用于粘结组件的宏观刚度可调的中间变形层制造技术

本发明专利技术涉及粘结组件，其至少包括：

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于粘结组件的宏观刚度可调的中间变形层


[0001]本专利技术涉及用于生产粘结组件的技术。
[0002]这在许多领域都有应用，这些领域包含将元件连接到基板(例如混凝土基板)，尤其是连接到最初未提供附接元件的基板，或加固需要更具抗性的结构以修复或防止出现结构缺陷。

技术介绍

[0003]在工业和建筑中，元件通常借助于现有技术中已知的锚固、焊接、钻孔和螺栓连接等工艺固定或连接到结构(基板)，尤其是混凝土或金属制成的承重结构。这些技术有些不利之处。例如，当钢筋混凝土结构高度加固时，螺旋锚的插入可能非常困难(例如，钻具与混凝土的结构钢发生碰撞)。当结构为金属时，焊接可能非常复杂：爆炸风险、温度引起的变形、需要重新喷涂因温度升高而受损的涂漆表面等。这些附接技术对于技术安装来说非常耗时，并且需要准备时间或实施防护措施。另外，这些附接技术还可能减弱现有结构。
[0004]涉及通过胶合进行附接或连接的技术方案允许克服这些不利之处。然而，通过胶合进行的此类附接或连接容易受到高机械应力的影响。此外，当基板已经经历或正在经历机械变形或显著力时，尤其在粘合层的外围会出现应力集中或边缘效应，这可能损坏附接或连接。
[0005]更一般而言，由粘合剂粘结的两个基板的组件可能经历外力，尤其会导致基板之间的差异变形。为此，通常粘合剂至少满足两种功能：
[0006]‑
粘合到两个基板中的每一个上(期望的主要功能)，以及
[0007]‑
吸收差异变形固有的应力(经受的次要功能)。
[0008]在图1A中，示出常规粘结组件ACC的示例，所述常规粘结组件ACC包括借助于常规粘合剂ADC制成整体的第一基板S1和第二基板S2。在粘合剂ADC的拐角处呈现标记A和B，以观察(见下文)粘合剂发生的变形示例。
[0009]图1B所示为当粘结组件ACC经历变形力F(例如，分别施加到基板S1和S2的反作用力)时所述粘结组件的截面图示例。粘合剂ADC在力F施加的应力影响下变形。最明显的变形通常出现在粘合剂ADC的边缘处。
[0010]在图1C中，呈现粘合剂ADC在标记A与B之间承受的施加力F所固有的剪切应力τ的演变示例。由于力F的施加，粘合剂ADC在标记A与B之间还承受剥离应力σ，如图1C所示。
[0011]基板S1与S2的差异位移产生剪切应力和剥离应力，这些应力在粘合剂ADC的边缘区域尤其高。另一方面，应注意，在标记A与B之间的中心区域的粘合剂ADC上几乎没有力，或在一些情况下根本没有力。因此，力主要经由边缘区域从一个基板传递到另一个基板。
[0012]应理解，在图1B中观察到的粘合剂ADC的变形与图1C中所示的粘合剂承受的应力之间存在相关性。这种相关性也称为“边缘效应”。粘合剂边缘的变形和应力显著影响了这些区域中粘合剂ADC的完整性。因此，粘结组件ACC容易受到上述差异变形的影响，这大大降低了其机械性能，尤其是当要传送的力变得显著时。
[0013]因此，粘结组件的机械性能受到限制，当组件所暴露的差异变形变大时，更是如此。
[0014]当粘结组件预期用于加固结构时，也会出现这种现象。实际上，粘合剂随后可能会经历因待加固结构移动而固有的变形。
[0015]借助于示例，图2A至2C示出第一基板S1，其作用是加固可以是结构面板的第二基板S2。应注意，当第二基板S2在例如力F的应力作用下发生变形时(通常由结构变形产生)，粘合剂吸收至少部分差异变形，从而在粘合剂边缘(标记A和B处及附近)产生高剪切应力τ和剥离应力σ。
[0016]为了加固受这些局部应力限制的粘结组件的机械性能，一种技术方案可包括增加粘合剂与基板之间的粘合表面积，尤其是通过延长表面长度(即增加标记A与B之间的距离)。实际上，随着粘合剂与基板之间粘合表面积的这种增加，粘结组件的机械性能得到改善，至少达到一定极限。
[0017]在图3中，示出获得粘合剂断裂所需的力F的图形表示，所述力F是粘合剂与基板之间接触表面积长度L(即标记A与B之间的长度)的函数。应注意，断裂时施加的力F线性增加至对应于极限长度L
最大
的极限值F
m
，超过所述极限长度，断裂时施加的力基本相同。
[0018]从粘合表面一定长度开始的这种断裂时的稳定的力F很大程度上是由边缘效应引起，边缘效应持续使粘合剂在其边缘发生极大变形并加压，从而局部减弱粘合剂，并通过粘合失效或粘着失效使其与基板分离。然后，在粘合剂中观察到“阶梯式”断裂(如果较弱，则在基板中观察到)，所述断裂从边缘开始并扩散到粘合剂的其余部分。
[0019]为了限制边缘效应，可以在粘合表面的任一侧提供多余的粘合材料(例如，呈粘合剂条的形式)，以提高边缘处的粘合强度。然而，在某些配置中可能很难实现施加多余的材料，从而导致添加粘合剂之后边缘附近的确切行为不确定。另外，此实施例更昂贵，在安装和/或制造期间需要额外的预防措施。所获得的益处也非常有限。
[0020]例如，当粘合剂安装在结构与结构加固元件之间时，应在现场进行添加多余粘合剂的操作，由于外部条件或结构配置，如果不是不可能的话，这可能会很费力。
[0021]另外，应注意，对提供上述功能(粘合到基板和吸收变形)的粘合剂的需求可能被证明是不兼容的。实际上，通常可以观察到，粘合剂越柔韧(即，吸收性能越好)，其粘合性能就越低。相反，最硬的粘合剂提供最好的粘合性能，但对变形应力更敏感。

技术实现思路

[0022]本专利技术改进了这种情况。
[0023]为此，根据第一方面，本专利技术涉及粘结组件，其至少包括：
[0024]‑
第一基板，
[0025]‑
第二基板，
[0026]‑
固定到第一基板的中间变形层，所述中间变形层包括材料，所述材料中设置有空腔，使得中间变形层具有沿平行于中间变形层的方向可变的刚度，
[0027]‑
所述中间层与第二基板之间的粘合剂。
[0028]可变刚度为中间层/粘合剂整体提供了吸收变形的性能，这些变形可能平行于第一基板而变化。刚度的这些变化使得有可能局部控制变形水平且因此控制应力。
[0029]具体地，可以控制变形行为，以更均匀地分布通常位于粘合剂边缘附近的剪切应力和剥离应力(如上文所解释)。
[0030]因此，局部变形被中间变形层有效吸收，中间变形层的刚度(柔韧度的相反情况)得以控制，从而减少粘合剂边缘暴露于施加到粘结组件的外力产生的应力。中间变形层、粘合剂以及基板表面上的边缘效应，且更一般来说应力集中，可以显著减少，从而提高粘合剂的强度和完整性能，并加固基板的固定和粘结组件的结构性能。因此，达到失效所需的力远高于现有技术。应理解，粘结组件因此不易受到沿中间变形层吸收或分布的变形力的影响。
[0031]因此，本专利技术的目的是通过选择性能良好的硬粘合剂来保持良好的变形性能而不损害粘合剂的功能。
[0032]另外，如果两个基板中的一者存在薄弱区域(裂缝、焊缝本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.粘结组件(AC)，其至少包括：
‑
第一基板(S1)，
‑
第二基板(S2)，
‑
固定到所述第一基板的中间变形层(CID)，所述中间变形层(CID)包括材料，所述材料中设置有彼此不分隔的空腔，使得所述中间变形层(CID)具有沿平行于所述中间变形层(CID)的方向可变的刚度，
‑
所述中间层与所述第二基板(S2)之间的粘合剂(AD)。2.根据权利要求1所述的粘结组件(AC)，其特征在于，所述中间变形层的第一面和/或所述中间变形层的第二面分别具有与所述第一基板(S1)和/或所述第二基板(S2)互补的形状。3.根据权利要求1和2中任一项所述的粘结组件(AC)，其特征在于，所述中间变形层(CID)包括连接所述中间变形层(CID)的两个面的细长形状元件。4.根据权利要求3所述的粘结组件(AC)，其特征在于，细长元件形成晶格结构。5.根据权利要求3所述的粘结组件(AC)，其特征在于，所述细长元件在与所述中间变形层(CID)正交的方向上对齐。6.根据权利要求3至5中任一项所述的粘结组件(AC)，其特征在于，所述中间变形层(CID)沿一个方向的刚度通过调整元件的横截面和/或元件之间的间距和/或元件的方向来调整。7.根据前述权利要求中任一项所述的粘结组件(AC)，其特征在于，所述材料的杨氏模量值与所述粘合剂的杨氏模量值相同。8.根据前述权利要求中任一项所述的粘结组件(AC)，其特征在于，所述中间层的刚度逐渐变化。9.根据前述权利要求中任一项所述的粘结组件(AC)，其特征在于，所述中间层(CID)包括布置在所述中间层的边缘处的部分(P1)，其沿一个方向的刚度低于所述中间层的另一部分(P2)沿所述方向的刚度。10.根据前述权利要求中任一项所述的粘结组件(AC)，其特征在于，所述中间变形层(CID)包括覆盖所述第二基板的薄弱区域和/或所述第二基板中的裂缝和/或高应力区域的部分(P3)，所述中间变形层(CID)的部分沿一个方向的刚度低于所述中间变形层(CID)的另一部分(P2)沿所述方向的刚度。11.根据前述权利要求中任一项所述的粘结组件(AC)，其特征在于，所述中间变形层(CID)对拉伸应力和/或剪切应力的机械阻力低于所述第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：金菲利普，
申请(专利权)人：冷轧公司，
类型：发明
国别省市：