KR20140030239A

KR20140030239A - 넓은 온도 범위에 걸쳐 효과적인 진동 댐핑

Info

Publication number: KR20140030239A
Application number: KR1020137032273A
Authority: KR
Inventors: 마이클 플레너; 브래들리 갈라거; 에릭 세이퍼레인; 데이비드 스토테라
Original assignee: 헨켈 아게 운트 코. 카게아아
Priority date: 2011-06-10
Filing date: 2012-06-07
Publication date: 2014-03-11
Also published as: WO2012170671A3; MX2013014462A; EP2742256A4; ES2782194T3; JP6000344B2; AU2012267932B2; CN103608606A; KR101671566B1; JP2014519585A; WO2012170671A2; AU2012267932A1; CA2837837A1; MX360742B; EP2742256B1; BR112013031193A2; CN103608606B; US9121470B2; EP2742256A2; CA2837837C; US20140230336A1

Abstract

댐핑 발포체 물질을 제1 기판 표면과 제2 기판 표면 사이의 공간 내부에 위치시키고 그에 걸쳐 있게 함으로써 차량의 중공 공간 또는 공동과 관련된 소음 및 진동 특성을 감소시키기에 유용한 조립체, 방법 및 시스템이 제공된다. 댐핑 발포체 물질은 제1 영역 및 제2 영역으로 이루어지며, 여기서 제1 영역은 -10℃에서의 E' 값이 제2 영역의 -10℃에서의 E' 값보다 더 낮고 25℃에서의 E' 값이 제2 영역의 25℃에서의 E' 값보다 더 높고; 제2 영역은 가변 단면 폭을 갖는다.

Description

넓은 온도 범위에 걸쳐 효과적인 진동 댐핑 {EFFECTIVE VIBRATION DAMPING ACROSS A BROAD TEMPERATURE RANGE}

본 발명은 일반적으로 비교적 얇은 패널을 갖는 차량 도어와 같은 구성요소의 중공 공간 또는 공동과 관련된 소음 및 진동 특성을 감소시키기에 유용한 개선된 방법 및 시스템에 관한 것이다.

최근 수십년간, 재료 비용을 절약하고 연료 경제성을 개선시키기 위하여 차량의 중량을 감소시키려는 노력이 계속되어 왔다. 중량을 감소시키기 위하여, 차량은 점점 더 외부 패널 구조물에 대해 훨씬 더 얇은 금속 시트를 사용하도록 설계되어 왔다. 그러나, 그러한 설계 변경의 원치 않는 결과로서 음향 성능이 보다 불량해졌는데, 이는 자동차 내부의 현저하게 더 높은 운전 소음 수준을 초래한다. 소음 (진동)은, 예를 들어 차량의 엔진, 변속기 또는 다른 기계적 가동 부품에 의해 발생될 수 있다. 이들 근원지에 의해 발생된 음향 진동은 차량 전체를 통해 전파되어 음향 진동이 들릴 수 있게 되거나 아니면 탑승자에 의해 감지되게 된다. 이러한 음 전달은 특히 도어의 내부와 같은 차량 내의 공동 또는 중공 공간에 의해 야기될 수 있는데, 이는 공진기로서 작용할 수 있다. 그러한 문제에 대한 한 가지 해결책으로서 음-댐핑 격벽(sound-damping bulkhead) 또는 "필러 충전제(pillar filler)"를 설치해 왔는데, 이는 진동이 전달되는 것을 방지하거나 또는 적어도 댐핑시키기 위하여, 전형적으로 열에 노출될 때 (예컨대, 차량에 적용된 페인트가 오븐 내에서 경화될 때) 거품을 형성하기 시작하여 공동을 충전 및 밀봉하는 중합체-기재 조성물이다. 패널 표면에 적용된 중합체 물질로 이루어진 음-저감(sound-deadening) 패치가 또한 사용되어 왔다.

그러한 팽창성 중합체-기재 조성물의 진동 댐핑 특성을 개선하기 위한 상당한 노력이 기울여져 왔다. 예를 들어, 헨켈 아게 앤 코.(Henkel AG & Co. KGaA)는 테로폰(Terophon)® HDF (고 댐핑 발포체)를 소개하였는데, 이는 소음-생성 진동을 극히 신속하고 효율적으로 댐핑시킬 수 있다. 그러나, 현재 입수가능한 고성능 댐핑 물질은 단지 비교적 좁은 온도 범위 내에서만 그러한 매우 효과적인 성능을 갖는 경향이 있다. 차량 제조업체에 의해 설정된 사양은 전형적으로 실온 (20 내지 25℃)에서 또는 실온보다 다소 높은 온도에서 피크 댐핑 성능을 필요로 하며, 실온에서 우수한 성능을 나타내는 공지된 물질은 온도 극한에서 감소된 성능을 갖는다. 특히, 많은 기후에서 겨울철 동안 접하게 되는 것과 같은 저온 (-20 내지 -10℃)에서, 고성능 댐핑 물질은 일반적으로 너무 단단해지고 고유 댐핑을 극히 거의 나타내지 않는다.

예를 들어, 고 댐핑 발포체는 온도가 저하됨에 따라 더 단단해진다 (더 높은 E' 값을 나타냄). E' 값 (영(Young)의 저장 모듈러스, 이는 동적 기계 분석에 의해 측정됨)은 물질의 비례 한도 미만에서의 인장 변형에 대한 인장 응력의 비로서 정의된다. 발포체의 강성이 증가함에 따라, 이는, 발포체가 차량 도어 내의 진동을 댐핑시키는 데 사용되고 있을 때와 같은 특정 응용의 경계 조건을 변화시킬 잠재력을 갖는다. 경계 조건에서의 이러한 변화는 국소화된 고진동 영역을 생성할 수 있으며, 이는 그 응용의 전체 음향 성능을 감소시킬 수 있다. 본 발명자들이 연구한 특정 도어 조립체의 경우에, E'이 고 댐핑 발포체를 수용하는 도어 조립체의 온도의 저하로 인해 증가했기 때문에, 도어에 대한 진동 패턴이 20℃에서 3개의 큰 변위 모드로부터 -20℃에서 6개의 더 작은 변위 모드로 변화되었다는 것을 알아내었다.

결과적으로, 이전에 실현가능했던 것보다 더 넓은 온도 범위에 걸쳐 차량 도어와 같은 중공 구조체 내의 진동을 효과적으로 댐핑시키는 방법을 개발할 필요성이 있다.

발명의 간단한 개요

본 발명의 한 측면에서, 제1 기판 및 제2 기판을 포함하는 조립체가 제공된다. 제1 기판의 표면과 제2 기판의 표면이 서로 대면하고 제1 기판과 제2 기판 사이의 공간을 한정한다. 댐핑 발포체 물질이 상기 공간 내에 위치되고 제1 기판의 표면으로부터 제2 기판의 표면에까지 걸쳐 있다. 상기 댐핑 발포체 물질은 제1 영역 및 제2 영역으로 이루어지며, 여기서 제1 영역은 -10℃에서의 E' 값이 제2 영역의 -10℃에서의 E' 값보다 더 낮고 25℃에서의 E' 값이 제2 영역의 25℃에서의 E' 값보다 더 높다. 제2 영역은 가변 단면 폭, 예컨대 삼각형, 타원형, 원형, 모래시계형(hourglass), 사다리꼴 또는 다이아몬드 형상을 갖는다.

또한, 제1 기판의 표면과 제2 기판의 표면이 서로 대면하고 제1 기판과 제2 기판 사이의 공간을 한정하도록 배열된 제1 기판 및 제2 기판 중 하나 또는 둘 다에서 진동을 댐핑시키는 방법이 본 발명에 의해 제공된다. 본 방법은 댐핑 발포체 물질이 제1 기판의 표면으로부터 제2 기판의 표면에까지 걸쳐 있도록 상기 공간 내에 댐핑 발포체 물질을 위치시키는 단계를 포함한다. 상기 댐핑 발포체 물질은 제1 영역 및 제2 영역으로 이루어지며, 여기서 제1 영역은 -10℃에서의 E' 값이 제2 영역의 -10℃에서의 E' 값보다 더 낮고 25℃에서의 E' 값이 제2 영역의 25℃에서의 E' 값보다 더 높다. 제2 영역은 가변 단면 폭을 갖는다.

본 발명의 또 다른 측면은 표면을 갖는 기판 및 기판의 표면 상에 배치된 팽창성 물질을 포함하는 조립체를 제공한다. 상기 팽창성 물질은 팽창될 때 제1 영역 및 제2 영역으로 이루어진 댐핑 발포체 물질을 제공하며, 여기서 제1 영역은 -10℃에서의 E' 값이 제2 영역의 -10℃에서의 E' 값보다 더 낮고 25℃에서의 E' 값이 제2 영역의 25℃에서의 E' 값보다 더 높다. 제2 영역은 가변 단면 폭을 갖는다.

또한, 본 발명에 의해 자동차 폐쇄 패널(closure panel) 조립체 내의 진동 댐핑 시스템이 제공된다. 본 시스템은 자동차 외장 패널 구조체와 관련된 침입방지 장치(intrusion device) 및 팽창성 물질을 포함하며, 상기 팽창성 물질은 침입방지 장치의 적어도 일부에 걸쳐 배치되어 팽창성 물질의 팽창 전에는 침입방지 장치와 접촉되고 팽창성 물질의 팽창 후에는 자동차 외장 패널 구조체의 내부 표면과 접촉된다. 상기 팽창성 물질은 팽창될 때 제1 영역 및 제2 영역으로 이루어진 댐핑 발포체 물질을 제공하며, 여기서 제1 영역은 -10℃에서의 E' 값이 제2 영역의 -10℃에서의 E' 값보다 더 낮고 25℃에서의 E' 값이 제2 영역의 25℃에서의 E' 값보다 더 높다. 제2 영역은 가변 단면 폭을 갖는다.

본원에 기재된 본 발명의 한 실시양태에서, 제1 기판 또는 제2 기판 중 적어도 하나는 박형 금속 또는 중합체 패널이다.

본원에 기재된 본 발명의 한 실시양태에서, 제1 기판은 자동차 외장 패널 구조체와 관련된 침입방지 장치이다.

본원에 기재된 본 발명의 한 실시양태에서, 침입방지 장치는 도어 침입방지 빔(door intrusion beam)을 포함한다.

본원에 기재된 본 발명의 한 실시양태에서, 제2 기판은 자동차 외장 패널이다.

본원에 기재된 본 발명의 한 실시양태에서, 제2 영역은 삼각형, 타원형, 원형, 사다리꼴 또는 다이아몬드형의 단면 형상을 가질 수 있다.

본원에 기재된 본 발명의 한 실시양태에서, 제2 영역 또는 다수의 제2 영역들은 제1 기판의 표면으로부터 제2 기판의 표면까지 실질적으로 연장된다.

본원에 기재된 본 발명의 한 실시양태에서, 다수의 제2 영역들은 삼각형, 타원형, 원형, 사다리꼴 또는 다이아몬드형의 단면 형상을 가질 수 있다.

본원에 기재된 본 발명의 한 실시양태에서, 제1 영역의 부분들은 제2 영역 또는 다수의 제2 영역들의 적어도 2개의 면 상에 위치된다.

본원에 기재된 본 발명의 한 실시양태에서, 제1 영역의 부분들은 제2 영역 또는 다수의 제2 영역들의 적어도 2개의 면 상에 위치되고 이들과 접촉된다.

본원에 기재된 본 발명의 한 실시양태에서, 팽창성 물질은 압출에 의해 기판의 표면 상에 침착된 것이다.

본원에 기재된 본 발명의 한 실시양태에서, 팽창성 물질은 접착제 또는 기계적 수단에 의해 기판의 표면에 부착된다.

본원에 기재된 본 발명의 한 실시양태에서, 팽창성 물질은 적어도 하나의 열가소성 중합체 및 적어도 하나의 열-활성화 발포제로 이루어진다.

본원에 기재된 본 발명의 한 실시양태에서, 팽창성 물질은 공압출에 의해 형성된다.

도 1은 본 발명에서 제1 영역 및 제2 영역으로서 사용될 수 있는 2개의 상이한 예시적인 발포체 물질에 대한 E' 대 온도 곡선을 예시한다.
도 2는 본 발명에 따라 제1 영역 및 제2 영역을 갖는 다양한 예시적인 댐핑 발포체 물질의 단면도를 도시한다.
도 3은 본 발명의 한 측면에 따라 팽창성 물질이 표면 상에 배치된 도어 침입방지 장치가 설치된 차량 도어를 도시한다.
도 4는 공동 내에 댐핑 발포체 물질을 제공하도록 팽창되는 본 발명에 따라 기판 표면 상에 배치된 팽창성 물질의 한 예를 도시한다.
도 5는 제1 영역 및 제2 영역을 갖는 댐핑 발포체 물질이 2개의 기판들 사이에 위치되며, 여기서 제2 영역은 불균일한 단면 폭 및 대체로 삼각형인 단면 형상을 갖는 것인 본 발명의 한 실시양태를 예시한다.

발명의 특정 실시양태에 대한 상세한 설명

본 발명에 이용되는 댐핑 발포체 물질은 상대적으로 낮은 온도 (-10℃) 및 상대적으로 높은 온도 (25℃) 둘 모두에서 상이한 E' 값을 갖는 적어도 2개의 발포체 영역들을 포함하는 것을 특징으로 한다. 이어서 보다 상세히 설명하는 바와 같이, 온도의 함수로서의 각각의 영역의 E' 특성은 상이한 중합체 또는 다른 구성성분 또는 그의 상대적 특성이 상이한 영역들 사이에서 변동되도록 제1 영역의 발포체 및 제2 영역의 발포체를 제형화함으로써 원하는 대로 제어될 수 있다. 특히, -10℃에서의 E' 값은 제2 영역의 -10℃에서의 E' 값보다 더 낮지만 25℃에서의 E' 값은 제2 영역의 25℃에서의 E' 값보다 더 높은 제1 영역이 제공된다. 이들 특성은 도 1에 도시된 2개의 발포체 영역 물질에 대한 E' 대 온도의 그래프에 의해 일반적으로 예시될 수 있다. 제1 발포체 영역 물질은, 예를 들어 -10℃ 내지 25℃의 온도 범위에 걸쳐 상대적으로 편평한 곡선을 나타낼 수 있다. 즉, 제1 발포체 영역 물질의 -10℃에서의 E' 값이 그의 25℃에서의 E' 값보다 다소 더 크더라도, 그러한 강성 증가는 제2 발포체 영역 물질에 의해 나타나는 것만큼 거의 현저하지는 않다. 즉, 도 1의 제2 발포체 영역 물질의 E' 값은 더 크게 온도에 의해 영향을 받는다. 제2 발포체 영역 물질의 E' 값은 유리하게는 대략 실온 (15 내지 30℃)에서 낮으며, 특히 제1 발포체 영역의 E' 값보다 더 낮으며, 그럼으로써 그러한 조건 하에서 탁월한 음향 성능 (댐핑)을 제공한다. 그러나, 저온에서 E' 값은 제1 발포체 영역의 E' 값보다 더 높아진다. 이는 겨울철 동안 차량이 접할 수 있는 그러한 더 낮은 온도에서 음향 성능 (진동 및 음의 감소)의 열화로 이어진다. 따라서, 조립체 내의 2개의 기판들 사이에 (예컨대, 차량 도어에서의 침입방지 장치와 외장 패널 사이에) 위치된 댐핑 발포체 물질에 제1 발포체 영역 물질 또는 제2 발포체 영역 물질을 단독으로 사용하는 것은 넓은 온도 범위에 걸쳐 충분한 음향 성능을 제공할 수 없다.

자동차가 경험할 수 있는 환경 조건의 전체 범위 내에서의 효과적인 댐핑이 적어도 2개의 상이한 발포체 물질을 서로 조합하여 사용하되, 단, 이들 상이한 물질의 영역들이 특정 구성으로 배열됨으로써 달성될 수 있다는 것을 지금에 이르러서야 알아내었다. 본 발명에 따르면, 댐핑 발포체 물질 내의 제2 영역은 균일한 단면 폭을 갖기보다는 가변 단면 폭을 갖는다. 즉, 댐핑 발포체 물질을 단면으로 볼 때, 제2 영역의 폭은 변동된다. 보다 특히, 댐핑 발포체 물질와 접촉된 기판의 표면으로부터 거리 "a"에서 기판 표면과 평행한 제1 라인에서의 제2 영역의 폭은 그러한 표면으로부터 거리 "b"에서 기판 표면과 평행한 제2 라인에서의 제2 영역의 폭과 상이하다. 이러한 특징은 도 5에 추가로 예시되어 있는데, 도 5는 제1 기판 (3) 및 제2 기판 (4)으로 이루어진 조립체 (6)를 단면으로 도시한다. 제1 기판 (3)의 표면 (7)은 제2 기판 (4)의 표면 (8)과 대면한다. 그럼으로써, 제1 기판 (3)과 제2 기판 (4) 사이에 공간 (5)이 한정된다.

댐핑 발포체 물질 (9)가 공간 (5) 내에 위치되고 제1 기판 (3)의 표면 (7)로부터 제2 기판 (4)의 표면 (8)에까지 걸쳐 있다. 댐핑 발포체 물질 (9)는 제1 영역 (1) 및 제2 영역 (2)으로 이루어진다. 제1 영역 (1)은 -10℃에서의 E' 값이 제2 영역 (2)의 -10℃에서의 E' 값보다 더 낮다. 그러나, 25℃에서, 제1 영역 (1)의 E' 값은 제2 영역 (2)의 E' 값보다 더 높다. 제2 영역 (2)은 가변 단면 폭을 갖는다. 기판 표면 (8)으로부터 거리 "a"에서 기판 표면 (8)에 평행한 제1 라인 (15)에서의 제2 영역 (2)의 폭은 기판 표면 (8)으로부터 거리 "b"에서 기판 표면 (8)과 평행한 제2 라인 (14)에서의 제2 영역 (2)의 폭과 상이하다 (이 실시양태에서는, 그보다 더 크다).

전형적으로, 제1 발포체 영역 물질의 적어도 일부는 제2 영역의 적어도 1개 면 상에 위치되고 그와 접촉된다. 본 발명의 한 실시양태에서, 제1 발포체 영역 물질의 부분들은 단면으로 볼 때 제2 영역의 적어도 2개의 면 상에 위치되고 그와 접촉된다. 한 측면에서, 제2 영역 또는 다수의 제2 영역들은 제1 기판의 표면으로부터 제2 기판의 표면까지 실질적으로 (예를 들어, 약 75% 이상 또는 약 85% 이상 또는 약 90% 이상) 또는 완전히 연장된다. 제2 영역의 폭은 그의 최소폭 지점에서의 0으로부터 그의 최대폭 지점에서의 댐핑 발포체 물질의 전체 폭까지 변동될 수 있기는 하지만, 특정 실시양태에서, 제2 영역의 최대폭 지점은 그러한 지점에서의 댐핑 발포체 물질의 전체 폭의 약 25% 내지 약 75%일 수 있다. 제2 영역 폭은 선형 또는 비선형 방식으로 제1 기판 표면과 제2 기판 표면 사이의 거리에 걸쳐 변동될 수 있다. 한 실시양태에서, 제2 영역은 그것이 제1 기판의 표면과 접촉하는 곳에서 0이거나 0에 근접한 폭을 가질 수 있고, 제2 기판의 표면 부근이나 그곳에서 최대 폭을 가질 수 있다. 또 다른 실시양태에서, 제2 영역은 그것이 제1 기판 표면 및 제2 기판 표면 둘 모두와 접촉하는 곳에서 0이거나 0에 근접한 폭을 가질 수 있고, 2개의 기판 표면들 사이의 대략 중간 지점에서 최대 폭을 가질 수 있다. 제2 영역의 최대 폭은 또한 제1 기판 표면과 제2 기판 표면 사이의 어떤 다른 지점에서도 실현될 수 있다.

도 2는, 한정하고자 함이 없이, 댐핑 발포체 물질 내의 제1 영역 및 제2 영역의 가능한 상이한 구성을 예시하기 위해 본 발명의 다양한 실시양태를 단면으로 도시한다.

도 2a 내지 도 2n 각각에는, 제1 기판 (3) 및 제2 기판 (4)으로 이루어진 조립체 (6)가 단면으로 도시되어 있다. 제1 기판 (3)의 표면 (7)은 제2 기판 (4)의 표면 (8)과 대면한다. 그럼으로써, 공간 (5)이 제1 기판 (3)과 제2 기판 (4) 사이에 한정된다. 도 2가 기판 (3, 4)을, 편평하고 서로 평행하며 균일한 두께를 갖는 것으로 도시하기는 하지만, 본 발명의 다른 실시양태에서는 이들 기판들 중 하나 또는 둘 다가 편평하지 않거나 (예를 들어, 곡면형) 또는 표면 불규칙성을 함유하거나 비균일 두께를 가질 수 있는 것으로 이해된다. 더욱이, 이들 기판은 서로 평행할 필요가 없다.

댐핑 발포체 물질 (9)는 공간 (5) 내에 위치되고 제1 기판 (3)의 표면 (7)으로부터 제2 기판 (4)의 표면 (8)에까지 걸쳐 있다. 댐핑 발포체 물질 (9)는 제1 영역 (1) 및 제2 영역 (2)으로 이루어지며, 각각의 영역은 E' 값을 갖는다. 제1 영역 (1)은 -10℃에서의 E' 값이 제2 영역 (2)의 -10℃에서의 E' 값보다 더 낮다. 그러나, 25℃에서, 제1 영역 (1)의 E' 값은 제2 영역 (2)의 E' 값보다 더 높다. 제2 영역 (2)은 가변 단면 폭을 갖는다. 즉, 제2 영역 (2)의 폭은 단면으로 볼 때 변동되는데, 즉 그의 폭은 표면 (7)과 표면 (8) 사이의 방향으로 불균일하다.

(도 2c, 도 2e, 도 2f 및 도 2h에 예시된) 특정 실시양태에서, 제2 영역 (2)은 제1 발포체 부분 (2a) 및 제2 발포체 부분 (2b)의 2개의 부분들로 존재하며, 이들 부분은 서로 접촉한다. 댐핑 발포체 물질 (9)의 전체 단면 형상은 타원형 (도 2a 내지 도 2e에 예시된 바와 같음) 또는 직사각형 (도 2f 내지 도 2j에 예시된 바와 같음)일 수 있지만, 정사각형, 사다리꼴, 육각형 또는 불규칙 또는 비대칭 형상과 같은 다른 형상들도 본 발명의 범주 내에 있는 것으로 고려된다. 댐핑 발포체 물질이 하나의 기판과 접촉하는 곳에서의 댐핑 발포체 물질의 폭은 댐핑 발포체 물질이 다른 하나의 기판과 접촉하는 곳에서의 댐핑 발포체 물질의 폭과 동일하거나 상이할 수 있다. 댐핑 발포체 물질은 2개의 기판 표면들 사이의 중간 지점에서 최대폭일 수 있다. 기판 표면과 접촉되지 않은 댐핑 발포체 물질 (9)의 외부 표면은, 예를 들어 편평하거나, 곡면이거나, 볼록하거나 오목할 수 있다.

제2 영역 (2)은, 예를 들어 타원형 (도 2a 및 도 2j), 삼각형 (도 2b, 도 2e, 도 2f 및 도 2i), 다이아몬드형 (도 2d 및 2g), 사다리꼴 (도 2k), 육각형 (도시되지 않음) 및 모래시계형 (도 2m)을 포함한 다수의 상이한 단면 형상 중 임의의 것을 가질 수 있다. 제2 영역 (2)은 기판 (3)의 표면 (7)으로부터 기판 (4)의 표면 (8)까지 완전히 연장되거나 (도 2a, 도 2c 내지 도 2k, 도 2m 및 도 2n에 예시된 바와 같음) 또는 기판 (3)의 표면 (7)으로부터 기판 (4)의 표면 (8)까지 거의 완전히 연장될 수 있다 (도 2b 및 도 2l에 도시된 바와 같음). 본 발명의 특정 실시양태에서, 제1 영역 (1)의 부분들은 제2 영역 (2)의 양면 상에 존재할 수 있는데, 이때 제2 영역 (2)은 단면으로 볼 때 댐핑 발포체 물질 내의 중심에 위치된다.

본 발명의 한 특정 실시양태에서, 차량 폐쇄 패널, 예컨대 도어 및 리프트 게이트(lift gate)에 사용하기 위한 진동 감소 및 댐핑 시스템이 제공되는데, 본 시스템에서는 팽창성 물질이 차량의 최종 조립 전에 침입방지 장치의 적어도 하나의 표면을 따라 배치된다. 본 시스템은 차량이 가열 단계 (예컨대, 페인트 베이크 오븐 또는 챔버 내에서의 가열 단계)를 거칠 때 활성화될 수 있는데, 이 단계는 팽창성 물질을 팽창시켜, 본원의 어디에서인가 기재된 바와 같이, 상이한 특성을 갖고 특정 구성으로 배열된 다수의 영역들을 갖는 댐핑 발포체 물질을 제공한다. 팽창성 물질이 위에 배치된 침입방지 장치는 활성화 및 팽창시에, 팽창성 물질이 외부 패널을 향해 팽창되고 그와 접촉되게 되도록 차량 폐쇄 패널 내에 위치될 수 있는데, 이때 생성된 댐핑 발포체 물질은 침입방지 장치와 외부 패널의 내부 표면 사이의 갭을 충전시킨다. 예를 들어, 팽창성 물질이 위에 배치된 침입방지 장치의 표면은 그러한 표면이 외부 패널의 내부 표면과 대면하도록 배향되고 정위치에 유지될 수 있다. 한 실시양태에서, 댐핑 발포체 물질은 외부 패널의 내부 표면에 접합 (접착)될 수 있다.

팽창성 물질은 임의의 적합한 방법을 사용하여 침입방지 장치의 표면 상에 배치될 수 있다. 한 실시양태에서, 예를 들어, 팽창성 물질은 그러한 표면 상에 직접 정위치에 압출될 수 있다. 당업계에 공지된 공압출 기술이 그러한 목적에 맞게 개조될 수 있는데, 이 기술에서는 둘 이상의 상이한 조성물이 다이를 통해 공압출된다. 팽창성 물질을 제조하는 데 사용되는 조성물은 고온 용융 접착제 특성을 갖도록 제형화될 수 있다. 즉, 그러한 조성물은 실온에서 고체이며, 바람직하게는 비점착성이지만, 가열될 때 유동가능하게 되거나 압출가능하게 될 수 있다. 이들의 가열된 상태에서, 이들은 표면 상에 압출될 수 있으며, 압출된 물질이 실온으로 냉각되어 재고체화될 때 그 물질이 표면에 접착된 채로 유지될 정도로 충분히 점착성 (접착성)이다. 전형적으로, 그러한 압출은 팽창성 물질의 조기 활성화를 피하도록 할 정도로 충분히 낮은 온도에서 (예를 들어, 팽창성 물질 내에 존재하는 잠재성 열-활성화 발포제의 상당한 분해를 촉발시키는 데 필요한 최소 온도 미만에서) 수행된다.

팽창성 물질은 추가적으로 또는 대안적으로, 예를 들어 별도로 적용되는 접착제 층 또는 기계적 체결구 (예를 들어, 클립, 핀, 스크류, 볼트 등)와 같은 다른 체결 수단에 의해 침입방지 장치의 표면 상에 정위치에 유지될 수 있다. 본 발명의 한 실시양태에서, 팽창성 물질의 단일 부분이 침입방지 장치의 표면 상에 배치된다. 그러한 단일 부분은 그러한 표면을 전체적으로 덮거나 단지 부분적으로만 덮을 수 있다. 전형적으로 사이드 임팩트 빔 등과 같은 침입방지 장치를 갖는 경우와 같이 팽창성 물질이 위에 놓인 기판이 연장된 형상인 경우, 팽창성 물질의 단일 부분은 기판의 전체 길이 또는 실질적으로 전체 길이에 걸칠 수 있다. 그러나, 본 발명의 다른 실시양태에서, 다수의 팽창성 물질 부분들이 임의의 적합하거나 원하는 패턴 또는 간격으로 기판 상에 배치될 수 있다.

팽창성 물질 부분의 종축은 그것이 기판의 종축에 평행하도록 배향될 수 있지만, 다른 실시양태에서는 팽창성 물질 부분의 종축이, 예를 들어 기판의 종축에 수직한 배향과 같이 상이한 배향을 가질 수 있다. 다수의 팽창성 물질 부분들이 기판 표면 상에 배치되는 경우, 이들은 기판의 종축에 대해 동일하거나 상이한 배향을 가질 수 있다.

팽창성 물질의 활성화 및 팽창에 의해 수득된 댐핑 발포체 물질 내의 상이한 영역들을 제조하는 데 사용되는 팽창성 조성물은 당업계에 공지된 적합한 제형 중 임의의 것으로부터 선택될 수 있다. 잘 알려진 바와 같이, 그러한 제형에 사용되는 성분들 및 그러한 성분들의 상대 비율은 그로부터 제조된 생성된 발포체의 원하는 특성, 특히 특정 온도에서의 원하는 E' 값을 얻기 위해 변동될 수 있다.

앞서 언급된 바와 같이, 본 발명의 댐핑 발포체 물질은 제1 영역 및 제2 영역으로 이루어진다. 제1 영역은 -10℃에서의 E' 값이 제2 영역의 -10℃에서의 E' 값보다 더 낮고 25℃에서의 E' 값이 제2 영역의 25℃에서의 E' 값보다 더 높다. 제1 영역의 팽창된 (발포된) 물질은 때때로 본원에서 "제1 영역 발포체"으로 지칭될 것이다. 제1 영역 발포체를 수득하거나 제조하는 데 사용되는 팽창되지 않은 조성물은 때때로 본원에서 "제1 영역 발포체 전구체"로 지칭될 것이다. 제2 영역의 팽창된 (발포된) 물질은 때때로 본원에서 "제2 영역 발포체"으로 지칭될 것이다. 제2 영역 발포체를 수득하거나 제조하는 데 사용되는 팽창되지 않은 조성물은 때때로 본원에서 "제2 영역 발포체 전구체"로 지칭될 것이다.

본 발명에 사용하기에 적합한 제1 영역 발포체 전구체 및 제2 영역 발포체 전구체를 제조하는 데 유용한 제형은, 이른바 "고 댐핑 발포체"을 수득하는 데 유용한 것으로 당업계에 공지된 제품으로부터 선택될 수 있다. 헨켈 아게 앤 코. 및 그의 계열사에 의해 판매되는 테로폰® HDF 제품이 그러한 목적에 특히 적합하다. 또한, 미국 특허 출원 공개 번호 2008/0176969 및 2010/0314813에 기재된 열팽창성 물질이 적합하며, 이들 각각은 모든 목적을 위하여 그 전문이 본원에 참고로 포함된다. 제1 영역 발포체 전구체 및 제2 영역 발포체 전구체는 그러한 전구체들로부터 제조된 발포체들에 의해 나타나는 E' 대 온도 곡선에 대하여 상이하도록 제형화되고 선택될 수 있다.

본 발명의 한 실시양태에서, 발포체 전구체는, 일단 댐핑 발포체 물질을 제공하도록 팽창되면, 0.3 이상, 또는 0.5 이상, 또는 0.8 이상, 또는 1 이상의 손실 계수를 가질 수 있다. 제1 영역 발포체 및 제2 영역 발포체의 손실 계수는 서로 상이할 수 있다. 더욱이, 댐핑 발포체 물질의 특정 영역의 손실 계수는 온도에 따라 변동될 수 있다. 예를 들어, 제1 영역은 -10℃에서의 손실 계수가 제2 영역의 -10℃에서의 손실 계수보다 더 클 수 있고, 25℃에서의 손실 계수가 제 2 영역의 25℃에서의 손실 계수보다 더 낮을 수 있다. 즉, 제1 영역은 실온에서의 손실 계수가 제2 영역의 손실 계수보다 더 낮은 값을 나타낼 수 있지만, 더 차가운 온도 (예를 들어, -10℃)에서의 손실 계수는 제2 영역의 손실 계수보다 더 높다. 다시 말하면, 제1 영역의 고유 댐핑 특성은 제2 영역의 고유 감성 특성만큼은 온도에 대해 민감하지 않다. 따라서, 실온에서, 제2 영역은 댐핑 발포체 물질의 효과적인 음향 성능에 상당히 기여하고, 제1 영역은 그의 더 낮은 손실 계수 값으로 인해 그보다는 덜 기여한다. 그러나, 주위 온도가 감소함에 따라 진동을 제어하는 데 있어서의 제2 영역의 유효성이 제1 영역의 유효성보다 더 급속히 하락하기 때문에, 제1 영역의 존재는, 댐핑 발포체 물질이 본원에 기재된 바와 같이 조립체 내로 포함될 때 더 차가운 온도에서 적정한 양의 댐핑을 여전히 제공하는 것을 보장하도록 돕는다.

물질의 손실 계수 (때때로 구조적 고유 댐핑 또는 tan δ라고도 지칭됨)는 장력 압축에서의 댐핑에 대한 영의 저장 모듈러스 E'에 대한 영의 손실 모듈러스 E"의 비이다. 전단에서의 댐핑에 대해, 손실 계수는 전단 저장 모듈러스 G'에 대한 전단 손실 모듈러스 G"의 비이다. 이들 값은 물질의 동적 기계 분석 (DMA)에 의해 용이하게 측정될 수 있는데, 이때의 물질이란 본 발명의 문맥에서 팽창 후의 열팽창성 물질이다. 당업계에 잘 알려진 바와 같이, 동적 기계 분석은 물질이 캐리어 상에서 특성화되는 간접 방법 (오버스트의 빔 시험(Oberst's beam test))에 의해, 또는 시험 샘플이 단지 특성화하고자 하는 물질로부터 제조되는 직접 방법 (점성분석기(viscoanalyzer))에 의해 수행될 수 있다.

본 발명에서 발포체 전구체로서 사용하기에 적합한 제형은 또한, 이른바 "필러 충전제" 또는 진동/소음 댐핑 발포체로서 개발된 팽창성 조성물 중 임의의 것으로부터 선택되고 개조될 수 있다. 열활성화 팽창성 물질은 당업계에 잘 알려져 있으며, 예를 들어 하기의 공개 출원 및 특허에 기재되어 있으며, 이들 각각은 모든 목적을 위하여 그 전문이 본원에 참고로 포함된다: 미국 특허 번호 6,150,428; 5,708,042; 5,631,304; 6,830,799; 6,281,260; 5,266,133; 5,573,027; 5,160,465; 5,385,951; 7,247,657; 7,140,668; 및 7,199,165; 미국 특허 공개 번호 2004-0266898; 및 PCT 공개 번호 WO 2008/021200; WO 2007/0276054; WO 2007/117663; WO 2007/117664; 및 WO 2007/012048.

제1 영역 발포체 전구체 및 제2 영역 발포체 전구체는 본원에 사용되는 중합체 물질의 유형 (예를 들어, 열가소성 물질, 엘라스토머)이 주로 상이할 수 있다. 예를 들어, 상이한 중합체는 그들의 상이한 단량체 조성의 결과로서, 온도의 함수로서의 상이한 유리 전이 온도 및 모듈러스 특성을 나타낸다. 그러나, 활성화 동안 (만약 있다면) 달성되는 가교의 정도, 충전제 및 다른 첨가제의 유형 및 함량 등과 같은 다른 파라미터가 또한, 궁극적으로 제조되는 댐핑 발포체 물질에 원하는 특성을 부여하기 위해 변동될 수 있다.

제1 영역 발포체 전구체 및 제2 영역 발포체 전구체에 사용되는 중합체는, 예를 들어 열가소성 물질 (비-엘라스토머성 열가소성 물질 포함), 엘라스토머뿐만 아니라 열가소성 엘라스토머일 수 있다. 예시적인 적합한 열가소성 물질에는 에틸렌/비닐-아세테이트 공중합체 (EVA), 에틸렌과 (메트)아크릴레이트 에스테르 (예를 들어, 메틸 아크릴레이트 및/또는 부틸 아크릴레이트)의 공중합체[이는 임의적으로는 또한 중합에 의해 비례해서 혼입된 (메트)아크릴산을 함유할 수 있음]이 포함된다. 예시적인 적합한 엘라스토머 및 열가소성 엘라스토머에는 열가소성 폴리우레탄, 에틸렌 프로필렌 디엔 단량체 (EPDM) 중합체, 알파-올레핀 공중합체 엘라스토머, 디엔 중합체뿐만 아니라, 디엔/비닐 방향족 공중합체, 예컨대 스티렌과 부타디엔 또는 이소프렌의 랜덤 공중합체 또는 블록 공중합체 또는 그의 수소화 생성물이 포함된다. 적합한 열가소성 엘라스토머의 구체적인 예에는 스티렌/이소프렌/스티렌 삼중블록 공중합체 (SIS) 및 수소화 스티렌/이소프렌/스티렌 삼중블록 공중합체가 포함된다. 상이한 중합체의 혼합물이 제1 영역 발포체 전구체 및 제2 영역 발포체 전구체에 사용될 수 있다. 예를 들어, 발포체 전구체는 둘 이상의 상이한 열가소성 물질의 혼합물, 또는 둘 이상의 상이한 엘라스토머 또는 열가소성 엘라스토머의 혼합물, 또는 적어도 하나의 비-엘라스토머성 열가소성 물질 및 적어도 하나의 엘라스토머 또는 열가소성 엘라스토머의 혼합물을 함유할 수 있다.

본 발명의 한 실시양태에서, 제1 영역 발포체 전구체 및 제2 영역 발포체 전구체는 가열시에 발포되고 팽창되겠지만, 실온 (예를 들어, 15 내지 30℃)에서 전형적으로 고체인 (그리고 임의적으로는, 그러나 바람직하게는, 치수 안정성인) 물질이다. 일부 실시양태에서, 제1 영역 전구체 및 제2 영역 전구체는 건조하고 비점착성이겠지만, 다른 실시양태에서는 하나 또는 둘 다가 점착성일 것이다. 제1 영역 전구체 및 제2 영역 전구체는 바람직하게는 이들이 (예를 들어, 사출 성형 또는 압출에 의해) 사용에 있어서 원하는 형태로 형상화 또는 성형될 수 있도록 제형화되는데, 그러한 형상화 또는 성형은 이들 전구체가 용이하게 가공될 수 있도록 이들 전구체를 연화 또는 용융시키기에 충분한 실온보다 높은 온도에서, 그러나 전구체의 팽창이 유도되는 온도보다 낮은 온도에서 수행된다. 형상화 또는 성형된 전구체의 실온으로의 냉각은 원하는 형상 또는 형태를 갖는 고체를 생성시킨다. 활성화시에, 예를 들어 (사용되는 팽창성 물질의 정확한 제형에 따라) 약 130℃ 내지 225℃의 온도에 적용될 때에, 팽창성 물질은 전형적으로 그의 원래 부피의 약 50% 이상 또는 100% 이상 또는 약 150% 이상 또는 대안적으로 약 200% 이상 팽창될 것이다. 필요한 경우 원하는 최종 용도에 따라 더욱 더 높은 팽창률 (예를 들어, 약 1000% 이상)이 선택될 수 있다. 예를 들어, 차체에 사용될 경우, 팽창성 물질은 전형적으로 제조 동안 프라이머 또는 페인트가 차체 상에서 베이킹되는 온도보다 더 낮은 활성화 온도를 갖는다.

열팽창성 물질의 팽창은 가열 단계에 의해 달성되는데, 이 단계에서 열팽창성 물질은 발포제 및 또한 존재할 수 있는 임의의 경화제를 활성화하는 데 유효한 시간 동안 그리고 온도에서 가열된다.

열팽창성 물질의 특성 및 조립 라인에서의 라인 조건에 따라, 가열 단계는 전형적으로 130℃ 내지 225℃, 바람직하게는 150℃ 내지 200℃의 온도에서 수행되는데, 이때 오븐 내에서의 체류 시간은 약 10분 내지 약 30분이다.

열팽창성 물질의 팽창을 일으키기 위해 일반적으로 사용되는 일렉트로 코팅 배쓰 (E-코트 배쓰) 내에서의 차량 부품의 통과에 후속되는 가열 단계를 이용하는 것이 유리한데, 이는 이 가열 단계 동안의 온도가 예측된 팽창을 일으키기에 일반적으로 충분하기 때문이다.

상기 언급된 중합체에 더하여, 제1 발포체 영역 전구체 및/또는 제2 발포체 영역 전구체는 발포제, 충전제, 점착제 (점착부여제), 가소제, 가교제 또는 경화제, 충전제, 안정화제, 착색제 등과 같은 하나 이상의 첨가제를 포함할 수 있다.

제1 발포체 영역 전구체 및/또는 제2 발포체 영역 전구체는 화학 방사선에 의한 조사에 의해, 예를 들어 가시광 또는 UV 광, 또는 감마 또는 전자 방사선에 의해 발포 ("포밍(foaming)")시키기 전에 사전경화 또는 경화될 수 있다. 이러한 물리적 경화 단계에 더하여 또는 그 대신에, 전구체는 적어도 하나의 화학적 경화제에 의해 경화될 수 있는데, 이러한 화학적 경화제는 추가 성분으로서 전구체 내에 존재한다. 적합한 경화제에는 자유 라디칼 반응을 유도할 수 있는 물질, 예를 들어 케톤 퍼옥시드, 디아실 퍼옥시드, 퍼에스테르(perester), 퍼케탈(perketal), 히드로퍼옥시드 및 기타를 포함한 유기 과산화물이 포함된다.

전구체 내에 존재하는 특정 중합체 또는 중합체들에 따라, 다른 적합한 경화제에는 황 및/또는 황 화합물을 기재로 한 경화제가 포함된다.

경화제는 잠재성 경화제, 즉 실온에서는 본질적으로 불활성이거나 비반응성이지만 승온 (예를 들어, 약 130℃ 내지 약 225℃ 범위 내의 온도)으로 가열함으로써 활성화되는 경화제일 수 있다.

모든 공지된 발포제, 예컨대 분해에 의해 가스를 유리시키는 "화학적 발포제" 또는 "물리적 발포제", 즉 팽창성 중공 비드 (때때로 팽창성 미소구체라고도 지칭됨)가 본 발명의 제1 발포체 영역 전구체 및/또는 제2 발포체 영역 전구체의 발포제로서 적합하다. 상이한 발포제의 혼합물이 유리하게 하기 위해 사용될 수 있는데; 예를 들어, 상대적으로 낮은 활성화 온도를 갖는 발포제가 상대적으로 높은 활성화 온도를 갖는 발포제와 조합하여 사용될 수 있다.

"화학적 발포제"의 예에는 아조, 히드라지드, 니트로소 및 카르바지드 화합물이 포함된다.

"화학적 발포제"는 아연 화합물 (예를 들어, 산화아연), (개질된) 우레아 등과 같은 추가 촉매 또는 활성화제의 존재로부터 이득을 얻을 수 있다.

적합한 충전제의 예에는 무기 물질, 예컨대 그라인딩 및 침전된 초크, 활석, 탄산칼슘, 카본 블랙, 칼슘-마그네슘 탄산염, 중정석, 점토, 운모, 및 알루미늄-마그네슘-칼슘 유형의 규산염 충전제, 예컨대 월라스토나이트 및 클로라이트가 포함된다. 충전제 입자는 입자 크기가 25 내지 250 ㎛의 범위일 수 있다.

적합한 가소제의 예에는, 예를 들어 이염기산의 C₁ _-10알킬 에스테르 (예를 들어, 프탈레이트 에스테르), 디아릴 에테르, 폴리알킬렌 글리콜의 벤조에이트, 유기 인산염, 및 페놀 또는 크레졸의 알킬술폰산 에스테르가 포함된다.

적합한 항산화제 및 안정화제에는, 제한 없이, 입체 장애 페놀 및/또는 티오에테르, 입체 장애 방향족 아민 등이 포함된다.

한 실시양태에서, 제1 영역 발포체 전구체 및 제2 영역 발포체 전구체 중 하나 또는 둘 다는 가열에 의한 물질의 팽창 후에 폐쇄-셀(closed-cell) 발포체로 이어지는 성분들을 사용하여 제형화된다. 적어도 부분적으로 필름-형성을 나타내는 중합체가 폐쇄-셀 발포체의 형성에 기여하도록 선택될 수 있는데, 그 이유는 이러한 중합체는 발포 공정 동안 파열되지 않고서 신장되기 때문이다. 폐쇄-셀 발포체는 물로 충전되거나 물에 의해 침투될 수 없기 때문에 바람직하다.

본 발명의 한 바람직한 측면에 따르면, 제1 영역 발포체 전구체 및 제2 영역 발포체 전구체는 이들의 발포 특성 및 가열 연화 특성에 대해 이들이 서로 유사하도록 제형화된다. 예를 들어, 각각에 사용되는 발포제 시스템은 각각의 전구체가 대략 동일한 온도 범위(temperature window) 내에서 팽창을 겪도록 선택될 수 있다. 마찬가지로, 전구체에 사용되는 중합체는 이들이 제어된 팽창을 허용하도록 그 온도 범위 내에서 충분히 연화되도록 선택될 수 있다 (즉, 제형은, 이들 각각이 발생된 휘발성 발포제에 의해 팽창될 수 있게 되도록 충분히 연화 또는 액화되면서도 여전히 그러한 온도에서의 점도가, 팽창하는 중합체 매트릭스 내에 존재하는 버블의 불충분한 보류로 인해 발포체가 붕괴될 정도로 감소되지 않도록 한다).

한 측면에서, 본 발명은 자동차 폐쇄 패널 조립체 내의 진동 댐핑 시스템을 포함하며, 본 시스템은 a) 자동차 외장 패널 구조체와 관련된 침입방지 장치 및 b) 진동 댐핑을 위한 열팽창성 물질을 포함하며, 상기 열팽창성 물질은 상기 침입방지 장치의 적어도 일부에 걸쳐 배치되어 상기 팽창성 물질의 팽창 전에는 상기 침입방지 장치와 접촉되고 상기 팽창성 물질의 팽창 후에는 상기 외장 패널의 표면과 접촉되며, 상기 열팽창성 물질은 팽창될 때 본 발명에 따른 댐핑 발포체 물질을 제공한다.

그러한 시스템은 자동차 도어의 진동을 감소시키는 데 사용될 수 있다. 이 측면은 본 특허 출원의 도 3에 예시되어 있다. 도 3a (위쪽 도면)는 본 발명에 따른 보강 로드 (침입방지 장치) (20)를 구비한 자동차 도어 (22)의 측면도이다. 도 3b (아래쪽 도면)는 열팽창성 물질 (21)의 2개의 스트립으로 부분적으로 덮인 본 발명에 따른 보강 로드 (침입방지 장치) (20)의 사시도이며, 이 장치를 자동차 도어 내로 삽입하여 열팽창성 물질을 팽창시키기 전의 모습이다.

이 실시양태에서, 본 발명은 진동 감소 시스템, 특히 자동차 프레임 조립체, 예컨대 (제한 없이) 도어 침입방지 장치를 갖는 차량 도어 프레임 조립체뿐만 아니라, 슬라이딩 도어, 리프트 게이트, 또는 자동차 차량에의 승객 및/또는 화물의 승차 및 하차를 용이하게 하는 데 사용되는 다른 설계에 사용되는 임의의 다른 자동차 폐쇄 패널 조립체를 위한 진동 감소 시스템에 관한 것이다. 이 시스템은 정위치 압출(extrude-in-place) 공정을 통해 본 발명에 따른 팽창성 물질을 침입방지 장치 및/또는 도어 프레임의 다른 선택된 부분, 예컨대 벨트 라인 보강재 상에 적용하는 것을 용이하게 하기 위한 미니-어플리케이터 기술의 형태로 압출 기술을 사용할 수 있다.

도 4는 본 발명을 추가로 예시한다. 도 4a에서, 팽창성 물질 (12)는 기판 (4)의 표면 (8) 상에 배치되는데, 이때 이 표면은, 예를 들어 침입방지 장치, 예컨대 도어 사이드 임팩트 빔의 외장-대면 표면일 수 있다. 팽창성 물질 (12)는 제1 영역 발포체 전구체 (10) (제1 영역의 제1 전구체 부분 (10a) 및 제1 영역의 제2 전구체 부분 (10b)을 함유함) 및 제2 전구체 부분 (11) (제2 영역의 제1 전구체 부분 (11a) 및 제2 영역의 제2 전구체 부분 (11b)을 함유함)으로 이루어진다. 제1 영역 발포체 전구체 및 제2 영역 발포체 전구체는 조성적으로 상이하지만, 각각은 적어도 하나의 중합체 및 적어도 하나의 열-활성화 발포제를 함유한다. 팽창성 물질 (12)이 위에 배치된 기판 (4)은 표면 (8)이 기판 (3)의 표면 (7)에 대면하도록 위치되는데, 이때 표면 (7)은, 예를 들어 차량 도어의 외장 금속 패널일 수 있다. 이후에, 팽창성 물질은 제1 발포체 전구체 및 제2 발포체 전구체 (10, 11) 내에 함유된 발포제(들)를 활성화시키기에 유효한 온도에 적용되어 각각이 팽창 (발포)되게 한다. 팽창하는 팽창성 물질은 도 4b에 도시된 바와 같이, 기판 (3)과 기판 (4) 사이의 공간 (5)을 가로질러 이어지도록 부피가 증가되어 댐핑 발포체 물질 (9)를 제공한다. 댐핑 발포체 물질 (9)는 제1 영역 (1) (제1 영역 발포체 전구체 (10)로부터 유도됨) 및 제2 영역 (2) (제2 영역 발포체 전구체 (11)로부터 유도됨)로 이루어진다. 제1 영역 (1)은 -10℃에서의 E' 값이 제2 영역 (2)의 -10℃에서의 E' 값보다 더 낮다. 그러나, 25℃에서는 제2 영역 (2)의 E' 값이 제1 영역 (1)의 E' 값보다 더 낮으며, 그럼으로써 제1 영역 발포체 (1)만을 함유하는 댐핑 발포체 물질을 사용하여 실현되는 것보다 그러한 온도에서 더 우수한 음향 성능을 제공한다. 제2 영역 (2)은 가변 단면 폭을 가지며, 이 실시예에서는 모래시계 형상을 갖는다. 즉, 제2 영역 (2)의 폭은 단면으로 볼 때 변동되며, 즉 폭이 불균일하다. 이렇게 제공된 조립체 (13)는 넓은 온도 범위에 걸쳐 우수한 음향 성능 (진동 댐핑)을 나타낸다.

본 발명에 개시된 팽창성 물질은, 침입방지 장치, 예컨대 도어 침입방지 장치 (지금 조립 작업시에 차량에 부착됨)가 전형적으로 차량 조립 공장에서 접하게 되는 페인트 작업 및 공정 사이클을 통해 가공될 때, 팽창되고 도어 침입방지 장치 및 임의적으로는 내부 및/또는 외부 차체 패널에 접합될 때 진동방지 댐프너(anti-vibration dampener)로서 기능하는 것으로 고려된다. 이 물질은 열팽창성이며, 페인트 작업 동안 공동을 적어도 부분적으로 충전시켜 도어 침입방지 장치 및 내부 및 외부 도어 패널을 연결시키며, 그럼으로써 차량의 소음 및 진동 특성을 감소시킬 뿐만 아니라, 차량 도어를 열고 닫을 때 더 조용한 도어 조립체를 생성한다.

본 발명은 도어 침입방지 장치 제조업체 또는 차량 제조업체에 의해 이용될 수 있으며, 최종 조립 작업에서 차량 제조업체에 의해 사용하기 위한 도어 침입방지 장치 그 자체 상에 압출될 수 있다.

한 실시양태에서, 팽창성 물질은 (잘 휘어지더라도) 고체 형태로 침입방지 장치의 부분들을 따라 그 위에 압출되는 다수의 부분들 또는 비드, 스트립, 또는 리본 (또는 다수의 비드들, 스트립들 또는 리본들)을 포함한다. 이어서, 팽창성 물질은 최종 차량 조립 시설에서 접하게 되는 e-코트 공정뿐만 아니라 다른 페인트 작업 사이클에 노출될 때 팽창되고 침입방지 장치 및 차체 패널에 접합된다.

특정 비제한적 실시양태에서, 제1 발포체 영역 전구체로 이루어진 다수의 펠릿들 및 제2 발포체 영역 전구체로 이루어진 다수의 펠릿들이 각각 적합한 어플리케이터의 사용을 통해 고체 또는 건조한 화학 상태로부터 점탄성 스테이지로 변환되는데, 이때 어플리케이터는 펠릿들을 원하는 점조도, 두께, 및 패턴으로 침입방지 장치의 외부 표면 상으로 유동할 수 있는 점탄성 물질로 변환시키기에 충분한 온도에서 가공한다. 한 실시양태에서, 제1 발포체 영역 전구체 및 제2 발포체 영역 전구체는 제1 발포체 영역 전구체 및 제2 발포체 영역 전구체의 분리된 영역들을 포함하는 댐핑 발포체 물질 전구체 (팽창성 물질)를 제공하도록 적합한 다이 배열을 통해 공압출된다. 즉, 댐핑 발포체 물질 전구체를 단면으로 조사할 경우, 제1 발포체 영역 전구체로 이루어진 적어도 하나의 영역 및 제2 발포체 영역 전구체로 이루어진 적어도 하나의 영역이 별개의 분리된 영역들로서 존재한다 (그렇더라도 이들 영역들 사이의 계면에서는 전구체들의 일부 제한된 교락(intermingling) 또는 혼합이 일어날 수 있다). 팽창성 물질 내의 이들 상이한 영역들 사이에 틈 공간이 존재할 수 있는데, 이는 이들 영역이 팽창됨에 따라 폐쇄되거나 충전될 수 있다. 이들 상이한 영역들은 또한 이들 사이의 공간이 존재하지 않도록 서로 인접할 수 있다. 팽창성 물질을 제조하기 위해 공압출 외의 다른 기술, 예컨대 사출 성형, 공성형(co-molding), 오버성형 등이 이용될 수 있다.

이어서, 침입방지 장치는 당업계에 잘 알려진 제조 기술에 따라 차량 제조업체에 의해 자동차 도어 조립체 또는 다른 패널 조립체 내에 장착될 수 있다. 조립체가 차량의 최종 조립 전에 제조되기 때문에, 이는 e-코트 또는 다른 열-유도 페인트 작업을 통해 가공되는데, 이러한 작업은 침입방지 장치로부터 선택된 자동차 폐쇄 패널, 예컨대 내부 도어 패널 및 외부 도어 패널을 갖는 도어 프레임 조립체의 외부 패널 또는 내부 패널 중 어느 하나 또는 둘 모두에 이르기까지의 팽창성 물질의 팽창 및 접합을 발생시키며, 여기서 이는 경화되고 정위치에 유지된다. 팽창성 물질이 침입방지 장치의 외부 표면으로부터 팽창되고 또 다른 기판 표면 (이는 도어 내부 패널 및 도어 외부 패널 중 어느 하나 또는 둘 모두를 포함할 수 있음)과 접촉되거나 가능하게는 그에 접합되며, 그럼으로써 도어 조립체로부터 발산되는 소음 및 진동을 감소시키는 역할을 하는 것이 고려된다. 한 실시양태가, 본질적으로 침입방지 장치, 예컨대 도어 침입방지 빔의 외부 표면으로부터 도어 외부 패널과의 접촉에 이르기까지 이어지는 팽창성 물질로부터 제조된 댐핑 발포체 물질을 개시하기는 하지만, 침입방지 장치를 따른 팽창성 물질의 다양한 패턴 및 적용이, 물질이 팽창되게 하고 도어 내부 패널 및 도어 외부 패널 중 어느 하나 또는 둘 모두뿐만 아니라 도어 조립체 또는 차량으로의 승객 또는 화물의 접근을 용이하게 할 다른 응용에서 이용되거나 접하게 될 수 있는 임의의 다른 기판에도 접착되게 할 수 있다는 것이 이해될 것이다.

한 실시양태에서, 제1 발포체 영역 전구체 및 제2 발포체 영역 전구체를 포함하는 팽창성 물질은 자동차 도어 조립체 내에 공동을 한정하는 하나 이상의 내벽들에 인접하여 연속식 또는 비연속식 공압출로 침입방지 장치 상으로 정위치 공압출된다(co-extruded-in-place). 팽창성 물질은 도어 조립체가 차량 상에 장착되고, 차량이 최종 자동차 조립 공장의 e-코트 및 페인트 작업 사이클을 통해 가공됨에 따라 열에 노출된 후에 공동 내에서 제1 발포체 영역 전구체 및 제2 발포체 영역 전구체의 변환 (예를 들어, 팽창 또는 유동)을 달성하도록 활성화되는데, 이는 당업계에 잘 알려져 있다. 생성된 구조체는 수송 동안 및 도어 조립체의 기능상의 작동 동안 진동을 감소시키도록 작용하는 댐핑 발포체 물질이 그의 표면의 적어도 일부 위로 코팅된 벽 또는 팽창 압출품을 포함한다.

도 3은 전형적으로 도어 침입방지 장치를 포함하는 자동차 차량의 제조업체에서 접하게 되는 자동차 도어 프레임 조립체의 한 예를 예시한다. 그러한 구조체의 경우, 다수의 중공 분할식(hollow-portioned) 패널 부재들을 포함하는 것이 통상적인데, 이때 이들 패널 부재는 접합되어 도어 내부 패널을 한정하도록 형상화되며, 그 내부에는 공동들이 있다.

적합한 도어 프레임 조립체의 예에는 화물 도어, 리프트 게이트, 해치백(hatchback), 슬라이딩 도어, 이지 액세스 써드 도어(easy access third door), 도어 핸들, 락, 창 조립체 또는 다른 차량 도어 및 도어 구성요소, 서브-프레임 구조물 등이 포함될 수 있다. (제한 없이) 예시 목적을 위한 도 3의 하나의 그러한 구조체는 도어 침입방지 빔의 형태일 수 있는 도어 침입방지 장치를 포함한다. 본 발명이 도어 침입방지 장치의 존재를 필요로 하지 않는 도어 프레임 조립체의 다른 부분들뿐만 아니라 도어 이외의 다른 자동차 폐쇄 패널 조립체에도 사용될 수 있기는 하지만, 침입방지 장치는 전형적으로 금속 (예를 들어, 스틸계, 알루미늄계, 마그네슘계 등)으로 이루어지며, 저온 스탬핑, 고온 스탬핑, 롤-성형될 수 있고, 관형 빔, 중공 관형 빔, 또는 액압-성형 섹션일 수 있다. 또한, 침입방지 장치는 구조적 보강 및 본 발명의 특정 응용에 필요한 다른 특성에 따라 복합재 또는 다른 고강도 중합체 물질로 형성될 수 있는 것으로 고려된다.

조립체 및 도어 침입방지 장치의 진동 감소가 침입방지 장치 또는 도어 프레임 조립체의 다른 선택된 부분 (예컨대, 조립체와 상응하는 창 구조물 또는 팽창성 물질을 적용하기에 적합한 조립체의 다른 부분 사이에 형성된 벨트-라인 보강 부재) 중 어느 하나 또는 둘 모두를 따라 배치하여 본 발명의 팽창성 물질의 적절한 패턴을 압출함으로써 본 발명에 따라 달성될 수 있다.

(예를 들어, 열의 적용에 의해) 팽창성 물질을 팽창시킨 후의 이 방법의 결과는 상기에 기재된 바와 같은 진동 흡수용 시스템을 갖는 폐쇄 패널 조립체를 포함하는 차량이며, 여기서 팽창성 물질은 팽창된 상태에 있다 (즉, 댐핑 발포체 물질로 전환되었다). 댐핑 발포체 물질은 제1 영역 및 제2 영역으로 이루어진 것을 특징으로 하며, 여기서 제1 영역은 -10℃에서의 E' 값이 동일한 온도에서의 제2 영역의 E' 값보다 더 낮으며, 25℃에서의 E' 값이 제2 영역의 25℃에서의 E' 값보다 더 높으며, 제2 영역은 가변 단면 폭을 갖는다. 그러한 차량은 본 발명의 범주 내에 있다.

한 바람직한 실시양태에서, 댐핑 발포체 물질은 그것의 밀도가 상대적으로 낮도록 (예를 들어, 1200 kg/m³미만) 제형화되어, 생성된 댐핑 조립체 (예를 들어, 차량 도어)가 상대적으로 낮은 중량을 유지하게 함으로써 개선된 연료 경제성을 갖는 차량을 제공한다.

댐핑 발포체 물질은 또한 제1 기판 및 제2 기판과 함께 조립되기 전에 사전형성될 수 있다. 예를 들어, 댐핑 발포체 물질은 발포된 물질로서 직접 공압출될 수 있으며, 이어서 이것이 원하는 크기 및 형상의 부분들로 절단된다. 이어서 이들 부분은 제1 기판 또는 제2 기판의 표면 상에 배치될 수 있으며, 접착제 또는 기계적 수단에 의해 정위치에 유지된다. 본 발명의 또 다른 측면에서, 사전형성된 댐핑 발포체 물질의 하나 이상의 부분들은 간단히 기판들 사이에 배치되고, 이들이 마찰력에 의해 정위치에 유지되도록 가볍게 압축될 수 있다. 본 발명의 또 다른 실시양태는 기판 상에 배치된 후에 가열함으로써 발포되는 열팽창성 물질을 사용하기보다는, 댐핑 발포체 물질을 이미 형성된(already-formed) 발포체로서 침입방지 장치와 같은 기판 상에 정위치에 직접 압출하는 것을 포함한다.

본 발명의 또 다른 실시양태에서, 제1 발포체 영역 전구체 및 제2 발포체 영역 전구체는 (예를 들어, 압출 또는 사출 성형에 의해) 별개로 형성되고, 이어서 조립되어 댐핑 발포체 물질 전구체를 제공할 수 있다. 원하는 구성으로 제1 발포체 영역 전구체 및 제2 발포체 영역 전구체의 부분들을 함께 고정시키는 데 접착제가 사용될 수 있다. 제1 발포체 영역 전구체 및 제2 발포체 영역 전구체의 부분들은 또한 클립, 체결구, 핀 등과 같은 기계적 수단에 의해 함께 유지될 수 있다. 그러한 부분들의 형상은 또한 제1 발포체 영역 전구체 및 제2 발포체 영역 전구체가 함께 로킹되도록 설계될 수 있다. 한 실시양태에서, 제2 발포체 영역 전구체의 한 부분이 압출 또는 성형에 의해 형성되고, 이어서 제1 발포체 영역 전구체의 하나 이상의 부분들이 제2 발포체 영역 전구체의 사전형성된 부분 상으로 오버성형된다. 이들 부분은 기계적 인터로킹에 의해 또는 이들 부분의 표면을 서로에 대해 접착시킴으로써 서로 고정될 수 있다 (예를 들어, 제1 발포체 영역 전구체 및 제2 발포체 영역 전구체 중 하나 또는 둘 다는, 용융되거나 액화된 상태로 또 다른 전구체 부분에 적용될 경우, 그것이 냉각되고 재고체화될 때 그 다른 전구체 부분의 표면에 접착되도록 고온 용융 접착제의 특성을 가질 수 있다).

본 발명의 또 다른 실시양태에서, 제1 발포체 영역 전구체 및 제2 발포체 영역 전구체의 부분들은 서로 접촉되어 있지 않고, 대신 분리되어 있다. 분리된 부분들은 이들이 가열에 의해 활성화될 때 이들 부분이 발포하여 본 발명에 따른 댐핑 발포체 물질 및 조립체를 제공하도록 하는 구성으로 기판의 표면 상에 배치될 수 있다. 한 실시양태에서, 이들 부분은 이들이 서로 접촉되도록 발포 (팽창)된다 (예를 들어, 이들 부분 사이에 초기에 존재하던 갭 또는 간격이 전구체의 부피 팽창의 결과로서 충전되거나 폐쇄된다). 그러나, 또 다른 실시양태에서, 발포된 부분들은 전체적으로 또는 부분적으로 분리된 채로 유지된다.

Claims

제1 기판 및 제2 기판을 포함하며, 여기서 제1 기판의 표면과 제2 기판의 표면은 서로 대면하고 제1 기판과 제2 기판 사이의 공간을 한정하고, 여기서 댐핑 발포체 물질이 상기 공간 내에 위치되고 제1 기판의 표면으로부터 제2 기판의 표면에까지 걸쳐 있고, 상기 댐핑 발포체 물질은 적어도 하나의 제1 영역 및 적어도 하나의 제2 영역으로 이루어지며, 여기서 제1 영역은 -10℃에서의 E' 값이 제2 영역의 -10℃에서의 E' 값보다 더 낮고; 제1 영역은 25℃에서의 E' 값이 제2 영역의 25℃에서의 E' 값보다 더 높고; 제2 영역은 가변 단면 폭을 갖는 것인 조립체.
제1항에 있어서, 제1 기판 또는 제2 기판 중 적어도 하나가 박형 금속 또는 중합체 패널인 조립체.
제1항 또는 제2항에 있어서, 제1 기판이 자동차 외장 패널 구조체와 관련된 침입방지 장치(intrusion device)인 조립체.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 침입방지 장치가 도어 침입방지 빔(door intrusion beam)을 포함하는 것인 조립체.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 제2 기판이 자동차 외장 패널인 조립체.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 제2 영역 또는 다수의 제2 영역들이 제1 기판의 표면으로부터 제2 기판의 표면까지 실질적으로 연장된 것인 조립체.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 제2 영역 또는 다수의 제2 영역들이 삼각형, 타원형, 원형, 사다리꼴 또는 다이아몬드형의 단면 형상을 갖는 것인 조립체.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 영역의 부분들이 제2 영역 또는 다수의 제2 영역들의 적어도 2개의 면 상에 위치된 것인 조립체.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 영역의 부분들이 제2 영역 또는 다수의 제2 영역들의 적어도 2개의 면 상에 위치되고 이들과 접촉된 것인 조립체.
제1 기판의 표면과 제2 기판의 표면이 서로 대면하고 제1 기판과 제2 기판 사이의 공간을 한정하도록 배열된 제1 기판 및 제2 기판 중 하나 또는 둘 다에서 진동을 댐핑시키는 방법이며,
댐핑 발포체 물질이 제1 기판의 표면으로부터 제2 기판의 표면에까지 걸쳐 있도록 상기 공간 내에 댐핑 발포체 물질을 위치시키는 단계를 포함하고,
상기 댐핑 발포체 물질은 적어도 하나의 제1 영역 및 적어도 하나의 제2 영역으로 이루어지며, 여기서 제1 영역은 -10℃에서의 E' 값이 제2 영역의 -10℃에서의 E' 값보다 더 낮고; 제1 영역은 25℃에서의 E' 값이 제2 영역의 25℃에서의 E' 값보다 더 높고; 제2 영역은 가변 단면 폭을 갖는 것인 방법.
표면을 갖는 기판 및 기판의 표면 상에 배치된 팽창성 물질을 포함하며, 여기서 팽창성 물질은 팽창될 때 적어도 하나의 제1 영역 및 적어도 하나의 제2 영역으로 이루어진 댐핑 발포체 물질을 제공하며, 여기서 제1 영역은 -10℃에서의 E' 값이 제2 영역의 -10℃에서의 E' 값보다 더 낮고; 제1 영역은 25℃에서의 E' 값이 제2 영역의 25℃에서의 E' 값보다 더 높고; 제2 영역은 가변 단면 폭을 갖는 것인 조립체.
제11항에 있어서, 팽창성 물질이 압출에 의해 기판의 표면 상에 침착된 것인 조립체.
제11항 또는 제12항에 있어서, 팽창성 물질이 접착제 또는 기계적 수단에 의해 기판의 표면에 부착된 것인 조립체.
제11항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 팽창성 물질이 적어도 하나의 열가소성 중합체 및 적어도 하나의 열-활성화 발포제로 이루어진 것인 조립체.
제11항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 팽창성 물질이 공압출에 의해 형성된 것인 조립체.
자동차 외장 패널 구조체와 관련된 침입방지 장치 및 팽창성 물질을 포함하며, 상기 팽창성 물질은 침입방지 장치의 적어도 일부에 걸쳐 배치되어 팽창성 물질의 팽창 전에는 침입방지 장치와 접촉되고 팽창성 물질의 팽창 후에는 자동차 외장 패널 구조체의 내부 표면과 접촉되며, 상기 팽창성 물질은 팽창될 때 적어도 하나의 제1 영역 및 적어도 하나의 제2 영역으로 이루어진 댐핑 발포체 물질을 제공하며, 여기서 제1 영역은 -10℃에서의 E' 값이 제2 영역의 -10℃에서의 E' 값보다 더 낮고; 제1 영역은 25℃에서의 E' 값이 제2 영역의 25℃에서의 E' 값보다 더 높고; 제2 영역은 가변 단면 폭을 갖는 것인, 자동차 폐쇄 패널(closure panel) 조립체 내의 진동 댐핑 시스템.