用于机动车辆的横向构件模块 本发明涉及一种横向构件模块,该模块用于接受仪表板以及用于通过直接连接一辆机动车的两个A立柱来加强车身,该模块由带有转向柱定位件的一个横向构件组成,其中该横向构件模块(即不仅该横向构件,而且还有转向柱定位件)使用一种金属-塑料复合材料的设计(混合技术)来生产。
已知的转向柱定位件(还叫做转向控制台)是由多个焊接的金属板型材(用钢制成)或压铸的部件(例如包括铝或镁)组成,从而与仪表板横向构件承重结构形成一个单一件,以给出横向构件模块,或以焊接的形式、或以组合型材(由铝、钢、镁、或塑料-金属-混合设计组成)的形式牢固地进行连接。
DE 102005004605A1披露了一种用于机动车辆的横向构件模块,包括一个至少部分由塑料包围的金属管,带有被模制以形成单一件的一个塑料管道(一组导体可以从该管道中通过),该塑料管具有由塑料构成一个模制的的连接件用来通过螺钉螺纹法固定到机动车辆的前围板上。
DE 10240395A1披露了一种横向构件,该部件旨在用于一个机动车辆中,并且该部件在管的弯曲部分的区域中具有一个焊接的金属转向柱连接件,在该连接件上安装了该转向柱的螺钉固定的板。所述横向构件的弯曲段的制造使用了一种金属-塑料-混合设计。
DE 20008201U1披露了一种混合型构型的仪表板支架,该支架用于安装在机动车辆的A柱之间并且具有一个伸长的、外壳式的主体,以及还有由金属材料组成的多个稳定插入零件,这些插入零件通过模制的内部的塑料肋进行连接以给出一个金属/塑料复合部件,并且至少一个空气管道至少从某种程度上从中穿过,其中,由塑料构成、并且从主体中向外伸出的多个定位件、控制台以及连接点与该塑料肋同时进行模制以给出一个单一件。
DE 10064522A1描述了一种用于机动车辆的部件,特别是用于一个机动车辆的安排在A柱间的设备的横向构件,具有一个基本上管状的主体,在该主体中提供了至少一个管道。为了提供一个改进的轻型部件(该部件可以更容易地制造,使用更少的操作,并且因此成本更低,并且一个管道可以通过有利的方式整合在其中),DE 10064522A1提出了该主体具有一个内部的塑料衬层,从而形成由塑料组成的管道壁。所述部件可以用作在机动车辆中的仪表板支架。多个支持件(例如转向柱支持件)被附装在该主体上,并且这些支持件同样优选由金属组成。根据DE 10064522A1,这些支持件可以被塑料包围,因此增加了它们的刚度,消除了摇振,并且提供了边缘保护。
现有技术中所描述的用于连接转向柱定位件和横向构件的所有解决方案的一个共同特点是它们或是只包括由金属或塑料组成的支持件,这些支持件不接受一个操舵台,这是直到执行一个附加的操作为止,或是直到转向控制台的模制是与用于肋(这仅由塑料组成的)塑料的模制同时发生的程度,例如DE 20008201U1中的例子。
这种两部分设计的结果是增加了操作成本,并且根据DE 20008201U1的完全由塑料组成的方案的结果是缺少稳定性。此外,先有技术所描述的方案表现出不利的振动行为,可感觉地延伸到远至转向盘处。虽然DE 102005004605A1表明所提出的横向构件模块的混合设计将低了振动质量,但是提供了一个具有相对高的固有频率的横向构件,从而给出了具有高水平振动舒适性的一个横向构件模块;已经发现在改进的车辆构型中,这种仅仅属于该横向模块的振动行为是不足的,并且发现扰人地振动行为延伸到远至转向盘处。
因此,本发明的目的在于改进整个仪表板支架与转向控制台以及有待固定在其上的转向柱(它还被称为转向柱管)一起的固有的振动行为,其目的是首先使在转向盘测得的第一级自然频率(或一阶模态自然频率)是>36Hz,并且与以上所引用的先有技术相比,附加的结果是进一步的减少重量,缩减成本,以及还有简化的生产方法。
确切地说,困难存在于以下事实,即转向柱定位件有接受转向柱并且作为在隔板(承重车身的构成部分)与仪表板横向构件之间的重要连接元件来起作用的任务。这里的转向柱定位件必须产生一种最大刚度的连接,该连接对于仪表板横向构件的固有的振动行为具有决定性的作用。所不希望的固有振动是由例如来自发动机、动力传动系和底盘的激励所引起。这些振动通过车身传播到转向拉杆中并且到转向盘,并且还到达整个仪表板中,引起转向盘的振动以及车辆内部的噪声。其结果是在舒适度方面的不能接受的降低。
达到了该目的,并且本发明因此提供了用于接受一辆机动车辆仪表板的一种横向构件模块,包括一个至少部分由塑料包围的金属管和一个简单模制的金属板型材,该型材所的起作用是作为转向柱定位件并且它被设计和放置的方式为使它在具有模制塑料的复合材料中首先赋予转向柱与前围板之间的一种刚性连接,并且其次通过完全由塑料组成的一个结构具有到该金属管上的牢固连接。
出人意料地,横向构件模块与一个转向柱定位件间的牢固的连接(同样使用复合设计制造)在安装的条件下给出了优化的固有的振动行为,即在转向盘中一个第一级自然频率>36Hz,并且还有在成本上的降低以及整个车辆重量上的减少。最终,横向构件模块与转向柱定位件间的这种组合可以在一个单一操作中以更简单的方式来生产,这是通过在一个单一操作中在同一模具中将两个金属部分(金属管和模制的金属板)进行包覆模制和连接。
本发明还提供了一种用于影响机动车辆的仪表板支架在已安装的条件下的固有振动行为的方法,以给出一个>36Hz的第一级自然频率,其特征在于,将一个横向构件模块附装在该仪表板下面,该模块包括一个至少部分由塑料包围的金属管和一个简单模制的金属板型材,该型材所的起作用是作为转向柱定位件并且它被设计和放置的方式为使它在具有模制塑料的复合材料中首先赋予转向柱与前围板之间的一种刚性连接,并且其次通过完全由塑料组成的一个结构具有到该金属管上的牢固连接。
本发明还提供了附装在机动车辆仪表板的下面的一个横向构件模块的用途,该模块包括一个至少部分由塑料包围的金属管和一个简单模制的金属板型材,该型材所的起作用是作为转向柱定位件并且它被设计和放置的方式为使它在具有模制塑料的复合材料中首先赋予转向柱与前围板之间的一种刚性连接,并且其次通过完全由塑料组成的一个结构具有到该金属管上的牢固连接,用于影响该仪表板支架在安装的条件下的固有的振动行为,以给出>36Hz的第一级自然频率。在一个优选的实施方案中,该第一级自然频率是从36.1Hz至50Hz,特别优选从37.1Hz至39Hz。
在一个优选的实施方案中,在注塑模制过程中生成的用于横向构件模块的塑料结构包括加强肋,这些加强肋不仅使与仪表板横向构件模块间的连接增强,而且还承担了支撑和支持该包覆模制的金属板型材的作用,并且引起了力在大的面积上向前围板处的传递。这些加强肋进而具有通过金属板型材上的多个穿孔、优选在离散的连接点上被牢固地连接到该金属板型材上,其中该塑料通过这些穿孔延伸并延伸覆盖至这些穿孔的表面上。
在根据本发明的一个优选的实施方案中,该金属管和/或用于转向柱定位件的金属板型材具有一层粘着促进剂或粘合剂的涂层。DE 102006025745A1披露了有待根据本发明使用的粘着促进剂,并且它的涉及这种物质的全部内容通过引用结合在本申请中。该粘着促进剂或粘合剂优选是一种两阶段粘着促进剂,该粘着促进剂优选通过热活化在两个连续的步骤中完全交联。该粘着促进剂或粘合剂可以被使用于该金属板型材或在冲压和/或成型前的金属材料等。这种类型的应用优选通过“卷材涂覆”法(在那上面的操作之前)发生在该金属板型材上。这种方法是特别的有成本效益的。然而,该粘着促进剂或粘合剂还可以被应用于喷涂法、浸涂法、或粉料喷涂法等。在涂覆到该金属板型材和/或金属管之后,该粘着促进剂或粘合剂在第一步中是部分交联的,因此形成“摸起来干的”表面,该表面具有对处理过程中的损害的足够的抵抗力。在该塑料模制过程中或模制后,该粘着促进剂或粘合剂是完全交联的,这样它获得了它的最终特性。为了达到粘着促进剂的第二步的交联所必需的活化能,有利的是加热该塑料模具和/或加热该金属板插入物型材或该金属管,并且/或是保证将塑料材料注入到注塑模具时的温度是足够高的从而能引起交联。作为一个替代方案,通过在模制法后退火有可能达到完全的交联。
提供了塑料与金属型材和/或金属管间的粘着连接的粘着促进剂或粘合剂优选是一种聚氨酯体系或一种环氧树脂体系,特别优选基于双酚A和/或双酚B和/或双酚C和/或双酚F的一种环氧树脂。
有待根据本发明优选使用的塑料材料的粘着促进剂体系或粘合剂是基于弹性体改性的环氧粘合剂,特别是具有经由1,3-丁二烯的共聚反应的共价连接和/或具有通过添加橡胶的物理性结合。
在一个替代的优选的实施方案中,在一个分离的方法步骤中,该金属板型材被连接到该金属管的塑料结构上,这是仅在包覆模制(多重注塑,overmoulding)方法以后,通过热铆接或其他类型的铆接、咬接、粘合剂粘合或螺钉螺纹法。
在本发明的一个优选的实施方案中,在横向构件模块中所使用的金属管是在两端都夹紧的一个管,其中两个夹紧端上都设置有多个孔。在夹紧端所提供的这些孔用作车辆车身中横向构件模块的装配过程中A柱的拧固接片。这种设计的优点是不需要焊接额外的斜撑架,例如在现有技术中在其他方面常规的用于连接A柱的那些。因此可以省略额外的用于一个A柱连接的焊接的制造步骤,并且因此还排除了在这些位点变形的问题。
此外优选该横向构件模块除了具有转向柱定位件外在金属管的每个夹紧端还具有一个模制的塑料凸起,并且在位于每个模制的塑料凸起处有一个通孔。这种另外的通孔用作横向构件模块与A柱的进一步连接,并且特别用作排除横向构件模块围绕金属管的纵向轴的任何转动。
根据本发明的一个优选的实施方案,该金属管由钢组成并且优选是无缝的。该金属管的材料一般可以考虑所需要的机械特性来进行选择。此外,根据车辆的类型,相对高的重要性必须或者被分配到安装空间优化或者重量优化上,并且这同样影响了对该金属管的一种适合的材料的选择。最后,因为存在该金属管与机动车辆A柱间的直接的接触,材料的选择还要考虑到与材料的这种配对相关的腐蚀性要求。该金属管优选是无缝的,但是也可以是带有一个纵向焊接缝的一种金属管或还有一种挤出的金属管。该金属管的外部尺寸优选具有窄的公差,以便使该注塑模具与该钢管形成一个严密的密封,并且在该金属管和该转向柱定位件与塑料的部分包覆模制过程中,可以达到高的制造质量。在一个优选的实施方案中,该金属管具有直的设计,即它没有弯曲的部分,如果经由夹紧的末端将压力引入该金属管(在一种侧面冲击的情况下)在弯曲部分中可以发生曲率变形。
该横向构件模块优选具有用于一个乘客安全气囊模制的接受装置和/或用于膝部保护的模制的接受装置和/或用于无线电单元和/或导航单元的模制的接受装置。所提及的所有接受装置(这些装置作为替代物或以彼此间任何希望的组合作为横向构件模块的一个单一件可以已经被模制)有利于不同的驾驶室部件的组装。另一个作为替代物的或组合的模制的接受装置起到连接万向节通道的作用。万向节通道连接的一个优点是该横向构件模块在到对应的A柱的这些固定点之间具有到机动车身上的一个附加的固定点,因此首先增加了整个复合件的强度和刚度,并且其次还有利地影响了该横向构件模块的振动行为。
根据本发明的一个优选的实施方案,该横向构件模块在金属管上还包括没有被塑料包围的多个区域,这些区域用于连接元件的附接,通过它们有可能固定转向柱的一个螺钉固定的板。连接元件可以用来整合该转向柱的连接。优选的连接元件是管夹。这种方法还消除了在该转向柱的连接件区域的任何焊接的连接与它的附带的扭曲问题。为了允许牢固的附接,这种方法优选直接使用在金属管上,即于没有被塑料包围的位点处。
根据本发明的一个优选的实施方案,该横向构件模块还包括泡沫元件,这些泡沫元件包围了穿过塑料管的导体组,并且可以插入在金属上管任选提供的一个塑料管道中,并且这些泡沫元件具有的尺寸使它们在塑料管道内弹性扩展并且变为固定在其内壁上。这些泡沫元件优选是由PE泡沫、泡沫橡胶或类似的材料组成。PE泡沫是非常便宜的,然而泡沫橡胶有关弹性和摩擦系数(对于固定在塑料管道中是重要的)方面是有利的(PE=聚乙烯)。这些泡沫元件的优点是由于该泡沫元件的弹性可以接收不同厚度的导体组。具有不同厚度的导体组特别地发生在使用用户专门的缆线分理夹时。泡沫元件的压缩性以及它们的恢复特性可以用于将导体组固定于任选存在的塑料电缆管道内。此外,它有可能排除用于环绕整束单独的导体而缠绕的粘性胶带的复杂的使用,因为这些泡沫元件排除了在任选存在的塑料管道中单独的导体的摇振。
此外,在塑料管道中优选地模制了多个导槽,它们彼此平行安排,在它们的每一个之中可以插入一个泡沫元件。这种方法不仅可以协助在泡沫元件插入过程的精确定位,而且还能确保单独泡沫元件在塑料管道中的精确定位。
根据一个优选的实施方案,穿过任选存在的塑料管道的导体组包括基本上只通过线夹使之保持在一起的多根单独的导体。使用线夹是为了限定分枝的导体的位置。换言之,可以排除环绕整束单独的导体的缠绕,并且唯一剩余的要求是在存在限定的单独的导体或它们的多束的分支的那些位点处的线夹。
该塑料管道的尺寸优选使它能够接受用于整个车载网络的导体组。这里的导体组还包括一个发动机舱导体组,优选由一个板或一个套管包围,它的尺寸已与车辆前围板的一个开口的大小相匹配。因此有可能通过用于该横向构件模块的装配方法在该塑料管道中装配一个导体组,到此阶段该导体组包括了发动机舱的导体组,并且该导体组通过前围板中一个适当的开口进入该发动机舱。为了允许前围板中适当的开口的防漏的再闭合,为此目的在这个阶段已经提供适当的板或套管。
转向柱定位件的金属板型材所使用的材料或金属管所使用的那些材料优选是钢、铝、铝合金、钢合金、镁、钛、或者玻璃纤维增强塑料或碳纤维增强塑料。在本方明的一个替代实施方案中,由上述系列的不同材料所组成的金属板型材可以相互结合。钢是特别优选使用于该金属管。
为了获得包围该管的肋结构的材料,并且为了获得横向构件模块与转向柱定位件的连接,优选使用聚合物模制品组合物的形式的热塑性聚合物。
为了上述的目的使用一种塑料-金属-复合设计的聚合物模制组合物通过用于热塑性塑料的成型工艺来进行加工,优选通过注塑模制、熔体挤出、压缩模制、冲压或吹气模制。原则上,所要获得的有利作用对于任何类型的热塑性塑料均是明显的。将作为组分A)使用的热塑性塑料的列表可在例如Kunststoff-Taschenbuch[Plastics Handbook(塑料手册)](Ed.Saechtling),1989版中找到,它还提到了来源。用于生产这些热塑性塑料的方法本身对本领域的普通技术人员是熟知的。将获得的作用对于有关混合技术的以上引用的先有技术中所披露的所有变体同样是明显的,不管该塑料部分是否完全包覆金属部件或者如在EP 1380493A2中的情况下,仅在其周围形成网状物,也不管该塑料部分随后是否通过粘接而结合还是通过例如激光而连接至该金属部分上,或者是否如在WO2004/071741中所披露的,该塑料部分和金属部分在额外的操作中获得牢固的互锁连接。
优选的用于本发明的由金属管和转向柱定位件组成(使用混合设计)的横向构件模块的半晶质热塑聚合物(热塑性塑料)是选自下组的那些聚合物:聚酰胺类、乙烯基芳香族聚合物类、ASA聚合物类、ABS聚合物类、SAN聚合物类、POM、PPE、聚亚芳基醚砜类、聚丙烯(PP)、或它们的掺合物,这里给予优选的是聚酰胺、聚酯、聚丙烯和聚碳酸酯类或包含聚酰胺、聚酯或聚碳酸酯类作为主要组分的掺合物。
特别优选的是在有待加工的模制组合物中使用的材料包括来自以下系列的至少一种聚合物:聚酯、聚碳酸酯、聚丙烯或聚酰胺或这些热塑性塑料与上述材料的掺合物。
根据本发明特别优选使用的聚酰胺类是半晶质聚酰胺类(PA),它们可始于二胺类和二羧酸类进行制备和/或始于具有至少五元环的内酰胺类或始于相应的氨基酸而制备。可以用于这一目的的起始材料是脂肪族和/或芳香族二羧酸类,诸如己二酸、2,2,4-及2,4,4-三甲基己二酸、壬二酸、癸二酸、间苯二甲酸、对苯二甲酸,以及脂肪族或芳香族二胺类,例如,四亚甲基二胺、六亚甲基二胺、1,9-壬二胺、2,2,4-和2,4,4-三甲基六亚甲基二胺、同质异构的二氨基二环己基甲烷类、二氨基二环己基丙烷类、双氨基甲基环己烷、苯二胺类、苯二甲二胺类、氨基羧酸类,例如氨基己酸,以及相应的内酰胺类。还包括由多种所提到的单体构成的共聚酰胺类。
根据本发明优选的聚酰胺类是由己内酰胺类制备的,非常特别优选来自ε-己内酰胺,并且还有基于PA6、PA66和其他脂族和/或芳族聚酰胺以及共缩聚酰胺的多数的复合材料,其中在聚合物链中对于每一个聚酰胺基团具有3至11个亚甲基。
根据本发明使用的半晶质聚酰胺也可以用在与其他聚酰胺和/或另外的聚合物的混合物中。
常规的添加剂,例如脱模剂、稳定剂和/或助流剂可以与聚酰胺类掺在熔体中,或施加至其表面上。
聚酯类对于根据本发明的用途同样是优选的,这些聚酯类是基于芳香族二羧酸类以及基于脂肪族或芳香族的二羟基化合物。
第一组优选的聚酯是聚对苯二甲酸亚烷基酯类,特别是在醇部分中具有2至10个碳原子的那些。
这种类型的聚对苯二甲酸亚烷基酯类是已知的并在文献中进行了描述。它们的主链包括衍生自芳香族二羧酸的一个芳香环。在该芳香环上还可以有取代基,例如由卤素(特别是氯或溴)取代,或由C1-C4-烷基基团(特别是甲基、乙基、异或正丙基、或正、异或叔丁基的基团)取代。
这些聚对苯二甲酸亚烷基酯可通过使芳香族二羧酸或它们的酯或其他酯形成的衍生物与脂肪族二羟基化合物以已知的方式进行反应而制备。
可提及的优选的二羧酸类为2,6-萘二羧酸、对苯二甲酸以及间苯二甲酸,以及它们的混合物。高达30mol%,优选不大于10mol%的芳香族二羧酸类可由脂肪族或脂环族二羧酸类(诸如己二酸、壬二酸、癸二酸、十二烷二酸类和环己二甲酸类)替代。
在这些脂肪族二羟基化合物中,给予优选的是具有2至6个碳原子的二醇类,特别是1,2-乙二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、1,6-己二醇、1,4-己二醇、1,4-环己二醇、1,4-环己烷二甲醇和新戊二醇,以及它们的混合物。
非常特别优选使用的聚酯类是从具有2至6个碳原子的烷二醇类所衍生的聚对苯二甲酸亚烷基酯类。其中,给予特别优选的是聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚对苯二甲酸丙二酯和聚对苯二甲酸丁二酯(PBT),以及它们的混合物。还给予优选的是PET和/或PBT,它们包括作为其他的单体单元的按重量计高达1%、优选按重量计高达0.75%的1,6-己二醇和/或2-甲基-1,5-戊二醇。
根据本发明优选使用的聚酯的粘度值的范围按照ISO 1628通常为50至220,优选8至160(于25℃下,在按重量计0.5%的强度的在重量比为1∶1的苯酚/o-二氯苯混合物的溶液中测量)。
给予特别优选的聚酯类的羧端基基团含量是高达100meq/kg聚酯,优选高达50meq/kg聚酯,特别优选高达40meq/kg聚酯。这种类型的聚酯类可通过例如DE-A 4401055中的方法来制备。羧端基基团含量通常由滴定法来确定(例如电位测定法)。
如果使用聚酯混合物,这些模制组合物包括由聚酯类组成的一种混合物,它额外地包括聚酯不同于PBT的聚酯类,例如聚对苯二甲酸乙二酯(PET)。
如果与聚对苯二甲酸亚烷基酯(诸如PBT)进行适当的混合,使用回收材料,诸如PA回收材料或PET回收材料(也称为PET废料)也是有利的。
回收材料通常为:
1)作为工业后回收材料所知的那些:这些是在缩聚过程中或加工过程中的生产废料,例如来自注塑模制中的注口料、来自注塑模制或挤出成型中的起始材料或挤出薄板或箔材的边料。
2)消费后的回收材料:这些是在终端消费者使用之后被收集和处理的塑料物品。用于矿泉水、软饮料和果汁的吹气模制PET瓶是在数量上轻易地占主导的物品。
两种类型的回收材料均能够以粉碎物料或者以小粒形式使用。在后者的情况下,粗回收材料被分离并纯化,然后熔化并使用挤出机进行造粒。这通常有助于操作和自由流动,以及用于处理中的进一步的步骤的计量。
所使用的回收材料可以是粒状的也可以再研磨的形式。边缘长度应该不大于10mm,优选小于8mm。
由于聚酯类在处理过程中经历水解分裂(由于痕量水分),可取的是将回收材料预干燥。干燥之后的剩余水分含量优选<0.2%,特别是<0.05%。
另一组可提及的优选使用的聚酯类是从芳香族二羧酸类和芳香族二羟基化合物衍生出的全芳族聚酯类。
合适的芳香族二羧酸是前面提及的聚对苯二甲酸亚烷基酯类化合物。优选使用的混合物的组成为从5mol%至100mol%的间苯二甲酸和从0至95%的对苯二甲酸,特别是从约50%至约80%对苯二甲酸以及从20%至约50%的间苯二甲酸。
芳香族二羟基化合物优选具有以下通式(I)
其中
Z是一个具有高达8个碳原子的亚烷基或环亚烷基的基团,具有高达12个碳原子的亚芳基基团,羰基基团,磺酰基基团,氧或硫原子,或化学键,并且其中
m是从0到2。
这些化合物的亚苯基基团还可以被C1-C6-烷基或-烷氧基基团和氟、氯或溴取代。
用于这些化合物的母体化合物的实例为二羟基联苯、二(羟苯基)烷烃、二(羟苯基)环烷烃、二(羟苯基)硫醚、二(羟苯基)醚、二(羟苯基)酮、二(羟苯基)亚砜、α,α’-二(羟苯基)二烷基苯、二(羟苯基)砜、二(羟基苯甲酰基)苯、间苯二酚、以及对苯二酚,并且还有它们的环烷基化和环卤化的衍生物。
其中,优选4,4-二羟基联苯、2,4-二(4’-羟苯基)-2-甲基丁烷、α,α’-二(4-羟苯基)-对-二异丙苯、2,2-二(3’-甲基-4’-羟苯基)丙烷、以及2,2-二(3’-氯-4’-羟苯基)丙烷,并且特别是2,2-二(4’-羟苯基)丙烷、2,2-二(3’,5-二氯二羟基苯基)丙烷、1,1-二(4’-羟苯基)环己烷、3,4’-二羟基二苯甲酮、4,4’-二羟基二苯砜、以及2,2-二(3’,5’-二甲基-4’-羟苯基)丙烷,以及它们的混合物。
当然,还有可能使用聚对苯二甲酸亚烷基酯类以及全芳族聚酯类的混合物。这些总体上包括按重量计从20%至98%的聚对苯二甲酸亚烷基酯和按重量计从2%至80%的全芳族聚酯类。
当然,还有可能使用聚酯嵌段共聚物,诸如共聚醚酯类。这种类型的产品是已知的并且在已文献中描述,例如在US-A 3651014中描述。相应的产品也可商购,例如(DuPont)。
根据本发明,优选用作聚酯类的材料还包括无卤素聚碳酸酯类。合适的无卤素聚碳酸酯类的实例是基于具有以下通式(II)的联苯酚的那些
其中
Q是一个单键、一个C1-C8-烯烃、C2-C3-亚烷基、C3-C6-环亚烷基、C6-C12-亚芳基的基团,或-O-、-S-或-SO2-,且m是从0至2的一个整数。
这些联苯酚的亚苯基基团还可以具有取代基,诸如C1-C6-烷基或C1-C6-烷氧基。
优选具有该式的联苯酚的实例是对苯二酚、间苯二酚、4,4′二羟基联苯、2,2-双(4-羟苯基)丙烷、2,4-双(4-羟苯基)-2-甲基丁烷以及1,1-双(4-羟苯基)环己烷。给予特别优选的是2,2-双(4-羟苯基)丙烷和1,1-双(4-羟苯基)环己烷,并且还有1,1-双(4-羟苯基)-3,3,5-三甲基环己烷。
或者均聚碳酸酯类或者共聚碳酸酯类适合用作组分A,给予优选的是双酚A的共聚碳酸酯类,以及双酚A均聚物。
合适的聚碳酸酯类可以是按已知的方式支化,具体地并且优选地引入基于所用联苯酚总量的从0.05mol%至2.0mol%的至少三官能化合物,尤其是具有三个或多个酚的OH基团的那些。
已被证明特别适合的聚碳酸酯类具有从1.10至1.50,特别地从1.25至1.40的相对粘度ηrel。这对应于从10000至200000g/mol,优选从20000至80000g/mol的平均摩尔质量Mw(重均)。
具有该通式的联苯酚是已知的,或可以由已知的方法进行制备。
该聚碳酸酯类例如可以通过是联苯酚类与碳酰氯在界面方法中进行反应,或与碳酰氯在均相方法(已知为吡啶法)中进行反应来制备,在每一种情况下,能够以已知的方式通过使用合适量的已知链终止剂来获得所希望的分子量。(关于含有聚二有机硅氧烷的聚碳酸酯类,例如,见DE-A 3334782。)
合适的链终止剂的实例是苯酚、对叔丁基苯酚或另外是长链烷基酚,诸如在DE-A 2842005中的4-(1,3-四甲基丁基)苯酚,或者单烷基苯酚类,或如在DE-A-3506472中的在烷基取代基中具有总数8至20个碳原子的二烷基苯酚类,诸如对壬基苯酚、3,5-二叔丁基苯酚、对叔辛基苯酚、对十二烷基苯酚、2-(3,5-二甲基庚基)苯酚以及4-(3,5-二甲基庚基)苯酚。
为了本发明的目的,无卤素聚碳酸酯类是由无卤素联苯酚类、无卤素链终止剂类以及无卤素支化剂(如果使用的话)构成的聚碳酸酯类,其中,附属量的ppm级的可水解氯的含量(例如,从在界面方法中用碳酰氯制备聚碳酸酯类的过程中所产生的)不被认为是为了本发明目的符合术语含卤素的含义。含有ppm级可水解氯含量的这种聚碳酸酯类为了本发明目的是无卤素的聚碳酸酯类。
可提及的其他合适的热塑性聚合物是无定型聚酯碳酸酯类、其中在制备过程中,碳已经由芳香族二羧酸单元(诸如间苯二甲酸和/或对苯二甲酸单元)替代。在这一点上,进一步的详情可参见EP-A 0711810。
EP-A 365916描述了其他合适的共聚碳酸酯类,它们具有环烷基的基团作为单体单元。
还有可能用双酚TMC替代双酚A。这种类型的聚碳酸酯类可从Bayer AG以商标APEC而购得。
在根据本发明的另一个优选的实施方案中,该聚合物模制品组合物包括从0.001至75重量份,优选从10至70重量份,特别优选从20至65重量份,特别优选从30至65重量份的一种填充剂或增强材料。
所用的填充剂或增强材料还可包括由两种或多种不同填充剂和/或增强材料构成的混合物,例如,基于滑石、或云母、硅酸盐、石英、二氧化钛、硅灰石、高岭土、无定形硅石、碳酸镁、白垩、长石、硫酸钡、玻璃珠和/或纤维填充剂,和/或基于碳纤维和/或玻璃纤维的增强材料。优选使用基于滑石、云母、硅酸盐、石英、二氧化钛、硅灰石、高岭土、无定形硅石、碳酸镁、白垩、长石、硫酸钡和/或玻璃纤维的矿物颗粒填充剂。特别优选使用基于滑石、硅灰石、高岭土和/或玻璃纤维的矿物颗粒填充剂,非常特别优选玻璃纤维。
此外,还给予特别优选的是使用针状矿物填充剂。根据本发明,术语针状矿物填充剂是指具有突出的针状特征的矿物填充剂。可提及的实例为针状硅灰石。该矿物的长度∶直径之比优选为从2∶1至35∶1,特别优选从3∶1至19∶1,而又特别优选从4∶1至12∶1。本发明的针状矿物的平均粒度优选小于20μm,特别优选小于15μm,而又特别优选小于10μm,这是使用CILAS粒度计测定的。
如果合适的话,可将填充剂和/或增强材料进行表面改性,例如使用例如基于硅烷的偶联剂或偶联剂体系。然而,这一预处理并非必不可少的。然而,特别是当使用玻璃纤维时,除硅烷外,还有可能使用聚合物分散剂、成膜剂、支化剂和/或玻璃-纤维-处理助剂。
根据本发明特别优选使用的这些玻璃纤维是以连续细丝纤维的形式或以剁碎的或研磨的玻璃纤维的形式被加入,其纤维直径总体上是从7至18μm,优选从9至15μm。该纤维已经以合适的尺寸体系来提供,并且配备了例如基于硅烷的一种偶联剂或偶联剂体系。
基于硅烷并且通常用于预处理的偶联剂是硅烷化合物,优选具有通式(III)的硅烷化合物
(X-(CH2)q)k-Si-(O-CrH2r+1)4-k (III)
其中
X为NH2-、HO-、或
q为从2至10的整数,优选从3至4,
r为从1至5的整数,优选从1至2,以及
k为从1至3的整数,优选1。
给予进一步优选的偶联剂是选自下组的硅烷化合物:氨基丙基三甲氧基硅烷、氨基丁基三甲氧基硅烷、氨基丙基三乙氧基硅烷、氨基丁基三乙氧基硅烷、以及还有相应的硅烷,它们具有缩水甘油基作为取代基X。
用于填充剂改性的表面涂覆的硅烷化合物一般所用的量基于矿物填充剂按重量计是从0.05%至2%,优选按重量计0.25%至1.5%,特别优选按重量计0.5%至1%。
作为给出模制组合物或模制品的工艺的结果,在模制组合物或模制品中的颗粒填充剂的d97值或d50值可以小于在原来所用的填充剂中的值。作为给出模制组合物或模制品的工艺的结果,模制组合物或模制品中的玻璃纤维的长度分布可更短。
为了清晰起见,应注意到本发明的范围包括以上所列的所有定义和参数在一般意义上的或在优选的范围内的任何希望的组合。
实例
附图简要说明
以下纯粹通过举例利用附图对本发明进行说明:
图1示出了根据本发明的一个横向构件模块的一段,该段部分地用塑料进行包覆模制,在一个具肋的设计中该塑料延伸遍及完全由塑料组成的结构3而远至金属板型材2,该金属板型材同样由塑料部分地包围。用塑料包覆模制的金属板型材2的结构具有用于转向柱的多个固定点4和用于机动车身前围板的多个固定点5。
图2示出了本发明的横向构件模块的另一个视图,由转向柱定位件和金属管所组成。
图3展示了没有塑料结构的转向柱定位件的金属板型材。
在金属板型材中的这些穿孔没有示出(图3),并且也没有示出在这些穿孔之上并穿过其中模制的、以及在边缘上模制的塑料的区域(图1和图2)。
用于实现本发明的方法
在横向构件模块中总体上由参考号1表示的金属管在图1中仅部分地示出,并且没有该金属管的或任何单独的连接件元件的任何具体的形状。然而,应当明了该具体的几何形状仅仅是旨在作为一个实例(就其从以下解释中不够清楚的程度而言)。
所示出的本发明的横向构件模块的片段(由转向柱定位件和金属管组成)用于接受车辆的仪表板,并且在组装过程中被连接到一辆机动车的A柱(未示出)上。该横向构件模块包括一个金属管,该金属管是无缝的或是具有一个纵向焊缝,优选是一个钢管,其外部尺寸具有窄的公差。该金属管优选已在它的两端被夹住。有多个孔位于这些夹住的末端处并且起到用于A柱的螺钉固定接片的作用。这些孔的位置因此是在该金属管上的被横向构件用来形成A柱间的一个刚性连接的区域中。特别是还为了允许吸收在一个侧面冲击的情况下产生的大的力,该金属管的设计此外还优选是直的,即该金属管没有弯曲的部分,在该弯曲部分中当压力通过夹住的末端被引入时可以发生弯曲变形。
在生产横向构件的过程中,该金属管在一个注塑模制设备中用塑料进行包覆模制。这里优选使用纤维增强塑料,例如玻璃纤维填充塑料。材料PA GF30(含有按重量计30%的玻璃纤维成分的聚酰胺)已证明在这里是特别合适的。该包覆模制的塑料可以覆盖整个金属管,或者另外可存在没有包覆模制塑料的区域。如果该金属管不被完全包覆模制,对于在注塑模制设备中的模具的、以及还有金属管的尺寸精确性提出了特别的要求,并且该金属管因此应该对于外部尺寸而言具有窄的公差。
使用塑料来包覆模制金属管的优点是:要求高的强度和刚度的位置可以通过该金属管来实现,而仅仅用来连接以下更加详细说明的这些部件的位置可以用塑料来模制。以同样的方式,它还有可能在所使用的塑料中实现进一步的区分。作为举例,它将有可能只在那些位点(其中进而对该塑料提出增加的机械要求)使用一种纤维增强的并且特别是玻璃纤维填充的塑料,而无纤维增强的普通塑料可以用在其他的区域中。在图1中所示的横向构件模块部分的例子中,所显示的仅有的部分是牢固地连接到转向柱定位件上的部分。这里所有的塑料部分可以在一个单一的制造步骤中被模制。
DE 102005004605A1披露了用于横向构件的金属管的多个替代的实施方案、并且还有另外的元件、并且还有多种生产方法。
与完全由塑料组成的解决方案相比,在本发明中说明的用于金属管和转向柱定位件形式的横向构件模块的塑料-金属-复合件的解决方案在已安装的条件下允许实现第一级自然频率>36Hz,否则的话这些只能通过使用由金属组成的设计来实现并且因此是显著地更沉重的。
金属管和转向柱定位件(两者都使用复合技术,优选用塑料肋)构成的横向构件模块的结构被设计为以便还保证一种简单、牢靠的生产过程。