汽车部件的制作方法

专利名称：汽车部件的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种汽车部件，具体地说，涉及在公知为"前端托架" 的汽车前端和后端使用的结构部件，也涉及用作缓冲系统的部件。本 发明特别涉及一种具有利用粘结剂结合在一起的增强元件和结构元件 的汽车结构部件。
背景技术：
汽车缓冲系统通常包括"保险杠"和"缓冲横木(bumper fascia)"。 通常利用螺钉将所述保险杠连接在汽车的底盘上，将所述缓冲横木连 接到车身镶板上。通常将一种能量吸收单元设置在所述缓冲横木和保 险杠之间。保险杠通常由诸如钢和铝的刚性材料制成，从而提供结构 完整性和冲击反应面，可以被用作缓冲系统内的增强元件。缓冲横木 被如此构造，从而邻接或与上述能量吸收单元相连，并具有美学的作 用，其作为缓冲系统的外部元件的一部分。缓冲横木通常由模制的塑 料材料制成或包含模制塑料材料。
所述能量吸收单元(EAU)可以由诸如钢和铝的金属制成，或由 塑料材料制成。受到冲击时，EAU压縮或变形，从而吸收冲击能量。 常规的塑料缓冲器EAU可以通过例如，加热到铆接温度(staking point), 来组装，以将EAU和缓冲横木焊接到一起。然而这种工序在缓冲横木 上造成不希望的可视痕迹。
也可以使用机械固定装置，将缓冲横木结合到EAU上。
EAU可以被连接到保险杠上，或靠近所述保险杠但是与保险杠间 隔一定距离。通常使用机械固定措施，将保险杠连接到EAU上。
当EAU和缓冲横木或EAU和保险杠在局部点相连时，这些点可能 承受很大的应力，在碰撞时引起疲劳，沿缓冲系统长度方向不能有效 地吸收能量。
汽车的"前端托架"(简称为FEC)是汽车车身上的这样一种部件， 它将汽车前部的两侧连接在一起并横向对齐，以便封闭汽车前部，特 别是发动机、车厢(compartment)。为了美观和功能目的，构造所述FEC 的形状，通常采用外罩或其它形式，以便携带一个或多个照明部件、 冷却系统和挂钩，当封闭时，利用所述挂钩固定发动机罩。
所述FEC通常由至少两个元件构成， 一结构元件和一增强元件。
所述结构元件无论在FEC或缓冲系统内，通常都包含塑料材料， 例如聚丙烯、装填有玻璃的聚丙烯(glass filled polyproylene)或聚酰 胺，使其易于形成所希望的形状。FEC或缓冲系统的塑料元件通常使用 本领域公知的模制方法包括压铸模法和注射模塑法来生产。在FEC中， 使用增强元件提供冲击阻力并提供诸如改善寿命和刚度的结构优点。 所述增强元件通常由诸如钢和铝的金属制成，但是也可以由其它能提 供增强作用的材料制成。通常利用机械固定方法，例如使用螺栓和螺 钉，将该增强元件连接到所述结构元件上。然而所述机械固定会导致 在所述塑料模制件和增强件之间的固定点上应力集中，从而在测试寿 命期间，可能导致FEC机械损坏。
所述机械固定的替代方案是，通过在所述增强件上设置多个孔， 并在原位进行塑料模制，所述塑料模制件可以围绕所述增强元件被模 制，并与所述增强元件互锁，从而将两个元件结合在一起。然而该种 方式比用所述机械固定法来组装塑料模制件和增强元件要昂贵，操作 不灵活。此外，由于增强元件上具有多个孔且结构上缺少有效的几何 结构(geometry),需要在原位进行塑料造型，增强元件的设计和效用 可能打折扣。
传统的粘结剂不能有效地结合FEC中所使用类型的塑料材料，由
于塑料材料的低表面能，其可以被用于缓冲系统。因而确信，粘结剂 至今没有被用于制造FEC、缓冲系统等。
然而使用粘结剂结合低表面能的材料是公知的。例如美国专利 US-A-5795657介绍了一种粘接组合物，其对于多种物质特别是低能面
聚合物具有良好的粘接性。所述美国专利介绍的粘结剂涉及有机硼垸 聚胺复合物,特别涉及这样一种复合物，即其中所述聚胺是染料伯胺封
端材料(dye primary amine terminated material)禾卩具有至少两个可与上 述伯胺反应的基团的材料的反应产物，伯胺基团比所述可与伯胺反应 的基团多。该复合物可以在促使丙烯酸单体聚合以产生聚丙烯粘合剂 的系统内被使用。据说这种组合物对于粘接低能面塑料或聚合物基片 非常有用。美国专利US-A-5795657涉及一种在聚丙烯粘合剂内被使用 的有机硼垸胺复合物，可以被应用于包括玻璃/金属粘接和将其它类型 材料连接在一起的粘接的结构或半结构应用。参考有关使塑料与一系 列类型材料进行粘接的内容，所述一系列材料包括金属。
US-A-5691065涉及一种有机硼烷胺复合物以及聚丙烯粘合剂，其 被结合到基于这种合成物的促使系统(initiate system)内。所述粘结剂 特别适合于粘接诸如聚乙烯、聚丙烯和聚四氟乙烯的低能面基片。在 该美国专利文献的示例中，示例14 118提供与聚乙烯基片或聚四氟乙 烯基片有关的粘结剂的数据。示例121 125还介绍了聚丙烯基片的粘 接，所述聚丙烯基片与由相同材料制成的基片粘结。
这些现有技术文献没有考虑在汽车领域使用粘结剂将增强元件结 合到塑料模制件上的情况，在此情况下，必须满足实际标准和技术准 则。具体地说，这些文献没有提示粘结剂可以被应用于在自然使用时 暴露于冲击和高应力和应变的FEC或缓冲系统内。
鉴于汽车被广泛使用，在设计和制造汽车时，诸如改进的FEC的 抗撞性、寿命和刚度的安全性问题以及缓冲系统的坚固性、耐热性、 化学惰性以及在低速冲击时的可复原性非常关键。
公知的将增强元件机械固定到塑料结构元件上的技术具有下述缺 点，例如结构局限性以及应力集中，通过例如在增强元件上的通孔上 原地模制形成一诸如FEC和缓冲系统的元件，成本高昂并不能弯曲，这 限制了在设计时的选择，也增加了制造成本。通过围绕增强元件原地 模制，形成FEC和缓冲系统上使用的元件也要求模制工具具有与该增强 元件互补的形状，从而对增强元件设计的任何改变都要求改变模制工 具，使工序复杂且成本昂贵。所以一直存在一种综合改进安全性、成 本和制造灵活性的需求。

发明内容
我们已经发现一种方法，利用该方法，增强元件可以被连接到诸
如FEC和缓冲系统的汽车部件中的塑料结构元件上，其改进或消除了与 现有生产它们的方法相关的缺点。通过利用能够粘接诸如在FEC和缓冲 系统内使用的塑料材料的低能面的某些类型粘结剂，对机械固定或围 绕增强元件原位塑料模制件的成形的需求可以被减少或避免。
因此，本发明的第一方面是提供一种用于生产汽车部件的方法， 所述汽车部件包括由具有低能面的模制塑料材料制成的结构元件以及 被连接到该结构元件上的增强元件，所述结构元件的表面形状与所述 增强元件的表面形状互补，所述方法包括将粘结剂施加到结构元件和/ 或增强元件的互补表面上，使结构元件和增强元件的互补表面彼此接 触，使所述粘结剂凝固，从而将结构元件和增强元件粘接到一起，其 中该粘结剂可粘结低能面塑料。
所述低能面塑料是指这样一种材料，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。 如果希望的话，结构元件和/或增强元件的表面可以被处理或打底漆
(primed)，以便在使用粘结剂之前改进附着。适当地，结构元件不被 处理或打底漆，将粘结剂直接施加到结构元件的表面上。
本发明第二方面提供一种粘结剂的用途，在制造包括结构元件和 增强元件的汽车部件时，所述粘结剂能够粘接低能面基片，所述结构 元件包括具有低能面的塑料模制件，使用粘结剂使所述增强元件和塑 料模制件粘接在一起。
本发明第三方面提供一种汽车部件，其包括由具有低能面的模制 塑料制成的结构元件和被连接到该结构元件上的增强元件。所述结构 元件和所述增强元件具有互补的表面且利用粘结剂能够结合，所述粘 结剂能够将低能面基片粘结到所述互补表面的一个表面或两个表面的 至少一部分上。
本发明可以适用于任何汽车部件，其中材料要被粘结到诸如"前 端"系统和"后端"系统和缓冲系统的低能面材料上。
本发明允许在制造结构元件后将结构元件和增强元件相连，从而 避免公知技术中在原位形成结构元件的缺点。从而，如果改变增强元 件的设计就必须改变用于制造结构元件的工具的风险被降低，此外增 强元件的设计和结构效用不会由于加工装置所引起的增强元件的几何 结构、形状或尺寸上的限制而受损。因此，本发明提供了与增强工艺 灵活性、部件设计和成本有关的优点。此外，可以使用复杂设计的增 强件，对于每单位重量的增强件，提供更高水平的增强。这种布置有 益于提供设计灵活性、减轻重量等益处。
在优选实施例中，结构元件和增强元件至少部分地具有互补形状， 至少在所述元件的一个互补部分或所有互补部分，通过使用粘结剂， 将结构元件和增强元件粘结在一起，从而在一比通过机械固定而结合 元件的区域明显大的区域将两个元件结合在一起。采用这种方式连接 结构元件和增强元件减少了在两个元件之间连接处的应力集中。最好 使用沿两个元件的互补表面连续分布的粘结剂，将结构元件和增强元 件粘结在一起，以便在负载施加在部件上时，减少特殊点上的应力集 中。
利用公知的生产结构元件的技术，例如压铸模法或喷射铸造法，
汽车部件例如FEC和缓冲系统可以被适合地制造。
合适的结构元件包括塑料模制件。塑料材料最好包括诸如聚烯烃、 聚酰胺、聚苯氧化物和聚苯乙烯的均聚物或诸如具有低表面能的聚烯 化对苯二甲酸盐(polyalkyleneterephthalate)的共聚物。
优选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、聚对苯二甲酸丁二酯 聚合物、聚对苯二甲酸丁二酯合金。塑料材料可以包含诸如短玻璃纤 维、长玻璃纤维、短天然纤维或长天然纤维等纤维。
优选塑料材料包括充有短玻璃纤维的聚丙烯、充有长玻璃纤维的 聚丙烯、充有玻璃的聚酰胺、充有玻璃的聚酰胺合金。特别适合于诸 如EAC缓冲系统的塑料材料包括未填充(unfilled)的聚丙烯、填充有 滑石的聚丙烯、填充有矿物的聚丙烯。
增强元件适合于由诸如钢、锌和铝的金属制成，但是也可以由其 它能够提供增强作用的材料制成。增强元件可以涂附有生产汽车时通 常所使用的例如抗腐蚀材料的材料以及额外涂层，例如喷漆。
在本发明一个优选实施例中，所述部件是FEC，结构元件由填充 有玻璃的聚丙烯和/或填充有玻璃的聚酰胺制成，增强元件由钢或铝制 成。在另一个优选实施例中，所述部件是缓冲系统，其中结构元件由 聚丙烯制成，增强元件由钢、铝或聚丙烯制成。
在缓冲系统中，EAU被适合地布置在缓冲横木和保险杠之间。EAU 最好选用"C"形横截面。"C"形EAU的敞开端可以与所述保险杠相 连，"C"形EAU的相对侧可以利用粘结剂与横木相连，或反之亦然。 当EAU利用粘结剂与保险杠相连时，EAU是结构元件，保险杠是增强 元件。EAU利用粘结剂与横木相连，所述横木和EAU是结构元件和增 强元件。
增强元件和/或结构元件可以配备有轮廓(contour)或通道，其与 另一个元件的表面互补，从而提供结构元件和增强元件之间改善的接 触和对齐。由于所述元件之间的粘结剂可以被取决于应力施加方向的 物理邻接补充，对元件的适当成形可以提供抗应力阻力。
本发明所使用的粘结剂必须能够结合低能面基片，也可以将第二 基片结合到该低能面基片上，最好是可聚合的组合物。
在一种优选方法中，通过提供包含可聚合组合物的粘结剂，将结 构元件和增强元件结合在一起，使粘结剂成分在促使粘结剂聚合的条 件下接触在一起，向结构元件和/或增强元件的互补表面施加粘结剂， 使结构元件和增强元件的互补表面彼此接触，使粘结剂固化，从而将 所述元件粘结在一起。在将粘结剂施加在一个或两个元件上之前或之 后或施加期间，可以进行促使粘结剂聚合，从而粘结剂被应用在一个 或两个元件上。
在一个优选实施例中，粘结剂包括可聚合组合物，所述可聚合组 合物包含有机硼垸/胺复合物和一种或多种单体、具有能够通过自由基 的聚合而聚合的不饱和烯烃族的齐聚物或共聚物。优选，粘结剂可以 额外包括导致所述复合物分离从而释放出硼烷以便促使一个或多个单 体、具有不饱和烯烃族的齐聚物或共聚物聚合的化合物。当使用导致 所述复合物分离的化合物时，保持所述复合物分离，直到达到所希望 的促使聚合为止。所述包含可分离媒介的可聚合组合物可以在任何希 望的温度下固化，例如在或接近环境温度以及在环境温度以下。
本发明一优选实施例提供一种包含结构元件和被连接到所述结构
元件上的增强元件的汽车部件，所述结构元件由表面能小于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 强元件由钢、锌和/或铝制成，所述结构元件和增强元件具有互补表面， 并利用能够粘接表面能小于45mJ/m,基片的粘结剂将它们连接在一 起，所述粘结剂被设置在至少所述互补表面的一部分之间，从而将它 们连接到一起，所述粘结剂由可聚合组合物组成，其包括
i) 有机硼垸/胺复合物；
ii) 一种或多种单体、具有能够通过自由基的聚合而聚合的不饱和 烯烃族的齐聚物或共聚物；
iii) 导致所述复合物分离从而释放出硼垸以便促使一个或多个单 体、具有不饱和烯烃族的齐聚物或共聚物聚合的化合物。
本发明其它优选方面是一种制造上述汽车部件的方法以及一种在 制造所述部件时的粘结剂的使用。
申请号为PCT/US00/33806的国际专利申请所介绍的一种粘结剂
和可聚合组合物特别适合于在本发明使用，以便将结构元件和增强元 件结合在一起。
用于合成有机硼烷化合物的胺可以是任何使有机硼烷复合的胺， 当暴露于解络剂下时，其可以被解络。优选的胺包括伯胺或仲胺或包 含所述伯胺或仲胺组的聚胺或专利权人为Zharov的美国专利文献 US5,539,070中第5栏第41行 53行、专利权人为Skoultchi的美国专利文 献US5，106,928中第2栏第29行 58行以及专利权人为Pocius的美国专 利文献US5,686,544中第7栏第29行 第10栏第36行所介绍的氨，上述美 国专利文献的内容被结合在本发明中；还包括甲醇胺(monthanolamine)、 次级二烃基二胺或聚氧化烯聚胺；以及专利权人为Deviny的美国专利 US5，883，208第7栏第30行 第8栏第56行所介绍的二元氨化合物和具有 两组或多组与胺反应的化合物的胺端反应产物，上述美国专利文献的 内容被结合到本发明中，对于专利权人为Deviny的美国专利所介绍的
反应产物，优选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；与胺反应的化合物包括包含两组或多组羧酸、羧 酸酯、羧酸卤化物、乙醛、环氧化合物、酒精和丙烯酸盐族的化合物。 优选的胺包括n-辛胺、1,6-二氨基己烷(1,6-己二胺)、二乙胺、二丁胺、 二亚乙基三胺、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、三亚乙基四胺、二亚乙基三胺。优选的聚氧化烯聚胺 包括聚环氧乙垸二胺、聚环氧丙垸二胺、三甘醇丙二胺、聚亚丁基氧 二胺以及聚环氧乙烷共聚环氧丙垸二胺。
具体地说，所述有机硼垸/胺复合物的胺部分从下述一组中选择， 所述组包括具有脒结构成分的胺；在杂环内具有至少一个氮的脂族杂 环；伯胺；共轭亚胺，其中杂环化合物也可以包含一个或多个氮原子、 氧原子、硫原子或在杂环内有两个键，所述伯胺另外具有一个或多个 氢键接收基团，其中所述伯胺和氢键接收基团之间具有至少两个碳原 子最佳是三个碳原子，从而，由于复合物中分子之间或分子内的相互 作用，增加了B-N键的强度。
优选的氢键接收组包括下述内容伯胺、仲胺、叔胺、醚、卤素、 聚醚或聚胺。在此所使用的杂环涉及具有一个或多个脂族环的化合物， 其中一个环包含氮。脒或共轭亚胺可以是直链或支链或支环。
希望在复合物中所使用的有机硼烷是三烷基硼烷和环垸基硼垸。 最好所述硼垸对应于公式l
B- (R1) 3 公式l
其中B代表硼；W在每次出现C卜1()烷基、C3-o环垸基时是独立地，
或两个或多个w可以组合形成环脂化合物环。
最好W是C卜4烷基，甚至是C2-4烷基，最佳是C3-4烷基。优选的有
机硼烷是三乙基硼垸、三异丙基硼垸和三-n-丁基硼烷。
在优选实施例中，所述复合物的胺部分包括具有伯胺和一个或多 个氢键接收基团的化合物，在所述伯胺和氢键接收基团之间具有至少 两个碳原子最佳是三个碳原子。
最好，所述胺对应于公式2:
NH2 (CH2) b (C (R2) 2) aX (2)
其中f是在每次出现氢或C, —1()垸基、C3—,o环垸基时是独立地；X
是氢键接收部分(acceptingmoiety); a是在l 10内的整数；b在每次出 现0 1整数进是独立的，a和b的和是2 10。 最好W是氢或甲基。
最好X在每次出现氢键接收部分时是独立的，当氢键接收部分是 胺时，最好是叔胺或仲胺。最好X在每次出现-N (R8) e 、 OR"或卤素 时是独立的，其中RS在每次出现C,—,o烷基、C3—j。环垸基或-(C (R2) 2) d-W时是独立的，R^在每次出现Q—1()烷基、(:3-1()环垸基或-(C (R2) 2) d-W进是独立的，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在每次出现氢或C卜u)垸基时是独立的，X最好在出现氢
或C卜4烷基时是独立的。
优选a是约l或更大，最好是约2或更大。优选a是约6或小于6，最 佳是约4或小于4。优选b是约l。优选a和b之和是2或更大的整数，最佳 是3或更大的整数。优选a和b之和是约6或小于6，最佳是约4或小于4。 优选d在每次单独出现时是l 4的整数，最佳是2 3。
在对应于公式2的优选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、胺端聚亚烷基醚(例如三羟甲基丙烷、三(聚(丙二醇)、 胺端)醚)、氨丙基吗啉、异佛尔酮二胺以及氨丙基丙二胺。
在另一个实施例中，胺可以是杂环内具有至少一个氮的脂肪族杂 环。所述杂环化合物也可以包含一个或多个氢键、氧键、硫键或双键。 此外，杂环可以包括多个环，其中至少一个环在环内具有氮。优选这 种类型的化合物包括吗啉、哌啶、pyrolidine、哌嗪、1，3,3三甲基6-氮 杂双环[3,2,1]辛垸、噻唑垸、同型哌嗪、氮丙啶、l，4-二氮杂双环[2,2,2] 辛烷(DABCO)、 l-胺-4-甲基哌嗪、3-吡咯啉。
在另一个实施例中，与有机硼烷适合复合的胺是脒。可以使用任 何具有脒结构的化合物，其中脒与前述有机硼烷具有足够的结合能。 优选的脒是1,8二氮杂双环[5,4]未分解的-7-烯、四氢嘧啶、2-甲基-2-咪唑啉、以及U，3,3-四甲基胍。
在另一个实施例中，与有机硼烷适合复合的胺是共轭亚胺。可以
使用申请号为PCT/US00/33806的国际专利申请所介绍的任何具有共轭 亚胺结构的化合物，其中亚胺与有机硼垸具有足够的结合能。共轭亚 胺可以是直链或支链亚胺或环亚胺。优选的共轭亚胺是4-二甲基氨基吡 啶、2,3-双(二甲基氨基)环丙烯亚胺、3- (二甲基胺)丙烯醛胺、3-(二甲基氨基)2-甲基丙烯醛亚胺。
最好所述胺化合物与有机硼化合物的摩尔比是1.0:1.0 3.0丄0。 低于l.O:l.O，可能出现聚合、合成物稳定性和粘接的问题。虽然使用大 于3.0丄0比值的摩尔比没有额外好处，但是可以使用大于3.0:1.0比值的 摩尔比。如果出现太多的胺，可能对粘接剂或聚合组合物的稳定性有 负面影响。最好胺化合物与有机硼化合物的摩尔比是2.0:1.0到1.0:1.0。
使用公知技术可以轻易制造有机硼胺复合物。例如釆用上述申请 号为PCT/US00/33806的国际专利申请所介绍的技术。
最好可聚合材料包括丙烯酸盐和/或丙烯酸脂基化合物。优选的丙 烯酸盐和丙烯酸脂基化合物包括异丁烯酸甲脂、甲基丙烯酸丁酯、乙 基已基丙烯酸脂、异冰片基丙烯酸脂、氢糠基丙烯酸脂以及环己基丙 烯酸脂。
可聚合组合物还包括可以与胺反应从而释放有机硼烷以便促使聚 合的有效数量的化合物(分离剂)。所希望的胺反应化合物是那些在低 于室温最佳是在室温下可以轻易形成具有胺的反应产物的材料，从而 提供一种在普通环境下可以轻易使用和固化的组合物。这些化合物的 通常类别包括酸、乙醛、异氰酸盐、酰基氯、磺酰氯、混合物等。优 选的胺反应化合物是酸.。特别是在美国专利US-A-5718977中所介绍的 Bronsted禾卩Lewis酸。
在可聚合的组合物中，按照重量计算，至少20%优选至少30%最 佳是至少40%的组合物包括可聚合成分。任意地，以组合物的重量计 算，可聚合成分最好不超过95%，优选不超过90%，最佳不超过85%。
以组合物的重量计算，有机硼烷/胺复合物至少是0.2%、优选至少 是1%，最佳至少是2%。任意地，以组合物的重量计算，有机硼烷/胺 合成物最好不超过8%，优选不超过6%，最佳不超过4%。
在本发明中，以组合物的重量计算，离解化合物至少是1%、优选
至少是1.5%，最佳至少是2%。任意地，以组合物的重量计算，离解化 合物最好不超过8%，优选不超过6%，特别是不超过4%。
当采用根据ASTMD1002建立的工序进行测试时，在本发明中使 用的粘结剂能够在填充有30%玻璃的聚丙烯的结构元件和增强元件之 间提供粘接，而无需对结构元件进行任何表面处理。优选在包括经历 热循环和高湿度的状态下进行测试时，所述粘结剂能够提供粘接。此 时所述的热循环包括从一4(TC 大于12(TC的循环。湿度级别可以从干 燥到完全饱和。
可以采用申请号为PCT/US00/33806的国际专利申请所介绍的方 式使用所述粘结剂。可选择地，其它元件可以作为添加剂被包含在所 述组合物中。适合的添加剂包括申请号为PCT/US00/33806的国际专利 申请所介绍的那些添加剂。
所述汽车部件能够抵御100'C的温度，甚至抵御12(TC或更高的温 度。此外，所述部件能够抵御在生产和使用期间所施加的负载，例如 撞击发动机罩、向发动机罩扣钩施加的负荷以及在使用期间由离开路 面所引起的振动和疲劳。根据本申请所涉及的汽车的设计和结构适当 选择粘结剂的数量以及被涂附的部位。
在制造所述部件时，粘结剂组合物被适合地施加到一个或两个元 件要被结合的区域上。粘结剂在环境温度下固化，最好在所述元件被 结合在一起之前，所述固化已经被开始。在粘结剂将两个元件保持在 一起的同时，例如粘结剂变得粘合时，所述元件适合地接触。如果希 望的话，可以使用机械手段，例如搭扣配合、机械紧固件或临时夹， 保持两个元件处于粘接所需状态。表面需要被适当清洁，不能有任何 外来杂质，如油、脂、水。互补表面可以较快粘结在一起，从而允许 被粘接的部件例如在汽车生产线上被处理。所述粘结剂应该连续硬化， 以便提供最大的结合强度，这需要一定时间。
根据所使用的具体粘结剂种类，在粘接所述结构元件和增强元件 时所使用的工艺条件可以变化。
通过介绍，包括作为可聚合成分的甲基丙烯酸甲以及上述有机硼 烷/胺合成物的粘结剂可以被应用于包括聚丙烯且没有被预处理的结构
元件上，在使该结构元件与钢制增强元件接触之前，与固化成分混合，
并放置1 10分钟。在开始固化之后，粘结剂应该粘接两个元件10 30 分钟，以便所述部件被操作，然后粘结剂连续固化，在10 30小时之 后，提供最大结合强度。在环境温度下，适当地执行该工序。
除了利用粘接结合以便将结构元件和增强元件保持在一起之外， 如果希望，也可以使用机械固定。


结合附图介绍本发明。
图l是一个显示处于装配之前的结构元件和增强元件的透视图； 图2是一个显示结合后的汽车部件的一部分的透视图； 图3显示了图2所示部件的横截面； 图4显示了与图3所示部件不同设计的横截面； 图5 8是显示符合本发明缓冲系统的不同示例的横截面视图9 11是显示缓冲系统的横截面视图，其中缓冲横木和保险杠利
用连接元件被连接。
具体实施例方式
图l中显示的是利用本发明的方法连接在一起之前的结构元件l和
增强元件2。图2显示在组装后被连接的结构元件1和增强元件2。
结构元件l由具有低能面的模制塑料材料制成，适合于选用聚丙烯
或聚酰胺并通常采用压铸模法或喷射铸造法制造结构元件。增强元件2
通常由钢或铝制成。
结构元件1和增强元件2通常根据汽车设计所希望的那样被定形，
并具有互补表面3和4，从而元件1和2被适合地装配在一起，本发明确
保元件1和2在生产之后被组装。
将粘结剂施加在互补表面3和/或4上的一部分表面上或全部表面
上，通过使结构元件1和增强元件2沿方向A彼此相对运动而使它们彼此
接触，从而互补表面3和4邻接，然后粘结剂固化或被允许固化，提供
符合本发明的已粘结的部件，其中图2显示了该部件的一部分。 图2显示了B—B平面，通过该平面，获得图3所示的横截面视图。 在图3中，增强元件2具有浅通道5，其内部确定了互补表面4，在制造 所述部件时，结构元件1的互补表面3被设置在所述互补表面4内。在组 装之前，将粘结剂设置在互补表面3和/或4至少一部分表面上，通过元 件1和2被粘接，形成结合。
结构元件1也配备有侧通道6和7，增强元件2配备有与所述侧通道6 和7采用互补方式啮合的凸缘8和9。通过将粘结剂涂附在各自表面上， 所述通道6和7以及凸缘8和9的表面可以被粘接。另一种方案是，这些 表面可以不粘接，但是在任何时刻，可以在结构元件1和增强元件2的 各自部分之间提供物理邻接，从而增强抗C方向也就是来自车辆前方的 冲击能力，并且在装配期间，在元件1和2之间提供改进的对正。
图4是显示根据本发明且与图3所示部件具有不同设计的部件的横 截面视图。其中结构元件1和增强元件2沿互补表面3和4对齐和粘接。 元件1和2分别沿凸缘10、 11、 12和13的物理邻接提供了增强的抗冲击 能力。
图5 8显示了不同设计的结构元件14，在每种情况下，都利用能 够粘接低表面能塑料材料的粘结剂16，将结构元件14粘接到增强元件 15上。结构元件14由具有低能面的塑料材料制成，适合于由聚丙烯或 聚酰胺制成。在图5中，结构元件14是一种普通的"C"形EAU，在图7 中，结构元件14为吹塑法模制件，在图8中，结构元件14为喷射铸造法 模制件。
增强元件15通常由钢或钢和铝制成，或可以由塑料制成。在图6 中，增强元件15是所谓的"关闭(close-out)"元件，这意味着元件15 被设置的横跨"C"形结构元件14的敞开端，从而形成一种盒形横截面。
如图5和8所示，结构元件14可以具有凸缘17，粘结剂16可以被涂 附在凸缘17或增强元件15上的所希望的部位。最好将粘结剂16涂附在 结构元件14和增强元件15中一个元件或两个元件上所有两个元件的接 触点上。另一种情况是如图6所示，增强元件15可以具有凸缘18，粘结 剂16可以被涂附在凸缘18上，然后与结构元件14接触。或如图7所示， 结构元件14和增强元件15上可以都没有凸缘。
图9 11显示了利用粘结剂16与增强元件15相连的结构元件14，最 好沿增强元件15和结构元件14的长度方向涂附粘结剂16。在图9中，结 构元件14是EAU，并由聚丙烯模制成。缓冲横木19与结构元件14间隔 分布，并利用通用手段与车辆的其它部分(未示)相连。
在图10和11中，缓冲横木是结构元件14， "C"形EAU是增强元件 15并由钢制成。元件15与缓冲系统20间隔分布。元件15被粘接到缓冲 横木14上。
普通"C"形元件例如如图9所示的结构元件14以及图10和11所示 的增强元件15提供良好的抗冲击性能。 一旦组装后，通过与图9所示的 保险杠20粘接，"C"断面的敞开端被封闭，图10所示的缓冲横木邻近 所述"C"断面的敞开端，但是不与其粘接，图11所示的保险杠20也同 样形成一封闭盒断面。所述盒断面的厚度和确定所述盒断面的壁的厚 度决定上述部件的刚度以及所述部件抗冲击性能。水平壁也就是"C" 形元件的顶部和底部可以被设计的在一定负载下弯折。确保根据所希 望的用途调整(tailored)所述部件的抗冲击性能。盒断面的高度也就 是"C"形元件背部部分的长度可以被调整，从而根据所希望的用途提 供所需要的性能。
具有"C"形横截面的EAU的使用特别优异，当承受冲击时，在 组装缓冲系统时所形成的盒形断面具有优异的强度。
权利要求
1.一种前端托架，包括结构元件和增强元件，其中结构元件由具有低能面的塑料材料模制成，所述结构元件和增强元件具有互补表面，并利用能够粘接低能面基片的粘结剂将它们连接在一起，所述粘结剂被设置在所述互补表面中一个或两个的至少一部分上；其中前端托架将汽车前部的两侧连接在一起且封闭发动机车厢。
2. 根据权利要求1所述的前端托架，其中增强元件由钢和/或铝制成。
3. 根据权利要求2所述的前端托架，其中结构元件的塑料材料选 自填充有短玻璃纤维的聚丙烯、填充有长玻璃纤维的聚丙烯、填充有 玻璃的聚酰胺或填充有玻璃的聚酰胺合金。
4. 根据权利要求1所述的前端托架，其中增强元件可以配备有与 结构元件的表面互补的轮廓或通道，从而利用结构元件和增强元件之 间的粘着和/或邻接，来提供抗应力阻力。
5. 根据权利要求1所述的前端托架，其中结构元件由表面能小于 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，与结构元件连接的增强元件由钢、锌和/或铝制成，并利用能够 粘接表面能小于45mJ/m2的基片的粘结剂将它们连接在一起，所述粘 结剂被设置在至少所述互补表面的一部分之间以将互补表面粘结在一起o
6. 根据权利要求l所述的前端托架，其中粘结剂来自可聚合组合 物，其包括-i) 有机硼烷胺复合物；ii) 一种或多种单体、具有能够通过自由基的聚合而聚合的不饱和 烯烃族的齐聚物或共聚物； iii)导致所述复合物分离从而释放出有机硼烷胺复合物的有机硼 烷部分的化合物。
7. 根据权利要求6所述的前端托架，其中结构元件是通过连续的 粘结剂而与补强元件连接的。
8. 根据权利要求6所述的前端托架，其中进一步包括一种或多种 用于照明部件的外罩。
9. 一种用于汽车的汽车部件，该汽车部件具有两侧，其中部件包 括根据权利要求1所述的前端托架，且托架在汽车前部将汽车两侧连 接在一起，其中托架与两侧横向对齐，从而限定出车厢。
10. 根据权利要求9所述的汽车部件，其中结构元件的塑料材料选 自填充有短玻璃纤维的聚丙烯、填充有长玻璃纤维的聚丙烯、填充有 玻璃的聚酰胺或填充有玻璃的聚酰胺合金。
11. 根据权利要求10所述的汽车部件，其中增强元件由钢和/或铝 制成。
12. 根据权利要求10所述的汽车部件，其中增强元件可以配备有 与结构元件的表面互补的轮廓或通道，从而利用结构元件和增强元件 之间的粘着和/或邻接，来提供抗应力阻力。
13. 根据权利要求9所述的汽车部件，其中结构元件由未处理或未 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，增强元件由钢、锌和/或铝制成，其中利用 能够粘接表面能小于45mJ/m2的基片的粘结剂将增强元件和结构元件 连接在一起，所述粘结剂被设置在至少所述互补表面的一部分之间以 将互补表面粘结在一起。
14. 根据权利要求9所述的汽车部件，其中粘结剂来自可聚合组合物，其包括i) 有机硼垸胺复合物；ii) 一种或多种单体、具有能够通过自由基的聚合而聚合的不饱和 烯烃族的齐聚物或共聚物；m)导致所述复合物分离从而释放出有机硼烷胺复合物的有机硼 垸部分的化合物。
15. 根据权利要求9所述的汽车部件，其中结构元件是通过连续的 粘结剂而与补强元件连接的。
16. 根据权利要求9所述的汽车部件，其中进一步包括一种或多种 用于照明部件的外罩。
全文摘要
一种制造具有模制塑料结构元件和增强元件的汽车部件的方法，其中使用可聚合粘结剂将两个元件连接在一起，以及一种具有被连接的结构元件和增强元件的汽车部件。在汽车中，该部件适合于被用作“前端托架”或缓冲系统。
文档编号B62D29/04GK101100197SQ200710146558
公开日2008年1月9日 申请日期2002年6月17日 优先权日2001年6月15日
发明者H·克尔曼, P·J·诺顿, P·凯特 申请人:陶氏环球技术公司