DE3909127A1 - Verfahren zum haerten feuchtigkeitshaertender klebstoffe und dichtmassen, vorrichtung zum durchfuehren des verfahrens und flexible leiste - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft zum einen ein Verfahren zum Härten feuchtigkeitshärtender Klebstoffe und Dichtmassen.

Bei der industriellen Verarbeitung dieser Klebstoffe und Dicht­ massen, insbesondere bei auf die Taktzeit oder Fahrgeschwindigkeit eines Montagebandes abgestimmten Fertigungsabläufen tritt das folgende Problem auf: Die Aushärtegeschwindigkeit von einkomponentigen Kleb- und Dichtstoffen ist sowohl abhängig von der Temperatur als auch von der Feuchtigkeit der umgebenden Luft. Diese Größen sind damit abhängig vom augenblicklichen Klima und unterliegen den jahreszeitlichen Schwankungen. Insbesondere bei taktorientierten Fertigungsprozessen führt dies zu Problemen, da der Montageprozeß einerseits in einer bestimmten Taktzeit abläuft und daher die Reaktivität der Dichtmasse dieser Taktzeit angepaßt sein muß und da andererseits Störungen des Fertigungsablaufs bis hin zum Stillstand des Fertigungsbandes bei der Reaktivität der verwendeten Klebstoffe und Dichtmassen voll berücksichtigt werden müssen. Daher müssen auch längere Wartezeiten überbrückt werden können, ohne daß die Verarbeitungszeit an bereits aufgebrachten Klebstoffen und Dichtmassen überschritten wird. Diese Problematik wird am folgenden Beispiel besonders deutlich. Die Front-, Heck- und Seitenscheiben von Personenkraftwagen und in zunehmendem Maße auch von Lastkraftwagen und Bussen werden mit Polyurethan- Dichtmassen verklebt. Diese Dichtmassen sind einkomponentig und härten mittels der Luftfeuchtigkeit aus. Nach der Applikation der Dichtmasse wird die Scheibe eingepaßt und fixiert. Dieser Vorgang muß etwa 30 Min. ab Applikation, innerhalb der sogenannten Haut­ bildungszeit, abgeschlossen sein. Nach Bildung der Haut hat die Dichtmasse zwar noch nicht die Anfangsfestigkeit erreicht, aber ein sauberes Justieren ist nicht mehr möglich. Nach dem Fixieren der Scheibe muß die Anfangsfestigkeit der Dichtmasse erreicht werden, damit ein durch den Transport der Karosserien hervorgeru­ fenes Verrutschen der Scheiben nicht möglich ist, wenn die Fixie­ rung entfernt wird. Zum Erreichen der Anfangsfestigkeit wird nor­ malerweise eine Zeit von 3-4 Stunden benötigt. Das endgültige Aushärten und damit das Erreichen der Endfestigkeit braucht meh­ rere Tage. Diese relativ lange Zeit zum Erreichen der Anfangsfe­ stigkeit ist nachteilig, da die Fixierung der Scheiben erst sehr spät entfernt werden kann und andere Fertigungsschritte entspre­ chend später vorgenommen werden können. So kann ein Prüftest auf Torsionssteifigkeit erst nach dem Erreichen der Anfangsfestigkeit und nach dem Entfernen der Scheibenfixierung durchgeführt werden. Werden andererseits andere, reaktivere Dichtmassenklebstoffe be­ nutzt, um die Zeit zum Erreichen der Anfangsfestigkeit herabzu­ setzen, so verringert sich auch die Hautbildungszeit, innerhalb deren die Scheibe eingepaßt und fixiert werden muß. Eine zu ge­ ringe Hautbildungszeit bedeutet aber, daß ein Stillstand des Fer­ tigungsprozesses zu Problemen bei schon appliziertem Klebstoff, aber noch nicht eingepaßter und fixierter Scheibe, führt. Der Klebstoff bzw. die Dichtmasse muß daher eine minimale offene Zeit insbesondere bei feuchtem, warmem Wetter und eine maximale Zeit zum Erreichen der Anfangsfestigkeit bei trockenem, kühlem Wetter aufweisen.

Es sind Versuche bekannt, diese Probleme zu lösen. So werden statt der beschriebenen einkomponentigen Dichtmasse eine zweikomponen­ tige Dichtmasse in der DE-OS 34 07 031 vorgeschlagen. Es sind auch schon chemisch heiß vorgelierbare einkomponentige Dichtmassen vorgeschlagen worden (EP 2 55 572 A1). Das Erreichen der Anfangs­ festigkeit ist bei den bekannten Einkomponenten-Dichtmassen von den klimatischen Bedingungen abhängig. Auch der Härtungsverlauf von Zweikomponenten-Systemen hängt von der Temperatur ab, und es ist nicht bekannt, wie der Härtungsverlauf auf einfache Art und Weise beeinflußt werden kann. Gleiches gilt für chemisch vorge­ lierbare Massen. Auch hier läßt die nach der Applikation verblei­ bende Zeit zwar eine Kompensation etwaiger Störungen des Ferti­ gungsablaufs zu. Vom Anwender wird jedoch eine möglichst lange Verarbeitungszeit nach dem Aufbringen der Dichtmasse und ein schnelles Erreichen einer Anfangsfestigkeit nach der Verarbeitung gewünscht. Ferner ist eine größere Unabhängigkeit von den klima­ tischen Bedingungen, also Lufttemperatur und Luftfeuchtigkeit, vorteilhaft.

Als weiterer Stand der Technik werden EP 2 40 608 A1, DE- PS 35 45 899 C1, Zeitschrift "Chemical Week", 1985, Seiten 9-10, "Chemical Week", 1983, Seiten 52-54, DE-OS 36 38 449 A1 genannt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, das eine entsprechend mög­ licher Störungen des Fertigungsablaufs ausreichend lange Verar­ beitungszeit von der Applikation bis zur Hautbildung, aber eine erheblich kürzere Zeit vom Beenden der Verarbeitung bis zum Erreichen der Anfangsfestigkeit ermöglicht. Insbesondere soll die Zeit bis zum Erreichen der Anfangsfestigkeit auf eine einfache Weise von außen willkürlich steuerbar sein.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß man nach dem Aufbringen des Klebstoffs und dem Zusammenfügen der zu verklebenden Teile bzw. nach dem Aufbringen der Dichtmasse auf den Klebstoff bzw. die Dichtmasse Wasserdampf mit einer Temperatur über 30°C, insbesondere zwischen 40° und 180°C, einwirken läßt. Im erfindungsgemäßen Verfahren kommt es wesentlich auf den Partialdampfdruck des Wassers in der Umge­ bungsluft an. Im einfachsten Fall reicht zum Erhöhen des Wasser­ dampfdrucks der Dampf über kochendem Wasser aus. Überraschender­ weise wurde gefunden, daß bereits innerhalb der typischen Haut­ bildungszeit von etwa 30 Min. durch Wasserdampf eine Härtung bis zu 50% der Endfestigkeiten erreicht werden kann. Dagegen führt ein Härten in kochendem Wasser zu einer blasigen und porösen Struktur der Dichtmasse sowie zu einer Schädigung des Substrates, obgleich die Dichtmasse komplett aushärtet.

Vorteilhaft ist ferner, wenn man Wasserdampf auf den Klebstoff bzw. die Dichtmasse während einer Zeit zwischen 5 sec. und 10 Min., insbesondere zwischen 15 und 60 sec. einwirken läßt.

Weiterhin wird vorgeschlagen, daß man Wasserdampf auf den Kleb­ stoff bzw. die Dichtmasse bei einem Gesamtdruck zwischen 1 und 10 bar absolut einwirken läßt. Falls die Dampfbehandlung in ge­ schlossenen Systemen möglich ist, kann durch einen erhöhten Druck und eine erhöhte Dampfkonzentration die Einwirkzeit und damit die Zeit zum Erreichen der Anfangsfestigkeit verkürzt werden.

Vorteilhaft bei der Erfindung ist, daß nur kurze Einwirkzeiten benötigt werden, um die erforderlichen Anfangsfestigkeiten zu er­ halten.

Des weiteren wird bei einem Verfahren zum Einkleben von Heck- oder Frontscheiben in Fahrzeugkarosserien, insbesondere in Personen- und Lastkraftwagen, wobei eine solche Scheibe von einer flexiblen Leiste eingefaßt ist, die nach dem Einbau der Scheibe zusammen mit dem Karosserieblech, dem Klebstoffstrang und der Scheibe einen insbesondere nach außen hin abgeschlossenen, umlaufenden ringför­ migen Hohlraum bildet, vorgeschlagen, daß nach dem Auftragen des Klebstoffstrangs und dem Einpassen der Scheibe Wasserdampf in den Hohlraum gebracht wird. Dabei ist es nicht erforderlich, daß der Klebstoffstrang ununterbrochen ist. In der Serienmontage von Fahrzeugen ist es nämlich üblich, fertig ausgerüstete Scheiben, d. h. mit Abdeck- und Zierprofilen versehene Scheiben zu verkleben. Durch die genannten Profile, die hier auch als Leisten bezeichnet werden, wird die Fuge zwischen Scheibenrand und Karosserie abge­ deckt. Daher entsteht ein Hohlraum zwischen der Dichtmasse und dem Profil, das in idealerweise für Dampfbehandlungen geeignet ist, da der Hohlraum durch Lippen der Profile gegen die äußere Atmosphäre abgeschirmt ist. Der so verbleibende Gasraum ist relativ klein. Es wird daher nur wenig Dampf benötigt, der auch durch die Abdeckung gezielt zur Vernetzung eingesetzt werden kann.

Falls die flexible Leiste, also das Zierprofil, auch noch nach der Montage der Scheibe aufsteckbar ist, wird vorgeschlagen, daß man nach dem Auftragen des Klebstoffstrangs und dem Einpassen der Scheibe ohne aufgesteckte Leiste Wasserdampf auf den Klebstoff­ strang einwirken läßt.

Zum Durchführen des Verfahrens wird eine Vorrichtung vorgeschla­ gen, die einen an den Spalt zwischen Scheibenrand und Karosserie­ blech angepaßten, aus einem Rohr bestehenden Rahmen mit Düsen zum Einblasen von Wasserdampf in den Spalt aufweist. Nach dem Montie­ ren und Fixieren der Scheibe läßt sich dieser Rahmen nahe an den genannten Spalt bringen, so daß die Düsen Wasserdampf gleichzeitig auf alle Teile des Klebstoffstrangs blasen. Nach einer kurzen Einwirkzeit hat der Klebstoffstrang dann seine Anfangsfestigkeit erhalten; der Rahmen und die Fixierung der Scheibe können dann entfernt werden.

Da erfindungsgemäß die Anfangsfestigkeit schon nach kurzer Zeit erreicht wird, kann ein bei Automobilwerken gebräuchlicher Prüf­ test auf Torsionssteifigkeit schon sehr viel früher als nach dem bekannten Einklebeverfahren gefahren werden.

Falls der Klebstoffstrang bei aufgesetzter flexibler Leiste, also dem Zierprofil, mit Wasserdampf behandelt werden soll, wird eine flexible Leiste mit mindestens einem Einlaß und Auslaß für Was­ serdampf vorgeschlagen. Durch den Einlaß kann dann Wasserdampf zum Erreichen der Anfangsfestigkeit geleitet werden, der dann durch den Auslaß wieder austritt.

Vorteilhaft ist in diesem Fall insbesondere, wenn die Ein- und Auslässe in dem im eingebauten Zustand nicht sichtbaren Teil der Leiste angeordnet sind, und wenn die Leiste einen zum Karosserie­ blech weisenden Steg aufweist, durch den der von der Leiste, dem Karosserieblech, der Scheibe und dem Klebstoffstrang gebildete ringförmig umlaufende Hohlraum zwischen Ein- und Auslaß unterbro­ chen wird. Die Ein- und Auslässe sind daher im eingebauten Zustand nicht sichtbar. Da sie infolgedessen eng beieinanderliegen, wird durch den genannten Steg dafür gesorgt, daß der durch den Einlaß eintretende Wasserdampf durch den gesamten Hohlraum strömt, bevor er durch den Auslaß wieder austritt.

In diesem Fall ist es vorteilhaft, wenn der Steg aus zwei, an den gegenüberliegenden Enden der Leiste angeordneten Teilstücken be­ steht, die zum Kleben geeignete, im eingebauten Zustand einander zugewandte Flächen aufweisen.

Ferner ist es üblich, daß Glashersteller die Front- und Heck­ scheiben für die Automobilindustrie vorbeschichten, wie es z. B. in der DE-OS 34 09 960, DE-OS 34 09 903 und DE-OS 36 38 449 be­ schrieben wird. Bevor die derartig vorbereiteten Scheiben verpackt werden können, muß die Vorbeschichtung durchgehärtet sein. Das erfindungsgemäße Verfahren ist auch hier ideal, weil das Durch­ härten im Autoklaven unter erhöhtem Druck und hoher Luftfeuchtig­ keit diskontinuierlich oder kontinuierlich in Trockenöfen, die mit Wasserdampf gesättigt sind, sehr viel weniger zeitaufwendig als das Durchhärten an Luft erfolgen kann. Daher wird die Anwendung des oben genannten Verfahrens zum Aushärten der Beschichtungen von Front- und Heckscheiben von Automobilen vorgeschlagen.

Ein derartig beschleunigtes Durchhärten bzw. ein derartig schnelles Erreichen der Anfangsfestigkeit läßt sich auch in der Reparaturwerkstatt vorteilhaft einsetzen, falls Autoscheiben er­ setzt werden müssen. Es stehen nämlich in praktisch jeder Werk­ statt Dampferzeuger zur Verfügung, und bei der genannten entspre­ chenden Vorbereitung der Profile läßt sich die Dampfbehandlung von bereits montierten Scheiben auch hier anwenden.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 die Festigkeit als Funktion der Zeit nach bestimmten Behandlungsverfahren,

Fig. 2 einen Querschnitt durch den zwischen Scheibe, Zierprofil und Karosserieblech gebildeten Hohlraum und

Fig. 3 einen Schnitt entlang Linie III-III nach Fig. 2.

In Fig. 1 ist die Zunahme der Bruchkraft von Standardprüfkörpern mit Einkomponenten-Polyurethan-Dichtmassen nach Raumtemperatur- Härtung unter Normalklima (Kurve a), nach 5 Minuten Heißhärtung bei 150°C (Kurve b) und nach 12-minütiger bzw. 24-minütiger Härtung im Wasserdampf (Kurven c bzw. d) wiedergegeben. Während der Zeit zwischen 0 und 10 Minuten wurden die Prüfkörper angefer­ tigt. Die Prüfkörper hatten eine geklebte Fläche von 3 cm². Die geforderte Anfangsfestigkeit beträgt ungefähr 100 N und die ge­ forderte Endfestigkeit 1200 N. Deutlich wird, daß die gewünschte Anfangsfestigkeit in kurzer Zeit nur bei der Anwendung von Was­ serdampfhärtung erreicht wird. Die Erhöhung der Temperatur allein reicht kaum aus, um in kurzer Zeit die gewünschte Anfangsfestig­ keit zu erhalten.

Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch den von der Scheibe 1, dem Ka­ rosserieblech 3, dem Klebstoffstrang 4 und der Kunststoffleiste 2 gebildeten Hohlraum. Auf den lackierten Metallflansch 3 ist ein ununterbrochener Klebstoffstrang 4 aufgebracht, auf dem die Scheibe 1 mit ihrem Rand aufgeklebt ist. Der Rand der Scheibe 1 liegt nicht dicht an dem Karosserieblech 3 an, sondern bildet mit diesem einen Spalt. Dieser Spalt wird durch eine Abdeck- oder Zierleiste abgedeckt, die ebenso wie der Klebstoffstrang um den gesamten Scheibenrand umläuft.

In Fig. 3 wird gezeigt, wie auch bei eingesetzter Kunststofflei­ ste 2 der Klebstoffstrang 4 mit Wasserdampf behandelt werden kann. Die Leiste 2 hat nämlich zwei aneinanderliegende Nippel, nämlich den Einlaß 6 und den Auslaß 7. Durch diese Ein- und Auslässe kann Wasserdampf, wie durch die gezeichneten Pfeile dargestellt ist, eingespült und wieder herausgeblasen werden. Der Wasserdampf wird durch den Hohlraum 5 (Fig. 2) gedrückt und wirkt so auf den Klebstoffstrang 4 ein. Um zu verhindern, daß der Wasserdampf nach dem Hindurchfließen durch den Einlaß 6 größtenteils wieder durch den Auslaß 7 herausströmt, ist ein Steg 8 zwischen Ein- und Auslaß vorgesehen, wie in Fig. 3 gezeigt ist. Aus Fig. 3 wird auch deutlich, daß der Steg 8 aus zwei Teilstücken besteht, die mit ihren Flächen 9 beim Zusammenkleben der Leiste zu einem Ring an­ einander geklebt werden.

Die oben genannte Vorbeschichtung von Front- bzw. Heckscheiben erfolgt, um eine definierte Oberfläche zum Einkleben der Scheiben zu erhalten und um die notwendige Vorbehandlung der Scheiben im Automobilwerk zu reduzieren. Es wird mit der gleichen Dichtmasse vorbeschichtet, mit der dann später die Scheiben eingeklebt wer­ den. Da die Vorbeschichtung durchgehärtet sein muß, bevor die Scheiben verpackt werden, dauert es im Stand der Technik etwa 6 Stunden beim Glashersteller, bis nach dem Beschichten die Scheiben verpackt werden können. Wenn erfindungsgemäß diese Scheiben unter erhöhtem Druck und erhöhter Luftfeuchtigkeit in einem Autoklaven behandelt werden, hängt die maximale Luftfeuchtigkeit und der maximale Druck von der Empfindlichkeit der Scheiben ab und ist auf einfache Weise durch Versuche ermittelbar.

Bezugszeichenliste

1 Scheibe
2 Kunststoffleiste, flexible Leiste, Zier- und Abdeckprofil
3 Karosserieblech, lackierter Metallflansch
4 Klebstoffstrang
5 Hohlraum
6 Einlaß
7 Auslaß
8 Steg
9 Flächen

Claims (10)

1. Verfahren zum Härten feuchtigkeitshärtender Klebstoffe und Dichtmassen, dadurch gekennzeichnet, daß man nach dem Aufbringen des Klebstoffs und dem Zusammen­ fügen der zu verklebenden Teile bzw. nach dem Aufbringen der Dichtmasse auf den Klebstoff bzw. die Dichtmasse Wasserdampf mit einer Temperatur über 30°C, insbesondere zwischen 40 und 180°C, einwirken läßt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man Wasserdampf auf den Klebstoff bzw. die Dichtmasse während einer Zeit zwischen 5 Sekunden und 10 Minuten, insbesondere zwischen 15 und 60 Sekunden einwirken läßt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man Wasserdampf auf den Klebstoff bzw. die Dichtmasse bei einem Gesamtdruck zwischen 1 und 10 bar absolut einwirken läßt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3 zum Einkleben von Heck- oder Front-Scheiben (1) in Fahrzeugkarosserien, insbe­ sondere in Personen- und Lastkraftwagen, wobei eine solche Scheibe (1) von einer flexiblen Leiste (2) eingefaßt ist, die nach dem Einbau der Scheibe zusammen mit dem Karosserie­ blech (3), dem Klebstoffstrang (4) und der Scheibe (1) einen insbesondere nach außen hin abgeschlossenen, umlaufenden ringförmigen Hohlraum (5) bildet, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Auftragen des Klebstoffstrangs (4) und dem Ein­ passen der Scheibe (1) Wasserdampf in den Hohlraum (5) ge­ bracht wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3 zum Einkleben von Heck- oder Frontscheiben (1) in Fahrzeugkarosserien, insbe­ sondere in Personen- und Lastkraftwagen, wobei nach dem Durchführen des Verfahrens eine solche Scheibe (1) von einer flexiblen Leiste (2) eingefaßt ist, die noch nach dem Einkle­ ben der Scheibe (1) auf diese aufsteckbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß man nach dem Auftragen des Klebstoffstrangs (4) und dem Einpassen der Scheiben (1) ohne aufgesteckte Leiste (2) Was­ serdampf auf den Klebstoffstrang (4) einwirken läßt.

6. Flexible Leiste (2) zum Abdichten von Heck- oder Frontschei­ ben (1) gegen die entsprechende Fahrzeugkarosserie, insbeson­ dere von Personen- und Lastkraftwagen, gekennzeichnet durch mindestens einen Einlaß (6) und einen Auslaß (7) für Wasser­ dampf.

7. Leiste nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ein- und Auslässe (6, 7) in dem im eingebauten Zustand nicht sichtbaren Teil der Leiste angeordnet sind und daß die Leiste (2) einen zum Karosserieblech (3) weisenden Steg (8) aufweist, durch den der von der Leiste (2), dem Karosserie­ blech (3), der Scheibe (1) und dem Klebstoffstrang (4) gebil­ dete, ringförmig umlaufende Hohlraum zwischen Ein- und Auslaß (6, 7) unterbrochen wird.

8. Leiste nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Steg (8) aus zwei, an den gegenüberliegenden Enden der Leiste (2) angeordneten Teilstücken besteht, die zum Kleben geeignete, im eingebauten Zustand einander zugewandte Flä­ chen (9) aufweisen.

9. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch einen an den Spalt zwischen Scheibenrand und Karosserie­ blech (3) angepaßten, aus einem Rohr bestehenden Rahmen mit Düsen zum Einblasen von Wasserdampf in den Spalt.

10. Anwendung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 3 zum Aushärten der Beschichtungen von Front- und Heckscheiben von Automobilen.