JP2008044368A - 穴を永久に塞ぐことを特に目的とした打抜き品 - Google Patents

穴を永久に塞ぐことを特に目的とした打抜き品 Download PDF

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Abstract

【課題】特に金属シートまたはプラスティックス部材の中にある穴を永久に塞ぐことを特に目的とした打抜き品を提供する。
【解決手段】耐熱性の裏地を含んで成る少なくとも部分的に片側が自己接着性をもつように処理された基質層を有し、該基質層は少なくとも一部分が塞ぐべき穴の外側の縁を越えて延び出した形をしており、また該基質層は接着性の処理がなされた側に熱で賦活し得る発泡性材料のブロックを備え、その面積は塞ぐべき穴の面積よりも大きく且つ好ましくは該基質層の面積よりも小さく、穴が完全に打抜き品によって覆われるように該打抜き品は塞ぐべき穴の上方を被覆していることを特徴とする打抜き品。
【選択図】図1

Description

本発明は、好ましくは金属シートまたはプラスティックス部材の中にある穴を永久に塞ぐことを目的とした打抜き品(stamped product)、並びに穴を永久に塞ぐ方法に関する。
金属シートおよび/またはプラスティックスから比較的複雑な構造物を製造する過程において、該構造物の製作システムの結果として、塗装の目的または溶接の目的のいずれにせよ、これらの金属シートまたはプラスティックスの裏側にあるキャビティーに到達するために、シートまたはプラスティックスの中に穴を開けなければならない事態が生じることは避けられないことである。
所望の操作が終った後、通常これらの穴はもはや不要であり、実際上邪魔になる。何故なら空気、大気中の水分、または水がこれらの穴を通って構造物の中に侵入し、これによって例えば酸化過程(錆の発生)が起こり得るからである。これらの問題を避けるための簡単な解決法は、使用後に再び穴を塞いでしまう方法である。
特定的には、現代の乗物、例えば船舶、陸上車、(トラック、乗用車など)、航空機、宇宙船、およびこれらの組み合わせ、例えば水陸両用車輛を製造する過程において、組立工程で金属シートまたはプラスティックスからつくられた多数の個々の部品の中には種々の大きさの穴がつくられるであろう。穴の直径は典型的には5〜50mmである。以後の操作においては、被覆されていない穴を通って車輛の中に侵入する水または水蒸気による腐蝕を防ぐために、これらの穴は気密性、特に防水性が得られるように再び塞がれなければならない。その他に、客室における雑音を抑制する上でかなりの改善が得られるように穴を塞ぐことが要求される。
本明細書の下記の説明においては、乗用車の車体を例にして本発明の基礎となる問題およびその解決法を説明する。この説明が本発明の概念をこの用途に限定しないことは明らかである。ここで説明される用途は、本発明が特に有利な結果をもたらす技術的分野の一部に過ぎない。
この観点から車体への使用を参照する場合、当業界の専門家はこれらの参照が車体以外の他のすべてにおける用途の可能性を包含することを理解すべきである。
現時点において、車体の作業用の穴は一般にプラスティックスの栓を使用して塞がれるが、これは一方では或る種の場合穴を確実に塞ぐことができず、また他方ではその製造は比較的複雑であり、費用がかかる。それぞれの大きさの穴がその穴の大きさに合う特定の栓を必要とする。これには、論理的なまた管理上の複雑さが大きく、また栓を購入するコストが含まれる。従って生産ラインにおいて異なった大きさのストッパーを多数保持しておき、それぞれを指定された貯蔵瓶の中に入れておかなければならない。接着テープを穴の大きさに合う長さに打抜きまたは分離しておくことがこの目的に適している。しかし接着テープといえども、市場の増大する要求を常に満たしているとは限らない。
特許文献1に既に記載されているように、特定の穴を塞ぐのに適したシステムは、少なくとも部分的に片側が自己接着性をもつように処理された基質層から構成された打抜き品を含み、該基質層は面積が塞ぐべき穴の面積よりも大きい耐熱性の裏地を含んで成り、該基質層には、特に接着性をもつように処理された側に、熱で賦活し得る接着性シートの第
1の区画が備えられ、その面積は塞ぐべき穴の面積より大きいが基質層の面積より小さい。塞ぐべき穴の上に該打抜き品を被覆し、穴が第1の区画で実質的に覆われるようにする。上記の熱で賦活し得る接着性シートは密封を行うには極めて適しているが、比較的高価である。
被覆区域の乾燥工程におけるような高温において穴を完全に充填するか。および/またはそれを十分に被覆する成分を打抜き品の中に導入できる可能性は特許文献2に記載されている。しかし穴を完全に塞ぐことを保証するためには、発泡していない成分が高い発泡度を示す必要があることはわかっている。何故なら広がる方向は、片側が自己接着性処理が行われた打抜き品に対して接着性をもつ側だけに限られるからである。このように発泡度が高いことが必要な結果、生じた塞がれた穴の中の材料は密度が比較的低く、このことは雑音減衰性に対しては悪影響を及ぼす。これに加えて、金属シートに発泡体が接着しているために、この種の穴を塞ぐ強度は弱い。何故ならば、材料は穴の縁と接触しているだけであり、型押しを行った側から遠い側では金属シートにほとんど接触していないからである。その結果、上記の用途の分野に対して極めて重要な性質である貫通強度は低くなる。
発泡性の他にEVAをベースとした接着成分に対しては、例えば特許文献3に記載されているような熱接着性をもった発泡性材料を打抜き品の上に積層化することにより、著しい改善を行うことができる。即ち突き出した接着テープの縁を任意の形および大きさで熱接着性の打抜き品に確実に固定することができ、温度処理を行った後、基質に対して発現する強い結合のために発泡した材料はさらに自分自身に接着し、これが穴を充填し、またアセンブリーを密封する。これに加えて、例えばポリエステル繊維からつくられた温度に安定な不織布で発泡性材料を補強することができる。この種の穴を塞ぐのに適した打抜き品には、例えば特許文献4および特許文献5に記載されているような接着テープおよび熱で賦活し得るゴム材料および合成ゴム材料をベースにした熱接着性材料を含んで成るものが含まれる。
国際公開第2006/053827 A1号パンフレット。 国際公開第2005/097582 A1号パンフレット。 ヨーロッパ特許第1 114 113 A1号明細書。 ドイツ特許第10062859 A1号明細書。 国際公開2005/118735 A1号パンフレット。
本発明の目的は、車体の特に金属シートまたはプラスティックス部材の中にある穴を永久に塞ぐのに適した打抜き品であって、水分の通過を除去し、雑音の抑制を改善し、車体の下部に小石があたった時、および/または内部、特に床の区域に機械的な応力が生じたときにおいても確実に穴が塞がれているように該穴を塞ぐ打抜き品を提供することである。
この目的は、主請求項である請求項1記載のような打抜き品によって達成される。その他の従属請求項には本発明の主題の有利な展開、並びに穴を永久に塞ぐ方法が記載されている。
従って本発明によれば、耐熱性の裏地を含んで成る少なくとも部分的に片側が自己接着性をもつように処理された基質層を含んで成り、該基質層は塞ぐべき穴の外側の縁を少なくとも部分的に越えて延び出した形をしており、また該基質層は接着性の処理がなされた側に熱で賦活し得る発泡性材料のブロックを備えている特に金属シートまたはプラスティックス部材の中の穴を永久に塞ぐことを特に目的とした打抜き品が提供される。該ブロックの面積は塞ぐべき穴の面積よりも大きいが、好ましくは該基質層の面積よりも小さく、穴が完全に打抜き品によって覆われるように打抜き品は塞ぐべき穴の上方において被覆されている。
基質層は熱で賦活し得る発泡性の材料のブロックの周りを必ずしもすべて覆っている必要はない。有利な一具体化例においてはそうである。例えば基質層が矩形の基質の面積をもっている場合、基質層は二つの部分だけがブロックを越えて突き出していることができる。基質層の片が熱で賦活し得る発泡性材料のブロックよりも狭い場合でさえも、打抜き品を確実に位置させる機能を果たすことができる。さらに好適な場合として、基質層の面積は発泡していないブロックの面積よりも大きい。
本発明の一具体化例においては、基質層と熱で賦活し得る発泡性材料のブロックとの間に積層体が存在し、これは金属、金属箔、例えばアルミニウム箔、金属含有箔、または他のかたいプラスティックスのシート、例えばPETシートから構成されていることが特に好ましい。この積層体は、好ましくは片側または両側に、下記に述べるような接着剤を用いて自己接着性の処理が施されていることが有利である。
シートは厚さが好ましくは30〜500μmであり、金属箔は最高3mmである。積層体は打抜き品全体の安定性を増加させるための強度をもっている。特に貫通強度は打抜き品をつけた穴に制御しながら貫通を行うことによって決定される。この方法は、引張り強さ測定機を使用し、ピンを上方の力変換器の中に固定し、一定の速度(300mm/分)でピンを金属シートの中の水平に位置する穴の上へと動かし、次いで打抜いて圧しつけ穴を塞ぐ方法に基いている。選ばれる穴は直径が40mmの円形の切り欠きである。鋼のシートは厚さが1mmであり、リングの上に載せられ、穴の塞がれた場所に圧し込まれた際、最大30mmだけ穴を通って動くことができる。ピンの先端は丸められ、直径20mm,円弧の高さが3mmのISO 8677のコップ状の頭部をもったボルトになり、一つの変換器に熔接されている。ピンを30mmだけ穴を通して圧し込むのに必要な力を測定する。金属とシートとの接着が非常に良好な場合には、この数値は積層体の横方向および長手方向の引張り伸び特性と関連している。打抜き品を補強するのに使用し得る積層体は、本発明に従えば200〜2000Nの貫通強度をもっている。
打抜き品は対称的な構造をもち、特に基質層、ブロックおよび望ましい場合存在する積層体は望ましくは同心円的に配置され、特に塞がれるべき穴の上方に同心円的に配置されていることが好ましい。
基質層、ブロック、および望ましい場合存在する積層体の等高線は、塞がれるべき穴の等高線に対応していることが有利である。このことは特にブロックに関して適用される。これによって打抜き品の個々の層は対称的に投影される。本発明の有利な一つの発展においては、裏地はアルミニウムの箔、織物の裏地、またはプラスティックスのシート(例えばPVC、PP、PET、PU)から構成されているが、厚さは好ましくは
・アルミニウム箔に対しては30〜120μm、
・織物の裏地に対しては100〜300μm、
・プラスティックスシートに対しては30〜300μmである。
本発明の特に有利な一つの発展においては、打抜き品に使用される裏地材料は綿の織物を含んで成り、特にそのメッシュ番手は140〜160、好ましくは148(縦糸の番手が74、横糸の番手が74であることを意味する)である。縦糸の番手が70〜80、横糸の番手が70〜80であることがさらに好適である。
打抜き品に対する裏地材料としてはこの他に公知のすべての繊維布裏地材料、例えば織物、編物、または不織布を使用することができる。「不織布」という言葉はEN 290
92(1988)に従う少なくとも繊維布性のシート状の構造物、およびステッチボンドされた(stitchbonded)不織布、および同様な系を含んでいる。また同様に積層化した織物および編物を含むスペーサー繊維布を含むことができる。
繊維布性の裏地材料に対し考えられる原料には、特にポリエステル、ポリプロピレン、ビスコース、ステープルレーヨン、または綿の繊維が含まれる。しかし本発明はこれらの材料に限定されるものではなく、発明的な行為を必要とせずに当業界の専門家には明らかなように、ウエッブを製造するための多数の他の繊維を使用することができる。重要なことはこれらの材料が必要な耐熱性をもっていることである。
裏地上の接着剤としては、原理的には多様な種類の重合体系を使用することができ、接着性および温度安定性が本発明の要求に従うならば、天然ゴムまたは合成ゴム、およびまたアクリル系のものが特に有利であることが示されている。鋼に対する接合強度が少なくとも5N/25mmであることがさらに好適である。適当な接着剤は、K値が少なくとも20、特に30(それぞれの場合25℃において1重量%のトルエン溶液中で測定)よりも大きいこのような接着剤の溶液を、濃縮してホットメルトとして処理し得る系にしたアクリルのホットメルト(hotmelt)をベースにしたものである。この場合、天然ゴムまたは合成ゴムから成る群から、または天然ゴムおよび/または合成ゴムの任意所望の配合物から構成された接着剤を使用することができ、天然ゴムは必要な純度および粘度のレベルに依存して、原理的にはすべての入手できる級のもの、例えばクレープ(crepe)、RSS、ADS、TSRまたはCV級のものから選ぶことができ、合成ゴムは不規則に共重合させたスチレン−ブタジエンゴム(SBR)、ブタジエンゴム(BR)、ブチルゴム(IIR)、ハロゲン化されたブチルゴム(XIIR)、アクリレートゴム(ACM)、エチレン−酢酸ビニル共重合体(EVA)およびポリウレタン、および/またはそれらの配合物から選ぶことができる。加工性を改善するために、全エラストマーの割合に関し10〜50重量%の熱可塑性エラストマーをゴムに加えることがさらに好適である。この点に関し代表的な例として特に相容性をもったスチレン−イソプレン−スチレン(SIS)およびスチレン−ブタジエン−スチレン(SBS)製品を挙げることができる。
使用できる粘着付与性樹脂には既に公知の文献に記載された粘着付与性樹脂が例外なく含まれる。代表的なものとしては、それらの不均化された、水素化された、重合したおよびエステル化された誘導体および塩、脂肪族および芳香族の炭化水素樹脂、テルペン樹脂、テルペン−フェノール樹脂を挙げることができる。これらの樹脂および他の樹脂の任意所望の組み合わせを使用して要求に合うように得られる接着剤の性質を調節することができる。Donatas Satas著、「Handbook of Pressure Sensitive Adhesive Technology」(van Nostrand,1989年発行)は当業界の現状を記述した事項に関して迅速に参照を行うことができる。
さらに好ましくは発泡していないブロックの熱で賦活し得る発泡性材料は加硫し得るゴム材料、また好ましくはEVA材料から構成され、その厚さは0.5〜3mmである。後者は付加成分および装甲(armouring)成分から成っている。付加成分は、適切な場合PE、PPおよび変性EVAで変性され、交叉結合過程に対するエポキシド官能基をもったEVA−マレイン酸無水物共重合体から構成されている。装甲成分は好ましくは随時エチレン・プロピレン共重合体との混合物の形のポリエステル−ブロック−エステルおよびポリエーテル−ブロック−アミンを含んで成り、ここでエチレン・プロピレン共重合体はEPDMで置き換えることができる。EVAの酢酸ビニル含量は約5〜40重量%であることが有利である。グラフト化されたマレイン酸無水物は約0.4〜12重量%で存在している。残りは三元重合体を含む他のポリオレフィン成分、充填剤、例えば白亜、硫酸バリウム、着色剤、熱賦活性の発泡剤、および他の付加物、例えば樹脂、燃焼遅延剤
、補強材、殺黴剤、酸化防止剤、光安定剤、および熱安定剤から構成されている。EVAはマトリックスをつくるために押し出すことが好ましい。
加硫し得るゴム材料は天然ゴムおよび/または合成ゴム、即ち二重結合を含む共重合体をベースにした反応性成分、および/またはブチレン、イソブチレン、エチレン、プロピレン、アクリロニトリル、ブタジエン、イソプレン、シクロペンタジエン、スチレン、およびこれらとハロゲン化された単量体との組み合わせをベースにしたブロック共重合体および三元重合体に基づく反応性成分から構成されていることが好ましい。液体のゴム、固体のゴム、およびエラストマーを、助剤、例えば充填剤、発泡剤、加硫剤、加硫促進剤、触媒、老化防止剤、およびレオロジー助剤と混合して使用することができる。液体のゴムは特に末端の官能基をもつテレキーリック(telechelic)重合鎖である。また接着促進剤としては組成物中に有機シランを混入することができる。
多くの小さい穴を塞ぐのに使用できる発泡していないブロックの典型的な大きさは直径が10〜60mm、特に30〜40mmの円板の大きさである。
高温において熱で賦活し得る発泡性材料の内部における化学的な交叉結合反応(エポキシドおよびマレイン酸無水物のブロック、および/または加硫剤および有機シランをベースにした)の結果として、該材料と結合が生じる表面との間に大きな力が生じ、生成物は高い内部の力を得ることができる。
熱で賦活し得る発泡性材料は次のような一連の特徴をもっている。
・これらの材料は室温において高い凝集力と弾性をもっている。
・これらの材料は自動車の技術における典型的な基質に対して高い接着力をもっている。
本発明の概念に対しては、少なくとも片側にフォッギング(fogging)のない圧感性の接着剤が被覆されたフォッギングのない裏地、および熱で賦活し得る発泡性材料のフォッギングのないブロックを含んで成るフォッギングのない打抜き品が特に有利である。
この打抜き品は、短時間高温に露出し、熱で賦活し得る発泡性材料を賦活することにより、車体に永続的に接合する。120℃より高く200℃より低い温度が特に有利であり、このような温度に約20分間露出しなければならないことがわかった。
穴、特に乗物の車体の穴を本発明の打抜き品で塞ぐ方法は、下記の段階を含んで成ることを特徴としている。
・穴が打抜き品により、特にブロックにより完全に覆われるようにして塞ぐべき穴に打抜き品を被覆する。
・打抜き品を約20分間120〜200℃の温度に露出し、熱で賦活し得る発泡性材料が発泡し、これによって穴を塞ぎ、特に穴の縁を完全に取り囲むようにする。
打抜き品の発泡は、好ましくは車体の外殻に対する典型的な仕上げ操作、特に被覆した後の乾燥、車体の下部を保護した後の乾燥、或いは陰極析出を行った後の乾燥を行う際に、熱を供給ことにより行われる。このようにしてそれ余計な操作は不要になる。該乾燥操作の際に車体を加熱することが必要なため、発泡体を発泡させて膨張させるのに十分なエネルギーが存在している。別の方法としては、輻射線加熱器または赤外線ランプによって局所的にエネルギーを供給することにより発泡体を膨張させる。特に機械的な応力が高い場合には、本発明の打抜き品は従来公知の解決法よりも優れている。同じことは雑音の抑制の考察にも適用される。基質層/熱で賦活し得る発泡性材料/積層体の組み合わせにより雑音の抑制および強度は大幅に改善される。これに加えて一つの具体化例の打抜き品で多数の異なった大きさの穴を覆うことが可能である。
本発明の打抜き品は次の特徴をもっている:
・耐負荷能力/貫通抵抗性が非常に高い。
・水分/水分に対する障壁性に関して密封性が非常に良好である。
・雑音/音響の抑制に関する効果的な密封性をもっている。
・アセンブリーの強度をさらに高くし、雑音をさらに減衰させるために、重い材料、例えば金属の小板を積層化して導入することにより、簡単且つ廉価に装着が行える。
また、敏感な穴の縁に生じる薄いペイントのフィルムは腐蝕を抑制する上で弱点となるが、発泡した打抜き品は発泡した材料でこのような敏感な穴の縁を取り囲み、これによって穴を特別に保護する。
次に、二つの添付図面を参照して特に金属シートまたはプラスティックスの部材における穴を永久に塞ぐ打抜き品を詳細に説明するが、これらの説明は決して本発明を制限する意図をもつものではない。
添付図面において車体5の中には、本発明の構成システムにより塞ぐ必要がある穴4が存在している。
この目的に対しては、接着剤の層で処理された織物の裏地またはプラスティックスシートの裏地をもつ基質層1を備えた打抜き品を穴4に固定し、穴4が打抜き品によって完全に覆われるようにする。
打抜き品の面積は塞ぐべき穴の4の面積よりも大きい。
接着剤で処理された側の基質層1の中央に、金属、金属箔またはかたいプラスティックスシートから、この場合には金属箔からつくられた積層体2が置かれている。
積層体2の上にはブロック3および熱で賦活し得る発泡性材料が存在し、その面積は塞ぐべき穴4の面積より大きく且つ基質層1の面積より小さいが、積層体2より大きいかまたはそれと同じ大きさである。
熱で賦活し得る発泡性材料のブロック3を賦活する高温に打抜き品を短時間露出し、これによって打抜き品を車体5に永続的に結合させる。
この製品の構成に関しては、図2に示されているような他の幾何学的構成が考えられ、この場合基質材料1は熱で賦活し得る発泡性材料をぐるっと取り囲んでいる必要はなく、矩形の試料の場合基質材料は、熱で賦活し得る発泡性材料の二つの幅方向へだけ突き出している。基質材料の片が熱で賦活し得る発泡性材料よりも狭い場合でも、位置決めの機能を行うことができる。
塞ぐ必要がある車体の穴、並びに熱をかけた結果塞ぐべき穴が塞がれた後の状態を示す図。 打抜き品の種々の具体化例。

Claims (11)

  1. 特に金属シートまたはプラスティックス部材の中にある穴を永久に塞ぐことを特に目的とした打抜き品であって、耐熱性の裏地を含んで成る少なくとも部分的に片側が自己接着性をもつように処理された基質層を有し、該基質層は少なくとも一部分が塞ぐべき穴の外側の縁を越えて延び出した形をしており、また該基質層は接着性の処理がなされた側に熱で賦活し得る発泡性材料のブロックを備え、その面積は塞ぐべき穴の面積よりも大きく且つ好ましくは該基質層の面積よりも小さく、穴が完全に打抜き品によって覆われるように該打抜き品は塞ぐべき穴の上方を被覆していることを特徴とする打抜き品。
  2. 基質層と熱で賦活し得る発泡性材料のブロックとの間に積層体が存在していることを特徴とする請求項1記載の打抜き品。
  3. 該積層体は金属、金属箔、例えばアルミニウム箔、金属を含む箔、またはかたいプラスティックスシート、例えばPETのシートから構成され、好ましくは片側または両側が自己接着性をもつように処理されていることを特徴とする請求項2記載の打抜き品。
  4. 基質層はどの点においても穴の外側の縁を越えて突き出ていることを特徴とする請求項1〜3記載の打抜き品。
  5. 基質層の面積は該ブロックの面積よりも大きく、特にいずれの点においてもブロックを越えて突き出ていることを特徴とする上記請求項の少なくとも一つに記載された打抜き品。
  6. 該打抜き品は対称的な構造をもち、および/または、特に塞ぐべき穴の上方に打抜き品が同心円的に配置された場合、基質層、ブロックおよび望ましい場合には存在する積層体が同心円的に配列されていることを特徴とする上記請求項の少なくとも一つに記載された打抜き品。
  7. 基質層、ブロックおよび望ましい場合には存在する車体の等高線は塞ぐべき穴の等高線に対応していることを特徴とする上記請求項の少なくとも一つに記載された打抜き品。
  8. 使用される裏地材料はアルミニウム箔、繊維布材料の裏地、またはプラスティックスシート、例えばPVC、PP、PETまたはPU、特に横糸の番手が70〜80であるかおよび/または縦糸の番手が70〜80の綿織物を含んで成っていることを特徴とする上記請求項の少なくとも一つに記載された打抜き品。
  9. 発泡していないブロックの熱で賦活し得る発泡性材料は加硫されたゴム材料、好ましくはEVA材料から構成され、および/または0.5〜3mmの厚さをもっていることを特徴とする上記請求項の少なくとも一つに記載された打抜き品。
  10. 穴、特に車体の中にある穴を上記請求項の少なくとも一つに記載された打抜き品を用いて塞ぐ方法において、下記の段階、即ち
    穴が打抜き品により、特にブロックにより完全に覆われるように塞ぐべき穴に該打抜き品を被覆し、
    打抜き品を約20分間120〜200℃の温度に露出し、これによって熱で賦活し得る発泡性材料が発泡して穴を充填し、特に完全に穴の縁を取り囲むようにすることを特徴とする方法。
  11. 上記請求項の少なくとも一つに記載された打抜き品を備えた穴、特に車体の中にある穴
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