TW483821B - Method of attaching plastic parts to a container - Google Patents

Description

五、發明說明（ 發明背景 1 ·發明範疇 本發明係關於一種連接塑膠零件至玻璃容器之方法，更 特定言之，係關於一種藉由黏合劑或膠水將聚丙烯塑膠零 件（如把手及/或圍繞玻璃容器上緣之塑膠器口構件（有嘴 或無嘴）連接至玻璃容器的方法。本發明亦關於該容器或 器皿，其爲本方法之產品。 2 .先前技藝 用作爲冷、熱飲（如咖啡）或其調製品之供給器皿與處理 容器的玻璃器皿或容器，皆配備一種塑膠邊緣零件或器口 構件以避免因撞擊容器頸部所致夂破裂。爲了拿住容器， 尤其是在其充滿熱飲時，通常會裝備一個塑膠把手，其可 爲一種分離零件或整合至塑膠邊緣零件中。 丙晞-丁二晞-苯乙烯共聚物（以下表示爲一種經 濟且容易膠黏之塑膠材料。根據U.S·食品與藥物管理局和 德國衛生局，有幾種ABS變體是許可使用的，因此直接接 觸飲料罐之塑膠邊緣構件亦可由ABS製造。該經許可之 ABS變體當然可承受標準家庭洗滌機的溫度，然而，在工 業洗滌機之清洗期間卻可能會變形和褪色。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 基於經濟和健康因素，聚丙烯優於ABS。此外，聚丙 晞可滿足在90°C或更高溫度下形狀和顏色安定性的需求。 通丰黏合強度在9〇°C或更高的應用溫度下會變得非常 小’以致於黏性消失或發生龜裂，亦即在黏合劑與塑膠零 件之間會形成裂紋或裂缝。9 〇 〇C和更高溫度係出現在專業

經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 483821 五、發明說明（2 ) 應用所使用的工業洗滌機中。 分^把手只能用膠黏的。除此之外，塑膠邊緣零 將其夹在玻瑀容器邊緣一， 價 接。第-，黏合劑之作用爲充二 凹槽之黏合劑連 零件凹槽之間的開放空間。力的傳動主要係以機械=、'表 通^氧燒黏合劑成分和額外使用之黏合促進劑（底漆）可 在塑膠零件與玻璃容器之間提供與abs之間充分牢固的黏 合。當過度壓迫黏合劑物料時會出現黏結裂缝，於是在黏 合劑物料中形成龜裂。 — 塑膠邊緣零件之黏合劑亦執行密封的功能。其避免液體 從塑膠邊緣構件與玻璃容器邊緣之間流出容器。爲達此目 的亦使用密封環。通常在這種例子中，可使用兩個緊繫在 一起 < 分離塑膠零件作爲塑膠邊緣零件。這比較昂貴且比 使用一件式塑膠邊緣零件要花更多功夫。 在EP 〇 413 196 B1中説明一種容器，其中該把手並非與 塑膠邊緣零件整合在一起，反而兩零件是分離的。該把手 係連接於容器外部，但其係正鎖合（p〇shively 1〇cks)或模型 銷合（form-locks)於塑膠邊緣零件。這種正面鎖合連接對有 嘴之塑膠邊緣零件則不太適用。該塑膠邊緣零件和該把手 必疋有複雜的形狀，其造成昂貴且困難的製造及裝配。關 於黏合劑對向使用溫度的抵抗性則未做任何敘述。 膠黏聚丙晞的問題就是聚丙烯爲非極性的，不容易被極 性南於聚丙烯的試劑（如適用於玻璃之黏合劑）潤濕。處理 •5- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ^--------^--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 483821 A7 B7 五、發明說明（3 ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 非極性物質表面而賦予其極性的幾個可能方法係說明於第 1 1屆專業年會（Professional Conference)的會報··塑膠材料 之新表面，處理和塗覆（New Surfaces for Plastic Materials， Treatment and Coating)(Regensburg .，1998年 9 月 23/24 曰）。 其中提及電漿聚合反應（loc. cit.，ρ. 179)和煤氣焰燒（loc. cit·，ρ· 210)。電漿聚合方法包括藉由一種預選大氣之電漿 使含極性官能基的聚合物層沈積於基質上。在煤氣焰燒中 則是先氧化表面，然後利用火焰中的離子與電子使其具有 極性。 “塑膠材料之黏合劑（Adhesives of Plastic Material)”一文 (刊於塑膠製品諮詢（Plastics Advisor)期刊，1982年8月7日） 的主題就是難以膠黏之塑膠材料必須預先處理。對聚丙婦 所推薦的預處理有化學性質的，例如藉由浸潰於硫酸鉻 (chromosulfuric acid)中；有熱性質的，例如藉由煤氣焰 燒；或電子性質的，例如電暈放電。這些方法皆是為了使 塑膠材料彼此黏合，並未提及使塑膠與玻璃黏合劑。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 出現在塑料製品（Plastic)期刊73，3 (1983)的文章“低壓 電漿處理後之塑料製品的黏合（Bonding of Plastics after Treatment in a Low Pressure Plasma)”揭示在鋼-塑膠實例 中，聚丙烯的黏合性在經過低壓電漿預處理之後有增加。 這種效果延續幾天至數天之久。氧氣為建議用於低壓電漿 活化作用的氣體之一。然而，本文亦未提及任何將塑膠黏 合至玻璃的實例。 在所提及之先前技藝中，皆無建議某可改良於9 0 °C及更 -6 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 483821 A7 B7 五、發明說明（4 向應用溫度之黏著劑組合物的黏合強度 發明總結 本發明之一目的爲提 一 ^ ^ ^ "種猎由黏合劑或膠水黏合或連 接聚丙婦至玻璃之方法， ^ v 去以便在甚至於9(TC及更高應用溫 度下提供无分的黏合強度。 根據本發明，本目的佴由 糊 係由兩種以黏合劑或膠水將聚丙埽 :v牛連接至玻璃容器之方法達成，例如將把手或 ::零件或器口構件(有嘴或無嘴)圍繞在玻璃容器上緣， ^在㈣黏合劑或膠水之前’該塑膠零件皆經過表面活 匕’至^少是在塗用黏合劑或膠水的表面部分上。該表面活 化係藉由低電漿或培燒來執行。 在塗用膠水或黏合劑之前，先藉由表面活化作用使表 更具極性。如此黏合物質用之表面的濕潤性增加，且聚内 埽與膠水之間的黏合強度亦增加。經顯示此增加的黏合強 度在較高溫度下亦可存留，因此在高溫使用期間不再發生 塑膠零件突然從玻璃容器上脱離。 ^ ，根據本發明之第一種方法係以低壓電漿的表面活化作㈤ 爲主。忒低壓電漿係藉由在低壓氣體中以足夠強度的電 活化而產生。在電場作用下所發生的解離作用進:步^ 電子和正電荷離子從電中性氣體原子中***出來。由於 漿中的正負電荷載體數目相同，所以部爲電中性，但仍 有電導度。表面活化作用係藉由撞擊在表面附近所欲處 之零件的原子或分子上的電漿粒子而引發。 經證實最好在1 0帕至500帕之間的壓力對黏合至玻璃之 面 丙 έ 場 致 電 且 理 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 X 297公釐 483821

經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 聚丙缔表面進行活化。 根據本加：氣體之組成’在表面上有不同的化學變化。 在氧氣或含氧氣體混合物中所產生之電聚可產生清潔和活 化的效果。在最簡單的例子中可使用空氣。有機塗料在適 當進行的方法中會轉化成水和二氧化碳，接著含氧的極性 官能基便固著在由此㈣之塑膠表面的H濕潤性質 重要的官能基包括：羧基、幾基、幾基，若需要還包括過 氧基。 爲了增加在低壓電漿中所欲活化之把手或塑膠零件的黏 合強度，較佳在塗用黏合劑之前先提供化學性黏合促進層 (底漆）。化學性黏合促進試劑之應用對塗用黏合劑的表面 亦有清潔的效果，可除去灰塵、油脂和其他外來物質。 在低壓錢中活化之後，在進-步加工之前，聚丙晞零 件亦可保存幾天至數週，而不會失去其與稍後所塗用黏合 劑或膠水之間的黏合能力。這對於加工工程來説是很大 優點，因爲活化作用的地方和進一步加工的地方可彼此" 離一段距離，可避免建造裝配線或具整合電漿反應器之加 工站的高投資成本。 在聚丙烯表面之大規模活化作用中，某必須考慮液體 傾倒於其上之容器邊緣或器口構件的濕潤性增加太多，Μ 致於當液體被倒出容器時，其會流遍整個邊緣或器口構件 表面。這種現象可由藉由鎖定保護不需要表面活化之表面 部分而輕易地避免。 根據本發明之第二種方法係以焰燒或焦燒（scorching)表 -8 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（210 x 297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝 訂---- 的 分 所 以 483821 A7 五、發明說明（6 面活化作用爲主。極性分子係藉由氧化作用及送電子 子而在聚丙缔塑膠零件之原來爲非極性的表面上產生，其 使黏合劑分子具有黏合可能性。 ^ 以這種表面活化作用，只可能活化欲塗用膠水或黏 的位置。在塑膠邊緣零件或器口構件的例子中，例如可於 只活化圓周凹槽的一面或底部内表面。這可保留傾倒液： 於塑膠器口構件外表面所需較差的濕潤性。 較佳使用煤氣噴燈進行焰燒。因爲幾乎不需要任何特別 :處理工具，纟方法《此等較佳具體實例#常經濟且單 —所彳于到經活化 < 聚丙晞表面的性質完全依火焰特性而 ，二亦即溫度、離子分佈及活化區域的參數。活化區域就 是氧化區域，其爲暗藍色外焰。亮藍色内焰係劇烈還原， 因而對表面活化作用無效。在氧化區域中，溫度和離子密 度的分配並不相同。此外，所得性質依表面上相互作用之 決 程度而定，其係由噴燈至塑膠表面之距離和作用時間來 定。 體 訂 # 最適於聚丙烯表面活化作用之火焰性質是以含8至工2 積^數空氣與丨體積份數天然氣之煤氣·空氣混合物得到。 2氣和天然氣亦可以最少的費用購得。 經測定，對於聚丙烯製塑膠邊緣零件或器口構件和把手， 之焰燒，噴燈距離塑膠表面70至100毫米是最有利的。如 此可保證表面總是接觸到有最佳溫度、離子密度及氧化作 用的火焰區域。 -9 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格咖x 297公髮 483821

五、發明說明（7 ) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 田所有統计上的參數都調整到最佳時，必須決定較佳之 作用時間以及其之控制可能性。噴燈和塑膠零件可彼此相 對私動以便能夠控制作用時間。較佳係固定喷燈而移動所 欲處理之塑膠零件。 經證實適合得到最佳活化結果之相對速度是在3〇〇毫米/ 秒至600毫米/秒之間的範圍。當相對速度在此範圍内，可 避免I丙晞之過熱或融化，並可縮短所需活化表面的作用 時間。 爲了活化某些表面，令人驚訏的是，嘗火焰係置於所欲 活化之表面上方時，可精確地活化這些表面，例如火焰對 準塑膠邊緣零件從上方進入凹槽。 , 此外，當使用一種具有圓形喷嘴之煤氣噴燈，如此便可 使用達到一點或一端之具有圓形水平截面的長火焰，則在 培燒期間可確實增加準確性並可限定於某些表面。 當塑膠邊緣零件係藉由圓周凹槽連接於玻璃容器之上緣 時，可控制某些區域之活化作用程度，如此煤氣噴燈可朝 向一個相對於凹槽底部表面垂直方向約〇。的角度，則兩 面可同時受利焰燒；或者煤氣噴燈可慢慢地偏離直角（直 到約15 ° )，則大部分的凹槽外表面和底部表面皆受到焰 一 燒，如此一來，其比圓周凹槽内面有更實在的處理，由此 提供比内面更強的黏合強度。 最大的優點就是，因爲無須筇貴的裝置來執行本方法， 焰燒可整合於製造方法而無須額外的花費，因此塑膠零件 可在焰燒之後立即進行進一步的加工，例如可提供化學性 -10- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） '" ------_ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝 — — — — — — 禮- 第89101080號專利申請案 中文說明書修正頁(9〇年η月）、發明説明（ 年 月二R修， A7 B7 ··/補充 黏合促進劑（底漆）。因而將聚丙烯製純粹膠黏之塑膠把手 及塑膠器口構件轉換成焰燒把手及器口構件的投資成本可 減到最小。 培燒方面有個最後但不重要的優點就是，在9<rc及更内 (應用溫度亦可制足夠的黏合i沒有本發明之方法， =回去依靠化學性黏合促進劑(底漆）。由於目前的化 :黏.促進劑必須以手工塗用，本發明可大幅節省時間和 :用。此外’化學黏合促進劑表面必須使用大量有機溶 背，其對工人和環境都是不健康的。 本發明之主題亦包括玻璃製容器和塑膠零件，例如塑膠 =手，/或緊繫於客器上緣之塑膠邊緣零件或器口構件 %或無嘴），其係由聚丙烯製造。 圖式簡單說明 現在，本發明之目的、特色及優點將藉下列較佳 例之說明並參考附圖而更詳細說明，其中： 具體實 圖有凹槽之塑膠邊緣構件在焰燒期間的透視圖 圖2是圖1中延截線11-1]；所取之經過凹槽與煤氣 的截面概圖。 、、 燈火培 元件符號說明 1 塑膠零件 2塑膠邊緣零件或器口構件 3 整合把手 4 圓周凹槽 5 底部内表面 -11 - 第89101080號專利申請案 中文說明書修正頁(90年11月)

'補充 6 外側内表面 7 内側内表面 8 煤氣喷燈 9 火焰 Π-IL 截線 較佳具體實例之簡單說明 圖！表示在培燒期間之塑膠零件。塑膠零件i包本一個本

整合”3之塑膠邊緣零件或器口構件2及圓周凹槽4，其 係經调整尺寸，如此可剛好拉 …对接合玻瑀容器之上緣。黏合劑 裝 係送入該凹槽4中。在這之冑，凹槽4必須先經過表面活 化八係利用煤氣噴燈8及其火焰9之培燒來進行。在焰燒 期間，煤氣噴燈8維持在預定位置，例如在本實例中係位 ，塑膠邊緣零件2的上方。相反地，塑膠邊緣零件2則在煤 乳贺燈8下方旋轉，如此火焰9在内部延凹槽*移動，並以 訂

火焰9處理之。煤氣噴燈8係經過選擇，如此火焰9方具有 圓形水平截面，如并_ λ σ , 如此來，只有凹槽4 (即所需的目標物） 受到火焰9的處理。 在圖2中’將沿著截線11_11所取之通過凹槽4與煤氣噴燈 8以及火^ 9的截面表示出來，以說明煤氣噴燈8與火焰9 相對於焦燒或焰燒之凹槽4的位置。在上述之特別實例 中’凹槽之所有外側内表面6和底部内表面5應該都受到表 面活化作用，因為在舉起及運送容器期間，破壞黏合旳力 會先作用在其上而非在内側内表面7上。基於此目的，火 焰9並非保持垂直於底部表面5，而是以偏離垂直方向^之 -12-

483821 第89101080號專利申請案

角度朝向底部表面5。 在此以提及之方式將德國專利申請書199 〇3 479·6之揭二 併入本文中。此德國專利申請書說明了以上所說明之本= 明且申請以下所附之申請專利範圍，並提供本發明以^ U · S · C · 119名義申請專利範圍優先權的基礎。 雖然本發明的說明與敘述主體為連接塑膠零件至容卷 (尤其是玻璃容器）之方法，但並不打算限制於所列出之細 節，因為各種修正和變化可以不達背本發明精神之任 式進行。 無須進一步的分析，前述部分已完全展現本發明之主 旨，因此他人可應用現有知識容易地調整之而用於各種應 用’不會因先前技蟄的立場而遺漏構成本發明特有或特定 觀點之基本特徵的性質。 所申請的是新穎的，且陳述於下列所附之申請專利範圍 中0 -13-

Claims (1)

1. 483821 A8 B8 C8 D8 申請專利範圍 1. 一種藉由黏合《至少-個聚㈣製塑膠零件連接至玻 璃容器之方法，該方法包括下列步驟： a) 產生一種低壓電漿； b) 在塗用㈣合劑於該至少_個塑膠零件之部分表面 以便連接該至少-㈣膠零件至玻璃容器之前，藉由以 低壓電漿處理該部分表面而活化至少該部分表面。 2. 如申請專利範圍第β之方法，其中該低壓電漿在產生 期間係於氣體壓力為10至5〇〇帕(pa)的氣體内產生。 3. 如申請專利範圍第之方法，其中該低壓電装在產生 期間係於氧或含氧氣體混合物中產生。 4. 如申請專利範圍第Η之方法，其進一步包括在活化之 後、塗用黏合劑之前，先塗用—種化學性黏合促進劑於 該部分表面上。 5·如申請專利範圍第Η之方法，其進一#包括在活化該 邵分表面與塗用該黏合劑之間，先等候幾天至約幾星期 的時間。 6·如申請專利範圍第丨項之方法，其中該至少一種塑膠零 件包括塑膠把手及/或塑膠器口構件（有嘴或無嘴），且^ 塑膠把手與該塑膠器口構件係由聚丙烯製造。 7· 一 =藉由黏合劑將至少一個聚丙烯製塑膠零件連接至玻 璃容器之方法，該方法包括：在塗用該黏合劑於該至少 種堃膠零件之部分表面以便連接該至少一種塑膠零件 至玻璃容器之前，以火焰處理該部分表面而活化該部分 表面。 --------— (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 、言· 4 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -14- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 483821 A8 B8 C8 -------- D8 六、申請專利範圍 8. 如申請專利範圍第7項之方法，其中只有塗用該黏合劑 之部分表面係經火焰處理而活化。 9. 如申請專利㈣第7項之方&，其進一#包括以煤氣噴 燈產生該火焰。 10. 如申請專利範圍第9項之方法，其進一步包括將包含8至 12體積份數空氣與丨體積份數天然氣之氣體混合物供入 該煤氣噴燈以便產生該火焰。 11·如申請專利範圍第9項之方法，其中該煤氣喷燈與該至 V種塑膠零件之間的距離係調整為從7 〇至100毫米。 12.如：請專利範圍第7項之方法，其進一步包括相對於該 煤氣噴燈而移動該至少一種塑膠零件，並固定該煤氣噴 燈於固定位置。 13·如申咕專利範圍第丨2項之方法，其中該至少一種塑膠零 件係以相對於煤氣噴燈300至600米/秒的速度移動。 14.如申μ專利範圍第7項之方法，其中在活化期間，該火 培係置於該欲活化之部分表面上方。 15·如申叫專利範圍第9項之方法，其中該煤氣噴燈產生具 有圓形水平截面之火焰。 16_如=請專利範圍第9項之方法，其中該至少一種塑膠零 件是一種具有可咬合該玻璃容器上緣之圓周凹槽的塑膠 器口構件上緣，且在該活化期間，該喷燈係朝向偏離該 凹槽之底部表面垂直方向〇。至15〇之間的角度。 17·如申請專利範圍第丨6項之方法，其進一步包括在活化期 間把制該角度，如此在以該火焰處理期間，只有該凹槽 -15- 一敢尺度適用中國準（CNS ) ( 210\297公董了 nn Ham II··— —ϋ··— ιϋ_— ·ϋϋ·· ϋ^ϋ I Bm ϋϋ 111 ιϋ·1 «·_ιϋ 「i mu ammMU 111 m··· 111 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 483821 A8 B8 C8 D8

   申請專利範圍 且 之底部表面和外側内表面受到活化。 18.如申請專利範圍第7項之方法， 、壬仆 > 你、 、 運步包括在該火焰 活化《後’互即進一步加工該至少—種塑 。 19·如申請專利範圍第7項之方法， -^ ™ ^ 、進步包括在以該火 煸處理疋後，塗用一種化學性黏合促進劑。 20·如申請專利範圍第7項之方法，其 > 丹甲4至少一種塑膠零 件^括塑膠把手及/或有嘴或無嘴之塑膠邊緣零件， 該塑膠把手及該塑膠邊緣零件係由聚丙埽製造: 21· —種由玻璃及至少一種塑膠零件製得之容器，該至少 種塑膠零件包括塑膠把手及/或有嘴或無嘴之Ζ膠^ 口 構件，且該塑膠把手和該塑膠器口構件係由經表面活化 之聚丙婦製造。 (請先閎讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -16- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4g ( 210Χ297公釐）