KR20030031002A - 합성 스트립을 위한 팽창된 열가소성 표면층 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 씰로서 구성된 합성 스트립은 본래 다공성 구조와 인접한 환경에 어울리도록 선택된 색상을 가지는 팽창된 열가소성 재료의 표면층을 포함한다. 제 1 구성에서, 씰의 적절한 가요성을 유지하면서, 발포된 열가소성 재료의 본래 다공성 구조가 압축된다.

Description

합성 스트립을 위한 팽창된 열가소성 표면층{Expanded Thermoplastic Surface Layer For Composite Strips}

종래 합성 스트립은 습기, 먼지 및 지꺼기와 같은 다양한 오염물이 씰을 지나지 않게 방지를 포함한 많은 기능을 수행해야만 하는 웨더씰(weatherseal)을 포함한다. 내연기관 차량의 적용에서, 웨더씰은 노면소음, 엔진소음 및 바람소음이 객실로 침투하는 것을 또한 방지해야만 한다. 부가적으로, 웨더씰은 소비자가 차량에 어울리는 색상(color)이 되게 종종 요구되는 트림부를 포함할 수 있다.

내연기관 산업에서, 하나 이상의 충진제를 포함한 흑색 열경화성(thermosetting) 폴리머 재료나 하나의 더 비싼 열가소성(thermoplastic) 재료로부터 씰링부(sealing portion)를 압출하는 것이 일반적인 실시이다. 그러나, 각 경우에서, 종종 변경된 특징을 갖도록 압출에 대한 필요조건이 있다. 예를 들면, U 단면엣지 트림이나 도어 씰(door seal)의 열경화성 폴리머 재료를 경화시키기 위해, 금속 캐리어(metal carrier)가 압출(extrusion)에 포함된다. 다른 방안으로 (또는 부가적으로) 제 2 폴리머 재료가 제 1 폴리머 재료와 함께 공동 압출될 수 있다.

차량 또는 도색작업 및/또는 실내장식용품에 대한 색상 매치(color match)를 위해 압출 또는 주조를 위한 내연기관 산업에서의 필요조건 이외에, 씰은 특별한 장식면을 종종 가져야만 한다.

게다가, 웨더씰은 차량과 임의의 관련된 차량 트림과 적절히 상호작용하도록 디자인되어야만 할 뿐만 아니라 용이하게 설치가능해만 한다. 부적절한 씰끼움(seal fit)은 다양한 영역에서 웨더씰의 기능을 손상시킬 수 있다. 덜한 씰 부착 수고는 차량조립을 촉진하는데 필수적인 반면에, 씰추출(seal extranction) 수고는 씰 보유를 제공하고 사용동안 씰 분리를 방지하도록 충분히 커야만 한다. 덜한 씰부착 수고는 관련된 차량부품에 대해 웨더씰의 적절한 설치를 용이하게 하기 때문에 특히 중요하다.

불행하게도, 이들 다수의 부품, 다수의 층 또는 합성 웨더씰은 단일 재료 웨더씰보다 더 큰 경도를 가진다. 증가된 경도는 씰설치에서 어려움을 증가시킨다. 그러므로, 설치에 대한 요구시간이 증가되고, 차례로 부적절한 설치의 비용과 위험을 증가시킨다.

그러므로, 개선된 취급특징을 가지면서 필요한 씰링성능을 유지하는 웨더씰에 대한 요구가 있게된다. 선택적으로 착색된 부분을 가질 수 있고, 설치를 보조하기 위한 강화된 가요성(flexibility)이 제공될 수 있는 씰에 대한 요구가 또한 있게된다. 감소된 재료와 질량 매개변수로 다른 성능특징을 갖는 다수의 성분을 포함할 수 있는 웨더씰에 대해 요구가 또한 있게된다. 열가소성 표면층의 미적 잇점을 이용할 수 있고 종래 단일성분 고무 웨더씰의 용이한 취급과 설치를 또한 제공하는 웨더씰에 대한 요구가 또한 있게된다.

본 발명은 합성 스트립(composite strip)에 관한 것으로, 더 상세하게는 팽창된 열가소성 표면층을 가진 트림부(trim portion)나 씰부(seal portion)를 포함할 수 있는 합성 스트립에 관한 것이다.

도 1은 본원의 웨더씰을 이용한 자동차의 사시도이다.

도 2는 본원의 제 1 표면층의 위치를 도시한 제 1 웨더씰의 횡단면도이다.

도 3은 본원의 제 2 표면층의 위치를 도시한 제 1 웨더씰의 횡단면도이다.

도 4는 본원의 제 3 표면층의 위치를 도시한 제 1 웨더씰의 횡단면도이다.

도 5는 본원의 제 1 표면층의 위치를 도시한 제 2 웨더씰의 횡단면도이다.

도 6은 본원의 제 2 표면층의 위치를 도시한 제 2 웨더씰의 횡단면도이다.

도 7은 본원의 제 3 표면층의 위치를 도시한 제 2 웨더씰의 횡단면도이다.

도 8은 본원의 표면층을 도시한 제 3 웨더씰의 횡단면도이다.

도 9는 본원의 표면층을 도시한 또 다른 씰의 횡단면도이다.

도 10은 본원의 웨더씰을 형성하기 위한 공정 라인의 개략도이다.

도 11은 변형전 팽창된 표면층의 다공성 구조를 도시한 웨더씰의 확대 횡단면도이다.

도 12는 변형후 팽창된 표면층의 다공성 구조를 도시한 웨더씰의 확대 횡단면도이다.

도 13은 변형전 팽창된 표면층에서 다른 방안의 다공성 구조를 도시한 웨더씰의 확대 횡단면도이다.

도 14는 변형후 팽창된 표면층에서 다른 방안의 다공성 구조를 도시한 웨더씰의 확대 횡단면도이다.

도 15는 표면층 밀도 대 혼합물 전개 퍼센트의 관계를 도시한 그래프이다.

본 발명은 다중 층의 또는 합성 스트립에 강화된 가요성을 가진 열가소성 표면층을 제공한다. 증가된 가요성은 설치공정동안 뿐만 아니라 관련된 마주보는 면에 합성 스트립의 배열을 향상시키는 중요한 잇점을 제공한다. 본원의 합성 스트립은 압출(extrusion), 주조(molding), 트림 피스(trim pieces), 엣지 피스(edge pieces) 및 웨더씰을 포함한 씰을 포함한다.

따라서, 본원의 합성 스트립은 주택 및 상가건물 뿐만 아니라 내연기관 차량 산업을 포함한 건축 씰링 응용에 웨더씰로서 사용될 수 있다. 내연기관 차량 산업에서, 본 스트립의 웨더씰 구성은 도어 씰(door seals), 루프 레일(roof rails), 데크 리드(deck lids), 후드 대 카울(hood to cowl) 씰, 윈도우 씰, 썬루프(sun roof) 씰 또는 윈도우 채널(channel) 씰을 포함한 많은 영역에서의 사용에 적합하나 제한되지 않는다. 특히, 본 발명은 조합된 씰 및 엣지 트림에 응용되며, 웨더씰로서 구성된 합성 스트립은 차량(12)에 어울리는 선택된 색상으로 이루어진 팽창된 열가소성 표면층을 가진 트림부를 포함한다.

본 발명에 포함한 합성 스트립의 웨더씰 구성은 팽창된 열가소성 표면층을 포함하며, 상기 표면층의 전체 두께는 팽창되어 있다. 팽창된 열가소성 재료는 일반적으로 웨더씰의 장식부 또는 트림부에 위치된다. 즉, 마주한 면사이의 씰링 접촉면을 형성하지 않는 웨더씰의 부분이다. 이들 장식부는 마주한 면의 인접부에 어울리게 종종 착색된다. 그러나, 팽창된 열가소성 표면층은 씰링기능을 수행하는 웨더씰의 일부분에 위치될 수 있음을 알게된다. 예를 들면, 웨더씰은 씰링구조를 형성하는 스폰지 벌브(bulb)를 포함하며, 본원의 팽창된 열가소성 표면층은 웨더씰의 성능에 손상을 피하기 위해 요망하는 미학적 특징과 충분한 가요성을 제공하도록 벌브 상에 위치된다.

제 1 구성에서, 팽창된 표면층은 기계적으로 변형된 본래의 다공성 구조를 가진다. 변형은 다수의 셀의 체적을 감소시켜 본래 체적보다 적다. 팽창된 열가소성 재료의 일반적인 변형은 엠보싱 공정에서 수행된다. 즉, 팽창된 열가소성 표면층은 적어도 국소적으로 조밀해진다. 국소적인 조밀함(densification)은 팽창된 열가소성 표면층의 분리영역 또는 부분에 위치될 수 있다.

한 구성에서, 본원의 합성 스트립은 팽창된 열가소성 표면층에 의해 덮어진 장식부 또는 트림부를 갖는 엘라스토머(elastomer) 기판을 가진 웨더씰을 제공한다. 기판은 보강재료로 또는 보강재료 없이 열경화성 수지(thermosets), 열가소성 재료 또는 혼합물로 형성된다. 팽창된 열가소성 표면층은 최초의 다공성 구조로 형성된다. 어떤 응용에서, 본래의 다공성 구조가 최종산물에서 유지된다. 다른 방안의 응용에서, 본래의 다공성 구조가 조밀해진다. 팽창된 조밀해진 열가소성 표면층은 씰, 벌브, 립 스폰지 또는 고체물질 상에 위치될 수 있다.

본원의 팽창된 열가소성 표면층은 합성물 압출 이전에 걸쳐 증가된 가요성을 제공한다. 고무기판에 대한 한 열가소성 재료의 종래 응용은 결과적으로 합성물의경도를 증가시켰다. 대조적으로, 본원의 팽창된 열가소성 재료는 합성 웨더씰의 가요성을 강화시키게 구성된다. 증가된 가요성은 차체와 같이 관련한 마주보는 면에 대해 씰이 일치하게 함으로써 설치공정을 용이하게 한다. 게다가, 본원의 팽창된 열가소성 표면층은 확장되지 않은 표면층보다 더 큰 정도의 엠보싱(embossing)을 수용하도록 제공한다. 팽창된 열가소성 표면층은 감소된 마찰계수 뿐만 아니라 소음방지를 제공한다.

본 발명의 합성 스트립(10)은 도 1에 도시한 바와 같이 내연기관 차량(12)에 사용될 수 있다. 합성 스트립(10)은 이완 및 반복가능하게 맞물린 패널(14)용 웨더씰로서 사용될 수 있다. 설명을 위해, 본 합성 스트립은 내연기관 차량에 사용되는 웨더씰로 기술되나; 본 발명은 접촉면을 따른 주변이동에 대한 내마모성을 요구하는 이런 특별한 응용에 재한되지 않음을 알게된다.

합성 '스트립' 이라는 용어는 압출, 주조, 트림, 트림 피스, 엣지 피스, 웨더씰 및 씰에 제한되지 않는다. 본 발명의 합성 스트립은 주택 및 상가 건물 뿐만 아니라 내연기관 차량 산업을 포함한 건축 씰링 응용에 웨더씰로서 사용될 수 있다. 내연기관 차량 산업에서, 본 스트립의 웨더씰 구성은 도어 씰, 루프 레일, 데크 리드, 후드 대 카울 씰, 윈도우 씰, 썬루프 씰 또는 윈도우 채널 씰을 포함한 많은 영역에서의 사용에 적합하나 제한되지 않는다. 특히, 본 발명은 조합된 씰 및 엣지 트림에 응용되며, 웨더씰은 차량(12)에 어울리는 선택된 색상으로 이루어진 팽창된 열가소성 표면층을 가진 트림부를 포함한다.

패널(14)은 다양한 재료들중 어떤 것일 수 있으며 본 발명을 제한하지 않는다. 예를 들면, 패널(14)은 도색되고 표면처리되거나 아무런 처리가 되지 않은 유리, 금속 또는 합성물이다. 작동환경에서, 패널(14)은 웨더씰(10)과 중복해서 안밖으로 맞물리게 된다. 패널(14)과 웨더씰(10)의 맞물림으로 인해 웨더씰에 대한 패널의 운동을 야기할 수도 있다. 다른 방안으로, 웨더씰(10)이 패널(14)에 대해 움직일 수도 있다. 또한, 웨더씰(10) 및 패널(14)이 실질적으로 의도되지 않은 이동을 배제하도록 지향될 수도 있다. 예를 들면, 웨더씰(10)은 전시경(front winodw) 또는 후시경(rear window)과 같은 고정된 패널(14)에 위치될 수 있다.

본 발명의 웨더씰(10)은 기판(40) 및 표면층(60)을 포함하고, 상기 표면층은 웨더씰과 패널(14)사이의 접촉영역을 정의하거나, 단지 씰의 외부면을 형성할 수 있다.

기판(40)은 표면층(60)이 배치되고 TPE, EPDM 또는 이들의 어떤 조합을 포함하나 이에 제한되지 않는 열가소성 또는 열경화성 재료를 포함한 다양한 재료로 형성될 수 있는 기저(base)를 형성한다. 적절히 가황처리되거나 가교된(열경화성) 폴리머 재료는 EPDM, 클로로부틸(chlorobutyl)로 변형된 EPDM, 니트로 변형된 EDPM(nitrile modified EDPM) , 폴리에틸렌(polyethylene), 에틸렌 비닐 아세테이트(ethylene vinyl acetate) 또는 폴리프로필렌(polypropylene)을 포함한다.

기판(40)은 상대적인 경직부(rigid portion)와 상대적인 연성부(soft portion)를 가질 수 있다. 기판(40)은 공지된 구성(예를 들면, 니트 와이어(knitted wire), 슬롯 금속(slotted metal) 또는 스탬프 금속(stampedmetal))으로 될 수 있는 와이어나 금속 캐리어와 같은 보강부재(43)를 포함할 수 있다. 기판(40)은 각각 고유 강도(rigidity)를 가지는 열가소성부와 열경화성부를 포함할 수 있으며, 상기 열가소성부는 일반적으로 웨더씰(10)의 강도를 증가시킨다. 게다가, 기판(40)은 다른 양의 경도를 제공하도록 다른 두께로 형성될 수 있다. 기판(40)은 다양한 횡단면중 어느 하나일 수 있다. 예를 들면, 횡단면 윤곽이 일반적으로 "U"형, "J"형, "L"형 이거나 평면일 수 있다.

기판(40)은 패널(14)에 접하거나 닿아있는 접촉면을 포함한다. 기판(40)은 또한 패널에 접하지 않은 외부, 또는 트림부(80)를 포함한다. 일반적으로, 상기 노출된 외부면(80)은 트림으로서 기능한다. 즉, 기판(40)은 패널(14)에 씰링기능을 제공하지 않는 장식부 또는 트림부를 포함한다. 따라서, 트림부는 기판(40)의 기능부를 숨기거나 중첩되게 사용할 수 있다. 그러므로, 트림부가 하부 기판(40) 또는 씰링기능을 수행하는 기판의 일부와는 다른 색상을 가지는 것이 종종 바람직하다. 도 2 내지 도 7에서 도시된 바와 같이, 기판(40)은 패널(14)에 대항한 접촉 및 씰링을 위한 벌브(bulb)(44)와 같은 스폰지부이거나 거품부를 또한 포함할 수 있다.

표면층(60)이 위치한 기판(40)의 일부는 대개 장식부이거나 트림부이다. 상기 장식부 또는 트림부는 종종 웨더씰의 패널 접촉부와는 다른 마감(finish), 구조(texture) 또는 색상을 가진다. 그러므로, 표면층(60)이 웨더씰의 트림부에 위치될 수 있다. 그러나, 표면층(60)이 웨더씰의 패널 접촉부에 위치될 수도 있음을 알게된다. 표면층(60)이 씰링기능을 수행하는 기판(40)의 일부에 위치될 때, 하부 기판은 일반적으로 발포된 재료이거나 팽창된 재료이다. 따라서, 팽창된 열가소성표면층(60)이 기판(40)의 스폰지부에 위치될 수 있다.

표면층(60)은 작동동안 의도되지 않은 분리를 배제하기 위해 기판(40)에 충분히 연결되어 있다. 표면층(60)은 열 접합(heat bonding) 또는 접착제와 같은 기계적이거나 화학적 접합에 의해 기판(40)에 결합될 수 있다. 비용절감을 위해, 표면층(60)이 접착제를 필요로 하지 않고도 기판(40)에 접합되는 것이 바람직하다. 표면층(60)이 다양한 두께를 가지는 반면에, 상기 표면층 두께는 웨더씰(10)과 기판(40)의 작동 매개변수에 의해 적어도 부분적으로 지시된다. 표면층 두께(40)의 일반적인 범위는 대략 1mm 내지 6mm이며, 대략 3mm의 일반적인 정규 두께를 가진다. 표면층(60)은 웨더씰(10)의 전체 길이를 따라 뻗어있으므로 표면층(40)과 동일한 길이를 가진다.

표면층(60)은 팽창된 열가소성 재료이며, 바람직하게는 올레핀(olefin) 재료이다. 표면층(60)은 다양한 충진제나 접착제를 포함할 수 있고 열가소성 성향을 보유할 수 있음을 알게된다. 바람직하게는, 표면층(60)의 열가소성 재료는 기판(40)의 용융온도나 열화온도(degradation)보다 낮은 용융온도를 가진다. 표면층(60)의 열가소성 종류는 열가소성 엘라스토머(thermoplastic elastomer, TPEs)를 포함한다. 열가소성 엘라스토머는 열가소성 공학재료의 독특한 부류이다. 열가소성 엘라스토머는 종래 열가소성 공정장비에서 처리될 수 있는 재료에 고무와 같은(엘라스토머) 성질을 제공하는 몇가지 다른 폴리머와 폴리머 혼합 형태에 기초한다. 이들 물리적 성질은 상승된 온도에서 처리가능하고 임의의 열가소성 재료로서 재가열되고 재처리될 수 있는 재료에 제공된다.

사용될 수 있는 팽창가능한 열가소성 재료의 일부는 올레핀 TPEs에 기초한다. 이용가능한 재료의 범위는 폴레에틸렌, 폴리프로필렌 또는 에틸렌 비닐 아세테이트를 포함한다. 이들은 EPDM이나 부틸 화합물로 변형될 수 있고 과산화수소나 습기 또는 다른 방식에 의해 가교될 수 있다. 칼슘 탄산염(calcium carbonate), 운모(mica), 활석(talc), 가소제(plasticizers)와 같은 충진제(fillers)와 증량제(extenders)의 일반적인 범위가 또한 포함될 수 있다. 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 또는 에틸렌 비닐 아세테이트가 EPDM이나 부틸 화합물로 변형될 수 있고, 과산화수소나 습기, 복사 또는 다른 방식에 의해 가교될 수 있다.

바람직하게 팽창가능한 열가소성 엘라스토머는 로드 아일랜드(Rhode Island)에 있는 파브투켓(Pawtucket)의 테크놀 아펙스(Teknor Apex)사에 의해 판매되는 UNIPRENE®TPE이다. UNIPRENE®TPE는 경화 고무(cured rubber)처럼 수행되나 열가소성 올레핀의 속도에 따라 처리되는 특별히 계획된 열가소성 가황제(vulcanizate)이다. 다른 방안으로, 팽창가능한 열가소성 재료는 90% 산토프렌(Santoprene)/10% 폴리프로필렌(또는 임의의 다른 비율로)의 혼합이거나, 100% 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA) 또는 90% 산토프렌/10% 폴리프로필렌과 100% 에틸렌 비닐 아세테이트의 혼합일 수 있다. 열가소성 표면층(60)은 강화된 방수능력 및 색상고착(color fasteness)을 제공한다.

도 11 및 도 13에 도시된 바와 같이, 열가소성 표면층(60)은 본래 다공성 구조를 가지도록 팽창된다. 따라서, 주어진 두께에 대해, 표면층(60)은 확장되지 않은 재료보다 재료를 덜 필요로한다. 표면층(60)은 재료의 두께를 통해 위치된 다수의 셀(cell) 또는 틈(void)(61)을 가진다. 웨더씰(10)의 제 1 구성에서, 표면층(60)은 실질적으로 본래 다공성 구조를 보유한다.

웨더씰(10)의 다른 방안의 구성에서, 팽창된 열가소성 재료의 본래 다공성 구조가 변경된다. 특히, 발포된 열가소성 재료의 본래 다공성 구조가 붕괴되거나 압축된다. 그런 후 변형된 셀은 도 12와 도 14에 도시된 바와 같이 변경된 구조를 나타낸다. 다공성 구조의 변형은 셀 벽의 대향부에 연결이나 접합을 실질적으로 피하기 위해 수행된다. 즉, 셀은 제거되기 보다는 재구성된다.

마감된 씰에 대해 실질적으로 감소된 개개의 셀이 상대적으로 큰 셀 체적을 갖는 본래 셀 구조를 가지는 것이 팽창된 표면층에 대해 잇점임을 알게된다. 즉, 셀 체적에서 어떤 또는 약간의 변경도 변형시 발생하지 않는 다수의 비교적 작은 셀을 가지는 다공성 구조를 형성하기 보다는, 비교적 큰 셀 체적의 본래 셀 구조를 형성하는 것이 바람직하며, 본래 셀 체적은 실질적으로 변형에 의해 감소된다. 바람직한 씰 구조는 본래 팽창된 재료의 체적을 대략 20 내지 80 퍼센트 정도 감소시킨다. 팽창된 열가소성 재료의 압축량의 예가 도 11과 도 12사이의 비교로 예시된다. 즉, 도 11과 도 12는 동일 확대 및 크기로 되어 있으며, 각각 엠보싱 표면처리 전후의 표면층(60)을 도시한다. 유사하게, 도 13 및 도 14는 동일한 확대 및 크기로, 각각 엠보싱 전후의 표면층(60)을 도시한다.

웨더씰(10)의 바람직한 구성에서, 표면층(60)이 엠보싱된다. 엠보싱된 표면층(60)은 표면층의 본래 다공성 구조를 압축한다. 팽창된 열가소성 표면층(60)은 확장되지 않은 열가소성 표면층보다 더 큰 정도의 엠보싱을 수용하는 것으로 알게된다. 즉, 엠보싱된 팽창된 열가소성 표면층(60)은 동일 표면처리하에서 확장되지 않은 열가소성 표면층 보다 주어진 표면처리에 대해 더 깊은 침투를 나타낸다.

도 2 내지 도 4를 참조로, 웨더씰(10)의 U형 엣지트림 윤곽이 전반적으로 도시되어 있다. 웨더씰(10)은 TPE나 EPDM으로 형성된 U형 본체(40)를 갖는다. 그러나, SBR, TPE 및 EPDM의 혼합물, 천연고무, 네오프렌(neoprene)이나 또 다른 열경화성 재료가 사용될 수 있음을 알게된다. 본체(40)는 임의의 필요한 갯수와 구성으로 된 다수의 작고 큰 플랜지 그리퍼 핀(flange gripper fins)(42)과, 중공 씰링 벌브(44)와, 플랩 씰(flap seal)(46)과, 보조 씰링핀을 갖는 제 2 씰(48)로 형성된다. 벌브(44)와, 립(lip)(46)과 핀(48)은 공지된 방식에서의 스폰지 고무로 형성된다. 보강부재(43)가 U형 본체 내에 위치된다. 립(46)과 U형 기판(40)의 폐쇄끝단의 외부면은 패널(14)에 대해 어떠한 씰링기능도 수행하지 않으므로 트림부가 된다. 이들 트림부는 기판(40)과는 바람직하게 다른 색상으로 된다. 상기 색상은 차량 또는 건물에 적합하게 선택된다. 최소비용을 위해 내구성있는 색상(색상 고착)을 가진 웨더씰(10)을 제공하는 것이 바람직하다. 표면층(60)이 기판(40)보다 재료를 덜 필요로하고 기판보다 더 큰 색상 고착을 가진 재료로 형성될 수 있으며, 표면층은 종종 기판과는 다른 색상이 된다.

도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 팽창된 열가소성 표면층(60)은 플랩 씰(46), 벌브(44) 또는 플랩 씰과 벌브에 위치될 수 있다. 상기 팽창된 열가소성 표면층(60)은 엠보싱되거나 엠보싱되지 않을 수 있다. 구성전에, 변형가능한 벌브와 같은 웨더씰의 씰부 상에 열가소성 재료의 존재로 상기 벌브의 효율이 실질적으로 감소될 것이다. 즉, 열가소성 재료의 경도(stiffness)는 벌브의 가요성을 감소시키므로, 벌브는 필요한 씰을 형성하기 위해 충분히 변형될 수 없다. 대조적으로, 본원의 가요성이 있는 팽창된 열가소성 표면층(60)은 씰링성능에 방해함이 없이 벌브와 같은 변형가능한 씰부에 위치가능하도록 충분히 유연할 수 있다.

도 5 내지 도 7을 참조로, 일반적인 U형 엣지트림 윤곽 웨더씰(10)의 다른 방안의 구성이 도시되어 있다. 웨더씰(10)은 TPE나 EPDM으로 형성된 U형 본체(40)를 가진다. 그러나, SBR, TPE 및 EPDM의 혼합물, 천연고무, 네오프렌이나 또 다른 열경화성 재료가 사용될 수 있음을 알게된다. 본체(40)는 임의의 필요한 갯수와 구성으로 된 다수의 작고 큰 플랜지 그리퍼 핀(42)과, 중공 씰링 벌브(44)와 보조 씰링핀을 갖는 제 2 씰(48)로 형성된다. 벌브(44)와 핀(48)은 공지된 방식에서의 스폰지 고무로 형성되고, 핀들중 가장 큰 최외각 핀의 팁이 또한 스폰지로 될 수 있다. 보강부재(43)가 U형 본체 내에 위치된다. 도 5 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 팽창된 열가소성 표면층(60)이 U형 부분의 외면과, 벌브(44) 또는 U형부와 벌브의 외면에 위치된다. 다시, 본원의 팽창된 열가소성 표면층(60)은 작동동안 씰링구조의 충분한 변형을 배제함이 없이 스폰지 씰링구조에 위치되도록 충분히 유연할 수 있다.

도 8을 참조로, 잔넬(glass run)이 기판(40)의 비패널(non-panel) 접촉부에 위치된 표면층(60)과 함께 도시되어 있다.

패널 접촉위치에서 팽창된 열가소성 표면층(60)을 가진 합성 스트립(10)의 구성을 위해, 팽창된 열가소성 표면층이 패널(14) 및 스트립(10) 사이의 마찰계수를 감소시킬 수 있음을 알게된다. 특히, 팽창된 열가소성 표면층(60)이 마찰계수를 감소시키는 충분한 표면 외형(contour) 또는 거칠기(roughness)를 나타내도록 처리될 수 있다. 실질적으로 팽창된 열가소성 재료의 본래 다공성 구조를 유지하는 하면서 마찰 감소된 표면외형의 형성이 제공될 수 있다. 다른 방안으로는, 마찰 감소된 외형은 본래 다공성 구조의 상당한 압축으로 형성될 수 있다. 표면외형은 웨이브(waves), 마루(crests), 기복(undulation), 홈(grooves), 골(furrows), 와플(waffle) 패턴 및 기하학적 형태나 패턴을 포함한 다양한 구성중 어느 하나 일 수 있으나 이에 제한되지 않는다.

게다가, 팽창된 열가소성 표면층(60)은 스트립(10) 및 패널(14) 사이의 상대적 운동에 대한 소음발생을 감소시킨다. 다시, 삑삑 또는 삐걱삐걱 발생하는 소음을 가장 잘 감소시키는 특별한 표면외형이 표면층(60)과, 기판(40) 및 패널(14)의 특별한 재료에 의해 적어도 부분적으로 결정된다. 뿐만 아니라, 온도 및 압축압력과 같은 작동조건이 소음발생을 감소시키기 위해 필요한 표면외형을 적어도 부분적으로 결정할 수 있다. 상술한 바와 같이, 표면외형은 다양한 구성중 어느 하나일 수 있다.

제조방법

도 2 내지 도 4 및 도 10을 참조로, 일반적인 U형 엣지트림이 본체를 형성하기 위해 제 1 압출기(100)로부터 조밀한 EDPM과 제 2 압출기(103)로부터 스폰지 EDPM을 지나 크로스 헤드 압출다이(cross head extrusion die)(110)를 통과함으로써 형성된다. 상기 크로스 헤드 압출다이(110)에 대한 일반적인 온도는 대략 71℃내지 대략 104℃이다.

그런 후 본체는 경화베드(curing bed)(116)로 지난다. 경화베드(116)의 온도는 재료형태, 재료 두께, 라인 속도 및 경화매질 형태와 같은 많은 처리 고려사항에 의해 결정된다. 그리고 나서 경화된 본체는 냉각소(cooling station) 또는 탱크(120) 및 허거(hugger)(125)를 지난다.

그런 후 본체는 압출기(105)로부터의 열가소성 재료에 접합을 보장하기 위해 충분한 온도로 예열기(127)에서 재가열되고, 팽창된 열가소성 재료가 상기 열가소성(TP) 압출기(105)로부터 제공된 제 2 크로스 헤드다이(130)를 지난다. 비록 상술한 다양한 매개변수에 따라, 크로스 헤드다이(130)에 대한 일반적인 온도범위는 대략 160℃ 에서 대략 220℃이다. 따라서, 팽창된 열경화성 재료는 본체에 위치된다. 그런 후 스트립이 (필요하다면) 엠보서(embosser)를 지나고 표면외형이 팽창된 표면층에 형성된다. 그런 후 스트립은 필요한 양의 표면 외형을 유지하기 위해 팽창된 표면층이 충분히 냉각되는 냉각탱크(150)를 지난다. 그리고 나서 상기 스트립은 최종 횡단면 형태로 형성될 수 있는 제 2 허거(125) 및 후 형성소(post forming station)(160)를 지난다.

열가소성 압출기(105)에서, 표면층(60)의 열가소성 재료는 재료를 팽창하기 위한 아크조 노벨(Akzo Nobel)사의 EXPANCEL®와 같은 발포제(blowing agent)와 조합될 수 있다. 발포제 양과 결과적인 다공성 구조는 적어도 부분적으로 팽창된 표면층(60)의 요구되는 가요성과 미학적 외형에 의해 바람직하게 결정된다. 발포제의 일반적인 양은 발포되는 열가소성 재료의 대략 0.5% 에서 대략 5% 범위이다. 도 15를 참조로, 표면층 밀도 대 발포제 퍼센트의 의존성이 도시되어 있다.

선택적으로, 표면층(60)은 냉각하기 전에 다공성 체적을 감소시키고 팽창된 물질의 밀도를 증가시킴으로써 셀 구조를 변경하도록 본래 팽창된 물질을 압축함으로써 변형될 수 있다. 따라서, 팽창된 열가소성 재료가 조밀해진다. 일반적으로, 변형은 장소(140)에서 표면층을 엠보싱함으로써 수행된다.

팽창된 표면층(60)의 두께는 본래 두께의 5% 또는 10%정도 적게 에서 80% 내지 90%정도 많게 줄일 수 있다. 압축 양 또는 정도는 씰(10)의 의도된 응용에 의해 적어도 부분적으로 결정된다.

냉각된 후, 요구되는 윤곽에 대해 윤곽이 "후 형성(post forming)"될 수 있으며, 또는 롤러 및 선택적으로 또 다른 엠보싱 휠(wheel)에 대항하여 지남으로써 윤곽이 형성될 수 있음을 알게된다. 더욱이, 냉각 후, 고광택 코팅이 표면외형과 문지름 내마모성(scuff resistance)을 향상시키기 위한 열가소성 재료에 분무될 수 있다.

다른 방안으로, 기판은 통상적으로 경화되고 감아질 수 있으며, 연이은 작동에서, 열가소성 재료에 대한 순차적인 접합을 보장하기 위해 충분한 온도로 재가열되고, 기판 상에 압출된 팽창된 열가소성 재료를 가지도록 또 다른 다이를 지난다. 그런 후 최종 단계가 상술한 방식과 유사한 방식으로 착수될 것이다. 기판이 팽창한 열가소성 재료와 합치도록 크로스 헤드다이를 지나기 전에 충분히 가열된다면, 늦어도 2주 전에 압출되어 감아진 열경화성 압출물을 취함으로써 만족스러운 접합이 달성될 수 있음을 알게된다.

도 8의 웨더씰을 참고로, 결국 차량 윈도우 가이드 채널이 되는 스트립이 도 10에 도시된 종래 "고무" 압출기(extruder)(100)에서 EDPM과 같은 열경화성 폴리머 재료로부터 압출된다. 다이(110)로부터 나올 때, 본체는 표준 경화터널(116)을 지난다. 가황처리된 압출이 경화된 상태에서 터널(116)로부터 나온다.

그런 후 본체는 제 2 다이(130)를 지나고, 이상적으로 UNIPRENE®과 같은 TPE의 팽창된 열가소성 재료가 여전히 뜨거운 스트립의 트림부나 장식부에 압출된다. 부기판(substrate) 스트립의 열경화성 재료의 잔여 열과, 압출기에서 팽창된 열가소성 재료의 온도가 140℃ 내지 250℃의 범위에 있다는 사실로 인해, 합성 스트립의 열경화성 재료와 팽창된 열가소성 재료가 함께 접합된다.

다이로부터 나오자 마자 즉시, 합성 스트립은 열가소성 표면층의 노출면을 부분적으로 냉각하기 위해 냉각 탱크를 지나므로, 표면은 더 이상 끈적끈적하지 않다. 따라서 도 11 및 도 13을 참조로, 표면층의 팽창된 열가소성 재료는 본래 다공성 구조와, 두께 및 이에 따른 밀도를 가진다. 그러므로 표면층(60)의 팽창된 열가소성 재료는 접착성 없는 노출된 표면을 제공한다.

선택적으로, 웨더씰(10)은 팽창된 표면층(60)에 접하는 엠보싱 장소(140)를 지날 수 있다. 엠보싱 동안, 다공성 구조가 도 12 및 도 14에 도시된 바와 같이 변형된다. 이 공정은 표면층에 있는 많은 셀을 붕괴시킴으로써 및 부분적 붕괴시킴으로써 표면층(60)의 밀도를 증가시킨다. 엠보싱은 표면층에 대한 조직화된 표면 특징을 손상할 수 있거나, 다른 방안으로는 비교적 부드러운 표면을 제공할 수 있다.

가열된 상태에서 팽창된 표면층(60)을 변형시킴으로써, 다공성 구조는 완전한 탄력성을 보이지 않으며, 따라서 다수의 셀이 압축된 윤곽을 보유함으로 인해 표면층의 밀도를 감소시킨다. 다공성 구조의 일부를 붕괴시킴으로써, 주어진 셀의 벽이 접할 수 있다. 그러나, 처리 온도는 접촉한 벽이 서로서로 접합하거나, 부착하거나 결합하지 않도록 선택된다.

그런 후 기판(40)과 엠보싱된 팽창된 표면층(60)이 냉각탱크(150)에 이송된다. 그리고 나서 압출이 실재적으로 실온까지 냉각된다.

도 8의 스트립은 웨더씰(10)의 트림부에 색상 선택된 면을 가지는 팽창된 열가소성 재료와 함께, 슬라이딩 윈도우용 가이드로서 작용하도록 고안된다.

도 9를 참조로, 웨더씰(10)은 도 2 내지 도 8의 윤곽과 유사한 방식으로 형성된다. 즉, 기판(40)이 압출되고 적어도 부분적으로 경화된다. 바람직하게는, 기판(40)이 여전히 뜨거울 동안에, 팽창된 열가소성 표면층(60)이 기판(40)의 트림부와 같은 외부면(80)상에 압출된다.

기판(40)이 열경화성 흑색고무 재료로 형성되는 한편, 팽창된 열가소성 재료로 형성된 부분은 어떤 필요한 색상(예를 들면, 차량의 페인트 작업과 일치하는 색상)으로 이루어질 수 있으며 강화된 가요성을 나타낼 수 있다. 게다가, 팽창된 열가소성 표면층(60)은 열가소성 재료의 웨더씰 내마모성과 색상 보유특징을 제공한다.

그러므로, 본 발명의 방법은 적어도 원칙적으로 하나 이상의 열경화성 폴리머 재료와 적어도 팽창된 열가소성 폴리머 재료의 한 표면부를 포함하는 주요 본체부를 가지는 합성 압출물을 형성하는 단계를 포함하고, 기판 또는 본체부를 형성하기 위해 다이를 통해 하나 이상의 열경화성 재료를 지나는 단계와, 적어도 부분적으로 본체부를 경화하는 단계와, 상승된 온도에서 본체를 유지하는 단계와, 뜨거울 동안, 또 다른 다이를 통해 본체를 통과시키는 단계와, (장식부 또는 트림부와 같은) 한 부분에 팽창된 열가소성 재료를 압출하는 단계와, 이에 따른 2개의 재료를 함께 접합하는 단계와, 그런 후 합성 압출물을 냉각하는 단계를 포함한다.

재료의 선택에 따른, 팽창된 열가소성 재료는 기판(40)의 압출을 위해 동시에 또는 연이어 압출될 수 있음을 알게된다. 특히, 경화온도를 필요로하지 않는 이들 TPE 기판에 대해, 팽창된 열가소성 표면층(60)이 기판의 압출시에 기판상에 배치될 수 있다.

표면층(60)은 공기 분사(air jet), 물 분사, 전기충격 엠보싱, 매질 충격(media impacting), 샌드 블라스팅(sand blasting) 또는 화학처리를 포함하나 이에 제한되지 않는 다양한 방법에 의해 압착되거나 압착되지 않게 처리된 표면일 수 있음이 알게된다.

따라서, 본 발명은 차량의 외형에 잘 따를 뿐만 아니라 설치 공정에서 도움이 되도록 강화된 가요성을 가지는 합성 웨더씰(10)을 제공한다. 즉, 팽창된 열가소성 재료는 대응하는 확장되지 않은 열가소성 재료보다 더 큰 가요성을 가지고, 씰(10)의 표면층(60)으로서 팽창된 열가소성 재료를 사용함으로써, 씰이 다중 듀로미터(durometer) 씰보다는 오히려 단일 듀로미터 씰로서 더 유사하게 기능을 한다. 본 구성은 고무와 유사한 더 부드러운 촉감을 제공하는 한편, 열가소성 재료의 색상고착의 잇점을 달성한다. 또한, 팽창된 표면층이 용이하게 엠보싱을 취함으로써, 웨더씰의 외형을 강화시킨다.

본 발명의 다양한 실시예는 순수히 예로써 상술하였고 세부적인 변형이 본 발명의 범위내에 이루어 질 수 있음을 물론 알게 될 것이다.

본 발명의 상세한 내용에 포함됨.

Claims (32)

1. 주어진 길이를 가지고 주어진 환경에서 위치 조절가능한 합성 스트립으로서, 상기 합성 스트립의 길이를 따라 확장되고 상기 주어진 환경에 어울리게 선택되는 색상인 팽창된 열가소성 층을 포함하는 합성 스트립.
2. 제 1 항에 있어서,

   팽창된 열가소성 층은 열가소성 엘라스토머를 포함하는 합성 스트립.
3. 제 1 항에 있어서,

   팽창된 열가소성 층을 지지하는 기판을 더 포함하는 합성 스트립.
4. 제 3 항에 있어서,

   기판이 고무인 합성 스트립.
5. 제 1 항에 있어서,

   팽창된 열가소성 층이 엠보싱되는 합성 스트립.
6. 제 3 항에 있어서,

   기판에 부착된 보강부재를 더 포함하는 합성 스트립.
7. 제 6 항에 있어서,

   보강부재가 금속 캐리어이거나 열가소성 재료인 합성 스트립.
8. 제 1 항에 있어서,

   팽창된 열가소성 층이 다공성 구조를 가지는 합성 스트립.
9. 제 1 항에 있어서,

   팽창된 열가소성 층이 압축된 다공성 구조를 가지는 합성 스트립.
10. 씰부와 트림부를 가지고, 상기 트림부 상에 팽창된 열가소성 표면층을 포함하는 합성 스트립.
11. 제 10 항에 있어서,

    팽창된 열가소성 표면층이 기판과는 다른 색상인 합성 스트립.
12. 제 10 항에 있어서,

    씰부가 열가소성 재료이거나 열경화성 재료인 합성 스트립.
13. 제 10 항에 있어서,

    팽창된 열가소성 표면층이 부분적으로 붕괴된 다공성 구조를 가지는 합성 스트립.
14. 기재없음
15. (a) 제 1 색상의 기판과;

    (b) 웨더씰의 길이로 확장되며 상기 제 1 색상과는 다른 제 2 색상인 팽창된 열가소성 층을 포함하는 합성 스트립.
16. 제 15 항에 있어서,

    기판이 트림부를 포함하고 팽창된 열가소성 층이 상기 트림부 상에 위치되는 합성 스트립.
17. 제 15 항에 있어서,

    팽창된 열가소성 층이 압축된 다공성 구조를 가지는 합성 스트립.
18. 제 15 항에 있어서,

    제 2 색상이 웨더씰의 작동환경에 어울리게 선택되는 합성 스트립.
19. 제 15 항에 있어서,

    기판이 스폰지 씰링구조를 포함하고, 팽창된 열가소성 재료가 상기 씰링구조상에 위치되는 합성 스트립.
20. 다공성 씰링 구조를 가지고, 상기 다공성 씰링 구조상에 팽창된 열가소성 표면층을 포함하는 마주보는 면 사이에 접촉면을 제공하는 합성 스트립.
21. 제 20 항에 있어서,

    표면층이 씰링 구조와는 다른 색상인 합성 스트립.
22. 압축된 다공성 구조를 가지는 층을 포함한 합성 스트립.
23. 제 22 항에 있어서,

    표면층에 부착된 기판을 더 포함하는 합성 스트립.
24. 제 23 항에 있어서,

    표면층이 기판과는 다른 색상인 합성 스트립.
25. 제 22 항에 있어서,

    기판이 트림부를 포함하고 표면층이 상기 트림부 상에 있는 합성 스트립.
26. 제 22 항에 있어서,

    압축된 다공성 구조가 표면층을 형성하는 합성 스트립.
27. (a) 기판과;

    (b) 패널에 접하도록 위치되고, 패널과의 사이에 상대적인 움직임으로 인한 소음발생을 실질적으로 배제하도록 선택되는 기판 상의 팽창된 열가소성 층을 포함하는 자동차의 패널에 접하는 합성 스트립.
28. 제 27 항에 있어서,

    팽창된 열가소성 층이 압축된 다공성 재료를 가지는 합성 스트립.
29. 제 27 항에 있어서,

    팽창된 열가소성 층이 처리된 표면인 합성 스트립.
30. (a) 기판과;

    (b) 패널에 접하도록 위치되고, 동일한 열가소성 재료의 팽창되지 않은 층보다 낮은 마찰계수를 가지는 기판 상의 팽창된 열가소성 층을 포함하는 자동차의 패널에 접하는 합성 스트립.
31. 제 30 항에 있어서,

    팽창된 열가소성 층이 압축된 다공성 구조를 가지는 합성 스트립.
32. 제 30 항에 있어서,

    팽창된 열가소성 층이 처리된 표면인 합성 스트립.