DE102018108345A1

DE102018108345A1 - Verfahren zum steuern der haftung unter verwendung von topografie

Info

Publication number: DE102018108345A1
Application number: DE102018108345.9A
Authority: DE
Inventors: Larry Paul Haack; Shannon Christine Bollin; Ann Marie Straccia; Sabrina Louise Peczonczyk; Steven J. Simko; Patricia Karen Konopka
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2017-04-12
Filing date: 2018-04-09
Publication date: 2019-01-03
Also published as: US20180299265A1; CN108689616B; US10101149B1; CN108689616A

Abstract

Verfahren und Systeme zum Analyseiren der Haftung von Emaillefritten unter Verwendung der Topografie werden offenbart. Ein Verfahren beinhaltet Analysieren einer Topografie eines definierten Bereichs einer Emaillefrittenoberfläche mit einer Vielzahl von Spitzen und Bestimmen eines topografischen Parameters des definierten Bereichs auf Grundlage der Spitzenform und/oder -dichte. Der bestimmte topografische Parameter kann mit einem Schwellenwert verglichen werden. Das Verfahren kann dann Auftragen eines Klebstoffs auf die Emaillefritte und Binden der Emaillefritte an ein Substrat beinhalten, wenn der bestimmte topografische Parameter unter dem Schwellenwert ist. Die Analyse der Topografie kann unter Verwendung eines kontaktlosen Profilometers, wie etwa eines optischen Profilometer, durchgeführt werden. In einer Ausführungsform kann der topografische Parameter entwickelte Grenzflächenrauheit (Sdr) sein. Das Verfahren kann in eine Herstellungs-/Montagelinie für Fahrzeugglaskomponenten, wie etwa Windschutzscheiben oder Seitenfenster, integriert werden.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft Verfahren zum Steuern der Haftung unter Verwendung von Topografie, zum Beispiel der Haftung von Emaillefritten für Kraftfahrzeugglas.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Kraftfahrzeugglas, zum Beispiel die Windschutzscheibe und Rückfenster, wird typischer unter Verwendung eines Klebstoffs an den Fahrzeugrahmen gebunden. Ein Beispiel eines gängigen Klebstoffs ist ein feuchtigkeitsgehärteter Urethan-Klebstoff. Da Glas kann auf dem Innenumfang mit einer Emaillefritte verziert werden, um das Aussehen der Kleberaupe zu verbergen sowie um die Klebebindung an das Glas vor Beschädigung durch UV-Strahlung zu schützen. Der Klebstoff kann direkt an den lackierten Karosserierahmen und die Glas-Emaillefritte mittels einer Grundierung binden. Beispiele für Grundierungen können von Lösungsmittel getragene Grundierungen und Kieselsäuregrundierungen (z. B. durch Luftplasma aktivierte Kieselsäuregrundierungen) beinhalten. Eine gute Bindung zwischen der Emaillefritte und dem Klebstoff ist wichtig, um sicherzustellen, dass das Glas gut am Fahrzeug haftet.
KURZDARSTELLUNG
In zumindest einer Ausführungsform ist ein Verfahren bereitgestellt. Das Verfahren kann Folgendes beinhalten: Analysieren einer Topografie eines definierten Bereichs einer Emaillefrittenoberfläche mit einer Vielzahl von Spitzen; Bestimmen eines topografischen Parameters des definierten Bereichs auf Grundlage der Spitzenform und/oder -dichte; Vergleichen des bestimmten topografischen Parameters mit einem Schwellenwert; und Auftragen eines Klebstoffs auf die Emaillefritte und Binden der Emaillefritte an ein Substrat, wenn der bestimmte topografische Parameter unter dem Schwellenwert ist.
In einer Ausführungsform kann die Emaillefrittenoberfläche eine Grundierungsbeschichtung darauf vor dem Bestimmen des topografischen Parameters aufweisen. In einer anderen Ausführungsform, wenn der bestimmte topografische Parameter unter dem Schwellenwert ist, kann vor dem Auftragen des Klebstoffs eine Grundierung auf die Emaillefritte aufgetragen werden. In einer Ausführungsform ist der bestimmte topografische Parameter entwickelte Grenzflächenrauheit (S_dr). Der Schwellenwert kann 7 % oder 5 % S_dr betragen. Das Analysieren der Topografie kann kontaktlose Profilometrie, zum Beispiel optische Profilometrie, beinhalten.
In einer Ausführungsform kann das Verfahren Analysieren einer Topografie einer Vielzahl von definierten Bereichen, Bestimmen eines topografischen Parameters der definierten Bereiche und Vergleichen der bestimmten topografischen Parameter jedes definierten Bereichs mit einem Schwellenwert; und Auftragen eines Klebstoffs auf die Emaillefritte und Binden der Emaillefritte an ein Substrat, wenn der bestimmte topografische Parameter für einen oder mehrere der definierten Bereiche unter dem Schwellenwert ist, beinhalten. Der Klebstoff kann aufgetragen werden, wenn der bestimmte topografische Parameter für einen vorbestimmten Prozentsatz der definierten Bereiche unter dem Schwellenwert ist.
In zumindest einer Ausführungsform ist ein System bereitgestellt. Das System kann Folgendes beinhalten: einen Profilometer, der dazu konfiguriert ist, einen Emaillefrittenoberflächenbereich mit einer Vielzahl von Spitzen zu analysieren und Topografiedaten, die dieser entsprechen, zu generieren; eine Steuerung, die dazu konfiguriert ist, die Topografiedaten zu analysieren, um einen topografischen Parameter des Oberflächenbereichs auf Grundlage der Spitzenform und/oder -dichte zu bestimmen; und einen Roboter, der dazu konfiguriert ist, einen Klebstoff auf die Emaillefritte aufzutragen, wenn der bestimmte topografische Parameter unter einem Schwellenwert ist.
Die Steuerung kann ferner dazu konfiguriert sein, den bestimmten topografischen Parameter mit dem Schwellenwert zu vergleichen. In einer Ausführungsform ist der Profilometer ein kontaktloser Profilometer, zum Beispiel ein optischer Profilometer. Der Roboter kann ferner dazu konfiguriert sein, eine Glaskomponente mit der darauf beschichteten Emaillefritte durch den Klebstoff an einen Fahrzeugrahmen zu binden. In einer Ausführungsform kann der Profilometer dazu konfiguriert sein, eine Vielzahl von Oberflächenbereichen der Emaillefritte zu analysieren und Topografiedaten, die diesen entsprechen, zu generieren, und die Steuerung ist dazu konfiguriert, die Topografiedaten zu analysieren, um einen topografischen Parameter der Oberflächenbereiche auf Grundlage der Spitzenform und/oder -dichte zu bestimmen und den bestimmten topografischen Parameter jedes Oberflächenbereichs mit einem Schwellenwert zu vergleichen.
In zumindest einer Ausführungsform ist ein Verfahren bereitgestellt. Das Verfahren kann Folgendes beinhalten: Analysieren einer Topografie eines definierten Bereichs einer Emaillefrittenoberfläche mit einer Vielzahl von Spitzen; Bestimmen eines topografischen Parameters des definierten Bereichs auf Grundlage der Spitzenform und/oder -dichte; Vergleichen des bestimmten topografischen Parameters mit einem Schwellenwert; und Auftragen eines Materials auf die Emaillefritte, wenn der bestimmte topografische Parameter unter dem Schwellenwert ist.
In einer Ausführungsform ist das auf die Emaillefritte aufgetragene Material ein Klebstoff. In einer anderen Ausführungsform ist das auf die Emaillefritte aufgetragene Material eine Polymer-Überform oder -Einkapselung. Der bestimmte topografische Parameter kann entwickelte Grenzflächenrauheit (S_dr) sein und der Schwellenwert kann 7% S_dr betragen.
Figurenliste

1 ist ein schematischer Querschnitt einer Glasbaugruppe gemäß einer Ausführungsform;
2 zeigt die Ergebnisse der Haftungsprüfung für mehrere Emaillefritten mit einer gemeinsamen Oberflächenchemie;
3 ist ein Verlauf der durchschnittlichen Rauheit S_a für die Emaillefritten aus 2;
4 ist eine schematische Darstellung von zwei Oberflächen mit der gleichen durchschnittlichen Rauheit (S_a), jedoch mit unterschiedlicher Grenzflächenrauheit (S_dr), und der Auswirkung auf einen aufgetragenen Klebstoff gemäß einer Ausführungsform;
5 ist ein Verlauf der entwickelten Grenzflächenrauheit (S_dr) für die Emaillefritten aus 2;
6 zeigt topografische Verläufe der Emaillefritten aus 2, die die verschiedenen Level und Arten von Unebenheiten veranschaulichen; und
7 ist ein beispielhaftes Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Analysieren der Topografie einer Emaillefritte auf einem Stück Glas und Bestimmen auf Grundlage der Topografie, ob das Stück Glas zu entsorgen ist oder nicht oder an ein Substrat zu binden ist.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Je nach Bedarf werden hier detaillierte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung offenbart; es versteht sich jedoch, dass die offenbarten Ausführungsformen für die Erfindung, die in verschiedenen und alternativen Formen umgesetzt sein kann, lediglich beispielhaft sind. Die Figuren sind nicht unbedingt maßstabsgetreu; einige Merkmale können vergrößert oder verkleinert dargestellt sein, um Details bestimmter Komponenten zu zeigen. Daher sind die hierin offenbarten konkreten strukturellen und funktionellen Details nicht als einschränkend auszulegen, sondern lediglich als repräsentative Grundlage, um den Fachmann die vielseitige Verwendung der vorliegenden Erfindung zu lehren.
In Bezug auf 1 ist ein schematischer Querschnitt einer Glasbaugruppe 10 gezeigt. Die Glasbaugruppe 10 kann eine Kraftfahrzeugglasbaugruppe sein, wie etwa eine vordere oder hintere Windschutzscheibe, Seitenfenster oder Beleuchtungsbaugruppen. Allerdings kann die Baugruppe 10 eine beliebige Glasbaugruppe darstellen, wobei ein Stück Glas an ein zugrundeliegendes Substrat gebunden wird. Die Baugruppe kann eine Platte aus Glas 12 beinhalten, die an ein Substrat 14 zu binden ist, welches ein Kraftfahrzeugrahmen (lackiert oder unlackiert) sein kann. Eine Emaillefritte 16 kann auf einer Unterseite des Glases 12 beschichtet sein. Emaillefritten sind fachbekannt und werden nicht detailliert beschrieben. Im Allgemeinen ist eine Emaillefritte eine Schicht von verschmolzenem Glas, die durch Brennen gebildet wird. Eine Grundierung 18 kann auf die Emaillefritte 16 aufgetragen werden, um das Binden zwischen der Emaillefritte 16 und einem Klebstoff 20, wie etwa einem Urethan-Klebstoff (z. B. feuchtigkeitsgehärtet), zu verbessern. Der Klebstoff 20 kann dann an die Emaillefritte 16 (über die Grundierung 18) und an das Substrat 14 (z. B. Kraftfahrzeugrahmen) binden. Während der Klebstoff der Darstellung nach das Substrat 14 direkt berührt, kann das Substrat 14 eine Beschichtung darauf aufweisen, wie etwa einen Lack und/oder eine Grundierung.
Nicht einschränkende Beispiele von Kraftfahrzeugglas, Emaillefritten und Grundierungen sind in den sich in gemeinsamem Besitz befindlichen US-Patentnr. 7,517,561, 8,048,530, 8,197,909, und 8,865,264 offenbart, deren Offenbarungen durch Bezugnahme hierin vollumfänglich aufgenommen sind. Wie vorstehend beschrieben kann die Grundierung 18 die Bindung zwischen der Emaillefritte 16 und dem Klebstoff 20 verbessern. Nicht einschränkende Beispiele von Arten von Grundierungen beinhalten von Lösungsmittel getragene Grundierungen, plasmaabgeschiedene Grundierungen, Kieselsäuregrundierungen oder Kombinationen davon. Luftplasmaaktivierte Kieselsäure(APASi - air plasma-activated silica)-Grundierungen und nicht einschränkende Beispiele davon sind in den integrierten Referenzen beschrieben.
Im Allgemeinen gibt es zwei Hauptarten von Emaillefritten, die bei der Produktion von Kraftfahrzeugglas verwendet werden. Eine Art von Fritte wird für Glas verwendet, welches durch Schwerkraftspannung gebildet wird, und eine andere wird für Glas verwendet, die durch Verwenden einer Presse gebildet wird. In den meisten Fällen kann laminiertes Glas, welches für die Fahrzeugwindschutzscheibe verwendet wird, durch Schwerkraftspannung gebildet werden, wohingegen höher konturiertes vorgespanntes Glas, welches für Seitenfenster und Rücklichter verwendet wird, unter Verwendung einer Presse gebildet werden kann. Die Emaillefritte mit vorgespanntem Glas wird oftmals derart spezifiziert, dass sie eine nicht klebende Fläche aufweist, sodass sie während des Biegens nicht an der Presse haftet. Dies wird typischerweise durch Hinzufügen von Materialien zur Frittenformulierung, die kristalline Unebenheiten bilden, erreicht. Die Unebenheiten können den Kontakt der Presse mit der Emaillefritte begrenzen, um ein Kleben zu verhindern. Es wurde jedoch entdeckt, dass die Unebenheiten infolgedessen ebenfalls den Kontakt des Klebstoffs (z. B. eines viskosen Urethan-Klebstoffs) mit der Fritte/Grundierung begrenzen kann. Dies kann dazu führen, dass die Fläche der Fritte erheblich schwerer binden kann als Fritten, die auf Glas verwendet werden, welches durch Schwerkraftspannung gebildet wird.
Bei der derzeitigen Herstellung wird die Haftfähigkeit von verschiedenen Frittenformulierungen, zum Beispiel von einem Lieferanten, im Wesentlichen durch einen Versuch-und-Irrtum-Ansatz unter Verwendung von grundlegenden experimentellen Tests beurteilt. Das Testen erfolgt deshalb ohne grundlegendes Verständnis der kritischen Oberflächeneigenschaften, die die Haftung bestimmen. Eine Untersuchung wurde durchgeführt, um diese kritischen Oberflächeneigenschaften zu bestimmen und Verfahren zum Verbessern und Steuern der Haftung zwischen der Emaillefritte und dem Klebstoff zu erzeugen.
Während der Untersuchung wurde anfangs angemerkt, dass eine robuste Bindung für luftplasmaaktivierte Kieselsäure(APASi)-grundierte Schwerkraftspannungsemaillefritten kontinuierlich realisiert wurde. Allerdings erreichten APASi-grundierte pressgeformte Glasfritten verschiedene Bindungsergebnisse in Abhängigkeit davon, wie die zugrundeliegende Fritte verarbeitet wurde. Bei der Verarbeitung durch einen ersten Hersteller waren die Ergebnisse positiv, bei der Verarbeitung durch einen zweiten Hersteller jedoch waren die Ergebnisse negativ (keine Bindung). Wenn beispielsweise eine Emailleformulierung, die mit dem positiven Testergebnis identisch sein sollte, durch den zweiten Hersteller verarbeitet wurde, trat keine Bindung an der Urethan-/APASi-Grundierungsschnittstelle auf. Das heißt, dass ein Entkleben zwischen der APASi-Grundierung und der Emaillefritte nicht erfolgte, jedoch stattdessen zwischen der Kieselsäuregrundierung und dem Urethanklebstoff. Ergebnisse der Haftungstests für vier verschiedene Fritten sind in 2 gezeigt. Die Fritten Nr. 1 und Nr. 2 wurde mit und ohne APASi-Grundierung getestet. Die Haftungstests wurden unter Verwendung eines Quick-Knife-Adhesion(QKA)-Verfahrens gemäß dem Ford-Labortestverfahren BU 154-01 durchgeführt. Der verwendete Klebstoff war Betaseal 16605, ein Silan-modifiziertes Urethan von Dow Automotive Systems in Auburn Hills, Michigan. Wie in 2 gezeigt, wiesen die Fritten Nr. 1 und Nr. 2 eine gute (bestehende) Haftung auf, während die Fritten Nr. 3 und Nr. 4 schlechte (scheiternde) Haftung aufwiesen.
Eine Analyse der chemischen Zusammensetzung wurde durchgeführt, um zu bestimmen, ob die Unterschiedene bei der vermerkten Haftung zur Chemie beitragen könnte. Die Oberflächenanalyse durch Röntgenphotoelektronenspektroskopie (XPS) wurde an vier verschiedenen Fritten durchgeführt, die APASi-Grundierungsbeschichtungen aufwiesen, wobei jede Grundierung die gleiche Zielzusammensetzung aufwies. Die XPS-Ergebnisse für die APASi-Beschichtungen, die auf die Fritten Nr. 1-4 aufgetragen wurden, sind in Tabelle 1 unten gezeigt. Es wurde keine Spur von Bismut (Bi) von den zugrundeliegenden Emaillen beobachtet, was anzeigt, dass die gemessenen Elementzusammensetzungen ausschließlich der aufgetragenen APASi-Beschichtung zugeschrieben wurden. Der beobachtete Kohlenstoff (C) wurde teilweise der zufälligen Verunreinigung, die aufgrund der Exposition gegenüber der Atmosphäre abgelagert wurde, zugeschrieben, während ein Teil des C und der Elemente Silicium (Si) und Sauerstoff (O) für die APASi-Beschichtung nativ ist. In allen Fällen ist die Oberflächenchemie der Fritte im Wesentlichen und im Prinzip identisch, was durch die aufgetragene APASi-Grundierungsbeschichtung definiert wird. Tabelle 1. Grundierungszusammensetzungen

Emaillefritte XPS-Zusammensetzung - At.-%

C O Si

Nr. 1 18,3 55,7 26,0

Nr. 2 18,8 54,5 26,7

Nr. 3 18,9 54,5 26,6

Nr. 4 18,5 54,8 26,7
Somit könnten die Unterschiede bei der Haftung für die Fritten Nr. 1-2 und Nr. 3-4 nicht der Chemie zugeschrieben werden. Es wurde angenommen, dass die Unterschiede bei der Haftung stattdessen auf die physikalische Art der Oberfläche, wie etwa der Topografie, zurückzuführen sind. Die APASi-Beschichtung ist relativ zur Emaillefritte sehr dünn, zum Beispiel in der Größenordnung von Dutzenden von Nanometern, während die Rauheitsmessungen der Frittenoberfläche in der Größenordnung von Mikrometern sind (siehe z. B. die integrierten Patente US8865264 und US8197909 ). Während des Veränderns und Vereinheitlichens der gesamten Oberflächenchemie hat die APASi-Grundierung selbst deshalb nur eine geringfügige Auswirkung auf die gesamte Oberflächentopografie der Emaillefritten.
Allerdings waren erste Versuche, die Oberflächentopografie mit der Haftung zu korrelieren, ebenfalls nicht erfolgreich. Die Oberflächentopografie über einen definierten Bereich wird durch die mittlere Rauheit, S_a „gemeinsam quantifiziert, einen Amplitudenmessparameter, der die durchschnittliche Rauheit darstellt, die über einer 3D-Oberfläche integriert wird, berechnet durch die nachfolgende Gleichung (1): $S_{a} = \frac{1}{A} \int \int_{A} | Z (x, y) | d x d y$
In der Gleichung (1) ist die Funktion Z(x,y) die absolute Höhe Z der Oberfläche relativ zur am besten passenden Ebene für die Koordinaten (x,y) innerhalb des Messbereichs A. Es ist anzumerken, dass S_a die durchschnittliche Oberflächenrauheit über einem Bereich ist, die 3D-Version des allgemein anerkannten R_a , was die durchschnittliche Rauheit über einer Linie (2D) ist.
Im Allgemeinen ist die gängige Meinung, dass das Aufrauhen einer Oberfläche, wie etwa durch Abstrahlen oder mechanisches Schleifen, die Haftung durch Erhöhen des Betrags des verbindbaren Oberflächenbereichs verbessern soll. In diesem Fall sollte eine Erhöhung des S_a mit einer Erhöhung der Haftfestigkeit des Klebstoffs korrelieren. Auf Grundlage des QKA-Verfahrens, dessen Ergebnisse in 2 gezeigt sind, betrug die Haftfähigkeit der mit der APASi-Grundierung beschichteten Fritten, in der Reihenfolge von hoch zu niedrig, Nr. 1 >> Nr. 2 > Nr. 3 ≈ Nr. 4. Die Fritten Nr. 1 und Nr. 2 wurden derart angesehen, dass sie eine gute/bestehende Haftung aufwiesen, während die Fritten Nr. 3 und Nr. 4 eine schlechte/scheiternde Haftung aufwiesen.
Auf Grundlage dieser Ergebnisse wäre zu erwarten, dass die Fritten Nr. 1 und Nr. 2 einen relativ hohen S_a -Wert aufwiesen, während die Fritten Nr. 3 und Nr. 4 einen relativ geringen S_a -Wert aufweisen. 3 zeigt den durchschnittlichen S_a -Wert für jede Frittenart. Die Oberflächenrauheitsmessungen (S_a -Wert), die durch optische Profilometrie bestimmt wurden, betrugen, von hoch zu niedrig, Nr. 4 > Nr. 2 > Nr. 3 > Nr. 1. Dementsprechend zeigen diese Daten für die Oberflächenrauheit keine Korrelation mit der gemessenen Haftfähigkeit der APASi-grundierten Fritten. Somit konnten die Level der Haftung, die für den Satz von vier Emaillefritten vermerkt wurden, durch Chemie oder Topografie nicht erklärt werden, wie durch S_a definiert.
Während es sich um den am häufigsten verwendeten Oberflächenrauheitsparameter handelt, erfassen S_a -Werte nicht die ganze Art der Topografie der Emaillefritten, da sie sich auf die Oberflächenhaftung beziehen. S_a erfasst nur Höheninformationen und weist keine räumlichen Informationen auf, wie etwa Frequenz von Spitzen und Tälern. Wie vorstehend beschrieben, können bestimmte Emaillefritten, wie etwa pressbiegegeformte Glas-Emaillefritten, kristalline Unebenheiten enthalten, die den Kontakt der Presse begrenzen, um ein Kleben zu verhindern. Infolgedessen wurde angenommen, dass die Unebenheiten ebenfalls den Oberflächenkontakt eines viskosen Klebstoffs beeinträchtigen können. Dies würde die Bindung von pressbiegegeformten Glas-Emaillefritten erschweren. Der Urethan-Klebstoff, der derzeit verwendet wird, um Glas an den Kraftfahrzeugrahmen zu binden, ist hochviskos und ist womöglich nicht in der Lage, die Oberfläche der grundierten Fritte vollständig zu befeuchten, um einen engen Kontakt damit herzustellen, wodurch die Bildung von wichtigen chemischen und mechanischen Bindungen begrenzt wird.
Es wurde entdeckt, dass ein anderer Oberflächenparameter, S_dr , eine Oberflächentopografie, die Regionen von unterbrechenden Unebenheiten enthält, genauer beschreibt. S_dr ist die entwickelte Grenzflächenrauheit, ein Hybridparameter, der sowohl Amplitude als auch Frequenz berücksichtigt. S_dr ist eine Kennzahl des prozentualen zusätzlichen Oberflächenbereichs aufgrund der Textur im Vergleich zu einer idealen flachen Ebene im Definitionsbereich. S_dr kann durch die nachfolgende Gleichung (2) berechnet werden: $S_{d r} = \frac{1}{A} [\int \int_{A} (\sqrt{1 + {(\frac{\partial z (x, y)}{\partial x})}^{2} + {(\frac{\partial z (x, y)}{\partial y})}^{2}} - 1) d x d y]$
Wie es für das Binden einer Emaillefritte an einen Klebstoff gilt, kann S_dr den Betrag des verbindbaren Oberflächenbereichs, der in den Regionen der Fritte mit Unebenheiten, die den Kontakt mit einem aufgetragenen viskosen Klebstoff begrenzen, verloren ist, widerspiegeln. Eine schematische Darstellung des Unterschieds zwischen S_dr und S_a ist in 4 gezeigt. Die linke Oberfläche 30 weist weniger, breitere Spitzen 32 und Täler 34 auf, während die rechte Oberfläche 40 eine höhere Frequenz von Spitzen 42 und Tälern 44 aufweist. Die zwei gezeigten Oberflächen weisen unterschiedliche Topografien auf, besitzen jedoch identische S_a -Werte (Abstand von der Spitze zum Tal). Allerdings wird der Topografieunterschied mit dem Parameter S_dr erfasst. Ohne an eine bestimmte Theorie gebunden zu sein, wird angenommen, dass ein Klebstoff 50 mit einer hohen Viskosität einen besseren Kontakt mit der Oberfläche, die den geringeren S_dr -Wert besitzt, aufweist. Der Klebstoff 50 berührt nur die Enden der Spitzen der Oberfläche mit dem höheren S_dr -Wert (z. B. die Spitzen 42 der rechten Oberfläche 40), wodurch die Möglichkeit von chemischen Bindungen begrenzt wird, um sich mit der Frittenoberfläche zu verbinden. Im Gegensatz dazu kann eine Oberfläche mit einem relativ geringen S_dr -Wert (z. B. linke Oberfläche 30) einem hochviskosen Klebstoff 50 ermöglichen, nicht nur die Enden der Spitzen, sondern einen großen Teil der Oberfläche zwischen den Spitzen zu berühren. Für eine Oberfläche mit einem sehr geringen S_dr -Wert kann ein viskoser Klebstoff in der Lage sein, die gesamte, oder im Wesentlichen die gesamte Oberfläche zu berühren.
Unter Bezugnahme auf 5 sind die S_dr -Werte der Emaillefritten Nr. 1-4 gezeigt. Die S_dr -Werte wurden auf Grundlage eines Scannens mithilfe eines optischen 3D-Profilierungssystems Wyko NT330 von der Bruker Corporation berechnet. Es ist zu beachten, dass eine klare Unterscheidung zwischen den Werten, die für die laminierte Glasfritte Nr. 1 erhalten wurden (% S_dr von 0,26), und denen, die für die vorgespannten Glasfritten Nr. 2-4 erhalten wurden (% S_dr von 5 bis 9), vorliegt. Dieser Unterschied ist in den topografischen Verläufen in 6 ganz offensichtlich, wo die pressgebogenen Emaillen der Fritten Nr. 2-4 scharfe Unebenheiten aufweisen, die in der schwerkraftgespannten Emaillefritte Nr. 1 nicht vorhanden sind. Das Diagramm in 5 zeigt die APASi-beschichteten Fritten Nr. 3 und Nr. 4, die den QKA-Test, der die höchsten S_dr -Werte aufwies, nicht bestanden haben.
Vergleichsweise betrugen die S_dr -Werte, in der Reihenfolge von gering zu hoch, Nr. 1 << Nr. 2 < Nr. 3 ≈ Nr. 4. Diese Werte korrelieren eng mit den Ergebnissen der QKA-Tests mit dem Urethan-Klebstoff dahingehend, dass die Fritte mit dem geringsten S_dr -Wert und somit dem höchsten Prozentsatz des Oberflächenbereichs in einer flachen idealen Ebene die beste Haftfestigkeit an den Urethan-Klebstoff aufwies. Die Ergebnisse lassen außerdem feststellen, dass der Grund dafür, dass die APASi-beschichtete Fritte Nr. 2 eine bessere Bindung als die APASi-beschichtete Fritte Nr. 3, die beide die gleiche Formulierung enthielten, aufwies, mit der Tatsache zusammenhängt, dass sie einen besser nutzbaren Oberflächenbereich enthielt, der für die Verbindung mit dem Klebstoff verfügbar war. Es wird angenommen, dass die vermerkten Unterschiede zwischen den Fritten Nr. 2-4 aufgrund von Unterschieden bei der Verarbeitung erfolgten.
Dementsprechend ließ die Untersuchung erkennen, dass eine Obergrenze oder ein Schwellenwert für den Oberflächentopografieparameter, S_dr , vorliegt, die bzw. der das Bestehen vom Scheitern der Bindung eines Klebstoffs an Glas-Emaillefritten mit einer vereinheitlichten Oberflächenchemie differenziert. Die Untersuchung wurde unter Verwendung eines relativ viskosen Urethan-Klebstoffs und einer APASi-Grundierungsbeschichtung durchgeführt, jedoch gelten die Entdeckungen für andere Klebstoffarten und relative Viskositäten. Zum Beispiel kann ein weniger viskoser Klebstoff besser in den Raum oder die Täler zwischen den Unebenheiten in einer Fritte mit einem höheren S_dr -Wert strömen. Dementsprechend kann der Schwellen-S_dr -Wert für einen weniger viskosen Klebstoff höher sein, wobei andere Variablen konstant gehalten werden. Ähnlich hierzu können verschiedene Klebstoffarten einen größeren oder kleineren Bindungsbereich als andere Klebstoffe erfordern. Aus diesem Grund kann der Schwellen-S_dr -Wert für verschiedene Klebstoffarten (z. B. Urethan vs. Silikon) unterschiedlich sein. Andere Materialien können ebenfalls an Emaillefritten gebunden werden, wie etwa Polymer-Überformen und - Verkapselungen. Nicht einschränkende Beispiele solcher Materialien können Polyurethane (PU) und Polyvinylchloride (PVC) beinhalten. Diese Materialien können auf die Oberseite einer grundierten Fritte, zum Beispiel auf einem Sonnendach, einem Seitenfenster oder anderen Glaskomponenten an einem Fahrzeug (oder einer anderen Anwendung), aufgetragen werden.
Unter Bezugnahme auf 7 ist ein beispielhaftes Ablaufdiagramm 100 für ein Verfahren zum Verwenden der offenbarten Topografieanalyse gezeigt. Das Verfahren kann bei einer Herstellungs- oder Montagelinie, in einem Qualitätskontrollprozess oder in anderen Situationen, in denen es wichtig ist, zu wissen, ob ein bestimmtes Stück oder eine bestimmte Charge von Glaskomponenten erfolgreich an ein Substrat bindet (z. B. über eine Fritte), verwendet werden. Das Verfahren kann als Rückkopplungssteuerung verwendet werden, um ein korrektes Verarbeitungsfenster zu definieren, welches eine robuste Haftung an Emaillefritten ermöglicht. Das Verfahren kann zum Analysieren von pressbiegegeformtem Glas besonders effektiv sein. Die offenbarte Untersuchung stellt die Grundlage für ein vorhersagendes Modell bereit, welches Klebstoffviskositätswerte gegen Fritten-S_dr -Werte korreliert und darstellt und eine kritische Region innerhalb des Verlaufs definiert, in der eine robuste Haftung realisiert werden kann. Die Ergebnisse können auf eine beliebige vereinheitlichte Oberflächenchemie und für jeden beliebigen Klebstoff hochgerechnet werden.
In Schritt 102 kann eine Emaillefritte auf ein Stück Glas aufgetragen werden. Bei dem Glas kann es sich um jede beliebige Art von Glas, wie etwa Kraftfahrzeugglas, handeln. In einer Ausführungsform kann das Glas laminiertes oder vorgespanntes Glas sein. Das Glas kann durch ein beliebiges geeignetes Verfahren gebildet/geformt worden sein, wie etwa Schwerkraftspannung oder Pressbiegen. Die Emaillefritte kann auf ausgewählte Abschnitte des Glases aufgetragen werden, zum Beispiel in Regionen, in denen ein Klebstoff aufgetragen wird, um das Glas an einem Substrat, wie etwa einem Fahrzeugrahmen, zu befestigen.
In Schritt 104 kann die Topografie der Emaillefritte analysiert werden. Die Schritte 102 und 104 können durch die gleiche Einheit oder durch verschiedene Einheiten durchgeführt werden. In einigen Ausführungsformen kann ein Lieferant die Emaillefritte auf das Glas auftragen und ein Originalgerätehersteller (original equipment manufacturer - OEM) kann das Glas bei dem Lieferanten erwerben. In anderen Ausführungsformen kann der OEM die Emaillefritte auftragen und die Analyse durchführen. In noch anderen Ausführungsformen kann der Lieferant die Emaillefritte auftragen und die Analyse durchführen. In Ausführungsformen, in denen der Lieferant die Fritte aufträgt und der OEM die Analyse durchführt, kann ein zusätzlicher Schritt zwischen dem Auftragen und der Analyse vorliegen, wobei der OEM das Glas mit der aufgetragenen Fritte erhält. Gleichermaßen, wenn der Lieferant die Emaillefritte aufträgt und die Analyse der Topografie durchführt, kann ein Schritt des Erhaltens durch den OEM vorliegen, nachdem die Analyse erfolgt ist.
Die Analyse der Topografie in Schritt 104 kann Bestimmen des S_dr -Werts, der entwickelten Grenzflächenrauheit oder eines anderen topografischen Parameters der Emaillefritte, der den Oberflächenbereich und/oder die Spitzenfrequenz betrifft, beinhalten. Der S_dr -Wert ist vorstehend beschrieben, sowie eine beispielhafte Gleichung (Gleichung 2) zum Berechnen des S_dr -Werts. Der S_dr -Wert, oder andere topografische Parameter, kann unter Verwendung eines Profilometers bestimmt werden, um das Oberflächenprofil der Fritte zu messen (z. B. Profilometrie). In einer Ausführungsform kann der topografische Parameter unter Verwendung einer kontaktlosen Profilometrietechnik bestimmt werden. Die kontaktlose Technik kann optische Profilometrie beinhalten, wobei ein Lichtstrahl auf die zu messende Oberfläche gerichtet wird und das reflektierte Licht mit dem einer Referenzoberfläche verglichen wird und die erzeugten Interferenzstreifen verwendet werden, um ein Oberflächenprofil zu bestimmen. Jede beliebige Art von optischem Profilometer kann verwendet werden, die in der Lage ist, den S_dr -Wert oder andere topografische Parameter zu bestimmen. Gleichermaßen kann jede beliebige andere kontaktlose Technik verwendet werden, wie etwa Fokusdetektionsverfahren oder Musterprojektionsverfahren.
Kontaktverfahren können ebenfalls verwendet werden, vorausgesetzt, dass sie die Emaillefritte nicht beschädigen oder verändern. Beispiele für Kontaktprofilometrie können Stiftprofilometrie und Rastersondenmikroskopie (scanning probe microscopy - SPM) beinhalten. Spezifische vorstehend offenbarte Techniken sind lediglich Beispiele und sollen nicht einschränkend sein. S_dr , und beliebige andere Oberflächenrauheitsparameter, kann unter Verwendung einer nativen Software berechnet werden, wie etwa Software, die auf der Abtastvorrichtung oder auf einem zugehörigen Computersystem gespeichert ist, oder Software von Drittanbietern. Die Abtastvorrichtung (Hardware) und die Software, die verwendet wird, um die topografischen Parametern zu berechnen, müssen weder einander zugeordnet sein, noch muss die Berechnung/Analyse durch die Software während oder umgehend nach dem physischen Abtasten durchgeführt werden.
Die Topografieanalyse, die in Schritt 104 durchgeführt wurde, kann eine dreidimensionale (3D) Analyse sein, bei der die Oberflächenrauheit über einem Bereich der Probe bestimmt wird. In anderen Ausführungsformen kann es sich bei der Analyse um eine 2D-Analyse über einer Linie handeln. Unabhängig von der Art der durchgeführten Analyse kann es sich bei dem resultierenden Wert um eine einzelne Messung oder einen Durchschnitt von mehreren Messungen handeln. Zum Beispiel kann ein Bereich (oder eine Linie) der Emaillefritte einmal gemessen werden oder er kann mehrere Male gemessen und gemittelt werden, wie etwa drei, fünf oder zehn Mal. Zusätzlich zum (oder anstelle vom) Messen eines einzelnen Bereichs (oder einer einzelnen Linie) können mehrere Bereiche der Emaillefritte gemessen werden (entweder einmal oder mehrere Male). Wenn mehrere Bereiche mehrere Male gemessen werden, kann ein gesamter Durchschnittswert bestimmt werden.
Wie vorstehend beschrieben, kann es sich in einigen Ausführungsformen bei dem topografischen Parameter, der analysiert wird, um einen S_dr -Wert, die entwickelte Grenzflächenrauheit, handeln. Es können andere topografische oder Rauheitsparameter vorliegen, die ähnliche Informationen an den S_dr -Wert übermitteln. Andere Parameter, die mehr als nur die Spitzenhöhe berücksichtigen, können deshalb ebenfalls in den offenbarten Systemen und Verfahren verwendet werden. Bei den Parametern kann es sich um die handeln, in denen die Spitzenform, die Spitzendichte und/oder der Oberflächenbereich analysiert werden. Einige dieser Parameter können als Hybridparameter bezeichnet werden, die die Amplitude/Höhe und den Abstand von Spitzen/Tälern einbeziehen. Andere Parameter können Amplituden-, Raum-, Lager- oder funktionelle Oberflächenrauheitsparameter sein.
In einer Ausführungsform kann die Analyse der Topografie in Schritt 104 Bestimmen der Neigung des Oberflächenprofils beinhalten, welche als Δq bezeichnet wird. Dies kann einen anderen hybriden Rauheitsparameter darstellen, der eine quantitative Beurteilung der Änderungsrate der Oberflächenhöhe gegenüber der Profillänge oder der durchschnittlichen Wellenlänge, die durch die Amplitude gewichtet wird, ist. Die Neigung kann deshalb die „Schärfe“ der Spitzen auf der Oberfläche sowie ihre Frequenz darstellen. Die Neigung kann in Milliradiant (mrad) oder Grad gemessen werden. Ein anderer Hybridparameter, der verwendet werden kann, ist S_dq , der quadratische Neigungsmittelwert der Maßstab-begrenzten Oberfläche. Ein Beispiel für einen räumlichen Parameter, der verwendet werden kann, ist S_al, die Autokorrelationslänge. Nicht einschränkende Beispiele für funktionelle Parameter können S_mr(c), das Fläche-Material-Verhältnis der Maßstab-begrenzten Oberfläche, und S_pk , die reduzierte Spitzenhöhe, beinhalten.
Andere topografische Parameter können ebenfalls verwendet werden, wie etwa S_pd , die Dichte der Spitzen, S_pc , das arithmetische Mittel der Spitzenkrümmung, oder den Oberflächenbereich eines definierten Bereichs. Dementsprechend können mehrere Oberflächenrauheitsparameter vorliegen, die ähnliche Arten von Informationen wie der S_dr -Wert erfassen können. Die vorstehend ermittelten Parameter sowie andere Oberflächenrauheitsparameter sind zum Beispiel in ISO 25178-2 „Geometrische Produktspezifikation (GPS) - Oberflächenbeschaffenheit: Flächenhaft - Teil 2: Begriffe und Oberflächen-Kenngrößen“ definiert, deren Offenbarung hiermit vollumfänglich durch Bezugnahme hierin aufgenommen ist. Zusätzlich zum oder anstelle vom Verwenden der vorstehenden Parameter können die Daten vor dem Berechnen von Parametern gefiltert werden, um ähnliche Informationen bereitzustellen.
In Schritt 106 kann die gemessene oder bestimmte Topografie aus Schritt 104 mit einem Schwellenwert verglichen werden. Bei dem Schwellenwert kann es sich um eine beliebige Art von topografischem Parameter handeln, der einem Betrag eines verbindbaren Oberflächenbereichs entspricht, der verfügbar ist, um einen aufgetragenen Klebstoff zu berühren. Dies kann ein S_dr -Wert sein oder es kann eine andere Art von topografischem Parameter sein, wie etwa einer der offenbarten hybriden, räumlichen oder funktionellen Parameter (oder andere).
Wie vorstehend beschrieben, wurde herausgefunden, dass dem Klebstoff bei einem bestimmten S_dr -Wert ein ausreichender Kontaktbereich mit der Emaillefrittenoberfläche fehlt, um eine ausreichende Bindung damit zu bilden. Der Schwellenwert oder die Obergrenze des bestimmten S_dr -Werts kann in Abhängigkeit von der Art des Klebstoffs, der Viskosität des Klebstoffs, der gewünschten Haftfestigkeit oder anderen Faktoren variieren. In mindestens einer Ausführungsform kann der S_dr -Schwellenwert höchstens 10 %, zum Beispiel höchstens 8 %, 7 %, 6 % oder 5 %, betragen. In einer anderen Ausführungsform kann der S_dr -Schwellenwert von 0,1 bis 10 % oder einen beliebigen Teilbereich davon, wie etwa 0,1 bis 7 % oder 0,1 bis 5 %, betragen. In mindestens einer Ausführungsform können die vorstehenden Werte für einen Urethan-Klebstoff gelten. In einer Ausführungsform kann die Viskosität des Urethan-Klebstoffs (oder von anderen Klebstoffen/Bindematerialien) von 0,75 bis 1,70 Pa·s bei 23 °C oder einen beliebigen Teilbereich davon, wie etwa 1,00 bis 1,45 Pa·s, betragen. Im Allgemeinen kann ein Klebstoff mit geringerer Viskosität einen höheren S_dr -Schwellenwert aufweisen, wobei andere Variablen konstant gehalten werden.
Während sich die vorstehend beschriebenen Schwellenwerte auf einen S_dr -Wert beziehen, können ähnliche Schwellenwert für andere topografische Parameter gelten. Allerdings versteht der Durchschnittsfachmann, dass, auf Grundlage der vorliegenden Offenbarung, Schwellenwert für die anderen topografischen Parameter bestimmt werden können. Zum Beispiel kann der Neigungs- oder Δq-Parameter einen Obergrenzenwert von 220 mrad aufweisen, um eine akzeptable Bindung zu bilden. In einer Ausführungsform kann der Schwellenwert bestimmt werden (z. B. empirisch/experimentell), indem ein Wert ermittelt wird, bei dem der Fehlermodus vom Bindungsfehler innerhalb des Klebstoffs zum Fehler an anderer Stelle in der Baugruppe (z. B. Bindungsfehler zwischen dem Klebstoff und der Grundierung) wechselt. Der Schwellenwert für den topografischen Parameter kann bei diesem ermittelten Wert oder einem bestimmten Sicherheitsfaktor unter dem Wert eingestellt werden.
In einer anderen Ausführungsform kann der Vergleich in Schritt 106 auf dem prozentualen Bereich der Emaillefrittenoberfläche beruhen, der verfügbar ist, um an den Klebstoff zu binden. Wie hierin verwendet, kann „zum Binden verfügbar“ bedeuten, dass die Oberfläche in der Lage ist, von dem Klebstoff berührt zu werden. Wie vorstehend beschrieben und in 4 gezeigt, ist womöglich nicht die gesamte Oberfläche der Emaillefritte durch den Klebstoff erreichbar (z. B. aufgrund der Viskosität). Dementsprechend kann der Vergleich in Schritt 106 analysieren, ob ein bestimmter minimaler Schwellenwert des Oberflächenbereichs der Emaillefritte zum Binden an den Klebstoff verfügbar ist. Der verfügbare Bereich kann auf Grundlage des S_dr -Werts und der Eigenschaften des Klebstoffs, wie etwa der Viskosität, berechnet werden. In mindestens einer Ausführungsform kann der minimale Schwellenwert des Oberflächenbereichs der Emaillefritte, der zum Binden an den Klebstoff verfügbar ist, mindestens 25 %, zum Beispiel mindestens 35 %, 50 %, 65 % oder 75 %, betragen.
Wie vorstehend beschrieben, können die Topografiemessungen/-berechnungen an einem Bereich oder mehreren Bereichen durchgeführt werden und können ein einziges Mal pro Bereich oder mehrere Male pro Bereich durchgeführt werden. Wenn mehrere Messungen vorliegen, können sie gemittelt werden (z. B. nach Stelle, nach Probe oder beidem). Der Vergleich in Schritt 106 kann in Abhängigkeit vom gewünschten Maß an Sicherheit auf einer beliebigen der Messungen/Berechnungen beruhen. In einer Ausführungsform kann der Vergleich scheitern, wenn ein beliebiger berechneter S_dr -Wert über dem S_dr -Schwellenwert liegt. Zum Beispiel können drei analysierte Bereiche/Regionen vorliegen und jeder Bereich kann für eine Summe von 15 S_dr -Wertdatenpunkten fünf Mal analysiert werden. Wenn ein beliebiger der 15 S_dr -Werte in dieser Ausführungsform über dem S_dr -Schwellenwert liegt, kann der Vergleich einen Fehler anzeigen. In einer anderen Ausführungsform kann der durchschnittliche S_dr -Wert für einen bestimmten Bereich mit dem S_dr -Schwellenwert verglichen werden oder der durchschnittliche Gesamt-Sdr-Wert für alle Datenpunkte kann mit dem S_dr -Schwellenwert verglichen werden. In einer anderen Ausführungsform kann eine bestimmte Anzahl an Datenpunkten über dem S_dr -Schwellenwert vorliegen, die akzeptabel ist, wie etwa eins, zwei, drei oder eine andere Anzahl, wobei die Anzahl von der Gesamtanzahl der Datenpunkte abhängt. Gleichermaßen kann ein bestimmter Prozentsatz von Datenpunkten über dem S_dr -Schwellenwert vorliegen, der akzeptabel ist, wie etwa bis zu 5 %, 10 % oder 15 %.
Wenn der Vergleich in Schritt 106 zu einem „nein“ oder „scheitern“ führt, auf Grundlage der vorstehend beschriebenen Definition eines Bestehens oder Scheiterns, kann das Stück Glas in Schritt 108 verworfen werden. Wenn das Glas analysiert wird, wenn es eine Herstellungs- oder Montagelinie überquert, kann das Glas von der Linie entfernt werden. Das Entfernen kann automatisch erfolgen, wie etwa durch einen Roboter, und zwar als Reaktion auf ein Signal oder einen Alarm „scheitern“, oder es kann manuell durch einen Arbeiter erfolgen. Ein gescheiterter Vergleich kann zu einem Alarm oder einer anderen Anzeige führen, der/die hörbar und/oder sichtbar sein kann oder eine Kennzeichnung in der Software sein kann, die den Vergleich durchführt oder die die Linie betreibt. Das verworfene Glas kann teilweise oder vollständig recycelt werden. Zum Beispiel kann der Abschnitt ohne die Emaillefritte getrennt und für einen anderen Zweck verwendet werden oder das gesamte Glasstück kann geschmolzen oder anderweitig wiederverwendet oder recycelt werden. Wenn das Glas während eines Qualitätskontroll- oder Beurteilungsprozesses (z. B. nicht auf einer Herstellungs-/Montagelinie) analysiert wurde, kann es gleichermaßen recycelt oder wiederverwendet werden. Alternativ kann es als ein Beispiel für eine gescheiterte Probe behalten oder zur weiteren Analyse zum Lieferanten gesendet werden. In einer anderen Ausführungsform kann das Glas auf Grundlage eines Chargencodes isoliert werden, um ein Abschalten der Linie, Qualitätsprobleme und zugehörige Kosten zu verhindern. Der Glaslieferant könnte dann die Prozessparameter und -steuerungen für diesen Chargencode und/oder einen bestimmten Zeitraum überprüfen.
Wenn der Vergleich in Schritt 106 zu einem „ja“ oder „bestehen“ führt, auf Grundlage der vorstehend beschriebenen Definition eines Bestehens oder Scheiterns, kann das Stück Glas im Prozess in Schritt 110 fortfahren. Der Emaillefrittenteil des Glases kann während des Schrittes 110 eine Grundierungsbeschichtung erhalten. Bei der Grundierungsbeschichtung kann es sich um eine beliebige Art von Grundierung handeln, wie etwa eine plasmaaktivierte Grundierung (z. B. APASi), eine von Lösungsmitteln getragene Grundierung oder andere. Die Grundierung kann nur auf die Emaillefritte aufgetragen werden, zum Beispiel mittels Robotertechnik, bei der das Wegprogramm präzise durch den Weg des anschließenden Auftragens von Klebstoff definiert wird, alternativ unter Verwendung von Masken oder anderen Strukturierungstechniken präzisiert, oder manuell (wie etwa z. B. oftmals bei von Lösungsmitteln getragenen Grundierungen der Fall ist). Während die Grundierung im Ablaufdiagramm 100 derart gezeigt und beschrieben ist, dass sie in einem Schritt nach der Topografieanalyse erfolgt, kann sie ebenfalls vor der Analyse durchgeführt werden. Wie vorstehend beschrieben, können bestimmte Grundierungen, wie etwa die APASi-Grundierungen, im Vergleich zum Maßstab der Oberflächenrauheit eine sehr geringe Dicke aufweisen und die Grundierung kann deshalb mit der Oberfläche der Emaillefritte konform sein, sodass sie die Topografie nicht wesentlich beeinflusst. Dementsprechend kann die Topografieanalyse durchgeführt werden, nachdem die Grundierungsbeschichtung aufgetragen wurde, und die Ergebnisse sind im Wesentlichen die gleichen. Es kann kosteneffektiver sein, zu bestimmen, ob ein Stück Glas besteht oder scheitert, bevor die Grundierungsbeschichtung aufgetragen wird, allerdings können Situationen vorliegen, in denen es praktischer ist, die Beschichtung vor der Topografieanalyse aufzutragen.
In Schritt 112 kann das Glas, welches eine Emaillefritte mit einer Grundierungsbeschichtung darauf aufweist, einen Klebstoff aufnehmen. Bei dem Klebstoff kann es sich um jeden beliebigen geeigneten Klebstoff zum Binden der Emaillefritte (über die Grundierung) an das Substrat handeln. In einer Ausführungsform kann der Klebstoff ein Urethan-Klebstoff sein. Ein geeignetes Beispiel kann ein relativ viskoser, feuchtigkeitsgehärteter Silan-modifizierter Urethan-Klebstoff sein, wie etwa Dow Betaseal 16605. Es können auch andere Klebstoffe verwendet werden, wie etwa Silikon-basierte Klebstoffe. Alternativ kann der Klebstoff durch Polymer-Überformen oder -Einkapselungen ersetzt werden. Nicht einschränkende Beispiele solcher Materialien können Polyurethane (PU) und Polyvinylchloride (PVC) beinhalten. Diese Materialien können auf die Oberseite einer grundierten Fritte, zum Beispiel auf einem Sonnendach, einem Seitenfenster oder anderen Glaskomponenten an einem Fahrzeug (oder einer anderen Anwendung), aufgetragen werden. In Schritt 114 kann das Glas durch den Klebstoff oder die Überform/Einkapselung an das Substrat gebunden werden. In Abhängigkeit von der Art des Klebstoffs kann dieser Schritt Erhitzen, Anwenden von elektromagnetischer Strahlung (z. B. UV-Licht), Exposition gegenüber Luft oder anderen Substanzen (z. B. Katalysatoren) oder andere Prozesse zum Härten des Klebstoffs beinhalten.
Dementsprechend werden Systeme und Verfahren zum Analysieren einer Emaillefritte, um auf Grundlage der Topografie zu bestimmen, ob es erfolgreich ist, an einen Klebstoff zu binden, offenbart. Die Ausrüstung zum Analysieren der Topografie, wie etwa eines S_dr -Werts, kann in eine Herstellungs- oder Montagelinie integriert werden. Die Topografie kann analysiert werden, wenn sich das Glas von einer Station zu einer anderen bewegt, zum Beispiel auf einem Förderband oder in Lagerregalen. Die Analyse kann deshalb mit geringer oder ohne Auswirkung auf den Zeitplan der Herstellung/Montage zur Linie hinzugefügt werden. Die Topografieanalyse kann unter Verwendung eines kontaktlosen Verfahrens durchgeführt werden, wie etwa durch optische Profilometrie. In einer Ausführungsform kann ein optisches Profilometriesystem verwendet werden, um einen oder mehrere Bereiche einer Emaillefritte abzutasten, wenn sie sich auf einer Montage-/Herstellungslinie bewegt. Das optische Profilometriesystem kann ein optisches Messsystem und ein Computersystem, welches einen Prozessor und Software beinhaltet, beinhalten. Das Computersystem kann dazu konfiguriert sein, optische Abtastinformationen vom optischen Messsystem zu empfangen und diese zu analysieren, um die Topografie des abgetasteten Bereichs zu bestimmen (z. B. einen S_dr -Wert).
In einigen Ausführungsformen kann das Computersystem Teil eines Computersystems sein oder damit in Verbindung stehen, welches eine Herstellungs-/Montagelinie zum Binden des Glases an ein Substrat (z. B. Kraftfahrzeugglas an einen Fahrzeugrahmen) betreibt oder steuert. Das Computersystem (Hardware und/oder Software) kann darin Daten gespeichert haben oder kann Daten empfangen, die einem Schwellentopografiewert entsprechen, wie etwa einem Schwellen-S_dr -Wert. Das Computersystem kann dann den gemessenen S_dr -Wert oder die - Werte einer bestimmten Emaillefritte mit den Schwellenwerten vergleichen und bestimmen, ob die Emaillefritte den Vergleich besteht oder nicht. Die Bestimmung kann auf einer einzelnen Messung oder mehreren Messungen beruhen, wie vorstehend beschrieben. Das Computersystem kann mit dem/den Schwellenwert(en) programmiert sein oder es kann den Schwellenwert auf Grundlage von Werten der Klebstoffart und/oder der Klebstoffviskosität oder anderen Parametern, die in das Computersystem eingegeben werden können, bestimmen.
Wenn das Computersystem Teil eines Computersystems ist oder in Verbindung damit steht (z. B. über ein Netzwerk - drahtgebunden oder drahtlos), welches eine Herstellungs-/Montagelinie steuert, kann es auf Grundlage eines gescheiterten Vergleichs ein Stück Glas von der Linie entfernen. Dies kann Steuern eines Roboters zum Entfernen des Stücks Glas, Umleiten des Stücks Glas zu einer anderen Position oder andere Aktionen, die verhindern, dass das Glas durch den Herstellungs-/Montageprozess fortfährt, beinhalten. Wenn das Stück Glas den Vergleich besteht, kann das Computersystem diesem ermöglichen, durch die Linie fortzufahren.
Wie bereits beschrieben, können Teile des Prozesses an zwei oder mehreren Orten durchgeführt werden, zum Beispiel an einem Ort des Lieferanten und an einem Ort des OEM. Der Durchschnittsfachmann wird auf Grundlage der vorliegenden Offenbarung verstehen, dass bestimmte Schritte an einem Ort durchgeführt werden können und dass die Reihenfolge der Schritt von den beschriebenen und gezeigten abweichen kann. Bestimmte Schritte können außerdem wiederholt werden. Zum Beispiel kann die Topografie der Emaillefritte zuerst vom Lieferanten und dann nochmals vom OEM getestet werden.
Wenngleich vorstehend beispielhafte Ausführungsformen beschrieben sind, ist nicht beabsichtigt, dass diese Ausführungsformen alle möglichen Ausbildungen der Erfindung beschreiben. Die in der Beschreibung verwendeten Ausdrücke sind vielmehr beschreibende Ausdrücke als einschränkende Ausdrücke, und es versteht sich, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom Geist und Schutzumfang der Erfindung abzuweichen. Zusätzlich können die Merkmale verschiedener umsetzender Ausführungsformen miteinander kombiniert werden, um weitere erfindungsgemäße Ausführungsformen zu bilden.
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

US 8865264 [0017]
US 8197909 [0017]

Claims

Verfahren, umfassend: Analysieren einer Topografie eines definierten Bereichs einer Emaillefrittenoberfläche mit einer Vielzahl von Spitzen; Bestimmen eines topografischen Parameters des definierten Bereichs auf Grundlage der Spitzenform und/oder -dichte; Vergleichen des bestimmten topografischen Parameters mit einem Schwellenwert; und Auftragen eines Klebstoffs auf die Emaillefritte und Binden der Emaillefritte an ein Substrat, wenn der bestimmte topografische Parameter unter dem Schwellenwert ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Emaillefrittenoberfläche eine Grundierungsbeschichtung darauf vor dem Bestimmen des topografischen Parameters aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei, wenn der bestimmte topografische Parameter unter dem Schwellenwert ist, eine Grundierung auf die Emaillefritte vor dem Auftragen des Klebstoffs aufgetragen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei es sich bei dem bestimmten topografischen Parameter um entwickelte Grenzflächenrauheit (S_dr) handelt.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei der Schwellenwert 7 % S_dr beträgt.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei der Schwellenwert 5% S_dr beträgt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei Analysieren der Topografie kontaktlose Profilometrie beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei die kontaktlose Profilometrie optische Profilometrie beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend Analysieren einer Topografie einer Vielzahl von definierten Bereichen, Bestimmen eines topografischen Parameters der definierten Bereiche und Vergleichen der bestimmten topografischen Parameter jedes definierten Bereichs mit einem Schwellenwert; und Auftragen eines Klebstoffs auf die Emaillefritte und Binden der Emaillefritte an ein Substrat, wenn der bestimmte topografische Parameter für einen oder mehrere der definierten Bereiche unter dem Schwellenwert ist.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei der Klebstoff aufgetragen wird, wenn der bestimmte topografische Parameter für einen vorbestimmten Prozentsatz der definierten Bereiche unter dem Schwellenwert ist.
System, umfassend: einen Profilometer, der dazu konfiguriert ist, einen Emaillefrittenoberflächenbereich mit einer Vielzahl von Spitzen zu analysieren und Topografiedaten, die dieser entsprechen, zu generieren; eine Steuerung, die dazu konfiguriert ist, die Topografiedaten zu analysieren, um einen topografischen Parameter des Oberflächenbereichs auf Grundlage der Spitzenform und/oder -dichte zu bestimmen; und einen Roboter, der dazu konfiguriert ist, einen Klebstoff auf die Emaillefritte aufzutragen, wenn der bestimmte topografische Parameter unter einem Schwellenwert ist.
System nach Anspruch 11, wobei die Steuerung ferner dazu konfiguriert ist, den bestimmten topografischen Parameter mit dem Schwellenwert zu vergleichen.
System nach Anspruch 11, wobei der Profilometer ein kontaktloser Profilometer ist.
System nach Anspruch 13, wobei der Profilometer ein optischer Profilometer ist.
System nach Anspruch 11, wobei der Roboter ferner dazu konfiguriert ist, eine Glaskomponente mit der darauf beschichteten Emaillefritte durch den Klebstoff an einen Fahrzeugrahmen zu binden.