(57)【要約】成形プラスチック構造部材と補強部材とを有する自動車用組立部品を作製する方法において、これらの二つの部材を一緒に接着するために重合性接着剤が用いられる方法、並びに接着された構造部材と補強部材を有する自動車用組立部品。該組立部品は、適当には、自動車における「フロントエンドキャリヤー」またはバンパーシステムとして用いられる。
2004529797.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
低エネルギー表面を有する成形プラスチック材料から作られた構造部材と該構造部材に付着された補強部材とを含み、しかもこれらの部材が相補的表面を有する自動車用組立部品を製造する方法であって、接着剤を該構造部材のおよび／または該補強部材の相補的表面に施用し、該補強部材と該構造部材の相補的表面を接触させ、そして該接着剤を硬化させて該構造部材と該補強部材を一緒に接着して、該接着剤が低エネルギー表面プラスチックに接着することが可能であるようにすることを含む方法。
【請求項２】
低エネルギー表面プラスチック材料が、４５ｍＪ／ｍ2未満の表面エネルギーを有する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
プラスチック材料が、ポリオレフィン、ポリスチレンおよびポリアミドから選択されたホモポリマー、またはコポリマーを含む、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
プラスチック材料が、繊維を含む、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
繊維が、短ガラス繊維、長ガラス繊維、短天然繊維または長天然繊維から選択される、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
プラスチック材料が、短ガラス繊維充填ポリプロピレン、長ガラス繊維充填ポリプロピレン、ガラス充填ポリアミドおよびガラス充填ポリアミドアロイから選択される、請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
補強材が、鋼および／またはアルミニウムから作られる、請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
構造部材の表面を処理または下塗りすることなく、接着剤を構造部材の表面に直接的に施用することを含む、請求項１から７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
構造部材と補強部材を、これらの二つの部材上の相補的表面に沿った接着剤の連続体により一緒に接着する、請求項１から８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
補強部材が、構造部材と補強部材の間の接着および／または衝合による耐応力性を与えるように構造部材の表面に対して相補的である輪郭または溝を含む、請求項１から９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
接着剤が、重合性組成物を含む、請求項１から１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
低エネルギー表面を有する成形プラスチック材料から作られた構造部材と該構造部材に付着された補強部材とを含み、しかもこれらの部材が相補的表面を有する自動車用組立部品を製造する方法であって、重合性組成物を含む接着剤を用意し、重合を開始させる条件下で該組成物の諸成分を一緒に接触させ、この接着剤を該構造部材のおよび／または該補強部材の相補的表面に施用し、該補強部材と該構造部材の相補的表面を接触させ、そして該接着剤を硬化させてこれらの部材を一緒に接着することを含む方法。
【請求項１３】
重合性組成物が、オルガノボラン／アミン錯体と、フリーラジカル重合により重合可能であるオレフィン不飽和を有する１種またはそれ以上のモノマー、オリゴマーまたはポリマーとを含む、請求項１１または１２に記載の方法。
【請求項１４】
重合性組成物が、オレフィン不飽和を有する１種またはそれ以上のモノマー、オリゴマーまたはポリマーの重合を開始させるためにオルガノボランを放出するように錯体を解離させる化合物を更に含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
オルガノボラン／アミン錯体のアミン部分が、アミジン構造成分を有するアミン；複素環式環中に少なくとも１個の窒素を有する脂肪族複素環；第１級アミンであって、１個またはそれ以上の水素結合受容基を追加的に有しかつ第１級アミン基と水素結合受容基の間に少なくとも２個の炭素原子がある第１級アミン；および共役イミンの群から選択される、請求項１３または１４に記載の方法。
【請求項１６】
アミンが、ジメチルアミノプロピルアミン、メトキシプロピルアミン、ジメチルアミノエチルアミン、ジメチルアミノブチルアミン、メトキシブチルアミン、メトキシエチルアミン、エトキシプロピルアミン、プロポキシプロピルアミン、アミン末端ポリアルキレンエーテル（トリメチロールプロパントリス（ポリ（プロピレングリコール），アミン末端）エーテルのような）、アミノプロピルモルホリン、イソホロンジアミンおよびアミノプロピルプロパンジアミンから選択される、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
オルガノボラン／アミン錯体のオルガノボラン部分が、トリアルキルボランおよびアルキルシクロアルキルボランから選択される、請求項１３から１６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１８】
オルガノボランが、トリエチルボラン、トリイソプロピルボランおよびトリｎ−ブチルボランから選択される、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
アミン化合物対オルガノボラン化合物のモル比が、１．０：１．０から３．０：１．０である、請求項１３から１８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２０】
低エネルギー表面を有する成形プラスチック材料から作られた構造部材と該構造部材に付着された補強部材とを含む自動車用組立部品であって、該構造部材および該補強部材が相補的表面を有し、かつこれらの相補的表面の一方または両方の少なくとも一部上の、低エネルギー表面基材に接着することが可能である接着剤により付着されている自動車用組立部品。
【請求項２１】
４５ｍＪ／ｍ2未満の表面エネルギーを有するところの成形されたガラス充填ポリプロピレンおよび／またはガラス充填ポリアミドから作られた構造部材と、該構造部材に付着された鋼、亜鉛および／またはアルミニウムから作られた補強部材とを含む自動車用組立部品であって、該構造部材および該補強部材が相補的表面を有し、かつこれらの相補的表面の少なくとも一部の間に配置されたところの、４５ｍＪ／ｍ2未満の表面エネルギーを有する基材に接着することが可能である接着剤により、それらを一緒に接着するように付着され、該接着剤が
ｉ）オルガノボラン／ボラン錯体、
ｉｉ）フリーラジカル重合により重合可能であるオレフィン不飽和を有する１種またはそれ以上のモノマー、オリゴマーまたはポリマー、
および随意に
ｉｉｉ）オレフィン不飽和を有する１種またはそれ以上のモノマー、オリゴマーまたはポリマーの重合を開始させるためにボランを放出するように該錯体を解離させる化合物
を含む重合性組成物から誘導されている自動車用組立部品。
【請求項２２】
組立部品が、自動車の前面または後面において自動車の両側面を一緒に接合しかつ区画室を画定するように横方向に整合されるところの自動車のボデーの部分であるフロントエンドキャリヤーを含む、請求項２０または２１に記載の自動車用組立部品。
【請求項２３】
組立部品がバンパーシステムを含み、しかも
ｉ）補強部材が、金属またはプラスチック材料から作られたエネルギー吸収ユニットであり、そして構造部材が、プラスチック材料から作られたバンパーフェーシアであり、あるいは
ｉｉ）補強部材が、金属から作られたバンパービームであり、そして構造部材が、プラスチック材料から作られたエネルギー吸収ユニットである、
請求項２０または２１に記載の自動車用組立部品。
【請求項２４】
エネルギー吸収ユニットが、総体的に「Ｃ」形状の横断面を有する、請求項２３に記載の組立部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車用組立部品、特に自動車の前端（「フロントエンドキャリヤー」として知られる）または後端において用いられる構造組立部品およびまたバンパーシステムとして用いるための組立部品に関する。本発明は、特に、接着剤により一緒に連結される補強部材と構造部材とを有する自動車用構造組立部品に関する。
【０００２】
自動車用バンパーシステムは、典型的には、「バンパービーム」および「バンパーフェーシア」を含む。典型的には、バンパービームは自動車のシャシにボルト締めされ、そしてフェーシアはボデーパネルに連結される。エネルギー吸収ユニットは、典型的には、フェーシアとビームの間に配置される。バンパービームは、構造保全性および衝撃反作用表面を与えるために硬質材料たとえば鋼およびアルミニウムから作られ、またバンパーシステムにおいて補強部材として作用し得る。「バンパーフェーシア」は、エネルギー吸収ユニットに衝合するかまたは連結可能であるように、およびまたそれはバンパーシステムの外部の一部であるので審美的魅力を有するように造形される。「バンパーフェーシア」は、典型的には、成形プラスチック材料から作られるかまたはそれを含み得る。
【０００３】
エネルギー吸収ユニット（ＥＡＵ）は、金属たとえば鋼およびアルミニウムから作られ得またはプラスチック材料から作られ得る。ＥＡＵは衝撃時に圧縮されまたはゆがめられ、その結果衝撃エネルギーを吸収する。慣用のプラスチック製バンパーＥＡＵは、たとえば、ＥＡＵのプラスチック材料とフェーシアを一緒に溶接するようにかしめ点を加熱することにより組み立てられ得る。しかしながら、この方法は、フェーシア上に望ましくない目に見える跡を残し得る。フェーシアはまた、機械的固定手段を用いてＥＡＵに付着され得る。
【０００４】
ＥＡＵはバンパービームに連結され得、またはビームに接近してしかしビームから離間して置かれ得る。典型的には、ＥＡＵは、機械的固定手段を用いてビームに連結され得る。
【０００５】
フェーシアとＥＡＵまたはＥＡＵとバンパービームが局在点にて連結される場合、大きい応力がそれらの点にて遭遇されて、衝突が起こった場合に破損におよびバンパーシステムの長手に沿って効率の劣ったエネルギー吸収に通じ得る。
【０００６】
自動車についての「フロントエンドキャリヤー」（以後、ＦＥＣ）は、自動車の前面の両側面を一緒に接合しかつフロント（典型的には、エンジン）コンパートメントを包囲するように横方向に整合されるところの自動車のボデーの部分である。ＦＥＣは審美的および機能的目的のために造形され、また典型的には、照明組立品、冷却システムおよびラッチ（ラッチにより、ボンネットは閉じられる時締められる）の一つまたはそれ以上を収容するかまたはそうでなければ担持するように用いられる。
【０００７】
ＦＥＣは、慣用的には、少なくとも２つの部分すなわち構造部材および補強部材から作られる。
【０００８】
通常、構造部材は、ＦＥＣにおいてあろうがバンパーシステムにおいてであろうが、所望形態に造形するのに適しているプラスチック材料たとえばポリプロピレン、ガラス充填ポリプロピレンまたはポリアミドを含む。ＦＥＣまたはバンパーシステムのプラスチック部分は、圧縮成形および射出成形を含めて公知技法を用いて成形することにより、慣用的に製造される。ＦＥＣにおいて、補強部材は、改善された耐久性および剛性のような構造的有益性を与えるだけでなく、耐衝撃性を与えるためにも用いられる。補強材は典型的には金属たとえば鋼およびアルミニウムから作られるが、しかし補強を与えることの可能な他の材料から作られ得る。補強部材は、典型的には、たとえばボルトおよびネジを用いて、機械的固定により構造部材に付着される。しかしながら、機械的固定はプラスチック成形物と補強材の間の固定点において応力の集中を引き起こし、しかしてＦＥＣが耐久性試験中に機械的に破損する原因になり得る。
【０００９】
ＦＥＣにおいて機械的固定の代わりに、たとえば補強材に穴を設けそしてプラスチック成形物をその場で形成させてこれらの二つの部分を一緒に固着するようにすることにより、プラスチック成形物は補強材の周りにて成形されかつ補強材とかみ合わせられ得る。けれども、この方法は機械的固定を用いてプラスチック成形物と補強材を組み立てるより費用がかかり、またプロセス融通性が劣る。更に、補強材のデザインおよび使用有効性は、プラスチック成形物のその場形成を可能にするのに必要とされるところの多数の穴および構造的に効果の劣る幾何構造を有することにより妥協させられ得る。
【００１０】
伝統的接着剤は、プラスチック材料の低い表面エネルギーに因り、ＦＥＣにおいて用いられるおよびバンパーシステムにおいて用いられ得るタイプのプラスチック材料に効果的に接着しない。このように、接着剤はＦＥＣ、バンパーシステム、等を製作するためにこれまで用いられなかったと信じられる。
【００１１】
しかしながら、低表面エネルギー材料に接着させるのに用いるための接着剤が知られている。たとえば、米国特許第５７９５６５７号明細書は、様々な基材特に低表面エネルギーポリマーに対する優秀な接着性を有すると言われる接着剤組成物を開示する。この文書に開示された接着剤は、オルガノボランポリアミン錯体、特にポリアミンが第１級アミンに対して反応性の基よりも過剰量の第１級アミン基による、染料第１級アミン末端物質と第１級アミンに対して反応性の基を少なくとも２個有する物質との反応生成物である錯体に関する。該錯体は、アクリルモノマーの重合を開始させてアクリル接着剤組成物を生じさせる系に用いられ得る。かかる組成物は、低表面エネルギーのプラスチックまたはポリマー基材を接着するために有用であると言われる。米国特許第５７９５６５７号明細書は、アクリル接着剤に用いられるかつガラス／金属の接着および他のタイプの材料を一緒に接着することを含めて構造および半構造用途において用いられ得るオルガノボランアミン錯体に言及する。材料の一つが金属であるところのある範囲の諸タイプの材料にプラスチックを接着することに言及されている。
【００１２】
米国特許第５６９１０６５号明細書は、オルガノボランアミン錯体、およびかかる錯体を基剤とした開始剤系が組み込まれているアクリル接着剤に関する。該接着剤は、ポリエチレン、ポリプロピレンおよびポリテトラフルオロエチレンのような低表面エネルギー基材を接着するのに特に有用である。この文書における実施例において、実施例１４ないし１１８は、ポリエチレン基材またはポリテトラフルオロエチレン基材に対する接着性に関するデータを与える。実施例１２１ないし１２５は、追加的に、同じ材料の基材に接着されるポリプロピレン基材の接着性への言及を含む。
【００１３】
これらの先行技術文書は、実用的基準と技術的基準の組合わせが満たされねばならない自動車用用途において補強部品をプラスチック成形物に接着するための接着剤の使用を想定しない。特に、ＦＥＣまたはバンパーシステム（それらの使用の特質により、衝撃並びに高い応力およびヒズミに曝される）に接着剤が用いられ得るという指摘は、これらの文書になされていない。
【００１４】
自動車の普及した消費者の使用に鑑みて、コストおよび製造融通性と共に、ＦＥＣの改善された耐クラッシュ性、耐久性および剛性並びにバンパーシステムの強靱性、耐熱性、化学的不活性および低速衝撃における回復性のような安全性の事項が、自動車の設計および製造において決定的に重要である。
【００１５】
プラスチック構造部材への補強部材の機械的固定の公知技法は、構造的制限および応力集中に関して欠点を有し、またプラスチックをその場で成形する（たとえば、補強材における穴を通じて）ことにより部品たとえばＦＥＣおよびバンパーシステムを形成することはコストがかかりおよび融通性がなく、しかして設計の選択肢を制限しおよびまた製造コストを増加し得る。補強材の周りにてその場成形によりＦＥＣおよびバンパーにおいて用いるための部品を製造することはまた、補強部品に相補的なデザインを有する成形工具を必要とし、そのため補強部品のデザインのいかなる変更も成形工具の改変を必要とし、従って更なるプロセスの複雑化およびコストを導入する。それ故、安全性、コストおよび製造融通性の最適な組合わせを改善する必要性が残存している。
【００１６】
ＦＥＣおよびバンパーシステムのような自動車用組立部品において補強部材がプラスチック構造部材に付着され得る方法であって、それらを製造する現存方法と関連した欠点を改良または除去する方法を、我々は今般見出した。ＦＥＣおよびバンパーシステムにおいて用いられるプラスチック材料のような低エネルギー表面に接着することが可能である或るタイプの接着剤を用いることにより、機械的固定による付着または補強部品の周りにおけるプラスチック成形物のその場形成の必要性が減じられまたは避けられ得る。
【００１７】
従って、本発明の第１の側面は、低エネルギー表面を有する成形プラスチック材料から作られた構造部材と該構造部材に付着された補強部材とを含み、しかもこれらの部材が相補的表面（ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  ｓｕｒｆａｃｅｓ）を有する自動車用組立部品を製造する方法であって、接着剤を該構造部材のおよび／または該補強部材の相補的表面に施用し、該補強部材と該構造部材の相補的表面を接触させ、そして該接着剤を硬化させて該構造部材と該補強部材を一緒に接着して、該接着剤が低エネルギー表面プラスチックに接着することが可能であるようにすることを含む方法を提供する。
【００１８】
低エネルギー表面プラスチックにより、４５ｍＪ／ｍ2未満適当には４０ｍＪ／ｍ2未満望ましくは３５ｍＪ／ｍ2未満の表面エネルギーを有する材料（例としてポリプロピレンおよびポリアミドを包含する）が意味される。所望される場合、構造部材および／または補強部材の表面は、接着剤の施用に先だって、接着性を改善するために処理されまたは下塗りされ得る。適当には、構造部材は処理または下塗りに付されず、そして接着剤が構造部材の表面に直接的に施用される。
【００１９】
第２の側面において、本発明は、低エネルギー表面を有するプラスチック成形物を含む構造部材と補強部材とを含む自動車用組立部品の製作において該成形物と該補強部材を一緒に接着するための、低エネルギー表面基材に接着することの可能な接着剤の使用を提供する。
【００２０】
第３の側面において、本発明は、低エネルギー表面を有する成形プラスチック材料から作られた構造部材と該構造部材に付着された補強部材とを含む自動車用組立部品であって、該構造部材および該補強部材が相補的表面を有し、かつこれらの相補的表面の一方または両方の少なくとも一部上の、低エネルギー表面基材に接着することが可能である接着剤により付着されている自動車用組立部品を提供する。
【００２１】
本発明は、材料が低エネルギー表面材料に接着されることになっているいかなる自動車用組立部品（たとえば、「フロントエンド」システムおよび「リヤエンド」システム並びにバンパーシステム）にも適用され得る。
【００２２】
有利なことに、本発明は、構造部材が製造された後に構造部材と補強部材が付着されるのを可能にし、従って構造部材がその場で形成される公知方法の欠点は避けられる。かくして、補強部材のデザインが変更される場合に構造部材を製造する工具を変更しなければならない危険性は減じられる。更に、補強部材のデザインおよび従って構造的有効性は、工具装置によって強いられるところの補強部材の幾何構造、形状または寸法についての制限により妥協させられない。従って、本発明は、向上されたプロセス融通性、組立部品の設計およびコストに関して利点を与える。加えて、補強材の単位重量当たりのより高い補強レベルを与えるために、複雑なデザインの補強材が用いられ得る。この計画は、それから生じる利点と共に、デザイン融通性、減少重量に関して追加的有益性を与え得る。
【００２３】
好ましい具体的態様において、構造部材および補強部材は少なくとも部分的に相補的形状を有し、そして機械的固定によるかかる部分の接合と関連した面積より有意的に大きい面積にわたってそれらの二つの部分を一緒に接着するように、これらの部材の相補的部分の一方または両方に接着剤を施用することにより一緒に接着される。有利なことに、この態様にて構造部材と補強部材を接着することにより、これらの二つの部材の間の接合部における応力の集中は減じられる。好ましくは、荷重が組立部品にかけられた時特定の点における応力の集中を減じるために、構造部材と補強部材は、これらの二つの部材上の相補的表面に沿った接着剤の連続体により一緒に接着される。
【００２４】
自動車用組立部品たとえばＦＥＣおよびバンパーシステムは、適当には、構造部材を製造するための公知技法たとえば圧縮または射出成形を用いて製造される。
【００２５】
適当には、構造部材は、プラスチック成形物を含む。プラスチック材料は、好ましくは、低表面エネルギーを有するところの、ホモポリマーたとえばポリオレフィン、ポリアミド、ポリフェニレンオキシドおよびポリスチレンまたはコポリマーたとえばポリアルキレンテレフタレートを含む。
【００２６】
好ましいプラスチック材料は、ポリプロピレン、ポリアミド、ポリアミドアロイ、ポリフェニレンオキシドポリマー、ポリフェニレンオキシドアロイ、ポリスチレンポリマー、ポリスチレンアロイ、ポリブチレンテレフタレートポリマーおよびポリブチレンテレフタレートアロイを包含する。プラスチック材料は、繊維たとえば短ガラス繊維、長ガラス繊維、短天然繊維または長天然繊維を含有し得る。
【００２７】
特に好ましいプラスチック材料は、短ガラス繊維充填ポリプロピレン、長ガラス繊維充填ポリプロピレン、ガラス充填ポリアミドおよびガラス充填ポリアミドアロイを包含する。ＥＡＵとしてバンパーシステムにおいて用いるために特に好ましいプラスチック材料は、無充填ポリプロピレン、タルク充填ポリプロピレン、鉱物充填ポリプロピレンを包含する。
【００２８】
補強部材は、適当には、金属たとえば鋼、亜鉛およびアルミニウムから作られるが、しかし補強を与えることの可能な他の材料から作られ得る。補強部材は、自動車の製造において典型的に用いられる物質たとえば腐食防止物質および下塗り剤（ペイントのような追加的塗料のための）で被覆され得る。
【００２９】
組立部品がＦＥＣであるところの本発明の特に好ましい具体的態様において、構造部材はガラス充填ポリプロピレンおよび／またはガラス充填ポリアミドから作られ、そして補強部材は鋼またはアルミニウムから作られる。更なる好ましい具体的態様において、組立部品はバンパーシステムであり、そして構造部材はポリプロピレンから作られそして補強部材は鋼、アルミニウムまたはポリプロピレンから作られる。
【００３０】
バンパーシステムにおいて、ＥＡＵは、適当には、バンパーフェーシアとバンパービームの間に配置される。ＥＡＵは、好ましくは、総体的に「Ｃ」形状の横断面を有する。接着剤により、「Ｃ」形状のＥＡＵの開端はビームに連結そして「Ｃ」の反対側はフェーシアに連結され得、またはその逆にされ得る。ＥＡＵが接着剤によりビームに連結される場合、ＥＡＵは構造部材でありそしてビームは補強部材である。ＥＡＵが接着剤によりフェーシアに連結される場合、フェーシアおよびＥＡＵは、本目的にとって構造部材および補強部材である。
【００３１】
補強部材および／または構造部材は、構造部材と補強部材の間の改善された接触および整合を与えるように他方の部材の表面に対して相補的である輪郭（ｃｏｎｔｏｕｒｓ）または溝が具備され得る。部材間の接着は応力がかけられる方向に依存して物理的衝合（ｐｈｙｓｉｃａｌ  ａｂｕｔｍｅｎｔ）により補われ得るので、これらの部材の造形は適当には向上耐応力性を与える。
【００３２】
本発明において用いられる接着剤は、低エネルギー表面基材に接着しおよびまた第２基材を該低エネルギー表面基材に接着するよう作用することができなければならず、そして好ましくは重合性組成物である。
【００３３】
好ましい方法において、重合性組成物を含む接着剤を用意し、接着剤の重合を開始させるための条件下で接着剤の諸成分を一緒に接触させ、この接着剤を構造部材および／または補強部材の相補的表面に施用し、補強部材と構造部材の相補的表面を接触させ、そして接着剤を硬化させてこれらの部材を一緒に接着するようにすることにより、構造部材と補強部材は一緒に接着される。接着剤の重合の開始は、一方または両方の部材への接着剤の施用の前もしくは後にまたは施用中にあるいは一方または両方の部材への接着剤の施用の結果として行われ得る。
【００３４】
好ましい具体的態様において、接着剤は、オルガノボラン／アミン錯体と、フリーラジカル重合により重合可能であるオレフィン不飽和を有する１種またはそれ以上のモノマー、オリゴマーまたはポリマーとを含む重合性組成物を含む。随意に、接着剤は、追加的に、オレフィン不飽和を有する１種またはそれ以上のモノマー、オリゴマーまたはポリマーの重合を開始させるためにボランを放出するように該錯体を解離させる化合物を含み得る。錯体を解離させる化合物が用いられる場合、それは、重合の開始が所望されるまで錯体から分離されたままにされる。解離剤を含有する重合性組成物は、周囲温度にてまたは付近にておよび周囲温度未満にてのようないかなる所望温度にても硬化され得る。
【００３５】
本発明の特に好ましい具体的態様は、４５ｍＪ／ｍ2未満の表面エネルギーを有するところの成形されたガラス充填ポリプロピレンおよび／またはガラス充填ポリアミドから作られた構造部材と、該構造部材に付着された鋼、亜鉛および／またはアルミニウムから作られた補強部材とを含む自動車用組立部品であって、該構造部材および該補強部材が相補的表面を有し、かつこれらの相補的表面の少なくとも一部の間に配置されたところの、４５ｍＪ／ｍ2未満の表面エネルギーを有する基材に接着することが可能である接着剤により、それらを一緒に接着するように付着され、該接着剤が
ｉ）オルガノボラン／アミン錯体、
ｉｉ）フリーラジカル重合により重合可能であるオレフィン不飽和を有する１種またはそれ以上のモノマー、オリゴマーまたはポリマー、
および随意に
ｉｉｉ）オレフィン不飽和を有する１種またはそれ以上のモノマー、オリゴマーまたはポリマーの重合を開始させるためにボランを放出するように該錯体を解離させる化合物
を含む重合性組成物から誘導されている自動車用組立部品を提供する。
【００３６】
本発明の追加的な特に好ましい側面は、前パラグラフにおいて言及された自動車用組立部品を作製する方法、およびそのパラグラフに記載された接着剤の、そこに記載された組立部品を製作する際の使用である。
【００３７】
国際特許出願ＰＣＴ／ＵＳ００／３３８０６号に開示された接着剤および重合性組成物は、構造部材と補強部材を一緒に接着するために、本発明において用いるのに特に好ましい。
【００３８】
オルガノボラン化合物を錯化するために用いられるアミンは、該オルガノボランを錯化しそして脱錯化剤に曝された時脱錯化され得るいかなるアミンでもあり得る。好ましいアミンは、Zharovの米国特許第５，５３９，０７０号明細書第５欄第４１ないし５３行（参照することにより本明細書に組み込まれる）、Skoultchiの米国特許第５，１０６，９２８号明細書第２欄第２９ないし５８行（参照することにより本明細書に組み込まれる）およびPociusの米国特許第５，６８６，５４４号明細書第７欄第２９行ないし第１０欄第３６行（参照することにより本明細書に組み込まれる）に開示されているような、第１級もしくは第２級アミンまたは第１級もしくは第２級アミン基を含有するポリアミンあるいはアンモニア；モンタノールアミン、第２級ジアルキルジアミンまたはポリオキシアルキレンポリアミン；並びにDevinyの米国特許第５，８８３，２０８号第７欄第３０行ないし第８欄第５６行（参照することにより本明細書に組み込まれる）に開示されているような、ジアミンとアミンに対して反応性の基を２個またはそれ以上有する化合物とのアミン末端反応生成物を包含する。Devinyに記載された反応生成物に関して、好ましいジ第１級アミンは、アルキルジ第１級アミン、アリールジ第１級アミン、アルキルアリールジ第１級アミンおよびポリオキシアルキレンジアミンを包含し、そしてアミンに対して反応性の化合物は、２個またはそれ以上のカルボン酸基、カルボン酸エステル基、カルボン酸ハライド基、アルデヒド基、エポキシド基、アルコール基およびアクリレート基を含有する化合物を包含する。好ましいアミンは、ｎ−オクチルアミン、１，６−ジアミノヘキサン（１，６−ヘキサンジアミン）、ジエチルアミン、ジブチルアミン、ジエチレントリアミン、ジプロピレンジアミン、１，３−プロピレンジアミン（１，３−プロパンジアミン）、１，２−プロピレンジアミン、１，２−エタンジアミン、１，５−ペンタンジアミン、１，１２−ドデカンジアミン、２−メチル−１，５−ペンタンジアミン、３−メチル−１，５−ペンタンジアミン、トリエチレンテトラアミン、ジエチレントリアミンを包含する。好ましいポリオキシアルキレンポリアミンは、ポリエチレンオキシドジアミン、ポリプロピレンオキシドジアミン、トリエチレングリコールプロピレンジアミン、ポリテトラメチレンオキシドジアミンおよびポリエチレンオキシドコポリプロピレンオキシドジアミンを包含する。
【００３９】
特に、オルガノボラン／アミン錯体中のアミンは、適当には、アミジン構造成分を有するアミン；複素環式環中に少なくとも１個の窒素を有する脂肪族複素環（かかる複素環式化合物はまた、複素環中に１個またはそれ以上の窒素原子、酸素原子、硫黄原子または二重結合を含有し得る）；第１級アミンであって、錯体内の分子間または分子内相互作用に因りＢ−Ｎ結合の強さが増加されるように、１個またはそれ以上の水素結合受容基を追加的に有しかつ第１級アミン基と水素結合受容基の間に少なくとも２個の炭素原子好ましくは少なくとも３個の炭素原子がある第１級アミン；および共役イミンの群から選択される。
【００４０】
好ましい水素結合受容基は、次のものを包含する。すなわち、第１級アミン、第２級アミン、第３級アミン、エーテル、ハロゲン、ポリエーテルまたはポリアミン。本明細書において用いられる場合の複素環は、１個またはそれ以上の脂肪族環式環を有しかつこれらの環の一つは窒素を含有する化合物を指す。アミジンまたは共役イミンは、直鎖もしくは分岐鎖または環状であり得る。
【００４１】
望ましくは、錯体中に用いられるオルガノボランは、トリアルキルボランまたはアルキルシクロアルキルボランである。好ましくは、このボランは、式１に相当する。すなわち、
Ｂ−（Ｒ1）3      式１
ここで、Ｂはホウ素を表し、そしてＲ1は各出現において別個にＣ1〜10アルキル、Ｃ3〜10シクロアルキルであり、あるいは２つまたはそれ以上のＲ1は結合して脂環式環を形成し得る。
【００４２】
Ｒ1は、好ましくはＣ1〜4アルキル、更に一層好ましくはＣ2〜4アルキル最も好ましくはＣ3〜4アルキルである。好ましいオルガノボランの中に、トリエチルボラン、トリイソプロピルボランおよびトリｎ−ブチルボランがある。
【００４３】
好ましい具体的態様において、錯体のアミン部分は、第１級アミン基および１個またはそれ以上の水素結合受容基を有する化合物であって、第１級アミン基と水素結合受容基の間に少なくとも２個好ましくは少なくとも約３個の炭素原子がある化合物を含む。
【００４４】
好ましくは、アミンは、式２に相当する。すなわち、
ＮＨ2（ＣＨ2）b（Ｃ（Ｒ2）2）aＸ      式２
ここで、Ｒ2は各出現において別個に水素またはＣ1〜10アルキルもしくはＣ3〜10シクロアルキルであり、Ｘは水素結合受容部分であり、ａは１ないし１０の整数であり、そしてｂは各出現において別個に０ないし１の整数であり、しかもａおよびｂの和は２から１０である。
【００４５】
好ましくは、Ｒ2は、水素またはメチルである。
【００４６】
好ましくは、Ｘは各出現において別個に水素結合受容部分であり、そして水素受容部分がアミンであるとき、それは好ましくは第３級または第２級アミンである。一層好ましくは、Ｘは各出現において別個に−Ｎ（Ｒ8）e、−ＯＲ10またはハロゲンであり、しかしてＲ8は各出現において別個にＣ1〜10アルキル、Ｃ3〜10シクロアルキルまたは−（Ｃ（Ｒ2）2）d−Ｗであり、Ｒ10は各出現において別個にＣ1〜10アルキル、Ｃ3〜10シクロアルキルまたは−（Ｃ（Ｒ2）2）d−Ｗであり、そしてｅは０、１または２である。一層好ましくは、Ｘは、−Ｎ（Ｒ8）2または−ＯＲ10である。
【００４７】
Ｒ8およびＲ10は、好ましくはＣ1〜4アルキルまたは−（Ｃ（Ｒ1）2）d−Ｗ、一層好ましくはＣ1〜4アルキル、最も好ましくはメチルである。Ｗは、各出現において別個に水素もしくはＣ1〜10アルキルまたはＸ、一層好ましくは水素またはＣ1〜4アルキルである。
【００４８】
ａは、好ましくは約１またはそれ以上、一層好ましくは２またはそれ以上である。ａは、好ましくは約６またはそれ以下、最も好ましくは約４またはそれ以下である。ｂは、好ましくは約１である。ａおよびｂの和は、好ましくは約２またはそれ以上最も好ましくは約３またはそれ以上の整数である。ａおよびｂの和は、好ましくは約６またはそれ以下一層好ましくは約４またはそれ以下である。ｄは、各出現において別個に好ましくは１ないし４一層好ましくは２ないし４最も好ましくは２ないし３の整数である。
【００４９】
式２に相当する好ましいアミンの中に、ジメチルアミノプロピルアミン、メトキシプロピルアミン、ジメチルアミノエチルアミン、ジメチルアミノブチルアミン、メトキシブチルアミン、メトキシエチルアミン、エトキシプロピルアミン、プロポキシプロピルアミン、アミン末端ポリアルキレンエーテル（トリメチロールプロパントリス（ポリ（プロピレングリコール），アミン末端）エーテルのような）、アミノプロピルモルホリン、イソホロンジアミンおよびアミノプロピルプロパンジアミンがある。
【００５０】
別の具体的態様において、アミンは、複素環中に少なくとも１個の窒素を有する脂肪族複素環であり得る。かかる複素環式化合物はまた、１個またはそれ以上の窒素、酸素、硫黄または二重結合を含有し得る。加えて、複素環は多数の環を含み得、しかしてこれらの環の少なくとも一つは環中に窒素を有する。このタイプの好ましい化合物は、モルホリン、ピペリジン、ピロリジン、ピペラジン、１，３，３−トリメチル−６−アザビシクロ［３．３．１］オクタン、チアゾリジン、ホモピペラジン、アジリジン、１，４−ジアザビシクロ［２．２．２］オクタン（ＤＡＢＣＯ）、１−アミノ−４−メチルピペラジンおよび３−ピロリンを包含する。
【００５１】
更に別の具体的態様において、オルガノボランと適当に錯化されるアミンは、アミジンである。アミジン構造を有する化合物であって、かかるアミジンがオルガノボランに対して前記に記載されたような十分な結合エネルギーを有するいかなる化合物も用いられ得る。好ましいアミジンの中に、１，８−ジアザビシクロ［５．４］ウンデク−７−エン、テトラヒドロピリミジン、２−メチル−２−イミダゾリンおよび１，１，３，３−テトラメチルグアニジンがある。
【００５２】
更なる好ましい具体的態様において、オルガノボランと錯化されるアミンは、適当には、共役イミンである。国際特許出願ＰＣＴ／ＵＳ００／３３８０６号に記載されているような、共役イミン構造を有する化合物であって、かかるイミンがオルガノボランに対して十分な結合エネルギーを有するいかなる化合物も用いられ得る。共役イミンは、直鎖もしくは分岐鎖イミンまたは環状イミンであり得る。好ましい共役イミンの中に、４−ジメチルアミノピリジン、２，３−ビス（ジメチルアミノ）シクロプロペンイミン、３−（ジメチルアミン）アクロレインイミン、３−（ジメチルアミノ）メタクロレインイミンがある。
【００５３】
好ましくは、アミン化合物対オルガノボラン化合物のモル比は、１．０：１．０から３．０：１．０である。約１．０：１．０の比率未満では、重合、錯体の安定性および接着性について問題があり得る。約３．０：１．０より大きい比率は用いられ得るけれども、約３．０：１．０より大きい比率を用いることからの追加的有益性はあり得ない。あまりにも多量のアミンが存在する場合、これは、接着剤またはポリマー組成物の安定性にマイナス的に影響し得る。好ましくは、アミン化合物対オルガノボラン化合物のモル比は、２．０：１．０から１．０：１．０である。
【００５４】
オルガノボランアミン錯体は、たとえば国際特許出願ＰＣＴ／ＵＳ００／３３８０６号に記載または言及されているような、公知技法を用いて容易に製造され得る。
【００５５】
好ましくは、重合性物質は、アクリレートおよび／またはメタクリレートを基剤とした化合物を含む。特に好ましいアクリレートおよびメタクリレート化合物は、メチルメタクリレート、ブチルメタクリレート、エチルヘキシルメタクリレート、イソボルニルメタクリレート、テトラヒドロフルフリルメタクリレートおよびシクロヘキシルメチルメタクリレートを包含する。
【００５６】
重合性組成物は、更に、重合を開始させるようオルガノボランを遊離させるようにアミンに対して反応性である化合物（解離剤）の有効量を含み得る。望ましいアミン反応性化合物は、一般に周囲条件下で容易に用いられそして硬化され得る組成物をもたらすように、室温にてまたは室温未満にて一層好ましくは室温にてアミンとの反応生成物を容易に形成し得る物質である。これらの化合物の一般的クラスは、酸、アルデヒド、イソシアネート、酸塩化物、スルホニルクロライド、それらの混合物、等を包含する。好ましいアミン反応性化合物は、酸、特にブレンステッドおよびルイス酸並びに米国特許第５７１８９７７号明細書に記載されたもの、一層望ましくはアクリル酸およびメタクリル酸である。
【００５７】
重合性組成物において、適当には組成物の少なくとも２０重量％好ましくは少なくとも３０重量％特に少なくとも４０重量％は、重合性成分を構成する。独立して、重合性成分は、適当には重量により組成物の９５％を越えない好ましくは９０％を越えない特に８５％を越えないレベルにて存在する。
【００５８】
オルガノボラン／アミン錯体は、適当には重量により組成物の少なくとも０．２％好ましくは少なくとも１％一層好ましくは少なくとも２％のレベルにて存在する。独立して、錯体は、適当には重量により組成物の８％を越えない好ましくは６％を越えない特に４％を越えないレベルにて存在する。
【００５９】
存在する場合、解離用化合物は、適当には重量により組成物の少なくとも１％好ましくは少なくとも１．５％一層好ましくは少なくとも２％のレベルにて存在する。独立して、解離用化合物は、適当には重量により組成物の８％を越えない好ましくは６％を越えない特に４％を越えないレベルにて存在する。
【００６０】
本発明において用いられるべき接着剤は、適当には、ＡＳＴＭ Ｄ１００２に記載された手順に従って試験される場合、構造部材がいかなる表面処理にも付されていないで、３０％ガラス充填ポリプロピレン構造部材と補強部材の間の接着層を与えることが可能である。好ましくは、接着剤は、追加的に熱サイクルおよび高湿度に付されることを含むこの方式下で試験される場合、接着層を与える。これに関して熱サイクルは、適当には、−４０℃から１２０℃より大の範囲にわたってのサイクルを含む。湿度レベルは、乾燥から完全飽和まで変動し得る。
【００６１】
接着剤は、国際特許出願ＰＣＴ／ＵＳ００／３３８０６号に記載された態様にて用いられ得る。随意に、更なる成分が、組成物中に添加剤として含められ得る。適当な添加剤は、国際特許出願ＰＣＴ／ＵＳ００／３３８０６号に記載されたものを包含する。
【００６２】
組立部品は、適当には、１００℃の温度における適当には１２０℃またはそれ以上までにおける加熱への暴露に耐えることができる。更に、組立部品は、望ましくは、製造中にかけられる荷重およびまた使用中に負わせられる荷重（たとえば、ボンネットを荒っぽく閉じることにより）、ボンネットラッチへの加重、並びに路面からの変位に因る使用中の振動および疲労に耐えることもできるべきである。接着剤の量および箇所は、適当には、本用途が適用される自動車のデザインおよび構造を考慮して選択される。
【００６３】
組立部品を製作する際に、接着剤組成物は、適当には、部材の一方または両方に、接合されることになっている域にて施用される。接着剤は適当には周囲温度にて硬化され、そして硬化は好ましくは部材が一緒にされる前に開始される。次いで、適当には、接着剤がこれらの二つの部材を接着することができる状態のままにある間に、たとえば接着剤が粘着になる時に、これらの部材は接触される。所望される場合、これらの部材は、機械的手段たとえばスナップ嵌め、機械的ファスナーまたは一時クリップにより適所に保持され得る。それらの表面は、適当には、清潔でかつ異物たとえば脂、油および水が実質的に無い。相補的表面は比較的速く一緒に接着されるようになって、その結果接着組立部品はたとえば自動車製造ラインにおいて取り扱われることが可能になり得る。接着剤は適当には硬化し続けて最大接着強さをもたらし、そしてこれは何時間の期間を要し得る。
【００６４】
構造部材と補強部材を一緒に接着する際に用いられるプロセス条件は、用いられる特定の接着剤に従って変動し得る。
【００６５】
単に例示として、重合性成分としてメチルメタクリレートと本明細書に記載されたようなオルガノボラン／アミン錯体とを含む接着剤は、前処理されていないところのポリプロピレンを含む構造部材に施用され、硬化成分と混合され、そして鋼補強部材をこの構造部材と接触させる前に１ないし１０分の期間放置され得る。接着剤は、適当には、硬化が開始された後１０ないし３０分以内にこれらの二つの部材を十分に接着して、この組立部品が取り扱われるのを可能にする。引き続いて、接着剤は硬化し続けて、１０ないし３０時間後最大強さの接着層をもたらす。この方法は、適当には、周囲温度にて行われる。
【００６６】
所望に応じて、構造部材と補強部材を一緒に保持するために、機械的固定が接着結合に加えて用いられ得る。
【００６７】
本発明は、添付の図１〜１１を参照して記載される。
【００６８】
図１において、本発明の方法に従って一緒に接着する前の構造部材（１）と補強部材（２）が示されている。
【００６９】
図２は、組立て後の一緒に接着された部材（１）および（２）を示す。
【００７０】
構造部材（１）は、低エネルギー表面を有する成形プラスチック材料から作られ、適当にはポリプロピレンまたはポリアミドから作られ、そして典型的には圧縮成形または射出成形により製造される。補強部材（２）は、典型的には、鋼またはアルミニウムから作られる。
【００７１】
構造部材（１）および補強部材（２）は自動車のデザインに従って所望されるように造形され、また部材（１）および（２）は一緒にぴったり合うような相補的表面（３）および（４）が具備され、しかして本発明は部材（１）および（２）が製造後に組み立てられるのを可能にする。
【００７２】
接着剤は相補的表面（３）および／または（４）の一部または全部に施用され、そして補強部材（２）と構造部材（１）は、方向Ａにて互いに向かって相対移動させて相補的表面（３）および（４）が互いに衝合するようにすることにより接触される。次いで、接着剤は硬化されまたは硬化するようにされて、本発明による接着組立部品（その一部は、図２に示されているとおりである）がもたらされる。
【００７３】
図２は面Ｂ−Ｂを指摘し、しかして面Ｂ−Ｂを通じての横断面図が図３に示されている。図３において、補強部材（２）は浅い溝（５）を有し、その内側は相補的表面（４）を画定し、しかして組立部品を製造する際に、構造部材（１）の相補的表面（３）がその中に置かれる。接着剤は組立てに先だって相補的表面（３）および／または（４）の少なくとも一部上に置かれ、しかして部材（１）と（２）が接着されるところの接着層を形成する。
【００７４】
構造部材（１）はまた側溝（６）および（７）が具備され、そして補強部材（２）は、相補的態様にて側溝（６）および（７）と係合するリップ（８）および（９）が具備される。溝（６）および（７）とリップ（８）および（９）の表面は、それぞれの表面間に接着剤を与えることにより接着され得る。その代わりに、これらの表面は接着されなくてよいが、しかしいずれにしても、方向Ｃにおけるすなわち自動車の前面からの耐衝撃性を向上させるためにおよび組立て中の部材（１）と（２）の間の改善整合を与えるために、構造部材（１）と補強部材（２）のそれぞれの部分の間に物理的衝合を与える。
【００７５】
図４は、図３に示されたものとは異なるデザインの本発明による組立部品の横断面を示す。構造部材（１）と補強部材（２）は、相補的表面（３）と（４）に沿って整合されそして接着される。それぞれリップ（１０）と（１１）および（１２）と（１３）に沿った部材（１）と（２）の物理的衝合は、向上耐衝撃性を与える。
【００７６】
図５ないし８は、低表面エネルギープラスチック材料に接着することの可能な接着剤（１６）により補強部材（１５）に接着されたところの、各場合において異なるデザインの構造部材（１４）を示す。構造部材（１４）は、低エネルギー表面を有するプラスチック材料から作られ、適当にはポリプロピレンまたはポリアミドから作られる。図５において構造部材（１４）は総体的に「Ｃ」形状のＥＡＵであり、そして図７において構造部材（１４）は吹込み成形物でありそして図８においてそれは射出成形物である。
【００７７】
補強部材（１５）は典型的には鋼または鋼とアルミニウムから作られ、あるいはプラスチック材料から作られ得る。図６において、補強部材（１５）はいわゆる「クローズ・アウト（「閉鎖」）」部材であり、しかしてこれは、箱形横断面を形成するように、部材（１５）が「Ｃ」形状の部材（１４）の開端に渡って配置されることを意味する。
【００７８】
構造部材（１４）は図５および８に示されたようなリップ（１７）を有し得、そして接着剤（１６）は補強部材（１５）上のリップ（１７）にまたは補強部材（１５）に所要箇所にて施用され得る。接着剤（１６）は、好ましくは、構造部材（１４）および補強部材（１５）の一方または両方に、それらが接触するすべての点にて施用される。その代わりに、補強部材（１５）は、図６に図示されているように、接着剤（１６）が施用されそして次いで構造部材（１４）と接触されるところのリップ（１８）を有し得、あるいは図７に示されているように、補強部材（１５）も構造部材（１４）もリップを有する必要はない。
【００７９】
図９ないし１１は、接着剤（１６）により補強部材（１５）に連結された構造部材（１４）を示し、しかして接着剤（１６）は、好ましくは、部材（１４）および（１５）の長手に沿って用いられる。図９において、構造部材（１４）はＥＡＵであり、そしてポリプロピレン成形物から作られる。バンパーフェーシア（１９）は部材（１４）から離間され、そして慣用手段を通じて車の別の部分に連結される（示されていない）。
【００８０】
図１０および１１において、バンパーフェーシアは、構造部材（１４）である。「Ｃ」形状のＥＡＵは補強部材（１５）であり、そして鋼から作られる。部材（１５）は、バンパービーム（２０）から離間される。部材（１５）は、バンパーフェーシア（１４）に接着される。
【００８１】
適当には、図９（構造部材（１４））並びに図１０および１１（補強部材（１５））に図示されたような総体的に「Ｃ」形状の部品は、優秀な耐衝撃性を与える。組み立てられると、「Ｃ」断面の開端は、図９におけるバンパービーム（２０）に、図１０におけるバンパーフェーシア（１９）に接着されることにより閉じられ、また図１１におけるバンパービーム（２０）の隣に置かれ（しかしバンパービーム（２０）に接着されない）、その結果閉鎖箱形断面を生じる。箱形断面の厚さおよび箱形断面を画定する壁の厚さは、組立部品の剛性および衝撃下の組立部品の性能を決定する。水平壁、すなわち「Ｃ」形状の部品の上部および下部は、或る荷重下で座屈するように設計され得る。これは、組立部品の耐衝撃性が予定の用途に従って適応されるのを可能にする。箱形断面の高さ、すなわち「Ｃ」形状の部品の背部の長さは、予定の用途に従って所望性質を与えるように適応され得る。
【００８２】
「Ｃ」形状の横断面を有するＥＡＵの使用は、バンパーシステムの組立てにて形成された箱形形状の横断面が衝撃を受けた時の優秀な強度特性を有することにおいて特に有利である。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】図１は、組立て前の構造部材および補強部材の斜視図を示す。
【図２】図２は、接着された自動車用組立部品の一部の斜視図を示す。
【図３】図３は、図２の組立部品の横断面を示す。
【図４】図４は、図３に示されたものとは別のデザインの組立部品の横断面を示す。
【図５】図５は、本発明によるバンパーシステムの様々な例の一つの横断面を示す。
【図６】図６は、本発明によるバンパーシステムの様々な例の一つの横断面を示す。
【図７】図７は、本発明によるバンパーシステムの様々な例の一つの横断面を示す。
【図８】図８は、本発明によるバンパーシステムの様々な例の一つの横断面を示す。
【図９】図９は、バンパーフェーシアおよびバンパービームが連結部品を通じて連結されるバンパーシステムの横断面を示す。
【図１０】図１０は、バンパーフェーシアおよびバンパービームが連結部品を通じて連結されるバンパーシステムの横断面を示す。
【図１１】図１１は、バンパーフェーシアおよびバンパービームが連結部品を通じて連結されるバンパーシステムの横断面を示す。
【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
2004529797.tif 000031
2004529797.tif 000032
2004529797.tif 000033