-
Durch eine rückseitige Kleberschicht befestigbares
-
hohles Preßteil Die vorliegende Erfindung betrifft ein Preßteil gemäß
dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Preßteil
mit einem hohlen Körper aus einem flexiblen Werkstoff, wie Kunststoff oder Gummi,
das z.B. für dekorative Zwecke oder Schutzzwecke Verwendung finden kann.
-
Hohle Preßteile, d.h. Preßteile mit einem Körper, der einen Hohlraum
enthäl-t, werden zum Beispiel im Automobilbau und dergleichen verwendet, um Gewicht
zu sparen, eine Stoßdämpfung zu bewirken oder Rohmaterial zu sparen. Insbesondere
im Automobilbau sind in jüngerer Zeit immer größere Preßteile verwendet worden.
Preßteile großer Abmessungen haben selbst wenn sie als Hohl körper ausgebildet sind,
von Natur aus ein nicht unbeträchtliches Gewicht. Dies bringt Probleme mit sich,
wenn
das Preßteil durch eine Kleberschicht, z.B. einen doppelseitig
beschichteten Klebestreifen, an einer Unterlage oder einem Substrat befestigt werden
soll. Da die erforderliche mechanische Festigkeit (Starrheit) und Widerstandsfähigkeit
Grenzen für Material und Abmessungen setzen, führt eine Gewichtszunahme zu einer
Abnahme des Haftungsvermögens der Kleberschicht.
-
Die Abnahme des Haftungsvermögens macht sich bei großen hohlen Preßteilen
besonders in Automobilen bemerkbar. Automobile sind starken Temperaturschwankungen
und den Einflüssen von Vibrationen ausgesetzt und mit zunehmender Abmessung der
Preßteile wird das Haftungsvermögen durch die Expansion und Kontraktion sowie Vibrationen
erheblich beeinflußt.
-
Es wurde nun außerdem noch festgestellt, daß die Verringerung des
Haftungsvermögens oder Haftungskraft noch eine andere Ursache hat.
-
Ein konventionelles hohles Preßteil 11, wie es beispielsweise in Fig.
12 dargestellt ist, enthält einen Körper 12, einen Hohlraum 13 im Körper 12 und
ist auf der Rückseite mit einer Kleberschicht 14 versehen.
-
Der Körper 12 des Preßteils 11 hat eine Vorderseite 15, einen Seitenteil
16 und eine Rückseite oder einen Boden 17. Wenn das hohle Preßteil durch eine Vorrichtung
B, wie eine Rolle, gegen eine Unterlage oder ein Substrat A gedrückt wird, an dem
es befestigt werden soll, neigen die beiden seitlichen Enden dazu, sich nach oben
zu biegen, wie es in Fig. 13 dargestellt ist. Die Andruckkraft, die die Haftung
bewirken soll, wird also auf die seitlichen Enden nicht ausreichend übertragen.
-
Dies hat folgenden Grund: Wenn, wie in Fig. 14 dargestellt ist, das
Preßteil durch eine Rolle oder dergleichen angedrückt wird, entsteht eine Andruckkraft
F in vertikaler Richtung und es tritt ein Biegemoment MF zwischen der Vorderseite
15 und dem Seitenteil 16 auf. Der Andruckkraft F und dem Biegemoment MF wirkt eine
zur Vorderseite hin gerichtete Reaktionskraft W entgegen und ein Gegenmoment MW
wirkt auf die Kleberschicht 14 am Boden oder der Rückseite 17. Wenn die Andruckkraft
F und die Reaktionskraft W kolinear sind
oder wenn sich die Reaktionskraft
W auf der Seite des Biegemoments MF befinden, werden das Biegemoment MF und das
Gegenmoment MW unterdrückt oder herabgesetzt, so daß die auf die Vorderseite 15
einwirkende Andruckkraft ordnungsgemäß auf die Kleberschicht übertragen und eine
ausreichende Haftung erhalten wird. Im entgegengesetzten Falle nimmt jedoch das
Biegemoment zu und der größte Teil der auf das Preßteil zur Einwirkung gebrachten
Andruckkraft wirkt als Biegemoment und als Gegenmoment, so daß der Preßteilkörper
an den beiden Seitenenden nach oben gebogen wird, wie es Fig. 13 zeigt, und keine
ausreichende Andruckkraft auf die Kleberschicht ausgeübt wird, so daß die Haftung
bei entsprechender Beanspruchung versagt.
-
Unter Bezugnahme auf die Figuren 15 und 16 soll nun die Relation der
Andruckkraft und des Biegemoments genauer erläutert werden. Die durch eine Rolle
oder dergleichen zur Einwirkung gebrachte Andruckkraft F wirkt auf einen Kraftangriffspunkt
P,während das Biegemoment MF um einen Stütz- oder Schwenkpunkt Q wirksam wird. Die
Andruckkraft F ergibt eine in Fig. 15 durch Pfeile dargestellte Verteilung der Flächenpressung.
-
Die Flächenpressung W nimmt vom Punkt der Kraftangriffsrichtung nach
beiden Seiten hin ab. Im hohlen Teil ist die Flächenpressung vernachlässigbar. Der
Zusammenhang zwischen der Andruckkraft F und der Flächenpressung W läßt sich durch
die folgende Gleichung ausdrücken: I wbx + F = O 0 I Das heißt also, daß die Summe
des Integrals der Flächenpressung W und des Anpreßdruckes F gleich Null ist. Die
Relation zwischen dem Biegemoment F und der dieses koinpensierenden Flächenpressung
läßt sich durch die folgende Gleichung ausdrücken: f W qdx + MF = 0 Das heißt, die
Summe des Biegemoments und der ihm entgegenwirkenden Flächenpressung ist Null.
-
Die Flächenpressung, die aus der Summe der in Fig. 15 und Fig. 16
dargestellten Komponenten besteht, trägt zur Haftung der Kleberschicht bei.
-
Wenn der auf die Rückseite des Preßteiles wirkende Druck positiv ist,
trägt er direkt zur Haftungskraft oder zum Haftungsvermögen bei, ist er jedoch negativ,
so strebt er das Preßteil von der Unterlage abzulösen.
-
Es sollen nun die Verhältnisse an den verschiedenen Stellen konventioneller
hohler Preßteile untersucht werden, indem die Flächen Druck- oder Flächenpressungsverteilung
entsprechend dem Anpreßdruck und der das Biegemoment kompensierenden Flächenpressung
summiert werden. Am Punkt der Einwirkung der Kraft P ist die das Biegemoment kompensierende
Flächenpressung gleich Null, da sich der Schwenkpunkt Q des Biegemoments am Boden
befindet, so daß also die Flächenpressung (positiv), die dem Anpreßdruck entspricht,
in vollem Maße zur Haftungskraft beiträgt. Schreitet man nun vom Punkt P zum seitlichen
Ende des Preßteiles fort, so nimmt der zur Haftung beitragende Druck herheblich
ab, da die dem Anpreßdruck entsprechende positive Flächenpressung abnimmt und die
das Biegemoment kompensierende negative Flächenpressung zunimmt. Am Ende wird die
Verteilung der positiven Flächenpressung entsprechend dem Anpreßdruck ungefähr Null
und es wird nur noch die negative Flächenpressung, die das Biegemoment kompensiert,
so daß der auf die Kleberschicht einwirkende Druck negativ wird und dazu strebt,
das Preßteil von der Unterlage abzulösen.
-
Die beiden Enden der Seitenteile des Preßteils biegen sich also, wie
erwähnt, nach oben.
-
Der vorliegenden Erfindung liegt dementsprechend die Aufgabe zugrunde,
ein Preßteil mit einem hohlen Körper anzugeben, bei dem der auf es zur Einwirkung
gebrachte Anpreßdruck effektiv in Andruckkraft und Haftungskraft umgesetzt wird,
indem die auf das angedrückte Preßteil in vertikaler Richtung wirkende Kraft, d.h.
der Anpreßdruck F erhöht und das Biegemoment, das das Biegemoment durch die Reaktionskraft
W kompensiert, verringert wird, und das Reaktionsmoment dazu gebracht wird, zur
Haftungskraft beizutragen.
-
Diese Aufgabe wird bei einem Preßteil gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs
1 erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
-
Ein Preßteil gemäß einer Ausführungsform der Erfindung enthält also
einen Körper aus einem biegsamen oder elastischen Werkstoff, wie Kunststoff oder
Gummi, der eine Vorderseite, Seitenteile, eine durch eine Kleberschicht befestigbare
Rückseite und einen Hohlraum aufweist, wobei erfindungsgemäß der dünne Seitenteil
sich längs der Vorderseite erstreckt und auf mindestens einer Seite des Bodens ein
Vorsprung vorgesehen ist, der in den Hohlraum hineinreicht. Zwischen dem Vorsprung
und dem Seitenteil ist eine Kammer gebildet. Der Hohlraum und die Kammer können
miteinander oberhalb des Vorsprunges in Verbindung stehen oder voneinander durch
eine sich unter Druckeinwirkung verformende Rippe getrennt sein. Wenn auf die Vorderseite
ein Druck ausgeübt wird, wirkt der dünne Seitenteil als Scharnier oder Schwenkpunkt
für das Biegemoment, das durch die auf die Vorderseite einwirkende Andruckkraft
erzeugt wird, und von dem Schwenkpunkt (oder der Schwenkachse) entsteht eine Flächenpressung
von der Vorderseite in Richtung zur Innenseite des Bodens hin und der Anpreßdruck,
der auf dem Kraftangriffspunkt wirkt, wird in der Flächendruckverteilung zur Vorderseite
des Preßteils so verteilt, daß der Andpreßdruck von einem Spitzenwert unterhalb
des Kraftangriffspunktes nach beiden Seiten hin allmählich abnimmt.
-
Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme
auf die Zeichnung noch näher erläutert, dabei werden noch weitere Merkmale und Vorteile
der Erfindung zur Sprache kommen.
-
Es zeigen: Figur 1 einen Querschnitt durch ein Preßteil gemäß einer
Ausführungsform der Erfindung; Figur 2 einen Querschnitt eines Preßteiles gemäß
einer zweiten Ausführungsform der Erfindung; Figur 3 einen Querschnitt einer gegenüber
Fig. 1 etwas abgewandelten Ausführungsform, die eine Rippe enthält, welche einen
Hohlraum und eine Kammer des Preßteiles trennen;
Figur 4 einen Querschnitt
eines Preßteiles gemäß einer Ausführungsform der Erfindung bei der der in Fig. 1
freie Hohlraum mit einem weichen Schaumstoff gefüllt ist; Figur 5 eine Schnittansicht
eines Preßteiles ähnlich dem der Fig. 2, bei dem der in Fig. 2 freie Hohlraum mit
einem weichen Schaumstoffmaterial ausgefüllt ist; Figur 6 einen Querschnitt eines
Preßteiles gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung; Figur 7 einen Querschnitt
einer Abwandlung des Preßteiles gemäß Fig. 6, bei dem nur in der Mitte ein weicher
Schaumstoff vorgesehen ist; Figur 8 einen Querschnitt eines Preßteils gemäß wieder
einer anderen Ausführungsform der Erfindung, bei der der Vorsprung aus einem anderen,
steiferen Material besteht als der Körper des Preßteiles; Figur 9 einen Querschnitt
zur Erläuterung des Verhaltens des Preßteiles gemäß Fig. 1 beim Ankleben durch Anpressen
mittels einer Andruckvorrichtung; Figur 10 eine graphische Darstellung, die die
Relation des Anpreßtdruckes zur Verteilung der Flächenpressung bei dem Preßteil
gemäß Fig. 1 darstellt; Figur 11 eine graphische Darstellung, die die Relation des
Biegemoments zu der es kompensierenden Flächenpressungsverteilung für das Preßteil
gemäß Fig. 1 zeigt; Figur 12 einen Querschnitt eines hohlen Preßteiles gemäß dem
Stand der Technik; Figur 13 einen Querschnitt zur Erläuterung des Verhaltens des
bekannten hohlen Preßteiles beim Ankleben durch Andrücken mittels einer Anpreßvorrichtung;
Figur
14 eine schematische Darstellung der Relation der Kräfte, die durch die Andruckkraft
im bekannten hohlen Formteil entstehen; Figur 15 eine schematische Darstellung der
Relation des Anpreßdruckes zur entsprechenden Flächenpressungsverteilung beim bekannten
Preßteil und Figur 16 eine graphische Darstellung der Relation des Biegemomentes
zu der es kompensierenden Flächenpressungsverteilung bei dem bekannten Preßteil
gemäß Fig. 12.
-
Figur I zeigt ein Form oder Preßteil 1 gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung. Das Preßteil 1 besteht aus einem Preßkörper 2 und einer Kleberschicht
4. Der Körper 2 schließt einen hohlen Teil oder Hohlraum 3 ein und hat eine Vorderseite
5, einen Seitenteil 6 sowie einen Boden oder eine Rückseite 7. Das Preßteil 1 hat
die Form eines Profils oder einer Leiste mit dem dargestellten Querschnitt. An der
Innenseite des Bodens ist auf beiden Seiten des Hohl raumes 3 ein Vorsprung 8 halbkreisförmigen
Querschnitts vorgesehen. Die Seitenteile 6 des Preßteiles 1 gehen mit ungefähr gleichbleibender
Dicke in die Vorderseite 5 über und zwischen den Seitenteilen 6 und dem Vorsprung
8 jeder Seite ist eine Kammer 9 gebildet. Die Kammer 9 steht über dem Vorsprung
8 mit dem Hohlraum 3 in Verbindung.
-
Der Preßkörper 2 kann zum Beispiel durch Extrudieren hergestellt werden
und z.B. aus Polyvinylchlorid-Kunststoff bestehen. Selbstverständlich kann man auch
andere Kunststoffe verwenden, die eine für den vorgesehenen Verwendungszweck geeignete
Festigkeit und Elastizität haben und man kann auch andere Formgebungsverfahren,
wie Spritzgießen, Formpressen und dergleichen verwenden.
-
Für die Kleberschicht 4 wird vorzugsweise ein Butylgummistreifen verwendet,
der auf beiden Seiten mit einem druckhaftenden oder anderen Klebstoff überzogen
ist. Die Erfindung ist jedoch selbstverständlich nicht auf die Verwendung eines
solchen zweiseitig beschichteten Klebestreifens beschränkt.
-
Anhand von Figur 9 soll nun erläutert werden, wie sich das erfindungsgemäße
Preßteil 1 beim Anbringen verhält. Das Preßteil 1 wird unter Verwendung einer Andruckvorrichtung
B, wie z.B. einer Rolle, an eine Unterlage A gepreßt, an der es mit Klebstoff, wie
der an der Rückseite vorgesehenen Kleberschicht 4 angebracht werden soll. Im Gegensatz
zum Stand der Technik hat das Preßteil gemäß der Erfindung relativ dünne Seitenteile
und jeweils einen von diesen durch eine Kammer 9 getrennten Vorsprung 8, der innen
vom Boden vorspringt. Wenn nun auf das Ende der Vorderseite 5 eine Druckkraft ausgeübt
wird, legt sich die Vorderseite 5 am Vorsprung 8 an und überträgt die Druckkraft
in vertikaler Richtung als Andruckkraft F.
-
Da die Vorderseite 5 und der Seitenteil 6 durch ein relativ dünnes
Stück Material miteinander verbunden sind und die Kammer 9 bilden, wird der Stütz-
oder Drehpunkt Q des Biegemoments, das durch den Druck auf die Vorderseite 5 entsteht,
zum unteren Ende des Seitenteiles 6 verlegt. Die durch dieses Biegemoment erzeugte
Flächenpressung wirkt also in einer Richtung, die der beim Stand der Technik entgegengesetzt
ist und trägt zu der die Haftung bewirkenden Andruckkraft bei. Die auf das Preßteil
zur Einwirkung gebrachte Druckkraft wird also effektiv in eine Andruckkraft für
die Kleberschicht umgesetzt, so daß diese ihre volle Haftung entwickeln und eine
sichere Befestigung gewährleisten kann.
-
In den Figuren 10 und 11 ist die Relati-on zwischen der auf das Preßteil
zur Einwirkung gebrachten Druckkraft und der dadurch direkt verursachten Flächenpressung
bzw. der durch das entstehende Drehmoment verursachten Flächenpressung für ein erfindungsgemäßes
Preßteil ähnlich dargestellt, wie in den Figuren 15 und 16 für das bekannte Preßteil.
-
Der Anpreßdruck, der durch die auf die Vorderseite des Preßteiles
einwirkende Andruckkraft F erzeugt wird, wird in Wirkungsrichtung der Kraft auf
einen Angriffspunkt P am oberen Ende des Vorsprunges 8 übertragen.
-
Die dadurch verursachte Flächenpressung (als Reaktionskraft W dargestellt)
hat die in Fig. 10 dargestellte Verteilung mit einem Maximum unterhalb des Kraftangriffspunktes,
von dem aus die Flächenpressung nach beiden Seiten hin abnimmt. Wie oben erwähnt,
stehen die Andruckkraft F und die Flächenpressung W durch die folgende Gleichung
miteinander in Beziehung:
S W'dx + F a O 0 Das Dreh- oder Biegemoment
MF wirkt um den Schwenkpunkt Q am unteren Ende des Seitenteiles 6 (Fig. 11). Die
Flächenpressung W ist daher am Schwenkpunkt Q gleich 0 und nimmt in Richtung auf
den Vorsprung 8 nach innen zu und der Wert der Flächenpressung wirkt in Richtung
auf die Vorderseite, also in positiver Richtung. Die Integration der Flächenpressung
ergibt das Reaktionsmoment. Wie oben bereits erwähnt wurde, ist der Zusammenhang
zwischen dem Biegemoment MF und der Flächenpressung W durch die folgende Gleichung
gegeben: n W xjx + MF = O 0 I Wie aus Fig. 10 und 11 ersichtlich ist, wirken bei
dem Preßteil gemäß der Erfindung sowohl der Anpreßdruck entsprechend der Andruckkraft
als auch die Flächenpressung W, die das Biegemoment kompensiert, in positiver Richtung,
so daß beide sich gegenseitig verstärken und zur Haftkraft beitragen. Das Haftungsvermögen
des zweiseitig beschichteten, druckhaftenden Klebestreifens oder einer anderen Kleberschicht
kann daher ohne Schmälerung voll ausgenutzt werden und es ist eine sehr feste und
sichere Haftung und Klebeverbindung gewährleistet.
-
Die Haftkraft würde nur geringfügig erhöht, wenn man auch den sich
unterhalb des Hohl raumes 3 befindlichen Teil des Bodens mit einer Kleberschicht
versehen würde. Vorzugsweise wird daher im mittleren Teil des Bodens keine Kleberschicht
verwendet und die zweiteilige Kleberschicht unterhalb der Vorsprünge 8 wird so bemessen,
daß sich eine ausreichende Haftkraft ergibt.
-
Da der mittlere Teil des Bodens ohne Kleberschicht nicht wesentlich
zur Funktion des Preßteiles beiträgt, kann er weggelassen werden, so daß nur die
Teile des Bodens mit den Vorsprüngen und der Kleberschicht verbleiben.
-
Je nach Verwendungszweck des Preßteiles kann auch nur ein Vorsprung
8 an einer Seite des Preßteiles verwendet werden und nicht zwei Vorsprünge, wie
in Fig. 1 dargestellt ist. Bei Preßteilen größerer Abmessung wird man im allgemeinen
den Boden des Preßteiles durchgehen lassen und man kann dann auch in der Mitte noch
einen oder mehrere zusätzliche Vorsprünge vorsehen.
-
Fig. 2 zeigt ein Preßteil la gemäß einer zweiten Ausführungsform der
Erfindung. Der hauptsächliche Unterschied gegenüber dem in Fig.l dargestellten Preßteil
1 besteht darin, daß die Vorsprünge 8a einen dreieckigen Querschnitt haben. Dementsprechend
hat auch die Kammer 9a eine andere Form und ein größeres Volumen. Das Preßteil la
hat die Form einer Hohiprofilleiste mit zwei Rillen 10, die in erster Linie dekorativen
Zwecken dienen.
-
Fig. 3 zeigt ein gegenüber Fig. 1 etwas abgewandeltes Preßteil lb.
-
Hier ist zwischen dem oberen Ende jedes Vorsprunges 8 und der rückwärtigen
Oberfläche der Vorderseite 5 eine unter Druckeinwirkung verformbare Rippe 20 vorgesehen,
die den Hohlraum 3 und die Kammer 6 trennt. Die Rippe 20 dient zur Aufrechterhaltung
der Form der Vorderseite 5. Die Rippe 20 kann mit der Vorderseite 5 oder mit dem
Vorsprung 8 oder mit beiden verbunden sein.
-
Fig. 4 zeigt ein gegenüber Fig. 1 abgewandeltes Preßteil, bei dem
der Hohlraum mit einem weichen Schaumstoff 3b ausgefüllt ist.
-
Der Schaumstoff 3b kann ein Weichschaum mit elastischen und nachgiebigen
Eigenschaften sein. Man kann z.B. Schaumstoffe aus Polyurethan-, Pplyvinylchlorid-
und Polyol(Pin-Kunststoffen verwenden. Die Schaumstoff-Füllung kann durch Extrusion
integral mit dem Körper 2 hergestellt werden oder man kann den Schaumstoffteil auch
getrennt formen, in das Preßteil einsetzen und gewünschtenfalls mit diesem verschweißen
oder auf andere Weise verbinden.
-
Fig. 5 zeigt ein Preßteil ld, das eine Abwandlung des Preßteils gemäß
Fig. 2 darstellt. Der Hohlraum des Preßteils ld ist ebenfalls mit Weichschaum ausgefüllt.
-
Fig. 6 zeigt ein Preßteil le gemäß wieder einer anderen Ausführungsform
der Erfindung. Bei diesem Preßteil besteht der Boden nur aus den die Vorsprünge
8b tragenden und mit der Kleberschicht 4 versehenen Teilen, während der mittlere
Teil des Bodens fehlt. Auch dieses Preßteil kann, wie dargestellt, eine Schaumstoff-Füllung
3b aufweisen, deren freie Oberfläche eine konkave Mulde bildet.
-
Fig. 7 zeigt ein Preßteil If gemäß einer Ausführungsform der Erfindung,
bei dem nur der mittlere Teil des Hohl raumes einen Schaumstoff 3b enthält, der,
wie dargestellt, einen an der Vorderseite angebrachten, relativ dicken Streifen
bilden kann.
-
Fig. 8 zeigt ein Preßteil lg gemäß einer Ausführungsform der Erfindung,
bei dem die Vorsprünge 8a aus einem anderen, steiferen Material bestehen als der
Körper des Preßteils. Hierdurch läßt sich eine besonders wirkungsvolle Obertragung
der Andruckkraft auf die Kleberschicht erreichen.
-
Die Vorsprünge 8a können integral mit dem Körper des Preßteiles extrudiert
oder getrennt hergestellt und dann mit dem Körper später durch Schweißen, Kleben
oder dergleichen verbunden werden. Der Körper des Preßteils lg hat in der Mitte
des Hohl raumes lg eine Rippe oder einen Steg 21, der zur Versteifung und Formstabilisierung
dient.
-
Bei der Befestigung verhalten sich die Preßteile gemäß den Figuren
3 bis 7 wie es am Beispiel des Preßteiles gemäß Fig. 1 erläutert worden ist. Bei
allen beschriebenen Preßteilen können anstelle der dargestellten zwei Vorsprünge
8, 8a, 8b auch nur ein solcher Vorsprung oder mehrere solcher Vorsprünge verwendet
werden.