DE3122150A1 - Process for joining thermoplastic materials and metals - Google Patents
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Abstract
Description
Verfahren zum Verbinden von PlastomerwerkstoffenProcess for joining plastomer materials
und Metallen Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbinden von plastomeren Werkstoffen und Metallen mittels eines sich verfestigenden Klebstoffes, vorzugsweise eines Duromerklebers. Die Verklebung erfolgt dabei nicht nur über einen Stirnkatenstoß, sondern gleichzeitig durch eine zweiseitige Überlappung des Plastomerteils um den metallischen Partner. Durch spezielle Ausbildung der Nut bzw. durch Verwendung von Dichtelementen wird die Verbindungsfestigkeit unterstützt. and metals The present invention relates to a method for Joining of plastomeric materials and metals by means of a solidifying Adhesive, preferably a thermoset adhesive. The gluing does not take place only through a front edge joint, but at the same time through a two-sided overlap of the plastomer part around the metallic partner. Due to the special design of the groove or the use of sealing elements supports the strength of the connection.
Es sind bereits die unterschiedlichsten Klebstoffe und Verfahren zum Verkleben von GEgenständen, insbesondere von Metallen unter Verwendung von duromeren bzw. duroplastischen Klebstoffen oder plastomeren Klebstoffen bekannt (vgl.There are already a wide variety of adhesives and processes for Bonding of objects, especially metals, using thermosets or thermosetting adhesives or plastomeric adhesives known (cf.
DE-PS 950 588, DE-PS 943 182 und DE-PS 885 902).DE-PS 950 588, DE-PS 943 182 and DE-PS 885 902).
Insbesondere bei den unterschiedlichen Werkstoffen, Kunststoff und Metall bilden sich beispielsweise dann Probleme, wenn die Werkstoffe nicht flächenhaft, sondern an ihren Rändern (Stirnkatenstöße) verklebt werden müssen und wenn es sich bei dem Verkleben um flächenhafte oder größere, stark beanspruchte Teile handelt, die an ihrem Rand bzw.Especially with the different materials, plastic and Metal problems arise, for example, if the materials are not flat, but at their edges (forehead edge joints) must be glued and if it is when gluing is about extensive or larger, heavily used parts, which at their edge resp.
über einen Stirnkatenstoß durch einen Klebstoff verbunden werden müssen.must be connected by an adhesive over a front edge joint.
Ziel und Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es daher, ein Verfahren zum Verbinden von plastomeren Werkstoffen, insbesondere Kunststoffteilen und Metallteilen zu finden, bei dem die Verklebung über Stirnkatenstöße mindestens teilweise erfolgen muß. Bei den so zu verklebenden Werkstoffteilen sollte gegenüber einer an sich bekannten Verklebung an den Randteilen eine erhöhte Verbindungsfestigkeit erreicht werden. Weiterhin sollte erzielt werden, daß neben einer verbesserten Verklebung auch eine an Arbeitsaufwand erleichterte Zusammenfügung der Werkteile erfolgen kann. Da das Verkleben der Werkstoffteile und das Auftragen des Klebemittels zeitaufwendig ist und zu Schwierigkeiten in der Handhabung beim Verkleben führt (Auslauf bzw. Verlauf des Klebemittels, unsaubere Klebstellen, Beschädigung von Werkteilen oder Maschinen), sollte auch hier eine Verbesserung erzielt werden.The aim and object of the present invention was therefore to provide a method For joining plastomeric materials, especially plastic parts and metal parts where the gluing is carried out at least partially over the front edge joints got to. In the case of the material parts to be glued in this way, compared to one known per se Adhesion to the edge parts an increased connection strength can be achieved. Furthermore, it should be achieved that in addition to an improved adhesive bond Assembly of the work parts can be made easier in terms of the amount of work involved. Since that Gluing the material parts and applying the adhesive is time-consuming and leads to difficulties in handling when gluing (leakage or flow the adhesive, unclean glued areas, damage to work parts or machines), an improvement should also be achieved here.
Erfindungsgemäß wurde festgestellt, daß sich dann eine bessere Verbindung von plastomeren Werkstoffen, Kunststoffteilen, Kunststoffplatten und dgl. mit Metallteilen, Metallblechen usw ergibt, wenn die Verklebung nicht nur über einen Stirnkatenstoß, sondern gleichzeitig durch eine zweiseitige Überlappung des Plastomerteils um den metallischen Partner erfolgt.According to the invention it has been found that a better connection then results of plastomeric materials, plastic parts, plastic plates and the like with metal parts, Sheet metal etc. results if the bond is not only via a front edge joint, but at the same time by a two-sided overlap of the plastomer part around the metallic partner takes place.
Damit gegenüber einer normalen Verklebung eine erhöhte Verbindungsfestigkeit erreicht bzw. diese gesteigert wird, ist das plastomere Werkstoffteil so geformt, daß an dem, mit dem Metall zu verbindenden Teil die Nut oder Nutöffnung des plastomeren Werkstoffteiles ein Dichtelement enthält oder es bildet. Die Nut ist dabei als Depot für den Kleber oder für eine Klebstoffkomponente eingesetzt bzw ausgebildet Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist die Nut von klammer- bzw. u-förmigen Schenkeln begrenzt, deren innere Schenkelfläche einander zugeneigt sind, so daß eine (in ungefügtem Zustand betrachtet) zur Nutöffnung hin verjüngte Nut gebildet wird. Die verjüngte Nut bei dem Einfügen des Metallteiles aufgebogen bzw. aufgeweitet wird, wodurch zur Verklebung eine zusätzliche Kraftwirkung und damit erhöhte Verbindungsfestigkeit entsteht.This increases the strength of the connection compared to normal gluing reached or increased, the plastomeric material part is shaped in such a way that that on the part to be connected to the metal, the groove or groove opening of the plastomer Material part contains a sealing element or it forms. The groove is used as a depot used or designed for the adhesive or for an adhesive component A preferred embodiment is the groove of clamp-shaped or U-shaped legs limited, the inner leg surfaces are inclined towards each other, so that one (in unjoined State considered) towards the groove opening tapered groove is formed. The rejuvenated Groove is bent or widened when inserting the metal part, whereby an additional force for bonding and thus increased connection strength arises.
Nach einer anderen Ausführungsform wird die verjüngte Nut beim Einfügen des Metallteiles nicht oder nur geringfügig aufgeweitet, so daß sich in dem Nuthohlraum ein Klebstoffkeil bildet, der nach dem Erhärten zu einer erhöhten Verbindungsfestigkeit führt Nach einer bevorzugten Ausführungsform enthalten die Nut bzw die Innenwandteile der klammer- bzw. u-förm-igen Schenkel Rillen oder Stege, in welche der Klebstoff zur Verklebung ausgegossen oder eingebettet wird. Durch diese Ausbildung wird eine erhöhte Verbindungsfestigkeit bewirkt.According to another embodiment, the tapered groove on insertion of the metal part not or only slightly expanded, so that in the Nuthohlraum forms an adhesive wedge which, after hardening, leads to increased bond strength leads According to a preferred embodiment, contain the groove or the inner wall parts of the clamp-like or U-shaped legs, grooves or webs, in which the adhesive is poured or embedded for bonding. By this training causes an increased connection strength.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform sind an den Innenwandteilen der klammer- bzw. u-förmigen Schenkel, die die Nut einschließen, Dichtungselemente vorhanden, die beim Verkleben in den Kleber eingebettet werden. Das zu verbindende Plastomerteil weist dabei eine Nut, die von den Innenwandteilen der zwei klammer- bzw. u-förmigen Schenkel begrenzt wird, auf, wobei die Öffnungsbreite des Nutgrundes größer oder annähernd gleich der querschnittsdicke des einzufügenden, äußeren, als Feder ausgebildeten Randteiles des Metallwerkstoffes ist. Die Nut oder Nutöffnung des plastomeren Werkstoffteiles enthält Dichtelemente und/oder bildet diese selbst durch eine oder mehrere Nutverengungen (Querschnittsverengung der Nut) in der Nähe der Nutöffnung oder zwischen Nutmitte und Nutöffnung. Der aus Nutgrund, Dichtelement und Innenwandteilen der klammer- bzw. u-förmigen Schenkel gebildete Raum dient als Depot für einen Klebstoff oder eine Klebstoffkomponente. Durch diese Ausführungsform gelingt es, den Klebstoff oder bei Duromeren bzw. Duroplasten, die aus zwei Duromeren-Komponenten bestehen, eine Klebstoffkomponente des Duroplasten, in den Depotraum vor dem Verfügen einzubringen und ggf. bis zur Zusammenfügung aufzubewahren.According to a preferred embodiment are on the inner wall parts the clamp-like or U-shaped legs that enclose the groove, sealing elements present, which are embedded in the adhesive during gluing. The one to be connected The plastomer part has a groove that is separated from the inner wall parts of the two or U-shaped leg is limited to, the opening width of the groove bottom greater than or approximately equal to the cross-sectional thickness of the outer to be inserted, than Spring formed edge part of the metal material is. The groove or groove opening of the plastomeric material part contains sealing elements and / or forms these itself by one or more groove constrictions (cross-sectional constriction of the groove) in the vicinity the slot opening or between the center of the slot and the slot opening. The from groove base, sealing element and inner wall parts of the clamp or U-shaped leg formed space serves as Depot for an adhesive or an adhesive component. Through this embodiment succeeds in using the adhesive or in the case of thermosets or thermosets, which consist of two thermoset components, an adhesive component of the thermoset, to be brought into the depot room before disposal and, if necessary, to be kept until assembly.
Nach einer bevorzugten ähnlichen Ausführungsform weist das zu verbindende Plastomerteil eine Nut, die von zwei klammerförmigen bzw. u-förmigen Schenkeln begrenzt wird, auf, wobei das Federende des Metallteiles hinsichtlich seines Querschnittdurchmessers am äußeren Federrandteil nicht dicker ist als die Öffnungsweite des Nutgrundes. Der Klebstoff oder, im Falle eines Duromer- bzw. Duroplastklebers, eine Klebstoffkomponente wird vor dem Zusammenfügen in das Depot gebracht, das durch Nutgrund-, Innenwandflächenteile, der die Nut begrenzenden klammer- bzw.According to a preferred similar embodiment, the to be connected Plastomer part has a groove bounded by two clamp-shaped or U-shaped legs is on, the spring end of the metal part in terms of its cross-sectional diameter on the outer tongue edge part is not thicker than the opening width of the groove base. The adhesive or, in the case of a thermoset or thermoset adhesive, an adhesive component is brought into the depot before assembly, which is made up of groove base, inner wall surface parts, the clip or clamp delimiting the groove
u-förmigen Schenkel und eine oder mehrere zwischen der Nutmitte oder Nutöffnung und/oder an der Nutöffnung befindlichen Dichtelemente begrenzt und/oder gebildet wird, das eine rinnenähnliche,im Querschnitt kreis-, keil- bzw.U-shaped leg and one or more between the groove center or Groove opening and / or sealing elements located on the groove opening are limited and / or is formed, which has a channel-like, in cross-section circular, wedge or
dreieck-, ellipsen-, rechteck- oder parabelähnliche Form aufweist.Has triangular, elliptical, rectangular or parabolic shape.
Die Dichtelemente bestehen dabei bevorzugt aus dem gleichen plastomeren Werkstoff wie das mit dem Metallteil zu verbindende plastomere Werks-toffteil (Kunststoffteil). Sie verlaufen je nach der äußeren Randform und -ausbildung annähernd parallel oder in einem Winkel oder mit der Außenkante der klammer- bzw. u-förmigen Schenkel.The sealing elements are preferably made of the same plastomer Material like that to be connected to the metal part plastomers Material part (plastic part). They run depending on the outer edge shape and - training approximately parallel or at an angle or with the outer edge of the clamp or U-shaped legs.
Nach einer anderen bevorzugten Ausführungsform ist mindestens ein Dichtelement als Dichthülle ausgebildet, die ausgehend von den Kanten der zwei klammer- bzw. u-förmigen Schenkel oder von den Innenwandteilen der klammer- bzw. uförmigen Schenkel, die Nutöffnung oder einen zwischen dem Mittelteil der Nut und der Nutöffnung liegenden Nutraum entlang des zu verbindenden plastomeren Werkstoffteiles dünnwandig umschließt. Bei dem Zusammenfügen wird die dünnwandige "Dichthülle" von der Metallfeder aufgetrennt und legt sich bevorzugt an die Metallfläche zum Nutgrund geneigt an. Der Randteil der Feder kann vor dem Zusammenfügen kurzfristig erwärmt werden, so daß in einem gewissen Rahmen ein Schmelzverbindungsvorgang erfolgen kann.According to another preferred embodiment, at least one is Sealing element designed as a sealing sleeve, which, starting from the edges of the two clamps or U-shaped legs or from the inner wall parts of the bracket-shaped or U-shaped Leg, the groove opening or one between the middle part of the groove and the groove opening lying groove space along the plastomeric material part to be connected thin-walled encloses. During the assembly, the thin-walled "sealing envelope" is held in place by the metal spring separated and is preferably placed on the metal surface inclined to the groove base. The edge part of the spring can be heated briefly before joining, see above that a fusion bonding process can take place to a certain extent.
Nach einer anderen bevorzugten Ausführungsform wird das Dichtelement durch Übereinanderlappung oder Aneinanderstoßen der von jeweils einer Nutöffnung und/oder von jeweils einer Innenwandfläche der klammer- bzw. u-förmigen Schenkel ausgehenden Dichtungslippen oder durch Bildung zweier oder mehrerer zueinander verlaufender Dichtungslippen, die durch einen Schlitz mit einer geringen Offnungsbreite in der Mitte oder annähernd in der Mitte getrennt sind, gebildet.According to another preferred embodiment, the sealing element by overlapping or abutting one of the slot openings and / or from an inner wall surface of each of the clamp-shaped or U-shaped legs outgoing sealing lips or by formation two or more mutually extending sealing lips, which through a slot with a small Opening width separated in the middle or approximately in the middle, formed.
Sei dieser Ausführungsform wird das Dichtelement zwar durch mehrere Dichtlippen gebildet, die nicht wie eine Dichthülle einen vollständigen Abschluß an der Nutöffnung innerhalb der Nutöffnung bewirken. Die Ausbildung der Dichtlippe erfolgt jedoch so, daß durch das Übereinanderlappen oder Aneinanderstoßen oder Aufeinanderzulaufen der Dichtungslippen, das Klebemittel in dem Depotraum verbleibt und selbst beim Kanten nach unten nicht oder kaum verläuft.Be this embodiment, the sealing element is admittedly by several Sealing lips are formed that do not form a complete seal like a sealing envelope at the groove opening within the groove opening. The formation of the sealing lip however, is done in such a way that by overlapping or abutting or colliding with each other the sealing lips, the adhesive remains in the depot space and even with Edges do not or hardly run downwards.
Die Stellen, an der die rinnenähnliche Nut mit Dichtelementen endet, wird seitlich bevorzugt durch Klebestreifen,.Material anformungen oder Materialausbildung begrenzt, so daß auch ein seitliches Verlaufen verhindert werden kann.The points at which the channel-like groove with sealing elements ends, Is preferred laterally by adhesive strips, material moldings or material formation limited, so that sideways running can also be prevented.
Nach einer weiteren Ausbildung sind die Innenwandteile der klammer- bzw. u-förmigen Schenkel mit Rillen versehen, die die formschlüssige Verbindung unterstützen. Die Rillen sollen dabei, je nach Randform und -ausbildung parallel oder in einem Winkel zur Außenkante der klammerförmigen Schenkel verlaufen.After a further training, the inner wall parts of the clamp- or U-shaped legs are provided with grooves that form the positive connection support. The grooves should be parallel, depending on the shape and formation of the edge or at an angle to the outer edge of the bracket-shaped leg get lost.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform weisen die Rillen unterschiedliche Tiefen und unterschiedliche Abstände untereinander auf.According to a preferred embodiment, the grooves have different ones Depths and different distances from one another.
Nach einer anderen Ausführungsform nehmen die Rillentiefen zur Nutöffnung hin zu.According to another embodiment, the groove depths take the groove opening towards.
Das mit den klammer- bzw. u-förmigen Schenkeln an mindestens einem Randteil versehene plastomere Werkstoffteil kann aus den bekannten Kunststoffen bestehen (z. B. amorphe Teilkristalline oder kristalline Thermoplasten oder auch aus anderen Kunststoffuerkstoffen). Zu den Versuchen wurden u. a. PVC, Polyvinylidenfluorid, Polypropylen, Polyäthylen, Polyvinylfluorid und andere Kunststoffe eingesetzt.The one with the clamp or U-shaped legs on at least one The edge part provided with a plastomeric material part can be made from the known plastics exist (e.g. amorphous partially crystalline or crystalline thermoplastics or also made of other plastic materials). The experiments were inter alia. PVC, polyvinylidene fluoride, Polypropylene, polyethylene, polyvinyl fluoride and other plastics are used.
Nach einer Ausführungsform wird eine einzelne Komponente des Klebemittels (Kunstharzkomponente oder Härter) getennt jew-eils auf die zu verbindenden Flächen der Werkteile aufgebracht, so daß eine Komponente des Klebemittels in den Innenwandflächenteilen der klammer- bzw. u-förmigen Schenkel und/oder an der Basis (Nutgrund), die andere Komponente an den zuverbindenden Flächenteilen des als Feder ausgebildeten Randteiles des Metall-Werkstoffteiles in einer dünnen Schicht aufgetragen. Sei dem Fügen und Ineinanderschieben und/oder -pressen der Formteile wird durch den unmittelbaren Kontakt der Komponenten und deren, durch vollständige oder teilweise Mischung erfolgte, chemische Umsetzung entstehende Reaktionswärme, der Verbindungsvorgang beschleunigt und unterstützt.In one embodiment, a single component of the adhesive is used (Synthetic resin component or hardener) separately on the surfaces to be connected of the work parts applied so that a component of the adhesive is in the inner wall surface parts the clamp-shaped or U-shaped leg and / or on the base (groove base), the other Component on the surface parts to be connected of the edge part designed as a spring of the metal material part applied in a thin layer. Be the joining and nesting and / or pressing of the molded parts is through the direct contact of the components and their, by full or partial Mixing took place, chemical reaction resulting heat of reaction, the joining process accelerates and supports.
Die Erfindung betrifft somit auch die konstruktive Neugestaltung sowie die sachgerechte Ausführung und Anwendung hochfester stoffschlüssiger Verbindungselemente für Kunststoff-Met all-Konstruktionen.The invention thus also relates to the structural redesign as well the correct design and use of high-strength, integral connecting elements for plastic metal constructions.
Die hohen Festigkeiten werden nach einer Ausführungsform dadurch erreicht, daß durch spezielle Spreizklemmverbindungen ein optimaler Stoffschluß über einen geeigneten Kleber ermöglicht wird.According to one embodiment, the high strengths are achieved by that by special expansion clamp connections an optimal material connection over a suitable adhesive is made possible.
Die Kunststoff-Metall-Klebepaarung ist dabei so aufgebaut, daß alle wichtigen Funktionen im kunststoffseitigen Partner integriert sind und von diesem bei der Ausführung der Klebung übernommen werden. Das kunststoffseitige Verbindungselement soll im folgenden unabhängig von der Herstellart als integrierter Spreizklemm-Funktionsträger, kurz (ISkF), bezeichnet werden.The plastic-metal adhesive pairing is structured in such a way that all important functions are integrated in the plastic-side partner and from this can be taken over during the execution of the gluing. The connecting element on the plastic side in the following, regardless of the type of manufacture, as an integrated expansion clamp function carrier, short (ISkF).
Der Funktionsträger soll vorwiegend aus teilkristallinen Plastomeren mit unterschiedlichem Kristallinitätsgrad hergestellt werden Die Erfindung beschäftigt sich im besonderen damit, technische Teile hochfest zu verbinden, die z. F. im Fahrzeugbau (Karosseriebau) und in der Bautechnik (Fassadenverkleidungen) oder in anderen Bereichen zum Einsatz kommen sollen.The function carrier should predominantly consist of partially crystalline plastomers are produced with different degrees of crystallinity The invention is concerned in particular to connect high-strength technical parts that z. F. in vehicle construction (Body construction) and in structural engineering (facade cladding) or in other areas should be used.
Das Problem der hohen Verbindungsfestigkeit wird nach einer Ausführungsform dadurch gelöst, daß das eigentlich homogene Kunststoffteil durch gezielte, partielle Verstreckungen in besonders beanspruchten Bereichen verstärkt wird. Damit eröffnet sich die Möglichkeit, für diese Anwendungsfälle die Verbindungsfestigkeiten zu erhöhen, was bisher nur durch Verbundbauweise erzielt werden konnte.The problem of high joint strength is addressed in one embodiment solved in that the actually homogeneous plastic part by targeted, partial Stretching is reinforced in particularly stressed areas. So opened the possibility of increasing the connection strengths for these applications, what could previously only be achieved through composite construction.
Der Einsatz von Kunststoffen in Verbundkonstruktion mit metallischen Werkstoffen ist dadurch erschwert, daß keine Schweißverbindung möglich ist. Daher wird die Kraftformschluß- bzw. Klebetechnik angewandt.The use of plastics in composite construction with metallic Materials is made more difficult by the fact that no welded connection is possible. Therefore the force-locking or adhesive technology is used.
Stoffschlußverbindungen sind aber, wenn es sich um Stoßkatenverbindungen handelt, äußerst schwierig zu handhaben. Zur sachgemäßen Durchführung einer Klebeverbindung ist die konstruktiv richtige Ausbildung der Kantenregionen unbedingt erforderlich, damit die Kräfte gleichmäßig übertragen werden können.Bonding connections are, however, when it comes to butt-joint connections is extremely difficult to use. For proper implementation an adhesive connection is the structurally correct formation of the edge regions absolutely necessary so that the forces can be transmitted evenly.
Die nach einer Ausführungsform entwickelten linienhaften Formschlußverbindungen sind dazu geeignet, hochbelastbare Klebeverbindungen für die technische Anwendung bereitzustellen.The linear interlocking connections developed according to one embodiment are suitable for heavy-duty adhesive connections for technical applications provide.
Tabelle : mit Angabe der benötigten Trennkräfte
Angaben in daN/100 mm Verbindungslänge Die Zweistoffklebeverbindung besteht wie eingangs erwähnt aus zwei prinzipiell verschiedenen Elementen, einem elastischen Kunststoffteil und einem starren Metallpartner, die nach dem Fügevorgang eine Einheit bilden Das kunststoffseitige element ist nach einer Ausführungsform als symmetrischer bzw asymmetrischer Spreitz-Klemm-Funktionsträger (SKF) ausgebildet Folgende Aufgabenstellungen sind in ihm je nach Ausführungsform vereinigt: 1) Während des Fügevorgangs wird elastisch verformt (aufgeweitet), dabei überschreitet die Verformung bestimmte Werkstoffgrenzen nicht 2) Der Verformungsgrad wird über die Geometrie exakt vorgegeben 3) Nach dem Fügen erfolgt eine Rückverformung der elastischen Teile so, daß ein bestimmter Fügedruck aufgebaut wird 4) Der SKF besitzt ein Depot, in dem der Kleber bis zum Gebrauch bereitgehalten wird 5) Durch die Formgebung des SKF wird erreicht, daß der Kleber während des Fügevorgangs aus dem-Depot verdrängt wird und sich auf die Klebefläche gleichmäßig verteilt.Specifications in daN / 100 mm connection length The two-material adhesive connection As mentioned at the beginning, consists of two fundamentally different elements, one elastic plastic part and a rigid metal partner, which after the joining process Form a unit The plastic-side element is according to one embodiment designed as a symmetrical or asymmetrical Spreitz-Klemm-Function carrier (SKF) The following tasks are combined in it, depending on the embodiment: 1) During of the joining process is elastically deformed (expanded), thereby exceeding the Deformation certain material limits are not 2) The degree of deformation is determined by the Geometry precisely specified 3) After joining, the elastic Parts in such a way that a certain joining pressure is built up 4) The SKF has a depot, in which the adhesive is kept ready until use 5) Through the shape of the SKF is achieved that the adhesive is made during the joining process dem-Depot is displaced and distributed evenly on the adhesive surface.
6) Die Fließrichtung des Klebers ist entgegen der Fügerichtung.6) The direction of flow of the adhesive is opposite to the direction of joining.
7) Der Kleber wird durch integrierte Dichtelemente am Austritt behindert.7) The adhesive is hindered by integrated sealing elements at the outlet.
8) Die zum Kleben notwendige Anpreßkraft (Fügedruck) wird neben der elastischen Rückverformung zusätzlich durch federähnliche Gestaltung möglich.8) The contact pressure (joining pressure) required for gluing is in addition to the elastic recovery is also possible thanks to a spring-like design.
Der metallische Partner hat je nach Ausführungsform folgende Aufgaben: 1) Erhöhung der Steifigkeit der Verbindung, 2) Herauspressen des Klebers aus dem Depot, 3) Aufschließung der an der Klebung heteiligten Kunststoffoberflächen durch Reibheanspruchung, Temperaturzu- und abführung, Aktivierung des Klebers.The metallic partner has the following tasks, depending on the embodiment: 1) increasing the stiffness of the connection, 2) pressing the glue out of the Depot, 3) opening up of the plastic surfaces involved in the bond Frictional stress, temperature supply and removal, activation of the adhesive.
Die Verklebung erfolgt sqmit nach dem Verfahren nicht nur über einen Stirnkatenstoß7 sondern gleichzeitig durch eine zweiseitige Überlappung des Plastomerteils um den metallischen Partner. Die Verklebung wird daher über einen Duromeren oder Duroplasten oder einen anderen Klebstoff im gesamten Kontaktbereich erzeugt.The gluing takes place according to the process not just over one sqmit Front edge joint7 but at the same time through a two-sided overlap of the plastomer part to the metallic partner. The bond is therefore over a thermoset or Thermosetting plastics or another adhesive generated in the entire contact area.
Ein speziell eingestellter Duromerkleber erzeugt somit bei Kontakt mit dem Metall, der beim Fügen der Verbindung entsteht, Reaktionswärme. Gleichzeitig sorgt diese Reaktionswärme für ein Anschmelzen der Plastomer-Kontaktflächen und sorgt an dieser Stelle für einen Verbund.A specially adjusted duromer adhesive thus generates on contact heat of reaction with the metal that is created when joining the joint. Simultaneously this heat of reaction causes the plastomer contact surfaces to melt ensures a network at this point.
Während der Reaktionsphase wird vom Plastomerteil ein definierter Druck auf die Fläche ausgeübt. Der durch Druck und Temperatur hergestellte Verbund weist in allen Richtungen die hohen Festigkeiten auf, wie sie bei derartigen Konstruktionen benötigt werden.During the reaction phase, the plastomer part becomes a more defined Pressure exerted on the surface. The bond created by pressure and temperature shows the high strength in all directions, as it is in such constructions are needed.
Der Duromer bzw. Duroplast wird somit durch das Metall aktiviert.The thermoset or thermoset is thus activated by the metal.
Nach einer Ausführungsform wird das Metall warm eingebracht und kann dabei oder nachfolgend eine Reaktion auslösen oder beschleunigen.According to one embodiment, the metal is introduced warm and can trigger a reaction at the same time or subsequently or accelerate.
Das Duromer bzw. Duroplast kann u. a ein UP-Harz (Polyurethan), ein Epoxid-Harz oder ein anderer Zwei- oder Mehrkomponentenkleber sein. Anstelle eines Duromer- bzw.The thermoset or thermoset can, inter alia, a UP resin (polyurethane) Be epoxy resin or another two- or multi-component adhesive. Instead of one Duromer or
Druoplastklebers kann auch ein anderer Klebstoff, z. B.Druoplast adhesive can also be another adhesive, e.g. B.
ein Plastomerkleber Verwendung finden.a plastomer adhesive can be used.
Der Kleber wird aus einem Reservoir, der konstruktiv im Plastomerteil integriert ist, durch die Spaltverengung beim Fügen aus diesen herausgepreßt und verteilt sich gleichmäßig auf die zu verbindende Fläche.The glue is made from a reservoir that is constructive in the plastomer part is integrated, pressed out of these by the narrowing of the gap during joining and is evenly distributed over the area to be connected.
Die konstruktive Gestaltung des Plastomeren ermöglicht auch einen definierten Druck auf den Klebstoff (z. 5.The structural design of the plastomer also enables one defined pressure on the adhesive (e.g. 5.
Duromeren) während der Klebung.Duromers) during bonding.
Die Steifigkeit des Plastomeren wird durch Rippenbauweise verbessert.The stiffness of the plastomer is improved by the rib construction.
Wie bereits erwähnt besitzen die Wirkflächen dieser Plastomerteile nach einer bevorzugten Ausführungsform Hinterschneidungen, d. h. sie sind profiliert.As already mentioned, the active surfaces of these plastomer parts have According to a preferred embodiment, undercuts, d. H. they are profiled.
Beim Fügen dringt der Klebstoff in diese Hinterschneidungen ein, und nach dem Aushärten hat sich auf dem Stahlblech ein entsprechendes Klebstoffprofil gebildet. Beide Fügepartner sind damit formschlüssig verbunden.When joining, the adhesive penetrates these undercuts, and After hardening, there is a corresponding adhesive profile on the steel sheet educated. Both joining partners are thus positively connected.
Der Nutgrund ist nicht immer mit der Basis der Nut identisch, sondern kann auch einige Millimeter vorverlagert sein. Er ist nach einer Ausführungsform einige Millimeter von der Nutbasis vorverlagert und hat dort vorzugsweise die größte lichte Seite der Nut. Bezeichnet man die größte lichte Weite der Nut in der Nähe der Nutbasis (Nutgrund oder Nutbasis) mit groß A und die Nutöffnung mit klein a, so ergibt sich ein Öffnungsverhältnis A/a, das durch die Neigung der Nut definiert wird. Ist A/a = 1, so liegt eine parallele Nut vor, ist A/a größer als 1 eine verjüngte Nut und/oder Vorhandensein von Dichtlippen Unabhängig von dem Vorhandensein von Dichtlippen sollte das Verhältnis A/a größer als 1,1 sein. Werden keine Dichtungslippen mitverwendet, dann sollte das Verhältnis der Öffnungsweiten zwischen 1,2 und 2,0 liegen.The groove base is not always identical to the base of the groove, but rather can also be shifted a few millimeters forward. He is according to one embodiment shifted forward a few millimeters from the groove base and preferably has the largest there clear side of the groove. This denotes the greatest clear width of the groove in the vicinity the slot base (slot base or slot base) with capital A and the slot opening with small a, this results in an opening ratio A / a, which is defined by the inclination of the groove will. If A / a = 1, then there is a parallel groove, if A / a is greater than 1, a tapered one Groove and / or presence of sealing lips regardless of the presence of For sealing lips, the ratio A / a should be greater than 1.1. There will be no sealing lips is also used, the ratio of the opening widths should be between 1.2 and 2.0 lie.
Versuchsbeispiel Die geklebten Proben wurden eingespannt und unter Verwendung einer oberen und unteren Spannbacke und einer mit der unteren Spannbacke in Verbindung stehenden Traverse einer Spannung unterworfen, in dem die Traverse nach unten (bzw. oben) bewegt wurde. Die Zugschwerfestigkeiten 5 in CRl/mm21 sind aus dem beigefügten Diagramm ersichtlich, wobei eine Abhängigkeit zum jeweils gewählten Offnungsverhältnis (A/a) berücksichtigt wurde.Experimental example The glued samples were clamped and under Use of an upper and lower jaw and one with the lower jaw related traverse subjected to tension in which the traverse moved down (or up). The tensile strengths are 5 in CRl / mm21 can be seen from the attached diagram, with a dependency on the selected The opening ratio (A / a) was taken into account.
In den Abbildungen ist in Fig 1 ein Kunststoffteil mit den klammer-
bzw. u-förmigen Schenkeln, die die Nut begrenzen schematisch dargestellt. Unter
(A) ist die größte lichte Weite des Nutgrundes, der in der abgebildeten Ausführungsform
einige Millimeter von der Nutbasis entfernt ist, dargestellt. Die klammer- bzw.
u-förmigen Schenkel sind einander zugeneigt und bilden eine zur Nutöffnung (a) hin
verjüngte Nut. Für die Versuche wurden folgende Abmessungen gewählt: A = 2,5 mm
5 = 25 , 0 mm C = 5,0 mm D = 1,0 mm L = 90,0 mm
In Fig. 2 wird die Verklebung und eine Ausführungsform des mit der Nut versehenen Kunststoffteiles schematisch dargestellt. Die klammer- bzw. u-förmigen Schenkel (1) begrenzen die Nut (4) und weisen in der Nähe der Nutöffnung Dichtungslippen (2) auf. Die Dichtungslippen können auch im Bereich der Nutmitte bzw. zwischen Nutmitte und Nutöffnung angebracht sein. Der Nutgrund (3) enthält schematisch dargestellt eine Klebstoffmenge, die beim Einfügen des Metallteiles eine Fließrichtung einnimmt, die durch die Pfeile schematisch wiedergegeben wird. Das Metallteil (7) wird mit seinem, ggf. profilierten Rand (als Feder) in die Nut (4) des Kunststoffteiles (8) eingefügt. Die untere Abbildung zeigt schematisch das mit dem Metallteil verfügte und geklebte Kunststoffteil.In Fig. 2 the bonding and an embodiment of the with the groove provided plastic part shown schematically. The bracket-shaped or u-shaped Legs (1) delimit the groove (4) and have sealing lips in the vicinity of the groove opening (2) on. The sealing lips can also be in the area of the middle of the groove or between the middle of the groove and groove opening be attached. The groove base (3) contains shown schematically an amount of adhesive that adopts a flow direction when the metal part is inserted, which is shown schematically by the arrows. The metal part (7) is with its, possibly profiled edge (as a tongue) into the groove (4) of the plastic part (8) inserted. The figure below shows schematically that with the metal part and glued plastic part.
Bei der Fig 3 ist in der oberen Skizze die Nutöffnung des Kunststoffteiles durch eine dünne Dichtungshülle verschlossen, die beim Einfügen des Metallteiles aufgeschnitten wird und sich an die Innenflächen der klammer- bzw. uförmigen Schenkel anlegt und von dem Klebstoff beim Fügevorgang eingebettet wird.In Fig. 3, the groove opening of the plastic part is in the upper sketch closed by a thin sealing sleeve, which when inserting the metal part is cut open and attached to the inner surfaces of the clamp-shaped or U-shaped legs and is embedded by the adhesive during the joining process.
Die darunter befindliche Zeichnung zeigt schematisch die mit Rillen (6) versehenen Innenwandflächen der klammer-bzw. u-förmigen Schenkel, die Dichtungslippe (2) und den Nutgrund (39 des plastomeren Werkstoffteiles (8), der vorzugsweise flächenhaft (Platte oder geformte Platte) ausgebildet ist.The drawing below shows schematically the one with grooves (6) provided inner wall surfaces of the clamp or. u-shaped leg, the sealing lip (2) and the Groove base (39 of the plastomeric material part (8), the preferably flat (plate or shaped plate) is formed.
Bei den Fig 2 und 3 handelt es sich lediglich um schematische Darstellungen.FIGS. 2 and 3 are merely schematic representations.
In Fig. 4 wird in dem Diagramm die erreichte mittlere Zugscherfestigkeit yB EN/mm2 3 in Abhängigkeit von dem Üffnungsverhältnis A/a dargestellt.In Fig. 4, the average tensile shear strength achieved is shown in the diagram yB EN / mm2 3 shown as a function of the opening ratio A / a.
Im Diagramm sind über den tatsächlichen Offnungsverhältnissen die Mittelwerte der einzelnen Meßreihen, die jeweils eine bestimmte Form repräsentieren, aufgetragen.The diagram shows the actual opening ratios Mean values of the individual series of measurements, each representing a certain shape, applied.
Claims (16)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19813122150 DE3122150A1 (en) | 1980-06-06 | 1981-06-04 | Process for joining thermoplastic materials and metals |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE3021898 | 1980-06-06 | ||
| DE19813122150 DE3122150A1 (en) | 1980-06-06 | 1981-06-04 | Process for joining thermoplastic materials and metals |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE3122150A1 true DE3122150A1 (en) | 1982-03-04 |
Family
ID=25785954
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE19813122150 Withdrawn DE3122150A1 (en) | 1980-06-06 | 1981-06-04 | Process for joining thermoplastic materials and metals |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE3122150A1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0125461A1 (en) * | 1983-04-13 | 1984-11-21 | Helmut Haberer | Machine for the shear-proof joining of semi-profiles by way of plastic strips |
| EP0971136A1 (en) * | 1998-07-03 | 2000-01-12 | Siemens Duewag Schienenfahrzeuge GmbH | Connection of parts of the same or different material |
| US7560003B2 (en) * | 2005-02-25 | 2009-07-14 | Dow Global Technologies Inc. | Bonded hybrid structure |
-
1981
- 1981-06-04 DE DE19813122150 patent/DE3122150A1/en not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0125461A1 (en) * | 1983-04-13 | 1984-11-21 | Helmut Haberer | Machine for the shear-proof joining of semi-profiles by way of plastic strips |
| EP0971136A1 (en) * | 1998-07-03 | 2000-01-12 | Siemens Duewag Schienenfahrzeuge GmbH | Connection of parts of the same or different material |
| US7560003B2 (en) * | 2005-02-25 | 2009-07-14 | Dow Global Technologies Inc. | Bonded hybrid structure |
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|---|---|---|---|
| 8130 | Withdrawal |