WO2020143961A1 - Haftvermittler für den einbau eines bauteils im fahrzeugbau - Google Patents

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agglomerate
layer
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    • C03C2218/30—Aspects of methods for coating glass not covered above
    • C03C2218/31—Pre-treatment

Definitions

  • the present invention relates to the use of an open-porous, nanostructured agglomerate layer, a method for pretreating a component in preparation for installing the component in a structural element for a vehicle, a pretreated component for vehicle construction, a method for installing a component in an intended structural element for a vehicle and a sliding roof system for a motor vehicle.
  • German published patent application DE 10 2016 215 461 A1 describes a glass cover unit for a roof system of a motor vehicle, the glass cover unit comprising a glass cover and a functional frame which is assigned to the underside of the glass cover.
  • the underside of the glass lid is equipped with a shatter protection film.
  • the edge of the plastic cover is encased in the glass cover and the functional frame is secured relative to the underside of the glass cover.
  • a profile strip arrangement made of a fiber-reinforced plastic material is applied to the splinter protection film in an edge area, whereby a better hold of the plastic foam in the edge area of the splinter protection film is achieved.
  • primers are usually chemical substances that improve and / or accelerate the adhesion between the materials to be joined.
  • chemical substances are used as primers that improve the adhesion properties of the surfaces of materials that are difficult to bond.
  • the object of the invention is to improve the adhesion between different components in vehicle construction and to simplify assembly.
  • the adhesion between components made of different materials on the one hand and in particular plastic encapsulation or plastic encapsulation on the other side is to be improved.
  • an open-porous, nanostructured agglomerate layer on a component is used as an adhesion promoter for the installation or assembly of the component in vehicle construction.
  • the expression "open-porous” here means that the pores of the agglomerate layer are open to the outside or are accessible.
  • nanostructured here means that dimensions (dimensions) of the agglomerate layer and / or of agglomerates of the agglomerate layer and / or distances or spaces, in particular gaps, between the agglomerates and / or pores of the agglomerate layer in the nanometer range, i.e. are in a range from 1 nm to 1000 nm.
  • the dimensions can be, for example, the average diameter of the agglomerates and / or the pores of the agglomerate layer and / or the average height or average thickness of the agglomerate layer, in particular in each case determined on the basis of scanning electron micrographs (SEM images) in plan view.
  • SEM images scanning electron micrographs
  • the nanostructured agglomerate layer is preferably produced as part of a pretreatment of the component.
  • the agglomerate layer Due to its open-porous design and its nanostructure, the agglomerate layer provides a particularly large interface and thus mediates a high level of adhesive strength between the component which has this open-porous, nanostructured agglomerate layer and another material.
  • This further material is preferably an initially liquid material which is subsequently applied.
  • the liquid material comes into contact with the open-porous, nanostructured agglomerate layer of the component, the liquid material penetrates into the porous structure. This then solidifies applied material, for example by solidification, in particular cooling, or hardening, and this results in intensive interlocking between the agglomerate layer and the subsequently applied material, whereby a positive, very resilient connection between the component and the subsequently applied, solidified material is produced.
  • agglomerate is to be understood as a conglomeration of smaller particles to form a firm bond.
  • the agglomerates of the agglomerate layer are thus made up of smaller particles, which in turn can possibly be made up of even smaller particles.
  • “agglomerate” is understood below to mean the largest possible individually recognizable structural unit.
  • an “adhesion promoter” in the sense of the present invention means that the nanostructured agglomerate layer ensures a firm and durable connection of the correspondingly pretreated component with a subsequently applied material, which is preferably applied in liquid form.
  • pretreatment means that surfaces of the component are provided with the nanostructured agglomerate layer at least in sections.
  • the material subsequently applied is preferably a plastic melt, which is applied in particular as plastic encapsulation or as plastic encapsulation.
  • a polymer melt preferably a polyurethane melt
  • the nanostructured agglomerate layer thus preferably serves as an adhesion promoter for a plastic encapsulation or a plastic encapsulation, in particular a polymer encapsulation or a polymer encapsulation, preferably a polyurethane encapsulation or polyurethane encapsulation.
  • Such overmolding or foaming with a plastic material is already used in many areas of vehicle construction, for example for the manufacture of sunroof elements in order to form-fit one or more components.
  • the adhesion of the plastic material to the component to be enclosed can be considerably improved with the proposed use of a nanostructured agglomerate layer. If the component is to be edged with the plastic material on the edge and / or all around, it is expedient that only the person concerned Edge area of the component is provided with the open-porous, nanostructured agglomerate layer. In principle, however, other areas of the component can also be provided with the agglomerate layer.
  • polyurethane foam known per se is in particular a polyaddition between a polyether polyol and a polyisocyanate compound, for example a diisocyanate compound, which is produced in the presence of a blowing agent.
  • a polyurethane foam or generally for a polymer foam are known to the person skilled in the art.
  • Known polyurethane foaming systems can preferably be used for polymer foaming.
  • the urethane group of the plastic is used to generate the polymer through the addition reaction between an isocyanate and a diol.
  • the basic components of a polyurethane foam system are therefore polyols, polyisocyanates and, if necessary, auxiliaries.
  • foaming systems are known and are already widely used in body construction. Due to the proposed use of a nanostructured agglomerate layer as an adhesion promoter, such resilient systems can be used to produce very robust connections, for example between glass and the polymer of the foam or also between other materials and the polymer of the foam.
  • the proposed use is suitable for a polyurethane foam on the edge, in which, for example, the proposed nanostructured agglomerate layer is applied along edge regions of a surface of a glass.
  • the glass element can be inserted into the structural elements provided for a vehicle, such as, for example, in a functional frame for holding functional components of a sliding roof system, and can be overmolded with a liquid polymer melt in the context of the known polymer foam, so that the Polymer melt surrounds the component (s) for fixation and subsequently solidifies, whereby the teeth form a firm bond within the porous structure of the agglomerate layer.
  • the subsequently applied, preferably initially liquid material, for example the polymer melt can be solidified in particular by changes in temperature.
  • a polymer melt e.g. B.
  • a polyurethane melt solidifies and solidifies the polymer melt when cooling.
  • a resin or a vulcanizate can be used, which is hardened by an increase in temperature.
  • synthetic rubbers such as ethylene propylene diene monomer rubber (EPDM) can be used.
  • EPDM ethylene propylene diene monomer rubber
  • melting of natural materials can also be used for the encapsulation or foaming of the component.
  • the subsequently applied, preferably initially liquid, material can be a curable precursor of a polymer, in particular curable by anionic or cationic polymerization, by polyaddition or by the action of UV radiation.
  • the subsequently applied, preferably initially liquid, material can be a UV-curable polymer.
  • the subsequently applied, preferably initially liquid, material can be a hardenable, in particular cold-hardenable, adhesive, in particular in the form of a one-component adhesive or two-component adhesive.
  • the open-porous, nanostructured agglomerate layer is a column-containing agglomerate layer.
  • the column-containing agglomerate layer preferably has agglomerates spaced apart from one another.
  • the agglomerates are preferably broadened upwards at least in sections.
  • the columns of the agglomerate layer in particular have an average column width of 3 nm to 500 nm, preferably 10 nm to 200 nm, particularly preferably 20 nm to 150 nm, as can be determined from scanning electron micrographs in plan view.
  • the gap width between two adjacent agglomerates of the agglomerate layer corresponds to the shortest connecting line between their agglomerate edges in an SEM image.
  • the gap width can be obtained by averaging over many neighboring agglomerates. Depending on the average agglomerate size and / or the average column width, a suitable enlargement can be selected for a corresponding optical evaluation and therefore for a determination of the average column width.
  • the agglomerate layer described in this paragraph is particularly preferably a silicon dioxide agglomerate layer, i.e. an open-porous, nano-structured, column-containing silicon dioxide agglomerate layer.
  • the nanostructured agglomerate layers described in the last paragraph are particularly suitable as adhesion promoters for the installation of components in vehicle construction.
  • the gaps which are preferably formed by the mutual spacing of agglomerates of the agglomerate layer, provide sufficiently large spaces for a subsequently applied, preferably initially liquid material (for example polymer melt) created, whereby an effective interlocking between the material and the agglomerate layer can be achieved.
  • An at least sectionally widening shape of the agglomerates leads to the formation of undercuts, so that when the subsequently applied material penetrates, the penetrated, solidified, in particular solidified, material becomes entangled within the agglomerate layer. Even if there are no chemical bonds between the solidified, in particular solidified, material melt and the surface of the agglomerate layer, the penetration of the liquid material into the pores of the nanostructured agglomerate layer results in a very strong connection due to the intensive interlocking.
  • the agglomerates of the nanostructured agglomerate layer can have an average diameter of 10 nm to 1000 nm, in particular 50 nm to 600 nm, determined on the basis of an SEM image in plan view.
  • the agglomerates can be detected in the SEM image as discrete structural units in the form of their respective maximum expansion area parallel to the surface of the component and their respective dimensions can be determined by optical evaluation of the SEM image. The largest diameter value of this expansion area is considered as the average diameter.
  • the average diameter can be obtained by averaging over many agglomerates.
  • a suitable magnification can be selected for a corresponding optical evaluation and therefore a determination of the average agglomerate diameter based on the SEM image.
  • a nanostructured agglomerate layer that can be used in the context of the proposed use is preferably produced by a plasma-assisted chemical vapor deposition, which can be carried out, for example, in a microwave-plasma application process.
  • the open-porous, nanostructured agglomerate layer can be applied at least in sections to at least one surface of the component.
  • the plasma-assisted chemical vapor deposition and suitable devices for carrying out this method are known to the person skilled in the art.
  • the chemical deposition is supported by a plasma. The method is based on bringing a reactive starting compound or a monomer compound in the gaseous state into contact with the surface to be coated, for example in a reaction chamber, with sufficient energy.
  • the conditions for the plasma-assisted chemical vapor deposition are set such that an open-porous, nanostructured agglomerate layer is formed, in which the growing agglomerates form a structure which forms the teeth and, if necessary, undercuts during a later application allow liquid material, such as a polymer melt, so as to allow a firm connection between the agglomerate layer and the material to be applied later.
  • liquid material such as a polymer melt
  • Starting compounds or monomers can, for example, hydrocarbons,
  • Alkyl compounds can in particular be alkyl compounds of titanium, zinc, tin, tantalum or silicon. According to the invention, the use of a siloxane can be particularly preferred, so that in the plasma-assisted chemical
  • the corresponding gases and substances in particular the process gas and / or evaporated coating materials (precursor), are introduced into a reaction chamber in which the component to be coated is located.
  • Appropriate arrangement of microwave antennas for example in the form of head lamps, can result in local plasma generation, so that the formation of the agglomerate layer can be carried out in targeted areas of the component.
  • the generation of the agglomerate layer is completed, if appropriate conditions are set, for example within a few seconds, for example 20 seconds.
  • the microwave energy is particularly suitable for the plasma generation for the purposes according to the invention, since a particularly high deposition rate can be achieved due to the high electron density, so that the nanostructured agglomerate layer can be generated very specifically and quickly.
  • the agglomerate layer on the component is generated in the intended areas by the energy input and the plasma generated.
  • the excited, radicalized precursors interact with the surface of the substrate.
  • siloxanes can preferably be used as precursors.
  • Hexamethyldisiloxane (HMDSO) is particularly suitable.
  • HMDSO Hexamethyldisiloxane
  • a silicon dioxide agglomerate layer is formed, the agglomerates widening at least in sections, so that this layer is suitable for very effective interlocking with a subsequently applied, preferably liquid, material.
  • the process chamber can be equipped with gas showers, for example.
  • the process of layer formation with air cooling is preferably carried out under low pressure conditions.
  • the conditions for the coating can also be set so that a closed silicon dioxide coating is first produced on the surface of the component.
  • An open-pore silicon dioxide agglomerate layer which serves as an adhesion promoter in the sense of the inventive concept, is then produced on the closed silicon dioxide layer. This has the advantage that a particularly firm application of the agglomerate layer on the substrate or the component is possible.
  • the nanostructured agglomerate layer can be formed from an inorganic material, such as, for example, an oxide, nitride, oxynitride, carbide or a mixture or a mixed phase of these materials.
  • an open-porous, nanostructured agglomerate layer on a component as an adhesion promoter for the installation of the component can be used for very different components and component materials.
  • this use is suitable for metallic components, for example for metal sheets, frames or other body parts, or for plastic parts or plastic foils or for steel strips or Teflon strips or ceramic parts or other elements that can be used in vehicle construction.
  • Other possible uses are in gluing panels, for example plastic panels, or in the assembly of frames, other body parts, brackets, roller blind shafts, sliding elements or the like.
  • the proposed use can also be used in the preparation of the adhesive area for seals or for the adhesive bonding of spring steel strips to knitted fabrics or for a coating in the sealing area of butyl.
  • the proposed use is particularly suitable for the assembly of metal inserts which are fixed by means of plastic extrusions.
  • the proposed use is suitable for the installation of components in structural elements in vehicle construction, in which the components are used in any way or glued or otherwise connected to one another and in which an encapsulation or foaming or coating with a liquid and later solidifying material, in particular with a plastic melt (e.g. polyurethane foam) is provided.
  • a plastic melt e.g. polyurethane foam
  • the open-porous nanostructured agglomerate layer is used in a particularly preferred manner for components made of glass, that is to say for glass elements.
  • the glass elements can in particular be silicate glass elements, i.e. components made of silicate glass, or plastic glass elements, i.e. are components made of a plastic, such as polymethyl methacrylate (acrylic glass), polycarbonate or a blend of polycarbonate and acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer (ABS).
  • the proposed use can be used for a glass roof element, in particular for a sliding roof element, which is inserted into a functional frame, preferably a metallic functional frame, which foams around the edge with a polymer, preferably polyurethane, for fixing the arrangement, or the edge with a hardenable precursor a polymer or a UV-curable polymer or a cold-curable adhesive.
  • the glass element can also be, for example, a fixed or movable window pane of a motor vehicle or another body, for example a side window or a rear window or a windshield or another glass element. If the component is a glass element, the nanostructured agglomerate layer can be applied directly to the glass or, if available, to another coating or printing (e.g. screen printing) of the glass.
  • a very special advantage of the use according to the invention is that the component can be provided with the nanostructured agglomerate layer in the required areas and can then be stored for a longer period of time before the actual assembly or installation of the component in a further structural element provided for the vehicle is made.
  • the nanostructured agglomerate layer is stable over years, for example over ten years or even more, so that there can be a long period of time between the preparation of the components, i.e. the nanostructuring of the surfaces concerned, and the assembly and, for example, foaming with a polymer melt.
  • the preparation or pretreatment of the component and the assembly can therefore be decoupled in time. This is a considerable advantage over conventional procedures when assembling such components.
  • a primer is conventionally used as an adhesion promoter, for example between glass and a surrounding polymer foam, depending on the primer used, assembly should take place within a few weeks, for example a maximum of twelve weeks, since otherwise the effectiveness of the primer can no longer be guaranteed.
  • This time pressure is completely eliminated when using the nanostructured Agglomerate layers as adhesion promoters according to the present invention, since the nanostructured agglomerate layers are stable and act as effective adhesion promoters even after years, especially in connection with the foaming with polymer melts.
  • the longer storage times of the pretreated components that are possible as a result can offer considerable advantages for production processes.
  • the proposed use has the advantage that particularly effective adhesion, in particular of plastic encapsulation or encapsulation, can be achieved with the correspondingly pretreated component. There is no need for adhesive bonds, primers or the like.
  • the use according to the invention can easily be integrated into existing processes for vehicle construction. In addition, there is the considerable advantage of the long shelf life of the pretreated components, which can be used for the logistics and the assembly processes.
  • the invention further includes a method for pretreating a component in preparation for installing the component in a structural element for a vehicle.
  • a method for pretreating a component in preparation for installing the component in a structural element for a vehicle In this pretreatment, at least one surface of the component is provided, at least in sections, with an open-porous, nanostructured agglomerate layer as an adhesion promoter for a material to be applied later.
  • the structural element can be, in particular, a functional frame, preferably a metallic functional frame, particularly preferably for holding functional components of a sliding roof system.
  • the functional frame can be formed, for example, from a steel or aluminum alloy.
  • the agglomerate layer is applied or the agglomerate layer is produced on the component by a plasma-assisted chemical
  • Vapor deposition as described above. Before the agglomerate layer is produced, it is expedient to clean the surface of the component at least in the areas provided for the agglomerate layer.
  • the agglomerate layer in the corresponding areas of the component is generated in a particularly preferred automated manner.
  • Vapor deposition can take place within a reaction chamber.
  • methods and devices that are already known from the production of photovoltaic cells can be used for this.
  • the invention further comprises a pretreated component for vehicle construction which can be produced for this pretreatment process.
  • This pretreated component is in particular characterized in that an open-porous, nanostructured agglomerate layer is produced at least in sections on at least one surface of the component.
  • a particularly advantageous feature of the pretreated component is that the open-porous, nanostructured agglomerate layer is very stable when the component is stored.
  • the pretreated component or the nanostructured agglomerate layer of the component is stable for at least ten years and can therefore be stored for a correspondingly long time.
  • the invention further comprises a method for installing or assembling a component in a vehicle, in which an open-porous, nanostructured agglomerate layer on the component is used as an adhesion promoter.
  • this involves installing the component in a structural element for a vehicle.
  • at least one surface of the component is first provided with the above-described open-porous, nanostructured agglomerate layer as an adhesion promoter for later application of an initially liquid material.
  • the component pretreated in this way is inserted and / or placed in the structural element provided for the body.
  • the arrangement or the component can then be cast around with a liquid material, in particular with a plastic melt, to produce a material layer.
  • this material layer is preferably dimensionally stable or essentially dimensionally stable, "essentially dimensionally stable” means that the consolidated material can also have a certain flexibility, depending on the application.
  • “encapsulated” means that the component or the arrangement of the component, together with the structural element, is extrusion-coated in a manner known per se, for example with a polymer melt, or is foamed, for example, with a polyurethane foam system, or for example with a curable precursor of a polymer, a UV - Curable polymer or a curable, in particular cold-curable, adhesive is poured in.
  • Polymer melt here means a liquid polymer material or a liquid precursor of a polymer material that is subsequently solidified or solidifies
  • a liquid material can be used that is cured, for example, by an increase in temperature, such as a resin or a vulcanizate.
  • a liquid can be used ige curable, in particular a liquid by anionic or cationic polymerization, by polyaddition or by the action of UV radiation, precursor of a polymer, a liquid UV-curable polymer or a curable, in particular cold-curable, adhesive, for example in the form of a one-component adhesive or two-component adhesive.
  • the nanostructured agglomerate layer is produced only on edge regions of the component which are provided for the bordering with the material to be subsequently applied.
  • This method advantageously creates a toothing between the subsequently applied material and the porous structure of the agglomerate layer, which ensures effective adhesion promotion between the different materials.
  • a particularly advantageous feature of this method is that further adhesion mediation, for example by means of primers and / or further adhesives or the like, can be completely dispensed with.
  • the proposed method is suitable for a large number of applications in vehicle construction.
  • a component is generally cast or foamed with a polymer melt, with a liquid curable precursor of a polymer, a liquid UV-curable polymer or with a curable, in particular cold-curable, adhesive.
  • the vehicle can preferably be a motor vehicle, in particular an automobile, for example a passenger car.
  • Other possible uses are in aircraft construction or in rail vehicle construction or in the construction of high-speed transport systems or in shipbuilding.
  • the proposed method is particularly suitable for the assembly of a sliding roof system for a motor vehicle.
  • the invention therefore also includes a sliding roof system for a motor vehicle, which can be produced according to the proposed method.
  • This sunroof system preferably comprises a glass cover unit, which is formed by a glass cover, a functional frame and an edge-side polymer foam, in particular a polyurethane foam.
  • the sliding roof system can also comprise an edge-side polymer encapsulation or an edge-hardened adhesive.
  • On the underside of the glass cover there is an optional splinter protection film that is applied over the entire area.
  • the functional frame as a structural element for the motor vehicle preferably extends parallel or essentially parallel to corresponding edge regions of the glass cover and the optional anti-splintering film.
  • the functional frame can be formed by a frame-shaped metal support arrangement, for example made of a steel or aluminum alloy.
  • the functional frame serves to hold corresponding functional components of the sunroof system, which in particular relocate the Allow glass lid unit between a closed position, a fan position and an open position relative to a roof opening of the sliding roof system.
  • the edge-side polymer foam or polymer extrusion or the edge-hardened adhesive surrounds the glass cover, if necessary, together with the optional splinter protection film and fixes the functional frame relative to the underside of the glass cover, if necessary, together with the optional splinter protection film.
  • the polymer foam or polymer encapsulation that is dimensionally stable or essentially dimensionally stable after application and solidification, or the adhesive that is stable or essentially stable after application and curing, preferably extends all the way over the entire edge region of the glass cover, optionally together with the splinter protection film.
  • a circumferential sealing element for example a sealing bead or a sealing cord, which can be inserted into a corresponding circumferential groove of the functional frame, can be arranged on the side of the functional frame that faces the underside of the glass cover or the splinter protection film.
  • the glass lid is provided with the nanostructured agglomerate layer in the peripheral area in the peripheral area in the manner described.
  • the coating can be produced, for example, on a peripheral edge area on the underside of the glass lid and / or the agglomerate layer can alternatively or additionally be provided on the narrow side of the component on the edge, for example a C-cut.
  • the glass lid can then be placed on the frame or inserted or inserted into the frame.
  • the arrangement with the glass lid, optionally together with the splinter protection film, and the functional frame with a polymer melt, a curable liquid precursor of a polymer, a UV-curable polymer or a curable, in particular cold-curable, adhesive can be foamed or extrusion-coated or cast around, so that after the polymer melt has solidified, the precursor of the polymer, the UV-curable polymer, the curable, in particular cold-curable, adhesive or the polymer foam or the polymer coating, a stable bond is provided for the glass cover unit of the sunroof system.
  • the sunroof system manufactured according to the concept according to the invention is characterized by a particular stability and tightness.
  • the proposed use of the nanostructured agglomerate layer for the assembly of the sliding roof system offers particular advantages, since the appropriately pretreated glass element (glass lid) can be stored for many years, so that there are no constraints in this regard for the time sequences during assembly.
  • Figure 1 is an isometric view of a glass lid unit for a
  • Figure 2 a partial representation of the edge area of a
  • Figure 3 a partial representation of the edge area of a
  • Figure 4 an exemplary agglomerate morphology of the nanostructured
  • exemplary embodiments relate to a glass cover unit for sunroof systems of passenger cars.
  • the invention is not limited to this, but the proposed use of an open-porous, nanostructured agglomerate layer as an adhesion promoter can also be used for other applications, for example for luggage compartment covering systems, for sun protection systems, for door handle systems or for roof and rear rack systems.
  • the proposed use is particularly suitable for the fixation of inserts in vehicle construction which are fixed with plastic encapsulation or encapsulation.
  • Fig. 1 shows an oblique view of a glass cover unit 1 as part of a sliding roof system of a passenger car, which is provided for mounting in a roof area of the passenger car. The illustration is partially cut.
  • the glass cover unit 1 serves to close and release an opening of the sunroof system towards a vehicle interior.
  • the glass cover unit 1 comprises a glass cover 2, which is assigned to a metallic functional frame 3.
  • the glass cover 2 represents the component in the sense of the above statements.
  • the glass cover 2 can be a silicate glass cover, ie a component made of silicate glass, or a plastic glass cover, ie one made of plastic, such as polymethyl methacrylate, polycarbonate or a blend of polycarbonate and acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer, existing component, act.
  • the functional frame 3 as a structural element for the body serves to hold functional components of the sunroof system, not shown here. All around is a dimensionally stable or essentially dimensionally stable polymer foam, in particular polyurethane foam, 4, which fixes the functional frame 3 together with the glass cover 2.
  • FIG. 2 shows a section through the edge area of the glass cover unit 1 from FIG. 1.
  • the edge area of the glass cover 2 lies on the functional frame 3 at a certain distance.
  • a preferably all-round sealing element 5 is provided between the glass cover 2 and the functional frame 3, for example a sealing bead or a sealing cord, as it is known per se.
  • the underside of the glass cover 2 is provided, in particular in the area on the edge, with an open-porous, nanostructured agglomerate layer 6, which was preferably produced by a plasma-assisted chemical vapor deposition.
  • This agglomerate layer 6 serves as an adhesion promoter between the glass cover 2 and the polymer foam, in particular polyurethane foam, 4, which fixes the glass cover 2 and the functional frame 3. Due to the porous structure of the agglomerate layer 6, the initially liquid material of the polymer foam, in particular polyurethane foam, 4 can penetrate into the pores of the agglomerate layer 6 during assembly and form a tight interlocking between the polymer material of the foam 4 and the agglomerate layer 6 of the glass cover 2. It can further be provided that the narrow side of the glass cover 2 is also provided with the agglomerate layer 6 (not shown here). This can further improve the adhesion between the polymer foam 4 and the glass lid 2.
  • FIG 3 shows an alternative embodiment of a glass lid unit 10, in which the glass lid 2 is additionally equipped with a splinter protection film 7 on the underside.
  • the splinter protection film 7 can be connected to the glass cover 2, for example, by a flat, known adhesive bond.
  • the splinter protection film 7 can be provided with the agglomerate layer 6.
  • the narrow-side edge regions of the glass cover 2 can be provided with the agglomerate layer 6 (not shown here), so that good adhesion between the glass cover 2 with the splinter protection film 7 attached to it and the polymer encapsulation 4 is also achieved in this embodiment.
  • a polymer coating, a UV-cured polymer or a cured, in particular cold-cured, adhesive can also be provided.
  • 4 shows an example of an agglomerate morphology of the open-porous, nanostructured agglomerate layer 6. Shown is the diameter Di of an agglomerate applied to a component, in particular a glass cover 2, which is intended for installation in vehicle construction, which is shown in an SEM image as Diameter of its maximum expansion area appears, an agglomerate diameter D 0 , which can occur below the agglomerate layer surface and is smaller than Di, and the gap width di between two neighboring agglomerates.
  • the glass element that is to say the glass cover 2
  • the glass element is first pretreated accordingly in order to produce the nanostructured agglomerate layer, in particular in the edge regions and / or on the underside of the glass cover 2.
  • the pretreated glass lid 2 can be placed on the functional frame 3, which is inserted, for example, into a foam-coating tool, so that the pretreated surface of the glass lid 2 or, where appropriate, the splinter protection film 7 faces the functional frame 3.
  • the sealant 5 which may be provided can be inserted or applied.
  • a polyurethane foam 4 is produced in the foam tool.
  • the sealant 5 which is preferably provided providing a barrier for the latter
  • Polyurethane foam 4 is formed before curing. During this process, the liquid material of the polyurethane foam 4 continues to penetrate into the open-porous structure of the agglomerate layer 6 in this area. After the hardening or solidification of the polyurethane foam 4, the functional frame 3 is fixed relative to the underside of the glass cover 2, whereby the
  • Polyurethane foam 4 caused tight interlocking between the open-porous structure of the agglomerate layer 6 and the surrounding polyurethane polymer, a very strong connection is made.
  • the open-porous, nanostructured agglomerate layer on the component is produced in particular by a plasma-assisted chemical vapor deposition in a microwave-plasma application process.
  • This process can be carried out in a reaction chamber.
  • the properties of the agglomerate layer to be produced can be influenced by the choice of the process gas.
  • Hexamethyldisiloxane (HMDSO) is preferably used as the monomer, that is to say as the reactive starting compound for producing the agglomerate layer.
  • the process gas can additionally contain oxygen and optionally argon to produce an amphiphilic surface.
  • To generate the plasma are inside the reaction chamber especially microwave antennas and quartz tubes are provided.
  • a vacuum pump is also connected to achieve the intended process pressure. Gas showers can also be provided.
  • the following process parameters were used to produce an amphiphilic layer of polyorganosiloxane agglomerate with a layer thickness of approximately 200 nm:
  • the open-porous, nanostructured agglomerate layer produced in this way which is formed by column-containing silicon dioxide agglomerates, which widen at least in sections upwards and which have an average column width of 3 nm to 500 nm, as shown by scanning electron micrographs in plan view is to be determined, is particularly suitable for promoting adhesion between a component which is provided with such an agglomerate layer and a subsequently applied material which is first applied in liquid form and then solidifies subsequently.
  • the liquid material penetrates into the pore structure of the agglomerate layer and forms a firm toothing in the course of the hardening of the material or the solidification, so that an extremely good adhesion between the materials is achieved.

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Abstract

Die Erfindung betrifft die Verwendung einer offen-porösen, nanostrukturierten Agglomeratschicht (6) auf einem Bauteil (2) als Haftvermittler für den Einbau des Bauteils (2) im Fahrzeugbau. Hierbei dient die nanostrukturierte Agglomeratschicht(6) vorzugsweise als Haftvermittler zu einer umgebenden Kunststoffumspritzung oder Kunststoffumschäumung (4).

Description

Haftvermittler für den Einbau eines Bauteils im Fahrzeugbau
ANWENDUNGSGEBIET UND STAND DER TECHNIK
Die vorliegende Erfindung betrifft die Verwendung einer offen-porösen, nanostrukturierten Agglomeratschicht, ein Verfahren zur Vorbehandlung eines Bauteils in Vorbereitung eines Einbaus des Bauteils in ein Strukturelement für ein Fahrzeug, ein vorbehandeltes Bauteil für den Fahrzeugbau, ein Verfahren zum Einbauen eines Bauteils in ein vorgesehenes Strukturelement für ein Fahrzeug sowie ein Schiebedachsystem für ein Kraftfahrzeug.
In vielen Bereichen des Maschinenbaus und insbesondere im Fahrzeugbau müssen verschiedene Bauteile, insbesondere auch Bauteile aus unterschiedlichen Materialien, zusammengefügt werden. Beispielsweise werden zur Herstellung eines Dachssystems für Kraftfahrzeuge, beispielsweise für Schiebedächer, Glasdeckel verwendet, die in einen Funktionsrahmen, beispielsweise eine rahmenförmige Metallträgeranordnung, eingesetzt und fixiert werden. Zwischen Funktionsrahmen und Unterseite des Glasdeckels ist oftmals ein umlaufendes Dichtelement vorgesehen. Zur Fixierung dieser Anordnung erstreckt sich üblicherweise eine Kunststoffumschäumung umlaufend über den gesamten Randbereich des Glasdeckels, wobei unter Umständen die Haftung zwischen den zu fixierenden Bauteilen und der Kunststoffumschäumung problematisch sein kann. So beschreibt die deutsche Offenlegungsschrift DE 10 2016 215 461 A1 eine Glasdeckeleinheit für ein Dachsystem eines Kraftfahrzeugs, wobei die Glasdeckeleinheit einen Glasdeckel und einen Funktionsrahmen, der der Unterseite des Glasdeckels zugeordnet ist, umfasst. Die Unterseite des Glasdeckels ist mit einer Splitterschutzfolie ausgestattet. Durch eine randseitige Kunststoffumschäumung wird der Glasdeckel eingefasst und der Funktionsrahmen relativ zu der Unterseite des Glasdeckels gesichert. Auf der Splitterschutzfolie ist in einem Randbereich eine Profilstreifenanordnung aus einem faserverstärkten Kunststoffmaterial aufgebracht, wodurch ein besserer Halt der Kunststoffumschäumung im Randbereich der Splitterschutzfolie erreicht wird.
Andere Ansätze zur Lösung einer Haftungsproblematik bei derartigen Anordnungen sehen eine Haftvermittlung durch den Einsatz von sogenannten Primern vor. Bei den Primern handelt es sich in der Regel um chemische Substanzen, die die Haftung zwischen den zu verbindenden Materialien verbessern und/oder beschleunigen. Im Allgemeinen werden als Primer solche chemischen Substanzen verwendet, die bei schlecht verklebbaren Werkstoffen die Adhäsionseigenschaften der Oberflächen verbessern. AUFGABE UND LÖSUNG
Die Erfindung stellt sich demgegenüber die Aufgabe, im Fahrzeugbau die Haftung zwischen verschiedenen Bauteilen zu verbessern und die Montage zu vereinfachen. Insbesondere soll die Haftung zwischen Bauteilen aus unterschiedlichen Materialien auf der einen Seite und insbesondere einer Kunststoffumspritzung oder Kunststoffumschäumung auf der anderen Seite verbessert werden.
Diese Aufgabe wird durch die Verwendung gemäß Anspruch 1 sowie durch die Verfahren, durch die vorbehandelten Bauteile und durch das Schiebedachsystem, wie es sich aus den nebengeordneten Ansprüchen ergibt, gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen dieser Aspekte der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen und in der Beschreibung angegeben. Der Wortlaut sämtlicher Ansprüche wird hiermit durch ausdrückliche Bezugnahme zum Inhalt der vorliegenden Beschreibung gemacht.
Kernpunkt der vorliegenden Erfindung ist, dass eine offen-poröse, nanostrukturierte Agglomeratschicht auf einem Bauteil als Haftvermittler für den Einbau oder die Montage des Bauteils im Fahrzeugbau verwendet wird. Der Ausdruck "offen-porös" meint hierbei, dass die Poren der Agglomeratschicht nach außen hin geöffnet bzw. zugänglich sind. Der Ausdruck „nanostrukturiert“ meint hierbei, dass Abmessungen (Dimensionen) der Agglomeratschicht und/oder von Agglomeraten der Agglomeratschicht und/oder Abstände oder Zwischenräume, insbesondere Spalten, zwischen den Agglomeraten und/oder Poren der Agglomeratschicht im Nanometerbereich, d.h. in einem Bereich von 1 nm bis 1000 nm, liegen. Bei den Abmessungen kann es sich beispielsweise um den mittleren Durchmesser der Agglomerate und/oder der Poren der Agglomeratschicht und/oder die mittlere Höhe oder mittlere Dicke der Agglomeratschicht handeln, insbesondere jeweils bestimmt anhand von rasterelektrononmikroskopischen Aufnahmen (REM-Aufnahmen) in Draufsicht.
Die nanostrukturierte Agglomeratschicht wird vorzugsweise im Rahmen einer Vorbehandlung des Bauteils erzeugt.
Die Agglomeratschicht stellt aufgrund ihrer offen-porösen Gestaltung und ihrer Nanostruktur eine besonders große Grenzfläche bereit und vermittelt dadurch eine hohe Haftfestigkeit zwischen dem Bauteil, das diese offen-poröse, nanostrukturierte Agglomeratschicht aufweist, und einem weiteren Material. Bei diesem weiteren Material handelt es sich vorzugsweise um ein zunächst flüssiges Material, das nachträglich aufgebracht wird. Wenn das flüssige Material mit der offen-porösen, nanostrukturierten Agglomeratschicht des Bauteils in Kontakt kommt, dringt das flüssige Material in die poröse Struktur ein. Nachfolgend verfestigt sich das aufgebrachte Material, beispielsweise durch Erstarren, insbesondere Abkühlen, oder Aushärten, und es kommt dadurch zu einer intensiven Verzahnung zwischen der Agglomeratschicht und dem nachträglich aufgebrachten Material, wodurch eine formschlüssige, sehr belastbare Verbindung zwischen dem Bauteil und dem nachträglich aufgebrachten, verfestigten Material erzeugt wird.
Unter dem Ausdruck „Agglomerat“ soll im Sinne der vorliegenden Erfindung (in Übereinstimmung mit seiner üblichen Bedeutung) eine Zusammenballung kleinerer Partikel zu einem festen Verbund verstanden werden. Die Agglomerate der Agglomeratschicht sind somit aus kleineren Partikeln aufgebaut, die ggf. ihrerseits aus noch kleineren Partikeln aufgebaut sein können. Wegen dieser selbstähnlichen, fraktalartigen Struktur der im Rahmen der vorliegenden Erfindung hergestellten Agglomerate ist nachfolgend mit„Agglomerat“ die jeweils größtmögliche einzeln erkennbare Struktureinheit gemeint. Diese Agglomerate lassen sich als diskrete strukturelle Einheiten mittels rasterelektronischer Aufnahmen detektieren und deren jeweilige Abmessungen, wie oben bereits erwähnt, durch optische Auswertung von REM- Aufnahmen bestimmen.
Unter einem„Haftvermittler“ im Sinne der vorliegenden Erfindung ist dabei gemeint, dass die nanostrukturierte Agglomeratschicht für eine feste und strapazierfähige Verbindung des entsprechend vorbehandelten Bauteils mit einem nachfolgend aufgebrachten Material, das vorzugsweise in flüssiger Form aufgebracht wird, sorgt. Mit dem Begriff „Vorbehandlung“ ist dabei gemeint, dass Oberflächen des Bauteils zumindest abschnittsweise mit der nanostrukturierten Agglomeratschicht versehen werden.
Bei dem nachträglich aufgebrachten Material handelt es sich vorzugsweise um eine Kunststoffschmelze, die insbesondere als Kunststoffumspritzung oder als Kunststoffumschäumung aufgebracht wird. Beispielsweise kann hierfür eine Polymerschmelze, vorzugsweise eine Polyurethanschmelze, verwendet werden. Somit dient die nanostrukturierte Agglomeratschicht vorzugsweise als Haftvermittler zu einer Kunststoffumspritzung oder einer Kunststoffumschäumung, insbesondere einer Polymerumspritzung oder einer Polymerumschäumung, vorzugsweise einer Polyurethanumspritzung oder Polyurethanumschäumung. Derartige Umspritzungen oder Umschäumungen mit einem Kunststoffmaterial werden bereits in vielen Bereichen des Fahrzeugbaus eingesetzt, beispielsweise zur Fertigung von Schiebedachelementen, um ein oder mehrere Bauteile formschlüssig einzufassen. Die Haftung des Kunststoffmaterials an dem einzufassenden Bauteil kann mit der vorgeschlagenen Verwendung einer nanostrukturierten Agglomeratschicht erheblich verbessert werden. Wenn das Bauteil randseitig und/oder umlaufend mit dem Kunststoffmaterial eingefasst werden soll, ist es dabei zweckmäßig, dass nur der betroffene Randbereich des Bauteils mit der offen-porösen, nanostrukturierten Agglomeratschicht versehen wird. Im Prinzip können aber auch weitere Bereiche des Bauteils mit der Agglomeratschicht versehen werden.
Basis für eine an sich bekannte Polyurethanumschäumung ist insbesondere eine Polyaddition zwischen einem Polyetherpolyol und einer Polyisocyanatverbindung, beispielsweise einer Diisocyanatverbindung, die in Gegenwart eines Treibmittels hergestellt wird. Geeignete Materialien und Methoden für eine Polyurethanumschäumung oder allgemein für eine Polymerumschäumung sind dem Fachmann bekannt.
Für die Polymerumschäumung können vorzugsweise an sich bekannte Polyurethan- Schäumsysteme eingesetzt werden. Bei diesen Schäumsystemen wird die Urethan-Gruppe des Kunststoffs genutzt, um durch die Additionsreaktion zwischen einem Isocyanat und einem Diol das Polymer zu erzeugen. Prinzipielle Komponenten eines Polyurethan-Schäumsystems sind daher Polyole, Polyisocyanate und gegebenenfalls Hilfsstoffe. Derartige Schäumsysteme sind bekannt und werden bereits vielfach im Karosseriebau eingesetzt. Durch die vorgeschlagene Verwendung einer nanostrukturierten Agglomeratschicht als Haftvermittler können mit derartigen Schäumsystemen sehr belastbare Verbindungen beispielsweise zwischen Glas und dem Polymer der Umschäumung oder auch zwischen anderen Werkstoffen und dem Polymer der Umschäumung hergestellt werden. Insbesondere eignet sich die vorgeschlagene Verwendung für eine randseitige Polyurethanumschäumung, bei der beispielsweise entlang von Randbereichen einer Oberfläche eines Glases die vorgeschlagene nanostrukturierte Agglomeratschicht aufgebracht wird. Nachfolgend, gegebenenfalls nach einer längeren Lagerzeit, kann das Glaselement in vorgesehene Strukturelemente für ein Fahrzeug, wie beispielsweise in einen Funktionsrahmen zur Halterung von Funktionskomponenten eines Schiebedachsystems, eingesetzt werden und mit einer flüssigen Polymerschmelze im Rahmen der an sich bekannten Polymerumschäumung umspritzt werden, so dass die Polymerschmelze das oder die Bauteile zur Fixierung umgibt und nachfolgend erstarrt, wobei durch die Verzahnung innerhalb der porösen Struktur der Agglomeratschicht ein fester Verbund entsteht.
Das nachträglich aufgebrachte, vorzugsweise zunächst flüssige Material, also beispielsweise die Polymerschmelze, kann insbesondere durch Temperaturänderungen zum Erstarren gebracht werden. Im Fall einer Polymerschmelze, z. B. einer Polyurethanschmelze, erstarrt und verfestigt sich die Polymerschmelze beim Abkühlen. In anderen Ausgestaltungen kann beispielsweise ein Harz oder ein Vulkanisat verwendet werden, das durch eine Temperaturerhöhung zum Aushärten gebracht wird. Beispielsweise können synthetische Kautschuke wie Ethylen-Propylen-Dien-Monomer-Kautschuk (EPDM) eingesetzt werden. Prinzipiell können auch Schmelzen von Naturstoffen für die Umspritzung oder Umschäumung des Bauteils vewendet werden.
Weiterhin kann es sich bei dem nachträglich aufgebrachten, vorzugsweise zunächst flüssigen Material um eine aushärtbare, insbesondere durch anionische oder kationische Polymerisation, durch Polyaddition oder durch Einwirkung von UV-Strahlung aushärtbare, Vorstufe eines Polymers handeln.
Weiterhin kann es sich bei dem nachträglich aufgebrachten, vorzugsweise zunächst flüssigen Material um ein UV-härtbares Polymer handeln.
Weiterhin kann es sich bei dem nachträglich aufgebrachten, vorzugsweise zunächst flüssigen Material um einen aushärtbaren, insbesondere kalt aushärtbaren, Kleber, insbesondere in Form eines Ein-Komponenten-Klebers oder Zwei-Komponenten-Klebers, handeln.
In ganz besonders bevorzugter Weise ist die offen-poröse, nanostrukturierte Agglomeratschicht eine Spalten-aufweisende Agglomeratschicht. Bevorzugt weist die Spalten-aufweisende Agglomeratschicht voneinander beabstandete Agglomerate auf. Die Agglomerate sind dabei vorzugsweise nach oben zumindest abschnittweise verbreitert. Die Spalten der Agglomeratschicht weisen insbesondere eine mittlere Spaltenbreite von 3 nm bis 500 nm, bevorzugt 10 nm bis 200 nm, besonders bevorzugt 20 nm bis 150 nm, auf, wie sich anhand von rasterelektronenmikroskopischen Aufnahmen in Draufsicht bestimmen lässt. Die Spaltenbreite zwischen zwei benachbarten Agglomeraten der Agglomeratschicht entspricht dabei der kürzesten Verbindungslinie zwischen deren Agglomeraträndern in einer REM-Aufnahme. Die Spaltenbreite kann durch Mittelung über viele benachbarte Agglomerate erhalten werden. Abhängig von der mittleren Agglomeratgrösse und/oder der mittleren Spaltenbreite kann eine geeignete Vergrößerung für eine entsprechende optische Auswertung und mithin für eine Bestimmung der mittleren Spaltenbreite gewählt werden. Bei der in diesem Absatz beschriebenen Agglomeratschicht handelt es sich besonders bevorzugt um eine Siliziumdioxid- Agglomeratschicht, d.h. um eine offen-poröse, nanostrukturierte, Spalten-aufweisende Siliziumdioxid-Agglomeratschicht.
Es hat sich gezeigt, dass sich insbesondere die im letzten Absatz beschriebenen nanostrukturierten Agglomeratschichten in besonderer Weise als Haftvermittler für den Einbau von Bauteilen im Fahrzeugbau eignen. So werden durch die Spalten, welche vorzugsweise durch gegenseitige Beabstandung von Agglomeraten der Agglomeratschicht entstehen, ausreichend große Zwischenräume für ein nachträglich aufgebrachtes, vorzugsweise zunächst flüssiges Material (beispielsweise Polymerschmelze) geschaffen, wodurch eine wirkungsvolle Verzahnung zwischen dem Material und der Agglomeratschicht erzielbar ist.
Durch eine sich nach oben zumindest abschnittweise verbreiternde Form der Agglomerate kommt es zur Ausbildung von Hinterschnitten, so dass sich bei dem Eindringen des nachträglich aufgebrachten Materials gewissermaßen eine Verhakung des eingedrungenen, verfestigten, insbesondere erstarrten, Materials innerhalb der Agglomeratschicht ergibt. Auch wenn es zu keinen chemischen Bindungen zwischen der verfestigten, insbesondere erstarrten, Materialschmelze und der Oberfläche der Agglomeratschicht kommt, wird durch das Eindringen des flüssigen Materials in die Poren der nanostrukturierten Agglomeratschicht durch die intensive Verzahnung eine sehr feste Verbindung bewirkt.
Weiterhin können die Agglomerate der nanostrukturierten Agglomeratschicht einen mittleren Durchmesser von 10 nm bis 1000 nm, insbesondere 50 nm bis 600 nm, bestimmt anhand einer REM-Aufnahme in Draufsicht, aufweisen. Die Agglomerate lassen sich in der REM-Aufnahme als diskrete strukturelle Einheiten in Form ihrer jeweiligen maximalen Ausdehnungsfläche parallel zur Oberfläche des Bauteils detektieren und deren jeweilige Abmessungen können durch optische Auswertung der REM-Aufnahme bestimmt werden. Dabei wird der größte Durchmesserwert dieser Ausdehnungsfläche als mittlerer Durchmesser betrachtet. Der mittlere Durchmesser kann durch Mittelung über viele Agglomerate erhalten werden. In Abhängigkeit von der mittleren Agglomeratgröße kann eine geeignete Vergrößerung für eine entsprechende optische Auswertung und mithin eine Bestimmung des mittleren Agglomeratdurchmessers anhand der REM-Aufnahme gewählt werden.
Die Erzeugung einer im Rahmen der vorgeschlagenen Verwendung einsetzbaren nanostrukturierten Agglomeratschicht erfolgt vorzugsweise durch eine plasmaunterstützte chemische Gasphasenabscheidung, die beispielsweise in einem Mikrowellen-Plasma- Auftragsverfahren durchgeführt werden kann. Mit diesem Verfahren kann die offen-poröse, nanostrukturierte Agglomeratschicht zumindest abschnittsweise auf wenigstens eine Oberfläche des Bauteils aufgebracht werden. Prinzipiell sind die plasmaunterstützte chemische Gasphasenabscheidung sowie geeignete Vorrichtungen zur Durchführung dieses Verfahrens dem Fachmann bekannt. Die chemische Abscheidung wird dabei durch ein Plasma unterstützt. Das Verfahren basiert darauf, dass eine reaktive Ausgangsverbindung bzw. eine Monomer- Verbindung im gasförmigen Zustand unter ausreichender Energieeinwirkung mit der zu beschichtenden Oberfläche beispielsweise in einer Reaktionskammer in Kontakt gebracht wird. Infolge der dadurch ausgelösten chemischen Reaktion wird ein Feststoff auf der Oberfläche des Bauteils abgeschieden. Weitere Einzelheiten zu diesem Verfahren sind beispielsweise aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2011 086 399 A1 bekannt. Für andere Anwendungen ist es bereits bekannt, durch die plasmaunterstütze chemische Gasphasenabscheidung durch Einstellung entsprechender Prozessbedingungen feste geschlossene Filme auf einer Oberfläche aufwachsen zu lassen. Derartige geschlossene Filme können bekanntermaßen als optische Schichten, kratzfeste Schichten, Korrosionsschutzschichten, Permeationsbarrieren und Ähnliches verwendet werden. Bei der vorliegenden Erfindung werden hingegen die Bedingungen für die plasmaunterstützte chemische Gasphasenabscheidung derart eingestellt, dass sich eine offen-poröse, nanostrukturierte Agglomeratschicht bildet, bei der die aufwachsenden Agglomerate eine Struktur ausbilden, die die Ausformung von Verzahnungen und gegebenenfalls von Hinterschnitten bei einer späteren Aufbringung eines flüssigen Materials, beispielsweise einer Polymerschmelze, erlauben, um somit eine feste Verbindung zwischen der Agglomeratschicht und dem später aufzubringenden Material zu ermöglichen. Hierfür können bei der plasmaunterstützten chemischen Gasphasenabscheidung gemäß dem erfindungsgemäßen Konzept insbesondere organische oder metallorganische
Ausgangsverbindungen oder Monomere eingesetzt werden. Als geeignete
Ausgangsverbindungen bzw. Monomere können beispielsweise Kohlenwasserstoffe,
Alkoholate, Acetylacetonate, Alkylverbindungen geeigneter Metalle, Siloxane, Silazane, Metallcarbonyle oder Kombinationen von zumindest zwei der genannten
Ausgangsverbindungen bzw. Monomere verwendet werden. Bei den metallischen
Alkylverbindungen kann es sich dabei insbesondere um Alkylverbindungen von Titan, Zink, Zinn, Tantal oder Silizium handeln. Erfindungsgemäß kann die Verwendung eines Siloxans besonders bevorzugt sein, so dass bei der plasmaunterstützten chemischen
Gasphasenabscheidung eine Siliziumdioxid-Agglomeratschicht ausgebildet wird.
Zur Erzeugung der Agglomeratschicht werden die entsprechenden Gase und Substanzen, also insbesondere das Prozessgas und/oder evaporierte Beschichtungsmaterialien (Precursor), in eine Reaktionskammer eingebracht, in der sich das zu beschichtende Bauteil befindet. Durch entsprechende Anordnung von Mikrowellenantennen, beispielsweise in Form von Kopflampen, kann eine lokale Plasmaerzeugung bewirkt werden, so dass die Ausbildung der Agglomeratschicht in vorgesehenen Bereichen des Bauteils sehr gezielt vorgenommen werden kann. Die Erzeugung der Agglomeratschicht ist bei Einstellung entsprechender Bedingungen beispielsweise innerhalb von wenigen Sekunden, beispielsweise 20 Sekunden, abgeschlossen. Die Mikrowellenenergie ist in besonderer Weise für die Plasmaerzeugung für die erfindungsgemäßen Zwecke geeignet, da durch die hohe Elektronendichte eine besonders hohe Abscheidungsrate erreicht werden kann, so dass die Erzeugung der nanostrukturierten Agglomeratschicht sehr gezielt und schnell erfolgen kann. Durch den Energieeintrag und das erzeugte Plasma wird die Agglomeratschicht auf dem Bauteil in den vorgesehenen Bereichen erzeugt. Die angeregten, radikalisierten Precursor interagieren dabei mit der Oberfläche des Substrats. Als Precursor können, wie bereits erwähnt, bevorzugt Siloxane eingesetzt werden. Besonders geeignet ist Hexamethyldisiloxan (HMDSO). Im Zusammenspiel mit Sauerstoff als Prozessgas und der Plasmaenergie bildet sich eine Siliziumdioxid-Agglomeratschicht aus, wobei sich die Agglomerate nach oben zumindest abschnittsweise verbreitern, so dass diese Schicht für eine sehr effektive Verzahnung mit einem nachfolgend aufgebrachten vorzugsweise flüssigen Material geeignet ist. Die Prozesskammer kann beispielsweise mit Gasduschen ausgestattet sein. Vorzugsweise erfolgt der Prozess der Schichtbildung mit Luftkühlung bei niedrigen Druckbedingungen.
Die Bedingungen für die Beschichtung können auch so eingestellt werden, dass auf der Oberfläche des Bauteils zunächst eine geschlossene Siliciumdioxidbeschichtung erzeugt wird. Anschließend wird auf der geschlossenen Siliziumdioxidschicht eine offenporige Siliciumdioxid- Agglomeratschicht, die im Sinne des erfindungsgemäßen Konzeptes als Haftvermittler dient, erzeugt. Dies hat den Vorteil, dass hierdurch eine besonders feste Aufbringung der Agglomeratschicht auf dem Substrat bzw. dem Bauteil möglich ist.
Alternativ kann die nanostrukturierte Agglomeratschicht aus einem anorganischen Material, wie beispielsweise einem Oxid, Nitrid, Oxynitrid, Carbid oder einem Gemisch oder einer Mischphase dieser Materialien gebildet sein.
Die vorgeschlagene Verwendung einer offen-porösen, nanostrukturierten Agglomeratschicht auf einem Bauteil als Haftvermittler für den Einbau des Bauteils kann für ganz verschiedene Bauteile und Bauteilmaterialien zum Einsatz kommen. Beispielsweise eignet sich diese Verwendung für metallische Bauteile, beispielsweise für Bleche, Rahmen oder andere Karosserieteile, oder für Kunststoffteile oder Kunststofffolien oder für Stahlbänder oder Teflonbänder oder Keramikteile oder andere Elemente, die im Fahrzeugbau zum Einsatz kommen können. Andere Einsatzmöglichkeiten liegen in dem Verkleben von Blenden, beispielsweise von Kunststoffblenden, oder bei der Montage von Rahmen, anderen Karosserieteilen, Brackets, Rollowellen, Gleitelementen oder Ähnlichem. Die vorgeschlagene Verwendung kann ebenfalls in der Vorbereitung des Klebebereichs für Dichtungen oder für das Kleben von Federstahlbändern auf Gewirken oder für eine Beschichtung im Dichtbereich von Butyl zum Einsatz kommen. Weiterhin eignet sich die vorgeschlagene Verwendung insbesondere für die Montage von Metalleinlegeteilen, die über Kunststoffumspritzungen fixiert werden. Allgemein eignet sich die vorgeschlagene Verwendung für den Einbau von Bauteilen in Strukturelemente im Fahrzeugbau, bei dem die Bauteile in irgendeiner Weise eingesetzt oder eingeklebt oder anderweitig miteinander verbunden werden und bei denen eine Umspritzung oder Umschäumung oder Ummantelung mit einem flüssigen und später sich verfestigenden Material, insbesondere mit einer Kunststoffschmelze (z. B. Polyurethan-Umschäumung) vorgesehen ist. Hierbei kann auf herkömmliche Techniken der Polyurethanumschäumung zurückgegriffen werden, wobei gleichzeitig durch die nanostrukturierte Agglomeratschicht eine besonders feste und belastbare Verbindung zwischen dem Bauteil und der umgebenden Polyurethanumschäumung erreicht wird.
In besonders bevorzugter Weise wird die offen-poröse nanostrukturierte Agglomeratschicht für Bauteile aus Glas, also für Glaselemente, eingesetzt. Bei den Glaselementen kann es sich insbesondere um Silikatglaselemente, d.h. um Bauteile aus Silikatglas, oder um Kunststoffglaselemente, d.h. um Bauteile aus einem Kunststoff, wie beispielsweise Polymethylmethacrylat (Acrylglas), Polycarbonat oder einem Blend aus Polycarbonat und Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymer (ABS), handeln. Beispielsweise kann die vorgeschlagene Verwendung für ein Glasdachelement, insbesondere für ein Schiebedachelement, verwendet werden, das in einen Funktionsrahmen, vorzugsweise metallischen Funktionsrahmen, eingesetzt wird, der randseitig mit einem Polymer, vorzugsweise Polyurethan, zur Fixierung der Anordnung umschäumt oder der randseitig mit einer aushärtbaren Vorstufe eines Polymers oder einem UV-härtbaren Polymer oder einem kalt aushärtbaren Kleber umgossen wird. Weiterhin kann es sich bei dem Glaselement beispielsweise auch um eine feststehende oder bewegliche Fensterscheibe eines Kraftfahrzeugs oder einer anderen Karosserie handeln, beispielsweise eine Seitenscheibe oder eine Heckscheibe oder eine Windschutzscheibe oder ein anderes Glaselement. Wenn das Bauteil ein Glaselement ist, kann die nanostrukturierte Agglomeratschicht direkt auf das Glas aufgebracht werden oder, sofern vorhanden, auf eine anderweitige Beschichtung oder Bedruckung (z.B. Siebdruck) des Glases.
Ein ganz besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Verwendung ist es, dass das Bauteil mit der nanostrukturierten Agglomeratschicht in den erforderlichen Bereichen versehen werden kann und anschließend für einen längeren Zeitraum zwischengelagert werden kann, bevor die eigentliche Montage bzw. der Einbau des Bauteils in ein vorgesehenes weiteres Strukturelement für das Fahrzeug vorgenommen wird. Die nanostrukturierte Agglomeratschicht ist dabei über Jahre stabil, beispielsweise über zehn Jahre oder sogar mehr, so dass ein langer Zeitraum zwischen der Vorbereitung der Bauteile, also der Nanostrukturierung der betroffenen Oberflächen, und der Montage und beispielsweise dem Umschäumen mit einer Polymerschmelze liegen kann. Die Vorbereitung bzw. Vorbehandlung des Bauteils und die Montage können also zeitlich entkoppelt werden. Dies ist ein erheblicher Vorteil gegenüber herkömmlichen Vorgehensweisen bei der Montage derartiger Bauteile. Wenn herkömmlicherweise beispielsweise ein Primer als Haftvermittler, beispielsweise zwischen Glas und einer umgebenden Polymerumschäumung, eingesetzt wird, sollte je nach verwendetem Primer innerhalb weniger Wochen, beispielsweise maximal zwölf Wochen, die Montage erfolgen, da ansonsten die Wirksamkeit des Primers nicht mehr gewährleistet werden kann. Dieser Zeitdruck entfällt vollständig bei der Verwendung der nanostrukturierten Agglomeratschichten als Haftvermittler gemäß der vorliegenden Erfindung, da die nanostrukturierten Agglomeratschichten stabil sind und auch noch nach Jahren als wirksame Haftvermittler, insbesondere im Zusammenhang mit der Umschäumung mit Polymerschmelzen, wirken. Die dadurch möglich längeren Lagerzeiten der vorbehandelten Bauteile können für die Abläufe in der Fertigung erhebliche Vorteile bieten.
Insgesamt hat die vorgeschlagene Verwendung den Vorteil, dass eine besonders effektive Anhaftung insbesondere einer Kunststoffumspritzung oder -umschäumung mit dem entsprechend vorbehandelten Bauteil erreicht werden kann. Hierbei kann vollständig auf Klebeverbindungen, Primer oder Ähnliches verzichtet werden. Die erfindungsgemäße Verwendung kann ohne Weiteres in bestehende Abläufe für den Fahrzeugbau integriert werden. Darüber hinaus besteht der erhebliche Vorteil der langen Lagerbarkeit der vorbehandelten Bauteile, was für die Logistik und die Abläufe bei der Montage ausgenutzt werden kann.
Die Erfindung umfasst weiterhin ein Verfahren zur Vorbehandlung eines Bauteils in Vorbereitung eines Einbaus des Bauteils in ein Strukturelement für ein Fahrzeug. Bei dieser Vorbehandlung wird wenigstens eine Oberfläche des Bauteils zumindest abschnittsweise mit einer offen-porösen, nanostrukturierten Agglomeratschicht als Haftvermittler für ein später aufzubringendes Material versehen. Bei dem Strukturelement kann es sich insbesondere um einen Funktionsrahmen, vorzugsweise metallischen Funktionsrahmen, besonders bevorzugt zur Halterung von Funktionskomponenten eines Schiebedachsystems, handeln. Der Funktionsrahmen kann beispielsweise aus einer Stahl- oder Aluminiumlegierung gebildet sein. Bezüglich weiterer Merkmale dieser Vorbehandlung wird auf die obige Beschreibung verwiesen.
Insbesondere erfolgt die Aufbringung der Agglomeratschicht bzw. die Erzeugung der Agglomeratschicht auf dem Bauteil durch eine plasmaunterstützte chemische
Gasphasenabscheidung, wie es oben beschrieben ist. Vor der Erzeugung der Agglomeratschicht ist zweckmäßigerweise eine Reinigung der Oberfläche des Bauteils zumindest in den Bereichen, die für die Agglomeratschicht vorgesehen sind, vorgesehen. Die Erzeugung der Agglomeratschicht in den entsprechenden Bereichen des Bauteils erfolgt in besonders bevorzugter Weise automatisiert. Die plasmaunterstützte chemische
Gasphasenabscheidung kann innerhalb einer Reaktionskammer erfolgen. Beispielsweise können hierfür Methoden und Vorrichtungen eingesetzt werden, die bereits aus der Fertigung von Photovoltaikzellen bekannt sind.
Die Erfindung umfasst weiterhin ein vorbehandeltes Bauteil für den Fahrzeugbau, das nach diesem Verfahren zur Vorbehandlung herstellbar ist. Dieses vorbehandelte Bauteil ist insbesondere dadurch gekennzeichnet, das auf wenigstens einer Oberfläche des Bauteils zumindest abschnittsweise eine offen-poröse, nanostrukturierte Agglomeratschicht erzeugt ist. Bezüglich weiterer Merkmale dieses vorbehandelten Bauteils wird auf die obige Beschreibung verwiesen.
Ein besonders vorteilhaftes Merkmal des vorbehandelten Bauteils ist, dass die offen-poröse, nanostrukturierte Agglomeratschicht bei einer Lagerung des Bauteils sehr stabil ist. Insbesondere ist das vorbehandelte Bauteil bzw. die nanostrukturierte Agglomeratschicht des Bauteils für wenigstens zehn Jahre stabil und kann daher entsprechend lange gelagert werden.
Die Erfindung umfasst weiterhin ein Verfahren zum Einbauen bzw. zur Montage eines Bauteils in einem Fahrzeug, bei dem eine offen-poröse, nanostrukturierte Agglomeratschicht auf dem Bauteil als Haftvermittler genutzt wird. Insbesondere geht es dabei um einen Einbau des Bauteils in ein Strukturelement für ein Fahrzeug. Für dieses Verfahren wird zunächst wenigstens eine Oberfläche des Bauteils zumindest abschnittsweise mit der oben beschriebenen offen-porösen, nanostrukturierten Agglomeratschicht als Haftvermittler für eine spätere Aufbringung eines zunächst flüssigen Materials versehen. Das derart vorbehandelte Bauteil wird in das vorgesehene Strukturelement für die Karosserie eingesetzt und/oder aufgelegt. Anschließend kann die Anordnung bzw. das Bauteil mit einem flüssigen Material, insbesondere mit einer Kunststoffschmelze, zur Erzeugung einer Materialschicht umgossen werden. Diese Materialschicht ist nach ihrer Verfestigung vorzugsweise formstabil oder im Wesentlichen formstabil, wobei "im Wesentlichen formstabil" meint, dass auch das verfestigte Material je nach Anwendung eine gewisse Flexibilität aufweisen kann. In diesem Zusammenhang meint „umgossen", dass das Bauteil bzw. die Anordnung des Bauteils zusammen mit dem Strukturelement in an sich bekannter Weise beispielsweise mit einer Polymerschmelze umspritzt oder beispielsweise mit einem Polyurethan-Schäumsystem umschäumt oder beispielsweise mit einer aushärtbaren Vorstufe eines Polymers, einem UV- härtbaren Polymer oder einem aushärtbaren, insbesondere kalt aushärtbaren, Kleber umgossen wird. „Polymerschmelze“ meint hierbei ein flüssiges Polymermaterial oder eine flüssige Vorstufe eines Polymermaterials, das nachfolgend verfestigt wird oder erstarrt. Die Verfestigung kann beispielsweise durch Abkühlen der Polymerschmelze herbeigeführt werden, wie es beispielsweise für übliche Polyurethan-Schäumsysteme bekannt ist. In anderen Ausgestaltungen kann ein flüssiges Material verwendet werden, das beispielsweise durch eine Temperaturerhöhung ausgehärtet wird, wie beispielsweise ein Harz oder ein Vulkanisat. In anderen Ausgestaltungen kann eine flüssige aushärtbare, insbesondere eine flüssige durch anionische oder kationische Polymerisation, durch Polyaddition oder durch Einwirkung von UV- Strahlung aushärtbare, Vorstufe eines Polymers, ein flüssiges UV-härtbares Polymer oder ein aushärtbarer, insbesondere kalt aushärtbarer, Kleber, beispielsweise in Form eines Ein-Komponenten-Klebers oder Zwei-Komponenten-Klebers, verwendet werden.
Bezüglich weiterer Merkmale des Verfahrens wird auf die obige Beschreibung verwiesen. Insbesondere kann es vorgesehen sein, dass die nanostrukturierte Agglomeratschicht nur auf Randbereichen des Bauteils, die für die Einfassung mit dem nachfolgend aufzubringenden Material vorgesehen sind, erzeugt wird. Vorteilhafterweise wird mit diesem Verfahren eine Verzahnung zwischen dem nachträglich aufgebrachten Material und der porösen Struktur der Agglomeratschicht erzeugt, die für eine effektive Haftvermittlung zwischen den unterschiedlichen Materialien sorgt. Ein besonders vorteilhaftes Merkmal dieses Verfahrens ist, dass auf eine weitere Haftvermittlung, beispielsweise durch Primer und/oder weitere Klebstoffe oder Ähnliches, vollständig verzichtet werden kann.
Das vorgeschlagene Verfahren eignet sich für eine Vielzahl von Anwendungen im Fahrzeugbau. Insbesondere eignet es sich für solche Anwendungen, bei denen allgemein ein Bauteil mit einer Polymerschmelze, mit einer flüssigen aushärtbaren Vorstufe eines Polymers, einem flüssigen UV-härtbaren Polymer oder einem aushärtbaren, insbesondere kalt aushärtbaren, Kleber umgossen oder umschäumt wird. Bei dem Fahrzeug kann es sich vorzugsweise um ein Kraftfahrzeug, insbesondere um ein Automobil, handeln, beispielsweise einen Personenkraftwagen. Andere Anwendungsmöglichkeiten liegen im Flugzeugbau oder im Schienenfahrzeugbau oder im Bau von Hochgeschwindigkeitstransportsystemen oder im Schiffsbau.
In ganz besonderer Weise eignet sich das vorgeschlagene Verfahren für die Montage eines Schiebedachsystems für ein Kraftfahrzeug. Die Erfindung umfasst daher auch ein Schiebedachsystem für ein Kraftfahrzeug, das gemäß dem vorgeschlagenen Verfahren herstellbar ist. Dieses Schiebedachsystem umfasst vorzugsweise eine Glasdeckeleinheit, die von einem Glasdeckel, einem Funktionsrahmen und einer randseitigen Polymerumschäumung, insbesondere einer Polyurethanumschäumung, gebildet wird. An Stelle einer randseitigen Polymerumschäumung kann das Schiebedachsystem auch eine randseitige Polymerumspritzung oder einen randseitigen ausgehärteten Kleber umfassen. Auf der Unterseite des Glasdeckels kann sich optional eine Splitterschutzfolie befinden, die flächig aufgebracht ist. Der Funktionsrahmen als Strukturelement für das Kraftfahrzeug erstreckt sich vorzugsweise parallel oder im Wesentlichen parallel zu entsprechenden Randbereichen des Glasdeckels und der optionalen Splitterschutzfolie. Dabei kann der Funktionsrahmen von einer rahmenförmigen Metallträgeranordnung, beispielsweise aus einer Stahl- oder Aluminiumlegierung, gebildet sein. Der Funktionsrahmen dient zur Halterung entsprechender Funktionskomponenten des Schiebedachsystems, die insbesondere eine Verlagerung der Glasdeckeleinheit zwischen einer Schließstellung, einer Lüfterstellung und einer Öffnungsstellung relativ zu einer Dachöffnung des Schiebedachsystems ermöglichen. Die randseitige Polymerumschäumung oder Polymerumspritzung oder der randseitige ausgehärtete Kleber fasst den Glasdeckel gegebenenfalls zusammen mit der optionalen Splitterschutzfolie ein und fixiert den Funktionsrahmen relativ zu der Unterseite des Glasdeckels gegebenenfalls zusammen mit der optionalen Splitterschutzfolie. Die nach der Aufbringung und Erstarrung formstabile oder im Wesentlichen formstabile Polymerumschäumung oder Polymerumspritzung oder der nach der Aufbringung und Aushärtung stabile oder im Wesentlichen stabile Kleber erstreckt sich vorzugsweise umlaufend über den gesamten Randbereich des Glasdeckels, gegebenenfalls zusammen mit der Splitterschutzfolie. Auf der Seite des Funktionsrahmens, die der Unterseite des Glasdeckels bzw. der Splitterschutzfolie zugewandt ist, kann ein umlaufendes Dichtelement angeordnet sein, beispielsweise eine Dichtraupe oder eine Dichtschnur, die in eine entsprechende umlaufende Nut des Funktionsrahmens eingelegt sein kann. Erfindungsgemäß wird der Glasdeckel im randseitigen, umlaufenden Bereich in der beschriebenen Weise mit der nanostrukturierten Agglomeratschicht versehen. Die Beschichtung kann beispielsweise auf einem umlaufenden Randbereich auf der Unterseite des Glasdeckels erzeugt werden und/oder die randseitige Schmalseite des Bauteils, zum Beispiel ein C-Schliff, kann alternativ oder zusätzlich mit der Agglomeratschicht versehen werden. Anschließend kann der Glasdeckel auf den Rahmen aufgesetzt oder in den Rahmen eingesetzt oder eingelegt werden. Anschließend kann die Anordnung mit dem Glasdeckel, gegebenenfalls zusammen mit der Splitterschutzfolie, und dem Funktionsrahmen mit einer Polymerschmelze, einer aushärtbaren flüssigen Vorstufe eines Polymers, einem UV-härtbaren Polymer oder einem aushärtbaren, insbesondere kalt aushärtbaren, Kleber umschäumt oder umspritzt oder umgossen werden, so dass nach der Verfestigung der Polymerschmelze, der Vorstufe des Polymers, des UV-härtbaren Polymers, des aushärtbaren, insbesondere kalt aushärtbaren, Klebers bzw. der Polymerumschäumung oder der Polymerumspritzung ein stabiler Verbund für die Glasdeckeleinheit des Schiebedachsystems bereitgestellt wird. Das gemäß dem erfindungsgemäßen Konzept hergestellte Schiebedachsystem zeichnet sich durch eine besondere Stabilität und Dichtigkeit aus. Weiterhin bieten sich durch die vorgeschlagene Verwendung der nanostrukturierten Agglomeratschicht für die Montage des Schiebedachsystems besondere Vorteile, da das entsprechend vorbehandelte Glaselement (Glasdeckel) über viele Jahre lagerbar ist, so dass für die zeitlichen Abläufe bei der Montage diesbezüglich keinerlei Zwänge bestehen.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Zeichnungen. Hierbei können die einzelnen Merkmale jeweils für sich oder in Kombination miteinander verwirklicht sein. FIGU REN KURZBESCH REIBUNG
In den Zeichnungen zeigen:
Figur 1 : eine isometrische Darstellung einer Glasdeckeleinheit für ein
Schiebedachsystem,
Figur 2: eine ausschnittsweise Darstellung des Randbereichs einer
Glasdeckeleinheit im Querschnitt in einer ersten Ausführungsform,
Figur 3: eine ausschnittsweise Darstellung des Randbereichs einer
Glasdeckeleinheit im Querschnitt in einer weiteren Ausführungsform mit Splitterschutzfolie und
Figur 4: eine beispielhafte Agglomeratmorphologie der nanostrukturierten
Agglomeratschicht.
AUSFÜHRLICHE FIGURENBESCHREIBUNG
Die nachfolgende Beschreibung von Ausführungsbeispielen bezieht sich auf eine Glasdeckeleinheit für Schiebedachsysteme von Personenkraftwagen. Die Erfindung ist jedoch nicht hierauf beschränkt, sondern die vorgeschlagene Verwendung einer offen-porösen, nanostrukturierten Agglomeratschicht als Haftvermittler kann ebenfalls für andere Anwendungen eingesetzt werden, beispielsweise für Gepäckraumabdecksysteme, für Sonnenschutzsysteme, für Türgriffsysteme oder für Dach- und Heckträgersysteme. Allgemein eignet sich die vorgeschlagene Verwendung vor allem für die Fixierung von Einlegeteilen im Fahrzeugbau, die mit einer Kunststoffumspritzung oder -umschäumung fixiert werden.
Fig. 1 zeigt in schräger Aufsicht eine Glasdeckeleinheit 1 als Teil eines Schiebedachsystems eines Personenkraftwagens, das für die Montage in einem Dachbereich des Personenkraftwagens vorgesehen ist. Die Darstellung ist teilweise geschnitten. Die Glasdeckeleinheit 1 dient zum Verschließen und Freigeben einer Öffnung des Schiebedachsystems zu einem Fahrzeuginnenraum hin. Die Glasdeckeleinheit 1 umfasst einen Glasdeckel 2, der einem metallischen Funktionsrahmen 3 zugeordnet ist. Der Glasdeckel 2 stellt hierbei das Bauteil im Sinne der obigen Ausführungen dar. Bei dem Glasdeckel 2 kann es sich um einen Silikatglasdeckel, d.h. um ein aus Silikatglas bestehendes Bauteil, oder um einen Kunststoffglasdeckel, d.h. um einen aus Kunststoff, wie beispielsweise Polymethylmethacrylat, Polycarbonat oder einem Blend aus Polycarbonat und Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymer, bestehendes Bauteil, handeln. Der Funktionsrahmen 3 als Strukturelement für die Karosserie dient zur Halterung von hier nicht gezeigten Funktionskomponenten des Schiebedachsystems. Umlaufend befindet sich eine formstabile oder im Wesentlichen formstabile Polymerumschäumung, insbesondere Polyurethanumschäumung, 4, die den Funktionsrahmen 3 zusammen mit dem Glasdeckel 2 fixiert.
Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch den randseitigen Bereich der Glasdeckeleinheit 1 aus Fig. 1. Der randseitige Bereich des Glasdeckels 2 liegt dabei in einem gewissen Abstand auf dem Funktionsrahmen 3 auf. Zur Aufrechterhaltung des Abstands zwischen der Oberseite des Funktionsrahmens 3 und der Unterseite des Glasdeckels 2, der etwa 1 mm bis 2 mm betragen kann, ist zwischen dem Glasdeckel 2 und dem Funktionsrahmen 3 ein bevorzugt umlaufendes Dichtelement 5 vorgesehen, beispielsweise eine Dichtraupe oder eine Dichtschnur, wie es an sich bekannt ist. Erfindungsgemäß ist die Unterseite des Glasdeckels 2 insbesondere im randseitigen Bereich mit einer offen-porösen, nanostrukturierten Agglomeratschicht 6 versehen, die vorzugsweise durch eine plasmaunterstützte chemische Gasphasenabscheidung erzeugt wurde. Diese Agglomeratschicht 6 dient als Haftvermittler zwischen dem Glasdeckel 2 und der Polymerumschäumung, insbesondere Polyurethanumschäumung, 4, die den Glasdeckel 2 und den Funktionsrahmen 3 fixiert. Durch die poröse Struktur der Agglomeratschicht 6 kann das zunächst flüssige Material der Polymerumschäumung, insbesondere Polyurethanumschäumung, 4 während der Montage in die Poren der Agglomeratschicht 6 eindringen und eine feste Verzahnung zwischen dem Polymermaterial der Umschäumung 4 und der Agglomeratschicht 6 des Glasdeckels 2 bilden. Es kann weiterhin vorgesehen sein, dass auch die seitliche Schmalseite des Glasdeckels 2 mit der Agglomeratschicht 6 versehen ist (hier nicht gezeigt). Dies kann weiterhin die Haftung zwischen Polymerumschäumung 4 und Glasdeckel 2 noch weiter verbessern.
Fig. 3 zeigt eine alternative Ausgestaltung einer Glasdeckeleinheit 10, bei der der Glasdeckel 2 zusätzlich mit einer Splitterschutzfolie 7 auf der Unterseite ausgestattet ist. Die Splitterschutzfolie 7 kann beispielsweise durch eine flächige, an sich bekannte Verklebung mit dem Glasdeckel 2 verbunden sein. In dieser Ausgestaltung kann die Splitterschutzfolie 7 mit der Agglomeratschicht 6 versehen werden. Zusätzlich können die schmalseitigen Randbereiche des Glasdeckels 2 mit der Agglomeratschicht 6 versehen sein (hier nicht gezeigt), so dass auch in dieser Ausgestaltung eine gute Haftung zwischen dem Glasdeckel 2 mit der daran angebrachten Splitterschutzfolie 7 und der Polymer-Umschäumung 4 erreicht wird.
Anstelle der in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Polymerumschäumung kann auch eine Polymerumspritzung, ein UV-gehärtetes Polymer oder ein ausgehärteter, insbesondere kalt ausgehärteter, Kleber vorgesehen sein. Fig. 4 zeigt beispielhaft eine Agglomeratmorphologie der offen-porösen, nanostrukturierten Agglomeratschicht 6. Gezeigt ist der Durchmesser D-i eines auf einem Bauteil, insbesondere Glasdeckel, 2, welches für den Einbau im Fahrzeugbau vorgesehen ist, aufgebrachten Agglomerats, der in einer REM-Aufnahme als Durchmesser seiner maximalen Ausdehnungsfläche erscheint, ein Agglomeratdurchmesser D0, der unterhalb der Agglomeratschichtoberfläche auftreten kann und kleiner als D-i ist, sowie die Spaltenbreite di zwischen zwei benachbarten Agglomeraten.
Für die Herstellung einer solchen Glasdeckeleinheit wird zunächst das Glaselement, also der Glasdeckel 2, entsprechend vorbehandelt, um die nanostrukturierte Agglomeratschicht insbesondere in den Randbereichen und/oder auf der Unterseite des Glasdeckels 2 zu erzeugen. Anschließend kann der vorbehandelte Glasdeckel 2 auf den beispielsweise in ein Umschäumwerkzeug eingelegten Funktionsrahmen 3 aufgelegt werden, so dass die vorbehandelte Oberfläche des Glasdeckels 2 oder gegebenenfalls der Splitterschutzfolie 7 dem Funktionsrahmen 3 zugewandt ist. Vor dem Auflegen des Glasdeckels 2 kann das gegebenenfalls vorgesehene Dichtmittel 5 eingelegt oder aufgebracht werden. Anschließend wird beispielsweise eine Polyurethanumschäumung 4 in dem Umschäumwerkzeug hergestellt. Bei der Umschäumung mit dem Polyurethan dringt das flüssige Material im Randbereich zwischen dem schmalen Spalt zwischen dem Glasdeckel 2 und dem Funktionsrahmen 3 ein, wobei durch das vorzugsweise vorgesehene Dichtmittel 5 eine Barriere für die
Polyurethanumschäumung 4 vor deren Aushärtung gebildet wird. Während dieses Prozesses dringt das flüssige Material der Polyurethanumschäumung 4 weiterhin in die offen-poröse Struktur der Agglomeratschicht 6 in diesen Bereich ein. Nach der Aushärtung bzw. Verfestigung der Polyurethanumschäumung 4 ist der Funktionsrahmen 3 relativ zur Unterseite des Glasdeckels 2 fixiert, wobei durch die im Rahmen der Aushärtung der
Polyurethanumschäumung 4 bewirkte enge Verzahnung zwischen der offen-porösen Struktur der Agglomeratschicht 6 und dem umgebenden Polyurethanpolymer eine sehr feste Verbindung hergestellt wird.
Die Herstellung der offen-porösen, nanostrukturierten Agglomeratschicht auf dem Bauteil, also beispielsweise dem Glasdeckel 2, erfolgt insbesondere durch eine plasmaunterstützte chemische Gasphasenabscheidung in einem Mikrowellen-Plasma-Auftragsverfahren. Dieses Verfahren kann in einer Reaktionskammer durchgeführt werden. Durch die Wahl des Prozessgases können die Eigenschaften der zu erzeugenden Agglomeratschicht beeinflusst werden. Als Monomer, also als reaktive Ausgangsverbindung für die Erzeugung der Agglomeratschicht, wird vorzugsweise Hexamethyldisiloxan (HMDSO) verwendet. Das Prozessgas kann zusätzlich Sauerstoff und optional Argon enthalten, um eine amphiphile Oberfläche zu erzeugen. Zur Erzeugung des Plasmas innerhalb der Reaktionskammer sind insbesondere Mikrowellenantennen und Quarzröhren vorgesehen. Weiterhin ist eine Vakuumpumpe angeschlossen, um den vorgesehenen Prozessdruck zu realisieren. Weiterhin können Gasduschen vorgesehen sein. Zur Erzeugung einer amphiphilen Schicht von Polyorganosiloxan-Agglomerat mit einer Schichtdicke von etwa 200 nm wurden folgende Prozessparameter verwendet:
Beschichtungszeit t 25 s
Mikrowellenleistung: P = 2 x 1 ,5 kW cw
Sauerstoff: 2,400 l/min bei Standardbedingungen
HMDSO: 0,200 l/min bei Standard bedingungen
Anfangsdruck: p(start) = 0,70 mbar
Enddruck: p(end) = 0,85 mbar
Oberflächentemperatur des Substrats: Starttemperatur T0 = 25°C;
Endtemperatur T(end) = 50°C
Die auf diese Weise erzeugte offen-poröse, nanostrukturierte Agglomeratschicht, die von Spalten-aufweisenden Siliziumdioxid-Agglomeraten gebildet wird, die sich nach oben zumindest abschnittsweise verbreitern und die eine mittlere Spaltenbreite von 3 nm bis 500 nm aufweisen, wie anhand von rasterelektronenmikroskopischen Aufnahmen in Draufsicht zu bestimmen ist, eignet sich in besonderer Weise für die Haftvermittlung zwischen einem Bauteil, das mit einer derartigen Agglomeratschicht versehen ist, und einem nachträglich aufgebrachten Material, das zunächst in flüssiger Form aufgebracht wird und dann nachfolgend erstarrt. Hierbei dringt das flüssige Material in die Porenstruktur der Agglomeratschicht ein und bildet im Zuge der Aushärtung des Materials bzw. der Erstarrung eine feste Verzahnung, so dass eine ausgesprochen gute Haftung zwischen den Materialien erreicht wird.

Claims

Patentansprüche
1. Verwendung einer offen-porösen, nanostrukturierten Agglomeratschicht (6) auf einem Bauteil (2) als Haftvermittler für den Einbau des Bauteils (2) im Fahrzeugbau.
2. Verwendung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die nanostrukturierte
Agglomeratschicht (6) als Haftvermittler zu einer Kunststoffumspritzung oder Kunststoffumschäumung (4), insbesondere einer Polymerumspritzung oder
Polymerumschäumung, vorzugsweise einer Polyurethanumspritzung oder
Polyurethanumschäumung, dient.
3. Verwendung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die nanostrukturierte Agglomeratschicht (6) eine Spalten-aufweisende Agglomeratschicht, insbesondere eine Spalten-aufweisende Siliciumdioxid-Agglomeratschicht, mit beabstandeten, sich nach oben zumindest abschnittsweise verbreiternden Agglomeraten mit einer mittleren Spaltenbreite von 3 nm bis 500 nm, bestimmt anhand einer rasterelektronenmikroskopische Aufnahme in Draufsicht, ist.
4. Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die nanostrukturierte Agglomeratschicht (6) durch plasmaunterstützte chemische Gasphasenabscheidung, insbesondere in einem Mikrowellen-Plasma-Auftragsverfahren, zumindest abschnittsweise auf wenigstens eine Oberfläche des Bauteils (2), insbesondere auf eine randseitige Oberfläche des Bauteils (2), aufgebracht ist.
5. Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil (2) ein Glaselement, insbesondere ein Silikatglaselement oder Kunststoffglaselement, ist.
6. Verwendung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Glaselement ein Glasdachelement, insbesondere ein Schiebedachelement, ist.
7. Verwendung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Glaselement eine Fensterscheibe, insbesondere eine Seitenscheibe oder eine Heckscheibe oder eine Windschutzscheibe, oder ein Festglaselement ist.
8. Verfahren zur Vorbehandlung eines Bauteils (2) in Vorbereitung eines Einbaus des Bauteils (2) in ein Strukturelement (3) für ein Fahrzeug, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Oberfläche des Bauteils (2) zumindest abschnittsweise mit einer offen porösen, nanostrukturierten Agglomeratschicht (6) als Haftvermittler versehen wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, weiter gekennzeichnet durch wenigstens eines der Merkmale gemäß einem der Ansprüche 2 bis 7.
10. Vorbehandeltes Bauteil (2) für den Fahrzeugbau, herstellbar nach dem Verfahren gemäß Anspruch 8 oder Anspruch 9.
1 1. Vorbehandeltes Bauteil (2) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass auf wenigstens einer Oberfläche des Bauteils (2) zumindest abschnittsweise eine offen poröse, nanostrukturierte Agglomeratschicht (6) erzeugt ist.
12. Vorbehandeltes Bauteil (2) nach Anspruch 10 oder Anspruch 1 1 , weiter gekennzeichnet durch wenigstens eines der Merkmale gemäß einem der Ansprüche 2 bis 7.
13. Vorbehandeltes Bauteil (2) nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die offen-poröse, nanostrukturierte Agglomeratschicht (6) des Bauteils (2) bei einer Lagerung des Bauteils (2) stabil, insbesondere für wenigstens 10 Jahre stabil, ist.
14. Verfahren zum Einbauen eines Bauteils (2) in ein Strukturelement (3) für ein Fahrzeug, dadurch gekennzeichnet, dass
wenigstens eine Oberfläche des Bauteils (2) zumindest abschnittweise mit einer offen-porösen, nanostrukturierten Agglomeratschicht (6) als Haftvermittler versehen wird,
das Bauteil (2) in das Strukturelement (3) für das Fahrzeug eingesetzt und/oder aufgelegt und/oder eingelegt wird und
das Bauteil (2) mit einem flüssigen Material, insbesondere einer Kunststoffschmelze, zur Erzeugung einer formstabilen oder im Wesentlichen formstabilen Materialschicht (4) umgossen wird.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die nanostrukturierte Agglomeratschicht (6) auf Randbereichen des Bauteils (2) erzeugt wird.
16. Verfahren nach Anspruch 14 oder Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das flüssige Material zu der formstabilen Materialschicht (4) erstarrt oder aushärtet, wobei die nanostrukturierte Agglomeratschicht (6) als Haftvermittler zu der formstabilen Materialschicht (4) durch Erzeugung einer Verzahnung durch das flüssige Material dient.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 16, weiter gekennzeichnet durch wenigstens eines der Merkmale gemäß einem der Ansprüche 2 bis 7.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass auf eine Haftvermittlung durch Primer verzichtet wird.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug ein Kraftfahrzeug oder ein Flugzeug oder ein Schienenfahrzeug oder ein Hochgeschwindigkeitstransportsystem oder ein Schiff ist.
20. Schiebedachsystem für ein Kraftfahrzeug, herstellbar nach einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 14 bis 19.
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