PROCESS FOR GLUEING METAL SHEETS, DEVICE FOR CARRYING OUT THIS PROCESS AND THE APPLICATION OF DUROPLASTIC SYNTHETIC RESINS IN THE GLUEING OF METAL SHEETS

Abstract: 1. Process for the bonding of metal sheets by means of a thermoset adhesive heated-up by an integrated metal conductor, characterized in that a resin/hardener mixture based on a two - component polyurethane system or a two - component polyacrylate system, which produces a thermoset synthetic resin, is used as adhesive, and in that the adhesive is heated by means of the integrated heating wire to such a temperature that an exothermic reaction is started which, together with the electrical heating, heats the adhesive to such an extent that it passes through a temporary low-viscosity phase before it sets.

Description: Verfahren zum Verkleben von Blechen, Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens und Verwendung duroplastischer Kunstharze zum Verkleben von Blechen Stand der Technik Die Erfindung geht aus von einem Verfahren nach der Gat- tung des Fauptanspruchs. Zur Verbindung von Metalbiechen unterscheidet man vor allem zwei Gruppen von Verfahren, nämlich zum einen die Schweissverfahren und zum anderen Verfahren, die auf der Xlebetechnik beruhen. Die Anwendung der Schweisstechnik, beispielsweise bei Karosserie- reparaturen, hat dabei gewisse grundsatzliche Nachteile, da zum einen die Verbindungen zwischen. Karosserie und Neuteil nicht spannungsfrei sind und aufwendige Nacharbeiten bei grossflächigen Teilen notwendig sind. Zum anderen sind die Verbindungen korrosionsanfällig und nur be dingt wasserdicht, schliesslich ist es notwendig, feuerund hitzegefährdete Teile vor den Schweissvorgang aus- und hernach wieder einzubauen.. Es ist daher nicht überraschend, dass man auf dem Gebiet der Karosserie-Reparaturen bereits versucht, mit der Klebetechnik zum Ziel zu kommen, da die drei bei der Schweisstechnik genannten negativen Punkte bei der Klebetechnik grundsätzlich nicht auftreten. So ist es bekannt, derartige Verklebungen von Blechen mit den seit Jahren bekannten Zweikomponenten-Klebern dur=hzu- führen. Dies ist zwar grundsätzlich möglich, hat aber den entscheidenden Nachteil, dass hier sehr lange Aushärtzeiten, z. T. von Behr als 60 Minuten, notwendig sind, um eine ausreichende Festigkeit des Klebers zu erreichen, die eine Wei terverarbeitung der verklebten Teile gestattet. Eine weitere Forderunbg an ein virtschaftlich durchzuführendes Ktebever- fahren ist daher, dass die Aushärtzeiten bei maximal eta 2 Minuten liegen, in welcher Zeit die Verklebung eine solche Z;igscherfestigkeit erreicht, dass die verklebten Teile gehandhabt und weiterverarbeitet werden konnen. Eine Nachreaktion zur Erlangung der Endfestigkeit ist selbstvertändlich möglich. - lum Verkleben von Span- p'atten ist es bekannt, mit t einem Schmelzkleber beschichtete Aluminiumfolien zu verwenden, wobei das Af- schmelzen des Schmelzklebers dadurch erfolgt, da. an das Aluminiumband eine elektrische Spannung gelegt wird, so dass sich das Aluminiumband erwärmt und der Schmelz- kleber sich verflüssigt. Derartige mit Kleber beschichtete Metallfolien eignen sich jedoch nicht für die Verklebung von Karosserieteilen, da bei der Verlegung der Folien entlang räumlich gekrümmter Blechkanten durch elektrische Nebenschlüsse erhebliche Probleme auftreten können. Ausserdem ist ein Schmelzkleber für die Verklebung von Karosserieblechen ungeeignet, da solche Bleche mit ihrer guten Wärmeleitfähigkeit ohne weiteres beim Gebrauch Temperaturen erreichen können, bei denen der Schmelzkleber an Zugscherfestigkeit verliert. - Schliesslich ist es auch noch bekannt, Scheiben in Kraftfahrzeugen mit Hilfe eines selbstausvulkanisierenden Kunstkautschukprofils mit eingebautem Heizdraht einzukleben. Durch Anlegen einer Spannung an den Heizdraht wird der Kunstkautschuk soweit erweicht, dass sich die Scheibe andrücken lässt und dann dicht mit dem Rahmen verklebt ist. Kunstkautschuk ist je- doch aus den gleichen Gründen, wie sie oben für den Schmel=kleber genannt wurden, für das Verkleben von Xaros- serieblechen ungeeignet. Vorteile der Erfindung Das erfindungsgemässe Verfahren mit den kennzeichnenden Merkmalen des Haupt anspruchs hat demgegenüber den Vor- tei;, daQ sich Aushärtzeiten von weniger als einer Minute ergeben, so dass die verklebten Bleche unmittelbar weiter bearbeitet werden können. -rch die Tatsache, da3 ein duroplastisches Kunstharz als Kleber verwendet wird, iäss¯ die Zugscherfestigkeit Aer Verklebung bei einer möglichen Erhöhung der Temperatur nicht wesentlich nach, so dass Verklebungen in Bereichen möglich sind, in denen höhere Temperaturen zu er-*arzen sind. Das Verfahren ist sehr einfach zu handhaben, vor allem dann, wenn für die Durchführung der Verklebung die dazu beanspruchte Vcrrichtung verwendet wird. Statt spezieller Schwei3- transformatoren lassen sich hier zum Vorheizen und zur Erreichung und Konstanthaltung der Solltemperatur handelsübliche Batterieladegeräte verwenden, mit denen es ohne weiteres möglich ist, die Drahttemperatur konstant- zuhalten. Die Vorteile, die sich gegenüber den Schweissverfahren ergeben, wurden oben bereits erwahnt. Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Massnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Verfahrens möglich. Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Kleber mit dem integrierten Heizdraht einen kreisförmigen Querschnitt aufweist und wenn vor dem Verkleben in eines der zu verklebenden Bleche parallel zur Kante mindestens eine Rille zur Aufnahme des Klebers eingedrückt wird. Zur Fixierung des Klebers ist es vorteilhaft, diesen auf eine solche Temperatur vorzuheizen, dass seine Oberfläche klebrig vird. Vorteilhaft ist ferner die Verwendung einer Vorrichtung, die drehbar gelagerte Rollen aufweist, auf die der Kleber mit dem integrierten Heizdraht aufgewickelt ist, wobei Stromzuführungen zu den Rollen dafr sorgen, dass dem Heizdraht des Klebers ein elektrischer Strom zugeführt werden kann. Schliesslich ist es vorteilhaft, bei der Auswahl des Kiebers darauf zu achten, dass de Eingeschaften des Klebers dem folgendem Anforderungsprofil möglichst na-esommen: Seine Konzisten muss bei Raumtemperatur so sein, dae er zu einer ausreichend formbeständigen Schnur oder Folie geformt werden kann, die auf Rollen mit ca. 20 cm Durchmesser aufrollbar 1st. Nach Aufheizen auf ca. 60 - 80 C muss die Oberfläche des Klebers im Falle der Anwendung in Schnurform klebrig werden. Die Aushärtung soll als Polymerisation bzw. Polyaddition bei Temperaturen über 130 0C in Zeiten von 0,5 - 2 Minuten erfolgen. Bei der Reaktion muss sich der Kleber so stark erwärmen, dass er eine für die Benetzung der zu verklebenden Bleche ausreichend dünnflüssige Phase durchläuit. Die Härtungsreaktion muss nach ca. 2 Minuten im wesentlichen abgelaufen sein, wobei allerdings eine Nachhärtung im Verlauf von 12 Stunden bei Raumtemperatur durchaus möglich ist. Das Harz/Härter- System des Klebers muss vor der Verarbeitung bei Raumtem peratur ausreichend stabil sein. Zeichnung Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 einen Schnitt durch eine Klebe stelle und Figur 2 Schnitte durch eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens. Beschreibung des Ausführungsbeispiels Im oberen Teil der Figur 1 ist nur das Grundblech 1 gezeigt, das beispielsweise eine Dicke von 0,4 mm aufweist. Zunächst wird tas Karosserieblech in Abstand von etwa 20 mm von der Kante an der Stelle 2 mittels einer Absetzzange abgesetzt, damit nach Einsetzen des Neublechs eine glatte Oberfläche im Reparatursere--h, um den es sich hier beispielhaft handelt, möglich ist. Sodann werden in die abgesetzte Kante zwei Rillen 3 und 4 eingedrückt, die eine Breite von beispielsweise 3 mm aufweisen und deren Tiefe dem Durchmesser des in aem Kleber inte- grierten Relzdrahtes entspricht, beispielsweise 0,4 mm. In den Rillen 3 und h werden die Klebeschnüre 5 und 6 mit dem integrierten Heizdraht 7 eingelegt, wobei zuvor dafür gesorgt wird, das durch ein geringes Aufheizen der Schnur die Oberfläche derselben klebrig wird. Das bevorzugt zur Verlegung der Schnüre benutzte Gerat wird weiter unten beschrieben. Der Durchmesser der Klebeschnur liegt beispielsweise bei ca. 1,3 mm. Die Klebeschnur besteht beispielsweise aus einem Zweikomponenten-Polyurethan-System aus einem Isocyanatharz mit einem verzweigten Polyester oder Polyäther als Härter. Nach Einlegen der Klebstoffschnüre 5 und 6 wird das Neublech 8 wie im unteren Teil der Figur 1 gezeigt aufgelegt und durch den Heizdraht 7 ein Strom geschickt, derart, aass der Kleber eine Temperatur erreicht, bei der die Aushartreaktion beginnt und der Kleber sich durch exotherme Reaktion so stark erwärmt, dass er eine dünnflüssige Phase durchläuft, so dass er sich flächenhaft zwischen die Bleche 1 und 8 verteilen und die Flachen benetzen kann. Die Rillen 3 und 4 sind dann mit dem Kleber ausgefüllt, der Draht 7 verbleibt in der Rille und z-wischen den Blechen 1 und 8 bildet sich eine Klebschicht aus, deren Dicke bei etwa 0,015 mm liegt. Die Solltemperatur, die für das Anspringen der exothermen Aushartreaktion notwendig ist, liegt bei etwa 130 C, muss jedoch für jedes eingesetzte Harz gesondert bestimmt und sollte dann auch möglichst genau eingehalten werden. Im Prinzip kann diese Temreratur des Klebstoffdrahtes durch Anlegen eines Temperaturfühlers an den Draht selbst gemessen werden. Nachteilig ist jedoch, ass man den Fühler an den kleb stoffbeschichteten Draht anlegen muss, der Fühler während des Betriebs mit Klebstoff überzogen wird und nach jeder Klebung gereinigt werden muss. Es ist dahe vorteilhafter, den der Temperatur proportionalen Widerstand des Drahtes zu messen und hieraus die Temperatur zu ermitteln. Zu diesen Zweck wird als Stromverasorgungsgerät ein handels übliches Batterieladegerät mit Strombegrenzerschaltung verwendet. Unter Ausnützung der in derartigen Geräten integrierten Strom- und Messeinrichtung kann der Widerstand des Drahtes gemessen werden. Der Widerstand des Drahtes ergibt sich zu R = Ro [ 1 + &alpha; (t - tRaum)] (1) mit L Ro = # @/F (2) o Fo = spezif. Widerstand EMI6.1 Lo <SEP> = <SEP> Länge <tb> # <SEP> <SEP> des <SEP> Drahtes <SEP> bei <SEP> tRaum <tb> Fo <SEP> = <SEP> Querschnitt <tb> tRaum = Raumtemperatur &alpha; = mittlerer Temperaturkoeffizient Es wird vorausgesetzt, a der Benutzer die Länge LC des Drahtes misst. Damit ist nach (2) auch R0 bekannt, un es lassen sich zu den Vorwärm- und Aushärttemperaturen die entsprechenden Widerstandsollwerte angeben; EMI7.1 Da nun andererseits EMI7.2 gilt, wobei UDraht und UR1 im Regler des Ladegeräts ermittelt werden und R1 ein bekannter Widerstand ist, kann in Abhängigkeit von dem durch R vorgegebenen Spannungsverhältnis UDraht/UR1 der strom zu- und abgeschaltet werden und somit der Draht auf einer konstanten Temperatur gehalten werten. Während im Vorhergehenden aie Einstellung der Solltemperatur über eine Wiederstandsregelung erfolgt, kann diese auch mittels einer Stromzeitsteuerung eingestellt werden. Die mit Strombegrenzerschaltung ausgerüsteten Batterieladegerate ermöglichen die Einstellung konstanter Stromstärken. Mithin lassen sich für jede Lange L0 konstante Ein/Aus- schaltintervalle angeben, die den Draht auf eine vorgegebene Solltemperatur aufheizen. Es wird nun angenommen, dass die Zuordnung der Einschaltdauer Tein (Lo) und Ausschalterdauer Taus (L0) zu der Länge L0 bekannt ist bzw. zuvor experimentell ermittelt worden ist. Damit kann die gemessene Länge L0 in entsprechende Tein (L0) und Taus (To) umgesetzt werden. Der Konstantstrom des Ladegerätes wird dementsprechend zu- und abgeschaltet und somit die Drahttemperatur eingestellt. wir die oben beschriebene Verlegung der Klebschnüre 5 und 6 mit iem integrierten Heizdraht 7 ist die Verwendung der Vorrichtung besonders vorteilahft, wie sie in Figur 2 dargestellt ist. Die Vorrichtung besteht aus einem e- häuse 10, in dem zwei einzeln gelagerte Rollen 11 zum Aufwlokeln der Drahtschnüre 5 und 6 untergebracht sind. Stromzuführungen 13 und 14 ermöglichen eine Kontaktie rung der Enden der Heizdrähte 7 der aufgewickelten Schnüre 5 und 6, beispielsweise über Schleifkontakte. Die Schnüre 5 und 6 laufen zwischen Paaren von Führungsrollen 15 hindurch. Unterhalb des Gehäuses 10 sind Gleitrollen 16 vorgesehen, die in den Rillen 3 bzw. 4 entlang laufen. Zusätzlich kann noc. eine Führungsrolle 17 vorgesehen sein, die an der Blechkante entlang geführt wird. Die Stromversorgung erfolgt über einen Schalter 18 mit den Schaltestellung $Aus", "Vorwärmung" und "Solltem perat- t'. Zur Verlegung der Klebschnüre 5 und 6 in den Rillen 3 und 4 werden die Schnüre auf die für die Blechkante erforderliche Länge zugeschnitten und an den Enden abisolierten. Die Enden werden in entsprechende Vorrichtungen der beiden Rollen angeklemmt, um Kontakt zu den Stromzuführungen 13 und 14 zu erhalten, und die Schnüre dann aufgerollt. Die beiden freien, ebenfalls abisolier te Enden werden miteinander verbunden, damit ein geschlossener Stromkreis gebildet wird. Vor dem Verlegen wird durch Einschalten der Schaltstufe "Vorwärmung" die Klebschnüre 5 und 6 so weit vorgewärmt, dass sie auf dem Blech haften bleiben. Diese vorgewärmten Schnüre werden in den vorgeprägten Rillen 3 und 4 verlegt und durch Andrücken fixiert. Nach Beendigung des Verlegungsvorgangs wird das Blech 8 aufgelegt und dann werden durch Umschalten auf die Schaltstufe "Solltemperatur" die Schnüre auf eine Temperatur aufgeheizt, bei der die exotherme Reaktion des Klebers einsetzt. Dabei kommt eine der oben beschriebenen Möglich ke-ten zur @ nstellung und Konstanthaltung der Solltempera- tur zur Anwendung. Die beschriebene Vorrichtung kann auch für den Fall Verwendung finden, in welchem der Kleber bandförmig ausgebildet und kombiniert ist mit einer selbsthaftenden Folie In diesem Falle ist es natürlich nicht not- wendig, den Kleber vorzüwärmen, da die selbsthaftende Folie die Aufgabe der Fixierung des Klebers übernimmt. Auch sInd die Rillen nicht unbedingt erforderlich, da der seitliche Abstand der Drähte in diesem Fall konstant ist, wenn man je ein Kleberband auf jeder Seite der selbsthaftenden Folie vorsieht. Im 3ereich von Ecken wird in diesem Fall die Folie aufgeschnitten, damit die Drähte leicht in diesem Bereich verlegt werden können.

Claims: Ansprüche 1. Verfahren zum Verkleben von Blechen mittels eines durch einen integrierten Heizdraht aufgeheizten Klebers, dadurch gekennzeichnet, da als Kleber ein Harz/Härter- Gemisch eingesetzt wird, das ein duroplastisches Kunstharz ergibt, und dass der Kleber mittels des integrierten Heizdrahtes auf eine solche Temperatur erhitzt wird, a2 eine exotherme Reaktion gestartet wird, die, zusammen m-t der elektrischen Heizung, den Kleber so stark erwärmt,dass er eine vorübergehende dünnflüssige Phase durchläuft, bevor er aushärtet. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der leber (5, 6) mit dem Integrierten Heizdraht (7) einen kreisförmigen Querschnitt aufweist und dass vor dem verkleben in eines der zu verklebenden Bleche (1) parallel zu der Kante mindestens eine Rille (3, 4) zur Aufnahme des Klebers (5, 6) eingedrückt wird (werden). 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kleber (5, 6) vor dem Verlegen in der (den) Rillen (3, 4) auf eine solche Temperatur vorgeheizt wird, da- seine Oberfläche klebrig wird und dass der Kleber (5, 6) in der (den) Rille(n) (3, 4) durch Andrücken fixiert wird. 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kleber bandförmig ausgebildet wird und dass er konbiniert wir mit einer selbsthaftenden Folie und Kleber und selbsthaftende Folie auf der glatten Blech kante fixiert weren. 5. Verfahren nac einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zum Aufheizen des Klebers (5, 6) auf die Solltemperatur mittels des integrierten Heizdrahtes (7j und zum Konstanthalten dieser Temperatur ein handelsübliches Batterieladegerät it einer Strombegrenzerschaltung verwendet wird. 6. Verfahren na= Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, aass zur Konstanthaltung der Solltemperatur des Heizdrahtes (7) mittels der in dem Batterieladegerät integrierten Strom und Spannungsmesseinrichtung der elektrische Widerstand des Drahtes (7) gemessen und mit Hilfe der bekannten Länge des Drahtes der der Solltemperatur entsprechende Widerstands sollwert errechnet wird, der an dem atterieladegerät eingestellt und der Strom zu dem Heizdraht so zu- und abgeschaltet wird, dass der Sollwiderstand eingehalten und somit die Soll- temperatur des Heizdrahtes konstant gehalten wird (Widerstandsregelung). 7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass über eine konstante Stromstarke und die zuvor für verschiedene Heizdrahtlängen ermittelten, für die Erreichung und Einhaltung der Solltemperatur erforderlichen Ein/Ausschaltintervalle der Strom entsprechend zu- und abgeschaltet wird (Stromzeitsteuerung). 8. Vorrichtung zur urchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 2 oder 3, gekennzeichnet durch Rollen (11), die drehbar gelagert sind, auf die der Kleber (5, 6) mit Integriertem Heizdraht (7) aufge wickelt ist, sowie Stromzuführungen (13) und (14) zu den zwei (11), die einen elektrischen Kontakt zu dem Heizdraht (7) des Klebers herzustellen gestattet. 9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass sie Führungsrollen (15) für den Kleber (5, 6), Gleitrollen (16), die in den Rillen (3, 4) zur Aufnahme des Klebers (5, 6) gleiten, sowie eine Führungsroile 17) zum Entlangführen der Vorrichtung an der Blechkante aufweist. 70. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, gekennzeichnet durch einen Schalter (18) mit den Schaltstellungen "Aus", "Vorwärmung" und "Solltemperatur". 11. Verwendung eines mit einem Heizdraht (7) versehenen, ein duroplastisches Kunstharz ergebenden Harz/Härter- Gemisches, das bei Raumtemperatur zu einer formbeständigen Schnur oder Folie formbar ist, dessen Oberflache bei ca. 60 C bis 80 OC klebrig wird und dessen Aushärtung als Polymerisation oder Polyaddition bei Temperaturen oberhalb 130 C unter Durchlaufen einer dünnflüssigen Phase innerhalb von 0,5 bis 1 Minute erfolgt, zum Verkleben von Blechen. 12. Verwendung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das duroplastische Kunstharz auf der Basis eines Zweikomponeneten-Polyurethan-Systems oder eines Zweikomponenten-Polyacrylat-Systems aufgebaut ist.

Inventors: ESPER, FRIEDRICH, DR., GOHL, WALTER, DR., MULLER, HANS-GEORG, DR. DIPL.-ING., SCHARF, FRIEDRICH, DR. DIPL.-PHYS., Müller, Hans-Georg, Dr. Dipl.-Ing.
Applicants: ROBERT BOSCH GMBH
Application year: 1984
Main classification: F16B11
IPC codes: B29C65, C09J5, F16B11