CN118451009A - 保险杠加强件的制造方法 - Google Patents
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Abstract
提供一种接合工艺时间短且开放时间长的保险杠加强件的制造方法。一个实施方式中的保险杠加强件的制造方法包括接合前工序和接合工序,在接合前工序中准备层叠体,该层叠体处于作为主体部的金属构件、以热塑性环氧树脂和苯氧基树脂中的至少一种非晶性热塑性树脂为主成分的固态接合剂、以及作为树脂加强部的树脂构件依次配置的状态,在接合工序中对层叠体进行加热和加压而使固态接合剂熔融,将金属构件与树脂构件接合。非晶性热塑性树脂的环氧当量为1,600以上,或者非晶性热塑性树脂不含环氧基,非晶性热塑性树脂的熔化热为15J/g以下。
Description
技术领域
本公开涉及保险杠加强件的制造方法。
背景技术
为了吸收来自外部的碰撞时的能量来保护车身和乘车空间,在汽车的前部和后部安装有保险杠结构体。如图11所示,保险杠结构体通常从外部起依次具备保险杠蒙皮(面板)10、能量吸收体20、保险杠加强件30、碰撞吸能盒40以及车身固定构件50。
专利文献1(日本特开2020-019307号公报)记载了一种保险杠加强件,其具备:具有相互对置配置的一对纵壁的金属制主体部;使用纤维增强树脂形成为片状且配置在一方的纵壁的与另一方的纵壁相反侧的面上的加强构件;以及设置在一方的纵壁与加强构件之间而将两者接合的粘接剂层,该粘接剂层的配置在比加强构件的面方向外侧端部靠面方向外侧的部位的车辆前后方向的厚度形成为随着朝向面方向外侧而变薄。
专利文献2(日本特开2019-209767号公报)记载了具有第1构件和第2构件且第1构件相对于第2构件配置在车外侧的保险杠等车辆用结构体,该第1构件由包含将纤维编织而成的编织物和基体树脂的纤维增强树脂形成,具有朝向第1方向开口的槽形的截面,该第2构件由金属构件形成,相对于第1构件配置在第1方向上,并与第1构件结合。
在先技术文献
专利文献1:日本特开2020-019307号公报
专利文献2:日本特开2019-209767号公报
发明内容
发明要解决的课题
像汽车的前部和后部这样远离汽车重心的部位的轻量化,除了燃料消耗率的改善效果之外,还能够提高行驶稳定性。因此,与车辆的其他部位相比,强烈希望该部位的轻量化。
关于碰撞时的负荷,要求配置在汽车的前部和后部的保险杠加强件具有如下性能:对于轻负荷呈现高的刚性,对于重负荷发生塑性变形而高度地吸收能量。如图12所示,当受到重负荷W时,若保险杠加强件30不发生塑性变形而是弯折或者过度塑性变形,则配置在车身侧的碰撞吸能盒40不会被压溃,因此碰撞吸能盒40无法吸收冲击能量。其结果,保险杠结构体无法有效地吸收来自外部的碰撞时的能量,从而有可能无法充分地保护车身和乘车空间。
如图11所示,保险杠加强件30是沿车辆宽度方向(图11的±y方向)延伸的细长构件,通常使用铝和铁等金属材料形成。金属制的保险杠加强件通过制成中空结构来实现其轻量化。但是,在具有用于发挥上述性能的截面形状的中空结构的保险杠加强件中,轻量化并不充分。
使用树脂材料形成的保险杠加强件比使用金属材料形成的保险杠加强件轻。但是,树脂制的保险杠加强件难以塑性变形,刚性也不足,因此难以充分发挥上述性能。
即使是使用金属材料和树脂材料形成的专利文献1和2所记载的保险杠加强件,也难以充分发挥上述性能。
在保险杠加强件中,包含金属材料的金属构件和包含树脂材料的树脂构件使用螺栓等紧固,或者通过焊接或使用粘接剂的粘接而接合。
作为将金属构件和树脂构件这样的异种材料牢固地接合的手段,已知有液态型或B阶状的热固化型环氧树脂系粘接剂、以及含有热塑性树脂的热熔粘接剂。
但是,粘接性优异的热固化型环氧树脂系粘接剂,无论是液态型还是B阶状的哪一种形态,接合工艺时间长,或者开放时间短。接合工艺时间短且开放时间长的热熔粘接剂无法稳定地得到高的粘接力。
在本公开中,接合工艺时间是指以构成接合体的至少任一基材与接合剂接触时为起点,以接合体制作完成时为终点,从起点到终点的时间。例如,接合工艺时间包括液态粘接剂的涂布工序和干燥工序或固态接合剂的载置工序所需的时间、以及将基材彼此粘接(例如使粘接层固化)所需的时间。接合工艺时间越短,越能够提高接合体的生产率。
在本公开中,开放时间是指在基材A上涂布或放置接合剂后,到放置完基材B为止的限制时间。如果在开放时间内,则接合剂的粘接力不会降低,能够以足够的粘接力将基材A与基材B贴合。开放时间越长,越能够提高接合体的制造工序的自由度。
本公开是鉴于上述技术背景而完成的,其目的在于提供一种在制造关于碰撞时的负荷,对于轻负荷呈现高的刚性,对于重负荷发生塑性变形而吸收碰撞能量,并且能够将未吸收完的能量有效地传递到碰撞吸能盒的轻量的保险杠加强件时,接合工艺时间短且开放时间长的保险杠加强件的制造方法。
用于解决课题的手段
本公开包括以下的技术方案。
[1]
一种保险杠加强件的制造方法,包括接合前工序和接合工序,
在所述接合前工序中准备层叠体,所述层叠体处于金属构件、以热塑性环氧树脂和苯氧基树脂中的至少任一种非晶性热塑性树脂为主成分的固态接合剂、以及要与所述金属构件接合的树脂构件依次配置的状态,
在所述接合工序中对所述层叠体进行加热和加压而使所述固态接合剂熔融,将所述金属构件与所述树脂构件接合,
所述金属构件是沿车辆宽度方向延伸且在车身侧具有至少一个第1接合部的主体部,
所述树脂构件是沿车辆宽度方向延伸且具有至少一个第2接合部的树脂加强部,
所述主体部的所述第1接合部与所述树脂构件的所述第2接合部经由所述固态接合剂接合,
所述树脂加强部配置在比所述主体部更靠车身侧的位置,
所述树脂加强部具有一个以上向车身侧突出且沿车辆宽度方向延伸的加强肋,
所述非晶性热塑性树脂的环氧当量为1,600以上,或者所述非晶性热塑性树脂不含环氧基,所述非晶性热塑性树脂的熔化热为15J/g以下。
[2]
根据[1]记载的保险杠加强件的制造方法,所述加热和加压在100~400℃和0.01~20MPa的条件下进行。
[3]
根据[1]或[2]记载的保险杠加强件的制造方法,熔融前的固态接合剂具有选自膜、棒、颗粒和粉体中的任一种形状。
[4]
根据[1]~[3]中任一项记载的保险杠加强件的制造方法,所述主体部具有开放截面,所述主体部的所述第1接合部与所述树脂加强部的所述第2接合部以在所述主体部的内部形成空洞部的方式接合。
[5]
根据[1]~[4]中任一项记载的保险杠加强件的制造方法,所述主体部的截面形状呈帽型形态。
[6]
根据[1]~[5]中任一项记载的保险杠加强件的制造方法,所述主体部在其上下分别具有所述第1接合部,所述加强肋与所述第1接合部对应地配置。
[7]
根据[1]~[6]中任一项记载的保险杠加强件的制造方法,所述树脂加强部具有一个以上孔。
[8]
根据[1]~[7]中任一项记载的保险杠加强件的制造方法,所述主体部包含呈现350MPa以上的拉伸强度的铝合金。
[9]
根据[1]~[8]中任一项记载的保险杠加强件的制造方法,所述树脂加强部包含在80℃呈现5GPa以上的弹性模量的树脂。
[10]
根据[1]~[9]中任一项记载的保险杠加强件的制造方法,
所述主体部在其上下分别具有所述第1接合部,
所述树脂加强部具有沿车辆宽度方向延伸的树脂主体和分别位于所述树脂主体上下的所述第2接合部,
所述第1接合部和所述第2接合部在与车辆前后方向交叉的接合面上接合。
[11]
根据[1]~[10]中任一项记载的保险杠加强件的制造方法,所述树脂加强部具有沿车辆上下方向延伸的第2加强肋。
发明的效果
根据本公开的制造方法,能够以短的接合工艺时间且长的开放时间来制造关于碰撞时的负荷,对于轻负荷呈现高的刚性,对于重负荷发生塑性变形而吸收碰撞能量,并且能够将未吸收完的能量有效地传递至碰撞吸能盒的轻量的保险杠加强件。在本公开中,关于具有这样的刚性和塑性变形的材料、构件和结构,有时称为“适度的刚性”和“适度的塑性变形”。
附图说明
图1是一个实施方式的保险杠加强件的概略立体图。
图2是一个实施方式的主体部的概略立体图。
图3是一个实施方式的树脂加强部的概略立体图。
图4是图1的A-A线剖视图。
图5是关于一个实施方式的主体部200和树脂加强部300的尺寸的剖视图。
图6是另一个实施方式的保险杠加强件的剖视图。
图7是关于另一个实施方式的主体部500和树脂加强部600的尺寸的剖视图。
图8是又一个实施方式的保险杠加强件的概略立体图。
图9是又一个实施方式的树脂加强部800的主体部侧表面的概略立体图。
图10是三点弯曲试验中的评价装置的示意图。
图11是表示车辆的保险杠结构的概略立体图。
图12是对配置在碰撞吸能盒上的易弯折的保险杠加强件施加冲击载荷时的示意图。
图13是对配置在碰撞吸能盒上的一个实施方式的保险杠加强件施加冲击载荷时的示意图。
图14是金属构件和树脂构件经由包含固态接合剂的粘接层接合的状态的概略剖视图。
具体实施方式
以下,参照附图对本公开的实施方式进行详细说明。本公开并不限定于以下的实施方式,可以在发明的主旨范围内进行各种变形来实施。
在本公开中,“车辆的前方向”和“车辆的后方向”是指图11的x方向和-x方向,“车辆的上方向”和“车辆的下方向”是指图11的z方向和-z方向,“车辆的宽度方向”是指图11的±y方向。在本公开中,“车辆”是指汽车整体,“车身”是指位于比保险杠结构体更靠车辆内部的、承载乘客或行李的部分。在以下的说明中,如果没有特别说明,例如在使用上下方向、前后方向、宽度方向的情况下,分别是指车辆的上下方向、车辆的前后方向、车辆的宽度方向。
在本公开中,接合是指将物体与物体连接起来,粘接和熔敷是其下位概念。粘接是指经由胶带、粘接剂等有机材料(固化性树脂、热塑性树脂等),使2个被粘接材料(要粘接的材料)成为接合状态。熔敷是指利用热使作为被粘接材料的热塑性树脂等的表面熔融,并通过接触加压和冷却,通过分子扩散引起的缠绕交络和结晶化而成为接合状态。
[保险杠加强件]
汽车在车辆的前部和后部具备保险杠结构体。如图11所示,保险杠结构体100典型地从车辆的前部或后部开始依次具有保险杠蒙皮10、能量吸收体20、保险杠加强件30、碰撞吸能盒40以及车身固定构件50。这些构件的刚性程度各不相同,均具有吸收来自外部的碰撞时的能量的性能。为了有效地吸收冲击能量,理想的是保险杠结构体构成为在从外部受到冲击能量时,从位于车辆外部的构件开始依次发生塑性变形或破坏。
例如,如图12所示,在保险杠结构体上配置有由于轻量化而容易弯折或过度塑性变形的保险杠加强件30的情况下,当受到重负荷W时,碰撞吸能盒40不易被压溃,因此无法有效地吸收冲击能量。另一方面,在本公开的保险杠加强件400中,相对于构成保险杠加强件400的主体部,具有一个以上向车身侧突出并沿车辆宽度方向延伸的加强肋的树脂加强部,配置并接合在比主体部靠车身侧。其结果,如图13所示,本公开的保险杠加强件400在受到重负荷W时,不会产生弯折等不良情况,能够一边塑性变形一边将冲击能量传递至碰撞吸能盒40而使碰撞吸能盒40变形,因此具备保险杠加强件400的保险杠结构体能够有效地吸收冲击能量。
保险杠加强件的每单位长度的质量(g/m)可以为小于2700g/m、2650g/m以下或2600g/m以下。对每单位长度的质量的下限值没有特别限制,例如可以为2000g/m以上、2200g/m以上、2400g/m以上或2500g/m以上。每单位长度的质量是保险杠加强件的轻量化的指标。在保险杠加强件例如弯曲的情况下,保险杠加强件的单位长度是指沿着保险杠加强件延伸的方向的长度。
保险杠加强件的残留应变量在温度25℃、负荷5t、以及位移速度1mm/分钟的条件下,可以为小于0.50%、0.45%以下或0.40%以下,可以为0.20%以上、0.25%以上或0.30%以上。残留应变量是保险杠加强件是否呈现适度的刚性和塑性变形的指标。
图1表示一个实施方式的保险杠加强件的概略立体图,图4表示图1的A-A线剖视图。保险杠加强件400具有沿车辆宽度方向延伸的主体部200、和沿车辆宽度方向延伸且配置在比主体部200靠车身侧的位置的树脂加强部300。以下,依次对构成保险杠加强件的主体部200和树脂加强部300进行说明。为了便于理解,在此说明的保险杠加强件是关于设置在车辆前部的保险杠结构体(前保险杠)上的保险杠加强件而提及的,但本公开的保险杠加强件也可以设置在车辆后部的保险杠结构体(后保险杠)上。在后保险杠上采用本公开的保险杠加强件的情况下,可以将以下说明中的“前面部”替换为“后面部”
树脂加强部300的车辆宽度方向的长度可以为主体部200的车辆宽度方向的长度的50%以上、55%以上、60%以上、65%以上、70%以上、75%以上或85%以上,可以为100%以下、95%以下、90%以下、85%以下、80%以下或75%以下。
〈主体部〉
图2表示一个实施方式的主体部。主体部200沿车辆宽度方向延伸,在车身侧具有下方第1接合部210和上方第1接合部220。主体部200与保险杠的设计相对应,通过弯曲加工等在弯曲部202缓慢地弯曲。由此,主体部200的左右两端部位于比主体部200的中央部在车辆的前后方向上更靠后侧的位置。在后保险杠的情况下,主体部200的左右两端部位于比主体部200的中央部在车辆的前后方向上更靠前侧的位置。
在下方第1接合部210和上方第1接合部220的左右两端部设有用于通过螺栓、螺母、螺丝等紧固件将保险杠加强件400安装在碰撞吸能盒40上的长孔270和对位孔272。在主体部上,除了这样的孔以外,例如也可以形成以轻量化为目的的孔、用于释放由弯曲加工引起的变形应力的释放孔、以及用于插入螺栓紧固用的扳手工具的孔。
主体部200具有将下方第1接合部210和上方第1接合部220连接的下部230、前面部250以及上部240。前面部250具有沿车辆宽度方向延伸的中央凹陷部252、下部面254和上部面256。通过设置中央凹陷部252,能够使主体部200轻量化并且提高主体部200的刚性。
在前面部250的左右两端部,设有用于安装或定位聚氨酯发泡体和聚丙烯发泡体等能量吸收体20的开口部280。
从轻量化的观点出发,主体部200具有中空结构,具体而言具有开放截面。如图2和图4所示,主体部200的截面形状具有下方第1接合部210和上方接合部220分别从下部230和上部240向下方和上方延伸,前面部250的相反侧开放的形态,即具有被称为帽型的形态。图4所示的主体部200由于具有中央凹陷部252,因此向右旋转90度时的截面形状呈W字帽型的形态,所以可以称为W字帽型主体部。
主体部200的尺寸、厚度和形状,可以根据安装保险杠加强件的车辆(例如轿车、卡车等)及所需的性能(例如轻量化、适度的刚性和塑性变形性)而适当地设定。
图5表示与主体部200和树脂加强部300的尺寸相关的剖视图。利用图5进行的以下说明,不限于主体部的截面形状为图5所示的实施方式。
上方第1接合部220的宽度a1和下方第1接合部210的宽度a2各自独立地可以为10mm以上、15mm以上、20mm以上或25mm以上,可以为50mm以下、45mm以下、40mm以下或35mm以下。第1接合部的宽度可以根据接合的树脂加强部与第2接合部之间所需的接合力等而适当地设定。
上部240的进深d1和下部230的进深d2可以分别独立地为20mm以上、30mm以上、40mm以上或50mm以上,可以为100mm以下、90mm以下、80mm以下或70mm以下。上部240和下部230的进深d1和d2可以根据所需的刚性和塑性变形性而适当地设定。
前面部250的高度c可以为50mm以上、60mm以上、80mm以上或100mm以上,可以为200mm以下、180mm以下、160mm以下或150mm以下。前面部250的高度c可以根据所需的刚性和塑性变形性而适当设定。
在主体部200为W字帽型主体部的情况下,上部面256的高度b1和下部面254的高度b2各自独立地可以设为5mm以上、10mm以上、13mm以上或15mm以上,可以设为40mm以下、35mm以下、30mm以下或25mm以下。从上部面256到中央凹陷部252的深度e1和从下部面254到中央凹陷部252的深度e2各自独立地可以设为5mm以上、8mm以上、10mm以上或13mm以上,可以设为35mm以下、30mm以下、25mm以下或20mm以下。b1、b2、e1和e2可以根据所需的刚性和塑性变形性而适当地设定。
主体部200的厚度t1可以为1.0mm以上、1.5mm以上或2.0mm以上,可以为5.0mm以下、4.5mm以下或4.0mm以下。构成主体部的各部位(例如第1接合部)的厚度可以根据轻量化、适度的刚性和塑性变形性等所需性能而适当地设定。主体部200的厚度可以在各部位为相同的厚度,也可以在各部位不同。
作为图4所示的主体部200的上部240与上方第1接合部220所成的角度α1,可以为75度以上、80度以上或85度以上,可以为105度以下、100度以下或95度以下。角度α1优选为90度。该角度也同样适用于下部230与下方第1接合部210所成的角度α2。
作为前面部250的上部面256与上部240所成的角度β1,可以为75度以上、80度以上或85度以上,可以为105度以下、100度以下或95度以下。角度β1优选为90度。该角度也同样适用于前面部250的下部面254与下部230所成的角度β2。
作为主体部的材料,例如可以举出金属材料和金属合金材料。其中,优选铝和铝合金,更优选铝合金。这些材料可以单独或组合两种以上使用。
作为铝合金,从轻量化、适度的刚性和塑性变形性等观点出发,优选呈现350MPa以上、400MPa以上或450MPa以上的拉伸强度的铝合金。对该合金的拉伸强度的上限值没有特别限制,例如可以为600MPa以下、550MPa以下或500MPa以下。在此,拉伸强度是使用基于JISZ 2241的万能试验装置(AG-100KNX,株式会社岛津制作所制造)测定的值。
作为这样的铝合金,例如可以举出铝含量为50质量%以上的合金,具体而言,可以举出A7000系合金(例如A7003、A7075和A7N01)、A6000系合金(例如A6061、A6082和A6110)、A5000系合金和A3000系合金。
主体部可以是使用金属材料或金属合金材料形成的挤压型材、压铸材、铸造材、锻造材等。其中,从生产率等观点考虑,优选挤压型材。
主体部的挤压型材例如可以如下制造。按照记载的顺序进行:通过将具有预定特性的金属材料或金属合金材料的熔液供给到连续铸造装置而连续铸造铸造棒的工序;对铸造棒进行均质化处理的工序;通过将铸造棒切断为预定长度而得到作为挤压加工原材料的坯料的工序;对坯料进行外径面切削的工序;以及在对坯料进行热挤压加工后立即进行水冷淬火从而形成预定的横截面形状的挤压型材的工序。接着,将挤压型材切断成预定的长度,对切断后的两端面实施面切削加工、去毛刺加工等预定的加工,并通过弯曲加工形成弯曲部,由此能够形成挤压型材。在挤压型材的切断前或切断后,或者在挤压型材的弯曲加工前或弯曲加工后,可以对挤压型材实施人工时效处理等热处理工序。例如,在使用A6000系合金和/或A7000系合金形成挤压型材的情况下,优选实施这样的热处理工序。
〈树脂加强部〉
图3表示一个实施方式的树脂加强部。树脂加强部300具有沿车辆宽度方向延伸的至少一个第2接合部。在本图的情况下,树脂加强部300具有下方第2接合部310和上方第2接合部320作为第2接合部。在树脂加强部300具有两个第2接合部、即下方第2接合部310和上方第2接合部320的情况下,优选具备树脂主体304。
树脂主体304是以车辆宽度方向为长度方向、以车辆上下方向为宽度方向、以车辆前后方向为厚度方向的板状,在与主体部200的弯曲部202对应的位置具有弯曲部302。树脂主体304在主体部侧表面的下方和上方分别一体地具有下方第2接合部310和上方第2接合部320。
下方第2接合部310配置在树脂主体304的下侧,从车辆宽度方向的一端向另一端延伸,是具有预定宽度的带状区域。上方第2接合部320配置在树脂主体304的上侧,从车辆宽度方向的一端向另一端延伸,是具有预定宽度的带状区域。下方第2接合部310和上方第2接合部320的宽度根据第1接合部的车辆上下方向的长度来选择。这样,下方第2接合部310和上方第2接合部320遍及树脂主体304的长度方向的整个区域。下方第2接合部310和上方第2接合部320经由树脂主体304而成为一体。下方第2接合部310和上方第2接合部320在主体部侧的表面,以分别与下方第1接合部210和上方第1接合部220接触的状态接合。
如图1和图4所示,树脂加强部300的下方第2接合部310和上方第2接合部320分别与主体部的下方第1接合部210和上方第1接合部220接合。下方第2接合部310和上方第2接合部320与下方第1接合部210和上方第1接合部220在与车辆的前后方向交叉的接合面接合。主体部200具有开放截面,主体部200的下方第1接合部210和上方第1接合部220、与树脂加强部300的下方第2接合部310和上方第2接合部320分别以在主体部200的内部形成空洞部260的方式接合。
树脂加强部300具有向车身侧突出并沿车辆宽度方向延伸的下方加强肋330和上方加强肋340。如图4所示,下方加强肋330和上方加强肋340分别与主体部200的下方第1接合部210和上方第1接合部220相对应地配置。由此,能够使用更轻量的树脂加强部300,对保险杠加强件赋予适度的刚性和塑性变形性。
在此,“与第1接合部相对应地配置”是指,所关注的一个加强肋配置在能够确定主要经由哪个第1接合部对保险杠加强件的刚性和塑性变形性带来有利效果的位置。关于树脂加强部中的加强肋的配置关系,例如参照图4的上方第1接合部220和上方加强肋340进行说明。从适度的刚性和塑性变形性的观点出发,上方加强肋340的z方向的位置优选从上方第1接合部220的范围内,在比上方第1接合部220靠下方的空洞部260区域内从上方第1接合部220起10mm以内、5mm以内或3mm以内的范围。上方加强肋340的更优选的z方向的位置是从上部240的z方向的位置向其上方10mm以内、5mm以内或3mm以内的范围,如图4所示,特别优选将加强肋配置成与上部240的z方向的位置一致。该配置关系也同样适用于下部加强肋330。
树脂加强部只要具有一个以上加强肋即可。在第1接合部有多个的情况下,优选多个加强肋分别与第1接合部相对应地配置。也可以相对于一个第1接合部相对应地配置多个加强肋。在相对于一个第1接合部配置多个加强肋的情况下,从均衡地承受冲击的观点出发,优选对称地配置加强肋。对于加强肋的配置数量的上限没有特别限制,可以为6个以下或4个以下,从轻量化的观点出发,优选加强肋为2个以下。
树脂加强部可以具有一个以上在上下方向上延伸的追加的加强肋。对于追加的加强肋(第2加强肋)的配置数量的上限没有特别限制,可以设为6个以下或4个以下。在考虑轻量化的情况下,优选追加的加强肋为2个以下,更优选不配置。
树脂加强部300的尺寸、厚度和形状可以根据安装保险杠加强件的车辆(例如轿车、卡车等)及所需的性能(例如轻量化、适度的刚性和塑性变形性)而适当设定。
上方第2接合部320的宽度h1和下方第2接合部310的宽度h2可以分别独立地为10mm以上、15mm以上、20mm以上或25mm以上,可以为50mm以下、45mm以下、40mm以下或35mm以下。第2接合部的宽度可以根据与要接合的主体部的第1接合部之间所需的接合力等而适当设定。
上方加强肋340的突出量f1和下方加强肋330的突出量f2可以分别独立地设为30mm以上、35mm以上、40mm以上或45mm以上,可以设为100mm以下、90mm以下、80mm以下、70mm以下或60mm以下。加强肋的突出量可以根据所需的刚性和塑性变形性而适当设定。在图3中,由于树脂加强部300在弯曲部302处弯曲,因此下方加强肋330和上方加强肋340在比弯曲部302靠外侧处,突出量逐渐减少。该情况下的上述突出量f1和f2是指最大突出量。加强肋的突出量可以在车辆宽度方向上变化,也可以不变化。如图3所示,优选将加强肋330、340的车身侧前端连结的线与车辆宽度方向平行。
上方加强肋340与下方加强肋330的间隔g可以为50mm以上、60mm以上、80mm以上或100mm以上,可以为200mm以下、180mm以下、160mm以下或150mm以下。在具有2个以上加强肋的情况下,加强肋间的间隔可以根据所需的刚性和塑性变形性而适当设定。
加强肋的车辆宽度方向的长度可以为主体部的车辆宽度方向的长度的50%以上、55%以上、60%以上、65%以上、70%以上、75%以上或85%以上,可以为100%以下、90%以下、85%以下、80%以下或75%以下。
树脂加强部的厚度t2可以为1.0mm以上、1.5mm以上或2.0mm以上,可以为5.0mm以下、4.5mm以下或4.0mm以下。构成树脂加强部的各部位(例如加强肋和第2接合部)的厚度可以根据轻量化、适度的刚性和塑性变形性等所需性能而适当设定。树脂加强部300的厚度可以在各部位为相同的厚度,也可以在各部位不同。
作为图4所示的树脂加强部300中的上方第2接合部320与上方加强肋340所成的角度γ1,可以设为75度以上、80度以上或85度以上,可以设为105度以下、100度以下或95度以下。角度γ1优选为90度。该角度也可以适用于下方第2接合部310与下方加强肋330所成的角度γ2。
图3所示的树脂加强部300在中央附近具有两个轻量孔350。通过设置轻量孔,能够使树脂加强部更加轻量化。轻量孔可以是一个以上,轻量孔的数量、大小和形状可以根据所需的性能(例如轻量化、适度的刚性和塑性变形性)而适当设定。
作为树脂加强部的材料,只要是树脂材料就没有特别限制。作为树脂加强部的材料,例如可以举出热塑性树脂和热固性树脂,具体而言,优选含有选自热塑性树脂、热固性树脂和纤维增强塑料(FRP)中的至少1种,从粘接力、成本和成型容易性的观点出发,更优选为热塑性树脂。
作为热塑性树脂,例如优选选自聚烯烃及其酸改性物、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、AS树脂、ABS树脂、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯等热塑性芳香族聚酯、聚碳酸酯、聚酰亚胺、聚酰胺、聚酰胺酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚醚砜、聚苯醚及其改性物、聚苯硫醚、聚甲醛、聚芳酯、聚醚酮、聚醚醚酮、聚醚酮酮以及热塑性环氧树脂中的1种以上。作为热固性树脂,例如可以使用选自环氧树脂、乙烯基酯树脂、酚醛树脂和聚氨酯树脂中的1种以上。热塑性树脂和热固性树脂可以单独使用,也可以并用2种以上。
作为树脂加强部的材料,可以是对上述树脂材料配合了加强纤维(例如碳纤维、玻璃纤维、纤维素纳米纤维)而成的树脂。作为这样的材料,例如可以举出碳纤维增强树脂(CFRP)和玻璃纤维增强树脂(GFRP)。
作为树脂加强部的材料,在上述材料中,从轻量化、适度的刚性和塑性变形性的观点出发,优选使用在80℃下呈现5GPa以上、7GPa以上或10GPa以上的弹性模量的树脂。对于弹性模量的上限值没有特别限制,例如可以设为70GPa以下、60GPa以下或50GPa以下。在此,弹性模量是使用基于JIS K 7161的万能试验装置(AG-100KNX,株式会社岛津制作所制造)测定的值。
树脂加强部可以使用公知的成型法,例如注射成型法(包括嵌入成型法)、传递成型法、冲压成型法、以及纤维缠绕成型法、手工铺叠成型法等来成型。
[保险杠加强件30(接合体)的制造方法]
本发明的保险杠加强件的制造方法具有接合前工序和接合工序,在接合前工序中形成层叠体,所述层叠体处于金属构件(以下也称为“基材A”)、以热塑性环氧树脂和苯氧基树脂中的至少任一种非晶性热塑性树脂为主成分的固态接合剂、以及要与所述金属构件接合的树脂构件(以下也称为“基材B”)依次配置的状态,在接合工序中对所述层叠体进行加热和加压而使所述固态接合剂熔融,将所述金属构件与所述树脂构件接合。在所述接合前工序中,不进行基材A与固态接合剂、以及基材B与固态接合剂的接合,而是在接下来的接合工序中进行接合。固态接合剂可以具有粘性,该情况下,在接合前工序中,固态接合剂相对于基材被临时固定。
金属构件(基材A)是沿车辆宽度方向延伸、在车身侧具有至少一个第1接合部的所述主体部。树脂构件(基材B)是沿车辆宽度方向延伸、具有至少一个第2接合部的所述树脂加强部。所述主体部的第1接合部与所述树脂构件的第2接合部经由固态接合剂接合。
〈接合前工序〉
在接合前工序中形成层叠体,该层叠体处于基材A、以热塑性环氧树脂和苯氧基树脂中的至少任一种非晶性热塑性树脂为主成分的固态接合剂、以及基材B依次配置的状态。在所述层叠体中,基材A与固态接合剂、以及固态接合剂与基材B均未相互接合,处于各自独立的构件重叠的状态。
所述固态接合剂的“固态”是指常温下为固体,即在23℃的无加压状态下没有流动性。所述固态接合剂优选在23℃的无加压状态下能够30天以上不变形地保持外形,并且具备不变质的特性。
所述“主成分”是指固态接合剂中的树脂成分中含量最高的成分,即固态接合剂中的树脂成分中的含量为50质量%以上的成分。固态接合剂优选含有50质量%以上的树脂成分,更优选含有70质量%以上,进一步优选含有80质量%以上,特别优选含有90质量%以上。
(固态接合剂)
固态接合剂以热塑性环氧树脂和苯氧基树脂中的至少任一种非晶性热塑性树脂、且环氧当量为1,600以上、熔化热为15J/g以下的非晶性热塑性树脂为主成分。
本公开中的非晶性树脂是在使用差示扫描量热计(DSC)的测定中具有熔点(Tm)但不具有明确的伴随熔化的吸热峰(熔点)或吸热峰非常小的树脂。熔化热由DSC的吸热峰的面积和热塑性树脂成分的质量算出。在固态接合剂中含有无机填充剂等的情况下,熔化热由除去无机填充剂的树脂成分的质量算出。具体而言,本公开中的非晶性热塑性树脂是指以下物质。称量2~10mg试样,放入铝制盘中,用DSC(株式会社リガク制DSC8231)以10℃/min的速度从23℃升温至200℃以上,得到DSC曲线。接着,根据由该DSC曲线求出的熔化时的吸热峰的面积和所述称量值算出熔化热时,将熔化热为15J/g以下的树脂视为非晶性热塑性树脂。
从对固态接合剂充分赋予非晶性热塑性树脂特性的观点出发,所述非晶性热塑性树脂的含量在固态接合剂中的树脂成分中优选为60质量%以上,更优选为70质量%以上,进一步优选为80质量%以上,最优选为90质量%以上。
熔化热为15J/g以下,优选为11J/g以下,更优选为7J/g以下,进一步优选为4J/g以下,最优选熔化峰为检测极限以下。
环氧当量为1,600以上,优选为2,000以上,更优选为5,000以上,进一步优选为9,000以上,最优选为检测极限以上且实质上未检测出环氧基。
通过使用以环氧当量为1,600以上、熔化热为15J/g以下的非晶性热塑性树脂为主成分的固态接合剂,在加热时,不会发生以往的热熔粘接剂中所见的粘度急剧下降,即使在超过200℃的高温度区域也不会成为低粘度(0.001~100Pa·s)状态。因此,该固态接合剂即使在熔融的状态下也不会从层叠体流出,能够稳定地确保粘接层的厚度,能够稳定地得到高粘接力。本公开中的环氧当量(含有1摩尔环氧基的所述树脂的质量)是接合前的固态接合剂中含有的热塑性环氧树脂或苯氧基树脂成分的环氧当量的值,是通过JIS K 7236:2001中规定的方法测定的值(单位“g/eq.”)。具体而言,对于树脂的环氧当量,使用电位差滴定装置,使用环己酮作为溶剂,将溴化四乙基铵乙酸溶液加入到树脂中,使用0.1mol/L高氯酸-乙酸溶液进行测定。对于溶剂稀释品(树脂清漆),基于不挥发成分作为固体成分换算值的数值算出。2种以上树脂的混合物的环氧当量也可以由各树脂的含量和环氧当量算出。
作为固态接合剂的主成分的非晶性热塑性树脂的熔点优选为50~400℃,更优选为60℃~350℃,进一步优选为70℃~300℃。通过使熔点在50~400℃的范围内,所述固态接合剂通过加热而高效地变形和熔融,在粘接面上有效地浸润展开,因此能够得到高粘接力。在本公开中,非晶性热塑性树脂的熔点实质上是指从固体状态软化并带有热塑性、能够熔融和粘接的温度。
在以往的含有热固性粘接剂的接合体中,难以将接合体解体,难以将构成接合体的异种材料分开再循环(即、再循环性差)。另外,在使用热固性粘接剂的情况下,在接合体的制造工序中存在接合部位的偏移等时,或者在被粘接体上有缺陷而需要更换时,难以重新粘贴(即、修复性差),缺乏便利性。另一方面,所述固态接合剂可以通过热使其软化和熔融,能够容易地将两个被粘接体分离,因此再循环性优异。另外,由于所述固态接合剂是热塑性的,因此能够反复进行可逆的软化、熔融和硬化(固化),修复性也优异。
《热塑性环氧树脂》
热塑性环氧树脂优选为下述(a)和(b)的聚合物,(a)双官能环氧树脂单体或低聚物,(b)具有选自酚性羟基、羧基、巯基、异氰酸酯基和氰酸酯基中的相同或不同的2个官能团的双官能性化合物。通过使用该化合物,能够优先进行形成直链状聚合物的聚合反应,形成具有所需特性的热塑性环氧树脂。
所述(a)双官能环氧树脂单体或低聚物是指分子内具有2个环氧基的环氧树脂单体或低聚物。作为所述(a)双官能环氧树脂单体或低聚物,例如可举出双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、双官能酚醛清漆型环氧树脂、双酚AD型环氧树脂、联苯型环氧树脂、双官能萘型环氧树脂、双官能脂环式环氧树脂、双官能缩水甘油酯型环氧树脂(例如邻苯二甲酸二缩水甘油酯、四氢邻苯二甲酸二缩水甘油酯、二聚酸二缩水甘油酯等)、双官能缩水甘油胺型环氧树脂(例如二缩水甘油苯胺、二缩水甘油甲苯胺等)、双官能杂环式环氧树脂、双官能二芳基砜型环氧树脂、对苯二酚型环氧树脂(例如对苯二酚二缩水甘油醚、2,5-二叔丁基氢醌二缩水甘油醚、间苯二酚二缩水甘油醚等)、双官能亚烷基缩水甘油醚系化合物(例如丁二醇二缩水甘油醚、丁烯二醇二缩水甘油醚、丁炔二醇二缩水甘油醚等)、双官能的含缩水甘油基的乙内酰脲化合物(例如1,3-二缩水甘油基-5,5-二烷基乙内酰脲、1-缩水甘油基-3-(环氧丙氧基烷基)-5,5-二烷基乙内酰脲等)、双官能的含缩水甘油基的硅氧烷(例如1,3-双(3-环氧丙氧基丙基)-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷、α,β-双(3-环氧丙氧基丙基)聚二甲基硅氧烷等)及其改性物。其中,从反应性和操作性的观点出发,优选双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、双酚S型环氧树脂、以及联苯型环氧树脂。
作为所述(b)的具有酚羟基的双官能性化合物,例如可举出邻苯二酚、间苯二酚、对苯二酚等具有1个苯环的单核芳香族二羟基化合物、双(4-羟基苯基)丙烷(双酚A)、双(4-羟基苯基)甲烷(双酚F)、双(4-羟基苯基)乙烷(双酚AD)等双酚化合物、二羟基萘等具有稠环的化合物、二烯丙基间苯二酚、二烯丙基双酚A、三烯丙基二羟基联苯等导入了烯丙基的双官能酚化合物、以及二丁基双酚A。
作为所述(b)的具有羧基的双官能性化合物,例如可举出己二酸、琥珀酸、丙二酸、环己烷二羧酸、邻苯二甲酸、间苯二甲酸和对苯二甲酸。
作为所述(b)的具有巯基的双官能性化合物,例如可举出乙二醇二硫代乙二醇酯和乙二醇二硫代丙酸酯。
作为所述(b)的具有异氰酸酯基的双官能性化合物,例如可举出二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、六亚甲基二异氰酸酯(HMDI)和甲苯二异氰酸酯(TDI)。
作为所述(b)的具有氰酸酯基的双官能性化合物,例如可举出2,2-双(4-氰基苯基)丙烷、1,1-双(4-氰基苯基)乙烷和双(4-氰基苯基)甲烷。
所述(b)中,具有酚羟基的双官能性化合物由于能够形成具有适当特性的热塑性聚合物,因此优选,从耐热性和粘接性的观点出发,优选具有2个酚性羟基、具有双酚结构或联苯结构的双官能性化合物,从耐热性和成本的观点出发,优选双酚A、双酚F和双酚S。
在所述(a)为双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、双酚S型环氧树脂或联苯型环氧树脂,所述(b)为双酚A、双酚F或双酚S的情况下,通过所述(a)和(b)的聚合而得到的聚合物具有对亚苯基结构和醚键作为主骨架,具有它们由亚烷基连结而成的主链、和在侧链配置有通过加聚而生成的羟基的结构。通过由具有对亚苯基结构和醚键的主骨架产生的直链状的结构,能够提高聚合后的聚合物的机械强度,并且通过侧链上配置的羟基,能够提高与基材的密合性。其结果,能够在维持操作性的同时,实现与热固性树脂相同水准的高粘接强度。进而,通过用热使其软化和熔融,能够进行再循环和修复,能够改善作为热固性树脂中的问题的再循环性和修复性。
《苯氧基树脂》
苯氧基树脂是由双酚化合物和环氧氯丙烷合成的多羟基聚醚,具有热塑性。作为苯氧基树脂的制造方法,已知有二元酚化合物与环氧氯丙烷直接反应的方法、以及二元酚化合物的二缩水甘油醚与二元酚化合物的加成聚合反应的方法,苯氧基树脂可以通过任一种制法得到。二元酚化合物与环氧氯丙烷直接反应的情况下,作为二元酚化合物,例如可以举出双酚A、双酚F、双酚S、联苯酚、联苯二醇、芴二苯等酚化合物。其中,从成本、粘接性、粘度和耐热性的观点出发,优选双酚A、双酚F和双酚S。除了二元酚化合物以外,上述直接反应中还可以含有乙二醇、丙二醇、二甘醇等脂肪族二醇。这些可以单独使用,也可以并用2种以上。苯氧基树脂具有与环氧树脂类似的化学结构,以对亚苯基结构和醚键为主骨架,具有它们连结而成的主链和在侧链上配置有羟基的结构。
《热塑性环氧树脂和苯氧基树脂》
所述热塑性环氧树脂和苯氧基树脂的重均分子量,以GPC(凝胶渗透色谱法)测定的聚苯乙烯换算的值计优选为10,000~500,000,更优选为18,000~300,000,进一步优选为20,000~200,000。重均分子量是由GPC检测的溶出峰位置算出的标准聚苯乙烯换算值。如果重均分子量在上述范围内,则热塑性和耐热性的平衡良好,因此能够高效地通过熔融形成接合体,还能够提高接合体的耐热性。如果重均分子量为10,000以上则耐热性优异,如果为500,000以下则熔融时的粘度低,粘接性变高。
《固态接合剂的制造方法》
对于固态接合剂的制造方法没有特别限定,例如可以通过加热双官能环氧化合物的单体或低聚物使其聚合而得到。为了在聚合时降低粘度而使搅拌变得容易,可以添加溶剂。在加入溶剂的情况下需要将其除去,可以通过在离型(脱模)膜等上进行干燥或聚合或这两者来得到固态接合剂。
根据需要,在不阻碍本发明的效果的范围内,可以在固态接合剂中配合其他添加剂。相对于非晶性热塑性树脂的总量,添加剂的配合量优选为50体积%以下,更优选为30体积%以下,进一步优选为20体积%以下,最优选为10体积%以下。在本公开中,添加剂的体积%表示以非晶性热塑性树脂的总量的体积为基准的、在双官能环氧化合物的单体或低聚物的聚合之前所含有的添加剂的体积比,添加剂的体积可以用所含有的添加剂的质量除以添加剂的真比重来求出。
作为上述添加剂,例如可以举出粘度调节剂、无机填料、有机填料(树脂粉体)、消泡剂、硅烷偶联剂等偶联剂、以及颜料。这些添加剂可以单独使用,也可以组合2种以上使用。作为粘度调节剂,例如可以举出反应性稀释剂。作为无机填料,例如可以举出球状熔融二氧化硅、铁等金属的金属粉、硅砂、滑石、碳酸钙、云母、酸性白土、硅藻土、高岭土、石英、氧化钛、二氧化硅、酚醛树脂微球以及玻璃球。
这样得到的固态接合剂,由于未反应的单体或末端环氧基含量少,或者实质上不含未反应的单体或末端环氧基,因此贮存稳定性优异,也能够在常温下长期保存。
对于固态接合剂的形态没有特别限定,优选具有选自薄膜、棒、颗粒和粉末中的任意一种形状。特别是,固态接合剂的外形的至少一边优选为5mm以下,更优选为3mm以下,进一步优选为1mm以下,更进一步优选为0.5mm以下,最优选为0.3mm以下。如果固态接合剂的尺寸在上述范围内,则固态接合剂在夹在基材A与基材B之间进行加热加压时能够有效地在粘接面上扩散,能够得到高的粘接力。
固态接合剂在不损害粘接力和耐热性的范围内也可以具有粘性。该情况下,在层叠体准备工序中,可以将所述固态接合剂临时固定在基材上。
〈接合工序〉
在接合工序中,对所述层叠体进行加热和加压,使所述固态接合剂熔融,然后通过降低温度使所述固态接合剂固化,将所述基材A与所述基材B接合。
所述加热和加压的温度优选为100~400℃,更优选为120~350℃,进一步优选为150℃~300℃。通过在100~400℃下加热,所述固态接合剂高效地变形和熔融,在粘接面上有效地浸润展开,因此能够得到高的粘接力。
所述加热和加压的压力优选为0.01~20MPa,更优选为0.1~10MPa,进一步优选为0.2~5MPa。如果在这样的压力范围内,则所述固态接合剂有效地变形,在粘接面上有效地浸润展开,因此能够得到高的粘接力。在基材A或基材B的至少一方含有热塑性树脂的情况下,通过以0.01~20MPa加压,能够使固态接合剂和基材相溶化,得到强的粘接力。
作为固态接合剂的主要成分的热塑性环氧树脂和苯氧基树脂,由于树脂内的凝聚力低且具有羟基,因此与基材的相互作用强,能够以比以往的结晶性热熔粘接剂高的粘接力将异种材料接合。
所述基材A与所述基材B的接合利用了固态接合剂的相变(固体-液体-固体),由于不伴随化学反应,因此与以往的热固化型环氧树脂相比,能够在短时间内完成接合。
[保险杠加强件30(接合体)]
图14是金属构件2和树脂构件5经由固态接合剂接合的状态的概略剖视图,是表示例如图1和图4所示的主体部200的下方第1接合部210(相当于金属构件2)与树脂加强部300的下方第2接合部310(相当于树脂构件5)的接合部位、或者主体部200的上方第1接合部220(相当于金属构件2)与树脂加强部300的上方第2接合部320(相当于树脂构件5)的接合部位的图。
在图14所示的接合体中,金属构件2和树脂构件5经由粘接层3接合一体化,该粘接层3是以作为热塑性环氧树脂和苯氧基树脂中的至少任一种非晶性热塑性树脂为主要成分的固态接合剂熔融后固化而成的。尽管金属构件2和树脂构件5是异种材料,但接合体显示出优异的接合强度。接合强度除了受到在粘接层与基材之间起作用的界面相互作用的强度的影响之外,还受到粘接层的厚度、构成粘接剂的聚合物的分子量和化学结构、力学特性、粘弹性特性等多种因素的影响。因此,本公开的接合体显示出优异的接合强度的详细机理尚不明确,但推测主要原因是构成粘接层3的非晶性热塑性树脂的凝聚力低,以及树脂中存在羟基,在粘接层与金属构件2的界面和粘接层与树脂构件5的界面形成氢键、范德华力等化学键或分子间力。但是,在接合体中,接合体的界面的状态或特性起因于厚度为纳米级以下的极薄的化学结构,因此难以分析,在当下的技术中,通过确定本公开的接合体的界面状态或特性从而与不含不公开的固态接合剂的接合体区别开是不可能或不实际的。
粘接层包含非晶热塑性树脂的本公开的保险杠加强件,再循环性和修复性优异,并且通过将接合体加热,能够容易地分解成金属构件2和树脂构件5、即主体部200和树脂加强部300。
通过对金属构件2或树脂构件5或两者分别进行适当的前处理,能够得到高的粘接力。作为前处理,优选进行清洗基材表面的前处理或对表面赋予凹凸的前处理。前处理可以仅实施1种,也可以实施2种以上。作为这些前处理的具体方法,可以采用公知的方法。
对于金属构件2,优选选自脱脂处理、UV臭氧处理、喷砂处理、研磨处理、等离子体处理和蚀刻处理中的至少一种。
对于树脂构件5,优选选自脱脂处理、UV臭氧处理、喷砂处理、研磨处理、等离子体处理和电晕放电处理中的至少一种。
[作用和效果]
如图4所示,以保险杠加强件承受车辆前后方向的重负荷W的情况为例,对其作用及效果进行说明。首先,由重负荷W产生的力施加在主体部200的前面部250上。该力从前面部250通过下部230和上部240传递到下方第1接合部210和上方第1接合部220。由于主体部200为帽型,所以上述力分散为相对于树脂加强部300的车辆前后方向的力F1,和相对于下方第1接合部210及上方第1接合部220的沿着接合面的方向、在图4的情况下分别为车辆上下方向的向外的力F2而分别传递。
下方第2接合部310和上方第2接合部320、与下方第1接合部210和上方第1接合部220,在与车辆的前后方向交叉的接合面接合。即、力F2传递到接合面。力F2以重负荷W所产生的力中分散出力F1的量小于重负荷W。因此,相比于下方第2接合部310和上方第2接合部320、与下方第1接合部210和上方第1接合部220,与车辆前后方向平行地设置接合面的情况相比,能够显著地提高接合强度。
下方第1接合部210和上方第1接合部220分别与下方第2接合部310和上方第2接合部320接合,并且下方第2接合部310和上方第2接合部320与树脂主体304形成为一体。因此,树脂加强部300发挥对抗上述力F2的应力。即、树脂主体304发挥对抗上述力F2的应力。由此,树脂加强部300抑制主体部200的下方第1接合部210和上方第1接合部220向车辆上下方向的外侧变形。
另外,重负荷W产生使保险杠加强件400向车辆宽度方向弯曲的力。树脂加强部300的下方第2接合部310和上方第2接合部320,与主体部200的下方第1接合部210和上方第1接合部220,分别在车辆宽度方向的整个区域上接合。由此,树脂加强部300保持与主体部200接合的状态,从而发挥对抗下方加强肋330和上方加强肋340向车辆宽度方向弯曲的力的应力。由此,树脂加强部300抑制主体部200向车辆宽度方向弯曲。
因此,保险杠加强件400能够通过主体部200和树脂加强部300的塑性变形来吸收由重负荷W产生的力,并且能够将未被吸收的冲击能量有效地传递至碰撞吸能盒。其结果,具备保险杠加强件400的车辆能够将由重负荷W产生的冲击能量有效地传递至碰撞吸能盒40,并有效地吸收冲击能量,从而能够抑制车身的损伤。
〈变形例1:保险杠加强件的变形例1〉
图6表示另一实施方式的保险杠加强件的剖视图。保险杠加强件具有主体部500和树脂加强部600。关于主体部500和树脂加强部600的材料及厚度、树脂加强部600中的加强肋620的角度等,可以同样地采用在上述的主体部200和树脂加强部300中记载的内容。
主体部500的与前面部550相反的一侧封闭,该封闭部构成第1接合部510。即、主体部500具有封闭截面,在本公开中有时将这样的主体部称为“封闭型主体部”。树脂加强部600具有沿车辆宽度方向延伸的树脂主体602和第2接合部610。树脂主体602是以车辆宽度方向为长度方向、以车辆上下方向为宽度方向、以车辆前后方向为厚度方向的板状。树脂主体602与第2接合部610为一体。第2接合部610在主体部侧的树脂主体602的整个表面上,以与第1接合部510接触的状态接合。树脂加强部600的第2接合部610与该第1接合部510接合,在与主体部500的中部520对应的位置形成一个加强肋620,并向车身侧突出。
(封闭型主体部)
在封闭型主体部500上,以中部520为边界,形成有两处空洞部560。对于封闭型主体部的空洞部的数量没有特别限制,可以考虑轻量化、适度的刚性和塑性变形性而适当选定,但优选形成两处以上。例如,在形成有3个空洞部的情况下,中部520存在2个。
在图6中,主体部500的外周截面形状为长方形。作为封闭型主体部的外周截面形状,没有特别限制,可以是方形、正方形、梯形、半圆形等形状。
图7表示关于主体部500和树脂加强部600的尺寸的剖视图。利用图7进行的以下说明,并不限于主体部的截面形状为图7所示的实施方式。
前面部550的高度i1和第1接合部510的宽度j各自独立地可以为50mm以上、60mm以上、80mm以上或100mm以上,可以为200mm以下、180mm以下、160mm以下或150mm以下。前面部550的高度i1和第1接合部510的宽度j可以根据所需的性能(接合强度、刚性和塑性变形性)适当地设定。
主体部500的进深i2可以为20mm以上、30mm以上、40mm以上或50mm以上,可以为100mm以下、90mm以下、80mm以下或70mm以下。主体部500的进深i2可以根据所需的刚性和塑性变形性适当设定。
空洞560的高度i3可以为20mm以上、30mm以上、40mm以上或50mm以上,可以为100mm以下、90mm以下、80mm以下或70mm以下。空洞560的高度i3可以根据所需的刚性和塑性变形性适当设定。
主体部500的厚度t3可以设为与主体部200的厚度t1相同的范围。
(树脂加强部)
在图6中,与主体部500的中部520相对应地配置有一个加强肋620。优选与主体部500的下部530、中部520和上部540中的至少任一个部位相对应地配置加强肋620。从适度的塑性变形性、平衡良好地承受冲击的观点出发,在配置一个加强肋620的情况下,优选与中部520的位置对应地配置加强肋620,在配置两个以上加强肋620的情况下,优选对称地配置加强肋620。加强肋620优选在下部530、中部520和上部540中的至少任一个部位上一致地配置。
树脂加强部600的第2接合部k1的宽度(相当于树脂加强部的高度)是与第1接合部510的宽度j相同的范围,也可以与第1接合部510的宽度j不同。树脂加强部600的厚度t4可以设为与树脂加强部300的厚度t2相同的范围。树脂加强部600的加强肋620的突出量k2可以设为与树脂加强部300的下方加强肋330和上方加强肋340的突出量f1和f2相同的范围。
〈变形例2:保险杠加强件的变形例2〉
图8表示又一个实施方式的保险杠加强件700的概略立体图。对于与上述实施方式相同的结构标注相同的符号并省略说明。保险杠加强件700具有沿车辆宽度方向延伸的主体部200、和沿车辆宽度方向延伸且配置在比主体部200靠车身侧的位置的树脂加强部800。
树脂加强部800具有沿车辆宽度方向延伸的树脂主体304、下方第2接合部310和上方第2接合部320。树脂主体304是以车辆宽度方向为长度方向、以车辆上下方向为宽度方向、以车辆前后方向为厚度方向的板状,在与主体部200的弯曲部202对应的位置具有弯曲部302。树脂主体304在下方和上方分别一体地具有下方第2接合部310和上方第2接合部320。
如图9所示,下方第2接合部310配置在树脂主体304的下侧,从车辆宽度方向的一端向另一端延伸,是具有预定宽度的带状区域。上方第2接合部320配置在树脂主体304的上侧,从车辆宽度方向的一端向另一端延伸,是具有预定宽度的带状区域。下方第2接合部310和上方第2接合部320经由树脂主体304而成为一体。下方第2接合部310和上方第2接合部320在主体部侧的表面,以分别与下方第1接合部210和上方第1接合部220接触的状态接合。
树脂加强部800具有向车身侧突出并沿车辆宽度方向延伸的下方加强肋330和上方加强肋340(图8)。以下,在不区分下方加强肋330和上方加强肋340的情况下,简称为加强肋。加强肋是以车辆宽度方向为长度方向、以车辆前后方向为宽度方向、以车辆上下方向为厚度方向的板状。加强肋的长度方向的长度比树脂主体304的弯曲部彼此的距离长,宽度方向的前端具有沿着树脂主体304的车身侧表面的形状。加强肋在宽度方向的前端与树脂主体304的车身侧表面连接成一体。加强肋的短边方向的后端为与车辆宽度方向大致平行的直线状。
另外,树脂加强部800具有至少一个向车身侧突出并沿车辆上下方向延伸的第2加强肋810,在图8的情况下为1个。第2加强肋810是具有与车辆前后方向和车辆上下方向大致平行的面的板状。第2加强肋810优选配置在树脂主体304的车辆宽度方向的中央。第2加强肋810在前端与树脂主体304的车身侧表面连接成一体。第2加强肋810的车辆上下方向的上下端分别与上方第2接合部320和下方第2接合部310连接成一体。
本实施方式涉及的保险杠加强件700,通过树脂加强部800具备树脂主体304、下方第2接合部310、上方第2接合部320、下方加强肋330和上方加强肋340,能够获得与上述实施方式相同的效果。另外,本实施方式的树脂加强部800通过具有第2加强肋810,树脂主体304对抗车辆上下方向的向外的力F的应力更大。因此,树脂加强部800更切实地抑制主体部200的下方第1接合部210和上方第1接合部220向在车辆上下方向上分离的方向变形。
实施例
以下示出与本发明相关的实施例、比较例、实施试验例和比较试验例,但本发明并不限定于这些。在以下的例子中,将基材A和基材B统称为接合基材。
〈接合基材〉
使用以下的接合基材。
《PA66(6,6-尼龙)》
将东丽株式会社制造的アミラン(商标)CM3001G-30注射成型,得到宽10mm、长45mm、厚3mm的试验片。在不进行表面处理的状态下使用。为了在超声波焊接时有效地进行加热,在距端部2.5mm的位置制作了截面为正三角形的高0.5mm的线状突起。
《PBT(聚对苯二甲酸丁二醇酯)》
将SABIC制20-1001注射成型,得到宽18m、长45mm、厚1.5mm的试验片。在不进行表面处理的状态下使用。
《铝》
对A6061-T6的表面进行喷砂处理,得到宽10mm、长45mm、厚3mm的试验片。
〈热塑性环氧树脂和苯氧基树脂的重均分子量、熔化热和环氧当量〉
分别通过以下步骤测定了热塑性环氧树脂和苯氧基树脂的重量平均分子量、熔化热和环氧当量。
(重均分子量)
将热塑性环氧树脂和苯氧基树脂溶解在四氢呋喃中,使用Prominence501(昭和科学株式会社制,Detector:Shodex(注册商标)RI-501(昭和电工株式会社制))在以下条件下进行测定。
柱:昭和电工株式会社制LF-804×2根
柱温:40℃
试样:树脂0.4质量%四氢呋喃溶液
流量:1mL/分钟
洗脱液:四氢呋喃
校正法:用标准聚苯乙烯进行换算
(熔化热)
称量2~10mg热塑性环氧树脂和苯氧基树脂,放入铝制盘中,使用DSC(株式会社理学制DSC8231)以10℃/分钟的速度从23℃升温至200℃,得到DSC曲线。根据得到的DSC曲线的熔化时的吸热峰的面积和上述称量值算出熔化热。
(环氧当量)
将基于JIS K 7236:2001得到的测定值换算成作为树脂固体成分的值。在不伴随反应的单纯混合物的情况下,根据各自的环氧当量和含量算出。
〈实施试验例1〉
(固态接合剂P-1)
向具备搅拌机、回流冷却器、气体导入管和温度计的反应装置中加入jER(注册商标)1007(三菱化学株式会社制,双酚A型环氧树脂,重均分子量约10,000)203g(1.0当量)、双酚S12.5g(1.0当量)、三苯基膦2.4g和甲乙酮1,000g,在氮气气氛下一边搅拌一边升温至100℃。目视确认溶解,冷却至40℃,得到固体成分约20质量%的树脂组合物。从树脂组合物中除去溶剂,得到固体成分100质量%的厚度100μm的膜状的固态接合剂(P-1)。重均分子量约为37,000。环氧当量在检测极限以上。在DSC中没有检测到熔化热峰。
(接合体)
制作了表1所示的基材A(金属构件)与基材B(树脂构件)的接合体。为了进行开放时间评价,除了在上述铝(基材A)上配置固态接合剂后静置3天,然后放置上述PBT(基材B)以外,按照同样的步骤制作了开放时间评价用接合体。
在基材A上配置裁成10×15mm大小的上述固态接合剂P-1,然后迅速地在其上配置基材B。这些基材之间的重叠为宽度10mm,进深5mm。上述固态粘合剂P-1以覆盖上述基材之间的所有重叠区域的方式配置。也就是说,上述基材A与基材B之间不直接接触,而是成为在其间存在上述固态接合剂的状态,准备了未接合的层叠体。
使用高频感应熔敷机(精电舍电子工业株式会社制,振动器UH-2.5K,压力机JIIP30S),通过高频感应使金属发热,通过加热、加压将试验片彼此接合。加压力为110N(压力2.2MPa),振动频率为900kHz。振动时间为6秒。
〈实施试验例2〉
(固态接合剂P-2)
在具备搅拌机、回流冷却器、气体导入管和温度计的反应装置中,加入エノトート(注册商标)YP-50S(日铁化学&材料株式会社制,苯氧基树脂,重均分子量约为50,000)20g、环己酮80g,边搅拌边升温至60℃,目视确认溶解,冷却至40℃,得到固体成分为20质量%的树脂组合物。从树脂组合物中除去溶剂,得到固体成分100质量%的厚度100μm的膜状的固态接合剂(P-2)。重均分子量为50,000,环氧当量在检测极限以上。在DSC中没有检测到熔化热峰。
(接合体)
除了使用P-2作为固态接合剂以外,与实施试验例1同样地制作表1所示的接合体以及开放时间评价用接合体。
〈实施试验例3〉
(固态接合剂P-3)
将上述树脂组合物P-2和结晶性环氧树脂YSLV-80XY(日铁化学&材料株式会社制)以98:2的质量比混合,得到固态接合剂(P-3)。重均分子量为36,000,环氧当量为9600g/eq,熔化热为2J/g。
(接合体)
除了使用P-3作为固态接合剂以外,与实施试验例1同样地制作表1所示的接合体以及开放时间评价用接合体。
〈实施试验例4〉
(固态接合剂P-4)
将上述树脂组合物P-2和结晶性环氧树脂YSLV-80XY(日铁化学&材料株式会社制)以94:6的质量比混合,得到固态接合剂(P-4)。重均分子量为35,000,环氧当量为2100g/eq,熔化热为4J/g。
(接合体)
除了使用P-4作为固态接合剂以外,与实施试验例1同样地制作表1所示的接合体以及开放时间评价用接合体。
〈实施试验例5〉
(固态接合剂P-5)
将上述树脂组合物P-2和结晶性环氧树脂YSLV-80XY(日铁化学&材料株式会社制)以89:11的质量比混合,得到固态接合剂(P-5)。重均分子量为33,000,环氧当量为1745g/eq,熔化热为11J/g。
(接合体)
除了使用P-5作为固态接合剂以外,与实施试验例1同样地制作表1所示的接合体以及开放时间评价用接合体。
〈实施试验例6〉
(固态接合剂P-6)
向具备搅拌机、回流冷却器、气体导入管和温度计的反应装置中加入jER(注册商标)1007(三菱化学株式会社制,双酚A型环氧树脂,分子量约为4060)203g(1.0当量)、双酚S(分子量250)12.5g(0.6当量)、三苯基膦2.4g和甲乙酮1,000g,在氮气气氛下一边搅拌一边升温至100℃。目视确认溶解,冷却至40℃,得到固体成分约20质量%的树脂组合物。从树脂组合物中除去溶剂,得到固体成分100质量%的厚度100μm的膜状的固态接合剂(P-6)。重均分子量约为30,000,环氧当量在检测极限以上。在DSC中没有检测到熔化热峰。
(接合体)
除了使用P-6作为固态接合剂以外,与实施试验例1同样地制作表1所示的接合体以及开放时间评价用接合体。
〈比较试验例1〉
(固态接合剂Q-1)
将热固化性液态环氧接合剂E-250(コニシ株式会社制,双酚型环氧树脂和胺固化剂双液型)的两种液体混合,涂布在离型膜上,在100℃下固化1小时后,冷却,从离型膜剥离,得到厚度100μm的薄膜状的固态接合剂(Q-1)。在DSC中没有检测到熔化热峰。环氧当量和重均分子量因不溶于溶剂而无法测定。
(接合体)
除了使用Q-1作为固态接合剂以外,与实施试验例1同样地制作表1所示的接合体以及开放时间评价用接合体。
〈比较试验例2〉
(固态接合剂Q-2)
将非晶性的聚碳酸酯薄膜(ユーピロン(注册商标)FE2000,三菱工程塑料株式会社制,厚度100μm)用作固态接合体Q-2。在DSC中没有检测到熔化热峰。
(接合体)
除了使用Q-2作为固态接合剂以外,与实施试验例1同样地制作表1所示的接合体以及开放时间评价用接合体。
〈比较试验例3〉
(固态接合剂Q-3)
使用结晶性环氧树脂YSLV-80XY(日铁化学&材料株式会社制)作为固态接合剂(Q-3)。环氧当量为192g/eq。重均分子量为340。熔化热为70J/g。
(接合体)
除了使用Q-3作为固态接合剂以外,与实施试验例1同样地制作了表1所示的接合体以及开放时间评价用接合体。
〈比较试验例4〉
(接合体)
将热固化性液态环氧接合剂E-250(コニシ株式会社制,双酚型环氧树脂和胺固化剂双液型)的两种液体混合,分别涂布在与上述实施试验例1同样的基材A和基材B上,在1分钟内贴合,然后,在用夹子固定的状态下,在100℃的烘箱内静置1小时,由此使粘接成分固化,然后,冷却至室温,由此制作表1所示的接合体。除了将上述热固化性液态环氧接合剂E-250分别涂布在基材A和基材B上后,静置3天后进行贴合以外,与上述同样地制作了开放时间评价用接合体。
〈比较试验例5〉
向烧瓶中加入jER(注册商标)1007(三菱化学株式会社制,双酚A型环氧树脂,重均分子量约10,000)203g(1.0当量)、双酚S12.5g(1.0当量)、三苯基膦2.4g和甲乙酮1,000g,在常温下搅拌,由此得到固体成分约20质量%的液态树脂组合物。在与上述实施试验例1同样的基材B上,采用棒涂法涂布上述液态树脂组合物,在室温下干燥30分钟后,在160℃的烘箱中静置2小时,由此在基材B的表面上形成厚度100μm的固态热塑性环氧树脂聚合物涂层。涂层的重均分子量约为40,000。环氧当量在检测极限以上。在DSC中没有检测到熔化热峰。
(接合体)
除了在具有上述涂层的基材B上直接配置基材A以外,与实施试验例1同样地制作表1所示的接合体。为了进行开放时间评价,在基材B的表面上形成热塑性环氧树脂聚合物涂层后,静置3天,然后与基材A层叠,除此以外,与上述同样地制作开放时间评价用接合体。
〈比较试验例6〉
在具备搅拌机、回流冷却器、气体导入管和温度计的反应装置中,加入フエノトート(注册商标)YP-50S(日铁化学&材料株式会社制,苯氧基树脂,重均分子量约50,000)20g、环己酮80g,边搅拌边升温至60℃,目视确认溶解,冷却至40℃,得到固体成分20质量%的液态树脂组合物。在与上述实施试验例1同样的基材B上,采用棒涂法涂布上述液态树脂组合物,在70℃的烘箱中静置30分钟,由此在基材B的表面上形成厚度100μm的苯氧基树脂涂层。所述涂层的重均分子量约为50,000。环氧当量在检测极限以上。在DSC中没有检测到熔化热峰。
(接合体)
除了在具有上述苯氧基树脂涂层的基材B上直接配置基材A以外,与实施试验例1同样地制作表1所示的接合体。为了进行开放时间评价,在基材B的表面上形成苯氧基树脂涂层后,静置3天,然后与基材A层叠,除此以外,与上述同样地制作开放时间评价用接合体。
〈比较试验例7〉
(接合体)
除了使用结晶性的聚酰胺系热熔粘接剂薄膜NT-120(日本マタイ株式会社制,厚度100μm)作为固态接合剂以外,与实施试验例1同样地制作表1所示的接合体以及开放时间评价用接合体。熔化热为60J/g。
[剪切粘接力]
将实施试验例1~6、比较试验例1~7中得到的接合体在测定温度(23℃或80℃)下静置30分钟以上后,以ISO19095为基准,使用拉伸试验机(万能试验机Autograph“AG-Xplus”(株式会社岛津制作所制),测力传感器10kN、拉伸速度10mm/min),在23℃和80℃气氛下进行拉伸剪切粘接强度试验,测定接合强度。测定结果示于表1。
[接合工艺时间]
接合工艺时间如下测定。将构成接合体的至少任一基材与接合剂接触时作为起点,将接合体制作完成时作为终点,测定从起点到终点的时间。关于加热、加压时间,对表1所示的接合体的各自的加热、加压时间进行平均。
[再循环性]
将表1所示的接合体放置在200℃的加热板上加热1分钟后,以1N以下的力判断是否能够容易地剥离。对于全部的接合体,如果能够剥离则为良好(OK),如果有不能剥离的则为不合适(NG)。
[修复性]
在上述拉伸剪切强度试验的23℃下的试验后的粘接面断裂了的铝和铁的各个试验片(在基材A或B或这两者的表面上残存有接合固体的层)中的基材B上配置基材A,与上述实施试验例1同样地制作接合体,由此得到修复接合体。与上述试验方法同样地测定上述修复接合体的23℃的剪切粘接力,如果为第1次的剪切粘接力的80%以上则为良好(OK),如果小于80%则为不合适(NG)。
[开放时间评价]
使用开放时间评价用接合体,在23℃下实施上述拉伸剪切粘接强度试验。与用上述实施试验例和比较试验例的方法制成的试验片相比,如果剪切粘接力为80%以上则为良好(OK),如果小于80%则为不合适(NG)。开放时间评价为良好(OK)是指开放时间长、便利性优异。
[表1-1]
[表1-2]
《实施例1》
〈主体构件(主体部)〉
对铝合金A6061合金坯料进行热挤压加工,制造图5所示的W字帽型的开放截面形状的挤压型材,挤压后立即进行水淬火,在人工时效处理(200℃×6小时)后,切断为400mm的长度,准备了成为主体部的主体构件。在此,图5所示的第1接合部的宽度a1和a2为26.3mm,上部面的高度b1和下部面的高度b2为18mm,前面部的高度c为105mm,上部的进深d1和下部的进深d2为57.5mm,从上部面到中央凹陷部的深度e1和从下部面到中央凹陷部的深度e2为15mm,厚度t1为2.5mm。
〈树脂加强构件(树脂加强部)〉
使用PA66-GF30(含有30质量%玻璃纤维的聚酰胺66),通过注射成型进行成型,准备具有图5所示的截面的长度240mm的成为树脂加强部的树脂加强构件。在此,图5所示的加强肋的突出量f1和f2为50mm,2个加强肋的间隔g为105mm,第2接合部的宽度与第1接合部的宽度a1和a2相同,为26.3mm,厚度t2为2.5mm。
关于主体构件与树脂增强构件的接合,以主体构件为基材A,以树脂加强构件为基材B,使用实施试验例1记载的固态接合剂,按照实施试验例1记载的步骤进行。由此,制作了具备主体构件和树脂加强构件的保险杠加强件的试验样品。
《实施例2》
〈主体构件(主体部)〉
对铝合金A6061合金坯料进行热挤压加工,制造与图7所示的保险杠加强件的主体部同样的2个大致正方形的形状结合而成的封闭截面形状的挤压型材,挤压后立即进行水淬火,在人工时效处理(200℃×6小时)后,切断为400mm的长度,准备了成为主体部的直线状的主体构件。在此,图7所示的高度i1为100mm,进深i2为60mm,厚度t3为2.0mm。
〈树脂加强构件(树脂加强部)〉
使用PA66-GF30(含有30质量%玻璃纤维的聚酰胺66),通过注射成型进行成型,准备具有图7所示的截面的长度240mm的成为树脂加强部的树脂加强构件。在此,图7所示的第2接合部的宽度k1为100mm,加强肋的突出量k2为50mm,厚度t4为2.0mm。
与实施例1同样地将主体构件和树脂加强构件接合,制作了具备主体构件和树脂加强构件的保险杠加强件的试验样品。
《实施例3》
关于主体构件与树脂加强构件的接合,将主体构件作为基材A、将树脂加强构件作为基材B,使用实施试验例2记载的固态接合剂按照实施试验例2记载的步骤进行,除此以外按照与实施例1相同的步骤制作了具备主体构件和树脂加强构件的保险杠加强件的试验样品。
《实施例4》
关于主体构件与树脂加强构件的接合,将主体构件作为基材A、将树脂加强构件作为基材B,使用实施试验例3记载的固态接合剂按照实施试验例3记载的步骤进行,除此以外按照与实施例1相同的步骤制作了具备主体构件和树脂加强构件的保险杠加强件的试验样品。
《实施例5》
关于主体构件与树脂加强构件的接合,将主体构件作为基材A、将树脂加强构件作为基材B,使用实施试验例4记载的固态接合剂按照实施试验例4记载的步骤进行,除此以外按照与实施例1相同的步骤制作了具备主体构件和树脂加强构件的保险杠加强件的试验样品。
《实施例6》
关于主体构件与树脂加强构件的接合,将主体构件作为基材A、将树脂加强构件作为基材B,使用实施试验例5记载的固态接合剂按照实施试验例5记载的步骤进行,除此以外按照与实施例1相同的步骤制作了具备主体构件和树脂加强构件的保险杠加强件的试验样品。
《实施例7》
关于主体构件与树脂加强构件的接合,将主体构件作为基材A、将树脂加强构件作为基材B,使用实施试验例6记载的固态接合剂按照实施试验例6记载的步骤进行,除此以外按照与实施例1相同的步骤制作了具备主体构件和树脂加强构件的保险杠加强件的试验样品。
《比较例1》
除了将厚度t3变更为2.7mm以外,与实施例2同样地制作主体构件。将该主体构件用作比较例1的试验样品。
《比较例2》
除了将厚度t3变更为2.8mm以外,与实施例2同样地制作主体构件。将该主体构件用作比较例2的试验样品。
《比较例3》
除了将厚度t3变更为3.3mm以外,与实施例2同样地制作主体构件。将该主体构件用作比较例3的试验样品。
《比较例4》
将实施例1的主体构件用作比较例4的试验样品。
《评价》
对各试验样品实施以下的评价。其结果汇总于表2。
〈塑性变形性的评价:三点弯曲压缩试验〉
使用图10所示结构的三点弯曲压缩试验机实施试验。具体而言,以位于上方的压头位于试验样品的中央的方式将试验样品配置在试验机上后,在25℃气氛下,以1mm/分钟的位移速度通过压头对试验样品施加5t以上的负荷。基于得到的数据,制作了x轴为位移(mm)、y轴为载荷(t)的载荷-位移曲线的图表。根据该图表,求出初期的线形区域(1t与2t之间)的斜率,使基于该斜率的平行线向右侧偏移,根据5t载荷时的载荷-位移曲线与平行线相交时的x轴与平行线的交点求出位移量(残留位移量)。接着,基于以下的式1,由该位移量算出残留应变量(%)。在此,将残留应变量为0.20%以上且小于0.50%时评价为“良”,将0.50%以上时评价为“不良”:
残留应变量(%)=(6×试验样品的厚度×位移量)/(支点间距离)2…式1
式1中,支点间距离为300mm。
〈轻量化的评价〉
作为轻量化的指标,求出各试验样品的每单位长度的质量(g/m)。构成主体构件的铝合金(A6061合金)的密度为2.70g/cm3,构成树脂加强构件的PA66-GF30的密度为1.37g/cm3。将每单位长度的质量小于2700g/m时评价为“良”,将2700g/m以上时评价为“不良”。
[表2-1]
表2
[表2-2]
(表2的延续)
《结果》
由表2可知,能够确认具备主体构件和树脂加强构件的实施例1~实施例7的结构虽然重量轻,但刚性和塑性变形性的平衡优异。
根据本发明,能够以较短的接合工艺时间和较长的开放时间来制造主体构件和树脂加强构件牢固接合而成的、轻量且刚性和塑性变形性的平衡优异的保险杠加强件。
产业可利用性
本发明能够用于形成汽车保险杠结构体骨架的保险杠加强件的制造方法。
附图标记说明
2:金属构件
3:粘接层
5:树脂构件
10:保险杠蒙皮
20:能量吸收体
30:保险杠加强件
40:碰撞吸能盒
50:车身固定构件
100:保险杠结构体
200:主体部
202:弯曲部
210:下方第1接合部
220:上方第1接合部
230:下部
240:上部
250:前面部
252:中央凹陷部
254:下部面
256:上部面
260:空洞部
270:长孔
272:对位孔
300:树脂加强部
302:弯曲部
304:树脂主体
310:下方第2接合部
320:上方第2接合部
330:下方加强肋
340:上方加强肋
350:轻量孔
400:保险杠加强件
500:主体部
510:第1接合部
520:中部
530:下部
540:上部
550:前面部
560:空洞部
600:树脂加强部
602:树脂主体
610:第2接合部
620:加强肋
700:保险杠加强件
800:树脂加强部
810:第2加强肋
a1:上方第1接合部的宽度
a2:下方第1接合部的宽度
b1:上部面的高度
b2:下部面的高度
c:前面部的高度
d1:上部的进深
d2:下部的进深
e1:从上部面到中央凹陷部的深度
e2:从下部面到中央凹陷部的深度
f1:上方加强肋的突出量
f2:下方加强肋的突出量
g:上方加强肋与下方加强肋的间隔
h1:上方第2接合部的宽度
h2:下方第2接合部的宽度
i1:前面部的高度
i2:主体部的进深
i3:空洞的高度
j:第1接合部的宽度
k1:第2接合部的宽度
k2:加强肋的突出量
t1:主体部的厚度
t2:树脂加强部的厚度
t3:主体部的厚度
t4:树脂加强部的厚度
α1:上部与上方第1接合部形成的角度
α2:下部与下方第1接合部形成的角度
β1:上部面与上部形成的角度
β2:下部面与下部形成的角度
γ1:上方第2接合部与上方加强肋形成的角度
γ2:下方第2接合部与下方加强肋形成的角度
Claims (11)
1.一种保险杠加强件的制造方法,包括接合前工序和接合工序,
在所述接合前工序中准备层叠体,所述层叠体处于金属构件、以热塑性环氧树脂和苯氧基树脂中的至少任一种非晶性热塑性树脂为主成分的固态接合剂、以及要与所述金属构件接合的树脂构件依次配置的状态,
在所述接合工序中对所述层叠体进行加热和加压而使所述固态接合剂熔融,将所述金属构件与所述树脂构件接合,
所述金属构件是沿车辆宽度方向延伸且在车身侧具有至少一个第1接合部的主体部,
所述树脂构件是沿车辆宽度方向延伸且具有至少一个第2接合部的树脂加强部,
所述主体部的所述第1接合部与所述树脂构件的所述第2接合部经由所述固态接合剂接合,
所述树脂加强部配置在比所述主体部更靠车身侧的位置,
所述树脂加强部具有一个以上向车身侧突出且沿车辆宽度方向延伸的加强肋,
所述非晶性热塑性树脂的环氧当量为1,600以上,或者所述非晶性热塑性树脂不含环氧基,所述非晶性热塑性树脂的熔化热为15J/g以下。
2.根据权利要求1所述的保险杠加强件的制造方法,
所述加热和加压在100~400℃和0.01~20MPa的条件下进行。
3.根据权利要求1或2所述的保险杠加强件的制造方法,
熔融前的固态接合剂具有选自膜、棒、颗粒和粉体中的任一种形状。
4.根据权利要求1或2所述的保险杠加强件的制造方法,
所述主体部具有开放截面,所述主体部的所述第1接合部与所述树脂加强部的所述第2接合部以在所述主体部的内部形成空洞部的方式接合。
5.根据权利要求1或2所述的保险杠加强件的制造方法,
所述主体部的截面形状呈帽型形态。
6.根据权利要求1或2所述的保险杠加强件的制造方法,
所述主体部在其上下分别具有所述第1接合部,所述加强肋与所述第1接合部对应地配置。
7.根据权利要求1或2所述的保险杠加强件的制造方法,
所述树脂加强部具有一个以上孔。
8.根据权利要求1或2所述的保险杠加强件的制造方法,
所述主体部包含呈现350MPa以上的拉伸强度的铝合金。
9.根据权利要求1或2所述的保险杠加强件的制造方法,
所述树脂加强部包含在80℃呈现5GPa以上的弹性模量的树脂。
10.根据权利要求1或2所述的保险杠加强件的制造方法,
所述主体部在其上下分别具有所述第1接合部,
所述树脂加强部具有沿车辆宽度方向延伸的树脂主体和分别位于所述树脂主体上下的所述第2接合部,
所述第1接合部和所述第2接合部在与车辆前后方向交叉的接合面上接合。
11.根据权利要求1或2所述的保险杠加强件的制造方法,
所述树脂加强部具有沿车辆上下方向延伸的第2加强肋。
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