一種膨脹膠塊及其制備、安裝方法

專利名稱：一種膨脹膠塊及其制備、安裝方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于空腔密封技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種膨脹膠塊及其制備、安裝方法。
背景技術(shù)：
隨著人們環(huán)境意識的不斷提高，車輛噪聲問題已引起全社會的高度重視。其中，車外噪聲控制須以日益嚴(yán)格的相關(guān)環(huán)保法規(guī)及標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)，而車內(nèi)噪聲控制則致力于滿足用戶對車內(nèi)聲學(xué)舒適性的日見苛刻的要求。因此，提高車輛噪聲控制水平已成為新的競爭焦點(diǎn)和技術(shù)發(fā)展方向。在此背景下，車輛的噪聲、振動與聲振粗糙度(Noise/Vibration/Harshness, NVH)性能正逐漸演變?yōu)橹匾脑O(shè)計(jì)指標(biāo)，也是用戶所關(guān)心的整車性能指標(biāo)之一，NVH自然也逐漸成為賣點(diǎn)。汽車噪聲控制水平必將成為決定車型開發(fā)成功與否的不可或缺的重要影響因素，與之相關(guān)的分析、測試及材料技術(shù)等自然成為汽車工程領(lǐng)域關(guān)注的新焦點(diǎn)。當(dāng)前主動消聲技術(shù)目前尚不成熟，被動降噪仍是近年來的汽車行業(yè)所關(guān)注的重點(diǎn)，而汽車的空腔密封降噪成為被動降噪的關(guān)鍵技術(shù)之一。由于汽車車身特有的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，在車身完成焊接后，車身存在空腔結(jié)構(gòu)，由于空腔不均勻、管阻較大，高速氣流與空腔障礙物摩擦?xí)r，會在空腔壁中形成渦流，產(chǎn)生湍動氣流噪聲；且湍動氣流本身也會引起鈑金件的共振，從而產(chǎn)生空腔鈑金共振噪聲；與此同時，高速氣流場對車外噪聲(如發(fā)動機(jī)噪聲、胎噪等)也起到了傳遞作用。因此，抑制風(fēng)噪就必須阻斷空腔氣流，常用方法即為采用空腔填充密封技術(shù)對空腔結(jié)構(gòu)進(jìn)行阻斷，以防止?jié)駳夂臀畚锴秩?。由于這些空腔還會以令人不適的汽車行駛噪聲和風(fēng)噪聲的形式傳播空氣噪音，因此這些密封措施也可用來降低噪聲，從而提高汽車內(nèi)的駕乘舒適性。在傳統(tǒng)型結(jié)構(gòu)中，含有這些空腔的部件和車身部件均用半殼構(gòu)件預(yù)制而成，之后采用焊接、壓接或粘接方式將這些半殼構(gòu)件結(jié)合形成封閉的空心型材。對于這種結(jié)構(gòu)，在汽車車身的早期裝配狀態(tài)下的空腔很容易觸及，因此在基本車體的早期階段可以采用機(jī)械鉤掛、插入相應(yīng)保持裝置之中、鉆孔或者焊接方式來對進(jìn)行密封的且起消音作用的膨脹塊進(jìn)行固定。現(xiàn)有的汽車空腔密封材料和設(shè)計(jì)方式多種多樣，部分為貼片式結(jié)構(gòu)，其主要由高分子發(fā)泡吸音片材、黏合劑構(gòu)成。此種材料的對于較大空腔密封效果差，而且其在車身生產(chǎn)過程中存在有一定弊端。對于空腔較大的區(qū)域，通常采用新型的膨脹膠塊能有效隔絕空腔，預(yù)成型的膨脹膠塊的中部是耐高溫塑料，周邊安裝的膠塊能高溫膨脹，該件一般設(shè)計(jì)有一個到兩個安裝卡扣，可以直接固定到車身鈑金件上。該設(shè)計(jì)施工工藝簡單，能按照設(shè)計(jì)時體現(xiàn)在車身上通過安裝孔位進(jìn)行準(zhǔn)確定位，隔音效果優(yōu)良、施工簡單，目前預(yù)成型膨脹膠塊技術(shù)已在汽車領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用。美國專利US2006/10041227A1公開了一種具有復(fù)雜截面的空腔結(jié)構(gòu)用的密封裝置。該裝置包括形狀相應(yīng)于空腔結(jié)構(gòu)截面的第一支架以及第二支架，第二支架可通過一系列卡扣將發(fā)泡材料(膨脹材料的一種)保持在第一支架與第二支架之間，做成三明治結(jié)構(gòu)。在此，僅可由發(fā)泡材料的周邊側(cè)面面對空腔結(jié)構(gòu)壁，為定向發(fā)泡提供了可能。第一支架上設(shè)置三個安裝卡扣用于安裝在固定板上以此將整個裝置固定于空腔結(jié)構(gòu)中。此種密封裝置的制造工藝繁瑣，需要三副注塑模具，且須由人工將裝置組裝成一體結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致批量生產(chǎn)成本增加。中國專利CN1296451A描述了一種輕質(zhì)的、可膨脹的膨脹膠塊，所述膨脹膠塊包括剛性支架板，該支架板帶有注塑在外部周圍的、可膨脹的密封材料。用于陸地、海上或空中交通工具的支撐通道內(nèi)的一種密封制品，例如在汽車或類似交通工具的車身結(jié)構(gòu)內(nèi)的立柱，其能容易和廉價地制備，容易通過升高空腔的溫度到在車身操作過程中通常遇到的溫度(例如對于汽車噴漆烤爐為150°C 210°C )來觸發(fā)，通過發(fā)泡材料，將提供對空氣、濕氣、其它不希望的流體和顆粒以及聲音浸入的有效的密封，并提供了膨脹隔音塊的支架和發(fā)泡材料幾種結(jié)構(gòu)形式。美國專利US8087916B2公開了一種具有復(fù)雜支架結(jié)構(gòu)的密封裝置。該裝置包括形狀相應(yīng)于空腔結(jié)構(gòu)截面的支架及發(fā)泡材料，其中支架與卡扣連接結(jié)構(gòu)一體注塑成型，發(fā)泡材與支架通過二次注塑成為整體。其中由于發(fā)泡材料在未發(fā)泡前與支架的粘結(jié)力較低，容易松脫，為了防止可發(fā)泡的材料與支架分離，因此在支架材料的承載發(fā)泡材料的支撐通道內(nèi)布置了大量的拉料孔以此固定預(yù)成型發(fā)泡材料，然而，這些方法需要增加部件數(shù)量和更復(fù)雜的制造工藝，增加了組件的成本和重量。另外，拉料孔過小，可發(fā)泡的材料在熱膨脹后由于內(nèi)應(yīng)力可能與支架材料脫開，特別是對于熱塑性聚合物發(fā)泡材料而言。并且發(fā)泡和膨脹方向未得到適當(dāng)控制，空腔存在密封不嚴(yán)的風(fēng)險。美國專利US2011/0057392A1公開了一種具有可焊接固定方式的空腔結(jié)構(gòu)用的密封裝置。該裝置包括形狀相應(yīng)于空腔結(jié)構(gòu)截面的熱塑性塑料支架以及金屬板支架，塑料支架可通過一系列固定結(jié)構(gòu)將發(fā)泡材料固定在塑料支架與金屬支架之間，做成三明治結(jié)構(gòu)。其中金屬支架上突出兩個部分用于焊接，通過焊接方式將整個裝置固定于空腔結(jié)構(gòu)中。此種密封裝置的制造工藝繁瑣，且須由人工將裝置組裝成一體結(jié)構(gòu)，且在裝配過程中導(dǎo)致增加焊接工序。美國專利US2010/0325994A1公開了一種具有可焊接固定方式的空腔結(jié)構(gòu)用的密封裝置。該裝置包括形狀相應(yīng)于空腔結(jié)構(gòu)截面的熱塑性塑料支架以及金屬板支架，塑料支架可通過一系列固定結(jié)構(gòu)將發(fā)泡材料固定在塑料支架與金屬支架之間，做成三明治結(jié)構(gòu)。其中金屬支架上突出兩個部分用于焊接，通過焊接方式將整個裝置固定于空腔結(jié)構(gòu)中。此種密封裝置的制造工藝繁瑣，且須由人工將裝置組裝成一體結(jié)構(gòu)，且在裝配過程中導(dǎo)致增加焊接工序。然而隨著汽車車身內(nèi)密封部位的增多，膨脹膠塊的應(yīng)用也越來越廣泛，單車數(shù)量也相應(yīng)增加，因此對于傳統(tǒng)的、復(fù)雜的設(shè)計(jì)和制造工藝缺點(diǎn)顯的越來越明顯。由于待密封空腔使用板金片材搭接而成，會產(chǎn)生很多邊角，而傳統(tǒng)的膨脹膠塊對邊角的密封不徹底，需要針對邊角部分進(jìn)行特殊的設(shè)計(jì)完成密封空腔的徹底密封。另外，由于采用三明治結(jié)構(gòu)，發(fā)泡材料需要置于兩層板之間，對于分開組裝的件增加了人工成本模具數(shù)量，對于二次注塑成型的膨脹膠塊，發(fā)泡材料的支撐通道采用U形或C形結(jié)構(gòu)，通常注塑模具需要一個或兩個滑塊，因此注塑模具的可用開槽區(qū)域就減少，同時增加了模具成本，同時單件成本也隨之增加。
而且采用三明治結(jié)構(gòu)，由于發(fā)泡材料夾在兩個熱塑性板材之間或金屬板之間，其 在熱反應(yīng)過程中受熱面積就會減少，且由于受板材的阻隔傳熱速度會降低，導(dǎo)致在規(guī)定的 時間內(nèi)不能充分受熱膨脹或達(dá)不到預(yù)期的膨脹效果，且目前大多數(shù)主機(jī)廠對于節(jié)能減排的 要求越來越高，汽車制造過程中的所需要的熱反應(yīng)溫度在逐步降低，這對于傳統(tǒng)的發(fā)泡材 料和設(shè)計(jì)方式也是一種考驗(yàn)。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有的膨脹膠塊對待密封空腔的邊角部位密封不徹底的問 題，提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)待密封空腔全面密封的膨脹膠塊。
解決本發(fā)明技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種膨脹膠塊，包括支架和膨脹材料， 所述的支架與待密封空腔的形狀相匹配；在所述的支架設(shè)有至少一個用于將支架固定在待 密封空腔中的固定件；
在所述的支架周邊設(shè)有突出的支撐通道，所述的膨脹材料位于所述的支撐通道 內(nèi)；
所述的支架的中央設(shè)有中央隔板，所述的固定件設(shè)置于中央隔板的一側(cè)；所述的 支撐通道設(shè)置于中央隔板的周邊；
其特征在于，所述的膨脹材料與待密封空腔的邊角相對應(yīng)的部位為突出部分。
本發(fā)明的膨脹膠塊通過將膨脹材料與待密封空腔的邊角相對應(yīng)的部位設(shè)置突出 部分，膨脹膠塊和突出部分經(jīng)過受熱后膨脹均勻地向外擴(kuò)展將待密封空腔包括邊角部分完 全封閉。
優(yōu)選的是，所述的突出部分與待密封空腔的內(nèi)壁的距離為I 2mm。
優(yōu)選的是，所述的中央隔板的中央位置的一側(cè)或兩側(cè)設(shè)有支撐板。
所述的支撐板能夠膨脹膠塊在縱向上的移動和在待密封空腔內(nèi)的攢動。
優(yōu)選的是，所述的支撐通道內(nèi)部間隔設(shè)置用于固定膨脹材料的固定柱。
優(yōu)選的是，所述的支撐通道設(shè)有拉料孔，所述的拉料孔位于膨脹材料一側(cè)的孔徑 小于位于支撐通道的另一側(cè)的孔徑。
上述的固定柱和拉料孔用于限制和固定發(fā)泡材料，防止發(fā)泡材料在發(fā)泡前后脫離 支架。
所述的支撐通道采用L形；所述的L形支撐通道的底面寬度為4 8mm。
所述的L形支撐通道用于支撐固定熱膨脹密封材料，阻止熱膨脹密封材料在熱熔 過程中脫離支架，保證熱膨脹密封材料在同一截面進(jìn)行發(fā)泡。
優(yōu)選的是，所述的中央隔板和所述的L形支撐通道之間設(shè)有臺階。
所述的臺階用于在注塑過程防止發(fā)泡材料溢料。
優(yōu)選的是，所述的支撐通道采用T形或U形或C形結(jié)構(gòu)。
優(yōu)選的是，所述的支架由熱塑性合成材料注塑形成，所述的熱塑性合成材料為聚酰胺、聚酰亞胺、聚對苯二甲酸乙二醇酯中的任意一種；
所述的膨脹材料的包括聚合物基粘合劑和發(fā)泡劑，其中，聚合物基粘合劑為乙 烯-醋酸乙烯共聚物、乙烯-甲基丙烯酸酯的共聚物、苯乙烯與丁二烯共聚物、苯乙烯與異 戊二烯共聚物，聚乙烯醇縮丁醛、丁苯橡膠、聚丁二烯橡膠中的任意一種。
本發(fā)明的膨脹膠塊能夠?qū)崿F(xiàn)待密封空腔的邊角的徹底密封，并且實(shí)現(xiàn)的膨脹膠塊 的在膨脹前和膨脹后的固定。
本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有的膨脹膠塊制造成本高、工藝復(fù)雜的，安裝不便的問題， 提供一種低成本、工藝簡單的制造方法、安裝方法。
解決本發(fā)明技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種膨脹膠塊的制備、安裝方法，包括 如下步驟
(I)將支架注塑成型；再通過二次注塑將膨脹材料注塑成型于支撐通道，形成膨 脹膠塊；或通過雙色注塑直接成型，形成膨脹膠塊；
(2)將膨脹膠塊設(shè)置于待密封空腔；
(3)在140 200°C的溫度下、烘烤15 25min，進(jìn)行膨脹密封。
上述的制備、安裝方法能夠低成本，簡單的制造膨脹膠塊，減少了發(fā)泡材料和支架 材料的用量，同時提高了空腔結(jié)構(gòu)邊角部位的密封性能，簡化了膨脹膠塊的裝配方式。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例1中膨脹膠塊在車體前艙部位空腔內(nèi)的位置示意圖。
圖2為本發(fā)明實(shí)施例1中膨脹膠塊支架正面立體示意圖。
圖3為本發(fā)明實(shí)施例1中膨脹膠塊支架背面立體示意圖。
圖4(a)為為本發(fā)明實(shí)施例1中膨脹膠塊的卡扣和突出部分放大后的正面立體示 意圖。
圖4(b)本發(fā)明實(shí)施例1中膨脹膠塊注入發(fā)泡材料后的正面立體示意圖。
圖5為本發(fā)明實(shí)施例1中膨脹膠塊注入發(fā)泡材料后背面立體示意圖。
圖6(a)為本發(fā)明實(shí)施例1中膨脹膠塊的主視示意圖。
圖6(b)為本發(fā)明實(shí)施例1中圖6(a)的沿A-A線的剖面示意圖。
圖7(a)為本發(fā)明實(shí)施例1中膨脹膠塊的俯視示意圖。
圖7(b)為本發(fā)明實(shí)施例1中圖7(a)的沿B-B線的剖面示意圖。
圖7(c)為本發(fā)明實(shí)施例1中圖7(a)的沿C-C線的剖面示意圖。
圖7(d)和圖7(e)為本發(fā)明實(shí)施例1中拉料孔的兩種剖面示意圖。
圖7(f)、圖7(g)、圖7(h)為本發(fā)明實(shí)施例1中支撐通道的三種剖面示意圖。
圖8(a)為本發(fā)明實(shí)施例1中膨脹膠塊在空腔內(nèi)膨脹前狀態(tài)的俯視示意圖。
圖8(b)為本發(fā)明實(shí)施例1中圖8(a)的沿D-D線的剖面示意圖。
圖9(a)為本發(fā)明實(shí)施例1中膨脹膠塊在空腔內(nèi)的膨脹后狀態(tài)俯視示意圖。
圖9(b)為本發(fā)明實(shí)施例1中圖9(a)的沿E-E線的剖面示意圖。
其中
10.支架；11中央隔板.12.卡扣W .卡扣；121.支撐面；122.卡扣本體； 13.支撐板；13'.支撐板；14.支撐板；If .支撐板；15.固定柱；16.支撐通道；17.臺 階；18.拉料孔；
20.發(fā)泡材料；21.條狀發(fā)泡材料；22.突出部分；23.突出部分；24.突出部分；
30.鈑金；
40.鈑金；
50.鈑金。
具體實(shí)施方式
為使本領(lǐng)域技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
實(shí)施例1
如圖1-9所示，本發(fā)明所提供的一種膨脹膠塊，包括支架10和膨脹材料，支架10 與待密封空腔的形狀相匹配；優(yōu)選的，膨脹材料為熱膨脹的發(fā)泡材料20。
在支架10上設(shè)有至少一個用于將支架10與空腔進(jìn)行固定的固定件，優(yōu)選的，固定件為卡扣12、12^。
在支架10周邊設(shè)有突出的支撐通道16，發(fā)泡材料20位于支撐通道16內(nèi)。優(yōu)選的，支撐通道16為L形。
支架10的中央設(shè)有中央隔板11，優(yōu)選的，中央隔板11為U形。優(yōu)選的，中央隔板 11為平坦結(jié)構(gòu)。優(yōu)選的，為了提高剛度，可以在該中央隔板11上增加加強(qiáng)筋或整個支架10 拱起呈梯級狀。
卡扣12、12^設(shè)置于中央隔板11的一側(cè)，該卡扣12、12^用來將膨脹膠塊固定在要密封的空腔內(nèi)的鈑金上，卡扣12、12^是支架10的組成部分。
發(fā)泡材料20均勻連續(xù)地環(huán)繞著支架10，由拉料孔18和/或固定柱15固定在L形支撐通道16的四周，確保發(fā)泡材料20在受熱膨脹前后不脫離支架10。
發(fā)泡材料20與待密封空腔的邊角相對應(yīng)的部位為突出部分22、23、24，突出部分 22、23、24在寬度和高度兩個方向突出于發(fā)泡材料20。該突出部分22、23、24用于密封待密封空腔的邊角。
優(yōu)選的，支架10的材料可以由金屬形成。優(yōu)選的，支架10的材料也可以采用熱塑性合成材料。優(yōu)選的，可以也對熱塑性 合成材料進(jìn)行玻纖增強(qiáng)和/或添加增韌材料。熱塑性合成材料可以為聚酰胺、聚酰亞胺、聚對苯二甲酸乙二醇酯中的任意一種。優(yōu)選的，選用聚酰胺66。適合的可熱膨脹的發(fā)泡材料20的聚合物基粘合劑可以為乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)、乙烯-甲基丙烯酸酯的共聚物、苯乙烯與丁二烯或異戊二烯共聚物、聚乙烯醇縮丁醛、丁苯橡膠(SBR)、聚丁二烯橡膠(BR)中的任意一種。優(yōu)選的，可熱膨脹的發(fā)泡材料20 的聚合物基粘合劑為乙烯-乙酸乙烯共聚物。向發(fā)泡材料20的聚合物基粘合劑中添加發(fā)泡劑。發(fā)泡材料20受熱膨脹，沿著L形支撐通道16的敞開側(cè)向兩側(cè)膨脹出來，從而將支架 10材料和鈑金壁連接起來，密封住空腔。其中熱塑性合成材料應(yīng)該具有高于發(fā)泡材料的膨脹溫度的熔點(diǎn)。
上述的發(fā)泡材料20在注塑時與基體材料的粘結(jié)性得到了提高，可以減少發(fā)泡材料20支撐通道16面上固定柱15或拉料孔18的數(shù)量，降低模具的復(fù)雜程度；提高了發(fā)泡材料20在發(fā)泡過程中的粘結(jié)性，使之與支架10本體材料和金屬板具有良好的粘接力，可以達(dá)到100%的 粘結(jié)，也可以降低制造成本。
上述的發(fā)泡材料20具有較高的發(fā)泡穩(wěn)定性，其能在較寬的溫度范圍內(nèi)其發(fā)泡倍率保持穩(wěn)定，以致發(fā)泡材料20可以應(yīng)用于車身的不同位置。
膨脹膠塊的支架10的支撐通道16和發(fā)泡材料20的截面形狀與相應(yīng)待密封空腔(鈑金片材搭接構(gòu)成的)的截面形狀相匹配，其截面尺寸小于汽車車身的待密封空腔的截面尺寸。在大部分的截面，發(fā)泡材料與待密封空腔壁的距離為4 6mm ;對于待密封空腔的邊角部位，發(fā)泡材料與待密封空腔壁的距離為I 2mm。
采用這種措施保證汽車制造過程中的所有工藝液體，諸如脫脂劑、磷化劑等，能夠毫無阻礙地流動穿過汽車車身的空腔，并且這些空腔元件的內(nèi)壁能夠被充分浸潤。然后在烘爐中對可熱膨脹的聚合物成分進(jìn)行熱反應(yīng)，可熱膨脹的發(fā)泡材料20在橫向和縱向上從膨脹膠塊的支撐通道16膨脹出來，并且牢固而可靠地附著在待密封空腔的內(nèi)壁上，進(jìn)而冷卻硬化。由此，汽車車身的空腔被完全密封，將支架10和待密封空腔所在的結(jié)構(gòu)件板壁粘結(jié)起來，從而密封住整個空腔。
優(yōu)選的，如圖1示出膨脹膠塊在汽車車身上的位置，在汽車車身中可以看到要密封的空腔在前擋板上部空腔(如果車身有此種結(jié)構(gòu))，即發(fā)動機(jī)艙后部左側(cè)和右側(cè)，分別將膨脹膠塊裝入該區(qū)域的空腔內(nèi)，用于阻擋發(fā)動機(jī)噪音和熱氣流通過鈑金縫隙、空腔傳入駕駛室內(nèi)，從而改善車內(nèi)的噪音水平和空調(diào)的制冷效果。優(yōu)選的，還可將上述類型的膨脹膠塊放置于汽車車身的空腔包括車身的A柱上部、A柱下部、B柱中部或下部、C柱、門檻、后輪罩等部位。優(yōu)選的，還可將上述類型的膨脹膠塊放置于車底縱梁、前縱梁、翼子板支架空腔等。
如圖2和圖3所示，根據(jù)不同的空腔結(jié)構(gòu)的中央隔板11和支撐通道16之間的尺寸不同。其中，中央隔板11的厚度可根據(jù)隔聲量的需要進(jìn)行不同厚度的設(shè)計(jì)，但出于成本和重量的考慮,一般選在1. O 4. Om m,較好的為1. 5 3mm,即可滿足隔聲量的需求。
優(yōu)選的，如圖4(a)和圖4(b)所示，中央隔板11上布置兩個固定件即卡扣12、 12'，每個卡扣12、12'由卡扣本體122和卡扣支撐面121組成，根據(jù)所安裝鈑金的不同厚度，卡扣本體122卡腳處與支撐面121留有間隙，一般為保證安裝，卡腳間隙比鈑金厚度多出O. 2 O. 5_，較好的為O. 3_，此間隙可保證通過兩個卡扣12、12 ^將膠塊較好的固定安裝鈑金上，而不至于安裝之后產(chǎn)生較大晃動和轉(zhuǎn)動。
優(yōu)選的，如圖2所示，也可以在中央隔板11的中央位置布置有兩個支撐板14和 14'，這兩個支撐板14、14'與支撐面121在水平方向上處于同一高度，膨脹膠塊安裝后支撐板14、14'可抵住鈑金面，限制膠塊在縱向上的移動。優(yōu)選的，也可以在支撐通道16的外沿布置另外兩個支撐板13和13'，這兩個支撐板13、13'在膨脹膠塊安裝后可抵住空腔結(jié)構(gòu)板壁，從而可限制膠塊在空腔內(nèi)的攢動。因此通過卡扣12、12'和支撐板13、13'、14、 14'可將膨脹膠塊牢固地固定在空腔中的預(yù)定位置。
與卡扣12、12'相扣合的鈑金的安裝孔，其形狀與卡口相匹配。對于只有一個卡扣12、12'的情況下安裝孔的形狀與卡口相匹配十分重要，直接關(guān)系到固定的可靠性。對于具有兩個以上的卡扣12、12'的膨脹膠塊，安裝孔的形狀不是特別關(guān)鍵性，形狀可以為正方形、圓形、長方形、多邊形、橢圓形或者其他不規(guī)則形狀，只要它能夠接收固定卡扣并且把膨脹膠塊固定在所需的位置即可。優(yōu)選的，將膨脹膠塊安裝在空腔內(nèi)，使得中央隔板11結(jié)構(gòu)限定的平面基本上垂直于車身立柱或其它中空結(jié)構(gòu)構(gòu)件的縱軸。本實(shí)施例的膨脹膠塊所需的安裝孔為兩個圓形孔，孔徑為6_。
優(yōu)選的，在中央隔板11四周連續(xù)、環(huán)繞地布置的L形支撐通道16。如圖4(b)和圖 5所示，該L形支撐通道16容納呈條形的可熱膨脹的發(fā)泡材料20，支撐通道16底面的寬度一般設(shè)定在4 8mm。優(yōu)選的,支撐通道16底面的寬度為5 6mm。優(yōu)選的，發(fā)泡材料20的寬度等于支撐通道16底面的寬度，該尺寸由發(fā)泡材料20的膨脹倍率以及發(fā)泡材料20與 鈑金壁的間距決定。術(shù)語“寬度”在整個申請中使用，用于表示發(fā)泡材料20在支撐通道16 的尺寸，該尺寸在支撐通道16的平面內(nèi)。
若沒有固定結(jié)構(gòu)，在形成泡沫的過程中因?yàn)榕菽牧媳旧頍o支承力，由于重力作 用故其在發(fā)泡材料20熔融之后會下垂，且發(fā)泡材料20在膨脹過程中存在內(nèi)應(yīng)力，從而導(dǎo)致 發(fā)泡時候膨脹膠條扭曲變形，脫離支撐通道16。當(dāng)要密封的空腔的軸線大致水平時，該問題 尤其嚴(yán)重，發(fā)泡材料20 (其垂直于空腔軸線)大致垂直放置，并且下垂趨勢限制泡沫向空腔 壁上部的膨脹，結(jié)果，密封可能不完整。因此為了確保足夠的密封而使用較大量的發(fā)泡材料 20，這也增大了密封的重量與成本。當(dāng)要密封的空腔橫截面為不規(guī)則或具有一些尖銳的銳 角時，該問題尤為嚴(yán)重。因而發(fā)泡材料20需要一些支承、固定結(jié)構(gòu)限制上述缺陷。
優(yōu)選的，如圖2所示，膨脹膠塊在支撐通道16的中間位置均勻的分布一圈一定數(shù) 量的固定柱15，用于限制和固定發(fā)泡材料20，防止發(fā)泡材料20在發(fā)泡前后脫離支架10，特 別是對于垂直放置的膨脹膠塊該結(jié)構(gòu)顯得尤為重要。
優(yōu)選的，對于發(fā)泡材料20的固定方式也可采取圖7(d)和圖7(e)所示的拉料孔 18，也可混合采用上述的幾種方式。對于圖7(d)所示的拉料孔18，孔的中心在L形支撐通 道16的中央，且位于發(fā)泡層的孔徑比位于支撐通道16的另一側(cè)的孔徑小，孔呈圓錐狀結(jié) 構(gòu)，圓錐的錐角為20 60° ,較好的為25 45° ,發(fā)泡層一側(cè)孔直徑為1. 5 4mm,較好的 為2. 5 3. 5mm，通過此種方法可以較好地將發(fā)泡材料20固定在支撐通道16上。圖7 (e) 所示的是另外一種拉料孔18，此種拉料孔18結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜一些，需要在支撐通道16的另一 側(cè)起一定數(shù)量的凸臺，凸臺上的圓孔直徑比位于支撐通道16上孔的直徑略大，為3 6mm。 當(dāng)然也可采用其他不規(guī)則形狀的拉料孔18，如長方形、正方形、長圓形、多邊形等。
優(yōu)選的，如圖2所示，在L形支撐通道16和中央隔板11之間設(shè)有一個階梯狀的結(jié) 構(gòu)臺階17，此臺階17可以限制發(fā)泡材料20的膨脹方向，同時可以防止在二次注塑過程中發(fā) 泡材料20溢料，從而影響膨脹膠塊的外觀質(zhì)量。整個臺階面的寬度為O. 5 2_，較好的為O.8 L 5mmο
優(yōu)選的，如圖7(f)所示，支撐通道也可以為T形，T形支撐通道本身也可作為發(fā)泡 材料20的固定結(jié)構(gòu)。T形支撐通道可以改善發(fā)泡材料20的定向性，發(fā)泡材料20在受熱膨 脹的過程中，體積的變化能按一定的方向進(jìn)行膨脹，且在膨脹過程中受重力作用較小，特別 適用于水平裝置的膨脹膠塊，其發(fā)泡材料20支撐通道16截面為T形結(jié)構(gòu)，因此可以大大簡 化設(shè)計(jì)的復(fù)雜度和降低模具制造成本。
優(yōu)選的，支撐通道也可以是圖7(g)所示的C形支撐通道或圖7(h)所示的U形支 撐通道，這兩種結(jié)構(gòu)可在三面圍住發(fā)泡材料20，從而發(fā)泡材料20只能在徑向優(yōu)先膨脹。但 是由注塑法制成依照圖4(b)的膨脹膠塊也存在一定的缺點(diǎn)，比如成型注塑模具需要可移 動的滑塊結(jié)構(gòu)，滑塊在將支架材料射入模具期間占據(jù)C形或U形支撐通道的內(nèi)腔。為了脫 模，必須沿中央隔板11的水平方向?qū)⑦@些滑塊如此遠(yuǎn)地移開，其滑塊占據(jù)模具的部分空間 導(dǎo)致可成型部件的空間變小，因而增加了模具成本，同時單件成本也隨之增加，降低生產(chǎn)效 率。而且采用三明治結(jié)構(gòu)，由于發(fā)泡材料20夾在兩個熱塑性板材之間形成三面包覆，其在 熱反應(yīng)過程中受熱面積就會減少，且由于受支撐板的阻隔傳熱速度會降低，導(dǎo)致在規(guī)定的 時間內(nèi)不能充分受熱膨脹或達(dá)不到預(yù)期的膨脹效果。
優(yōu)選的，上述支架10可以通過注塑方法成本低廉地制造，其中，在第一步驟中通 過將熱塑性材料注射到注塑模具之中，而制成由中央隔板11，卡扣12、12'，L形支撐通道 16 一體式的支架10。在脫模過程中沿著垂直于中央隔板11的方向使注塑模具的兩個成型 半部件相互拉開。然后在第二步驟中，在適當(dāng)?shù)牡诙⑺苣＞咧?，將可熱膨脹的發(fā)泡材料20 澆注到L形支撐通道16上。同樣在該第二工作步驟中進(jìn)行脫模，脫模同樣沿著垂直于中央 隔板11的方向，脫模后形成膨脹膠塊，如圖4(b)、圖5、圖6(a)和圖7(a)所示。
如圖6(b)所示，膨脹膠塊的剖面為U形，條狀發(fā)泡材料21固定在U形結(jié)構(gòu)的兩端， 在三個邊角部位發(fā)泡材料20有突出部位22、23、24。發(fā)泡材料20的寬度一般設(shè)定在4 8mm，較好的為5 6mm，發(fā)泡材料20截面的尺寸由發(fā)泡材料20的膨脹倍率以及發(fā)泡材料 20與鈑金壁的間距決定。因?yàn)樵诩訜岚l(fā)泡材料20進(jìn)行激活發(fā)泡劑的過程中，可熱膨脹的發(fā) 泡材料20不僅會在所期望的徑向方向發(fā)生膨脹以密封支架10和空腔壁之間的空隙，而且 也有很大部分垂直于中央隔板11的平面在L形支撐通道16的敞開側(cè)發(fā)生膨脹，再者固定 柱15或拉料孔18也會對發(fā)泡產(chǎn)生一定影響，這意味著，設(shè)定發(fā)泡材料20的尺寸是必須考 慮到這種并非所希望的膨脹。對于膨脹倍率在800%以上的發(fā)泡材料20，發(fā)泡材料20厚度 為3 IOmm,較好的為4 8mm。厚度用于表不發(fā)泡材料20外表面與支撐通道16內(nèi)表面 之間的尺寸，該尺寸垂直于支撐通道16平面。
由于空腔結(jié)構(gòu)采用的鈑金片材搭接，不可避免的存在邊角部位，這些部位的填充 密封與材料的填充性能有關(guān)，而這些部位往往不能進(jìn)行充分的密封，如圖7(a)、圖7(b)和 7(c)所示，發(fā)泡材料20采用突出結(jié)構(gòu)22、23、24，優(yōu)選的，突出結(jié)構(gòu)22、23、24的斷面形狀為 多邊形，其頂端與支撐通道16內(nèi)表面的尺寸大于發(fā)泡材料20的厚度。
然后，將上述的膨脹膠塊安裝到汽車車身的待密封空腔中，如圖1中示意的位置， 將膨脹膠塊的中央隔板11垂直于待密封空腔的縱軸線布置。
如圖8(a)和(b)所示，膨脹膠塊在鈑金30、40、50所組成的空腔中的形態(tài)，需要 說明的是并不是膨脹材料的輪廓與鈑金的距離是一致的，如前所述為了保證邊角部位的密 封，膨脹材料與鈑金基本是貼合狀態(tài)，但這并不影響鈑金的電泳效果。通常利用陰極電泳 涂漆硬化的烘烤工藝來激活可膨脹材料并使之膨脹，通常加熱條件為140 200°C，時間為 15 25min。膨脹材料經(jīng)過受熱后膨脹均勻地向外擴(kuò)展將支架10和鈑金壁連接起來，從而 封堵住整個截面。
如9(a)和圖9(b)所示，可熱膨脹的帶狀發(fā)泡材料20在徑向上的L形支撐通 道16膨脹出來，并且牢固地附著在待密封空腔的內(nèi)壁上，進(jìn)而硬化成型，形成均勻的泡沫， 帶有小的封閉的小單元。由此，汽車車身的所述空腔被完全密封。
實(shí)施例2
本實(shí)施例提供一種膨脹膠塊的制備、安裝方法，包括以下步驟
優(yōu)選的，在第一步驟中在垂直于能移動的成型半部件的脫模方向?qū)崴苄圆牧献?射到注塑模具之中，制成由中央隔板11，卡扣12、12'，L形支撐通道16—體式的支架10。 冷卻后將支架10脫模，在脫模過程中沿著垂直于中央隔板11的方向使注塑模具的兩個成 型半部件相互拉開；
在第二注塑模具中，將可熱膨脹的發(fā)泡材料20澆注到L形支撐通道16上。同樣 在該第二工作步驟中進(jìn)行脫模，脫模同樣沿著垂直于中央隔板11的方向，脫模后形成膨脹膠塊，如圖4 (a)、圖5、圖6(a)和圖7(a)所示。
當(dāng)然，上述第一步驟可以通過雙色注塑直接成型，形成膨脹膠塊。
通過上述步驟支架10可以通過注塑方法成本低廉地制造。
然后在第二步驟中，將膨脹膠塊的中央隔板垂直于待密封空腔的縱軸線布置膨脹 膠塊，如圖1所示的位置。
本發(fā)明除應(yīng)用于汽車前擋板上部空腔結(jié)構(gòu)外，還可應(yīng)用的汽車車身典型空腔有車 身的A柱上部、A柱下部、B柱中部或下部、C柱、門檻、后輪罩等部位。其它需要密封的空腔 有車底縱梁、前縱梁、翼子板支架10空腔等。
優(yōu)選的，然后在第三步驟中，利用陰極電泳涂漆硬化的烘爐的烘烤工藝來激活可 膨脹材料并使之膨脹，加熱溫度為140 200°C，時間為15 25min。熱膨脹密封材料經(jīng)過 受熱后膨脹均勻地向外擴(kuò)展將支架和鈑金壁連接起來，可有效地把該處的空腔支撐通道16 阻隔，達(dá)到全封閉，從而防止灰塵、水、空氣和其它有害物質(zhì)侵入，阻止經(jīng)車身空隙而傳入的 噪音，達(dá)到進(jìn)一步改善和提高轎車座艙內(nèi)的隔振、隔音、減振、降噪的目的，使汽車的NVH性 得到了提升。
可以理解的是，以上實(shí)施方式僅僅是為了說明本發(fā)明的原理而采用的示例性實(shí)施 方式，然而本發(fā)明并不局限于此。對于本領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員而言，在不脫離本發(fā)明的精 神和實(shí)質(zhì)的情況下，可以做出各種變型和改進(jìn)，這些變型和改進(jìn)也視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種膨脹膠塊，包括支架和膨脹材料，所述的支架與待密封空腔的形狀相匹配；在所述的支架設(shè)有至少一個用于將支架固定在待密封空腔中的固定件；在所述的支架周邊設(shè)有突出的支撐通道，所述的膨脹材料位于所述的支撐通道內(nèi)； 所述的支架的中央設(shè)有中央隔板，所述的固定件設(shè)置于中央隔板的一側(cè)；所述的支撐通道設(shè)置于中央隔板的周邊；其特征在于，所述的膨脹材料與待密封空腔的邊角相對應(yīng)的部位為突出部分。
2.如權(quán)利要求1所述的膨脹膠塊，其特征在于，所述的突出部分與待密封空腔的內(nèi)壁的距離為I 2mm。
3.如權(quán)利要求1所述的膨脹膠塊，其特征在于，所述的中央隔板的中央位置的一側(cè)或兩側(cè)設(shè)有支撐板。
4.如權(quán)利要求1所述的膨脹膠塊，其特征在于，所述的支撐通道內(nèi)部間隔設(shè)置用于固定膨脹材料的固定柱。
5.如權(quán)利要求1所述的膨脹膠塊，其特征在于，所述的支撐通道設(shè)有拉料孔，所述的拉料孔位于膨脹材料一側(cè)的孔徑小于位于支撐通道的另一側(cè)的孔徑。
6.如權(quán)利要求1所述的膨脹膠塊，其特征在于，所述的支撐通道采用L形；所述的L形支撐通道的底面寬度為4 8mm。
7.如權(quán)利要求1所述的膨脹膠塊，其特征在于，所述的中央隔板和所述的L形支撐通道之間設(shè)有臺階。
8.如權(quán)利要求1所述的膨脹膠塊，其特征在于，所述的支撐通道采用T形或U形或C形結(jié)構(gòu)。
9.如權(quán)利要求1所述的膨脹膠塊，其特征在于，所述的支架由熱塑性合成材料注塑形成，所述的熱塑性合成材料為聚酰胺、聚酰亞胺、聚對苯二甲酸乙二醇酯中的任意一種；所述的膨脹材料的包括聚合物基粘合劑和發(fā)泡劑，其中，聚合物基粘合劑為乙烯-醋酸乙烯共聚物、乙烯-甲基丙烯酸酯的共聚物、苯乙烯與丁二烯共聚物、苯乙烯與異戊二烯共聚物，聚乙烯醇縮丁醛、丁苯橡膠、聚丁二烯橡膠中的任意一種。
10.如權(quán)利要求1-9任一所述的膨脹膠塊的制備、安裝方法，其特征在于，包括如下步驟(1)將支架注塑成型；再通過二次注塑將膨脹材料注塑成型于支撐通道，形成膨脹膠塊；或通過雙色注塑直接成型，形成膨脹膠塊；(2)將膨脹膠塊設(shè)置于待密封空腔；(3)在140 200°C的溫度下、烘烤15 25min，進(jìn)行膨脹密封。
全文摘要
本發(fā)明提供一種膨脹膠塊及其制備、安裝方法，屬于空腔密封技術(shù)領(lǐng)域，其可解決現(xiàn)有的膨脹膠塊對待密封空腔的邊角部位密封不徹底的問題。本發(fā)明的密封膠塊，通過將膨脹材料與待密封空腔的邊角相對應(yīng)的部位設(shè)為突出部分，突出部分在寬度和高度兩個方向突出于膨脹材料，解決了上述問題。同時，提供一種膨脹膠塊的制備、安裝方法，膨脹膠塊的能夠通過注塑方法成本低廉地制造，方便地安裝。
文檔編號B60R13/08GK102991434SQ201210551520
公開日2013年3月27日 申請日期2012年12月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月18日
發(fā)明者齊海東, 徐衍, 張俊華 申請人:奇瑞汽車股份有限公司