包括胶合在结构部件上的外观部件的车辆车身元件的制作方法

本发明的主题在于一种包括由塑料制成的结构部件和外观部件的车身元件。

背景技术：

该类型的车身元件、尤其是尾门由热固性材料制成的内部结构面板和胶合在中间部件上并参与车辆外观的、由热塑性材料制成的外部面板或外部蒙皮构成。

车身元件通过结构面板连接到车辆底盘。

已知地，结构部件通过借助于smc(sheetmouldingcompound片状模塑料)类型的方法模制热固性材料获得。

形成外部部件的蒙皮也是模制部件，其厚度小于3mm，甚至约为1mm，且相对于部件的其它尺寸而言是极小的，其整体着色或被上漆，并由例如聚丙烯(pp)的热塑性材料注射模制而成。

这两个面板通过胶合条带接合，胶合条带适于粘附在厚度介于0.5mm至3mm之间的每个面板上。

这两种塑料材料制成的面板由于它们在刚性方面的尺寸设置和形状、以及用于制造它们的不同模制材料的因素，而具有不同的热机械性能，并还具有非常不同的热膨胀线性系数(clte)。作为例子，蒙皮可具有约为40x10^-6mm/℃的clte，例如具有约为35x10^-6mm/℃的clte的填充有滑石的聚丙烯，而结构部件可具有比其小三至四倍的clte，例如具有约为13x10^-6mm/℃的clte的填充有玻璃纤维的smcpe。

这些热机械性能差异在温度升高的情况下，尤其是在暴露于太阳光照的情况下，引起面板之间的膨胀差异，在胶合条带内产生大的张力。胶合条带的变形可能会不足以吸收这些膨胀差异，这在刚性更小的部件(一般是外部蒙皮)上产生受热可见的痕迹。类似地，在两个面板冷却并它们回复到初始形状之后，胶合条带没有系统地返回到其原始位置，这也会产生残余应力，并传递到蒙皮(在此视为最柔软的部件)上，从而产生痕迹。这种残余应力是由胶的“残余应变”这个术语所指代的特性引起的，这是因为胶在受拉伸时不完全具有弹性而产生的。该残余应变导致胶在机械应力期间发生不可逆的塑性变形，尤其是在高温下，例如车辆受太阳光照的作用通常在高于80℃、甚至100℃的温度下。

在组装蒙皮和中间结构部件的步骤期间还出现另一现象。实际上，在胶的聚合过程中，且在面板没有热变形的情况下，观察到胶的回缩，这可能会在蒙皮上在胶合条带处产生痕迹。

从外部可见的这些表面缺陷被机动车辆制造商判定为是不可接受的。

技术实现要素：

本发明的目的在于确定用于选择胶(粘合剂)的最合适的描述性特征，该胶使得能够车辆组装车身元件的两个面板而不出现上述缺陷。

根据本发明的机动车辆车身元件包括形成外部蒙皮的由热塑性材料制成的外观面板和热膨胀系数比外观面板的热膨胀系数小的由热固性材料制成的中间结构部件，两个部件通过胶合条带接合，所述胶合条带布置在两个部件其中一个的面对另一个部件的面上。

该车身元件的特征在于，胶同时具有：

-在胶聚合阶段期间小于0.5％的回缩；

-对于在110℃下施加的15％的变形持续15分钟的时长，小于3％的残余应变。

由此在大多数情况下，选择具有这些特性的胶通常在机动车辆工业中实施的在具有更小的膨胀系数的结构部件上进行外部蒙皮组装时提供最优的性能表现。

在胶合条带位置出现的变形可由此被避免，并能满足机动车辆制造商严格的技术规格书。

本发明还单独或组合地包括以下特征：

-外观面板由选自以下材料中的材料形成：

o聚丙烯(pp)，或

o聚碳酸酯(pc)，或

o丙烯腈丁二烯苯乙烯共聚物(abs)，或

o丙烯腈丁二烯苯乙烯共聚物/聚碳酸酯(abs/pc)，或

o聚碳酸酯/聚丙烯对苯二甲酸酯(pc/pbt)，或

o聚碳酸酯/聚对苯二甲酸(pc/pet)，或

o聚乙烯(pe)。

-中间结构部件由选自以下材料中的材料形成：

o聚丙烯(pp)，其可能地由玻璃纤维(ppgfl类型)来增强或填充有滑石，或

o聚酯基质的smc，或

o乙烯基酯，或

o由玻璃纤维或碳纤维增强的环氧物。

-胶合条带的宽度小于25mm，优选地小于15mm。

-胶合条带的厚度介于0.8mm至3mm，优选地介于1mm至2mm。

-胶的杨氏模量介于0.5mpa至10mpa，优选地介于0.5至3mpa。

-胶的断裂伸长率为20％至800％。

-形成外部蒙皮的外观面板的热膨胀系数与中间结构部件的热膨胀系数的比值介于1至5。

-形成外部蒙皮的外观面板的厚度介于1.5mm至5mm。

-车身元件尤其是尾门或后备箱门，或车顶或尾门的扰流件，或引擎罩，或侧门。

附图说明

阅读以下作为示例提供并且绝无任何限制性的附图和说明，将更好地理解本发明，在附图中：

-图1是车辆尾门的立体示意图；

-图2是在环境温度下的面板的剖视示意图；

-图3是在强烈阳光照射下面板的剖视示意图。

具体实施方式

如图1所示的车辆1的车身的后部部分示出构成尾门的各个部件。模制的中间结构部件10承载铰链和尾门的关闭元件。在此分为两个部分的形成外部蒙皮20的外观面板旨在胶合在中间结构部件10上。

结构部件优选地由厚度为3至4mm、用40％的玻璃纤维增强的聚丙烯面板形成，根据所选择的材料，其杨氏模量约为8000mpa，并且其热膨胀系数约为3010^-6°k^-1。

如有必要，中间结构部件可通过smc类型的方法实现。

形成外部蒙皮20的外观面板由一个或多个模制为尾门外部形状的部件形成，其厚度为1mm至3mm。制造该外观面板的材料通常选择为聚丙烯，它可包括滑石填料。外部面板可整体(在整个质量体中)被上色或在面向车辆外部暴露的面上被上漆。

根据所选择的材料，由具有填料的聚丙烯制成的蒙皮的杨氏模量约为1800mpa，其热膨胀系数也可为30至4010^-6°k^-1。

如有必要，该外观面板可由丙烯腈丁二烯苯乙烯共聚物/聚碳酸酯(abs/pc)、聚碳酸酯/聚丙烯对苯二甲酸酯(pc/pbt)、聚碳酸酯/聚对苯二甲酸(pc/pet)，或聚乙烯(pe)制成。

根据选择用于制造中间结构部件10和形成外部蒙皮20的外观面板的材料，观察到中间结构部件的热膨胀系数与外部蒙皮20的热膨胀系数之间的比值比1高很多，可经常达到直至5的数值。

图2是通过胶合条带30接合的中间结构部件10和外观面板20的剖视图。两个面板示出为处于20℃的环境温度下。没有观察到任何膨胀差异。两条胶合条带30之间的距离等于l1，其对应于这两条条带之间的面板的可变形的自由长度。对于本说明书的下文，示例性地，距离l1等于400mm。胶合条带30不承受任何特定的张力。

当结构部件10和外观面板20经受高强度太阳光照时，材料的温度可能会快速地升高并达到例如80℃，甚至在某些区域更高。

图3示出膨胀差异现象。例如热膨胀系数α1等于810^-6°k^-1的结构部件10发生膨胀，其膨胀数值δl1＝α1xδtxl1＝α1x60°x400＝大约0.2mm。并且，例如热膨胀系数α2等于4010^-6°k^-1的外观面板也发生膨胀，其膨胀数值δl2＝α2x60°x400＝大约1mm。换句话说，在中平面中在两条胶合条带之间示出的两个部件之间的膨胀差异(δl2-δl1)约为0.8mm。

杨氏模量比外观面板或中间结构部件更小得多的胶合条带30在横向上变形，在与面板垂直的方向上形成弯曲。对于宽度l0为15mm的胶合条带，这表示条带的变形等于(δl2-δl1)/2/l0、即大约2.6％。显然，温度偏差越高，面板的热膨胀系数越不同，或胶合条带彼此相距越远，该比值就越高。

该变形不是纯弹性的，它造成形成胶合条带的材料蠕变。在回到环境温度时，胶合条带的该所谓残余应变可能会产生导致在胶接合位置出现轻微变形的残余的力(effortsparasites)，即所谓的残余应力。而且，胶合条带越宽，或胶合条带的厚度e越小，残余应力就越大。

为了确定胶合条带不应超过的变形阈值、在低于该阈值之下痕迹现象不再可见，已经通过实验证实，如上文对于通常用于制造车身元件的材料所述的，当中间结构部件10和外观面板20的热膨胀系数的比值保持在1至5之间时，对于在15分钟的时长期间暴露于110℃的温度下，小于3％的残余应变能够满足机动车辆制造商对于大多数选择为用于制造车身元件的材料要求的技术规格书。使用标准改变的胶的试样进行测试，通过比较交联或聚合的胶试样在环境温度下的长度与该同一试样在110℃温度下经受15分钟时长的15％受迫变形之后回到环境温度时的长度。

还证实了胶在车身元件制造工艺过程中在交联步骤期间经历回缩。该聚合步骤在环境温度下实现。该回缩也在胶合条带处产生持续性应力，该持续性应力也可能会使得即使车身元件没有暴露于高温下，蒙皮也在条带位置局部变形。

当胶在交联阶段期间的回缩小于0.5％时，还通过实验证明了与上述残余应力相关的缺陷不再显现。

其它特性方面也能够减小出现该痕迹现象的风险。

由此，为了改善弹性变形和减小残余应力，胶合条带具有小于25mm、优选地小于15mm的宽度和0.8mm至3mm、优选地为1.5mm至3mm的厚度。

为了最小化残余应力，胶(胶合剂)的杨氏模量为0.5mpa至10mpa，优选地为0.5至3mpa。

最后，为了避免胶出现断裂点，将选择断裂伸长率为20％至800％的胶。

尽管众多胶可满足这些要求，将选择与形成结构部件和外观面板的材料兼容的胶。

考虑到上述最常使用的材料，聚氨酯(pu)胶看起来最合适，并一般是由多元醇和异氰酸酯的混合物形成的双组分聚氨酯类型的、硅烷改性聚氨酯(spur)类型的，或硅烷改性聚醚(spe或spte)类型的。

由重量比小于2.5％的聚氧丙烯二胺、重量比为2.5％至10％的二苯基甲烷二异氰酸酯或同源异构体、重量比为2.5％至10％的亚甲基二苯基二异氰酸酯、重量比小于2.5％的4,4'-亚甲基二亚苯基二异氰酸酯组合形成的，且包括质量比小于25％的1-十二烷醇和质量比为50％至100％的碳酸钙的胶具有所追求的物理特性。该组合物还可包括质量比为10％至25％的有机硅烷。

类似地，由axson(注册商标)公司以名称adekith6257提供的在环境温度下固化的高柔性低模量的双组分聚氨酯胶在110℃下、受拉伸15％、15分钟时间之后的残余应变为1.8％，并且在交联阶段期间的回缩小于0.5％。类似地，同一供应商的名称为adekitxp3767/7的胶或供应商sika的名称为h6258的胶在与上述相同的条件下展示出1.7％的残余应变，和在交联阶段期间也小于0.5％的回缩率。

这两种胶提供良好的效果并满足上述技术特性。

词汇表

1.车辆车身

10中间结构部件

20.形成外部蒙皮的外观面板

30胶合条带

l0胶合条带的宽度

l1两条胶合条带的间隔长度

e胶合条带的厚度

α1中间结构部件的热膨胀系数

α2形成外部蒙皮的外观面板的热膨胀系数

δl1中间结构部件的热膨胀

δl2形成外部蒙皮的外观面板的热膨胀