DE4444546A1 - Klebeverbindung und -verfahren für Polyethylen- und Polypropylenschäume - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft Verfahren zum Verkleben flächiger Mate­ rialien und/oder Schäume, eine Klebeverbindung und die Ver­ wendung eines Klebstoffes.

Kunststoffschaum ist ein Material, das beim Verkleben Schwie­ rigkeiten aufgrund seiner Materialeigenschaften bereitet. Aus diesem Grunde werden Kunststoffschäume meist großflächig ver­ klebt. Eine Besonderheit hierbei stellen Polyethylen- und Po­ lypropylenschäume dar, die aufgrund der Kunststoffeigenschaf­ ten kaum verklebbar sind. Daher werden solche Schäume, insbe­ sondere entsprechende Partikelschäume, mit sehr weichen, dau­ erelastischen und dauerklebrigen Klebern, z. B. Butylklebern, verklebt. Diese Verklebungen haben allerdings den Nachteil, daß sie in Kraftfahrzeugen nur wenig geeignet sind, da durch Vibrationen, extreme Temperaturunterschiede usw. sich solche Klebeverbindungen lösen können. Aus diesem Grund erfolgen der­ artige Verklebungen, z. B. von Türpadding, in der Regel nur in solchen Bereichen, in denen der Schaum neben der Verklebung noch durch andere Klemmittel gehalten wird.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung sind daher Verfahren zum Verkleben von schwer klebbaren Materialien, insbesondere Kunststoffschäumen, an gut klebbaren Flächen, bei denen die Klebestelle auch extremen Bedingungen, wie sie im Kraftfahr­ zeug auftreten, Stand hält. Aufgabe ist außerdem eine entspre­ chende Klebeverbindung.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren zum Kleben eines ersten flächigen Materials mit einem zweiten flächigen Material mit­ tels eines Klebstoffes, der an dem ersten Material nur gering haftet und auf dem zweiten Material haftet, dadurch gelöst, daß der Klebstoff durch einen Kanal, der sich von einer flä­ chigen Klebeseite des ersten Materials zu einer der Klebeseite gegenüberliegend angeordneten Außenseite des ersten Materials erstreckt und/oder der sich von einer flächigen Klebeseite des ersten Materials geradlinig zu einer Außenseite des ersten Ma­ terials erstreckt, von der Außenseite des ersten Materials an die Klebeseite gebracht wird, und daß mit dem Klebstoff eine zur Außenseite liegende Hinterschneidung gebildet wird.

Bei einem Verfahren zum Verkleben eines Polyethylen- und/oder Polypropylenschaumes mit einem gegebenenfalls lackierten Blech mittels eines Klebstoffes wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß ein Klebstoff verwendet wird, der im wesentlichen auf dem gegebenenfalls lackierten Blech haftet und am Schaum nur ge­ ringe Haftung zeigt, und daß der Klebstoff durch einen Kanal, der sich von einer Klebeseite des Schaumes zu einer der Klebe­ seite gegenüberliegend angeordneten Außenseite des Schaumes erstreckt und/oder der sich von einer Klebeseite des Schaumes geradlinig zu einer Außenseite des Schaumes erstreckt, von der Außenseite des ersten Materials an die Klebeseite gebracht wird.

Hinsichtlich der Klebeverbindung wird die Aufgabe gelöst mit einer Klebeverbindung eines gegebenenfalls lackierten Bleches mit einem Schaum und einem beide miteinander verbindenden Klebstoff, wobei der Schaum einen Kanal aufweist, der sich von einer Klebeseite des Schaumes zu einer dieser gegenüberliegend angeordneten Außenseite des Schaumes erstreckt und/oder der sich von einer Klebeseite des Schaumes geradlinig zu einer Au­ ßenseite des Schaumes erstreckt, und wobei der Klebstoff, der auf dem gegebenenfalls lackierten Blech haftet und auf dem Schaum nur gering haftet, sich vom gegebenenfalls lackierten Blech in den Kanal des Schaumes erstreckt.

Flächig bedeutet insbesondere, daß eine Befestigung über die Fläche möglich ist im wesentlichen ohne eine seitlich aufbauende Befestigung.

Die erfindungsgemäßen Verklebungen erlauben es, schwer kleb­ bare Materialien, insbesondere Schäume, mittels eines Kleb­ stoffes an insbesondere Karosserieteilen eines Kraftfahrzeuges zu befestigen, ohne daß sich die Klebeverbindungen durch Vi­ brationen oder extreme Temperaturunterschiede lösen. Verkle­ bungen mit Hinterschneidungen sind zwar grundsätzlich bekannt, z. B. bei der Verklebung von Kunststoffknöpfen oder Griffen mit Glasdeckeln oder -kannen. Hierbei handelt es sich jedoch um noch verhältnismäßig gut mit dem Klebstoff verklebbare Kunststoffe, wie z. B. Polyamid, und um verhältnismäßig feste Kunststoffe, die sich auch mittels mechanischer Befestigungs­ mittel, wie z. B. Schrauben, befestigen lassen. Bei dem Stand der Technik können daher auch verhältnismäßig hart aushärtende Klebstoffe verwendet werden und sind konstruktive Feinheiten, wie hinterschnittene Kanäle mit ca. 2 bis 3 mm Breite möglich. Bei Schäumen kommen mechanische Befestigungselemente und konstruktive Feinheiten meist nicht in Betracht, da sie einer­ seits aufgrund ihrer Festigkeit und kleinen Kontaktflächen zu Zerstörungen des Schaumes und damit zum Lösen der Verbindung führen und andererseits nur verhältnismäßig aufwendig in den Schaum eingebracht werden können, insbesondere müssen solche Befestigungselemente bei der Herstellung des Schaumes mit ein­ geschäumt werden. Die vorliegende Erfindung erlaubt hingegen eine sehr einfache und dauerhafte Befestigung eines Schaumes an einem gut verklebbaren flächigen Material, insbesondere ohne die Notwendigkeit einer großflächigen Auftragung des Klebstoffes zwischen den zu verklebenden Materialien (Rauten- oder Flächenauftrag). Die erfindungsgemäßen Klebestellen sind derart ausgestaltet, daß sie trotz im wesentlichen nur punkt­ weiser Applikation des Klebstoffes eine hohe Haltekraft haben, wodurch Prozeßzeit und Material eingespart wird.

Bei den Verfahren und der Klebeverbindung ist es vorteilhaft, wenn der Klebstoff an der Außenseite des kaum verklebbaren Ma­ terials eine Hinterschneidung bildet, wobei die Hinterschnei­ dung vorteilhaft eine Vertiefung in der Außenseite des ersten Materials ist und diese Vertiefung mit dem Klebstoff zumindest teilweise, vorzugsweise weitgehend bis im wesentlichen voll­ ständig verfüllt wird. Dabei ist es günstig, wenn der Kleb­ stoff nicht über der Vertiefung aufbaut, so daß eine im we­ sentlichen gleichmäßige Oberfläche ohne Erhöhung oder Vertie­ fung im Bereich der Klebestelle erhalten wird. Günstig ist es außerdem, wenn der Kanal an der Klebeseite eine Verbreiterung aufweist, die die Klebestelle etwas vergrößert.

Mit der vorliegenden Erfindung lassen sich insbesondere Mate­ rialien/Schäume aus Polyethylen und/oder Polypropylen verar­ beiten, ganz besonders geeignet ist das Verfahren für Parti­ kelschäume (unter Expandierung miteinander verbundene Kunst­ stoffpartikel). Diese Schäume können erfindungsgemäß besonders vorteilhaft auf gegebenenfalls lackierte Bleche verklebt wer­ den. Grundsätzlich kann die Erfindung vorteilhaft mit hochvis­ kosen Klebstoffen durchgeführt werden, wobei hochviskose Kleb­ stoffe standfest sind und daher keine Fixierung der zu verkle­ benden Materialien bis zur Aushärtung des Klebstoffes benöti­ gen. Hierzu können zwar Silikonklebstoffe eingesetzt werden, besonders vorteilhaft eignet sich jedoch die Verwendung von Einkomponenten-Polyurethanklebstoffen, die feuchtigkeitsaus­ härtend sind. Solche Polyurethanklebstoffe sind auch nach der Aushärtung elastisch, um Vibrationen oder unterschiedliche Wärmeausdehnungen zwischen den Materialien auszugleichen, ins­ besondere können die so verklebten Materialien auch anschlie­ ßend einer Lackierung zugeführt werden. Obwohl die Polyure­ thanklebstoffe, insbesondere die feuchtigkeitsaushärtenden Einkomponenten-Polyurethanklebstoffe keine Klebstoffe für Po­ lyethylen und/oder Polypropylenschäume sind, gelingt mit die­ sen eine ausgezeichnete Verbindung der Schäume mit dem Blech.

Ganz besonders vorteilhaft können erfindungsgemäß die Materia­ lien, insbesondere der Schaum, verklebt werden, indem beide Materialien in Kontakt gebracht werden und anschließend der Klebstoff in den Kanal eingebracht wird. Dies erlaubt eine einfache und sichere Produktion entsprechender verklebter Teile.

Vorteilhaft verläuft der Kanal geradlinig und insbesondere über kurze Strecken zur Außenseite, vorzugsweise einer der Klebeseite gegenüberliegenden Außenseite. Insbesondere geeig­ net sind zylindrische Kanäle, aber auch sich zur Klebeseite hin konisch verjüngende Kanäle, wobei der Klebstoff vorteil­ haft mindestens eine Fläche (Hinterschneidung) auf dem nur schwer zu verklebenden Material überdeckt, die der Fläche des engsten Kanaldurchmessers entspricht. Bevorzugt überdeckt der Klebstoff mindestens die doppelte Fläche des engsten Kanal­ durchmessers. Bei Polyethylen- und/oder Polypropylenschäumen haben sich Kanaldurchmesser (bei konischen Kanälen engster Durchmesser) von 2 bis 20 mm bewährt, wobei insbesondere 4 bis 13 mm und ganz besonders vorteilhaft 7 bis 11 mm als Kanal­ durchmesser geeignet sind. Bei Schäumen, insbesondere solchen aus Polyethylen und/oder Polypropylen und hier ganz besonders bei Partikelschäumen kann der Kanal nach der Herstellung des Schaumes in den Schaum gebohrt werden, wobei die erhaltene rauhe Oberfläche der Bohrung bereits einen ausreichenden Halt für den später eingebrachten Klebstoff bieten kann. Vorteil­ haft wird hierbei jedoch auch eine Hinterschneidung mit dem Klebstoff gebildet, insbesondere unterhalb der Oberfläche der Außenseite. Besonders günstig lassen sich erfindungsgemäß Schäume mit Dicken von 5 bis 150 mm, insbesondere 10 bis 60 mm, verkleben.

Mit der vorliegenden Erfindung lassen sich unlösbare Befesti­ gungen, insbesondere von Formschäumen an Karosseriefreiform­ flächen herstellen, wenn andere Befestigungen technisch kaum möglich sind oder ungeeignet sind für dynamische Belastungen. Die Verklebungen sind Form- und Klebkraftbefestigungen und sind für extreme Temperaturen wie dynamische Belastungen gut geeignet. Ganz besonders vorteilhaft eignet sich die Erfindung zur Befestigung von Paddingteilen an der Innenseite des Außen­ bleches, z. B. von Autotüren.

Die vorliegende Erfindung wird anhand von Zeichnungen näher beschrieben.

Es zeigen

Fig. 1 eine einfache Klebeverbindung;

Fig. 2 eine doppelte Klebeverbindung;

Fig. 3 eine andere Ausgestaltung einer ein­ fachen Klebeverbindung.

In Fig. 1a ist auf der Innenseite eines Außenbleches 1 ein Türpadding 2 aus PE/PP-Schaum aufgesetzt. Das Türpadding 2 hat einen Kanal 3, der von einer Klebeseite 4 zu einer dieser ge­ genüberliegenden Seite 5 verläuft und in der Seite 5 eine flä­ chige Ausnehmung 6 hat. An der Klebeseite 4 ist ebenfalls eine flächige Ausnehmung 7 vorgesehen. Mittels einer Einspritzdüse 8, die in den Kanal 3 eingeführt wird, wird ein Einkomponen­ ten-, feuchtigkeitsaushärtender Polyurethanklebstoff 9 (Fig. 1b) in den Kanal 3 und die flächigen Ausnehmungen 7, 6 unter Herausziehen der Einspritzdüse 8 aus dem Kanal 3 einge­ spritzt. Gegen Ende des Einspritzvorganges wird die Einspritz­ düse 8 dabei so geführt, daß die flächige Ausnehmung 6 im we­ sentlichen mit dem Klebstoff 9 verfüllt wird.

Fig. 2 zeigt ein Türpadding 12, das zwei Kanäle 13a und b auf­ weist, die über gemeinsame flächige Ausnehmungen 16 und 17, angeordnet wie in Fig. 1, eine Klebeseite 14 mit einer gegen­ überliegenden Seite 15 verbinden. Das Einspritzmittel 18 wird hier nacheinander in die Kanäle 13a und 13b eingeführt, (oder eine Doppeleinspritzdüse verwendet), wobei an der Hinter­ schneidung 17 eine größere Klebestelle und an der Vertiefung 16 eine größere Hinterschneidung mittels des Klebstoffes erreicht wird, als in Fig. 1.

Das Türpadding 22 in Fig. 3 weist einen Kanal 23 auf, der ko­ nisch 20 verläuft. Durch den konischen Verlauf 20 wird ebenso wie bei den vorherigen Figuren beim Verfüllen mit Kleb­ stoff eine Hinterschneidung erhalten, die ca. die dreifache Fläche 30 am Türpadding 22 überdeckt, als die engste Stelle 10 des Kanals 23.

Claims (22)

1. Verfahren zum Verkleben eines ersten flächigen Materials mit einem zweiten flächigen Material mittels eines Kleb­ stoffes, der an dem ersten Material nur gering haftet und auf dem zweiten Material haftet, dadurch gekennzeichnet, daß der Klebstoff durch einen Kanal, der sich von einer flächigen Klebeseite des ersten Materials zu einer der Klebeseite gegenüberliegend angeordneten Außenseite des ersten Materials erstreckt und/oder der sich von einer flächigen Klebeseite des ersten Materials geradlinig zu einer Außenseite des ersten Materials erstreckt, von der Außenseite des ersten Materials an die Klebeseite gebracht wird, und daß mit dem Klebstoff eine an der Außenseite liegende Hinterschneidung gebildet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Hinterschneidung eine Vertiefung in der Außen­ seite des ersten Materials ist und dieser mit dem Kleb­ stoff zumindest teilweise verfüllt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Klebstoff im wesentlichen nicht auf der Außenseite des er­ sten Materials aufbaut.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an der Klebeseite des ersten Materials eine Ausnehmung vorgesehen ist, die mit dem Kanal in Ver­ bindung steht und mit dem Klebstoff verfüllt wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Material ein Schaum, insbe­ sondere ein Partikelschaum, ist.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Material aus Polyethylen und/oder Polypropylen ist.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Material ein gegebenenfalls lackiertes Blech ist.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Hinterschneidung mindestens die Fläche des engsten Kanaldurchmessers hat.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein hochviskoser Klebstoff verwendet wird.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Polyurethanklebstoff, insbesondere ein feuchtigkeitsaushärtender Polyurethanklebstoff verwen­ det wird.

11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß, bevor der Klebstoff in den Kanal ein­ gebracht wird, die Klebeseite des ersten Materials mit dem zweiten Material in Kontakt gebracht wird.

12. Klebeverbindung eines gegebenenfalls lackierten Bleches mit einem Schaum und einem beide miteinander verbindenden Klebstoff, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaum einen Kanal aufweist, der sich von einer Klebeseite des Schaumes zu einer dieser gegenüberliegend angeordneten Außenseite des Schaumes erstreckt und/oder der sich von einer Klebe­ seite des Schaumes geradlinig zu einer Außenseite des Schaumes erstreckt, und daß der Klebstoff, der auf dem ge­ gebenenfalls lackierten Blech haftet und auf dem Schaum nur gering haftet, sich vom gegebenenfalls lackierten Blech in den Kanal des Schaumes erstreckt.

13. Klebeverbindung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaum ein Partikelschaum ist.

14. Klebeverbindung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Schaum aus Polyethylen und/oder Polypro­ pylen ist.

15. Klebeverbindung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, da­ durch gekennzeichnet, daß der Kanal in den Schaum gebohrt ist.

16. Klebeverbindung nach einem der Ansprüche 12 bis 15, da­ durch gekennzeichnet, daß der Klebstoff an der Außenseite des Schaumes eine Hinterschneidung bildet.

17. Klebeverbindung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Hinterschneidung eine Vertiefung in der Außenseite des Schaumes ist, die zumindest teilweise mit dem Klebstoff verfüllt ist.

18. Klebeverbindung nach einem der Ansprüche 12 bis 17 , da­ durch gekennzeichnet, daß an der Klebeseite des Schaumes eine flächige Ausnehmung vorgesehen ist, die mit dem Kanal in Verbindung steht und mit dem Klebstoff verfüllt ist.

19. Verfahren zum Verkleben eines Polyethylen- und/oder Poly­ propylenschaumes mit einem gegebenenfalls lackierten Blech mittels eines Klebstoffes, dadurch gekennzeichnet, daß ein Klebstoff verwendet wird, der im wesentlichen auf dem ge­ gebenenfalls lackierten Blech haftet und am Schaum nur ge­ ringe Haftung zeigt, und daß der Klebstoff durch einen Ka­ nal, der sich von einer Klebeseite des Schaumes zu einer der Klebeseite gegenüberliegend angeordneten Außenseite des Schaumes erstreckt und/oder der sich von einer Klebeseite des Schaumes geradlinig zu einer Außenseite des Schaumes erstreckt, von der Außenseite des ersten Mate­ rials an die Klebeseite gebracht wird.

20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaum ein Partikelschaum ist und der Kanal nachträg­ lich in den Schaum eingearbeitet wird.

21. Verfahren nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeich­ net, daß in die Außenseite des Schaumes eine mit dem Kanal in Verbindung stehende Vertiefung eingearbeitet ist, die mit dem Klebstoff zumindest teilweise verfüllt wird.

22. Verwendung von Einkomponenten-Polyurethanklebstoff zur Verklebung von Partikelschaum mit einem gegebenenfalls lackierten Blech.