可膨胀的填料嵌入物和该可膨胀的填料嵌入物的制备方法

专利名称：可膨胀的填料嵌入物和该可膨胀的填料嵌入物的制备方法
技术领域：
本发明涉及包括聚合物基体的可膨胀的填料嵌入物，该可膨胀的填料嵌入物的制 备方法，及该可膨胀的填料嵌入物用来填充或密封空腔如车辆的中空结构件的用途。
背景技术：
普遍使用通常借助于载体的可发泡的材料来填充和/或密封中空结构或空腔如 车辆的支柱。这种材料在电沉积或烤漆喷涂过程中向车体施加约120摄氏度至约210到 220摄氏度(°C)的外部热时发泡和膨胀，由此通过在驾驶期间阻挡道路和风噪音的传输提 供隔音、防音和振动抑制并改进车辆内的寂静。另外，可发泡的材料一般用来通过提供中空 结构的结构性加强而加强或加固车辆空腔。通常，可膨胀的(也称为可发泡的)材料被支撑和固定到中空结构的空腔中的预 定位置，直到其通过外部热而发泡和膨胀。可膨胀的材料的支撑/固定一般是必需的，因为 否则在可膨胀的材料的激活之前或期间可膨胀的材料易于被从空腔内的所需位置上移动。 结果，未固定的可膨胀的材料不可能必然或重复地阻塞或密封空腔至可接受的程度。研制了固定夹具(也称为载体或支撑体)来把可发泡的材料固定在适当位置，直 到完成外部加热，使得所需的空间或空腔得到填充或密封。这些载体由具有与可发泡的材 料完全不同的性质的材料如金属或耐热的硬合成树脂制成。这种载体的使用带来了某些问 题，即在可发泡的材料的激活之前和/或之后，可发泡的材料不可能牢固地附着到载体上。 可发泡的/发泡的材料因而可能会与载体分离，由此干扰空腔的一致的、均勻的和耐久的 填充或密封。另外，由于组件使用不同的材料，包括载体和可发泡的材料的部件的组装或制 造可能相对复杂并从而是昂贵的。为了防止可发泡的材料与载体分离，开发了诸如在几个侧面固定可发泡的材料的 载体的方法，来更牢固地把可发泡的材料连到载体上。还开发了其它方法，如把载体的闭锁 (retaining)钉嵌入到可发泡的材料的闭锁孔中，以便把可发泡的材料固定到载体上。然 而，这些方法需要增加部件数量和更复杂的制造工艺，增加了组件的成本和重量。另外，可 发泡的材料在没有固定件或闭锁钉的区域内能够与载体分离开，并且发泡和膨胀方向未得 到适当控制，空腔不可能充分地得到填充或密封。WO 01/054936A1描述了一种自支撑体形式的加强部件，其在加热至膨胀温度时膨 胀。该自支撑体包含彼此间隔一定距离设置的第一和第二组肋条。在热激活期间，热空气 能够流经以一定距离设置的肋条，使得加强材料的较大表面积暴露于热下；这旨在产生改 进的膨胀。在把自支撑体加热至膨胀温度时，所述肋条的每一个都膨胀并接触其它肋条。US 2005/0249916描述了用于填充结构的中空的空间或空腔的另一种嵌入物，其 为可发泡的片材，该可发泡的片材利用连续的成型工艺如压机、压光辊或者通过片材的挤 出制造为连续形成的片材。然后将片材加工成条，并把条的末端重叠且利用连接装置结合 在一起。这些可发泡的或可膨胀的材料能够有可能当充分加热时均勻地膨胀以填充中空的 空间或空腔。然而，因为片材必须经常以将允许片材嵌入到相对狭窄的和小空间中的方式自身折叠，所以对于这种片材的厚度有实际限制。这可以使得难于将一些足以完全密封或 填充空腔的量的可发泡的材料引入到空腔中，特别当可发泡的材料具有相对低膨胀度时或 当空腔形状不规则或具有锐角的拐角时。EP 383498描述了用于嵌入到车辆空腔中并随后的发泡的无载体的、可发泡的成 形零件。该成形零件能够通过挤出制造，它们的截面调整为适合于待填充的空腔的截面。通过结合两个或更多的侧面金属片材构建许多中空结构，如车辆的支柱，并且其 空腔的横截面形状具有侧面片材在此连接的拐角。这些拐角通常狭窄和复杂，并且在空腔 的中心区域的简单地发泡和膨胀的可发泡的材料或定向膨胀的可发泡的材料不足以充分 填充整个空腔或拐角。相应地，本领域中仍然需要适合用于中空结构或空腔如汽车的支柱等的可热膨胀 的组件，其能够容易设计和控制，制造便宜，及解决一个或更多现有技术设计的问题，如上 述的那些问题。

发明内容
本发明提供了一种用于填充或密封中空的空间或空腔(例如，车辆支柱)而不使 用载体或支撑体组件的可膨胀的填料嵌入物。在本发明的一个实施方案中，嵌入物包括具 有内部空间和外表面的自支撑的连续结构，该外表面基本上平行于空腔的截面形状而不 (在其未激活状态)接触空腔的内表面。自支撑的连续结构由包含至少一种聚合物或聚合 物前体和至少一种潜发泡剂的聚合物基体制备。至少一个隔离物和/或一个固定元件从自 支撑的连续结构突出，并且优选与自支撑的连续结构构成整体，以把嵌入物固定到空腔的 至少一个内表面上。可膨胀的填料嵌入物能够具有一个以上延伸到自支撑的连续结构的内 部空间中的突起，提供另外的聚合物基体来保证空腔的完全密封或填充。嵌入物还可以具 有一个或数个从自支撑的连续结构的外周在具有锐角的空腔拐角的方向延伸的突起，由此 协助这种拐角的完全密封或填充。本发明的可膨胀的填料嵌入物令人惊讶地有效实现了空 腔的完全阻塞或密封，尽管它们缺乏载体或固定夹具。同时，这种嵌入物相对简单且制造便且。在又一个方面，提供了这种可膨胀的填料嵌入物的制备方法，其中把该聚合物基 体异型挤出成挤出股，在特别的实施方案中挤出成挤出闭合管，该挤出闭合管具有的截面 形状对应于所需的自支撑的连续结构的尺寸，然后把挤出股或管切割成所需的厚度。作为 选择，可以利用注射成型来把聚合物基体形成为所需的自支撑的连续结构的形状。提供了 这些和其它方面，解决至少一些问题并满足至少一些上述的需要。


论及下列描述、所附的权利要求书，及参照附图，本发明的众多优点可以被本领域 的技术人员更好地理解，附图中图1显示了包含空腔的车辆支柱。图2显示了适合于嵌入到图1的车辆支柱的空腔内的根据本发明的可膨胀的填料 嵌入物。图3显示了固定在图1的车辆支柱的空腔内的适当位置的图2的可膨胀的填料嵌入物。图4显示了根据本发明的可膨胀的填料嵌入物，其中该固定元件由不同于聚合物 基体的材料制成并且其中使该自支撑的连续结构环绕固定元件的后部成形。图5显示了位于具有狭窄的不规则拐角的支柱内的根据本发明的可膨胀的填料 嵌入物，嵌入物具有向狭窄的不规则拐角延伸的突起。图6显示了根据本发明的具有凸出到自支撑的连续结构的内部空间中的突起的 可膨胀的填料嵌入物。图7显示了能够用来制备根据本发明的可膨胀的填料嵌入物的注射铸模 (injection mold)。图8显示了根据本发明的成形零件(=可膨胀的填料嵌入物)的另一种实施方 案，该成形零件具有主体la和包括底切挂钩(undercut latchinghook) 3a的固定元件2a。 在纵轴，即垂直于两个平行划界表面的方向观察成形零件。主要部件和隔离物是紧凑的并 且由相同的反应性材料制成。图9与图8类似。该固定元件2a现在包括平行于纵轴延伸并且通到两个平行划 界表面的空腔4a。图10显示了对应于图8的成形零件，其在这里包括延伸到固定元件2a中的内部 空腔4a。该成形零件包括由反应性材料制成的壁5a并且当在垂直于纵轴的不同方向观察 时具有不同的厚度。图11显示了根据本发明的成形零件，其具有隔离物6a、内空腔4a、由反应性材料 (还由其制成隔离物6a)制成的壁5a及由粘性物质制成的条7a。如图8至10所示，沿其 纵轴，即垂直于两个平行划界表面观察该成形零件。图12为对应于图8的成形零件的透视图，其具有主体la和包括底切挂钩3a的固 定元件2a。
具体实施例方式本发明提供了用于填充或密封中空的空间或空腔的可膨胀的填料嵌入物。另外， 本发明提供了用于填充或密封车辆支柱的中空的空间或空腔的可膨胀的填料嵌入物。本发 明还提供了通过异型挤出成型(也称为型材成型(profile molding))或注射成型制备可 膨胀的填料嵌入物的方法。在本发明的实施方案中，提供了可膨胀的填料嵌入物，其例如用于填充和/或密 封空腔如车辆如汽车的支柱的空腔或中空结构。可膨胀的填料嵌入物包括具有内部空间的 自支撑的连续结构，该结构由包含a)至少一种聚合物和/或聚合物前体和b)至少一种潜 发泡剂的聚合物基体组成。连续结构是制造为任选地具有内部空间(即开口，从垂直于由自支撑的连续结构 限定的平面的方向观察，其在某些实施方案中表示可膨胀的填料嵌入物的总面积的至少约 50%或至少约60%或至少约70%或至少约80% )的单一连续件的结构。在这种情况下的 连续结构具有内表面(其面向内部空间)和外表面(其面向嵌入物将放入其中的中空构件 的内表面)并且是自支撑的(即，除了在本发明一个实施方案中的固定元件之外，可膨胀的 填料嵌入物不包含聚合物基体连在其上的单独的载体、固定夹具或其它支撑体)。结构的外
7表面具有这样的形状，即轮廓上对应于并且通常遵照或平行于待填充的空腔的截面形状。在一个实施方案中，连续结构是有弹性的。就有弹性而言，它是指连续结构(在室温下，例 如，15 30°C )当经受外力如扭转或挤压时，能够暂时弯曲、变形或翘曲至至少某种程度而 不断裂或裂纹，但是当释放这种外力时回复到其原始形状。该特性使可膨胀的填料嵌入物 在结构件如车辆支柱等的空腔内的处理和放置容易。连续结构优选由足够硬的聚合物基体 制成，以便使得连续结构尺寸稳定和自支撑。在本发明的某些实施方案中，自支撑的连续结构呈环状。认为截面(即，在垂直于 由自支撑的连续结构限定的平面的平面中的截面)中环的尺寸和形状不是特别关键性的， 但是通常应当这样选择，以便提供充足的聚合物基体，使得当包含在其中的潜发泡剂通过 加热而激活时，获得了嵌入物放置在其中的空腔的完全或基本上完全的密封。另外，截面中 环的尺寸和形状应当这样选择，以便使得连续结构自支撑(当处理时或当放置在中空结构 构件的空腔内的适当位置时，在一个或更多区域中过薄的连续结构不可能完全保持其所需 的形状)。在横截面中，环可以例如为圆形、椭圆形、正方形、长方形、多边形、三角形、叉形、 “U”、“V”、“D”、“T”、“X”、“C”等的形状或者可以为不规则的形状。典型地，相对于自支撑的 连续结构的平均总体半径，环的平均厚度(从垂直于由自支撑的连续结构限定的平面的方 向观察)低于50%或低于40%或低于30%或甚至低于20%。可膨胀的填料嵌入物可以通过固定元件固定在例如车辆支柱的中空的空间或空 腔内，该固定元件从连续结构的外表面突出并且优选与连续结构的外表面构成整体。在本
文中所使用的“与......构成整体”，是指固定元件是连续结构的一部分并且不能在不损
伤可膨胀的填料嵌入物的连续结构的条件下从其中除去或与其分离。然而，在另一个实施 方案中，固定元件未与连续结构构成整体并且可以与连续结构分离而不引起对其的损伤。 在下面进一步描述的又一个实施方案中，可膨胀的填料嵌入物通过一片粘性物质固定到内 空腔壁上。 在本发明一个实施方案中，可膨胀的填料嵌入物完全由聚合物基体形成。例如，可 以使聚合物基体成型(例如，利用具有所完成的可膨胀的填料嵌入物所需形状的铸模通过 注射成型，即包括自支撑的连续结构和与其构成整体的固定元件两者)以提供嵌入物。在 这样的实施方案中，固定元件是嵌入物的必不可少的部件(即，包括聚合物基体)并且可 以呈有助于通过摩擦或压力把嵌入物固定在结构构件空腔内适当位置的腿等的形状(例 如，其中腿足够有弹性而允许它们在嵌入固定元件的同时稍微移动，然后在释放时弹回到 靠空腔壁的位置)。作为选择，固定元件可以采取能够经过空腔壁中的开口嵌入啮合凸出 (engagingprojection)等的形状，但是设计成耐经过这种开口的取出(例如，通过凸出上 的挂钩或脊与开口附近的结构构件壁的外表面的啮合)，由此把可膨胀的填料嵌入物固定 在适当位置。在一个有利的实施方案中，固定元件由聚合物基体组成，使得在通过加热激活 时固定元件膨胀并且有助于填充和密封其中已经嵌入了嵌入物的空腔壁中的开口。在本发明的另一个实施方案中，可膨胀的填料嵌入物的主体由聚合物基体制得， 而固定元件由不同材料如金属或不可膨胀的耐热的塑料或橡胶构成。例如，固定元件可以 包括延伸到自支撑的连续结构中的销、杆、腿、凸缘等以及能够经过空腔壁开口嵌入但是可 承受从开口取出的塑料可压缩的插销等。本领域中已知的能够把带载体的可膨胀的材料固定到结构构件空腔的内壁上的任何装置还可以使其适合于用作本发明的可膨胀的填料嵌入物中的固定元件，并且不认为 选择特别的设计是特别关键性的。例如，固定元件可以包括两个或多个可弹性偏转的倒钩， 该倒钩配置用于在结构构件的开口中的固定接收。每个倒钩可以包括带柄的闭锁件，该闭 锁件相对于柄成角度突出以便形成挂钩。这种固定元件在施加较小的力的条件下嵌入到壁 开口，引起倒钩可逆地彼此相向弯曲在一起并朝向彼此。在倒钩经过开口之后，它们回复到 它们的正常位置，彼此分离。这使得闭锁件可环绕开口周围与结构构件壁的外表面啮合，由 此防止固定元件容易经过开口取出和把可膨胀的填料嵌入物固定在空腔内。以这样的方式 固定嵌入物从而防止其容易移位是非常可取的，因为否则，通常车辆组装期间，在加热和激 活聚合物基体之前的结构构件的处理将遭遇这样的问题，即很可能引起嵌入的可膨胀填料 物不再适当地位于空腔内所需的位置。作 为选择，固定元件可以由杆部分和一对有弹性的 闭锁腿构件组成，各自以锐角偏离杆部分的各侧并从杆部分的末端向自支撑的连续结构延 伸。当嵌入到支柱或其它中空结构构件内壁中的开口时，开始压缩腿构件，并且在完全嵌入 时，延伸出开口之外，并从而啮合支柱或其它中空结构构件的外表面。其它类型的固定元件 也可以用于该目的，包括例如具有延长部分及多个有角度的凸缘的“圣诞树”型紧固件(通 常由有弹性的塑料制得)。可膨胀的填料嵌入物可以具有一个固定元件或者相同类型或不 同类型的多个固定元件。典型地，固定元件放射状地从自支撑的连续结构凸出并且通常可以平行于自支撑 的连续结构的平面或在自支撑的连续结构的平面中。例如，固定元件可以从自支撑的连续 结构的外表面凸出。当可膨胀的填料嵌入物待被连在结构构件的壁上时，例如，固定元件的至少一部 分嵌入到壁的开口中，该开口具有基本上匹配固定元件的所述部分的尺寸。开口的形状不 是特别关键性的并且可以例如为正方形、圆形、长方形、多边形、椭圆形或者不规则，只要它 能够接收固定元件并且与固定元件相互作用以便把可膨胀的填料嵌入物固定在所需的位 置即可。典型地，将可膨胀的填料嵌入物安装在空腔内，使得由自支撑的连续结构限定的平 面基本上垂直于车辆支柱或其它中空结构构件的纵轴。在本发明的某些实施方案中，部分聚合物基体位于结构构件壁中的开口附近，使 得在激活聚合物基体时，聚合物基体膨胀而完全阻塞开口。例如，固定元件可以从可膨胀的 填料嵌入物穿过部分聚合物基体而延伸出，该部分聚合物基体以相对于开口的方式放置， 使得在激活时，聚合物基体可以穿过开口延伸并且至少部分地包住附属构件，由此有助于 提供可膨胀的填料嵌入物在空腔内的牢固的、永久性固定。固定元件能够由耐热的、任选地不可膨胀的材料(例如，金属或工程热塑性材料 如聚酰胺)制成，其中使一部分固定元件成形为自支撑的连续结构以便相对于自支撑的连 续结构把固定元件固定在固定位置。作为选择，当制造可膨胀的填料嵌入物时，固定元件能 够具有与聚合物基体相同的组成并且由聚合物基体形成。在利用固定元件连在车辆空腔内 之后，通过加热长达足以发泡和膨胀聚合物基体的时间段而激活可膨胀的填料嵌入物，从 而阻挡或密封空腔以便在其中不留空间或孔。用于本发明的可膨胀的填料嵌入物的聚合物基体可以选自本领域中已知的任何 材料，该材料包含一种或更多聚合物和/或聚合物前体和一种以上潜发泡剂，并且在环境 温度下具有足够的尺寸稳定性以便允许由其制得的连续结构自支撑。还非常希望聚合物基体(或者至少其外表面)在环境温度下基本上是非粘性的，并且仍然能够在高温下软化或 熔化，使得其能够通过异型挤出成型、注射成型等成形或形成为所需的构造，优选不激活潜 发泡剂。在本发明的理想的实施方案中，聚合物基体有弹性。选择潜发泡剂来提供通过应 用外部加热(例如，约120°C至约220°C的温度，当在车体上焙烘面漆涂层时车体通常使用 的温度范围)约10分钟至约150分钟而使聚合物基体发泡和膨胀的性质。聚合物可以为 热塑性聚合物、橡胶(弹性体，包括可交联的或可固化的弹性体)和/或热塑性弹性体。适 当的热塑性聚合物包括，例如乙烯_乙酸乙烯酯共聚物、乙烯和(甲基)丙烯酸烷基酯的 共聚物、聚乙烯、聚丙烯、聚酯。适当的橡胶和热塑性弹性体包括，例如苯乙烯-丁二烯橡 胶(SBR)、乙烯-丙烯橡胶、乙烯-丙烯-二烯单体橡胶(EPDM)、聚丁二烯、苯乙烯-异戊二 烯_苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯_ 丁二烯_苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯_乙烯/ 丁烯-苯乙 烯嵌段共聚物、苯乙烯_乙烯/丙烯嵌段共聚物、腈橡胶、氯化的聚乙烯橡胶等。还可以单 独以及与一种或多种聚合物组合使用特征为在加热时能够固化、交联和/或扩链的聚合物 前体，即包括为单体或低聚体的预聚物、树脂等的材料或物质。适当的聚合物前体的实例包 括但不限于环氧树脂、聚氨酯预聚物等。因而聚合物基体可以为热塑性材料、热固性材料， 或者在一个特别理想的实施方案中，热塑性材料和热固性材料两者(即，能够在适度的高 温下成形或模制，但是也能够在更高的温度下固化或交联)。当加热至高温时，存在于聚合物基体中的一种或多种潜发泡剂引起聚合物基体的膨胀或发泡。潜发泡剂能够为本领域中已知的任何已知的发泡剂，例如在加热时通过分解 释放气体的“化学发泡剂”和/或“物理发泡剂”，即在加热时体积膨胀的膨胀中空珠(也称 为可膨胀的微球)。可以使用不同发泡剂的组合，例如，具有较低激活温度(例如，约100°C) 的发泡剂可以与具有较高激活温度(例如，约180°c )的发泡剂一起使用。认为是“化学发泡剂”的潜发泡剂的实例例如能够包括但不限于偶氮、酰胼、亚硝 基和卡巴胼材料如偶氮二异丁腈、改性的或未改性的偶氮二碳酰胺(ADCA)、二-亚硝基-五 亚甲基四胺、4，4'-氧二(苯磺酸酰胼)(OBSH)、偶氮环己腈、偶氮二氨基苯、苯磺酰胼、钙 氮化物、4，4' -二苯基二磺酰基氮化物、二苯基-砜_3，3' -二磺酰胼、苯-1，3-二磺酰 胼、三胼基三嗪、对甲苯磺酰胼和对甲苯磺酰氨基脲。“化学发泡剂”可以与另外的活化剂或促进剂如锌材料(例如，氧化锌、硬脂酸锌、 二甲苯亚磺酸锌)，氧化镁，(改性的)脲等组合使用。还可以使用不同的酸/碳酸(氢) 盐混合物作为潜发泡剂。认为是“物理发泡剂”的潜发泡剂的实例包括但不限于可膨胀的中空微球，其中 该中空微球基于聚偏二氯乙烯共聚物或丙烯腈/(甲基)丙烯酸酯共聚物并且例如包含 包封的挥发性物质如轻烃或卤代烃。商购的适当的可膨胀的中空微球能够例如以商标 “Dualite”从Pierce&Stevens (现为汉高公司的一部分)获得。选择潜发泡剂的量，以便当加热至有效地激活发泡剂的温度时提供聚合物基体所 需的体积膨胀。潜发泡剂的量典型地为全部聚合物基体的约5重量％至约20重量％。依据用于聚合物基体的发泡剂的量和类型以及其它因素(例如，发泡促进剂/活 化剂的存在、一种或多种聚合物/ 一种或多种聚合物前体的性质)，聚合物基体能够配制 为，与聚合物基体的初始体积相比，当加热时膨胀至少约500体积％，或者至少约1000体 积％，或者至少约1500体积％，或者至少约2000 %体积。
另外，例如可以把本领域中已知的添加剂如交联剂、固化剂等添加到聚合物基体 中以促进聚合物或聚合物前体的固化和/或交联。这种交联剂和固化剂基于用于聚合物 基体中的聚合物或聚合物前体的类型选择。在本发明的优选的实施方案中，所述交联剂和 /或固化剂在环境温度下是潜在的，即稳定的/非反应性的，但是当把聚合物基体加热至高 温时被激活。在这样的实施方案中，作为这种加热的结果，聚合物基体既膨胀又交联/固 化。通常这样选择所采用的交联剂/固化剂的类型，以便与聚合物基体的其它成分，特别是 聚合物和聚合物前体相容。例如，还可以向聚合物基体中添加本领域中已知的添加剂，如稳定剂、硬化剂、填 料、软化剂、增塑剂、蜡、防老化剂、抗氧化剂、颜料、着色剂、杀菌剂、增粘剂、蜡和/或阻燃 剂。适当的蜡包括熔化温度为约45°C至约70°C的石蜡，熔化温度为约60°C至约95°C 的微晶蜡，熔化温度为约100°C至约115°c的合成的费-托蜡，及熔化温度为约85°C至约 140°C的聚乙烯蜡。能够向聚合物基体中添加本领域中已知的任何抗氧化剂和稳定剂如空间位阻的 酚和/或硫醚和/或空间位阻芳香族胺。在聚合物基体中能够存在本领域中已知的任何填料如滑石，碳酸钙，粘土，二氧化 硅，氧化铝，玻璃珠，玻璃纤维，聚合物纤维，硫酸钡，云母，炭黑，碳酸钙-镁，重晶石和硅酸 盐填料，硅酸钾铝，偏硅酸钙，浮石，及有机填料。填料的量例如可以为聚合物基体的约1重
量％至约20重量％。可以适用于制造本发明的自支撑的连续结构的配方例如包括例如描述在下列 不同的专利和公布的专利申请中的配方如US2005-0096401 ；US 6830799 ；US 6281260 ； US 2004-0221953 ；US5266133 ；US 5373027 ；US 7084210 ；US 5160465 ；US 5212208 ； US6573309 ；US 2004-0266898 ；US 6150428 ；US 5708042 ；US 5631304 ；US 5160465；US 2004-0266899 ；US 2006-0188726和US 5385951，上述每一个整体并入本文中作为参考。可用作本发明的聚合物基体组分的其它适当的材料例如包括商购产品如汉高公 司及其附属企业出售的TEREPHON、TER0C0RE和ORBNV产品的某些。图1以截面图解说明了车辆支柱(1)，在车辆支柱(1)内有空腔(2)。车辆支柱 (1)包括利用固定手段如金属螺栓、焊接、粘合剂等在固定点(22)和(23)固定到外支柱部 件(20)上的内支柱部件(24)。内支柱部件(24)包含开口(15)，其中将把可膨胀的填料嵌 入物(10)的固定元件(12)嵌入所述开口中。内支柱部件(24)和外支柱部件(20)例如可 以利用本领域中众所周知的形成方法由金属薄板制造。图2显示了根据本发明的可膨胀的填料嵌入物(10)，其适于放置在图1所示的车 辆支柱(1)的空腔内(2)，应当理解这种放置可以便利地在内支柱部件(24)和外支柱部件 (20)组装形成车辆支柱(1)之前进行。嵌入物(10)包括具有预定形状和尺寸的自支撑的 连续结构(11)，该形状和尺寸对应于待填充/密封的空腔(2)的形状和尺寸，但是提供了自 支撑的连续结构的外表面和优选基本上均勻的空腔(2)的内表面之间的间隙(13)(如图3 所示)。可膨胀的填料嵌入物(10)的固定元件(12)是连接夹(attachment clip)，该夹包 括杆部分(14)和易弯曲的夹部分(16)，其中该夹部分(16)嵌入到内支柱部件(24)的开口 (15)中或穿过内支柱部件(24)的开口(15)。固定元 件(12)的杆部分(14)具有肩(18)，该肩(18)比内支柱部件(24)的开口(15)大，使得其压在内支柱部件(24)的内表面上，并且 与夹部分(16)组合把嵌入物(10)固定在适当位置。夹部分(16)可以具有两个倒钩(4)和 (5)，这两个倒钩(4)和(5)可以相对彼此弹性偏转以便于将夹部分(16)嵌入到开口(15) 中。每个倒钩(4、5)可以包含凹口(6、7)，该凹口(6、7)进一步帮助把可膨胀的填料嵌入物 (10)固定在空腔(2)内所需的位置和取向。在本发明一个实施方案中的固定元件(12)与 自支撑的连续结构(11)构成整体并且包括与自支撑的连续结构(11)相同的聚合物基体， 由此简化了可膨胀的填料嵌入物(10)的制造并且还协助确保开口(15)被在聚合物基体的 激活时产生的泡沫状物填充。如图2和3所示的固定元件(12)允许可膨胀的填料嵌入物
(10)保持在适当位置，肩部分(18)防止自支撑的连续结构(11)的外表面与待填充/密封 的空腔内表面接触(除了在连接点)，由此在自支撑的连续结构(11)和支柱⑴的内壁周 围之间建立间隙(13)。该间隙(13)允许液体如清洁剂、预处理剂(pretreatments)、转化 涂料、底漆、油漆等在可膨胀的填料嵌入物嵌入之后引入到空腔中，基本上与空腔的整个内 表面接触，然后除去。作为替代，嵌入物(10)能够利用固定元件(12)以与内支柱部件(24) 几乎一样的方式固定到外支柱部件(20)上，和/或可以固定到内支柱部件(24)和外支柱 部件(20)两者上。如果需要的话，可以采用与车辆支柱壁中的多个开口组合的多个固定元 件。使示于图3中的车辆支柱(1)和可膨胀的填料嵌入物(10)的组装体经受外部加 热(例如，约120°C至约210°C的温度)，其加热时间的量达到足以引起形成自支撑的连续结 构(11)的聚合物基体发泡和封闭车辆支柱(1)的空腔(2)。特别地，在自支撑的连续结构 的外表面和支柱的内表面之间的间隙(13)以及初始可膨胀的填料嵌入物(10)的内部空间 (9)变得填充有由聚合物基体产生的泡沫状物。内支柱部件(24)中的开口(15)还被膨胀 的聚合物基体封闭和密封。在一个实施方案中，固定元件(12)能够具有与自支撑的连续结构相同的材料并 且制造为其必不可少的部件，或者它能够例如由不同的耐热材料如金属或聚酰胺或其它工 程热塑性材料制成。图4描绘了可膨胀的填料嵌入物(10)具有由不同于聚合物基体的材料 制成的固定元件(12)。包含聚合物基体的自支撑的连续结构(11)能够环绕固定元件(12) 的杆部分(14)制造(例如利用包覆成型)，由此使得固定元件(12)与自支撑的连续结构
(11)构成整体。比穿过自支撑的连续结构(11)延伸的杆部分(14)的截面宽的凸缘(21) 存在于自支撑的连续结构(11)的内侧上，由此把固定元件(12)固定到自支撑的连续结构 (11)上。图4所示的可膨胀的填料嵌入物(10)的自支撑的连续结构(11)为环形，该环具 有长方形截面形状。固定元件(12)包含一对有弹性的闭锁腿构件(17、19)，每个以锐角偏 离杆部分(14)的各侧并从杆部分(14)的末端向自支撑的连续结构(11)延伸。图5显示了在具有狭窄的不规则拐角(26、28)的组装的车辆支柱(1)内的符合本 发明实施方案的可膨胀的填料嵌入物(10)。如图5所示，自支撑的连续结构(11)的外表面 包含向支柱(1)的狭窄的不规则拐角(26、28)延伸的突起(14、16)，因而一旦聚合物基体通 过加热而激活，则允许拐角(26、28)以及空腔内部被密封。符合本发明的狭窄的不规则拐 角为任何具有锐角的拐角。图6显示了本发明的实施方案，其中该可膨胀的 填料嵌入物(10)具有凸出到自支 撑的连续结构的内部空间(9)中的突起(18)。当可膨胀的填料嵌入物(10)通过加热激活而发泡和膨胀聚合物基体时，突起(18)有助于完全密封空腔。在本发明的某些实施方案中，选择这样的聚合物基体，其能够通过成型技术如注 射成型或挤出成型(有时也称为异型挤出成型或异型挤出)形成。在一个实施方案中，聚 合物基体经过挤出机挤出，其中聚合物基体被加热至足够高的温度以便软化或熔化聚合物 基体，使得其能够被挤出，但是在足够低的温度下以避免过早激活潜发泡剂和任何可能存 在的潜固化剂。同样地，当采用注射成型方法时，充分加热聚合物基体而允许聚合物基体注 射到铸模中，同时避免将由于发泡剂激活而引起聚合物基体的膨胀的温度。在成型为所需 的形状之后，将聚合物基体冷却和再固化。
图7显示了能够用来制造根据本发明的可膨胀的填料嵌入物的注射铸模。铸模包 括顶板(30)、铸模框架或障碍物(32)及底板(34)，其各自可以由金属或其它耐热的材料制 造。铸模部分可以进行组装并且例如借助于螺栓或销(46)和孔(48)保持对准。注射器 (50)用来经过顶板(30)的开口(42)把熔化或软化形式的聚合物基体流递送到占据中心位 置的铸模框架(32)中，其中开口(42)与铸模框架或障碍物(32)中的空隙(44)对准。对 铸模框架(32)进行配置以提供所需形状、设计和尺寸的自支撑的连续结构。例如，铸模框 架(32)可以包含对应于自支撑的连续结构的所需轮廓的主沟道(36)以及对应于固定元件 的所需尺寸的与其相连的侧沟道(38)。因而引入到铸模框架中的熔化或软化的聚合物基体 占据了空隙(44)(其将提供凸出到自支撑的连续结构的内部空间中的突起)、主沟道(36) 以及侧沟道(38)。作为选择，可以采用包覆成型来把固定元件并入到可膨胀的填料嵌入物 中。就是说，固定元件可以通过不同于聚合物基体的耐热的材料如聚酰胺的注射成型而单 独制得。把固定元件放置到侧沟道(38)中，使此后聚合物基体包覆成型在固定元件上。本发明的可膨胀的填料嵌入物还可以通过异型挤出成型过程制得。挤出机器(挤 出机)经过模具组装体挤出熔化或软化形式的聚合物基体。在需要具有内部空间的可膨胀 的填料嵌入物的情况下，模具组装体包括端板通过紧固件固定到其上的构件。将具有所需 的截面形状的型材板设置在构件和端板之间。型材板中开口的形状限定将被挤出的聚合物 基体的闭合管的截面。例如，可以利用具有环形出口截面的模具来使挤出聚合物基体成形 为所需的中空形状。中空管、导管和其它这种形状的挤出成型领域中已知的任何技术和设 备可以适用于本发明。例如，模具组装体可以包括中心进料的芯轴-支撑模具(有时也称 为多角架支撑的芯轴模具或支撑环模具)，其中该熔化聚合物基体在芯轴支撑区域中分成 分离流。熔化聚合物基体环绕多角架腿流动。还可以使用过滤网组模具(也称为多孔板模 具)，其中该芯轴由管状穿孔体过滤网组固定。能够使用的模具组装体的又一种类型为侧面 进料的芯轴模具(也称为十字头模具)。当采用侧面进料的芯轴模具时，熔化聚合物基体 经由歧管经过芯轴周围。还可以利用螺旋形芯轴模具，其中螺旋形_成形芯轴以多线的形 式环绕芯轴缠绕。可以与挤出机结合使用冷却设备以降低聚合物基体的热挤出闭合管的温 度，直到其充分固化以保持所需的形状。可以把挤出闭合管切割成所需的长度/厚度，以提 供可用于可膨胀的填料嵌入物的自支撑的连续结构。通常来讲，挤出闭合管可以利用任何 适当的方法如热刀、锯或其它这种装置，在基本上垂直于挤出闭合管的纵轴的方向切割。此 夕卜，可以改变型材板来制造不同直径或截面形状的管。在本发明一个实施方案中，例如，截 面形状包括一个或多个具有固定元件的所需截面形状的突起，使得当切割挤出闭合管时， 提供了一个或多个与自支撑的连续结构构成整体的固定元件，由此避免单独组装或成型步骤的需要，其中该固定元件单独形成，然后连在自支撑的连续结构上或者在单独成型步骤 中由不同于聚合物基体的材料形成。作为中空管的替换物，可以异型挤出大股可膨胀的材 料，然后将其切割成所需的支柱填料嵌入物。本发明的其它实施方案可以描述如下。在这些实施方案中，与前文中使用的术语 “可膨胀的填料嵌入物”同义地使用术语“成形零件”。因而，在进一步的实施方案中，本发明涉及具有由反应性交联材料制成的主体的 成形零件，该反应性交联材料在120至220°C范围内的温度下可膨胀至少20%，该主体包括 分别具有前侧和后侧的至少一个固定元件和/或至少一个隔离物，前侧和后侧因为包括一 个或多个固定元件或一个或多个隔离物的整个成形零件由两个平行平面划界而定义，每个 固定元件或每个隔离物的前侧位于平行表面的一个中，而后侧位于平行表面的另一个中。此处的“主体”理解为成形零件的部分，该部分在膨胀之后产生填充有发泡材料的 空腔的加强和/或绝缘。固定元件或隔离物不包括在主体中，因为如前文所述，它们能够由 非发泡的材料制成。在后一种情况下，它们无助于加强和/或绝缘。根据本发明的该实施方案规定，包括所有固定元件和/或隔离物的整个成形零件 被两个平行平面划界。然而，出于制备原因，会存在对两个表面平行的微小偏离。然而，两个 表面意在至少以近似地平行方式放置至它们彼此形成至多10°、优选至多5°的角度的程 度。这两个(近似地)平行表面因此不但划界成形零件的主体，而且划界存在的所有固定 元件和/或隔离物。固定元件和/或隔离物的构造因此不独立于成形零件的主体的构造。 相反，固定元件和/或隔离物以这样的方式成形，即它们被两个平行表面划界，这两个平行 表面分别位于与主体的两个平行划界表面相同的平面。换言之在平行于两个平行划界表 面的方向观察，包括隔离物和/或固定元件的整个成形零件相对于两个平行划界表面既未 展示出凸出又未展示出缩进。垂直于两个平行表面延伸的方向将在下文中称为纵向，相应的轴称为纵轴。这独 立于成形体在所述纵轴的方向所具有的延伸。在垂直于纵轴的方向，成形零件能够被任意成形的表面划界，限制在于除了垂直 于纵轴设置的两个划界表面的所有表面均平行于纵轴。再一次，由于制备原因，可能会存 在对平行的小偏离，尽管这些偏离不大于10°，优选不大于5°。作为选择，包括固定元件 和/或隔离物的根据本发明的成形零件能够以这样的方式描述，即其基本上包括两个平行 划界表面，及所有其它划界表面能够任意成形，但是基本上垂直(最大偏离为10°，优选为 5° )于上述的平行表面。这进一步包括这样的事实，即除了两个上述的平行表面的划界表 面在纵轴方向以平坦的方式延伸，即在那个方向未展示出升起或凹陷。这还能够由这样的 言语表示，即位于除了上述的两个平行表面的划界表面上并且在纵轴方向延伸的任何线为 直线。由垂直于两个上述的平行表面延伸的划界表面形成的所有边缘相应地作为平行于纵 轴的直线延伸。
在低于70°C的温度下，根据本发明的成形零件为固体并且是自支撑的，即其形状 在其自身重量的影响下不改变。成形零件不包括反应性材料邻接在其上的支撑元件。选自 纤维、织物或网状物的加强元件仍然能够埋置到反应性材料中。这些加强元件能够例如由 玻璃、塑料、金属、石棉或碳纤维制成。出于制备原因，把织物或网状物埋置到成形零件中， 使得它们在很大程度上平行于成形体的纵轴布置。纤维还能够相对于纵轴偏斜地排放，但是在纵轴方向展示出明确优选的取向。当在平面图中即在纵轴方向观察两个平行划界表面时，成形零件的主体通常展示 出不规则的截面，这是由这样的事实导致的，即截面适合于待绝缘或加强的组件空腔的截 面。例如几何规则截面如圆、椭圆、等边三角形或诸如正方形、五边形或六边形的多边形在 理论上都是可以的，但是通常实际上不存在。成形零件因此在垂直于纵轴的不同的方向通 常具有不同延伸。在本文中可以限定垂直于纵轴的轴和在成形体的最大延伸的方向上的 轴。该轴在下文中也称为水平轴，相应的方向称为水平方向。垂直于纵轴和水平轴两者的 那个轴也称为垂直轴。平行于垂直轴的方向也称为垂直方向。通过限定，非膨胀的成形零 件具有在垂直方向比在水平方向小的延伸。在纵轴方向观察，成形体能够比水平或垂直方 向更厚或更薄。特别地，成形零件在纵向能够相对平坦并且为盘形。例如，成形零件在水平 方向的宽度能够为在纵轴方向的厚度的至少三倍。然而，还能够存在这样的几何极限情形，其中水平方向不能与垂直方向相区别，因 为存在两个彼此垂直的最大延伸方向。然而，该几何极限情形实际上应当很少出现。图8 显示了在纵轴方向观察根据本发明的一个实施方案的成形零件Ia的实施方案。观察者因 此垂直地在两个平行划界表面的一个上观察。在该示例性实施方案中，成形零件由主体Ia 和包括底切挂钩3a的固定元件2a构成。如上面限定的水平和垂直轴用短划线绘制，并且 分别用字母h和ν标记。该实施方案中的固定元件2a平行于垂直轴排放的事实是偶然的。 固定元件2a事实上能够指向任何任意方向并且能够在任何任意点安装在主体上，只要如 下条件得到满足，即其被与主要部分的平行划界表面一致的两个平行表面划界，及另一个 划界表面垂直于所述表面排放。如图8所示，成形零件能够以这样的方式配置，即其平行于纵向延伸的划界表面 仅极微小地平行或者根本不平行于水平轴或垂直轴延伸。成形零件能够相对于水平轴或垂 直轴成任意角度，并且能够如图8所示以楔形状逐渐变细。以楔形方式逐渐变细的成形体 的区域能够相应地延伸到待加强或绝缘的空腔的尖锐的拐角，并且能够在热膨胀(“发泡”) 之后特别好地充满所述拐角。如前文中所解释和下面以一些进一步的细节所讨论的，根据本发明的填料嵌入物 或成形零件能够以特别有利的方式通过如下步骤制造经过相应地成形模具挤出反应性材 料以产生股，及垂直于挤出方向把所述股切片，以近似平行的切割面的方式制备。该挤出操 作赋予反应性材料的链形分子以在成形体纵轴方向的统计学优选的方向。作为填充由此制 得的链形的分子的结果，根据本发明的一个实施方案的成形零件当加热至在70至100°C范 围内的温度时在水平方向和垂直方向的收缩不超过10 %。该收缩优选低于5 %，特别地低 于3%，在每个情况下都基于在从20°C加热至70 100°C之前在相应的方向的延伸。该性 能是想得到的，因为结果在更高温度下开始发泡和交联之前，成形体在加热时在很大程度 上保持几何稳定。链形的分子在挤出方向的优选取向的相同 机理进一步引起根据本发明的成形零 件在加热至120至220°C时以这样的方式膨胀，即在垂直方向的膨胀比在纵轴方向的膨胀 更大，在每个情况下膨胀都认为相对于在相应方向的材料厚度。这还适用于在与水平方向 相比的垂直方向的膨胀，使得根据本发明的成形零件在加热至120至220°C时以这样的方 式膨胀，即在垂直方向的膨胀比在水平方向的膨胀更大，再一次在每个情况下膨胀都认为相对于在相应方向的材料厚度。在垂直于纵轴的方向相对更大的膨胀是特别想得到的，因为在垂直于纵轴的方向 膨胀在朝向待加强或绝缘的空腔的壁的方向延伸。使成形零件形成所需的尺寸，使得在非膨胀状态下，其不完全充满空腔截面。在成 形零件必须与空腔壁有接触以固定的那些位置旁边，仍然在成形零件的外表面和空腔的内 划界壁之间，保留宽约1至约IOmm的流动间隙。只要成形零件不膨胀，处理和涂布流体就能 够自由地流经该流动间隙。只有作为热膨胀的结果，成形零件的体积才以这样的方式增加， 即成形零件处处邻接空腔的内壁，因而完全密封空腔或使空腔壁变硬。该膨胀通过在10 150分钟范围内的时间段内加热至120至220°C范围内的温度来完成。实际上，该加热步骤 符合第一漆层的焙烘。因此，漆焙烘炉的热能够用来膨胀和固化成形零件。如图8所示，包括固定元件或隔离物的整个成形零件能够为紧凑的，即能够展示 出没有通过肉眼可察看的内部空间(“空腔”)。然而，主体和/或固定元件和/或隔离物 还能够包括内部空腔，其允许节省材料。在前文中已经对此进行了更概括的描述。这个的 一个实施方案示于图9中。此处，主体是紧凑的，即不包含空腔，而固定元件2a包括内部空 腔4a。因此，在本发明的该实施方案中，至少一个固定元件或至少一个隔离物包括空腔，该 空腔平行于纵轴从平行表面的一个表面向另一个表面延伸，并且通到所述表面。所述空腔 的划界表面能够平行于隔离物或固定元件的外表面延伸。然而，空腔还能够具有独立于固 定元件或隔离物的外部轮廓的形状。该实施方案借助于图9中的实施例描述。在进一步的实施方案中，主体本身能够包括内部空间或一个或多个空腔，其平行 于纵轴从平行表面的一个表面向另一个表面延伸，并且通到所述表面。该实施方案借助于 图10中的实施例描述，其中主体包括延伸到固定元件2a中的空腔4a。然而，所述空腔能够 被限定于主体内并且未延伸到固定元件或隔离物中。在这种情况下，固定元件和/或隔离 物是紧凑的，而主体包括空腔。在该实施方案中，反应性材料被限定于壁5a内，该壁5a被空腔4a的划界表面内 部划界并且被成形体的外部划界表面外部划界。该壁能够在垂直于纵轴的每个方向具有相 同的厚度。在这种情况下，壁5a的部和外部划界表面以平行方式延伸。然而，图10描述了 一般化的实施方案，根据该实施方案，空腔壁5a在垂直于纵轴的不同方向具有不同厚度。 壁5a的空腔侧划界表面然后未平行于成形体的外部划界表面延伸。该实施方案具有这样 的优点，即反应性材料的量能够不同地分布在待加强或绝缘的组件空腔的截面上。例如，在 图10的具体实施例中，特别大量的反应性材料位于在以楔形方式逐渐变细的区域附近。该使得可用的充足的可膨胀的和反应性材料完全充满逐渐变细成点的待加强或 绝缘的组件空腔的区域。图10借助于实施例描述了其中主体仅包括单个空腔4a的实施方 案。然而，在此处未描述的其他的实施方案中，所述空腔能够被分隔物分成都平行于成形体 的纵轴延伸的多个空腔。如在本发明的其它实施方案中一样，平行于成形体的纵轴延伸的空腔或数个空腔 能够展示出任何截面，不管所述空腔是否存在于主要部分中或存在于固定元件或隔离物 中。截面能够是完全不规则的。然而，还有可能的是圆形、椭圆形、有尖角的(例如长方形、 三角形、梯形等)，或者X形、U形、V形、D形(例如近似地如图10中)，及其它空腔截面。固定元件(“固定元件”此处理解为上面所进一步限定和解释的)或几个固定元件(其包括所有固定元件)，或者一个或几个隔离物(其包括所有隔离物)，能够由与主体 相同的可膨胀的材料制成。这相应于图8至10所示的，其中主体的材料过渡到固定元件的 材料，而没有组成界限。在这种情况下，固定元件和/或隔离物参与了主体的发泡并且在那 种环境下交联。对于固定元件来说，这具有这样的优点，即经过其嵌入固定元件的组件空腔 壁的开口有效地通过固定元件的发泡而绝缘。一个或几个固定元件(其包括所有固定元件)，或者一个或几个隔离物(其包括所 有隔离物)，还能够由非膨胀材料制成。它们然后在主体加热至膨胀温度时保持它们的形 状。然而，然后必须将固定元件或隔离物的主体侧末端以这样的方式刺入到主体材料中，即 在主体膨胀时，未失去与固定元件或隔离物的结合。在该实施方案中，固定元件或隔离物能 够例如由聚酰胺制成。在优选的实施方案中，根据本发明的成形零件的可膨胀的材料在非膨胀状态下， 在10至约40°C范围内的温度下不是粘性的。这促进了成形零件的运送和处理，因为它们保 持未彼此粘结或粘结到包装材料上。然而，还能够提供在上述的温度范围内为粘性的成形 零件的表面部分，使得成形零件能够由所述粘性表面片段粘合固定到待加强或绝缘的空腔 的内壁上。那么机械固定元件如夹就不是必需的。该实施方案因此特征在于另外非粘性的 成形零件包括至少一个外表面，该外表面从平行表面的一个表面向另一个表面延伸并至少 在所述外表面的选定区域被在10至40°C是粘性的材料覆盖，该选定区域在两侧被两个平 行表面划界。该实施方案示意性地描述于图11中。该图显示了成形零件，其具有紧凑的隔 离物6a、内部空腔4a、由反应性可膨胀的材料制成的壁5a及在10至40°C下是粘性材料的 条7a。平行于纵轴再一次观察成形零件。观察者因此看到粘性材料的条7a的端面。前文中已经描述可膨胀的材料的可能的组成(包括至少一种聚合物或聚合物前 体和至少一种潜发泡剂)。这些适用于本发明的所有实施方案。例如，可膨胀的材料可以包 含至少下列成分a)在120至220°C范围内的温度下，与自身或者与材料的其它组分交联的树脂 (在下文中也称为“粘合剂”，及相应于“聚合物或聚合物前体”，如前文中已经称为树脂或粘 合剂一样)；b)在120至220°C范围内的温度下反应而使体积增加或释放气体，由此使材料的 体积增加至少20 %的发泡剂。前文中已经描述了可膨胀的材料的可能的组成(包括发泡剂)，其可以用于本发 明的所有实施方案。现在描述又可用于本发明的所有实施方案的一些替换物和/或过更多 细节例如，下面描述基于环氧树脂和硬化剂的反应性可膨胀的材料的替换物粘合剂体 系(“树脂”)，如在W0 00/52086或W0 2003/054069及W0 2004/065485中所公开的粘合 剂体系许多每个分子包含至少两个1，2-环氧基的聚环氧化物适于作为环氧树脂。这些 聚环氧化物的环氧当量能够在150和50000之间，优选在170和5000之间变化。聚环氧化 物基本上能够是饱和的、不饱和的、环状或无环的、脂肪族、脂环族、芳香族或者杂环聚环氧 化物材料。适当的聚环氧化物的实例包括多缩水甘油醚，其是通过如下制得在碱的存在 下使表氯醇或表溴醇与多酚反应。适合于此的多酚例如为间苯二酚、邻苯二酚、氢醌、双酚A(双-(4-羟基苯基)-2，2-丙烷)、双酚F(双-(4-羟基苯基)甲烷)、(双-(4-羟基苯 基)-1，1_异丁烷)、4，4' -二羟基二苯甲酮、双(4-羟基苯基)-1，1_乙烷、1，5_羟基萘。 适合作为多缩水甘油醚的基础的其他多酚为已知的酚醛清漆树脂类型的苯酚和甲醛或乙 醛的缩合产品。其他的聚环氧化物为多羧酸的多缩水甘油酯，例如缩水甘油或表氯醇与脂肪族或 芳香族多羧酸如草酸、琥珀酸、戊二酸、对苯二甲酸或者二聚脂肪酸的反应。其他的环氧化物衍生自烯键式不饱和的环脂肪族材料的环氧化产物或天然油和 脂肪的环氧化产物。衍生自双酚A或双酚F和表氯醇的反应的环氧树脂是非常特别优选的，液体环 氧树脂优选基于双酚A并且具有足够低的分子量。在室温下为液体的环氧树脂通常具有 150 约480的环氧当量重量；182 350的环氧当量重量范围是特别优选的。具有增韧效果的环氧树脂，如羧基_封端的丁二烯_丙烯腈共聚物(CTBN)和 基于得自双酚A的二缩水甘油醚的液体环氧树脂的加合物(本身已知的)，能够用作 增韧剂(flexibilizing agent)。具体实例为 B. F. Goodrich 的 Hycar CTBN 1300X8、 1300X13或1300X15与液体环氧树脂的反应产物。还能够使用氨基_封端的聚亚烷基二醇 (Jeffamines)与过量的液体聚环氧化物的反应产物。基本上，根据本发明，还能够使用巯基 官能的预聚物或液体愈疮酚磺酸钾聚合物与过量的聚环氧化物的反应产物作为增韧环氧 树脂。然而，非常特别优选的是聚合物脂肪酸、特别是二聚物脂肪酸与表氯醇、缩水甘油或 者特别是双酚A的二缩水甘油醚(DGBA)的反应产物。还适合作为增韧剂的是丙烯腈与丁 二烯和/或异戊二烯和任选地(甲基)丙烯酸的共聚物，该共聚物具有的丙烯腈含量为10 和50重量％之间，优选为20和40重量％之间，及(甲基)丙烯酸含量为0.0和1重量％ 之间，优选为0. 0和0. 1重量％之间。还能够使用上述增韧剂的混合物。为了建立用于挤出工艺所需的粘度，反应性材料能够包含反应性稀释剂。用于本 发明目的的反应性稀释剂为包含环氧基和具有脂肪族或芳香族结构的低粘度物质(缩水 甘油醚或缩水甘油酯)。这些反应性稀释剂一方面用来在软化点以上降低粘合剂体系的粘 度，另一方面它们在注射成型中控制预凝胶过程。根据本发明采用的反应性稀释剂的典型 实例为C6至C14 一元醇或烷基酚的一、二或三缩水甘油醚，以及腰果壳油的一缩水甘油醚， 乙二醇、二乙二醇、三乙二醇、四乙二醇、1，2-丙二醇、1，4_ 丁二醇、1，5-戊二醇、1，6-己二 醇及环己烷二甲醇的二缩水甘油醚，三羟甲基丙烷的三缩水甘油醚，及C6至C24羧酸的缩 水甘油醚，或者其混合物。因为根据本发明的可硬化的成形体以单组分方式实施并且在高温下硬化，所以它 们此外包含潜硬化剂和/或另外一种或多种促进剂。能够用于环氧树脂粘合剂体系的热激活或潜在的硬化剂为胍、取代的胍、取代的 脲、三聚氰胺树脂、胍胺衍生物、环叔胺、芳香族胺和/或其混合物。硬化剂能够化学计量地 包括在硬化反应中，但是它们还能够为催化活性的。取代的胍的实例为甲基胍、二甲基胍、 三甲基胍、四甲基胍、甲基异二胍、二甲基异二胍(guianidine)、四甲基异二胍、六甲基异二 胍、七甲基异二胍和非常特别地氰基胍(双氰胺)。可以引用的适当的胍胺衍生物的代表 为烷基化的苯并胍胺树脂、苯并胍胺树脂或甲氧甲基/乙 氧甲基苯并胍胺。当然，单组分可 热固化的材料的选取标准是在室温下这些物质在树脂体系中的低溶解度，使得此处优选固体、细细磨碎的硬化剂；双氰胺是特别适当的。这保证了组合物的良好的放置稳定性。除了上述的硬化剂之外或代替上述的硬化剂，能够使用催化活性的取代的脲。这 些特别地为对氯苯基_N，N- 二甲基脲(Monuron)，3-苯基-1，1_ 二甲基脲(Fenuron)，或者 3，4-二氯苯基-N，N-二甲基脲(Diuron)。基本上，例如还能够使用催化活性的叔丙烯酰 胺或烷基胺如苄基二甲基胺、三(二甲基氨基)苯酚、哌啶或哌啶衍生物，但是这些在粘合 剂体系中常具有太高的溶解度，使得在这种情况下不能实现单组分体系的充足的放置稳定 性。另外，能够使用多种(优选，固体)咪唑衍生物作为催化活性的促进剂。可以列举的代 表为2-乙基-2-甲基咪唑、N- 丁基咪唑、苯并咪唑和N-C1-至-C12-烷基咪唑或正芳基咪 唑，三嗪衍生物，及咪唑/三嗪材料(例如C11-Z-吖嗪)。还能够使用细细磨碎的形状的所 谓的加速的双氰胺形式的硬化剂和促进剂的组合。这偶然消除了催化活性的促进剂单独添 加到环氧硬化体系中的需要。对于特定的反应性的体系，还能够使用基于胺与环氧树脂的加合物的细细磨碎的 粉末状的硬化促进剂；这些加合物包括叔氨基和环氧基。这些潜在的、粉末状的促进剂能够 与上述的潜硬化剂和/或促进剂组合使用。反应性和可热膨胀的材料能够另外包含至少一种细微粒热塑性聚合物粉末。这些 热塑性聚合物粉末基本上能够选自多种细微粒聚合物粉末；可以提及的实例为乙酸乙烯酯 均聚物，乙酸乙烯酯共聚物，乙烯-乙酸乙烯酯共聚物，氯乙烯均聚物(PVC)，或者氯乙烯与 乙酸乙烯酯和/或(甲基)丙烯酸酯的共聚物，苯乙烯均聚物或共聚物，(甲基)丙烯酸酯 均聚物或共聚物，或者聚乙烯醇缩丁醛。特别优选的热塑性聚合物包含官能团如羧基、羧酸 酐基或咪唑基，并且具有核/壳结构，这些聚合物的壳相对于增塑剂或反应性稀释剂在室 温下展示出稍微溶胀的性能。在反应性材料挤出期间的预凝胶反应的环境下，在挤出材料 冷却之后，这些核/壳聚合物立即非常快速地溶胀并且在可膨胀的粘合剂层上产生不粘的 表面。这些聚合物粉末旨在具有低于1mm、优选低于350 ym并且非常特别优选低于100 y m 的平均粒度。一般来说，反应性材料进一步包含例如本身已知的填料，如不同的磨碎的或沉淀 的白垩、碳黑、钙镁碳酸盐、重晶石及特别地铝镁钙硅酸盐类型的硅酸盐填料例如钙硅石、 绿泥石。如可热膨胀的、可热固化的成形体将用来制造特有的轻质结构，则除了上述的“一 般”填料之外，它们优选包含所谓的轻质填料，轻质填料例如选自金属中空球如中空钢球， 中空玻璃球，粉煤灰(fillite)，基于苯酚树脂、环氧树脂或聚酯的中空塑料球，具有由(甲 基)丙烯酸酯共聚物、聚苯乙烯、苯乙烯_(甲基)丙烯酸酯共聚物制成、及特别地由聚偏二 氯乙烯以及偏二氯乙烯与丙烯腈和/或(甲基)丙烯酸酯的共聚物制成的壁材料的膨胀中 空微球，中空陶瓷球，或者天然来源的有机轻质填料如磨碎的坚果壳，例如腰果壳、椰果壳 或花生壳，以及软木粉或煤焦粉末。基于中空微球的那些轻质填料是特别优选的；在固化成 形体基体中，它们保证了成形体的压缩强度的高水平。前文中已经描述可以独立于各种聚合物基体使用的适当的潜发泡剂。在另一方面，本发明包括具有上述的特征和性质的成形零件，其特征在于其通过 如下制得经过模具挤出一股可膨胀的材料和把这股材料切片，在把这股切片时形成了上 述的平行表面。以这样的方式制得的根据本发明的成形零件因为简单和快速的制备方法，而比通过注射成型方法制得的另外相应的成形零件更节省成本。本发明进一步涉及具有上述的特征和性质的成形零件的制备方法，预混合的可膨 胀的材料优选在室温以上的温度下挤出成股，及把该股切片，使得上述的平行表面作为切 割面产生。在经过模具挤出期间可膨胀的材料的温度优选在约70至约110°C范围内。可膨 胀的材料能够在1至15m/分钟范围内的速率下挤出。在挤出期间的确切步骤取决于是否所有隔离物和固定元件要由与成形零件的主 体相同的反应性材料制成，或者是否它们要由另一种、不可膨胀的材料制成。在前一种情况 下，反应性可膨胀的材料经过其开口成形的模具挤出，使得一部分挤出股的材料展示出固 定元件和/或隔离物的截面。在把该股切片成根据本发明的成形零件时，则一部分挤出材 料分别具有固定元件或隔离物的形状。然而，如果要通过挤出和随后的挤出股的切片而制造的是其中至少一个隔离物或 一个固定元件由除了反应性材料之外的材料制成的成形零件，则仍能够使用与前面情况中 相同的模具，但是隔离物或固定元件的不可膨胀的材料必须与成形体的主体的可膨胀的材 料一起，以这样的方式共挤出，即不可膨胀的材料经过模具开口的那部分压缩，其形成随后 的隔离物或随后的固定元件。同时，必须小心隔离物或成形体的不可膨胀的材料充分渗入 到主体的可膨胀的材料中，以保证两种材料之间的牢固的机械结合。该机械结合必须如此 牢固，以致在成形零件加热至膨胀温度时，成形体的主体未从非膨胀的固定元件或隔离物 上分离。如果需要根据本发明的成形零件包括选自纤维、织物或网状物的前述的加强元 件，则优选进行如下如上所述把可膨胀的材料挤出成股，及在把该股切片之前把选自纤 维、织物或网状物的加强元件压到所述股中；然后以这样的方式把该股切片，即平行表面作 为切割面产生。例如能够使用滚筒把加强元件压到挤出股中。作为根据本发明的成形零件的进一步实施方案，前面描述了其中其表面的选定区 域覆盖有在10至40°C下是粘性的材料的成形零件，所述选定区域在两侧被两个平行表面 划界。具有这些特征的成形体的制备方法优选以这样的方式进行，即粘性材料与反应性材 料以这样的方式共挤出，即一条粘性材料形成在挤出股的外表面上。在以产生平行切割面 的方式把该股切片时，获得了相应实施的成形体。然而，作为其选择，可以仅把反应性材料(如果适用的话，与隔离物和/或固定元 件的材料一起)挤出成股，并且在挤出成股之后但是在把它切片之前，把一条粘性材料施 加到该股上。这能够通过一种层压方法利用滚筒完成。本发明此外包括加强、绝缘、阻尼和/或密封中空组件的方法，其中在中空组件完 成之前，把根据本发明的成形零件或可膨胀的填料嵌入物固定到中空组件的内壁上，及把 中空组件封闭并优选在10至150分钟范围内的时间段内加热至在120至220°C范围内的温度。车辆结构中的延长的中空结构，例如包围乘客间的框架的通常生产方法用于该方 法。这些中空结构通常通过如下制得由金属制备两个相应地成形的半壳(half-Shell)， 及把这些半壳连接到一起而得到中空框架结构或其部分。这种中空结构或中空支撑体例如 为支撑车顶结构或车顶框架的车体的A-、B-或C-支柱，底梁，及车轮架或发动机支撑体的 部件。如在这种中空结构中使用所谓的“支柱填料”或“隔板”在现有技术中是平常的一样，在把所述半壳连接到另一个半壳上构成中空结构之前，根据本发明的成形零件能够在固定 元件或粘性表面部分的帮助下固定到后面将变成空腔内壁的一个半壳的表面上。成形零件 优选以这样的方式成形，即其截面(垂直于纵轴观察)对应于空腔的截面形状。然而，使成 形零件形成所需的尺寸，使得在发泡之前，它仅在一个或很少几个点与中空部件的内壁接 触。除了这些点以外，宽度为约1至约10mm、优选为约2至约4mm的流动间隙保持在平行于 成形零件和中空部件的内壁的纵轴设置的划界表面之间。该流动间隙保证了利用其处理基 本车体的不同的过程流体能够润湿空腔壁内侧的每个部件。流动间隙仅在成形体热膨胀时 封闭，结果后者实现了其加强、绝缘、阻尼和/或密封中空部件的目的。成形零件上的隔离 物能够确保该流动间隙在成形体发泡之前可靠地产生，并且得以保持直到发泡。
最后，在其他的方面，本发明涉及具有中空框架结构的车辆，该中空框架结构包括 在其膨胀和硬化之后的上述的填料嵌入物或成形零件。本文中描述的本发明的可膨胀的填料嵌入物(或者“成形零件”)能够用于在机动 车框架内的任何位置。例如，这类位置包括但不限于支柱(包括A、B、C和D支柱)，横档， 门区域的支柱，支柱区域的车顶，中间支柱区域，车顶横档，风挡或其它窗框，行李箱盖，窗 口(hatches)，车顶位置的可移动顶部，其它车辆开缝线位置，发动机(引擎)横档，较低的 底梁，摇板横档，支撑横梁，横向构件，较低的横档等。一般而言，可膨胀的填料嵌入物将放 到具有纵轴的中空结构构件中，使得由自支撑的连续结构限定的平面基本上垂直于中空结 构构件的纵轴。尽管本发明的可膨胀的填料嵌入物已经描述用于车辆的中空的空间或空腔如汽 车支柱中，但是也应当理解可膨胀的填料嵌入物在其中需要密封或填充中空的空间或空腔 (特别是其中在至少一个组装步骤期间使制品经受加热步骤)的任何其它应用中显现优 点。例如，可膨胀的填料嵌入物能够用于除了车辆之外的具有中空结构构件的产品，这些产 品没有限制地包括飞行器、家用电器、家具、建筑物、壁和分隔物，及船舶应用(船)。
权利要求
一种用于填充具有内表面的空腔的可膨胀的填料嵌入物，所述嵌入物包括自支撑的连续结构，所述连续结构具有基本上平行于空腔的内部形状而与空腔的内表面间隔开的外表面，及用于把嵌入物固定到空腔的内表面上的从自支撑的连续结构突出的隔离物和/或固定元件，所述自支撑的连续结构由包含至少一种聚合物或聚合物前体和至少一种潜发泡剂的聚合物基体组成。
2.权利要求1所述的可膨胀的填料嵌入物，其中所述嵌入物具有内部空间。
3.权利要求1或权利要求2所述的可膨胀的填料嵌入物，其具有由反应性交联材料 制成的主体，所述反应性交联材料包括所述包含至少一种聚合物或聚合物前体和至少一种 潜发泡剂的聚合物基体，所述反应性交联材料在120至220°C范围内的温度下可膨胀至少 20%，该主体包括分别具有前侧和后侧的至少一个固定元件和/或至少一个隔离物，该前 侧和后侧由如下方式限定包括一个或多个固定元件或者一个或多个隔离物的整个可膨胀 的填料嵌入物由两个平行的平坦表面划定界限，各固定元件或各隔离物的前侧位于一个平 行的表面中，而后侧位于另一个平行的表面中。
4.根据权利要求3所述的可膨胀的填料嵌入物，其中向该反应性材料中埋置选自纤 维、织物或网状物的加强元件。
5.根据权利要求3和4中一项或两项所述的可膨胀的填料嵌入物，其中在非膨胀状态 下，其在与垂直于平行表面的纵轴垂直的第一方向比在垂直于纵轴且垂直于第一方向的第 二方向延伸得更远，第一方向为最远延伸的方向并且称为水平方向，而分别垂直于纵轴和 垂直于水平方向的第二方向称为垂直方向。
6.根据权利要求5所述的可膨胀的填料嵌入物，其中其在水平方向的宽度为其在纵轴 方向的厚度的至少三倍。
7.根据权利要求5和6中一项或两项所述的可膨胀的填料嵌入物，其中在加热至70至 100°C范围内的温度时，其在水平方向和垂直方向的收缩不超过10 %。
8.根据权利要求5至7中一项或多项所述的可膨胀的填料嵌入物，其中在加热至120 至220°C时，其以这样的方式膨胀，即在垂直方向的膨胀比在纵轴方向的膨胀相对更大。
9.根据权利要求5至8中一项或多项所述的可膨胀的填料嵌入物，其中在加热至120 至220°C时，其以这样的方式膨胀，即在垂直方向的膨胀比在水平方向的膨胀相对更大。
10.根据权利要求1至9中一项或多项所述的可膨胀的填料嵌入物，其中至少一个固定 元件或至少一个隔离物包括空腔，该空腔平行于纵轴从平行表面中的一个表面向另一个表 面延伸，并且通向所述表面。
11.根据权利要求3至10中一项或多项所述的可膨胀的填料嵌入物，其中该主体包括 一个空腔或几个空腔，该空腔平行于纵轴从平行表面中的一个表面向另一个表面延伸，并 且通向所述表面。
12.根据权利要求10和11中一项或两项所述的可膨胀的填料嵌入物，其中该空腔和外 表面之间的壁厚度在垂直于纵轴的不同方向上是不同的。
13.根据权利要求1至12中一项或多项所述的可膨胀的填料嵌入物，其中一个固定元 件或若干固定元件或者一个隔离物或若干隔离物由与主体相同的可膨胀的材料制成。
14.根据权利要求1至13中一项或多项所述的可膨胀的填料嵌入物，其中一个固定元 件或若干固定元件或者一个隔离物或若干隔离物不是由可膨胀的材料制成的。
15.根据权利要求1至14中一项或多项所述的可膨胀的填料嵌入物，其中其包括至少 一个固定元件，该固定元件装配有底切挂钩，该底切挂钩的外表面成圆锥形地逐渐变细并 且垂直于平行表面延伸。
16.根据权利要求1至15中一项或多项所述的可膨胀的填料嵌入物，其中该可膨胀的 材料在10至40°C范围内的温度下不是粘性的。
17.根据权利要求16的可膨胀的填料嵌入物，其中其包括至少一个外表面，该外表面 从平行表面的一个表面向另一个表面延伸并且至少在所述外表面的选定区域被在10至 40°C下是粘性的材料覆盖，该选定区域在两侧被两个平行表面划定界限。
18.根据权利要求1至17中一项或多项所述的可膨胀的填料嵌入物，其中该可膨胀的 材料至少包含下列成分a)在120至220°C范围内的温度下，与自身或者与材料的其它组分交联的树脂；b)在120至220°C范围内的温度下反应而使体积增加或释放气体，由此使材料的体积 增加至少20%的发泡剂。
19.根据权利要求18的可膨胀的填料嵌入物，其中该可膨胀的材料包含环氧树脂和硬 化剂作为成分a)。
20.根据权利要求1至19中一项或多项所述的可膨胀的填料嵌入物，其中其通过如下 制得经过模具挤出可膨胀的材料股及把所述材料股切片，在切片所述股时形成了上述的 平行的表面。
21.制备根据权利要求1至13和15至20中一项或多项所述的可膨胀的填料嵌入物的 方法，其中该可膨胀的材料经过模具挤出成股，及把该股切片，使得产生作为切割表面的上 述平行表面。
22.制备根据权利要求14至20中一项或多项所述的可膨胀的填料嵌入物的方法，其中 该主体的可膨胀的材料和至少一个固定元件或隔离物的不可膨胀的材料经过模具共挤出 成股，及把该股切片，使得产生作为切割面的上述平行表面。
23.根据权利要求21和22中一项或两项所述的用于制备根据权利要求4所述的可膨 胀的填料嵌入物的方法，其中在把可膨胀的材料挤出成股之后和在把该股切片之前，把选 自纤维、织物或网状物的加强元件压到该股中，然后把该股切片，使得产生作为切割面的上 述平行表面。
24.根据权利要求21至23中一项或多项所述的方法，其中在经过模具挤出时，该可膨 胀的材料具有在70至110°C范围内的温度。
25.根据权利要求21至24中一项或多项所述的用于制备根据权利要求17所述的可膨 胀的填料嵌入物的方法，其中该粘性材料与所述材料以这样的方式共挤出，即在该股的外 表面上形成粘性材料条。
26.根据权利要求21至24中一项或多项所述的用于制备根据权利要求17所述的可膨 胀的填料嵌入物的方法，其中在把所述材料挤出成股之后和在把该股切片之前，把粘性材 料条施加到该股上。
27.根据权利要求21至26中一项或多项所述的方法，其中在1至15m/分钟范围内的 速率下挤出该可膨胀的材料。
28.权利要求1或权利要求2所述的可膨胀的填料嵌入物，其中所述自支撑的连续结构是有复原力的。
29.权利要求1或权利要求2所述的可膨胀的填料嵌入物，其中使所述自支撑的连续结 构的所述外表面形成所需的尺寸，以便形成1至10mm的环绕所述自支撑的连续结构的外周 的在所述空腔的外表面和内表面之间的基本上均勻的间隙。
30.权利要求2所述的可膨胀的填料嵌入物，其中所述自支撑的连续结构为环。
31.权利要求1或权利要求2所述的可膨胀的填料嵌入物，其中所述聚合物基体包含选 自热塑性材料、橡胶、可固化的树脂及其组合的至少一种聚合物或聚合物前体。
32.权利要求1或权利要求2所述的可膨胀的填料嵌入物，其中该潜发泡剂选自化学发 泡剂、物理发泡剂及其组合。
33.权利要求1或权利要求2所述的可膨胀的填料嵌入物，其中该聚合物基体在热活化 之后膨胀至少约1000%。
34.权利要求1或权利要求2所述的可膨胀的填料嵌入物，其中所述聚合物基体由至少 一种热塑性材料和至少一种化学发泡剂组成。
35.权利要求1或权利要求2所述的可膨胀的填料嵌入物，其用于填充具有包括至少一 个锐角的截面形状并具有内表面的空腔，所述嵌入物包括具有内部空间和外表面的自支撑 的连续结构，该外表面基本上平行于空腔的截面形状而不接触空腔的内表面，其中该自支 撑的连续结构的外表面具有至少一个向空腔的至少一个锐角延伸的突起，固定元件从自支 撑的连续结构突出以把嵌入物固定到空腔的内表面上，及所述聚合物基体包含至少一种聚 合物或聚合物前体和至少一种潜发泡剂。
36.权利要求35所述的可膨胀的填料嵌入物，所述嵌入物进一步包括突起，该突起包 括延伸到自支撑的连续结构的内部空间中的聚合物基体。
37.制备根据权利要求1或权利要求2所述的可膨胀的填料嵌入物的方法，所述方法包 括把聚合物基体注射成型到铸模中。
38.用于填充或密封具有内表面的空腔的方法，所述方法包括把根据权利要求1所述 的可膨胀的填料嵌入物连至所述内表面上，及把所述可膨胀的填料嵌入物加热至有效地活 化所述至少一种潜发泡剂的温度。
39.一种具有中空框架结构的车辆，该中空框架结构在其膨胀和硬化之后包含根据权 利要求1至20中一项或多项所述的成形零件。
全文摘要
本发明提供了一种用于填充或密封中空的空间或空腔(2)的无载体的可膨胀的填料嵌入物(10)。该嵌入物包括自支撑的连续结构(11)，该自支撑的连续结构(11)可以通过异型挤出成型或注射成型聚合物基体制得，该聚合物基体包含聚合物和/或聚合物前体和潜发泡剂。可膨胀的填料嵌入物例如利用固定元件(12)固定到车辆支柱(1)的内表面上，该固定元件(12)可以与自支撑的连续结构构成整体，聚合物基体此后通过加热而激活和膨胀。
文档编号B60R13/08GK101835677SQ200780043991
公开日2010年9月15日 申请日期2007年11月23日 优先权日2006年11月27日
发明者丹尼尔·鲁道夫, 卡尔·韦舍, 德尔菲娜·勒克莱尔, 格雷戈里·马内特, 让-皮埃尔·莫内, 马蒂亚斯·耶尼兴 申请人:汉高两合股份公司