KR101359240B1 - 전성 캐리어를 갖는 보강체, 배플 및 시일 - Google Patents

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Abstract

전성 캐리어(10)를 갖는 보강체, 배플 및 시일을 형성하는 방법이 개시되어 있습니다. 이 방법은 전성 캐리어(10)에 활성화 재료(38)를 인가하는 단계와, 활성화 재료(28), 전성 캐리어(10) 또는 이들 양자 모두를 외형 형성하는 단계를 통상적으로 포함한다.
Figure R1020087005343
활성화 재료, 전성 캐리어, 시일, 배플, 보강체

Description

전성 캐리어를 갖는 보강체, 배플 및 시일 {REINFORCEMENTS, BAFFLES AND SEALS WITH MALLEABLE CARRIERS}
본 출원은 2005년 8월 4일자로 출원된 미국 가 출원번호 제60/705,561호 및 2006년 8월 1일자로 출원된 일련번호가 지정될 예정인 미국 출원(변호사 도켓번호 제1001-218호)의 출원일의 우선권을 주장하며, 이들은 모든 목적을 위해 여기에 참조로 합체된다.
본 발명은 일반적으로, 자동차와 같은 제조 물품에 시일, 배플, 보강체, 또는 이들의 조합을 제공하는 부재에 관한 것이다.
수년 동안, 산업 및 특히 운송 산업은 자동차와 같은 제조 물품에 배플, 시일, 구조 보강체를 제공하기 위한 부재를 설계하는 것에 관심이 있었다. 일례로서, 미국특허 제5,755,486호, 제4,901,500호 및 제4,751,249호가 종래 기술의 장치들을 개시한다. 일반적으로, 부재는 활성화 재료가 배치된 캐리어를 포함한다. 이러한 부재들의 설계는 서로 해로울 수도 있는 다양한 인자를 포함할 수 있다. 예컨대, 이러한 부재가 비교적 저렴한 것이 통상 바람직하다. 그러나, 이 부재를 위한 공정 및 재료의 비용은 특히 부재가 1개 이상의 윤곽을 포함하도록 형상화되는 것이 바람직한 상황에서 비용을 상승시킬 수 있다. 따라서, 본 발명은 경합하 는 설계 인자를 효율적으로 극복하거나 다른 이점을 제공하는 보강체, 배플 또는 시일을 위한 부재를 제공하며, 이는 하기 설명에서 명백해질 수 있다.
본 발명은 자동차와 같은 제조 물품의 구조체에 시일, 배플, 보강체, 또는 이들의 조합을 제공하는 방법에 관한 것이다. 이 방법에 따르면, 전성(malleable) 캐리어 부재가 제공되며, 활성화 재료가 전성 캐리어와 합체되어(associated), 부재를 형성한다. 양호하게는, 활성화 재료의 체적은 전성 캐리어의 체적의 적어도 500%이다. 또한, 전성 캐리어, 활성화 재료, 또는 이들 양자 모두는 이 방법에 따라 형상화되며, 형상화 단계는 1) 전성 캐리어를 소정의 구조로 형상화하고 활성화 재료를 전성 캐리어 상에 성형하는 단계, 2) 전성 캐리어 및 활성화 재료를 형상화하는 단계를 포함하는 방식으로 부재를 형성하고 부재를 물품의 구조체에 인가하기 위해 활성화 재료를 전성 캐리어 상에 성형하는 단계, 또는 3) 활성화 재료를 캐리어 상에 배치하고 캐리어의 적어도 일부를 굴곡시켜서, 캐리어 및 활성화 재료를 구조체에 부착하는 단계 중 적어도 하나 또는 조합을 통상적으로 포함한다.
본 발명의 특징 및 발명의 실시예는 하기의 상세한 설명, 청구의 범위 및 하기에 간단한 설명이 있는 도면을 판독할 때 더욱 명백해 질 것이다.
도1은 본 발명의 실시예에 따른 예시적인 캐리어 재료의 정면도이다.
도2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 예시적인 캐리어 재료의 정면도이다.
도3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 예시적인 캐리어 재료의 정면도이다.
도4는 본 발명의 실시예에 따른 예시적인 부재의 단면도이다.
도5는 본 발명의 실시예에 따른 예시적인 부재의 사시도이다.
도6은 본 발명의 실시예에 따른 예시적인 구조체의 단면도이다.
도7은 본 발명의 실시예에 따른 예시적인 부재의 정면도이다.
도8은 도7의 예시적인 부재의 단면도이다.
도8a는 기판에 적용되는 도7 및 도8의 부재의 측면도이다.
도9는 본 발명의 실시예에 따른 예시적인 부재의 정면도이다.
도10은 도9의 예시적인 부재의 측면도이다.
도11은 자동차의 예시적인 구조체에 적용되는 도9 및 도10의 예시적인 부재의 측면도이다.
본 발명에는 제조 물품의 1개 이상의 구조체에 시일, 배플, 보강체, 또는 이들의 조합을 제공하기에 적절한 부재의 제공, 및 부재를 형성하고 부재를 제조 물품의 1개 이상의 구조체에 인가하기 위한 방법이 기재되어 있다. 동시에, 1개 이상의 구조체 및 부재는 부재에 의해 제공된 기능적 속성(예컨대, 소음 감소, 시일, 강도, 이들의 조합 등)으로 인해 제조 물품에 일반적으로 바람직한 시스템 또는 조립체를 형성한다. 부재가 보트, 열차, 빌딩, 설비, 주택, 가구 등과 같은 다양한 제조 물품의 다양한 구조체와 관련하여 사용될 수도 있다는 것이 고려된다. 그러나, 부재가 자동차와 같은 운송 차량의 구조체 또는 조립체에 인가하는데 특히 적절하다. 일반적으로, 부재는 자동차의 본체, 프레임, 엔진, 후드, 트렁크, 범퍼, 이들의 조합 등의 구성요소와 같은 자동차의 다양한 구조체에 인가될 수도 있다.
부재는,
1) 전성 캐리어,
2) 전성 캐리어 상에 배치되는 활성화 재료, 및
3) 선택적으로는, 캐리어, 활성화 재료, 또는 이들 양자 모두에 연결되는 1개 이상의 체결구
중 하나 이상을 통상적으로 포함한다.
부재를 형성하는 방법은,
1) 전성 캐리어를 제공하는 단계,
2) 활성화 재료를 전성 캐리어와 합체시키는 단계,
3) 활성화 재료, 전성 캐리어, 또는 이들 양자 모두를 형상화하는 단계, 및
4) 선택적으로는, 1개 이상의 체결구를 활성화 재료, 전성 캐리어, 또는 이들 양자 모두에 연결하는 단계
중 하나 이상을 포함한다.
이 명세서에서 사용된 바와 같이, 캐리어에 적용되는 전성이라는 용어는, 캐리어가 형상화되거나 형성되게 하는 유연도를 갖는다는 것을 일반적으로 의미한다. 본 발명에 따른 전성인 재료는 약 1000MPa보다 작지만 클수도 있고, 더 통상적으로는 약 700MPa보다 작고, 더 통상적으로는 약 500MPa보다 작고, 더 통상적으로는 약 350MPa보다 작고, 그러나 통상적으로 약 10MPa보다 크지만 작을 수도 있고, 더 통상적으로는 약 70MPa보다 크고, 더 통상적으로는 약 100MPa보다 크고, 더 통상적으 로는 약 250MPa보다 큰, 항복 응력을 갖는다.
적절한 전성 캐리어 재료는 제한되지는 않으면서, 중합체 재료(예컨대, 엘라스토머, 플라스틱 등), 금속, 복합 재료, 섬유성 재료, 이들의 조합 등을 포함할 수 있다. 실질적으로 전체적으로 1개 이상의 금속으로 구성되거나 이를 포함하는 재료는 전성 캐리어로 이용하기에 특히 적절하다. 예시적인 금속은 제한되지는 않으면서, 알루미늄, 강, 철, 마그네슘, 아연, 납, 주석, 티타늄, 몰리브덴, 바나듐, 지르코늄, 크로뮴, 구리, 텅스텐, 니켈, 은, 금, 백금, 이들의 조합 등을 포함한다.
일반적으로, 전성 캐리어는 다양한 구조로 형성될 수도 있다. 일 실시예에서, 캐리어는 전성 재료의 1개 이상의 스트립으로 형성될 것이다. 이 명세서에서 사용되는 바와 같이, 재료의 스트립은 연장 길이 및 최대 직경을 갖는 임의의 구조의 재료이며, 최대 직경은 연장 길이보다 실질적으로 작다. 예컨대, 최대 직경은 연장 길이의 20%보다 작고 더 통상적으로는 약 10%보다 작고 더 통상적으로는 약 2%보다 작고 더 통상적으로는 0.5%보다 작아야 한다. 연장 길이는 스트립이 실질적으로 직선으로 배열될 때의 스트립의 길이이며, 최대 직경은 길이에 대해 실질적으로 수직인 스트립의 최대 치수이다. 따라서, 예컨대, 권취된 원통 와이어는 와이어가 권취되지 않는 경우에 실질적으로 직선으로 배열되는 스트립으로 고려되며, 와이어의 최대 직경이 연장 길이보다 작다. 예시적인 스트립은 와이어, 코일, 스트랩, 이들의 조합 등을 포함한다.
도1 내지 도3을 참조하면, 본 발명에 사용하기에 적합한 적절한 캐리어 재 료(10, 12, 14)의 실시예가 도시되어 있다. 재료들 각각은 재료(10, 12, 14)를 형성하기 위해 서로 상호얽혀진(interwined)[예컨대, 상호엮어지는(interwoven)] 복수(예컨대 2, 3, 4, 5 이상)의 스트립(18)을 포함한다. 도1에서, 캐리어 재료(10)는 복수의 상호엮어진 스트립(18)(예컨대, 와이어)을 포함한다. 도2의 캐리어 재료(12)는 벌집 배열로 구성되는 복수의 스트립(18)(예컨대, 와이어)을 포함한다. 또한, 도3의 캐리어 재료(14)는 비교적 큰 개구(20) 및 비교적 작은 개구(22)를 형성하도록 배열되는 복수의 스트립(18)(예컨대, 와이어)을 포함한다. 일반적으로, 와이어 메쉬 및 특히 금속 또는 플라스틱 와이어 메쉬 제품은 캐리어 재료로 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 부재를 형성하기 위해서는, 활성화 재료는 캐리어 재료와 통상적으로 합체된다(예컨대, 연결된다, 배치된다, 둘러싼다 등). 캐리어 재료는 활성화 재료가 캐리어 재료와 합체되기 전 또는 후에 캐리어로 형성될 수도 있다. 예컨대, 캐리어 재료는 원하는 형상의 캐리어를 형성하도록 절단될 수도 있으며, 활성화 재료는 이 후에 캐리어와 합체될 수도 있다. 다르게는, 활성화 재료는 캐리어 재료와 합체될 수도 있으며, 이 후 절단하거나 다르게는 캐리어를 위한 캐리어 재료를 형성하는 것이 후속된다.
본 발명에 사용되는 바와 같이, 활성화 재료라는 용어는 소정 조건으로 노출 시에 경화(예컨대, 열 경화)하거나, 팽창(예컨대, 발포)하거나, 연화하거나, 유동하거나 이들의 조합을 위해 활성화될 수 있는 재료를 의미하는 것으로 의도된다. 따라서, 활성화 재료는 다르게 기재되지 않는다면 전술된 활성 중 단 하나의 활성 또는 전술된 활성들의 임의의 조합을 수행하도록 활성화될 수도 있다는 것이 본 발명에서 고려된다.
다양한 활성화 재료는 본 발명의 부재에 사용될 수도 있다. 일 실시예에서, 활성화 재료는 열 활성화된 재료로 형성될 수도 있고, 열에 노출될 때 유동하거나, 경화(예컨대, 열경화)하거나, 팽창(예컨대, 발포)하거나, 이들의 조합일 수도 있다. 활성화 재료는 일반적으로 촉감이 건성이고 실질적으로 비점착성일 수도 있거나, 점착성일 수도 있고, 다른 상황에서는 임의의 형상의 원하는 패턴, 배치 또는 두께로 형상화될 수 있으며, 실질적으로 균일한 두께 또는 가변 두께를 가질 수도 있다. 예시적인 팽창성 재료는 미시간주 로메오에 소재하는 L & L 프로덕츠, 인크.(L & L Products, Inc.)로부터 입수 가능한 L-7102 및 L-7220 폼을 포함한다. 다른 예시적인 팽창성 재료는 2004년 6월 15일자로 출원되고 발명의 명칭이 "팽창성 재료"이고 이 명세서에 모든 목적을 위해 참조로 합체되는 미국특허출원 일련번호 제10/867,835호에 개시되어 있다.
다른 열 활성화된 재료가 가능하지만, 양호한 열 활성화된 재료는 팽창성 중합체 또는 플라스틱이며, 양호하게는 발포성인 것이다. 특히 양호한 재료는 구조, 시일, 배플, 음향 또는 이들의 조합일 수 있는 EPDM, 엘라스토머, 에폭시 수지, 아크릴레이트 또는 아세테이트, 이들의 조합 등을 포함하거나 이들에 기초하는 발포성이거나, 시일 재료이다. 예컨대, 그리고 제한되지는 않으면서, 폼은 알파올레핀(alpaolefin)을 소유할 수도 있는 에틸렌 공중합체 또는 삼원혼성중합체를 포함하는 에폭시계 재료일 수도 있다. 공중합체 또는 삼원혼성중합체로서, 중합체는 2 개 또는 3개의 상이한 단량체, 즉 유사한 분자와 연결될 수 있는 높은 화학 반응도를 갖는 작은 분자로 구성된다.
다수의 시일, 배플 또는 음향 폼은 당해 기술분야에 공지되어 있으며, 본 발명에 사용될 수도 있다. 통상적인 폼은 적절한 성분(통상적으로 블로잉제 및 경화제)과 배합될 때 열의 인가 또는 특정 주변 상태의 발생 시에 신뢰할 수 있고 예측 가능한 방식으로 팽창하고 경화하는 에폭시 수지 또는 에틸렌계 폴리머(예컨대, EMA, EVA 등)와 같은 중합체 베이스 재료를 포함한다. 열 활성화된 재료의 화학 관점으로부터, 폼은 유동 가능한 열가소성 및/또는 열경화성 재료로서 통상적으로 초기에 처리된다. 통상적으로, 재료는 경화 시에 교차결합(예컨대, 열경화성)할 것이며, 이는 재료가 더 이상 유동할 수 없게 한다.
종래 기술에 비해 양호한 발포성 또는 활성화 재료가 갖는 이점은 양호한 재료가 여러 방식으로 처리될 수 있다는 것이다. 양호한 재료는 사출 성형하거나 압출하거나, 압축 성형하거나 미니-어플리케이터(mini-applicator)로 처리될 수 있다. 이는 대부분의 종래 기술의 부품의 능력을 능가하는 부품 설계의 형성 및 생성을 가능하게 한다.
양호한 재료가 개시되어 있지만, 다른 재료, 특히 열 활성화되거나, 다르게는 선택된 인가를 위해 적절한 상태 하에서 예측 가능하고 신뢰할 수 있는 방식으로 경화되고 주위 상태(예컨대, 습도, 압력, 시간, 화학 반응 등)에 의해 활성화되는 재료가 사용될 수도 있다. 물론, 재료는 또한 비경화성 재료, 비팽창성 재료, 또는 그 반대로 형성될 수도 있다. 따라서, 활성 시에, 재료는 연화, 경화 및 팽 창될 수 있거나, 단지 연화 및 경화만될 수 있거나, 단지 경화만될 수 있거나, 단지 연화만될 수 있거나, 또는 비활성일 수도 있다.
팽창성 재료의 일 실시예는 이 명세서에 참조로 합체되는 미국특허 제6,131,897호에 개시된 에폭시계 수지 재료이다. 몇몇의 다른 가능한 재료는 높은 유리 전이 온도를 갖는, 폴리올레핀 재료, 적어도 1개의 단량체 유형을 갖는 공중합체 및 삼원혼성중합체, 알파-올레핀, 페놀/포름알데히드 재료, 페녹시 재료 및 폴리우레탄 재료를 포함하지만, 이에 제한되지는 않는다. 또한, (참조로 합체된) 미국 특허 제5,766,719호, 제5,755,486호, 제5,575,526호 및 제5,932,680호를 참조하기로 한다. 또한, 블록 이소시아네이트(blocked isocyanate)를 포함하는 폴리우레탄 재료가 사용될 수도 있다. 일반적으로, 재료의 원하는 특징은 높은 전이 온도(통상적으로 70 ℃보다 큼) 및 접착 내구성을 포함한다. 이러한 방식으로, 재료는 자동차 제조자에 의해 사용되는 재료 시스템을 일반적으로 방해하지 않는다.
다른 예시적인 팽창성 재료는 에폭시 수지, 폴리스티렌, 스티렌 부타디엔-스티렌(SBS) 블록 공중합체, 부타디엔 아크릴로-니트릴 고무, 비결정질(amorphous) 실리카, 유리 마이크로스피어(microsphere), 아조디카본아미드(azodicarbonamide), 요소, 디시안디아미드(dicyandiamide) 중 2개 이상의 조합을 포함할 수 있다. 이러한 재료의 일례는 SIKAELASTOMER, SIKAREINFORCER 및 SIKABAFFLE 상표명으로 판매되고 미시간주 매디슨 헤이츠에 소재하는 시카 코포레이션(Sika Corporation)으로부터 상용으로 입수 가능하다.
재료가 열 활성화된 열 팽창 재료인 적용물에서, 폼을 포함하는 재료의 선택 및 제제(formulation)를 포함하는 중요한 고려 사항은 재료 반응 또는 팽창 및 가능하게는 경화가 발생할 온도이다. 통상적으로, 폼은 상승된 온도에서, 또는 높은 인가된 에너지 레벨에서, 예컨대 페인트, 프라이머 또는 이-코트 베이킹(e-coat baking) 또는 경화 단계 중에, 자동차 구성요소와 함께 폼이 처리될 때, 자동차 조립체 플랜트에서 직면하는 것들과 같은 높은 처리 온도에서 반응성이 된다. 자동차 조립체 작동에서 직면하는 온도가 약 148.89 ℃ 내지 204.44 ℃(약 300 °F 내지 400 °F)의 범위에 있는 반면에, 본체 및 페이트 샵 적용물은 통상적으로 약 93.33 ℃(약 200 °F)이거나 이보다 약간 높다. 필요하다면, 블로잉제 활성제가 상기 범위 외측에서의 상이한 온도에서 팽창시키기 위해 조성물과 합체될 수 있다. 일반적으로 적절한 팽창성 폼은 대략 0 내지 1000퍼센트 이상까지(예컨대, 재료의 원래의 팽창되지 않은 체적의 50%, 100%, 200% 또는 500%보다 큰 체적 팽창)인 팽창의 체적 범위를 갖는다.
재료 또는 매체는 배플 기술; 당해 기술분야 널리 공지된 기술에 따른 다이-캐스트 어플리케이션; 배플 및 블래더 시스템의 이용을 포함할 수 있는 펌핑 가능한 어플리케이션 시스템; 및 스프레이 가능한 어플리케이션을 이용하여 주형을 따라 위치되는, 댐핑 특성을 갖는 활성 중합체 또는 다른 열 활성화된 재료(예컨대, 형성 가능한(formable) 고온 용융 접착계 중합체 또는 팽창성 구조 폼이며, 이의 일례는 올레핀 중합체, 비닐 중합체, 열 가소성 고무-함유 중합체, 에폭시, 우레탄 등을 포함함)로 적어도 부분적으로 코팅될 수도 있다.
형성
일반적으로, 본 발명의 부재의 형성은 압출, 성형(예컨대, 압축 성형, 사출 성형, 블로우 성형 등), 기계 가공, 이들의 조합 등과 같은 복수의 상이한 기술을 이용하여 달성될 수 있다. 이렇나 형성은 활성화 재료의 2개 이상의 질량체를 캐리어 및/또는 캐리어 재료와 합체하는 것을 포함한다. 활성화 재료는 캐리어에 직접적으로 또는 간접적으로 연결되거나 부착될 수 있다. 그러나, 통상적으로, 활성화 재료는 캐리어의 실질적인 부분 주위에 배치된다(즉, 둘러싼다). 이러한 실시예에서, 활성화 재료가 캐리어의, 작을 수도 있지만 적어도 30%, 더 통상적으로는 적어도 59%, 더 통상적으로는 적어도 80%, 더 통상적으로는 적어도 90 또는 100 퍼센트를 둘러싸는 것이 바람직하다.
양호한 일 실시예에 따르면, 활성화 재료는 캐리어 주위에 사출 성형된다. 이러한 실시예에서, 캐리어 재료는 캐리어를 형성하기 위해 원하는 형상 및/또는 치수로 형성된다(예컨대, 절단된다). 그 후, 캐리어는 사출 성형 기계의 주형 내에 위치되고 주형은 캐리어 주위에 폐쇄된다. 활성화 재료는 실질적으로 유체 상태로 주형 내로 사출되고, 캐리어를 실질적으로 둘러싸고 캐리어에 부착되게 한다. 그 후, 캐리어 및 활성화 재료를 포함하는 부재는 주형으로부터 제거된다.
도4 및 도5에는, 사출 성형을 이용하여 형성될 수 있는 부재(30)가 도시되어 있다. 부재(30)를 형성하기 위해, 캐리어(32)는 캐리어 재료로부터 직사각형 형상으로 절단된다. 그 후, 캐리어(32)는 사출 성형 기계의 주형 내에 위치되고, 주형은 폐쇄된다. 캐리어(32)가 도5에 도시된 바와 같이 굴곡부(34)를 포함하지 않는 경우, 일단 절단되면, 굴곡부는 주형 내에 캐리어(32)의 삽입 전에 미리 형성될 수 있거나, 굴곡부(34)는 주형의 폐쇄 시에 형성될 수 있다. 그 후, 활성화 재료(38)는 활성화 재료(38)를 비교적 유체 상태로 유지하지만, 재료(38)를 실질적으로 활성시키지 않는 상승된 온도(예컨대, 통상적으로 30℃, 40℃, 60℃, 80℃ 또는 100℃보다 크지만, 통상적으로 220℃, 170℃, 120℃, 100℃ 또는 70℃보다 작은 온도)에서 캐리어 주위에 주형 내에 사출된다. 그 후, 활성화 재료는 냉각되도록 허용되어서, 활성화 재료는 캐리어(32)에 부착되어, 부재(30)를 형성한다.
양호한 일 실시예에 따르면, 활성화 재료는 캐리어 또는 캐리어 재료 주위에 압출되거나 동시 압출된다. 이 실시예에서, 캐리어 재료는 압출기로부터 방출되어 복합 압출물을 형성하는 활성화 재료를 따라 압출 다이로 양호하게 공급된다. 이러한 방식으로, 활성화 재료는 캐리어 재료를 실질적으로 둘러쌀 수 있다. 그 후, 캐리어 재료, 활성화 재료 또는 이들 양자 모두를 포함하는 압출물은 도5에 도시된 부재(30)와 같은 부재를 형성하기 위해 원하는 형상 또는 구조로 절단될 수 있다. 양호하게는, 요구되지는 않지만, 활성화 재료(38)는 활성화 재료(38)를 비교적 유체 상태 또는 점탄성 상태로 유지하지만, 재료(38)를 실질적으로 활성화시키지 않는 상승된 온도(예컨대, 통상적으로 30℃, 40℃, 60℃, 80℃ 또는 100℃보다 크지만, 통상적으로 220℃, 170℃, 120℃, 100℃ 또는 70℃보다 작은 온도)에서 압출된다. 그 후, 냉각 시에, 활성화 재료는 냉각될 수 있어서, 이는 캐리어(32)에 부착되어 부재(30)를 형성한다.
유리하게는, 이 기술들을 이용하여 부재를 형성하는 것은 필요하거나 요구되는 바와 같이 비교적 복잡하거나 간단한 형상 및/또는 윤곽을 부재에 제공할 수 있 다. 또한, 부재의 캐리어는 부재들이 이들 형상을 유지하는 것을 보조하고, 특히 활성화 재료가 그 형상을 유지하는 것을 보조한다.
본 발명의 실시예들 중 임의의 실시예에서, 그러나 특히 캐리어가 활성화 재료를 지지하도록 주로 기능하는 상황에서, 활성화 재료의 체적이 캐리어의 체적보다 실질적으로 큰 것이 바람직하다. 예컨대, 활성화 재료의 체적은 캐리어의 체적의 적어도 200%, 더 통상적으로는 적어도 500%, 더 통상적으로 적어도 800%일 수 있다. 예시적인 계산에서, 10㎥의 체적의 200%는 20㎥이다.
본 발명에 따른 부재는 제조 물품(예컨대, 자동차)의 구조체에 부재를 조립하는 것을 보조하기 위해 접착제, 기계적 체결구 마그네트 등과 같은 1개 이상의 체결구를 포함할 수 있다는 것이 부가적으로 고려된다. 이러한 체결구는 캐리어, 활성화 재료 또는 이들 양자 모두와 동일한 재료로 일체로 형성(예컨대, 성형)될 수도 있다. 다르게는, 1개 이상의 체결구가 형성되고 부재에 분리되어 부착될 수도 있다. 일 일례로서, 활성화 재료의 일부는 그 일부가 제조 물품의 구조체의 개구 내로 억지 끼워 맞춰질 수 있도록 부재로부터 외향으로 연장되도록 사출 성형될 수도 있다. 다르게는, 캐리어의 일부는 부재로부터 외향으로 연장될 수도 있고 동일한 방식으로 부착될 수도 있다. 또다른 대체예로서, 양면 테이프, 마그네트 또는 푸시-핀(push-pin) 또는 다른 기계 체결구와 같은 개별 체결구는 부재에 부착될 수도 있고, 그 후 체결구는 물품의 구조체 부착(예컨대, 접착, 자화 또는 억지 끼워 맞춤)될 수 있다.
인가
본 발명에 따른 부재는 다양한 제조 물품의 다양한 구조체 상의 다양한 위치에 인가될 수 있다. 일반적으로, 본 발명에 따른 부재는 내부 공동을 한정하는 구조체에 인가하는데 매우 적절하다. 이러한 상황에서, 구조체에 배플, 시일 또는 보강체를 제공하기 위해 공동을 한정하는 구조체의 벽에 팽창 및/또는 접착하도록, 열[예컨대, 이-코트, 프라이머(primer) 또는 페인트 베이크 오븐(paint bake oven)]과 같은 상태로 노출할 때, 부재가 공동 내에 위치될 수 있고 부재의 활성화 재료가 활성화될 수 있다.
본 발명의 부재는 자동차의 구조체에 인가하기에 특히 절절한 것으로 알려져 있다. 도6에 도시된 바와 같이, 자동차의 구조체(44)[예컨대, 필라(pillar)]가 도시되어 있으며, 구조체(44)는 내부 공동(48)을 한정하는 벽(46)을 포함한다. 예시적인 목적을 위해, 도5의 부재(30)의 형상은 그 윤곽이 도6의 구조체(44)의 공동(48)의 형상에 대응하도록 하는 것이다. 따라서, 부재(30)는 공동(48)을 한정하는 벽(46)과 부재의 외주연부 사이의 비교적 작은 간극(예컨대, 2.5 ㎝보다 작고, 더 통상적으로는 1.0 ㎝보다 작고, 더 통상적으로는 0.4 ㎝보다 작고, 더 통상적으로는 0.2 ㎝보다 작음)으로 공동(48) 내에 위치될 수 있다. 물론, 또한 부재는 공동보다 실질적으로 작을 수도 있다.
공동(48) 내에 부재(30)를 배치한 후에, 활성화 재료는 팽창(예컨대, 발포)되고, 경화(열 경화)되고 구조체(44)의 벽(46)에 부착되도록 활성화된다. 부재(30)가 구조체(44)에 배플, 시일 및/또는 소음 감소를 제공하도록 설계된다면, 활성화 재료는 그의 원래의 팽창되지 않은 체적의, 작을 수 있지만 적어도 500%, 통상적으로 적어도 800%, 더 통상적으로는 적어도 1400%인 체적까지 통상적으로 팽창되어서, 부재 및 특히 활성화된 재료(예컨대, 폼)는 공동(48)의 단면에 실질적으로 전체적으로 걸쳐있다. 부재가 보강을 위해 설계된다면, 활성화 재료는 그의 원래의 팽창되지 않은 체적의, 전혀 없을 수도 있지만 적어도 5%, 더 통상적으로는 600%보다 작고, 더 통상적으로는 400%보다 작고 더 통상적으로는 250%보다 작은 체적까지 팽창될 것이다. 물론, 부재는 전술된 임의의 조합을 하도록 구조체에 배플, 시일 및 보강체의 조합을 제공할 수 있다. 또한, 부재는 전술된 기능적 속성의 조합을 제공하도록 보조하기 위해 2개 이상의 상이한 활성화 재료를 포함할 수 있다.
다른 실시예
도7 및 도8은 본 발명에 따른 부재(50)의 상이한 실시예를 도시한다. 도7 및 도8의 부재(50)의 특징부가 전술된 실시예의 대체예로서 또는 대체예에 더하여 사용될 수 있고 전술된 실시예의 특징부가 도7 및 도8의 부재(50)와 함께 사용될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 도7 및 도8의 부재(50)는 전성 캐리어(52), 캐리어(52) 주위에 배치되고 실질적으로 둘러싸는 활성화 재료(54), 및 선택적으로는 1개 이상의 체결구(58)를 포함한다.
전성 캐리어(52)는 캐리어(52) 내로 또는 관통하여 연장되는 복수(예컨대, 2개, 3개 또는 그 이상)의 개구(62)(예컨대, 관통 구멍)을 갖는 복수의 확장부(60)를 갖는 긴 스트립으로서 제공될 수 있다. 캐리어(52)는 적절한 전성 캐리어로서 이 명세서에 논의된 재료들 중 하나로 형성될 수 있다.
체결구(58)는 기계적 체결구 및 특히 푸시-핀으로 도시된다. 체결구(58)는 캐리어(52), 활성화 재료, 또는 이들 양자 모두에 부착(예컨대, 억지 끼워 맞춰지도록 부착)될 수 있다. 도시된 실시예에서, 체결구(58)는 캐리어의 개구(62)를 통해 각각 체결구(58)의 각각의 긴 부분(64)을 연장함으로써 캐리어(52)에 억지로 끼워 맞춰진다.
활성화 재료(54)는 이 명세서에서 논의된 활성화 재료들 중 하나일 수 있으며, 사출 성형, 압출 또는 다르게는 캐리어(52) 주위에 형상화되고 및/또는 인가될 수 있다. 양호하게는, 요구되지는 않지만, 활성화 재료는 도시된 실시예에서와 같이 1개 이상의 체결구(58)의 적어도 일부 및 캐리어(52) 주위에 형상화된다.
부재(50)는 다양한 기술에 따라 제조 물품의 구조체에 인가될 수도 있다. 일 일례로서, 부재(50)의 체결구(58)는 활성화 재료가 구조체의 공동 내에 위치되도록 자동차의 구조체(예컨대, 도6에 도시된 바와 같은 필라)의 개구(예컨대, 관통 구멍) 내로 억지 끼워 맞춰질 수 있다. 대체예로서, 체결구(58)는 2차 캐리어의 개구 내로 억지 끼워 맞춰질 수 있으며, 부재(50)와 함께 2차 캐리어는 구조체의 공동 내에 위치될 수도 있다.
유리하게는, 전성 캐리어(52)는 인가 중에 부재가 형상화되는 것을 허용하여서, 2차 캐리어 또는 구조체의 윤곽을 수용하고, 이에 의해 부재가 더 용이하게 부착되게 한다. 도8a에 도시된 바와 같이, 부재(50)는 윤곽 형성되거나 만곡된 기판(66)(예컨대, 구조체 또는 2차 캐리어)에 인가되며, 부재(50)는 기판(66)의 만곡되거나 윤곽 형성된 표면을 수용하도록 만곡되거나 윤곽 형성된다. 양호하게는 공 동 내의 위치 후에, 활성화 재료는 구조체에 보강체, 배플, 또는 시일을 제공하도록 전술된 바와 같이 활성화될 수 있다.
도9 및 도10은 본 발명에 따른 부재(80)의 상이한 실시예를 도시한다. 도9 및 도10의 부재(80)의 특징부가 전술된 실시예의 대체예로서 또는 대체예에 더하여 사용될 수 있고 전술된 실시예의 특징부가 도9 및 도10의 부재(80)와 함께 사용될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 부재(80)는 전성 캐리어(82), 캐리어(82) 상에 및/또는 주위에 배치되는 활성화된 재료(84), 및 선택적으로는 1개 이상의 체결구(88, 90)를 포함한다.
전성 캐리어(82)는 긴 스트립으로 형성되는 (직사각형으로 도시된) 프레임으로서 제공될 수 있다. 캐리어(82)는 적절한 전성 캐리어와 같이 이 명세서에 논의된 재료들 중 하나로 형성될 수 있다.
체결구(88, 90)는 기계적 체결구로서, 그리고 양호하게는 굴곡 가능하고 캐리어(82)와 동일한 재료로 일체로 형성되는 탭으로서 도시된다. 도시된 바와 같이, 제1 체결구(88)는 캐리어(82)의 일 측부로부터 연장되고, 제2 체결구(90)는 캐리어(82)의 대향 측부로부터 연장된다. 제1 체결구(88)는 일반적으로 후크형이다.
활성화 재료(84)는 이 명세서에 논의된 재료들 중 하나일 수 있으며, 수동으로, 자동으로 또는 다르게는 캐리어(82)에 인가될 수 있다. 활성화 재료(84)가 점착성이라면, 부재(80)를 구조체에 인가하기 바로 전에 재료로부터 제거될 수 있는 방출 종이로 재료의 1개 이상의 표면을 덮는 것이 바람직할 수도 있다. 도시된 실시예에서, 활성화 재료(84)는 캐리어(82)의 형상에 일반적으로 대응하는 형상(예컨 대, 직사각형)을 가지며, 재료(84)는 캐리어(82)의 적어도 1개의 표면(94)에 부착된다.
부재(80)는 다양한 기술에 따른 제조 물품의 구조체에 인가될 수도 있다. 도11에서, 부재는 차량의 필라 구조체(98)에 인가된다. 도시된 바와 같이, 필라 구조체(98)는 본체측 내부로 도시된 제1 부재(100), 본체측 보강체로 도시된 제2 부재(102), 및 본체측 외부로 도시된 제3 부재(104)를 포함한다. 부재(80)는 부재(102) 내의 개구를 통해 제1 체결구(84)를 연장하고 제2 부재(102)의 에지 상에 제1 체결구(84)를 후킹(hooking)함으로써 구조체(98)의 제2 부재(102)에 부착된다. 그 후, 제2 체결구(90)는 부재(80)를 구조체(98)에, 특히 제2 부재(102)에 적어도 일시적으로 체결하기 위해 에지 주위에 제2 체결구(90)를 굴곡시킴으로써 제2 부재(102)의 말단부에서 에지 주위에 굴곡되고 후킹된다.
양호하게는, 공동 내에 위치된 후에, 활성화 재료는 구조체에 보강체, 배플 또는 시일을 제공하기 위해 전술된 바와 같이 활성화될 수 있다. 도시된 특정 실시예에서, 부재(80)는 제1 부재(100)와 제3 부재(104) 사이에 한정된 공동(110) 내에서 활성화되며, 활성화 재료는 구조체(98) 내에 보강체(예컨대, 버클링에 대항함)를 제공할 뿐만 아니라 구조체(98)를 위한 낮은 보강체(112)와 제2 부재(102)와 같은 2개의 보강체들 사이에 비교적 강한 보강된 연결을 제공하기 위해 활성화될 수 있다.
다르게 기재되지 않는다면, 이 명세서에 도시된 다양한 구조체의 치수 및 기하학적 형상은 본 발명에 제한적인 것으로 의도되지 않으며, 다른 치수 또는 기하 학적 형상이 가능하다. 복수의 구조적 구성 요소는 단일의 통합된 구조체에 의해 제공될 수 있다. 다르게는, 단일의 통합된 구조체는 개별 복수의 구성요소로 분할될 수도 있다. 더욱이, 본 발명의 특징이 도시된 실시예들 중 하나의 내용에 기재될 수 있었지만, 이러한 특징은 임의의 소정 적용을 위해 다른 실시예들의 1개 이상의 다른 특징과 조합될 수 있다. 또한, 이 명세서에서의 단일 구조체의 제조 및 그의 작동이 또한 본 발명에 따른 방법을 구성한다는 것이 상기로부터 이해될 것이다.
본 발명의 양호한 실시예가 개시되어 있다. 그러나, 당해 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자는 임의의 변형이 본 발명의 교시 내에 있다는 것을 깨달을 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 범주 및 내용을 결정하는데 이하의 청구의 범위가 검토되어야 한다.

Claims (17)

  1. 자동차의 구조체를 시일, 배플 또는 보강하기 위한 부재를 형성 및 인가하는 방법이며,
    복수의 관통 구멍을 구비한 복수의 확장부를 갖는 단일의 긴 스트립 형태로 전성 캐리어를 제공하는 단계로서, 복수의 관통 구멍 각각이 각각의 확장부를 관통하는, 전성 캐리어를 제공하는 단계와,
    전성 캐리어를 소정 구조로 형상화하는 단계와,
    복수의 관통 구멍을 통해 복수의 체결구를 연장시키는 단계와,
    복수의 체결구의 적어도 일부의 주위에 활성화 재료를 성형하여, 팽창 전에 부재를 형성하기 위해 캐리어를 완전히 둘러싸는, 활성화 재료를 성형하는 단계와,
    부재가 2차 캐리어의 하나 이상의 윤곽을 수용하도록 형상화하기 위해 부재를 2차 캐리어에 부착시키는 단계를 포함하는
    자동차의 구조체를 시일, 배플 또는 보강하기 위한 부재를 형성 및 인가하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 전성 캐리어의 재료는 700MPa보다 작고 100 MPa보다 큰 항복 응력을 갖는, 자동차의 구조체를 시일, 배플 또는 보강하기 위한 부재를 형성 및 인가하는 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 활성화 재료는 건성이고 비점착성인, 자동차의 구조체를 시일, 배플 또는 보강하기 위한 부재를 형성 및 인가하는 방법.
  4. 제1항에 있어서, 전성 캐리어는 금속으로 형성되는, 자동차의 구조체를 시일, 배플 또는 보강하기 위한 부재를 형성 및 인가하는 방법.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서, 전성 캐리어의 재료는 500MPa보다 작고 250MPa보다 큰 항복 응력을 갖는, 자동차의 구조체를 시일, 배플 또는 보강하기 위한 부재를 형성 및 인가하는 방법.
  7. 제1항에 있어서, 전성 캐리어는 서로 상호얽혀진 복수의 스트립으로 형성되는, 자동차의 구조체를 시일, 배플 또는 보강하기 위한 부재를 형성 및 인가하는 방법.
  8. 제1항에 있어서, 전성 캐리어는 와이어 메쉬로 형성되는, 자동차의 구조체를 시일, 배플 또는 보강하기 위한 부재를 형성 및 인가하는 방법.
  9. 제1항에 있어서, 전성 캐리어는 단일의 스트립으로 형성되는, 자동차의 구조체를 시일, 배플 또는 보강하기 위한 부재를 형성 및 인가하는 방법.
  10. 제1항에 있어서,
    i) 전성 캐리어는 프레임부와, 후크 형상의 제1 탭과, 제2 탭을 갖고,
    ii) 전성 캐리어를 형상화하는 단계는, 구조체의 제1 에지 주위에 제1 탭을 후킹하고 구조체의 제2 에지 주위에 제2 탭을 굴곡시키는 단계를 포함하는, 자동차의 구조체를 시일, 배플 또는 보강하기 위한 부재를 형성 및 인가하는 방법.
  11. 제1항에 있어서, 형상화하는 단계는, 부재를 2차 캐리어에 부착하는 단계를 포함하며,
    부재를 부착하는 단계는, 2차 캐리어의 1개 이상의 윤곽을 수용하도록 전성 캐리어 및 활성화 재료를 포함하는 부재를 형상화하는 단계를 포함하는, 자동차의 구조체를 시일, 배플 또는 보강하기 위한 부재를 형성 및 인가하는 방법.
  12. 제11항에 있어서, 형상화하는 단계는, 부재를 굴곡시키거나 또는 만곡시키는 단계를 포함하는, 자동차의 구조체를 시일, 배플 또는 보강하기 위한 부재를 형성 및 인가하는 방법.
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 제1항에 있어서, 복수의 관통 구멍을 통해 복수의 체결구를 연장하는 단계를 더 포함하며, 부재를 부착하는 단계는, 체결구를 구조체 또는 2차 캐리어에 부착하는 단계를 포함하는, 자동차의 구조체를 시일, 배플 또는 보강하기 위한 부재를 형성 및 인가하는 방법.
  16. 삭제
  17. 제1항에 있어서, 활성화 재료는 이-코트 또는 베이크 오븐의 온도에 노출될 때 발포, 팽창 및 경화하는 열 활성화된 열경화성 재료인, 자동차의 구조체를 시일, 배플 또는 보강하기 위한 부재를 형성 및 인가하는 방법.
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