CN100542771C

CN100542771C - 将第一部件密封至第二部件的方法

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Publication number: CN100542771C
Application number: CNB2006101418890A
Authority: CN
Inventors: 西奥多·M·拉克三世; 彼特M·F·柯林斯; 马克A·霍尔姆; 贾森R·普兰杰
Original assignee: Illinois Tool Works Inc
Current assignee: Illinois Tool Works Inc
Priority date: 2002-07-26
Filing date: 2003-07-22
Publication date: 2009-09-23
Anticipated expiration: 2023-07-22
Also published as: CN1974171A

Abstract

将第一部件密封至第二部件的方法，密封件由所需形状的密封胶材料坯料形成，密封胶材料用浓度为大约25-40%的第一聚合物，浓度为大约20-45%的惰性填充料和浓度为大约1-15%的碳氢树脂配制而成。将密封胶材料的预模塑件布置在第一部件的至少一部分周围，使密封胶材料的预模塑件形成所需形状；在第一部件和密封胶材料的预模塑件上面覆盖模塑第二部件，使第二部件包围密封胶材料的预模塑件，其中覆盖模塑工序中的加热活化了密封胶材料的预模塑件从而导致密封胶材料的预模塑件形成第一部件和第二部件之间的密封。由于第二部件包围密封胶材料的预模塑件成形和布局，因此，密封胶材料的预模塑件的形状基本上不改变。

Description

将第一部件密封至第二部件的方法

本申请是2003年7月22日提交的、申请号为03817483.9、发明名称为“密封系统及其工艺过程”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明一般说涉及在不同组件，例如冲压件和树脂，和/或二种塑料之间提供密封，以消除泄漏路径。更具体说，本发明涉及一种插入物的用途，该插入物具备可首先模制成适合于置入零件组合内所需的形状，然后加热以将这些零件密封在一起的理想性质。

背景技术

有很多应用需要密封以免故障状态。例如，在连接件中，通常通过连接件的插头(铜，钢或有各种镀层的其他导电材料)存在一条从连接件的一侧到另一侧的泄漏路径。其他密封应用包括设备中塑料和金属表面之间，金属和金属部件和/或表面之间，或塑料和塑料部件和/或表面之间泄漏路径的隔断。一个示例性应用与汽车部件，例如变速控制器，或防锁闭刹车控制器和牵引控制系统有关。

在典型的连接件中，在插头和覆盖模制(overmolded)塑料部分之间一般不形成密封。虽然在连接件内或它本身没有密封可能没有什么问题，但不利影响会扩大，即一定时间后，可能因缺乏密封而出现严重问题。这在金属和塑料部件的膨胀和收缩率不同时尤为明显。膨胀和收缩率的变化可导致材料之间间隙的增大，因而导致高泄漏率。这样，挤压连接组合件的一端可能造成通过连接件该部分并从其另一端出来的压力泄漏。

因此，需要一种可适应不同材料膨胀和收缩率变化的密封系统。最好是，这种密封系统可以首先模压到第一部件(例如，导电体)上，随后再模塑至第二部件，例如塑料架或组合件中，最好是，这种密封系统可很好地粘结在第一和第二部件上，并具有更好的环境密封性能。

发明内容

密封件是用所需形状的密封胶材料坯体形成，该材料由浓度为大约25—40％的第一聚合物，浓度为大约20—45％的添加填充物和浓度为大约1—15％的碳氢树脂配制而成。

将所述密封胶材料放置在第一部件(例如导体或导线)周围并用形成第二部件(例如塑料或聚合物架)的材料覆盖模塑。用热激活的密封胶材料形成导体和架之间的密封。这样形成的密封可消除否则可在导体和架之间出现的泄漏路径。这样形成的密封层呈现对第一和第二材料，例如，导体和塑料架的非常好的的粘结性。

还公开了形成这种密封的方法。在这种方法中，先将密封胶材料置于导体一部分的周围，然后在导体和密封胶上覆盖模塑形成架。密封胶是被覆盖模塑的热量激活的。

具体地，本发明提供将第一部件密封至第二部件的方法，包括如下步骤：

将密封胶材料的预模塑件布置在第一部件的至少一部分周围，使密封胶材料的预模塑件形成所需形状；

在第一部件和密封胶材料的预模塑件上面覆盖模塑第二部件，使第二部件包围密封胶材料的预模塑件，其中覆盖模塑工序中的加热活化了密封胶材料的预模塑件从而导致密封胶材料的预模塑件形成第一部件和第二部件之间的密封，覆盖模塑工序是这样进行的，即虽然在覆盖模塑工序中密封胶材料的预模塑件被加热，但因第二部件实际上是包围密封胶材料的预模塑件成形和布局的，因此，密封胶材料的预模塑件的形状不改变。

本发明的这些和其他特性和优点将在阅读如下详细说明，并参见所附权利要求后更为显见。

附图说明

图1是具有依照本发明教导形成的密封系统的示例性设备的透视图，该示例性设备是汽车馈电引线架；

图2是沿图1中线1—1剖取的引线架剖面图；

图3是沿图1中线3—3剖取的部分剖面图。

具体实施方式

虽然本发明可以有各种形式的实施方案，而附图中所示和将在此后于以说明的是目前的一种优选实施方案，但应理解，本公开内容只是本发明的一个示例，而并无将本发明限制于所示具体实施方案之意图。

还应理解，本说明书中这一节的标题，即“具体实施方式”涉及美国专利局后的一个要求，而并不暗示，也不应被视为对此间所公开内容的限制。

用来密封穿过第二部件的第一部件接合处的密封系统可适应不同部件材料的膨胀和收缩率的变化。该密封系统包括一种可模塑至第一部件(例如，导体)上的密封胶，该第一部件随后再被模塑到第二部件，例如塑料架或组件内。所述密封胶可很好地粘结到第一和第二部件上并提供极好的环境密封。一种典型用途与应用于如下场合有关，即密封的一端不与诸如传感器等的电气部件有导电关系的电气或机电连接件。这类用途包括在汽车变速控制器，防锁闭刹车系统，和牵引控制系统等中使用的连接件。

本密封件用所需形状的密封胶材料坯体形成，该材料由浓度为大约25—40％的第一聚合物，浓度为大约20—45％的惰性填充材料和浓度为大约1—15％的碳氢树脂配制而成。被置于第一部件周围的密封胶材料由形成第二部件的材料再覆盖模塑。密封胶材料形成第一和第二部件之间的密封。

所述密封胶材料是热活化性的可模塑聚合材料。在本实施例中，密封胶是以丙烯酸为基础的可注入模塑的树脂。一种公知树脂包括乙烯醋酸乙烯酯(EVA)共聚物的基质材料(CAS No.24937-78-8)，其分子式为(C₄H₆O₂-C₂H₄)X。EVA共聚物在密封胶中的浓度为大约25—40％，最好是大约20—30％。

在树脂中添加了无机填充物。一种无机填充物是矿物方解石(即石灰石或垩，CAS No.1317-65-3)形式的碳酸钙。无机填充物的浓度为密封胶的大约20—45％，最好约为25—30％。密封胶还包括一种碳氢树脂，例如，苯，(1—甲基乙烯)—，有2—甲基—2—丁烯和戊间二烯的聚合物(CASNo.62258-49-5)，其化学式为(C₉H₁₀-C₅H₁₀-C₅H₈)X。碳氢树脂在密封胶中的浓度为大约1.0—15％，最好是大约10—15％。

一种优选的密封胶还包括浓度为大约25—35％，最好是大约25—30％的乙烯聚合物。一种聚合物是带乙烯和甲基2—丙烯的2—丙烯酸，2—甲基，环氧乙烷甲基酯聚合物(CAS No.51541-08-3)，其分子式为(C₇H₁₀O₃-C₄H₆O₂-C₂H₄)X。

可供选择的有，密封胶可包括浓度为大约2—5％的环氧树脂。一种环氧树脂是带2，2’—[(1—甲基乙叉)双(4，1—苯撑羟基甲撑)]双[环氧乙烷]的苯酚，4，4’—(1—甲基乙叉)双聚合物(CAS No.25036-25-3)，其化学式为(C₂₁H₂₄O₄-C₁₅H₁₆O₂)X。密封胶还可以包括丙烯醋酸，例如2—丙烯酸，具有化学式C₉H₁₆O₄的2—(2—羟乙基羟乙基)乙基酯，(CAS No.7328-17-8)和诸如过氧化物，具有化学式C₁₇H₃₄O₄的(3，3，5—三甲环己乙烯)双[(1，1—二甲基乙基)(也称为Trigonox+so29，CAS No.6731-38-8)的活化剂，两种成分的浓度分别为大约2—5％和低于1.0％。

其他可供选择的组分包括粘合促进剂和碳黑(CAS No.1333-86-4)粘合促进剂。密封胶的另一种配方不包括乙烯聚合物。

此外，密封胶还可包括浓度为大约30—40％的EVA共聚物，浓度为大约30—45％的无机填充物，浓度为大约1—10％的碳氢树脂。该配方还包括浓度为大约1—10％的蜡(CAS No.64742-42-3)，浓度为大约1—10的橡胶(苯，1，3—二乙川—，带1，3—丁二烯和乙烯基苯的聚合物，CAS No.26471-45-4)，浓度为大约1—10％的聚烯烃(2—丙烯酸，乙酯，带乙烯和2，5—呋喃的聚合物，CAS No.41171-14-6)，浓度为大约1—10％的发泡剂，浓度为大约低于1％的固化剂过氧化物，双(1—甲基—1—苯基乙基)，CAS No.80-43-3具有化学式C₁₈H₂₂O₂和浓度为大约低于1％的着色剂。

本领域技术人员都明白，密封胶是为应用在大多数注模工艺中而配制的，它容易粘结于诸如尼龙的塑料，和无塑性黑色及有色金属材料上。为这个目的，基本上任何支承介质都可用作为衬底。所述密封胶也可用作为将诸如尼龙的塑性材料接合到金属衬底等上的模压就位密封胶。因此，所述密封胶可用来实现不同材料之间的密封。这种密封在用于电气连接件等中时尤其显得重要。

密封胶是在模塑时或在辅助环境中通过采用加热源，诸如红外线，对流或感应加热炉等而被加热活化的。加热时，密封胶树脂将变软并粘结至诸如电气连接件的覆盖模塑件和任何下垫件上形成坚固，耐久，稳定的接合或密封。密封胶还可以交联，从而进一步增强密封的结构整体性。

如前所述，已发现很多种配方都可胜任地应用于本密封系统中，典型配方的比重为大约1.3，熔点为大约160℉，交联温度为大约250℉—300℉，熔解指数(melt index)为大约10至大约50。

图1—3给出了本密封系统的一种示例性用途，其中密封系统应用于汽车配电引线架10中。架10用塑料或聚合材料形成，它提供了框架的结构。与很多此类部件或组合件一样，在架10的两侧都需要有电气连接件或引线12。在架10作为绝缘件或作为绝缘件一部分的地方，引线12必须穿过该绝缘件。为此，引线12穿过架10(或者说绝缘件)的区域也必须提供绝缘或者说密封。

在本系统中，密封层14是作为围绕引线或导体12的预模塑件而形成的。预塑模件14和导体12随后用形成架10的材料，例如，上覆的塑性材料覆盖模塑。在本布置中，覆盖塑模完全包围或盖住了密封层14。这样，覆盖塑模覆盖了导体12的一部分(导体的一部分则从覆盖塑模向外伸出)但完全包住了密封层14。经常使用的一种覆盖模塑材料是对酞酸聚丁烯(PBT)。另一种覆盖模塑材料是尼龙。

形成密封的方法包括在第一或穿过部件(例如，导体12)一部分的周围涂敷或模塑密封层14，和在第一部件12和密封层材料14的若干部分上面覆盖模塑第二部件材料(例如，架10的材料)。密封胶14以所需形状涂敷或模塑在第一部件12周围，以确保第一部件12的所需区域被满意覆盖，并确保覆盖模塑后密封胶14被完全包围在第二部件(例如，架10)内。

如前所述，已经发现，加热第一部件12和密封胶材料14(借助于覆盖模塑)，在密封胶14不液化的情况下，激活密封胶14，而在某些情况下，还可促进密封层14材料的交联。

已经发现，本密封胶系统显示了非常好的密封性能。例如，本密封胶牢固地粘结至导体12，还牢固地粘结在覆盖模塑的塑料架10上。事实上，原始测试已经表明，依照本发明原则配制的密封可承受50psi(psi＝磅/英寸²)而不损坏。在50psi下未发现有通过组合件而泄漏的气泡，在40psi下，在-30℃至150℃的温度骤变后未发现有故障情况。应注意的是，汽车工业的典型部件要求是大约5psi。

不论在这个公开内容的文字中是否专门指明，所有提及的专利均引入作为参考资料。

在本公开内容中，只要适用，“一”应包括单数或多数。反之，任何涉及多数的事项，在适当场合也包括单数。

从上面所述可发现，在不偏离本发明创新概念的真实精神和范围的前提下，可以实现许多修改和变异。应理解的是，并无限制于所述具体实施例的意图也不应作此理解。本公开内容意在按照下附权利要求未涵盖落入本发明范围的所有这类修改。

Claims

1.将第一部件密封至第二部件的方法，包括如下步骤：

在第一部件和密封胶材料的预模塑件上面覆盖模塑第二部件，使第二部件包围密封胶材料的预模塑件，其中覆盖模塑工序中的加热活化了密封胶材料的预模塑件从而导致密封胶材料的预模塑件形成第一部件和第二部件之间的密封，覆盖模塑工序是这样进行的，即虽然在覆盖模塑工序中密封胶材料的预模塑件被加热，但因第二部件包围密封胶材料的预模塑件成形和布局，因此，密封胶材料的预模塑件的形状不改变。

2.依照权利要求1所述的方法，其中第一部件是导电部件和第二部件是塑料架，在第二部件围绕第一部件覆盖模塑后，第一部件将从第二部件的外表面上向外伸出，第一部件和第二部件形成应用于汽车部件和组合件中的电气连接件。