专利名称：特别用于永久性封闭孔的冲压制品的制作方法
特别用于永久性封闭孔的冲压制品本发明涉及特别用于永久性封闭优选位于金属片材或塑料部件中的孔 的冲压制品，以及还涉及永久性封闭孔的方法。在由金属板和/或塑料制造相对复杂结构体的过程中，无论是为了涂漆 还是为了焊接，由于构造体系将不得不在片材或塑料中切出孔来，以便通 向位于它们后面的空腔，这是不可避免的。在所需的操作结束后，通常不 再需要这些孔，以及由于空气、大气湿气或水会通过它们渗入结构体中， 而这会例如导致氧化过程(生锈)，因此它们实际上往往是破坏性的。避免 这些问题的简单解决办法是在使用后再次将孔封闭。特别地，在现代交通工具如船只、陆地车辆(卡车、小汽车等)、飞机、 航天器及其组合例如水陆两用车的生产过程中，组装期间，在由金属板或 塑料制成的众多单个部件中会产生不同尺寸的孔，这是不可避免的。孔的直径一般是5-50mm。在随后的操作中，必须将这些孔中的多个孔再次封闭 以使得它们是气密的，特别是水密的，以便防止透过未覆盖的孔进入车身 的水或水蒸气造成的腐蚀。与将孔封闭的需求相伴随的需要是对客舱中噪 声的抑制实现明显的改善。这显然不会对本申请构成发明概念上的限制。本申请是所述发明在其中变 得带有特定优点的技术领域的 一部分。基于这一点，当提及在车身中使用时，本领域技术人员会理解这包含 除车身以外所有其他的应用可能性。目前，车体孔一般用塑料阻塞物(plasticstopper)封闭，其一方面在某些 情况下不会可靠地封闭孔，另一方面相当复杂而且生产成本高。每种尺寸 的孔要求适合于该孔尺寸的特定阻塞物。对于该阻塞物的购买者而言这涉 及物流和管理的高复杂度以及高的成本。因此，在生产线上，必须容纳大 量不同尺寸的阻塞物，其各自在分配储料斗中。另外适合于该目的的是胶带，将其冲压或分割成多种长度以适合孔的
尺寸。然而，即使是胶带也无法总是满足市场上增加的需求。如同在WO 2006/053827 Al中已经描述的那样，适合于特定的孔封闭 的系统包括具有如下组成的沖压制品至少部分地经单面自粘合处理的包 含耐热背衬的底层(base layer),其面积大于有待封闭的孔的面积，所述底 层在经过粘合处理的侧面上布置有、特别是在中心布置有可热活化粘合剂 片的第一段，其面积大于有待封闭的孔的面积以及小于底层的面积。将冲 压制品施加在有待封闭的孔上，以使得该孔实质上被所述第一段覆盖。所 述的可热活化粘合剂片非常适合于密封，但是相当昂贵。在WO 2005/097582 Al中描述了将以下组分引入冲压制品中的可能性， 该组分在高温下，例如在涂布区域的干燥步骤中，通过发泡将孔完全填充 和/或将其完全覆盖。然而，出现以下情形，由于扩展方向仅仅受到单面自 粘合冲压制品的粘合面的限制，为了确保完全将孔封闭，要求未发泡的组 分显示高的膨胀水平。由于该必须的高发泡程度，所得封闭孔中的材料密 度相当低，这对于噪声衰减性能造成不利后果。另外，就泡沫对金属板的 粘合而言，这种孔封闭的强度低，因为在背向冲压的侧面上该材料仅与孔 边缘接触而与金属板接触少。结果造成低的穿透强度，而该品质是所述应 用领域至关重要的。通过将可发泡材料层叠至冲压制品上，该材料另外具有高温粘合剂性 能，可以获得明显改进，如同在例如EP1 114113A1中对于EVA基粘合组 分所述的那样。因而粘合带的突出边缘能够确保固定任何所需形状和尺寸 沖压的高温粘合剂，以及在温度处理后该发泡材料另外由于其显现出对基 材的牢固粘合而自身粘附，而且它将孔填充以及将组件密封。另外，可发 泡材料可以用温度稳定的例如由聚酯纤维制成的无纺物增强。适合于这种 孔封闭的冲压制品包括含有粘合带以及基于可热活化的橡胶材料及合成橡 胶材料的高温粘合剂材料，如同在例如DE 100 62 859 Al和WO 2005/118735 Al中所述的那样。本发明的目的在于提供适合于永久性封闭孔的冲压制品，特别是在车 身的金属板或塑料部件中的孔，该沖压制品封闭所述孔以使得排除湿气的 通过，改善噪声抑制，以及即使在车身底部上有石块磨削(stonechipping)的 情况下和/或车内部、尤其是底板区域中存在机械应力的情况下，所述孔也 可靠地得以封闭。
这一目的借助于第一独立权利要求中所述的沖压制品实现。子权利要 求提供本发明主题的有利发展，以及永久性封闭孔的方法。因此本发明提供特别用于永久性封闭孔，特别是金属板或塑料部件中的孔的沖压制品(stamped product),其具有至少部分地经单面自粘合处理的 包含耐热背衬的底层，所述底层被成型以至少部分地(sectionally)延伸超过 有待封闭的孔的外缘，以及所述底层在所述经过粘合处理的面上布置有可 热活化的可发泡材料块(block)。所述块的面积大于有待封闭的孔的面积以及 优选小于所述底层的面积，将所述沖压制品施加在有待封闭的孔上以使得 所述孔由该沖压制品完全覆盖。所述底层不必全面覆盖所述可热活化的可发泡材料块。然而，根据一 种有利的实施方案，就是这样的情况。例如，在底层具有矩形底部区域的 情况下，该底层可以仅有两部分突出超过所述块。甚至比可热活化可发泡 材料块窄的 一条底层也可以具有确保定位冲压制品的功能。更优选底层的 面积大于未发泡块的面积。在本发明的一种有利的实施方案中，在所述底层和所述可热活化的可 发泡材料块之间存在层状体，其特别有利地由金属、由金属箔如铝箔、由 含金属的箔或由硬质塑料片如PET片构成。该层状体优选在一面或两面上 经过自粘合处理，有利地用以下所述的粘合剂处理。片材优选具有30-500|im 的厚度，金属箔厚达3mm。为了提高冲压制品总体上的稳定性，该层状体 具有强度。特别是穿透强度(penetration strength),该强度通过用冲压制品封 闭孔并使它经历受控制的穿刺来确定。该方法基于拉伸测试机的使用，其中将针夹在上部力传感器中，针以 恒定速度(300mm/min)移动至水平放置的金属板中的孔上，该孔以沖压制品 封闭。所选择的孔是直径40mm的圓形切割孔。钢板厚lmm并设置在环上， 以使得针在受压进入该孔的封闭中以后能够穿过该孔多达30mm。针末端是 圓形的以及代表直径20mm和弧形高度3mm的ISO 8677半圓头螺栓的头 部，焊接至一个传感器上。测量将针挤压穿过该孔30mm所需的力。在非 常优良的金属-片材粘合的情况下，该数据与层状体在纵向和横向上的拉伸 伸长性能相关。根据本发明的 一 种有利的实施方案，可以用于增强所述冲压制品的层 状体具有200-2000N的穿透强度。
沖压制品优选具有对称结构，特别是所述底层、材料块以及需要的话 存在的层状体优选同心设置，以及尤其是优选该冲压制品同心施加在有待 封闭的孔上。所述底层、材料块以及需要的话存在的层状体的轮廓(contours)有利地 与有待封闭的孔的轮廓一致。对于所述材料块尤其如此。这产生冲压制品 各层的对称投影(projection)。在本发明一项有利发展中，背衬由铝箔、织物背衬或塑料片(如PVC、 PP、 PET、 PU)组成，优选地厚度如下 对于铝箔为30-120拜, 对于织物背衬为100-300nm,以及-对于塑津十片为30-300jum。在本发明的 一种特别有利的改进方案中，用于冲压制品的背衬材料包 含棉织品(woven cotton fabric),其特别具有140-160的网孔密度(mesh count), 优选148(包括经纱密度74和绵纱密度74)。更优选绵纱密度是70-80和/或 经纱密度是70-80。作为沖压制品的背衬材料，另外可以使用所有已知的织物背衬如机织、 针织或无纺网幅(web);术语"无纺网幅"包括根据EN 2卯92(1988)的至少 织物片状结构以及缝编的无纺物和类似体系。同样可以使用具有叠层的衬 垫织物，包括机织物和针织物。预计用于织物背衬的原料尤其包括聚酯、 聚丙烯、粘胶、人造短纤维或棉纤维。然而，本发明不限于所述材料；相 反可以使用大量的其他纤维来生产网幅，对于本领域技术人员是显而易见 的，无需任何创造性活动。重要的是所用的材料具有所需的耐热性。作为背衬上的粘合剂，原则上可以选择多种聚合物体系，已经证实天 然橡胶或合成橡胶体系以及丙烯酸酯体系如果其粘合性能和温度稳定性合 乎需要的话是特别有利的。更优选对钢的粘合强度至少是5N/25mm。适合的粘合剂是基于丙烯酸酯热熔体的粘合剂，其K值为至少20，更 特别地大于30(所有情况下在lwt。/。浓度的曱苯溶液中测定，25°C),通过浓 缩这种粘合剂的溶液以得到可以加工成热熔体的体系而可获得。可以使用 包含天然橡胶或合成橡胶、或天然橡胶和/或合成橡胶的任何所需共混物的 粘合剂，根据所需的纯度等级和粘度等级，原则上可以从所有现有的等级 中选择一种或几种天然橡胶，例如绉片、RSS、 ADS、 TSR或CV级，以及
可以从无规共聚的苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR)、 丁二烯橡胶(BR)、合成聚异戊 二烯(IR)、 丁基橡胶(IIR)、囟代丁基橡胶(XIIR)、丙烯酸酯橡胶(ACM)、乙 烯-乙酸乙烯酯共聚物(EVA)和聚氨酯和/或其共混物中选择一种或几种合成 橡胶。进一步优选地，为了改善橡胶的加工性能，可以向其中添加以弹性 体总量计重量分数为10-50wt。/。的热塑性弹性体。作为代表，在这方面可以 具体提及特别相容的苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯(SIS)和苯乙烯-丁二烯-笨乙烯 (SBS)产物。可以使用的增粘树脂毫无例外地包括已知的所有增粘树脂，在文献中 已有叙述。作为代表，可以提及松香、它们的歧化、氢化、聚合和酯化衍 生物及其盐，脂族和芳族烃树脂，辟烯树脂和辟烯-酚醛树脂。为了按照要 求调节所得粘合剂的性能，可以使用这些以及其他树脂的任何所需的组合。 可明确参照Donatas Satas的"压敏胶粘剂技术手册(Handbook of Pressure Sensitive Adhesive Technology)" (van Nostrand， 1989)中的王见有4支术的介绍。进一步优选地，所述未发泡块的可热活化可发泡材料包含可硫化的橡 胶，或者特别优选地包含EVA材料，以及厚度为0.5-3mm。后者包含固定 (attachment)组分和防护(armouring)组分。该固定组分包含EVA-马来酸酐共 聚物，适当的话以PE、 PP和改性EVA进行改性，其带有用于交联过程的 环氧官能团。该防护组分优选包含聚醚-嵌段-酯和聚醚-嵌段-胺，任选地是 以与乙烯-丙烯共聚物的混合物形式，该乙烯-丙烯共聚物也可由EPDM代 替。EVA的乙酸乙烯酯含量有利地是大约5-40wt%。接枝上的马来酸酐以 大约0.4-12wt。/。存在。其余包含其他的聚烯烃组分、包括三元共聚物，填料 如白垩、硫酸钡，着色剂，可热活化发泡剂，以及其他添加物如树脂、阻 燃剂、增强剂、杀菌剂、抗氧化剂、光稳定剂和热稳定剂。优选将EVA挤 出以形成基质。可硫化的橡胶材料有利地包含基于天然和/或合成橡胶的反应性组分， 即含有双键的共聚物和/或嵌段共聚物以及三元共聚物，其基于丁烯、异丁 烯、乙烯、丙烯、丙烯腈、丁二晞、异戊二烯、环戊二烯、苯乙晞以及它 们与氢化单体的组合。可以使用液体橡胶、固体橡胶和弹性体，将其与辅 料混合，如填料、发泡剂、硫化剂、硫化促进剂、催化剂、防老剂和流变 学助剂。液体橡胶特别是具有末端官能团的遥爪聚合物链。也可以将粘合 促进剂、特别是有机硅烷结合入制剂中。
可以用于封闭许多较小孔的未发泡块的通常尺寸是直径10-60mm、更 特别地30-40mm的圓片。化物和马来酸酐嵌段和/或硫化剂和有机硅烷)，在该材料与有待发生粘合的 表面之间获得高强度，以及该产物获得高的内部强度。所述可热活化的可发泡材料由以下 一 系列优点而区别于其它材料 它们在室温下具有高的内聚力和弹性。 它们对自动工程中的常用基材显示高的粘合性。对于本发明的概念特别有利的是不会成雾(fogging-free)的沖压制品，包 含不会成雾的背衬，其至少一面上施加有不会成雾的压敏粘合剂，以及还 包含不会成雾的可热活化的可发泡材料块。通过将冲压制品短暂地(briefly)暴露于高温下，引起所述可热活化的可 发泡材料的活化，使沖压制品持久地结合到车身上。已经证实120。C以上和 20(TC以下的温度特别有利，以及暴露于上述温度应当是大约20分钟。用本发明的冲压制品封闭孔、特别是车身上的孔的方法，其特征在于 以下步骤将冲压制品施加到有待封闭的孔上，以使得所述孔被所述沖压制品， 尤其是被所述材料块完全覆盖。将所述冲压制品暴露于120。C-200。C的温度大约20分钟，以使得所述 可热活化的可发泡材料的第一段发泡以及由此填充该孔，特别是完全包围 住孔边缘。冲压制品的发泡优选通过在车身壳体通常的最后工序过程中提供热量 而发生，特别是在涂布后干燥期间、车身底部防护后干燥期间或阴极电沉 积后干燥期间。由于所述干燥操作期间所需的车身加热，存在足够的能量以引起所述 发泡体的发泡膨胀。可供替代的选择在于通过局部提供能量，借助于辐射 加热器或红外灯来进行发泡膨胀。特别是在机械应力提高的情况下，本发 明的冲压制品优于现有技术已知的解决方案。考虑到噪声抑制，这同样适整体改善。另外，冲压制品的单个实施方案可以覆盖多种不同尺寸的孔。 所述沖压制品的区别于其它制品之处在于
非常高的承载能力/抗穿刺性 .非常好的湿气密封/湿气阻隔 有效的噪声封闭/消音 通过重质材料如金属片的层叠结合而提供简单和廉价的设备，以便获 得组件额外的高强度和噪声的衰减。此外，发泡的沖压制品以发泡材料包围住敏感的孔边缘(其薄的涂膜构 成腐蚀控制中的弱点)，由此向其提供特别的保护。以下，参照两幅附图，将更详细地说明永久性地封闭孔、更特别地是 车身的金属板或塑料部件中的孔用的冲压制品，而没有应当具有限制性效 应的意图。
图1显示需要封闭的车身中的孔，以及有待封闭的孔由于暴露在热量 下已经得以封闭后的状态，和图2显示冲压制品的多种实施方案。在车身5中，由于构造体系，存在需要封闭的孔4。为此目的，将具有用粘合剂层处理过的具有机织织物背衬或塑料片背衬的底层1的冲压制品固定至孔4，以使得孔4被该冲压制品完全覆盖。 冲压制品的面积大于有待封闭的孔4的面积。位于底层1中心以及在粘合处理侧面上的是由金属、由金属箔或由硬 质塑料片制成的层状体2，在这种情况下是由金属箔制成的。存在于层状体2上的是可热活化的可发泡材料块3 ，其面积大于有待封 闭的孔4的面积以及小于底层1的面积，但是大于层状体2的面积或与之 相同。通过该沖压制品短暂的暴露于高温下，该高温引起所述可热活化的可 发泡材料块3的活化，使沖压制品持久地结合到车身5上。此外，就制品的构造而言，如图2所示有其他可以想到的几何形状， 以致于底材1不必全面覆盖所述可热活化的可发泡材料，相反，在矩形试 样的情况下，仅在可热活化的可发泡材料宽度上二维突出。甚至比可热活 化的可发泡材料窄的 一条底材也可以具有定位动能。
权利要求
1.冲压制品，其特别用于永久性封闭孔，特别是位于金属板或塑料部件中的孔，所述冲压制品具有至少部分地经单面自粘合处理的底层，所述底层包含耐热背衬，所述底层被成型以致于至少部分地延伸超过有待封闭的孔的外缘，以及所述底层在经粘合处理的侧面上布置有可热活化的可发泡材料块，所述材料块的面积大于有待封闭的孔的面积以及优选小于所述底层的面积，将所述冲压制品施加到有待封闭的孔上，以使得所述孔被所述冲压制品完全覆盖。
2. 权利要求1的沖压制品，其特征在于所述底层与所述可热活化的可发泡材料块之间存在层状体。
3. 权利要求2的沖压制品，其特征在于所述层状体由金属、由金属箔 如铝箔、由含金属的箔或由硬质塑料片如PET片构成，以及优选在一面或 两面上经过自粘合处理。
4. 权利要求1-3中至少一项的沖压制品，其特征在于所述底层在每一点 都突出超过所述孔的外缘。
5. 前述权利要求至少 一项的冲压制品，其特征在于所述底层的面积大 于所述块的面积以及特别是在每一点都突出超过所述块。
6. 前述权利要求至少 一 项的冲压制品，其特征在于所述冲压制品具有 对称结构和/或所述底层、所述材料块以及需要的话存在的所述层状体同心 设置，尤其是将所述沖压制品同心施加在有待封闭的孔上时。
7. 前述权利要求至少一项的沖压制品，其特征在于所述底层、所述材 料块以及需要的话存在的所述层状体的轮廓与有待封闭的孔的轮廓一致。
8. 前述权利要求至少一项的冲压制品，其特征在于所用的背衬材料包 含铝箔、织物背衬或塑料片如PVC、 PP、 PET或PU,特别是绵纱密度是 70-80和/或经纱密度是70-80的棉织品。
9. 前述权利要求至少一项的沖压制品，其特征在于所述未发泡块的可 热活化可发泡材料包含可硫化的橡胶材料，或者优选地包含EVA材料和/ 或厚度为0.5-3mm。
10. 用前述权利要求至少 一 项的冲压制品封闭孔，特别是车身上的孔 的方法，其特征在于以下步骤 将所述冲压制品施加到有待封闭的孔上，以使得所述孔被所述沖压制 品，尤其是被所述材料块完全覆盖，将所述冲压制品暴露于120。C-200。C的温度大约20分钟，以使得所述 可热活化的可发泡材料块发泡以及由此填充所述孔，特别是完全包围孔边缘。
11.用前述权利要求至少 一项的冲压制品封闭的孔，特别是车身上的孔。
全文摘要
尤其意图用于永久性封闭孔，特别是位于金属板或塑料部件中的孔的冲压制品，其具有至少部分地经单面自粘合处理的包含耐热背衬的底层，使所述底层成型以至于至少部分地延伸超过有待封闭的孔的外缘，以及所述底层在经粘合处理的侧面上布置有可热活化的可发泡材料块，其面积大于有待封闭的孔的面积以及优选小于所述底层的面积，将所述冲压制品施加到有待封闭的孔上，以使得所述孔被所述冲压制品完全覆盖。
文档编号B23P6/00GK101126011SQ20071014098
公开日2008年2月20日 申请日期2007年8月15日 优先权日2006年8月15日
发明者卡斯滕·博默, 奥德丽·博默, 尤特·利普兰特, 帕特里克·格林格, 弗兰克·科尔摩根, 西尔克·韦巴思, 马赛厄斯·冯萨姆森-希梅尔斯特尔纳 申请人:蒂萨股份公司