DE4444546B4 - Klebeverbindung und -verfahren für Polyethylen- und Polypropylenschäume - Google Patents

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Abstract

Verfahren zum Verkleben eines ersten flächigen Materials mit einem zweiten flächigen Material mittels eines Klebstoffes, der an dem ersten Material nur gering haftet und auf dem zweiten Material haftet, dadurch gekennzeichnet, dass
– bevor der Klebstoff in einen Kanal eingebracht wird, die Klebeseite des ersten Materials mit dem zweiten Material in Kontakt gebracht wird, so dass anschließend
– der Klebstoff durch den Kanal, der sich von einer flächigen Klebeseite des ersten Materials zu einer der Klebeseite gegenüberliegenden angeordneten Außenseite des ersten Materials erstreckt,
– von der Außenseite des ersten Materials an die Klebeseite gebracht wird,
– wobei mit dem Klebstoff eine an der Außenseite des ersten Materials liegende Hinterschneidung gebildet wird, die auf der Klebeseite des ersten Materials eine Fläche aufweist, die mehr als die Fläche des engsten Kanaldurchmessers überdeckt.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verkleben eines ersten flächigen Materials mit einem zweiten flächigen Material mittels eines Klebstoffes, der an dem ersten Material nur gering haftet und auf dem zweiten Material haftet sowie eine Klebeverbindung der beiden Materialien mit einem beide miteinander verbindenden Klebstoff.
  • Das Verkleben von flächigen Materialien ist aus der DE 41 11 8421 A1 bekannt. Hier wird so vorgegangen, daß ein Tragblech an dem Innentürblech eines Haushaltsgerätes im Flächenbereich des Innentürbleches mittels Kleben befestigt wird. Dabei tritt nicht das Problem auf, daß beim Verkleben der Materialien miteinander mittels eines Klebstoffes unterschiedliche Hafteigenschaften zu beachten sind, da die beiden Bleche mit dem Klebstoff jeweils eine gleich starke Haftwirkung entwickeln. In der Automobilindustrie besteht aber auch die Zielstellung Materialien mit unterschiedlichen Hafteigenschaften, wie beispielsweise Schäume und Bleche, dauerhaft und sicher miteinander verbinden zu können.
  • Insbesondere Kunststoffschaum ist ein Material, das beim Verkleben Schwierigkeiten aufgrund seiner Materialeigenschaften bereitet. Aus diesem Grunde werden Kunststoffschäume meist großflächig verklebt. Eine Besonderheit hierbei stellen Polyethylen- und Polypropylenschäume dar, die aufgrund der Kunststoffeigenschaften kaum verklebbar sind. Daher werden solche Schäume, insbesondere entsprechende Partikelschäume, mit sehr weichen, dauerelastischen 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 derartige 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 Kraftfahrzeug auftreten, standhält. Aufgabe ist es außerdem eine entsprechende Klebeverbindung zu schaffen.
  • Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren zum Kleben eines ersten flächigen Materials mit einem zweiten flächigen Material mittels eines Klebstoffes, der an dem ersten Material nur gering haftet und auf dem zweiten Material haftet, dadurch gelöst, daß bevor der Klebstoff in einen Kanal eingebracht wird, die Klebeseite des ersten Materials mit dem zweiten Material in Kontakt gebracht wird, so daß anschließend der Klebstoff durch den Kanal, der sich von einer flächigen Klebeseite des ersten Materials zu einer der Klebeseite gegenüberliegenden angeordneten Außenseite des ersten Materials erstreckt, von der Außenseite des ersten Materials an die Klebeseite gebracht wird, wobei mit dem Klebstoff eine an der Außenseite des ersten Materials liegende Hinterschneidung gebildet wird, die auf der Klebeseite des ersten Materials eine Fläche aufweist, die mehr als die Fläche des engsten Kanaldurchmessers überdeckt.
  • Hinsichtlich der Klebeverbindung wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß das erste flächige Material einen Kanal aufweist, der Klebstoff in den Kanal eingebracht wird und die Klebeseite des ersten Materials mit dem zweiten Material in Kontakt gebracht wird, anschließend der sich von einer Klebeseite des ersten Materials zu einer dieser gegenüberliegend angeordneten Außenseite des ersten Materials erstreckt und daß der Klebstoff, der auf dem zweiten Material haftet und auf dem ersten Material nur gering haftet, sich vom zweiten Material in den Kanal des ersten Materials erstreckt und daß mit dem Klebstoff eine an der Außenseite liegende Hinterschneidung gebildet wird, die auf der Klebeseite des ersten Materials eine Fläche aufweist, die mehr als die Fläche des engsten Kanaldurchmessers überdeckt.
  • Flächig bedeutet insbesondere, daß eine Befestigung über die Fläche möglich ist im wesentlichen ohne eine seitlich aufbauende Befestigung.
  • Die erfindungsgemäßen Verklebungen erlauben es, schwer klebbare Materialien, insbesondere Schäume, mittels eines Klebstoffes an insbesondere Karosserieteilen eines Kraftfahrzeuges zu befestigen, ohne daß sich die Klebeverbindungen durch Vibrationen oder extreme Temperaturunterschiede lösen. Verklebungen 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 Befestigungsmittel, 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 einerseits 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 eingeschäumt 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 punktweiser 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 Materials die Hinterschneidung bildet, wobei die Hinterschneidung 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 Klebstoff nicht über der Vertiefung aufbaut, so daß eine im wesentlichen gleichmäßige Oberfläche ohne Erhöhung oder Vertiefung 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 Materialien/Schäume aus Polyethylen und/oder Polypropylen verarbeiten, ganz besonders geeignet ist das verfahren für Partikelschäume (unter Expandierung miteinander verbundene Kunststoffpartikel). Diese Schäume können erfindungsgemäß besonders vorteilhaft auf gegebenenfalls lackierte Bleche verklebt werden. Grundsätzlich kann die Erfindung vorteilhaft mit hochviskosen Klebstoffen durchgeführt werden, wobei hochviskose Klebstoffe standfest sind und daher keine Fixierung der zu verklebenden Materialien bis zur Aushärtung des Klebstoffes benötigen. Hierzu können zwar Silikonklebstoffe eingesetzt werden, besonders vorteilhaft eignet sich jedoch die Verwendung von Einkomponenten-Polyurethanklebstoffen, die feuchtigkeitsaushärtend sind. Solche Polyurethanklebstoffe sind auch nach der Aushärtung elastisch, um Vibrationen oder unterschiedliche Wärmeausdehnungen zwischen den Materialien auszugleichen, insbesondere können die so verklebten Materialien auch anschließend einer Lackierung zugeführt werden. Obwohl die Polyurethanklebstoffe, insbesondere die feuchtigkeitsaushärtenden Einkomponenten-Polyurethanklebstoffe keine Klebstoffe für Polyethylen und/oder Polypropylenschäume sind, gelingt mit diesen eine ausgezeichnete Verbindung der Schäume mit dem Blech.
  • Ganz besonders vorteilhaft können erfindungsgemäß die Materialien, 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 geeignet sind zylindrische Kanäle, aber auch sich zur Klebeseite hin konisch verjüngende Kanäle, wobei der Klebstoff vorteilhaft 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 Kanaldurchmessers. 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 Kanaldurchmesser 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. Vorteilhaft 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 Befestigungen, insbesondere von Formschäumen an Karosseriefreiformflächen 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 Außenbleches, z. B. von Autotüren.
  • Die vorliegende Erfindung wird anhand von Zeichnungen näher beschrieben.
  • Es zeigen
  • 1 eine einfache Klebeverbindung;
  • 2 eine doppelte Klebeverbindung;
  • 3 eine andere Ausgestaltung einer einfachen Klebeverbindung.
  • In 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 gegenüberliegenden Seite 5 verläuft und in der Seite 5 eine flächige 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 Einkomponenten-, feuchtigkeitsaushärtender Polyurethanklebstoff 9 (1b) in den Kanal 3 und die flächigen Ausnehmungen 7, 6 unter Herausziehen der Einspritzdüse 8 aus dem Kanal 3 eingespritzt. Gegen Ende des Einspritzvorganges wird die Einspritzdüse 8 dabei so geführt, daß die flächige Ausnehmung 6 im wesentlichen mit dem Klebstoff 9 verfüllt wird.
  • 2 zeigt ein Türpadding 12, das zwei Kanäle 13a und b aufweist, die über gemeinsame flächige Ausnehmungen 16 und 17, angeordnet wie in 1, eine Klebeseite 14 mit einer gegenüberliegenden Seite 15 verbinden. Das Einspritzmittel 18 wird hier nacheinander in die Kanäle 13a und 13b eingeführt, (oder eine Doppeleinspritzdüse verwendet), wobei an der Hinterschneidung 17 eine größere Klebestelle und an der Vertiefung 16 eine größere Hinterschneidung mittels des Klebstoffes erreicht wird, als in 1.
  • Das Türpadding 22 in 3 weist einen Kanal 23 auf, der konisch 20 verläuft. Durch den konischen Verlauf 20 wird ebenso wie bei den vorherigen Figuren beim Verfüllen mit Klebstoff eine Hinterschneidung erhalten, die ca. die dreifache Fläche 30 am Türpadding 22 überdeckt, als die engste Stelle 10 des Kanals 23.

Claims (18)

  1. Verfahren zum Verkleben eines ersten flächigen Materials mit einem zweiten flächigen Material mittels eines Klebstoffes, der an dem ersten Material nur gering haftet und auf dem zweiten Material haftet, dadurch gekennzeichnet, dass – bevor der Klebstoff in einen Kanal eingebracht wird, die Klebeseite des ersten Materials mit dem zweiten Material in Kontakt gebracht wird, so dass anschließend – der Klebstoff durch den Kanal, der sich von einer flächigen Klebeseite des ersten Materials zu einer der Klebeseite gegenüberliegenden angeordneten Außenseite des ersten Materials erstreckt, – von der Außenseite des ersten Materials an die Klebeseite gebracht wird, – wobei mit dem Klebstoff eine an der Außenseite des ersten Materials liegende Hinterschneidung gebildet wird, die auf der Klebeseite des ersten Materials eine Fläche aufweist, die mehr als die Fläche des engsten Kanaldurchmessers überdeckt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Hinterschneidung eine Vertiefung in der Außenseite des ersten Materials ist und dieser mit dem Klebstoff zumindest teilweise verfüllt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Klebstoff im wesentlichen nicht auf der Außenseite des ersten Materials aufbaut.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass an der Klebeseite des ersten. Materials eine Ausnehmung vorgesehen ist, die mit dem Kanal in Verbindung steht und mit dem Klebstoff verfüllt wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kanal nachträglich in das erste Material eingearbeitet wird.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Material ein Schaum, insbesondere ein Partikelschaum, ist.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaum aus Polyethylen und/oder Polypropylen ist.
  8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Material ein gegebenenfalls lackiertes Blech ist.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein hochviskoser Klebstoff verwendet wird.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dass ein Polyurethanklebstoff, insbesondere ein feuchtigkeitsaushärtender Polyurethanklebstoff verwendet wird.
  11. Klebeverbindung eines zweiten flächigen Materials mit einem ersten flächigen Material und einem beide miteinander verbindenden Klebstoff, dadurch gekennzeichnet, dass – das erste flächige Material einen Kanal aufweist, – der Klebstoff in den Kanal eingebracht wird und die Klebeseite des ersten Materials mit dem zweiten Material in Kontakt gebracht wird, anschließend – der sich von einer Klebeseite des ersten Materials zu einer dieser gegenüberliegend angeordneten Außenseite des ersten Materials erstreckt und – dass der Klebstoff, der auf dem zweiten Material haftet und auf dem ersten Material nur gering haftet, sich vom zweiten Material in den Kanal des ersten Materials erstreckt und – dass mit dem Klebstoff eine an der Außenseite liegende Hinterschneidung gebildet wird, die auf der Klebeseite des ersten Materials eine Fläche aufweist, die mehr als die Fläche des engsten Kanaldurchmessers überdeckt.
  12. Klebeverbindung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Kanal von einer flächigen Klebeseite des ersten Materials geradlinig oder konisch zu einer Außenseite des ersten Materials erstreckt.
  13. Klebeverbindung nach einem der Ansprüche 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Kanal in das erste Material gebohrt ist.
  14. Klebeverbindung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Hinterschneidung eine Vertiefung in der Außenseite des ersten Materials ist, die zumindest teilweise mit dem Klebstoff verfüllt ist.
  15. Klebeverbindung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass an der Klebeseite des ersten Materials eine flächige Ausnehmung vorgesehen ist, die mit dem Kanal in Verbindung seht und mit dem Klebstoff verfüllt ist.
  16. Klebeverbindung nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Material ein Schaum, insbesondere ein Partikelschaum ist.
  17. Klebeverbindung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Material ein gegebenenfalls lackiertes Blech ist.
  18. Klebeverbindung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaum aus Polyethylen und/oder Polypropylen ist.
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