(57)【要約】本発明は、間に空間を形成する複数の面を有する構造体（２０）の密閉及び／または構造的補強に適した膨張性事前形成プラグ（１０）に関する。プラグ（１０）は、少なくとも、外面を有する膨張性の内核（１２）と、内核（１２）を実質的に被包していることが好ましい移動可能な外皮（１４）で構成されている。好ましい実施例では、未膨張プラグ（１０）の形状は、間に空間を形成する複数の面と膨張時に結合するよう設計されている。粘着性のある外皮（１４）は、室温では粘着性を持たないが、膨張が始まると、内核が膨張するに伴って、周囲の外皮（１４）が共に移動していく。しばらく膨張した後で、外皮（１４）が、間に空間を形成している複数の面の壁（２２）と内核（１２）の外面に永続的に接着するかまたは結合することが好ましい。このようなプラグ（１０）を使用する方法も開示される。
2004507670.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
間に空間を形成する複数の面の密閉または構造的補強に適した膨張性事前形成プラグにおいて、
外面を有する膨張性内核と、
前記内核を実質的に被包する外皮とからなり、外部から刺激を与えたときに前記内核が膨張し、前記外皮の少なくとも一部が前記空間を形成している面の一部と接触するまで、前記外皮を移動させることを特徴とするプラグ。
【請求項２】
前記外部からの刺激は熱、放射、熱エネルギ、圧力、化学薬品、及び水分からなる群から選択されることを特徴とする、請求項１に記載のプラグ。
【請求項３】
前記内核は、エチレンコポリマ、エチレンターポリマ、ポリマを生成するのに使用するモノマ、およびエポキシベースの構造発泡材からなる群から選択したベース材料を用いて合成されることを特徴とする、請求項１または２に記載のプラグ。
【請求項４】
前記ポリマを生成するのに使用するモノマは、酢酸ビニル、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、及びアルファオレフィンからなる群から選択されることを特徴とする、請求項３に記載のプラグ。
【請求項５】
前記外皮が非粘着性であることを特徴とする、請求項１から４のいずれかに記載のプラグ。
【請求項６】
前記外皮が前記内核を完全に被包していることを特徴とする、請求項１から５のいずれかに記載のプラグ。
【請求項７】
前記内核が室温では不活性であることを特徴とする、請求項１から６のいずれかに記載のプラグ。
【請求項８】
前記外皮に接着剤が含まれていることを特徴とする、請求項１から７のいずれかに記載のプラグ。
【請求項９】
前記外皮は伸張したときに実質的に有孔とはならない材料を含むことを特徴とする、請求項１から８のいずれかに記載のプラグ。
【請求項１０】
前記外皮の表面は室温で粘着性を持たないことを特徴とする、請求項１から９のいずれかに記載のプラグ。
【請求項１１】
前記外皮が熱によって膨張することを特徴とする、請求項１から１０のいずれかに記載のプラグ。
【請求項１２】
前記プラグの形状が、前記間に空間を形成している複数の面との連結を促進するよう設計されていることを特徴とする、請求項１から１１のいずれかに記載のプラグ。
【請求項１３】
前記プラグは少なくともひとつの拡張部を持つことを特徴とする、請求項１から１２のいずれかに記載のプラグ。
【請求項１４】
前記拡張部が前記プラグの外皮と一体成形されていることを特徴とする、請求項１３に記載のプラグ。
【請求項１５】
前記拡張部が前記外皮の材料と異なる材料で形成されていることを特徴とする、請求項１３または１４に記載のプラグ。
【請求項１６】
前記拡張部が、前記プラグの膨張後にも、実質的に剛性を保持する材料からなることを特徴とする、請求項１３、１４または１５に記載のプラグ。
【請求項１７】
前記拡張部が前記間に空間を形成する複数の面の一部と機械的に係合するよう設計されていることを特徴とする、請求項１３、１４、１５または１６に記載のプラグ。
【請求項１８】
請求項１から１７のいずれかに記載された膨張したプラグを有するシーリング材。
【請求項１９】
前記外皮が前記構造体の一部に永続的に接着または結合することを特徴とする、請求項１８記載のシーリング材。
【請求項２０】
間に空間を形成する複数の面を補強及び密閉する方法において、
間に空間を形成する複数の面を有する構造を提供するステップと、
外面を有する膨張性内核と、実質的に前記内核を包囲する移動可能な外皮とを有する膨張性事前形成プラグを提供するステップと、
前記間に空間を形成している複数の空間の間に前記プラグを位置付けするステップと、さらに
前記内核を膨張させ、前記プラグの外皮を移動させるステップとからなることを特徴とする方法。
【請求項２１】
前記外皮が、前記間に空間を形成している複数の面の壁および前記内核の外面と伝導するよう、前記プラグを膨張させることを特徴とする、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記プラグ内に設けられた拡張部によって、前記プラグの膨張前に、前記間に空間を形成している複数の面内に前記プラグを位置付けすることを特徴とする、請求項２０または２１記載の方法。
【請求項２３】
前記プラグの膨張を、熱、放射、熱エネルギー、圧力、化学薬品、及び水分からなる群から選択した外部からの刺激を与えることによって開始させることを特徴とする、請求項２０、２１または２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記外部からの刺激が、前記プラグが採用されている製造ステップの一工程で供与されるようなプラグであることを特徴とする、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記膨張したプラグが、構造構成要素の空洞の構造的補強、密閉、及び／またはノイズ減衰を行うのに使用され、前記外部からの刺激に熱が用いられている、請求項２０から２４のいずれかに記載の方法。
【請求項２６】
前記空洞が自動車の一部を構成し、前記外部からの刺激が１１５℃を超える加熱である、請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
前記外部からの刺激が１４９〜２０４℃の温度範囲にある加熱である、請求項２５に記載の方法。
【請求項２８】
前記内核の膨張後の前記プラグの体積が、前記内核の膨張前の体積の少なくとも２倍であることを特徴とする、請求項２０から２７のいずれかに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、中空構造及び複数の面の間に通路または空間を有する構造を補強（強化）および／または密閉するための物と方法に関し、特に、広範にわたる用途でこのような構造体を補強および／または密閉するのに適した、膨張性内核（コア）と外皮（スキン）とから成る膨張性事前形成プラグの使用法に関する。
【０００２】
【背景技術】
近年、各種構造構成要素の中空部分の選択的強化、密閉及び共振周波数の減衰に対する要求が高まってきている。本願に引用する「中空部分」という用語は広い意味を持ち、さらに複数の面の間に形成された通路や空間を含む。このような目的の達成のために、熱活性化ポリマフォーム材など膨張可能な化学合成材を利用する事前成形補強法が開発された。
【０００３】
熱活性化膨張性フォームからなる密閉及び／または構造的補強は業界では知られているが、このような従来の補強材は、通常はモノリシック構造を有する膨張性材料からなる。このような単一構成要素からなる化学合成材は、多くの場合、２種類の異なる重要な機能を併せ持たねばならない。第１に、材料が空洞や空隙を満たすよう膨張せねばならない。第２に、同材料が補強及び／または密閉しようとする構造物の部分に、永続的に（耐久性を持って）接着するか結合せねばならない。
【０００４】
単一の化学合成材によって２種類またはそれ以上の重要な機能的役割に対処させるため、単一構成要素からなる化学合成膨張性材料の設計では、通常様々な点における妥協や、材料に関するトレードオフが要求される。例えば、単一化学合成材の均質な基材における特定の成分は、化学合成材の膨張率を向上させるが、所与の構造に対する補強材の接着を阻害する可能性もある。言い換えれば、接着を促進する成分は部品の熱膨張を阻害する可能性がある。さらに、きわめて多くの用途で、補強材が、空洞を通過する水、空気及び／または蒸気の流れを妨げるシーリング材としての役割を果たすだけでなく、振動を低減または排除するための共振周波数減衰装置としての役割も果たすことが望ましい。したがって、モノリシック材料は、多くの場合、設計に制限を与える傾向にある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、多くの場合、モノリシック構成に関連付けられる欠点と制限を認識した上で、少なくとも２種類の化学合成材からなる改良型の膨張性を持つ事前形成プラグを提供する。２種類またはそれ以上の異なる化学合成材から事前形成プラグを構成することによって、個々の化学合成材を異なる基本的役割に対処させたり、またはそのような役割を「目標とさせる」ため、さらによく適合させること、すなわち「専用化」させたりすることができる。このような専用化によって、本発明は、膨張率の向上、好ましい接着度、対腐食性の改良、及び障壁、密閉及び／または減衰の各特性を実現する一方で、上記問題の一部またはすべてを軽減するか排除することが可能な、補強、密閉及び減衰またはそれらのいずれかを目的とする改良されたプラグおよびそのための方法を提供することができる。本発明は、効率的であり、一般にはコスト効果が高く、しかも多数の用途で有用であるという、追加的特徴も持つ。
【０００６】
本発明のひとつの態様によれば、（それらの）間に空間を形成する複数の面を有する構造（一体化構造の形態を構成しうる）の密閉及び／または構造的補強に適している膨張性事前形成プラグが提供される。このプラグは、外面を有する膨張性内核とその内核を実質的に被包する外皮を有する。さらに、このプラグは、熱活性化内核と移動可能な外皮、より好ましくは実質的に内核を被包する外皮を含むことが好ましい。未硬化プラグの事前成形形状のサイズと形状は、一般的なものであってもよいし、膨張後に構造体の中空部分の内面と結合するように特に設計してもよい。外皮は、通常室温では粘着性を持たない。一般に部分的または全体的な硬化を開始させる規定量の熱を与えると、内核が膨張し、内核周囲の外皮がそれに合わせて移動するので、外皮は構造体の壁と内核の外面に永続的に（耐久性を持つように）接着するかまたは結合する。必要な場合もしくは好ましい場合、このプラグには、さらに、所与の用途でプラグの配向や配置を一時的に決めたり補助するのに使用できる、１つ以上の一体化型または接続式の位置決め装置と接続装置を含めることも可能である。
【０００７】
もうひとつの態様によれば、本発明は、（それらの）間に空間を形成する複数の面を有する構造を補強及び密閉するための方法を提供する。この方法は、（ｉ）間に空間を形成する複数の面を有する構造を提供するステップと、（ｉｉ）膨張性内核とその内核を実質的に包囲する移動可能な外皮を有する膨張性事前形成プラグを提供するステップと、（ｉｉｉ）２つの面の間に形成される空間へプラグを挿入するステップと、（ｉｖ）プラグが膨張させて結合面とすることにより、永続的に上記面に接着または結合させるステップからなる。
【０００８】
【好ましい実施例の詳細な説明】
以下に、好ましい実施例の詳細について説明する。ただし、本発明は、多くの形態で実施してもよいという点を理解されたい。したがって、以下で公開する特定の詳細は、本発明を制限するものとして解釈すべきではなく、特許請求の範囲を支持し、および当業者が事実上任意の適切な構造において本発明を実施できるようにするための、代表的な実施形態の説明として解釈すべきである。
【０００９】
図１及び図２を参照すると、本発明の原理に従った事前形成プラグ１０の実施例が示されている。事前形成プラグ１０は、熱活性化熱膨張性内核１２とこの内核をおおよそ包囲及び被包する伸縮性外皮１４からなることが好ましい。本実施例でプラグ１０は円筒形として描かれているが、プラグ１０は本発明から逸脱することなく所与の用途のニーズを満たせるよう、様々な形状やサイズで形成しうるという点を指摘しておく。さらに、外皮１４が内核１２全体を被包し、膨張及び密閉またはそのどちらかを改善及び補助することが好ましい一方で、本発明の原理上は外皮１４が内核１２を完全に被包する必要はない。
【００１０】
さらに、ひとつの好ましい実施例では、熱活性化膨張性内核を用いることとしている。ただし、温度、圧力、化学的手段、あるいはそれらに制限されない他の手段などによって、活性化されたときに膨張する、被包された混合材料など、他の材料も内核として使用可能である。
【００１１】
本発明によると、プラグ１０には、１つまたは複数のオプションの拡張部を含んでいてもよい。オプションの拡張部は、外皮１４と同じ材料で構成してもよいが、これに限定する必要はない。このような拡張部を含む場合には、その拡張部にプラグ１０の外皮１４に一体化して形成してもよいし、あるいは独立して形成してからプラグ１０と連動して機能するように適合させてもよい。一般に拡張部の基本的目的は、配置を容易にすることと、構造体内でプラグ１０の位置及び／または向きを維持できるようにすることにある。拡張部は、必須レベルの膨張率に達した後いずれかの時点で、溶解または分解するか、あるいは他の方法でプラグから分離する、一時的部分を含んでいてもよい。さらに、このような拡張部の構造は、特定の構造や用途に合わせて製造してもよいし、追加的な一時的位置付け装置や永久位置付け装置の数を低減するかこれらを排除しながら、構造内で未膨張プラグ１０の位置と方向を維持するという他の利点をも提供できる。本発明に関しては、必ずしも熱活性化構造材を必要とするすべての用途で適切であるとはいえないが、拡張部は、一体ピン、拡張ロッド、フック、ファスナ、クリップ、スナップ接続機構などを含んでいてもよい。外皮１４と一体化形成されている非常に単純な拡張部１６の例が、実施例に示されている。
【００１２】
本発明の基本的目的のひとつに沿って、内核１２は熱活性化、熱膨張性ポリマ化学合成材で構成されていることが好ましい。内核１２の化学合成材に使用可能な基材の例として、エチレン共重合体（コポリマ）やターポリマが挙げられる。それらのポリマを生成しうる単量体（モノマー）には、例えば、酢酸ビニル、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル及びアルファオレフィンなどがある。共重合体またはターポリマは、同様の分子と連結することができる、高化学反応度を有する小分子であり、２種類または３種類のモノマーで構成されている。
【００１３】
他の材料を使用可能である一方で、内核１２は、好適には高分子構造発泡材を生成する材料で形成される。通常このような構造発泡材料には、適切な成分（通常、発泡剤を含む）と混合されたときに、加熱により信頼性が高く予測可能な方法で膨張及び硬化する、エポキシ樹脂やエチレンベースのポリマなどの高分子基材が含まれる。生成される材料は、支持される物に対し所望の剛性を与えられるだけの十分な密度を有する。ひとつの実施例では、硬化前に、熱可塑材と同じ方法で後から加工可能な物体として発泡開始材が供与される。硬化後に、発泡材は架橋状態となる。
【００１４】
好ましい化学合成材の例として、ミシガン州のＬ＆Ｌ　Ｐｒｏｄｕｃｔｓ　ｏｆ　Ｒｏｍｅｏから市販されている商標名Ｌ−５２０６、Ｌ−５２０７、Ｌ−５２０８、Ｌ−５２０９、Ｌ−２１０６、Ｌ−４３００及びＬ−４５００が挙げられる。これらの化学合成材は、基本的に構造の補強を目的としているものと、基本的に密閉するための用途を目的としているものとの、主要な２種類の機能分野に分類することができる。
【００１５】
特定の構造発泡材がある用途にとって適切でありうるかどうかを示す特性として、プラスチックモジュール、ガラス遷移温度、降伏応力、降伏歪み及び膨張率などがある。
【００１６】
補強を目的とする用途では、膨張した内核１２が、圧縮条件下でエネルギを吸収できねばならない。構造補強を目的とする用途では、通常Ｌ−５２０６、Ｌ−５２０７、Ｌ−５２０８及びＬ−５２０９の化学合成材が好ましい。これに対し、密閉を目的とする用途では、膨張したセルの構造的剛性よりも、体積膨張のレベルの方がより重要である。Ｌ−２１０６、Ｌ−４３００及びＬ−４５００の化学合成材は、一般に、主として密閉機能を目的とした用途で好ましい。
【００１７】
内核１２を形成するための好ましい材料を説明したが、加熱によって活性化されるか、周囲の条件または他の外部からの刺激（例えば、水分、圧力、熱エネルギ、化学薬品、放射、時間など）によって活性化され、その用途に適した条件下で同様の予期可能で信頼性の高い方法で膨張するのであれば、他の材料から内核１２を形成することができる。通常、内核は、発泡剤が分解する温度とほぼ同じ温度の軟化点を有する、比較的堅いポリマから化学合成される。いくつかの使用可能な材料として、ポリオレフィン材、少なくともひとつのモノマタイプのアルファオレフィンを有する共重合体やターポリマ、フェノール／ホルムアルデヒド材、フェノキシ材及びポリウレタン材などのポリマに基づく化学合成材などが挙げられるが、これに限定されない。
【００１８】
熱活性化熱膨張材を採用する用途では、内核１２の形成に使用する材料の選択と化学合成に関わる重要な考慮点として、材料の反応または膨張、ならびに硬化の開始が生じる温度がある。例えば、ほとんどの用途で、室温や、または生産ラインや製造環境の環境温度で材料が反応することは好ましくない。好ましくは、内核１２は、それが自動車の構成部品と共に、高温もしくはもっと高い供給エネルギレベルで加工されるときに、自動車の組立工場で遭遇しうるような、もっと高い加工温度において反応することが好ましい。自動車の組立作業で供与される温度は、約１４８．８９〜２０４．４４℃（３００〜４００°Ｆ）の範囲内であると考えられるが、ボディ及び塗装工程では、通常、約１１５℃（２３９°Ｆ）またはそれより多少高くなる。必要な場合、発泡促進剤（Ｂｌｏｗｉｎｇ Ａｇｅｎｔ Ａｃｔｉｖａｔｏｒ）を混合しておき、上記範囲外の温度で膨張させることも可能である。
【００１９】
プラグ１０の化学合成材の硬化は、特にプラグ１０がいくつかの熱サイクルを通過するような用途では重要である。このような場合、プラグ１０及び化学合成材成分を適切に硬化させると、膨張した化学合成材が後続の加熱処理中につぶれることなく、必要なレベルの構造上の支持を提供するのに役立つ。
【００２０】
本発明の特徴は、２つの異なる構成部品すなわち、内核１２と外皮１４とに膨張と接着という別々の機能を割当て、それぞれの機能を独立に適合および対応できるという点にある。本発明の内核１２は、基本的には補強の対象となる構造体に対する接触による接着の促進ではなく、膨張性の向上に関与するので、内核１２の化学合成材の組成が単純化されて利点が増し、さらに従来から利用可能であった材料によって実現される安定性レベルよりも高い安定性レベルが達成される。これに対し、ある種の単一構成の補強材では、１８種類以上の成分が必要である。このような複雑さから反応度が高く、その結果保管寿命が短くなってしまうことが考えられる。
【００２１】
外皮１４は、内核１２の外面の少なくとも一部を覆っている。ひとつの好ましい実施例では、外皮１４は、実質的に内核１２を取り囲んでいる。本発明は、特定の材料構成に制限されないが、外皮は、通例、プラグ１０の重量換算で約１％〜約３０％を有し、さらに好ましくは、約１０％〜２０％を有している。外皮１４の厚みは、半径の約１％〜４０％である。したがって、径が約５ｍｍのプラグ１０の場合、プラグの半径方向の全体の厚みにおいて、外皮１４は約１ｍｍを占める。本発明の好ましい実施例では、外皮１４は、内核１２を完全に被包している。外皮１４は、（ｉ）例えば発泡加工などで内核１２が外側に膨張するに伴って、内核１２と共に伸びたり移動したりして、（ｉｉ）「プラグされる」構造体、すなわち補強、（ノイズ）減衰及び／または密閉される構造体と接着または結合する。内核１２が、一次的に膨張または膨張力をもたらすので、外皮１４が内核１２と別途に膨張する必要はない（もっともそのようにすることも可能である）。
【００２２】
ひとつの実施例では、外皮１４は、内核１２を包囲する風船（バルーン）として効果的に機能し、膨張している内核１２と共に膨張する。熱を加えると、内核１２は、一般に、内核１２の未膨張時体積の少なくとも１０００％の体積まで膨張するが、２５００％より大きく膨張させることも可能である。内核１２が膨張するに伴い、外皮１４も伸張し、その皮の厚さが次第に薄くなる。適正な機能特性を実現するため、外皮１４は、膨張プロセス中及びその後に完全性を実質的に維持できるだけの十分な厚さを持たねばならない。
【００２３】
一部の用途では、外皮１４は、独立して膨張するよう化学合成し製造することも可能である。したがって、改良されたおよび／または同調した膨張に必要または望ましいと考えられる外皮１４は、内核１２の膨張より速く膨張するか、あるいはほぼ同様に膨張するよう設計してもよい。ただし、外皮１４を独立して膨張させるためには、その他の機能的複雑さや追加経費が生じるおそれがあり、それは保証の限りではない。
【００２４】
外皮１４は、接着剤、結合剤、セメント、プライマまたはそれが接触する構造及び内核１２と、少なくとも結合部（好ましくは接着による結合部）を形成することのできる他のコーティングなどの、接着促進材を含むことが好ましい。好ましい実施例においては、外皮は、非粘着性のエポキシベースの材料を含む。外皮１４は、プラグ１０の膨張を推進する機能以外の機能にも対応可能なので、永続的接着、厳密な密閉または改良された減衰効果などを実現するなど、所望の機能を実現するために他の変更を加えてもよい。他の適切な接着剤の例として、シランすなわち無水マレイン酸、ポリアクリレート、ポリウレタンなどといった接着促進官能基で変性したポリオレフィン材がなどがあるが、これに限定されない。
【００２５】
外皮１４の材料を選択する際には、材料の融解温度と流動率が共に考慮される。ほとんどの場合、材料の流動性を低く抑えて、材料が単に溶解して流れ出ることなしに、外側方向に膨張することが好ましい。さらに、構造材用途の多くの場合、接着剤は、負荷の伝達が生じるだけの十分な堅さを有し、また負荷の伝達が生じるだけの十分な強度を有することが好ましい。したがって、接着剤の材料を構造材用途で使用する場合には、該材料は、適切な負荷の伝達を生じさせる十分な結合力を実現することができる接着剤で構成せねばならない。
【００２６】
今日、代表的膨張剤は、約０〜１０００％強の範囲の膨張率を有している。ただし、特定の用途では、本発明に係る内核１２の膨張レベルは実質的に改良可能であり、約１５００％かそれより上のレベルまで向上させることができる。このような改良された膨張率は、外皮１４が実質的に完全に内核１２を被包するように、被包面積を増やすことによって改良される。このような実質的または完全な被包によって、吸水量が減少する。
【００２７】
膨張及び結合もしくは接着の機能を、２つ以上の独立した化学合成材や構成要素に一次的に割当てるという本発明の実施により、多くの用途で１つ以上の利点が生まれる。例えば、内核の熱膨張材に沿ってマトリクス状に外皮を形成する材料を追加的に分散配置する必要がなくなるので、プラグ１０の膨張率が改善される。同様に、接着機能が一次的膨張機能から分離されるので、外皮１４がプラグ１０の膨張を促進する目的で妥協する必要がなくなり、外皮とその接着剤の化学合成材がさらに適切に定量化され、非常に優れた接着力や結合力が実現されるようにさらに精密に製造することができる。したがって、外皮１４は、製造コストが低減し、化学合成しやすくなり、さらにはそれまで利用可能であった発泡剤に比べ、耐湿性や腐食防止手段を改良できる潜在的可能性を有している。このように、複数の種類の材料を採用することによって、プラグ１０全体で所望の特性が得られるように、精密にしかも制御しながら製造することができる。
【００２８】
本発明は、内核の各種化学合成材の範囲内外で原材料を容易に交換できるため、製造元が今までよりもっと多くの数量の原材料商品を購入し保管しておくことができるという別の利点もある。これにより、単一化学合成材部品によって適切に対応しうる場合よりも、もっと多くの潜在的な密閉用途が実現可能となるだけでなく、今までの複雑さを低減し安価な化学合成材を使用することによって、部品間における共通性を高めることも可能である。さらに、現在では、各用途向けの新しい部品を設計または化学合成することが一般的慣行となっている。本発明における類を見ない高い膨張率により、製造元は、複数の用途向けに単一型の設計構造のプラグや「ストック」プラグ１０を製造することができる。
【００２９】
本発明のプラグ１０の製造方法を制限することなく、他の製造技術を採り入れることも可能であるが、好ましい実施例では、プラグ１０は２段階の工程で製造される。第１の工程では、内核１２と外皮１４を形成するのに使用される、化学合成材の合成及びペレット成形またはそのいずれかを行う。合成処理を実施するために、材料を加熱し、十分混合できるようにする。この工程では、最新の注意を払って、過剰な加熱と過剰なせん断応力という２つの状態を避けるべきである。第２の工程では、化学合成材を複数の構成要素のプラグ１０に成形するために、モノサンドイッチ射出成形プロセスすなわちコインジェクションプロセスなどといったプロセスを用いる。
【００３０】
コインジェクションすなわちサンドイッチ成形は、１種類の熱可塑材からなる外皮と、互換性のある別の熱可塑材からなる内核を有する、射出成形物に一般に使用されている技術であり、ひとつの構成要素の化学合成材、すなわち内核１２を別の化学合成材すなわち外皮１４で部分的にまたは全体を被包することができる。さらに、このような成形プロセスを採用することによって、事前形成プラグ１０を、実質的にあらゆる形状、サイズ及び構成にモールド成形または成形することができ、一般には、制限を受けるのは、鋳型設計、成形装置の能力によってのみである。
【００３１】
モノサンドイッチ成形は、プラグ１０を成形するのに好ましい技術であるが、プラグ１０は、プロセスに依存せず、ここに記載するような内核／外皮構造を有するプラグ１０の形成が可能な他の従来型加工技術を用いることもできる。例えば、インサート射出成形もしくはマルチキャビティ射出成形及び押し出し成形はすべて、許容可能なプラグ１０を形成するのに採用可能である。
【００３２】
本発明のもうひとつの態様は、ここに記載する型の内核１２と外皮１４を有するプラグ１０を用いて、構成要素の空洞を構造的に補強、密閉及びノイズの減衰またはそれらのいずれかを行う方法である。例えば、自動車などといった輸送用車両における多くの空洞が、車体を通過する風やノイズの影響を受ける。本態様の目的は、このようなノイズが車両を通過するのを防止するために、このような通路を遮断することにある。ノイズは通常、風の音や騒音、構造物から生じるノイズの形態をとる。いずれの場合も、プラグ１０を使用すると、中空構造から生じるノイズの量を低下させることができる。本発明の方法を、Ａピラー、Ｂピラー、Ｃピラー、ヒンジピラーの各領域、ロッカパネル、車輪のハブ区域、モータレール及び同様の構造物を含む（これに限定されない）、自動車内の多数の箇所で使用することができる。自動車構造内の面空間を埋めるのに連結が好ましいような場合、本発明のプラグはこのような目的を達成するのに役立ちうるという点で、効果的である。
【００３３】
構造物の補強、密閉及び／またはノイズの減衰を行うための方法は、一般には、間に空間を形成する面を有する構造物を提供するステップと、外面を有する内側の膨張性内核とこの内核を実質的に包囲する移動可能な外皮とを有する膨張性事前形成プラグを提供するステップと、構造物の中空要素である、該面間に形成される空間へプラグを挿入するステップと、プラグを膨張させて該面に永続的に接着もしくは結合させるステップとからなる。
【００３４】
図５を参照すると、本発明の原理に従って形成された事前形成プラグ１０が示されている。図からもわかるように、プラグ１０には、本願ですでに記載した種類の内核１２と外皮１４が含まれており、中空要素すなわち構造体２０の空洞内に挿入もしくは配置されている。構造体２０とプラグ１０に熱を加える。所定のレベルの熱を加えたときに、内核１２が熱によって膨張し、完全にもしくはかなりの程度まで外皮１４を膨張させる。外皮１４は、少なくとも外皮１４が空洞を形成する構造体の内壁２２とほぼ接触するまで、内核１２と同調して膨張する。
【００３５】
図６は、膨張した後のプラグ１０’の断面図で、概して、ほぼまたは完全に硬化している。図からもわかるように、膨張した内核１２’は、初期の未加熱時のサイズまたは未硬化時のサイズに比べ数倍の大きさにまで膨張している。これに伴う結果として、膨張した外皮１４’も壁が伸張し、薄くなっている。
【００３６】
内核１２を膨張するのに必要な熱を与える前に、組立段階で中空部分すなわち構造体２０の空洞内の補強または密閉するための好ましい位置またはその付近に、プラグ１０をあらかじめ貼り付けておくかまたは配置しておく。例えば、プラグ１０をボディ工程、組立工場で取り付けることも、またはスタンピング作業の際に取り付けることも可能である。好ましい実施例では、プラグ１０が取り付けられた構造体２０を、炉または硬化プロセスやコーティングプロセスによって一定の温度まで加熱する。十分に加熱した後には、プラグ１０’が膨張して構造体２０に永続的に接着または結合して、その構造体を補強し、その構造体２０の中空部分の形状に従って密閉部を形成する。膨張したプラグ１０’から最適な特性を得るためには、内核１２’が完全に硬化することが重要である。
【００３７】
構造体２０の所与の空洞または中空要素を完全に充填することが望ましい場合には、複数のプラグ１０を、プラグ１０が膨張したときに、相互に接着し共にしっかりとくっつくように空洞内に適切に配置することができる。また、構造体に対するプラグの外皮１４の接着をさらに促進するために、従来の手段を採用することも可能である。例えば、構造体２０の壁２２の面を膨張した外皮１４にさらによく接着または結合するように設計されたコーティングを、構造体２０の壁２２の面に吹き付けるかまたは塗布する前処理を行なってもよい。
【００３８】
本発明の特定の好ましい実施例について説明したが、本発明は、本明細書に記載し、表示した図に制限されるものではない。これらの説明は、本発明を実施するための最適な形態の説明にすぎないとみなすべきである。当業者は、特定の変更が本発明の教示の範囲内であること、さらにはこのような変更が特許請求の範囲によって定義されているような本質と技術的範囲の内にあることを理解するであろう。
【図面の簡単な説明】
本発明は、以下に記載する附属の図面を参照すると、さらに容易に理解することができよう。
【図１】本発明に従って構造化されたプラグのひとつの実施例の透視図である。
【図２】図１に示されているプラグの正面断面図である。
【図３】図解しやすいように上端部が切断された、図１に示されているプラグの正面図である。
【図４】図３に表されているプラグの上端部の透視図である。
【図５】加熱及び膨張前の、構造体の空洞内に配置されたプラグの断面図である。
【図６】加熱及び膨張開始後の、図５に示されているプラグの断面図である。
【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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