專利名稱：特別用于永久性封閉孔的沖壓制品的制作方法
特別用于永久性封閉孔的沖壓制品本發明涉及特別用于永久性封閉優選位于金屬片材或塑料部件中的孔 的沖壓制品，以及還涉及永久性封閉孔的方法。在由金屬板和/或塑料制造相對復雜結構體的過程中，無論是為了涂漆 還是為了焊接，由于構造體系將不得不在片材或塑料中切出孔來，以便通 向位于它們后面的空腔，這是不可避免的。在所需的操作結束后，通常不 再需要這些孔，以及由于空氣、大氣濕氣或水會通過它們滲入結構體中， 而這會例如導致氧化過程(生銹)，因此它們實際上往往是破壞性的。避免 這些問題的簡單解決辦法是在使用后再次將孔封閉。特別地，在現代交通工具如船只、陸地車輛(卡車、小汽車等)、飛機、 航天器及其組合例如水陸兩用車的生產過程中，組裝期間，在由金屬板或 塑料制成的眾多單個部件中會產生不同尺寸的孔，這是不可避免的。孔的直徑一般是5-50mm。在隨后的操作中，必須將這些孔中的多個孔再次封閉 以使得它們是氣密的，特別是水密的，以便防止透過未覆蓋的孔進入車身 的水或水蒸氣造成的腐蝕。與將孔封閉的需求相伴隨的需要是對客艙中噪 聲的抑制實現明顯的改善。這顯然不會對本申請構成發明概念上的限制。本申請是所述發明在其中變 得帶有特定優點的技術領域的 一部分。基于這一點，當提及在車身中使用時，本領域技術人員會理解這包含 除車身以外所有其他的應用可能性。目前，車體孔一般用塑料阻塞物(plasticstopper)封閉，其一方面在某些 情況下不會可靠地封閉孔，另一方面相當復雜而且生產成本高。每種尺寸 的孔要求適合于該孔尺寸的特定阻塞物。對于該阻塞物的購買者而言這涉 及物流和管理的高復雜度以及高的成本。因此，在生產線上，必須容納大 量不同尺寸的阻塞物，其各自在分配儲料斗中。另外適合于該目的的是膠帶，將其沖壓或分割成多種長度以適合孔的
尺寸。然而，即使是膠帶也無法總是滿足市場上增加的需求。如同在WO 2006/053827 Al中已經描述的那樣，適合于特定的孔封閉 的系統包括具有如下組成的沖壓制品至少部分地經單面自粘合處理的包 含耐熱背襯的底層(base layer),其面積大于有待封閉的孔的面積，所述底 層在經過粘合處理的側面上布置有、特別是在中心布置有可熱活化粘合劑 片的第一段，其面積大于有待封閉的孔的面積以及小于底層的面積。將沖 壓制品施加在有待封閉的孔上，以使得該孔實質上被所述第一段覆蓋。所 述的可熱活化粘合劑片非常適合于密封，但是相當昂貴。在WO 2005/097582 Al中描述了將以下組分引入沖壓制品中的可能性， 該組分在高溫下，例如在涂布區域的干燥步驟中，通過發泡將孔完全填充 和/或將其完全覆蓋。然而，出現以下情形，由于擴展方向僅僅受到單面自 粘合沖壓制品的粘合面的限制，為了確保完全將孔封閉，要求未發泡的組 分顯示高的膨脹水平。由于該必須的高發泡程度，所得封閉孔中的材料密 度相當低，這對于噪聲衰減性能造成不利后果。另外，就泡沫對金屬板的 粘合而言，這種孔封閉的強度低，因為在背向沖壓的側面上該材料僅與孔 邊緣接觸而與金屬板接觸少。結果造成低的穿透強度，而該品質是所述應 用領域至關重要的。通過將可發泡材料層疊至沖壓制品上，該材料另外具有高溫粘合劑性 能，可以獲得明顯改進，如同在例如EP1 114113A1中對于EVA基粘合組 分所述的那樣。因而粘合帶的突出邊緣能夠確保固定任何所需形狀和尺寸 沖壓的高溫粘合劑，以及在溫度處理后該發泡材料另外由于其顯現出對基 材的牢固粘合而自身粘附，而且它將孔填充以及將組件密封。另外，可發 泡材料可以用溫度穩定的例如由聚酯纖維制成的無紡物增強。適合于這種 孔封閉的沖壓制品包括含有粘合帶以及基于可熱活化的橡膠材料及合成橡 膠材料的高溫粘合劑材料，如同在例如DE 100 62 859 Al和WO 2005/118735 Al中所述的那樣。本發明的目的在于提供適合于永久性封閉孔的沖壓制品，特別是在車 身的金屬板或塑料部件中的孔，該沖壓制品封閉所述孔以使得排除濕氣的 通過，改善噪聲抑制，以及即使在車身底部上有石塊磨削(stonechipping)的 情況下和/或車內部、尤其是底板區域中存在機械應力的情況下，所述孔也 可靠地得以封閉。
這一目的借助于第一獨立權利要求中所述的沖壓制品實現。子權利要 求提供本發明主題的有利發展，以及永久性封閉孔的方法。因此本發明提供特別用于永久性封閉孔，特別是金屬板或塑料部件中的孔的沖壓制品(stamped product),其具有至少部分地經單面自粘合處理的 包含耐熱背襯的底層，所述底層被成型以至少部分地(sectionally)延伸超過 有待封閉的孔的外緣，以及所述底層在所述經過粘合處理的面上布置有可 熱活化的可發泡材料塊(block)。所述塊的面積大于有待封閉的孔的面積以及 優選小于所述底層的面積，將所述沖壓制品施加在有待封閉的孔上以使得 所述孔由該沖壓制品完全覆蓋。所述底層不必全面覆蓋所述可熱活化的可發泡材料塊。然而，根據一 種有利的實施方案，就是這樣的情況。例如，在底層具有矩形底部區域的 情況下，該底層可以僅有兩部分突出超過所述塊。甚至比可熱活化可發泡 材料塊窄的 一條底層也可以具有確保定位沖壓制品的功能。更優選底層的 面積大于未發泡塊的面積。在本發明的一種有利的實施方案中，在所述底層和所述可熱活化的可 發泡材料塊之間存在層狀體，其特別有利地由金屬、由金屬箔如鋁箔、由 含金屬的箔或由硬質塑料片如PET片構成。該層狀體優選在一面或兩面上 經過自粘合處理，有利地用以下所述的粘合劑處理。片材優選具有30-500|im 的厚度，金屬箔厚達3mm。為了提高沖壓制品總體上的穩定性，該層狀體 具有強度。特別是穿透強度(penetration strength),該強度通過用沖壓制品封 閉孔并使它經歷受控制的穿刺來確定。該方法基于拉伸測試機的使用，其中將針夾在上部力傳感器中，針以 恒定速度(300mm/min)移動至水平放置的金屬板中的孔上，該孔以沖壓制品 封閉。所選擇的孔是直徑40mm的圓形切割孔。鋼板厚lmm并設置在環上， 以使得針在受壓進入該孔的封閉中以后能夠穿過該孔多達30mm。針末端是 圓形的以及代表直徑20mm和弧形高度3mm的ISO 8677半圓頭螺栓的頭 部，焊接至一個傳感器上。測量將針擠壓穿過該孔30mm所需的力。在非 常優良的金屬-片材粘合的情況下，該數據與層狀體在縱向和橫向上的拉伸 伸長性能相關。根據本發明的 一 種有利的實施方案，可以用于增強所述沖壓制品的層 狀體具有200-2000N的穿透強度。
沖壓制品優選具有對稱結構，特別是所述底層、材料塊以及需要的話 存在的層狀體優選同心設置，以及尤其是優選該沖壓制品同心施加在有待 封閉的孔上。所述底層、材料塊以及需要的話存在的層狀體的輪廓(contours)有利地 與有待封閉的孔的輪廓一致。對于所述材料塊尤其如此。這產生沖壓制品 各層的對稱投影(projection)。在本發明一項有利發展中，背襯由鋁箔、織物背襯或塑料片(如PVC、 PP、 PET、 PU)組成，優選地厚度如下 對于鋁箔為30-120拜, 對于織物背襯為100-300nm,以及-對于塑津十片為30-300jum。在本發明的 一種特別有利的改進方案中，用于沖壓制品的背襯材料包 含棉織品(woven cotton fabric),其特別具有140-160的網孔密度(mesh count), 優選148(包括經紗密度74和綿紗密度74)。更優選綿紗密度是70-80和/或 經紗密度是70-80。作為沖壓制品的背襯材料，另外可以使用所有已知的織物背襯如機織、 針織或無紡網幅(web);術語"無紡網幅"包括根據EN 2卯92(1988)的至少 織物片狀結構以及縫編的無紡物和類似體系。同樣可以使用具有疊層的襯 墊織物，包括機織物和針織物。預計用于織物背襯的原料尤其包括聚酯、 聚丙烯、粘膠、人造短纖維或棉纖維。然而，本發明不限于所述材料；相 反可以使用大量的其他纖維來生產網幅，對于本領域技術人員是顯而易見 的，無需任何創造性活動。重要的是所用的材料具有所需的耐熱性。作為背襯上的粘合劑，原則上可以選擇多種聚合物體系，已經證實天 然橡膠或合成橡膠體系以及丙烯酸酯體系如果其粘合性能和溫度穩定性合 乎需要的話是特別有利的。更優選對鋼的粘合強度至少是5N/25mm。適合的粘合劑是基于丙烯酸酯熱熔體的粘合劑，其K值為至少20，更 特別地大于30(所有情況下在lwt。/。濃度的曱苯溶液中測定，25°C),通過濃 縮這種粘合劑的溶液以得到可以加工成熱熔體的體系而可獲得。可以使用 包含天然橡膠或合成橡膠、或天然橡膠和/或合成橡膠的任何所需共混物的 粘合劑，根據所需的純度等級和粘度等級，原則上可以從所有現有的等級 中選擇一種或幾種天然橡膠，例如縐片、RSS、 ADS、 TSR或CV級，以及
可以從無規共聚的苯乙烯-丁二烯橡膠(SBR)、 丁二烯橡膠(BR)、合成聚異戊 二烯(IR)、 丁基橡膠(IIR)、囟代丁基橡膠(XIIR)、丙烯酸酯橡膠(ACM)、乙 烯-乙酸乙烯酯共聚物(EVA)和聚氨酯和/或其共混物中選擇一種或幾種合成 橡膠。進一步優選地，為了改善橡膠的加工性能，可以向其中添加以彈性 體總量計重量分數為10-50wt。/。的熱塑性彈性體。作為代表，在這方面可以 具體提及特別相容的苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯(SIS)和苯乙烯-丁二烯-笨乙烯 (SBS)產物。可以使用的增粘樹脂毫無例外地包括已知的所有增粘樹脂，在文獻中 已有敘述。作為代表，可以提及松香、它們的歧化、氫化、聚合和酯化衍 生物及其鹽，脂族和芳族烴樹脂，辟烯樹脂和辟烯-酚醛樹脂。為了按照要 求調節所得粘合劑的性能，可以使用這些以及其他樹脂的任何所需的組合。 可明確參照Donatas Satas的"壓敏膠粘劑技術手冊(Handbook of Pressure Sensitive Adhesive Technology)" (van Nostrand， 1989)中的王見有4支術的介紹。進一步優選地，所述未發泡塊的可熱活化可發泡材料包含可硫化的橡 膠，或者特別優選地包含EVA材料，以及厚度為0.5-3mm。后者包含固定 (attachment)組分和防護(armouring)組分。該固定組分包含EVA-馬來酸酐共 聚物，適當的話以PE、 PP和改性EVA進行改性，其帶有用于交聯過程的 環氧官能團。該防護組分優選包含聚醚-嵌段-酯和聚醚-嵌段-胺，任選地是 以與乙烯-丙烯共聚物的混合物形式，該乙烯-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約5-40wt%。接枝上的馬來酸酐以 大約0.4-12wt。/。存在。其余包含其他的聚烯烴組分、包括三元共聚物，填料 如白堊、硫酸鋇，著色劑，可熱活化發泡劑，以及其他添加物如樹脂、阻 燃劑、增強劑、殺菌劑、抗氧化劑、光穩定劑和熱穩定劑。優選將EVA擠 出以形成基質。可硫化的橡膠材料有利地包含基于天然和/或合成橡膠的反應性組分， 即含有雙鍵的共聚物和/或嵌段共聚物以及三元共聚物，其基于丁烯、異丁 烯、乙烯、丙烯、丙烯腈、丁二晞、異戊二烯、環戊二烯、苯乙晞以及它 們與氫化單體的組合。可以使用液體橡膠、固體橡膠和彈性體，將其與輔 料混合，如填料、發泡劑、硫化劑、硫化促進劑、催化劑、防老劑和流變 學助劑。液體橡膠特別是具有末端官能團的遙爪聚合物鏈。也可以將粘合 促進劑、特別是有機硅烷結合入制劑中。
可以用于封閉許多較小孔的未發泡塊的通常尺寸是直徑10-60mm、更 特別地30-40mm的圓片。化物和馬來酸酐嵌段和/或硫化劑和有機硅烷)，在該材料與有待發生粘合的 表面之間獲得高強度，以及該產物獲得高的內部強度。所述可熱活化的可發泡材料由以下 一 系列優點而區別于其它材料 它們在室溫下具有高的內聚力和彈性。 它們對自動工程中的常用基材顯示高的粘合性。對于本發明的概念特別有利的是不會成霧(fogging-free)的沖壓制品，包 含不會成霧的背襯，其至少一面上施加有不會成霧的壓敏粘合劑，以及還 包含不會成霧的可熱活化的可發泡材料塊。通過將沖壓制品短暫地(briefly)暴露于高溫下，引起所述可熱活化的可 發泡材料的活化，使沖壓制品持久地結合到車身上。已經證實120。C以上和 20(TC以下的溫度特別有利，以及暴露于上述溫度應當是大約20分鐘。用本發明的沖壓制品封閉孔、特別是車身上的孔的方法，其特征在于 以下步驟將沖壓制品施加到有待封閉的孔上，以使得所述孔被所述沖壓制品， 尤其是被所述材料塊完全覆蓋。將所述沖壓制品暴露于120。C-200。C的溫度大約20分鐘，以使得所述 可熱活化的可發泡材料的第一段發泡以及由此填充該孔，特別是完全包圍 住孔邊緣。沖壓制品的發泡優選通過在車身殼體通常的最后工序過程中提供熱量 而發生，特別是在涂布后干燥期間、車身底部防護后干燥期間或陰極電沉 積后干燥期間。由于所述干燥操作期間所需的車身加熱，存在足夠的能量以引起所述 發泡體的發泡膨脹。可供替代的選擇在于通過局部提供能量，借助于輻射 加熱器或紅外燈來進行發泡膨脹。特別是在機械應力提高的情況下，本發 明的沖壓制品優于現有技術已知的解決方案。考慮到噪聲抑制，這同樣適整體改善。另外，沖壓制品的單個實施方案可以覆蓋多種不同尺寸的孔。 所述沖壓制品的區別于其它制品之處在于
非常高的承載能力/抗穿刺性 .非常好的濕氣密封/濕氣阻隔 有效的噪聲封閉/消音 通過重質材料如金屬片的層疊結合而提供簡單和廉價的設備，以便獲 得組件額外的高強度和噪聲的衰減。此外，發泡的沖壓制品以發泡材料包圍住敏感的孔邊緣(其薄的涂膜構 成腐蝕控制中的弱點)，由此向其提供特別的保護。以下，參照兩幅附圖，將更詳細地說明永久性地封閉孔、更特別地是 車身的金屬板或塑料部件中的孔用的沖壓制品，而沒有應當具有限制性效 應的意圖。
圖1顯示需要封閉的車身中的孔，以及有待封閉的孔由于暴露在熱量 下已經得以封閉后的狀態，和圖2顯示沖壓制品的多種實施方案。在車身5中，由于構造體系，存在需要封閉的孔4。為此目的，將具有用粘合劑層處理過的具有機織織物背襯或塑料片背襯的底層1的沖壓制品固定至孔4，以使得孔4被該沖壓制品完全覆蓋。 沖壓制品的面積大于有待封閉的孔4的面積。位于底層1中心以及在粘合處理側面上的是由金屬、由金屬箔或由硬 質塑料片制成的層狀體2，在這種情況下是由金屬箔制成的。存在于層狀體2上的是可熱活化的可發泡材料塊3 ，其面積大于有待封 閉的孔4的面積以及小于底層1的面積，但是大于層狀體2的面積或與之 相同。通過該沖壓制品短暫的暴露于高溫下，該高溫引起所述可熱活化的可 發泡材料塊3的活化，使沖壓制品持久地結合到車身5上。此外，就制品的構造而言，如圖2所示有其他可以想到的幾何形狀， 以致于底材1不必全面覆蓋所述可熱活化的可發泡材料，相反，在矩形試 樣的情況下，僅在可熱活化的可發泡材料寬度上二維突出。甚至比可熱活 化的可發泡材料窄的 一條底材也可以具有定位動能。
權利要求
1.沖壓制品，其特別用于永久性封閉孔，特別是位于金屬板或塑料部件中的孔，所述沖壓制品具有至少部分地經單面自粘合處理的底層，所述底層包含耐熱背襯，所述底層被成型以致于至少部分地延伸超過有待封閉的孔的外緣，以及所述底層在經粘合處理的側面上布置有可熱活化的可發泡材料塊，所述材料塊的面積大于有待封閉的孔的面積以及優選小于所述底層的面積，將所述沖壓制品施加到有待封閉的孔上，以使得所述孔被所述沖壓制品完全覆蓋。
2. 權利要求1的沖壓制品，其特征在于所述底層與所述可熱活化的可發泡材料塊之間存在層狀體。
3. 權利要求2的沖壓制品，其特征在于所述層狀體由金屬、由金屬箔 如鋁箔、由含金屬的箔或由硬質塑料片如PET片構成，以及優選在一面或 兩面上經過自粘合處理。
4. 權利要求1-3中至少一項的沖壓制品，其特征在于所述底層在每一點 都突出超過所述孔的外緣。
5. 前述權利要求至少 一項的沖壓制品，其特征在于所述底層的面積大 于所述塊的面積以及特別是在每一點都突出超過所述塊。
6. 前述權利要求至少 一 項的沖壓制品，其特征在于所述沖壓制品具有 對稱結構和/或所述底層、所述材料塊以及需要的話存在的所述層狀體同心 設置，尤其是將所述沖壓制品同心施加在有待封閉的孔上時。
7. 前述權利要求至少一項的沖壓制品，其特征在于所述底層、所述材 料塊以及需要的話存在的所述層狀體的輪廓與有待封閉的孔的輪廓一致。
8. 前述權利要求至少一項的沖壓制品，其特征在于所用的背襯材料包 含鋁箔、織物背襯或塑料片如PVC、 PP、 PET或PU,特別是綿紗密度是 70-80和/或經紗密度是70-80的棉織品。
9. 前述權利要求至少一項的沖壓制品，其特征在于所述未發泡塊的可 熱活化可發泡材料包含可硫化的橡膠材料，或者優選地包含EVA材料和/ 或厚度為0.5-3mm。
10. 用前述權利要求至少 一 項的沖壓制品封閉孔，特別是車身上的孔 的方法，其特征在于以下步驟 將所述沖壓制品施加到有待封閉的孔上，以使得所述孔被所述沖壓制 品，尤其是被所述材料塊完全覆蓋，將所述沖壓制品暴露于120。C-200。C的溫度大約20分鐘，以使得所述 可熱活化的可發泡材料塊發泡以及由此填充所述孔，特別是完全包圍孔邊緣。
11.用前述權利要求至少 一項的沖壓制品封閉的孔，特別是車身上的孔。
全文摘要
尤其意圖用于永久性封閉孔，特別是位于金屬板或塑料部件中的孔的沖壓制品，其具有至少部分地經單面自粘合處理的包含耐熱背襯的底層，使所述底層成型以至于至少部分地延伸超過有待封閉的孔的外緣，以及所述底層在經粘合處理的側面上布置有可熱活化的可發泡材料塊，其面積大于有待封閉的孔的面積以及優選小于所述底層的面積，將所述沖壓制品施加到有待封閉的孔上，以使得所述孔被所述沖壓制品完全覆蓋。
文檔編號B23P6/00GK101126011SQ20071014098
公開日2008年2月20日 申請日期2007年8月15日 優先權日2006年8月15日
發明者卡斯滕·博默, 奧德麗·博默, 尤特·利普蘭特, 帕特里克·格林格, 弗蘭克·科爾摩根, 西爾克·韋巴思, 馬賽厄斯·馮薩姆森-希梅爾斯特爾納 申請人:蒂薩股份公司