CN117241987A

CN117241987A - 绝缘元件

Info

Publication number: CN117241987A
Application number: CN202280032126.XA
Authority: CN
Inventors: R·克鲁克
Original assignee: Sika Technology AG
Current assignee: Sika Technology AG
Priority date: 2021-06-11
Filing date: 2022-06-09
Publication date: 2023-12-15
Also published as: EP4351955A1; EP4101739A1; US20240181974A1; WO2022258786A1

Abstract

本发明涉及一种用于将车辆内的结构元件绝缘的绝缘元件，其包括：至少两个相互连接的模块，所述模块构造为基本上相同的，并且模块分别具有载体和布置在该载体上的可膨胀材料。此外，所述绝缘元件还包括至少一个用于将该绝缘元件固定在结构元件上的固定元件，该固定元件与至少一个模块连接。

Description

绝缘元件

技术领域

本发明涉及一种用于在机动车中将结构元件绝缘的绝缘元件。

背景技术

在许多情况下，组件(例如交通和运输工具、尤其是水上交通工具或陆上交通工具或空中交通工具的车身和/或框架)具有带空腔的结构，以便能实现轻量化结构。但这些空腔引起各种问题。根据空腔的类型，必须将其密封以防止能导致组件腐蚀的水分和污物侵入。通常还希望显著增强空腔和因此组件，但保持低的重量。通常还需要使空腔和因此组件稳定，以减少否则会沿着空腔或穿过空腔传递的噪声。这些空腔中的许多空腔具有不规则的形状或窄小的尺寸，使得其难以正确密封、增强和阻尼。

因此，尤其是在汽车制造中以及飞机和船艇制造中使用密封元件(英文：baffle)来密封和/或在声学上隔离空腔，或使用增强元件(英文：reinforcer)来增强空腔。

在图1中示意性示出汽车的车身。车身10在此具有多个带空腔的不同结构、如柱14和梁或支撑体12。这种带空腔的结构元件12、14通常用密封和/或增强元件16来密封或增强。

迄今已知的密封元件和/或增强元件的缺点是，必须为每个车身形状和为车身的每个空腔制造一个单独配合的元件。这导致了高的开发成本和制造成本，并且特别是在车型系列较小的情况中是不利的。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种改进的用于将机动车中的结构元件绝缘的绝缘元件，该绝缘元件避免了现有技术的缺点。该绝缘元件特别是应该在小批量生产中具有经济优势，并且总体上降低绝缘元件的开发成本和制造成本。

该目的通过一种用于将机动车中的结构元件绝缘的绝缘元件得以实现，该绝缘元件包括：至少两个相互连接的模块，所述模块构造为基本上相同的，并且模块分别具有载体和布置在该载体上的可膨胀材料；和至少一个用于将绝缘元件固定在结构元件上的固定元件，该固定元件与至少一个模块连接。

本发明的核心思想特别是在于，通过标准化构件(模块和固定元件)可以提供许多不同的绝缘元件，利用这些绝缘元件可以对许多不同形状的空腔进行绝缘。这提供的优点是，能够以大的件数生产用于构成绝缘元件的模块，这在模具成本和开发成本方面是有利的。特别是在注塑的情况中，需要大的件数，以便能够经济高效地生产。

术语“绝缘元件”或者“绝缘”或者“绝缘的”与本发明相关地包含用于将结构元件隔离和/或封闭和/或绝缘的元件或者结构或者方法步骤。在此，这种绝缘元件的这些不同的特性可以单独存在，也可以以相互组合的形式存在。

在一个示例性的实施方式中，所述绝缘元件具有至少两个用于将该绝缘元件固定在结构元件上的固定元件。

这样的构造设计的优点是，绝缘元件因此可以-特别是针对扭曲-更加可靠地固定在结构元件上。

在一个示例性的发展中，在所述两个固定元件之间布置有至少一个模块。

在一个示例性的发展中，在所述两个固定元件之间布置有至少两个或者至少三个或者至少四个模块。

在一个示例性的实施方式中，至少一个模块没有布置在所述两个固定元件之间。

这样的构造设计的优点是，在固定元件的范围内的区域因此可以更好地发泡。

在一个示例性的实施方式中，所述绝缘元件包括至少三个或者至少四个或者至少五个模块。

在一个示例性的实施方式中，所述模块在绝缘元件的装配状态中沿结构元件的纵轴线的方向布置成相互覆盖的。

在一个示例性的实施方式中，所述载体具有至少一个支承壁，该支承壁在绝缘元件的装配状态中基本上垂直于结构元件的纵轴线延伸。

这样的构造设计的优点是，可膨胀材料的膨胀因此被支承壁引向沿径向远离绝缘元件的纵轴线的方向。因此结构元件中的空腔可更高效地发泡，或者需要更少的材料投入。

在一个示例性的发展中，所述载体具有两个相互连接的支承壁，这些支承壁基本上相互平行定向。

这样的构造设计的优点是，通过这种方式，更好地沿远离绝缘元件的纵轴线的径向方向引导膨胀，从而可以实现更具有针对性的和更高效的发泡。

在一个示例性的实施方式中，所述可膨胀材料布置在支承壁上。

在一个示例性的实施方式中，所述可膨胀材料具有5mm至20mm的厚度、优选8mm至17mm、特别优选10mm至15mm的厚度。

在一个示例性的实施方式中，所述模块分别具有第一联接元件和第二联接元件，其中相邻的模块分别通过这些联接元件相互连接。

在第一示例性的发展中，这些联接元件构造为插接式连接。在此，第一联接元件例如可构造为插头，该插头可***构造为开口的第二联接元件中。

在一个示例性的发展中，所述联接元件在此构造为抗旋转的。例如，所述联接元件的横截面为此可具有***或者类似物。

在第二示例性的发展中，这些联接元件构造为具有卡扣装置的紧固夹子。在此，第一联接元件例如可构造为夹子，该夹子可***构造为相应的夹子开口的第二联接元件中。

在第三示例性的发展中，这些联接元件构造为粘接表面。在此，第一联接元件例如可构造为表面，该表面可与同样构造为表面的第二联接元件粘合在一起。

在一个示例性的发展中，所述两个表面构造为基本上平面的或者彼此相反的。这样做的优点是，因此可实现较大的粘合面。

在一个示例性的实施方式中，所述至少两个模块与所述至少一个固定元件通过联接元件相互连接，使得所述各个元件不能彼此相对运动。特别是所述各个元件相互刚性连接。

在一个示例性的实施方式中，模块具有一个长度和一个宽度，所述长度和宽度分别在绝缘元件的装配状态中相对于结构元件的纵轴线测得。

在一个示例性的实施方式中，模块的长度在10mm与80mm之间、优选在15mm与50mm之间、特别优选在20mm与35mm之间。

在一个示例性的实施方式中，模块的宽度在10mm与80mm之间、优选在15mm与50mm之间、特别优选在20mm与35mm之间。

在一个示例性的实施方式中，可膨胀材料的厚度(其在绝缘元件的装配状态中沿结构元件的纵轴线测得)在模块的同样在绝缘元件的装配状态中沿结构元件的纵轴线测得的长度的30％与95％之间。

在一个示例性的发展中，可膨胀材料的厚度在模块长度的40％与90％之间，或者在50％与85％之间。

在一个示例性的实施方式中，模块的轮廓构造为正方形或者圆形的。在一个示例性的发展中，模块的轮廓基本上对应于支承壁的轮廓。

这样的构造设计的优点是，通过这种方式可以实现向着所有沿径向远离绝缘元件的纵轴线的方向的均匀发泡。

在一个示例性的实施方式中，所述固定元件构造为夹子、特别是具有卡扣装置的紧固夹子。

在一个备选的实施方式中，所述固定元件构造为环状体或者钩子。

在一个示例性的实施方式中，所述固定元件具有第一联接元件和第二联接元件，并且所述固定元件的联接元件与模块的联接元件兼容。在一个示例性的发展中，所述联接元件构造为与上述模块的联接元件相同。

可膨胀材料

作为膨胀材料原则上可使用不同的可发泡材料。在此，所述材料能够具有或不具有增强特性。通常，可膨胀材料通过热、湿度或电磁辐射而膨胀。

这种可膨胀材料通常具有化学或物理发泡剂。化学发泡剂是在温度、湿度或电磁辐射的影响下分解的有机或无机化合物，其中至少一种分解产物是气体。作为物理发泡剂例如能够使用在温度升高时转化为气态聚集态的化合物。由此，化学和物理发泡剂都能够在聚合物中产生泡沫结构。

优选可膨胀材料是热发泡的，在此使用化学发泡剂。适合的化学发泡剂例如是偶氮二甲酰胺、磺酰肼、碳酸氢盐或碳酸盐。适合的发泡剂例如也能够从荷兰阿克苏诺贝尔公司以商品名或从美国Chemtura公司以商品名/>商购。发泡所需的热量能够通过外部热源或内部热源、如放热化学反应引入。可发泡材料优选可在≤250℃、尤其是100℃至250℃、优选120℃至240℃、优选130℃至230℃的温度下发泡。

适合的可膨胀材料例如是在室温下不流动的单组分环氧树脂体系，其尤其是具有增加的冲击韧性并且包含触变剂、如气溶胶或纳米粘土。此类环氧树脂体系例如包含20至50重量％的液态环氧树脂、0至30重量％的固体环氧树脂、5至30重量％的韧性改性剂、1至5重量％的物理或化学发泡剂、10至40重量％的填充剂、1至10重量％的触变剂和2至10重量％的热活化硬化剂。适合的韧性改性剂是基于丁腈橡胶或聚醚多元醇聚氨酯衍生物的反应性液体橡胶、核壳聚合物和技术人员已知的类似体系。

同样适合的可膨胀材料是含有发泡剂的单组分聚氨酯组合物，其由含有OH基团的结晶聚酯与其它多元醇、优选聚醚多元醇以及具有封端的异氰酸酯基团的多异氰酸酯混合而成。结晶聚酯的熔点应≥50℃。多异氰酸酯的异氰酸酯基团例如能够用亲核试剂如己内酰胺、苯酚或苯骈恶唑酮封端。此外，封端多异氰酸酯，例如用于粉末涂料技术并且可从德国Degussa有限公司例如以商品名BF 1350和/>BF 1540商购获得的封端多异氰酸酯也是适合的。技术人员已知并且例如在EP 0 204 970中描述的所谓的包封或表面失活的多异氰酸酯也用作异氰酸酯。

此外，例如在WO 2005/080524 A1中描述的、含有发泡剂的双组分环氧树脂/聚氨酯组合物也适合作为可膨胀材料。

此外，含有发泡剂的乙烯醋酸乙烯酯组合物也适合作为可膨胀材料。

同样适合的可膨胀材料例如以商品名240、/>250或255由美国Sika公司出售并在专利US 5,266,133和US 5,373,027中被描述。这种可膨胀材料对于本发明是特别优选的。

优选的具有增强特性的可膨胀材料例如是由美国Sika公司以商品名941出售的材料。US 6,387,470中描述了这种材料。

在一个示例性的实施方式中，可膨胀材料具有800％至5000％、优选1000％至4000％、特别优选1500％至3000％的膨胀率。具有这种膨胀率的可膨胀材料的优点是，因此可实现结构元件针对液体和声音的可靠密封或者绝缘。

在一个示例性的实施方式中，所述可膨胀材料构造为温度诱发材料。

这样做的优点是，因此可以将用于烘烤浸漆液体的烘箱用于使可膨胀材料膨胀并且从而将空腔绝缘。因此，无需额外的加工工序。

载体

载体能够由任意材料制成。优选的材料是：塑料、尤其是聚氨酯、聚酰胺、聚酯和聚烯烃、优选耐高温聚合物如聚苯醚、聚砜或聚醚砜，它们尤其也是发泡的；金属、尤其是铝和钢；或生长的有机材料、尤其是木材或其它(压制)纤维材料或玻璃状材料或陶瓷材料；尤其是此类发泡材料；或这些材料的任意组合。特别优选使用聚酰胺、尤其是聚酰胺6、聚酰胺6,6、聚酰胺11、聚酰胺12或它们的混合物。

此外，所述载体可具有任何构造和任何结构。它例如可以是实心、空心或发泡的，或者具有网格状结构。所述载体的表面通常可以是光滑的、粗糙的或者有纹理的。

在可膨胀材料位于载体上的绝缘元件的情况下，制造方法根据载体是否由可通过注塑加工的材料制成而不同。如果是这种情况，则通常使用双组分注塑方法。在此首先注入第一组分，在此情况下是载体。在第一组分固化后，扩大或调整模具中的型腔，或将制成的注塑坯件放置到新的模具中，并且借助第二注塑单元将第二组分、在此情况下是可膨胀材料注塑到第一组分上。

如果载体由不能通过注塑方法制造的材料、即例如由金属制成，则将载体放置到相应的模具中并将可膨胀材料注塑到载体上。当然，也存在用特殊的固定装置或固定方法将可膨胀材料固定在载体上的可能性。

此外，载体也能够通过其它方法、例如通过挤出来制造。

***

此外，开头所述的目的通过机动车中的一种***得以实现，该***包括：具有空腔的结构元件；和根据上述说明的绝缘元件，该绝缘元件布置在结构元件的空腔中。

在一个示例性的实施方式中，所述结构元件是机动车车身的立柱或梁或支撑体。

附图说明

下面借助实施例并参照示意图对本发明的细节和优点进行说明。

附图示出：

图1是车身的示例图；

图2a至2d是示例性绝缘元件或者其构件的示意图；

图3a和3b是示例性绝缘元件或者其构件的示意图；

图4是示例性模块的示意图。

具体实施方式

在图2a至2d中示意性地示出了一个示例性的绝缘元件16或者其构件。在此，在图2a中示出了完整的绝缘元件16，在图2b中示出了所述绝缘元件16的单个模块6的横截面，在图2c中示出了所述绝缘元件16的单个模块6的俯视图，而在图2d中示出了一个在装配在一个结构元件12、14中的状态中的绝缘元件16。

在这个实施例中，所述绝缘元件16包括五个模块6和两个固定元件8。在此，全部模块6布置在两个固定元件8之间。

模块6和固定元件8分别具有兼容的联接元件2、3，相邻的元件6、8通过这些联接元件相互连接。在这个示例中，所述联接元件2、3构造为插接式连接。

在这个实施例中，所述模块6具有一个圆形轮廓。在此，载体11具有一个支承壁4，该支承壁构造为，使得该支承壁在绝缘元件16的装配状态中基本上垂直于结构元件12、14的纵轴线15延伸。在此，可膨胀材料13布置在这个支承壁4上。当可膨胀材料13膨胀时，该膨胀通过支承壁14引向沿径向远离结构元件12、14的纵轴线15的方向。这导致对所述结构元件12、14的空腔特别高效地发泡。

所述模块6具有宽度5和长度7，其中该长度7是指在装配状态中的长度(图2a)。可膨胀材料13具有的厚度9是在绝缘元件16的装配状态中沿结构元件12、14的纵轴线15的方向测量的(图2b)。如在这个实施例中示出的那样，可膨胀材料13的该厚度9例如可对应于模块6的长度7的约50％。

在图3a和3b中示意性地示出一个绝缘元件16或者其构件6、8的另一个实施例。在这个示例中，所述模块6分别具有两个支承壁4，其中可膨胀材料13布置在这些支承壁4之间。所述支承壁4通过两个由可膨胀材料13包围的肋条相互连接。

在这个实施例中，联接元件2、3构造为粘接表面。在此，模块6和固定元件8的这些粘接表面相互配合，从而所述构件6、8是相互兼容的，因此可以由相同的构件6、8构成不同的绝缘元件16。

图3b中的绝缘元件16包括八个模块6和两个固定元件8，其中五个模块6布置在固定元件8之间，而三个模块6未布置在固定元件8之间。

最后，在图4中示意性地示出了模块6的第三实施例。在该实施例中，联接元件2、3包括多个销钉状的延长部和多个配设的开口。载体11也有一个支承壁4，可膨胀材料13布置在该支承壁上。

附图标记列表

1 ***

2 第一联接元件

3 第二联接元件

4 支承壁

5 (模块)宽度

6 模块

7 (模块)长度

8 固定元件

9 可膨胀材料的厚度

10 车身

11 载体

12 结构元件

13 可膨胀材料

14 结构元件

15 纵轴线

16 绝缘元件

Claims

1.用于将机动车中的结构元件(12，14)绝缘的绝缘元件(16)，该绝缘元件(16)包括：

至少两个相互连接的模块(6)，所述模块(6)构造为基本上相同的，并且模块(6)分别具有载体(11)和布置在该载体(11)上的可膨胀材料(13)；和

至少一个用于将绝缘元件(16)固定在结构元件(12，14)上的固定元件(8)，该固定元件(8)与至少一个模块(6)连接。

2.根据权利要求1所述的绝缘元件(16)，其中，该绝缘元件(16)具有至少两个用于将该绝缘元件(16)固定在结构元件(12，14)上的固定元件(8)。

3.根据权利要求2所述的绝缘元件(16)，其中，在所述两个固定元件(8)之间布置有至少一个模块(6)。

4.根据权利要求2或3中任一项所述的绝缘元件(16)，其中，至少一个模块(6)没有布置在所述两个固定元件(8)之间。

5.根据前述权利要求中任一项所述的绝缘元件(16)，其中，该绝缘元件(16)包括至少三个或者至少四个或者至少五个模块(6)。

6.根据前述权利要求中任一项所述的绝缘元件(16)，其中，所述模块(6)在绝缘元件(16)的装配状态中沿结构元件(12，14)的纵轴线(15)的方向布置成相互覆盖的。

7.根据前述权利要求中任一项所述的绝缘元件(16)，其中，所述载体(11)具有至少一个支承壁(4)，该支承壁在绝缘元件(16)的装配状态中基本上垂直于结构元件(12，14)的纵轴线(15)延伸。

8.根据权利要求7所述的绝缘元件(16)，其中，所述载体(11)具有两个相互连接的支承壁(4)，这些支承壁基本上相互平行定向。

9.根据权利要求7或8中任一项所述的绝缘元件(16)，其中，所述可膨胀材料(13)布置在支承壁(4)上。

10.根据前述权利要求中任一项所述的绝缘元件(16)，其中，所述模块(6)分别具有第一联接元件(2)和第二联接元件(3)，其中相邻的模块(6)分别通过这些联接元件(2，3)相互连接。

11.根据前述权利要求中任一项所述的绝缘元件(16)，其中，模块(6)的轮廓构造为正方形或者圆形的。

12.根据前述权利要求中任一项所述的绝缘元件(16)，其中，所述可膨胀材料(13)具有5mm至20mm的厚度(9)。

13.根据前述权利要求中任一项所述的绝缘元件(16)，其中，所述固定元件(8)构造为夹子或者环状体或者钩子。

14.根据前述权利要求中任一项所述的绝缘元件(16)，其中，所述固定元件(8)具有第一联接元件(2)和第二联接元件(3)，并且所述固定元件(8)的联接元件(2，3)与模块(6)的联接元件(2，3)兼容的。

15.机动车中的***，该***包括：

具有空腔的结构元件(12，14)；和

根据权利要求1至14中任一项所述的绝缘元件(16)；

该绝缘元件(16)布置在结构元件(12，14)的空腔中。