CN104349972A - 具有可膨胀材料的阻挡件 - Google Patents

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Abstract

一种用于密封车辆结构的阻挡件，其包括：具有内部主体部分的承载件(12)，该内部主体部分的特征在于提供空缺部(20)的多个间隔构件(22)；布置在承载件上的也可以具有开口的可膨胀材料(14)，该可膨胀材料在膨胀时填充车辆的腔并覆盖内部主体部分和各空缺部。

Description

具有可膨胀材料的阻挡件
技术领域
本发明大体上涉及一种阻挡和/或密封构件，其包括由不同材料形成的具有空缺部(void)和间隔构件(spaced apart member)的承载件及可膨胀材料以减少重量、材料和成本并且改善噪音衰减特性。
背景技术
运输工业持续需求提供改善的噪音衰减效果并且还提供减小的重量和减少的成本的阻挡和密封方法。经常是，在试图减小提供阻挡和/或密封的部件的重量时，支撑材料的轻量本性不能提供期望的噪音衰减和/或密封性能。因此，减少的功能性经常伴随轻量的密封和阻挡机构。传统地，包括全覆盖开孔泡沫和支撑泡沫的相应地成形的承载件的阻挡件(baffle)提供改善的声密封。然而，该部件的完全覆盖本性使得它们笨重且更昂贵，可能遇到组装问题。因此期望形成承载件和不是完全覆盖装置但也提供与完全覆盖装置相当的改善的声密封性能的相关的泡沫。
因此在密封领域存在对于在使重量、材料和成本最小化的情况下提供改善的密封和噪音衰减特性并且易于组装的低重量的密封和阻挡组件的需求。
发明内容
本发明通过提供如下阻挡件来满足上述需求。该阻挡件包括承载件，该承载件具有内部主体部分和基本上包围内部主体部分的周缘，该内部主体部分具有提供空缺部的多个间隔构件。装置还包括可热膨胀的密封材料，该密封材料以足以热膨胀至填充车辆的腔并覆盖内部主体部分和各空缺部的量的材料布置在承载件上。
可膨胀材料可以是用于形成与车辆的腔的壁的相互机械连接、能够在不破裂的情况下可弹性变形的材料。承载件可以是基本上不具有突出部的连续表面。可膨胀材料可以附接至承载件的面。承载件的端部和可膨胀材料的端部可以没有齐平(not co-extensive)。可膨胀材料可以横向延伸至未到达承载件的终止缘的部分。可膨胀材料可以延伸至距离承载件的终止缘至少1mm的位置。阻挡件可以包括紧固件，该固体件形成为与承载件形成为一体的尼龙夹。阻挡件可以利用旋转模具中的两步成型加工来形成。阻挡件可以利用模切加工来形成。阻挡件可以通过不存在任何模切加工的加工步骤来形成。承载件的缘可以形成为包围各空缺部，位于空缺部附近的可膨胀材料与承载件的包围各空缺部的缘没有齐平。可膨胀材料可以与承载件的周缘齐平。承载件和可膨胀材料可以形成为均包括相同数量的空缺部。承载件和可膨胀材料可以形成为包括不同数量的空缺部。承载件可以形成有至少四个空缺部。
这里的教示还考虑到用于形成这里说明的阻挡件的方法，该方法包括模切承载件以在承载件中形成空缺部和模切可膨胀材料以在可膨胀材料中形成空缺部，使得承载件的材料中的空缺部与可膨胀材料中的空缺部位于彼此对应的位置。方法还可以包括将可膨胀材料定位成与承载件直接平面接触、使得可膨胀材料中的空缺部与承载件的空缺部成叠置关系。方法还可以包括将阻挡件定位在车辆的腔内的步骤。方法还可以包括将对可膨胀材料进行加热、使得可膨胀材料膨胀的步骤。
这里的发明考虑到具有承载件和一个或多个可膨胀密封材料的用于密封腔的阻挡件，承载件具有内部主体部分，该内部主体部分具有提供空缺部的多个间隔构件。
附图说明
图1示出本发明的阻挡件结构的示例的俯视图。
图2示出图1的阻挡件结构的侧面轮廓图。
图3示出图1的阻挡件结构在线A处的截面图。
具体实施方式
此处呈现的说明和图示意在利用本发明使本领域的其他技术人员知晓其原理和实际应用。本领域的技术人员可以以多种形式调整和应用本发明，以便可以最好地适应于特定使用的要求。因此，所阐明的本发明的具体实施方式不是为了穷举或限制该教示。因此，上述描述不用于确定本教示的范围，而是应当参考所附权利要求以及与这些权利要求所限定的范围等同的全部范围确定本教示的范围。包括专利申请和出版物的所有文章以及参考文献的公开出于各种目的通过引用并入。其他组合也将能够从以下方案得到，其也通过引用而合并到该所写的说明中。
本申请涉及并且要求2012年6月8日递交的美国临时申请No.61/657,262的优先权。该申请的全部内容因此出于各种目的通过引用并入。
本发明允许通过在一个或多个承载件和可膨胀材料中提供空缺部而使用比传统阻挡件实质少的材料改善对腔的阻挡和密封。这里公开的阻挡件除了包括承载件和可膨胀材料以外，该阻挡件可以还包括一个或多个密封材料，其中可膨胀材料可以包括也可以不包括空缺部。如果有的话，可膨胀材料中的空缺部可以形成为使得它们的尺寸和位置与承载件的空缺部对应。在膨胀时，一个或多个可膨胀材料可以沿一个或多个方向膨胀以基本上覆盖承载件中的空缺部。
最终的阻挡件在仅使用局部覆盖承载件的情况下不可思议地提供与包括完全覆盖承载件的阻挡件相当的充分的密封性。因此，根据本教示的阻挡件的成形不可思议地包括较少的承载件的材料和可膨胀材料，但是提供了具有完全覆盖的可膨胀材料、局部覆盖的承载件的材料以及充分的噪音衰减和密封性的密封装置。然而，除了在承载件中存在空缺部之外，承载件的间隔构件的位置必须对可膨胀材料提供充分的支撑。同样地，承载件的相邻间隔构件之间的距离不能长至使得膨胀之前或之后的可膨胀材料可能下陷在空缺部内。
阻挡件的尺寸可以取决于阻挡件所在的腔的尺寸。包括承载件和可膨胀材料的阻挡件由于形成在承载件和可膨胀材料中的空缺部而考虑在可膨胀材料膨胀之前覆盖不超过腔的截面的80％、不超过70％、不超过60％、或者甚至不超过50％。形成在阻挡件中的空缺部因此在可膨胀材料膨胀之前可以呈现为腔的截面的至少20％、至少30％、至少40％、或者甚至至少50％。阻挡件的厚度可以是至少大约0.1mm。阻挡件的厚度可以是小于大约10mm。承载件和可膨胀材料的厚度可以是从大约0.5mm到大约6mm。可膨胀材料的厚度可以是至少大约0.01mm。可膨胀材料的厚度可以是小于大约8mm。可膨胀材料的厚度可以是从大约0.2mm到大约5mm。
承载件的相邻间隔构件可以配置成使得相邻构件之间的距离相等。承载件的相邻间隔构件可以配置成使得相邻构件之间的距离不相等。间隔构件可以配置成基本上彼此平行。间隔构件可以配置成基本上彼此垂直。间隔构件可以形成格栅构造。相邻间隔构件之间的距离可以是至少大约0.25mm。相邻间隔构件之间的距离可以是至少大约0.5mm。相邻间隔构件之间的距离可以是至少大约1.0mm。相邻间隔构件之间的距离可以是至少大约3.0mm。
形成在承载件的材料中的空缺部或开口的尺寸和形状可以变化也可以基本上相同。空缺部的最大直径可以是至少大约1mm、至少大约2mm、或者甚至至少大约4mm。空缺部的最小直径可以是至少大约0.05mm、至少大约0.1mm、或者甚至至少大约0.2mm。空缺部可以是基本上为矩形形状，基本上为三角形形状、或者基本上为圆形形状。空缺部的形状、尺寸和数量可以取决于阻挡件的尺寸而变化。例如，较小的阻挡件(例如，最大直径为2mm或更小的阻挡件)可以包括三个或更少的空缺部，而较大的阻挡件(例如，最大直径为至少大约10mm的阻挡件)可以具有4个空缺部、6个空缺部、8个空缺部、10个空缺部或更多个空缺部。
承载件可以包括基本上平面的聚合物基板。承载件可以包括诸如聚合体、弹性体、纤维材料(例如，布或纺织材料)、热塑性塑料、塑料、尼龙及其组合等各种材料。承载件可以在多重注射成型加工(multi-shot injectionmolding process)中注射成型。承载件可以被模切(die-cut)。承载件还可以包括诸如钢等基本上平面的金属基板。承载件的表面可以是连续的并且基本上不具有突出部。
可膨胀材料可以附接至承载件的一面。考虑到可膨胀材料的端部和承载件的端部可以是齐平(co-extensive)的也可以不是齐平的。承载件的端部可以是承载件的材料不再进一步延伸所在的任何位置。因此，承载件的端部可以是位置与周缘(peripheral edge)相邻的端部或者位置与空缺部相邻的端部。因此考虑到可膨胀材料的端部和承载件的端部可以在承载件的一个或多个端部齐平或者可以在承载件的一个或多个端部没有齐平。还考虑到可膨胀材料可以横向延伸至未到达承载件终止缘的位置或者延伸到等于承载件的终止缘的延伸量的位置。再者，终止缘可以是承载件的材料不再进一步延伸了的任何承载件缘。材料可以延伸至距离承载件的终止缘至少1mm的位置。材料可以延伸至距离承载件的终止缘至少0.5mm的位置。材料可以延伸至距离承载件的终止缘至少0.25mm的位置。
例如图1和图3所示，可膨胀材料还可以包括一个或多个开口(例如，空缺部)，可以存在空缺部从而减少有效地密封腔所需的材料用量，由此减少阻挡件的重量和成本。此外，比完全覆盖可膨胀材料少的情况可以致使阻挡件在可膨胀材料膨胀时更均匀的膨胀和覆盖。可膨胀材料可以膨胀至填充车辆的腔并且覆盖承载件中的内部主体部分和各空缺部。阻挡件可以包括引导可膨胀密封材料膨胀的缘、槽或附接件，因此防止可膨胀材料覆盖该一个或该多个开口。
在将阻挡件载置到腔中以后，可膨胀密封材料可以根据预定的条件组膨胀。例如，暴露于一定水平的热可以导致可膨胀材料膨胀。可膨胀材料的体积膨胀可以根据特定腔的密封和/或阻挡需求而变化。可膨胀材料可以膨胀至填充车辆的腔并且覆盖承载件的内部主体部分中的空缺部。可膨胀材料可以膨胀至少大约100％。可膨胀材料可以膨胀小于大约2000％。可膨胀材料可以膨胀至少大约500％、至少大约1000％或者更大。可膨胀材料可以膨胀小于大约1000％、或者甚至小于大约500％。
可膨胀密封材料可以是大体上摸着干燥或者有粘性，并且可以成形为任意形式的期望图案、布局或厚度，但是优选地为基本上均匀的厚度。尽管其他的热活化材料可以用于可膨胀密封材料，但是优选的热活化材料为可膨胀的聚合物或塑料，优选地为可发泡材料。可膨胀密封材料可以是具有如下聚合配方(formulation)的相对高膨胀泡沫：该聚合配方包括环氧树脂、醋酸酯(例如，乙烯-醋酸乙烯酯)、热塑性聚醚、丙烯酸脂和/或甲基丙烯酸酯(例如，丙烯酸丁酯和丙烯酸甲酯的共聚物)、环氧/弹性体加合物中的一种或多种以及一种或多种填料(例如，粘土填料和/或含有纳米颗粒的填料)。优选的受热可膨胀材料在美国专利No.7,313,865、No.7,125,461和No.7,199,165中被公开，这些美国专利出于各种目的通过引用并入于此。例如，不受限制地，泡沫还可以是EVA/橡胶基材料，包括可能具有α-烯烃的乙烯共聚物或三元共聚物。作为共聚物或三元共聚物，聚合物由两种或三种不同的单体组成，即由能够与相同分子键合(link-up)的具有高化学反应性的小分子构成。适当的可膨胀材料包括从L&L产品公司能够买到的名称为L7220、L2821、L1066、L205、L2010、L2105、L2108A、L2806、L2811、L4200、L4141、L4161、L4315、L5510、L5520、L5540、L5600、L5601、L7102和L7104的那些材料。可膨胀材料可以是模切挤出的片材。它们可以在多重注射成型加工中与承载件共注射成型。
大量的阻挡或密封泡沫也可以用于可膨胀密封材料。典型的泡沫包括诸如一种或多种乙烯基聚合物等的聚合基材料，该聚合基材料当与适当的组份(典型地为发泡剂和固化剂)配混时、在施加热或出现特定的条件时以可靠且可预期的方式膨胀并固化。从热活化材料的化学观点看，泡沫通常被初始加工为在固化前可流动的材料，且在固化时，材料将典型地交联，使得材料不再能够流动。
假如选择的材料是热活化的或由周围情况(例如，湿气、压力、时间等)活化的并且在选择应用的适当条件下固化的，则可膨胀材料可以由其他材料形成。一种这样的材料为美国专利No.6,131,897中公开的环氧基树脂，该专利的教示通过引用并入于此。一些其他的可用的材料包括但不限于聚烯烃材料、与至少一种单体型α-烯烃的共聚物和三元聚合物、苯酚/甲醛材料、苯氧基材料和具有高玻璃转变温度的聚氨酯材料。另外的材料也可以使用诸如美国专利No.5,766,719、No.5,755,486、No.5,575,526和No.5,932,680中公开的那些材料，这些美国专利出于各种目的通过引用并入于此。
在可膨胀材料是热活化材料的应用中，涉及材料的选择和配方的重要考虑是材料固化时的温度，如果可膨胀的话还有膨胀的温度。典型地，材料在较高处理温度下变得活化(固化、膨胀或者这两者)，诸如在升高的温度下或者在更高的施加能量水平下连同机动车结构一起加工材料时、例如在涂覆(例如，电镀、喷漆或涂清漆)固化步骤时在机动车组装厂中遇到的那些较高处理温度等。当在机动车组装操作时遇到的温度对于车身车间应用(例如电涂)而言可能在大约148.89℃到204.44℃(大约300°F到400°F)的范围，对于喷漆车间应用而言通常为大约93.33℃(大约200°F)或稍高(例如，120℃-150℃)。
可膨胀材料可以机械地附接到承载件。可膨胀密封材料可以膨胀至接触一个或多个腔壁以密封腔，并且可以在承载件的整个表面或面上结合至承载件，或者可以在选择的位置(例如，利用定位搭焊式(tacking type)附接)局域地结合至承载件。
阻挡件可以包括诸如树型紧固件或螺纹紧固件等的紧固件。可选地，阻挡件可以基本上不需要任何紧固件。紧固件也可以设置成各种形状和各种构造，只要紧固件能够将密封装置固定到腔即可。适当的紧固件的一个示例在美国公布No.2010/0021267中公开，该美国公布出于各种目的通过引用并入于此。紧固件能够将多层或多类型的材料固定到结构。适当的紧固件的示例包括机械紧固件、夹具、接片(tab)、压配合件、卡扣配合件、螺钉、钩及其组合等。此外，考虑到一个或多个紧固件可以与承载件由单一材料形成为一体，诸如与承载件形成为一体的尼龙夹；或者由密封装置的材料形成；或者可以由不同的材料形成并且可以能够移除地附接至承载件。紧固件可以设置为能够将密封装置附接(例如，贴附或者磁性地固定)到腔的磁性材料或粘性材料。在该实施方式中，磁性材料或粘性材料可以散布在第一密封材料或第二密封材料内。可选地，磁性材料或粘性材料可以布置在第一密封材料和/或第二密封材料上，或者可以连接到第一密封材料、承载件和/或第二密封材料。
阻挡件可以包括用于将可膨胀材料附接至承载件的紧固装置。该装置可以与承载件形成为一体，或者与承载件分开地附接。该装置可以包括可以形成在承载件中或附接到承载件的用于接收或连接到可膨胀材料的槽、沟、延伸构件或者任何其他形状。
图1示出包括承载件12的阻挡件结构10。承载件12可以包括多个间隔构件22以形成空缺部18。根据图2中示出的侧面轮廓图，承载件12和可膨胀材料14至少沿着承载件12的周缘16彼此直接面接触。如图1和图3所示，可膨胀材料14可以包括一个或多个开口(例如，空缺部)20。如图3所示，可膨胀材料14可以仅在承载件12的一部分上延伸。形成在承载件中的空缺部18和形成在可膨胀材料中的空缺部20可以形成为使得如图1和图3所示它们的位置、尺寸和形状彼此对应。
本发明的阻挡件可以安装到机动车辆中，尽管本发明的阻挡件可以被用于诸如船艇、建筑、家具、存储容器等其他制成品。阻挡件可以用于密封和/或阻挡机动车辆的各种部件，包括但不限于机动车辆的车身部件(例如，面板)、骨架部件(例如，液压成形管)、柱结构(例如，A、B、C或D柱)、保险杠、车顶、隔板、仪表板、轮拱、浅盘形地板、车门横杆、折边法兰(hemflange)、车辆安全带(beltline)应用、车门、门槛、摇臂、行李箱盖、引擎罩等。
本发明的材料的成形可以取决于材料的期望构造包括多种加工步骤。阻挡件可以利用旋转模具中的两步成型加工和/或模切加工来形成。加工步骤也可以不使用任何模切加工。一个或多个承载件和可膨胀材料可以利用注射成型加工来形成，该注射成型加工可以是多重注射成型加工。可以不需要额外的加工和成形步骤。成形和加工因此可以不涉及任何挤出加工。
此处例举的任何数值包括从低值至高值的所有数值，假如在任意低值和任意高值之间存在至少两个单元的分离，低值一个单元一个单元地递增至高值。例如，如果陈述了部件的数量或可变的工艺参数值(例如，温度、压力、时间等)，例如，从1到90，优选地，从20至80，更优选地，从30至70，这意味着诸如15至85、22至68、43至51、30至32等数值均在本说明书中被明确地例举。对于小于1的数值，一个单元被适当地认为是0.0001、0.001、0.01或0.1。这仅是具体地表明的示例，并且在给出的最低值和最高值之间的数值的所有可能的组合均被视为在本申请中以相似的方式直接公开。因此，此处表述为“重量份”的数量也表示与以术语重量百分比表达的相同的范围。因此，本发明的详细描述中的范围术语“x重量份的最终聚合物混合组分”也预期启示了“x”重量百分比的最终聚合物混合组分中所引述的相同范围。
除非另作说明，所有的范围包括两个端点以及两个端点之间的所有数值。结合范围使用的“大约”或“大概”应用于范围的两端。因此，“大约20至30”意味着覆盖“大约20至大约30”，包括至少指定的端点。
包括专利申请和出版物的所有文章、参考文献的公开均出于各种目的通过引用并入。描述组合的术语“基本由…构成”应当包括说明的元件、成分、部件或步骤，以及一些本质上不影响组合的基本特征以及新颖特征的其它元件、成分、部件或步骤。使用术语“包括”或“包含”描述元件、成分、部件或步骤的组合，在此也预期实质上由这些元件、成分、部件或步骤构成的实施方式。这里通过使用术语“可以”，试图表明“可以”包含的任意描述的属性是可选的。
可以通过单个一体化的元件、成分、部件或步骤提供多个元件、成分、部件或步骤。可选地，单个一体的元件、成分、部件或步骤可以被分为分离的多个元件、成分、部件或步骤。用于描述元件、成分、部件或步骤而公开的“一”或“一个”并非用于排除其它附加的元件、成分、部件或步骤。
应当理解的是，上述描述的目的在于说明而非限制。阅读了上述说明书后，对于本领域技术人员来说，除了提供的示例之外的很多实施方式以及很多应用将是明显的。因此，上述描述不用于确定本发明的范围，而是应当参考所附权利要求以及与这些权利要求所限定的范围等同的全部范围确定本发明的范围。包括专利申请和出版物的所有文章以及参考文献的公开出于各种目的通过引用并入。在此处公开的主题的任何方面的以下权利要求中的省略不是这种主题的放弃，也不应被认为是发明人未将这种主题考虑为此处公开的创造性主题的一部分。

Claims (20)

1.一种阻挡件，其包括：
承载件，所述承载件具有基本上包围内部主体部分的周缘，所述内部主体部分的特征在于多个间隔构件提供空缺部；
可膨胀材料，所述可膨胀材料以足以热膨胀至填充车辆的腔并覆盖所述内部主体部分和各所述空缺部的量的材料布置在所述承载件上。
2.根据权利要求1所述的阻挡件，其特征在于，所述承载件为基本上不具有突出部的连续表面。
3.根据权利要求1或2所述的阻挡件，其特征在于，所述可膨胀材料附接至所述承载件的面。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的阻挡件，其特征在于，所述承载件的端部和所述可膨胀材料的端部没有齐平。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的阻挡件，其特征在于，所述可膨胀材料横向延伸至未到达所述承载件的终止缘的部分。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的阻挡件，其特征在于，所述可膨胀材料延伸至距离所述承载件的终止缘至少1mm的位置。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的阻挡件，其特征在于，所述阻挡件包括紧固件，所述紧固件形成为与所述承载件形成为一体的尼龙夹。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的阻挡件，其特征在于，所述阻挡件利用旋转模具中的两步成型加工来形成。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的阻挡件，其特征在于，所述阻挡件利用模切加工来形成。
10.根据权利要求1至7中任一项所述的阻挡件，其特征在于，所述阻挡件通过不存在任何模切加工的加工步骤来形成。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的阻挡件，其特征在于，所述承载件包括用于将所述可膨胀材料附接至所述承载件的形成为一体或分开形成的接片、粘着剂、柱、凸片或其任意组合。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的阻挡件，其特征在于，所述承载件或所述可膨胀材料或所述承载件和所述可膨胀材料这二者包括用于将所述阻挡件附接至车辆的腔的壁的形成为一体或分开形成的接片、粘着剂、柱、凸片或其任意组合。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的阻挡件，其特征在于，所述承载件的缘形成为包围各空缺部，位于所述空缺部附近的所述可膨胀材料与所述承载件的包围各空缺部的所述缘没有齐平。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的阻挡件，其特征在于，所述可膨胀材料与所述承载件的所述周缘齐平。
15.根据权利要求1至14中任一项所述的阻挡件，其特征在于，所述承载件和所述可膨胀材料形成为均包括相同数量的空缺部。
16.根据权利要求1至15中任一项所述的阻挡件，其特征在于，所述承载件和所述可膨胀材料形成为包括不同数量的空缺部。
17.根据权利要求1至16中任一项所述的阻挡件，其特征在于，所述承载件形成有至少四个空缺部。
18.一种用于形成权利要求1至17中任一项所述的阻挡件的方法，所述方法包括：
模切所述承载件以在所述承载件中形成空缺部；
模切所述可膨胀材料以在所述可膨胀材料中形成空缺部，使得所述承载件的材料中的空缺部与所述可膨胀材料中的空缺部位于彼此对应的位置；
将所述可膨胀材料定位成与所述承载件直接平面接触，使得所述可膨胀材料中的空缺部与所述承载件的空缺部成叠置关系。
19.根据权利要求18所述的方法，所述方法包括将所述阻挡件定位在车辆的腔内。
20.根据权利要求18或19所述的方法，所述方法包括对所述可膨胀材料进行加热，使得所述可膨胀材料膨胀。
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