DE10260430A1 - Verfahren zum Verkleben von Teilen und für die Durchführung des Verfahrens zu verwendende Teile - Google Patents

Verfahren zum Verkleben von Teilen und für die Durchführung des Verfahrens zu verwendende Teile Download PDF

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Abstract

Bei einem Verfahren zum Verbinden einer Platte, insbesondere einer Sandwichplatte, mit einem strangförmigen Bauelement, durch Verkleben, werden Bauelemente und/oder Platten verwendet, die im gegenseitigen Verbindungsbereich miteinander zur Anlage kommender Oberflächen mit wenigstens einer Flächenvertiefung ausgerüstet sind. Platte und Bauelement werden zusammengefügt und danach wird in jede Flächenvertiefung ein Klebstoff injiziert. Das Bauelement hat wenigstens ein mit der jeweils zugeordneten Flächenvertiefung kommunizierendes Injektionsloch. Klebstoff wird durch ein erstes Injektionsloch solange in eine Flächenvertiefung injiziert, bis er aus einem dazu beabstandeten zweiten Injektionsloch derselben Flächenvertiefung wieder austritt.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbinden einer Platte, insbesondere einer Sandwichplatte, mit einem Bauelement, insbesondere einem strangförmigen Bauelement, durch Verkleben.
  • Verfahren der vorbezeichneten Gattung dienen zum Verkleben von Teilen, insbesondere einer Platte, vorzugsweise einer Sandwichplatte, mit einem strangförmigen Bauelement, z.B. einer als Randeinfassung und Kanteneinfassung der Platte dienenden U–Profilschiene.
  • Die Erfindung betrifft ebenfalls die an der Durchführung des Verfahrens beteiligten Teile, und zwar die Sandwichplatte bzw. das damit zu verbindende strangförmige Bauelement.
  • Bei Verklebungen von Platten mit insbesondere strangförmigen Bauteilen, z.B. Aluminium–Sandwichplatten mit ihren Rand bzw. ihre Kanten einfassenden U- Profilschienen, beispielsweise Aluminium-Strangpressprofilen, wird so vorgegangen, daß der Klebstoff auf die zur Anlage kommenden Oberflächen aufgetragen wird und danach ein Zusammenfügen der Teile erfolgt. Die Flächen, auf die zunächst Kleber aufgetragen wird, bevor ein Zusammenfügen erfolgt, sind in der Regel die Innenflächen der strangförmigen Bauelemente der Profilschienen.
  • Das bekannte Verfahren hat den Nachteil, daß der Kleber von den Oberflächen während des Zusammenfügens der Bauteile wieder abgestreift wird, und zwar durch die Kanten der in das strangförmige Profil eingefügten Platte. Der abgestreifte Kleber kann sich sodann im strangförmigen Bauelement in nicht vorbestimmbaren Bereichen und in ebenfalls nicht vorhersehbarer Weise ansammeln und es können sich demzufolge Bereiche zwischen Platte und Bauelement einstellen, an denen nach dem Zusammenfügen kein oder kaum noch Klebstoff haftet. In solchen Bereichen ist die Festigkeit der Klebeverbindung äußerst mangelhaft und insbesondere wird als erheblicher Nachteil empfunden, daß ein genauer rechnerischer Nachweis der Festigkeit der Klebeverbindung nicht möglich ist.
  • Die vorbeschriebenen Nachteile wirken sich insbesondere dann gravierend aus, wenn es gilt Sandwichplatten mit Profilen für deren Kanteneinfassung zu verkleben, vor allen Dingen dann, wenn die Kanten mehrere Meter lang sind, was bei Fahrzeugaufbauten und Containern oftmals der Fall ist.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine Verbindung zwischen zwei Teilen mittels Kleber so zu gestalten, daß ein möglichst genauer rechnerischer Nachweis der Festigkeit der Verbindung möglich ist.
  • Diese Aufgabe ist verfahrensmäßig durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Weiterbildungen und vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens ergeben sich aus den Unteransprüchen 2 bis 4.
  • Ein bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Anwendung kommendes Bauelement sowie eine zur Anwendung kommende Platte ist erfindungsgemäß ausgestaltet gemäß den Merkmalen der Ansprüche 5 bis 14.
  • Gemäß der Erfindung werden bei dem Verfahren zum Verbinden flächiger Teile Bauelemente und / oder Platten verwendet, die im gegenseitigen Verbindungsbereich miteinander zur Anlage kommender Oberflächen mit wenigstens einer Flächenvertiefung ausgerüstet sind. Derartige Teile, die eine Flächenvertiefung aufweisen, werden einfach zusammengefügt. Beispielsweise wird ein strangförmiges Bauelement, das in Form einer U-Profilschiene vorliegt, vor den Rand einer Sandwichplatte gesetzt. Erst danach wird in jede Flächenvertiefung ein Klebstoff injiziert. Dazu ist erfindungsgemäß in das Bauelement wenigstens ein mit der jeweils zugeordneten Flächenvertiefung kommunizierendes Injektionsloch eingebracht. Ein Injektionsloch kann z.B. eine einfache Bohrung sein, an die von außen eine Düse eines flüssigen Klebstoffes unter Druck abgebenden Injektonsaggregats ansetzbar ist.
  • Von besonderer Bedeutung ist es dabei, daß Klebstoff durch ein erstes Injektionsloch solange in eine Flächenvertiefung injiziert wird, bis er aus einem dazu beabstandeten zweiten Injektionsloch derselben Flächenvertiefung wieder austritt, wobei das Injizieren von Klebstoff von Injektionsloch zu Injektionsloch fortschreitend durchgeführt wird.
  • Die Einsatzgebiete der Erfindung erstrecken sich auf alle Bereiche der Fügetechnik, wie Wandelemente, Schotten, Konstruktionselemente, Sandwichelemente, Kernschäume, Waben, Wellplatten und Kammersysteme. Die Anwendungsbereiche erstrecken sich auf Fahrzeugbau, Möbelbau, Yacht- und Schiffbau, Metallbau, Haushaltsgeräte, Baugewerbe und dergleichen.
  • Flächenvertiefungen lassen sich in strangförmige Bauelemente, beispielsweise Aluminium-Strangpressprofile, ohne weiteres in Form von Längsrillen, Nuten oder dergleichen kanalartigen Anordnungen einformen. Nach dem Anlegen an eine Platte, beispielsweise nach dem Einfügen einer Sandwichplatte, zwischen die Schenkel eines U-Profils aus Aluminium oder Kunststoff, kann die jeweilige Flächenvertiefung durch die in bestimmten Abständen angebrachten Injektionslöcher, die als Bohrungen in dem U-Profil vorliegen, mit Klebstoff verfüllt werden. Die Entlüftung der insbesondere kanalartigen Flächenvertiefung erfolgt dabei durch die noch nicht benutzten Injektionslöcher und fortschreitend füllt der Klebstoff den gesamten kanalartigen Hohlraum aus. Durch Veränderung der Formgestaltung der Flächenvertiefung bzw. des Hohlraums, in den der Klebstoff eingegeben wird, kann die Klebefläche dem Grad der erwarteten Belastung angepaßt werden. Durch die bekannte Zugfestigkeit und Zugscherfestigkeit der Klebstoffe ist ein rechnerischer Nachweis der gebildeten Klebeverbindung ohne weiteres möglich. Die in dem strangförmigen Bauelement vorhandene Flächenvertiefung, beispielsweise in Form einer kanalartigen Rille, Nut oder dergleichen, kann zur weiteren Erhöhung der Festigkeit der Klebeverbindung auch in das zu fügende Plattenelement, beispielsweise die Sandwichplatte, in Negativform eingebracht werden. insbesondere kann die Anordnung erfindungsgemäß so getroffen sein, daß die Flächenvertiefung in der Platte kongruent zu einer Flächenvertiefung in der mit der Platte zu verbindenden Profilschiene angeordnet ist. Dadurch wird nach Einfüllung des Klebstoffs ein keilartige Klebstoffstrang erzeugt der, nach Aushärtung des Klebstoffs, auf Scherfestigkeit belastet und berechnet werden kann.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden bevorzugt lösemittelfreie Zweikomponenten Kleb- und Füllstoffe verwendet, z.B. auf PU-Basis, die sich dadurch auszeichnen, daß eine Volumenänderung beim Aushärten nicht auftritt und ein breites Haftspektrum gegeben ist, wie z.B. Verbindungen mit Holz, Metall, glasfaserverstärktem Kunststoff und lackierten Oberflächen. Die Topfzeiten sollten zwischen drei und zwanzig Minuten liegen und sind vom jeweils verwendeten Kleber abhängig. Eventuell kommt auch noch eine vorherige Oberflächenbehandlung der miteinander zu verbindenden Teile zur Anwendung, was wiederum werkstoffabhängig ist.
  • Die Verklebegeschwindigkeit entlang eines langgestreckten Strangpressprofils kann mit Vorteil zwischen 1000 mm und 3000 mm pro Minute liegen. Ein Kofferaufbau, z.B. für einen Lastkraftwagen, von 7000 mm Länge kann somit komplett in dreißig Minuten verklebt und nach Abbindung des verwendeten Klebers, z.B. nach zehn Minuten, bereits voll belastet werden. Da kein Klebstoffaustritt aus den Fügefugen der beteiligten Bauteile erfolgen kann, ist auch mit Vorteil eine vorherige Lackierung ohne weiteres möglich. Die Klebeflächen innerhalb der Vertiefungen sind mit Vorteil auch gleichzeitig Dichtflächen, die nicht nur feuchtigkeitsdicht, sondern sogar auch gasdicht sein können.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich auch für die Durchführung automatisierter Klebevorgänge. Beispielsweise kann eine luftdruckbetriebene Klebepistole mit einer entsprechenden Vorrichtung programmgesteuert die im Strangpressprofil vorhandenen Injektionslöcher anfahren und Klebstoff in die Verbindungsbereiche bringen.
    •
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung, aus denen sich weitere erfinderische Merkmale ergeben, sind in der Zeichnung dargestellt. Es zeigt:
  • 1 eine Ansicht einer Eckverbindung zweier Sandwichplatten im Schnitt mit einer ersten Ausführungsform von in stranggepreßte Profile eingeformten Flächenvertiefungen,
  • 2 eine Eckverbindung von zwei Sandwichplatten entsprechend 1, jedoch mit einer zweiten Ausführungsform von Flächenvertiefungen, und
  • 3 eine Teilansicht des Strangprofils in Richtung des Pfeils A in 1 gesehen.
  • 1 zeigt den Randbereich von zwei aneinander gestoßenen Sandwichplatten 1 und 2, die mittels eines Eckprofils 3 zusammengefügt sind. Das Eckprofil 3 besteht aus rechtwinklig zueinander stehenden U-Profilabschnitten 4 und 5. Der U-Profilabschnitt 4 hat zwei parallel zueinander stehende U-Schenkel 6 und 7. Der U-Profilabschnitt 5 weist U-Schenkel 8 und 9 auf.
  • Die U-Schenkel 6 und 7 bzw. 8 und 9 stehen jeweils parallel zueinander in einem Abstand, welcher der Dicke der jeweils einzufügenden Sandwichplatte 1 bzw. 2 entspricht.
  • Die im gegenseitigen Verbindungsbereich miteinander zur Anlage kommenden Oberflächen der U – Schenkel 6, 7 bzw. 8, 9 des Eckprofils 3 sind mit kanalartigen Flächenvertiefungen (10, 11, 12, 13) ausgerüstet, wobei sich die kanalartigen Flächenvertiefungen 10, 11 bzw. 12, 13 quer zur Zeichnungsebene erstrecken. Mit jeder Flächenvertiefung kommuniziert ein Injektionsloch 14, 15 bzw. 16, 17 mit einem Durchmesser von beispielsweise fünf mm. Durch jedes Injektionsloch läßt sich die jeweils zugeordnete kanalförmige Flächenvertiefung 10, 11 bzw. 12, 13 mit geeignetem Klebstoff verfüllen, der sowohl die Innenfläche der Flächenvertiefung als auch eine Oberfläche der jeweiligen Sandwichplatte 1 benetzt.
  • Nach dem Aushärten des Klebstoffs in der jeweiligen Flächenvertiefung ist ein Klebstoffkeil entstanden, welcher die in das Eckprofil 3 eingefügten Sandwichplatten 1 und 2 mit dem Eckprofil 3 fest verbindet, wobei die Festigkeit der Klebeverbindung aufgrund der Form und Abmessung der jeweils eingesetzten Flächenvertiefung rechnerisch nachweisbar gemacht ist.
  • 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel gemäß 1, jedoch mit einer zweiten Ausführungsform der Flächenvertiefungen. Gleiche Bauteile sind mit gleichen Bezugszahlen bezeichnet. Bei diesem Ausführungsbeispiel gemäß 2 sind die Flächenvertiefungen als gerundete, im Querschnitt etwa flachellipsenförmige Kanäle bzw. Rinnen ausgestaltet.
  • In 2 ist des weiteren angedeutet, daß der gerundeten Flächenvertiefung 13 eine dazu kongruente Flächenvertiefung 13 zugeordnet ist. Nach Verfüllung mit Klebstoff über das Injektionsloch 16 bilden die Vertiefungen 13 und 13a einen aushärtenden Klebstoffpropf, der neben der Verklebung auch einen einer Keilverbindung ähnlichen Formschluß erzeugt.
  • 3 zeigt eine Teilansicht des U-Profilabschnitts 5 des Eckprofils 3 in Richtung des Pfeils A in 1 gesehen. 3 läßt erkennen, daß mehrere Injektionslöcher 16, 16' und 16'' in vorbestimmten Abständen, beispielsweise 600 mm, entlang des U-Profilabschnitts 5 des Eckprofils 3 verteilt sind. Der Klebstoff kann z.B. durch das erste Injektionsloch 16 solange in die zugeordnete Flächenvertiefung 13 injiziert werden, bis er aus dem dazu beabstandeten zweiten Injektionsloch 16' derselben Flächenvertiefung 13 wieder austritt. Das Injizieren von Klebstoff kann vom Injektionsloch 16' zum Injektionsloch 16'' fortschreitend durchgeführt werden usw. Nach dem Aushärten des Klebstoffs sind relativ lange Eckprofile 3 mit den miteinander zu verbindenden Sandwichplatten 1 und 2 fest verbunden.

Claims (14)

  1. Verfahren zum Verbinden einer Platte, insbesondere einer Sandwichplatte, mit einem strangförmigen Bauelement, durch Verkleben, dadurch gekennzeichnet, daß Bauelemente und / oder Platten verwendet werden, die im gegenseitigen Verbindungsbereich miteinander zur Anlage kommender Oberflächen mit wenigstens einer Flächenvertiefung (10, 11, 12, 13) ausgerüstet sind, daß Platte und Bauelement zusammengefügt werden, und daß danach in jede Flächenvertiefung (10, 11, 12, 13) ein Klebstoff injiziert wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in das Bauelement wenigstens ein mit der jeweils zugeordneten Flächenvertiefung (10, 11, 12, 13) kommunizierendes Injektionsloch (14, 15, 16, 17) eingebracht wird.
  3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß Klebstoff durch ein erstes Injektionsloch (16) solange in. eine Flächenvertiefung (13) injiziert wird, bis er aus einem dazu beabstandeten zweiten Injektionsloch (16') derselben Flächenvertiefung (13) wieder austritt, und daß das Injizieren des Klebstoffes von Injektionsloch zu Injektionsloch fortschreitend durchgeführt wird.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein aushärtender Klebstoff, vorzugsweise auf PU-Basis, verwendet wird.
  5. Bauelement zur Ausführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß es als Profilschiene (3) ausgebildet ist, deren mit einer Sandwichplatte (1, 2) zur Anlage bringbare Oberfläche wenigstens eine Flächenvertiefung (10, 11, 12, 13) aufweist.
  6. Bauelement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Flächenvertiefung (10, 11, 12, 13) als in der Profilschiene (3) angeordneter Kanal ausgebildet ist.
  7. Bauelement nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß jede Profilschiene (4; 5) wenigstens ein in ihren Kanal von außen mündendes Injektionsloch (14, 15) aufweist.
  8. Bauelement nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Injektionslöcher (16, 16', 16'') in vorbestimmten Abständen entlang einer Profilschiene (3) verteilt angeordnet sind.
  9. Bauelement nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß jede Profilschiene (3) ein extrudiertes Kunststoffprofil ist.
  10. Bauelement nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß jede Profilschiene (3) ein extrudiertes Aluminiumprofil ist.
  11. Platte, insbesondere Sandwichplatte, zur Ausführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ihre Oberfläche, die mit dem jeweiligen Bauelement zur Anlage bringbar ist, wenigstens eine Flächenvertiefung (10, 11, 12, 13) aufweist.
  12. Platte, insbesondere Sandwichplatte, nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Flächenvertiefung (10, 11, 12, 13) als rinnenartig eingeformter Kanal ausgebildet ist.
  13. Platte, insbesondere Sandwichplatte, zur Ausführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4 in Verbindung mit einem Bauelement nach den Ansprüchen 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine in der Sandwichplatte (1, 2) eingeformte erste Flächenvertiefung (13a) mit einer Injektionsbohrung (16) in der jeweils zugeordneten Profilschiene kommuniziert.
  14. Platte, insbesondere Sandwichplatte, zur Ausführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4 in Verbindung mit einer Profilschiene nach den Ansprüchen 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Flächenvertiefung der Sandwichplatte (1, 2) kongruent zu einer Flächenvertiefung (13a) in der jeweils zugeordneten Profilschiene (3) angeordnet ist.
DE10260430A 2002-12-21 2002-12-21 Verfahren zum Verkleben von Teilen und für die Durchführung des Verfahrens zu verwendende Teile Withdrawn DE10260430A1 (de)

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