻璃時，它用來阻擋物質(zhì)和能量，例如風、雨、碎屑、紅外線熱量進入車廂，同時在車輛碰撞和翻轉(zhuǎn)時，通過增加結(jié)構(gòu)的整體性保證乘客的安全。有時，汽車玻璃的表面是非一致的，它可能在某些部位含有熔體，用來遮蔽紅外線、紫外線和其它波長的陽光。同樣地，它可能在某些部位是帶色的。還有，它上面可能有間隙，以便于緊固件的安裝。在上第二層密封劑時，這些間隙可能需要費工夫地進行掩飾。
連接不同材料的其它方面包括希望提高制造的精確度、生產(chǎn)率、自動化程度、可靠性和/或可制造性，同時降低有害的副作用，原料的用量和/或能量和原料的浪費。例如，有些CASE化合物會有相當數(shù)量的浪費。耦聯(lián)劑底漆往往只有不到1％的有效成份，而超過99％的是載體溶劑。在另一個例子中，清潔材料有有害的副作用，例如易燃的和/或有毒的溶劑如異丙醇或甲苯。在其它情況下，油漆似的涂層往往必須在30秒內(nèi)在空氣中干燥，所以使用了揮發(fā)性溶劑。驅(qū)散這些揮發(fā)物和保障工人的健康耗費了精力和金錢。
近來，開發(fā)出了等離子聚合，作為改變材料的表面性質(zhì)，同時提高可制造性、自動化程度、制造的精確度，同時減少有害副作用以及原料和能量浪費的一種工具。
根據(jù)輸出溫度、壓力情況、化學和熱平衡狀態(tài)，等離子體可以做不同的分類。例如，有在低于大氣壓條件下生產(chǎn)的等離子體。這樣的例子包括典型地用在物理氣相沉積中的由磁電管產(chǎn)生的包含高密度等離子體和低密度等離子體的等離子體。其它的大氣壓條件下的例子有輝光放電，感應(yīng)耦接和重組等離子體。輝光放電的特點是，氣體幾米每秒的低移動速率。它的特點是化學和熱的不平衡。感應(yīng)耦接等離子體的氣體移動速率為中到低。它的特點是局部熱平衡。重組氮或空氣等離子體具有大約1000米/秒的高氣體速率，其特點是化學平衡。等離子體分類的其它例子取決于它們的離子化方法，如微波諧振和電火花法。
當?shù)入x子體應(yīng)用于實驗室外的大批量生產(chǎn)時，可制造性和自動化程度的另外問題就出現(xiàn)了，如運轉(zhuǎn)速度、與基板的兼容性和污染。
在很多應(yīng)用中，等離子處理的發(fā)生很快，一般為若干納秒到幾分鐘，它可以有效地取消如物理氣相沉積等間隙真空技術(shù)。
高溫等離子體會使基板燃燒或受到熱沖擊，特別是那些熱傳導(dǎo)系數(shù)小而熔點或燃點又低的基板。
另外，有些表面具有缺陷，如有灰塵，有機身體護理油和運輸和操作中產(chǎn)生的碎屑。
考慮到上述情況，需要一種方法，以在制備表面以連接兩種不同材料或接受CASE化合物的大批量生產(chǎn)工藝中提高制造的精確度、生產(chǎn)率、自動化程度、可靠性和/或可制造性，同時降低有害副作用、原料的用量和/或能量和材料的浪費。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個實施例為一種沉積涂層的方法，其中用大氣壓空氣等離子(APAP)在第一時間段里清潔表面，在第二時間段里在大氣壓下在表面沉積一層高速沖擊聚合物反應(yīng)涂層。
本發(fā)明的另一個實施例為一種涂層的涂覆方法，其包括將一種預(yù)聚物蒸汽與載體氣體或小滴薄霧混合，將該混合物引入大氣壓空氣等離子以形成聚合物反應(yīng)化合物，然后在大氣壓空氣等離子的排出氣體的高速沖擊推動下涂覆該聚合體反應(yīng)混合物。
本發(fā)明的再一實施例為涂覆的玻璃表面，具有在清潔之后用大氣壓空氣等離子直接涂覆了高速沖擊聚合物反應(yīng)涂層的例如新的或舊的擋風玻璃表面。本實施例的另一方面包括具有例如為密封劑的第二層以連接不同材料，例如擋風玻璃和框架。本實施例的再一方面包括，用多條行進路徑或多個在實質(zhì)上順序排列或平行的行進路徑中行進的APAPs在表面上形成高速沖擊聚合物反應(yīng)涂層的復(fù)合沉積層。


圖1表示本發(fā)明的某些實施例應(yīng)用于車輛的一個例子；圖2表示在本發(fā)明的某些實施例的表面沉積高速沖擊聚合物反應(yīng)涂層的一個例子；圖3表示在本發(fā)明的某些實施例的表面沉積高速沖擊聚合物反應(yīng)涂層的另一個例子；圖4表示本發(fā)明的某些實施例的具有高速沖擊聚合物反應(yīng)涂層、第二層和框架的涂覆玻璃表面的一個例子；圖5表示本發(fā)明的某些實施例的具有復(fù)合高速沖擊聚合物反應(yīng)涂層的涂覆玻璃表面的一個例子；圖6表示本發(fā)明的某些實施例的具有復(fù)合高速沖擊聚合物反應(yīng)涂層的涂覆玻璃表面的一個例子；圖7表示根據(jù)本發(fā)明的某些實施例的一個預(yù)聚物傳輸系統(tǒng)的一個例子；圖8表示一個霧化器束套的沿8-8線的橫截面。
具體實施例方式
以下將就發(fā)明人所知對本發(fā)明的化合物、實施例與方法作出詳細說明。然而，應(yīng)當知道所公開的實施例僅僅是本發(fā)明的示例，它們可以用不同的和可替換的方式實現(xiàn)。因此，這里所公開的具體細節(jié)不應(yīng)理解為對本發(fā)明的限制，其只不過是向所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員傳授本發(fā)明的各種使用方式的代表性的基本方式。
除非清楚地指明，此說明書中的所有表明材料的量或反應(yīng)和/或使用條件的量都應(yīng)被理解為在說明本發(fā)明的最寬泛的范圍時，被“大約”一詞所修飾。在所述的數(shù)字范圍內(nèi)的實施方式一般是較佳的。
關(guān)于適合本發(fā)明的一個特定目的的一組或一類材料的說明意味著該組或該類中的任何兩個或更多個組分的混合也是適合的。對化學成分的說明是指添加到說明書中指明的任何組合時的成分，不一定排除混合后的混合物成分之間的化學相互作用。首寫字母縮略詞或其它縮略詞的第一次定義將應(yīng)用于所有后來用到的與此相同的縮略詞，并準用于最初定義的縮略詞的通常語法變化。除非有清楚的相反的說明，對之前或之后引用的同一特性的度量決定于相同的技術(shù)。
圖1表示在機動車1上具有不同材料連接的區(qū)域，包括擋風玻璃8，側(cè)窗9，天窗13，后窗和后視鏡11。使用涂料、粘接劑、密封劑和彈性體的其它區(qū)域，包含但不限于金屬表面，例如輪轂罩18，裝飾用的彈性體壓條14，車體內(nèi)部件，天窗密封條12，引擎罩下的控制引擎的電路板16，塑料裙板20等可噴涂的和耐磨表面。
機動車的擋風玻璃系統(tǒng)可以包括一個裝在汽車車體表面系統(tǒng)2的框架4，密封劑，底漆，以及玻璃表面。擋風玻璃8的玻璃表面可以包括熔塊10和/或著色區(qū)6。其它例子的系統(tǒng)可以包括彈性體壓條，涂覆于該壓條的粘接劑，在引擎罩下的有防水涂層的組成部分或電路板，此板與車輛的電路系統(tǒng)相連接。
參照圖2，在大氣壓空氣等離子(APAP)系統(tǒng)中，在給料罐22中的預(yù)聚物形式的可聚合的材料通過管材30輸送，經(jīng)一個大流量控制器32計量，霧化，在混合室38中與載體氣體混合。該載體氣體從載體氣體給料罐36通過計量器34引入混合室38中。該混合物被引入裝有離子化氣體的等離子體的大氣壓空氣等離子裝置44。該離子化氣體通過一個計量器42來自離子化氣體給料罐40。該空氣等離子裝置周圍的室內(nèi)氣壓的范圍為大于50千帕、75千帕或100千帕而小于300千帕、250千帕、200千帕或150千帕。在出口噴嘴50處，高速聚合物反應(yīng)涂層的速率可以達到大于10m/s、50m/s或75m/s而小于200m/s、150m/s或125m/s。從噴嘴50噴出的氣體的溫度小于450℃、400℃、350℃、325℃或300℃而大于70℃、100℃、125℃或150℃；同時基板的溫度可以低于95℃、85℃、75℃、70℃、65℃、60℃、55℃或50℃，取決于操作條件。該基板的溫度使該工藝在易受熱損害的基板上進行。
從出口噴嘴50噴出的氣體形成噴射式樣，其外半影56主要是用來清潔和/或活化的離子化氣體?？拷鼑娚涫綐拥闹行牡氖歉咚贈_擊聚合物反應(yīng)涂覆材料的高濃度區(qū)域54。接受高速沖擊聚合物反應(yīng)涂覆62的表面58是機動車的具有陶瓷熔體60和著色玻璃64的擋風玻璃28。該擋風玻璃裝在框架66中。
接受涂層的表面可能會因電離作用和熱而活性化，可能是清潔的、被碎屑覆蓋的或是被腐蝕的。該表面可以用大氣壓空氣等離子清潔和部分的活性化。大氣壓空氣等離子的可能的清潔和活性化機制本身可能包括對風化玻璃的負堿性層的修理，使表面離子化，改變表面能，燃燒油脂和灰塵或其結(jié)合。當該大氣壓空氣等離子在本發(fā)明的一個實施例中同時作為高速沖擊聚合物涂覆手段時，從噴嘴噴出的大氣壓空氣等離子的半影可具有電離作用和熱產(chǎn)生的清潔功能。因此，在本實施例中，清潔和/或活性化步驟和沉淀步驟的間隔時間大于1μs、5μs、10μs、25μs或100μs。
本發(fā)明的另一個實施例包括有一個或多個單獨的大氣壓空氣等離子體以清潔和/或活化表面，接下來又有一個或多個單獨的大氣壓空氣等離子體沉積高速沖擊聚合物涂層。這些APAPs可以按順序操作，平行操作或結(jié)合起來操作。當多個APAPs作為一組平行使用時，通常其間距可以為約2mm。
清潔和/或活性化操作可以比沉積操作或清潔和/或活性化和沉積的結(jié)合操作使用更快的移動速度。這些實施例的其它方面可以包括，在作清潔操作時使用寬徑出口，而且沉積操作中使用光柵式出口。清潔和/或活性化操作可以通過其它的如電暈放電或燃燒源等離子化技術(shù)完成。根據(jù)本實施例，清潔/活性化步驟和沉積步驟的間隔時間大于0.1秒(s)、1s、5s、10s、25s或100s而小于150s、300s、10分鐘(min)、30min、1小時(hr)、12hr、1天、2天或5天。
本發(fā)明的另一個實施例能夠使預(yù)聚物有梯度，其中另一個裝有其他預(yù)聚物的給料罐24通過輸送管26連接到預(yù)聚物給料罐22以增量調(diào)整在給料罐中的預(yù)聚物的比例。本實施例的另一方面是讓其它預(yù)聚物通過給料管28輸入到可以根據(jù)預(yù)聚物的比例對增加或遞減進行調(diào)整的計量器32。
在某些實施例中，APAP可以給表面涂層引入等離子空氣處理以活化表面涂層。例如，表面可以在一個部位進行清潔和涂覆，然后移到另外一個部位以在以后進行活化。
參照圖3，在本發(fā)明的一個實施例中，表面68有一個由高速沖擊聚合物反應(yīng)涂層70和由另一個步驟形成的CASE化合物72組成的復(fù)合層，以將表面68的不同材料和框架74的部分相連接。該CASE化合物在后續(xù)的高速沖擊聚合物反應(yīng)涂層的光柵沉積中由APAP 78的光輻射76在附近經(jīng)過時予以固化。
參照圖4，在本發(fā)明的另一個實施例中，形成復(fù)合層以保護電路板80及其焊片86使其防水、其它液體和蒸氣。涂覆高速沖擊聚合物反應(yīng)涂層82使得電路板80和焊片86可以與另外一層具有防水性能的高速沖擊聚合物反應(yīng)涂層84相粘接。
參照圖5，本發(fā)明的另一個實施例表示了光柵復(fù)合沉積。在該實施例中，表面88用一種預(yù)聚物形成的APAP高速沖擊聚合物反應(yīng)涂層90進行處理。第二沉積層92與第一層平行，是從第一層平移過來的。第二沉積層92可用經(jīng)獨立選擇的預(yù)聚物產(chǎn)生APAP高速沖擊聚合物反應(yīng)涂層。
參照圖6，本發(fā)明的另一個實施例表示了多層復(fù)合沉積。在本實施例中，表面94上涂上一層APAP高速沖擊聚合物反應(yīng)涂層。在一條路徑上形成不平衡的復(fù)合層。第一層102是從給料罐中提供的100％的第一預(yù)聚物形成的高速沖擊聚合物反應(yīng)涂層。第二層104是從給料罐中提供的第一預(yù)聚物和第二預(yù)聚物的混合物形成的高速沖擊聚合物反應(yīng)涂層。第三層106是從給料罐中提供的100％的第二預(yù)聚物形成的高速沖擊聚合物反應(yīng)涂層。此時的表面性質(zhì)已被改變以適應(yīng)任何的后續(xù)的涂層，這在圖中未示出，以提供保護性涂層和/或表面性質(zhì)，如同具有化學和生物防護功能的織物表面，或為基礎(chǔ)的APAP高速率沖擊聚合反應(yīng)涂層提供更耐久的保護涂層。
參照圖7和圖8，其表示了一個預(yù)聚物傳輸系統(tǒng)，其中離子化氣體由管112供給APAP 114，其具有裝有霧化束套118的出口噴嘴116，其促使預(yù)聚物薄霧128進入高速沖擊聚合物反應(yīng)涂層材料122中。預(yù)聚物材料供給注射器132，其將該材料注入到霧化束套118的噴霧嘴133以產(chǎn)生預(yù)聚物薄霧128。高速沖擊聚合物反應(yīng)涂層材料122被噴涂于表面126上，作為高速沖擊聚合物反應(yīng)涂層124。
可以進行活化和沉積的表面可以包括但不限于玻璃質(zhì)材料、多層擋風玻璃、車輛玻璃、玻璃、溶蝕玻璃、含有熔體的玻璃、著色玻璃、硅酸鹽、鋁酸鹽、硼酸鹽、氧化鋯、過度金屬化合物、鋼、碳酸鹽、生物相容性材料、磷酸鈣礦物、磷酸四鈣、磷酸二鈣、磷酸三鈣、磷酸二氫鈣、磷酸二氫鈣一水合物、羥磷灰石、層壓電路板、環(huán)氧樹脂、木材、紡織品、天然纖維、熱塑性塑料、熱固性塑料、熔融溫度大于70℃的表面、含對熱損傷敏感的成分的表面或其結(jié)合。在含熔體的和著色的玻璃中，熔體和著色劑可能在表面、分散在表面或兩者都有。含熱敏感成分的表面可能含有熔點或再結(jié)晶溫度小于400℃、350℃、300℃、250℃、200℃、150℃、100℃或小于100℃的成分。一個易受熱破壞的表面的其它指標可能包括工作溫度小于350℃、300℃、250℃、200℃、150℃、100℃或小于50℃，或材料的玻璃轉(zhuǎn)換溫度小于200℃、150℃、100℃或小于50℃。
如果表面或沉積層的線性熱膨脹系數(shù)大于10×10-6/℃、15×10-6/℃、20×10-6/℃或50×10-6/℃，這樣的表面也應(yīng)當被認為是對被熱損傷敏感的表面。表面和APAP沉積層的不同的膨脹率可能導(dǎo)致因剪應(yīng)力而產(chǎn)生尺寸錯變或破壞。如果表面的化學分解溫度小于400℃、350℃、300℃、250℃或小于250℃，這樣的表面也應(yīng)當被認為是對熱損傷敏感的表面。分解可以被認為是一種反應(yīng)的例子，在該反應(yīng)中材料或表面材料的粘接化學裂開?？梢园l(fā)生裂化的其它的化學反應(yīng)的例子包括燃燒、脫水、去碳酸基、高溫分解和氧化。
對熱損傷敏感的表面包括制造鑄型和沖模的原型和需要修理和保護涂層的表面。另外，表面和所涂覆的熔化材料之間的熱膨脹的不同可能引起部件或固化的APAP涂覆材料的殘余應(yīng)力。彎曲的部件會因熱沖擊而破裂。對熱損傷敏感的表面的材料成分的例子包括環(huán)氧樹脂工具、硅樹脂模具、加工板、雕塑板、泡沫板、中密度纖維板、纖維層壓板、成形板材、可加工石蠟、薄殼工具和各種快速成型材料，例如激光固化樹脂、層壓紙板、石蠟、木材、泡沫聚合物、燒結(jié)陶瓷。
對熱損傷敏感的表面也可以是有很小的散余熱面積的薄殼體。一個典型的薄殼體的厚度可能小于25mm、20mm、15mm、10mm、5mm、4mm、3mm、2mm甚至小于1mm。
對熱損傷敏感的表面也可以是存有大量殘余應(yīng)力的材料。當暴露于大于50℃、100℃、150℃或200℃而小于400℃、350℃、300℃或250℃的溫度時，這些殘余應(yīng)力會全部或部分釋放。其結(jié)果可能引起對熱損傷敏感的表面的尺寸變形或扭曲。
離子聚合產(chǎn)生的不是常規(guī)的化學條件下的一般聚合物排列。該聚合物可能有多支鏈、隨機斷鏈或官能團交聯(lián)點。一般地，缺乏規(guī)則的重復(fù)單元。這是它們暴露在等離子固有的高能量電子中預(yù)聚物分子發(fā)生斷裂的結(jié)果。這種反應(yīng)似乎是通過多種反應(yīng)方式進行的，包括自由基形成、均裂、陽離子寡聚及其結(jié)合。
大氣壓空氣等離子反應(yīng)的沉積結(jié)果不同于常規(guī)的聚合物、低聚物和單體。在常規(guī)的單體、低聚物和聚合物中有一標準系列的一個或多個最小組成單元或者叫作鏈節(jié)。隨著聚合物鏈的增長，最小組成單元也重復(fù)并偶爾地交叉連接。在等離子聚合物中，最小組成單元可能斷裂而產(chǎn)生新的官能團。在它們重組時，它們可能具有高交聯(lián)密度，出現(xiàn)更多的支鏈、隨機斷鏈或它們的結(jié)合。由于交叉鏈的數(shù)量除以主鏈分子的數(shù)量趨于一致，計算交聯(lián)密度變得更加困難。等離子聚合物就可能是這種情況。與交聯(lián)密度相關(guān)的量度可以是玻璃轉(zhuǎn)換溫度相對于常規(guī)聚合物的不同?？梢哉J為，在交聯(lián)程度較低的情況下，超出轉(zhuǎn)換溫度就相當于交聯(lián)的數(shù)量。在等離子聚合物中，相對于常規(guī)的聚合物，分布的坡度可能相應(yīng)的增加10％、15％或20％。
適合用大氣壓空氣等離子沉積的預(yù)聚物包括能蒸發(fā)的化合物。該蒸氣可以與載體氣體一起度量和混合。該氣體混合物可以引入由大氣壓空氣等離子產(chǎn)生的等離子。大氣壓空氣等離子的離子化氣體可以從典型的焊接氣體中選擇，其包括但不限于惰性氣體、氧氣、氮氣、氫氣、二氧化碳及其結(jié)合。
用來產(chǎn)生高速沖擊聚合物涂層的預(yù)聚物包括的不限于，例如符合公式RaX(3-a)M1-O-M2RbX(3-b)的第14組活性替代化合物，其中R為具有能賦予所需特征的功能的可水解的有機基，X可以是鹵素，M為例如硅的第14組元素，O為氧；那些符合公式RnMX(4-n)的化合物，其中R可以是易水解的有機基，M為例如硅的第14組元素，X可以是鹵素；那些符合公式R2MO的化合物，其中R為可水解的有機基，M為的第14組元素，O為氧；直鏈型硅氧烷；循環(huán)的硅氧烷；甲基丙烯基硅烷化合物；苯乙烯基官能硅烷化合物；烷氧基硅烷化合物；酰氧基硅烷化合物；氨基替代硅烷化合物；六甲基二硅氧烷；四乙氧基硅烷；八甲基三硅氧烷；六甲基環(huán)三硅氧烷；八甲基環(huán)四二硅氧烷；四甲基硅烷；乙烯基甲基硅烷；乙烯基三乙氧基硅烷；乙烯基三(甲氧基乙氧基)硅烷；氨基丙基三乙氧基硅烷；甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷；縮水甘油醚基丙基三甲氧基硅；六甲基二硅氮烷和硅、氫、碳、氧或氮原子的分子間結(jié)合；有機硅烷鹵化物；有機鍺烷鹵化物；有機錫鹵化物；釹鐠[對(三甲基硅烷基)甲基]鍺；釹鐠[對(三甲基硅烷基)氨基]鍺；鋁或鈦的有機金屬化合物及其結(jié)合。它們還可以包括壓縮在氣筒中的或低溫下液化的或在提高溫度時受控蒸發(fā)的氣體。
在某些實施例中，高速沖擊聚合物涂層的厚度可以增加到足以在部分的框架上產(chǎn)生密封。厚度的積累可以由增加允許范圍內(nèi)的沉積時間、增加沉積量、增加沉積體積，或其結(jié)合來完成。增加沉積時間包括但不限于增加APAP在同一位置沉積的時間或用多個APAPS作用于同一部位。
在本發(fā)明的另一個實施例中，多個APAPs可以沉積不同的預(yù)聚物，以產(chǎn)生一個復(fù)合的沉積層，不同的預(yù)聚物在不同的空間區(qū)域產(chǎn)生光柵復(fù)合沉積，或其結(jié)合。
本發(fā)明的又一個實施例涉及用APAP涂覆預(yù)聚物作為底漆。然后可以將第二層涂覆到底漆上以將底漆和一部分框架連接起來。在非限定性的例子中，第二層將一塊擋風玻璃與框架連接起來，高速沖擊聚合物涂層的寬度可以是10mm。第二層的寬度典型的為等于或?qū)捰诟咚贈_擊聚合物涂層的寬度。第二層可以包括但不限于CASE化合物、聚亞安酯化合物、聚酰亞胺化合物、金屬涂層、聚酰胺化合物、清漆、硫化材料、有機薄膜、抗腐蝕化合物、生物相容性涂層、憎水化合物、親水化合物、硅氧烷化合物、錫、鍺、陶瓷釉料、油漆、環(huán)氧樹脂及其結(jié)合。CASE化合物包括但不限于保護涂層、耐磨涂層、防腐涂層、油漆、保形涂層、環(huán)氧保護涂層、丙烯酸保護涂層、醇酸樹脂保護涂層、聚亞安酯保護涂層、壓力敏感粘接劑、乳液聚合體、硅樹脂、木材防腐劑、熱塑性橡膠、醫(yī)用粘接劑、織物涂層、堵縫劑、橡膠、粉沫涂層、黑煙末、輻射熟化物質(zhì)及其結(jié)合。
對第二層的黏著可以采用快刀分析法(Quick Knife Analysis method)進行分析。依照該方法，在對表面進行處理后，CASE化合物的微粒被涂覆到表面，然后經(jīng)三天時間的干燥。三天之后，用刀片將它們對角地割開。然后將這些部分彎曲和拉扯，直到它們彼此間不再粘接或內(nèi)聚或其結(jié)合。破壞的模式被記錄下來。
框架可以用來保護或?qū)⒁徊糠只驇撞糠植煌牟牧线B接到表面系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上?？蚣芸梢杂煞显O(shè)計目的任何數(shù)目的材料構(gòu)成。具體例子包括但不限于金屬溝槽或汽車玻璃四周的聚亞安酯罩或具有防水涂層的電路板的焊片。
例1APAP清潔和活化步驟和高速沖擊聚合物反應(yīng)涂層沉積發(fā)生在一個步驟中。我們不想局限于單獨的操作理論，看起來好像是在第一時間段里，從噴嘴噴出的APAP氣體有一個離子化等離子體的半影完成清潔和活化步驟，也可以簡稱為清洗，緊接著在同一步驟中的集中到從噴嘴噴出的離子化等離子體中心位置的高速沖擊聚合物反應(yīng)涂層沉積。
在本例中，由裝有由等離子處理北美公司(Plasma Treat North America，Inc.)提供的APAP流動槽(FLUME APAP)的機械手傳送由六甲基二硅氧烷(HMDSO)的預(yù)聚物生成的高速沖擊聚合物反應(yīng)涂料。大約30g每小時的HMDSO稀釋于5L每分鐘的空氣中。HMDSO和空氣的混合物輸送到APAP。該離子化氣體以30L每分鐘導(dǎo)入。高速沖擊聚合物反應(yīng)涂料從一個距離玻璃表面8mm的出口噴嘴涂覆到玻璃上，機械手在需要轉(zhuǎn)向時，例如在間距為2mm的光柵式樣中，其移動速率達到600mm每秒。
例2在本例中，清潔和活化步驟獨立于高速沖擊聚合物反應(yīng)涂層沉積步驟。在機械手上的APAP以25mm每秒速度跟蹤機械手氣體。用與例1相同的條件。
在本例中，由裝有由等離子處理北美公司提供的APAP流動槽的機械手使等離子體通過表面以清潔表面。離子化氣體、空氣以30L每分鐘的速率導(dǎo)入。清潔用等離子體從距離玻璃表面8mm、軌跡間距為2mm的出口噴嘴噴到玻璃上，機械手在需要轉(zhuǎn)向時，例如在間距為2mm的光柵式樣中，其移動速率達到600mm每秒。第二APAP和該清潔用等離子體具有相同的機械手行進路徑，輸送四乙氧基二硅氧烷(TES)預(yù)聚物生成的高速沖擊聚合物反應(yīng)涂料。大約30g每小時的TES稀釋于5L每分鐘的空氣中。TES和空氣的混合物輸送到APAP。該離子化氣體以30L每分鐘的速率導(dǎo)入。高速沖擊聚合物反應(yīng)涂料從一個距離玻璃表面8mm的出口噴嘴涂覆到玻璃上，機械手在需要轉(zhuǎn)向時，例如在間距為2mm的光柵式樣中，其移動速率達到600mm每秒。
例3本例表示清潔表面然后沉積高速沖擊聚合物反應(yīng)涂層在一個或兩個步驟中用一個APAP完成與只用一個APAP清潔和活化玻璃，以及用異丙醇溶劑擦洗玻璃，或直接將預(yù)聚物噴到玻璃表面相比，可以提高第二層與玻璃的粘接。
表示粘接結(jié)果的測試方法是快刀附著力方法(Quick Knife Adhesionmethod)。處理之后，CASE化合物微粒，在本例中為聚亞安酯密封劑，被涂覆到表面，然后干燥3天時間。三天之后，用刀片將它們對角地割開。然后將這些部分彎曲和拉扯，直到微粒粘接破壞或內(nèi)聚破壞。希望得到的結(jié)果是內(nèi)聚破壞。
適用的表面包括標準的機動車擋風玻璃，已暴露在空氣中一年的臟的擋風玻璃形式的被腐蝕的機動車玻璃，含有一個熔體區(qū)的擋風玻璃。
檢測的結(jié)果記錄在表1中。
表1

另外，含有熔體并暴露于同樣的腐蝕條件下的被腐蝕的玻璃只有在同樣的沉積條件下的兩步驟操作中才顯示出內(nèi)聚破壞。
例4本例表示多層復(fù)合高速沖擊聚合物反應(yīng)涂層的創(chuàng)建。涂覆條件同例2中的條件相似。
在本例中，一個單獨的APAP清潔和活化表面。機械手上的第二個APAP用HMDSO作為預(yù)聚物涂覆一層0.1μm的高速沖擊聚合物反應(yīng)涂層。機械手上的第三個APAP跟蹤與第二個APAP相同的機械手的路徑用八甲基三硅氧烷的預(yù)聚物涂覆一層0.05μm的高速沖擊聚合物反應(yīng)涂層。
例5本例表示光柵復(fù)合高速沖擊聚合物反應(yīng)涂層的創(chuàng)建。涂覆條件與例2中的條件相似。
在本例中，一個單獨的APAP清潔和活化表面。機械手上的第二個APAP用HMDSO作為預(yù)聚物涂覆一層0.1μm的高速沖擊聚合物反應(yīng)涂層。機械手上的第三個APAP跟蹤平行于從第二個APAP平移2mm的機械手路徑，并用八甲基三硅氧烷作為預(yù)聚物涂覆一層0.1μm的高速沖擊聚合物反應(yīng)涂層。
例6本例表示分級的高速沖擊聚合物反應(yīng)涂層的創(chuàng)建。涂覆條件與例2中的條件相似。
在本例中，一個單獨的APAP清潔和活化表面。機械手上的第二個APAP涂覆一層0.1μm的高速沖擊聚合物反應(yīng)涂層。開始的預(yù)聚物為純的HMDSO的預(yù)聚物。當?shù)诙C械手路徑經(jīng)過與第一個路徑相同的路徑時，第二個APAP用調(diào)整到HMDSO和八甲基三硅氧烷的體積相同的預(yù)聚物混合物。當?shù)谌龣C械手路徑經(jīng)過與第一個路徑相同的路徑時，第二個APAP用調(diào)整為純的八甲基三硅氧烷的預(yù)聚物。
例7在本例中，表示了利用可中斷高速沖擊聚合物反應(yīng)涂層和/或清潔和活化步驟的能力以在表面生成一個掩膜的實施例。涂覆條件與例2中的條件相似。
在本例中，一個單獨的機械手上的APAP清潔和活化表面，于0.01秒內(nèi)沉積1μm的高速沖擊聚合物反應(yīng)涂層。使用一個預(yù)設(shè)程序信號，該APAP關(guān)閉生成等離子體和預(yù)聚物流的離子化進程。該機械手繼續(xù)行進一段距離。使用第二個預(yù)設(shè)程序信號，該APAP恢復(fù)清潔和活化步驟和高速沖擊聚合物反應(yīng)涂層沉積。
0.5秒之后，另一個機械手沿著該APAP走過的相同的機械手行進路徑涂覆一層輻射熟化處理的CASE密封劑。該APAP發(fā)出的紅外光和/或紫外光使該CASE密封劑固化。
在后繼的操作中，一個鋒利的工具沿著高速沖擊聚合物反應(yīng)涂層和未涂覆區(qū)域的分界將該CASE密封劑割開。未涂覆區(qū)域的CASE密封劑于是被完全從表面移去，因為它粘接失敗。
例8本例表示對等離子體的操作條件對高速沖擊聚合物反應(yīng)涂層的成分的影響。在一個有等離子室的物理氣相沉積系統(tǒng)中，將其抽空到0.027Pa的壓力，，由40kg赫茲磁電管生成等離子體，注入HMDSO的預(yù)聚物。生成的聚合物反應(yīng)涂層的化學分析表明硅含量為19.8的原子百分比(atompercent)(at％)。
使用例2的條件，當HMDSO預(yù)聚物注入時，對生成的高速沖擊聚合物反應(yīng)涂層進行分析表明有32.0at％的硅含量。使用此技術(shù)的涂層的硅含量可望在25at％以上。
例9本例描述了使用不同參數(shù)的涂覆速度時表面達到的溫度。當出口噴嘴與表面距離為8mm，機械手的移動速率為600mm/s時，表面溫度最高可達95℃。當機械手的移動速率為50mm/s時，表面溫度最高可達180℃。
雖然實施本發(fā)明的最佳方式已詳細說明如上，然所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員當可認識到為實施本發(fā)明的各種變更設(shè)計和具體實施方式
仍在本發(fā)明的權(quán)利要求限定之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種為粘接目的涂覆表面的方法，其特征是該方法包括(a)在第一時間段里清潔表面；以及(b)在第二時間段里在大氣壓下在表面沉積高速沖擊聚合物反應(yīng)涂層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是進一步包括，(c)在步驟(a)和步驟(b)之間等候一個第三時間段，該第三時間段大于0.001秒小于5天。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是進一步包括，(c)在涂覆的表面粘著地涂覆第二層。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是進一步包括，(c)用等離子空氣處理活化表面。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征是該第二層為從涂料、粘接劑、密封劑、彈性體化合物及其結(jié)合中選擇出的材料。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是該待粘接的表面為玻璃材料或涂覆陶瓷釉料的玻璃材料。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是噴嘴的沉積速率大于10m/s小于200m/s。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是該涂層由一種活性替代硅基預(yù)聚物構(gòu)成，其硅原子含量最少為25％。
9.一種為粘接目的涂覆表面的方法，其特征是該法方法包括(a)將預(yù)聚物蒸氣引入大氣壓力空氣等離子以形成聚合物反應(yīng)化合物；以及(b)用高速沖擊裝置沉積該聚合物反應(yīng)化合物。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征是在步驟(a)中包括以薄霧狀引入預(yù)聚物。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征是該預(yù)聚物為符合公式RaX(3-a)M1-O-M2RbX(3-b)的第14組活性替代化合物，其中R為可水解的有機基，X為鹵素，M為例如硅的第14組元素，O為氧；或者為符合公式RnMX(4-n)的化合物，其中R為易水解的有機基，M為例如硅的第14組元素，X是鹵素，例如四乙氧基硅烷。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征是該活性替代化合物為六甲基二硅氧烷。
13.一涂覆玻璃表面，其特征是該表面包括(a)玻璃表面；以及(b)高速沖擊聚合物反應(yīng)涂層有第一和第二對立面，該第一對立面接近玻璃表面。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的涂覆玻璃表面，其特征是其進一步包括(c)接近高速沖擊聚合物反應(yīng)涂層第二對立面一部分的框架。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的涂覆玻璃表面，其特征是其進一步包括(c)含有第三和第四對立面的第二層，其中該第三對立面接近高速沖擊聚合物反應(yīng)涂層的第二對立面，該第四對立面接近框架的一部分。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的涂覆玻璃表面，其特征是該第二層為從涂料、粘接劑、密封劑、彈性體化合物及其結(jié)合中選擇出的材料。
17.根據(jù)權(quán)利要求13所述的涂覆玻璃表面，其特征是該高速沖擊聚合物反應(yīng)涂層由預(yù)聚物蒸汽的大氣壓空氣等離子沉積涂覆。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的涂覆玻璃表面，其特征是該預(yù)聚物為符合公式RaX(3-a)M1-O-M2RbX(3-b)的第14組活性替代化合物，其中R為可水解的有機基，X為鹵素，M為例如硅的第14組元素，O為氧；或者為符合公式RnMX(4-n)的化合物，其中R為易水解的有機基，M為例如硅的第14組元素，X是鹵素，例如四乙氧基硅烷。
19.根據(jù)權(quán)利要求13所述的涂覆玻璃表面，其特征是該玻璃表面為機動車玻璃表面。
20.根據(jù)權(quán)利要求13所述的涂覆玻璃表面，其特征是該涂層為復(fù)合涂層。
全文摘要
一種為粘接目的在玻璃基板上沉積涂層的方法。其工藝包括沉積涂層，在第一時間段里清潔表面，在第二時間段里用大氣壓空氣等離子在大氣壓下在表面沉積高速沖擊聚合物反應(yīng)涂層。該涂覆玻璃可以用CASE化合物粘接，其包括涂料、粘接劑、密封劑、彈性體及其結(jié)合。該CASE化合物的對立面接近框架，例如機動車擋風玻璃凸緣。
文檔編號C23C16/56GK1936073SQ200610153050
公開日2007年3月28日 申請日期2006年9月20日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月21日
發(fā)明者拉里·哈克, 安·斯特拉西亞, 約瑟夫·赫魯卡 申請人:福特全球技術(shù)公司