CN101605646A - 混合设计的轻质部件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及混合构造中的轻质部件，也被称为混合部件或空心室轻质部件，这些部件包括一种壳状基体，该基体是借助热塑性塑料加强的并且适合用于传递高机械负荷，该热塑性塑料是直链的、部分结晶的聚酰胺与至少一种填充剂以及至少一种弹性体改性剂相结合。

Description

混合设计的轻质部件
本发明涉及混合设计的轻质部件，也被称为混合部件或空心室轻质部件，这些部件是由一种壳型母体构成的，该母体是借助热塑性塑料加强的并且适合用于传递高机械负荷，其中该热塑性塑料是无支链的直链的、半晶质聚酰胺与至少一种弹性体改性剂以及至少一种填充剂相结合。在一个优选实施方案中，该混合部件是在操作中可以经受机械以及还有热负荷的一种部件。使为了本发明的目的的部件经受经得住至少150℃的温度的热负荷。在150℃及以上的温度下，材料对蠕变的抵抗性是足够的因此它同时还可以经受机械负荷。为了保证该材料不仅在经受热负荷时而且经受机械负荷时有足够的抗蠕变性，总体上不应超过190℃的温度。
因此，为了本发明的目的，总体上不将经受机械负荷的部件暴露至190℃之上的温度。
这些适当时经设计的轻质部件被用于车辆部件、用于办公机械、家用机械、或其他机械的承重元件中、或用于装饰目的的结构元件中，或诸如此类。所生产的车辆构造的部件优选可以是前端、前照灯框、行人保护梁、用于发动机罩或行李箱盖的专门的撞击板、前车顶拱架、后车顶拱架、车顶框架、车顶模块(整个车顶)、滑动顶棚支撑部分、仪表板支撑部分(横杆梁)、转向柱定位器、防火墙、踏板、踏板挡块、换档块、A、B或C柱、B-柱模块、纵向构件、用于纵向构件与B柱之间连接的连接元件、用于A柱与横向构件之间连接的连接元件、用于A柱、横向构件、以及纵向构件之间的、以及横向构件之间连接的连接元件，以及用于轮周、轮周模块、冲撞盒、后端、备用轮凹座、发动机罩、发动机盖、发动机油底壳、变速器油底壳、油模块、水箱组件、发动机刚度系统(前端刚度系统)、底盘部件、车辆地板、门槛、门槛加固系统、地板加固系统、座位加固系统、横向座位构件、后车门、框架、座位结构、靠背、座位壳、具有或不具有整合的安全带的座位靠背、由轻质部件构成的包裹架。
混合设计的轻质部件(下文也被称为混合部件)的特征是大多数由金属构成的壳型母体至引入其中或者覆盖其上的塑料部件的互锁连接。
DE-A 27 50 982披露了包含两个或多个部件(优选由金属构成)的不可释放的连接，其中，该连接是由塑料构成的并且是通过例如注塑模制工艺在接受待连接部件的模具中制造的。EP-A 0 370 342披露了由壳型母体构成的混合设计的轻质部件，该母体的内部空间具有牢固地连接至该母体上的多个加强肋，其中，这些加强肋是由模制的塑料构成的，并且它们到母体的连接是借助在母体上的多个穿孔而在离散的连接位点处发生的，塑料通过这些穿孔延伸并延伸穿过这些穿孔的区域，这样就实现了牢固的互锁连接。EP-A 0 995 668对这一原理做了补充，其中，该空室轻质部件另外还配备了由塑料构成的盖板或盖壳。然而，还有可能设想到由其他材料(例如金属)构成的盖板。
WO 2002/068257披露了已知的由金属和塑料构成的整合的结构，并描述了很多紧固手段以便提供两个部件彼此之间的牢固连接。WO2004/071741披露了可替代的程序，即利用两个操作，起初通过用塑料来包覆模制金属部件，其方式为使得该塑料穿过该金属部件中的开口并且溢料留在另一侧，其中，在该材料导致牢固的互锁连接之前需要一个额外的转化操作。EP 1 294 552 B1披露，为了生产混合部件，有可能的是金属芯件已经并非全部而是仅部分地被塑料包覆模制，以提供牢固的互锁连接。WO 2004/011315披露了另一个变体，其中，金属部件之上和之下皆设有用于同包覆模制的塑料牢固地互锁连接的开口。WO2001/38063描述了一种复合塑料部件，该部件由至少两个由不同材料(例如塑料和金属)或不同金属或塑料制成的薄板状工件构成，其中，这些工件已在其外围区域彼此连接，并且该连接是由模制的热塑性塑料构成的。EP 1 223 032 A2披露了混合设计的一种薄板型轻质部件。US6,761,187 B1披露了一种混合部件，其形式为具备由热塑性塑料构成的一体化的闭合体的一种通道或管道。DE 195 43 324 A1披露了如何制备用作混合部件的金属部件来实现与热塑性塑料的牢固互锁连接。EP 1340 668 A2或EP 1 300 325 A2提供了加强肋不仅在金属部件的内部用于加强并且还在其外部的可能性。
人们很快认识到，混合设计的轻质部件在高稳定性、在碰撞情况下的高能量吸收、以及减轻重量很重要时(即，例如在机动车辆的构造中)均具有非常好的适用性。EP 0 679 565 B1披露了具有至少一个刚性横杆的机动车辆的前端，该刚性横杆延伸过该前端的大部分长度，其中至少一个由塑料构成的支撑部件浇注至该刚性横杆的末端区域。EP 1 032 526B1披露了用于机动车辆的前模块的承重结构，该结构由一个钢板母体、一种未加强的无定形热塑性材料、一种玻璃纤维加强的热塑性塑料、以及还有例如由聚酰胺构成的一个肋结构所构成。DE 100 53 840 A1披露了一种缓冲系统或能量吸收器元件，该元件是由多个相对安排的金属薄板以及多个由热塑性塑料或热固性塑料形成的连接肋构成的。WO2001/40009披露了混合技术在机动车辆的刹车踏板、离合器踏板或油门踏板中的用途。EP 1 211 164 B1进而描述了使用混合结构的用于机动车辆散热器安排的支撑结构。DE 101 50 061 A1披露了在混合设计的车辆前模块中的锁定横向构件。US 6,688,680 B1描述了车辆中混合设计的横向构件。EP 1 380 493 A2给出了机动车辆前端板的另一个实例，但是此处，该材料并不是围绕金属部件的全部进行注塑，而是采用网的形式支撑该金属部件。混合设计的轻质部件不仅可用于前端或踏板，而且还可用于车辆车身的任意部位。为此目的，DE 100 18 186 B4提供了用于带门框的车辆车门的例子，EP 1 232 935 A1提供了用于车辆实际车身的例子，以及DE 102 21 709 A1提供了用于机动车辆的承重元件的例子。
与现有技术中描述的部件相对比，汽车的发电机(为了本发明的目的)具有经受机械以及热负荷的多个部件。发电机是由运转的发动机驱动的并且因此经受了机械负荷。汽车中常用的驱动方法是使用一个传动皮带(例如多肋三角带或扁平三角带)。最近汽车行业也开始使用一些设计，其中，像在发动机内的许多轮一样，该发电机是直接用曲轴驱动的。
在发电机中转子的转速常常是至少20,000rpm。在此产生的机械应力相应地较高。在发电机内，存在除其他之外由摩擦引起的高温。
此处的发电机壳体定期地经受从150℃至190℃的温度以及机械负荷。由于成本的原因，该壳体优选是用金属制造的，因为金属经得住机械以及热负荷。该壳体总体上是由两个壳构成的，这两个壳配备有一个轴承以用于转子的轴。在许多情况下，这些壳还具有通风缝隙。总体上至少一个壳还具有紧固元件以允许将发电机紧固在汽车的发动机舱内。一个壳体总体上还具有设计相对复杂的其他功能元件。
出于可比性的原因，一个电动机的部件在所具有常规的接触机械以及热负荷的方面与一个发电机是可比的。
在汽车中的阀门盖是为了本发明的目的的部件的另一个实例。阀门盖(还被称为“气缸盖罩”)形成一个(垂直的)内燃机的最上面的边界。
它隐藏了阀门操作机构的上部致动元件并且防止了润滑油逃逸到环境中，并且还防止了空气进入发动机中；现代发动机具有一个稍微低于大气压的内压，以便防止燃烧气体和蒸气从发动机中流出而进入环境中。阀门盖还很经常地包括用于发动机油的填充剂孔，连同密封帽。
若阀门操作机构具有一个顶置凸轮轴并且它是通过一个链(所有Daimler-Benz发动机、多种BMW发动机、一些Audi发动机等等)驱动时，该阀门盖还包括凸轮轴链轮。
就汽缸盖而言，经常存在一个U形的塑料衬垫来密封阀门盖。几十年来，阀门盖是使用软木的或模制的热固性树脂的外周衬垫来密封的，并且对于VW Beetle发动机的两个阀门盖也是如此。为了将阀门盖连接至汽缸盖，总体来说存在着大量的螺栓，这些螺栓穿过阀门盖的周边并且穿过衬垫而拧进汽缸盖中。这一设计不利的是需要大量螺栓以在阀门盖和汽缸盖之间产生一个防漏连接。为了减少螺栓的数量，在一个现代的实施方案中，使这些螺栓穿过该阀门盖的中心。这一实施方案没有任何穿过衬垫的外侧螺栓。这种方法可以显著地减少所需要的螺栓的数目。然而，在这一实施方案中，该阀门盖的材料经受了明显更大的机械负荷。为了长期地维持密封，它必须是特别耐蠕变的。该阀门盖还必须经得住总体上是150℃的普遍工作温度。在工作过程中至少经受为了本发明的目的的机械负荷的部件的其他实例是汽车中的组件固定件。作为举例，这种类型的组件固定件被用于将发电机固定在汽车内部。通过皮带驱动该发电机经受机械负荷，并且由此该机械负荷被传递至该组件固定件。若该安排在这些热的部件附近具有这种类型的组件固定件，则它也经受热负荷。
当为本发明的目的部件经受机械以及热负荷时，为生产这些部件而选择的材料普遍是金属。这种金属经得住机械以及热负荷。
虽然存在以可比较的方式同样经得住机械以及热负荷的塑料，但它们是昂贵的特种塑料并且由于成本的原因而不被使用。
如现有技术所揭露的，混合部件可以用于多种应用。旨在用于包括用于发电机或电动机的端板，或者另外作为阀门盖的用途的混合部件是由借助热塑性塑料加强的壳型母体构成的。这些热塑性材料总体上包括填充剂，优选加强热塑性塑料的纤维。然而，这些加强填充剂的一个缺点在于它们不利地影响热塑性塑料的流动性，结果是热塑性塑料不能按所希望的进行处理来提供混合部件；或在于由此生产的部件不能经受在引言中所提及的意义上的机械或热负荷。
由此，本发明的目的是生产空室轻质部件，这些部件首先具有现有技术中已知的优点，例如高的抗弯性、高的扭转稳定性、以及相对高的强度，但是此外其特征是相对低的重量和在其生产过程中相对低的模制温度，其中聚酰胺缩聚物组合物的粘度通过在该聚合物熔体中使用添加剂而降低，此时无需承受特性上的某些损失，例如当使用了从文献已知的低粘度直链聚合物树脂或添加剂时发生的抗冲击性和抗水解性的损失，但同时允许使用按重量计高达60％的填充剂，而无需承受在由此生产的模制品的机械和/或热特性上的损失。在刚度和极限抗拉强度方面，目的是理想地使这种类型的聚酰胺组合物与未使用添加剂的聚酰胺缩聚物组合物之间没有明显的区别，由此允许毫无问题地用基于聚酰胺的塑料结构替代这些材料，并且由此提供对混合部件的最佳应用。
这一目的的实现在于：本发明提供了由壳型母体构成的轻质部件，该壳型母体的外部和/或内部空间具有牢固地连接至该母体上并由模制的热塑性塑料构成的多个加强结构，并且具有在多个离散的连接位点的至该母体的连接，其特征在于，使用了聚合物组合物，该聚合物组合物包括
A)按重量计从55份至10份、优选按重量计从50份至30份、特别优选按重量计从45份至32份的一种直链的、无支链的、半晶质热塑性聚酰胺，
B)按重量计从48份至80份、优选按重量计从50份至75份、特别优选按重量计从55份至70份的至少一种填充剂，以及
C)按重量计从0.01份至10份、优选按重量计从0.25份至6份、特别优选按重量计从1.0份至4份的至少一种弹性体改性剂。
然而，本发明还提供了用于生产在混合形式中的一种轻质部件的方法，该部件的外部和/或内部空间具有牢固地连接至母体上并由模制的热塑性塑料构成的多个加强结构，并且具有在多个离散的连接位点的至该母体的连接，其特征在于，通过成型工艺在一个成型模具中对以下聚合物模制组合物进行处理，该组合物包括：
A)按重量计从55份至10份的一种直链的、无支链的、半晶质聚酰胺，
B)按重量计从48份至80份的至少一种填充剂，以及
C)按重量计从0.01份至10份的至少一种弹性体改性剂。
通过用于热塑性塑料的成型工艺，优选通过注塑模制、熔体挤出、压缩模制、冲压、或吹气模制，对聚合物模制组合物进行处理以得到本发明的混合设计的轻质部件。根据本发明，就用作混合部件而言，直链的、无支链的、半晶质、热塑性聚酰胺具有最好的适用性。然而，使用可替代的塑料制品例如聚酯类、聚乙烯、聚丙烯等等也是可以设想到的。
本领域的普通技术人员清楚用于生产聚酰胺的不同方法。有待实现的效果对于从使用混合技术的上述先有技术中已知的任何变体是同样明显的，而不管该塑料部件是否完全包覆该金属部件，或者如在EP 1 380493 A2的情况下，仅在其周围形成一个网，也不管该塑料部件随后是否通过粘接或是作为举例通过激光连接至该金属部件而引入，或者是否如WO 2004/071741中，该塑料部件和金属部件在额外的操作中获得牢固的互锁连接。在经受或者机械应力或者另外经受热应力或者另外经受机械和热应力的混合设计的部件中(实例是发电机或电动机的端板)将要获得的效果同样是明显的。
用于生产混合设计的部件的技术也可以被称为用于减轻重量的方法。因此，本发明还提供了用于减轻部件重量，优选任何类型的车辆部件的重量的一种方法，其特征在于，生产了多个轻质部件，这些轻质部件是由壳型母体构成的，该母体的外部和/或内部空间具有牢固连接至该母体上且由模制的热塑性塑料构成的多个加强结构，并且具有在多个离散的连接位点的至母体的连接，其中有待使用的聚合物模制组合物包括
A)按重量计从55份至10份的一种直链的、无支链的、半晶质聚酰胺，
B)按重量计从48份至80份的至少一种填充剂，以及
C)按重量计从0.01份至10份的至少一种弹性体改性剂。
根据本发明，特别优选有待作为组分A)使用的聚酰胺A)是直链的、无支链的、半晶质聚酰胺，这些聚酰胺可以从二胺类和二羧酸类和/或具有至少五元环的内酰胺类开始进行制备，或从相应的氨基酸开始进行制备。
可以用于该目的的起始材料是脂肪族的和/或芳香族的二羧酸类，例如己二酸、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，以及脂肪族的和/或芳香族的二胺类，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，同分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。还包括由所提及的多种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、非常特别优选由ε-己内酰胺、以及还有基于PA6、PA66、以及其他脂肪族的和/或芳香族的聚酰胺类以及对应地共聚酰胺类的大多数配合料制备的，其中在聚合物链中对每个聚酰胺基团而言存在从3个至11个亚甲基基团。
根据本发明有待作为组分B)使用的填充剂优选是纤维加强的材料，特别是剁碎的玻璃纤维。
特别地，当使用玻璃纤维时，不仅有可能使用硅烷，而且也有可能使用聚合物分散体、成膜剂、支化剂、和/或玻璃纤维加工助剂。
根据本发明特别优选的有待使用的玻璃纤维(其直径通常是从7μm到18μm、优选从9μm到15μm)是以长丝纤维的形式或以剁碎的或磨碎的玻璃纤维的形式加入的。这些纤维可以配有一个合适的胶料体系和/或一种偶联剂或偶联剂体系，例如基于硅烷的体系。
借助处理以提供模制组合物或模制品，在模制组合物中或在模制品中的玻璃纤维的长度可以显著地短于在生产模制组合物中通常使用的玻璃纤维的长度。
根据本发明有待作为组分C)使用的弹性体改性剂包括一种或多种由以下各项构成的接枝聚合物：
C1按重量计从5％至95％、优选按重量计从30％至90％的至少一种乙烯基单体
C2按重量计从95％至5％、优选按重量计从70％至10％的一种或多种接枝基体，该基体具有＜10℃、优选＜0℃、特别优选＜-0℃的玻璃化转变温度。
该接枝基体C2的中值粒径(d50值)总体上是从0.05μm至10μm、优选从0.5μm至5μm、特别优选从0.2μm至1μm。
单体C.1优选是由以下各项构成的混合物
C.1.1 按重量计从50％至99％的乙烯基芳香族化合物和/或环取代的乙烯基香族化合物，优选苯乙烯、α-甲基苯乙烯、对甲基苯乙烯、对氯苯乙烯，和/或甲基丙烯酸C1-C8-烷基酯，优选甲基丙烯酸甲酯、或甲基丙烯酸乙酯，以及
C.1.2按重量计从1％至50％的乙烯基氰类，优选不饱和腈类，特别是丙烯腈和甲基丙烯腈，和/或(甲基)丙烯酸C1-C8-烷基酯类，优选甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸正丁基酯、丙烯酸叔丁酯，和/或衍生物类，优选不饱和羧酸的酸酐类以及酰亚胺类，优选马来酸酐和N-苯基马来酰亚胺。
特别优选的单体C.1.1是选自以下单体中的至少一种的单体：苯乙烯、α-甲基苯乙烯、以及甲基丙烯酸甲酯，并且优选的单体C.1.2是选自以下单体中的至少一种的单体：丙烯腈、马来酸酐、以及甲基丙烯酸甲酯。
非常特别优选的单体是C.1.1苯乙烯以及C.1.2丙烯腈。
对于有待在弹性体改性剂C)中使用的接枝聚合物而言适合的接枝基体C.2是二烯基橡胶类、EP(D)M橡胶类(即基于乙烯/丙烯的橡胶类)，其他适合的接枝基体是(若适当的话)二烯烃、丙烯酸酯橡胶类、聚氨酯橡胶类、硅橡胶类、氯丁二烯和乙烯/乙酸乙烯酯橡胶类。
优选的接枝基体C.2是二烯基橡胶类(例如基于丁二烯、异戊二烯等等的那些)、或二烯基橡胶混合物、或二烯基橡胶类或这些物质与其他可共聚单体(例如根据C.1.1以及C.1.2)的混合物的共聚物，其条件是组分C.2的玻璃化转变温度是＜10℃、优选＜0℃、特别优选＜-10℃。
其他优选的接枝基体C.2是ABS聚合物类(乳液ABS、本体ABS、和悬浮ABS)，通过举例描述于DE-A 2 035 390(＝US-A 3 644 574)或DE-A 2 248 242(＝GB-A 1 409 275)或Ullmann，
Figure G2008800044801D00101
derTechnischen Chemie[Encyclopedia of Industrial Chemistry]Volume 19(1980)，pages 280ff.中。(ABS＝丙烯腈-丁二烯-苯乙烯)。接枝基体C.2的凝胶含量优选是按重量计至少30％、特别优选按重量计至少40％(在甲苯中测量)。
弹性体改性剂C)是通过自由基聚合而生产的，例如通过乳液聚合、悬浮聚合、溶液聚合、或本体聚合，优选通过乳液聚合或本体聚合。
适合的丙烯酸酯橡胶类是基于接枝基体C2的，该接枝基体C2优选包括由丙烯酸烷基酯类构成的聚合物，若适当的话，基于C.2含有按重量计高达40％的其他可聚合的烯键式不饱和单体。在优选的可聚合的丙烯酸酯类之中是C1-C8-烷基酯类，例如甲基、乙基、丁基、正辛基和2-乙基己基酯类；卤烷基酯类，优选卤-C1-C8-烷基酯类，例如丙烯酸氯乙酯，以及还有所述单体的混合物。
为了交联，有可能对具有多于一个可聚合的双键的单体进行共聚。优选的交联单体的例子是具有从3个至8个碳原子的不饱和一元羧酸与具有从3个至12个碳原子的不饱和一元醇、或具有从2个至4个OH基团以及具有从2个至20个碳原子的饱和多元醇的酯类，例如二甲基丙烯酸乙二醇酯、甲基丙烯酸烯丙酯；多不饱和杂环化合物，例如氰尿酸三乙烯酯以及氰尿酸三烯丙酯；多官能的乙烯基化合物，例如二-和三-乙烯基苯类；以及还有磷酸三烯丙酯和邻苯二甲酸二烯丙酯。
优选的交联单体是甲基丙烯酸烯丙酯、二甲基丙烯酸乙二醇酯、邻苯二甲酸二烯丙酯、以及具有至少3个烯键式不饱和基团的杂环化合物。
特别优选的交联单体是环状单体氰尿酸三烯丙酯、异氰尿酸三烯丙酯、三丙烯酰基六氢化-s-三嗪、以及三烯丙苯类。交联单体的量优选是基于该接枝基体C.2按重量计从0.02％至5％、特别是按重量计从0.05％至2％。
在具有至少3个烯键式不饱和基团的环状交联单体的情况下，有利的是将该量限定为按接枝基体C.2的重量计小于1％。
优选的“其他”可聚合的、烯键式不饱和单体(如果适当的话，可以与丙烯酸酯类一起用于接枝基体C.2的生产)的例子是丙烯腈、苯乙烯、α-甲基苯乙烯、丙烯酰胺类、乙烯基C1-C6-烷基醚类、甲基丙烯酸甲酯、以及丁二烯。作为接枝基体C.2优选的丙烯酸酯橡胶类是乳液聚合物，它的凝胶含量是按重量计至少60％。
根据C.2其他适合的接枝基体是在DE-A 3 704 657(＝US 4 859740)、DE-A 3 704 655(＝US 4 861 831)、DE-A 3 631 540(＝US 4 806593)、以及DE-A 3 631 539(＝US 4 812 515)中描述的硅橡胶类，它们具有在接枝中有活性的位点。
与基于接枝聚合物的弹性体改性剂一并地，作为组分C)同样有可能使用不是基于接枝聚合物并且具有＜10℃、优选＜0℃、特别优选＜-20℃的玻璃化转变温度的弹性体改性剂。这类的例子可以是具有嵌段共聚物结构的弹性体。这些的其他例子可以是热塑性可熔的弹性体。在此可以提及的优选的例子是EPM橡胶类、EPDM橡胶类、和/或SEBS橡胶类。
在一个可替代的优选实施方案中，基于混合设计用于生产本发明的部件的聚酰胺模制组合物，如果适当的话，除组分A)、B)和C)之外，还可以包括
D)按重量计从0.001份至30份、优选按重量计从5份至25份、特别优选按重量计从9份至19份的至少一种阻燃添加剂。
组分D)的阻燃剂可以单独地或以混合物的形式包括可商购的含协同剂的有机卤素化合物，或可以包括可商购的有机氮化合物，或可以包括有机/无机磷化合物。还有可能使用阻燃性矿物添加剂，例如氢氧化镁或水合碳酸Ca Mg(DE-A 4 236 122(＝CA 210 9024 A1))。还有可能使用脂肪族的或芳香族的磺酸的盐。可以提及的含卤素的例子、特别是溴化的以及氯化的化合物是：亚乙基-1，2-双四溴邻苯二甲酰亚胺、环氧化的四溴双酚A树脂、四溴双酚A低聚碳酸酯、四氯双酚A低聚碳酸酯、五溴聚丙烯酸酯、溴化的聚苯乙烯、以及十溴二苯醚。适合的有机磷化合物的例子是根据WO-A 98/17720(＝US 6 538 024)的磷化合物，例如磷酸三苯酯(TPP)、间苯二酚双(磷酸二苯酯)(RDP)以及由此衍生的低聚物类，以及还有双酚A双(磷酸二苯酯)(BDP)以及由此衍生的低聚物类，以及此外有机和无机膦酸衍生物类及其盐类，有机和无机次膦酸衍生物及其盐类，特别是金属二烷基次膦酸盐类，例如三[二烷基次膦酸]铝或双[二烷基次膦酸]锌，以及此外红磷、亚磷酸盐类、次磷酸盐类、氧化膦、磷腈、三聚氰胺焦磷酸盐、以及这些的混合物。可以使用的氮化合物是选自下组的那些，该组是：尿囊素衍生物、氰尿酸衍生物、双氰胺衍生物、甘脲衍生物、胍衍生物、铵衍生物、以及三聚氰胺衍生物，优选尿囊素、苯基胍胺、甘脲、三聚氰胺、三聚氰胺的缩合物，例如，蜜勒胺、蜜白胺或氰尿酰胺(melom)，或具有更高缩合程度的这种类型的化合物以及三聚氰胺与酸，例如与氰尿酸(氰脲酸三聚氰胺)、与磷酸(磷酸三聚氰胺)或与缩合磷酸(例如，聚磷酸三聚氰胺)的加合物。适合的协同剂的例子是锑化合物，特别是三氧化二锑、锑酸钠和五氧化二锑，锌化合物，例如硼酸锌、氧化锌、磷酸锌和硫化锌，锡化合物，例如锡酸锡和硼酸锡，以及还有镁化合物，例如，氧化镁、碳酸镁和硼酸镁。作为碳化剂已知的材料也可以添加至阻燃剂中，例子是苯酚-甲醛树脂类、聚碳酸酯类、聚苯醚类、聚酰亚胺类、聚砜类、聚醚砜类、聚苯硫醚类、和聚醚酮类，以及还有防滴剂，例如四氟乙烯聚合物类。
在另一种可替代的优选实施方案中，用于生产本发明的混合设计的部件的聚合物模制组合物，如果适当的话，除组分A)和B)和C)以及如果适当的话D)之外，或代替D)，还可以包括
E)按重量计从0.001份至10份、优选按重量计从0.05份至3份、特别优选按重量计从0.1份至0.9份的其他常规的添加剂。
为本发明的目的，常规添加剂的例子是稳定剂(例如紫外线稳定剂、热稳定剂、γ射线稳定剂)、抗静电剂、助流剂、脱模剂、另外的防火添加剂、乳化剂、成核剂、增塑剂、润滑剂、染料、颜料、以及用于提高导电性的添加剂、以及增容剂。所提及的添加剂和另外的适合的添加剂通过举例在
Figure G2008800044801D00131
，Müller，Kunststoff-Additive[Plastics Additives]，第三版，Hanser-Verlag，Munich，Vienna，1989以及在Plastics AdditivesHandbook，第五版，Hanser-Verlag，Munich，2001中进行了描述。这些添加剂可以单独地或以混合物、或以母料的形式使用。
可以使用的稳定剂的例子是位阻酚类、氢醌类、芳香族仲胺类，例如二苯胺类、取代的间苯二酚类、水杨酸酯类、苯并三唑类、以及二苯甲酮类，以及还有这些基团的不同的取代的代表物以及其混合物。
可以使用的颜料和染料的例子是二氧化钛，硫化锌、群青蓝、氧化铁、碳黑、酞菁、喹吖啶酮、二萘嵌苯、苯胺黑、以及蒽醌。
可以使用的成核剂的例子是苯基次膦酸钠或苯基次膦酸钙、氧化铝、二氧化硅，以及还有特别优选地滑石。
可以使用的润滑剂和脱模剂的例子是酯蜡类、四硬脂酸季戊四醇酯(PETS)、长链脂肪酸类(例如硬脂酸或山  酸)和酯类、它们的盐类(例如硬脂酸钙或硬脂酸锌)，以及还有酰胺衍生物(例如亚乙基二硬脂酰胺)或褐煤酯蜡，以及还有低分子量聚乙烯蜡类和聚丙烯蜡类。
可以使用的增塑剂的例子是邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二苄酯、邻苯二甲酸丁苄酯、烃油、N-(正丁基)苯磺酰胺。
为了提高导电性而可以添加的添加剂是碳黑、导电炭黑、碳纤丝、纳米级石墨纤维和碳纤维、石墨、导电聚合物、金属纤维，以及还有其他常规添加剂。优选可以使用的纳米级纤维是已知为“单壁纳米碳管”或“多壁纳米碳管”的那些(例如来自Hyperion Catalysis)。
所使用的增容剂优选是具有极性基团的热塑性聚合物类，例如苯乙烯和丙烯腈以按重量计2.1∶1的比例的、且包括1mol％的马来酸酐的三聚物。
当模制组合物包括如以上在组分C)的情况下描述的接枝聚合物时，特别地是使用增容剂。
根据本发明，用于混合设计的部件的聚合物模制组合物中的组分优选的组合是：
A、B、C；A、B、C、D；A、B、C、E；A、B、C、D、E；
根据本发明从所使用的聚酰胺模制组合物生产的混合设计的轻质部件的一个特征是与由具有可比较的熔体粘度的而不是从直链的、无支链的半晶质聚酰胺生产的模制组合物构成的模制品相比，当经受机械和/或热负荷时具有改进的性能的同时具有相对高的抗冲击性。当在组合中将直链的、无支链的、半晶质聚酰胺用作组分A)与例如具有核-壳丙烯酸酯橡胶作为组分C)相结合时，由于在室温下大约19,000 MPa的非常高的弹性模量，玻璃纤维的含量可以是双倍，从通常地按重量计30％至显著地大于按重量计60％，导致由其生产的混合设计的部件的双倍的刚度，而在材料的韧性上没有任何不允许的降低。此时在聚合物模制组合物的密度方面的增加仅是大约15-20％。这就使部件在壁厚上显著减小，具有相同的机械性能而制造成本却显著减少。出人意料地，该方法可以用于生产，例如用于机动车辆行业的，壁厚低于3mm、优选低于2.5mm、特别优选低于2mm的轻质部件，而没有任何根据本发明对于经受机械和/或热负荷的能力而言所要求的性能上的损失。
为本发明的目的，术语“牢固连接”是指热塑性材料(即由纤维处于其中的聚酰胺模制组合物)是通过例如穿过在母体中的孔而迫使它在开口的对侧在其边缘上流出，以此在凝固时提供一个牢固的互锁连接。然而，这也可以在一个另外的操作中发生，即，使经由多个开口而突出的溢料再次经受机械加工，该机械加工使用一个工具进行，其方式为使得产生一个牢固的互锁连接。术语“牢固连接”还包括通过使用粘合剂或使用激光通过粘合而随后进行结合。然而，牢固互锁连接还可以通过围绕母体流动而获得。
为了在由纤维加强的塑料材料构成的母体和其中带动剁碎的纤维的热塑性材料之间获得一个特别好的互锁连接，在本发明的一个实施方案中，热塑性塑料在某种程度上被迫进入母体的纤维加强的塑料材料。这给出了在热塑性塑料和纤维加强的塑料材料的纤维之间的一个互锁连接。这种类型的连接是特别牢固的。没有压进该材料的那部分热塑性塑料然后形成(作为举例)一个功能元件或一个增强件，因此以一种改进的方式附接至纤维加强的塑料材料上。
当其中带有剁碎的纤维的热塑性材料在某种程度上被迫使进入纤维加强的塑料材料的聚酰胺时，后者被软化或液化。热塑性塑料被模制在纤维加强的塑料材料的一侧上，其方式为使得一部分其他塑料材料从对侧被排挤出。模制的热塑性塑料因此在纤维加强的塑料材料的这些纤维之间通过。结果，在模制的塑性材料和母体的纤维加强的塑料材料之间不仅有一种粘合的或焊接的连接而且还有一种互锁连接。
在本发明的一个实施方案中，在模制的热塑性材料和纤维加强的塑料材料之间仅在一些点上产生了一种互锁连接。仅在一些点上实现连接在技术上是简单的，确切地说是通过常规的注塑模制。
图1a以及1b示出了充当用于发电机的壳体的一部分的一个壳。除其他之外，还可以看到用于转子的轴的轴承(端板)1。示出了一个元件2，用于将发电机固定至车辆。该壳还包括多个相对复杂的结构。复杂结构的这些另外的元件承担不同的功能。
图2示出了另一个发电机，该发电机具有由两个壳构成的一个相对大的壳体。除其他之外，还可以看到固定元件2，它们被用来将发电机固定在车辆之内或之上。图2中示出的发电机还具有多个缝隙3，用于冷却发电机。
图3示出了旨在用于发电机壳体的一个母体的例子。该母体是由厚度1mm的钢板构成的。带有突出部分的环形区域1形成用于转子的轴的一个轴承。元件2已经以多个固定连片的形式加以配备，这些连片的作用是将发电机固定至车辆。示出了带有外周法兰的四个臂4并且它们从轴承1延伸至发电机壳体的壳的相对的圆周。该母体因此被限制到在发电机中经受特别高的机械负荷的这些元件上。
这些图解说明了本发明的聚合物模制组合物可用于多种不同的应用，优选用在机动车辆中、在轨道车辆中、在航空器中、在船舶中、在滑板中、或在其他运输工具中，其中的结构必须是轻便的但是稳定的，或者另外在非汽车行业的电力的或电子的设备中、在家用设备中、在家具中、在加热器中、在小型摩托车中、在购物推车中、在格架中、在楼梯中、在自动扶梯台阶中、在人孔盖中、在发电机中、或在电动机中。
用于机动车辆中的这些部件优选是整个前端、前照灯框、行人保护梁、用于发动机罩或行李箱盖的专门的撞击板、前车顶拱架、后车顶拱架、车顶框架、车顶模块、滑动顶棚支撑部分、仪表板支撑部分、横杆梁、转向柱定位器、防火墙、踏板、踏板挡块、换档块、A、B或C柱、B-柱模块、纵向构件、用于纵向构件与B柱之间连接的连接元件、用于A柱与横向构件之间连接的连接元件、用于A柱、横向构件、以及纵向构件之间的、以及横向构件之间的连接的连接元件，以及用于轮周、轮周模块、冲撞盒、后端、备用轮凹座、发动机罩、发动机盖、发动机油底壳、变速器油底壳、油模块、水箱组件、发动机刚度系统、前端刚度系统、底盘部件、车辆地板、门槛、门槛加固系统、地板加固系统、座位加固系统、横向座位构件、后车门、框架、座位结构、靠背、座位壳、具有或不具有整合的安全带的座位靠背、包裹架、阀门盖、用于发电机或电动机的末端护罩、或完整的车门结构。
实例
特别优选实施方案的实例：
将母体用包含直链的、无支链的、半晶质聚酰胺的热塑性材料来包覆模制，该热塑性材料包括按重量计62％的玻璃纤维(组分B)＝CS 7928，来自LANXESS N.V.，Antwerp的剁碎的玻璃纤维)。在模制组合物中的这些玻璃纤维的长度是从500μm至20μm，其直径是大约11μm。所使用的聚酰胺是直链的、无支链的、半晶质尼龙-6，它具有2.4的相对溶液粘度(在25℃时，5％浓度的间甲苯酚溶液)。该热塑性材料还包括以下添加物：
-按重量计2％的
Figure G2008800044801D00171
EXL 3300(来自Rohm&Haas的核-壳丙烯酸酯橡胶)，作为组分C)
-100ppm的Mikrotalk作为成核剂，组分E)
-0.09％的碳黑作为着色剂，组分E)
-0.09％的
Figure G2008800044801D00172
E F1(来自Clariant的褐煤酯蜡)，作为脱模剂。
使用一种注塑模制工艺用于热塑性材料至母体的互锁连接。该热塑性材料形成了多种功能元件，例如在图1以及2中示出的那些元件。该热塑性材料还特别地稳定了该母体的边缘。由此，避免了在母体边缘所不希望的弯曲，特别是在动态负载的情况下。与具有由金属构成的壳体的发电机相比，该热塑性材料还特别有助于改进发电机的声学特性。该壳体比由金属构成的壳体要轻。与由金属或由特种塑料(它是特别能够经得住热以及机械负荷的)构成的壳体相比，该混合部件可以特别地是以更低的成本进行制造。
图4示出了带有一个圆周5以及带有多个穿过该盖的中间的孔6的一个盖的平面图。该盖是借助通过孔6的多个螺栓来固定的。与螺栓穿过在遍布圆周5的安排中的孔的情况相比，这种类型的紧固节省了大量的螺栓。然而，在图4中示出的紧固实施方案中，该盖的材料被暴露于更苛刻的机械要求中。为了确保长期密封，它必须是耐蠕变的。用本发明的基于直链的、无支链的、半晶质聚酰胺的聚合物模制组合物生产的部件满足了该要求，甚至当暴露于热负荷中时。因此，有可能(作为举例)由本发明的材料生产用于汽缸盖的盖，即使这些孔不是处于遍布该圆周分布的安排而是穿过该盖的中心，由此节省了螺栓以及因此节省了重量。

Claims (10)

1.由一种壳型母体构成的一种轻质部件，该母体的外部和/或内部空间具有牢固地连接至该母体上并由模制的热塑性塑料构成的多个加强结构，并具有在多个离散的连接位点的至该母体的连接，其特征在于，使用了聚合物模制组合物，该聚合物模制组合物包括
A)按重量计从55份至10份的一种直链的、无支链的、半晶质聚酰胺，
B)按重量计从48份至80份的至少一种填充剂，以及
C)按重量计从0.01份至10份的至少一种弹性体改性剂。
2.如权利要求1所述的轻质部件，其特征在于，所使用的聚酰胺包括尼龙-6或尼龙-6，6，该尼龙-6或尼龙-6，6具有在间甲苯酚中测量的、从2.3至2.7的相对溶液粘度。
3.如权利要求1或2所述的轻质部件，其特征在于，该聚合物模制组合物除了组分A)、B)、以及C)之外还包括
D)按重量计从0.001份到30份的至少一种阻燃添加剂，和/或
E)按重量计从0.001份到10份的其他常规添加剂。
4.如权利要求1至3中的任一项所述的轻质部件，其特征在于，所使用的组分B)包括剁碎的玻璃纤维。
5.用于生产在混合形式中的一种轻质部件的方法，该部件的外部和/或内部空间具有牢固地连接至母体上并由一种模制的热塑性塑料构成的多个加强结构，并具有在离散的连接位点处至该母体的连接，其特征在于通过成型工艺在一个成型模具中对以下聚合物模制组合物进行处理，该组合物包括：
A)按重量计从55份至10份的一种直链的、无支链的、半晶质聚酰胺，
B)按重量计从48份至80份的至少一种填充剂，以及
C)按重量计从0.01份至10份的至少一种弹性体改性剂。
6.如权利要求1至4所述的轻质部件在机动车辆中、在轨道车辆中、在航空器中、在船舶中、在滑板中、或在其他运输工具中的用途，其中的结构必须是轻便但是稳定的，或者另外在非汽车行业的电力的或电子设备中、在家用设备中、在家具中、在加热器中、在小型摩托车中、在购物推车中、在格架中、在楼梯中、在自动扶梯台阶中、在人孔盖中、在发电机中、或在电动机中的用途。
7.如权利要求6所述的轻质部件的用途，其特征在于，它们是用在车辆部件中，用在办公用机械、家用机械、或其他机械的承重元件中，或在用于装修目的的结构元件中。
8.如权利要求6所述的轻质部件的用途，其特征在于，它们是在机动车辆中用于整个前端、前照灯框、行人保护梁、用于发动机罩或行李箱盖的专门的撞击板、前车顶拱架、后车顶拱架、车顶框架、车顶模块、滑动顶棚支撑部分、仪表板支撑部分、横杆梁、转向柱定位器、防火墙、踏板、踏板挡块、换档块、A、B或C柱、B-柱模块、纵向构件、用于纵向构件与B柱之间连接的连接元件、用于A柱与横向构件之间连接的连接元件、用于A柱、横向构件、以及纵向构件之间的、以及横向构件之间的连接的连接元件，以及用于轮周、轮周模块、冲撞盒、后端、备用轮凹座、发动机罩、发动机盖、发动机油底壳、变速器油底壳、油模块、水箱组件、发动机刚度系统、前端刚度系统、底盘部件、车辆地板、门槛、门槛加固系统、地板加固系统、座位加固系统、横向座位构件、后车门、框架、座位结构、靠背、座位壳、具有或不具有整合的安全带的座位靠背、包裹架、阀门盖、用于发电机或电动机的末端护罩、或完整的车门结构。
9.一种用于减轻任何类型的车辆的部件重量的方法，其特征在于，它使用由一种壳型母体构成的轻质部件，该母体的外部和/或内部空间具有牢固连接至该母体上并由模制的热塑性塑料构成的加强结构，并具有在多个离散的连接位点处至该母体的连接，以及聚合物模制组合物，该聚合物模制组合物包括
A)按重量计从55份至10份的一种直链的、无支链的、半晶质聚酰胺，
B)按重量计从48份至80份的至少一种填充剂，以及
C)按重量计从0.01份至10份的至少一种弹性体改性剂。
10.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所使用的成型工艺包括注塑模制、熔体挤出、压缩模制、冲压、或吹气模制。
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