CN102257301B - 改进的密封剂条以及形成搭接接头的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种形式的用于在材料板（10，20）之间形成水密接头的搭接接头（2），包括2个材料板（10，20）之间的密封剂条，所述材料板借助于多个紧固件（30，30’）在密封剂条周围被保持。所述密封剂条包括柔韧的密封剂材料，一个或多个弹性体绳（52，52’）沿所述条的长度嵌入其中。本发明提供改进形式的结构，使得非硬化形式的密封剂（例如在固化之前或者当为非固化形式时）不随着时间过去而从接头挤出，从而保持了接头的完整性。

Description

改进的密封剂条以及形成搭接接头的方法

技术领域

本发明涉及改进的使用密封剂条的搭接接头、形成这种接头的方法以及用于这种接头的改进密封剂条。特别地，提供一种改进的搭接接头，其采用了包括细长橡胶绳的非固化密封剂条。

背景技术

当例如在多个材料板之间密封接头时，已知使用包括可硬化密封剂组合物（composition）的密封剂带，其粘附到材料并且用作形成弹性且水密的接头。通常采用搭接接头来结合多个材料板。这种接头广泛地用于汽车结构，尤其是多个金属板将要被结合的地方。密封剂的薄层位于金属板之间，接近于相互的边缘，然后一个板沿着那些邻近的相互边缘叠合在另一个上并且在挤压下放置以形成密封的搭接接头。在这些情况中，已知的问题是，密封剂可能在硬化之前被从接头挤出来，从而密封剂不能有效地发挥其功能。这种情况在使用非固化、胶合铺料（mastic）的密封剂条时更加恶化，因为由于热效应和机械效应而引起的接头变形可使得接头随着时间过去产生完全的退化，当需要保持水密密封时尤其如此。

此问题的一种已知解决方案是提供诸如垫片的偏置元件，其被包括在密封剂中并且其宽度等于期望的接头厚度，从而当接头在挤压下形成时，一旦材料板邻接垫片而被结合，则胶合铺料不被进一步挤出，该垫片用于限定接头的一个部分的材料从另一个部分的材料的偏置。

GB1541482公开了使用抗挤压线形式的抗挤压元件作为偏置元件，其沿最短轴线具有1 mm及以下的直径。抗挤压元件沿其长轴铺设在密封剂带的条上。

US4759962公开了使用基本不可压缩的间隔材料，其用作偏置颗粒并且厚度在0.6 mm至0.1 mm的范围内。实质要求是，当用于密封接头时，基本不可压缩的球状间隔材料基本不被压缩。

在自动化汽车生产应用中，特别是轿车的大批量生产中，已经发现使用不可压缩间隔材料是优选的，因为可以以一定压力挤压接头使得被结合的材料（例如金属板）与不可压缩间隔材料的高点接合，从而使金属板局部地变形并因此锁定该接头。此外，在诸如使用金属板的汽车制造的应用中，不可压缩间隔材料的尺寸是直径为0.5 mm或以下的量级，并且搭接接头的宽度在该尺寸的20倍的量级。因此，该颗粒即时未被局部变形所锁定，也具有用于行进的有效大的距离，以从接头自挤出。

然而，例如在建筑物结构、移动式房屋以及篷车中使用诸如预成形带形式的密封剂来密封结构的许多其他应用是已知的，并且其中尚不可以成功地将偏置元件直接包含到密封剂中以促进现代且高效的生产技术。这些应用的特性是需要填充的有效大的间隙。接头中的板之间通常存在从2 mm至5 mm的间隙，并且搭接接头通过单独的紧固件（例如螺钉、铆钉或螺栓）而相隔一定距离被固定。接头需要提供水密密封，并且相比自动化汽车生产变例，接头大且公差宽，并且组装中一般性地欠缺精度是常见的。

因此，需要提供一种改进的用于密封搭接接头的装置，用于手动构造相对大的数毫米量级的间隙，从而提供耐用的水密密封。一种提供这种接头的方法以及一种改进的密封剂条也会是有益的。

还需要提供一种形式（特别是条或带形式）的用于填充并密封接头的非固化胶合铺料，该胶合铺料抗挤出，特别是当借助于分立的紧固件（例如螺钉）来固定接头时。

发明内容

本发明提供了一种用于在2个材料板之间提供水密密封的搭接接头，所述接头包括：

i）所述接头的第一和第二材料板，其中，所述第一和第二材料板在每个板的边缘附近彼此叠合；

ii）密封剂条，所述密封剂条的宽度高至所述第一和第二板的材料叠合部的宽度，其中，所述密封剂条在第一面上邻接所述第一板并且在第二面上邻接所述第二板；其中

iii）所述接头被多个紧固件保持在一起，所述多个紧固件穿透所述第一和第二材料板，从而在密封剂条周围挤压或保持挤压所述第一和第二材料板，并且其特征在于

iv）所述密封剂条沿其长度包括嵌入密封剂组合物中的一个或多个细长弹性体绳，并且

当存在单个绳时，紧固件穿过所述密封剂条位于所述绳的任一侧上，并且当存在多个绳时，具有偶数个绳并且所述紧固件位于所述绳之间。

本发明涉及材料板的结合，然而优选的是，优选为柔性的厚度为0.2 mm至5 mm量级的薄板，优选厚度为0.3mm至3 mm，最优选厚度为0.3mm至1.5 mm。本发明还延伸到这样的情况，即板被结合但是板在远离被结合的板部分处附接到更刚性的特征，例如周围的模制窗口、底盘部件、门框或玻璃面板。这种部件通常具有（例如折叠的）薄区段的形式（比较矩形管、L截面胎圈）并且被认为落入本发明最广理解的板的定义的范围内。

密封剂条优选是预成形的密封剂条，例如挤出到释放带上并缠绕成卷的条，用于接下来将一个板放置在第一面上，移除释放带并且将第二板放置在所述带的当时暴露的另一个第二面上，从而形成接头。

密封剂条可包括非固化组合物。非固化组合物是基本不随着时间过去改变其物理性质的组合物，这与固化或硬化组合物形成对照，所述固化或硬化组合物例如在暴露于空气或湿气时通过化学作用而经历物理变化，以形成结实的材料块。由于有助于对结构的修复，非固化组合物是有利的，这是因为接头可以在以后再次被非破坏性地打开，并且另外在接头构造之后可发生密封剂材料的一些重新分布，以适应结构中的缺陷（典型地在使用手动组装的情况中，例如使用手动工具）并且还在例如碰撞导致的接头变形之后保持密封。

密封剂条能够粘附到所述第一和第二材料板。这在简单地由于物理挤压而导致的密封之外提供了额外的密封手段。

其中嵌有弹性体绳的密封剂条可以具有与弹性体绳相同的厚度，优选地在使用之前，但任选地作为包含到接头中的结果。这使得能够容易地在视觉上确认绳的连续性。此外，提供了绳和待密封表面之间的直接接触，从而来自绳的密封和来自密封剂组合物的任何密封独立地作用以提供更加牢靠的密封。

密封剂条可包括圆柱形的弹性体绳。这使得能够容易地将绳放入组合物中，因为这对于绳的取向不敏感。另外，已经发现圆柱形绳通过提供小的（切向）接触点而以密封件的方式起作用，从而由紧固件施加的压力在每单位面积上更高，并且得到了更好的密封。

在所述密封剂条中，弹性体绳可基本横穿密封剂条（例如预成形密封剂条）的整个长度。这提供了沿着密封剂条的整个长度的连续密封。

弹性体在破裂之间可具有非常大范围的变形，从而弹性体绳易于适应诸如接头厚度变化之类的缺陷，同时本发明的接头的结构意味着绳不会被容易地排出，因为接头反作用以释放绳中的应力的自然结果。弹性体绳可包括天然或合成橡胶，天然橡胶是优选的，因为其较不可能被例如胶合铺料的生产中可能使用的有机溶剂或增塑剂变形。

其中存在有弹性体绳的密封剂组合物优选为非固化密封剂。非固化密封剂是一种基本不随时间过去而硬化的密封剂，使得其在接头的整个正常寿命中基本保持柔韧。非固化密封剂的一个示例是由天然橡胶或聚丁橡胶颗粒与增塑剂油的组合组成的腻子。用作密封剂组合物的合适材料可从Bostik UK供应的Prestik®6000获得。使用非固化密封剂是优选的，因为这允许随着时间过去来适应接头的变形，因为假如密封剂保持在接头中，则密封剂可在某种程度上分布其自身，这是由于使用本发明的偏置绳和紧固件而允许的。优选形式的非固化密封剂是这样的密封剂，该密封剂的粘度使得该密封剂在无外援的情况下不流动，并且需要（例如挤出期间存在的）外部压力来导致流动。

密封剂条的第一和第二面优选是平行的。这允许容易地放置所述条和延伸区域，在该延伸区域周围可实现水密密封。密封剂条的截面优选为矩形的，条的长度至少10倍于条的宽度，并且条的宽度至少两倍于条的厚度，更优选地5倍于条的厚度。这使得其能够通过与绳的共挤出工艺而被容易地生产。

对于本发明的目的而言，术语绳指的是材料的细长条。该细长条优选是对称的，并且更优选具有细长圆柱或矩形（平行六面体）的形式，优选为矩形。细长条的厚度（即圆的直径）优选从1 mm或大于1 mm至5 mm，更优选地厚度从1.5 mm或2 mm至5 mm，最优选地厚度从3 mm至4 mm（这提供了容易的手动放置）。

术语弹性体意味着该物体具有与橡胶类似的性质，例如硫化天然橡胶。弹性体可以是热固树脂或者热塑性塑料。热塑性塑料是优选的。合适的橡胶包括丙烯酸橡胶、聚丁橡胶、氯化丁基橡胶、聚氯乙烯、氯磺化聚乙烯、表氯醇乙烯丙烯酸树脂、乙丙橡胶、含氟弹性体、氢化丁腈橡胶、异戊二烯橡胶、天然橡胶、丁腈橡胶、全氟弹性体、氯丁橡胶、聚降冰片烯橡胶、聚硫橡胶、聚氨酯橡胶、硅橡胶（及氟硅酮橡胶）、丁苯橡胶、四氟乙烯/丙烯。由于其抗油性，丁腈橡胶是优选的。

弹性体可通过物体的杨氏模量来限定，其优选在0.1 GPa和15 GPa之间，更优选在0.2 GPa和10 GPa之间，最优选在0.2 GPa和7 GPa之间，愈加更优选在0.3 GPa和0.8 GPa之间，这些选择逐渐地降低挤压下从接头的排出，同时仍提供偏置功能。天然橡胶是合适弹性体的一个示例，而丁苯橡胶是符合所有物理要求的最佳材料。

本发明还包括一种构造搭接接头的方法。所述构造用于在2个材料板之间提供水密密封的搭接接头的方法，所述方法包括步骤：

i）叠合所述接头的第一和第二材料板，其中所述第一和第二材料板在每个板的边缘附近叠合；

ii）将密封剂条放置在所述第一板的第一面上以邻接所述第一板并放置在所述第二板的第二面上以邻接所述第二板，所述密封剂条的宽度高至所述第一和第二板的材料叠合部的宽度；其中

将多个紧固件穿过所述第一和第二板放置在叠合部的区域中，使得所述紧固件穿透所述密封剂条并且用于在所述密封剂条周围挤压或保持挤压所述第一和第二材料板；并且所述密封剂条沿其长度包括嵌入密封剂组合物中的一个或多个弹性体绳，其中，当存在单个绳时，紧固件穿过所述密封剂条位于所述绳的任一侧上，并且当存在多个绳时，具有偶数个绳并且所述紧固件位于所述绳之间。

用于本发明的方法的密封剂条可具有本文件其他地方中所考虑密封条的性质中的一个或多个。

附图说明

现在将通过附图来说明本发明的各种方面，附图中：

图1示出了用于板材料的已知搭接接头，其借助于紧固件被结合并且借助于非固化密封剂被密封；

图1A示出了在图1所示搭接接头中非固化密封剂随着时间过去而被挤出的效应；

图2示出了非固化密封剂的细长条的宽度上的截面，图2B和图2C是本发明的；

图3示出了一种非优选接头结构，其使用包括细长橡胶绳的非固化密封剂条；

图4示出了本发明的包括非固化密封剂条的优选接头结构，非固化密封剂条包括细长橡胶绳，其中，该接头包括放置在中心绳任一侧的紧固件；并且

图5示出了本发明的包括非固化密封剂条的进一步优选接头结构，非固化密封剂条包括多个细长橡胶绳，其中，该接头包括在细长橡胶绳之间穿过密封剂条放置的一系列单个的紧固件。

具体实施方式

所有附图示出了搭接接头在宽度方向的截面，该搭接接头例如是大的扁平材料板之间的搭接接头，所述材料板被放到一起以沿着公共边缘叠合。因此，在实践中，材料板10将延伸到图左边很远，材料板20将延伸到图右边很远。非固化密封剂的条将延伸进入和穿出纸面，并且通常可具有紧固件30，紧固件30通常是等距分布地多个间隔开的单元，其被间隔开并进入和穿出纸面。

图1示出了被紧固件30固定的已知搭接接头2。搭接接头2包括上材料板10和下材料板20，在该情况中两种材料是相同的，例如是0.3 mm至1.5 mm厚的铝板。两个板叠合以形成搭接接头2，在该例中，搭接接头2借助于紧固件30保持在一起。紧固件30包括头部32、杆部34以及接合在杆部螺纹上的螺母36，使得紧固件30可被拧紧从而使板10和20位于一起，从而固定该接头并阻止接头2的侧向运动。紧固件30将优选地是自攻丝螺钉或者挤压铆钉，不过为了说明的方便，这未示出。图1的搭接接头提供了借助于密封剂40将两个材料板10、20固定以形成水密密封的装置。

图1的已知搭接接头，特别是密封剂40为非固化密封剂的搭接接头，将随着时间过去而挤出密封剂40，这在图1A中示出。密封剂通过板的机械运动的动作、温度变化以及密封剂的蠕动而自己从板10、20之间的空间挤出。这最终导致密封剂功能失效以及紧固件30的张力减小，使得接头在机械上或者对于抵抗水入侵14不再有效。如图所示，密封剂40从板材料10、20的叠合部排出并且从而更加暴露，由于非固化密封剂本质上是粘性的，这引起对于其他材料（例如灰尘）的不期望的粘附。密封剂40的挤出还意味着通常丧失了板10、20之间的水密性并且意味着密封剂的厚度减小，二者都导致紧固件30在接头中变松，这引起机械磨损和穿过板10、20的撕扯、变大的孔径12，用于紧固件30穿过，并导致接头的进一步机械退化。

图2示出了密封剂条的截面，该条的长轴进入和穿出纸面。

图2A示出了已知的常规密封剂条42，例如非固化胶合铺料40的密封剂条42。

图2B示出了适用于本发明的密封剂条42，其包含单个橡胶绳52，所述单个橡胶绳52实际上在密封剂条的非固化胶合铺料40的宽度的中心。

图2C示出了本发明的密封剂条42，其包含两个橡胶绳52、52’，所述两个橡胶绳52、52’实际上离密封剂条的非固化胶合铺料40的宽度的中心等距。

图3示出了图2B所示类型的包括单个橡胶绳52的非固化胶合铺料在搭接接头中的使用，该搭接接头被紧固件30固定。以所示布置使用这种密封剂条不是最优的，因为所述绳充当支点来撬开接头，其中胶合铺料可挤出并且绳本身从接头被排出。在接头2的结构中，这可能由于来自紧固件30的挤压效应或者由于接头2的运动和变形而随着时间过去发生。倘若绳基本上延伸密封剂条的整个长度，这引起绳圈从接头延伸。接头的一些部分因此未被适当密封，紧固件不再处于使板10、20被挤压的张紧状态，接头变松并且丧失了接头的完整性（特别是对于抵抗水入侵而言）。这些圈可被容易地抓住或者有意地拉扯，导致接头的进一步损坏，并且充当将水聚集到有缺陷的接头中的通道。图3因此示出了一个非优选的布置。

图4示出了包括单个橡胶绳52的非固化胶合铺料密封条在搭接接头中的优选应用，该搭接接头被紧固件30固定。以该布置来使用这种密封剂条是优选的，因为紧固件30和30’的组合用作将橡胶绳52保持在密封剂条的中心，从而绳52的支点效应用于放大接头的中心并且借助于绕支点52的杠杆作用将接头外面的材料10、20带到一起。从而形成了一种改进的接头，其具有更好的完整性，并且能够阻止密封剂40挤出而同时具有由于绳52导致的额外连续密封。本发明的该改进接头至少相比图1或图3示出的接头提供了更好的物理完整性、更长的寿命、更好的抗水性并且易于制造。

用于构造本发明接头的方法包括提供第一材料10（优选为板的形式）以及第二材料20（也优选为板的形式），将密封剂条放置到第一材料10的待结合区域的表面上，将第二材料板20放置成在第二材料20将要与第一材料10结合的区域中与密封剂条接触。然后，借助于多个紧固件30、30’固定该接头，所述多个紧固件30、30’穿过密封剂条放置在绳52的任一侧，从而将绳52保持在压缩状态。紧固件30、30’的放置可以是交错的，使得沿着密封剂条的长度运动时，第一紧固件位于条的左边，第二紧固件位于右边，第三紧固件位于左边，以此类推。在这种情况下，优选的是，紧固件之间的分隔不大于接头宽度的约5倍，优选2倍。

图5示出了本发明的非固化胶合铺料密封剂条的包括偶数个橡胶绳52、52’的优选应用，在该情况中，橡胶绳52、52’绕密封剂条的中心线48对称地定位。本发明的该密封剂条以及本发明的使用方法提供了改进的接头，其具有更好的物理完整性、耐用性、制造的方便性和经济性、以及增强的抗水性。接头5包括待结合的板材料10、20、紧固件34使板材料10、20在密封剂条上处于压缩状态，密封剂条包括密封剂40和橡胶绳52、52’。橡胶绳用于提供双密封布置，而同时对于每单位长度的密封剂条仅需要一个紧固件来挤压绳以形成该接头。通过提供两个支点来抵抗紧固件30上的挤压，用于实际目的的板材料上的有效杠杆作用受到限制，并且接头由于杠杆效应的开口最小。

用于构造本发明的该接头的方法包括提供第一材料10（优选为板的形式）以及第二材料20（也优选为板的形式），将密封剂条46放置到第一材料10的待结合区域的表面上，将第二材料板20放置成在第二材料20将要与第一材料10结合的区域中与密封剂条接触。然后，借助于多个紧固件30固定该接头，所述多个紧固件30穿过密封剂条实际上沿着密封剂条的设想的在绳52、52’之间二等分的中心线放置，从而将绳52、52’保持在压缩状态。在该方法中，优选的是，绳52、52’之间的分隔不大于每个绳的直径的10倍，更优选地不大于每个绳的直径的4倍。如果紧固件30的头部32很大，例如其宽度大于两倍绳直径，则该数字可以更大。当构造这种形式的接头时，密封剂条中具有偶数个绳是优选的。绳的优选数量是2，但是使用4或6个绳也是所构想的。

在没有相反信息的情况下，本申请中引用的全部的值和测量结果都是在20 ℃时测量或确定的。

Claims (6)

1.一种用于在两个材料板之间提供水密密封的搭接接头，所述接头包括：

i）第一材料板（10）和第二材料板（20），其中，所述第一和第二材料板在每个板的边缘附近彼此叠合；

ii）非固化、柔韧的密封剂条，所述密封剂条的宽度高至所述第一和第二板的材料叠合部的宽度，并且，所述非固化、柔韧的密封剂条（42、44）在第一面上邻接所述第一板并且在第二面上邻接所述第二板；其中

iii）所述接头被多个紧固件（30）保持在一起，所述多个紧固件穿透所述第一和第二材料板，从而在所述非固化、柔韧的密封剂条周围挤压或保持挤压所述第一和第二材料板，并且其特征在于

iv）所述非固化、柔韧的密封剂条（42、44）沿其长度包括嵌入其中的至少一个弹性体绳（52）；并且其中，所述至少一个弹性体绳具有与所述非固化、柔韧的密封剂条相同的厚度，并且所述至少一个弹性体绳分别与所述第一和第二材料板直接接触；

其中，所述弹性体绳的杨氏模量在0.1 GPa与15 GPa之间。

2.如权利要求1所述的搭接接头，其中，所述至少一个弹性体绳（52）是圆柱形的。

3.如权利要求1所述的搭接接头，其中，所述至少一个弹性体绳（52）是橡胶。

4.如权利要求1-3中的任一项所述的搭接接头，其中，所述非固化、柔韧的密封剂条（42、44）的所述第一和第二面优选为平行的。

5.如权利要求1-3中的任一项所述的搭接接头，其中，所述非固化、柔韧的密封剂条（42、44）包括嵌入其中的一对弹性体绳（52、52’），其中，所述一对弹性体绳绕所述非固化、柔韧的密封剂条的中心线定位，紧固件（30）位于所述一对弹性体绳之间。

6.一种构造用于在两个材料板（10、20）之间提供水密密封的搭接接头的方法，所述方法包括步骤：

i）叠合第一材料板（10）和第二材料板（20），其中所述第一和第二材料板在每个板的边缘附近彼此叠合；

ii）将非固化、柔韧的密封剂条（42、44）放置在所述第一板的第一面上以邻接所述第一板并放置在所述第二板的第二面上以邻接所述第二板，所述密封剂条的宽度高至所述第一和第二板的材料叠合部的宽度；

iii）将多个紧固件（30）穿过所述第一和第二板放置在叠合部的区域中，使得所述紧固件穿透所述非固化、柔韧的密封剂条并且用于在所述非固化、柔韧的密封剂条周围挤压或保持挤压所述第一和第二材料板；

其中，所述非固化、柔韧的密封剂条沿其长度包括嵌入其中的至少一个弹性体绳（52），其中，所述至少一个弹性体绳具有与所述非固化、柔韧的密封剂条相同的厚度，并且所述至少一个弹性体绳分别与所述第一和第二材料板直接接触；

其中，所述弹性体绳的杨氏模量在0.1 GPa与15 GPa之间。