專利名稱：汽車部件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種汽車部件，具體地說，涉及在公知為"前端托架" 的汽車前端和后端使用的結(jié)構(gòu)部件，也涉及用作緩沖系統(tǒng)的部件。本 發(fā)明特別涉及一種具有利用粘結(jié)劑結(jié)合在一起的增強(qiáng)元件和結(jié)構(gòu)元件 的汽車結(jié)構(gòu)部件。
背景技術(shù)：
汽車緩沖系統(tǒng)通常包括"保險杠"和"緩沖橫木(bumper fascia)"。 通常利用螺釘將所述保險杠連接在汽車的底盤上，將所述緩沖橫木連 接到車身鑲板上。通常將一種能量吸收單元設(shè)置在所述緩沖橫木和保 險杠之間。保險杠通常由諸如鋼和鋁的剛性材料制成，從而提供結(jié)構(gòu) 完整性和沖擊反應(yīng)面，可以被用作緩沖系統(tǒng)內(nèi)的增強(qiáng)元件。緩沖橫木 被如此構(gòu)造，從而鄰接或與上述能量吸收單元相連，并具有美學(xué)的作 用，其作為緩沖系統(tǒng)的外部元件的一部分。緩沖橫木通常由模制的塑 料材料制成或包含模制塑料材料。
所述能量吸收單元(EAU)可以由諸如鋼和鋁的金屬制成，或由 塑料材料制成。受到?jīng)_擊時，EAU壓縮或變形，從而吸收沖擊能量。 常規(guī)的塑料緩沖器EAU可以通過例如，加熱到鉚接溫度(staking point), 來組裝，以將EAU和緩沖橫木焊接到一起。然而這種工序在緩沖橫木 上造成不希望的可視痕跡。
也可以使用機(jī)械固定裝置，將緩沖橫木結(jié)合到EAU上。
EAU可以被連接到保險杠上，或靠近所述保險杠但是與保險杠間 隔一定距離。通常使用機(jī)械固定措施，將保險杠連接到EAU上。
當(dāng)EAU和緩沖橫木或EAU和保險杠在局部點(diǎn)相連時，這些點(diǎn)可能 承受很大的應(yīng)力，在碰撞時引起疲勞，沿緩沖系統(tǒng)長度方向不能有效 地吸收能量。
汽車的"前端托架"(簡稱為FEC)是汽車車身上的這樣一種部件， 它將汽車前部的兩側(cè)連接在一起并橫向?qū)R，以便封閉汽車前部，特 別是發(fā)動機(jī)、車廂(compartment)。為了美觀和功能目的，構(gòu)造所述FEC 的形狀，通常采用外罩或其它形式，以便攜帶一個或多個照明部件、 冷卻系統(tǒng)和掛鉤，當(dāng)封閉時，利用所述掛鉤固定發(fā)動機(jī)罩。
所述FEC通常由至少兩個元件構(gòu)成， 一結(jié)構(gòu)元件和一增強(qiáng)元件。
所述結(jié)構(gòu)元件無論在FEC或緩沖系統(tǒng)內(nèi)，通常都包含塑料材料， 例如聚丙烯、裝填有玻璃的聚丙烯(glass filled polyproylene)或聚酰 胺，使其易于形成所希望的形狀。FEC或緩沖系統(tǒng)的塑料元件通常使用 本領(lǐng)域公知的模制方法包括壓鑄模法和注射模塑法來生產(chǎn)。在FEC中， 使用增強(qiáng)元件提供沖擊阻力并提供諸如改善壽命和剛度的結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)。 所述增強(qiáng)元件通常由諸如鋼和鋁的金屬制成，但是也可以由其它能提 供增強(qiáng)作用的材料制成。通常利用機(jī)械固定方法，例如使用螺栓和螺 釘，將該增強(qiáng)元件連接到所述結(jié)構(gòu)元件上。然而所述機(jī)械固定會導(dǎo)致 在所述塑料模制件和增強(qiáng)件之間的固定點(diǎn)上應(yīng)力集中，從而在測試壽 命期間，可能導(dǎo)致FEC機(jī)械損壞。
所述機(jī)械固定的替代方案是，通過在所述增強(qiáng)件上設(shè)置多個孔， 并在原位進(jìn)行塑料模制，所述塑料模制件可以圍繞所述增強(qiáng)元件被模 制，并與所述增強(qiáng)元件互鎖，從而將兩個元件結(jié)合在一起。然而該種 方式比用所述機(jī)械固定法來組裝塑料模制件和增強(qiáng)元件要昂貴，操作 不靈活。此外，由于增強(qiáng)元件上具有多個孔且結(jié)構(gòu)上缺少有效的幾何 結(jié)構(gòu)(geometry),需要在原位進(jìn)行塑料造型，增強(qiáng)元件的設(shè)計和效用 可能打折扣。
傳統(tǒng)的粘結(jié)劑不能有效地結(jié)合FEC中所使用類型的塑料材料，由
于塑料材料的低表面能，其可以被用于緩沖系統(tǒng)。因而確信，粘結(jié)劑 至今沒有被用于制造FEC、緩沖系統(tǒng)等。
然而使用粘結(jié)劑結(jié)合低表面能的材料是公知的。例如美國專利 US-A-5795657介紹了一種粘接組合物，其對于多種物質(zhì)特別是低能面
聚合物具有良好的粘接性。所述美國專利介紹的粘結(jié)劑涉及有機(jī)硼垸 聚胺復(fù)合物,特別涉及這樣一種復(fù)合物，即其中所述聚胺是染料伯胺封
端材料(dye primary amine terminated material)禾卩具有至少兩個可與上 述伯胺反應(yīng)的基團(tuán)的材料的反應(yīng)產(chǎn)物，伯胺基團(tuán)比所述可與伯胺反應(yīng) 的基團(tuán)多。該復(fù)合物可以在促使丙烯酸單體聚合以產(chǎn)生聚丙烯粘合劑 的系統(tǒng)內(nèi)被使用。據(jù)說這種組合物對于粘接低能面塑料或聚合物基片 非常有用。美國專利US-A-5795657涉及一種在聚丙烯粘合劑內(nèi)被使用 的有機(jī)硼垸胺復(fù)合物，可以被應(yīng)用于包括玻璃/金屬粘接和將其它類型 材料連接在一起的粘接的結(jié)構(gòu)或半結(jié)構(gòu)應(yīng)用。參考有關(guān)使塑料與一系 列類型材料進(jìn)行粘接的內(nèi)容，所述一系列材料包括金屬。
US-A-5691065涉及一種有機(jī)硼烷胺復(fù)合物以及聚丙烯粘合劑，其 被結(jié)合到基于這種合成物的促使系統(tǒng)(initiate system)內(nèi)。所述粘結(jié)劑 特別適合于粘接諸如聚乙烯、聚丙烯和聚四氟乙烯的低能面基片。在 該美國專利文獻(xiàn)的示例中，示例14 118提供與聚乙烯基片或聚四氟乙 烯基片有關(guān)的粘結(jié)劑的數(shù)據(jù)。示例121 125還介紹了聚丙烯基片的粘 接，所述聚丙烯基片與由相同材料制成的基片粘結(jié)。
這些現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)沒有考慮在汽車領(lǐng)域使用粘結(jié)劑將增強(qiáng)元件結(jié) 合到塑料模制件上的情況，在此情況下，必須滿足實(shí)際標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)準(zhǔn) 則。具體地說，這些文獻(xiàn)沒有提示粘結(jié)劑可以被應(yīng)用于在自然使用時 暴露于沖擊和高應(yīng)力和應(yīng)變的FEC或緩沖系統(tǒng)內(nèi)。
鑒于汽車被廣泛使用，在設(shè)計和制造汽車時，諸如改進(jìn)的FEC的 抗撞性、壽命和剛度的安全性問題以及緩沖系統(tǒng)的堅(jiān)固性、耐熱性、 化學(xué)惰性以及在低速沖擊時的可復(fù)原性非常關(guān)鍵。
公知的將增強(qiáng)元件機(jī)械固定到塑料結(jié)構(gòu)元件上的技術(shù)具有下述缺 點(diǎn)，例如結(jié)構(gòu)局限性以及應(yīng)力集中，通過例如在增強(qiáng)元件上的通孔上 原地模制形成一諸如FEC和緩沖系統(tǒng)的元件，成本高昂并不能彎曲，這 限制了在設(shè)計時的選擇，也增加了制造成本。通過圍繞增強(qiáng)元件原地 模制，形成FEC和緩沖系統(tǒng)上使用的元件也要求模制工具具有與該增強(qiáng) 元件互補(bǔ)的形狀，從而對增強(qiáng)元件設(shè)計的任何改變都要求改變模制工 具，使工序復(fù)雜且成本昂貴。所以一直存在一種綜合改進(jìn)安全性、成 本和制造靈活性的需求。

發(fā)明內(nèi)容
我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)一種方法，利用該方法，增強(qiáng)元件可以被連接到諸
如FEC和緩沖系統(tǒng)的汽車部件中的塑料結(jié)構(gòu)元件上，其改進(jìn)或消除了與 現(xiàn)有生產(chǎn)它們的方法相關(guān)的缺點(diǎn)。通過利用能夠粘接諸如在FEC和緩沖 系統(tǒng)內(nèi)使用的塑料材料的低能面的某些類型粘結(jié)劑，對機(jī)械固定或圍 繞增強(qiáng)元件原位塑料模制件的成形的需求可以被減少或避免。
因此，本發(fā)明的第一方面是提供一種用于生產(chǎn)汽車部件的方法， 所述汽車部件包括由具有低能面的模制塑料材料制成的結(jié)構(gòu)元件以及 被連接到該結(jié)構(gòu)元件上的增強(qiáng)元件，所述結(jié)構(gòu)元件的表面形狀與所述 增強(qiáng)元件的表面形狀互補(bǔ)，所述方法包括將粘結(jié)劑施加到結(jié)構(gòu)元件和/ 或增強(qiáng)元件的互補(bǔ)表面上，使結(jié)構(gòu)元件和增強(qiáng)元件的互補(bǔ)表面彼此接 觸，使所述粘結(jié)劑凝固，從而將結(jié)構(gòu)元件和增強(qiáng)元件粘接到一起，其 中該粘結(jié)劑可粘結(jié)低能面塑料。
所述低能面塑料是指這樣一種材料，其表面能低于45mJ/m2，最好 低于40mJ/m2，希望低于35mJ/m2，所述塑料例如包括聚丙烯和聚酰胺。 如果希望的話，結(jié)構(gòu)元件和/或增強(qiáng)元件的表面可以被處理或打底漆
(primed)，以便在使用粘結(jié)劑之前改進(jìn)附著。適當(dāng)?shù)?，結(jié)構(gòu)元件不被 處理或打底漆，將粘結(jié)劑直接施加到結(jié)構(gòu)元件的表面上。
本發(fā)明第二方面提供一種粘結(jié)劑的用途，在制造包括結(jié)構(gòu)元件和 增強(qiáng)元件的汽車部件時，所述粘結(jié)劑能夠粘接低能面基片，所述結(jié)構(gòu) 元件包括具有低能面的塑料模制件，使用粘結(jié)劑使所述增強(qiáng)元件和塑 料模制件粘接在一起。
本發(fā)明第三方面提供一種汽車部件，其包括由具有低能面的模制 塑料制成的結(jié)構(gòu)元件和被連接到該結(jié)構(gòu)元件上的增強(qiáng)元件。所述結(jié)構(gòu) 元件和所述增強(qiáng)元件具有互補(bǔ)的表面且利用粘結(jié)劑能夠結(jié)合，所述粘 結(jié)劑能夠?qū)⒌湍苊婊辰Y(jié)到所述互補(bǔ)表面的一個表面或兩個表面的 至少一部分上。
本發(fā)明可以適用于任何汽車部件，其中材料要被粘結(jié)到諸如"前 端"系統(tǒng)和"后端"系統(tǒng)和緩沖系統(tǒng)的低能面材料上。
本發(fā)明允許在制造結(jié)構(gòu)元件后將結(jié)構(gòu)元件和增強(qiáng)元件相連，從而 避免公知技術(shù)中在原位形成結(jié)構(gòu)元件的缺點(diǎn)。從而，如果改變增強(qiáng)元 件的設(shè)計就必須改變用于制造結(jié)構(gòu)元件的工具的風(fēng)險被降低，此外增 強(qiáng)元件的設(shè)計和結(jié)構(gòu)效用不會由于加工裝置所引起的增強(qiáng)元件的幾何 結(jié)構(gòu)、形狀或尺寸上的限制而受損。因此，本發(fā)明提供了與增強(qiáng)工藝 靈活性、部件設(shè)計和成本有關(guān)的優(yōu)點(diǎn)。此外，可以使用復(fù)雜設(shè)計的增 強(qiáng)件，對于每單位重量的增強(qiáng)件，提供更高水平的增強(qiáng)。這種布置有 益于提供設(shè)計靈活性、減輕重量等益處。
在優(yōu)選實(shí)施例中，結(jié)構(gòu)元件和增強(qiáng)元件至少部分地具有互補(bǔ)形狀， 至少在所述元件的一個互補(bǔ)部分或所有互補(bǔ)部分，通過使用粘結(jié)劑， 將結(jié)構(gòu)元件和增強(qiáng)元件粘結(jié)在一起，從而在一比通過機(jī)械固定而結(jié)合 元件的區(qū)域明顯大的區(qū)域?qū)蓚€元件結(jié)合在一起。采用這種方式連接 結(jié)構(gòu)元件和增強(qiáng)元件減少了在兩個元件之間連接處的應(yīng)力集中。最好 使用沿兩個元件的互補(bǔ)表面連續(xù)分布的粘結(jié)劑，將結(jié)構(gòu)元件和增強(qiáng)元 件粘結(jié)在一起，以便在負(fù)載施加在部件上時，減少特殊點(diǎn)上的應(yīng)力集 中。
利用公知的生產(chǎn)結(jié)構(gòu)元件的技術(shù)，例如壓鑄模法或噴射鑄造法，
汽車部件例如FEC和緩沖系統(tǒng)可以被適合地制造。
合適的結(jié)構(gòu)元件包括塑料模制件。塑料材料最好包括諸如聚烯烴、 聚酰胺、聚苯氧化物和聚苯乙烯的均聚物或諸如具有低表面能的聚烯 化對苯二甲酸鹽(polyalkyleneterephthalate)的共聚物。
優(yōu)選塑料材料包括聚丙烯、聚酰胺、聚酰胺合金、聚苯醚聚合物、 聚苯醚合金、聚苯乙烯聚合物、聚苯乙烯合金、聚對苯二甲酸丁二酯 聚合物、聚對苯二甲酸丁二酯合金。塑料材料可以包含諸如短玻璃纖 維、長玻璃纖維、短天然纖維或長天然纖維等纖維。
優(yōu)選塑料材料包括充有短玻璃纖維的聚丙烯、充有長玻璃纖維的 聚丙烯、充有玻璃的聚酰胺、充有玻璃的聚酰胺合金。特別適合于諸 如EAC緩沖系統(tǒng)的塑料材料包括未填充(unfilled)的聚丙烯、填充有 滑石的聚丙烯、填充有礦物的聚丙烯。
增強(qiáng)元件適合于由諸如鋼、鋅和鋁的金屬制成，但是也可以由其 它能夠提供增強(qiáng)作用的材料制成。增強(qiáng)元件可以涂附有生產(chǎn)汽車時通 常所使用的例如抗腐蝕材料的材料以及額外涂層，例如噴漆。
在本發(fā)明一個優(yōu)選實(shí)施例中，所述部件是FEC，結(jié)構(gòu)元件由填充 有玻璃的聚丙烯和/或填充有玻璃的聚酰胺制成，增強(qiáng)元件由鋼或鋁制 成。在另一個優(yōu)選實(shí)施例中，所述部件是緩沖系統(tǒng)，其中結(jié)構(gòu)元件由 聚丙烯制成，增強(qiáng)元件由鋼、鋁或聚丙烯制成。
在緩沖系統(tǒng)中，EAU被適合地布置在緩沖橫木和保險杠之間。EAU 最好選用"C"形橫截面。"C"形EAU的敞開端可以與所述保險杠相 連，"C"形EAU的相對側(cè)可以利用粘結(jié)劑與橫木相連，或反之亦然。 當(dāng)EAU利用粘結(jié)劑與保險杠相連時，EAU是結(jié)構(gòu)元件，保險杠是增強(qiáng) 元件。EAU利用粘結(jié)劑與橫木相連，所述橫木和EAU是結(jié)構(gòu)元件和增 強(qiáng)元件。
增強(qiáng)元件和/或結(jié)構(gòu)元件可以配備有輪廓(contour)或通道，其與 另一個元件的表面互補(bǔ)，從而提供結(jié)構(gòu)元件和增強(qiáng)元件之間改善的接 觸和對齊。由于所述元件之間的粘結(jié)劑可以被取決于應(yīng)力施加方向的 物理鄰接補(bǔ)充，對元件的適當(dāng)成形可以提供抗應(yīng)力阻力。
本發(fā)明所使用的粘結(jié)劑必須能夠結(jié)合低能面基片，也可以將第二 基片結(jié)合到該低能面基片上，最好是可聚合的組合物。
在一種優(yōu)選方法中，通過提供包含可聚合組合物的粘結(jié)劑，將結(jié) 構(gòu)元件和增強(qiáng)元件結(jié)合在一起，使粘結(jié)劑成分在促使粘結(jié)劑聚合的條 件下接觸在一起，向結(jié)構(gòu)元件和/或增強(qiáng)元件的互補(bǔ)表面施加粘結(jié)劑， 使結(jié)構(gòu)元件和增強(qiáng)元件的互補(bǔ)表面彼此接觸，使粘結(jié)劑固化，從而將 所述元件粘結(jié)在一起。在將粘結(jié)劑施加在一個或兩個元件上之前或之 后或施加期間，可以進(jìn)行促使粘結(jié)劑聚合，從而粘結(jié)劑被應(yīng)用在一個 或兩個元件上。
在一個優(yōu)選實(shí)施例中，粘結(jié)劑包括可聚合組合物，所述可聚合組 合物包含有機(jī)硼垸/胺復(fù)合物和一種或多種單體、具有能夠通過自由基 的聚合而聚合的不飽和烯烴族的齊聚物或共聚物。優(yōu)選，粘結(jié)劑可以 額外包括導(dǎo)致所述復(fù)合物分離從而釋放出硼烷以便促使一個或多個單 體、具有不飽和烯烴族的齊聚物或共聚物聚合的化合物。當(dāng)使用導(dǎo)致 所述復(fù)合物分離的化合物時，保持所述復(fù)合物分離，直到達(dá)到所希望 的促使聚合為止。所述包含可分離媒介的可聚合組合物可以在任何希 望的溫度下固化，例如在或接近環(huán)境溫度以及在環(huán)境溫度以下。
本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例提供一種包含結(jié)構(gòu)元件和被連接到所述結(jié)構(gòu)
元件上的增強(qiáng)元件的汽車部件，所述結(jié)構(gòu)元件由表面能小于45mJ/m2 的模制的填充有玻璃的聚丙烯和/或填充有玻璃的聚酰胺制成，所述增 強(qiáng)元件由鋼、鋅和/或鋁制成，所述結(jié)構(gòu)元件和增強(qiáng)元件具有互補(bǔ)表面， 并利用能夠粘接表面能小于45mJ/m,基片的粘結(jié)劑將它們連接在一 起，所述粘結(jié)劑被設(shè)置在至少所述互補(bǔ)表面的一部分之間，從而將它 們連接到一起，所述粘結(jié)劑由可聚合組合物組成，其包括
i) 有機(jī)硼垸/胺復(fù)合物；
ii) 一種或多種單體、具有能夠通過自由基的聚合而聚合的不飽和 烯烴族的齊聚物或共聚物；
iii) 導(dǎo)致所述復(fù)合物分離從而釋放出硼垸以便促使一個或多個單 體、具有不飽和烯烴族的齊聚物或共聚物聚合的化合物。
本發(fā)明其它優(yōu)選方面是一種制造上述汽車部件的方法以及一種在 制造所述部件時的粘結(jié)劑的使用。
申請?zhí)枮镻CT/US00/33806的國際專利申請所介紹的一種粘結(jié)劑
和可聚合組合物特別適合于在本發(fā)明使用，以便將結(jié)構(gòu)元件和增強(qiáng)元 件結(jié)合在一起。
用于合成有機(jī)硼烷化合物的胺可以是任何使有機(jī)硼烷復(fù)合的胺， 當(dāng)暴露于解絡(luò)劑下時，其可以被解絡(luò)。優(yōu)選的胺包括伯胺或仲胺或包 含所述伯胺或仲胺組的聚胺或?qū)＠麢?quán)人為Zharov的美國專利文獻(xiàn) US5,539,070中第5欄第41行 53行、專利權(quán)人為Skoultchi的美國專利文 獻(xiàn)US5，106,928中第2欄第29行 58行以及專利權(quán)人為Pocius的美國專 利文獻(xiàn)US5,686,544中第7欄第29行 第10欄第36行所介紹的氨，上述美 國專利文獻(xiàn)的內(nèi)容被結(jié)合在本發(fā)明中；還包括甲醇胺(monthanolamine)、 次級二烴基二胺或聚氧化烯聚胺；以及專利權(quán)人為Deviny的美國專利 US5，883，208第7欄第30行 第8欄第56行所介紹的二元氨化合物和具有 兩組或多組與胺反應(yīng)的化合物的胺端反應(yīng)產(chǎn)物，上述美國專利文獻(xiàn)的 內(nèi)容被結(jié)合到本發(fā)明中，對于專利權(quán)人為Deviny的美國專利所介紹的
反應(yīng)產(chǎn)物，優(yōu)選二伯胺包括烷基二伯胺、芳基二伯胺、垸基芳基二伯
胺和聚氧化烯二胺；與胺反應(yīng)的化合物包括包含兩組或多組羧酸、羧 酸酯、羧酸鹵化物、乙醛、環(huán)氧化合物、酒精和丙烯酸鹽族的化合物。 優(yōu)選的胺包括n-辛胺、1,6-二氨基己烷(1,6-己二胺)、二乙胺、二丁胺、 二亞乙基三胺、二丙基二胺、1，3-丙二胺(1，3-丙二胺)，1,2-丙二胺、 1,2—乙二胺、1，5-戊二胺、1，12-十二垸二胺、2-甲基-l，5-戊二胺、3-甲 基-l，5-戊二胺、三亞乙基四胺、二亞乙基三胺。優(yōu)選的聚氧化烯聚胺 包括聚環(huán)氧乙垸二胺、聚環(huán)氧丙垸二胺、三甘醇丙二胺、聚亞丁基氧 二胺以及聚環(huán)氧乙烷共聚環(huán)氧丙垸二胺。
具體地說，所述有機(jī)硼垸/胺復(fù)合物的胺部分從下述一組中選擇， 所述組包括具有脒結(jié)構(gòu)成分的胺；在雜環(huán)內(nèi)具有至少一個氮的脂族雜 環(huán)；伯胺；共軛亞胺，其中雜環(huán)化合物也可以包含一個或多個氮原子、 氧原子、硫原子或在雜環(huán)內(nèi)有兩個鍵，所述伯胺另外具有一個或多個 氫鍵接收基團(tuán)，其中所述伯胺和氫鍵接收基團(tuán)之間具有至少兩個碳原 子最佳是三個碳原子，從而，由于復(fù)合物中分子之間或分子內(nèi)的相互 作用，增加了B-N鍵的強(qiáng)度。
優(yōu)選的氫鍵接收組包括下述內(nèi)容伯胺、仲胺、叔胺、醚、鹵素、 聚醚或聚胺。在此所使用的雜環(huán)涉及具有一個或多個脂族環(huán)的化合物， 其中一個環(huán)包含氮。脒或共軛亞胺可以是直鏈或支鏈或支環(huán)。
希望在復(fù)合物中所使用的有機(jī)硼烷是三烷基硼烷和環(huán)垸基硼垸。 最好所述硼垸對應(yīng)于公式l
B- (R1) 3 公式l
其中B代表硼；W在每次出現(xiàn)C卜1()烷基、C3-o環(huán)垸基時是獨(dú)立地，
或兩個或多個w可以組合形成環(huán)脂化合物環(huán)。
最好W是C卜4烷基，甚至是C2-4烷基，最佳是C3-4烷基。優(yōu)選的有
機(jī)硼烷是三乙基硼垸、三異丙基硼垸和三-n-丁基硼烷。
在優(yōu)選實(shí)施例中，所述復(fù)合物的胺部分包括具有伯胺和一個或多 個氫鍵接收基團(tuán)的化合物，在所述伯胺和氫鍵接收基團(tuán)之間具有至少 兩個碳原子最佳是三個碳原子。
最好，所述胺對應(yīng)于公式2:
NH2 (CH2) b (C (R2) 2) aX (2)
其中f是在每次出現(xiàn)氫或C, —1()垸基、C3—,o環(huán)垸基時是獨(dú)立地；X
是氫鍵接收部分(acceptingmoiety); a是在l 10內(nèi)的整數(shù)；b在每次出 現(xiàn)0 1整數(shù)進(jìn)是獨(dú)立的，a和b的和是2 10。 最好W是氫或甲基。
最好X在每次出現(xiàn)氫鍵接收部分時是獨(dú)立的，當(dāng)氫鍵接收部分是 胺時，最好是叔胺或仲胺。最好X在每次出現(xiàn)-N (R8) e 、 OR"或鹵素 時是獨(dú)立的，其中RS在每次出現(xiàn)C,—,o烷基、C3—j。環(huán)垸基或-(C (R2) 2) d-W時是獨(dú)立的，R^在每次出現(xiàn)Q—1()烷基、(:3-1()環(huán)垸基或-(C (R2) 2) d-W進(jìn)是獨(dú)立的，并且e是0、 l或2。最佳X是-N (R8) 2或-OR1、
最好R8和R"是d—4垸基或-(C (R1) 2) d-W ，更佳是Q—4烷基， 最佳是甲基。W在每次出現(xiàn)氫或C卜u)垸基時是獨(dú)立的，X最好在出現(xiàn)氫
或C卜4烷基時是獨(dú)立的。
優(yōu)選a是約l或更大，最好是約2或更大。優(yōu)選a是約6或小于6，最 佳是約4或小于4。優(yōu)選b是約l。優(yōu)選a和b之和是2或更大的整數(shù)，最佳 是3或更大的整數(shù)。優(yōu)選a和b之和是約6或小于6，最佳是約4或小于4。 優(yōu)選d在每次單獨(dú)出現(xiàn)時是l 4的整數(shù)，最佳是2 3。
在對應(yīng)于公式2的優(yōu)選胺中包括二甲氨基丙胺、甲氧基丙胺、二甲 氨基乙胺、二甲氨基丁胺、甲氧基丁胺、甲氧基乙胺、乙氧基丙胺、 丙氧基丙胺、胺端聚亞烷基醚(例如三羥甲基丙烷、三(聚(丙二醇)、 胺端)醚)、氨丙基嗎啉、異佛爾酮二胺以及氨丙基丙二胺。
在另一個實(shí)施例中，胺可以是雜環(huán)內(nèi)具有至少一個氮的脂肪族雜 環(huán)。所述雜環(huán)化合物也可以包含一個或多個氫鍵、氧鍵、硫鍵或雙鍵。 此外，雜環(huán)可以包括多個環(huán)，其中至少一個環(huán)在環(huán)內(nèi)具有氮。優(yōu)選這 種類型的化合物包括嗎啉、哌啶、pyrolidine、哌嗪、1，3,3三甲基6-氮 雜雙環(huán)[3,2,1]辛垸、噻唑垸、同型哌嗪、氮丙啶、l，4-二氮雜雙環(huán)[2,2,2] 辛烷(DABCO)、 l-胺-4-甲基哌嗪、3-吡咯啉。
在另一個實(shí)施例中，與有機(jī)硼烷適合復(fù)合的胺是脒?？梢允褂萌?何具有脒結(jié)構(gòu)的化合物，其中脒與前述有機(jī)硼烷具有足夠的結(jié)合能。 優(yōu)選的脒是1,8二氮雜雙環(huán)[5,4]未分解的-7-烯、四氫嘧啶、2-甲基-2-咪唑啉、以及U，3,3-四甲基胍。
在另一個實(shí)施例中，與有機(jī)硼烷適合復(fù)合的胺是共軛亞胺?？梢?br> 使用申請?zhí)枮镻CT/US00/33806的國際專利申請所介紹的任何具有共軛 亞胺結(jié)構(gòu)的化合物，其中亞胺與有機(jī)硼垸具有足夠的結(jié)合能。共軛亞 胺可以是直鏈或支鏈亞胺或環(huán)亞胺。優(yōu)選的共軛亞胺是4-二甲基氨基吡 啶、2,3-雙(二甲基氨基)環(huán)丙烯亞胺、3- (二甲基胺)丙烯醛胺、3-(二甲基氨基)2-甲基丙烯醛亞胺。
最好所述胺化合物與有機(jī)硼化合物的摩爾比是1.0:1.0 3.0丄0。 低于l.O:l.O，可能出現(xiàn)聚合、合成物穩(wěn)定性和粘接的問題。雖然使用大 于3.0丄0比值的摩爾比沒有額外好處，但是可以使用大于3.0:1.0比值的 摩爾比。如果出現(xiàn)太多的胺，可能對粘接劑或聚合組合物的穩(wěn)定性有 負(fù)面影響。最好胺化合物與有機(jī)硼化合物的摩爾比是2.0:1.0到1.0:1.0。
使用公知技術(shù)可以輕易制造有機(jī)硼胺復(fù)合物。例如釆用上述申請 號為PCT/US00/33806的國際專利申請所介紹的技術(shù)。
最好可聚合材料包括丙烯酸鹽和/或丙烯酸脂基化合物。優(yōu)選的丙 烯酸鹽和丙烯酸脂基化合物包括異丁烯酸甲脂、甲基丙烯酸丁酯、乙 基已基丙烯酸脂、異冰片基丙烯酸脂、氫糠基丙烯酸脂以及環(huán)己基丙 烯酸脂。
可聚合組合物還包括可以與胺反應(yīng)從而釋放有機(jī)硼烷以便促使聚 合的有效數(shù)量的化合物(分離劑)。所希望的胺反應(yīng)化合物是那些在低 于室溫最佳是在室溫下可以輕易形成具有胺的反應(yīng)產(chǎn)物的材料，從而 提供一種在普通環(huán)境下可以輕易使用和固化的組合物。這些化合物的 通常類別包括酸、乙醛、異氰酸鹽、?；?、磺酰氯、混合物等。優(yōu) 選的胺反應(yīng)化合物是酸.。特別是在美國專利US-A-5718977中所介紹的 Bronsted禾卩Lewis酸。
在可聚合的組合物中，按照重量計算，至少20%優(yōu)選至少30%最 佳是至少40%的組合物包括可聚合成分。任意地，以組合物的重量計 算，可聚合成分最好不超過95%，優(yōu)選不超過90%，最佳不超過85%。
以組合物的重量計算，有機(jī)硼烷/胺復(fù)合物至少是0.2%、優(yōu)選至少 是1%，最佳至少是2%。任意地，以組合物的重量計算，有機(jī)硼烷/胺 合成物最好不超過8%，優(yōu)選不超過6%，最佳不超過4%。
在本發(fā)明中，以組合物的重量計算，離解化合物至少是1%、優(yōu)選
至少是1.5%，最佳至少是2%。任意地，以組合物的重量計算，離解化 合物最好不超過8%，優(yōu)選不超過6%，特別是不超過4%。
當(dāng)采用根據(jù)ASTMD1002建立的工序進(jìn)行測試時，在本發(fā)明中使 用的粘結(jié)劑能夠在填充有30%玻璃的聚丙烯的結(jié)構(gòu)元件和增強(qiáng)元件之 間提供粘接，而無需對結(jié)構(gòu)元件進(jìn)行任何表面處理。優(yōu)選在包括經(jīng)歷 熱循環(huán)和高濕度的狀態(tài)下進(jìn)行測試時，所述粘結(jié)劑能夠提供粘接。此 時所述的熱循環(huán)包括從一4(TC 大于12(TC的循環(huán)。濕度級別可以從干 燥到完全飽和。
可以采用申請?zhí)枮镻CT/US00/33806的國際專利申請所介紹的方 式使用所述粘結(jié)劑?？蛇x擇地，其它元件可以作為添加劑被包含在所 述組合物中。適合的添加劑包括申請?zhí)枮镻CT/US00/33806的國際專利 申請所介紹的那些添加劑。
所述汽車部件能夠抵御100'C的溫度，甚至抵御12(TC或更高的溫 度。此外，所述部件能夠抵御在生產(chǎn)和使用期間所施加的負(fù)載，例如 撞擊發(fā)動機(jī)罩、向發(fā)動機(jī)罩扣鉤施加的負(fù)荷以及在使用期間由離開路 面所引起的振動和疲勞。根據(jù)本申請所涉及的汽車的設(shè)計和結(jié)構(gòu)適當(dāng) 選擇粘結(jié)劑的數(shù)量以及被涂附的部位。
在制造所述部件時，粘結(jié)劑組合物被適合地施加到一個或兩個元 件要被結(jié)合的區(qū)域上。粘結(jié)劑在環(huán)境溫度下固化，最好在所述元件被 結(jié)合在一起之前，所述固化已經(jīng)被開始。在粘結(jié)劑將兩個元件保持在 一起的同時，例如粘結(jié)劑變得粘合時，所述元件適合地接觸。如果希 望的話，可以使用機(jī)械手段，例如搭扣配合、機(jī)械緊固件或臨時夾， 保持兩個元件處于粘接所需狀態(tài)。表面需要被適當(dāng)清潔，不能有任何 外來雜質(zhì)，如油、脂、水。互補(bǔ)表面可以較快粘結(jié)在一起，從而允許 被粘接的部件例如在汽車生產(chǎn)線上被處理。所述粘結(jié)劑應(yīng)該連續(xù)硬化， 以便提供最大的結(jié)合強(qiáng)度，這需要一定時間。
根據(jù)所使用的具體粘結(jié)劑種類，在粘接所述結(jié)構(gòu)元件和增強(qiáng)元件 時所使用的工藝條件可以變化。
通過介紹，包括作為可聚合成分的甲基丙烯酸甲以及上述有機(jī)硼 烷/胺合成物的粘結(jié)劑可以被應(yīng)用于包括聚丙烯且沒有被預(yù)處理的結(jié)構(gòu)
元件上，在使該結(jié)構(gòu)元件與鋼制增強(qiáng)元件接觸之前，與固化成分混合，
并放置1 10分鐘。在開始固化之后，粘結(jié)劑應(yīng)該粘接兩個元件10 30 分鐘，以便所述部件被操作，然后粘結(jié)劑連續(xù)固化，在10 30小時之 后，提供最大結(jié)合強(qiáng)度。在環(huán)境溫度下，適當(dāng)?shù)貓?zhí)行該工序。
除了利用粘接結(jié)合以便將結(jié)構(gòu)元件和增強(qiáng)元件保持在一起之外， 如果希望，也可以使用機(jī)械固定。


結(jié)合附圖介紹本發(fā)明。
圖l是一個顯示處于裝配之前的結(jié)構(gòu)元件和增強(qiáng)元件的透視圖； 圖2是一個顯示結(jié)合后的汽車部件的一部分的透視圖； 圖3顯示了圖2所示部件的橫截面； 圖4顯示了與圖3所示部件不同設(shè)計的橫截面； 圖5 8是顯示符合本發(fā)明緩沖系統(tǒng)的不同示例的橫截面視圖9 11是顯示緩沖系統(tǒng)的橫截面視圖，其中緩沖橫木和保險杠利
用連接元件被連接。
具體實(shí)施例方式
圖l中顯示的是利用本發(fā)明的方法連接在一起之前的結(jié)構(gòu)元件l和
增強(qiáng)元件2。圖2顯示在組裝后被連接的結(jié)構(gòu)元件1和增強(qiáng)元件2。
結(jié)構(gòu)元件l由具有低能面的模制塑料材料制成，適合于選用聚丙烯
或聚酰胺并通常采用壓鑄模法或噴射鑄造法制造結(jié)構(gòu)元件。增強(qiáng)元件2
通常由鋼或鋁制成。
結(jié)構(gòu)元件1和增強(qiáng)元件2通常根據(jù)汽車設(shè)計所希望的那樣被定形，
并具有互補(bǔ)表面3和4，從而元件1和2被適合地裝配在一起，本發(fā)明確
保元件1和2在生產(chǎn)之后被組裝。
將粘結(jié)劑施加在互補(bǔ)表面3和/或4上的一部分表面上或全部表面
上，通過使結(jié)構(gòu)元件1和增強(qiáng)元件2沿方向A彼此相對運(yùn)動而使它們彼此
接觸，從而互補(bǔ)表面3和4鄰接，然后粘結(jié)劑固化或被允許固化，提供
符合本發(fā)明的已粘結(jié)的部件，其中圖2顯示了該部件的一部分。 圖2顯示了B—B平面，通過該平面，獲得圖3所示的橫截面視圖。 在圖3中，增強(qiáng)元件2具有淺通道5，其內(nèi)部確定了互補(bǔ)表面4，在制造 所述部件時，結(jié)構(gòu)元件1的互補(bǔ)表面3被設(shè)置在所述互補(bǔ)表面4內(nèi)。在組 裝之前，將粘結(jié)劑設(shè)置在互補(bǔ)表面3和/或4至少一部分表面上，通過元 件1和2被粘接，形成結(jié)合。
結(jié)構(gòu)元件1也配備有側(cè)通道6和7，增強(qiáng)元件2配備有與所述側(cè)通道6 和7采用互補(bǔ)方式嚙合的凸緣8和9。通過將粘結(jié)劑涂附在各自表面上， 所述通道6和7以及凸緣8和9的表面可以被粘接。另一種方案是，這些 表面可以不粘接，但是在任何時刻，可以在結(jié)構(gòu)元件1和增強(qiáng)元件2的 各自部分之間提供物理鄰接，從而增強(qiáng)抗C方向也就是來自車輛前方的 沖擊能力，并且在裝配期間，在元件1和2之間提供改進(jìn)的對正。
圖4是顯示根據(jù)本發(fā)明且與圖3所示部件具有不同設(shè)計的部件的橫 截面視圖。其中結(jié)構(gòu)元件1和增強(qiáng)元件2沿互補(bǔ)表面3和4對齊和粘接。 元件1和2分別沿凸緣10、 11、 12和13的物理鄰接提供了增強(qiáng)的抗沖擊 能力。
圖5 8顯示了不同設(shè)計的結(jié)構(gòu)元件14，在每種情況下，都利用能 夠粘接低表面能塑料材料的粘結(jié)劑16，將結(jié)構(gòu)元件14粘接到增強(qiáng)元件 15上。結(jié)構(gòu)元件14由具有低能面的塑料材料制成，適合于由聚丙烯或 聚酰胺制成。在圖5中，結(jié)構(gòu)元件14是一種普通的"C"形EAU，在圖7 中，結(jié)構(gòu)元件14為吹塑法模制件，在圖8中，結(jié)構(gòu)元件14為噴射鑄造法 模制件。
增強(qiáng)元件15通常由鋼或鋼和鋁制成，或可以由塑料制成。在圖6 中，增強(qiáng)元件15是所謂的"關(guān)閉(close-out)"元件，這意味著元件15 被設(shè)置的橫跨"C"形結(jié)構(gòu)元件14的敞開端，從而形成一種盒形橫截面。
如圖5和8所示，結(jié)構(gòu)元件14可以具有凸緣17，粘結(jié)劑16可以被涂 附在凸緣17或增強(qiáng)元件15上的所希望的部位。最好將粘結(jié)劑16涂附在 結(jié)構(gòu)元件14和增強(qiáng)元件15中一個元件或兩個元件上所有兩個元件的接 觸點(diǎn)上。另一種情況是如圖6所示，增強(qiáng)元件15可以具有凸緣18，粘結(jié) 劑16可以被涂附在凸緣18上，然后與結(jié)構(gòu)元件14接觸?；蛉鐖D7所示， 結(jié)構(gòu)元件14和增強(qiáng)元件15上可以都沒有凸緣。
圖9 11顯示了利用粘結(jié)劑16與增強(qiáng)元件15相連的結(jié)構(gòu)元件14，最 好沿增強(qiáng)元件15和結(jié)構(gòu)元件14的長度方向涂附粘結(jié)劑16。在圖9中，結(jié) 構(gòu)元件14是EAU，并由聚丙烯模制成。緩沖橫木19與結(jié)構(gòu)元件14間隔 分布，并利用通用手段與車輛的其它部分(未示)相連。
在圖10和11中，緩沖橫木是結(jié)構(gòu)元件14， "C"形EAU是增強(qiáng)元件 15并由鋼制成。元件15與緩沖系統(tǒng)20間隔分布。元件15被粘接到緩沖 橫木14上。
普通"C"形元件例如如圖9所示的結(jié)構(gòu)元件14以及圖10和11所示 的增強(qiáng)元件15提供良好的抗沖擊性能。 一旦組裝后，通過與圖9所示的 保險杠20粘接，"C"斷面的敞開端被封閉，圖10所示的緩沖橫木鄰近 所述"C"斷面的敞開端，但是不與其粘接，圖11所示的保險杠20也同 樣形成一封閉盒斷面。所述盒斷面的厚度和確定所述盒斷面的壁的厚 度決定上述部件的剛度以及所述部件抗沖擊性能。水平壁也就是"C" 形元件的頂部和底部可以被設(shè)計的在一定負(fù)載下彎折。確保根據(jù)所希 望的用途調(diào)整(tailored)所述部件的抗沖擊性能。盒斷面的高度也就 是"C"形元件背部部分的長度可以被調(diào)整，從而根據(jù)所希望的用途提 供所需要的性能。
具有"C"形橫截面的EAU的使用特別優(yōu)異，當(dāng)承受沖擊時，在 組裝緩沖系統(tǒng)時所形成的盒形斷面具有優(yōu)異的強(qiáng)度。
權(quán)利要求
1.一種前端托架，包括結(jié)構(gòu)元件和增強(qiáng)元件，其中結(jié)構(gòu)元件由具有低能面的塑料材料模制成，所述結(jié)構(gòu)元件和增強(qiáng)元件具有互補(bǔ)表面，并利用能夠粘接低能面基片的粘結(jié)劑將它們連接在一起，所述粘結(jié)劑被設(shè)置在所述互補(bǔ)表面中一個或兩個的至少一部分上；其中前端托架將汽車前部的兩側(cè)連接在一起且封閉發(fā)動機(jī)車廂。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的前端托架，其中增強(qiáng)元件由鋼和/或鋁制成。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的前端托架，其中結(jié)構(gòu)元件的塑料材料選 自填充有短玻璃纖維的聚丙烯、填充有長玻璃纖維的聚丙烯、填充有 玻璃的聚酰胺或填充有玻璃的聚酰胺合金。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的前端托架，其中增強(qiáng)元件可以配備有與 結(jié)構(gòu)元件的表面互補(bǔ)的輪廓或通道，從而利用結(jié)構(gòu)元件和增強(qiáng)元件之 間的粘著和/或鄰接，來提供抗應(yīng)力阻力。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的前端托架，其中結(jié)構(gòu)元件由表面能小于 45mJ/m2的模制的填充有玻璃的聚丙烯或模制的填充有玻璃的聚酰胺 制成，與結(jié)構(gòu)元件連接的增強(qiáng)元件由鋼、鋅和/或鋁制成，并利用能夠 粘接表面能小于45mJ/m2的基片的粘結(jié)劑將它們連接在一起，所述粘 結(jié)劑被設(shè)置在至少所述互補(bǔ)表面的一部分之間以將互補(bǔ)表面粘結(jié)在一起o
6. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的前端托架，其中粘結(jié)劑來自可聚合組合 物，其包括-i) 有機(jī)硼烷胺復(fù)合物；ii) 一種或多種單體、具有能夠通過自由基的聚合而聚合的不飽和 烯烴族的齊聚物或共聚物； iii)導(dǎo)致所述復(fù)合物分離從而釋放出有機(jī)硼烷胺復(fù)合物的有機(jī)硼 烷部分的化合物。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的前端托架，其中結(jié)構(gòu)元件是通過連續(xù)的 粘結(jié)劑而與補(bǔ)強(qiáng)元件連接的。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的前端托架，其中進(jìn)一步包括一種或多種 用于照明部件的外罩。
9. 一種用于汽車的汽車部件，該汽車部件具有兩側(cè)，其中部件包 括根據(jù)權(quán)利要求1所述的前端托架，且托架在汽車前部將汽車兩側(cè)連 接在一起，其中托架與兩側(cè)橫向?qū)R，從而限定出車廂。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的汽車部件，其中結(jié)構(gòu)元件的塑料材料選 自填充有短玻璃纖維的聚丙烯、填充有長玻璃纖維的聚丙烯、填充有 玻璃的聚酰胺或填充有玻璃的聚酰胺合金。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的汽車部件，其中增強(qiáng)元件由鋼和/或鋁 制成。
12. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的汽車部件，其中增強(qiáng)元件可以配備有 與結(jié)構(gòu)元件的表面互補(bǔ)的輪廓或通道，從而利用結(jié)構(gòu)元件和增強(qiáng)元件 之間的粘著和/或鄰接，來提供抗應(yīng)力阻力。
13. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的汽車部件，其中結(jié)構(gòu)元件由未處理或未 打底漆的表面能小于45mJ/m2的模制的填充有玻璃的聚丙烯或模制的 填充有玻璃的聚酰胺制成，增強(qiáng)元件由鋼、鋅和/或鋁制成，其中利用 能夠粘接表面能小于45mJ/m2的基片的粘結(jié)劑將增強(qiáng)元件和結(jié)構(gòu)元件 連接在一起，所述粘結(jié)劑被設(shè)置在至少所述互補(bǔ)表面的一部分之間以 將互補(bǔ)表面粘結(jié)在一起。
14. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的汽車部件，其中粘結(jié)劑來自可聚合組合物，其包括i) 有機(jī)硼垸胺復(fù)合物；ii) 一種或多種單體、具有能夠通過自由基的聚合而聚合的不飽和 烯烴族的齊聚物或共聚物；m)導(dǎo)致所述復(fù)合物分離從而釋放出有機(jī)硼烷胺復(fù)合物的有機(jī)硼 垸部分的化合物。
15. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的汽車部件，其中結(jié)構(gòu)元件是通過連續(xù)的 粘結(jié)劑而與補(bǔ)強(qiáng)元件連接的。
16. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的汽車部件，其中進(jìn)一步包括一種或多種 用于照明部件的外罩。
全文摘要
一種制造具有模制塑料結(jié)構(gòu)元件和增強(qiáng)元件的汽車部件的方法，其中使用可聚合粘結(jié)劑將兩個元件連接在一起，以及一種具有被連接的結(jié)構(gòu)元件和增強(qiáng)元件的汽車部件。在汽車中，該部件適合于被用作“前端托架”或緩沖系統(tǒng)。
文檔編號B62D29/04GK101100197SQ200710146558
公開日2008年1月9日 申請日期2002年6月17日 優(yōu)先權(quán)日2001年6月15日
發(fā)明者H·克爾曼, P·J·諾頓, P·凱特 申請人:陶氏環(huán)球技術(shù)公司