跨寬溫度範圍的高效消振的製作方法

2023-06-09 08:22:26 2

跨寬溫度範圍的高效消振的製作方法
【專利摘要】適用於減少與車輛的中空空間或容腔相關的噪音和振動的組件、方法和系統，這是通過將衰減泡沫材料定位在第一基板表面與第二基板表面之間的空間內並跨越該空間來實現的。所述衰減泡沫材料包括至少一個第一區域和至少一個第二區域，所述第一區域在-10℃具有的E′值低於所述第二區域在-10℃具有的E′值；所述第一區域在25℃具有的E′值高於所述第二區域在25℃具有的E′值；並且所述第二區域具有變化的橫截面寬度。
【專利說明】跨寬溫度範圍的高效消振
【技術領域】
[0001]本發明大體上涉及適用於降低與部件的中空空間或容腔有關的噪音和振動特徵的改進的方法和系統，其中所述部件例如為具有相對薄面板的車門。
【背景技術】
[0002]在近年來，不斷地去努力降低車重，從而節約材料成本並且提高燃油經濟性。為了降低重量，車輛越來越被設計成為外面板結構採用更薄的金屬片材。然而，此類設計更改的令人不期望的後果是更差的聲學特性，這會在汽車內導致明顯更高的行駛噪音等級。噪音(振動)例如可以由車輛的發動機、變速箱或其它機械移動部件所產生。由這些源所產生的聲學振動在整個車輛內傳播,從而所述聲學振動可以由乘客聽到或者由乘客感覺到。此類聲音傳播尤其可以由車輛內的容腔或中空空間造成，其中所述車輛內的容腔或中空空間例如為門的內部，可以用作為共振體。此類問題的一種解決方法是安裝消音堵頭或「柱填料」，其中所述消音堵頭或「柱填料」大體上是基於聚合物的部件，其在暴露於熱量時(例如在施塗至車輛的油漆在烘箱內固化時)開始發泡並且充滿和密封各容腔從而防止或至少消減振動的傳播。還可以採用由聚合材料製成的施加至面板表面的消音塞片。
[0003]大量的工作專注於改進此類可膨脹的基於聚合物的部件的消振性能。例如，Henkel AG&C0.KgaA已經引入了 Terophon(J)HDF (高衰減泡沫),其適於特別快速且高效地消減產生噪音的振動。然而，目前可用的高性能衰減材料僅僅在相對窄的溫度範圍內才具有這種高效的性能。車輛製造商所提出的要求通常需要在室溫(20至25°C)或稍微高於室溫的峰值衰減性能，並且在室溫表現良好性能的已知的材料在極端溫度具有降低的性能。特別地，在低溫時(例如在多種氣候的冬天月份時出現的低溫(-20至-10°C))，高性能衰減材料大體上變得太硬並且表現出非常少的固有衰減性。
[0004]例如，高衰減泡沫/發泡體在溫度降低時變得更硬(表現出更高的E'值)。E'值(楊氏儲能模量，其通過Dynamic Mechanical Analysis被測量)被定義為低於材料的比例極限的拉伸應力與拉伸應變之比。隨著泡沫的強度增加，存在改變具體應用的邊界狀況的可能性，例如這是在泡沫正在被用於消減車門中的振動。邊界狀況中的這種改變可以產生具有高振動的局部化區域，其能夠降低應用的總體聲學性能。在發明人所研究的特定門組件的情況中，因為E'由於包含高衰減泡沫的特定門組件的溫度降低導致而增加，已經發現門上的振動樣式從20°C的三個大位移模式改變至_20°C的六個小位移模式。
[0005]因此，需要開發與之前可行的相比在更寬溫度範圍內高效實現諸如車門的中空結構中的消振的措施。

【發明內容】

[0006]在本發明的一個方面中，提供了一種組件，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並且在所述第一基板與所述第二基板之間限定空間。衰減泡沫材料在所述空間內定位並且從所述第一基板的表面跨至所述第二基板的表面。所述衰減泡沫材料包括第一區域和第二區域，所述第一區域在-10°C具有的E'值低於所述第二區域在-10°C具有的E'值；所述第一區域在25°C具有的E'值高於所述第二區域在25°C具有的E'值。所述第二區域具有變化的橫截面寬度，例如三角形、橢圓形、圓形、梯形或菱形。
[0007]本發明還提供了一種用於使得第一基板和第二基板中的一個或這兩者中的振動衰減的方法，其中所述第一基板和第二基板設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並且在所述第一基板與所述第二基板之間限定空間。所述方法包括將衰減泡沫材料定位在所述空間內，以使得所述衰減泡沫材料從所述第一基板的表面跨至所述第二基板的表面。所述衰減泡沫材料包括第一區域和第二區域，所述第一區域在-1o°c具有的E'值低於所述第二區域在-10°C具有的E'值；所述第一區域在25°C具有的E'值高於所述第二區域在25°C具有的E'值。所述第二區域具有變化的橫截面寬度。
[0008]本發明的另一個方面提供了 一種組件，其包括具有一表面的基板以及在所述基板的表面上設置的可膨脹材料。所述可膨脹材料在膨脹後提供衰減泡沫材料。所述衰減泡沫材料包括第一區域和第二區域。所述第一區域在-10°C具有的E'值低於所述第二區域在-10°C具有的Ei值；所述第一區域在25°C具有的Ei值高於所述第二區域在25°C具有的E'值。所述第二區域具有變化的橫截面寬度。
[0009]本發明還提供了一種用於使得機動車封閉面板組件中的振動衰減的系統，所述系統包括與機動車外面板結構相關的防撞裝置以及附著在所述防撞裝置的至少一部分上設置的可膨脹材料。所述可膨脹材料在其膨脹之前與所述防撞裝置接觸，並且所述可膨脹材料在其膨脹之後與機動車外面板結構的內表面接觸。所述可膨脹材料在膨脹後提供衰減泡沫材料，所述衰減泡沫材料包括至少一個第一區域和至少一個第二區域，所述第一區域在-10°c具有的Ei值低於所述第二區域在-10°c具有的Ei值；所述第一區域在25°C具有的E'值高於所述第二區域在25°C具有的E'值。所述第二區域具有變化的橫截面寬度。
[0010]於在此所述的本發明的一個實施例中，所述第一基板或所述第二基板中的至少一個是薄金屬或聚合物面板。
[0011]於在此所述的本發明的一個實施例中，所述第一基板是與機動車外面板結構相關的防撞裝置。
[0012]於在此所述的本發明的一個實施例中，所述防撞裝置包括門防撞梁。
[0013]於在此所述的本發明的一個實施例中，所述第二基板是機動車外面板。
[0014]於在此所述的本發明的一個實施例中，所述第二區域或多個第二區域大致從所述第一基板的表面延伸至所述第二基板的表面。
[0015]於在此所述的本發明的一個實施例中，多個第二區域可以具有這樣的橫截面形狀，該橫截面形狀為三角形、橢圓形、圓形、梯形或菱形。
[0016]於在此所述的本發明的一個實施例中，第一區域的各部分在所述第二區域或多個第二區域的至少兩側上定位。
[0017]於在此所述的本發明的一個實施例中，所述第一區域的各部分在所述第二區域或多個第二區域的至少兩側上定位並與之接觸。
[0018]於在此所述的本發明的一個實施例中，所述可膨脹材料通過擠出成型的方式在所述基板的表面上沉積。[0019]於在此所述的本發明的一個實施例中，所述可膨脹材料通過粘合劑或機械器具被附接至所述基板的表面。
[0020]於在此所述的本發明的一個實施例中，所述可膨脹材料包括至少一種熱塑性聚合物和至少一種熱活化式起泡劑。
[0021]於在此所述的本發明的一個實施例中，所述可膨脹材料由共擠出成型的方式被形成。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1示出了針對適於用作為本發明的第一區域和第二區域的兩個不同的示意性發泡材料的E'與溫度曲線；
[0023]圖2示出了具有根據本發明的第一區域和第二區域的不同的示意性阻尼發泡材料的橫截面視圖；
[0024]圖3示出了根據本發明的一個方面的車門，在所述車門內安裝門防撞裝置，在其表面上安置有可膨脹的材料；
[0025]圖4示出了根據本發明的在基板表面上安置的可膨脹的材料的實例，所述可膨脹的材料被膨脹以在容器內提供阻尼發泡材料；並且
[0026]圖5示出了本發明的實施例，其中，在兩個基板之間定位具有第一區域和第二區域的阻尼發泡材料，所述第二區域具有非均勻的橫截面寬度以及大體三角形的橫截面形狀。
【具體實施方式】
[0027]本發明中所採用的阻尼/衰減發泡材料其特徵在於包含至少兩個發泡區域，其中所述至少兩個發泡區域具有在相對低的溫度(-10°C)以及相對高的溫度(25°C)的不同的E'值。正如隨後更加詳細解釋地那樣，每個區域的作為溫度函數的E'特性可以通過以下方式被按照需要地控制，即調配第一區域的發泡物以及第二區域的發泡物從而不同的聚合物或其它組成物或者它們的相對比例在不同的區域之間改變。特別地，設置第一區域具有-10°C的Ei值，其中所述-10°C的Ei值低於第二區域的-10°C的Ei值；並且還設置第一區域設置具有25°C的U值，其中所述25°C的P值高於第二區域的25°C的P值。這些特徵可以大體上由在針對兩個發泡區域材料的E'與溫度的圖1中示出的曲線表示。第一發泡區域材料例如可以具有在-10°C至25°C溫度範圍內的相對平坦的曲線。也就是說，儘管第一發泡區域材料的-10°C的E'值稍微大於其25°C的E'值，但是強度的增加幾乎不像第二發泡區域材料表現出來那麼明顯。也就是說，圖1的第二發泡區域材料的E'值更顯著地受溫度影響。第二發泡區域材料的E'值在大約室溫(15至30°C)有利地是低的，特別是低於第一發泡區域的E'值，因而在此條件下提供了優異的聲學性能(消音)。然而，在低溫時，(第二發泡區域的)E'值變得高於第一發泡區域的E'值。這導致了在此低溫時聲學性能(振動與聲音減少)變差，這種情況車輛有可能在冬季遭遇。在組件的兩個基板之間(例如在防撞裝置與車門的外面板之間)定位的衰減泡沫材料中僅僅採用第一發泡區域材料或第二發泡區域材料因而有可能不會在寬溫度範圍內提供足夠的聲學性能。
[0028]現在已經發現通過採用彼此相互結合的至少兩種不同的泡沫材料可以實現在車輛可能經歷的全部環境狀況範圍內的高效衰減，前提條件是這些不同材料的區域以特定的結構設置。根據本發明，衰減泡沫材料的第二區域具有變化的橫截面寬度，而不是具有一致的橫截面寬度。也就是說，當在橫截面內觀察衰減泡沫材料時，第二區域的寬度變化。更具體地，第二區域的在第一直線上的寬度與第二區域的在第二直線上的寬度不同，其中所述第一直線與基板的同衰減泡沫材料接觸的表面平行且距該表面距離「a」，所述第二直線與所述基板的表面平行且距該表面距離「b」。該特徵進一步在圖5中示出，該圖以剖視圖的方式不出了包括第一基板3和第二基板4的組件6。第一基板3的表面7朝向第二基板4的表面8。空間5因而在第一基板3與第二基板4之間限定。
[0029]衰減泡沫材料9在空間5內定位並且從第一基板3的表面7跨至第二基板4的表面8。衰減泡沫材料9包括第一區域I和第二區域2。第一區域I在-10°C具有一 E'值，該Ei值低於第二區域在-10°C的Ei值。然而，在25°C，第一區域I所具有的Ei值高於第二區域2的E'值。第二區域2具有變化的橫截面寬度。第二區域2在第一直線15上的寬度不同於(在該實施例中為大於)第二區域2在第二直線14上的寬度，其中所述第一直線與基板表面8平行且距該表面距離「a」，所述第二直線與基板表面8平行且距該表面距離「b」。
[0030]大體上，第一泡沫區域材料的至少一個部分被定位在第二區域的至少一側上並且與其接觸。在本發明的一個實施例中，從剖視圖中觀察，第一泡沫區域材料的各部分被定位在第二區域至少兩側上並與其接觸。一方面，第二區域或多個第二區域大致(例如，至少大約75%或至少大約85%或至少大約90%)或者完全地從第一基板的表面延伸至第二基板的表面。第二區域的寬度可以從其最窄點的零改變至衰減泡沫材料的最寬點的全寬度，但是在特定的實施例中，第二區域的最寬點可以是衰減泡沫材料在其最寬點的全寬度的大約25%至大約75%。第二區域寬度可以在第一與第二基板表面之間的距離內以線性或非線性的方式改變。在一個實施例中，第二區域可以在其與第一基板的表面接觸處具有等於零或接近零的寬度並在第二基板的表面附近或處具有最大寬度。在另一個實施例中，第二區域可以在其與第一基板表面和第二基板表面這二者接觸處具有等於零或接近零的寬度並且在這兩個基板表面之間的大致中點處具有最大寬度。第二區域的最大寬度也可以在第一與第二基板表面之間的某些其它位置設置。
[0031]圖2以剖視圖的方式示出了本發明的不同實施例，從而非限制地解釋衰減泡沫材料內的第二和第二區域的可能的不同結構。
[0032]在圖2a至2n的每個圖中，示出了組件6的橫截面，其中所述組件包括第一基板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。空間5因而在第一基板3與第二基板4之間限定。儘管圖2示出了基板3和4是平坦的、彼此相互平行並且具有一致的厚度，但是應當理解在本發明的其它實施例中一個或這兩個基板可以是非平坦的(例如彎曲的)或者具有表面不平度或者具有非一致的厚度。此外，這兩個基板不必是彼此平行的。
[0033]衰減泡沫材料9在空間5內定位並且從第一基板3的表面7跨至第二基板4的表面8。衰減泡沫材料9包括第一區域I和第二區域2，每個區域具有E'值。第一區域I在-10°C具有的Ei值低於第二區域2在-10°C具有的Ei值。然而，在25°C，第一區域I具有的E'值高於第二區域2的E'值。第二區域2具有變化的橫截面寬度。也就是說，第二區域2的寬度在橫截面中觀察時是變化的，即第二區域的寬度沿著表面7與表面8之間的方向是非一致的。
[0034]在特定的實施例中(如圖2c、2e、2f和2h所示),第二區域2存在兩個部分,第一泡沫部分2a和第二泡沫部分2b，它們彼此接觸。衰減泡沫材料9的總體橫截面形狀可以是橢圓形(如圖2a至2e所示)或矩形(如圖2f至2j所示)，但是在本發明的範圍內也可以考慮其它形狀例如方形、梯形、六邊形或不規則的或非對稱的形狀。衰減泡沫材料在其與一個基板接觸處的寬度可以與衰減泡沫材料在其與另一個基板接觸處的寬度相同或不同。衰減泡沫材料可以在兩個基板表面之間的中間位置是最寬的。例如，衰減泡沫材料9的未與基板表面接觸的外側表面可以是平坦的、彎曲的、凸形的或凹形的。
[0035]第二區域2可以具有多種不同橫截面形狀的任意之一，包括例如橢圓形(圖2a和2j)、三角形(圖2b、2e、2f和2i)、菱形(圖2d和2g)、梯形(2k)、六邊形(未示出)以及沙漏形(圖2m)。第二區域2可以完全地從基板3的表面7延伸至基板4的表面8 (如圖2a、2c至2k、2m和2n所示)，或者幾乎完全地從基板3的表面7延伸至基板4的表面8 (如圖2b和21所示)。在本發明的特定實施例中，第一區域I的各部分可以位於第二區域2的兩側上，其中所述第二區域在橫截面中觀察居中位於衰減泡沫材料內。
[0036]在本發明的一個特定實施例中，提供在車輛封閉面板例如門和升降閘門中使用的減振與衰減系統，其中在車輛的最終組裝之前，可膨脹的材料沿防撞裝置的至少一個表面設置。該系統在車輛經歷加熱步驟(例如在烤漆爐或室中)時可以啟用，其中所述加熱步驟使得可膨脹的材料膨脹以提供具有多個區域的衰減泡沫材料，其中所述多個區域如其它處所述具有不同的特性並且以特別的結構設置。其上設置有可膨脹的材料的防撞裝置可以在車輛封閉面板中定位，以使得在活化並膨脹之後，可膨脹的材料朝向外面板膨脹並與其接觸，而可膨脹的材料充滿防撞裝置與外面板的內表面之間的間隙。例如，防撞裝置的其上設置有可膨脹的材料的表面可以被定位並被保持就位，以使得該表面朝向外面板的內表面。在一個實施例中，衰減泡沫材料可以粘合(粘附)至外面板內表面。
[0037]可膨脹的材料可以利用任何合適的方法在防撞裝置的表面上設置。例如，在一個實施例中，可膨脹的材料可以被直接擠出成型就位到該表面上。現有技術中已知的共擠出成型技術為此目的也是適用的，其中兩個或多個不同的組成物通過模具被共擠出成型。用於製備可膨脹的材料的組成物可以被配比設置，從而具有熱熔粘附特性。也就是說，此類組成物在室溫是固態的並且優選是非膠粘的，但是在被加熱後變得可以流動或者可以擠壓。在加熱的狀態中，此類組合物可以被擠出成型到一表面上並且是足夠膠粘的(粘附的)，使得在材料冷卻到室溫並重新固化後，擠出成型的材料仍粘附至該表面。大體上，這種擠出成型在足夠低的溫度(例如，低於觸發可膨脹的材料中存在的潛在、熱活化起泡劑的顯著分解所需的最小溫度)實現，從而避免了可膨脹的材料的過早活化。
[0038]可膨脹的材料可以通過其它緊固措施、例如單獨施加的粘附層或機械緊固件(例如，夾子、銷、螺釘、螺栓等)附加地或作為替代地在防撞裝置的表面上被保持就位。在本發明的一個實施例中，單個部分的可膨脹的材料在防撞表面上設置。該單個部分可以完全地或僅僅部分地覆蓋該表面。在可膨脹的材料安置在其上的基板為細長形狀的情況中(大體上就像諸如側撞梁等的防撞裝置)，單個部分的可膨脹的材料可以沿基板的整個長度或大致整個長度延伸。然而，在本發明的其它實施例中，多個可膨脹的材料的部分能夠以任何合適的或期望的圖案或間距設置。[0039]可膨脹的材料的部分的縱軸可以被定向成其與基板的縱軸平行，但是在其它實施例中，可膨脹的材料的部分的縱軸可以具有不同的朝向，例如垂直於基板的縱軸。如果多個可膨脹的材料部分在基板表面上設置，則它們可以具有相對於基板的縱向軸線相同的或不同的朝向。
[0040]通過使得可膨脹的材料活化和膨脹來在衰減泡沫材料中製造不同區域所用的可膨脹的組成物可以從現有技術中的任何合適的配方。正如所知，在那些配方中所採用的成分與成分的比例可以改變以產生由所述成分所產生的最終泡沫的期望的特性、尤其是在特定溫度的期望的E'值。
[0041]正如之前所述，本發明的衰減泡沫材料包括第一區域和第二區域。第一區域在-10°c具有的Ei值低於第二區域在-10°c具有Ei值，並且第一區域在25°C具有的Ei值高於第二區域在25°C具有E'值。第一區域的膨脹後的(發泡後的)材料有時候稱為「第一區域泡沫」。用於獲得或產生第一區域泡沫的未膨脹的組成物有時候稱為「第一區域泡沫前體」。第二區域的膨脹後的(發泡後的)材料有時候稱為「第二區域泡沫」。用於獲得或產生第二區域泡沫的未膨脹的組成物有時候稱為「第二區域泡沫前體」。
[0042]有助於製備在本發明中適用的第一和第二區域泡沫前體的配方可以選自現有技術中已知的有助於獲得所謂「高衰減泡沫」的那些產品。由Henkel AG&C0.KGaA及其
附屬企業所售的Terophonw HDF產品特別適用於此類目的。由美國專利申請公開文獻N0.2008/0176969和N0.2010/0314813中所記載的熱膨脹材料也是合適的，每篇文獻全文結合在此弓丨作參考。第一和第二區域泡沫前體可以被配比並被選擇成針對由這些前提所製成的泡沫表現出的E' vs.溫度是不同的。
[0043]在本發明的一個實施例中，泡沫前體在膨脹以提供衰減泡沫材料之後可以具有至少0.3或至少0.5或至少0.8或至少I的損耗因數(損耗率)。第一區域泡沫和第二區域泡沫的損耗因數可以彼此不同。此外，衰減泡沫材料的特定區域的損耗因數可以隨著溫度變化。例如，第一區域可以在-10°C具有的損耗因數高於第二區域在-10°C具有的損耗因數，並且第一區域可以在25°C具有的損耗因數低於第二區域在25°C具有的損耗因數。也就是說，第一區域在室溫所表現出的損耗因數可以低於第二區域，但是在較冷的溫度(例如-1(TC)所表現的損耗因數高於第二區域。換句話說，第一區域的固有衰減特性並不像第二區域那樣對溫度敏感。因而，在室溫，第二區域明顯有助於衰減泡沫材料的高效聲學性能，第一區域由於其較低的損耗因數而貢獻較小。然而，因為第二區域在控制振動方面的效果在環境溫度降低與第一區域相比下降更快，所以第一區域的存在有助於確保衰減泡沫材料在結合到在此所述的組件中後仍在較冷的溫度提供合適的衰減量。
[0044]材料的損耗因數(有時候也稱為結構固有衰減或tan δ )是針對拉壓中的衰減的楊氏損耗模量E"與楊氏儲能模量E'之比。對於剪切中的衰減，損耗因數是剪切損耗模量G"與剪切儲能模量G'之比。這些值可以通過材料的Dynamic Mechanical Analysis(DMA)被容易地確定，其中所述材料在本發明的上下文中為在膨脹之後的熱學可膨脹材料。正如現有技術所知，Dynamic Mechanical Analysis可以通過材料在一載架上被特徵化(Oberst梁測試)的間接方法或者通過所測的試樣僅僅有待特徵的材料製成(粘彈分析儀)的直接方法實現。
[0045]在本發明中適合用作為泡沫前體的配方也可以由已經被發展為所謂的「柱填料(pillar filler)」或消振/消音泡沫。熱活化的可膨脹材料在本領域中是已知的，並且例如在以下的公開的專利申請和專利中描述，它們每個全文結合在此引作參考:美國專利N0.6150428,N0.5708042,N0.5631304,N0.6830799,N0.6281260,N0.5266133,N0.5573027、N0.5160465、N0.5385951、N0.7247657、N0.7140668、N0.7199165 ;美國專利公開文獻N0.20040266898 ;以及 PCT 公開文獻 WO 2008/021200,WO 2007/0276054,WO 2007/117663、W02007/117664 以及 WO 2007/012048。
[0046]第一和第二區域泡沫前體可以主要在這裡所用的聚合物質(例如，熱塑性材料、彈性材料)的類型方面是不同的。例如，不同的聚合物由於其不同的單體組成物將表現出不同的玻璃態轉變溫度以及作為溫度函數的模量特性。然而，其它參數例如在活化過程中(若需要的話)所實現的交聯程度、填料和其它添加劑的類型和量等也可以被改變以向最終製造的衰減泡沫材料賦予期望的特性。
[0047]在第一和第二區域泡沫前體中所採用的聚合物例如可以是熱塑性材料(包括非彈性熱塑性材料)、彈性體以及熱塑性彈性體。示意性合適的熱塑性材料包括醋酸乙烯/乙烯酯共聚物(EVA)、乙烯與(甲基)丙烯酸酯(例如，丙烯酸脂和/或丁基丙烯酸或)的共聚物，後者可選地還可以包含通過聚合反應成比例地結合的(甲基)丙烯酸。示意性合適的彈性體和熱塑性彈性體包括熱塑性聚氨酯、乙烯丙烯二烯單體(EPDM)聚合物、α -烯烴共聚物彈性體、二烯烴聚合物、以及二烯烴芳香/乙烯基芳香共聚物例如苯乙烯與丁二烯或橡膠基質的無規共聚物或嵌段共聚物或者它們的加氫產物。合適的熱塑性彈性體的具體實例包括苯乙烯/橡膠基質/苯乙烯三嵌段共聚物(SIS)以及氫化苯乙烯/橡膠基質/苯乙烯三嵌段共聚物。不同的彈性體的混合物可以在第一和第二區域泡沫前體中採用。例如，泡沫前體可以包含兩個或多個不同熱塑性材料的混合物、或者兩個或多個不同的彈性體或熱塑性彈性體的混合物、或者至少一個非彈性熱塑性材料與至少一個彈性體或熱塑性彈性體的混合物。
[0048]在本發明的一個實施例中，第一和第二區域泡沫前體是在加熱後將發泡且膨脹的材料，但是所述材料在室溫(例如，15至30°C)大體上是固態的(並且可選地但優選地是尺寸穩定的)。在一些實施例中，第一和第二區域前體將是乾燥和非粘性的，但是在其它實施例中，一個或者兩個區域前體將是粘性的。第一和第二區域前體期望地被配方成它們適於被成形或模製成型(例如通過注射成型或擠出成型)為所用的期望形式，這種成形或模製成型在高於室溫的溫度被實現，其中所述溫度足以使得各前體軟化或熔化，從而各前體能夠容易地被加工，但是所述溫度低於導致前體膨脹的溫度。將成形後的或模製成型後的前體冷卻至室溫產生了具有期望的形狀或形式的固體。在活化後、例如在經受大約130°C與225°C之間的溫度後(取決於所使用的可膨脹材料的精確的配方)，可膨脹的材料將大體上膨脹其最初體積的至少大約50%或至少100%或至少大約150%或者作為替代地至少大約200%。如果期望能夠的終端應用需要的話，可以選擇甚至更高的膨脹率(例如，至少大約1000%)。例如在車身中使用時，可膨脹的材料大體上具有這樣的活化溫度，該活化溫度低於底漆或油漆在製造期間於車身上被烘乾的溫度。
[0049]通過加熱步驟來實現熱學可膨脹材料的膨脹，其中，熱學可膨脹材料被加熱第一時間，並且被加熱到高效地活化起泡器以及任何可以出現的固化劑的溫度。
[0050]取決於熱學可膨脹材料的特性以及組裝線上的線路條件，加熱步驟大體上以從130°C至225°C的、期望地從150°C至200 V的溫度被加熱，在爐內的停留時間從大約10分鐘至大約30分鐘。
[0051]有利的是在車輛部件在通常使用的電鍍槽(E-coat槽)中通過之後採取加熱步驟，以使得熱學可膨脹材料隨著溫度而膨脹，在此期間該加熱步驟大體上足以導致期望的膨脹。
[0052]除了上述聚合物以外，第一和/或第二泡沫區域前體還可以包括一種或多種添加劑例如起泡劑、填料、增粘劑(賦黏劑)、塑化劑、交聯或固化劑、填料、穩定劑、著色劑等。
[0053]第一和/或第二泡沫區域前體可以通過光輻射、例如通過可見光或UV光或ga_a電輻射被預固化或在起泡(「發泡」)之前被固化。除了這種物理固化步驟以外或者對其的替代，前體還可以通過至少一種化學固化劑被固化，其中所述化學固化劑在前體中作為附加的成分出現。合適的固化劑包括適於引起自由基反應的物質、例如包括酮過氧化物、二醯基過氧化物、過酸酯、過縮酮、氫過氧化物等的有機過氧化合物。
[0054]取決於前體中所出現的特定的聚合物，其它合適的固化劑包括基於硫和/或硫化物的固化劑。
[0055]固化劑可以是潛伏性固化劑，即在室溫基本上是惰性的或非反應的但通過加熱至升高的溫度(例如，在從大約130°C至大約225°C範圍內的溫度)而活化的固化劑。
[0056]所有已知的起泡劑、例如通過分解釋放氣體的「化學起泡劑」或「物理起泡劑(SP，膨脹中空的珠(有時也成為可膨脹的微珠))」適合在本發明的第一和/或第二泡沫區域前體中用作為起泡劑。不同的起泡劑的混合物可以有利地被使用；例如，具有相對低活化溫度的起泡劑可以與具有相對高活化溫度的起泡劑一起使用。
[0057]「化學起泡劑」的實例包括氮、醯肼、亞硝基和卡巴肼化合物。
[0058]「化學起泡劑」可以得益於附加的催化劑或活化劑例如鋅化合物(例如，氧化鋅)、(改性)尿素等的存在。
[0059]合適的填料的實例包括無機物質例如重質與沉澱碳酸鈣、滑石、碳酸鈣、炭黑、鈣和鎂的碳酸鹽、重晶石、黏土、雲母、以及鋁-鎂-鈣型的矽酸鹽填料、例如矽灰石和綠泥石。填料顆粒可以具有範圍從25至250 μ m的顆粒尺寸。
[0060]合適的塑化劑的實例例如包括二元酸的Cltl烷基酯(例如，酞酸酯)、二芳基醚、聚亞烷基二醇的苯甲酸鹽、有機磷酸鹽、以及苯酚或甲酚的烷基磺酸酯。
[0061]合適的抗氧化劑和穩定劑包括但不限於位阻酚和/或硫醚、位阻芳族胺等。
[0062]在一個實施例中，第一和第二區域泡沫前體中的一個或兩者使用導致在材料通過加熱膨脹之後大致閉室發泡體的成分按配方被製造。至少部分膜形成的聚合物可以被選擇成有助於閉室發泡體的形成，這是因為所述聚合物在發泡過程中不會破裂地伸展。閉室發泡體是優選的，因為其無法充水或者由水透過。
[0063]根據本發明的一個期望的方面，第一和第二區域泡沫前體可以按配方被製造成它們在發泡與熱軟化特徵方面彼此相似。例如，在每個中所採用的起泡劑系統可以被選擇成每個前體在大致相同的溫度窗口內經歷膨脹。同樣，前體中所使用的聚合物可以被選擇成其在該溫度窗口內足夠軟化，從而允許受控的膨脹(各製劑被足夠軟化或被液態化，從而分別能夠通過產生的揮發性起泡劑而膨脹，在由於膨脹的聚合物基體中出現的氣泡的不足的保留導致的發泡體塌縮的那些溫度仍在粘度方面不會降低)。[0064]在一個方面中，本發明包括用於在機動車封閉面板組件中減振的系統，其包括:a)與機動車外面板結構相關的防撞裝置；b)在所述防撞裝置的至少一部分上設置的用於減振的熱學可膨脹材料，並且所述材料在其膨脹之前與所述防撞裝置接觸，並且所述材料在其膨脹之後與所述外面板的表面接觸，所述熱學可膨脹材料在膨脹後提供了根據本發明的衰減泡沫材料。
[0065]這種系統可以用於使得車門減振。這方面在本專利申請的附圖3中示出。圖3a(上圖)是裝備有根據本發明的加強杆(防撞裝置)20的車門22的側視圖。圖3b (下圖)是根據本發明的加強杆(防撞裝置)20的立體圖，該加強杆(防撞裝置)在插入車門且熱學可膨脹材料膨脹之前部分地由兩條熱學可膨脹材料21覆蓋。
[0066]在該實施例中，本發明涉及減振系統，並且尤其涉及用於機動車框架組件的減振系統，其中所述機動車框架組件例如(非限制)為具有門防撞裝置的機動車門框架組件以及以滑動門、升降門方式使用的任何其它機動車封閉面板組件或者用於促使乘客和/或貨物進出機動車的其它設計。該系統可以採用形式為微型塗覆器技術的擠出成型技術，以便促使根據本發明的可膨脹的材料通過擠出就位過程被塗覆到防撞裝置和/或門框的其它選定部分上、例如帶線加強部上。
[0067]圖4進一步示出了本發明。在圖4a中，可膨脹的材料12在基板4的表面8上設置，其中所述表面例如可以是諸如門側衝擊梁的防撞裝置的向外的表面。可膨脹材料12包括第一區域泡沫前體10 (其包含第一區域的第一前體部分IOa以及第一區域的第二前體部分IOb)以及第二區域泡沫前體11 (其包含第二區域的第一前體部分Ila以及第二區域的第二前體部分lib)。第一和第二區域泡沫前體在成分上是不同的，但是各包括至少一種聚合物以及至少一種熱活化式起泡劑。其上設有可膨脹材料12的基板4被定位成表面8朝向基板3的表面7，後者基板例如可以是車門的外金屬面板。可膨脹材料此後經受高效地活化第一和第二泡沫前體10和11中所包含的起泡劑的溫度，造成每個前體膨脹(發泡)。正在膨脹的可膨脹材料體積增大，使得其跨越基板3與4之間的空間5從而提供衰減泡沫材料9，如圖4b所示。衰減泡沫材料9包括第一區域I (其源自於第一區域泡沫前體10)以及第二區域2 (其源自於第二區域泡沫前體11)。第一區域I在-10°C具有的E'值低於第二區域2在-10°C具有的Ei值。然而，在25°C，第二區域2具有的Ei值低於第一區域I的Ei值，因而在該溫度提供了與僅僅利用包含第一區域發泡體I的衰減泡沫材料相比更好的聲學性能。第二區域2具有變化的橫截面寬度，並且在該實例中具有沙漏形狀。也就是說，第二區域2的寬度在橫截面中觀察時是變化的，即其寬度是非一致的。由此所提供的組件13在寬的溫度範圍內表現出良好的聲學性能(振動衰減)。
[0068]應當想到，在諸如門防撞裝置(其目前在組裝操作中附連至車輛)的防撞裝置通過車組裝車間中大體上所經歷的塗漆操作與處理循環被處理時，本發明所公開的可膨脹材料在膨脹並粘合至門防撞裝置以及可選地內和/或外本體面板時用作為抗震阻尼器。該材料是加熱膨脹的，並且在塗漆操作的過程中至少部分地填充將門防撞裝置與內和外門面板相聯的容腔，因而在車門打開和關閉時降低了車輛的噪音與振動特徵並且產生了更加安靜的I?組件。
[0069]本發明可以由門防撞裝置的製造商或車輛製造商被採用，並且在最終的組裝操作中由車輛製造商被擠出成型到門防撞裝置中以便其本身使用。[0070]在一個實施例中，可膨脹材料包括以固態(但可彎曲的)形式沿防撞裝置的各部分擠出成型併到其上的多個部分或珠、條或帶(多個珠、條或帶)。可膨脹材料然後在暴露於最終車輛組裝車間中所經歷的e-coat過程以及其它塗漆操作循環時膨脹並粘合至防撞裝置以及本體面板。
[0071]在特別非限制性實施例中，多個由第一泡沫區域前體製成的丸粒以及多個由第二泡沫區域前體製成的丸粒分別通過使用合適的塗覆器從固體或乾燥化學狀態轉變為粘彈性狀態，其中所述塗覆器以足以將丸粒轉變成粘彈性材料的溫度處理所述丸粒，其中所述粘彈性材料適於以期望的連續性、厚度和圖案流到防撞裝置的外表面中。在一個實施例中，第一和第二泡沫區域前體通過合適的模具結構被共擠出成型，從而提供包含第一和第二泡沫區域前體的分開的區域的衰減泡沫材料前體(可膨脹材料)。也就是說，在衰減泡沫材料前體在橫截面中被審視時，由第一泡沫區域前體製成的至少一個區域以及由第二泡沫區域前體製成的至少一個區域設置為區別性的、分開的區域(但是在區域之間的交接處可出現各前體的某種受限的摻雜或混合)。填隙空間可以出現在可膨脹材料的這些不同的區域之間，所述填隙空間可以在這些區域膨脹時被封閉或填滿。不同的區域還可以彼此相互抵接，從而在它們之間不會出現空間。除了共擠出成型以外的其它技術還被用於製造可膨脹的材料，例如注射成型、共模製成型、包覆成型等。
[0072]防撞裝置然後可以由車輛製造商根據本領域已知的製造技術安裝在機動車門組裝或其它面板組件中。在車輛的最終組裝之前的組件製備時，該組件通過e-coat或其它生熱塗漆操作被處理，其中所述e-coat或其它生熱塗漆操作導致了可膨脹材料的膨脹並從防撞裝置粘合至所選的車輛封閉面板的外面板或內面板中的一個或這兩者，在那裡，所述材料固化並保持就位，其中所述所選的車輛封閉面板例如為具有內門面板和外門面板的門框架組件。應當想到，可膨脹的材料自防撞裝置的外表面膨脹並且接觸或有可能粘合至另一基板表面(其可以包括內門面板和外門面板中的任一個或這兩者)，因而用於降低自門組件出現的噪音和振動。儘管一個實施例公開了由可膨脹材料製成的衰減泡沫材料基本上從諸如門防撞梁的防撞裝置的外表面擴展成與門外面板接觸，但是應當清楚可膨脹材料沿防撞裝置的不同的圖案與塗覆將允許該材料膨脹並粘附至門內面板和門外面板中的一個或這兩者以及任何將有助於乘客或貨物觸及車輛的門組件或其它應用中可能被採用或遇到的基板。
[0073]在一個實施例中，包括第一和第二泡沫區域前體的可膨脹材料以與限定機動車門組件中的容腔的一個或多個內壁相鄰的連續的或非連續的共擠出成型的方式被共擠出成型就位到防撞裝置上。在門組件被安裝到車輛上後並且在車輛經過本領域已知的最終機動車組裝車間的e-coat和塗漆操作循環時暴露於熱量後，可膨脹材料被活化以實現第一和第二泡沫區域前體在容腔內的轉變(例如，膨脹或流動)。獲得的結構包括這樣一種壁或膨脹的擠出成型件，所述壁或膨脹的擠出成型件在其表面的至少一部分上塗覆有衰減泡沫材料，從而在門組件的運輸和功能操作期間減少振動。
[0074]圖3示出了大體上在機動車的製造中出現的包括門防撞裝置的機動車門框架組件的實例。通常，此類結構包括多個中空部分的面板構件，所述面板構件被連接並被成形以限定門內面板，在所述門內面板中具有容腔。
[0075]合適的門框架組件的實例可以包括貨車門、升降閘門、掀背門、滑動門、易於進出的檢修門(easy access third door)、門把手、鎖、窗組件或其它車門和門部件、副框架結構等。圖3中的一個此類結構出於示意性目的(非限制性地)包括可以採取門防撞梁形式的門防撞裝置。儘管本發明可以在門框架組件的並不需要門防撞裝置的其它部分以及除了門以外的其它機動車封閉面板組件中採用，但是防撞裝置大體上由金屬(例如，鋼、鋁、鎂基的等)製成並且可以是冷壓的、熱壓的、滾軋成形的、管梁、中空管梁或液壓形成的區段。還應當清楚，防撞裝置可以由取決於本發明的具體塗覆所需的結構加強和其它特徵的化合物或其它高強度聚合物材料形成。
[0076]組件與門防撞裝置的振動減少根據本發明可以通過以下方式實現，即本發明的可膨脹材料的合適的圖案擠出是沿著防撞裝置或諸如帶線加強構件的門框架組件的其它所選部分中的一個或這兩者設置，其中所述其它所選部分在組件與組件的適用於可膨脹材料的塗覆的對應床結構或其它部件之間形成。
[0077]該過程的結果在使得可膨脹材料(例如通過加熱)膨脹之後是這樣一種車輛，其包括具有用於如上所述吸收振動的系統的封閉面板組件，可膨脹材料處於膨脹的狀態(即，已經轉變為衰減泡沫材料)。衰減泡沫材料特徵在於包括第一區域和第二區域，第一區域在-10°c具有的Ei值低於第二區域在同一溫度具有的Ei值，並且第一區域在25°C具有的E'值高於第二區域在25°C具有的E'值，第二區域具有變化的橫截面寬度。這種車輛是在本發明的範圍內。
[0078]在一個期望的實施例中，衰減泡沫材料按配方被製造成其密度相對低(例如，小於1200kg/m3),從而最終衰減的組件(例如，車門)其重量保持相對低，因而提供給車輛改善的燃油經濟性。
[0079]衰減泡沫材料還可以在與第一和第二基板組裝在一起之前被預成形。例如，衰減泡沫材料可以直接地被共擠出成型為發泡材料，其然後被切割成具有期望尺寸和形狀的各部分。這些部分然後可以在第一或第二基板的表面上設置，通過粘合劑或機械器具被保持就位。在本發明的另一個方面中，預成形的衰減泡沫材料的一個或多個部分可以簡單地安置在基板之間並被稍微地壓緊從而它們通過摩擦力被保持就位。本發明的另一個實施例涉及將衰減泡沫材料擠出成型直接就位為諸如防撞裝置的基板上的已形成的發泡體，而不再使用通過在基板上安裝之後進行加熱發泡的熱學可膨脹材料。
[0080]在本發明的另一個實施例中，第一和第二泡沫區域前體可以被單獨地形成(例如通過擠出成型或注射成型)並且然後被組裝以提供衰減泡沫材料前體。粘合劑可以被用於將第一和第二泡沫區域前體的各部分以期望的結構固定在一起。第一和第二泡沫區域前體的各部分還可以通過諸如夾具、緊固件、銷釘等的機械器具被保持在一起。這些部分的形狀還可以被設計成第一和第二泡沫區域前體鎖定在一起。在一個實施例中，第二泡沫區域前體的一部分由擠出或模製成型而形成，並且第一泡沫區域前體的一個或多個部分然後被包覆成型到該第二泡沫區域前體的預形成的部分上。各部分可以通過機械互鎖或通過各部分表面的彼此粘合而彼此固定在一起(例如，第一和第二泡沫區域前體中的一個或這兩者可以具有熱熔粘合特性，從而在以熔化或液態施塗至另一前體部分時，在冷卻和重新硬化後粘附至該另一前體部分的表面)。
[0081]在本發明的另一個實施例中，第一和第二泡沫區域前體的各部分並不彼此接觸，而是彼此分開。分開的部分通過加熱被活化，各部分發泡以提供根據本發明的衰減泡沫材料以及組件。在一個實施例中，各部分發泡(膨脹)，從而它們彼此相互接觸(例如最初在各部分之間出現的間隙或分開部由於前體的體積膨脹而被填滿或被封閉)。然而，在一個實施例中，發泡後的部分仍整體或部分地是分開的。
【權利要求】
1.一種組件，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並且在所述第一基板與所述第二基板之間限定空間，衰減泡沫材料在所述空間內定位並且從所述第一基板的表面跨至所述第二基板的表面，所述衰減泡沫材料包括至少一個第一區域和至少一個第二區域，所述第一區域在-10°c具有的E'值低於所述第二區域在-10°C具有的Ei值；所述第一區域在25°C具有的Ei值高於所述第二區域在25°C具有的E,值；並且所述第二區域具有變化的橫截面寬度。
2.根據權利要求1所述的組件，其特徵在於，所述第一基板或所述第二基板中的至少一個是薄金屬或聚合物面板。
3.根據前述權利要求任一所述的組件，其特徵在於，所述第一基板是與機動車外面板結構相關的防撞裝置。
4.根據前述權利要求任一所述的組件，其特徵在於，所述防撞裝置包括門防撞梁。
5.根據前述權利要求任一所述的組件，其特徵在於，所述第二基板是機動車外面板。
6.根據前述權利要求任一所述的組件，其特徵在於，所述第二區域或多個第二區域大致從所述第一基板的表面延伸至所述第二基板的表面。
7.根據前述權利要求任一所述的組件，其特徵在於，所述第二區域或多個第二區域具有這樣的橫截面形狀，該橫截面形狀為三角形、橢圓形、圓形、梯形或菱形。
8.根據前述權利要求任一所述的組件，其特徵在於，第一區域的各部分在所述第二區域或多個第二區域的 至少兩側上定位。
9.根據前述權利要求任一所述的組件，其特徵在於，所述第一區域的各部分在所述第二區域或多個第二區域的至少兩側上定位並與之接觸。
10.一種用於使得第一基板和第二基板中的一個或這兩者中的振動衰減的方法，其中所述第一基板和第二基板設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並且在所述第一基板與所述第二基板之間限定空間，所述方法包括將衰減泡沫材料定位在所述空間內，以使得所述衰減泡沫材料從所述第一基板的表面跨至所述第二基板的表面，所述衰減泡沫材料包括至少一個第一區域和至少一個第二區域，所述第一區域在-10°C具有的Ei值低於所述第二區域在-10°c具有的Ei值；所述第一區域在25°C具有的Ei值高於所述第二區域在25°C具有的E'值；並且所述第二區域具有變化的橫截面寬度。
11.一種組件，其包括具有一表面的基板以及在所述基板的表面上設置的可膨脹材料，所述可膨脹材料在膨脹後提供衰減泡沫材料，所述衰減泡沫材料包括至少一個第一區域和至少一個第二區域，所述第一區域在-10°C具有的E'值低於所述第二區域在-10°C具有的E'值；所述第一區域在25°C具有的E'值高於所述第二區域在25°C具有的E'值；並且所述第二區域具有變化的橫截面寬度。
12.根據權利要求11所述的組件，其特徵在於，所述可膨脹材料通過擠出成型的方式在所述基板的表面上沉積。
13.根據權利要求11和12任一所述的組件，其特徵在於，所述可膨脹材料通過粘合劑或機械器具被附接至所述基板的表面。
14.根據權利要求11至13任一所述的組件，其特徵在於，所述可膨脹材料包括至少一種熱塑性聚合物和至少一種熱活化式起泡劑。
15.根據權利要求11至14任一所述的組件，其特徵在於，所述可膨脹材料由共擠出成型的方式被形成。
16.一種用於使得機動車封閉面板組件中的振動衰減的系統，所述系統包括與機動車外面板結構相關的防撞裝置以及附著在所述防撞裝置的至少一部分上設置的可膨脹材料，所述可膨脹材料在其膨脹之前與所述防撞裝置接觸，並且所述可膨脹材料在其膨脹之後與機動車外面板結構的內表面接觸，膨脹後的所述可膨脹材料提供衰減泡沫材料，所述衰減泡沫材料包括至少一個第一區域和至少一個第二區域，所述第一區域在-10°C具有的E'值低於所述第二區域在-10°C具有的E'值；所述第一區域在25°C具有的E'值高於所述第二區域在25°C具有的E'值；並且所述第二區域具有變化的橫截面寬度。
【文檔編號】B60J5/04GK103608606SQ201280028547
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2012年6月7日 優先權日:2011年6月10日
【發明者】M·弗萊納, B·加拉格爾, E·賽費爾萊恩, D·施託特拉 申請人:漢高股份有限及兩合公司