CN1012392B - 钟表外壳的结合结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及诸如手表、时钟等钟表的外壳结合结构，其中外壳诸部件相互间用粘合剂来固定，该粘合剂是聚氨酯(甲基)丙烯酸酯系列光固化—液型粘合剂，它具有良好的防水性、厌氧性和热固性。在该外壳结合结构中，粘合部分的防水性得到保证，在设计和外观方面可实现减薄和小型化，并可减少工序的数目而不需要特殊的装置。

Description

本发明涉及诸如手表、时钟等钟表的外壳结合结构。

防水钟表外壳的常规结构有几种。图1是第一种常规结构的部分剖面图，图2是第二种常规结构的部分剖面图。尤其是，如图1和图2所示，作为一种能够满足薄度和小型化需要的结构，一般的办法是将合成树脂垫圈31填入表玻璃32和壳体33或表玻璃企口38之间而有一定的公盈，以保证表玻璃部分的防水性，从而实现了这些部件之间的配合和密封。在上述方法中，转柄***的柄头管34用焊药或普通的粘合剂固定在壳体33上，表壳后盖35和表芯36用焊药固定，壳体33和表壳后盖35之间的防水性靠垫圈37来保证。表玻璃企口38和外壳体33之间的防水性，如图2所示，靠垫圈39来保证。

后来，在薄的和小型化的结构中，例如装饰表的一系列产品中，表玻璃和壳体或表玻璃企口之间，直接用一般的粘合剂来固定，而不用上述的合成树脂垫圈。主要用作粘合剂的是丙烯酰基系列UV粘合剂（紫外粘合剂）。

但是，按照上述传统工艺，存在着下列问题：

1.在采用传统的合成树脂垫圈的表玻璃结合结构中：

（1）如图1和图2所示，由氟塑料等制成的合成树脂垫圈31的高度B要求为0.6到1.0mm，以保证所需的结合力和密封性能，而平面宽度A要求为0.2到0.4mm。因为固定无机表玻璃32用的壳体33或表玻璃企口38需要保证预定的刚度，以承受所需的上述垫圈31的应力，所以必须使该高度和平面宽度大一些，也就是说，这就导致，钟表的薄度和小型化 有了极限。

（2）在上述结构中，各种壳体（其表玻璃表面的形状是各种各样的）都需要一种零件一合成树脂垫圈。因此，需要许多不同型式的垫圈。

（3）在上述结构中，其外壳总是需要有表玻璃支承壁，它不能进一步满足各种各样的设计，例如，很难制成完全的直角形。

2.在传统的装饰表之类的表玻璃结合结构中：

（1）在传统工艺中所用的UV粘合剂，需要使用特殊的装置，并且如图9所示，UV粘合剂浸在热水时有大大降低粘合力的缺点，故不能用它作为防水钟表的粘合剂。

（2）在一般的环氧树脂系列粘合剂中，需要将主粘合剂与固化剂相混合，此外，因为是热固化型，所以粘接需要时间，从而增加了工序数目。如上所述，在传统的粘合剂的防水性方面，虽然它能在一定程度上防汗，但是用于防水钟表中，却很难保证能在2到3个大气压力下防水。此外，它的耐热性、耐久性、可加工性和大量生产性能都差，而且成本亦较高。因此，在传统的粘合剂中，没有适用的粘合剂。

本发明将解决上述问题，并且本发明的目的是提供改进的钟表外壳结合结构，其中结合部分的防水性得到保证，从设计和外观的角度可实现减薄和小型化，并可减少工序数目而不需要特殊的装置。

本发明提供钟表外壳的一种结合结构，其中的钟表外壳各部件相互间用粘合剂固定，该粘合剂是聚氨酯（甲基）丙烯酸酯系列光固化一液型粘合剂，并且由于下列（A）到（F）的混合物的相互作用而产生良好的防水性和厌氧性及热固性，该种粘合剂的成份包括：

（A）相对于100份（重量）聚氨酯（甲基）丙烯酸酯，每个分子中含有一个以上的丙烯酰基和/或甲基丙烯酰基;

（B）30到200份（重量）（甲基）丙烯酸酯，每个分子中含有一个以上的羟基;

（C）30到200份（重量）（甲基）丙烯酸异冰片酯;

（D）30到200份（重量）可溶于（甲基）丙烯酸酯单体的石油系列和煤系列和/或松香酯系列的预增粘树脂;

（E）5到50份（重量）丙烯酸和/或甲基丙烯酸;

（F）0.5到15份（重量）苯偶姻或苄基二甲基酮缩醇之类的光聚合引发剂。

按照本发明，各组分的比例为：每100份（重量）聚氨酯（甲基）丙烯酸酯（A）需30到200份（重量）含有羟基的（甲基）丙烯酸酯类（例如（甲基）丙烯酸2-羟丙基酯）（B）。在少于30%（重量）的情况下，因为主要组分聚氨酯（甲基）丙烯酸酯的粘度高，并且所含的（甲基）丙烯酸2-羟丙基酯的量太少，难以用紫外辐照使它完全聚合或固化，因此，导致其粘合性能的降低。另一方面，在超过200份（重量）的情况下，因为余留下含有亲水性羟基的（甲基）丙烯酸2-羟丙基酯，仍保留亲水性，从而导致耐水性的降低。（C）组分的比例为30到200份（重量）（甲基）丙烯酸异冰片酯。在低于30份（重量）的情况下，因为粘合剂的粘度高并且粘合剂不能均匀地涂在所需的结合面上，因此产生粘合层的裂纹，从而进一步引起耐水性的降低。另一方面，在超过200份（重量）的情况下，粘合剂的材料变得较硬、较脆弱，因此容易产生裂纹，从而进一步引起防水性的降低。（D）组分的比例为30到200份（重量）预增粘树脂。在少于30份（重量）的情况下，防水性降低;另一方面，在超过200份（重量）的情况下，粘合剂的粘度增高，因此材料变得更脆弱，容易产生裂纹，从而使防水性降低。组分（E）的比例是5到50份（重量）丙烯酸和/或甲基丙烯酸。在少于5份（重量）的情况下，对粘合力有贡献的丙烯酸骨架很少，从而降低了粘合力;另一方面，在超过50份（重量）的情况下，余下具有未反应极性的丙烯酸骨架，从而降低了防水性。组分（F）的比例是0.5到15份（重量）光聚合引发剂。在 少于0.5份（重量）的情况下，固化延迟并且固化性能降低，从而使大批生产能力降低;另一方面，在超过15份（重量）的情况下，则需要高昂的成本。因此，上述各组分的比例须符合各自的预定比例。

实例1

图3示出本发明的第一个实施例，其中表玻璃2的支承壁位于一般的壳体3上，粘合剂1施用在平面方向和垂直方向，同时，转柄***的管6固定在壳体3的侧壁上。表玻璃2是无机玻璃，由硼硅酸盐玻璃、钠钙玻璃、蓝宝石玻璃和尖晶石玻璃等组成。几乎所有的材料都可用作支撑表玻璃和管6的壳体3的材料，例如钛、不锈钢、由黄铜或镍银经电镀等表面加工而制得的材料、金和铂等贵金属、铝等金属，以及超硬合金和含有碳化物、氮化物、氧化物和硼化物之类的陶瓷。

粘合剂1是聚氨酯（甲基）丙烯酸酯系列光固化一液型粘合剂，细分起来包括：

（A）相对于100份（重量）聚氨酯（甲基）丙烯酸酯，每个分子中含有一个以上的丙烯酰基和/或甲基丙烯酰基;

（B）30到200份（重量）（甲基）丙烯酸酯，每个分子中含有一个以上的羟基;

（C）30到200份（重量）（甲基）丙烯酸异冰片酯;

（D）30到200份（重量）可溶于（甲基）丙烯酸酯单体的石油系列和煤系列和/或松香酯系列预增粘树脂;

（E）5到50份（重量）丙烯酸和/或甲基丙烯酸;

（F）0.5到15份（重量）苯偶姻和苄基二甲基酮缩醇之类的光聚合引发剂。

将粘合剂涂在由平面方向的尺寸A+垂直方向的尺寸B和壳体3与管6接触部分的尺寸C构成的面积上，涂在无机表玻璃2和支撑上述无机表玻璃2的壳体3之间。然后，将此部分用紫外辐照装置固化数十秒 钟，再用白色荧光灯固化数十分钟。将整个壳体预热到50℃左右的温度（也可以加热到40℃-70℃），从而改进了粘合力。但是，在高于80℃的高温情况下，粘合力降低。如果预热的温度低于40℃时，则所得粘合力与一般粘合剂相同，也就是说，不能说粘合力因预热而改进。这时，将反光材料，例如包装箔和铝箔，放在外壳下面，由于光由背面反射到粘合部分，于是促进了粘合剂的固化。在表玻璃的内侧，在比上述尺寸A稍宽的宽度上构成了镀金属（例如金和铬）或涂粘合剂的防潮带涂层4（例如液体-金属-涂料印制）。5也是镀有金和铬之类的防潮带涂层。上述4和5可单独使用或联合使用，以后即使不装，从设计和外观来看，也没有问题。按照这种结构，表玻璃2和支撑上述表玻璃2的壳体3及壳体3和管6，相互间牢牢地加以固定。同时，亦可保证密封。因为壳体3不总是受到如图1所示的由表玻璃强制推入合成树脂垫圈所产生的应力，所以其垂直方向的尺寸和平面方向的尺寸可以减小很多。按照下列尺寸：A≥0.4mm，B/A≥1，可得到所需的粘合力和密封性能。当C≥0.8时，管子的粘合部分也可得到所需的粘合力。在A＜0.4mm，B/A＜1和C＜0.8mm的范围内，因为粘合部分太小，粘合力将大大降低，并且容易脱开。

因为本发明的粘合剂1具有厌氧性，所以当粘合剂的两端（如图3所示，即表玻璃部分的1a和1b和管子部分的1c和1d）用光辐照固化后，里面的空气遂被封住，从而粘合剂的内部也自然地被促进到在常温下固化。

实施例2

图4示出按照本发明的第2实施例，其中表玻璃2的支承壁位于正常表玻璃企口7上，粘合剂1施用在沿平面方向和垂直方向的两个表面上，表玻璃企口7用粘合剂固定在壳体3的顶部表面上，转柄***的管6用粘合剂固定在壳体3的侧壁上。从粘合力和密封性能来看，表玻璃 企口粘合面积的合适尺寸（该粘合剂涂在表玻璃侧面7和壳体3之间，由平面方向的尺寸E+垂直方向的尺寸F所构成的区域）在E≥0.4mm和F/E≥1的范围内。第2个实施例与第1个实施例相同之处在于，按照本发明，粘合剂1厌氧性产生的效果，影响到表玻璃企口与壳体之间的接合面中粘合剂的两端部分1e和1f。我们省略掉与第1个实施例中重复的部分，例如表玻璃部分中尺寸A与尺寸B的关系、各部件的材料、粘合剂的组成和使用效果等。

实施例3

图5示出本发明的第3个实施例，其中不在壳体13上设置表玻璃12的支承壁，此外，按照本发明，粘合剂11仅沿平面方向敷施。由于使用了本发明的粘合剂11，情形就不像图1中所示的那样表玻璃强制通过合成树脂垫圈时产生的应力会影响壳体，从而固定得更牢靠。因此，如图5所示不采用沿着径向支承表玻璃的壁结构即有可能实现表玻璃部分的防水结构，从而实现了比传统结构更简单的结构。后盖13的顶部宽度G≥0.8mm，防潮带涂层14的宽度比上述G宽些，敷施方法如图3。外侧镀金属层15根据设计的需要而定。如果壳体13的顶部宽度在G＜0.8mm范围内，则粘合尺寸太小，不足以牢固地保持粘合力。本实施例与第1和第2实施例相同之处在于，按照本发明，粘合剂11的厌氧性作用也影响表玻璃部分与壳体部分之间接合面中粘合剂的两端11a和11b。此外，我们略去了与本发明的第1实施例相重复的说明，例如各部件的材料、粘合剂的组成、使用效果等。

实施例4

图6示出本发明的第4实施例，其中不在壳体13的顶部设置表玻璃企口16的支承壁，本发明的粘合剂11仅沿平面方向敷施，不在表玻璃企口16的顶部设置表玻璃12的支承壁，粘合剂11仅沿平面方向固定。由于使用了本发明的粘合剂11，与上述第3实施例相同，合成树脂垫圈产生 的应力所引起的后果，不影响表玻璃部分或表玻璃企口部分，从而固定得很牢。因此，如图6所示，可以不采用沿径向方向支承表玻璃12和表玻璃企口16的壁结构，即可实现表玻璃部分和表玻璃企口部分的防水结构，从而实现了比传统结构更简单的结构。壳体13与表玻璃企口16之间的粘合范围所需的尺寸H应符合H≥0.8mm。如果H＜0.8mm，则粘合尺寸太小，不足以牢固地保持粘合力。第4实施例与第1到第3实施例相同之处在于，按照本发明，粘合剂11的厌氧性作用也影响表玻璃与表玻璃企口之间接合面中粘合层的两端11c和11d。此外，我们略去了与第1到第3实施例重复的说明，例如各部件的材料、粘合剂组成、使用效果等。

实施例5

图7示出按照本发明的第5实施例，图中后盖22和芯子24用本发明的粘合剂21粘合在一起。后盖与芯子的结合方法，按照传统工艺主要靠低温焊接，但根据本发明的粘合剂，可用粘合法使后盖22与芯子24接合。因为芯子与后盖22之间的接合面中粘合层的两端部分21a和21b都可受到光辐照，所以当这部分固化时，里面的空气遂被封住。因此，粘合剂内部的固化在正常情况下自然地加速，从而得到所需的粘合力。

实施例6

图8示出本发明的第6个实施例，图中后盖22与壳体23之间用本发明的粘合剂21固定。在这种情况下，如上所述光辐照也可达到后盖与壳体23之间的接合面中粘合层的两端部分21a和21b，从而得到所需的粘合力。此实施例适用于用不同材料制造的、经不同方法加工的及以不同方法处理的壳体和后盖，然后上述两部分构成一个整体的表壳。

由于各种分量的比例过大或过小会导致防水性和固化性大大降低，所以规定遵照所需的重量百分比。在（A）到（F）（本发明的光固化型液体粘合剂）的各组分比例范围内制备了三种样品并在（A）到（F）的各组分 比例之外制造了四种对比样品，然后进行了试验。每种样品和对比样品的各组分比例和性能作为试验结果列于表1中。

表1

对比    对比    对比    对比

项目    样品1    样品2    样品3    样品1    样品2    样品3    样品4

组    （A）聚氨酯    100    100    100    100

（甲基）

丙烯酸酯

（A）聚氨酯    100    100    100

分    丙烯酸酯

（B）丙烯酸    30    100    200    20    20    220    250

2-羟丙酯

（C）（甲基）丙烯    30    100    20

比    酸异冰片酯

（C）丙烯酸异    200    20    220    250

冰片酯

（D）松香酯    30    100    200    20    220    250

例    （E）丙烯酸    5    30    2    3

（E）甲基丙烯酸    50    60    100

（F）苯偶姻    0.5    10    1.5    0.1

（F）苄基二甲    0.3    0.7    20

基酮缩醇

性    （1）粘度    O    O    O    X    X    X    X

（2）粘合力    O    O    O    X    X    O    O

（3）防水性    O    O    O    X    X    X    X

（4）固化性能    O    O    O    X    X    O    O

能    （5）价格    O    O    O    O    O    O    X

由上述结果得出结论：本发明的样品1到3的性能与对比样品1到4的性能非常不相同。上述结果由下面的实验方法得出，在这些实验中先制备出本发明的样品1到3和对比样品1到4，然后测定了将表玻璃外缘与试验的壳体接合时的性能。每种性能的评价依据确定如下：对于粘度，要看在用粘合剂接合时是否透过针的顶部。对于粘合力，在将表玻璃固定到壳体上的情况下，要求其粘合力为40kg。防水性用在3个大气压下的防水试验来评价，该试验指定按照JIS-B7021的规定进行。固化性能按照粘合剂的固化度来评价。对于价格，由于苄基二甲基酮缩醇的成本很高，其价格评价视用量而定。

在本发明的诸实施例中，涉及到表玻璃与壳体之间、表玻璃与表玻璃企口之间、表玻璃企口与壳体之间和壳体与柄头管之间的粘合和防水密封。但是，只要是在能受到光辐照的部位，本发明就可用于其他两种零件之间的固定和防水密封，例如在壳体与装饰件之间、壳体与弓形件之间。在这种情况下，装饰件或后盖的材料由透明的或半透明的材料构成，因此即使是不外露的部分，也就是说在外壳的内侧也能利用辐照来进行粘合。本发明还可用于以下情况：将本发明的粘合剂用于不防水的钟表时，该粘合剂也可用于表玻璃与壳体之间的接合部分之类的局部部分。

按照上述构造，得出下列有关防水性的数据：

1.静压下的防水性：在3个大气压力下的防水性良好。

2.动态防水性：由1米高处落到橡木板上后，其防水性良好。

3.长期防水性：在水温20℃的水中浸100小时以上后，其防水性良好。

4.耐久防水性：经耐天候老化性试验（衰减计200小时）后，其防水性良好;经三次耐热试验

后，其防水性良好。

此外，在粘合力降低方面，如图9所示，用温度为40℃的热水进行加速劣化试验的结果，发现它能在水中浸极长时间。由粘合剂劣化的角度来看，本发明的粘合剂的性能和质量比一般的UV粘合剂高100倍。

有关在表玻璃外侧边缘与试验壳体之间的接合面上使用本发明粘合剂的样品与使用一般的UV粘合剂的样品之间的质量差别的数据，示于表2中。在上述的试验壳体中，缝隙开在表玻璃一侧，然后将表玻璃固定在缝隙部分。测得表玻璃对各试验壳体的粘合力为40kg。在后盖中，用试验壳体的防水垫圈来保证其防水性。

表2

A    B    C    D    E

粘合力    初始    动态    长期    耐天候老化和

降低    防水性    防水性    防水性    耐热防水性

使用一般UV    约8    20

粘合剂的样品    小时    O    X    小时    X

使用本发明粘    约1000    100小

合剂的样品    小时    O    O    时以上    O

采用Three    Bond有限公司生产的紫外线固化-液型粘合剂（UV3013B）作为一般的UV粘合剂。而本发明的粘合剂则采用光固化-液型粘合剂，如表1所示的样品3。

测定粘合力A的降低时，如图4所示，两种样品都浸在温度为40℃的热水中，同时测定粘合力由40降到10kg的时间。测定的结果是与一般类型相比，按本发明加工的样品显示出极大的优点。其次，测定初始防水性B时，将两种样品置于静压防水性测试仪中，然后在3个大气压下进行防水性试验。同样，水不能渗入两种样品，因此，表玻璃上不会产生水雾。防水性试验是按JIS-B7021规定为基准进行的。至于动态防水性C，是使两种样品从1米高处落到橡木板上后，根据上述基准测定的。 采用传统类型的粘合剂者，表玻璃上产生水雾，因此不能看透表面;另一方面，使用本发明的粘合剂者，表玻璃上没有产生水雾，从而得到所需的防水性。随后，测定长期防水性D，将两种样品浸在温度为20℃的水中，然后测定由这时直至表玻璃上产生水雾的时间。测定的结果是：使用传统类型的粘合剂者，在20小时后产生了水雾;另一方面，使用本发明的粘合剂者，即使超过100小时也不会产生水雾。至于耐天候老化性和耐热防水性，是将两种样品置于衰减装置中200小时后，测定其防水性。测定的结果是，使用传统类型的粘合剂者，在表玻璃上没有产生水雾;另一方面，使用本发明的粘合剂者，在表玻璃上也产生水雾;随后，当由-20℃到60℃的温度重复循环三次后，再按上述测定B的方法进行测定。同样，使用传统类型的粘合剂者，在表玻璃上产生了水雾;另一方面，使用本发明的粘合剂者，在表玻璃上没有产生水雾。

传统粘合剂和本发明的粘合剂的每种样品都分别取30件。试验结果的数值取其平均值。

本发明提供一种改进的粘合结构，在这种结构中外壳各部件相互间用粘合剂来固定，所用的粘合剂是聚氨酯（甲基）丙烯酸酯，其成份如上文所述。因此，得到了比传统防水钟表更高的防水性能。从设计和外观的角度来看，可以实现诸如表玻璃、壳体，及表玻璃企口等外壳部件的减薄和小型化。

按照传统的防水结构，每一种外形的表玻璃需要一种合成树脂垫圈按照设计多样化的要求，垫圈的类型大大增加。但是，本发明的粘合剂可适用于各种类型，即便表玻璃的外形各不相同也可适用，从而可实现大量的合理化改革并使成本降低。本发明的粘合剂是一液型光固化的粘合剂，具有厌氧性。因此不用特殊装置即可在需要时更换表玻璃，因为用普通的荧光管就可通过光照固化部分，把里面的空气封住，从而促进了在正常情况下粘合剂内部的自然固化。因此，本发明的粘合剂对于非 防水的钟表非常有用。例如，粘合剂仅部分地用于表玻璃与壳体之间的接合部分，从而最终减少了粘合的工序。此外，从设计的角度来看，可以实现各种各样的设计，例如，如图5所示表玻璃突出于外壳之外，表玻璃的平面形状是正方形的，这是使用传统合成树脂垫圈的防水钟表所不能实现的。尤其是，当将本发明的粘合剂用于装饰表的情况下，因为其使用范围甚广并且大量生产率高，在质量、设计、成本等方面，都有非常优异的效果。

附图简要说明：

图1是说明传统工艺第1个实施例的部分剖面图。

图2是说明传统工艺第2个实施例的部分剖面图。

图3是说明本发明的第1个实施例的部分剖面图。

图4是说明本发明的第2个实施例的部分剖面图。

图5是说明本发明的第3个实施例的部分剖面图。

图6是说明本发明的第4个实施例的部分剖面图。

图7是说明本发明的第5个实施例的部分剖面图。

图8是说明本发明的第6个实施例的部分剖面图。

图9以图解方式示出按照本发明的粘合剂和传统工艺使用的粘合剂进行粘合力加速劣化试验的数据。

1，11，21-聚氨酯（甲基）丙烯酸酯系列光固化-液型粘合剂。

2，12，22-表玻璃。

3，13，23，33-壳体。

4，14-内防潮带涂层。

5，15-外防潮带涂层。

6，34-管。

7，16，38-表玻璃企口。

22，35-表壳后盖。

24，36-表芯。

Claims (1)

1、钟表外壳的一种结合结构，其中钟表外壳诸部件相互间用粘合剂来固定，该粘合剂是聚氨酯(甲基)丙烯酸酯(urethane(meta)acrylate)系列光固化-液型粘合剂，它包括下列成分：

(A)相对于100份(重量)聚氨酯(甲基)丙烯酸酯，每个分子中含有一个以上的丙烯酰基和/或甲基丙烯酰基，

(B)30到200份(重量)(甲基)丙烯酸酯，每个分子中含有一个以上的羟基，

(C)30到200份(重量)(甲基)丙烯酸异冰片酯，

(D)30到200份(重量)可溶于(甲基)丙烯酸酯单体的石油系列和煤系列和/或松香酯系列的预增粘树脂。

(E)5到50份(重量)丙烯酸和/或甲基丙烯酸，

(F)0.5到15份(重量)苯偶姻或苄基二甲基酮缩醇等光聚合引发剂。

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