DE102005026815A1

DE102005026815A1 - Klebevorrichtung und Herstellungsverfahren hierzu

Info

Publication number: DE102005026815A1
Application number: DE200510026815
Authority: DE
Inventors: Ortwin Prof. Dr.-Ing. Hahn; Thomas Dipl.-Ing. Meyer
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2005-06-09
Filing date: 2005-06-09
Publication date: 2006-12-21
Anticipated expiration: 2025-06-10
Also published as: DE102005026815B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Klebeverbindung zur Verbindung von zwei Fügeteilen, insbesondere von zwei flächigen Fahrzeugteilen, bei der zur Bildung einer Klebenaht ein Klebstoff zwischen zwei gegenüberliegenden Verbindungsflächen der Fügeteile eingebracht ist, wobei in dem Klebstoff partiell ein erwärmbares metallisches Element eingebettet ist zur beschleunigten Aktivierung des Klebstoffs, wobei das metallische Element als ein Abstandshalteelement (6, 11, 15, 17) ausgebildet ist, das durch seine Formgebung die Dicke (d¶k¶) der Klebenaht (5) vorgibt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Klebeverbindung zur Verbindung von zwei Fügeteilen, insbesondere von zwei flächigen Fahrzeugteilen, bei der zur Bildung einer Klebenaht ein Klebstoff zwischen zwei gegenüberliegenden Verbindungsflächen der Fügeteile eingebracht ist, wobei in dem Klebstoff ein erwärmbares metallisches Element eingebettet ist zur beschleunigten Aushärtung des Klebstoffs.
Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Klebeverbindung zwischen zwei Fügeteilen, wobei zwischen zwei zueinandergekehrter Verbindungsflächen der Fügeteile ein Klebstoff angeordnet wird, der durch Erwärmung eines in dem Klebstoff eingebetteten metallischen Elementes aktiviert wird zur Bildung einer Klebenaht.

Aus der EP 01 28 837 B1 ist eine Klebeverbindung zur Verbindung von zwei Fügeteilen, die die Verglasung eines Kraftfahrzeugs betreffen, bekannt. Die beiden Fügeteile werden an zwei zueinandergekehrten Verbindungsflächen der selben mittels eines Klebstoffs zusammengefügt. In dem Klebstoff ist ein metallisches Element eingebettet, das mit einer externen Spannungsquelle elektrisch leitend verbunden ist. Durch Beaufschlagung des metallischen Elementes mit einem elektrischen Strom wird der Klebstoff erwärmt, so dass eine Aushärtung des Klebstoffs beschleunigt erfolgen kann. Nachteilig an der bekannten Klebeverbindung ist, dass zusätzliche Maßnahmen ergriffen werden müssen, um die Dicke der Klebenaht vorzugeben. Ferner ist der Aufwand für die Erwärmung relativ aufwändig, da stets elektrische Zuführleitungen zu dem metallischen Element vorgesehen sein müssen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Klebeverbindung zur Verbindung von zwei Fügeteilen sowie ein Verfahren zur Herstellung einer Klebeverbindung derart anzugeben, dass eine verbesserte Prozessführung während der Klebeverbindungsherstellung ermöglicht wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist die erfindungsgemäßen Klebeverbindung in Verbindung mit dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 dadurch gekennzeichnet, dass das metallische Element als ein Abstandshalteelement ausgebildet ist, das durch seine Formgebung die Dicke der Klebenaht vorgibt.

Der besondere Vorteil der erfindungsgemäßen Klebeverbindung besteht darin, dass ein erwärmbares Abstandshalteelement vorgesehen ist, das zum einen die Dicke der Klebenaht vorgibt und zum anderen zu einer beschleunigten Klebstoffhärtung beiträgt. Die Erfindung ermöglicht somit eine definierte Klebschichtdickeneinstellung, die vorzugsweise eine gleichmäßige Ausprägung der Klebstoffschicht entlang der Klebenaht vorsieht. Die Dicke der Klebenaht kann abhängig sein von den klebtechnischen Anforderungen der zu verbindenden Fügeteile bzw. der Verbindungsbereiche der selben. Die Dicke der Klebenaht kann somit konstant oder kontinuierlich oder sprunghaft ansteigend ausgebildet sein.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Klebeverbindung ermöglicht das Abstandshalteelement eine gleichmäßige Aushärtung des Klebstoffs im Bereich des Abstandshalteelementes. Durch eine gleichmäßige Ausbildung des Abstandshalteelementes entlang der Klebenaht wird eine homogene und innige Klebeverbindung zwischen den Verbindungsflächen der Fügeteile geschaffen.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung weist das Abstandshalteelement Ausnehmungen und/oder Durchbrechungen auf, so dass sich der Klebstoff entlang der Klebenaht vollständig verteilen kann. Die Ausbildung des Abstandshalteelementes ist auf die Klebschichtgeometrie abgestimmt. Bei einem Abstandselement, das vorzugsweise entlang der Verbindungsflächen verläuft, wird eine Festigkeit zwischen den Fügeteilen geschaffen, noch bevor der Klebstoff über die gesamte Dicke der Klebstoffschicht aushärtet. Dies wird dadurch erreicht, dass zunächst der Klebstoff in unmittelbarer Nähe zu dem Abstandshalteelement aushärtet. Somit entsteht relativ schnell eine Festigkeit im Grenzbereich zwischen den Verbindungsflächen der Fügeteile und dem Abstandshalteelement. Folglich ist eine Handhabungsfestigkeit der Fügeverbindung bereits nach sehr kurzen Aushärtungszeiten gewährleistet.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist das Abstandshalteelement als eine Spule ausgebildet, deren Außendurchmesser die Klebschichtdicke vorgibt. Die Spule passt sich der Fügeteiloberflächenstruktur an. Bei Klebeverbindungen, bei denen ein Fügeteil eine unebene Oberfläche aufweist, kann durch die federnde Spule eine definierte Klebschicht eingestellt werden. Die Spule passt sich in einem gewissen Umfang an die Fügeteiloberfläche an. Somit kann vorteilhaft ein Ausgleich von Unebenheiten der Fügeteiloberfläche erfolgen.

Zur Lösung der Aufgabe ist die Erfindung in Verbindung mit dem Oberbegriff des Patentanspruchs 10 dadurch gekennzeichnet, dass das metallische Element mittels eines auf einer der Klebenaht abgewandten Seite angeordneten Induktors induktiv erwärmt wird.

Der besondere Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass das metallische Element berührungslos durch Einbringen desselben bzw. des Verbindungsbereiches in ein hochfrequentes induktives Wechselfeld erwärmt wird. Das metallische Element kann somit vollständig in dem Klebstoff eingebettet sein, so dass ein Vorhandensein des metallischen Elementes in der Klebstoffschicht nicht sichtbar ist.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
1a eine schematische Draufsicht auf zwei zu verbindende Fügeteile vor Aufbringen der Klebstoffschicht,
1b eine Draufsicht auf ein unteres Fügeteil mit einer bereichsweise entlang eines Randes desselben angeordneten Klebstoffschicht und 4 Abstandshalteelementen,
2 eine vergrößerte schematische Darstellung eines verbindungsbereiches V der Fügeteile mit einem Abstandshalteelement nach einer ersten Ausführungsform,
3 einen Längsschnitt durch eine Klebenaht im Verbindungsbereich der Fügeteile entlang der Linie III-III gemäß 2,
4 einen schematischen Querschnitt eines Abstandshalteelementes nach einer zweiten Ausführungsform,
5 einen schematischen Querschnitt durch ein Abstandshalteelement nach einer dritten Ausführungsform und
6 einen schematischen Querschnitt durch ein Abstandshalteelement nach einer vierten Ausführungsform.
In 1a sind schematisch zwei rechteckförmige Fügeteile 1 und 2 dargestellt, wobei das erste Fügeteil 1 als Rechteckrahmen und das zweite Fügeteil 2 als Beplankung ausgeführt sind. Der Rechteckrahmen 1 und die Beplankung 2 werden durch eine umlaufende Klebeverbindung zusammengefügt, wobei beispielhaft die Verbindungsbereiche V in 2 näher beschrieben sind.
Die Fügeteile 1 und 2 können als Bauteile bestehend beispielsweise aus Kunststoff, Holz, Glas, Verbundwerkstoff für den Einsatz beispielsweise in der Automobilindustrie, der Hausgeräteindustrie oder Möbelindustrie ausgebildet sein. Beispielsweise können die Bauteile als Fahrzeugteile, wie beispielsweise eine endlackierte Beplankung eines Kraftfahrzeugs, ausgebildet sein. Wesentlich ist, dass die beiden Fügeteile 1, 2 auf einer zueinandergekehrten Seite jeweils eine Verbindungsfläche 3 bzw. 4 aufweisen, an denen ein Klebstoff 5 ansetzbar ist.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird ein Klebstoff 5 als umlaufende Klebstoffraupe im Verbindungsbereich V auf das unten liegende erste Fügeteil 1 aufgebracht. In einem weiteren Schritt wird das zweite Fügeteil 2 unter Anlage der Verbindungsflächen 4 auf die Klebstoffschicht 5 aufgebracht. Die Klebstoffschicht 5 weist ein als Spule ausgebildetes Abstandshalteelement 6 auf, das in Richtung einer späteren Klebenaht 7 orientiert angeordnet ist. Die Fügeteile 1, 2 liegen mit ihren Verbindungsflächen 3, 4 unmittelbar an gegenüberliegenden Außenseiten 8 der Spulenwindungen 9 an. Wie besser aus 3 ersichtlich ist, gibt der Durchmesser der Spule 6, das heißt der Außenabstand der Spulenwindungen 9 die Klebschichtdicke d_k vor. Die Klebschichtdicke d_k ist vorzugsweise > 2 mm und wird für vorzugsweise Dickschichtverklebungen eingesetzt. Da die Spule 6 einen konstanten Durchmesser aufweist, ist die Klebschichtdicke d_k in Richtung der Klebenaht 7 konstant.
Vorzugsweise ist die Spule 6 quer zu den Verbindungsflächen 3, 4 der Fügeteile 1, 2 federnd ausgebildet, so dass eine Verringerung der Klebschichtdicke d_k unterhalb des Durchmessers der Spulenwindungen 9 in Folge Zusammenpressens der Fügeteile 1, 2 ermöglicht wird. Die Spule 6 ermöglicht einen Ausgleich von Unebenheiten der Verbindungsflächen 3, 4 der Fügeteile 1, 2.
Der Klebstoff 5 ist vorzugsweise als kalt aushärtender, zweikomponentiger Klebstoff 5 ausgebildet. Hierdurch lässt sich die Klebeverbindung in Folge einer thermischen Anre gung im Bereich des Abstandshalteelementes des Klebstoffs 5 stark beschleunigen.
Nach der Erfindung ist es vorgesehen, dass die thermische Anregung durch einen in die Nähe des Verbindungsbereichs V gebrachten Induktors 10 bewirkt wird, mittels dessen ein hochfrequentes magnetisches Wechselfeld erzeugt wird. Hierdurch wird das Abstandshalteelement 6 induktiv erwärmt und fördert im Zusammenwirken mit den Spulenwindungen 9 den Aushärteprozess des Klebstoffs 5. vorteilhaft wird hierdurch beim industriellen Verkleben im Montagebereich unter Verwendung von Reaktionsklebstoffen relativ schnell eine Handhabungsfestigkeit erzielt, so dass prozesssicher eine relativ schnelle Weiterverarbeitung der zusammengefügten Fügeteile 1, 2 ermöglicht wird. Die Länge der Spule 6 gibt die Länge der Klebenaht 7 bzw. der Klebstoffverbindung 5 vor. Falls die Klebstoffnaht 7 breiter ausgebildet sein sollte, können auch mehrere Spulen 6 nebeneinander angeordnet werden.
Vorteilhaft kann der Induktor 10 auch in Verbindung mit dem Abstandshalteelement 6 zum bauteilschonenden Entfügen der Fügeteile 1, 2 genutzt werden. Bei einer entsprechend erhöhten magnetischen Feldstärke entsteht eine Klebstoffüberhitzung vermittels des erwärmten Abstandshalteelementes 6, so dass ein Lösen der Fügeteile 1, 2 voneinander auf einfache Weise gewährleistet ist. Ein solches Bauteil schonendes Entfügen kann für solche Fügeteile 1, 2 Infragekommen, die im Bereich der gesamten Klebenaht als ein metallisches Element ausgebildet sind.
Nach einer alternativen Ausführungsform gemäß 4 ist ein Abstandshalteelement 11 als ein Streckblech ausgebildet, wobei der Abstand zwischen einer flächigen Oberseite 12 und einer flächigen Unterseite 13 die Klebschichtdicke d_k vorgibt. Das Streckblech 11 ist mit Durchbrechungen 14 versehen, so dass sich der Klebstoff 5 gleichmäßig entlang der vorgesehen Klebenaht verteilen kann.
Nach einer alternativen Ausführungsform gemäß 5 ist ein Abstandshalteelement 15 mäanderförmig ausgebildet. Das Abstandshalteelement 15 weist Ausnehmungen 16 auf, deren Tiefe die Klebschichtdicke d_k bestimmt.
Nach einer alternativen Ausführungsform gemäß 6 ist ein im Querschnitt sägezahnförmiges Abstandshalteelement 17 vorgesehen, dessen Ausnehmungen 18 bzw. korrespondierende Vorsprünge 18' die Klebschichtdicke d_k vorgeben.
Wesentlich an der Formgebung des Abstandshalteelementes ist, dass es sich vorzugsweise gleichmäßig entlang der vorgesehenen Klebenaht 7 erstreckt und die Klebschichtdicke d_k vorgibt. Bei dem Abstandshalteelement 6 gemäß 3 erfolgt eine Aushärtung ausgehend von den Verbindungsflächen 3, 4 der Fügeteile 1, 2. Bei den Abstandshalteelementen 11, 15, 17 gemäß den 4 bis 6 erfolgt eine Erwärmung des Klebstoffs 5 in erster Linie ausgehend von einem inneren Bereich der Klebstoffbeschichtung 5.

Claims

Klebeverbindung zur Verbindung von zwei Fügeteilen, insbesondere von zwei flächigen Fahrzeugteilen, bei der zur Bildung einer Klebenaht ein Klebstoff zwischen zwei gegenüberliegenden Verbindungsflächen der Fügeteile eingebracht ist, wobei in dem Klebstoff partiell ein erwärmbares metallisches Element eingebettet ist zur beschleunigten Aktivierung des Klebstoffs, dadurch gekennzeichnet, dass das metallische Element als ein Abstandshalteelement (6, 11, 15, 17) ausgebildet ist, das durch seine Formgebung die Dicke (d_k) der Klebenaht (5) vorgibt.
Klebeverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Abstandshalteelement (6, 11, 15, 17) derart ausgebildet ist, dass durch Erwärmung des Abstandshalteelementes (6, 11, 15, 17) der Klebstoff (5) im Bereich des Abstandshalteelementes (6, 11, 15, 17) gleichmäßig aushärtet.
Klebeverbindung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Abstandshalteelement (11, 15) Ausnehmungen (16) und/oder Durchbrechungen (14) aufweist, derart, dass der Klebstoff (5) vor dem Klebevorgang quer zur Klebenahterstreckung (7) verteilbar ist.
Klebeverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Abstandshalteelement (11, 15, 17) eine Mehrzahl von entlang der Klebenaht (7) verteilt angeordneter Ausbuchtungen (14, 16, 18, 18') aufweist, die an der Verbindungsfläche (3, 4) der gegenüberliegenden Fügeteile (1, 2) anliegen.
Klebeverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Abstandshalteelement (15, 17) mäanderförmig oder sägezahnförmiges oder als ein Streckblechteil (11) ausgebildet ist.
Klebeverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Abstandshalteelement (6) federnd ausgebildet ist.
Klebeverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Abstandshalteelement (6) als eine Spule ausgebildet ist, wobei Außenseiten (8) der Spulenwindungen (9) an der Verbindungsfläche (3, 4) der Fügeteile (1, 2) anliegen.
Klebeverbindung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Spule (6) einen konstanten Durchmesser (d_k) aufweist.
Verwendung einer Klebeverbindung nach den Ansprüchen 1 bis 8 zur Bildung einer Handhabungsfestigkeit der zusammengefügten Fügeteile zur Vorbereitung weiterer Montageschritte.
Verfahren zur Herstellung einer Klebeverbindung zwischen zwei Fügeteilen, wobei zwischen zwei zueinandergekehrter Verbindungsflächen der Fügeteile ein Klebstoff angeordnet wird, der durch Erwärmung eines in dem Klebstoff eingebetteten metallischen Elementes aktiviert wird zur Bildung einer Klebenaht, dadurch gekennzeichnet, dass das metallische Element (6, 11, 15, 17) mittels eines auf einer der Klebenaht (5) abgewandten Seite angeordneten Induktors (10) induktiv erwärmt wird.