CN105358301A - 可活化材料与承载件安装 - Google Patents

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Abstract

一种用于制造可活化插入件的方法，该方法包括以下步骤：将具有至少一个中空的柱状突起(12a)的承载件(10)定位在二次成型工具内，所述至少一个中空的柱状突起具有中间部(14)和自由端部(16)，其中中间部(14)和自由端部(16)具有大致相同的周长尺寸；当所述至少一个中空的柱状突起(12a)位于二次成型工具内时，使所述至少一个中空的柱状突起(12a)变形，以形成永久变形的突起，使得永久变形的突起的自由端部(16)具有超过中间部(14)的周长尺寸的周长尺寸；以及以使可活化材料大致围绕变形的突起的方式将可活化材料(20)二次成型于承载件，变形的突起帮助将可活化材料保持于承载件。

Description

可活化材料与承载件安装
技术领域
本发明总体涉及用于填充机动车腔体的可活化插入件，更特别地涉及采用在承载件与用于膨胀的可活化材料之间就地形成改善了的机械联锁连接的可活化插入件。
背景技术
在机动车领域，存在许多将可活化材料安装于承载件的应用。可活化材料可以受热、湿、辐射或其它刺激而活化，以使可活化材料在车辆腔体中时能够流动、密封、膨胀或以其它方式改变状态。通常地，承载件用于支撑可活化材料，并且用于将该部分固定在车辆腔体内。例如，承载件可以突出有一个或多个夹持部，该夹持部用于使该部分夹在车辆金属板中的开口内。
特别地，如果应用寻求避免使可活化材料与承载件热结合的额外加工步骤，则存在许多用于将这些可活化材料安装于承载件可选方式。示例包括使用固体成型柱、透过孔的可活化材料的扩开帽或者甚至机械紧固件(例如，卡钉)。尽管有这些途径，然而仍对额外的选择方案存在需求。有吸引力的选择方案包括那些能够在二次成型(overmolding)之后避免用于安装可活化材料的二次操作的选择方案。
发明内容
本文的教导提供一种用于制造可活化插入件的方法，该方法包括以下步骤：将具有至少一个中空的柱状突起的承载件定位在二次成型工具内，所述至少一个中空的柱状突起具有中间部和自由端部，其中所述中间部和所述自由端部具有大致相同的周长尺寸；当所述至少一个中空的柱状突起位于所述二次成型工具内时，使所述至少一个中空的柱状突起变形，以形成永久变形的突起，使得所述永久变形的突起的自由端部具有超过所述中间部的周长尺寸的周长尺寸；以使可活化材料大致围绕变形的所述突起的方式将所述可活化材料二次成型于所述承载件，变形的所述突起(例如，归因于扩开的形状)帮助将所述可活化材料保持于所述承载件。
本文的教导还提供一种用于插入机动车的腔体中的可活化插入件，该可活化插入件包括：聚合物制的承载件，所述承载件具有至少一个中空柱状的变形的突起，所述突起具有自由端和与所述承载件的基壁邻接的端，所述自由端具有相对于所述突起的中间位置处的外周长尺寸扩大的外周长尺寸；可活化材料，所述可活化材料二次成型于聚合物制的所述承载件并且由所述至少一个中空柱状的变形的突起保持于聚合物制的所述承载件。
本文的教导提供一种将材料层(例如，可活化材料)牢固地安装于承载件的简化方法，其中在材料层成型于承载件期间同时进行安装工艺，从而不必需要额外的加工步骤。
附图说明
图1示出根据本教导的在二次成型(overmolding)之前的承载件的截面的示例。
图2示出在二次成型之后的图1的截面的示例。
图3a是根据本教导的物品的一侧的图。
图3b是图3a的物品的相反侧的图。
图4是图3a的局部放大图。
图5是利用本教导的安装所制成的示例性部件的立体图，该示例性部件包括位于承载件上的可活化材料以及位于侧边缘的安装装置。
图6是图5所示的部件的侧轮廓图。
具体实施方式
本申请要求于2013年4月25日递交的美国临时申请No.61/816,220的申请日的权益，出于各种目的通过引用将该申请的内容并入于此。
本文所提及的解释和说明意在使本领域技术人员了解本教导、本教导的原理和本教导的实际应用。本领域技术人员可以以多种形式改变和应用本教导，以可以最好地适用于特定用途的要求。因此，本教导所详述的具体实施方式不意在穷举或限制本教导。因此，不应当参考以上说明来确定本教导的范围，替代地，应当参考所附权利要求连同与这些权利要求所声称的等同的全部范围来确定本教导的范围。出于各种目的通过引用并入包括专利申请和出版物等的所有文章和参考文献的公开内容。如将从所附权利要求收集的其它组合也是可能的，也通过引用将这些组合并入此书面说明中。
本文的教导有利地利用了简单但巧妙的用于如下难题的方案：当必须使可活化材料(例如，任意的二次材料层)与承载件联接时所面对的难题。在本文中，可活化材料典型地是聚合物材料，该聚合物材料在受到刺激(例如，热、湿、辐射或其任意组合)时将会流动、密封、膨胀和/或以其它方式改变状态。典型地，在受到来自机动车喷漆车间中的喷烤操作的热时，会产生这种刺激。通常地，这种材料在暴露于热时会膨胀并填充腔体。采用支撑可活化材料的承载件是常见的。在一些情况下，可活化材料能够与承载件热结合。但是，在一些情况下这可能不可行。因而，根据本文的教导，公开一种独特、简单但巧妙的用于将可活化材料固定于承载件的方案。
承载件可以通过注射成型工艺形成。承载件可以通过挤出工艺形成。本文所提及的用于将可活化材料安装于承载件的突起可以在承载件的形成期间与承载件一体地形成。可选择地，突起可以经由二次连接加工而定位于承载件(突起不与承载件一体地形成)。突起可以被形成为具有任意形状或轮廓。在一个实施方式中，突起为柱状。突起可以被形成为允许该突起在二次成型工艺期间容易变形的任意形状。这种变形可以形成具有自由端的突起，其中该自由端的周长比突起的任何其它邻近部分大，使得膨胀的自由端用于将二次成型于承载件的任何材料维持在该自由端下方(或者至少不延伸超过突起的末端)。结果，即使在将材料层二次成型于承载件之后，也可以看见变形的自由端(或者该变形的自由端的至少一部分)。然而，当材料层活化时，看不见突起的可视端。
突起在二次成型工艺期间的变形对于部件生产和加工的简化之处在于，不再需要用于将二次(例如，可活化)材料安装至承载件的额外的加工步骤或紧固机构。这显著地缩短了部件的周期，并且还可以减少材料使用量。
可活化材料可以是在被活化后能够流动、密封、膨胀或其任意组合的聚合物材料。可活化材料可以是形成泡沫(例如，声学泡沫或结构泡沫)的材料。可活化材料可以从其原始体积膨胀至其原始体积的至少150％、300％、500％或甚至1000％或者更大。
在喷漆车间的烤漆操作期间，可活化材料在受热时可以活化。在可活化材料是热活化的热膨胀材料的应用中，涉及包括可活化材料的材料的选择和配方的重要考虑是如下温度：将发生材料反应或膨胀以及可能的固化时的温度。例如，在大多数应用中，不期望材料在室温下或在生产线环境的周围温度下发生反应。更典型地，可活化材料在如下较高加工温度下是活性的：诸如机动车组装厂中的在材料与机动车组成部件一起在升高的温度下或在较高的施加能量水平下加工时(例如，在喷漆步骤或电子涂装固化步骤或烤漆步骤期间)所遇到的那些较高的处理温度等。当在机动车组装操作中所遇到的温度可以在大约148.89℃至204.44℃(大约300°F至400°F)的范围时，车身和喷漆车间应用通常为大约93.33℃(大约200°F)或稍高。可活化材料的一侧或多侧可以是黏性的。可活化材料的一侧或多侧在室温下可以是大致不黏的。在可活化材料的活化之后，材料将典型地固化。因而，可能的是，可活化材料可以被加热、然后可以膨胀、之后可以固化，以形成最终的发泡材料。
承载件可以是任何适当的材料。期望地，该材料具有比可活化材料的熔点或玻璃转化温度高的熔点或玻璃转变温度。以这种方式，承载件将在二次成型期间大致保持其成型时的形状(除了柱状突起的自由端之外)。材料的示例是诸如尼龙66等的聚酰胺。承载件可以包括诸如用于将承载件安装在机动车的腔体内的夹持部(clip)等的其它特征。
为了示出本文所讨论的方法和插入件的具体示例，参照能够观察到承载件10(例如，成型的聚合物制的承载件，诸如成型的聚酰胺制的承载件等)的截面的图1，承载件10包括从基部12b突出的至少一个突起12a。该突起具有中间部14和自由端16。该突起的高度上的至少一部分可以是中空柱。在任何二次成型之前，中间部14的外周尺寸与自由端16的外周尺寸大致相同。如在图2中观察到的，在二次成型期间，预见到工具部(toolportion)18a将对自由端施加足够的力以使自由端永久变形，使得自由端的外周尺寸比中间部的外周尺寸大。以这种方式，在自由端处有效地形成了唇部16’，唇部16’能够用于将可活化材料20机械地保持于承载件10。例如，当承载件10被载置在工具部18a与18b之间时，工具部18a使端16’永久扩开或扩大。因而，在二次成型步骤期间(例如，当压模机关闭时)，当合上工具部18a和18b时，就地形成了使可活化材料20安装于承载件10的结构。突起12a的最终高度大约为可活化材料20的厚度。被扩开的端16’的最终外周尺寸可以是该端的原始状态的至少105％、110％、120％、150％或更大。被扩开的端16’的最外部可以与可活化材料的上表面22大致共面或位于可活化材料的上表面22的上方。
图3a和图3b示出了根据本教导所制成的物品。如观察到的，长形的承载件10支撑可活化材料20。在图示的实施方式中，可活化材料包围与承载件形成为一体的夹持部22。此外，图示出了多个突起12a。夹持部22和突起12a二者均被可活化材料20大致围绕。这特别示出在图4中，图4还描绘了本教导的多个独特的安装特征。突起12a使可活化材料20安装于承载件10。夹持部22可以被可活化材料20围绕。这种可活化材料可以机械地保持就位，而例如在承载件与可活化材料之间不存在粘性结合。
图5和图6描绘了包括柱状突起12a的其它部件，突起12a用于将可活化材料20安装于承载件10。图示出的该突起具有被扩开或“扩大”以使可膨胀材料安装于承载件的自由端16’。该部件包括夹持部22，夹持部22大致在位于承载件的平面部下方的平面上、向外突出。
本文的方法在用于使至少一个中空柱状突起帮助将可活化材料保持于承载件的二次成型之后，可以不包括使用工具进行加工的任何二次操作。二次成型可以作为转动注射成型操作(rotaryinjectionmoldingoperation)的一部分来执行。此外，可活化材料可以保持于承载件，而在可活化材料与承载件之间基本上不存在任何热结合。可活化材料可以在基本上不存在用于使可活化材料与承载件结合的任何二次紧固件的情况下保持于承载件。该方法可以包括将可活化材料活化。在将可活化材料二次成型于承载件之后、在可活化材料的任何活化之前，可以看见突起的自由端。该方法可以用于形成插入件，该插入件可以包括用于使机动车的金属板中的孔机械地联锁的至少一个连接元件。该插入件可以不包括用于使可活化材料与承载件连接的任何二次紧固件。该插入件可以包括具有自由端的突起，在将可活化材料二次成型于承载件之后，可以看见该突起的自由端，也可以看不见该突起的自由端。在可活化材料的活化之后，看不见该突起的自由端。
本文的教导提供了一种将可活化材料保持于承载件的方式，并且特别适用于当无法以其它方式实现安装的许多情况。本文的技术可以用于传递件成型加工(transfermoldingprocess)。本文的技术可以用于传递成型加工。
如本文所使用的，除非另有说明，本教导预见到可以从类(genus)(列表)排除类的任何成员(member)；和/或可以从马库什组排除马库什组的任何成员。
除非另有说明，本文列举的任何数值包括从低值到高值的所有数值，假如在任意低值和任意高值之间存在至少两个单位的分离，低值一个单位一个单位地递增至高值。例如，如果陈述了部件的数量、性能或可变的工序值(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(例如15至85、22至68、43至51、30至32等的)中间范围值均在本说明书的教导内。同样地，单个中间值也在本教导内。对于小于1的数值，一个单位被适当地认为是0.0001、0.001、0.01或0.1。这仅是具体地表明的示例，并且在列举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被明确地说明了。如能看到的，此处表述为“重量份”的数量的教导也表示与以术语重量百分比表达的范围相同的范围。因而，范围术语的表达“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。
除非另有说明，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。因而，“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“实质上由…构成”应当包括指明的元件、成分、部件或步骤，以及一些本质上不影响组合的基础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，在此也考虑了由或实质上由这些元件、成分、部件或步骤构成的实施方式。
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开的多个元件、成分、部件或步骤。未标明数量或前面带有“一(个、种…)”的元件、成分、部件或步骤并非意在排除其它额外的元件、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，本发明的范围不应由上述描述来确定，而是应当参考所附权利要求以及与这些权利要求所赋予的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所附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公开的创造性主题的一部分。

Claims (20)

1.一种用于制造可活化插入件的方法，该方法包括以下步骤：
a.将具有至少一个中空的柱状突起的承载件定位在二次成型工具内，所述至少一个中空的柱状突起具有中间部和自由端部，其中所述中间部和所述自由端部具有大致相同的周长尺寸；
b.当所述至少一个中空的柱状突起位于所述二次成型工具内时，使所述至少一个中空的柱状突起变形，以形成永久变形的突起，使得所述永久变形的突起的自由端部具有超过所述中间部的周长尺寸的周长尺寸；
c.以使可活化材料大致围绕变形的所述突起的方式将所述可活化材料二次成型于所述承载件，变形的所述突起帮助将所述可活化材料保持于所述承载件。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述定位的步骤包括注射成型具有所述至少一个中空的柱状突起的所述承载件。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在用于使所述至少一个中空的柱状突起帮助将所述可活化材料保持于所述承载件的二次成型之后，所述方法不包括使用工具进行加工的任何二次操作。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的方法，其特征在于，所述二次成型作为转动注射成型操作的一部分来执行。
5.根据权利要求1至4中的任一项所述的方法，其特征在于，在所述可活化材料与所述承载件之间基本上不存在任何热结合的情况下将所述可活化材料保持于所述承载件。
6.根据权利要求1至5中的任一项所述的方法，其特征在于，在基本上不存在用于使所述可活化材料与所述承载件结合的任何二次紧固件的情况下将所述可活化材料保持于所述承载件。
7.根据权利要求1至6中的任一项所述的方法，其特征在于，所述方法包括使所述柱状突起与所述承载件一体地形成。
8.根据权利要求1至7中的任一项所述的方法，其特征在于，所述定位的步骤包括挤出具有至少一个所述柱状突起的所述承载件。
9.根据权利要求1至8中的任一项所述的方法，其特征在于，所述方法包括将所述可活化材料活化。
10.根据权利要求1至9中的任一项所述的方法，其特征在于，在将所述可活化材料二次成型于所述承载件之后、在所述可活化材料的任何活化之前，能够看见所述自由端。
11.一种用于插入机动车的腔体中的可活化插入件，该可活化插入件包括：
a.聚合物制的承载件，所述承载件具有至少一个中空柱状的变形的突起，所述突起具有自由端和与所述承载件的基壁邻接的端，所述自由端具有相对于所述突起的中间位置处的外周长尺寸扩大的外周长尺寸；
b.可活化材料，所述可活化材料二次成型于聚合物制的所述承载件并且由所述至少一个中空柱状的变形的突起保持于聚合物制的所述承载件。
12.根据权利要求11所述的可活化插入件，其特征在于，所述插入件包括用于与机动车的金属板中的孔机械联锁的至少一个连接元件。
13.根据权利要求11或12所述的可活化插入件，其特征在于，所述插入件不包括用于使所述可活化材料与所述承载件连接的任何二次紧固件。
14.根据权利要求11至13中的任一项所述的可活化插入件，其特征在于，在所述可活化材料二次成型于所述承载件之后，能够看见所述自由端。
15.根据权利要求11至13中的任一项所述的可活化插入件，其特征在于，在所述可活化材料二次成型于所述承载件之后，看不见所述自由端。
16.根据权利要求11至15中的任一项所述的可活化插入件，其特征在于，在所述可活化材料活化之后，看不见所述自由端。
17.根据权利要求11至16中的任一项所述的可活化插入件，其特征在于，柱状的所述突起与所述承载件一体地形成。
18.根据权利要求11至17中的任一项所述的可活化插入件，其特征在于，作为转动注射成型操作的一部分，将所述可活化材料二次成型于所述承载件。
19.根据权利要求11至18中的任一项所述的可活化插入件，其特征在于，所述承载件是注射成型或挤出成型的。
20.根据权利要求11至19中的任一项所述的可活化插入件，其特征在于，在所述可活化材料与所述承载件之间基本上不存在任何热结合的情况下，所述可活化材料保持于所述承载件。
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