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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines modularen
Elements wie speziell eines Dach- oder Türmoduls für ein Kraftfahrzeug, das fertig
ist, in einen Rahmen oder auf eine andere Fläche geklebt zu werden.
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Die
gegenwärtige
Tendenz, insbesondere auf dem Gebiet des Fahrzeugbaus, besteht in
der Konstruktion von modularen Elementen, speziell für Fahrzeugtüren oder
-dächer,
in welchen in einen Strukturbauteil zusätzliche Funktionen, speziell
verschiedene Ausrüstungen
wie eine Verkleidung oder Zubehörteile,
integriert sind. Dies hat zum Ziel, den Zusammenbau des Fahrzeugs
zu erleichtern, indem die Anzahl der Montagearbeitsgänge in einer
Montagelinie verkleinert wird, da die Ausrüstungen und/oder Zubehörteile bereits
in einer Werkhalle oder einer anderen Produktionsstätte vorgefertigt
worden sind.
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So
ist bereits aus WO 98/39170, die den gemäß Oberbegriff der Patentansprüche 1 und
22 am nächste
kommenden Stand der Technik bildet, ein Dachmodul für Kraftfahrzeuge
bekannt, das aus einem Blech und einer Innenverkleidung besteht
und in der Lage ist, vormontierte Elemente wie eine Sonnenblende,
ein Schiebedach und dessen Mechanismus, einen Griff, ein Lüftungsgitter,
eine Innenbeleuchtung, Sicherheitselemente und einen Airbag zu integrieren.
Das Modul kann in der Fahrzeugkarosserie ausschließlich durch
Verkleben oder zusätzlich dazu
durch Verschrauben befestigt werden und ist mit Aufnahmen versehen,
die vorgesehen sind, Klebeschnüre
aufzunehmen.
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Aus
US-A-4 471 519 ist bekannt, ein Dach in eine Fahrzeugkarosserie
zu kleben, indem auf dem Karosserierahmen eine Klebeschnur aufgebracht und
anschließend
das Dach in Kontakt mit der Klebeschnur zusammengepresst wird, wobei
die Klebeschnur einen Zeitraum lang aushärten gelassen wird, der ausreicht,
damit das Ganze die gewünschte
Steifigkeit erreicht. Dabei handelt es sich jedoch immer noch um
einen Arbeitsgang, der in der Montagelinie durchgeführt wird
und somit an der kumulierten Montagezeit für das Fahrzeug beteiligt ist.
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Für das Ziel,
die kürzestmögliche Montagezeit
für diese
modularen Elemente zu erlauben, erscheint es wünschenswert, sie mit Befestigungsmitteln
vor-auszurüsten,
die in der Produktionslinie innerhalb eines begrenzten Zeitraums
verwendbar sind.
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Deshalb
liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein neues Verfahren zur
Herstellung modularer Elemente bereitzustellen, die bereits mit
einem Befestigungsmittel versehen und in der Lage sind, einen bestimmten
Zeitraum lang gelagert zu werden, um direkt in einen Rahmen oder
auf eine andere aufnehmende Fläche
mit einer begrenzten Anzahl von Arbeitsgängen eingebaut werden zu können. Dabei muss
das Befestigungsmittel so vollständig
wie möglich
sein, um eine endgültige
Befestigung zu erlauben, welche die Festigkeitskriterien erfüllt, die
für die eingebaute
Einheit gewünscht
werden.
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Erfindungsgemäß ist unter
einem modularen Element ein Bauteil zu verstehen, welches eine oder mehrere
zusätzliche
Funktionen integriert, die zu seiner (seinen) eigenen Funktion(en)
hinzukommen, darunter die Befestigungsfunktion aufgrund eines vollständig integrierten
Befestigungsmittels.
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Diese
Aufgabe sowie weitere, die im Folgenden erläutert werden, sind mit einem
Verfahren zur Herstellung eines modularen Elements wie eines Dach-
oder Türmoduls
für ein
Kraftfahrzeug gelöst worden,
das fertig ist, in einen Rahmen oder auf eine andere Fläche mittels
einer Klebeschnur geklebt zu werden, die entsprechend einem insbesondere
geschlossenen Klebemuster erzeugt worden ist, dadurch gekennzeichnet,
dass eine Verbundklebeschnur mit einer Form, die das Klebemuster
wiedergibt, und mit einem festgelegten Querschnitt hergestellt wird,
welche eine strukturgebende Schnur umfasst, die einerseits mit einer
Haftschicht, die geschützt
oder aktivierbar ist, und andererseits mit dem modularen Element
verbunden ist.
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Die
Herstellung der Verbundklebeschnur mit einer strukturgebenden Schnur
und einer davon verschiedenen Haftschicht erlaubt es, die Abmessungen der
Verbundklebeschnur genau festzulegen, wodurch eine exakte Positionierung
des eingebauten Elements erleichtert wird. Dabei können die
Maßeigenschaften
der Verbundklebeschnur auf genau reproduzierbare Art und Weise in
der ersten Herstellungsstufe des erfindungsgemäßen Verfahrens erhalten werden.
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Außerdem erlaubt
es der Verbundaufbau der Verbundklebeschnur, dass sie selbst eine
bestimmte Anzahl zusätzlicher
Funktionen wie Abdichtung, Dämpfung
von Schall und Stößen erfüllen kann,
indem ein spezieller Teil dieser Schnur angepasst wird.
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Weiterhin
erlaubt die Herstellung einer Verbundklebeschnur, deren Struktureigenschaften
durch die Auswahl des Materials der strukturgebenden Schnur zu gewährleisten.
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So
besitzt in einer vorteilhaften Ausführungsform die strukturgebende
Schnur eine Scherfestigkeit, die durch eine Reißfestigkeit bei Zug von mindestens
7 MPa gekennzeichnet ist.
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Die
Herstellung einer Verbundklebeschnur erlaubt auch, nur genau die
Klebstoffmenge zu verwenden, die für die Befestigung erforderlich
ist, was eine deutliche Senkung von Kosten und Montagezeit gegenüber einer
Lösung
ermöglicht,
in welcher gewünscht
wäre, eine
Klebeschnur zu bilden, die ausschließlich aus einem Haftmittel
besteht und strukturgebende Eigenschaften hat. In jenem Fall würde die Zeit,
die für
das Aushärten
des Haftmittels erforderlich ist, damit es strukturgebende Eigenschaften
annimmt, den Fertigungstakt nachteilig beeinflussen. In Anbetracht
dessen macht die strukturgebende Schnur vorteilhafterweise mindestens
50%, vorzugsweise mindestens 80%, oder 90% des Volumens der Verbundklebeschnur
aus.
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In
der Verbundklebeschnur kann die strukturgebende Schnur vorteilhafterweise
eine schalldämpfende
Funktion, die zur Schalldämpfung
der Einheit beiträgt,
oder gegenüber
Stößen bzw.
Spannungen erfüllen,
indem sie mögliche
Stöße bzw.
mechanische Verformungen absorbiert. Sie kann auch Toleranzen zwischen
den Abmessungen einer Karosserie ausgleichen. Dazu kann es vorteilhaft
sein, dass die strukturgebende Schnur angepasste viskoelastische
Eigenschaften hat.
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In
einer speziellen Ausführungsform
besteht die strukturgebende Schnur aus einem schaumförmigen Material,
das durch chemisches Aufschäumen eines
Kunststoffs mittels eines chemischen Mittels (das entweder ein Additiv
oder eine reaktive Funktion des Kunststoffs selbst sein kann), das
ein Gas freisetzt, das den Kunststoff expandiert, oder physikalisches
Aufschäumen
des Kunststoffs durch ein Gas, das ihm beigemischt wird, um ihn
zu expandieren, hergestellt wird.
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Ein
weiterer Typ der Schaumbildung oder Expansion besteht im Zusatz
von expandierten oder expandierbaren Mikrokugeln, beispielsweise
der Marke EXPANCEL von Akzo Nobel, oder von Glasmikrokugeln, beispielsweise
der Marke ARMOSPHERES von A. M. L. International bzw. E-SPHERES
von Envirospheres Pty Ltd.
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Von
den Materialien, die zur Herstellung der strukturgebenden Schnur
verwendbar sind, sind beispielhaft weichgemachtes Polyvinylchlorid,
thermoplastische Elastomere oder Polyurethane, die gegebenenfalls
mit einem Elastomer modifiziert sind, wie Polyolefine oder Kautschuke,
insbesondere beispielsweise Butylkautschuk, EPDM (Ethylen-Propylen-Dien),
Nitrilkautschuk und Styrol-Butadien, zu nennen.
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Die
thermoplastischen Elastomere sind insbesondere verwendbar, um nicht-aufgeschäumte strukturgebende
Schnüre
zu bilden.
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Allgemein
bestehen die thermoplastischen Elastomere (TPE) aus Polymermischungen
oder aus Sequenzcopolymeren, die eine thermoplastische Phase und
eine Elastomerphase aufweisen, die gegebenenfalls im Fall der Copolymere
chemisch miteinander verknüpft
sind. Ein Beispiel dafür
ist das Produkt der Marke SANTOPRENE von AES, das aus einer Mischung
aus Polypropylen (PP) und EPDM, das in Form von Knoten vernetzt
ist, die in die kontinuierliche PP-Phase eingebettet sind, mit einem
variablen Gewichtsverhältnis
von PP zu EPDM besteht. Weiterhin sind Erzeugnisse auf der Basis
von Sequenzcopolymerketten mit Elastomersequenzen, insbesondere
gegebenenfalls hydriertes Isopren oder Butadien, die mit thermoplastischen
Sequenzen, insbesondere Polystyrol, verknüpft sind, beispielsweise die
Erzeugnisse der Marke KRATON von Shell, bekannt.
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Weiterhin
sind thermoplastische Urethane (TPU) bekannt, die in Form eines
nicht-reaktiven
Polymers zur Verfügung
stehen, das aus mehreren Polyolquellen erhalten worden ist, davon
mindestens eine Form eine Sequenz mit thermoplastischen Eigenschaften
und mindestens eine weitere Form eine Sequenz mit elastischen Eigenschaften.
Beispiele dafür
sind die Erzeugnisse PEARLTHANE bzw. PEARLCOAT von Merquinsa oder
ELASTOLLAN von Elastogran. Es kann auch eine Schnur auf der Basis
von Polyurethan mit einer großen
Vielfalt kommerziell erhältlicher
reaktiver Zusammensetzungen vom Typ Ein- oder Zweikomponentenzusammensetzung
gebildet werden. Beispielhaft sind insbesondere Einkomponentenzusammensetzungen
auf der Basis eines Polyurethanpräpolymers mit Polyester-, Polyether-,
Polycaprolacton-, Polyolefin- und Polysiloxangrundgerüst zu nennen.
Ein Präpolymer
mit endständigen
Isocyanatgruppen härtet
mit Feuchtigkeit mit einer gewissen Neigung zur Schaumbildung aus; ein
Präpolymer
mit endständigen
Siloxangruppen härtet
mit Feuchtigkeit ohne zu schäumen
aus. Ein Beispiel für
ein handelsübliches
Erzeugnis ist BETASEAL von Gurit Essex. Diese Polyurethanzusammensetzungen
können
durch ein Elastomer, insbesondere Nitrilkautschuk, SBR bzw. Butylkautschuk, ein
thermoplastisches Elastomer oder ein Polymer, das unvernetzbar ist
und eine gewisse Flexibilität
besitzt, wie ein Polyolefin bzw. weichgemachtes PVC, modifiziert
werden. Beispiele für
solche Zusammensetzungen, die zur Herstellung schaumförmiger oder zellulärer Materialien,
insbesondere durch Zugabe eines Treibgases, verwendbar sind, sind
in EP-A-0 326 704 oder EP-A-0 930 323 beschrieben.
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Das
Material der strukturgebenden Schnur kann außerdem organische oder anorganische
Füllstoffe
wie Talk, Siliciumdioxid, Calciumcarbonat und Aluminiumoxid enthalten.
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Vorteilhafterweise
hat die strukturgebende Schnur ein spezifisches Gewicht von unter
2,5 und insbesondere von etwa 0,8 bis 2,5 bei nicht zellulären Materialien
oder 0,1 bis 1 bei schaumförmigen
oder zellulären
Materialien.
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Die
Verbundklebeschnur umfasst weiterhin eine Haftschicht, die vorgesehen
ist, die Verbindung des modularen Elements mit dem Rahmen oder einer anderen
Fläche
herzustellen. Diese Haftschicht wird ausgewählt, um während des Lagerzeitraums inert zu
bleiben und zum Zeitpunkt des Einbaus aktiviert werden zu können.
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In
speziellen Ausführungsformen
besteht die Haftschicht aus einem Haftmittel, das durch Wärme, Licht
bzw. chemisch aktivierbar oder mit Feuchtigkeit reaktionsfähig ist
und/oder eine permanente Klebkraft (Tack) hat. Dabei kann ein und
dasselbe Haftmittel mehrere dieser kumulierten Eigenschaften aufweisen.
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Vorteilhafterweise
besteht die Haftschicht aus einem Haftmittel, das von einem abziehbaren Film
geschützt
wird.
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Die
thermische Aktivierung erfordert im Allgemeinen, dass das Haftmittel
Temperaturen ausgesetzt wird, welche die Umgebungstemperatur in
jeder Jahreszeit eines gemäßigten Klimas übersteigen;
daher ist es im Allgemeinen nicht erforderlich, einen speziellen
Schutz vorzusehen, um das Haftmittel während des Lagerzeitraums unwirksam
zu machen. Auf dieselbe Weise ist ein Haftmittel, das durch ein bestimmtes
chemisches Reagens aktivierbar ist, im Allgemeinen gegenüber der
umgebenden Atmosphäre
unempfindlich. Ein Haftmittel, das durch sichtbares Licht photoaktivierbar
ist, kann vorteilhafterweise mit einem opaken Film vor Licht geschützt werden.
Ein mit Feuchtigkeit reaktives Haftmittel muss, um über einen
längeren
Zeitraum lagerfähig
zu sein, mit einem Sperrfilm vor Feuchtigkeit geschützt werden. Ein
Haftmittel mit permanenter Klebkraft muss während seiner Lagerung vor jedem
Kontakt geschützt werden.
In allen Fällen
ist ein Schutzfilm, selbst wenn er nicht zwingend ist, wünschenswert,
um zu vermeiden, dass die Oberfläche
des Haftmittels mit Staub verschmutzt wird, der die endgültige Haftverbindung stören kann.
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Dabei
kann als Film ein Kunststofffilm, insbesondere aus Polyethylen,
Polyester, Polyvinylchlorid oder Polyvinylidenchlorid, der gegebenenfalls
mit einer Siliconschicht, speziell einer Fluorsiliconschicht, überzogen
ist, um insbesondere eine Haftschicht auf Silikonbasis zu schützen, verwendet
werden. Der Film kann auch mit einer Schicht aus einem Metall, speziell
Aluminium, verstärkt
werden.
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Beispiele
für Haftmittel
mit thermischer Aktivierung umfassen Kunststoffe vom Typ Epoxidharz, Polyurethan,
Polyether oder Polyester, speziell Polyacryl-, Polyoxyalkylen- und
Polyvinylkunststoffe, sowie Thermoplaste vom Typ Polyolefin, speziell
Polyethylen bzw. Polypropylen, und Polyamid. Dabei kann die Haftschicht
vorteilhafterweise aus einem Heißschmelzklebstoff bestehen,
von welchen Butylkautschuke, speziell Styrol-Butadien-Kautschuke, Ethylen-Vinylacetat-Copolymere (EVA),
Polyamide, Polyaminoamide oder abgeleitete Copolymere und Zusammensetzungen
auf Polyurethanbasis bekannt sind. Das Haftmittel kann Härter oder
Initiatoren der Vernetzung enthalten, die von Wärme aktiviert werden.
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Haftmittel,
die mit Feuchtigkeit reagieren oder aushärten, können aus gegebenenfalls blockierten
Polyurethanpräpolymeren
mit endständigen
Isocyanatgruppen oder aus Silanol, Siliconen und Polymercaptoverbindungen
ausgewählt
werden.
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Chemisch
aktivierbare Haftmittel können
insbesondere durch Oxidation aushärtende Reagenzien oder Zusammensetzungen
sein, die ein Haftmittel und einen Initiator für das Aushärten, der umkapselt oder durch
Wärme aktivierbar
ist, umfassen.
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Was
die Verwendung des Additivs betrifft, um die Haftschicht zu bilden,
so wird vorteilhafterweise ein Haftmittel vom Typ Heißschmelzklebstoff,
der in der Lage ist, im geschmolzenen Zustand eingesetzt zu werden,
oder ein Haftmittel, das flüs sig
ist bzw. sich in einem flüssigen
Träger
befindet, insbesondere als organische Lösung oder wässrige Suspension/Dispersion,
die durch Verdampfung des flüssigen Trägers bzw.
Verdünnungsmittels
eine Haftschicht bildet, verwendet.
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Das
Haftmittel wird vorteilhafterweise ausgewählt, damit es sich mit dem
Material der strukturgebenden Schnur verträgt, wobei es auch möglich ist, die
Innenseite der Haftschicht und/oder die Oberfläche der strukturgebenden Schnur
mit Haftungsverstärkern
bzw. Primern zu behandeln oder ein weiteres Haftmittel zwischen
der strukturgebenden Schnur und der Haftschicht einzufügen.
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Die
Verbindung der Haftschicht mit der strukturgebenden Schnur kann
vorteilhafterweise dadurch verstärkt
werden, dass mindestens eine der Oberflächen von strukturgebender Schnur
und Haftschicht, die sich miteinander in Berührung befinden, texturiert ist.
Dabei hat das Texturierungsrelief den Effekt, die Kontaktfläche der
beiden Bereiche der Verbundklebeschnur zu vergrößern und damit die Haftung
zu verstärken.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
erlaubt es vorteilhafterweise, die Verbundklebeschnur zu formen,
um das Klebemuster wiederzugeben, vorteilhafterweise, wenn dieses
Muster eine geschlossene Kurve ist, der insbesondere wenigstens
ein Teil des Umfangs des modularen Elements folgt. Das Verfahren
erlaubt außerdem,
den Querschnitt der Verbundklebeschnur zu formen, damit er sich
perfekt an den Zwischenraum anpasst, der im fertigen Verband für ihn reserviert
ist.
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Entsprechend
einer Ausführungsform
besteht die strukturgebende Schnur mit dem modularen Element aus
einem Stück.
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Entsprechend
einer weiteren Ausführungsform
wird zunächst
eine Verbundklebeschnur hergestellt, die eine strukturgebende Schnur
umfasst, die einerseits mit der Haftschicht verbunden ist und andererseits
eine Bindungsfläche
aufweist, und wird anschließend
die Verbundklebeschnur mit der Bindungsfläche auf das modulare Element
geklebt. In diesem Fall kann die zuvor gebildete Verbundklebeschnur
mit einer Haftfläche
als Bindungsfläche
auf der Seite versehen werden, auf welcher das modulare Element
vorhanden ist, oder das modulare Element weist selbst eine Haftfläche auf,
wobei gegebenenfalls das modulare Element an der Verbundklebeschnur
anhaftet, da es (oder wenigstens ein Teil davon) im Kontakt mit
der Verbundklebeschnur aus einer an dieser anhaftenden Masse gebildet
worden ist.
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In
allen vorhergehenden Ausführungsformen kann
die Verbundklebeschnur durch Aufbringen der Haftschicht in ein Formnest
und Formgebung der strukturgebenden Schnur im Formnest durch Aufbringen
eines Materials, das formbar und an die Haftschicht angepasst ist,
im Formnest gebildet werden. Wenn die strukturgebende Schnur aus
einem Stück mit
dem modularen Element gebildet ist, kann das modulare Element (oder
wenigstens ein Teil davon) direkt derart auf der Haftschicht geformt
werden, dass das modulare Element (oder der Teil des modularen Elements)
und die Verbundklebeschnur gleichzeitig hergestellt werden.
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Wenn
die Verbundklebeschnur getrennt von dem modularen Element geformt
wird, kann die Verbundklebeschnur entweder auf ein vorgefertigtes modulares
Element übertragen
oder das modulare Element im Kontakt mit der Verbundklebeschnur
in dem Formnest geformt werden. Die strukturgebende Schnur kann
dann in der Form und/oder nach Übertragung
der Verbundklebeschnur auf das modulare Element aushärten gelassen
werden.
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Das
formbare Material kann in einer geschlossenen Form durch Einspritzen
einer Flüssigkeit
aufgebracht werden. Es kann auch mittels beweglicher Verteilungsmittel,
wobei die Form feststehend ist, oder auch durch feststehende Verteilungsmittel,
wobei dann die Form beweglich ist, ein viskoses oder pastöses Material
in ein Formnest extrudiert werden.
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Das
Formgebungsverfahren eignet sich auch für die Herstellung einer homogenen
Klebeschnur (die kein Verbund ist), die das Klebmuster wiedergibt,
wobei diese Schnur auf einer Seite geschützt oder aktivierbar ist und
eine Bindungsfläche mit
dem modularen Element aufweist. Die homogene Klebeschnur kann in
einem Formnest, gegebenenfalls einen Schutzfilm umfassend, durch
Spritzgießen oder
Extrudieren eines viskosen Materials in das Formnest erhalten werden.
Dieses Merkmal, bei welchem die Klebeschnur keine Verbundklebeschnur, sondern
eine homogene Schnur ist, ist ebenfalls im Erfindungsumfang enthalten,
und alle Maßnahmen oder
Abwandlungen, die zuvor beschrieben oder beansprucht worden sind
oder anschließend
in dieser Patentanmeldung beschrieben oder beansprucht werden, welche
die Formgebung der strukturgebenden Schnur und/oder der Verbundklebeschnur
in einer Form und die Übertragung
auf das modulare Element betreffen, treffen ebenfalls auf die Formgebung einer
Klebeschnur aus einem geeigneten gießfähigen oder extrudierbaren haftfähigen Material
zu.
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Insbesondere,
wenn die Klebeschnur von einem abziehbaren Film geschützt wird,
wird das formbare haftfähige
Material vorteilhafterweise aus Materialien ausgewählt, deren
Elastizitätsmodul
im unvernetzten Zustand ausreicht, um das Abziehen des Films ohne
Abreißen
des Materials der Schnur zu ermöglichen.
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Solche
Materialien umfassen insbesondere Systeme, die mit Feuchtigkeit
vernetzbar und in der Lage sind, von einem Sperrfilm vor Feuchtigkeit
geschützt
zu werden, speziell Systeme vom Typ vorzugsweise thermoplastisches
Einkomponenten-Polyurethan,
das gegebenenfalls mit einem Elastomer modifiziert ist. Ein vorteilhaftes
System ist ein Polyurethanpräpolymer
mit einem Polyester-, Polyether- oder Polyolefingerüst, das
beispielsweise aus einem Polyol und einem Polyisocyanat erhalten
worden ist, wovon mindestens eines ein wie zuvor beschriebenes Polymer- oder Oligomergerüst enthält.
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In
einer Abwandlung kann die Verbundklebeschnur durch Aufbringen einer
insbesondere gegossenen, zuvor gebildeten strukturgebenden Schnur auf
die Haftschicht im Formnest gebildet werden, wobei es die Übereinander-Anordnung
der zwei Teile in einer anderen Form erlaubt, die genaue Gestalt
der Verbundklebeschnur zu beherrschen. In dieser Abwandlung kann
die zuvor gebildete strukturgebende Schnur ein integraler Bestandteil
eines modularen Elements (oder eines Teils davon) sein, das (der) durch
Formgebung hergestellt worden ist.
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In
beiden Fällen
kann die Haftschicht in Gestalt eines zuvor gebildeten Bandes oder
eines flüssigen
bzw. viskosen reaktiven Materials in der Form aufgebracht werden.
Das Haftmittel kann auch durch Coextrudieren mit der strukturgebenden
Schnur zugeführt
werden.
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Vorzugsweise
wird zuvor auf die Oberfläche des
Formnests ein abziehbarer Schutzfilm als Entnahmehilfsmittel aufgebracht.
Dieser abziehbare Film kann vorteilhafterweise den Schutz der Haftschicht
bilden. Insbesondere kann der Film Sperreigenschaften gegenüber Feuchtigkeit
haben, um eine reaktive Haftschicht vor Feuchtigkeit zu schützen.
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Zum
Aufbringen einer getrennt hergestellten Verbundklebeschnur kann
ein Haftmittel zwischen der Verbundklebeschnur und dem modularen
Element angeordnet werden. Dieses Haftmittel kann dasjenige, das
zur Herstellung der Verbundklebeschnur verwendet worden ist, oder
ein anderes sein. In einer speziellen Ausführungsform umhüllt die
Haftschicht der Verbundklebeschnur vollständig die strukturgebende Schnur
und bildet gleichzeitig das Mittel zur Verbindung der Verbundklebeschnur
mit dem modularen Element und darüber hinaus des modularen Elements
mit dem Rahmen oder einer anderen Fläche zu seiner Anbringung.
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Eine
solche Verbundklebeschnur kann hergestellt werden, indem insbesondere
das Haftmittel um die gesamte strukturgebende Schnur coextrudiert wird,
wobei das coextrudierte Produkt in einem Formnest, das zuvor mit
einem Schutzfilm versehen worden ist, aufgebracht werden kann, um
seine endgültige
Form anzunehmen. Dabei ist unter Coextrudieren hier sowohl die Formgebung
der strukturgebenden Schnur, die gleichzeitig mit deren Ummantelung mittels
eines Extrudierkopfes, dem zwei extrudierbare Materialien zugeführt werden,
erfolgt, als auch die Zufuhr eines Haftmittels zu einem Extrudierkopf, durch
welchen eine insbesondere durch Extrudieren zuvor gebildete strukturgebende
Schnur durchläuft, zu
verstehen.
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In
einer anderen erfindungsgemäßen Ausführungsform
wird das Material der strukturgebenden Schnur ausgewählt, damit
es selbst haftfähig
ist und im nicht ausgehärteten
bzw. teilweise ausgehärteten Zustand
oder nach insbesondere thermischer Aktivierung am modularen Element
festklebt.
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Ein
bevorzugtes Herstellungsverfahren besteht im Aufbringen einer Haftschicht,
anschließend eines
die strukturgebende Schnur bildenden formbaren Materials in einem
Formnest, das vorteilhafterweise zuvor mit einem Schutzfilm versehen
worden ist, und danach im Pressen des modularen Elements an die
strukturgebende Schnur, um diese mit jenem zu verkleben. Danach
kann die Verbundklebeschnur gegebenenfalls wenigstens teilweise
in dieser Form aushärten
gelassen werden, die von dem modularen Element verschlossen ist,
bevor dieses herausgezogen wird, auf welchem nun die Verbundklebeschnur befestigt
ist, die gegebenenfalls einen Schutzfilm umfasst. Die Aushärtung der
strukturgebenden Schnur kann vorteilhafterweise außerhalb
der Form durch Abkühlung
oder Reaktion mit der Luftfeuchtigkeit durchgeführt oder vollendet werden.
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Ein
solches Auftragsverfahren durch Übertragung
einer Schnur, die aus einem mit einem Elastomer modifizierten Polyurethan
geformt worden ist, ist in dem Dokument US-5 164 136 beschrieben.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
erlaubt die Großserienfertigung
von modularen Elementen, die fertig sind, durch Verkleben eingebaut
zu werden, wobei diese Fertigung automatisiert werden kann. Der
endgültige
Einbau dieser modularen Elemente erfolgt sehr schnell und erfüllt die
Forderung nach Verkürzung
der Montagezeit von Einheiten wie Kraftfahrzeugen.
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Die
Erfindung hat außerdem
ein Verfahren zum Anbringen eines modularen Elements wie eines Dach-
oder Türmoduls
für ein
Kraftfahrzeug zum Gegenstand, das fertig ist, in einen Rahmen oder
auf eine andere Fläche
mittels einer Klebschnur geklebt zu werden, die entsprechend einem
Klebemuster aufgebracht wird und wie zuvor beschrieben hergestellt
worden ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Schutz abgezogen oder
die Haftschicht aktiviert und das modulare Element in dem Rahmen
oder auf einer anderen Fläche
befestigt wird.
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Weitere
vorteilhafte Merkmale und Einzelheiten werden anhand der Beschreibung
erfindungsgemäßer Ausführungsbeispiele
unter Bezugnahme auf die im Anhang befindlichen Zeichnungen näher erläutert, wobei
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1 eine
perspektivische Ansicht des Einbaus eines Dachmoduls in eine Automobilkarosserie,
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2 einen
Schnitt durch den Randbereich des mit einer Klebschnur versehenen
Dachmoduls und
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3 die
Herstellung der Klebeschnur zeigt und die
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4, 5, 6 und 7 zwei
Abwandlungen der Klebeschnur und ihre Herstellung zeigen und
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8 ein
weiteres erfindungsgemäßes Merkmal
mit einer homogenen Klebeschnur zeigt.
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Dazu
ist festzustellen, dass aus Gründen
der Verdeutlichung die Maßstäbe zwischen
den gezeigten Elementen nicht eingehalten worden sind.
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In 1 ist
eine perspektivische Ansicht des oberen Teils eines Automobils gezeigt,
das mit einem Dachmodul 1 versehen wird, das in eine Öffnung 2 der
Karosserie 3 eingepasst wird.
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Das
Dachmodul 1 ist in einer nicht eingebauten Position dargestellt,
um die Seite sichtbar zu machen, die zum Fahrzeuginneren zeigt.
Zur Erleichterung des Verständnisses
der Figur ist das Dachmodul ohne Zubehör oder Ausrüstungen gezeigt, wobei es jedoch
selbstverständlich
ist, dass alle üblichen
Ausrüstungen
wie eine Sonnenblende in dieses Modul integriert sein können.
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Der
Einbau des Dachmoduls 1 in die Karosserie 3 erfolgt über eine
Klebeschnur 4, die mit einem Steg 5 der Karosserieöffnung in
Berührung
gebracht wird. In diesem Fall hat das Klebemuster die Form des geschlossenen
Rahmens, der entlang des Umfangs des Dachmoduls läuft. Die
Klebeschnur 4 stellt die Befestigung des Moduls 1 in
der Karosserie 3 sicher und kann auch eine Funktion wie
diejenige der Abdichtung zwischen dem Innenraum und dem Außenraum,
die von diesen zwei Teilen begrenzt werden, ausüben.
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Die
Struktur der Schnur 4 ist erfindungsgemäß eine Verbundstruktur und
in 2 sichtbar, in welcher auch die Struktur des Moduls 1 dargestellt ist.
In dieser Figur ist das Modul gezeigt, wie es vor dem Einbau in
das Fahrzeug ist.
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In
der veranschaulichten Ausführungsform hat
das Modul 1 eine Sandwichstruktur mit einem Außenblech 6,
einer Zwischenmasse 7 und einer Innenverkleidung 8.
Die Klebeschnur ist am Umfang des Moduls 1 auf der Verkleidung 8 oder
daneben angeordnet.
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Die
Verbundklebeschnur wird von einer mit dem Modul 1 verbundenen
strukturgebenden Schnur 9 und einer Haftschicht 10,
die fest mit der strukturgebenden Schnur verbunden und mit einem
Film 11 geschützt
ist, gebildet. Die strukturgebende Schnur 9 hat einen Querschnitt,
der in Abhängigkeit
von dem zwischen dem Modul 1 und dem Steg 5 erlaubten
Abstand bemessen ist. Der Querschnitt ist hier im Wesentlichen kreisförmig dargestellt,
er kann jedoch eine beliebige andere Form haben, die insbesondere an
die spezifische Form des Stegs 5 angepasst ist. Um ihre
Abdichtungsfunktion zu erfüllen
und gegebenenfalls Fertigungstoleranzen der Karosserie auszugleichen,
ist die strukturgebende Schnur 9 vorteilhafterweise aus
einem viskoelastischen Material wie dem Erzeugnis der Marke BETASEAL
von Gurit Essex und vorzugsweise mit einem spezifischen Gewicht
von etwa 1, das für
die Steifigkeit des Verbands vorteilhaft ist, hergestellt.
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Auf
der anderen Seite des Moduls ist die strukturgebende Schnur 9 mit
einer Haftschicht 10 versehen, die mindestens einen Teil
der Oberfläche der
Schnur 9 bedeckt. Die Schicht 10 hat etwa die Form
eines im Wesentlichen ebenen Bandes mit variabler Dicke. Vorteilhafterweise
wird eine Menge des Haftmittels 10 verwendet, die so klein
wie möglich
ist, um eine wirkungsvolle Klebverbindung sicherzustellen, während die
strukturgebende Schnur 9 wenigstens etwa 50% des Volumens
der Verbundklebeschnur 4 einnimmt. Ein bevorzugtes Haftmaterial
ist ein Haftmittel mit ständiger
Klebekraft (Tack) oder auch ein mit Feuchtigkeit aushärtendes
Polyurethan. Die Aufgabe des Films 11 ist es im Allgemeinen,
während
des Lagerzeitraumes beim Hersteller des Moduls oder beim Automobilbauer
zu verhindern, dass die Klebeschnur mit Staub verschmutzt wird,
und einen Kontakt mit einer anderen Oberfläche als der endgültigen Montagefläche, durch
welchen eine Beschädigung
der Haftschicht 10 verursacht werden würde, zu verhindern. Er hat
auch die Aufgabe, die Haftschicht 10 vor äußeren Faktoren,
insbesondere Feuchtigkeit, Licht und Sauerstoff, die in der Lage sind,
ihre ungewollte Aktivierung auszulösen, zu schützen.
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Die
Herstellung der Verbundklebeschnur ist in 3 veranschaulicht.
In dem Nest 12 einer Form 13 wird ein Film 11 angeordnet,
dessen sich mit der Form in Kontakt befindende Seite (welche die
Außenseite
des Films wird, nachdem die Schnur 4 fertiggestellt ist)
aus Polyethylen sein kann, um als Formentnahmehilfsmittel zu dienen.
Auf der Innenseite des Films 11 wird eine Haftschicht 10 in
Form eines abwickelbaren Bandes, eines fluiden bzw. viskosen Materials,
insbesondere eines Heißschmelzklebstoffs
im geschmolzenen Zustand, oder eines Haftmittels, das flüssig ist,
sich in einer organischen Lösung
oder in einer wässrigen
Dispersion befindet, aus welcher das Lösungsmittel oder Verdünnungsmittel
verdampft werden muss, aufgebracht und im Formnest geformt. Anschließend wird
auf der Haftschicht 10 das Material der Schnur 9,
beispielsweise mittels einer Extrudierdüse 14, die entlang
des Formnests 11 in einem geschlossenen Kreis bewegt wird,
aufgebracht. So kann eine Schnur mit der Form eines Rahmens ununterbrochen
gebildet werden, wobei kein Dichtheitsfehler auftritt. Die Düse 14 kann
einen festgelegten Querschnitt haben, um dem Material der Schnur 9 eine
vorläufige
Form zu verleihen, die dann im Formnest 12 der Form 13 vollendet
wird.
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Nach
dem Aufbringen des Materials der Schnur 9 kann die Verbundklebeschnur
am Dachmodul 1 angebracht werden, indem sie auf dieses übertragen
wird: Das Dachmodul 1, das gestrichelt gezeichnet ist,
wird (in Richtung der Pfeife F) an die Oberfläche 15 der noch nicht
ausgehärteten
Schnur 9 gepresst, wobei das Material spontan an der Oberfläche des
Moduls anhaftet. In einer Abwandlung kann eine ergänzende Schicht
aus einem Haftmittel, das gegebenenfalls mit demjenigen der Schicht 10 identisch
ist, auf die Oberfläche
der gegebenenfalls noch nicht ausgehärteten Schnur 9 (wenn
das Material der strukturgebenden Schnur 9 nicht spontan
an dem Material des Moduls 1 anhaftet) gedrückt werden.
Diese zweite Schicht bildet dann die Haftfläche 15 der Schnur 9.
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Nach
einer mehr oder weniger langen Ruhezeit, je nach den verwendeten
Materialien, kann das Dachmodul 1 von der Oberfläche der
Form zusammen mit der Verbundklebeschnur 4, die mit seiner Oberfläche verbunden
ist, abgenommen werden. Der Film 11 wird ebenfalls mit
aus dem Formnest entnommen und bleibt an der Haftschicht 10 haften,
die er von da an vor Staub und/oder Feuchtigkeit schützt.
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Das
so mit der Klebeschnur 4 versehene Modul 1 kann
einen Zeitraum lang belassen, der für das Aushärten oder die Annahme der Struktureigenschaften
der Schnur 9 ausreicht, und anschließend vor seiner Verwendung
zum Einbau in ein Fahrzeug gelagert werden.
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Der
Einbau erfolgt einfach, indem der Schutzfilm 11 abgezogen
und die Schnur 4 an den Steg 5 angedrückt wird.
Bei einem thermoaktivierbaren Haftmittel kann zunächst die
Haftschicht, insbesondere durch eine Infrarotquelle, erwärmt oder
das Modul 1 am Steg 5 angeordnet und anschließend erwärmt werden,
wodurch die Klebschnur auf die Temperatur gebracht wird, die für die Aktivierung
des Haftmittels erforderlich ist, beispielsweise, indem der Steg 5 von
innen erwärmt
wird.
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In 4 ist
eine erfindungsgemäße Ausführungsform
der Verbundklebeschnur 4 gezeigt; in welcher die Fläche der
Haftschicht 10, welche die Verbindung mit der strukturgebenden
Schnur 9 eingeht, texturiert ist, um die Kontaktfläche zwischen
diesen beiden Teilen der Verbundklebeschnur zu vergrößern. Eine
solche Haftschicht kann insbesondere durch Aufbringen eines haftfähigen Materials
durch eine Düse 14 mit
geeignetem Querschnitt in dem Formnest 12 hergestellt werden.
Die Verbundklebeschnur wird anschließend vorzugsweise erhalten,
indem ein viskoses oder pastöses
Material auf die texturierte Fläche
der Haftschicht 10, wie in 5 gezeigt,
extrudiert wird. Das extrudierte Material der Schnur 9 schmiegt
sich an die Kontur der texturierten Seite der Schicht 10 entlang
einer Kontaktfläche
an, die größer als
bei einem planen Kontakt ist, woraus eine bessere Haftung resultiert.
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In 6 ist
eine erfindungsgemäße Ausführungsform
gezeigt, in welcher für
die Verbundklebeschnur eine strukturgebende Schnur 7a verwendet wird,
die mit der Schicht 7 des modularen Elements aus einem
Stück geformt
ist.
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Die
Herstellung dieser Ausführungsform
ist in 7 veranschaulicht.
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Hier
wird eine untere Form 13 mit einem Formnest 12 verwendet,
das ähnlich
dem der vorhergehenden Ausführungsform
und vertieft im Boden eines ersten Formnests 16 ist, das
sich über
fast die gesamte Oberfläche
der Form 13 erstreckt.
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In
dem Formnest 12 der unteren Form 13 werden wie
zuvor der Film 11 und das Haftmittel 10 aufgebracht.
Anschließend
wird die Verkleidung 8 im mittigen Teil des Formnests 16 der
Form 13 aufgebracht.
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In
das Formnest 12 und auf der Verkleidung 8 wird
im Formnest 16 die integrale Masse aus einem Zwischenmaterial 7 wie
Polyurethan aufgebracht.
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Anschließend wird
das Blech 6 angelegt und das Ganze mit einer oberen Form 17 gepresst.
So werden gleichzeitig Modul und Verbundklebeschnur gebildet.
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In
einer erfindungsgemäßen Abwandlung kann
eine strukturgebende Schnur 9 gebildet werden, indem in
dem Formnest 12 ein erstes Polyurethan mit stark viskoelastischem
Charakter aufgebracht und anschließend die Zwischenmasse 7 mit einem
steiferen zweiten Polyurethan geformt wird.
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In
einer weiteren Abwandlung kann die Zwischenmasse 7 durch
Spritzgießen
des Materials in das von den beiden Formhälften 13 und 17 gebildete Formnest
geformt werden, worin zuvor einerseits der Film 11, die
Haftschicht 10 und die Verkleidung 8 und andererseits
das Blech 6 angeordnet worden sind.
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In 8 ist
ein weiteres erfindungsgemäßes Merkmal
veranschaulicht, in welchem das modulare Element mit einer geschützten oder
aktivierbaren homogenen Klebeschnur vorausgestattet ist. Dabei ist die
Struktur des Dachmoduls 1 gleich der des Moduls von 2 oder 4.
Es ist mit einer Klebeschnur 18 versehen, die auf dem Umfang
des Moduls auf der Verkleidung 8 oder neben ihr angeordnet
ist.
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Die
Klebeschnur 18 ist auf der ersten Seite mit dem Modul 1 verbunden
und auf der anderen Seite von einem Film 19 geschützt, wobei
die geschützte Seite
nach Abziehen des Films haftfähig
ist.
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Dazu
kann die Schnur 18 aus einem mit Feuchtigkeit vernetzbaren
Haftmittel bestehen, wobei der Film 19 eine Sperrfunktion
gegen die Feuchtigkeit hat und beispielsweise aus einem Polyethylen mit
niedriger Dichte besteht. Das verwendbare Haftmaterial kann aus
Systemen auf der Basis eines vorteilhafterweise thermoplastischen
Polyurethans, das gegebenenfalls mit einem Polymer, das speziell
ein Elastomer ist, modifiziert ist, ausgewählt werden, um dem Haftmittel
die gewünschten
mechanischen Eigenschaften zu verleihen. Von diesen Materialien sind
insbesondere Polyurethanpräpolymere
mit Polymer- oder Oligomergerüst,
insbesondere Polyether- und/oder Polyestergerüst, bevorzugt. Eine für diesen Zweck
geeignete, mit Feuchtigkeit vernetzbare thermoplastische Polymerzusammensetzung
kann durch Umsetzung von 2 Teilen eines Polyesterdiols, das unter
der Marke DYNACOLL® 7231 von der Gesellschaft
Degussa-Hüls
vertrieben wird, mit 1 Teil Isocyanatpräpolymer auf Polyetherbasis,
vertrieben unter der Marke LUPRANAT® MP130
von der Gesellschaft BASF, in der Wärme erhalten werden.
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Die
Herstellung der Schnur 18 findet auf eine ähnliche
Weise wie die weiter oben unter Bezugnahme auf 3 beschriebene
statt. In dem Formnest 12 einer Form 13 wird ein
hier mit der Bezugszahl 19 nummerierter Film angeordnet,
dessen sich in Kontakt mit der Form befindende Seite (welche nach
Entnahme des Moduls aus der Form die Außenseite des Films wird) vorteilhafterweise
aus Polyethylen ist und als Formentnahmehilfsmittel dienen kann.
Auf der Innenseite des Films 19 wird das Material der Schnur 18,
beispielsweise mittels einer Extrudierdüse 14, aufgebracht.
Die Abfolge der Arbeitsgänge
ist ähnlich derjenigen,
die bei der Beschreibung der 3 erläutert worden
ist.
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Insbesondere
kann die Übertragung
der Schnur 18 auf das Modul durch Pressen des Moduls an
die Schnur, die noch eine haftfähige
Oberseite für die
Verbindung mit dem Modul hat, stattfinden, wobei das Aushärten oder
Abbinden des Materials des Kerns der Schnur, indem das Ganze in
der Form gehalten wird, oder vorzugsweise nach Entnahme des Moduls,
an welchem ab jetzt die Schnur haftet, aus der Form erhalten werden
kann, indem einfach die freien Seiten der Schnur der in der Umgebung
befindlichen oder einer kontrollierten Feuchtigkeit ausgesetzt werden.
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In
einer anderen Abwandlung kann die Schnur 18 auf der Oberseite
mit einem weiteren Schutzfilm versehen werden, der ähnlich dem
Film 19 ist, und anschließend aus der Form entnommen werden,
um einer aushärtenden
oder abbindenden Behandlung unterworfen zu werden. Das Anbringen der
Schnur an dem Modul 1 kann dann in einer getrennten Station
stattfinden, wo der zweite Schutzfilm abgezogen wird, um eine gegenüber dem
Modul haftfähige
Fläche
freizulegen.
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In
einer anderen erfindungsgemäßen Ausführungsform
kann das Haftmittel aus Materialien ausgewählt werden, die durch Wärme, insbesondere Heißschmelzklebstoffe,
oder auf chemischem Wege aktivierbar sind. Es ist dann nicht mehr
zwingend, einen Schutzfilm 19 vorsehen zu müssen, obwohl
er immer noch bevorzugt ist, um die aktivierbare Oberfläche vor
Staub oder Schmutz zu schützen,
der in der Lage ist, die Aktivierung und/oder Haftung der aktivierten
Seite zu behindern.
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Die
Erfindung ist für
den speziellen Fall der Herstellung eines Dachmoduls beschrieben
worden, das fertig ist, in einen Rahmen geklebt zu werden, wobei
sie jedoch auf die Herstellung eines beliebigen anderen modularen
Elements angewendet werden kann, das vorgesehen ist, durch eine
Klebverbindung mit einem Karosserieelement oder dergleichen verbunden
zu werden. So ist die Herstellung von dekorativen, schützenden
oder anderen Teilen vorgesehen, die gegebenenfalls mit zusätzlichen
Funktionen versehen und fertig sind, mit einem ergänzenden
Teil mit einer Montagefläche,
die nicht notwendigerweise die Form eines Rahmens hat, verklebt
zu werden.