DE4232554C1 - Verfahren zur Herstellung einer mit einem angeformten Rahmen aus einem thermoplastischen Polymer versehenen Glasscheibe und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents
Verfahren zur Herstellung einer mit einem angeformten Rahmen aus einem thermoplastischen Polymer versehenen Glasscheibe und Vorrichtung zur Durchführung des VerfahrensInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung,
einer mit einem angeformten Rahmen aus einem
thermoplastischen Polymer versehenen Glasscheibe.
Ein Verfahren dieser Art ist Gegenstand der DE 41 23 588 A1.
Bei diesem Verfahren wird das thermoplastische
Polymer über einen Extruder und einen beheizten
Druckschlauch einer von einem weggesteuerten
Handhabungsautomaten geführten beheizten Extrusionsdüse
zugeführt und mit deren Hilfe auf der Oberfläche der
Glasscheibe extrudiert und abgelegt. Dabei wird die mit
dem Rahmen zu versehende Glasscheibe nach entsprechender
Vorbehandlung der Randflächen auf einem Tisch
positioniert, und zwar mit derjenigen Seite nach oben,
die beim späteren Einbau der Glasscheibe dem Innenraum
des Fahrzeugs zugewendet ist. Mit Hilfe der profilierten
Extrusionsdüse, die eine dem Querschnitt des gewünschten
Rahmenprofils entsprechend kalibrierte Düsenöffnung
aufweist, wird der extrudierte Profilstrang auf dem
Randbereich der oberen Seite der Glasscheibe abgelegt.
Der auf der Glasoberfläche extrudierte Profilstrang ist
vorzugsweise mit einer über die Umfangsfläche der
Glasscheibe hinausragenden elastischen Dicht- und
Zentrierlippe versehen, die sich beim Einsetzen der
Glasscheibe in den Fensterrahmen der Autokarosserie um
die Umfangsfläche der Glasscheibe herumbiegt, für eine
automatische Zentrierung der Glasscheibe in der
Fensteröffnung sorgt und den Spalt zwischen der
Umfangsfläche der Glasscheibe und dem dieser
Umfangsfläche gegenüberliegenden Flansch des
Fensterrahmens teilweise ausfüllt. Diese elastische
Dichtlippe dient auch zum Ausgleich der Flächentoleranzen
der Glasscheiben, die diese durch das Herstellverfahren
und die Biegung der Glasscheiben bedingt in der Regel
aufweisen.
Aus der DE 41 00 631 A1 ist eine Autoglasscheibe mit
einem einseitig angeformten rahmenartigen Profil aus
einem aushärtenden Elastomer bekannt. Das rahmenartige
Profil ist wiederum auf der dem Befestigungsflansch des
Fensterrahmens zugewandten Oberfläche der Glasscheibe
angeordnet und ist ebenfalls mit einer über die
Umfangsfläche der Glasscheibe überstehenden flexiblen
Lippe versehen. In diesem Fall wird das rahmenartige
Profil durch Extrusion eines aushärtenden
Reaktionssystems, insbesondere eines
feuchtigkeitshärtenden Einkomponenten-Polyurethan-Systems
oder eines Polyurethansystems auf Zweikomponenten-Basis
hergestellt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das eingangs
genannte Verfahren zur Herstellung eines Rahmens aus
einem thermoplastischen Polymer dahingehend
weiterzuentwickeln, daß es die Herstellung von umrahmten
Glasscheiben mit sehr hoher Präzision ihrer
Flächenabmessungen erlaubt und gleichzeitig einen
außenhautbündigen Einbau der Glasscheiben in der
Karosserie gestattet.
Die Erfindung besteht darin, daß die Glasscheibe auf ein
beheiztes Formbett aufgelegt wird, das im Randbereich der
Glasscheibe an der unteren Oberfläche der Glasscheibe
anliegt und über die Umfangsfläche der Glasscheibe hinaus
eine Fortsetzung der Oberfläche der Glasscheibe bildet,
und daß das thermoplastische Polymer über einen Extruder
und einen beheizten Druckschlauch einer von einem
weggesteuerten Handhabungsautomaten geführten beheizten
kalibrierten Extrusionsdüse zugeführt und mit Hilfe der
kalibrierten Extrusionsdüse ein über die Umfangsfläche
der Glasscheibe hinausragender und von der Formfläche
begrenzter Profilstrang mit definierten Außenabmessungen
auf dem Rand der Glasscheibe extrudiert wird.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird also die
Glasscheibe mit einem Rahmen aus einem thermoplastischen
Polymer versehen, der eine außenhautbündige Vergrößerung
der Scheibenfläche darstellt und ein sehr genaues
Außenmaß aufweist, so daß unabhängig von den
unvermeidbaren Flächentoleranzen der Glasscheiben die mit
dem Polymerrahmen versehenen Glasscheiben sehr genaue
gleichbleibende Flächenmaße aufweisen. Durch die
Verwendung eines thermoplastischen Polymers wird es dabei
möglich, den Übergangsbereich des angeformten Rahmens,
das heißt den Abschnitt, in dem die Extrusionsdüse nach
dem Umfahren der Glasscheibe wieder auf den
Anfangsabschnitt des bereits
extrudierten Strangs trifft, auf einfache Weise mit einem
beheizten Preßwerkzeug nachzuformen.
Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens können nunmehr
auf einfachere und kostengünstigere Weise umrahmte
Glasscheiben mit hoher Maßgenauigkeit hergestellt werden
als mit dem wesentlich aufwendigeren Spritzgießverfahren.
Nach einer ersten Ausführungsform des Verfahrens werden die
gewünschten genauen Außenabmessungen der umrahmten
Glasscheibe dadurch erreicht, daß ein Formbett mit einer
peripheren Begrenzungswand verwendet wird, deren
Innenabmessungen den Außenabmessungen des Polymerrahmens
entsprechen.
Das gleiche Ergebnis läßt sich gemäß einer anderen
Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens dadurch
erreichen, daß die Außenabmessungen des extrudierten
Polymerrahmens durch die entsprechend kalibrierte
Düsenöffnung der Extrusionsdüse gebildet wird, die nach
einem der erforderlichen Genauigkeit entsprechenden
Wegprogramm mit Hilfe eines Handhabungsautomaten über den
Rand der Glasscheibe geführt wird.
In allen Fällen wird durch die Verwendung einer beheizten
Form sichergestellt, daß das aus der Düse austretende
thermoplastische Polymer durch den Kontakt mit dem heißen
Formboden erst mit einer gewissen zeitlichen Verzögerung
erstarrt, so daß auf jeden Fall eine vollständige Benetzung
der Formfläche gewährleistet ist. Dabei ist die Temperatur
der Form in Abhängigkeit von den Eigenschaften des
verwendeten Polymers so zu wählen, daß einerseits während
des Extrusionsvorgangs die Viskosität hinreichend niedrig
ist, andererseits aber der Erstarrungsvorgang schnell genug
erfolgt, um die Glasscheibe nach Beendigung des
Extrusionsvorgangs möglichst bald aus der Form herausnehmen
zu können, damit der Produktionszyklus insgesamt so kurz
wie möglich gehalten werden kann.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen näher
erläutert.
Von den Zeichnungen zeigt,
Fig. 1 eine für die Durchführung des Verfahrens geeignete
Anlage;
Fig. 2 ein Formbett mit peripherer Begrenzungswand und
eine Extrusionsdüse in ihrer einfachsten
Ausgestaltung;
Fig. 3 ein Formbett ohne periphere Begrenzungswand und
eine Extrusionsdüse mit einer hierfür geeigneten
kalibrierten Düsenöffnung;
Fig. 4 ein zweiteiliges Formbett und eine Extrusionsdüse
für die Extrusion von Profilrahmen mit einem
hinterschnittenen Profilquerschnitt, und
Fig. 5 ein zweiteiliges Formbett mit einer Oberform und
eine Injektionsdüse.
Wie aus Fig. 1 hervorgeht, umfaßt die für die Durchführung
des Verfahrens erforderliche Anlage einen Schneckenextruder
1 mit einem Antriebsmotor 2, einem die Extruderschnecke
enthaltenden Zylinder 3, der von mehreren Heizringen 4
umgeben ist, und einem Aufgabetrichter 5 für das
thermoplastische Polymer, das als Granulat in diesen
Aufgabetrichter 5 eingeführt wird. Dem Zylinder 3 ist ein
Rohrdrehgelenk 7 vorgeschaltet, an das sich ein elektrisch
beheizbarer Hochdruckschlauch 8 anschließt. Der
Hochdruckschlauch 8 muß Drücke von wenigstens 250 bar bei
Betriebstemperatur aushalten. Er weist eine elektrische
Heizwicklung 9 auf, die eine geregelte Heizung des
Schlauchs 8 auf eine Temperatur von etwa 200 Grad Celsius
gestattet. Andererseits muß der Schlauch 8 hinreichend
flexibel sein, damit er den Bewegungen der Extrusionsdüse
10 folgen kann, ohne die Bewegung der Extrusionsdüse zu
beeinträchtigen. Am Ende des Schlauchs 8 ist wiederum ein
Rohrdrehgelenk 7 vorgesehen, um zu verhindern, daß
Torsionskräfte auf den Schlauch 8 übertragen und die
dadurch bedingten Reaktionskräfte in die Extrusionsdüse
eingeleitet werden und dort zu Ungenauigkeiten beim
Extrusionsvorgang führen.
Die über den Hochdruckschlauch 8 mit dem aufgeschmolzenen
Elastomer versorgte Extrusionsdüse 10 ist an dem
Manipulationskopf 11 eines Roboters 12 angeordnet. Um die
erforderliche Temperatur zu gewährleisten, ist auch die
Extrusionsdüse 10 mit einem elektrischen Heizelement 13
versehen, wodurch der Düsenkörper auf die für die Extrusion
des thermoplastischen Elastomers notwendige Temperatur von
etwa 200 Grad Celsius erwärmt wird. Mit Hilfe der
Extrusionsdüse 10 wird das Rahmenprofil 14 unmittelbar auf
dem Rand der Glasscheibe extrudiert.
Die Anlage umfaßt ferner eine zentrale Steuereinheit 15,
von der über die Leitung 16 der Roboter 12, und über die
Leitung 17 der Extruder 1 angesteuert werden.
Im Aktionsbereich des Roboters 12 ist auf einem Ständer 20
ein metallisches Formbett 22 angeordnet, das mit
elektrischen Heizelementen 23 versehen ist, mit deren Hilfe
das Formbett 22 auf eine gewünschte Temperatur erwärmt
wird. Eine thermostatische Temperaturregelung sorgt für
eine gleichbleibende Temperatur des Formbetts 22. Auf das
Formbett 22 wird die mit dem Rahmen zu versehende
Glasscheibe 25 mit ihrer konkaven Seite nach oben
aufgelegt. Nach einer eventuellen Korrektur der Position
der Glasscheibe 25 auf dem Formbett 22 wird die Glasscheibe 25
durch nicht dargestellte Mittel auf dem Formbett
festgehalten, beispielsweise durch unterhalb der
Glasscheibe an dem Ständer 20 angeordnete Saugteller.
Sobald die Glasscheibe 25 in der richtigen Position
fixiert ist, wird die Extrusionsdüse 10 mit Hilfe des
Manipulationskopfes 11 am Rand der Glasscheibe 25
entlanggeführt und formt dort im Zusammenwirken mit dem
Formbett 22 den Polymerrahmen auf dem Rand der
Glasscheibe 25.
Die Glasscheibe 25 kann auf der oberen Oberfläche am Rand
mit einem Dekorrahmen 26 aus einer lichtundurchlässigen
Einbrennfarbe versehen sein, die beispielsweise im Zuge
des Biegeprozesses der Glasscheibe eingebrannt wird. Die
Oberfläche der Glasscheibe 25 bzw. des Dekorrahmens 26
wird sorgfältig gereinigt und mit einem geeigneten
Haftvermittler vorbehandelt, bevor das thermoplastische
Polymer auf der Glasscheibe extrudiert wird.
Für den erfindungsgemäßen Zweck hat sich als
thermoplastisches Polymer ein thermoplastisches
Polyolefin-Elastomer aus isotaktischem Polypropylen und
Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk mit einer
Verarbeitungstemperatur von 180 bis 230 Grad Celsius
bewährt. Als Haftvermittler für dieses Produkt auf Glas
oder auf der Dekorschicht 26 aus Einbrennfarbe dient ein
modifiziertes Zweikomponenten-Polyurethan-System in einem
Lösemittel, das aus einer Mischung aus Trichlorethylen,
1,1,1-Trichlorethan und Methylenchlorid besteht.
Wie bereits erwähnt, können sowohl das Formbett 22 als
auch die Düse 10 verschieden ausgestaltet sein. In den
Fig. 2 bis 5 sind verschiedene Ausführungsbeispiele
für die
Durchführung des Verfahrens mit unterschiedlichen
Vorrichtungen dargestellt, auf die im folgenden Bezug
genommen wird.
Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform ist das
Formbett 32 rahmenartig ausgebildet und weist einen
Bodenteil 33 und einen peripheren Wandteil 34 auf. Der
Bodenteil 33 ist mit einer Formfläche 35 versehen, die der
Form der unteren Oberfläche der Glasscheibe 25 entspricht,
jedoch die Umfangsfläche 27 der Glasscheibe 25 um das Maß A
überragt, so daß die äußeren Flächenabmessungen der
Formfläche 35 größer sind als die der Glasscheibe 25. Die
Formfläche 35 des Bodenteils 33 wird außen begrenzt von der
Formfläche 36 des Wandteils 34. Die Innenabmessungen des
Formbettes, das heißt der Durchmesser des Formbetts von
einem Punkt der Formfläche 36 zu einem diesem Punkt
gegenüberliegenden Punkt der Formfläche 36, entspricht dem
gewünschten Außenmaß der mit dem Polymerrahmen versehenen
Glasscheibe.
Auf der Formfläche 35 des Formbetts 32, das beispielsweise
aus einer Aluminiumlegierung besteht, ist eine Schicht 37
aus einem elastisch nachgiebigem Material angeordnet. Diese
Schicht 7 dient dazu, eventuelle Formtoleranzen der
Glasscheiben 25 auszugleichen. Das Formbett ist ferner mit
einer Reihe von Bohrungen 24 versehen, in denen
elektrische Heizelemente 23 angeordnet sind.
Die Extrusionsdüse 39 ist mit einer kalibrierten
Düsenöffnung 40 versehen, deren obere Begrenzungsfläche
eben ist. Mit Hilfe des Roboters wird diese Düse oberhalb
der Glasscheibe 25 an der Formfläche 36 des Formbetts
entlanggeführt, wobei ein Polymerstrang 41 am Rand der
Glasscheibe 25 gebildet wird, der den Hohlraum zwischen der
Umfangsfläche 27 der Glasscheibe 25, der von der Schicht 37
gebildeten Formfläche und der Formfläche 36 ausgefüllt und
außerdem oberhalb der Glasscheibe 35 einen flachen
Profilabschnitt bildet. Nach dem Erstarren haftet der
Polymerstrang 41 fest auf der Glasoberfläche und bildet den
gewünschten Rahmen.
Bei dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel weist
das Formbett 42 keinen peripheren Wandteil auf. Es besteht
lediglich aus einem metallischen Rahmen mit einer oberen
Formfläche 43, die wiederum der Form der unteren Oberfläche
der Glasscheibe 25 entspricht. Auch in diesem Fall ist auf
der metallischen Formfläche 43 wiederum eine Schicht 44 aus
einem elastisch nachgiebigen Material zum Ausgleich
eventueller Formtoleranzen der gebogenen Glasscheiben
angeordnet. Die Düse 45 ist in diesem Fall mit einer
kalibrierten Düsenöffnung 46 versehen, die auch eine
seitliche Begrenzungsfläche 47 für die äußere Umfangsfläche
des extrudierten Profilstrangs 48 aufweist. Die die
Begrenzungsfläche 47 bildende Wand der Düse 45 ist außerdem
so geformt, daß entlang des Umfangs des den Rahmen
bildenden Profilstrangs 48 ein lippenförmiger Vorsprung 49
gebildet wird.
Die Führung der Düse 45 mit Hilfe eines Roboters muß im
Fall dieser Ausführung des Formbetts mit besonderer
Präzision erfolgen, weil dadurch unmittelbar die äußeren
Abmessungen der umrahmten Glasscheibe festgelegt werden.
Wie Fig. 4 zeigt, kann auch ein Formbett 52 zur Anwendung
kommen, das zweiteilig ausgebildet ist und aus einer
Unterform 53 und einer Oberform 54 besteht. Durch die
Oberform 54 wird eine Formfläche 55 als obere
Begrenzungsfläche für den lippenförmigen Vorsprung 56 des
extrudierten Profilstrangs 57 gebildet, während die
Unterform 53 die die Fortsetzung der Glasscheibenoberfläche
bildende Formfläche 58 aufweist. Im übrigen weist die Düse
59 in diesem Fall eine kalibrierte Düsenöffnung 60 auf, die
so geformt ist, daß ein Profilstrang 57 mit zwei
hinterschnittenen Stegen 61 gebildet wird. Auf diese Weise
wird ein Polymerrahmen auf der Glasscheibe 25 gebildet, der
für die Montage und eventuelle Demontage der umrahmten
Glasscheibe in der Fahrzeugkarosserie vorteilhaft sein
kann.
Auch in diesem Fall wird die Düse 59 durch den Roboter
entsprechend dem gespeicherten Wegprogramm innerhalb des
Formbetts 52 am Rand der Glasscheibe 25 entlanggeführt. Die
Extrusionsdüse 59 kann jedoch auf ihrem Weg an der Oberform
54 entlanggleiten, wobei die Düse 59 an dem
Manipulationskopf des Roboters nachgiebig gelagert wird.
Auf diese Weise braucht die Wegsteuerung der Düse nicht mit
der hohen Präzision zu erfolgen wie bei dem zuletzt
beschriebenen Ausführungsbeispiel.
Eine abgewandelte Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Verfahrens ist schließlich in Fig. 5 dargestellt. In diesem
Fall besteht das Formbett 62 wiederum aus einer Unterform
63 und einer Oberform 64, wobei jedoch die Oberform 64 sich
bis über die Glasscheibe 25 erstreckt und eine Formfläche
65 für die Rückseite des Profilrahmens 66 bildet. Die
Unterform 63 bildet die Formfläche 68 in Fortsetzung der
Oberflächenform der Glasscheibe 25. Die Unterform 63 und
die Oberform 64 weisen außerdem Formflächen 71 für die
Bildung eines lippenartigen Vorsprungs 67 an der
Umfangsfläche des Profilrahmens 66 auf. Mit Hilfe der
Extrusionsdüse 69 wird in diesem Fall lediglich die
Begrenzungsfläche 70 des Profilrahmens 66 geformt, während
alle übrigen Flächen des Profilrahmens 66 durch das
zweiteilige Formbett 62 vorgegeben sind. Die Düse 69 ist zu
diesem Zweck mit einem abgewinkelten Düsenansatz 72
versehen, der in den von der Glasscheibe 25 einerseits und
der Formfläche 65 der Oberform 64 andererseits gebildeten
Spalt eingreift. Auch in diesem Fall kann die Wegsteuerung
der Düse 69 während des Extrusionsvorgangs mit einer
gewissen Toleranz erfolgen, da die maßgeblichen Flächen des
Profilrahmens 66 durch die Unterform 63 und die Oberform 64
vorgegeben sind.
Claims (7)
1. Verfahren zur Herstellung einer mit einem
angeformten Rahmen aus einem thermoplastischen
Polymer versehenen Glasscheibe, dadurch
gekennzeichnet, daß die Glasscheibe
(25) auf ein beheiztes Formbett (22; 32; 42; 52; 62)
aufgelegt wird, das im Randbereich der Glasscheibe
(25) an der unteren Oberfläche der Glasscheibe (25)
anliegt und dessen Formfläche (35; 43; 58; 68) über
die Umfangsfläche (27) der Glasscheibe (25) hinaus
eine Fortsetzung der Oberfläche der Glasscheibe (25)
bildet, und daß das thermoplastische Polymer über
einen Extruder (1) und einen beheizten Druckschlauch
(8) einer von einem weggesteuerten
Handhabungsautomaten (12) geführten beheizten
kalibrierten Extrusionsdüse (10; 39; 45; 59; 69)
zugeführt und mit Hilfe der kalibrierten
Extrusionsdüse (10; 39; 45; 59; 69) ein über die
Umfangsfläche (27) der Glasscheibe (25)
hinausragender und von der Formfläche (35; 43; 58;
68) begrenzter Profilstrang (41; 48; 57; 66) mit
definierten Außenabmessungen auf dem Rand der
Glasscheibe (25) extrudiert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
ein beheiztes Formbett (32; 52; 62) mit peripheren
Formflächen (36; 55; 71) verwendet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
ein zweiteiliges Formbett (52; 62) mit einer Unterform
(53; 63) und einer Oberform (54; 64) verwendet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
eine Extrusionsdüse (45) mit einer eine
Begrenzungsfläche (47) für die äußere Umfangsfläche
des zu extrudierenden Profilstrangs (48) aufweisenden
kalibrierten Düsenöffnung (46) verwendet wird und die
gewünschten Außenabmessungen des extrudierten
rahmenförmigen Profilstrangs (48) allein durch das
Wegprogramm des Handhabungsautomaten erzielt werden.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß als thermoplastisches Polymer ein
thermoplastisches Polyolefin-Elastomer aus
isotaktischem Polypropylen und Ethylen-Propylen-Dien-
Kautschuk verwendet wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß die Glasscheiben (25) vor dem
Ablegen des Polymerstranges auf eine Temperatur von 80
bis 150 Grad Celsius erwärmt werden.
7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach
Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine von einem
Roboter (12) entsprechend einem vorgegebenen
Wegprogramm geführte, mit einer elektrischen Heizung
(13) versehene Extrusionsdüse (10; 39; 45; 59; 69),
einen Extruder (1), einen den Zylinder (3) des
Extruders (1) mit der beheizten Extrusionsdüse
verbindenden elektrisch beheizten Druckschlauch (8),
eine den Roboter (12) und den Extruder (1) steuernde
zentrale Steuereinheit (15) und ein eine die
Oberflächenform der Glasscheibe über deren
Umfangsfläche hinaus fortsetzende Formfläche (35; 43;
58; 68) aufweisendes elektrisch beheizbares Formbett
(22; 32; 42; 52; 62).
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