跨宽温度范围的高效消振的制作方法

跨宽温度范围的高效消振的制作方法
【专利摘要】适用于减少与车辆的中空空间或容腔相关的噪音和振动的组件、方法和系统，这是通过将衰减泡沫材料定位在第一基板表面与第二基板表面之间的空间内并跨越该空间来实现的。所述衰减泡沫材料包括至少一个第一区域和至少一个第二区域，所述第一区域在-10℃具有的E′值低于所述第二区域在-10℃具有的E′值；所述第一区域在25℃具有的E′值高于所述第二区域在25℃具有的E′值；并且所述第二区域具有变化的横截面宽度。
【专利说明】跨宽温度范围的高效消振
【技术领域】
[0001]本发明大体上涉及适用于降低与部件的中空空间或容腔有关的噪音和振动特征的改进的方法和系统，其中所述部件例如为具有相对薄面板的车门。
【背景技术】
[0002]在近年来，不断地去努力降低车重，从而节约材料成本并且提高燃油经济性。为了降低重量，车辆越来越被设计成为外面板结构采用更薄的金属片材。然而，此类设计更改的令人不期望的后果是更差的声学特性，这会在汽车内导致明显更高的行驶噪音等级。噪音(振动)例如可以由车辆的发动机、变速箱或其它机械移动部件所产生。由这些源所产生的声学振动在整个车辆内传播,从而所述声学振动可以由乘客听到或者由乘客感觉到。此类声音传播尤其可以由车辆内的容腔或中空空间造成，其中所述车辆内的容腔或中空空间例如为门的内部，可以用作为共振体。此类问题的一种解决方法是安装消音堵头或“柱填料”，其中所述消音堵头或“柱填料”大体上是基于聚合物的部件，其在暴露于热量时(例如在施涂至车辆的油漆在烘箱内固化时)开始发泡并且充满和密封各容腔从而防止或至少消减振动的传播。还可以采用由聚合材料制成的施加至面板表面的消音塞片。
[0003]大量的工作专注于改进此类可膨胀的基于聚合物的部件的消振性能。例如，Henkel AG&C0.KgaA已经引入了 Terophon(J)HDF (高衰减泡沫),其适于特别快速且高效地消减产生噪音的振动。然而，目前可用的高性能衰减材料仅仅在相对窄的温度范围内才具有这种高效的性能。车辆制造商所提出的要求通常需要在室温(20至25°C)或稍微高于室温的峰值衰减性能，并且在室温表现良好性能的已知的材料在极端温度具有降低的性能。特别地，在低温时(例如在多种气候的冬天月份时出现的低温(-20至-10°C))，高性能衰减材料大体上变得太硬并且表现出非常少的固有衰减性。
[0004]例如，高衰减泡沫/发泡体在温度降低时变得更硬(表现出更高的E'值)。E'值(杨氏储能模量，其通过Dynamic Mechanical Analysis被测量)被定义为低于材料的比例极限的拉伸应力与拉伸应变之比。随着泡沫的强度增加，存在改变具体应用的边界状况的可能性，例如这是在泡沫正在被用于消减车门中的振动。边界状况中的这种改变可以产生具有高振动的局部化区域，其能够降低应用的总体声学性能。在发明人所研究的特定门组件的情况中，因为E'由于包含高衰减泡沫的特定门组件的温度降低导致而增加，已经发现门上的振动样式从20°C的三个大位移模式改变至_20°C的六个小位移模式。
[0005]因此，需要开发与之前可行的相比在更宽温度范围内高效实现诸如车门的中空结构中的消振的措施。

【发明内容】

[0006]在本发明的一个方面中，提供了一种组件，其包括第一基板和第二基板。所述第一基板的表面和所述第二基板的表面彼此相向并且在所述第一基板与所述第二基板之间限定空间。衰减泡沫材料在所述空间内定位并且从所述第一基板的表面跨至所述第二基板的表面。所述衰减泡沫材料包括第一区域和第二区域，所述第一区域在-10°C具有的E'值低于所述第二区域在-10°C具有的E'值；所述第一区域在25°C具有的E'值高于所述第二区域在25°C具有的E'值。所述第二区域具有变化的横截面宽度，例如三角形、椭圆形、圆形、梯形或菱形。
[0007]本发明还提供了一种用于使得第一基板和第二基板中的一个或这两者中的振动衰减的方法，其中所述第一基板和第二基板设置成所述第一基板的表面和所述第二基板的表面彼此相向并且在所述第一基板与所述第二基板之间限定空间。所述方法包括将衰减泡沫材料定位在所述空间内，以使得所述衰减泡沫材料从所述第一基板的表面跨至所述第二基板的表面。所述衰减泡沫材料包括第一区域和第二区域，所述第一区域在-1o°c具有的E'值低于所述第二区域在-10°C具有的E'值；所述第一区域在25°C具有的E'值高于所述第二区域在25°C具有的E'值。所述第二区域具有变化的横截面宽度。
[0008]本发明的另一个方面提供了 一种组件，其包括具有一表面的基板以及在所述基板的表面上设置的可膨胀材料。所述可膨胀材料在膨胀后提供衰减泡沫材料。所述衰减泡沫材料包括第一区域和第二区域。所述第一区域在-10°C具有的E'值低于所述第二区域在-10°C具有的Ei值；所述第一区域在25°C具有的Ei值高于所述第二区域在25°C具有的E'值。所述第二区域具有变化的横截面宽度。
[0009]本发明还提供了一种用于使得机动车封闭面板组件中的振动衰减的系统，所述系统包括与机动车外面板结构相关的防撞装置以及附着在所述防撞装置的至少一部分上设置的可膨胀材料。所述可膨胀材料在其膨胀之前与所述防撞装置接触，并且所述可膨胀材料在其膨胀之后与机动车外面板结构的内表面接触。所述可膨胀材料在膨胀后提供衰减泡沫材料，所述衰减泡沫材料包括至少一个第一区域和至少一个第二区域，所述第一区域在-10°c具有的Ei值低于所述第二区域在-10°c具有的Ei值；所述第一区域在25°C具有的E'值高于所述第二区域在25°C具有的E'值。所述第二区域具有变化的横截面宽度。
[0010]于在此所述的本发明的一个实施例中，所述第一基板或所述第二基板中的至少一个是薄金属或聚合物面板。
[0011]于在此所述的本发明的一个实施例中，所述第一基板是与机动车外面板结构相关的防撞装置。
[0012]于在此所述的本发明的一个实施例中，所述防撞装置包括门防撞梁。
[0013]于在此所述的本发明的一个实施例中，所述第二基板是机动车外面板。
[0014]于在此所述的本发明的一个实施例中，所述第二区域或多个第二区域大致从所述第一基板的表面延伸至所述第二基板的表面。
[0015]于在此所述的本发明的一个实施例中，多个第二区域可以具有这样的横截面形状，该横截面形状为三角形、椭圆形、圆形、梯形或菱形。
[0016]于在此所述的本发明的一个实施例中，第一区域的各部分在所述第二区域或多个第二区域的至少两侧上定位。
[0017]于在此所述的本发明的一个实施例中，所述第一区域的各部分在所述第二区域或多个第二区域的至少两侧上定位并与之接触。
[0018]于在此所述的本发明的一个实施例中，所述可膨胀材料通过挤出成型的方式在所述基板的表面上沉积。[0019]于在此所述的本发明的一个实施例中，所述可膨胀材料通过粘合剂或机械器具被附接至所述基板的表面。
[0020]于在此所述的本发明的一个实施例中，所述可膨胀材料包括至少一种热塑性聚合物和至少一种热活化式起泡剂。
[0021]于在此所述的本发明的一个实施例中，所述可膨胀材料由共挤出成型的方式被形成。
【专利附图】

【附图说明】
[0022]图1示出了针对适于用作为本发明的第一区域和第二区域的两个不同的示意性发泡材料的E'与温度曲线；
[0023]图2示出了具有根据本发明的第一区域和第二区域的不同的示意性阻尼发泡材料的横截面视图；
[0024]图3示出了根据本发明的一个方面的车门，在所述车门内安装门防撞装置，在其表面上安置有可膨胀的材料；
[0025]图4示出了根据本发明的在基板表面上安置的可膨胀的材料的实例，所述可膨胀的材料被膨胀以在容器内提供阻尼发泡材料；并且
[0026]图5示出了本发明的实施例，其中，在两个基板之间定位具有第一区域和第二区域的阻尼发泡材料，所述第二区域具有非均匀的横截面宽度以及大体三角形的横截面形状。
【具体实施方式】
[0027]本发明中所采用的阻尼/衰减发泡材料其特征在于包含至少两个发泡区域，其中所述至少两个发泡区域具有在相对低的温度(-10°C)以及相对高的温度(25°C)的不同的E'值。正如随后更加详细解释地那样，每个区域的作为温度函数的E'特性可以通过以下方式被按照需要地控制，即调配第一区域的发泡物以及第二区域的发泡物从而不同的聚合物或其它组成物或者它们的相对比例在不同的区域之间改变。特别地，设置第一区域具有-10°C的Ei值，其中所述-10°C的Ei值低于第二区域的-10°C的Ei值；并且还设置第一区域设置具有25°C的U值，其中所述25°C的P值高于第二区域的25°C的P值。这些特征可以大体上由在针对两个发泡区域材料的E'与温度的图1中示出的曲线表示。第一发泡区域材料例如可以具有在-10°C至25°C温度范围内的相对平坦的曲线。也就是说，尽管第一发泡区域材料的-10°C的E'值稍微大于其25°C的E'值，但是强度的增加几乎不像第二发泡区域材料表现出来那么明显。也就是说，图1的第二发泡区域材料的E'值更显著地受温度影响。第二发泡区域材料的E'值在大约室温(15至30°C)有利地是低的，特别是低于第一发泡区域的E'值，因而在此条件下提供了优异的声学性能(消音)。然而，在低温时，(第二发泡区域的)E'值变得高于第一发泡区域的E'值。这导致了在此低温时声学性能(振动与声音减少)变差，这种情况车辆有可能在冬季遭遇。在组件的两个基板之间(例如在防撞装置与车门的外面板之间)定位的衰减泡沫材料中仅仅采用第一发泡区域材料或第二发泡区域材料因而有可能不会在宽温度范围内提供足够的声学性能。
[0028]现在已经发现通过采用彼此相互结合的至少两种不同的泡沫材料可以实现在车辆可能经历的全部环境状况范围内的高效衰减，前提条件是这些不同材料的区域以特定的结构设置。根据本发明，衰减泡沫材料的第二区域具有变化的横截面宽度，而不是具有一致的横截面宽度。也就是说，当在横截面内观察衰减泡沫材料时，第二区域的宽度变化。更具体地，第二区域的在第一直线上的宽度与第二区域的在第二直线上的宽度不同，其中所述第一直线与基板的同衰减泡沫材料接触的表面平行且距该表面距离“a”，所述第二直线与所述基板的表面平行且距该表面距离“b”。该特征进一步在图5中示出，该图以剖视图的方式不出了包括第一基板3和第二基板4的组件6。第一基板3的表面7朝向第二基板4的表面8。空间5因而在第一基板3与第二基板4之间限定。
[0029]衰减泡沫材料9在空间5内定位并且从第一基板3的表面7跨至第二基板4的表面8。衰减泡沫材料9包括第一区域I和第二区域2。第一区域I在-10°C具有一 E'值，该Ei值低于第二区域在-10°C的Ei值。然而，在25°C，第一区域I所具有的Ei值高于第二区域2的E'值。第二区域2具有变化的横截面宽度。第二区域2在第一直线15上的宽度不同于(在该实施例中为大于)第二区域2在第二直线14上的宽度，其中所述第一直线与基板表面8平行且距该表面距离“a”，所述第二直线与基板表面8平行且距该表面距离“b”。
[0030]大体上，第一泡沫区域材料的至少一个部分被定位在第二区域的至少一侧上并且与其接触。在本发明的一个实施例中，从剖视图中观察，第一泡沫区域材料的各部分被定位在第二区域至少两侧上并与其接触。一方面，第二区域或多个第二区域大致(例如，至少大约75%或至少大约85%或至少大约90%)或者完全地从第一基板的表面延伸至第二基板的表面。第二区域的宽度可以从其最窄点的零改变至衰减泡沫材料的最宽点的全宽度，但是在特定的实施例中，第二区域的最宽点可以是衰减泡沫材料在其最宽点的全宽度的大约25%至大约75%。第二区域宽度可以在第一与第二基板表面之间的距离内以线性或非线性的方式改变。在一个实施例中，第二区域可以在其与第一基板的表面接触处具有等于零或接近零的宽度并在第二基板的表面附近或处具有最大宽度。在另一个实施例中，第二区域可以在其与第一基板表面和第二基板表面这二者接触处具有等于零或接近零的宽度并且在这两个基板表面之间的大致中点处具有最大宽度。第二区域的最大宽度也可以在第一与第二基板表面之间的某些其它位置设置。
[0031]图2以剖视图的方式示出了本发明的不同实施例，从而非限制地解释衰减泡沫材料内的第二和第二区域的可能的不同结构。
[0032]在图2a至2n的每个图中，示出了组件6的横截面，其中所述组件包括第一基板3和第二基板4。第一基板3的表面7朝向第二基板4的表面8。空间5因而在第一基板3与第二基板4之间限定。尽管图2示出了基板3和4是平坦的、彼此相互平行并且具有一致的厚度，但是应当理解在本发明的其它实施例中一个或这两个基板可以是非平坦的(例如弯曲的)或者具有表面不平度或者具有非一致的厚度。此外，这两个基板不必是彼此平行的。
[0033]衰减泡沫材料9在空间5内定位并且从第一基板3的表面7跨至第二基板4的表面8。衰减泡沫材料9包括第一区域I和第二区域2，每个区域具有E'值。第一区域I在-10°C具有的Ei值低于第二区域2在-10°C具有的Ei值。然而，在25°C，第一区域I具有的E'值高于第二区域2的E'值。第二区域2具有变化的横截面宽度。也就是说，第二区域2的宽度在横截面中观察时是变化的，即第二区域的宽度沿着表面7与表面8之间的方向是非一致的。
[0034]在特定的实施例中(如图2c、2e、2f和2h所示),第二区域2存在两个部分,第一泡沫部分2a和第二泡沫部分2b，它们彼此接触。衰减泡沫材料9的总体横截面形状可以是椭圆形(如图2a至2e所示)或矩形(如图2f至2j所示)，但是在本发明的范围内也可以考虑其它形状例如方形、梯形、六边形或不规则的或非对称的形状。衰减泡沫材料在其与一个基板接触处的宽度可以与衰减泡沫材料在其与另一个基板接触处的宽度相同或不同。衰减泡沫材料可以在两个基板表面之间的中间位置是最宽的。例如，衰减泡沫材料9的未与基板表面接触的外侧表面可以是平坦的、弯曲的、凸形的或凹形的。
[0035]第二区域2可以具有多种不同横截面形状的任意之一，包括例如椭圆形(图2a和2j)、三角形(图2b、2e、2f和2i)、菱形(图2d和2g)、梯形(2k)、六边形(未示出)以及沙漏形(图2m)。第二区域2可以完全地从基板3的表面7延伸至基板4的表面8 (如图2a、2c至2k、2m和2n所示)，或者几乎完全地从基板3的表面7延伸至基板4的表面8 (如图2b和21所示)。在本发明的特定实施例中，第一区域I的各部分可以位于第二区域2的两侧上，其中所述第二区域在横截面中观察居中位于衰减泡沫材料内。
[0036]在本发明的一个特定实施例中，提供在车辆封闭面板例如门和升降闸门中使用的减振与衰减系统，其中在车辆的最终组装之前，可膨胀的材料沿防撞装置的至少一个表面设置。该系统在车辆经历加热步骤(例如在烤漆炉或室中)时可以启用，其中所述加热步骤使得可膨胀的材料膨胀以提供具有多个区域的衰减泡沫材料，其中所述多个区域如其它处所述具有不同的特性并且以特别的结构设置。其上设置有可膨胀的材料的防撞装置可以在车辆封闭面板中定位，以使得在活化并膨胀之后，可膨胀的材料朝向外面板膨胀并与其接触，而可膨胀的材料充满防撞装置与外面板的内表面之间的间隙。例如，防撞装置的其上设置有可膨胀的材料的表面可以被定位并被保持就位，以使得该表面朝向外面板的内表面。在一个实施例中，衰减泡沫材料可以粘合(粘附)至外面板内表面。
[0037]可膨胀的材料可以利用任何合适的方法在防撞装置的表面上设置。例如，在一个实施例中，可膨胀的材料可以被直接挤出成型就位到该表面上。现有技术中已知的共挤出成型技术为此目的也是适用的，其中两个或多个不同的组成物通过模具被共挤出成型。用于制备可膨胀的材料的组成物可以被配比设置，从而具有热熔粘附特性。也就是说，此类组成物在室温是固态的并且优选是非胶粘的，但是在被加热后变得可以流动或者可以挤压。在加热的状态中，此类组合物可以被挤出成型到一表面上并且是足够胶粘的(粘附的)，使得在材料冷却到室温并重新固化后，挤出成型的材料仍粘附至该表面。大体上，这种挤出成型在足够低的温度(例如，低于触发可膨胀的材料中存在的潜在、热活化起泡剂的显著分解所需的最小温度)实现，从而避免了可膨胀的材料的过早活化。
[0038]可膨胀的材料可以通过其它紧固措施、例如单独施加的粘附层或机械紧固件(例如，夹子、销、螺钉、螺栓等)附加地或作为替代地在防撞装置的表面上被保持就位。在本发明的一个实施例中，单个部分的可膨胀的材料在防撞表面上设置。该单个部分可以完全地或仅仅部分地覆盖该表面。在可膨胀的材料安置在其上的基板为细长形状的情况中(大体上就像诸如侧撞梁等的防撞装置)，单个部分的可膨胀的材料可以沿基板的整个长度或大致整个长度延伸。然而，在本发明的其它实施例中，多个可膨胀的材料的部分能够以任何合适的或期望的图案或间距设置。[0039]可膨胀的材料的部分的纵轴可以被定向成其与基板的纵轴平行，但是在其它实施例中，可膨胀的材料的部分的纵轴可以具有不同的朝向，例如垂直于基板的纵轴。如果多个可膨胀的材料部分在基板表面上设置，则它们可以具有相对于基板的纵向轴线相同的或不同的朝向。
[0040]通过使得可膨胀的材料活化和膨胀来在衰减泡沫材料中制造不同区域所用的可膨胀的组成物可以从现有技术中的任何合适的配方。正如所知，在那些配方中所采用的成分与成分的比例可以改变以产生由所述成分所产生的最终泡沫的期望的特性、尤其是在特定温度的期望的E'值。
[0041]正如之前所述，本发明的衰减泡沫材料包括第一区域和第二区域。第一区域在-10°c具有的Ei值低于第二区域在-10°c具有Ei值，并且第一区域在25°C具有的Ei值高于第二区域在25°C具有E'值。第一区域的膨胀后的(发泡后的)材料有时候称为“第一区域泡沫”。用于获得或产生第一区域泡沫的未膨胀的组成物有时候称为“第一区域泡沫前体”。第二区域的膨胀后的(发泡后的)材料有时候称为“第二区域泡沫”。用于获得或产生第二区域泡沫的未膨胀的组成物有时候称为“第二区域泡沫前体”。
[0042]有助于制备在本发明中适用的第一和第二区域泡沫前体的配方可以选自现有技术中已知的有助于获得所谓“高衰减泡沫”的那些产品。由Henkel AG&C0.KGaA及其
附属企业所售的Terophonw HDF产品特别适用于此类目的。由美国专利申请公开文献N0.2008/0176969和N0.2010/0314813中所记载的热膨胀材料也是合适的，每篇文献全文结合在此弓丨作参考。第一和第二区域泡沫前体可以被配比并被选择成针对由这些前提所制成的泡沫表现出的E' vs.温度是不同的。
[0043]在本发明的一个实施例中，泡沫前体在膨胀以提供衰减泡沫材料之后可以具有至少0.3或至少0.5或至少0.8或至少I的损耗因数(损耗率)。第一区域泡沫和第二区域泡沫的损耗因数可以彼此不同。此外，衰减泡沫材料的特定区域的损耗因数可以随着温度变化。例如，第一区域可以在-10°C具有的损耗因数高于第二区域在-10°C具有的损耗因数，并且第一区域可以在25°C具有的损耗因数低于第二区域在25°C具有的损耗因数。也就是说，第一区域在室温所表现出的损耗因数可以低于第二区域，但是在较冷的温度(例如-1(TC)所表现的损耗因数高于第二区域。换句话说，第一区域的固有衰减特性并不像第二区域那样对温度敏感。因而，在室温，第二区域明显有助于衰减泡沫材料的高效声学性能，第一区域由于其较低的损耗因数而贡献较小。然而，因为第二区域在控制振动方面的效果在环境温度降低与第一区域相比下降更快，所以第一区域的存在有助于确保衰减泡沫材料在结合到在此所述的组件中后仍在较冷的温度提供合适的衰减量。
[0044]材料的损耗因数(有时候也称为结构固有衰减或tan δ )是针对拉压中的衰减的杨氏损耗模量E"与杨氏储能模量E'之比。对于剪切中的衰减，损耗因数是剪切损耗模量G"与剪切储能模量G'之比。这些值可以通过材料的Dynamic Mechanical Analysis(DMA)被容易地确定，其中所述材料在本发明的上下文中为在膨胀之后的热学可膨胀材料。正如现有技术所知，Dynamic Mechanical Analysis可以通过材料在一载架上被特征化(Oberst梁测试)的间接方法或者通过所测的试样仅仅有待特征的材料制成(粘弹分析仪)的直接方法实现。
[0045]在本发明中适合用作为泡沫前体的配方也可以由已经被发展为所谓的“柱填料(pillar filler)”或消振/消音泡沫。热活化的可膨胀材料在本领域中是已知的，并且例如在以下的公开的专利申请和专利中描述，它们每个全文结合在此引作参考:美国专利N0.6150428,N0.5708042,N0.5631304,N0.6830799,N0.6281260,N0.5266133,N0.5573027、N0.5160465、N0.5385951、N0.7247657、N0.7140668、N0.7199165 ;美国专利公开文献N0.20040266898 ;以及 PCT 公开文献 WO 2008/021200,WO 2007/0276054,WO 2007/117663、W02007/117664 以及 WO 2007/012048。
[0046]第一和第二区域泡沫前体可以主要在这里所用的聚合物质(例如，热塑性材料、弹性材料)的类型方面是不同的。例如，不同的聚合物由于其不同的单体组成物将表现出不同的玻璃态转变温度以及作为温度函数的模量特性。然而，其它参数例如在活化过程中(若需要的话)所实现的交联程度、填料和其它添加剂的类型和量等也可以被改变以向最终制造的衰减泡沫材料赋予期望的特性。
[0047]在第一和第二区域泡沫前体中所采用的聚合物例如可以是热塑性材料(包括非弹性热塑性材料)、弹性体以及热塑性弹性体。示意性合适的热塑性材料包括醋酸乙烯/乙烯酯共聚物(EVA)、乙烯与(甲基)丙烯酸酯(例如，丙烯酸脂和/或丁基丙烯酸或)的共聚物，后者可选地还可以包含通过聚合反应成比例地结合的(甲基)丙烯酸。示意性合适的弹性体和热塑性弹性体包括热塑性聚氨酯、乙烯丙烯二烯单体(EPDM)聚合物、α -烯烃共聚物弹性体、二烯烃聚合物、以及二烯烃芳香/乙烯基芳香共聚物例如苯乙烯与丁二烯或橡胶基质的无规共聚物或嵌段共聚物或者它们的加氢产物。合适的热塑性弹性体的具体实例包括苯乙烯/橡胶基质/苯乙烯三嵌段共聚物(SIS)以及氢化苯乙烯/橡胶基质/苯乙烯三嵌段共聚物。不同的弹性体的混合物可以在第一和第二区域泡沫前体中采用。例如，泡沫前体可以包含两个或多个不同热塑性材料的混合物、或者两个或多个不同的弹性体或热塑性弹性体的混合物、或者至少一个非弹性热塑性材料与至少一个弹性体或热塑性弹性体的混合物。
[0048]在本发明的一个实施例中，第一和第二区域泡沫前体是在加热后将发泡且膨胀的材料，但是所述材料在室温(例如，15至30°C)大体上是固态的(并且可选地但优选地是尺寸稳定的)。在一些实施例中，第一和第二区域前体将是干燥和非粘性的，但是在其它实施例中，一个或者两个区域前体将是粘性的。第一和第二区域前体期望地被配方成它们适于被成形或模制成型(例如通过注射成型或挤出成型)为所用的期望形式，这种成形或模制成型在高于室温的温度被实现，其中所述温度足以使得各前体软化或熔化，从而各前体能够容易地被加工，但是所述温度低于导致前体膨胀的温度。将成形后的或模制成型后的前体冷却至室温产生了具有期望的形状或形式的固体。在活化后、例如在经受大约130°C与225°C之间的温度后(取决于所使用的可膨胀材料的精确的配方)，可膨胀的材料将大体上膨胀其最初体积的至少大约50%或至少100%或至少大约150%或者作为替代地至少大约200%。如果期望能够的终端应用需要的话，可以选择甚至更高的膨胀率(例如，至少大约1000%)。例如在车身中使用时，可膨胀的材料大体上具有这样的活化温度，该活化温度低于底漆或油漆在制造期间于车身上被烘干的温度。
[0049]通过加热步骤来实现热学可膨胀材料的膨胀，其中，热学可膨胀材料被加热第一时间，并且被加热到高效地活化起泡器以及任何可以出现的固化剂的温度。
[0050]取决于热学可膨胀材料的特性以及组装线上的线路条件，加热步骤大体上以从130°C至225°C的、期望地从150°C至200 V的温度被加热，在炉内的停留时间从大约10分钟至大约30分钟。
[0051]有利的是在车辆部件在通常使用的电镀槽(E-coat槽)中通过之后采取加热步骤，以使得热学可膨胀材料随着温度而膨胀，在此期间该加热步骤大体上足以导致期望的膨胀。
[0052]除了上述聚合物以外，第一和/或第二泡沫区域前体还可以包括一种或多种添加剂例如起泡剂、填料、增粘剂(赋黏剂)、塑化剂、交联或固化剂、填料、稳定剂、着色剂等。
[0053]第一和/或第二泡沫区域前体可以通过光辐射、例如通过可见光或UV光或ga_a电辐射被预固化或在起泡(“发泡”)之前被固化。除了这种物理固化步骤以外或者对其的替代，前体还可以通过至少一种化学固化剂被固化，其中所述化学固化剂在前体中作为附加的成分出现。合适的固化剂包括适于引起自由基反应的物质、例如包括酮过氧化物、二酰基过氧化物、过酸酯、过缩酮、氢过氧化物等的有机过氧化合物。
[0054]取决于前体中所出现的特定的聚合物，其它合适的固化剂包括基于硫和/或硫化物的固化剂。
[0055]固化剂可以是潜伏性固化剂，即在室温基本上是惰性的或非反应的但通过加热至升高的温度(例如，在从大约130°C至大约225°C范围内的温度)而活化的固化剂。
[0056]所有已知的起泡剂、例如通过分解释放气体的“化学起泡剂”或“物理起泡剂(SP，膨胀中空的珠(有时也成为可膨胀的微珠))”适合在本发明的第一和/或第二泡沫区域前体中用作为起泡剂。不同的起泡剂的混合物可以有利地被使用；例如，具有相对低活化温度的起泡剂可以与具有相对高活化温度的起泡剂一起使用。
[0057]“化学起泡剂”的实例包括氮、酰肼、亚硝基和卡巴肼化合物。
[0058]“化学起泡剂”可以得益于附加的催化剂或活化剂例如锌化合物(例如，氧化锌)、(改性)尿素等的存在。
[0059]合适的填料的实例包括无机物质例如重质与沉淀碳酸钙、滑石、碳酸钙、炭黑、钙和镁的碳酸盐、重晶石、黏土、云母、以及铝-镁-钙型的硅酸盐填料、例如硅灰石和绿泥石。填料颗粒可以具有范围从25至250 μ m的颗粒尺寸。
[0060]合适的塑化剂的实例例如包括二元酸的Cltl烷基酯(例如，酞酸酯)、二芳基醚、聚亚烷基二醇的苯甲酸盐、有机磷酸盐、以及苯酚或甲酚的烷基磺酸酯。
[0061]合适的抗氧化剂和稳定剂包括但不限于位阻酚和/或硫醚、位阻芳族胺等。
[0062]在一个实施例中，第一和第二区域泡沫前体中的一个或两者使用导致在材料通过加热膨胀之后大致闭室发泡体的成分按配方被制造。至少部分膜形成的聚合物可以被选择成有助于闭室发泡体的形成，这是因为所述聚合物在发泡过程中不会破裂地伸展。闭室发泡体是优选的，因为其无法充水或者由水透过。
[0063]根据本发明的一个期望的方面，第一和第二区域泡沫前体可以按配方被制造成它们在发泡与热软化特征方面彼此相似。例如，在每个中所采用的起泡剂系统可以被选择成每个前体在大致相同的温度窗口内经历膨胀。同样，前体中所使用的聚合物可以被选择成其在该温度窗口内足够软化，从而允许受控的膨胀(各制剂被足够软化或被液态化，从而分别能够通过产生的挥发性起泡剂而膨胀，在由于膨胀的聚合物基体中出现的气泡的不足的保留导致的发泡体塌缩的那些温度仍在粘度方面不会降低)。[0064]在一个方面中，本发明包括用于在机动车封闭面板组件中减振的系统，其包括:a)与机动车外面板结构相关的防撞装置；b)在所述防撞装置的至少一部分上设置的用于减振的热学可膨胀材料，并且所述材料在其膨胀之前与所述防撞装置接触，并且所述材料在其膨胀之后与所述外面板的表面接触，所述热学可膨胀材料在膨胀后提供了根据本发明的衰减泡沫材料。
[0065]这种系统可以用于使得车门减振。这方面在本专利申请的附图3中示出。图3a(上图)是装备有根据本发明的加强杆(防撞装置)20的车门22的侧视图。图3b (下图)是根据本发明的加强杆(防撞装置)20的立体图，该加强杆(防撞装置)在插入车门且热学可膨胀材料膨胀之前部分地由两条热学可膨胀材料21覆盖。
[0066]在该实施例中，本发明涉及减振系统，并且尤其涉及用于机动车框架组件的减振系统，其中所述机动车框架组件例如(非限制)为具有门防撞装置的机动车门框架组件以及以滑动门、升降门方式使用的任何其它机动车封闭面板组件或者用于促使乘客和/或货物进出机动车的其它设计。该系统可以采用形式为微型涂覆器技术的挤出成型技术，以便促使根据本发明的可膨胀的材料通过挤出就位过程被涂覆到防撞装置和/或门框的其它选定部分上、例如带线加强部上。
[0067]图4进一步示出了本发明。在图4a中，可膨胀的材料12在基板4的表面8上设置，其中所述表面例如可以是诸如门侧冲击梁的防撞装置的向外的表面。可膨胀材料12包括第一区域泡沫前体10 (其包含第一区域的第一前体部分IOa以及第一区域的第二前体部分IOb)以及第二区域泡沫前体11 (其包含第二区域的第一前体部分Ila以及第二区域的第二前体部分lib)。第一和第二区域泡沫前体在成分上是不同的，但是各包括至少一种聚合物以及至少一种热活化式起泡剂。其上设有可膨胀材料12的基板4被定位成表面8朝向基板3的表面7，后者基板例如可以是车门的外金属面板。可膨胀材料此后经受高效地活化第一和第二泡沫前体10和11中所包含的起泡剂的温度，造成每个前体膨胀(发泡)。正在膨胀的可膨胀材料体积增大，使得其跨越基板3与4之间的空间5从而提供衰减泡沫材料9，如图4b所示。衰减泡沫材料9包括第一区域I (其源自于第一区域泡沫前体10)以及第二区域2 (其源自于第二区域泡沫前体11)。第一区域I在-10°C具有的E'值低于第二区域2在-10°C具有的Ei值。然而，在25°C，第二区域2具有的Ei值低于第一区域I的Ei值，因而在该温度提供了与仅仅利用包含第一区域发泡体I的衰减泡沫材料相比更好的声学性能。第二区域2具有变化的横截面宽度，并且在该实例中具有沙漏形状。也就是说，第二区域2的宽度在横截面中观察时是变化的，即其宽度是非一致的。由此所提供的组件13在宽的温度范围内表现出良好的声学性能(振动衰减)。
[0068]应当想到，在诸如门防撞装置(其目前在组装操作中附连至车辆)的防撞装置通过车组装车间中大体上所经历的涂漆操作与处理循环被处理时，本发明所公开的可膨胀材料在膨胀并粘合至门防撞装置以及可选地内和/或外本体面板时用作为抗震阻尼器。该材料是加热膨胀的，并且在涂漆操作的过程中至少部分地填充将门防撞装置与内和外门面板相联的容腔，因而在车门打开和关闭时降低了车辆的噪音与振动特征并且产生了更加安静的I?组件。
[0069]本发明可以由门防撞装置的制造商或车辆制造商被采用，并且在最终的组装操作中由车辆制造商被挤出成型到门防撞装置中以便其本身使用。[0070]在一个实施例中，可膨胀材料包括以固态(但可弯曲的)形式沿防撞装置的各部分挤出成型并到其上的多个部分或珠、条或带(多个珠、条或带)。可膨胀材料然后在暴露于最终车辆组装车间中所经历的e-coat过程以及其它涂漆操作循环时膨胀并粘合至防撞装置以及本体面板。
[0071]在特别非限制性实施例中，多个由第一泡沫区域前体制成的丸粒以及多个由第二泡沫区域前体制成的丸粒分别通过使用合适的涂覆器从固体或干燥化学状态转变为粘弹性状态，其中所述涂覆器以足以将丸粒转变成粘弹性材料的温度处理所述丸粒，其中所述粘弹性材料适于以期望的连续性、厚度和图案流到防撞装置的外表面中。在一个实施例中，第一和第二泡沫区域前体通过合适的模具结构被共挤出成型，从而提供包含第一和第二泡沫区域前体的分开的区域的衰减泡沫材料前体(可膨胀材料)。也就是说，在衰减泡沫材料前体在横截面中被审视时，由第一泡沫区域前体制成的至少一个区域以及由第二泡沫区域前体制成的至少一个区域设置为区别性的、分开的区域(但是在区域之间的交接处可出现各前体的某种受限的掺杂或混合)。填隙空间可以出现在可膨胀材料的这些不同的区域之间，所述填隙空间可以在这些区域膨胀时被封闭或填满。不同的区域还可以彼此相互抵接，从而在它们之间不会出现空间。除了共挤出成型以外的其它技术还被用于制造可膨胀的材料，例如注射成型、共模制成型、包覆成型等。
[0072]防撞装置然后可以由车辆制造商根据本领域已知的制造技术安装在机动车门组装或其它面板组件中。在车辆的最终组装之前的组件制备时，该组件通过e-coat或其它生热涂漆操作被处理，其中所述e-coat或其它生热涂漆操作导致了可膨胀材料的膨胀并从防撞装置粘合至所选的车辆封闭面板的外面板或内面板中的一个或这两者，在那里，所述材料固化并保持就位，其中所述所选的车辆封闭面板例如为具有内门面板和外门面板的门框架组件。应当想到，可膨胀的材料自防撞装置的外表面膨胀并且接触或有可能粘合至另一基板表面(其可以包括内门面板和外门面板中的任一个或这两者)，因而用于降低自门组件出现的噪音和振动。尽管一个实施例公开了由可膨胀材料制成的衰减泡沫材料基本上从诸如门防撞梁的防撞装置的外表面扩展成与门外面板接触，但是应当清楚可膨胀材料沿防撞装置的不同的图案与涂覆将允许该材料膨胀并粘附至门内面板和门外面板中的一个或这两者以及任何将有助于乘客或货物触及车辆的门组件或其它应用中可能被采用或遇到的基板。
[0073]在一个实施例中，包括第一和第二泡沫区域前体的可膨胀材料以与限定机动车门组件中的容腔的一个或多个内壁相邻的连续的或非连续的共挤出成型的方式被共挤出成型就位到防撞装置上。在门组件被安装到车辆上后并且在车辆经过本领域已知的最终机动车组装车间的e-coat和涂漆操作循环时暴露于热量后，可膨胀材料被活化以实现第一和第二泡沫区域前体在容腔内的转变(例如，膨胀或流动)。获得的结构包括这样一种壁或膨胀的挤出成型件，所述壁或膨胀的挤出成型件在其表面的至少一部分上涂覆有衰减泡沫材料，从而在门组件的运输和功能操作期间减少振动。
[0074]图3示出了大体上在机动车的制造中出现的包括门防撞装置的机动车门框架组件的实例。通常，此类结构包括多个中空部分的面板构件，所述面板构件被连接并被成形以限定门内面板，在所述门内面板中具有容腔。
[0075]合适的门框架组件的实例可以包括货车门、升降闸门、掀背门、滑动门、易于进出的检修门(easy access third door)、门把手、锁、窗组件或其它车门和门部件、副框架结构等。图3中的一个此类结构出于示意性目的(非限制性地)包括可以采取门防撞梁形式的门防撞装置。尽管本发明可以在门框架组件的并不需要门防撞装置的其它部分以及除了门以外的其它机动车封闭面板组件中采用，但是防撞装置大体上由金属(例如，钢、铝、镁基的等)制成并且可以是冷压的、热压的、滚轧成形的、管梁、中空管梁或液压形成的区段。还应当清楚，防撞装置可以由取决于本发明的具体涂覆所需的结构加强和其它特征的化合物或其它高强度聚合物材料形成。
[0076]组件与门防撞装置的振动减少根据本发明可以通过以下方式实现，即本发明的可膨胀材料的合适的图案挤出是沿着防撞装置或诸如带线加强构件的门框架组件的其它所选部分中的一个或这两者设置，其中所述其它所选部分在组件与组件的适用于可膨胀材料的涂覆的对应床结构或其它部件之间形成。
[0077]该过程的结果在使得可膨胀材料(例如通过加热)膨胀之后是这样一种车辆，其包括具有用于如上所述吸收振动的系统的封闭面板组件，可膨胀材料处于膨胀的状态(即，已经转变为衰减泡沫材料)。衰减泡沫材料特征在于包括第一区域和第二区域，第一区域在-10°c具有的Ei值低于第二区域在同一温度具有的Ei值，并且第一区域在25°C具有的E'值高于第二区域在25°C具有的E'值，第二区域具有变化的横截面宽度。这种车辆是在本发明的范围内。
[0078]在一个期望的实施例中，衰减泡沫材料按配方被制造成其密度相对低(例如，小于1200kg/m3),从而最终衰减的组件(例如，车门)其重量保持相对低，因而提供给车辆改善的燃油经济性。
[0079]衰减泡沫材料还可以在与第一和第二基板组装在一起之前被预成形。例如，衰减泡沫材料可以直接地被共挤出成型为发泡材料，其然后被切割成具有期望尺寸和形状的各部分。这些部分然后可以在第一或第二基板的表面上设置，通过粘合剂或机械器具被保持就位。在本发明的另一个方面中，预成形的衰减泡沫材料的一个或多个部分可以简单地安置在基板之间并被稍微地压紧从而它们通过摩擦力被保持就位。本发明的另一个实施例涉及将衰减泡沫材料挤出成型直接就位为诸如防撞装置的基板上的已形成的发泡体，而不再使用通过在基板上安装之后进行加热发泡的热学可膨胀材料。
[0080]在本发明的另一个实施例中，第一和第二泡沫区域前体可以被单独地形成(例如通过挤出成型或注射成型)并且然后被组装以提供衰减泡沫材料前体。粘合剂可以被用于将第一和第二泡沫区域前体的各部分以期望的结构固定在一起。第一和第二泡沫区域前体的各部分还可以通过诸如夹具、紧固件、销钉等的机械器具被保持在一起。这些部分的形状还可以被设计成第一和第二泡沫区域前体锁定在一起。在一个实施例中，第二泡沫区域前体的一部分由挤出或模制成型而形成，并且第一泡沫区域前体的一个或多个部分然后被包覆成型到该第二泡沫区域前体的预形成的部分上。各部分可以通过机械互锁或通过各部分表面的彼此粘合而彼此固定在一起(例如，第一和第二泡沫区域前体中的一个或这两者可以具有热熔粘合特性，从而在以熔化或液态施涂至另一前体部分时，在冷却和重新硬化后粘附至该另一前体部分的表面)。
[0081]在本发明的另一个实施例中，第一和第二泡沫区域前体的各部分并不彼此接触，而是彼此分开。分开的部分通过加热被活化，各部分发泡以提供根据本发明的衰减泡沫材料以及组件。在一个实施例中，各部分发泡(膨胀)，从而它们彼此相互接触(例如最初在各部分之间出现的间隙或分开部由于前体的体积膨胀而被填满或被封闭)。然而，在一个实施例中，发泡后的部分仍整体或部分地是分开的。
【权利要求】
1.一种组件，其包括第一基板和第二基板，所述第一基板的表面和所述第二基板的表面彼此相向并且在所述第一基板与所述第二基板之间限定空间，衰减泡沫材料在所述空间内定位并且从所述第一基板的表面跨至所述第二基板的表面，所述衰减泡沫材料包括至少一个第一区域和至少一个第二区域，所述第一区域在-10°c具有的E'值低于所述第二区域在-10°C具有的Ei值；所述第一区域在25°C具有的Ei值高于所述第二区域在25°C具有的E,值；并且所述第二区域具有变化的横截面宽度。
2.根据权利要求1所述的组件，其特征在于，所述第一基板或所述第二基板中的至少一个是薄金属或聚合物面板。
3.根据前述权利要求任一所述的组件，其特征在于，所述第一基板是与机动车外面板结构相关的防撞装置。
4.根据前述权利要求任一所述的组件，其特征在于，所述防撞装置包括门防撞梁。
5.根据前述权利要求任一所述的组件，其特征在于，所述第二基板是机动车外面板。
6.根据前述权利要求任一所述的组件，其特征在于，所述第二区域或多个第二区域大致从所述第一基板的表面延伸至所述第二基板的表面。
7.根据前述权利要求任一所述的组件，其特征在于，所述第二区域或多个第二区域具有这样的横截面形状，该横截面形状为三角形、椭圆形、圆形、梯形或菱形。
8.根据前述权利要求任一所述的组件，其特征在于，第一区域的各部分在所述第二区域或多个第二区域的 至少两侧上定位。
9.根据前述权利要求任一所述的组件，其特征在于，所述第一区域的各部分在所述第二区域或多个第二区域的至少两侧上定位并与之接触。
10.一种用于使得第一基板和第二基板中的一个或这两者中的振动衰减的方法，其中所述第一基板和第二基板设置成所述第一基板的表面和所述第二基板的表面彼此相向并且在所述第一基板与所述第二基板之间限定空间，所述方法包括将衰减泡沫材料定位在所述空间内，以使得所述衰减泡沫材料从所述第一基板的表面跨至所述第二基板的表面，所述衰减泡沫材料包括至少一个第一区域和至少一个第二区域，所述第一区域在-10°C具有的Ei值低于所述第二区域在-10°c具有的Ei值；所述第一区域在25°C具有的Ei值高于所述第二区域在25°C具有的E'值；并且所述第二区域具有变化的横截面宽度。
11.一种组件，其包括具有一表面的基板以及在所述基板的表面上设置的可膨胀材料，所述可膨胀材料在膨胀后提供衰减泡沫材料，所述衰减泡沫材料包括至少一个第一区域和至少一个第二区域，所述第一区域在-10°C具有的E'值低于所述第二区域在-10°C具有的E'值；所述第一区域在25°C具有的E'值高于所述第二区域在25°C具有的E'值；并且所述第二区域具有变化的横截面宽度。
12.根据权利要求11所述的组件，其特征在于，所述可膨胀材料通过挤出成型的方式在所述基板的表面上沉积。
13.根据权利要求11和12任一所述的组件，其特征在于，所述可膨胀材料通过粘合剂或机械器具被附接至所述基板的表面。
14.根据权利要求11至13任一所述的组件，其特征在于，所述可膨胀材料包括至少一种热塑性聚合物和至少一种热活化式起泡剂。
15.根据权利要求11至14任一所述的组件，其特征在于，所述可膨胀材料由共挤出成型的方式被形成。
16.一种用于使得机动车封闭面板组件中的振动衰减的系统，所述系统包括与机动车外面板结构相关的防撞装置以及附着在所述防撞装置的至少一部分上设置的可膨胀材料，所述可膨胀材料在其膨胀之前与所述防撞装置接触，并且所述可膨胀材料在其膨胀之后与机动车外面板结构的内表面接触，膨胀后的所述可膨胀材料提供衰减泡沫材料，所述衰减泡沫材料包括至少一个第一区域和至少一个第二区域，所述第一区域在-10°C具有的E'值低于所述第二区域在-10°C具有的E'值；所述第一区域在25°C具有的E'值高于所述第二区域在25°C具有的E'值；并且所述第二区域具有变化的横截面宽度。
【文档编号】B60J5/04GK103608606SQ201280028547
【公开日】2014年2月26日 申请日期:2012年6月7日 优先权日:2011年6月10日
【发明者】M·弗莱纳, B·加拉格尔, E·赛费尔莱恩, D·施托特拉 申请人:汉高股份有限及两合公司