JP2004513384A - 磁気的付着部を有する膨張性合成樹脂バッフル - Google Patents

磁気的付着部を有する膨張性合成樹脂バッフル Download PDF

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Abstract

バッフル(12)は、バッフルに近接する強磁性の構成部分を有する本体に適合させるおよび磁気的に結合させることができる。バッフル(12)は、高温にさらされたときに膨張する第1層(22)の自由に曲げられる熱膨張性バッフル材(24)と、第2層(26)の自由に曲げられる磁気材(28)を含む。バッフル(12)は、それにより曲げられて、湾曲した表面の不規則な形に適合できる。さらに、バッフル(12)は、それが配置される本体に適合するように不規則な形または湾曲部分を提供できるようにあらかじめ形成されてよい。磁気的付着部は、本体内に穴を提供する必要なしに付着及び除去を容易にし、バッフル(12)が加熱されて膨張すると、バッフル材(24)が膨張してキャビティを満たし、該バッフル材(24)を受ける本体の内壁面に付着する。

Description

【0001】
[発明の背景]
1.発明の分野
本発明は、金属構造のキャビティ内またはその他の開口部分において有用な、磁気的付着部によって一時的に適所に保持されることが容易にできるバッフルアセンブリ(流体進路妨げ組立体)に関する。より詳しくは、本発明は、自由に曲げられる熱膨張性材料の層と、膨張前にバッフルを所望の形に作り強磁性金属に対して一時的に保持することを可能にする、隣接する自由に曲げられる磁気材の層と、を有するバッフルアセンブリに関する。
【0002】
2.従来技術の説明
自動車におけるバッフルアセンブリの使用は、シャシー(車台)または単一車体構造の壁板、柱部、レール等を通じた音の伝播を阻げることでよく知られる。はじめに剛体発泡材料がキャビティ内で使用されたが、現在は、熱により引き起こされる膨張によってキャビティ内で膨張する、熱膨張性バッフル組成物の使用が知られる。このような熱活性化は、自動車が、自動車製造工程における下塗りの一部を形成する塗料焼き付け炉を経るとき、または塗料硬化段階を経るときに起こり得る。乾燥膨張性シーリング材とバッフル組成物、米国特許番号5,266,133号公報及び5,373,027号公報が開示する製品を含め、様々なタイプの材料が使用されてきた。
【0003】
しかし、熱膨張性バッフル組成物が効果的であるためには、通常、車のキャビティ内の特定の場所に配置されなければならない。バッフル組成物が活性化及び膨張後であれば、容易に周囲のパネルに適合してそこに付着するが、活性化前であれば、該組成物は、少なくとも一時的に適所に保持されなければならない。このために、バッフル組成物とは別にキャリヤーまたは構成部分を使用する必要があり、それらの上に熱膨張性バッフル組成物が取り付けられ、それが車に配備される。バッフル組成物を適所に保持するための様々なタイプの部品や構成部分を開示している例には、米国特許番号5,506,025号公報および5,806,915号公報が示しているものが含まれる。これらのキャリヤーは膨張性バッフル組成物に付着するが、取り付けのためには、周囲の構造において穴が必要である。こうした穴は、そこから腐食を形成する薬剤の侵入を許してしまうおそれがある。さらに、金属に適用される下塗りおよびその他の塗装が、接着剤的な付着構造を阻害する。
【0004】
また、車の柱部などの空洞構造の空洞スペースに挿入する取付部類も開発されてきた。こうした取付部類には、米国特許番号5,904,024号公報に示されているように、膨張性発泡基板及び鋲を使用して該基板に保持される少なくとも1つの支持パネルが含まれる。この取付部は次に、クリップ、磁石または吸盤によって空洞スペースの内壁に保持される。しかし、この構造では、支持パネルを内壁に保持するために磁石を使用し、膨張性材料自体は磁石を使用しない。また、例えば米国特許番号5,985,435、4,427,481、4,724,243および4,749,434の各号公報に示されているような、自動車部品の隙間や開口部を密封するために使用される、磁化されたホットメルト接着剤の商品も開発されてきた。これらには、磁化された粒子を備えた熱可塑性樹脂や粘着付与剤などが含まれ、押出し成形された混合物を形成する。しかし、これら接着性部品類は、はじめは非粘着性の膨張性バッフル組成物におけるニーズを満たさない。
このようにして、活性化前に一時的に適所に保持でき、活性化前に周囲の構造に適合でき、安価に製造でき、構造内に穴を必要としないバッフル組成物に対するニーズが本当に高まってきた。
【0005】
発明の概要
これらのニーズは、本組成物の磁気的付着部を有する膨張性合成樹脂バッフルによって大部分が満たされた。すなわち、本発明のバッフルは簡単で、安価に製造でき、取付に便利で、更なる取付構造やキャビティを形成する構造の壁における穴を必要とせず、所望の形に切断または形成できる。
【0006】
大まかに言えば、本発明のバッフルは、磁気材と膨張性バッフル材とが互いに隣接する複数の層として提供される。該複数の層は共押出し成形されてバッフルが形成されてもよく、または複数の層で成形されてもよい。膨張性バッフル材料は、好ましくは、はじめは非粘着性の熱膨張性材料であり、好ましくは約100℃〜約200℃の範囲内の温度で活性化し、膨張前は弾性を持ち自由に曲げられる。このようなバッフル材は、米国特許番号5,266,133号公報および5,373,027号公報において開示されており、引用することにより本明細書の一部をなす。該膨張性材料は、好ましくは、焼き付けの間にはじめの容量の少なくとも300%、好ましくは400%またはそれ以上まで膨張する。該バッフル材は、不規則な表面に適合できる比較的薄い層として提供されてもよく、または不規則な形にあらかじめ適合されたより厚みのある3次元立体成形品に形成されてもよい。
【0007】
磁気材は、バッフル材に対して積層される関係にあり、それによってバッフル材と磁気材が隣り合う。磁気材は、バッフル材の全部または一部のみを覆うことのできる細片として提供されてもよい。さらに該磁気材は、好ましくは、不規則な形に適合するように自由に曲げられる。また、磁気材は、活性化および冷却後にバッフル材と構造物の壁の間の結合を強化できるように、穴があけられていてもよい。それによって、膨張するバッフル材と構造物の間に強化された結合が提供される。磁気材は、膨張の間中、構造物の壁に近接した位置に保持され、よって磁気層の磁気的付着部は膨張に影響されないので有利である。
【0008】
本発明のバッフルは取り付けが簡単で、所望の位置に配置でき、磁気材が構造物の壁に付着できさえすればよい。該構造物に必要なのは、磁力が働くようにバッフルに十分に近接した位置での多少の強磁性材料のみであり、その使用態様には、鋼鉄およびその他の強磁性金属を使うことを含むのみならず、強磁性の金属支持体(metal backing)または金属芯(metal core)を備えた組成物を使うことも含まれる。接着剤や穴を必要としないので、バッフルを適用し直したり配置し直したりする際に問題はない。バッフルの適用は自動車への使用に限定されず、消音が望まれる器具などにおけると同様に海洋環境における配置物を含んでもよい。これらのそして他の利点は、以下の図面および明細書を参照することにより当業者によって容易に真価を認められるであろう。
【0009】
好ましい実施形態の詳細な説明
図面について述べると、自動車車体10は、本発明による磁気的付着部を備えた膨張性合成樹脂バッフル12を受けることのできるひとつの構造体である。自動車車体10は、鋼鉄または他の強磁性の材料でできた複数の壁部14、レール16、柱部18およびチャネル(経路)20を含み、それらの上または中にバッフル12を受けることができる。
バッフル12は、バッフル材24の第1層22と、磁気材28の第2層26を含む。バッフル材24は、好ましくは、乾燥していて自由に曲げることができ、はじめは非粘着性の熱膨張性密封材およびバッフル組成物である。こうしたバッフル材の2つの例が、米国特許番号5,373,027号公報にミシガン州マジソンハイツのシカコーポレーション社によるSikabaffleという商品として、また、1999年9月28日に同時継続出願され許可された米国特許出願番号09/407,820において記載されている。いずれも本発明の譲受人に譲渡され、開示内容は引用することにより本明細書の一部をなす。
【0010】
例えば、本発明の所望の特性を有する密封材およびバッフル組成物を調製するのに有用な組成物には、かなりの量のグラフトされた無水物ポリマー(grafted anhydride polymer)と、自動車製造作業の一部を形成する従来の塗装および/または下塗り焼き付け炉に自動車車体が入れられると、バッフル材を受ける自動車車体のキャビティがさらされる温度、例えば約100℃〜約200℃で成分が加熱されるときに少なくとも一部分の無水物ポリマーと反応する、末端エポキシ基を含むある量のポリマー添加物と、が含まれる。さらに、バッフル材24は、焼き付け炉の中で自動車車体が焼き付けされる間にバッフル材24が熱にさらされるときにバッフル材24の膨張に影響を与える、適切な発泡剤を含む。また、バッフル材24は、焼き付け炉の熱にさらされて膨張するときに、乾燥していてはじめは非粘着性のバッフル材24の外面に粘着性を与える、粘着付与剤も含むことが望ましい。グラフトされた無水物ポリマーはバッフル材24の中に存在し、焼き付け炉で熱せられるときに接着剤のように機能し、膨張を経てバッフル材24の粘着性という特性を高める。
【0011】
本発明において有用であるグラフトされた無水物ポリマーは、エチレン酢酸ビニル、エチレン−n−アクリル酸ブチル、エチレン−オクタン共重合体、ポリエチレン、ポリプロピレンおよびエチレンゴムを含み、各々に機能的に酸無水物がグラフトされる。好ましい酸無水物は無水マレイン酸である。グラフトされた無水物ポリマーは、好ましくは重量%をベースにして約10重量%〜約60重量%、バッフル材内に存在する。例えば、約400より大きいエポキシ当量によって特徴づけられる固形のビスフェノールAまたはFジグリシジルエーテルポリマー(ビスフェノールAまたはビスフェノールFおよびエピクロルヒドリンから誘導される)などの末端エポキシドポリマー添加剤は、好ましくは、重量%をベースにして約1重量%〜10重量%、組成物内に存在する。また、バッフル材24は、修飾または非修飾のアゾジカーボンアミド、p,p’−オキシビス(ベンゼンスルホニル)ヒドラジド、p−トルエンスルホニルヒドラジド、およびジニトロソペンタメチレンテトラミンの群から選択され、重量%をベースにして約1重量%〜10重量%、バッフル材24内に存在する発泡剤と共に提供される。例えばエチレン酢酸ビニル、エチレン−n−アクリル酸ブチル、エチレン−オクタン共重合体、ポリエチレン、ポリプロピレン、およびエチレンメタクリル酸共重合体などの充填剤ポリマーは、重量%をベースにして約1重量%〜約50重量%存在する。ゴムのような成分もバッフル材24に含まれるが、これは例えばスチレンブタジエンゴム、エチレンプロピレンゴム、エチレンプロピレンジエンゴム、ブタジエンゴム、スチレンイソプレンスチレンブロック共重合体、スチレンブタジエンスチレンブロック共重合体、スチレンエチレン/ブチレンスチレンブロック共重合体、スチレンエチレン/プロピレンブロック共重合体、ニトリルゴムおよび塩素化ポリエチレンなどから選択され、重量%をベースにして約1重量%〜15重量%存在する。成形および加工助剤がバッフル材24に含まれてもよく、これは、パラフィンワックス(石ろう)、マイクロクリスタリンワックス(微晶ろう)、ポリエチレンワックス、ポリアミドワックスおよび天然ろうを含む群から選択され、重量%をベースにして約1重量%〜約15重量%存在してもよい。活性化後のバッフル材24の粘着性を高めるために粘着付与剤が与えられてもよく、脂肪族炭化水素樹脂、芳香族炭化水素樹脂、脂肪族/芳香族炭化水素樹脂、水素化された炭化水素樹脂、ポリテルペン樹脂、ロジンエステル樹脂、クマロンインデン樹脂、α−メチルスチレン樹脂およびポリスチレン樹脂の群から選択され、重量%をベースにして約1重量%〜約15重量%存在する。無機または有機の充填剤も重量%をベースにして約1重量%〜約20重量%、バッフル材24内に含まれてもよく、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、シリカ、硫酸カルシウム、珪酸アルミニウム、珪酸マグネシウム、珪酸カリウムアルミニウム、メタ珪酸カルシウム、軽石、ガラス球体および有機充填剤の群から選択される。
【0012】
バッフル材24は、好ましくは、例えばスクリュー、往復押出機、配合機など従来の連続して操作可能な機械に個々の成分を入れて調製される。押出機などの多数の注入口がある場所において、発泡剤を含めた反応性の薬剤を除いたバッフル材料の成分が第1の入口において加えられ、反応性の薬剤および発泡剤が下流口において加えられる。通常の処理時間は約2分である。バッフル材は、押出し機から出てきたところを成形用にペレット(粒状体、pellets)に切り取られてもよいし、磁気材と共押出し成形されてもよい。
【0013】
磁気材28は、好ましくは自由に曲げられて適合する材料であり、強磁性の表面に容易に付着する。磁気材28は、ニトリルゴムの中に配向され埋め込まれ、バリウムフェライトの粒子として提供されてもよい。本発明に基づくこのように有用な磁気材の一例は、イリノイ州マレンゴのアーノルドエンジニアリング社によってPlastiform(登録商標)1033として販売されている。Plastiform(登録商標)1033の材料は23℃で測定すると、米国材料試験協会のD−412規格において18%という広告表示された伸張率を有し、試料の厚みの7倍に相当する主軸上で180°曲げるのに十分な柔軟性を有し、最大エネルギー生産(Bd Hd最大)が1.6MGOe/12.7×10 kJ/m であり、残留磁気誘導は2500ガウス/255mTであり、保磁力(ポールコア・ヒステリシスグラフ(pole−core hysteresigraph))は2300エルステッド/183kA/mである。
【0014】
バッフル12は多様な形態に形成できる。まずは当然のことながら、該バッフルは、バッフル材24と磁気材28が重ねられ、共押出し成形された板に形成されてもよい。各々の層の厚みは、必要とされる磁力の量および満たされるべき部分の容量に応じて異なってよい。図2に示されるように、バッフル12は積層板30として提供され、実質的に平らで、バッフル材24と磁気材28の厚みは相対的に同じである。バッフル12は金型成形によって形成されてもよい。その場合は磁気材28が金型キャビティ内に導入され、バッフル材24のペレットがその後に導入されてもよく、約80℃〜100℃の範囲の温度に加熱され、通常は約120℃を超えない。したがって、磁気材28は、バッフル材24の融解温度を超えるだけでなく、好ましくは、その活性化温度を超え、焼き付け炉内でさらされる温度を超える融解温度を有する。
【0015】
バッフル12は不規則な形に適合させるために十分自由に曲げられる積層板30として提供されてもよいが、例えば図3および図4に示されたバッフル12aの実施形態のように、バッフル12をあらかじめ形成された3次元形に金型成形または押出し成形するのが望ましいであろう。バッフル12aは、図3および図4に示されたチャネル32などのような構造部材の湾曲した表面により容易に付着できる。図3に示されたように、チャネル32は、弓形隆起部36を有する下部パネル34を含み、上部パネル38は、一般的にU字状の下部パネル34の端部脚部40にふたをするまたは覆うように構成される。上部パネル38は下部パネル34の中にキャビティ42を画するように取り付けられ、キャビティ42の中に、あらかじめ構成されたバッフル12aが配置される。図3および図4に示されるように、磁気材28およびバッフル材24は、下部パネル34の弓形隆起部36を補完する構成である溝44を提供するように形成される。バッフル材24は、自由に曲げられる一方で、一般的には磁気材28よりも剛体である。したがって、バッフル材24のより厚い層は、より広いキャビティを満たすのみならず、バッフル42の形を保持するのに役立つ。図4に示されたように、キャビティ40が十分な活性化温度、一般的に約110℃〜190℃まで加熱されると、バッフル材は膨張して、キャビティ40の断面をふさいで密封する。
【0016】
さらに、図5および図6のバッフル12bの実施形態によって示されるように、バッフル12bは、磁気材28が、その上に横たわるバッフル材24の塊50より小さい細片46、48として提供され得るように構成できる。細片46、48は、実質的に平行で間隔を空けた配向に配置されるように示されており、その間に隙間52を提供し、各細片の周囲は、塊50の周縁部56の内側にあり、細片の周囲54と塊50のはじめの周縁部56との間に、活性化後のバッフル材24による付着を提供する。この配置は、バッフルを隣接する構造物に保持するために限定された磁気的付着部のみが必要とされ、バッフル材24と自動車車体10との間に改善された膨張後の付着が望まれる場合に有利である。図6に示されるように、膨張後、バッフル材24は実質的に自動車車体10に付着するまで膨張し、音響抑制の隔壁を提供する。
【0017】
図7は、バッフル12cの第4の実施形態を表しており、磁気材28の細片58には穴が開けられている。穴60は、バッフル材24の塊50が活性化後にそこを通過して流れ、改善された付着を提供することを可能にする。
図8は、バッフル12dとしてさらなる実施形態を表しており、バッフル材24は、その場所に沿った折れ曲がりを促進するように形成または切断された、延伸した溝64を有する板62として提供されてもよく、したがって板62は、溝64によって分離されたパネル66、68を有する。磁気材28は、間隔を空けて置かれた細片70、72として、2つの分離した部材として提供され、図8に示されるように、パネル66、68と、自動車車体10の近接する壁部74、76との間に配置される。こうした使用は、バッフル12dが鋭角的な角に使用される、図1に示される自動車車体10のエンジン用縦穴などにおいて、特に有用である。さらに、溝64は、内角上の配置を容易にするために、図8に示されるように細片70、72から離れた位置の、板62の上部面78上に与えられてもよい。また、溝64は、外角上の固定を容易にするために、細片70、72を受ける板62の下部面80上に与えられてもよい。
【0018】
本発明のバッフル12は、このように使用時に相当の柔軟性を提供する。示されたように、磁気材28自体が自由に曲げられ、下に横たわる壁面に適合する。活性化したバッフル材24の通過を可能にするために、磁気材に穴があけられていてもよい。バッフル12の板は、複雑な形態において所望の位置に配置できるように、型抜きなどによって所望の形に切断されてよい。バッフル材24の厚みは、満たすべきキャビティの容量によって異なる。さらに、バッフル12は、自動車車体10に不利な影響を与えることなく、焼き付けの前にいつでも移動させたり再配置したりできる。自動車車体10の使用が本発明のバッフル12の使用の実例であり、限定を意図してはいないということは、容易に認められるであろう。
【0019】
本発明の好ましい形態は上述の通りであるが、このような開示は、実例として挙げただけであり、本発明の範囲を解釈して限定された意味において利用されてはならないことが認識されるべきである。上述のような例示された実施形態の明白な変更は、本発明の精神から離れることなく、当業者によって容易に行えるであろう。
発明者は、請求の範囲に記載された通りの文字通りの発明の範囲から実質的に離れず、しかしその外にある装置に関して、道理にかなって公平な発明の範囲を決定および評価するために、均等論の原則に拠る意向であることをここに述べる。
【図面の簡単な説明】
【図1】自動車のシャシーの斜視図であり、可能なバッフルの配置をいくつか示している。
【図2】キャビティ内に配置する前の、本発明のバッフルのひとつの実施形態の縦断面図であり、バッフル材の層と磁気材の層の両方が実質的に平らに配置される様子を示している。
【図3】図2の実施形態を構造部材の壁の内部に配置した後の、膨張前の縦断面図である。
【図4】図3に類似の縦断面図であり、構造部材内における膨張後のバッフルを示している。
【図5】バッフルの別の実施形態の膨張前の上部平面図であり、バッフル材の塊の下に配置された、平行に間隔をおいて置かれた2つの磁気材の細片の使用を示しており、該細片が点線で示されている。
【図6】バッフル材の活性化および膨張後の、図5の実施形態の上部平面図である。
【図7】本発明のバッフルの第4の実施形態の上部平面図であり、バッフル材の塊の下に配置され、穴が開けられた磁気材の細片の使用を点線で示しており、該穴があけられた細片は、バッフル材の周縁部の相対的に内側にその周囲を有している。
【図8】本発明のバッフルの第5の実施形態の縦断面図であり、磁気材は、互いに直角に配向した構造部材の壁に磁気的に付着させた平行な細片として提供され、バッフル材は膨張前に溝を有し、折れ曲がりや壁に対する順応を容易にする。

Claims (23)

  1. 本体に磁気的に付着し、続いて熱に誘導されて膨張するバッフルであり、
    自由に曲げられる熱膨張性バッフル材の第1層と、自由に曲げられる磁気材の第2層と、を含むバッフル。
  2. バッフル材が自由に曲げられる磁気材に対して成形される、請求項1に記載のバッフル。
  3. バッフル材が自由に曲げられる磁気材と共押出し成形される、請求項1に記載のバッフル。
  4. 第1層が、第2層より広い表面積の塊を含む、請求項1に記載のバッフル。
  5. 前記塊が周縁部を有し、第2層が塊の周縁部より比較的引っ込んだ周囲を有する細片を含む、請求項4に記載のバッフル。
  6. 第2層に穴が開けられている、請求項4に記載のバッフル。
  7. 第1層が2つのパネルを含み、角度を有する関係にある2つのパネルの配置を容易にするために、該2つのパネルの間に溝を有する、請求項1に記載のバッフル。
  8. 第1層が外面を有し、該外面内に溝が提供される、請求項7に記載のバッフル。
  9. 第2層が、間隔を空けて配置された、磁気材からなる分離している第1細片および第2細片を含む、請求項1に記載のバッフル。
  10. 少なくとも一部分の第1層及び第2層が、実質的に平板の形態に形成される、請求項1に記載のバッフル。
  11. 少なくとも一部分の第1層及び第2層が、断面において実質的に弓形の形態に形成される、請求項1に記載のバッフル。
  12. 本体とバッフルの組み合わせであり、
    本体は強磁性部材を含み、
    バッフルは前記強磁性部材に近接して前記本体に磁気的に付着し、前記バッフルは、第1層の自由に曲げられる熱膨張性バッフル材と、第2層の自由に曲げられる磁気材とを含み、前記磁気材は、少なくとも一部の前記バッフル材と前記本体との間に配置される、本体とバッフルの組み合わせ。
  13. バッフル材が自由に曲げられる磁気材に対して成形される、請求項12に記載の組み合わせ。
  14. バッフル材が自由に曲げられる磁気材と共押出し成形される、請求項12に記載のバッフル。
  15. 第1層が、第2層より広い表面積の塊を含む、請求項12に記載のバッフル。
  16. 前記塊が周縁部を有し、第2層が塊の周縁部より比較的引っ込んだ周囲を有する細片を含む、請求項15に記載のバッフル。
  17. 第2層に穴が開けられている、請求項15に記載のバッフル。
  18. 本体が角度を形成して配向する2つの壁部を含み、第1層が2つのパネルを含み、角度を有する関係にある2つのパネルの配置を容易にするために、該2つのパネルの間に溝を有する、請求項12に記載のバッフル。
  19. 第1層が外面を有し、該外面内に溝が提供される、請求項18に記載のバッフル。
  20. 第2層が、間隔を空けて配置された、磁気材からなる分離している第1細片および第2細片を含む、請求項12に記載のバッフル。
  21. 少なくとも一部分の第1層及び第2層が実質的に平板に形成され、本体がこれに対応してバッフルを受けるための実質的に平らな壁を含む、請求項12に記載のバッフル。
  22. 少なくとも一部分の第1層及び第2層が、断面において実質的に弓形の形態に形成され、前記弓形部分が、それに対応する本体の弓形部分に補完的に配置される、請求項12に記載のバッフル。
  23. 本体を提供し、バッフルを提供し、強磁性の構成部分に近接してバッフルを本体に磁気的に付着させ、バッフル及び本体を高温にさらす各々の段階を含む、本体上にバッフルを提供する方法であり、
    本体は強磁性の構成部分を有し、
    バッフルは第1層の自由に曲げられる熱膨張性バッフル材と、第2層の自由に曲げられる磁気材とを有し、
    バッフルは少なくとも一部の本体の形態に実質的に適合し、
    バッフル及び本体を高温にさらすことにより、バッフル材が膨張して磁気材の周囲の本体に付着する、本体上にバッフルを提供する方法。
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