连接车轮盖盘的方法 【技术领域】
本发明涉及改进的用于组装车辆车轮方法，该车轮具有装饰和/或保护性覆盖物(claddings)，其中使用粘合剂将盖盘(overlay)连接于车轮。
背景技术
目前使用的一种用于制造车辆车轮方法，包括连接由塑料、镀铬的塑料、不锈钢等构成的较薄的装饰性和/或保护性盖盘(有时称为″覆盖物″)至功能性车轮，该车轮由钢、铝合金或者其它金属制成。该盖盘为该车轮提供吸引人的、耐久性的涂饰，通常总成本比合金车轮更低，该合金车轮所具有的暴露表面必须以多步方式专门地装饰以提供相当的外观以及性能。覆盖的车轮也比非永久地连接轮罩的车轮更优选，非永久地连接轮罩通过固定夹具固定至车轮，但是如果该车辆在路上碰上凹坑或者其它障碍挡路或由于小偷，该轮罩容易与车轮分离。
已经提出许多不同的车轮覆盖方法，包括公开在以下美国专利中的技术：3,669,501；3,915,502；4,416,926；5,368,370；5,564,791；5,577,809；5,597,213；5,630,654；5,636,906；5,845,973；6,082,829；6,346,159；6,547,341；6,637,832；6,729,695；6,755,485；6,779,852；6,932,435；6,991,299；6,998,001；6,955,405；7,025,426；7,025,844；7,097,730；7,204,562；以及7,044,524。其它的方法公开在WO 2007/092201以及WO 2007/098157，每一篇都全部引入本文作为参考。
目前所使用的用于粘接轮盖至车轮的方法通常应用三种不同类型的粘合体系之一：单组分粘合剂的珠粒(beads)、双组分粘合剂的珠粒、以及在该盖盘之后喷射的双组分聚氨酯泡沫体。在每一情况下，该粘合剂以可流动液态材料形式应用。该粘合剂珠粒能有效粘接该盖盘，但是倾向于显示出非常差的声学性质(例如，从所覆盖车轮声音特征清楚地看出盖盘是简单粘合到车轮的薄的覆盖物)。与所应用的粘合剂珠粒相比，在该覆盖物和该车轮之间喷射该双组分聚氨酯泡沫不仅提供有效粘结而且改善声学特性。然而，该使用的这样泡沫体不利之处是车轮装配操作将要需要发泡以及夹具系统分别用于车轮/包覆组合，其需要大量资金投资。另外，上述聚氨酯泡沫体系统是麻烦的以及要求特别的安全措施保护工作人员免遭所必须使用的含-异氰酸酯组分的侵害。
因此明显仍然需要开发替换的、改进的车轮覆盖方法。
【发明内容】
该本发明提供连接盖盘至车轮的方法。该方法包括如下步骤：a).提供具有外侧表面的车轮；b).提供具有内侧表面的盖盘；c).将至少一个预先形成、固态、尺寸稳定、可热活化的粘合剂本体施加到车轮外侧表面或者盖盘内侧表面的至少一个上；d).定位该车轮以及该盖盘以使车轮外侧表面面对盖盘内侧表面；以及e).加热该至少一个粘合剂本体至能有效使所述至少一个粘合剂本体将该车轮以及该盖盘连接的温度。
此方法提供有效粘结以及密封在该包层和该车轮之间区域的手段，其无需专门的、昂贵的夹具以及不必处理应用常规的车轮覆盖粘合剂而产生的混乱，该常规的车轮覆盖粘合剂作为可流动液体使用。此方法同按珠粒应用的粘合剂相比所具有的另外的显著优势是提供声学特性以及便于在生产制造过程中从一种类型的车轮/覆盖物组合向另一种转换。
本发明某些实施方案的详述
本发明涉及使用一个或多个预先形成、固态、尺寸稳定、可热活化的粘合剂本体将车轮外侧表面以及该盖盘内侧表面紧固在一起；由此以永久方式将该盖盘连接至该车轮。该术语″预先形成的″意指该粘合剂本体在被施加到车轮外侧表面或者盖盘的内侧表面之前已经形成所要求形状。优选，该粘合剂本体是未支撑的；也就是，它在该车轮以及该盖盘之间定位之前不通过任何种类的载体或者其它的结构支撑或者连接。所要求形状取决于特定的应用而变化。例如，一旦该粘合剂本体已经受热而活化，则该粘合剂本体的宽度以及长度将根据它要覆盖车轮表面的外侧表面以及该盖盘内侧表面的范围而加以选择。该粘合剂本体的尺寸和总体形状也通常要选择以当该车轮以及盖盘已经安装完毕时，使注视该盖盘外侧表面的观察者不能看到任何粘合剂。例如，如果该盖盘以及车轮在它们之内具有孔或者开口，该孔或者开口在所装配的车轮之内排列，则该粘合剂本体的设置和定位应该避免粘合剂本体扩展到上述开口之内。一般，粘合剂本体的厚度足以允许一旦该粘合剂本体已经受热而活化，在该盖盘以及该车轮之间的全部间隙实质上由粘合剂充满，从而在这些组分之间提供牢固的粘结以及还提供优良的声学性能。如进一步更详细解释的那样，通过利用热膨胀的(可发泡)粘合剂本体也使充满该间隙变得更为容易。该粘合剂本体可以厚度均匀(例如，0.5-20mm厚)或者可以包含厚度不同的部分。在某些实施方案中，该粘合剂本体是相对薄的；例如，该厚度尺寸可以较该粘合剂本体的宽度或者长度的最窄或者最短处宽度或者长度的小于30％或者小于20％或者小于10％。该粘合剂本体可以是连续结构或者可以包含一个或多个通孔。例如，当该粘合剂本体被施加到该车轮或者盖盘时，该通孔可以设置为随着该车轮或者盖盘之内的开口排列。该粘合剂本体可以平面的(扁平的)或者曲线或其它构造以与施用该粘合剂本体的该车轮或者盖盘表面的轮廓匹配。在一种实施方案中，该粘合剂本体最初可以是平面的但是充分柔性的(在室温或中等高温下，例如，不高于50℃)以允许它对车轮或者盖盘表面的轮廓紧密一致。该粘合剂本体的总体形状随着特定应用的需要而变化；该粘合剂本体可以是诸如圆形、矩形、正方形、三角形、环形、十字形、卵形、或者其它的几何形状或者可以是不规则的形状。在其它的实施方案中，该粘合剂本体可以拉长为较小的横截面积；例如，该粘合剂本体可以是条状，该条具有基本为圆形的截面或者横截面是部分曲线轮廓且一侧扁平或者基本为正方形或者矩形的横截面。该拉长粘合剂本体可以配制为在室温或者中等高温下足够柔韧以当用于该盖盘或者车轮时，以使它容易弯折、成曲形或其它成形为所要求构型。例如，该粘合剂本体可以是直径约为0.5-10毫米的柔韧的条。
该粘合剂本体的边缘可以具有任何适合的形状，举例来说，比如直边、圆边、倒角、锥形、角形、槽口等。
单一粘合剂本体或者具有同样的或者不同形状的多个粘合剂本体可以用于将车轮与盖盘连接。如果使用多个粘合剂本体，则该粘合剂本体可以彼此邻接布置和/或彼此间隔开。
该粘合剂本体应该为固态(即，非液态、凝胶或者糊剂)以及尺寸稳定的，意指除重力以外的任何力不存在下它在室温下(15-25℃)不流动或者形状不改变以及在上述的条件下保持其尺寸不变。优选，该粘合剂本体当经受手工操作时不容易扭曲，尽管如果该粘合剂本体将与轮廓不同于该粘合剂本体表面的表面贴合而需要一些柔韧性。上述特征便于该粘合剂本体的制造、存储、处理和应用以及由此有助于避免与通常用于车轮包层制备中的粘合剂有关的一些问题。在本发明的一个实施方案中，粘合剂本体全部外表面在室温下是非粘性的。然而，在其它的实施方案中，粘合剂本体的一个或多个外表面在室温下是有粘性的。需要时可以使用有粘性的表面以在该车轮或者盖盘表面上定位和附着该粘合剂本体，但是上述有粘性的表面可能需要通过剥离膜、剥离纸等临时保护以避免该表面被污垢或者粉末弄脏和/或以便于加工、存储、和处理。在应用该粘合剂本体至该车轮或盖盘之前从该有粘性的表面除去剥离膜或剥离纸。在本发明的一个实施方案中，仅被施加到该盖盘或者车轮表面的表面是有粘性的，而其它表面是非粘性的。如果要求的话，压敏粘合剂层等可以涂布至其它非粘性表面的表面以赋予其粘性。可替换的是，粘合剂本体具有最初全部是有粘性的表面，可以通过应用防结块物质等处理该粘合剂本体以使得仅某些上述特定的表面或者仅某些表面的部分为非粘性。再一个实施方案中，粘合剂本体的全部表面是非粘性的以及该粘合剂本体通过诸如夹具、销钉或者支架的机械装置保持在相对于盖盘和/或车轮的所需位置和和方向。
该粘合剂本体也是可热活化的，意思是当热量施加于该粘合剂本体时在车轮以及该盖盘之间粘合剂粘合产生或者增强。在一种实施方案中，当受热时，该粘合剂本体软化和流动，从而充满在该粘合剂本体外表面和车轮部件的另一组件(例如，当该粘合剂本体已经最初施加到该车轮的外侧表面时，是该盖盘内侧表面，或者当该粘合剂本体已经最初施加到该盖盘的内侧表面时，是该车轮的外侧表面)之间的空间。当该车轮以及该盖盘定位以致该车轮外侧表面面对该盖盘内侧表面时，即使该粘着本体表面最初至少部分接触车轮或者盖盘表面，通常在上述的表面之间的该粘结结合通过该粘合剂本体软化和流动而显著增强，由此在粘合剂本体与该车轮或者盖盘表面之间接触更紧密，使得当该粘合剂本体随后冷却至室温时，该粘合剂本体保持粘附于另一个表面(由此该粘合剂本体在某种意义上用作热熔粘合剂)。在本发明特别优选实施方案中，该粘合剂本体是至少部分地可膨胀的，即，受热时能够膨胀。完成上述的热活化膨胀可以通过使用一种或多种潜在的化学和/或物理发泡剂，例如，其在室温下稳定但是当受热到高温时释放气体(例如通过化学分解)或其它诱导膨胀(例如通过膨胀的中空的热塑性塑料微球体)。可以使用足够的发泡剂至使该粘合剂本体发泡按体积计算膨胀至少10％或者至少20％或者至少50％或者至少100％或者至少250％或者至少500％或者至少1000％或更多。再一个本发明另外的实施方案中，该粘合剂本体可以包含一种或多种潜在的固化剂(其可同时称为交联剂)，其诱导存在于该粘合剂本体之中一种或多种组分(例如，聚合物和/或聚合物前体)的固化和/或交联。上述的潜在的固化剂(其在室温下通常是稳定的)由此可以致使最初用于制造该粘合剂本体的热塑性材料在活化之后至少部分地适当热固化(交联)，因而更耐热(其它的粘合剂本体性能，比如它的声音或者振动阻尼性能，可以同样地通过使用上述的热化固化剂依照要求控制或者改变)。
该粘合剂本体可以是组成均匀的，也就是，由单一材料形成(理解上述的材料本身可以是两种或更多种组分的混合物，比如一种或多种聚合物(例如，热塑性塑料比如聚烯烃或者烯烃与一种或多种其它种类单体的共聚物)，一种或多种聚合物前体(例如，环氧树脂或者当反应时能形成聚合物的其它官能单体、低聚物或者预聚物)，一种或多种填充剂、一种或多种固化剂(尤其是潜伏性固化剂)，一种或多种发泡剂(尤其潜伏性发泡剂)，一种或多种增塑剂、一种或多种颜料、一种或多种增粘剂和/或一种或多种稳定剂或者众多不同的材料。例如，该粘合剂本体可以是薄片状的和包含不同组成和性能的两层或更多层。例如，该粘合剂本体可以具有芯层，该芯层具有一种组成，在两面上都带有另外的外层，该外层相互具有相同的或者不同的组成。一个层，例如，可以是橡胶状的或者弹性体性质的，而另一层是更坚硬的热塑性塑料或者可热固化材料。在另一个实施方案中，至少一层是可膨胀的且至少一层是不可膨胀的。在另一个实施方案中，该粘合剂本体不同的区域可以由不同的材料构成(例如，第一材料可以绕该粘合剂本体圆周呈环形，第二材料存在于的第一材料限定的环形之内)。该粘合剂本体可以配制为包含能够通过对诸如紫外光或者电子束辐射之类的辐射暴光而固化或者交联的组分、辐照该粘合剂本体(或者该粘合剂本体的某些部分或者区域)以致把某些要求特征赋予给该粘合剂本体。
通过选择用于配制该粘合剂的组分，例如，该聚合物、聚合物前体、发泡剂、固化剂等等可以选择以在任何要求的温度下进行该粘合剂本体的热活化。一般，选择组分配方以致该粘合剂本体在至少50℃或者至少100℃温度下但是至多250℃或者至多200℃下可热活化。
该粘合剂本体的加热可以通过任何合适的方法完成比如，举例来说，在烘箱(例如，油漆固化烘箱)中烘焙或者感应加热。可以使用连续的和间歇的加热过程。如果该粘合剂本体的活化温度与该盖盘将要开始显示出与加热有关的损伤(例如变形或者变色)时的温度相同或者更高，该车轮可以无任何粘合剂本体的情况下预热至温度大于(例如，高至少约10℃或者至少约20℃、但优选高至多约50℃或者至少约60℃)粘合剂本体的活化温度然后将该粘合剂本体以及该盖盘连接一起。在预热车轮中的余热可足以致使该粘合剂本体活化、从而将该盖盘粘接至该车轮。在此实施方案中，该粘合剂本体可是预连接于该盖盘、从而当形成该夹层结构车轮/粘合剂本体/盖盘时减少所需要的连接时间。
适合用于构成本发明的粘合剂本体的适合的可发泡材料也是可商购的，比如，举例来说，通过Henkel AG&Co.KGaA和它的分支机构销售的TEROPHON，TEROCORE和ORB NV产品。
该粘合剂本体可以使用任何适合的方法成型或者成形，包括但不限于，注塑、压缩模塑、挤塑或者其它的模塑方法。举例来说，由如先前所公开的适合材料构成并且具有最终粘合剂本体所要求厚度的片材首先由该材料挤出形成(加热到能有效软化该材料、从而允许它在压力下流动的温度)通过狭缝模头等，以及其后使用模头比如在形状上符合该粘合剂本体所要求形状的旋转模头从该片材冲切出该粘合剂本体。如果该粘合剂本体所要求形状是简单的矩形或者带，则该片材可以在它从该缝模出来成为具有要求宽度以及长度的粘合剂本体之后再纵切以及切断。可替换的是，可以将上述的适合的材料的颗粒放入进料斗，该料斗向受热的注射装置中进料。往复运动螺杆推动该颗粒通过长加热室，其中该颗粒软化至流动的状态。在这些室的末端存在喷口，该喷口紧靠进入较冷的、封闭式模具之内的开口，该模具具有和所要求粘合剂本体的尺寸一样的空腔。于高压下推动该受热的、可流动的材料通过该喷口进入该空腔之内。一系列夹具使该半模保持一起。一旦该材料已经冷却至固态，该模具打开以及将该注射成型的粘合剂本体顶出。在上述的模塑和成型操作期间，通常合乎需要的是使得用来形成该粘合剂本体的材料保持在该材料开始发生膨胀(如果该材料是可热膨胀的)以及该材料开始发生固化/交联(如果该材料是可热固化的)的温度以下。
如果该粘合剂本体是层状(多层)结构或者以另外方式包含具有不同组成的区域，则可以使用诸如共挤出、重叠注射(overmolding)、共模塑(comolding)以及层压之类的方法制备该粘合剂本体。
如果该粘合剂本体形状为柔性条或者其它的被拉长的较窄的形状，可便于制备具有长的、连续的胶带、绳或者带卷绕在其上的线轴或者卷轴和然后从上述的线轴或者卷轴展开上述的胶带、绳或者带以及在将它贴至该车轮或者盖盘表面之前或者之后按需要长度截断。
该本发明可以容易适用于覆盖任何种类车轮、包括该各种通常用于诸如汽车、卡车等车辆的型式。通常、上述的车轮是金属的以及可以由诸如钢、铝合金、镁合金等之类的金属或者金属合金构成。然而，复合塑料车轮也按本发明所述覆盖。合乎需要的是在使用该粘合剂本体将车轮粘结至盖盘的内侧表面之前，处理车轮的外侧表面。上述的预处理可以包括，例如，使该表面经历转化涂层(conversioncoating)(例如，使该表面化学反应以增强它的耐腐蚀性和/或粘着性)，在该表面上涂底漆层或者涂料层(以改善它的耐腐蚀性和/或粘着性)，和/或清洗该表面(以除去污染物，该污染物可以以另外方式对在该车轮以及该盖盘之间产生的粘结有不利影响)。然而，本发明的一个优势，在于该车轮表面外侧无须进行表面涂饰，由于一旦该车轮已经被覆盖，则上述的表面可有效地通过该盖盘遮掩。举例来说，该外侧车轮表面可以是粗糙的、未磨光的形式，从而使车轮制造工艺简单以及减少其总成本；实际上粗糙的车轮表面可以增强形成的粘接的强度。
该盖盘(覆盖物)可以由任何所要求的材料构造以及可具有任何所要求的形状，且一般选择该材料以及形状以为该车轮提供吸引人的装饰。通常，该盖盘是较薄的(例如，0.5-5mm)以及可由塑料(例如，聚碳酸酯、聚碳酸酯合金、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯聚合物、聚酰胺、聚氨酯、芳族聚醚、聚酯等、既包括热塑性又包括热固性的材料、以及该盖盘还任选地包含一种或多种的填充剂、增塑剂、颜料、补强剂、增粘剂、稳定剂等)或者金属(例如铝、不锈钢、镀铬的不锈钢)构成。也可以使用镀金属-塑料或者金属-塑料层压制件。如果要求的话，盖盘的内侧表面可以在接触该粘合剂本体之前预先处理，以及作为例证的预处理包括清洗、上底漆、火焰处理、臭氧化等。一旦粘合剂本体起作用，上述的预处理可以有助于最终形成在该车轮以及该盖盘之间的粘接强度最大化。
正如先前提及的，该粘合剂本体可以借助于在该粘合剂上本体提供的有粘性表面最初被连接于车轮或者盖盘的表面，通过在制备该粘合剂本体中使用本身在室温下有粘性的组分或者通过涂布粘性物质层、例如压敏粘合剂至该非粘性的粘合剂本体表面之上而提供上述有粘性的表面。然而，在另一个实施方案中，施加到该车轮或者盖盘的粘合剂本体的表面被配制以致用作热熔粘合剂。也就是，该粘合剂本体表面受热至能有效促使它软化以及有粘性的温度然后在仍然热的同时涂布至该车轮或者盖盘表面。在粘合剂本体表面的冷却以及再固化时使在该粘合剂本体表面与该车轮或者盖盘表面之间的粘接保留下来。可替换的是，该车轮或者盖盘可以受热以及该粘合剂本体表面施加到其上，其中该受热的车轮或者盖盘表面处于能有效软化该粘合剂本体表面的温度，从而在冷却时形成粘接。然而，在另一个实施方案中，该粘合剂本体借助于一种或多种诸如夹具、销钉或者紧固片(retaining tabs)之类的机械扣件定位在该车轮或者盖盘表面之上。
尽管该粘合剂本体可以通过自动和/或机械方式施加到该车轮或者盖盘表面(例如，通过使用程控机器人供料器)，在其它的实施方案中上述的施加是手工进行的。
一旦施加了该粘合剂本体(或多个粘合剂本体)，该车轮以及该盖盘相互之间定位以致该车轮外侧表面面向盖盘内侧表面使该粘合剂本体或者多个本体在它们之间。一般而言使该粘合剂本体的暴露表面与另一部件表面紧密接近。该表面可以实际相互接触或者空间上略微地相互远离(例如，0.1至5毫米)。举例来说，如果该粘合剂本体已经施加到车轮的外侧表面，则将背向上述外侧表面的粘合剂本体表面定位以使它接近该盖盘的内侧表面。一般地，上述定位也包括依照要求定位任何开口或者在该车轮和盖盘中的其它部件。通常有利的是提供某种形式的机械联锁、永久性或者临时的，其帮助该车轮以及盖盘保持对齐至少直到该粘合剂的盖盘本体受热活化。举例来说，可以使用一种或多种夹钳、固定元件和/或夹具该车轮和盖盘临时结合在一起。
在本发明的一个实施方案中，以交错和/或对齐方式将粘合剂本体施加到该盖盘的内侧表面以及该车轮的外侧表面。也就是，举例来说，施加该车轮外侧表面的粘合剂本体外侧表面可以面向该盖盘内侧表面或者已经施加到该盖盘内侧表面的第二粘合剂本体的内侧表面。
一旦实现所要求的对齐，该粘合剂本体受热至一定温度以有效地通过一种或多种如下方式使粘合剂本体能将该粘合剂本体连接该车轮以及该盖盘：a)粘合剂本体的软化以及流动，b)粘合剂本体的膨胀(发泡)，和/或c)粘合剂本体的固化/交联。如先前解释的，该有效温度取决于选择用于该粘合剂本体的组分变化但是一般地是至少50℃或者至少100℃但是至多250℃或者至多200℃。其后所组装车轮冷却至室温，在该车轮以及该盖盘之间产生牢固的粘结。
该本发明优势在于允许对连接该车轮盖盘的粘合剂位置的更完全控制。粘合剂本体的尺寸、形状以及定位可以根据实现在组装车轮中所要求特征的需要而变化，上述的特征包括，但不限于所产生的粘结强度、所组装车轮密封以限制水或者其它成分的进入、声音/振动阻尼性能、美学性能(例如，在该组装的车轮中避免见到粘合剂)等。
举例来说，本发明的方法可以实施使得该粘合剂本体(或者多个粘合剂本体)，当活化时，占据该车轮外侧表面以及该盖盘内侧表面二者的至少10％，或至少25％，或至少50％或至少75％或至少90％。可以选择粘合剂本体的尺寸和/或数目使得该粘合剂本体(或者多个粘合剂本体)，当活化时，占据该车轮外侧表面以及该盖盘内侧表面二者的至多20％或者至多40％或者至多80％。在另一个实施方案中，实质上所有该车轮外侧表面以及该盖盘的内侧表面二者都由活化的粘合剂本体或者多个本体所占据。本发明方法也可以使用可膨胀的粘合剂本体或者多个粘合剂本体实施，其中上述的粘合剂本体，当通过加热活化时，膨胀以占据在该车轮外侧表面与该盖盘内侧表面之间体积的至少25％或者至少50％或者至少75％或者至少90％。然而，在某些实施方案中，在该车轮外侧表面与该盖盘内侧表面之间体积的至多25％或者至多50％或者至多75％或者至多90％由该发泡粘合剂本体或者多个本体占据。在另一个实施方案中，实质上所有在该车轮外侧表面与该盖盘内侧表面之间体积由该发泡粘合剂本体或者多个本体占据。