專利名稱：汽車部件的制作方法
技術領域：
本發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構部件，也涉及用作緩沖系統的部件。本發明特別涉及一種具有利用粘結劑結合在一起的增強元件和結構元件的汽車結構部件。
背景技術：
汽車緩沖系統通常包括“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，從而提供結構完整性和沖擊反應面，可以被用作緩沖系統內的增強元件。緩沖橫木被如此構造，從而鄰接或與上述能量吸收單元相連，并具有美學的作用，其作為緩沖系統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。受到沖擊時，EAU壓縮或變形，從而吸收沖擊能量。常規的塑料緩沖器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。
也可以使用機械固定裝置，將緩沖橫木結合到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。通常使用機械固定措施，將保險杠連接到EAU上。
當EAU和緩沖橫木或EAU和保險杠在局部點相連時，這些點可能承受很大的應力，在碰撞時引起疲勞，沿緩沖系統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連接在一起并橫向對齊，以便封閉汽車前部，特別是發動機、車廂(compartment)。為了美觀和功能目的，構造所述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、冷卻系統和掛鉤，當封閉時，利用所述掛鉤固定發動機罩。
所述FEC通常由至少兩個元件構成，一結構元件和一增強元件。
所述結構元件無論在FEC或緩沖系統內，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或緩沖系統的塑料元件通常使用本領域公知的模制方法包括壓鑄模法和注射模塑法來生產。在FEC中，使用增強元件提供沖擊阻力并提供諸如改善壽命和剛度的結構優點。所述增強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作用的材料制成。通常利用機械固定方法，例如使用螺栓和螺釘，將該增強元件連接到所述結構元件上。然而所述機械固定會導致在所述塑料模制件和增強件之間的固定點上應力集中，從而在測試壽命期間，可能導致FEC機械損壞。
所述機械固定的替代方案是，通過在所述增強件上設置多個孔，并在原位進行塑料模制，所述塑料模制件可以圍繞所述增強元件被模制，并與所述增強元件互鎖，從而將兩個元件結合在一起。然而該種方式比用所述機械固定法來組裝塑料模制件和增強元件要昂貴，操作不靈活。此外，由于增強元件上具有多個孔且結構上缺少有效的幾何結構(geometry)，需要在原位進行塑料造型，增強元件的設計和效用可能打折扣。
傳統的粘結劑不能有效地結合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。因而確信，粘結劑至今沒有被用于制造FEC、緩沖系統等。
然而使用粘結劑結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劑涉及有機硼烷聚胺復合物，特別涉及這樣一種復合物，即其中所述聚胺是染料伯胺封端材料(dye primary amine terminated material)和具有至少兩個可與上述伯胺反應的基團的材料的反應產物，伯胺基團比所述可與伯胺反應的基團多。該復合物可以在促使丙烯酸單體聚合以產生聚丙烯粘合劑的系統內被使用。據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被使用的有機硼烷胺復合物，可以被應用于包括玻璃/金屬粘接和將其它類型材料連接在一起的粘接的結構或半結構應用。參考有關使塑料與一系列類型材料進行粘接的內容，所述一系列材料包括金屬。
US-A-5691065涉及一種有機硼烷胺復合物以及聚丙烯粘合劑，其被結合到基于這種合成物的促使系統(initiate system)內。所述粘結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的粘結劑的數據。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。
這些現有技術文獻沒有考慮在汽車領域使用粘結劑將增強元件結合到塑料模制件上的情況，在此情況下，必須滿足實際標準和技術準則。具體地說，這些文獻沒有提示粘結劑可以被應用于在自然使用時暴露于沖擊和高應力和應變的FEC或緩沖系統內。
鑒于汽車被廣泛使用，在設計和制造汽車時，諸如改進的FEC的抗撞性、壽命和剛度的安全性問題以及緩沖系統的堅固性、耐熱性、化學惰性以及在低速沖擊時的可復原性非常關鍵。
公知的將增強元件機械固定到塑料結構元件上的技術具有下述缺點，例如結構局限性以及應力集中，通過例如在增強元件上的通孔上原地模制形成一諸如FEC和緩沖系統的元件，成本高昂并不能彎曲，這限制了在設計時的選擇，也增加了制造成本。通過圍繞增強元件原地模制，形成FEC和緩沖系統上使用的元件也要求模制工具具有與該增強元件互補的形狀，從而對增強元件設計的任何改變都要求改變模制工具，使工序復雜且成本昂貴。所以一直存在一種綜合改進安全性、成本和制造靈活性的需求。

發明內容
我們已經發現一種方法，利用該方法，增強元件可以被連接到諸如FEC和緩沖系統的汽車部件中的塑料結構元件上，其改進或消除了與現有生產它們的方法相關的缺點。通過利用能夠粘接諸如在FEC和緩沖系統內使用的塑料材料的低能面的某些類型粘結劑，對機械固定或圍繞增強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，本發明的第一方面是提供一種用于生產汽車部件的方法，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構元件以及被連接到該結構元件上的增強元件，所述結構元件的表面形狀與所述增強元件的表面形狀互補，所述方法包括將粘結劑施加到結構元件和/或增強元件的互補表面上，使結構元件和增強元件的互補表面彼此接觸，使所述粘結劑凝固，從而將結構元件和增強元件粘接到一起，其中該粘結劑可粘結低能面塑料。
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，結構元件和/或增強元件的表面可以被處理或打底漆(primed)，以便在使用粘結劑之前改進附著。適當地，結構元件的表面可以不被處理或打底漆，將粘結劑直接施加到結構元件的表面上。
本發明第二方面提供一種粘結劑的用途，在制造包括結構元件和增強元件的汽車部件時，所述粘結劑能夠粘接低能面基片，所述結構元件包括具有低能面的塑料模制件，使用粘結劑使所述增強元件和塑料模制件粘接在一起。
本發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構元件和被連接到該結構元件上的增強元件。所述結構元件和所述增強元件具有互補的表面且利用粘結劑能夠結合，所述粘結劑能夠將低能面基片粘結到所述互補表面的一個表面或兩個表面的至少一部分上。
本發明可以適用于任何汽車部件，其中材料要被粘結到諸如“前端”系統和“后端”系統和緩沖系統的低能面材料上。
本發明允許在制造結構元件后將結構元件和增強元件相連，從而避免公知技術中在原位形成結構元件的缺點。從而，如果改變增強元件的設計就必須改變用于制造結構元件的工具的風險被降低，此外增強元件的設計和結構效用不會由于加工裝置所引起的增強元件的幾何結構、形狀或尺寸上的限制而受損。因此，本發明提供了與增強工藝靈活性、部件設計和成本有關的優點。此外，可以使用復雜設計的增強件，對于每單位重量的增強件，提供更高水平的增強。這種布置有益于提供設計靈活性、減輕重量等益處。
在優選實施例中，結構元件和增強元件至少部分地具有互補形狀，至少在所述元件的一個互補部分或所有互補部分，通過使用粘結劑，將結構元件和增強元件粘結在一起，從而在一比通過機械固定而結合元件的區域明顯大的區域將兩個元件結合在一起。采用這種方式連接結構元件和增強元件減少了在兩個元件之間連接處的應力集中。最好使用沿兩個元件的互補表面連續分布的粘結劑，將結構元件和增強元件粘結在一起，以便在負載施加在部件上時，減少特殊點上的應力集中。
利用公知的生產結構元件的技術，例如壓鑄模法或噴射鑄造法，汽車部件例如FEC和緩沖系統可以被適合地制造。
合適的結構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(polyalkylene terephthalate)的共聚物。
優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作用的材料制成。增強元件可以涂附有生產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。
在本發明一個優選實施例中，所述部件是FEC，結構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，增強元件由鋼或鋁制成。在另一個優選實施例中，所述部件是緩沖系統，其中結構元件由聚丙烯制成，增強元件由鋼、鋁或聚丙烯制成。
在緩沖系統中，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的相對側可以利用粘結劑與橫木相連，或反之亦然。當EAU利用粘結劑與保險杠相連時，EAU是結構元件，保險杠是增強元件。EAU利用粘結劑與橫木相連，所述橫木和EAU是結構元件和增強元件。
增強元件和/或結構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，從而提供結構元件和增強元件之間改善的接觸和對齊。由于所述元件之間的粘結劑可以被取決于應力施加方向的物理鄰接補充，對元件的適當成形可以提供抗應力阻力。
本發明所使用的粘結劑必須能夠結合低能面基片，也可以將第二基片結合到該低能面基片上，最好是可聚合的組合物。
在一種優選方法中，通過提供包含可聚合組合物的粘結劑，將結構元件和增強元件結合在一起，使粘結劑成分在促使粘結劑聚合的條件下接觸在一起，向結構元件和/或增強元件的互補表面施加粘結劑，使結構元件和增強元件的互補表面彼此接觸，使粘結劑固化，從而將所述元件粘結在一起。在將粘結劑施加在一個或兩個元件上之前或之后或施加期間，可以進行促使粘結劑聚合，從而粘結劑被應用在一個或兩個元件上。
在一個優選實施例中，粘結劑包括可聚合組合物，所述可聚合組合物包含有機硼烷/胺復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。優選，粘結劑可以額外包括導致所述復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。當使用導致所述復合物分離的化合物時，保持所述復合物分離，直到達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，例如在或接近環境溫度以及在環境溫度以下。
本發明一優選實施例提供一種包含結構元件和被連接到所述結構元件上的增強元件的汽車部件，所述結構元件由表面能小于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，所述增強元件由鋼、鋅和/或鋁制成，所述結構元件和增強元件具有互補表面，并利用能夠粘接表面能小于45mJ/m2的基片的粘結劑將它們連接在一起，所述粘結劑被設置在至少所述互補表面的一部分之間，從而將它們連接到一起，所述粘結劑由可聚合組合物組成，其包括i)有機硼烷/胺復合物；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)導致所述復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。
本發明其它優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劑的使用。
申請號為PCT/US00/33806的國際專利申請所介紹的一種粘結劑和可聚合組合物特別適合于在本發明使用，以便將結構元件和增強元件結合在一起。
用于合成有機硼烷化合物的胺可以是任何使有機硼烷復合的胺，當暴露于解絡劑下時，其可以被解絡。優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專利權人為Zharov的美國專利文獻US5,539,070中第5欄第41行～53行、專利權人為Skoultchi的美國專利文獻US5,106,928中第2欄第29行～58行以及專利權人為Pocius的美國專利文獻US5,686,544中第7欄第29行～第10欄第36行所介紹的氨，上述美國專利文獻的內容被結合在本發明中；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的化合物的胺端反應產物，上述美國專利文獻的內容被結合到本發明中，對于專利權人為Deviny的美國專利所介紹的反應產物，優選二伯胺包括烷基二伯胺、芳基二伯胺、烷基芳基二伯胺和聚氧化烯二胺；與胺反應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、環氧化合物、酒精和丙烯酸鹽族的化合物。優選的胺包括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、1，12-十二烷二胺、2-甲基-1，5-戊二胺、3-甲基-1，5-戊二胺、三亞乙基四胺、二亞乙基三胺。優選的聚氧化烯聚胺包括聚環氧乙烷二胺、聚環氧丙烷二胺、三甘醇丙二胺、聚亞丁基氧二胺以及聚環氧乙烷共聚環氧丙烷二胺。
具體地說，所述有機硼烷/胺復合物的胺部分從下述一組中選擇，所述組包括具有脒結構成分的胺；在雜環內具有至少一個氮的脂族雜環；伯胺；共軛亞胺，其中雜環化合物也可以包含一個或多個氮原子、氧原子、硫原子或在雜環內有兩個鍵，所述伯胺另外具有一個或多個氫鍵接收基團，其中所述伯胺和氫鍵接收基團之間具有至少兩個碳原子最佳是三個碳原子，從而，由于復合物中分子之間或分子內的相互作用，增加了B-N鍵的強度。
優選的氫鍵接收組包括下述內容伯胺、仲胺、叔胺、醚、鹵素、聚醚或聚胺。在此所使用的雜環涉及具有一個或多個脂族環的化合物，其中一個環包含氮。脒或共軛亞胺可以是直鏈或支鏈或支環。
希望在復合物中所使用的有機硼烷是三烷基硼烷和環烷基硼烷。最好所述硼烷對應于公式1B-(R1)3公式1其中B代表硼；R1在每次出現C1-10烷基、C3-10環烷基時是獨立地，或兩個或多個R1可以組合形成環脂化合物環。
最好R1是C1-4烷基，甚至是C2-4烷基，最佳是C3-4烷基。優選的有機硼烷是三乙基硼烷、三異丙基硼烷和三-n-丁基硼烷。
在優選實施例中，所述復合物的胺部分包括具有伯胺和一個或多個氫鍵接收基團的化合物，在所述伯胺和氫鍵接收基團之間具有至少兩個碳原子最佳是三個碳原子。
最好，所述胺對應于公式2NH2(CH2)b(C(R2)2)aX (2)其中R2是在每次出現氫或C1-10烷基、C3-10環烷基時是獨立地；X是氫鍵接收部分(accepting moiety)；a是在1～10內的整數；b在每次出現0～1整數進是獨立的，a和b的和是2～10。
最好R2是氫或甲基。
最好X在每次出現氫鍵接收部分時是獨立的，當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-N(R8)e、OR10或鹵素時是獨立的，其中R8在每次出現C1-10烷基、C3-10環烷基或-(C(R2)2)d-W時是獨立的，R10在每次出現C1-10烷基、C3-10環烷基或-(C(R2)2)d-W進是獨立的，并且e是0、1或2。最佳X是-N(R8)2或-OR10。
最好R8和R10是C1-4烷基或-(C(R1)2)d-W，更佳是C1-4烷基，最佳是甲基。W在每次出現氫或C1-10烷基時是獨立的，X最好在出現氫或C1-4烷基時是獨立的。
優選a是約1或更大，最好是約2或更大。優選a是約6或小于6，最佳是約4或小于4。優選b是約1。優選a和b之和是2或更大的整數，最佳是3或更大的整數。優選a和b之和是約6或小于6，最佳是約4或小于4。優選d在每次單獨出現時是1～4的整數，最佳是2～3。
在對應于公式2的優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。
在另一個實施例中，胺可以是雜環內具有至少一個氮的脂肪族雜環。所述雜環化合物也可以包含一個或多個氫鍵、氧鍵、硫鍵或雙鍵。此外，雜環可以包括多個環，其中至少一個環在環內具有氮。優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[3，2，1]辛烷、噻唑烷、同型哌嗪、氮丙啶、1，4-二氮雜雙環[2，2，2]辛烷(DABCO)、1-胺-4-甲基哌嗪、3-吡咯啉。
在另一個實施例中，與有機硼烷適合復合的胺是脒。可以使用任何具有脒結構的化合物，其中脒與前述有機硼烷具有足夠的結合能。優選的脒是1，8二氮雜雙環[5，4]未分解的-7-烯、四氫嘧啶、2-甲基-2-咪唑啉、以及1，1，3，3-四甲基胍。
在另一個實施例中，與有機硼烷適合復合的胺是共軛亞胺。可以使用申請號為PCT/US00/33806的國際專利申請所介紹的任何具有共軛亞胺結構的化合物，其中亞胺與有機硼烷具有足夠的結合能。共軛亞胺可以是直鏈或支鏈亞胺或環亞胺。優選的共軛亞胺是4-二甲基氨基吡啶、2，3-雙(二甲基氨基)環丙烯亞胺、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硼化合物的摩爾比是1.0∶1.0～3.0∶1.0。低于1.0∶1.0，可能出現聚合、合成物穩定性和粘接的問題。雖然使用大于3.0∶1.0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。如果出現太多的胺，可能對粘接劑或聚合組合物的穩定性有負面影響。最好胺化合物與有機硼化合物的摩爾比是2.0∶1.0到1.0∶1.0。
使用公知技術可以輕易制造有機硼胺復合物。例如采用上述申請號為PCT/US00/33806的國際專利申請所介紹的技術。
最好可聚合材料包括丙烯酸鹽和/或丙烯酸脂基化合物。優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、乙基己基丙烯酸脂、異冰片基丙烯酸脂、氫糠基丙烯酸脂以及環己基丙烯酸脂。
可聚合組合物還包括可以與胺反應從而釋放有機硼烷以便促使聚合的有效數量的化合物(分離劑)。所希望的胺反應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產物的材料，從而提供一種在普通環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、酰基氯、磺酰氯、混合物等。優選的胺反應化合物是酸。特別是在美國專利US-A-5718977中所介紹的Bronsted和Lewis酸。
在可聚合的組合物中，按照重量計算，至少20％優選至少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％，優選不超過90％，最佳不超過85％。
以組合物的重量計算，有機硼烷/胺復合物至少是0.2％、優選至少是1％，最佳至少是2％。任意地，以組合物的重量計算，有機硼烷/胺合成物最好不超過8％，優選不超過6％，最佳不超過4％。
在本發明中，以組合物的重量計算，離解化合物至少是1％、優選至少是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％，優選不超過6％，特別是不超過4％。
當采用根據ASTM D1002建立的工序進行測試時，在本發明中使用的粘結劑能夠在填充有30％玻璃的聚丙烯的結構元件和增強元件之間提供粘接，而無需對結構元件進行任何表面處理。優選在包括經歷熱循環和高濕度的狀態下進行測試時，所述粘結劑能夠提供粘接。此時所述的熱循環包括從-40℃～大于120℃的循環。濕度級別可以從干燥到完全飽和。
可以采用申請號為PCT/US00/33806的國際專利申請所介紹的方式使用所述粘結劑。可選擇地，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號為PCT/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℃的溫度，甚至抵御120℃或更高的溫度。此外，所述部件能夠抵御在生產和使用期間所施加的負載，例如撞擊發動機罩、向發動機罩扣鉤施加的負荷以及在使用期間由離開路面所引起的振動和疲勞。根據本申請所涉及的汽車的設計和結構適當選擇粘結劑的數量以及被涂附的部位。
在制造所述部件時，粘結劑組合物被適合地施加到一個或兩個元件要被結合的區域上。粘結劑在環境溫度下固化，最好在所述元件被結合在一起之前，所述固化已經被開始。在粘結劑將兩個元件保持在一起的同時，例如粘結劑變得粘合時，所述元件適合地接觸。如果希望的話，可以使用機械手段，例如搭扣配合、機械緊固件或臨時夾，保持兩個元件處于粘接所需狀態。表面需要被適當清潔，不能有任何外來雜質，如油、脂、水。互補表面可以較快粘結在一起，從而允許被粘接的部件例如在汽車生產線上被處理。所述粘結劑應該連續硬化，以便提供最大的結合強度，這需要一定時間。
根據所使用的具體粘結劑種類，在粘接所述結構元件和增強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硼烷/胺合成物的粘結劑可以被應用于包括聚丙烯且沒有被預處理的結構元件上，在使該結構元件與鋼制增強元件接觸之前，與固化成分混合，并放置1～10分鐘。在開始固化之后，粘結劑應該粘接兩個元件10～30分鐘，以便所述部件被操作，然后粘結劑連續固化，在10～30小時之后，提供最大結合強度。在環境溫度下，適當地執行該工序。
除了利用粘接結合以便將結構元件和增強元件保持在一起之外，如果希望，也可以使用機械固定。


結合附圖介紹本發明。
圖1是一個顯示處于裝配之前的結構元件和增強元件的透視圖；圖2是一個顯示結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所示部件不同設計的橫截面；圖5～8是顯示符合本發明緩沖系統的不同示例的橫截面視圖；圖9～11是顯示緩沖系統的橫截面視圖，其中緩沖橫木和保險杠利用連接元件被連接。
具體實施例方式
圖1中顯示的是利用本發明的方法連接在一起之前的結構元件1和增強元件2。圖2顯示在組裝后被連接的結構元件1和增強元件2。
結構元件1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構元件。增強元件2通常由鋼或鋁制成。
結構元件1和增強元件2通常根據汽車設計所希望的那樣被定形，并具有互補表面3和4，從而元件1和2被適合地裝配在一起，本發明確保元件1和2在生產之后被組裝。
將粘結劑施加在互補表面3和/或4上的一部分表面上或全部表面上，通過使結構元件1和增強元件2沿方向A彼此相對運動而使它們彼此接觸，從而互補表面3和4鄰接，然后粘結劑固化或被允許固化，提供符合本發明的已粘結的部件，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，增強元件2具有淺通道5，其內部確定了互補表面4，在制造所述部件時，結構元件1的互補表面3被設置在所述互補表面4內。在組裝之前，將粘結劑設置在互補表面3和/或4至少一部分表面上，通過元件1和2被粘接，形成結合。
結構元件1也配備有側通道6和7，增強元件2配備有與所述側通道6和7采用互補方式嚙合的凸緣8和9。通過將粘結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，可以在結構元件1和增強元件2的各自部分之間提供物理鄰接，從而增強抗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之間提供改進的對正。
圖4是顯示根據本發明且與圖3所示部件具有不同設計的部件的橫截面視圖。其中結構元件1和增強元件2沿互補表面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的抗沖擊能力。
圖5～8顯示了不同設計的結構元件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劑16，將結構元件14粘接到增強元件15上。結構元件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，結構元件14是一種普通的“C”形EAU，在圖7中，結構元件14為吹塑法模制件，在圖8中，結構元件14為噴射鑄造法模制件。
增強元件15通常由鋼或鋼和鋁制成，或可以由塑料制成。在圖6中，增強元件15是所謂的“關閉(close-out)”元件，這意味著元件15被設置的橫跨“C”形結構元件14的敞開端，從而形成一種盒形橫截面。
如圖5和8所示，結構元件14可以具有凸緣17，粘結劑16可以被涂附在凸緣17或增強元件15上的所希望的部位。最好將粘結劑16涂附在結構元件14和增強元件15中一個元件或兩個元件上所有兩個元件的接觸點上。另一種情況是如圖6所示，增強元件15可以具有凸緣18，粘結劑16可以被涂附在凸緣18上，然后與結構元件14接觸。或如圖7所示，結構元件14和增強元件15上可以都沒有凸緣。
圖9～11顯示了利用粘結劑16與增強元件15相連的結構元件14，最好沿增強元件15和結構元件14的長度方向涂附粘結劑16。在圖9中，結構元件14是EAU，并由聚丙烯模制成。緩沖橫木19與結構元件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，緩沖橫木是結構元件14，“C”形EAU是增強元件15并由鋼制成。元件15與緩沖系統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所示的結構元件14以及圖10和11所示的增強元件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計的在一定負載下彎折。確保根據所希望的用途調整(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整，從而根據所希望的用途提供所需要的性能。
具有“C”形橫截面的EAU的使用特別優異，當承受沖擊時，在組裝緩沖系統時所形成的盒形斷面具有優異的強度。
權利要求
1.一種生產包括結構元件和被連接到所述結構元件上的增強元件的汽車部件的方法，所述結構元件由具有低能面的模制塑料材料制成，所述元件具有互補表面，包括將粘結劑施加到結構元件和/或增強元件的互補表面上，使結構元件和增強元件的互補表面接觸，使粘結劑凝固，從而將結構元件和增強元件連接在一起，其特征在于所述粘結劑能夠粘接低能面的塑料。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于所述低能面的塑料材料具有低于45mJ/m2的表面能。
3.如權利要求1或2所述的方法，其特征在于所述塑料材料包括從聚烯烴、聚苯乙烯和聚酰胺中選擇的均聚物或共聚物。
4.如上述任一個權利要求所述的方法，其特征在于所述塑料材料包括纖維。
5.如權利要求4所述的方法，其特征在于所述纖維從短玻璃纖維、長玻璃纖維、短天然纖維或長天然纖維中選擇。
6.如上述任一個權利要求所述的方法，其特征在于所述塑料材料從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、填充有玻璃的聚酰胺合金中選擇。
7.如上述任一個權利要求所述的方法，其特征在于所述增強元件由鋼和/或鋁制成。
8.如上述任一個權利要求所述的方法，其特征在于包括直接將粘結劑施加到結構元件的表面上，無需對所述表面進行處理或打底漆。
9.如上述任一個權利要求所述的方法，其特征在于通過沿兩個元件的互補表面連續涂附粘結劑，將結構元件和增強元件結合在一起。
10.如上述任一個權利要求所述的方法，其特征在于增強元件可以配備有與結構元件的表面互補的輪廓或通道，從而利用結構元件和增強元件之間的粘著和/或鄰接，來提供抗應力阻力。
11.如上述任一個權利要求所述的方法，其特征在于粘結劑包括可聚合的組合物。
12.一種生產包括結構元件和被連接到所述結構元件上的增強元件的汽車部件的方法，所述結構元件由具有低能面的模制塑料材料制成，所述元件具有互補表面，提供一種包含可聚合組合物的粘結劑，使組合物成分在促使聚合的條件下接觸，向結構元件和/或增強元件的互補表面施加該粘結劑，以及使結構元件和增強元件的互補表面彼此接觸，使粘結劑固化，從而將所述元件粘結在一起。
13.如權利要求11或12所述的方法，其特征在于可聚合組合物包含有機硼烷/胺復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。
14.如權利要求13所述的方法，其特征在于所述可聚合的組合物包括導致所述復合物分離從而釋放出有機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。
15.如權利要求13或14所述的方法，其特征在于所述有機硼烷/胺復合物的胺部分從下述一組中選擇，所述組包括具有脒結構成分的胺；在雜環內具有至少一個氮的脂族雜環；伯胺；共軛亞胺；所述伯胺另外具有一個或多個氫鍵接收基團，在所述伯胺和氫鍵接收基團之間具有至少兩個碳原子。
16.如權利要求15所述的方法，其特征在于所述胺從二甲氨基丙胺、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中選擇。
17.如權利要求13～16之一所述的方法，其特征在于所述有機硼烷/胺復合物的有機硼烷部分從三烷基硼烷和烷基環烷基硼烷中選擇。
18.如權利要求17所述的方法，其特征在于所述有機硼烷從三乙基硼烷、三異丙基硼烷和三-n-丁基硼烷中選擇。
19.如權利要求13～18之一所述方法，其特征在于所述胺化合物與有機硼烷化合物的摩爾比是1.0∶1.0～3.0∶1.0。
20.一種包含結構元件和被連接到所述結構元件上的增強元件的汽車部件，所述結構元件由具有低能面的塑料材料模制成，所述結構元件和增強元件具有互補表面，并利用能夠粘接低能面基片的粘結劑將它們連接在一起，所述粘結劑被設置在所述互補表面中一個或兩個的至少一部分上。
21.一種包含結構元件和被連接到所述結構元件上的增強元件的汽車部件，所述結構元件由表面能小于45mJ/m2的模制的填充有玻璃的聚丙烯和/或模制的填充有玻璃的聚酰胺制成，所述增強元件由鋼、鋅和/或鋁制成，所述結構元件和增強元件具有互補表面，并利用能夠粘接表面能小于45mJ/m2的基片的粘結劑將它們連接在一起，所述粘結劑被設置在至少所述互補表面的一部分之間，所述粘結劑來自可聚合組合物組成，其包括i)有機硼烷/胺復合物；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)導致所述復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。
22.如權利要求20和21中任一個權利要求所述的汽車部件，其特征在于所述部件包括前端托架，所述前端托架是汽車車身的一部分，在汽車前和后部，其將汽車兩側連接在一起并橫向對齊，從而限定出車廂。
23.如權利要求20和21中任一個權利要求所述的汽車部件，其特征在于所述部件包括緩沖系統，其中i)所述增強元件是一種由金屬或塑料材料制成的吸收能量單元，結構元件是由塑料制成的緩沖橫木；ii)所述增強元件是由金屬制成的保險杠，所述結構元件是由塑料材料制成的吸收能量單元。
24.如權利要求23所述的汽車部件，其特征在于所述吸收能量單元通常具有“C”形橫截面。
全文摘要
一種制造具有模制塑料結構元件和增強元件的汽車部件的方法，其中使用可聚合粘結劑將兩個元件連接在一起，以及一種具有被連接的結構元件和增強元件的汽車部件。在汽車中，該部件適合于被用作“前端托架”或緩沖系統。
文檔編號B29L31/30GK1525919SQ02811959
公開日2004年9月1日 申請日期2002年6月17日 優先權日2001年6月15日
發明者P·凱特, P 凱特, H·克爾曼, 諾頓, P·J·諾頓 申請人:陶氏環球技術公司