DE102011000074A1

DE102011000074A1 - Profilelement, Aufbau für ein Nutzfahrzeug und Fertigungslinie zum Herstellen eines Profilelements

Info

Publication number: DE102011000074A1
Application number: DE102011000074A
Authority: DE
Inventors: Norbert Möller; Andreas Dahlhaus; Reinhard Beelmann
Original assignee: Schmitz Cargobull AG
Current assignee: Schmitz Cargobull AG
Priority date: 2011-01-10
Filing date: 2011-01-10
Publication date: 2012-07-12
Anticipated expiration: 2031-01-11
Also published as: DE102011000074B4

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Profilelement für einen Aufbau 50 eines Nutzfahrzeugs, wobei das Profilelement 1 aus einem Stahlflachprodukt 5 geformt ist, welches an mindestens einer seiner Oberflächen mit einer organischen Schicht 8, 15 belegt ist, wobei mindestens eine Schnittkante S des Profilelements 1 durch eine Schutzbeschichtung 18 abgedeckt ist, einen Aufbau für ein Nutzfahrzeug und eine Fertigungslinie zum Herstellen eines Profilelements. Das erfindungsgemäße Profilelement ermöglicht es, auch unter rauen Betriebsbedingungen zumindest die in Bezug auf die optische Erscheinung jeweils kritischen Schnittkanten dauerhaft sicher gegen Korrosion zu schützen. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass die Schutzbeschichtung 18 jeweils einen an die mit der Schutzbeschichtung 18 versehene Schnittkante S angrenzenden Randstreifen 16, 17 der Oberflächen des Stahlflachprodukts 5 überlappt, und dass der an die mit der Schutzbeschichtung 18 versehene Schnittkante S angrenzende Randstreifen 16, 17 oberflächenaktiviert ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein aus einem Stahlflachprodukt geformtes Profilelement, das an mindestens einer seiner Oberflächen mit mindestens einer organischen Schicht belegt ist, wobei mindestens eine Schnittkante des Profilelements durch eine Schutzbeschichtung abgedeckt ist.
Darüber hinaus betrifft die Erfindung einen Aufbau für ein Nutzfahrzeug. Der Aufbau ist dabei aus Flächenelementen, wie Längsseitenwänden, einer Stirnwand, einer Rückwand, einem Dachelement und einem Bodenelement zusammengesetzt, von denen mindestens zwei in einem Eckbereich, in dem sie aneinanderstoßen, mit Hilfe eines Profilelements der hier in Rede stehenden Art miteinander verbunden sind.
Schließlich betrifft die Erfindung eine Fertigungslinie zum Herstellen eines erfindungsgemäßen Profilelements.
Ein modular aus Flächenelementen zusammengesetzter, quaderförmiger Kofferaufbau der voranstehend erwähnten Art ist beispielsweise in der EP 0 607 575 A1 beschrieben. Die Flächenelemente des Kofferaufbaus sind dabei so ausgerichtet, dass in einem Eckbereich jeweils zwei von ihnen rechtwinklig zueinander ausgerichtet gegeneinander aneinanderstoßen. Die Verbindung der aneinander angrenzenden Flächenelemente erfolgt dabei durch aus einem Aluminiumwerkstoff stranggepresste Winkelprofilleisten. Diese weisen an ihrer einen Längsseite jeweils eine sich über die gesamte Länge des ersten Flächenelements erstreckende erste Aufnahme auf, in die das eine der miteinander zu verbindenden Flächenelementen mit seinem dem jeweils anderen Flächenelement zugeordneten Randbereich eingeschoben und eingeklebt ist. In eine unter einem Winkel von 90° gegenüber der ersten Aufnahme angewinkelt ausgerichtete zweite Aufnahme ist in gleicher Weise das andere Flächenelement mit seinem dem ersten Flächenelement zugeordneten Rand eingeschoben und eingeklebt. Der Halt der Wandelemente in den Aufnahmen der Profile kann zusätzlich durch Verschraubungen unterstützt werden.
Der Vorteil einer solchen auf Leichtmetallprofilen basierenden Rahmenkonstruktion besteht darin, dass sie auf vergleichbare Weise nach Art eines Bausatzes zusammengesetzt werden kann, wobei die Winkelprofilleisten präzise vorgefertigt werden können und ein relativ geringes Gewicht aufweisen. Diesen Vorteilen stehen allerdings hohe Herstellkosten und das Problem gegenüber, dass Leichtmetallprofile der beim Stand der Technik verarbeiteten Art große Wandstärken aufweisen müssen, um die an ihre Festigkeit und Formstabilität gestellten Anforderungen erfüllen zu können. Bei Einsatz von Leichtmetallprofilen müssen daher Einbußen beim für den Transport von Gütern nutzbaren Volumen des Kofferaufbaus oder der für die Temperaturisolierung des vom Kofferaufbau umgebenen Innenraums gegenüber der Umgebung in Kauf genommen werden.
In Anbetracht dieser Nachteile ist man bestrebt, die Verbindungsprofile von Kofferaufbauten aus einem Stahlflachmaterial zu formen. Beispiele für die Verwendung solcher aus Stahlblech- oder Stahlbandmaterial geformten Verbindungsprofile sind in der DE 101 03 077 B4 beschrieben und werden in der Praxis seit langem erfolgreich eingesetzt.
Die für die Herstellung von Verbindungsprofilen als Blech- oder Bandmaterial heutzutage zur Verfügung stehenden Stahlflachprodukte weisen eine hohe Festigkeit und ein für eine Umformung zu einem Profil optimiertes Verformungsverhalten auf. Um dabei auch eine den praktischen Anforderungen gerecht werdende Korrosionsbeständigkeit zu gewährleisten, sind die Stahlflachprodukte üblicherweise mit einer metallischen Schutzschicht belegt. Dabei handelt es sich beispielsweise um eine auf Zink, Aluminium oder Magnesium basierende Legierungsschicht, die typischerweise durch Schmelztauchbeschichten mit anschließender Galvanealing-Behandlung oder elektrolytisches Beschichten auf das Stahlsubstrat aufgetragen ist.
Um neben der Korrosionsbeständigkeit auch ihr optisches Erscheinungsbild den jeweiligen Anforderungen des jeweiligen Endverarbeiters anzupassen, werden die für die Herstellung von Profilen für die Aufbauten von Nutzfahrzeugen verwendeten Stahlbleche üblicherweise zusätzlich mit einer organischen Beschichtung versehen.
Heutzutage zu diesem Zweck genutzte Schichtsysteme sind beispielsweise in der vom Stahl-Informations-Zentrum, Düsseldorf, herausgegebenen Informationsschrift ”Charakteristische Merkmale 093 – Organisch bandbeschichtete Flacherzeugnisse aus Stahl” im Einzelnen erläutert.
In der Praxis werden für die Herstellung von Profilelementen, die für den Bau von Kofferaufbauten für Nutzfahrzeuge eingesetzt werden, Stahlflachprodukte verwendet, bei denen auf die Stahlgrundschicht beidseitig als Korrosionsschutz eine Zinkbeschichtung aufgetragen ist. Die Zinkbeschichtung ist dabei üblicherweise mit einer ersten organischen Beschichtung belegt, durch die die Haftung der anschließend aufgebrachten weiteren organischen Beschichtungen verbessert wird. Auf ihrer beim fertigen Profilelement der Außenseite des Kofferaufbaus zugeordneten Oberfläche sind die Stahlflachprodukte zusätzlich mit einer auf der haftungsverbessernden Schicht aufgetragenen Primerbeschichtung, einer darauf aufgetragenen Klebstoffschicht, einer auf die Klebstoffschicht aufliegenden Folienbeschichtung, einer auf die Folienbeschichtung aufgetragenen Grundlackschicht und einer auf der Grundlackschicht aufgebrachten Decklackschicht versehen, die den Abschluss des so gebildeten mehrlagigen organischen Beschichtungssystems zur Umgebung bildet. Auf ihrer beim fertigen Profil dem jeweiligen Flächenelement des Kofferaufbaus zugeordneten Seite ist dagegen üblicherweise nur noch eine Lackschicht auf die haftungsverbessernde Beschichtung auf das Stahlflachprodukt aufgetragen.
Die Herstellung von Profilelementen, die zum Bau von Kofferaufbauten für Nutzfahrzeuge bestimmt sind, erfolgt in der Regel durch Walzprofilieren. Dabei wird in einem kontinuierlichen Fertigungsablauf als Stahlflachprodukt ein auf die erforderliche Breite gebrachtes Stahlspaltband in eine Umformeinrichtung geleitet und dort unter Einwirkung von Rollen und Walzen zu einem Endlosprofil geformt, dessen Querschnittsform der Querschnittsform der zu erzeugenden Profilelemente entspricht. Von dem Endlosprofil werden dann die Profilelemente mit der jeweils geforderten Länge abgeteilt.
Trotz der Fernwirkung der auf das Stahlflachprodukt aufgetragenen metallischen Schutzschicht kann es im praktischen Einsatz im Bereich der nach dem Beschnitt des Spaltbands freiliegenden Schnittkanten der Profilelemente zu Korrosion kommen.
Aus der von der Forschungsvereinigung Stahlanwendung e. V. herausgegebenen, im Jahr 2007 erschienen Veröffentlichung ”Schnittflächen-Schutz von organisch beschichteten Stahlband-Formteilen – Projekt 660”, ISBN 3-937567-54-2, ist es bekannt, dass eine solche Schnittflächenkorrosion durch Auftrag einer Schutzbeschichtung auf die jeweilige Schnittfläche verhindert werden kann. Dabei erfolgt der Auftrag des Beschichtungsmaterials jeweils unmittelbar auf die zu schützende Schnittkante, um auf möglichst effektive Weise einen wirksamen Schutz zu erzielen. Für den Auftrag der Beschichtung auf die Schnittkante werden robotergeführte Kanülen oder Stempel eingesetzt, die das Beschichtungsmaterial auf die jeweilige Schnittkante drücken. Auch ist daran gedacht worden, die Beschichtung auf die jeweilige Schnittkante aufzuwalzen oder aufzuspritzen. Ziel ist dabei jeweils eine zeitsparende Beschichtung der Schnittkante selbst. Eine in zu diesem Zweck ausgelegte, auf dem Prinzip des Stempelauftrags beruhende Vorrichtung ist aus der DE 10 2006 062 766 A1 bekannt. Ein Verfahren zum Auftrag eines Schnittkantenschutzes durch Aufspritzen eines durch UV-Bestrahlung vernetz- und härtbaren Schutzlacks ist in der EP 0 278 475 A2 beschrieben.
Unter den rauen Bedingungen, denen unter Verwendung von Profilelementen der hier in Rede stehenden Art gefertigte Kofferaufbauten in der Praxis ausgesetzt sind, erweist sich ein in der voranstehend beschriebenen. Weise aufgetragener Schnittkantenschutz als nicht ausreichend. So kommt es trotz des Auftrags einer entsprechenden Beschichtung im Bereich der Schnittkanten der Profilelemente zu lokaler Rostbildung, wodurch die optische Erscheinung des jeweiligen Aufbaus in nicht akzeptabler Weise verschlechtert wird.
Vor diesem Hintergrund bestand die Aufgabe der Erfindung darin, ein aus einem mit einer organischen Beschichtung versehenen Stahlflachmaterial bestehendes Profilelement für einen Aufbau eines Nutzfahrzeugs zu schaffen, bei dem auch unter rauen Betriebsbedingungen zumindest die in Bezug auf die optische Erscheinung jeweils kritischen Schnittkanten dauerhaft sicher gegen Korrosion geschützt sind.
Ebenso sollte ein unter Verwendung solcher Profilelemente gestalteter Aufbau für ein Nutzfahrzeug angegeben werden.
Schließlich sollte eine Fertigungslinie vorgeschlagen werden, die es erlaubt, im Bereich ihrer Schnittkanten optimal vor Korrosion geschützte Profilelemente kostengünstig serienmäßig herzustellen.
In Bezug auf das Profilelement ist diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst worden, dass ein solches Profilelement die in Anspruch 1 angegebenen Merkmale aufweist.
In Bezug auf den Aufbau für ein Nutzfahrzeug ist die Lösung der voranstehend angegebenen Aufgabe in Anspruch 17 angegeben.
Die erfindungsgemäß für eine kostengünstige serienmäßige Herstellung erfindungsgemäßer Profilelemente mindestens erforderlichen Komponenten einer Fertigungslinie sind in Anspruch 19 angegeben.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen genannt und werden anschließend wie der allgemeine Erfindungsgedanke im Einzelnen erläutert.
Ein erfindungsgemäßes Profilelement ist in Übereinstimmung mit dem Stand der Technik aus einem Stahlflachprodukt geformt, das an mindestens einer seiner Oberflächen mit mindestens einer organischen Schicht belegt ist. Dabei ist mindestens eine Schnittkante des Profilelements durch eine Schutzbeschichtung abgedeckt ist. Zu beachten ist, dass hier im Zusammenhang mit der Erfindung, sofern nicht ausdrücklich etwas anderes angegeben ist, mit ”Stahlflachprodukt” immer ein mit mindestens einer organischen Beschichtung versehenes Stahlband oder -blech bezeichnet ist.
Um einen optimalen, dauerhaft sicheren Korrosionsschutz der Schnittkante durch die Schutzbeschichtung zu gewährleisten, ist nun erfindungsgemäß die Schutzbeschichtung so über die Schnittkante hinaus auf zumindest eine der Oberflächen des Stahlflachprodukts gezogen, dass die Schutzbeschichtung jeweils einen an die mit der Schutzbeschichtung versehene Schnittkante angrenzenden Randstreifen der Oberflächen des Stahlflachprodukts überlappt.
Dabei wird dadurch, dass der an die mit der Schutzbeschichtung versehene Schnittkante angrenzende, von der Schutzbeschichtung überlappte Randstreifen an seiner freien Oberfläche oberflächenaktiviert ist, eine optimale Haftung der Schutzbeschichtung erzielt.
Der oberflächenaktivierte, von der Schutzbeschichtung überlappte Randstreifen ist erfindungsgemäß zumindest an der Oberfläche des die Grundschicht eines erfindungsgemäßen Profilelements bildenden Stahlflachprodukts ausgebildet, die mit der organischen Beschichtung belegt ist und der Außenseite des Profilelements zugeordnet ist, die im praktischen Einsatz. direkt den Umwelteinflüssen ausgesetzt ist.
Vorteilhafterweise sind selbstverständlich auf beiden Oberflächen des Stahlflachprodukts entsprechende Randstreifen vorgesehen, und die Randstreifen beider Oberflächen sind jeweils über eine ausreichende Breite von der Schutzbeschichtung überlappt. Dabei gilt auch hier grundsätzlich, dass die Breite der Überlappung durch die Schutzbeschichtung auf der den äußeren Umwelteinflüssen unmittelbar ausgesetzten Außenseite des Profilelements auf die Breite des oberflächenaktivierten Randstreifens beschränkt sein soll. Auf der im fertig montierten Zustand direkt auf dem jeweiligen Aufbau des Nutzfahrzeugs liegenden Innenseite des Profilelements muss diese Bedingung dagegen nicht unbedingt eingehalten werden, da dort die Umwelteinflüsse und mechanischen Belastungen nicht in der Weise wirken wie auf der Außenseite des Profilelements. Eine optimale Haftung der Schutzbeschichtung ergibt sich jedoch selbstverständlich auch auf der Innenseite des Profilelements dann, wenn dort ebenfalls die Breite, über die die Schutzbeschichtung den oberflächenaktivierten Randstreifen überlappt, nicht über die Breite des Randstreifens hinausgeht.
Grundsätzlich ist durch die erfindungsgemäß in dem der zu schützenden Schnittkante zugeordneten Randbereich vorgenommene Oberflächenaktivierung bereits eine so gute Haftung der Schutzbeschichtung an der Oberfläche des mit der organischen Beschichtung versehenen Stahlflachprodukts gesichert, dass es unschädlich ist, wenn die Schutzbeschichtung über den oberflächenaktivierten Randstreifen hinausreicht, die Breite, über die die Schutzbeschichtung den an die zu schützende Schnittkante angrenzenden Bereich der Oberfläche des Stahlflachprodukts abdeckt, also zumindest abschnittsweise größer ist als die Breite des Randstreifens.
Die Sicherheit, mit der die Schutzbeschichtung über ihre gesamte Breite dauerhaft fester auf dem Profilelement haftet, kann jedoch dadurch erhöht werden, dass die Breite des von der Schutzbeschichtung überlappten Bereichs des Randstreifens höchstens gleich der Breite des Randstreifens selbst ist. Durch die Oberflächenaktivierung des Randstreifens haftet auch der Randbereich der Schutzschicht sicher so fest auf der Oberfläche des Stahlflachprodukts, dass eine Ablösung der Schutzschicht in Folge von Flüssigkeit, die in einen andernfalls zwischen Schutzschicht und Oberfläche des Stahlflachprodukts entstehenden Spalt eindringt, in Folge von reibender Belastung auch unter den im praktischen Einsatz herrschenden widrigen Bedingungen oder in Folge der beim Formen des Profilelements auftretenden Spannungen stets verhindert ist.
Eine besonders gute optische Erscheinung wird bei einem erfindungsgemäßen Profilelement dann erzielt, wenn die Breite des von der Schutzbeschichtung überlappten Bereichs des Randstreifens möglichst exakt mit der Breite des Randstreifens übereinstimmt, die Schutzbeschichtung also möglichst nah an den Übergang des oberflächenaktivierten Randstreifens zum unbehandelten Bereich der jeweiligen Oberfläche des Stahlflachprodukts herangeführt ist. Da sich dies in der Praxis mit den heute zur Verfügung stehenden Beschichtungstechniken nur mit erhöhtem apparativen Aufwand verwirklichen lässt, ist gemäß einer praxisgerechten Ausgestaltung der Erfindung die Breite des von der Schutzbeschichtung überlappten Bereichs des Randstreifens auf bis zu 95% der Breite des Randstreifens beschränkt. Der auf diese Weise erhaltene Toleranzbereich zwischen der Breite des Randstreifens und der Breite der Überlappung stellt sicher, dass der den Randstreifen überlappende Abschnitt der Schutzschicht sicher auf dem Randstreifen endet.
Um eine Bedeckung für eine sichere Abschottung der zu schützenden Schnittkante des oberflächenaktivierten Randstreifens durch die Schutzschicht zu gewährleisten, sollte die Breite des oberflächenaktivierten Randbereichs mindestens 2 mm betragen. Auf der anderen Seite reicht es in der Praxis in der Regel für einen sicheren Schutz der Schnittkante aus, wenn die Breite des oberflächenaktivierten Randstreifens nicht mehr als 5 mm, insbesondere nicht mehr als 3,5 mm, beträgt.
Ein optimaler Schutz eines erfindungsgemäßen Profilelements gegen Korrosion ergibt sich selbstverständlich dann, wenn alle seine Schnittkanten in der erfindungsgemäßen Weise durch eine Schutzbeschichtung geschützt sind. In der Praxis kann es allerdings ausreichen, wenn nur die der äußeren Umgebung direkt ausgesetzten Kanten des Profilelements mit einer entsprechenden Beschichtung versehen sind. Dies gilt insbesondere dann, wenn beispielsweise die Stirnkanten konstruktionsbedingt im fertig montierten Zustand in anderer Weise gegenüber der Umgebung abgedeckt sind. Im Hinblick auf eine besonders kostengünstige Herstellung kann es in diesem Fall zweckmäßig sein, wenn mindestens zwei parallel zueinander ausgerichtete Schnittkanten des Profilelements mit der Schutzbeschichtung beschichtet sind.
Grundsätzlich ist es denkbar, ein erfindungsgemäßes Profilelemente aus einem Stahlflachprodukt zu fertigen, das keinen zusätzlichen Korrosionsschutz benötigt, jedoch zur Optimierung seiner optischen Erscheinung mit einer organischen Beschichtung belegt ist. Kostengünstige, hochfeste und gleichzeitig ausreichend gut verformbare Stahlwerkstoffe sind jedoch in der Regel korrosionsempfindlich, so dass sie bei Verwendung für die Herstellung eines erfindungsgemäßen Profilelements mit einer metallischen Schutzbeschichtung belegt sind, auf der die organische Beschichtung aufgetragen ist.
Selbstverständlich können die bei dem als Ausgangsprodukt für die Herstellung eines erfindungsgemäßen Profilelements verwendeten Stahlflachprodukte die einzelnen Schichten der organischen Beschichtung frei so gewählt werden, dass sie den jeweiligen Anforderungen des Endverwenders entsprechen. Dementsprechend kann die auf mindestens eine der Oberflächen des Stahlflachproduktes, aus dem es geformt ist, aufgetragene organische Beschichtung ohne Weiteres auch mehrlagig aufgebaut sein. Dazu kann sie, wie beim Stand der Technik, beispielsweise mindestens eine Lackschicht und mindestens eine Folienschicht umfassen.
Grundsätzlich ist jedes Verfahren zur Aktivierung der Oberfläche im Bereich des erfindungsgemäß durch die Schutzbeschichtung überlappten Randbereichs geeignet, wenn das jeweilige Verfahren in der Lage ist, eine ausreichende Oberflächenstrukturierung bzw. -aufrauung über eine geeignete Tiefe zu erzeugen. So ist es beispielsweise denkbar, für diesen Zweck einen Plasmastrahl oder desgleichen einzusetzen. Auch können abrasiv wirkende Methoden, wie ein mechanisches Bürsten des jeweiligen Randstreifens, angewendet werden. Praktische Versuche haben allerdings gezeigt, dass sich für die Oberflächenaktivierung von heute zur Verfügung stehenden organisch beschichteten Stahlflachprodukten insbesondere eine Laserstrahlbehandlung eignet. Mit Hilfe von Laserstrahlen kann die Oberflächenaktivierung des Randstreifens als regelmäßige, in die Oberfläche des Randstreifens eingeformte Oberflächenstruktur ausgebildet sein. Um einen maximalen Schutz des Stahlflachprodukts auch im Bereich des oberflächenaktivierten Randstreifens aufrechtzuerhalten, sollte die Tiefe, über die die Oberflächenaktivierung in das auf dem Stahlsubstrat liegende Beschichtungssystem eindringt, so gering sein, dass nur die zuoberst liegenden Schichten verletzt werden. Optimaler Weise ist bei einer mehrlagigen organischen Beschichtung die Oberflächenaktivierung daher auf deren oberste Schicht beschränkt, wobei es selbstverständlich ist, dass ein tieferes Eindringen vorgesehen werden kann, wenn dies zur Verbesserung der Haftung der Schutzschicht auf dem oberflächenaktivierten Randstreifen zweckmäßig ist.
Für die Art und Weise, in der die erfindungsgemäß vorgesehene Oberflächenaktivierung mit Hilfe eines Laserstrahls durchgeführt wird, stehen maximale Variationsmöglichkeiten zur Verfügung, so dass in der Praxis jeweils uneingeschränkt das Verfahren ausgewählt werden kann, das unter Berücksichtigung der jeweils zur Verfügung stehenden Anlagentechnik zu einer optimalen Haftung führt. So ist beispielsweise eine vollflächige Behandlung möglich, bei der jede Stelle des Randstreifens durch den Laserstrahl beleuchtet wird.
Ebenso kann eine Laserbehandlung durchgeführt werden, bei der der Laserstrahl den Randstreifen jeweils nur Abschnittsweise erfasst. Dabei kann der Laser durch entsprechende Pulsung im Bereich des behandelten Randstreifens eine Struktur erzeugen, bei der punktförmige Vertiefungen regelmäßig in Linien oder anderen Mustern angeordnet sind. Ebenso ist eine zufällige, mit einer bestimmten Häufigkeitsverteilung vorgenommene Verteilung von in den Randstreifen eingeformten Vertiefungen denkbar.
Die in den Randstreifen zur Oberflächenaktivierung eingeformten Vertiefungen können durch eine Laserstrahleinrichtung erzeugt werden, die eine Bewegung des Laserstrahls in einem oder mehreren Freiheitsgraden ermöglicht. Auch mit einer Laserstrahleinrichtung, bei der der Laserstrahl nur in einer Richtung bewegt werden kann, lässt sich unter Berücksichtigung der Vorschubgeschwindigkeit, mit der das in seinem Randstreifen jeweils oberflächenzuaktivierende Stahlflachprodukt relativ zum Laser bewegt wird, beispielsweise eine Zickzacklinien-förmige Struktur erzeugen. Steht eine Laserbelichtungseinrichtung mit einem in zwei Richtungen beweglichen Laserstrahl zur Verfügung, kann die Hauptauslenkung des Laserstrahls quer zur Bandvorschubrichtung gewählt werden, während die Auslenkung in Bandrichtung dazu genutzt werden kann, beispielsweise eine Rechteckstruktur in den oberflächenzuaktivierenden Randstreifen einzuformen. Als Laserstrahlquellen eignen sich beispielsweise Nd:Yag Laser bzw. Ytterbium:Yag Faserlaser-Laser oder CO2-Laser.
Ein für die Praxis wichtiger Vorteil der Verwendung eines Lasers zur Oberflächenaktivierung besteht darin, dass im Zuge der Laserbehandlung in Folge der von dem Laserstrahl in das Stahlsubstrat bzw. die darauf liegende organische Beschichtung eingetragene Wärme auf dem Stahlflachprodukt haftende Flüssigkeitsrückstände, wie Öl- oder Wasseranhaftungen, verdampfen. Nach der Oberflächenaktivierung steht so ein optimal beschichtbares Material zur Verfügung, ohne dass dazu zusätzliche Bearbeitungsschritte erforderlich sind.
Für die Schutzschicht können unter Berücksichtigung der jeweils zur Verfügung stehenden Beschichtungstechnik verschiedenste, den jeweiligen Anforderungen beispielsweise an ihre Farbgebung und Materialeigenschaften, wie Überlackierbarkeit, Folierbarkeit etc., angepasste Materialien verwendet werden. Denkbar sind hierfür beispielsweise Kunststoffe, wie 2K-Kunststoffe, UV vernetz- bzw. aushärtbare Kunststoffe, duroplastische Kunststoffe, thermoplastische Kunststoffe. Diese können, wiederum unter Berücksichtigung der sich in der Praxis stellenden Anforderungen, im ausgehärteten Zustand teilelastisch sein. Letzteres hat den Vorteil, dass bei Beschichtungsmaterialien, die eine ausreichende Elastizität auch im ausgehärteten Zustand aufweisen, bei einer Beschichtung vor der Umformung zu dem Profilelement die Gefahr eines Bruchs der Beschichtung während der Verformung minimiert ist. Vorzugsweise beträgt dazu die Restdehnung der auf den oberflächenaktivierten Randstreifen und die Schnittkante aufgebrachten Schutzschicht mindestens 5 seiner ursprünglichen Dehnfähigkeit. Die Temperaturbeständigkeit eines für die erfindungsgemäße Schutzschicht vorgesehenen Materials sollte mindestens den Bereich –40° bis +80°C umfassen. Von den heute zur Verfügung stehenden Beschichtungsmaterialien dieser Art erfüllen beispielsweise Urethananacrylate, Dimethylacrylamide, Trimethylbicyclo oder Mischungen dieser Materialien mit anderen Zusatzstoffen diese Voraussetzungen. Auch kann ein Lösungsmittellack für diesen Zweck eingesetzt werden. Sofern die jeweils vorhandene Beschichtungstechnik dies erlaubt, kann es auch möglich sein, die erfindungsgemäß vorgesehene Schutzschicht auf den oberflächenaktivierten Randstreifen und die Schnittkante in Form eines Klebebands aufzubringen.
Um auch im Bereich der Schnittkante selbst die in Bezug auf die Haftung der Schutzbeschichtung bestehenden Vorteile einer Oberflächenaktivierung oder dort vorhandene Flüssigkeitsrückstände zu entfernen, kann es vorteilhaft sein, den Laserstrahl bei der zur Oberflächenaktivierung des Randstreifens durchgeführten Behandlung jeweils so zu führen, dass er auch die zu schützende Schnittkante überfährt.
Grundsätzlich ist es denkbar, die erfindungsgemäß vorgesehene und ausgebildete Schutzbeschichtung des oberflächenaktivierten Randstreifens und der Schnittkante erst vorzunehmen, nachdem das Profilelement aus dem mit der organischen Beschichtung versehenen Stahlflachprodukt geformt worden ist. Aus fertigungstechnischer und wirtschaftlicher Sicht besonders zweckmäßig ist es allerdings, wenn das erfindungsgemäße Profilelement aus einem mit der organischen Beschichtung und der auf die zu schützende Schnittkante aufgebrachten Schutzbeschichtung versehenen Stahlflachprodukt geformt ist, die erfindungsgemäße Schutzbeschichtung also auf das Stahlflachprodukt aufgebracht wird, bevor die Umformung zu dem Profilelement stattfindet.
Aufgrund des optimalen Schutzes ihrer in erfindungsgemäßer Weise mit einer Schutzschicht belegten Schnittkanten eignen sich erfindungsgemäße Profilelemente insbesondere als Konstruktionsbauteil für die Herstellung eines Kofferaufbaus für ein Nutzfahrzeug.
Dementsprechend ist ein erfindungsgemäßer Kofferaufbau für ein Nutzfahrzeug, der aus Flächenelementen, wie Längsseitenwänden, einer Stirnwand, einer Rückwand und einem Bodenelement zusammengesetzt ist, mindestens zwei der Flächenelemente in einem Eckbereich, in dem sie aneinanderstoßen, mit Hilfe eines erfindungsgemäß ausgebildeten Profilelements miteinander verbunden. Die erfindungsgemäßen Profilelemente lassen sich dabei insbesondere so anordnen, dass sie den ihnen jeweils zugeordneten Eckbereichen überdeckend auf die Außenseite des Kofferaufbaus aufgelegt sind.
Eine für die wirtschaftliche Herstellung eines erfindungsgemäßen Profilelements aus einem als Spaltbandmaterial angelieferten, mit einer organischen Beschichtung versehenen Stahlflachprodukt, umfasst erfindungsgemäß mindestens folgende von dem Stahlflachprodukt durchlaufene Bearbeitungsstationen, die insbesondere im kontinuierlichen Durchlauf absolviert werden:

– eine Einrichtung zum Oberflächenaktvieren eines an mindestens einer der Schnittkanten des Stahlflachprodukts angrenzenden Randstreifens der Oberfläche des Stahlflachprodukts, wobei die Einrichtung eine Laserstrahlquelle zum Erzeugen einer Oberflächenstruktur im Bereich des betreffenden Randstreifens umfasst,
– eine Einrichtung zum Auftragen einer Schutzbeschichtung auf die Schnittkante und den oberflächenaktivierten Randstreifen,
– optional eine Einrichtung zum Vernetzen und Aushärten der Schutzbeschichtung,
– eine Einrichtung zum Umformen des mit der Schutzbeschichtung versehenen Stahlflachprodukts zu einem Endlosprofil,
– eine Einrichtung zum Ablängen von Profilelementen von dem Endlosprofil.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
1 ein Profilelement in perspektivischer Ansicht;
2 einen an eine Schnittkante angrenzenden Abschnitt eines Stahlflachprodukts in einem Querschnitt;
3 einen Sattelzug in einer perspektivischen Ansicht von hinten.
Das im Querschnitt L-förmig geformte Profilelement 1 weist einen ersten Schenkel 2 und einen zweiten Schenkel 3 auf, der in seiner Grundausrichtung rechtwinklig zum ersten Schenkel 2 ausgerichtet ist. In den zweiten Schenkel 3 ist zur Aussteifung eine sich in Längsrichtung L des Profilelements 1 erstreckende Sicke 4 eingeformt.
Das Profilelement 1 ist aus einem als kaltgewalztes Spaltband angelieferten Stahlflachprodukt 5 hergestellt, auf dessen Stahlgrundschicht 6 durch Feuerverzinken mit anschließender Galvanealing-Behandlung beidseitig eine metallische Korrosionsschutzschicht 7 aufgebracht ist. Auf seiner Außenseite A, die bei fertig montiertem Profilelement 1 der Umgebung U zugeordnet ist, weist das Stahlflachprodukt 5 eine mehrschichtig aufgebaute, auf der metallischen Korrosionsschutzschicht 7 aufliegende organische Beschichtung 8 auf. Die organische, als Folien-/Decklacksystem ausgebildete Beschichtung 8 umfasst dabei eine erste zur Haftverbesserung auf die Korrosionsschutzschicht 7 aufgetragene Haftschicht 9, eine darauf aufgetragene Primerbeschichtung 10, eine darauf liegende Klebstoffschicht 11, eine mit Hilfe der Klebstoffschicht 11 auf dem Stahlsubstrat 5 verklebte Folienbeschichtung 12, eine auf die Folienbeschichtung aufgetragene Grundlackschicht 13 und eine auf der Grundlackschicht aufgebrachte Decklackschicht 14. Der Schichtaufbau der organischen Beschichtung 8 ist in 2 nicht maßstäblich dargestellt. In der Praxis beträgt die Gesamtdicke der organischen Beschichtung 8 typischerweise 80–90 μm.
Auf seiner beim fertig geformten und montierten Profilelement 1 am jeweils zugeordneten Flächenelement anliegenden Innenseite I ist das Stahlflachprodukt 5 ebenfalls mit einer organischen Beschichtung 15 belegt, die auf der an dieser Seite der Stahlgrundschicht 6 ebenfalls vorhandenen metallischen Korrosionsschutzschicht 7 aufliegt. Bei der etwa 8–9 μm dicken organischen Beschichtung 15 handelt es sich um eine Primerbeschichtung, die eine optimale Haftung gewährleistet, wenn das Profilelement 1 an das zugeordnete Flächenelement angeklebt wird.
An seiner Außenseite A und seiner Innenseite I weist das Stahlflachprodukt 5 im Bereich seiner sich in Längsrichtung L des Stahlflachprodukts 5 bzw. des daraus erzeugten Profilelements 1 erstreckenden Schnittkanten S jeweils einen Randstreifen 16, 17 auf, der an die jeweilige Schnittkante S grenzt und sich über die Länge L des Stahlflachprodukts 5 erstreckt. Im Bereich der Randstreifen 16, 17 ist die jeweilige organische Beschichtung 8, 15 durch eine Laserstrahl-Behandlung oberflächenaktiviert. Dazu ist mittels eines Laserstrahls beispielsweise eine regelmäßige Struktur in Form von punktförmigen, gleichmäßig in Längsrichtung L und Breitenrichtung B der Randstreifen 16, 17 verteilt angeordneten Vertiefungen in die jeweilige organische Beschichtung 8, 15 eingeformt.
Auf die oberflächenaktivierten Randstreifen 16, 17 und die Schnittkante S ist zum Schutz der Schnittkante S vor Korrosion eine Schutzbeschichtung 18 aufgetragen, die beispielsweise aus einem mittels UV-Bestrahlung aushärtbaren Lack besteht. Mit ihren auf den Randstreifen 16, 17 aufliegenden Abschnitten 19, 20 überlappt die Schutzbeschichtung 18 die Breite BR des jeweiligen Randstreifens 16, 17 optimalerweise so, dass die Breite BU der Abschnitte 19, 20 mit der Breite BR der Randstreifen 16, 17 übereinstimmt. Da dies in der Praxis mit den heute zur Verfügung stehenden Beschichtungstechniken nicht ohne Weiteres zu gewährleisten ist, wird bei der Beschichtung eine Abweichung der Überlappungsbreite BU von der Breite BR der Randstreifen 16, 17 von +/–10% zugelassen. Auf diese Weise enden die Abschnitte 19, 20 der Schutzbeschichtung 18 so nahe am der unaktivierten Oberfläche der jeweiligen organischen Beschichtung 8, 15 zugeordneten Rand des jeweiligen Randstreifens 16, 17, dass auch unter den rauen, in der Praxis auftretenden Bedingungen eine dauerhaft sichere Anhaftung der Schutzbeschichtung 18 an den Randstreifen 16, 17 und damit einhergehend an der jeweiligen Schnittkante S gewährleistet ist.
Für die Herstellung von Profilelementen 1 durchläuft das bereits mit der metallischen Korrosionsschutzschicht 7 und den organischen Beschichtungen 8, 15 beschichtete, als Bandmaterial angelieferte Stahlflachprodukt 5 eine Laserbehandlungsanlage, in der die Randstreifen 16, 17 in der voranstehend erläuterten Weise über eine Breite von 3,5 mm oberflächenaktiviert werden. Um die metallische Korrosionsschutzschicht 7 nicht zu beschädigen, wird die Laserstrahlleistung dabei so eingestellt, dass möglichst nur die zuoberst liegenden Schichten 11–14 der organischen Beschichtung 8 und die organische Schicht 15 nicht über ihre gesamte Dicke von dem Laserstrahl durchdrungen werden. Durch die im Zuge der Laserstrahlbehandlung in die Randstreifen 16, 17 eingetragene Wärme verdunsten im Bereich der Randstreifen 16, 17 und der jeweiligen Schnittkante S vorhandene Restflüssigkeiten, wie Schneidöl oder Wasser, so dass nach der Laserstrahlbehandlung an den Randstreifen 16, 17 und der jeweiligen Schnittkante eine optimal beschichtbare Oberfläche zur Verfügung steht.
Anschließend erfolgt in einer inline zur Laserbehandlungsanlage stehenden, im kontinuierlichen Durchlauf durchlaufenen Beschichtungseinrichtung der Auftrag der Schutzbeschichtung 18 auf die Schnittkante S und die Randstreifen 16, 17. Dies kann beispielsweise durch Aufsprühen, Aufrollen, Aufstreifen oder in jeder anderen Weise erfolgen, die geeignet ist, das jeweilige Beschichtungsmaterial in ausreichender Gleichmäßigkeit, Dichte und geometrischer Genauigkeit auf die Randstreifen 16, 17 und die Schnittkante S aufzutragen.
Das so im Bereich ihrer Längsschnittkanten S mit der Schutzbeschichtung 18 versehene, nach wie vor bandförmige Stahlflachprodukt 5 durchläuft daraufhin eine Walzprofiliervorrichtung, in der es die Form der Profilelemente 1 erhält. Von dem aus der Walzprofiliervorrichtung als endloser Profilstrang austretenden Profilmaterial werden dann die Profilelemente 1 in der jeweils benötigten Länge durch Querteilen abgeteilt.
Sollen auch die dann an den Stirnseiten H1, H2 vorhandenen Schnittkanten in der erfindungsgemäßen Weise mit einer Schutzbeschichtung versehen werden, kann dies anschließend in einer stückweise erfolgenden Bearbeitung ebenfalls mit Hilfe einer Laserbehandlungsanlage erfolgen, in der an der Innenseite I und der Außenseite A des jeweiligen Profilelements 1 jeweils ein an die jeweilige Schnittkante angrenzender Randstreifen 21, 22 erzeugt und dort anschließend die Schutzbeschichtung 23, 24 derart aufgetragen wird, dass sie den jeweiligen Randstreifen 21, 22 möglichst exakt abdeckt. Selbstverständlich ist es genauso möglich, auch die Beschichtung der Längsschnittkanten S in entsprechender Weise nach der Umformung des Stahlflachprodukts 5 zu den Profilelementen 1 jeweils stückweise vorzunehmen.
Die derart erzeugten Profilelemente 1 dienen beispielsweise als Konstruktionsbauteile bei der Fertigung von quaderförmigen Kofferaufbauten 50 eines Aufliegers 51 für einen Sattelzug 52, wie er in 3 dargestellt ist. Die Verbindung der als Flächenelemente vorgefertigten Längsseitenwandelemente 53, 54, Stirnwandelement 55, Dachelement 56 und Rückwandelement 57 erfolgt dort mittels der Profilelemente 1. Diese werden von außen auf den jeweiligen Eckbereich 58–63 aufgeklebt, in dem die Längsseitenwandelemente 53, 54 mit der Stirnwand 55, dem Dachelement 56 bzw. dem Rückwandelement 57, das Stirnwandelement 55 mit dem Dachelement 56 und das Dachelement 56 mit dem Rückwandelement 57 zusammentrifft.
Bezugszeichenliste

1: Profilelement
2, 3: Schenkel des Profilelements 1
4: Sicke
5: Stahlflachprodukt
6: Stahlgrundschicht
7: Korrosionsschutzschicht
8: organische Beschichtung auf der Außenseite A
9: Haftschicht
10: Primerbeschichtung
11: Klebstoffschicht
12: Folienbeschichtung
13: Grundlackschicht
14: Decklackschicht
15: organische Beschichtung
16, 17: oberflächenaktivierte Randstreifen des Stahlflachprodukts 5
18: Schutzbeschichtung
19, 20: die Randstreifen 16, 17 überlappende Abschnitte 19, 20 der Schutzbeschichtung 18
21, 22: oberflächenaktivierte Randstreifen des Profilelements 1
23, 24: Schutzbeschichtung
50: Kofferaufbau
51: Auflieger
52: Sattelzug
53, 54: Längsseitenwandelemente
55: Stirnwandelement
56: Dachelement
57: Rückwandelement
58–63: Eckbereiche des Kofferaufbaus
A: Außenseite des Stahlflachprodukts 5
B: Breitenrichtung der Randstreifen 16, 17
BR: Breite des jeweiligen Randstreifens 16, 17
BU: Breite der Überlappung
H1, H2: Stirnseiten des Profilelements 1
I: Innenseite des Stahlflachprodukts 5
L: Längsrichtung des Profilelements 1
S: Längsschnittkanten des Stahlflachprodukts 5
U: Umgebung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

EP 0607575 A1 [0004]
DE 10103077 B4 [0006]
DE 102006062766 A1 [0013]
EP 0278475 A2 [0013]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

ISBN 3-937567-54-2 [0013]

Claims

Profilelement für einen Aufbau (50) eines Nutzfahrzeugs, wobei das Profilelement (1) aus einem Stahlflachprodukt (5) geformt ist, welches an mindestens einer seiner Oberflächen mit einer organischen Schicht (8, 15) belegt ist, wobei mindestens eine Schnittkante (S) des Profilelements (1) durch eine Schutzbeschichtung (18) abgedeckt ist, dadurch gekennzeichnet, – dass die Schutzbeschichtung (18) jeweils einen an die mit der Schutzbeschichtung (18) versehene Schnittkante (S) angrenzenden Randstreifen (16, 17) der Oberflächen des Stahlflachprodukts (5) überlappt, und – dass der an die mit der Schutzbeschichtung (18) versehene Schnittkante (S) angrenzende Randstreifen (16, 17) oberflächenaktiviert ist.
Profilelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite (BU) des von der Schutzbeschichtung (18) überlappten Bereichs (19, 20) des Randstreifens (16, 17) höchstens gleich der Breite (BR) des Randstreifens (16, 17) ist.
Profilelement nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite (BU) des von der Schutzbeschichtung (18) überlappten Bereichs (19, 20) des Randstreifens (16, 17) kleiner als die Breite (BR) des Randstreifens (16, 17) ist.
Profilelement nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite (BU) des von der Schutzbeschichtung (18) überlappten Bereichs (19, 20) des Randstreifens (16, 17) bis zu 95% der Breite (BR) des Randstreifens (16, 17) beträgt.
Profilelement nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite (BU) des oberflächenaktivierten Randbereichs (16, 17) mindestens 2 mm beträgt.
Profilelement nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Stahlflachprodukt (5), aus dem das Profilelement (1) geformt ist, mit einer metallischen Schutzbeschichtung (7) belegt ist, auf der die organische Beschichtung (8, 15) aufgetragen ist.
Profilelement nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens die auf eine der Oberflächen des Stahlflachproduktes (5) aufgetragene organische Beschichtung (8) mehrlagig aufgebaut ist.
Profilelement nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die organische Beschichtung eine Lackschicht (13, 14) umfasst.
Profilelement nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die organische Beschichtung eine Folienschicht (12) umfasst.
Profilelement nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenaktivierung des Randstreifens (10) mittels Laserbestrahlung erzeugt ist.
Profilelement nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenaktivierung des Randstreifens (16, 17) als regelmäßige, in die Oberfläche des Randstreifens (16, 17) eingeformte Oberflächenstruktur ausgebildet ist.
Profilelement nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenaktivierung die zu schützende Schnittkante (S) umfasst.
Profilelement nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite (BR) des oberflächenaktivierten Randstreifens (16, 17) bis zu 5 mm, insbesondere bis zu 3,5 mm, beträgt.
Profilelement nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzbeschichtung (18) aus einem mittels UV-Strahlung vernetz- oder aushärtbaren Material besteht.
Profilelement nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es aus einem mit der organischen Beschichtung (8, 15) und der auf die zu schützende Schnittkante (S) aufgebrachten Schutzbeschichtung (18) versehenen Stahlflachprodukt (5) geformt ist.
Profilelement nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es ein Konstruktionsbauteil für die Herstellung eines Aufbaus (50) für ein Nutzfahrzeug ist.
Aufbau für ein Nutzfahrzeug, wobei der Aufbau (50) aus Flächenelementen (53–57), wie Längsseitenwänden (53, 54), einer Stirnwand (55), einer Rückwand (57), einem Dach (56) und einem Bodenelement zusammengesetzt ist und mindestens zwei der Flächenelemente (53–57) in einem Eckbereich (58–63), in dem sie aneinanderstoßen, mit Hilfe eines gemäß einem der Ansprüche 1 bis 16 ausgebildeten Profilelements (1) miteinander verbunden sind.
Aufbau nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Profilelement (1) den Eckbereichen (58–63) überdeckend auf die Außenseite (A) des Aufbaus (50) aufgelegt ist.
Fertigungslinie zum Herstellen eines gemäß einem der Ansprüche 1 bis 16 ausgebildeten Profilelements (1) aus einem als Spaltbandmaterial angelieferten, mit einer organischen Beschichtung (8, 15) versehenen Stahlflachprodukt (5), umfassend mindestens folgende von dem Stahlflachprodukt (5) durchlaufene Bearbeitungsstationen: – eine Einrichtung zum Oberflächenaktvieren eines an mindestens einer der Schnittkanten (S) des Stahlflachprodukts (5) angrenzenden Randstreifens (16, 17) der Oberfläche des Stahlflachprodukts (5), wobei die Einrichtung eine Laserstrahlquelle zum Erzeugen einer Oberflächenstruktur im Bereich des betreffenden Randstreifens (16, 17) umfasst, – eine Einrichtung zum Auftragen einer Schutzbeschichtung (18) auf die Schnittkante (S) und den oberflächenaktivierten Randstreifen (16, 17), – optional eine Einrichtung zum Vernetzen und Aushärten der Schutzbeschichtung (18), – eine Einrichtung zum Umformen des mit der Schutzbeschichtung (18) versehenen Stahlflachprodukts (5) zu einem Endlosprofil, – eine Einrichtung zum Ablängen von Profilelementen (1) von dem Endlosprofil.