表面紧固件构件及其制造方法与流程

本发明涉及表面紧固件构件、用于制造所述表面紧固件构件的方法以及包括所述表面紧固件构件的汽车内部构件。

背景技术：

表面紧固件已被广泛地用作用于将各种制品紧固到彼此的装置。例如，在汽车中，片材构件诸如内部顶篷和车顶内衬使用表面紧固件来紧固。

日本未经审查的专利公布号2014-076210a公开了表面紧固件，该表面紧固件用来紧固用作汽车内部构件的片材构件。日本未经审查的专利公布号2005-145112a公开了车顶内衬，该车顶内衬上紧固有表面紧围件(双锁构件3)。日本未经审查的专利公布号2005-193524a公开了聚烯烃片材，该聚烯烃片材用作汽车内部构件的片材构件。

技术实现要素：

日本未经审查的专利申请公布号2014-076210a中公开了紧固件构件，该紧固件构件使构件之间的距离由于高度调节部件的存在而能够被调整，并且允许抑制在使用期间由于紧固件部件和高度调节部件为一体模制而由振动等引起的晃动和噪声。同时，热熔融粘合剂常常有利地用于在汽车中将各种类型的部件粘结到彼此。当使用此类粘合剂时，热熔融聚烯烃粘合剂有时用于将车身和内部片材构件与表面紧固件构件粘结在一起，目的是为了实现阻燃性、流线型化汽车制造过程、减少成本等等。在此类情况下，期望用于锚定汽车片材构件的表面紧固件构件对聚烯烃粘合剂表现出良好的粘合性。

此外，对于用于如上所述的汽车用途的表面紧固件构件而言，将表面紧固件构件之间的接合强度设置得相对较高，以防止在使用期间构件脱出。换句话讲，当释放表面紧固件构件的接合部件之间的接合时，相对大的外部力被置于这些接合部件上。表面紧固件通常是包括凸接合元件(诸如钩)的凸构件和包括凹接合元件(诸如环)的凹构件的组合，或两者都具有类似凸接合元件的一对表面紧固件构件的组合。因为如果凸接合元件不能够承受外部力，那么它们就可能发生变形或受到损坏，所以期望凸接合元件具有良好的机械强度。还期望凸接合元件具有良好的机械强度，目的是为了在表面紧固件构件之间产生良好的接合强度。有时为了车辆维护的目的，将片材构件从车体移除并在其中进行更换。因此，期望接合强度不会因为接合和脱开的这一重复动作而降低。此外，诸如上文所述的汽车表面紧固件构件经常暴露在高温(例如，约90℃)下，该高温源自于例如车辆内部温度的上升。因此，还期望用于此类用途的表面紧固件构件具有良好的耐热性。选择合适的烯烃粘合剂也是必要的，从而使得在暴露于高温环境下时不会发生内聚破坏(粘合剂层内的破坏；粘合剂本身的破坏)。期望表面紧固件构件对烯烃粘合剂呈现出良好的粘合性。

根据本申请，本发明的目的是解决上文所述的问题，并且提供对聚烯烃粘合剂具有良好的粘合性同时又具有良好的机械强度和耐热性的凸表面紧固件构件，以及用于制造该凸表面紧固件构件的方法。

在本发明的一个方面，提供了一种表面紧固件构件，该表面紧固件构件包括接合部件，该接合部件具有表面和设置在该表面上的多个凸接合元件，该表面紧固件构件由含有60质量％至95质量％聚酰胺和5质量％至40质量％聚丙烯的树脂制成。

在本发明的另一方面，提供了一种用于制造根据本发明的表面紧固件构件的方法。该方法包括：制备含有60质量％至95质量％聚酰胺和5质量％至40质量％聚丙烯的材料组合物，并且通过注塑模制该材料组合物来一体地模制表面紧固件构件。

根据本发明，可以提供对聚烯烃粘合剂具有良好的粘合性同时又具有良好的机械强度和耐热性的表面紧固件构件，以及用于制造该表面紧固件构件的方法。

附图说明

图1是根据本发明的一个方面的表面紧固件构件的示意性透视图。

图2是图1所示的表面紧固件构件的示意性侧视图。

图3是图1所示的表面紧固件构件的示意性顶视图。

图4是根据本发明的一个方面的表面紧固件构件的示意性侧视图。

图5是根据本发明的一个方面的表面紧固件构件的示意性侧视图。

图6是根据本发明的一个方面的表面紧固件构件的示意性侧视图。

图7是根据本发明的一个方面的包括表面紧固件构件的表面紧固件的示意性侧视图。

图8是在实施例和比较例中制造的表面紧固件构件的凸接合元件的说明图。

图9是用于测量凸构件相对于聚烯烃粘合剂的粘合性质的方法的说明图。

具体实施方式

接下来，沿循需要参考附图进行更加详细的描述，其目的是说明本发明的典型实施方案；然而，本发明不限于这些实施方案和附图。为了方便起见，具有类似构型或功能的元件在整个附图中被相同地标记。除非另有说明，否则本公开中的各种特征值指示如根据本公开的实施例章节中描述的方法或本领域的技术人员将理解为与其等同的方法所测量的值。

本发明的一个方面提供：

一种表面紧固件构件，该表面紧固件构件包括接合部件，该接合部件具有表面和设置在该表面上的多个凸接合元件，

该表面紧固件构件由含有约60质量％至约95质量％聚酰胺和约5质量％至约40质量％聚丙烯的树脂制成。

如图1至图6所见，根据本发明的一个实施方案的表面紧固件构件1、2、3、4各自包括接合部件12，该接合部件具有表面121和设置在表面121上的多个凸接合元件122。在典型的实施方案中，表面紧固件构件1、2、3、4包括具有间隔件区段112的基部部件11和定位在间隔件区段112之上的接合部件12。在典型的实施方案中，间隔件区段112包括具有大致圆柱形状的圆柱形构件112a和腔部件112b。在典型的实施方案中，基部部件11包括面向接合部件12(更典型地，面向表面121)的附接表面111。间隔件区段112的顶表面的至少一部分构成接合部件的表面121。附接表面111和表面121可各自为大致平坦的表面或弯曲表面。如在本文中所提及的关于表面紧固件构件或表面紧固件构件的一部分，构成附接表面的纵向的方向(在图1中由l指示的方向)被标记成长度方向，平行于附接表面并与长度方向正交的方向(在图1中由w指示的方向)被标记成宽度方向，并且与附接表面正交的方向(在图1中由h指示的方向)被标记成高度方向。

在典型的实施方案中，表面紧固件构件由一体模制的树脂制成。在该实施方案中，表面紧固件构件预期为自始至终由相同材料制成的一体模制的制品。在该实施方案中，换句话讲，表面紧固件构件预期为不根据位置而具有不同材料。例如，表面紧固件构件能够是双色的一体模制的制品，其整体由两种类型的材料制成。然而，在尤其典型的实施方案中，表面紧固件构件在整个过程中是由相同材料构成的一体模制的制品。一体模制的表面紧固件构件不会晃动，从而产生允许抑制在使用期间振动诱发的噪音并且使制造过程能够流线型化的优点。

制成表面紧固件构件的树脂含有约60质量％至约95质量％聚酰胺和约5质量％至约40质量％聚丙烯。这种树脂由于聚丙烯的贡献而对聚烯烃粘合剂显示出良好的粘合性，同时由于聚酰胺的贡献而显示出良好的机械强度和良好的耐热性，例如，甚至在约90℃的高温环境中维持良好的耐久性的能力。

汽车内部片材构件是本发明的表面紧固件构件能够被施加到物体的一个示例，其通常是由聚氨酯、聚烯烃等制成的膜或非织造织物的片材。当本发明的表面紧固件构件用于此目的时，片材和表面紧固件构件由粘合剂粘结。在典型的实施方案中，粘合剂是聚烯烃粘合剂(通常是热熔融聚烯烃粘合剂)。耐热性聚烯烃粘合剂能够被用作聚烯烃粘合剂。具体地，能够有利地使用在90℃的受热环境下具有至少2.0×10³n/m²、至少4.0×10³n/m²或最多6.0×10³n/m²的耐热性的聚烯烃粘合剂。换句话讲，甚至当在90℃的受热环境中经受2.0×10³n/m²或更少、4.0×10³n/m²或更少、或6.0×10³n/m²或更少的负载达24小时或更长时间时，聚烯烃粘合剂不表现出内聚破坏。本发明的树脂尤其由于树脂特定组合物的贡献，能够对聚烯烃粘合剂具有良好的粘合性。

为了获得良好的韧性，树脂的聚酰胺含量应为至少约60质量％，或至少约63质量％。为了获得对聚烯烃粘合剂的良好的粘合性，树脂的聚酰胺含量应不大于约95质量％、不大于约90质量％、不大于约85质量％或不大于约80质量％。为了甚至在受热环境下获得对聚烯烃粘合剂的良好的粘合性，聚酰胺含量优选为至少约65质量％、不大于约72质量％或不大于约75质量％。

为了获得对聚烯烃粘合剂的良好的粘合性，树脂的聚丙烯含量应为至少约5质量％，并且优选为至少约10质量％、至少约15质量％或至少约20质量％。为了获得良好的韧性，树脂的聚丙烯含量应不大于约40质量％，或不大于约37质量％。为了甚至在受热环境下获得对聚烯烃粘合剂的良好的粘合性，聚丙烯含量优选为至少约25质量％或至少约28质量％，并且不大于约35质量％。

聚酰胺的示例包括尼龙12、尼龙66、尼龙6、尼龙610以及它们的共聚物。

除聚酰胺和聚丙烯之外，树脂还可包含添加剂，诸如填料。

现在参见图1至图6，附接表面111是面向附接物体终止的表面。根据目的能够适当的设置附接表面111的形状；例如，表面可以是平坦表面、弯曲表面等，其具有基本上矩形形状或通过切除基本上矩形的角而获得的形状(诸如图1中所示)。为了改善对粘合剂的粘合性，附接表面111能够通过已知的方法诸如在模制期间或之后进行喷砂、或经受打底漆处理等进行粗糙化。

在示例性实施方案中，如图1至图6所示，接合部件12的表面121的面积小于附接表面111的面积。例如，如图3所示，附接表面111可以具有长度l11和宽度w11，并且接合部件12可以具有小于长度l11的长度l12和小于宽度w11的宽度w12。在示例性实施方案中，接合部件12能够被定位在表面紧固件构件的宽度方向和长度方向的中心。然而，本发明不限于此类排布结构；表面紧固件构件的接合部件12的位置、面积等可根据表面紧固件构件的期望用途而能够被适当地设计。

间隔件区段112限定从附接表面111到接合部件12的表面121的高度h11。间隔件区段112可具有许多可能的形状，并且能够被设置任何期望的形状，诸如具有圆柱形部件的形状(如图1和图2所示)或板状形状(如图4所示)。在示例性实施方案中，间隔件区段112被构造使得附接表面111和接合部件12的表面121基本上平行(例如，如图2和4所示)。同时，如在图5和图6所示的其它可能的实施方案中，表面紧固件构件3、4的间隔件区段112可被构造使得附接表面111和表面121相对于彼此倾斜(即，不平行)。图5示出了倾斜方向是表面紧固件构件3的纵向方向的实施方案的示例，并且图6示出了倾斜方向是表面紧固件构件4的宽度方向的实施方案的示例。可根据期望的目的来设置任何倾斜角度；例如，车体与片材构件之间的期望间隙距离。

在示例性实施方案中，间隔件区段112的高度h11能够是至少约0.5mm、至少约5mm或至少约10mm并且不大于约200mm、不大于约50mm、不大于约30mm或不大于约20mm。如果附接表面111和表面121不平行，那么高度h11可根据位置在上述范围内适当地变化。

接合部件12包括表面121和设置在表面121上的多个凸接合元件122。接合部件12的多个凸接合元件122能够根据需要以各种方式布置在表面121上。在示例性实施方案中，多个凸接合元件122能够在表面紧固件构件的长度方向和宽度方向中的每一者上以恒定间距排列，并且能够形成规则图案，诸如网格或交错图案。

在示例性实施方案中，每1平方厘米的接合部件12的表面121的凸接合元件122的密度为至少约10个、至少约20个或至少约30个以获得良好的接合强度，并且不超过约65个、不超过约55个或不超过约45个以流线型化制造过程和设备。

凸接合元件122的多种形状是可能的；示例包括组合轴部和顶点部的形状，该轴部由为圆柱形、矩形棱柱、六边形棱柱等的柱状构件构成，该顶点部是圆盘形、蘑菇形、钩形、楔形、箭头形等。这种顶点部能够更好地与本发明的表面紧固件构件所要组合的另一个表面紧固件构件(包括例如环作为凹接合元件的凹构件)的接合表面机械地接合，并且提供有利于接合和释放的优点。

在示例性实施方案中，凸接合元件122的高度h12为至少约0.5mm、至少约0.7mm或至少约1.0mm以得到良好的接合强度，并且不大于约3.0mm、不大于约2.5mm或不大于约2.0mm以改善凸接合元件122的机械强度。

在凸接合元件122包括轴部和顶点部的示例性实施方案中，在从高度方向观察表面紧固件构件时，轴部的主轴长度能够处于从约0.4mm至约1.0mm或从约0.5mm至约0.7mm的范围内，并且顶点部在表面之上突出的量(即，当从高度方向观察凸接合元件122时从轴部的外边缘到顶点部的外边缘的距离)能够处于从约0.2mm至约1.0mm或约从0.3mm至约0.5mm的范围内。根据需要，凸接合元件122的各种其它形状和尺寸是可能的，并且本领域的技术人员已知的任何形状和尺寸都是可接受的。本领域技术人员已知的凸接合元件的实施方案公开于例如日本未经审查的专利申请公布号2014-76210中。

在示例性实施方案中，表面紧固件构件的高度h11可以是至少约1.0mm、至少约5.5mm或至少约11mm，并且不大于约203mm、不大于约53mm、不大于约33mm或不大于约22mm。

在示例性实施方案中，附接表面111的长度l11为至少约10mm、至少约15mm或至少约20mm以将表面紧固件构件合适地锚定到附接物体，并且不大于约200mm、不大于约150mm或不大于约100mm以有利于设计与附接物体的形状匹配的表面紧固件构件布置。

在示例性实施方案中，附接表面111的宽度w11为至少约10mm、至少约15mm或至少约18mm以将表面紧固件构件合适地锚定到附接物体上，并且不大于约200mm、不大于约150mm或不大于约100mm以产生不需要过大的力来释放接合的良好的使用方便性。

为了合适地将表面紧固件构件锚定到附接物体，附接表面111的面积能够为至少约1500mm²、至少约1800mm²或至少约2000mm²。

在示例性实施方案中，接合部件12的长度l12为至少约5mm或至少约10mm以获得良好的接合强度，并且不大于约100mm或不大于约80mm以产生不需要过大的力来释放接合的良好的使用方便性。

在示例性实施方案中，接合部件的宽度w12为至少约5mm或至少约10mm以获得良好的接合强度，并且不大于约100mm或不大于约80mm以有利于表面紧固件构件之间的接合和脱开。

用于制造表面紧固件构件的方法

本发明的另一个方面提供：

一种用于制造根据本发明的先前描述方面的表面紧固件构件的方法，该方法包括：

制备含有约60质量％至约95质量％聚酰胺和约5质量％至约40质量％聚丙烯的材料组合物，以及

通过注塑模制该材料组合物来一体地模制表面紧固件构件。

材料组合物能够通过添加聚酰胺和聚丙烯以及填料(如果使用的话)，之后进行熔融和混合这些成分来制备。

接着，对材料组合物进行注塑模制。注塑模制能够使用例如在日本未经审查的专利申请公布号2014-076210中公开的包括滑动机构的模具来执行。注塑模制能够通过插入模制、双色模制等来执行。甚至当凸接合元件具有高机械强度并抵抗弹性变形的情况时，使用一体模制有利于模制后移除，从而有利于制造具有优良接合强度的表面紧固件构件。

应用表面紧固件构件

在示例性实施方案中，表面紧固件构件包括附接表面和片材构件。该附接表面面向接合部件并且片材构件(汽车内部片材构件)锚定在附接表面上。在示例性实施方案中，本发明提供包括表面紧固件构件和片材构件的汽车内部构件。在示例性实施方案中，表面紧固件构件的附接表面和片材构件使用烯烃粘合剂粘结。

现在转向图7，根据本发明的表面紧固件构件1能够被用作凸构件，并且能够与任何其它凹构件5组合以形成表面紧固件6。凹构件5仅需要包括能够与根据本发明的表面紧固件构件的凸接合元件接合的凹接合元件。在示例性实施方案中，凹接合元件是环。在示例性实施方案中，由本发明的表面紧固件构件构成的凸构件粘结到第一基材，由不同表面紧固件构件构成的凹构件粘结到第二基材，并且凸构件和凹构件可机械地接合，从而接合第一基材和第二基材。例如，如果第一基材是用于内部顶篷等的片材构件，并且第二构件是车身，那么内部顶篷片材构件等能够使用表面紧固件被锚定到车身。将表面紧固件构件通过粘合剂在面向接合部件12的附接表面111处锚定到片材构件消除了模制用于将表面紧固件构件锚定到片材构件的结构的需要，从而允许简化片材构件的形状并且减轻片材构件的重量。这种布置也提供不产生噪音的优点，该噪音可能通过在表面紧固件构件和片材构件之间滑动而产生。

附接物体(例如，车身或内部构件)以及凸构件和凹构件通过以下方式粘合：将粘合剂施用到附接物体或凸构件和凹构件的至少一个附接表面，然后将附接物体和凸构件或凹构件以例如5000n/m²的压力按压在一起。粘合剂将通常具有约0.5mm至约2.0mm的最终厚度。

在示例性实施方案中，本发明的表面紧固件构件能够在粘结到附接物体之后由于其与聚烯烃粘合剂的良好的粘合性的贡献而具有例如约2.0×10n/mm²或更大、约2.5×10n/mm²或更大、或约3.0×10n/mm²或更大的剥离强度。剥离强度是根据在表面垂直方向上以300毫米/分钟的应变速率执行的拉伸测试来测量的。

实施例

现在将使用实施例进一步详细描述本发明的示例性实施方案；然而，本发明不限于这些实施例。

1.用于注塑模制的模具

可使用类似于在日本未经审查的专利申请公布号2014-076210中公开的滑动式模具来执行注塑模制。

2.凹构件

将由日本的3m公司制造的sj9108环紧固件切割成35mm长×17mm宽。

3.制造构成凸构件的表面紧固件构件

实施例1

通过以表1和表2中所示的重量比混合树脂材料来制备材料组合物。在实施例1至实施例4和比较例2中使用尼龙66作为聚酰胺，并在实施例5中使用尼龙6。

向注塑模制模具填充材料组合物，并且制造具有像图1至图3所示的粗糙形状的表面紧固件构件。接合部件包括具有以30个/平方英寸的密度(在整个凸构件上总共150个)的如图8所示的形状的凸接合元件。图8中的数字以毫米为单位。附接表面具有92mm长×26.5mm宽的矩形形状(附接表面面积：2400mm²)，其中，角被切割成圆化形状，设置在附接表面的中心的接合部件的表面的尺寸是28mm长×20mm宽，并且表面紧固件构件的高度是16mm(导致间隔件区段的高度为14.1mm)。

实施例2至实施例5、比较例1和比较例2

如实施例1那样制造表面紧固件构件，不同的是改变树脂组合物如表1和表2所示的。

性能评估

1.凸构件与聚烯烃粘合剂的粘合性质

(1)在环境温度下

根据图9所示的方法测量粘合性质。将26.5mm宽×92mm长的聚丙烯热熔融粘合剂条带施加到300mm长×100mm宽的聚丙烯片材91(厚度：0.5mm)的长度方向和宽度方向的中心，将凸构件93的附接表面(宽26.5mm×长92mm)定位在粘合剂之上并放置成面向粘合剂，使得附接表面的整体粘结到粘合剂，并且挤压该整体以将凸构件粘结到聚丙烯片材。粘合剂的最终厚度为约1mm。将聚丙烯片材的未被施加聚烯烃热熔融粘合剂的这一部分锚定，将线穿过凸构件的间隔件区段，并且从线丝悬挂2kg的砝码以确认在凸构件和聚烯烃热熔融粘合剂之间是否发生界面脱粘。

(2)在升高的温度下

如(1)中所述，使用聚烯烃热熔融粘合剂将凸构件附接到聚丙烯片材(厚度：0.5mm)。然后根据如(1)中的类似程序，悬挂2kg的砝码来确认在凸构件和聚烯烃热熔融粘合剂之间界面粘结的存在或缺乏，不同的是温度是90℃，而不是环境温度。

2.紧固件性能

(1)从凹构件脱粘之后的杆断裂

将凸构件和凹构件的接合元件手动地接合，然后手动地脱开，并且根据下列判据目视确认和评估凸构件的凸接合元件(杆)的断裂的存在。

断裂杆的数量：小于5％(小于7根杆)：优异；等于或大于5％(等于或大于7根杆)：不良

(2)耐热性

然后将衬垫从凹构件移除，并且将带材表面粘结到t形块表面(使用由日本的3m公司制造的n200-nt进行打底漆处理)。凸构件和凹构件接合在480mm²区域中。接着，将凸构件的基部部件的未设置在接合部件之上的部分锚定，使得表面紧固件面朝下，从t形块悬挂2kg的砝码，并将该整体在115℃加热168小时并进行检验以查看在凸构件和凹构件之间的接合是否被维持。

结果示于表1和表2中。

表1

表2

从表1和表2中所示的结果明显可见，聚酰胺和聚丙烯的组合赋予表面紧固件构件对聚烯烃粘合剂具有良好的粘合性又具有良好的机械强度和耐热性。

本发明的表面紧固件构件可有利地施用于诸如将内部片材构件如内部顶篷、车顶内衬或片材(座椅覆盖物)锚定到主体(诸如车身或车身片材)的用途。