DE19800038A1 - Joining reinforced plastic structural components of vehicle bodywork - Google Patents

Joining reinforced plastic structural components of vehicle bodywork

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DE19800038A1
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Abstract

Before joining, at least one of the components (1, 2) is pretreated at the join. Pretreatment comprises cleaning and/or surface-activation. An Independent claim is included for car bodywork composite structural components made as described. Preferred features: Jointing is by penetrative clinching or steel riveting, especially using zinc-coated rivets. The rivet (3) is alternatively aluminum, especially a hollow rivet and/or a plastic-coated aluminum rivet. The aluminum is an alloy with up to 1 wt% of copper and/or iron. The rivet is a solid, stamped rivet, and/or a hollow rivet. A blind rivet is used. Screwing is alternatively employed, using a self-tapping type. Between rivet or screw and plastic material, to prevent or reduce corrosion, a sealant is employed. The joint is made at the edges of the adhered region. The adhesive (4) is applied in strips, the fastenings arranged along the edges. A fluid cleaning agent is used, an organic- and/or alkaline- and/or a tenside/detergent solution. The organic solvent is acetone and/or methyl ethyl ketone. Surfaces in the joint region are chemically treated. Cleaning or treatment are preceded by ultrasonic treatment. Fluorination may take place. Low pressure plasma treatment is employed. The plastic is a plastic panel section or has a plastic surface. One of the bodywork components is a polyamide, polyester or epoxide, especially carbon fiber reinforced. Pillars and thresholds are made for vehicles and joined to longitudinal load bearing components. The roof is similarly joined. Internal side components are attached.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Fügen von mindestens zwei Karosse­ riebauteilen, die zumindest im Fügebereich eine Oberfläche aus einem Kunststoff aufweisen, ein Verfahren zur Vorbehandlung zumindest des Fügebereiches wenigstens eines Karosse­ riebauteils sowie ein Karosserie-Verbundbauteil aus zwei oder mehr miteinander gefügten Karosseriebauteilen, wobei mindestens zwei Karosseriebauteile zumindest im Fügebereich eine Oberfläche aus Kunststoff aufweisen.The present invention relates to a method for joining at least two bodies friction components that have a plastic surface at least in the joining area, a method for pretreating at least the joining area of at least one body friction component and a composite body component made of two or more joined together Body components, with at least two body components at least in the joining area have a surface made of plastic.

Fahrzeugkarosserien, insbesondere Karosserien von Kraftfahrzeugen, sind bisher weit überwiegend aus Stahlwerkstoffen, insbesondere Stahlblechen, hergestellt worden. Für Ka­ rosseriebauteile aus Stahlwerkstoffen gibt es daher eine breit einsetzbare und gut erprobte Vielzahl von Fügeverfahren, insbesondere thermischen Fügeverfahren wie Schweißen etc.Vehicle bodies, in particular motor vehicle bodies, have so far been wide predominantly made of steel materials, in particular steel sheets. For Ka Rossie components made of steel materials are therefore widely used and tried and tested Numerous joining processes, especially thermal joining processes such as welding etc.

In jüngerer Zeit werden im Fahrzeugbau, insbesondere im Kraftfahrzeug-Karosseriebau, auch verstärkt andere Werkstoffe und Werkstoffkombinationen - wie Aluminium oder Ma­ gnesium oder Kunststoffe - eingesetzt.More recently, in vehicle construction, particularly in vehicle body construction, also increasing other materials and material combinations - such as aluminum or Ma Magnesium or plastics - used.

Da für Karosseriebauteile mit Kunststoffoberflächen Fügeverfahren bisher nur wenig erprobt und genutzt sind, besteht die Aufgabe, verbesserte Verfahren zum Fügen sowie zur Vorbe­ handlung vor dem Fügen von mindestens zwei Karosseriebauteilen, die zumindest im Füge­ bereich eine Oberfläche aus einem Kunststoff aufweisen, vorzuschlagen. Es ist bekannt, derartige Karosseriebauteile durch ein Klebefügeverfahren, ein Umformfügeverfahren oder ein kombiniertes Umform-Klebe-Fügeverfahren miteinander zu fügen. Unter "Karosseriebauteil, das zumindest im Fügebereich eine Oberfläche aus einem Kunststoff aufweist" wird dabei sowohl ein Karosseriebauteil verstanden, das lediglich im Fügebereich eine Oberfläche aus einem Kunststoff aufweist, als auch ein Karosseriebauteil, das zusätz­ lich in anderen Bereichen oder vollständig eine Oberfläche aus einem Kunststoff aufweist, als auch und insbesondere ein Karosseriebauteil, das aus einem Kunststoffmaterial besteht.Since joining processes for body components with plastic surfaces have so far been little tested and are used, there is the task of improved methods for joining as well as for preparation act before joining at least two body components, at least in the joining area have a surface made of a plastic to propose. It is known, such body components by an adhesive joining process, a forming joining process or to combine a combined forming-glue-joining process. Under "Body component that has a surface made of plastic, at least in the joining area "is understood to mean both a body component that is only in the joining area has a surface made of a plastic, as well as a body component, the additional Lich in other areas or completely has a surface made of a plastic, and also and in particular a body component, which consists of a plastic material.

Die Aufgabe wird durch ein Fügeverfahren gemäß Anspruch 1, durch ein Vorbehandlungs­ verfahren gemäß Anspruch 31 und durch ein Karosserie-Verbundbauteil gemäß Anspruch 33 gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen. The object is achieved by a joining process according to claim 1, by a pretreatment Method according to claim 31 and by a composite body component according to claim 33 solved. Developments of the invention are the subject of dependent claims.  

Das Umform-, Klebe- oder kombinierte Umform-Klebe-Fügeverfahren gemäß Anspruch 1 gestattet eine sichere, feste und langzeitstabile Verbindung herzustellen, die auch den ho­ hen Anforderungen im Kraftfahrzeug-Karosseriebau genügt.The forming, gluing or combined forming-gluing joining method according to claim 1 allows a secure, firm and long-term stable connection to be established, which also allows the ho hen requirements in motor vehicle body construction are sufficient.

Als umformtechnische Fügeverfahren werden bevorzugt Durchsetzfügen (auch Druckfügen oder Clinchen genannt), Nieten sowie Verschrauben eingesetzt, und zwar sowohl einzeln als auch in Kombination miteinander.Push-through joining (also pressure joining) is preferred as the forming technology joining process or called clinching), rivets and screwing, both individually and also in combination with each other.

Als Nieten kommen insbesondere Stahlnieten sowie Nieten aus einem Aluminiumwerkstoff in Frage. Um insbesondere bei kohlefaserverstärkten Kunststoffen beim Nieten Probleme durch Kontaktkorrosion zu vermeiden, ist auf die Auswahl des Materials der verwendeten Nieten besonderes Augenmerk zu richten. Bei Stahlnieten haben sich in Versuchen der An­ melderin zinkbeschichtete Stahlnieten bewährt. Bei Nieten aus einem Aluminiumwerkstoff sind kunststoffbeschichtete Aluminiumniete und/oder Niete aus Aluminiumlegierungen vor­ zuziehen, deren Gehalt an Kupfer, Eisen sowie anderen kontaktkorrosionsfördernden Spu­ renelementen jeweils unter 1% liegt. Grundsätzlich sind Aluminiumnieten leichter als Stahl­ nieten und zeigen weniger Kontaktkorrosion mit elektrisch leitfähigen Kunststoffen (z. B. kohlefaserverstärkten Kunststoffen). Hinsichtlich der Festigkeit des Niets gegenüber me­ chanischen Beanspruchungen beim oder nach dem Nieten sind sie allerdings Stahlnieten unterlegen. Zur Verringerung bzw. Vermeidung von Spaltkorrosion können an allen Nieten- oder Schraubenarten Dichtmassen, die zum Beispiel auch Kleber sein können, vorgesehen werden.Steel rivets and rivets made of an aluminum material are particularly suitable as rivets Question. This is particularly true for problems with carbon fiber reinforced plastics when riveting Avoiding through contact corrosion depends on the choice of material used Particular attention should be paid to riveting. In the case of steel rivets, attempts have been made proven zinc-coated steel rivets. For rivets made of an aluminum material are plastic-coated aluminum rivets and / or rivets made of aluminum alloys their copper, iron and other contact corrosion promoting Spu Ren elements is less than 1% in each case. Aluminum rivets are generally lighter than steel rivets and show less contact corrosion with electrically conductive plastics (e.g. carbon fiber reinforced plastics). Regarding the strength of the rivet compared to me mechanical stresses during or after riveting, however, they are steel rivets inferior. To reduce or avoid crevice corrosion, all rivets or Types of screws sealing compounds, which can also be adhesives, for example, are provided become.

Als Nietformen kommen insbesondere Stanz-Vollniete und/oder Stanz-Halbhohlniete sowie Blindniete in Frage. Blindniete können auch bei nur einseitiger Zugänglichkeit der Fügezone eingesetzt werden, während Stanzniete eine zweiseitige Zugänglichkeit des Fügebereichs voraussetzen.In particular, solid rivets and / or semi-hollow rivets as well as come as rivet shapes Blind rivets in question. Blind rivets can also be used if the joining zone is only accessible from one side are used, while punch rivets provide double-sided accessibility to the joining area presuppose.

Die mindestens zwei Karosseriebauteile können auch vorteilhaft durch Verschrauben mit­ einander verbunden werden. Hier können insbesondere selbstschneidende Schrauben zum Einsatz kommen, die eine besonders rasche und wirtschaftliche Verarbeitung erlauben. Hinsichtlich der Materialauswahl der Schrauben gelten ähnliche Überlegungen, wie sie zuvor bezüglich der Nieten dargelegt wurden.The at least two body components can also advantageously be screwed on be connected. In particular, self-tapping screws can be used here Use that allow particularly rapid and economical processing. Similar considerations apply to the material selection of the screws as before with regard to the rivets.

Bei Versuchen der Anmelderin hat es sich besonders bewährt, umformtechnische Fügever­ fahren wie Durchsetzfügen, Nieten und/oder Verschrauben mit einer zusätzlichen Verkle­ bung der Fügebereiche der Karosseriebauteile zu kombinieren. Dabei hat es sich gezeigt, daß sich bei einem z. B. streifenförmigen, mit Klebemittel versehenen Fügebereich zweier Karosseriebauteile besonders feste Verbindungen ergeben, wenn die Durchsetzfügepunkte und/oder Nieten und/oder Schrauben nicht oder zumindest nicht ausschließlich in der Mitte der z. B. streifenförmigen Klebemittel-Auftragszone angeordnet sind, sondern längsseitig in den Randbereichen des z. B. streifenförmigen Klebemittel-Auftrags angeordnet sind.In tests by the applicant, it has proven particularly useful in joining technology drive like clinching, riveting and / or screwing with an additional adhesive combination of the joining areas of the body components. It has been shown  that at a z. B. strip-shaped, provided with adhesive joining area two Body components produce particularly strong connections when the clinching points and / or rivets and / or screws not or at least not exclusively in the middle the z. B. strip-shaped adhesive application zone are arranged, but in the longitudinal side the edge areas of the z. B. strip-shaped adhesive application are arranged.

Grundsätzlich können die wenigstens zwei Karosseriebauteile aber auch durch reine Klebe­ verbindungen miteinander gefügt werden. Generell haben aber kombinierte Durchsetzfü­ ge/Niet/Schraub/-Klebe-Verbindungen in Versuchen der Anmelderin die höchsten erreichten statischen und dynamischen Festigkeitswerte gezeigt.In principle, the at least two body components can also be made by pure adhesive connections are joined together. In general, however, have combined enforcement ge / rivet / screw / adhesive connections achieved the highest in tests by the applicant static and dynamic strength values are shown.

Als Kleber kommen sowohl für reine Klebeverbindungen als auch für kombinierte Umform- Klebe-Verbindungen bevorzugt sowohl Kleber auf Polyurethan-Basis als auch Kleber auf Epoxidharz-Basis in Frage. Kleber auf Epoxidharz-Basis ermöglichen hochfeste Klebungen; sie werden daher bevorzugt z. B. für Strukturteile einer Kraftfahrzeugkarosserie verwendet, bei denen es auf hohe Festigkeit ankommt. Dies können z. B. Klebungen bei oder mit Ka­ rosseriesäulen oder -trägern sein.The adhesive comes both for pure adhesive connections and for combined forming Adhesive connections prefer both adhesive based on polyurethane and adhesive Epoxy resin base in question. Epoxy-based adhesives enable high-strength bonds; they are therefore preferred e.g. B. used for structural parts of a motor vehicle body, where high strength is important. This can e.g. B. bonds with or with Ka be pillars or beams.

Kleber auf Polyurethan-Basis ermöglichen hingegen elastische Klebungen auch bei größe­ ren Fügespalten, da sie ein besseres Spaltfüllungsvermögen besitzen. Sie werden daher bevorzugt für Klebungen an der Karosserieaußenhaut eines Kraftfahrzeugs verwendet, z. B. am Karosseriedach. Daneben kommen beispielsweise auch Klebebänder für eine Klebefü­ gung in Frage.Polyurethane-based adhesives, on the other hand, enable elastic bonding even when large joining gaps because they have a better gap filling capacity. Therefore you will preferably used for bonding to the outer skin of a motor vehicle, e.g. B. on the body roof. In addition, there are also tapes for an adhesive, for example questionable.

Insbesondere bei der Verwendung von Klebemitteln, und zwar sowohl bei reinen Klebever­ bindungen als auch kombinierten Umform-Klebe-Verbindungen, hat es sich bewährt, min­ destens eines der Karosseriebauteile zumindest im Fügebereich einer Oberflächenvorbe­ handlung zu unterwerfen. Diese Oberflächenvorbehandlung kann dazu dienen, die Oberflä­ che des Karosseriebauteils zumindest im Fügebereich zu reinigen und so eine bessere Haftung des Klebemittels an dem Karosseriebauteil im Fügebereich zu ermöglichen. Aller­ nativ oder zusätzlich kann sie auch dazu dienen, haftvermittelnde Substanzen auf die Ka­ rosseriebauteile zumindest im Fügebereich aufzubringen, um klebetechnisch günstige Be­ dingungen auf den Fügeflächen zu schaffen.Especially when using adhesives, both with pure adhesive bindings as well as combined formed-adhesive connections, it has proven itself, min at least one of the body components at least in the joining area of a surface preparation subject to action. This surface pretreatment can serve the surface to clean the surface of the body component at least in the joining area and thus a better one To allow adhesion of the adhesive to the body component in the joining area. Everything natively or additionally, it can also serve to impart adhesion-promoting substances to the Ka to install rosseriebauteile at least in the joining area, in order to be technically create conditions on the joining surfaces.

Bei den Versuchen der Anmelderin wurden verschiedene Oberflächenvorbehandlungs­ methoden angewandt, die einzeln oder in Kombination miteinander verwendet werden kön­ nen. Various surface pretreatments were used in the applicant's experiments methods applied that can be used individually or in combination nen.  

Generell empfiehlt sich eine Vorbehandlung zumindest der Fügeflächen mittels Lösungen von reinigungsaktiven Substanzen - z. B. Detergentien und/oder Tensiden und/oder einem alkalischen Reinigungsbad - und/oder mittels organischer Lösungsmittel. Auf diese Weise können Fette, Öle, Schmutz, Staub und sonstige Oberflächenverschmutzungen, die eine optimale Benetzung der zu fügenden Oberflächen durch den Klebstoff behindern, verringert bzw. entfernt werden. Als organische Lösungsmittel haben sich bei Versuchen der Anmel­ derin insbesondere Aceton CH3COCH3 und/oder Methylethylketon CH3COC2H5 bewährt. Die Reinigungswirkung der vorzugsweise wäßrigen Lösung reinigungsaktiver Substanzen bzw. der organischen Lösemittel kann durch eine Ultraschallbehandlung noch wesentlich verbes­ sert werden. Selbstverständlich sind die verwendeten Lösungen reinigungsaktiver Substan­ zen und/oder die verwendeten organischen Lösungsmittel im Hinblick auf die Verträglichkeit mit den Kunststoffoberflächen geeignet auszuwählen.In general, pretreatment of at least the joining surfaces using solutions of cleaning-active substances - e.g. B. detergents and / or surfactants and / or an alkaline cleaning bath - and / or by means of organic solvents. In this way, greases, oils, dirt, dust and other surface contaminations that hinder optimal wetting of the surfaces to be joined by the adhesive can be reduced or removed. In attempts by the applicant, acetone CH 3 COCH 3 and / or methyl ethyl ketone CH 3 COC 2 H 5 have proven particularly useful as organic solvents. The cleaning action of the preferably aqueous solution of cleaning-active substances or of the organic solvents can be considerably improved by ultrasound treatment. Of course, the solutions of cleaning-active substances used and / or the organic solvents used are to be selected appropriately in view of their compatibility with the plastic surfaces.

Für alle in Lösung stattfindenden Oberflächen-Vorbehandlungsverfahren bietet sich unter­ stützend eine gleichzeitig oder alternierend erfolgende Ultraschallbehandlung an.For all surface pretreatment processes taking place in solution, see: supportive of a simultaneous or alternating ultrasound treatment.

Alternativ oder zusätzlich zu den bisher beschriebenen Oberflächenvorbehandlungs­ verfahren der Karosseriebauteile kann zumindest im späteren Fügebereich auch eine che­ mische Aktivierungsvorbehandlung durchgeführt werden.Alternatively or in addition to the previously described surface pretreatment The body components can also be moved at least in the later joining area mixing pretreatment.

Als bevorzugtes chemisches Vorbehandlungsverfahren zumindest des späteren Fügeberei­ ches mindestens eines Karosseriebauteiles mit einer Kunststoff-Oberfläche zumindest im Fügebereich wird eine Vorbehandlung durch Fluorieren eingesetzt. Die Fluorierung von Kunststoff-Oberflächen ist im einzelnen in den Artikeln G. Kranz, R. Lüschen, A. Pahl O.-D. Hennemann; Oberflächenaktivierung von PE und PP mit Fluor; Kleben & Dichten, 38 (1 994) 6, Seite 21-24 und O.-D. Hennemann, G.Krüger; Gasphasenfluorierung von Kunststoffen; Kunststoffberater 37 (1993) 3, Seite 25-27 dargestellt.As a preferred chemical pretreatment process, at least for the subsequent assembly shop ches at least one body component with a plastic surface at least in Pretreatment by fluorination is used for the joining area. The fluorination of Plastic surfaces are described in detail in the articles G. Kranz, R. Lüschen, A. Pahl O.-D. Hennemann; Surface activation of PE and PP with fluorine; Adhesive & Sealing, 38 (1 994) 6, pages 21-24 and O.-D. Hennemann, G. Kruger; Gas phase fluorination of plastics; Kunststoffberater 37 (1993) 3, pages 25-27.

Alternativ oder zusätzlich kann zumindest der Fügebereich des mindestens einen Karosse­ riebauteils mit einer Kunststoff-Oberfläche zumindest im Fügebereich einem Plasma- Vorbehandlungsverfahren, insbesondere einem Niederdruckplasma- Vorbehandlungsverfahren, unterworfen werden.Alternatively or additionally, at least the joining area of the at least one body can friction component with a plastic surface at least in the joining area of a plasma Pretreatment process, especially a low pressure plasma Pretreatment procedures.

Die geschilderten Oberflächen-Vorbehandlungsverfahren zumindest einer späteren Fügezo­ ne mindestens eines Karosseriebauteils mit einer Kunststoff-Oberfläche zumindest im Füge­ bereich dienen im wesentlichen der Aktivierung der Oberfläche zumindest des späteren Fü­ gebereiches (insbesondere gegenüber Polymeren wie z. B. Klebemitteln und Lacken) sowie der Entfernung von Ölen, Fetten und Staub. Auf den Oberflächen zumindest des Fügebe­ reichs erzeugte Oberflächenschichten sowie ggf. verwendete Klebstoffe sollen umformbar, insbesondere tiefziehfähig, temperaturstabil auch im Temperaturbereich von Lackier- und/oder KTL-Tauchbädern und/oder -Trockenöfen (d. h. bis zu maximal etwa 200°C), gut haftfähig und lagerfähig auch bei Bewetterung sein.The surface pretreatment process described at least one later joining ne at least one body component with a plastic surface at least in the joint areas essentially serve to activate the surface of at least the future foot range (especially in relation to polymers such as adhesives and paints) and the removal of oils, fats and dust. On the surfaces of at least the joint  richly generated surface layers and any adhesives used should be formable, especially thermoformable, temperature stable even in the temperature range of paint and / or KTL immersion baths and / or drying ovens (i.e. up to a maximum of about 200 ° C), good be adhesive and storable even with weather.

Bei den verwendeten Karosseriebauteilen mit einer Oberfläche zumindest im Fügebereich aus einem Kunststoffmaterial kann es sich beispielsweise um plattenförmige Kunststoffteile handeln. Es kommen sowohl Reinpolymere als auch Mischpolymere als auch faserverstärk­ te Polymere als Kunststoff in Frage.In the body components used with a surface at least in the joining area a plastic material can be, for example, plate-shaped plastic parts act. Both pure polymers and mixed polymers as well as fiber-reinforced come te polymers as plastic in question.

Die Fügeverfahren werden vorteilhaft im Kraftfahrzeug-Karosseriebau zum Fügen von Ka­ rosseriebauteilen eingesetzt. Z.B. können die geschilderten Verfahren zum Fügen einer Fahrzeugsäule oder Fahrzeugsäulenkomponente mit einem Fahrzeugschweller oder einer Fahrzeugschwellerkomponente, mit einem Fahrzeuglängsträger oder einer Fahrzeuglängs­ trägerkomponente oder mit einem Fahrzeugdach oder einer Fahrzeugdachkomponente die­ nen. Sie können auch beispielsweise zum Fügen eines innenliegenden Fahrzeug-Seitenteils oder einer innenliegenden Fahrzeug-Seitenteilkomponente mit einem außenliegenden Fahr­ zeug-Seitenteil bzw. einer außenliegenden Fahrzeug-Seitenteilkomponente dienen.The joining methods are advantageously used in motor vehicle body construction for joining Ka Rossie components used. E.g. can the described methods for joining a Vehicle pillar or vehicle pillar component with a vehicle sill or Vehicle threshold component, with a vehicle side member or a vehicle side carrier component or with a vehicle roof or a vehicle roof component nen. You can also use it, for example, to join an internal vehicle side panel or an internal vehicle side component with an external drive serve side panel or an external vehicle side panel component.

Die Erfindung wird im folgenden anhand mehrerer Ausführungsbeispiele geschildert, die unter Hinweis auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert werden.The invention is described below using several exemplary embodiments, the with reference to the accompanying drawings.

In den beigefügten Zeichnungen zeigen:In the accompanying drawings:

Fig. 1 eine Draufsicht auf eine Überlapp-Fügeverbindung zweier Karosseriebauteile (im Ausbruch), wobei eine kombinierte Niet-Klebe-Verbindung dargestellt ist; Figure 1 is a plan view of an overlap joint connection of two body parts (in the cutout), a combined rivet-adhesive connection is shown.

Fig. 2 ein Querschnitt entlang der Linie I-I der Fig. 1 durch die Fügeverbindung der Fig. 1. Fig. 2 is a cross section along line II of FIG. 1 by the joint connection of FIG. 1.

Die Fügeuntersuchungen wurden vorzugsweise an plattenförmigen Karosseriebauteilen 1, 2 aus Kunststoffwerkstoffen mit einer Dicke von 1,5 mm bis 2,5 mm durchgeführt.The joining tests were preferably carried out on plate-shaped body components 1 , 2 made of plastic materials with a thickness of 1.5 mm to 2.5 mm.

Als Kunststoff-Werkstoff wurde unter anderem der Kunststoff Tepex 201 der Firma Du Pont (ein kohlefaserverstärkter thermoplastischer Polyamid-Kunstoff) eingesetzt. Daneben wur­ den beispielsweise auch duroplastische kohlefaserverstärkte Polyester- und Epoxidharz- Kunststoffe der Firma Prototec verwendet. Among other things, the plastic Tepex 201 from Du Pont was used as the plastic material (a carbon fiber reinforced thermoplastic polyamide plastic) used. Next to it for example also thermosetting carbon fiber reinforced polyester and epoxy resin Prototec plastics are used.  

Die Kunststoff-Karosseriebauteile wurden zunächst überwiegend einer Entfettung in einem Bad mit einer wäßrigen Detergentien-Tenside-Lösung bei Raumtemperatur unterworfen, wobei gleichzeitig Ultraschall (Frequenz 20 kHz bis 40 kHz) zur Erhöhung der Reinigungs­ wirkung des Acetonbades eingesetzt wurde. Die gereinigten Kunststoffplatten wurden an­ schließend mit klarem Wasser abgespült und getrocknet.The plastic body parts were initially degreased in one Subjected to a bath with an aqueous detergent-surfactant solution at room temperature, at the same time ultrasound (frequency 20 kHz to 40 kHz) to increase cleaning effect of the acetone bath was used. The cleaned plastic plates were on finally rinsed with clear water and dried.

Ein Teil der Kunststoff-Probeplatten wurde einer chemischen Vorbehandlung durch Fluorie­ ren unterworfen. Ein anderer Teil der Kunststoff-Probeplatten wurde einem Niederdruck­ plasma-Vorbehandlungsverfahren unterzogen.Part of the plastic test panels underwent chemical pretreatment by Fluorie subject. Another part of the plastic test panels was subjected to low pressure subjected to plasma pretreatment processes.

Die derart vorbehandelten Kunststoff-Karosserieplatten wurden sodann mittels verschiede­ ner Klebstoffe bei Raumtemperatur zusammengeklebt.The plastic body panels pretreated in this way were then different glue stuck together at room temperature.

Als ein Klebstoff wurde ein heißhärtender einkomponentiger Epoxidkleber auf Basis von Bisphenol-A und Bisphenol-F verwendet. Epoxidkleber dieses Typs werden unter den Be­ zeichnungen XW 1185 und XD 4600 von der Firma Ciba-Geigy, Basel kommerziell angebo­ ten. Der Epoxidkleber kann z. B. in KTL-Tauchbädern und -Trockenöfen der Automobilindu­ strie ausgehärtet werden.A thermosetting, one-component epoxy adhesive based on Bisphenol-A and Bisphenol-F are used. Epoxy adhesives of this type are listed under the Be drawings XW 1185 and XD 4600 commercially available from Ciba-Geigy, Basel The epoxy adhesive can e.g. B. in KTL immersion baths and drying ovens of the automotive industry strie be cured.

Als ein anderer Kleber wurde ein einkomponentiger Polyurethan-Klebstoff verwendet, der unter der Bezeichnung Tivo 9551/43 von der Firma Tivoli, Hamburg kommerziell angeboten wird.As another adhesive, a one-component polyurethane adhesive was used, the commercially available under the name Tivo 9551/43 from Tivoli, Hamburg becomes.

Die Klebeversuche wurden teils unmittelbar nach den geschilderten Oberflächenvorbehand­ lungsverfahren, teilweise auch nach mehrstündigem bzw. mehrtägigem Abwarten - teilweise unter Außenbewetterung - durchgeführt.The adhesive tests were partially carried out immediately after the surface pretreatment described processing procedure, sometimes even after waiting for several hours or several days - sometimes under external ventilation - carried out.

Bei einem Teil der hergestellten Klebeverbindungen wurde zusätzlich eine umformtechni­ sche Fügeverbindung mittels Stanz-Vollnieten, Stanz-Halbhohlnieten, Blindnieten und/oder gewindeschneidender Schrauben durchgeführt. Die verwendeten Nieten bzw. Schrauben bestanden entweder aus einer besonders kupfer- und eisenarmen Aluminiumlegierung mit einer Kunststoffbeschichtung, oder aus mit einer ALMAC-Zink-Beschichtung versehenem Stahl. Derartige ALMAC-Zink-Beschichtungen sind in H. Kaesche, Die Korrosion der Metalle, Springer-Verlag 1990 näher geschildert.For some of the adhesive bonds produced, a forming technique was also used cal joint connection by means of punch rivets, punch half-rivets, blind rivets and / or tapping screws performed. The rivets or screws used consisted of either a particularly low-copper or low-iron aluminum alloy a plastic coating, or from an ALMAC zinc coating Steel. Such ALMAC zinc coatings are described in H. Kaesche, The Corrosion of Metals, Springer-Verlag described in more detail in 1990.

Besonders bewährt hat sich, die Durchsetzfügepunkte, Nieten 3 und/oder Schrauben nicht in der Mitte des Klebemittelauftrags in der streifenförmigen Fügezone anzuordnen, sondern sie längsseitig in den Randbereichen der Klebemittelauftragszone anzubringen (vergl. Fig. 1 und Fig. 2). Hinsichtlich des Klebeanteils einer Niet-Klebe-Verbindung bzw. Durchsetzfüge- Klebe-Verbindung bzw. Schraub-Klebe-Verbindung der beiden Karosseriebauteile 1, 2 ist nämlich die Festigkeit der Klebeverbindung mittels des Klebemittels 4 im mittleren Bereich C der streifenförmigen Fügezone 5 optimal, während sie in den Randbereichen A, B der Füge­ zone 5 deutlich geringer ist. Ordnet man nun in diesen Randbereichen A, B der streifenför­ migen Fügezone 5 die Nieten 3, Durchsetzfügestellen und/oder Schrauben an, so verleihen diese der kombinierten Niet-Klebe-Verbindung bzw. Durchsetzfüge-Klebe-Verbindung bzw. Schraub-Klebe-Verbindung genau in diesen durch den Klebstoff 4 nur schwächer verbunde­ nen Randbereichen A, B eine hohe Verbundfestigkeit, insbesondere bei schälender Bean­ spruchung.The clinching points, rivets 3 and / or screws has proved particularly suitable, not to be arranged in the middle of the adhesive agent application in the strip-shaped joining zone, but to attach the longitudinal side in the edge regions of the adhesive application zone (comp. Fig. 1 and Fig. 2). With regard to the adhesive portion of a rivet-adhesive connection or push-through adhesive connection or screw-adhesive connection of the two body components 1 , 2 , the strength of the adhesive connection by means of the adhesive 4 in the central region C of the strip-shaped joining zone 5 is optimal, while it is significantly lower in the edge areas A, B of the joining zone 5 . If one arranges the rivets 3 , clinching points and / or screws in these edge areas A, B of the strip-shaped joining zone 5 , then these give the combined rivet-adhesive connection or clinching-joint connection or screw-adhesive connection exactly in these edge areas A, B, which are only weakly bonded by the adhesive 4 , have a high bond strength, particularly in the case of peeling stress.

Bei mit dem Polyurethan-Klebstoff durchgeführten Niet-Klebe-Versuchen bildet das Nietele­ ment das "Hauptfügeverfahren". Das (im Vergleich zu Epoxidharz-Klebstoffen) mit der nied­ rigeren Steifigkeit ausgestattete, gut verformbare Polyurethan wird vorwiegend als Dichtstoff, Korrosionsschutz und Dämpfungswerkstoff genutzt. Beim Einsatz der steiferen Epoxidkleber wirkt hingegen das Kleben als "Hauptfügeverfahren". Das Nieten dient hier als Fixierhilfe sowie als Entlastung bei bestimmten Arten mechanischer Belastung, insbesondere bei schälender Belastung.In rivet-glue tests carried out with the polyurethane adhesive, the rivet forms ment the "main joining process". The (compared to epoxy resin adhesives) with the low Rigid, well deformable polyurethane is mainly used as a sealant, Corrosion protection and damping material used. When using the stiffer epoxy adhesive however, gluing acts as the "main joining process". The riveting serves as a fixation aid as well as relief for certain types of mechanical stress, especially for peeling load.

Bei den Versuchen der Anmelderin haben sich sowohl reine umformtechnische Fügeverfah­ ren als auch reine Klebeverfahren zum Fügen von mindestens zwei Karosseriebauteilen 1, 2, die zumindest im Fügebereich eine Oberfläche aus einem Kunststoff aufweisen, als ge­ eignet erwiesen. Als besonders geeignet, da besonders fest, langzeitstabil und sicher erwie­ sen sich die jeweils kombinierten Umform-Klebe-Fügeverfahren.In the experiments of the applicant, both pure forming joining processes and pure adhesive processes for joining at least two body parts 1 , 2 , which have a surface made of a plastic at least in the joining area, have proven to be suitable. The combined forming-glue-joining process has proven to be particularly suitable because it is particularly strong, long-term stable and safe.

Claims (33)

1. Verfahren zum Fügen von mindestens zwei Karosseriebauteilen (1, 2), die zumindest im Fügebereich eine Oberfläche aus einem Kunststoff aufweisen, wobei die Karosse­ riebauteile (1, 2) durch ein oder mehrere umformtechnische Fügeverfahren oder durch ein Klebefügeverfahren oder durch ein kombiniertes Uniform-Klebe-Fügeverfahren miteinander gefügt werden, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eines der Ka­ rosseriebauteile (1, 2) vor dem Fügen zumindest im Fügebereich einer Vorbehandlung, insbesondere einer Reinigungsvorbehandlung und/oder einer Oberflächenaktivierungs- Vorbehandlung, unterzogen wird.1. A method for joining at least two body components ( 1 , 2 ), which have a surface made of plastic at least in the joining area, the body components ( 1 , 2 ) being formed by one or more metal forming joining methods or by an adhesive joining method or by a combined uniform -Adhesive joining processes are joined together, characterized in that at least one of the body components ( 1 , 2 ) is subjected to a pretreatment, in particular a cleaning pretreatment and / or a surface activation pretreatment, at least in the joining area before the joining. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als umformtechnisches Fügeverfahren Durchsetzfügen (Clinchen) verwendet wird.2. The method according to claim 1, characterized in that as a forming Joining method clinching is used. 3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als umformtechnisches Fügeverfahren Nieten verwendet wird.3. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that riveting is used as the forming technique. 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zum Nieten ein Niet aus einem Stahlwerkstoff, insbesondere ein zinkbeschichtetes Stahlniet, verwendet wird.4. The method according to claim 3, characterized in that a rivet for riveting a steel material, in particular a zinc-coated steel rivet, is used. 5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß zum Nieten ein Niet aus einem Aluminiumwerkstoff, insbesondere ein Aluminium-Halbhohlniet und/oder ein kunststoffbeschichtetes Aluminiumniet, verwendet wird.5. The method according to claim 3 or 4, characterized in that a rivet for riveting made of an aluminum material, in particular an aluminum semi-tubular rivet and / or a plastic-coated aluminum rivet is used. 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Aluminiumwerkstoff Aluminium oder eine Aluminiumlegierung ist, die höchstens ein Gewichtsprozent Kup­ fer Cu und/oder Eisen Fe enthält.6. The method according to claim 5, characterized in that the aluminum material Aluminum or an aluminum alloy, the maximum one percent by weight of copper fer contains Cu and / or iron Fe. 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zum Nie­ ten ein Stanzniet, insbesondere ein Stanz-Vollniet und/oder ein Stanz-Halbhohlniet verwendet wird. 7. The method according to any one of claims 3 to 6, characterized in that for never a punch rivet, in particular a punch rivet and / or a punch half-rivet is used.   8. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zum Nie­ ten ein Blindniet verwendet wird.8. The method according to any one of claims 3 to 7, characterized in that for never a blind rivet is used. 9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als umformtechnisches Fügeverfahren Verschrauben, insbesondere mittels gewinde­ schneidender Schrauben, verwendet wird.9. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that Screwing as a forming technique, especially by means of a thread cutting screws. 10. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Niet bzw. Schraube und Kunststoffwerkstoff zur Verringerung oder Vermeidung von Korrosion ein Dichtstoff verwendet wird.10. The method according to any one of claims 3 to 9, characterized in that between Rivet or screw and plastic material to reduce or avoid Corrosion a sealant is used. 11. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß Durch­ setzfügepunkte bzw. Nieten (3) bzw. Schrauben in den Randbereichen der Klebemit­ telanordnung (4) angeordnet werden.11. The method according to any one of claims 2 to 10, characterized in that by means of insertion points or rivets ( 3 ) or screws in the edge regions of the adhesive arrangement ( 4 ) are arranged. 12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Klebemittel (4) strei­ fenförmig angeordnet wird und die Durchsetzfügepunkte bzw. die Nieten (3) bzw. die Schrauben längsseitig in den Randbereichen (A, B) des streifenförmigen Klebemitte­ lauftrags (4) angeordnet sind.12. The method according to claim 11, characterized in that the adhesive ( 4 ) is arranged in a strip-like manner and the clinching points or the rivets ( 3 ) or the screws on the long side in the edge regions (A, B) of the strip-shaped adhesive run ( 4 ) are arranged. 13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Klebemittel ein Kleber auf Polyurethanbasis verwendet wird.13. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that a polyurethane-based adhesive is used as the adhesive. 14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Klebemittel ein Kleber auf Epoxidharzbasis verwendet wird.14. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that an adhesive based on epoxy resin is used as the adhesive. 15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eines der Karosseriebauteile vor dem Fügen zumindest im Fügebereich mit einem flüssigen Reinigungsmittel gereinigt wird.15. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that at least one of the body components before joining, at least in the joining area is cleaned with a liquid detergent. 16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das flüssige Reini­ gungsmittel ein organisches Lösungsmittel und/oder ein alkalisches Reinigungsmittel und/oder eine Detergentien-/Tensidelösung ist.16. The method according to claim 15, characterized in that the liquid Reini an organic solvent and / or an alkaline cleaning agent and / or is a detergent / surfactant solution. 17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das organische Lö­ sungsmittel Aceton CH3COCH3 und/oder Methylethylketon CH3COC2H5 ist. 17. The method according to claim 16, characterized in that the organic solvent is acetone CH 3 COCH 3 and / or methyl ethyl ketone CH 3 COC 2 H 5 . 18. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eines der Karosseriebauteile vor dem Fügen zumindest im Fügebereich einer chemischen Vorbehandlung unterzogen wird.18. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that at least one of the body components before joining, at least in the joining area undergoes chemical pretreatment. 19. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Reinigung bzw. Vorbehandlung vor dem Fügen zumindest des Fügebereiches wenig­ stens eines der Karosseriebauteile durch eine Ultraschallbehandlung unterstützt wird.19. The method according to any one of claims 15 to 18, characterized in that the Little cleaning or pretreatment before joining at least the joining area At least one of the body components is supported by an ultrasound treatment. 20. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, daß min­ destens eines der Karosseriebauteile mit einer Oberfläche zumindest im Fügebereich aus einem Kunststoff vor dem Fügen zumindest im Fügebereich einer Vorbehandlung durch Fluorieren unterzogen wird.20. The method according to any one of claims 18 or 19, characterized in that min at least one of the body components with a surface at least in the joining area from a plastic before joining, at least in the joining area of a pretreatment is subjected to fluorination. 21. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß minde­ stens eines der Karosseriebauteile mit einer Oberfläche zumindest im Fügebereich aus einem Kunststoff vor dem Fügen zumindest im Fügebereich einer Plasmavorbehand­ lung, insbesondere einer Niederdruck-Plasmavorbehandlung, unterzogen wird.21. The method according to any one of claims 18 to 20, characterized in that mind at least one of the body components with a surface at least in the joining area a plastic before joining, at least in the joining area of a plasma pretreatment lung, in particular a low-pressure plasma pretreatment. 22. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eines der Karosseriebauteile mit einer Oberfläche zumindest im Fügebe­ reich aus Kunststoff ein plattenförmiges Kunststoffteil ist.22. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that at least one of the body components with a surface at least in the joint rich from plastic is a plate-shaped plastic part. 23. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eines der Karosseriebauteile, das zumindest im Fügebereich eine Oberflä­ che aus einem Kunststoff aufweist, aus einem Kunststoff besteht.23. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that at least one of the body components that has a surface at least in the joining area che has a plastic, consists of a plastic. 24. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eines der Karosseriebauteile zumindest im Fügebereich eine Oberfläche aus einem Polyamid, insbesondere einem kohlefaserverstärkten Polyamid, aufweist.24. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that at least one of the body components has a surface at least in the joining area made of a polyamide, in particular a carbon fiber reinforced polyamide. 25. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eines der Karosseriebauteile zumindest im Fügebereich eine Oberfläche aus einem Polyester, insbesondere einem kohlefaserverstärkten Polyester, aufweist.25. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that at least one of the body components has a surface at least in the joining area made of a polyester, in particular a carbon fiber reinforced polyester. 26. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eines der Karosseriebauteile zumindest im Fügebereich eine Oberfläche aus einem Epoxid, insbesondere einem kohlefaserverstärkten Epoxid, aufweist. 26. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that at least one of the body components has a surface at least in the joining area made of an epoxy, in particular a carbon fiber reinforced epoxy.   27. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren zum Fügen einer Fahrzeugsäule oder Fahrzeugsäulenkomponente mit einem Fahrzeugschweller oder einer Fahrzeugschwellerkomponente dient.27. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the method for joining a vehicle pillar or vehicle pillar component with a vehicle sill or a vehicle sill component. 28. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren zum Fügen einer Fahrzeugsäule oder Fahrzeugsäulenkomponente mit ei­ nem Fahrzeuglängsträger oder einer Fahrzeuglängsträgerkomponente dient.28. The method according to any one of claims 1 to 26, characterized in that the Method for joining a vehicle pillar or vehicle pillar component with an egg serves a vehicle side member or a vehicle side member component. 29. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren zum Fügen einer Fahrzeugsäule oder Fahrzeugsäulenkomponente mit ei­ nem Fahrzeugdach oder einer Fahrzeugdachkomponente dient.29. The method according to any one of claims 1 to 26, characterized in that the Method for joining a vehicle pillar or vehicle pillar component with an egg serves a vehicle roof or a vehicle roof component. 30. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren zum Fügen eines innenliegenden Fahrzeug-Seitenteils oder einer innenlie­ genden Fahrzeug-Seitenteilkomponente mit einem außenliegenden Fahrzeug- Seitenteil oder einer außenliegenden Fahrzeug-Seitenteilkomponente dient.30. The method according to any one of claims 1 to 26, characterized in that the Method for joining an internal vehicle side part or an internal vehicle side part component with an external vehicle Side part or an external vehicle side part component is used. 31. Verfahren zur Vorbehandlung zumindest des Fügebereiches wenigstens eines Karos­ seriebauteils (1) zur Vorbereitung eines Umform- oder Klebe- oder kombinierten Um­ form-Klebe-Fügens mit mindestens einem weiteren Karosseriebauteil (2), wobei die Karosseriebauteile (1, 2) zumindest im Fügebereich eine Oberfläche aus Kunststoff aufweisen.31. A method for pretreating at least the joining area of at least one body series component ( 1 ) for preparing a shaping or adhesive or combined shaping-gluing joining with at least one further body component ( 2 ), the body components ( 1 , 2 ) at least in Have a surface made of plastic. 32. Verfahren nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 30 weitergebildet ist.32. The method according to claim 31, characterized in that the method according to a of claims 2 to 30 is developed. 33. Karosserie-Verbundbauteil aus zwei oder mehr miteinander gefügten Karosseriebautei­ len (1, 2), wobei die Karosseriebauteile (1, 2) zumindest im Fügebereich eine Oberflä­ che aus Kunststoff aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Karos­ seriebauteile (1, 2) durch ein Umform- oder Klebe- oder kombiniertes Umform-Klebe- Fügeverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 30 miteinander gefügt sind.33. Composite body component made of two or more joined together body parts ( 1 , 2 ), the body parts ( 1 , 2 ) having a plastic surface at least in the joining area, characterized in that at least two body parts series ( 1 , 2 ) are joined together by a forming or adhesive or combined forming-adhesive-joining method according to one of claims 1 to 30.
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