BR0211001B1 - mÉtodo de fabricaÇço e conjunto estrutural para automàveis tendo membros estrutural e de reforÇo colados. - Google Patents

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BR0211001B1 BRPI0211001-6A BR0211001A BR0211001B1 BR 0211001 B1 BR0211001 B1 BR 0211001B1 BR 0211001 A BR0211001 A BR 0211001A BR 0211001 B1 BR0211001 B1 BR 0211001B1
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Description

"MÉTODO DE FABRICAÇÃO E CONJUNTO ESTRUTURAL PARAAUTOMÓVEIS TENDO MEMBROS ESTRUTURAL E DE REFORÇO COLADOS"
A presente invenção se relaciona a conjuntos paraautomóveis, em particular a conjuntos estruturaisempregados na parte dianteira conhecidos como "suportedianteiro" ou na extremidade traseira de automóveis, etambém a conjuntos de sistemas de pára-choque. A invençãotambém se relaciona a um conjunto estrutural tendomembros, estrutural e de reforço, colados por adesivo.
Um sistema de pára-choques de automóvel tipicamentecompreende uma viga de pára-choque e uma face de pára-choque. Tipicamente, a viga de pára-choque é parafusadaao chassi do automóvel e a face de pára-choque éconectada aos painéis da carroceria. Uma unidade deabsorção de energia tipicamente é disposta entre a facedo pára-choque e a viga do pára-choque. A viga de pára-choque é tipicamente feita de material rígido,por exemplo aço ou alumínio, para prover integridadeestrutural e uma superfície de reação ao impacto, aindapodendo atuar como membro de reforço no sistema de pára-choque. A face de pára-choque é projetada de modo acontatar ou se conectar à unidade de energia de absorçãoe também deve ter uma aparência agradável, pelo fato deconstituir a parte externa do sistema de pára-choque.
A face de pára-choque tipicamente pode ser feita de,ou compreender, um material plástico moldado.A unidade de absorção de energia (daqui por diante,simplesmente UAE) pode ser feita de metal, por exemploaço ou alumínio, ou de material plástico. A UAE comprimeou distorce no impacto para absorver energia do impacto.
Pára-choques de plástico convencionais podem sermontados, por exemplo, aquecendo pontos de soldagem demodo a soldar o material plástico da UAE à face de pára-choque. Este processo, no entanto, deixa marcas visíveisindesejáveis na face do pára-choque.
A face de pára-choque pode também ser conectada à UAEpor meios mecânicos.A UAE pode ser conectada à viga de pára-choque oulocalizada próxima à viga. Tipicamente, a UAE pode serconectada à viga por meios mecânicos.
Quando a face de pára-choque e unidade AE, ou UAE e viga de pára-choque são conectadas em pontos localizados,serão produzidos valores elevados de tensão nestespontos, o que provoca falha no caso de colisão ou permiteuma absorção de energia menos eficiente ao longo docomprimento do sistema de pára-choque. 0 painel dianteiro (PD) (front end carrier) de umautomóvel é a parte da carroceria do automóvel que ligaas duas laterais da frente do automóvel, sendo alinhadatransversalmente de modo a fechar a frente, tipicamenteformando o compartimento do motor. O PD é formado compropósito estético e funcional, e tipicamente alojafaróis, sistema de resfriamento, e sistema de trava queprende o capô na condição fechada.
Os PDs convencionalmente são feitos em pelo menos duaspartes, membro estrutural e membro de reforço.Usualmente, o membro estrutural, quer no PD ou no sistemade pára-choques, compreende um material plástico,por exemplo, polipropileno, polipropileno ou poliamidareforçado com vidro, conformado na forma desejada.Convencionalmente, a parte plástica do PD ou do sistemade pára-choques é produzida por moldagem usando técnicasconhecidas incluindo moldagem por compressão e moldagempor injeção. No PD, o membro de reforço é empregado paraprover resistência ao impacto, assim como proverbenefícios estruturais como maior rigidez e durabilidade. 0 reforço tipicamente é feito de metal, como aço ealumínio, mas pode ser feito de outros materiais quesejam capazes de prover reforço. 0 membro de reforço étipicamente acoplado ao membro estrutural por meiosmecânicos, por exemplo parafuso e rosca. No entanto, a fixação mecânica provoca concentração de tensão nospontos de fixação entre o material plástico e o reforço,que pode ocasionar falha mecânica do PD no teste dedurabilidade.Alternativamente à fixação mecânica em PD's, a moldagemplástica pode ser moldada em volta de e intertravada comreforço, por exemplo provendo furos nos reforços eprovendo moldagem plástica no local, de modo a prenderas duas partes. Este processo, não obstante, é mais caroque a fixação do material plástico e reforço por meiosmecânicos e também provê menos flexibilidade de processo.Ademais, o projeto e a efetividade no uso do reforçopodem ser comprometidos com o fato de haver múltiplosfuros e contar com uma geometria estruturalmente menosefetiva que a necessária para permitir moldagem plásticano local.Adesivos tradicionais não se aderem efetivamentea materiais plásticos usados nos PD's e que podem serusados em sistemas de pára-choque devido a superfície debaixa energia dos materiais plásticos. Adesivos, até ondese sabe, não foram empregados na fabricação de PD's,sistemas de pára-choque, e similares.Adesivos para uso na colagem de materiais de superfíciede baixa energia são conhecidos. Por exemplo, a patenteUS-A 5.795.657 divulga composições adesivas das quais sediz apresentar excelente aderência com uma variedade desubstratos, especialmente polímeros de superfície debaixa energia. O adesivo divulgado neste documento serelaciona a complexos organoborano poliamina eespecialmente complexos onde a poliamina é o produto dereação de um material terminado em amina primária decorante e um material tendo pelo menos dois gruposreativos com amina primária com excesso de grupos aminaem relação aos grupos reativos com amina primária.Os complexos podem ser usados em sistemas que iniciama polimerização do monômero acrílico para produzircomposições adesivas acrílicas. De tal composição se dizserem úteis para colar substratos poliméricos ou materialplástico de superfície de baixa energia. A patente US-A5.795.657 se refere a complexos organoborano amina usadosem adesivos acrílicos e que podem ser empregados emaplicações estruturais ou semi-estruturais incluindocolagem vidro/metal ou outros tipos de material. Faz-sereferência à colagem de plástico com uma gama de tipos demateriais, um deles metal.
A patente US-A-5.691.065 se refere a complexosorganoborano amina e adesivos acrílicos que incorporamsistemas iniciadores com base em tais complexos.Os adesivos são especialmente úteis para colar substratosde superfície de baixa energia, tal como polietileno,polipropileno, e politetrafluor-etileno. Neste documento,os exemplos 14 a 118 provêem dados de aderência a umsubstrato de polietileno ou substrato politetrafluor-etileno. Os exemplos 121 a 125 adicionalmente incluemreferência a aderência de um substrato de polipropilenocolado a um substrato do mesmo material.
Estes documentos de técnica anterior não contemplam o usode adesivos para colar componentes de reforço a ummaterial plástico moldado em aplicações para automóveis,nas quais deve ser atendida uma combinação de critériospráticos e técnicos. Em particular, não se indica nestesdocumentos que adesivos podem ser empregados em PD's ousistemas de pára-choques que, pela natureza de uso, sãoexpostos a impactos e a altos valores de tensão.Em vista do uso difundido de automóveis, questões desegurança, tal como uma maior resistência a colisões,durabilidade, e rigidez do PD e robustez resistência aocalor, inércia química, e recuperação em impactos a baixavelocidade de sistemas de pára-choque, junto com custo eflexibilidade de fabricação, são críticos no projeto ena fabricação de automóveis.
A técnica conhecida de fixação mecânica do membro dereforço no membro estrutural de plástico apresentaproblema com respeito às limitações estruturais, eà concentração de tensão, enquanto a formação decomponentes, por exemplo PD e sistema de pára-choques,moldando o material plástico no local, por exemploempregando furos no membro de reforço, é caro einflexível, o que pode limitar opções de projeto eaumentar os custos de produção. Produzir os componentespara uso em PD's e pára-choques por moldagem no localem torno do reforço, também requer que a ferramenta demoldagem tenha forma complementar ao componente dereforço, de modo que quaisquer mudanças no desenho docomponente de reforço requer modificações na ferramentade moldagem, daí introduzindo custo e uma complicação adicional. Por conseguinte, permanece a necessidade demelhorar a combinação ótima de segurança, custo, eflexibilidade de fabricação.
Encontramos um método no qual o membro de reforço podeser ligado ao membro estrutural plástico em conjuntospara automóveis, por exemplo PD's e sistemas de pára-choque, que reduza ou elimine os problemas associados aosmétodos existentes. Empregando certos tipos de adesivosque são capazes de colar a superfícies de baixa energia,tal como materiais plásticos usados em PD's e sistemas depára-choques, a necessidade de ligar por fixação mecânicaou de formar no local o material plástico em torno de umcomponente de reforço pode ser reduzida ou mesmo evitada.Por conseguinte, um primeiro aspecto da invenção provê ummétodo para produzir um conjunto para automóveiscompreendendo um membro estrutural feito de plásticomoldado tendo uma superfície de baixa energia e um membrode reforço ligado ao membro estrutural, os membros tendosuperfícies complementares, que compreende aplicar umadesivo a superfície complementar do membro estruturale/ou membro de reforço, contatar as superfíciescomplementares dos membros de reforço e estrutural epermitir que o adesivo seja aplicado de modo a colaro membro estrutural no membro de reforço, onde o adesivoé capaz de colar o plástico de superfície de baixa energia.
Por plástico de superfície de baixa energia entende-se umplástico tendo uma energia superficial menor que 45 mJ/m2incluindo por meio de exemplo polipropileno e poliamida.Se desejado, a superfície do membro estrutural e/oumembro de reforço pode ser tratada ou lhe ser aplicadaprimer para aumentar aderência antes da aplicação doadesivo. Adequadamente, o membro estrutural não sofretratamento nem lhe é aplicado primer e o adesivo éaplicado diretamente à superfície do membro estrutural.Em um segundo aspecto, a invenção provê o uso de umadesivo capaz de colar o substrato de superfície de baixaenergia na fabricação de um conjunto para automóveis quecompreende um membro estrutural compreendendo plásticomoldado tendo uma superfície de baixa energia e um membrode reforço, para colar os citados membros, moldado ede reforço.
Em um terceiro aspecto, a invenção provê um conjunto paraautomóveis compreendendo um membro estrutural feito dematerial plástico moldado tendo uma superfície de baixaenergia e um membro de reforço ligado ao membroestrutural, o membro estrutural e o membro de reforçotendo superfícies complementares e sendo colados por umadesivo, capaz de colar o substrato de superfície debaixa energia em pelo menos parte de uma ou ambassuperfícies complementares.
A presente invenção pode ser aplicada a conjuntos paraautomóveis, nos quais um material deve ser colado a ummaterial de superfície de baixa energia, por exemplosistemas dianteiros e traseiros, e sistemas de pára-choques.
Vantajosamente, a presente invenção permite que o membroestrutural e o membro de reforço sejam ligados depois deo membro estrutural ter sido produzido, assim evitandoproblemas dos processos conhecidos, nos quais o membroestrutural é formado no local. Assim, o risco de ter quealterar as ferramentas para produzir o membro estruturalse for alterado o projeto do membro de reforço éreduzido. Adicionalmente, o projeto e portantoa efetividade estrutural do membro de reforço não serácomprometida por limitações de geometria, forma, oudimensões do membro de reforço impostas pelo ferramental.A invenção, por conseguinte, prove vantagens com respeitoà flexibilidade de processo, projeto do conjunto, ecusto. Em adição, reforços de projeto mais complexo podemser empregados para prover um nível mais elevado dereforço por unidade de peso de reforço. Este arranjoprovê benefícios com respeito à flexibilidade de projeto,peso reduzido, e com as conseqüentes vantagens.Em uma configuração preferida, o membro estrutural eo membro de reforço têm formas complementares, pelo menosem parte, e são colados um ao outro através da aplicaçãode adesivo em quer uma ou ambas partes complementares dosmembros, de modo a colar as duas partes uma a outra aolongo de uma área significativamente maior que a áreaassociada à união das partes por fixação mecânica.Vantajosamente, colar o membro estrutural e o membro dereforço desta maneira reduz a concentração de tensão daunião entre os dois membros. Preferivelmente, o membroestrutural e o membro de reforço são colados por umcontínuo de adesivo ao longo de superfíciescomplementares nos dois membros para reduzir concentraçãode tensão em um ponto particular, quando uma carga éaplicada ao conjunto.
0 conjunto para automóveis, por exemplo, PD e sistema depára-choque, é adequadamente fabricado empregandotécnicas conhecidas para produzir o membro estruturalatravés de, por exemplo, moldagem por compressão oumoldagem por injeção.
Adequadamente, o membro estrutural compreende um plásticomoldado. 0 material plástico preferivelmente compreendeum homopolímero por exemplo uma poliolefina, umapoliamida, um oxido de polifenileno, e poliestireno, ouum copolímero, por exemplo, tereftalato de polialquileno,tendo uma baixa energia de superfície.
Materiais plásticos preferidos incluem polipropileno,poliamida, ligas de poliamida, polímeros de óxido depolifenileno, ligas de óxido de polifenileno, polímerosde poliestireno, ligas de poliestireno, polímeros detereftalato de polibutileno e ligas de tereftalato depolibutileno. Os materiais plásticos podem conter fibras,por exemplo fibras de vidro curtas ou longas, fibrasnaturais curtas ou longas.
Materiais plásticos especialmente preferidos incluempolipropileno carregado com fibras de vidro curtas,polipropileno carregado com fibras de vidro longas,poliamida carregado com vidro e ligas de poliamidacarregada com vidro. Materiais plásticos que sãoespecialmente preferidos para uso em sistemas de pára-choques como UAE incluem: polipropileno sem carga;polipropileno carregado com talco; polipropilenocarregado com minerais.
o membro de reforço pode ser adequadamente feito demetal, por exemplo, aço, zinco, e alumínio, mas tambémpode ser feito de outros materiais capazes de proverreforço. O membro de reforço pode ser revestido commateriais que tipicamente são empregados na fabricação deautomóveis, por exemplo, materiais anticorrosivos eprimers para revestimento adicional, tal como tinta.Em uma configuração especialmente preferida da presenteinvenção, no qual o conjunto é um PD, o membro estrutural é feito de polipropileno carregado com vidro e/oupoliamida carregada com vidro e o membro de reforço éfeito de aço ou alumínio. Em uma configuraçãoadicionalmente preferida, o conjunto é um sistema depára-choque e o membro estrutural é feito depolipropileno e o membro de reforço é feito de aço,alumínio, ou polipropileno.
Em um sistema de pára-choque, a UAE é adequadamentedisposta entre a face do pára-choque e a viga do pára-choque. A UAE preferivelmente tem uma seção transversalem forma de "C". A extremidade aberta da UAE em forma de"C" pode ser conectada à viga e o lado oposto do "C"conectado à face ou vice-versa por meio de adesivo.Quando a UAE é conectada à viga por meio de adesivo,a UAE é o membro estrutural e a viga o meio de reforço.Quando a UAE é conectada à face por meio de adesivo,a face e UAE, para este propósito, são ambos membros,estrutural e de reforço.
O membro estrutural e o membro de reforço podem serprovidos com contornos ou canais complementares com asuperfície do outro membro, de modo a prover maiorcontato e alinhamento entre os membros estrutural ede reforço. Conformando os membros adequadamente aumentaresistência à tensão à medida que a aderência entre osmembros possa ser suplementada por contato físicodependendo da direção em que a tensão é aplicada.
O adesivo empregado na presente invenção deve ser capazde se colar a um substrato de superfície de baixa energiae atuar em colar um segundo substrato ao substrato desuperfície de baixa energia e preferivelmente ser umacomposição polimerizável.
Em um método preferido, o membro estrutural e o membro dereforço são colados um ao outro através de uma composiçãopolimerizável, contatando os componentes do adesivo emcondições para iniciar polimerização do adesivo,aplicando o adesivo à superfície complementar do membroestrutural e/ou membro de reforço, contatando assuperfícies complementares do membro de reforço e membroestrutural e curando o adesivo de modo a colar os citadosmembros. O início da polimerização do adesivo pode serexecutado antes ou depois de aplicar o adesivo a um oua ambos membros ou mesmo durante aplicação ou comoresultado da aplicação do adesivo a um ou ambos membros.
Em uma configuração preferida, o adesivo compreende umacomposição polimerizável compreendendo um complexoorganoborano/amina e um ou mais de monômeros, oligômeros,ou polímeros tendo insaturação poliolefínica capaz depolimerizar por polimerização por radical livre.
Opcionalmente, o adesivo pode adicionalmente compreenderum composto que faz o citado complexo dissociar de modo aliberar o borano para iniciar polimerização de um ou maismonômeros, oligômeros, ou polímeros tendo insaturaçãoolefínica. Onde um composto que faz o complexo dissociaré empregado, sendo o mesmo mantido separado do complexoaté a iniciação da polimerização ser desejada.
A composição polimerizável que contém o agentedissociador pode ser curado a qualquer temperaturadesejada, quer próxima da temperatura ambiente naprópria, ou abaixo da temperatura ambiente.
Uma configuração especialmente preferida da presenteinvenção prove um conjunto para automóveis compreendendoum membro estrutural feito de polipropileno carregado devidro moldado e/ou poliamida carregada de vidro tendo umaenergia de superfície menor que 45 mJ/m2 e um membro dereforço feito de aço, zinco, e/ou alumínio ligado aomembro estrutural, o membro estrutural e o membro dereforço tendo superfícies complementares, e sendo ligadospor meio de adesivo capaz de se colar a um substratotendo energia de superfície menor que 45 mJ/m2, e sendodisposto entre pelo menos parte das superfíciescomplementares de modo a colá-los, o adesivo derivado decomposição polimerizável compreende:
i - um composto organoborano/amina;
ii - um ou mais monômeros, oligômeros, ou polímeros tendoinsaturação olefínica capaz de polimerizar por
polimerização de radical livre; e, opcionalmente
iii - um composto que faz o citado complexo dissociarde modo a liberar o borano para iniciar polimerização deum ou mais monômeros, oligômeros, ou polímeros tendoinsaturação olefínica.
Aspectos adicionais especialmente preferidos da presenteinvenção são um método de produzir o conjunto paraautomóveis a que se faz referência no parágrafo anteriore uso do adesivo descrito naquele parágrafo para produziro conjunto descrito no mesmo.
Composições adesivas e polimerizáveis descritas no pedidode patente internacional PCT/US00/33806 são especialmentepreferidas para uso na presente invenção para colarmembro estrutural e membro de reforço.
As aminas usadas para formar complexo do compostoorganoborano podem ser qualquer amina que torna complexoo organoborano e que pode deixar de ser complexo quandoexposto a um agente descomplexante. Aminas preferidasincluem grupos aminas primárias ou secundárias, ou amôniacomo descrito na patente U.S. N0 5.539.070 de Zarov nacoluna 5, linhas 41 a 53, incorporada nesta por referência, na patente U.S. N0 5.106.928 de Skoutchi nacoluna 2, linhas 2 9 a 58, incorporada nesta porreferência, e a patente U.S. N0 5.686.544 de Pociuscoluna 7 linha 29 a coluna 10 linha 36, incorporada nestapor referência; montanolamina, dialquil diaminassecundárias ou polioxialquilenopoliaminas; e produtos dereação terminados em amina de diaminas e compostos tendodois ou mais grupos reativos com aminas como descritos napatente U.S. N0 5.883.208 na coluna 7 linha 30 à coluna 8linha 56 incorporada nesta por referência. Com respeitoaos produtos de reação descritos por Deviny, as diaminasprimárias preferidas incluem: alquil diaminas primárias;aril diaminas primárias; alquilaril diaminas primárias; epolioxialquileno diaminas; e compostos reativos comaminas incluem compostos que contenham dois ou maisgrupos de ácidos carboxílicos, ésteres de ácidocarboxílico, haletos de ácido carboxílicos, aldeídos,epóxidos, álcoois e grupos acrilato. As aminas preferidasincluem: n-octilamina; 1-6-diaminohexano(1,6-hexanodiamina); dietilamina; dibutil amina; dietileno triamina,dipropileno diamina, 1,3-propileno diamina(1,3-propanodiamina); 1,2-propileno diamina; 1,2-etano diamina, 1,5-pentano diamina; 1,12-dodecanodiamina; 2-metil-l,5-pentano diamina; 3-metil-l,5-pentano diamina, trietilenotetramina; dietileno triamina. As polioxialquilenopoliaminas incluem: trietileno tetramina; dietilenotriamina. As polioxialquileno poliaminas preferidasincluem: polietilenooxido diamina; polipropilenooxidodiamina; trietileno glicol propileno diamina;politetrametilenooxido diamina; e polietilenooxidocopolipropilenooxido diamina.
Em particular, a amina no complexo organoborano/amina éadequadamente selecionada do grupo de aminas tendocomponente estrutural amidina; heterociclos alifáticostendo pelo menos um nitrogênio no anel heterocíclico ondeo composto heterocíclico pode também conter um ou maisátomos de nitrogênio, átomos de oxigênio, átomos de enxofre, ou ligações duplas no heterociclo; aminasprimárias que em adição têm um ou mais grupos que aceitamligações de hidrogênio, onde há pelo menos dois átomos decarbono, preferivelmente pelo menos três átomos decarbono, entre a amina primária e o grupo que aceita ligação de hidrogênio, de modo que devido às interaçõesinter- ou intra- moleculares no complexo, a freqüência daligação B-N é aumentada; e iminas conjugadas.Os grupos que aceitam ligação de hidrogênio preferidosincluem: aminas primárias, aminas secundárias, aminasterciárias, éteres, halogênios, poliéteres ou poliaminas.Heterociclo usado aqui se refere a um composto tendo umou mais anéis cíclicos alifáticos, dos quais um dos anéiscontém nitrogênio. As amidinas ou iminas conjugadas podemser de cadeia reta ou ramificada, ou cíclica.
Desejavelmente, o organoborano usado no complexo é umtrialquil borano ou um alquil cicloalquil borano.Preferivelmente este borano corresponde à fórmula 1:
B (R1)3 (fórmula 1)onde B representa boro; R1 é separadamente em cadaocorrência um alquila Ci-I0, um cicloalquila C3_i0, ou doisou mais R1 podem combinar para formar um anelcicloalifático.
Preferivelmente, R1 é um alquila C1-4, maispref erivelmente um alquila C2-4, e o mais preferívelum alquila C3-4. Entre organoboranos preferidos seencontram trietil borano, tri-isopropil borano, e tri-n-butilborano.Em uma configuração preferida, a parte amina do complexocompreende um composto tendo uma amina primária e um oumais grupos que aceitam ligação de hidrogênio, onde hápelo menos dois átomos de carbono, preferivelmente pelo menos cerca de três, entre a amina primária e os gruposque aceitam ligação de hidrogênio.
Preferivelmente, a amina corresponde à fórmula 2:
NH2(CH2)b(C(R2)2)2X (fórmula 2)onde R2 separadamente em cada ocorrência é hidrogênio ou alquila Ci-I0 ou cicloalquila C3-I0; X uma parcela queaceita ligação de hidrogênio; "a" um número inteiro de 1a 10, e "b" separadamente em cada ocorrência um númerointeiro de 0 a 1, e a soma de "a" e "b" assumindoum valor entre 2 e 10.
Preferivelmente, R2 é hidrogênio ou metila.
Preferivelmente X separadamente em cada ocorrência é umaparcela que aceita hidrogênio e quando a parcela queaceita hidrogênio for amina, preferivelmente será umaamina terciária ou secundária. Mais preferivelmente,X separadamente em cada ocorrência é -N(R8)e ou -OR10, ouum halogênio onde R8 separadamente em cada ocorrênciaé alquila C1-10, cicloalquila C3-I0 ou -(C(R2)2)d-W;R10 separadamente em cada ocorrência é alquila C1-10,C3-10 cicloalquila, ou - (C (R2) 2) d"W; "e" é 0, 1, 2.Mais pref erivelmente X é -N(R8)eOU -OR10.
Preferivelmente, R8 e R10 são alquila C1-4 ou -(C(R1)2)d-W,mais pref erivelmente alquila Ci_4, e o mais preferívelmetila. W separadamente em cada ocorrência é hidrogênioou alquila C1-10 ou X, e mais pref erivelmente hidrogênio ou alquila C1-4.
Preferivelmente, "a" é cerca de 1 ou maior e maispreferivelmente 2 ou maior. Preferivelmente, "a" é cercade 6 ou menor e mais preferivelmente cerca de 4 ou menor.Preferivelmente, "b" é cerca de 1. Preferivelmente,3 5 a soma de "a" e "b" é um número inteiro de cerca de 6 oumenor e mais preferivelmente 4 ou menor. Preferivelmente"d" separadamente em cada ocorrência é um número inteirode Ia 4, mais pref erivelmente de 2 a 4, e o maispreferível de 2 a 3.
Entre as aminas preferidas correspondentes à fórmula 2se encontram: dimetilaminopropil amina; metoxipropilamina; dimetilaminoetil amina; dimetilaminobutil amina,metoxibutil amina; metoxietil amina; etoxipropilamina;propoxipropilamina; éteres polialquilenos terminados emamina; (tal como, éter terminado em amina detrimetilolpropano tris (poli (propilenoglicol)),aminopropilmorfolina; isoforonadiamina; aminopropil-propanodiamina.
Em uma outra configuração, amina pode ser heterocicloalifática tendo pelo menos um nitrogênio no heterociclo.O composto heterocíclico pode também conter um ou maisnitrogênio, oxigênio, ou enxofre, ou ligações duplas.Adicionalmente, o heterociclo pode óompreender múltiplosanéis onde pelo menos um dos anéis tem nitrogênio.Compostos preferidos deste tipo incluem: morfolina;piperidina; pirolidina; piperazina; 1,3,3 trimetil6-azabiciclo (3,2,1) octano; triazolidina; homo-piperazina, aziridina; 1,4-diazabiciclo (2.2.2) octano(DABCO); l-amino-4-metilpiperazina; e 3-pirrolina.Em ainda uma outra configuração, a amina adequadamentecomplexada com organoborano é uma amidina. Qualquercomposto com estrutura amidina onde a amidina tem umaenergia de ligação suficiente como já descrito nesta comorganoborano pode ser usado. Entre as amidinas preferidasse encontram: 1,8 diazabiciclo (5,4) undec-7-ene,;tetrahidropirimidina; 2-metil-2-imizadolina; e 1,1,3,3-tetrametilguanidina.
Em uma configuração adicional, a amina que se tornacomplexa com organoborano é adequadamente uma iminaconjugada. Qualquer composto com estrutura de iminaconjugada, onde a imina tem uma energia de ligaçãosuficiente com o organoborano descrito no pedido depatente internacional PCT/US00/33806, pode ser usado.A imina conjugada pode ser uma imina de cadeia reta ouramificada ou uma imina cíclica. Entre as iminasconjugadas preferidas se encontram: 4-dimetilaminopiridina; 2,3 bis (dimetilamino) ciclopropenoimina;3 -(dimetilamina) acroleinimina; 3 -(dimetilamino)metacroleinimina.
Preferivelmente, a razão molar composto amina: compostoorganoborano é 1,0:1,0 a 3,0:1,0. Usar uma razão menorque cerca de 1,0:1,0 pode ocasionar problemas compolimerização, estabilidade do complexo, e aderência.
Uma razão maior que cerca de 3,0:1,0 poderá ser usada,embora não traga nenhuma vantagem adicional. Amina emexcesso pode impactar negativamente a estabilidade doadesivo ou das composições poliméricas. Preferivelmente,a razão molar composto amina:composto organoborano é2,0:1,0 a 1,0:1,0.
0 complexo organoborano amina pode ser prontamentepreparado usando técnicas conhecidas, como aquelasdescritas no pedido internacional PCT/US00/33806.
Preferivelmente, o material polimerizável compreendecompostos com base acrilato e/ou metacrilato. Compostosacrilato e metacrilato especialmente preferidos incluem:metilmetacrilato; butilmetacrilato; etilhexilmetacrilato;isobornilmetacrilato; tetrahidrofurfuril metacrilato; eciclohexilmetilmetacrilato.
A composição polimerizável pode adicionalmentecompreender uma quantidade efetiva de um composto reativocom imina de modo a liberar organoborano de modo ainiciar polimerização (agente dissociador). Compostos deamina reativos desejáveis são aqueles materiais que podemprontamente formar produtos de reação com aminasà temperatura ambiente, ou abaixo dela, para prover umacomposição que possa ser geralmente usada e curadafacilmente em condições ambiente. Classes gerais destescompostos incluem: ácidos; aldeídos; isocianatos;cloretos ácidos; cloretos de sulfonila; misturas destes esimilares. Compostos reativos de amina preferidos sãoácidos, especialmente ácidos de Bronsted e Lewis, eos descritos em US-A 5718977, e mais desejavelmenteácidos acrílicos e ácidos metacrílicos.
Na composição polimerizável, adequadamente pelo menos 20%em peso, preferivelmente pelo menos 30% em peso, eespecialmente pelo menos 40% em peso da composiçãocompreende o componente polimerizável. Independentemente,o componente polimerizável está adequadamente presente emum nível que não exceda 95%, preferivelmente não exceda,90%, e especialmente não exceda, 85% em peso da composição.
Adequadamente, o complexo organoborano/amina se encontrapresente em um nível de pelo menos 0,2%, preferivelmentepelo menos 1%, e mais pref erivelmente 2% em peso dacomposição. Independentemente, o complexo se encontraadequadamente presente em um nível que não exceda 8%,preferivelmente não exceda 6%, e especialmente não exceda4% em peso da composição.
Se presente, o composto dissociador se encontra presenteem nível de pelo menos 1%, pref erivelmente pelo menos1,5%, e mais pref erivelmente pelo menos 2% em peso dacomposição. Independentemente, o complexo dissociador seencontra adequadamente presente em um nível que nãoexceda 8%, preferivelmente não exceda 6%, e especialmentenão exceda 4% em peso da composição.
O adesivo a ser empregado na presente invençãoadequadamente é capaz de realizar colagem entre um membroestrutural de polipropileno carregado com vidro 3 0% eo membro de reforço, sem que o membro estrutural sejasubmetido a qualquer tratamento de superfície quandotestado de acordo com procedimento ASTM D1002.
Preferivelmente, o adesivo realiza colagem, quandotestado neste regime, incluindo adicionalmente que ésubmetido a ciclagem térmica e a um grau elevado deumidade. A ciclagem térmica neste contexto adequadamentevaria em uma faixa de -40° a mais que 120°C. O nível deumidade varia de seco a totalmente saturado.
O adesivo pode ser usado como estabelecido no pedidointernacional PCT/US00/33806. Opcionalmente, podem serincluídos componentes adicionais, tal como aditivos,na composição. Aditivos adequados incluem aquelesestabelecidos no pedido internacional PCT/US00/33806.
0 conjunto adequadamente é capaz de suportar exposição aocalor a uma temperatura de IOO0C e adequadamente até120°C ou mais. Adicionalmente, o conjunto desejavelmentedeve ser também capaz de suportar cargas aplicadas naprodução e também impostas durante uso, por exemplo ao bater o capô, aplicar carga à trava do capô, evibração e fadiga durante uso devido ao deslocamentosobre a superfície do piso. A quantidade e a posição deadesivo são adequadamente selecionadas com respeito aoprojeto e à estrutura do automóvel em questão. Fabricando o conjunto, a composição adesiva ésubstancialmente aplicada a um ou ambos membros naquelasáreas que devem ser unidas. 0 adesivo é adequadamentecurado à temperatura ambiente e a cura preferivelmenteé iniciada antes de os membros serem colocados emcontato. Os membros são então adequadamente colocados emcontato, enquanto o adesivo permanece capaz de colarambos membros, por exemplo à medida que o adesivo setorna pegajoso. Se desejado, os membros podem sermantidos no lugar por meios mecânicos, por exemplo, pormeio de fixadores mecânicos ou clipes temporários. Assuperfícies são adequadamente limpas e devem estarsubstancialmente livres de materiais estranhos, porexemplo gordura, óleo, e água. As superfíciescomplementares podem se aderir uma a outra relativamente rapidamente, de modo a permitir que o conjunto coladoseja manuseado, por exemplo na linha de montagem.0 adesivo adequadamente continua a cura para provermáxima resistência, o que leva algumas horas.As condições de processo empregadas para colar o membro estrutural com o membro de reforço variam de acordo como adesivo específico empregado.
Por meio de ilustração, um adesivo compreendendo metilmetacrilato como componente polimerizável e um complexoorganoborano/amina, como descrito nesta, pode seraplicado a um membro estrutural compreendendopolipropileno não pré-tratado, misturado com componentede cura e deixado por um período de 1 a 10 minutos, antesde serem colocados em contato o membro de reforço de açoe o membro estrutural. O adesivo adequadamente cola osdois membros suficientemente dentro de 10 a 3 0 minutosdepois de a cura ter sido iniciada para permitir omanuseio do conjunto. Subseqüentemente, o adesivocontinua a curar para prover máxima resistência decolagem depois de 10 a 3 0 horas. 0 processo êadequadamente executado à temperatura ambiente.
Conforme desejado, uma fixação mecânica pode serempregada em adição à colagem de adesivo para fixaro membro estrutural ao membro de reforço.
A presente invenção será descrita com referência àsfiguras em ligo, nas quais:
A figura 1 mostra uma vista em perspectiva de um membroestrutural e de um membro de reforço antes da montagem;
A figura 2 mostra uma vista em perspectiva de um conjuntoautomotivo colado;
A figura 3 mostra uma seção transversal do conjunto dafigura 2;
A figura 4 mostra uma seção transversal de um projetoalternativo do conjunto em relação àquele da figura 3;as figuras 5 a 8 mostram vistas em seção transversal dediferentes exemplos de sistemas de pára-choque de acordocom a presente invenção;
As figuras 9 a 11 mostram sistemas de pára-choque,nos quais a face do pára-choque e a viga do pára-choquesão conectadas através de um componente de ligação;
Na figura 1, um membro estrutural (1) e um membro dereforço (2) são mostrados antes de colados, de acordo coma presente invenção. A figura 2 mostra os membros (1) e(2) colados depois da montagem.
O membro estrutural (1) é feito de um material plásticomoldado tendo uma superfície de baixa energia e sendofeito adequadamente de polipropileno ou poliamida etipicamente é produzido por moldagem de compressão oumoldagem de injeção. 0 membro de reforço (2) tipicamenteé feito de aço ou alumínio.
o membro estrutural (1) e o membro de reforço (2) sãoconformados como desejado de acordo com o projeto doautomóvel e são providos com superfícies complementares
(3) e (4) de modo que os membros (1) e (2) se ajustem demodo justo e a invenção permite que os membros (1) e (2)sejam montados depois de produzidos.
o adesivo é aplicado à parte de ou a toda superfíciecomplementar (3) e/ou (4) , e o membro de reforço (2) eo membro estrutural (1) são contatados através domovimento relativo um em direção ao outro, na direção A,fazendo que as superfícies complementares (3) e (4) secontatem. O adesivo é curado para prover um conjuntocolado, de acordo com a presente invenção, uma parte daqual mostrado na figura 2.
A figura 2 indica um plano B-B, através do qual umailustração em corte transversal é mostrada na figura 3.Na figura 3, o membro de reforço (2) inclui um canal raso
(5), cuja parte interna define a superfície complementar
(4), na qual a superfície complementar (3) do membroestrutural (1) é posicionada durante fabricação doconjunto. o adesivo é colocado em pelo menos parte dasuperfície complementar (3) e/ou (4) antes de montar ecolar os membros (1) e (2), um no outro.
o membro estrutural (1) também é provido com canaislaterais (6) e (7) e o membro de reforço (2) é provido delábios (8) e (9) que se engatam com os canais laterais
(6) e (7) de maneira complementar. As superfícies doscanais (6) e (7) e lábios (8) e (9) podem ser coladosatravés de um adesivo entre as respectivas superfícies.
Alternativamente, estas superfícies não precisam sercoladas, mas em qualquer caso deve ser provido um contatofísico entre as respectivas partes do membro estrutural(1) e membro de reforço (2) para aumentar resistência aoimpacto na direção C, a partir da parte dianteira doautomóvel e prover melhor alinhamento entre os membros(1) e (2) na montagem.
A figura 4 mostra uma seção transversal de um conjuntode acordo com a presente invenção de um projeto diferentedaquele mostrado na figura 3. 0 membro estrutural (1) eo membro de reforço (2) são alinhados e se aderem aolongo de superfícies complementares (3) e (4). Um contatofísico dos membros (1) e (2) ao longo de lábios (10) e(11) e (12) e (13), respectivamente prove uma maiorresistência ao impacto.
As figuras 5 a 8 mostram um membro estrutural (14) dediferente projeto em cada caso colado a um membro de reforço (15) por meio de um adesivo (16) capaz de secolar a um material plástico tendo baixa energia desuperfície. O membro estrutural 14 é feito de materialplástico tendo uma superfície de baixa energia, eadequadamente é feito de polipropileno ou poliamida. Na figura 5 o membro estrutural (14) é uma UAE geralmenteem forma de C e na figura 7 o membro estrutural (14) émoldado por sopro, e na figura 8 é moldado por injeção.O membro de reforço (15) é tipicamente feito de aço ouaço e alumínio e pode ser feito de material plástico.
Na figura 6 o membro de reforço (15) também é chamado demembro fechado que significa que o membro (15) é dispostotransversalmente em relação às extremidades abertas domembro em forma de C (14) formando uma seção transversalem forma de caixa.
O membro estrutural (14) pode ter lábios (17) comomostrado nas figuras 5 e 8, e o adesivo (16) pode seraplicado aos lábios (17) ou ao membro de reforço (15)na posição requerida. O adesivo (16) é preferivelmenteaplicado quer a um ou a ambos membro estrutural (14) emembro de reforço (15) em todos os pontos de contato.
Alternativamente, o membro de reforço (15) pode terlábios (18) aos quais o adesivo (16) é aplicado e queestão em contato com o membro estrutural (14) comomostrado na figura 6 ou 7, nem o membro de reforço 15 enem o membro estrutural (14) precisam ter lábios.As figuras 9 e 11 mostram um membro estrutural (14)conectado a um membro de reforço (15) por meio de adesivo(16) que preferivelmente é empregado ao longo docomprimento dos membros (14) e (15). Na figura 9,o membro estrutural (14) é uma UAE que é feita depolipropileno. A face de pára-choque (19) é separada do membro (14) e conectada por meios convencionais a umaoutra parte do veículo (não mostrado).
Nas figuras 10 e 11, a face de pára-choque é o membroestrutural (14) . A UAE em forma de C é o membro dereforço (15) que é feito de aço. O membro (15) é separadoda viga de pára-choque (20) . O membro (15) é coladoà face de pára-choque (14).
Adequadamente, o componente em forma de C como ilustradona figura 9 (membro estrutural (14)) e figuras 10 e 11(membro de reforço (15)) provê uma excelente resistência ao impacto. Uma vez montada, a extremidade aberta daseção C é fechada por ser colada à viga de pára-choque(20) na figura 9, a face de pára-choque (19) na figura 10e localizada próxima ã, mas não colada à viga de pára-choque (2 0) na figura 11 de modo a criar uma seção decaixa fechada. A espessura da seção de caixa ea espessura das paredes que definem a seção de caixadetermina a rigidez do conjunto e o desempenho doconjunto ao impacto. As paredes horizontais, ou sejao topo e a base do componente em forma de C podem ser projetadas para se deformar sob uma certa carga. Istopermite que a resistência ao impacto do conjunto sejaajustada de acordo com o uso pretendido. A altura daseção de caixa, ou seja, o comprimento da parte posteriordo componente em forma de C pode ser ajustado para proveras propriedades desejadas de acordo com o uso pretendido.0 uso da UAE tendo uma seção transversal em forma de "C"é especialmente vantajosa pelo fato de a seçãotransversal em forma de caixa formada na montagem dosistema de pára-choque prover excelentes característicasde resistência quando submetida ao impacto.

Claims (10)

1. Método de fabricação de conjunto para automóveis,caracterizado pelo fato de compreender um membroestrutural feito de material plástico moldado tendo umasuperfície de baixa energia e um membro de reforço ligadoao membro estrutural, estes membros têm superfíciescomplementares, que permitem aplicar adesivo à superfíciecomplementar do membro estrutural e/ou membro de reforço,contatar as superfícies complementares dos membros dereforço e estrutural, e permitir ao adesivo curar, demodo a colar o membro estrutural ao membro de reforço,sendo que este adesivo é capaz de colar um plástico desuperfície de baixa energia.
2. Método, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de o material plástico desuperfície de baixa energia ter uma energia de superfíciemenor que 4 5 mJ/m2.
3. Método, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de o material plásticocompreender um homopolímero, selecionado de umapoliolefina, um poliestireno, e uma poliamida ou umcopolímero.
4. Método, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de o reforço ser feito de açoe/ou alumínio.
5. Método, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de compreender aplicar adesivodiretamente à superfície do membro estrutural sem aplicarprimer à citada superfície.
6. Método, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de o membro de reforçocompreender contornos ou canais que são complementarescom a superfície do membro estrutural, de modo a proverresistência à tensão por meio de aderência e/ou contato entre o membro estrutural e o membro de reforço.
7. Método de produção de um conjunto para automóveis,compreendendo um membro estrutural de material plásticomoldado com superfície de baixa energia e um membro dereforço ligado ao membro estrutural, os membros tendosuperfícies complementares, caracterizado pelo fato decompreender aplicar um adesivo compreendendo umacomposição polimerizável que contata os componentes dacomposição em condições para iniciar a polimerização,aplicar o adesivo à superfície complementar do membroestrutural e/ou membro de reforço, contatar assuperfícies complementares do membro de reforço e membroestrutural, e curar o adesivo, daí colando os citadosmembros e sendo que o membro estrutural não é submetido anenhum tratamento para melhorar aderência antes deaplicar o adesivo.
8. - Método, de acordo com a reivindicação 7,caracterizado pelo fato de a composição polimerizávelcompreender um complexo organoborano/amina e um ou maisde monômeros, oligômeros, ou polímeros tendo insaturaçãoolefínica capaz de polimerizar por polimerização deradical livre.
9. - Conjunto para automóveis, caracterizado pelo fato decompreender um membro estrutural feito de um materialplástico moldado tendo uma superfície de baixa energia eum membro de reforço ligado ao membro estrutural,o membro estrutural e o membro de reforço tendosuperfícies complementares e sendo afixados por meio deum adesivo capaz de colar um substrato de superfície debaixa energia, em pelo menos parte de uma ou ambassuperfícies complementares, e de o membro estrutural nãoter sido tratado para melhorar aderência antes daaplicação do adesivo.
10. - Conjunto, de acordo com a reivindicação 9,caracterizado pelo fato de o conjunto compreender umsuporte de extremidade dianteira que é a parte dacarroceria do automóvel que liga suas duas laterais naparte dianteira e traseira, e que é alinhadatransversalmente de modo a definir um compartimento.
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