EP0638099A1 - Wärmeaktivierbares modulares bauteil, dessen verwendung, verfahren zur direktverglasung von fahrzeugen, sowie klebstoff - Google Patents

Wärmeaktivierbares modulares bauteil, dessen verwendung, verfahren zur direktverglasung von fahrzeugen, sowie klebstoff

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EP0638099A1
EP0638099A1 EP94905641A EP94905641A EP0638099A1 EP 0638099 A1 EP0638099 A1 EP 0638099A1 EP 94905641 A EP94905641 A EP 94905641A EP 94905641 A EP94905641 A EP 94905641A EP 0638099 A1 EP0638099 A1 EP 0638099A1
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EP
European Patent Office
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adhesive
modular component
polyurethanes
polyols
weight
Prior art date
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Ceased
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EP94905641A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Paul Hälg
Udo Buchholz
Paul Rohrer
Curtis L. Volkmann
Ulrich Tribelhorn
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Dow Automotive AG
Original Assignee
Gurit Essex AG
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Publication date
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    • Y10T428/2874—Adhesive compositions including aldehyde or ketone condensation polymer [e.g., urea formaldehyde polymer, melamine formaldehyde polymer, etc.]

Definitions

  • the invention relates to - a heat-activatable modular component as described in claims 1 to 23; - The use of the modular component according to the invention for the direct glazing of vehicles, in particular automobiles, as described in claim 24; - A method for the direct glazing of vehicles, in particular automobiles, as described in claims 25 to 51; and an adhesive as defined in claims 52 to 54.
  • EP-B1-0 345 134, EP-B1-0 312 496 and EP-B1-0 351 369 already known prefabricated vehicle windows for direct glazing by gluing into a frame, flange or the like, which have along their edge a first trough-shaped profiled adhesive strand, which is elastic, but not plastically deformable, and with one second, optionally covered and / or activated by a protective cover and / or activatable partial adhesive strand made of a material which is chemically compatible with the first partial adhesive strand.
  • Such prefabricated vehicle windows can be used as a ready-to-assemble component for gluing in vehicle bodies without the use of an additional assembly adhesive.
  • the preparation of the vehicle window takes place at different times and locations from the actual installation of the window.
  • the pane can be prepared ready for assembly as an autonomous component in an optimized environment, with an ideal timing and under the best conditions, so that the protective cover only has to be removed and / or the second sub-strand of adhesive has to be activated immediately before assembly.
  • Oxidatively curing adhesive substances These must be stored in the absence of air or oxygen and therefore require a protective film or protective cover.
  • hot melts are solid at room temperature and become pasty when heated to a certain temperature, which is generally above 150 ° C. Covering with a protective film or protective cover is not absolutely necessary here, except possibly for protection against dirt or mechanical damage. In order to achieve sufficient thermal stability, such products for the automotive industry must have a softening point of more than 120 ° C. Such non-reactive adhesives are not used in structural engineering and for the bonding of safety parts.
  • thermosetting adhesive substances These differ from the thermoplastic adhesive substances mentioned under (c) in that they cure irreversibly at a certain critical temperature T k . Therefore, when the second sub-strand of adhesive is applied to the first sub-strand of adhesive, they can only be heated up to a first transition temperature T l below the critical temperature T k . While such products are available, they are either sensitive to moisture and require a cover sheet, or they must be kept at the curing temperature until fully cured.
  • these systems can be set to a suitable open time. Covering with a protective film or protective cover is not absolutely necessary here either. However, these systems are very slow in curing and require a long fixation after installation.
  • cover sheets or protective covers are problematic in two respects. First, it is difficult to seal these covers from the trough-shaped strand, especially in the curved areas. Second, the cover material is unwanted waste that must be collected and recycled.
  • Table 1 shows typical guide values for the most important properties of some of the materials mentioned in the publications mentioned.
  • cycle times are required that are far below the cycle times that can be achieved with the substance groups mentioned.
  • cycle times of less than 50 s are required, within which such a module is to be made adhesive and installed.
  • the Mon days without the usual aids such as intermediate parts or spacers, adhesive tapes, etc., which were previously used to prevent slipping.
  • the object of the invention was to create a storable, heat-activated modular component and a method for gluing a modular component to another component, in particular for direct glazing of vehicles, which meet these requirements.
  • a profiled adhesive strand made of a latently reactive adhesive along its edge, which predominantly comprises: one or more polyurethanes with blocked isocyanate
  • reaction can be initiated at an activation temperature of 70 to 180 ° C, and which at the same time remains sticky and non-flowing but plastically deformable for a time sufficient for assembly.
  • the inventive method for direct glazing of vehicles according to the preamble of claim 24 is characterized in that: - a professional along the edge of the modular component
  • Adhesive which mainly comprises:
  • polyurethane precursors which consist of polyols and / or polyamines and encapsulated polyisocyanates;
  • the other component brings the other component together, presses it to a predetermined joining distance, and if necessary, quickly fixes the part of the adhesive that is not yet activated to initiate the reaction to the activation temperature of 70 to 180 ° C and the composite at least until the adhesive solidifies and then allows it to fully react without further action ; with the proviso that the difference between the application temperature and the activation temperature of the adhesive is at least 20 ° C.
  • the adhesive can be reacted along its contact surface with the modular component already after the application of the adhesive bead by the action of heat.
  • the latently reactive adhesives to be used according to the invention contain one or more polyurethane prepolymers with blocked isocyanate groups or free-radically polymerizable groups or polyols, polyamines and encapsulated polyisocyanates, in which at least one of the components of the adhesive is crystallizing and the mixture predominantly between 25 and 80 ° C, preferably between 35 and 60 ° C, melts.
  • a mixture of non-crystallizing polyurethane prepolymers and crystallizing polyurethane prepolymers or a mixture of non-crystallizing and crystallizing polymeric polyols is used in combination with polyamines and encapsulated isocyanates.
  • the two types of polyurethane prepolymers can also be combined in a copolymer with crystallizing and non-crystallizing molecular parts.
  • the crystallizing components that can be used are, for example, the reaction products of diisocyanates with crystallizing polyether polyols, such as polytetrahydrofuran, polyethylene glycol, with crystallizing polycarbonate polyols, such as those obtainable by reacting 1,4-butanediol with diaryl carbonates, for example diphenyl carbonate or phosgene.
  • crystallizing components are the polyester polyols, e.g. Polycaprolactone or butanediol adipic acid hexanediol polycondensates or polyester amide polyols, e.g. are obtainable by reaction of a carbonyl-terminated polyamide oligomer with hydroxyl-terminated polyethylene terephthalate oligimers, or the reaction products of the polyols mentioned with diisocyanates.
  • polyester polyols e.g. Polycaprolactone or butanediol adipic acid hexanediol polycondensates
  • polyester amide polyols e.g. are obtainable by reaction of a carbonyl-terminated polyamide oligomer with hydroxyl-terminated polyethylene terephthalate oligimers, or the reaction products of the polyols mentioned with diisocyanates.
  • non-reactive substances such as solid plasticizers, for example stearates or hydrogenated castor oil or its derivatives, can also be used as crystallizing components. be used.
  • thermoplastics are ethylene-acrylate copolymers, ethylene-acrylic acid copolymers, ethylene-vinyl acetate copolymers and thermoplastic polyurethanes.
  • reaction products of diisocyanates with short-chain diols are to be mentioned, which form hard segments.
  • H-active compounds can be used as protective groups for blocking the isocyanate groups of the prepolymers which are below the decomposition temperature of the
  • Oximes, phenols and lactams are particularly suitable.
  • Organometallic catalysts such as dibutyltin dilaurate (DBTL), metal salts and organic acids or tertiary amines such as triethylenediamine are suitable.
  • DBTL dibutyltin dilaurate
  • metal salts organic acids
  • tertiary amines such as triethylenediamine
  • amine catalysts in the form of their salts with organic acids.
  • the adhesives according to the invention can additionally contain low molecular weight polyfunctional compounds, such as polyols, for example trimethylolpropane or polyamines, for example diethyltoluenediamine, for partial pre-crosslinking of the hot adhesives during the
  • latent amine hardeners such as dicyandiamide
  • Phthalic anhydride-amine adducts methylene dianiline salt complexes or other latent hardeners, as are known to the person skilled in the art, can be used.
  • polyurethane precursors whose polyisocyanates are low-molecular-weight solid compounds which are protected by a shell of urea and cannot react with the H-active compounds at room temperature.
  • Macromolecular polyols and / or polyamines and optionally additionally low molecular weight diols and / or aromatic diamines are preferably used as chain extenders as H-active compounds.
  • Amine end groups can be used in combination with the protected polyisocyanates.
  • the isocyanates are preferably protected with aliphatic primary or secondary amines, such as e.g. the
  • Suitable solid polyisocyanates are, for example, dimeric 4,4'-diisocyanato-diphenylmethane, 3,3'-diisocyanato-4,4'-dimethyl-N, N'-diphenylurea, trimeric isophorone diisocyanate or 1,4-phenylene diisocyanate.
  • H-active compounds are used, so it's through
  • latently reactive adhesives is based on polyurethanes, the chain ends of which have radical-polymerizable groups.
  • groups are preferably acrylate or methacrylate groups, such as, for example, by reacting isocyanate-functional prepolymers with OH-functional acrylates or methacrylates, for example 2-hydroxyethyl acrylate or 3-hydroxypropyl acrylate, or by converting OH or NH-functional prepolymers can be obtained with isocyanato acrylates or methacrylates.
  • the adhesives are reacted along the contact surface with the carrier module when the adhesive bead is applied or before the module is joined by the action of heat.
  • the duration and intensity of the heat is chosen so that the thickness of the cured layer is less than the intended minimum thickness of the adhesive joint to be formed after joining.
  • the cured layer formed in this way is preferably not significantly thinner, since the remaining part of the adhesive which is still to be cured after joining is thus minimal. In this case, curing after the installation is possible by conducting heat from the hot joining partner, even with thick adhesive joints.
  • the materials mentioned are soft and sticky even at temperatures above 35 ° C. and are therefore suitable for joining. At the same time, they are essentially solid at room temperature and do not deform when touched.
  • Preferred materials are already pumpable at a temperature T p of 50 to 60 ° C and have a first transition temperature T l of 40 to 50 ° C.
  • their activation and the initiation of crosslinking take place at a temperature T k of 80 ° C., so that a quick and unproblematic activation is possible.
  • the materials mentioned can be pumped from the storage container to the application device, for example a nozzle or a doctor blade, without the activation starting and without them noticeably aging.
  • the materials mentioned return quickly after application to a state in which they are dry and touchable. This enables rapid clocked production of pre-coated modules.
  • the materials mentioned can be heated up to the activation temperature without losing their shape.
  • the activation and, if necessary, partial crosslinking can be initiated within 2 minutes, preferably within 1 minute, in a particularly preferred embodiment even within 30 seconds, and curing continues beyond assembly. Such short activation and reaction times are particularly given when polyurethane precursors are used in connection with encapsulated solid polyisocyanates.
  • the adhesive is brought into a plastic form. During the installation and the subsequent fixation, the adhesive solidifies again so that the pane sits firmly without installation aids, without slipping or springing back.
  • the materials mentioned can be activated by supplying electrical, electromagnetic or magnetic energy while softening at the same time without causing local overheating.
  • - In a preferred embodiment using blocked isocyanate prepolymers or encapsulated
  • Isocyanates have enough of the materials mentioned active isocyanate groups in order to anchor themselves on the substrates to be bonded, in particular on a painted substrate, and to establish an aging-stable connection.
  • the adhesive is activated only along its contact surface with its carrier.
  • any form of heat can be used to activate the glass module according to the invention.
  • Heating in conventional convection ovens is not suitable to achieve rapid integral heating of the latent reactive adhesive.
  • the glass itself and any edge edging are also heated to the same extent, which, in the event that immediate adhesion after assembly is achieved by cooling and crystallization of the adhesive, prevents rapid adhesion after assembly without additional fastening.
  • air with a temperature below the activation temperature is suitable for melting the remaining adhesive.
  • infrared radiation is very suitable for activating the base of the adhesive along its surface to the carrier.
  • the modular component is irradiated from the back. This is particularly advantageous in the case of glass modules, where the heat radiation penetrates the glass practically unhindered and heats the adhesive from its contact or interface with the glass. Even if between
  • a modification of this method is to use a beam-expanded, relatively long-wave laser, e.g. To use Nd-YAG laser, which moves the contact surface to the glass from the back of the glass.
  • Heating with infrared radiation, especially with bright radiation, is also only suitable for activating the adhesive after the installation or joining of the modular component according to the invention, even if it has not yet hardened on its contact surface with the carrier. This is particularly the case if it is a glass module, and the method is particularly effective if the joining partner consists of a poorly heat-conducting material, in particular plastic.
  • magnetic induction offers itself as a heating source.
  • This energy source is already used in the automotive industry for the direct heating of double-shell steel parts, such as doors or bonnets, when gluing reinforcing parts to the outer shell.
  • the adhesive is only indirectly heated by heat conduction over the steel parts. If the adhesive itself is to be heated, it must contain magnetizable and / or electrically conductive fillers which give off their heat to the matrix. A good
  • Preferred fillers are magnetizable iron oxides, e.g. Ferrites, magnetites, gamma-iron oxides, which are available on the market in very fine grain sizes. Even with relatively small proportions by weight of less than 15 percent by weight, these allow heating to 150 ° C. in less than 30 s. In principle, however, it is also possible to use only electrically conductive fillers, such as iron powder or steel fibers.
  • radio frequency (HF) or radio frequency (RF) field in the range from 1 to 300 MHz, one is limited to the internationally specified frequencies for industrial applications (see Table 2).
  • HF radio frequency
  • RF radio frequency
  • special shielding of the radiation area from the surroundings may be necessary.
  • the dipoles of the adhesive molecules are directly excited to rotate, and the corresponding dielectric losses heat the matrix.
  • the adhesive is brought into the interior of the alternating electromagnetic field, which is built up between two electrodes adapted to the shape of the adhesive strand. With this method it is also possible to heat the adhesive bead up to 150 ° C in less than 30 seconds.
  • the permissible wavebands are listed in Table 2.
  • the energy is fed from a transmitter via a waveguide into a resonance resonant circuit spanned across the cross section of the adhesive strand.
  • the resonant circuit must match the mass of the
  • Adhesive strands are coordinated so that there are no standing waves to ensure uniform heating of the bead over the entire module surface.
  • the microwave energy in the electromagnetic range from 0.3 to 5 GHz also acts directly on the macromolecules of the adhesive through dipole excitation and dielectric losses. It is also possible to accelerate the heating by conductive fillers such as carbon black or polar fillers. With this technology, a temperature of over 150 ° C can be reached in 30 seconds. This technique requires careful ab shield the work area from the outside, since microwave radiation is dangerous for the human organism. In order to better control the heating in the microwave field, it can be helpful to introduce the energy in a pulsating manner.
  • Another suitable form of energy for rapid, mass-effective heating to activate the hot melt adhesive is to connect the conductive bead of adhesive to one
  • Conductive fillers are known to increase the conductivity of organic materials by several orders of magnitude. Conductive fillers such as carbon black, graphite, metal flakes etc. are often used for this. Particularly suitable for the present
  • Invention are fibrous conductive fillers, such as steel fibers, which can increase the conductivity by up to a factor of 10 5 . This makes it possible, by admixing such fillers, to produce products in the range from 5 to 10 percent by weight, which heat up to 150 ° C. in less than 30 seconds when the module is connected to a mains voltage power source.
  • the coating which is normally applied directly to the glass via the edge zone and is used for optical masking or to protect the bead of adhesive, contains pigments which also release heat, such as metal oxides, under the influence of the heating methods mentioned above .
  • a primer containing such pigments, for example soot can also be used.
  • conductive covers can also protect against undesired heating.
  • the adhesive strand is not activated in its entirety before assembly, but only along its contact surface with the glass, up to a layer thickness which is less than the desired or minimum layer thickness of the adhesive after the joining.
  • the part of the adhesive that is not yet activated, which is in contact with the joining partner is activated after the joining.
  • This can be done in that the named inactive part of the adhesive is heated above the activation temperature by direct heat, for example by hot air.
  • this method is less suitable if the joining partner is highly thermally conductive and has a large mass. In this case it can be very difficult to activate the interface to the joining partner and to achieve a permanent adhesive bond with it.
  • a preferred method is to heat the joining partner at its contact point with the adhesive, so that the adhesive is heated and activated by heat conduction from the joining partner. If the joining partner as a whole or over the area of its joining zone has sufficient heat capacity to heat the remaining, still inactive adhesive mass above the activation temperature, it is possible to heat the joining partner to a sufficient temperature above the activation temperature before joining. In this case, however, care must be taken to remain sufficiently below the decomposition temperature of the adhesive.
  • inductive heating via a magnetic induction field in the range of 1 to 1000 kHz is an extremely fast heating method. This method is particularly well suited for the installation of components, in particular of permanently glazed windows in vehicle bodies.
  • the flange is heated through the glass shortly before assembly or immediately after installation of the pane using an inductor loop running parallel to the flange.
  • the Energy supply regulated via a closed control loop so that the temperature remains sufficiently below the decomposition temperature of the adhesive or the lacquer.
  • Metallic joining partners can also be heated using electrical resistance heating, radiant heat or heat conduction.
  • Non-metallic joining partners e.g. Plastics can be heated well using infrared radiation, hot air or heat conduction. In this case, however, it is also possible to directly heat the adhesive and, if appropriate, the joining partner by applying a high-frequency field over the area of the entire adhesive joint. Alternatively, it is also possible to work with a high-frequency magnetic field, the adhesive having to contain electrically conductive or magnetizable fillers.
  • the method according to the invention is particularly advantageous for use in vehicle assembly, since it allows components which are transportable and ready to be glued to be manufactured under optimum production conditions and which only require heat activation in order to enable quick assembly and a practically immediately loadable adhesive bond.
  • Table 3 lists possible and particularly preferred process variants, as made possible by the present invention. Based on the direct glazing of a car with glass modules according to the invention, table 4 shows two embodiments with typical cycle times.
  • Example 6 In a 2 liter glass reactor, 2000.0 grams of the isocyanate prepolymer from Example 1 were heated to 70 to 80 ° C. while stirring in a stream of nitrogen. Thereafter, 82.1 grams of the blocking agent p-hydroxybenzoate were added to the prepolymer in countercurrent nitrogen. The reaction mixture was then heated at this temperature for 5 hours until the NCO absorption band in the infrared spectrum (2250 cm -1 ) had completely disappeared. After the mixture cooled to room temperature, the product was kept in a closed container. Example 6
  • Example 8 In a 2 liter glass reactor, 2000.0 grams of the isocyanate prepolymer from Example 1 were heated to 70 ° C. with stirring and under a stream of nitrogen. Then 70.3 grams of the blocking agent epsilon-caprolactam were added. The reaction was then heated at 80 ° C. for 3 hours until the NCO absorption band had completely disappeared in the IR spectrum. After cooling to room temperature, the blocked prepolymer was kept in a closed container.
  • Example 8 Example 8
  • Example 16 300 g of the epsilon-caprolactam-blocked prepolymer from Example 7 were heated to 50 ° C. in a 1 liter reactor. After the prepolymer had been degassed for 1/2 hour, 7 grams of 4,4'-diaminodicyclohexylmethane were added and the mixture was evacuated for a further 15 minutes. The product was then filled into cartridges for storage.
  • Example 16
  • Example 10 The adhesive from Example 10 was applied from a cartridge preheated to 60 ° C. in the form of an adhesive bead to the glass coated with primer. The caterpillar was then allowed to cool to room temperature. This again became firm and non-sticky.
  • the adhesive bead of the adhesive from Example 10 applied to the glass was stored at room temperature and normal atmospheric humidity for 1 month. There was no noticeable change in the consistency of the bead of adhesive during this storage.
  • Diethylenetriamine stirred at room temperature. Then 25 parts by weight of the powdered IPDI trimers T1890 are dispersed in for 1 hour. Then 18 parts by weight of Jeffamin T5000 and 4 parts by weight of DETDA are added. After further stirring for 30 minutes, 10 parts by weight of carbon black and 15 parts by weight of calcium carbonate as a filler and 0.05 parts by weight parts of DBTL weighed as a catalyst. The mixture is degassed for 30 minutes and filled into cartridges for storage.
  • the adhesive bead applied to the glass and stored at room temperature was heated in a convection oven preheated to 150 ° C. for 10 minutes. After this time the temperature in the adhesive bead was 140 ° C. The bead of adhesive was then allowed to cool again. After 6 hours the adhesive was cross-linked.
  • Example 10 In a laboratory planetary mixer, 325 grams of the blocked prepolymer from Example 10 were mixed with 25 grams of carbon black and 150 grams of fillers for 1 hour at 50 ° C. under vacuum. The product was filled into an aluminum cartridge. From this product, a 13 cm long triangular bead was applied to a glass plate. The adhesive bead was irradiated with microwaves in a microwave oven for 40 s at 1000 W power. The bead temperature was measured with a fiber optic temperature measuring device and recorded with a flatbed recorder. After this microwave treatment, 130 ° C. were measured in the adhesive bead.
  • Example 10 In a laboratory planetary mixer, 325 grams of the blocked prepolymer from Example 10 were mixed with 25 grams of carbon black and 150 grams of fillers for 1 hour at 50 ° C. under vacuum. The product was filled into an aluminum cartridge. The adhesive was applied to a glass substrate (25x100x4 mm). The sample was treated in an HF system (27 MHz) for 30 s with a power of 100 W / gram of adhesive. The temperature in the adhesive was measured with a fiber optic temperature measuring device and recorded with a flatbed recorder. After 30 seconds, a temperature of 140 ° C. was measured in the adhesive.
  • Example 10 In a laboratory planetary mixer, 323 grams of the blocked prepolymer from Example 10 were mixed with 25 grams of filler and 150 grams of ferrite powder (ferrite cores N27 ground) under vacuum at 50 ° C. for 1 hour. The product was filled into an aluminum cartridge. From this product a 5 cm long triangular bead was applied to a glass plate. The glass plate with the triangular bead was brought into the center of an induction coil with a 60 mm diameter, which was connected to an induction generator of 3 kW power. The frequency of this device was approximately 200 kHz. The performance of the system was controlled by a microprocessor. The temperature profile was measured with a thermocouple and recorded with a flatbed recorder.
  • ferrite powder ferrite cores N27 ground
  • the adhesive-glass module was joined using a perforated panel (hole size 50x20 mm) and a suitable device with a painted trigger body (steel, 40x10x56 mm) in such a way that a glass-metal bond of 40x10x4 mm originated.
  • the swollen material was removed with a 2 mm wide angled spatula.
  • the sample was then exposed to a magnetic induction field from the glass side by means of an induction coil for 10 seconds.
  • the adhesive was cured after the power source was turned off. After conditioning for 24 hours at 23 ° C. and 50% relative humidity on a tensile testing machine with a pretension of 10 N, it was pulled to a rate of 400 mm / minute. A maximum force of 4.5 MPa was measured and a cohesive fracture pattern was found within the adhesive bead.
  • a triangular bead of the product of Example 19 was placed on a glass plate.
  • the glass plate with the triangular bead was irradiated from below with a short-wave infrared source. After 20 seconds, a temperature of 100 ° C. was measured at the base of the adhesive bead. After this time, the base of the adhesive bead was hardened to a depth of approximately 1.5 mm, while the upper part of the adhesive bead was soft and not cross-linked. About 10 seconds after the infrared heating source was switched off, the adhesive was overlapped with a steel so that a tensile shear test specimen with an overlap width of 10 mm and a layer thickness of 3 mm was produced.
  • the swelling material was removed with a 2 mm wide angled spatula. This was the sample exposed to a magnetic induction field from the glass side by means of an induction coil for 7 seconds. After the power source was turned off, all of the adhesive was cured. After storage for 24 hours at 23 ° C. and 50% relative air humidity, the determination of the tensile shear strength gave a value of 3.5 MPa with a cohesive fracture pattern within the bead of adhesive.
  • a triangular bead of the product of Example 23 was placed on a glass plate.
  • the glass plate with the triangular bead was irradiated from below with a short-wave infrared source. After 30 seconds, a temperature of 130 ° C. was measured at the base of the adhesive bead. After this time the adhesive bead was hardened to a depth of about 1 mm at the base, while the upper part of the adhesive bead was soft and not cross-linked. About 10 seconds after the infrared heating source was switched off, the adhesive was joined with a steel substrate in such a way that a tensile shear test specimen with an overlap width of 10 mm and a layer thickness of 3 mm was produced. The swollen material was removed with a 2 mm wide angled spatula. The sample was then exposed to a magnetic induction field for 7 seconds from the glass side using an induction coil. To the adhesive was cured when the power source was turned off.
  • Example 29 The experiment from Example 29 was repeated, but without irradiation with the infrared source. After heating for 15 seconds by means of magnetic induction from the glass side, a temperature of 170 ° C. was measured on the steel side. After switching off the power source, the adhesive on the steel side was hardened. There was a layer of uncured material on the glass side.
  • Example 33 The experiment from Example 29 was repeated with the difference that the induction heating was carried out using a power control which limited the temperature at the adhesive surface to the steel to 120 ° C. After 15 seconds the adhesive was completely hardened.
  • Example 33
  • Example 32 The experiment of Example 32 was repeated, but without previous exposure to infrared radiation. It took 3 minutes for the adhesive to harden completely.

Abstract

Das lagerfähige modulare Bauteil, insbesondere lagerfähiges Glasmodul, ist für eine Montage durch Verkleben mit einem anderen Bauteil ohne Verwendung eines zusätzlichen Montageklebers vorbereitet. Es weist entlang seines Randes einen profilierten Strang aus einem latent reaktiven Klebstoff auf, welcher überwiegend umfasst: ein oder mehrere Polyurethane mit blockierten Isocyanat-Gruppen, oder ein oder mehrere Polyurethan-Vorprodukte, welche aus Polyolen und/oder Polyaminen und aus verkapselten Polyisocyanaten bestehen, oder ein oder mehrere Polyurethane mit radikalisch polymerisierbaren Gruppen. Dabei ist die Reaktion des Klebstoffes bei einer Aktivierungstemperatur von 70 bis 180 °C einleitbar. Gleichzeitig bleibt er für eine für die Montage ausreichende Zeit klebrig und nichtfliessend aber plastisch verformbar. Die genannten Materialien sind durch Zufuhr von elektrischer, elektromagnetischer oder magnetischer Energie oder durch Infrarot-Strahlung aktivierbar. Der Klebstoff kann magnetisierbare und/oder elektrisch leitfähige Füllstoffe enthalten. Das Glasmodul findet Verwendung für die Direktverglasung von Fahrzeugen, insbesondere von Automobilen.

Description

Wärmeaktivierbares modulares Bauteil, dessen Verwendung,
Verfahren zur Direktverglasung von Fahrzeugen, sowie Klebstoff
Die Erfindung betrifft - ein wärmeaktivierbares modulares Bauteil, wie es in den Ansprüchen 1 bis 23 umschrieben ist; - die Verwendung des erfindungsgemässen modularen Bauteils für die Direktverglasung von Fahrzeugen, insbesondere Automobilen, wie sie im Anspruch 24 umschrieben ist; - ein Verfahren zur Direktverglasung von Fahrzeugen, insbesondere Automobilen, wie es in den Ansprüchen 25 bis 51 umschrieben ist; und - einen Klebstoff, wie er in den Ansprüchen 52 bis 54 umschrieben ist.
Aus den Veröffentlichungen EP-B1-0 345 134, EP-B1-0 312 496 und EP-B1-0 351 369 sind bereits vorgefertigte Fahrzeugscheiben für die Direktverglasung durch Einkleben in einen Rahmen, Flansch oder dgl. bekannt, welche entlang ihres Randes einen ersten wannenförmig profilierten Klebstoffteilstrang aufweisen, der elastisch, jedoch nicht plastisch verformbar ist, und der mit einem zweiten, gegebenenfalls durch eine Schutzhülle abgedeckten und/oder aktivierbaren Klebstoffteilstrang aus einem mit dem ersten Klebstoffteilstrang chemisch kompatiblen Material versehen ist. Derartige vorgefertigte Fahrzeugscheiben können als montagefertiges Bauteil zum Einkleben in Fahrzeugkarosserien ohne Verwendung eines zusätzlichen Montageklebers eingesetzt werden.
Dabei findet die Vorbereitung der Fahrzeugscheibe zeitlich und örtlich getrennt von der eigentlichen Montage der Scheibe statt. Mit anderen Worten: Die Scheibe kann montagefertig als autonomes Bauteil in einer optimierten Umgebung, mit idealem Zeitablauf und unter den besten Bedingungen soweit vorbereitet werden, dass unmittelbar vor der Montage lediglich noch die Schutzhülle entfernt und/oder der zweite Klebstoffteilstrang aktiviert werden muss.
Als geeignete Materialien für den zweiten Klebstoffteilstrang sind dort genannt:
(a) Oxydativ härtende Klebstoffsubstanzen: Diese müssen unter Luft- bzw. Sauerstoffabschluss gelagert werden und erfordern daher zwingend eine Schutzfolie oder Schutzhülle.
(b) Feuchtigkeitsreaktive Klebstoffsubstanzen:
Diese müssen unter Feuchtigkeitsabschluss gelagert werden und erfordern daher ebenfalls zwingend eine Schutzfolie oder Schutzhülle.
(c) Thermoplastische Klebstoffsubstanzen:
Die als "Hotmelts" bezeichneten, klassischen Schmelzklebstoff-Substanzen sind bei Raumtemperatur fest und werden bei Erwärmung auf eine bestimmte, im allgemeinen über 150 °C liegenden Temperatur pastös. Eine Abdeckung mittels einer Schutzfolie oder Schutzhülle ist hier nicht unbedingt notwendig, ausser eventuell zum Schutz gegen Verschmutzung oder mechanische Beschädigung. Um auf eine ausreichende Wärmestabilität zu kommen, müssen solche Produkte für die Autoindustrie einen Erweichungspunkt von mehr als 120 °C aufweisen. Für strukturelles Fügen und für die Verklebung von Sicherheitsteilen werden im Fahrzeugbau solche nichtreaktive Klebstoffe nicht eingesetzt.
(d) Hitzehärtende Klebstoffsubstanzen: Diese unterscheiden sich von den unter (c) erwähnten thermoplastischen KlebstoffSubstanzen dadurch, dass sie bei einer bestimmten kritischen Temperatur Tk irreversibel aushärten. Sie können daher beim Auftragen des zweiten Klebstoffteilstranges auf den ersten Klebstoffteilstrang nur bis zu einer unter der kritischen Temperatur Tk liegenden ersten Übergangstemperatur Tl erwärmt werden. Solche Produkte sind zwar verfügbar, aber sie sind entweder feuchtigkeitsempfindlich und bedürfen einer Abdeckfolie, oder sie müssen bis zur vollständigen Aushärtung auf Härtungstemperatur gehalten werden.
(e) Langsam reagierende Zweikomponentensysteme:
Durch entsprechende Wahl der chemischen Zusammensetzung können diese Systeme auf eine geeignete Offenzeit eingestellt werden. Auch hier ist eine Abdeckung mittels einer Schutzfolie oder Schutzhülle nicht unbedingt notwendig. Diese Systeme sind jedoch sehr langsam in der Aushärtung und benötigen eine lange Fixierung nach dem Einbau.
Allen genannten Lösungen, ausser Variante (c), ist gemeinsam, dass der zweite Klebstoff-Teilstrang den Schutz des ersten wannenförmigen ausgehärteten Teilstranges braucht. Ferner muss der wannenformige, schnell aushärtende Klebstoff-Teilstrang so ge wählt werden, dass die Diffusion der Feuchtigkeit durch das Material praktisch null ist, um eine Lagerfähigkeit von mehr als ein paar Tagen zu erreichen. Dies schränkt die Möglichkeiten bei der Materialwahl stark ein, so dass insbesondere die luftfeuchtigkeitshärtenden Polyurethane nicht verwendet werden können.
Die Verwendung von Abdeckfolien oder Schutzhüllen, wie sie in den obenerwähnten Veröffentlichungen erforderlich ist, ist in zweierlei Hinsicht problematisch. Erstens ist es schwierig, diese Abdeckungen gegenüber dem wannenförmigen Teilstrang abzudichten, insbesondere in den gebogenen Bereichen. Zweitens ist das Abdeckmaterial unerwünschter Abfall, welcher eingesammelt und rezykliert werden muss.
In der Tabelle 1 sind typische Richtwerte für die wichtigsten Eigenschaften von einigen in den genannten Veröffentlichungen genannten Materialien angegeben.
Tabe l le 1
Sub- Lagerzeit Aktivierung Offenzeit stanz- gruppe
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
(a) 2 bis 6 Monate O2-Kontakt 10 bis 30 Minuten nach Entfernen der
Schutzfolie
(b) 30 Minuten bis Luftfeuchtigkeit 10 bis 30 Minuten
2 Wochen nach Entfernen der
Schutzfolie
(c) 6 bis 12 Monate Wärme 5 Sekunden bis
1 Minute
( d ) 6 bis 12 Monate Wärme 20 Sekunden bis nach Entfernen der 3 Minuten
Schutzfolie
(e) 30 bis 180 Minuten -------- 30 bis 240 Minuten
Von der Automobilindustrie sind inzwischen jedoch Forderungen aufgestellt worden, welche sich mit den genannten Substanzgruppen nicht erfüllen lassen.
Die zunehmende Automatisierung am Fliessband erfordert eine Verminderung der Fliessband-Komponenten durch Modularisierung, d.h. durch Vormontage von Modulen in besonderen Vormontage-Inseln oder vorzugsweise durch den Zulieferer. Da dieser Lösungsansatz auch indirekte Vorteile in der Verwaltung, bei der Logistik und bei den Kosten für die Abfallbeseitigung bringt, wird er sich voraussichtlich auch auf andere Industriezweige ausbreiten. Im Falle der Direktverglasung bedeutet die Eliminierung von Maschinen, wie Pumpen und Robotern, oder die Verminderung ihrer Anzahl, auch eine Platzersparnis und eine Verminderung der mit der Verwendung von Chemikalien verbundenen Risiken. Es bedingt aber andererseits, dass solche vorgefertigte Module im allgemeinen über eine ausreichende Lager- und Transportzeit von 1 bis 3 Monaten stabil sind. Im weiteren sind Lösungen, welche spezielle Verpackungen benötigen und Abfälle bzw. Recyling-Umtriebe verursachen, weniger erwünscht.
Ferner werden Taktzeiten gefordert, die weit unter den Taktzeiten liegen, welche mit den genannten Substanzgruppen realisierbar sind. Gefordert werden insbesondere Taktzeiten von weniger als 50 s, innerhalb welcher ein solches Modul klebefähig gemacht und eingebaut werden soll. Im weiteren sollte die Mon tage ohne die üblichen Hilfsmittel wie Zwischenlageteile bzw. Distanzstücke, Klebebänder usw. auskommen, welche bisher zum Verhindern des Abrutschens eingesetzt werden.
Auch in der übrigen Industrie besteht der Bedarf nach einem Fügesystem durch strukturelles Kleben von Bauteilen, bei welchen der Klebstoff bereits auf dem einen Fügepartner vorappliziert ist, welcher einerseits lager- und transportfähig ist, andrerseits aber innerhalb kurzer Montagezyklen gefügt und anschliessend ohne Wartefrist als Ganzes weiterbearbeitet werden kann.
Aufgabe der Erfindung war nun die Schaffung eines lagerfähigen wärmeaktivierbaren modularen Bauteils sowie eines Verfahrens zum Verkleben eines modulare Bauteils mit einem anderen Bauteil, insbesondere zur Direktverglasung von Fahrzeugen, welche diesen Forderungen genügen.
Diese Aufgabe wird bei einem lagerfähigen modularen Bauteil nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass es entlang seines Randes einen profilierten Klebstoffstrang aus einem latent reaktiven Klebstoff aufweist, welcher überwiegend umfasst: - ein oder mehrere Polyurethane mit blockierten Isocyanat-
Gruppen; oder - ein oder mehrere Polyurethan-Vorprodukte, welche aus
Polyolen und/oder Polyaminen und aus verkapselten Poly isocyanaten bestehen; oder
- ein oder mehrere Polyurethane mit radikalisch polymerisierbaren Gruppen;
bei welchem bei einer Aktivierungstemperatur von 70 bis 180 °C die Reaktion einleitbar ist, und welcher gleichzeitig für eine für die Montage ausreichende Zeit klebrig und nichtfliessend aber plastisch verformbar bleibt.
Das erfindungsgemässe Verfahren zur Direktverglasung von Fahrzeugen nach dem Oberbegriff des Anspruches 24 ist dadurch gekennzeichnet, dass man: - entlang dem Rand des modularen Bauteils einen profi
lierten Klebstoffsträng aus einem latent reaktiven
Klebstoff, welcher überwiegend umfasst:
- ein oder mehrere Polyurethane mit blockierten Iso
cyanat- Gruppen;
- ein oder mehrere Polyurethan-Vorprodukte, welche aus Polyolen und/oder Polyaminen und aus verkapselten Polyisocyanaten bestehen; oder
- ein oder mehrere Polyurethane mit radikalisch polymerisierbaren Gruppen;
in weichem Zustand aufträgt; - den Klebtoffsträng, gegebenenfalls nach Erhitzen auf seine Aktivierungstemperatur von 70 bis 180 °C entlang seiner Kontaktfläche zum modularen Bauteil, um ihn zur Reaktion zu bringen, verfestigen lässt; - das so erhaltene lagerfähige modulare Bauteil, gegebenenfalls nach Zwischenlagerung, zu einer Montagelinie transportiert;
- nötigenfalls den unausgehärteten Teil des Klebstoffs zum mindesten entlang der Kontaktfläche mit dem modularen Bauteil durch rasches Aufheizen auf eine Aktivierungstemperatur von 70 bis 180 °C zur Reaktion bringt und den nicht durch Druck verformbaren Klebstoffteil über den gesamten Querschnitt plastisch verformbar, aber nichtfliessend macht;
- das modulare Bauteil mit dem mit ihm zu verklebenden
anderen Bauteil zusammenbringt, auf eine vorbestimmte Fügedistanz zusammenpresst, gegebenenfalls den noch nicht aktivierten Teil des Klebstoffs zur Reaktionseinleitung rasch auf die Aktivierungstemperatur von 70 bis 180 °C und den Verbund zum mindesten bis zur Verfestigung des Klebstoffs fixiert und dann ohne weiteres Dazutun noch fertig ausreagieren lässt; mit der Massgabe, dass die Differenz zwischen der Auftragungstemperatur und der Aktivierungstemperatur des Klebstoffs mindestens 20 °C beträgt.
Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform kann der Klebstoff entlang seiner Kontaktfläche mit dem modularen Bauteil bereits im Anschluss an das Auftragen der Klebstoffraupe durch Hitzeeinwirkung zur Reaktion gebracht werden.
Dies hat den Vorteil, dass der Verbund des Klebstoffes mit seinem Träger bereits bei der Ankunft an der Montagestelle gewährleistet ist. Dadurch kann in dem Falle, wo der Klebstoff plastisch verformbar ist, überhaupt auf eine Vorbehandlung des Bauteils vor der Montage verzichtet werden kann. Falls der Klebstoff bei Temperaturen oberhalb 35 °C schmilzt genügt in diesem Falle ein Erwärmen des noch nicht ausgehärteten Teils des Klebstoffes auf eine oberhalb des Schmelzpunktes liegende Temperatur.
Die erfindungsgemass einzusetzenden latent reaktiven Klebstoffe enthalten gemäss einer bevorzugten Ausführungsform eines oder mehrere Polyurethan-Präpolymere mit blockierten Isocyanatgruppen oder radikalisch polymerisierbaren Gruppen bzw. Polyolen, Polyaminen und verkapselten Polyisocyanaten, bei welchen mindestens eine der Komponenten des Klebstoffes kristallisierend ist und das Gemisch zum überwiegenden Teil zwischen 25 und 80 °C, vorzugsweise zwischen 35 und 60 °C, schmilzt. Bei einer weiteren Ausführungsform wird ein Gemisch aus nichtkristallisierenden Polyurethan-Präpolymeren und kristallisierenden Polyurethan-Präpolymeren oder ein Gemisch von nichtkristallisierenden und kristallisierenden polymeren Polyolen in Kombination mit Polyaminen und verkapselten Isocyanaten verwendet. Dabei können die beiden Typen von Polyurethan-Präpolymeren auch in einem Copolymer mit kristallisierenden und nichtkristallisierenden Molekülanteilen vereinigt werden. Als kristallisierende Komponenten können z.B. die Umsetzungsprodukte von Diisocyanaten mit kristallisierenden Polyetherpolyolen, wie Polytetrahydrofuran, Polyethylenglykol, mit kristallisierenden Polycarbonatpolyolen, wie die durch Umsetzung von 1,4-Butandiol mit Diarylcarbonaten, z.B. Diphenylcarbonat oder Phosgen, erhältlich sind, verwendet werden.
Weitere Beispiele von kristallisierenden Komponenten sind die Polyesterpolyole, wie z.B. Polycaprolacton oder Butan- diol-Adipinsäure-Hexandiol-Polykondensate oder Polyesteramidpolyole, welche z.B. durch Reaktion eines carbonylterminierten Polyamid-Oligomers mit Hydroxyl-terminierten Polyethylenterephthalat-Oligimeren erhältlich sind, bzw. die Umsetzungsprodukte der genannten Polyole mit Diisocyanaten.
Als kristallisierende Komponenten können im weiteren auch nicht reaktive Substanzen, wie z.B. feste Weichmacher, beispielsweise Stearate oder hydriertes Rizinusöl bzw. dessen Derivate, verwendet werden.
Eine weitere Möglichkeit besteht in der Zumischung von Thermoplasten in die latent reaktiven Polyurethan-Präpolymere. Beispiele für solche Thermoplasten sind Ethylen-Acrylat-Copolymere, Ethylen-Acrylsäure-Copolymere, Ethylen-Vinylacetat-Copolymere und thermoplastische Polyurethane.
Als weitere Gruppe von kristallisierenden Komponenten sind Umsetzungsprodukte von Diisocyanaten mit kurzkettigen Diolen zu erwähnen, welche Hartsegmente ausbilden.
Als Schutzgruppen zur Blockierung der Isocynatgruppen der Präpolymere können im Prinzip H-aktive Verbindungen verwendet werden, welche sich unterhalb der Zersetzungstemperatur der
Polyurethane wieder abspalten lassen. Insbesondere geeignet sind Oxime, Phenole und Lactame.
Je nach Blockierungsgruppe kann es erforderlich sein, zur Herabsetzung der Deblockierungstemperaturen Katalysatoren zuzugeben. Geeignet sind metallorganische Katalysatoren, wie Dibutylzinndilaurat (DBTL), Metallsalze und organische Säuren oder tertiäre Amine, wie Triethylendiamin. Dabei kann es zur Verlängerung der Lagerfähigkeit der latent reaktiven Schmelzklebstoffe wünschbar sein, Amin-Katalysatoren in Form ihrer Salze mit organischen Säuren einzusetzen. Die erfindungsgemässen Klebstoffe können zusätzlich niedermolekulare polyfunktionelle Verbindungen, wie Polyole, z.B. Trimethylolpropan oder Polyamine, z.B. Diethyltoluoldiamin, zur partiellen Vorvernetzung der heissen Klebstoffe während des
Aktivierens enthalten. Statt dieser polyfunktionellen Verbindungen können auch latente Aminhärter, wie Dicyandiamid,
Phthalsäureanhydrid-Amin-Addukte, Methylendianilin-Salzkomplexe oder andere latente Härter, wie sie dem Fachmann bekannt sind, eingesetzt werden.
Anstelle der Polyurethane mit blockierten Isocyanatgruppen können erfindungsgemass auch Polyurethan-Vorprodukte verwendet werden, deren Polyisocyanate niedermolekulare feste Verbindungen sind, welche durch eine Hülle von Harnstoff geschützt sind und bei Raumtemperatur mit den H-aktiven Verbindungen nicht reagieren können. Als H-aktive Verbindungen werden vorzugsweise makromolekulare Polyole und/oder Polyamine und gegebenenfalls zusätzlich niedermolekulare Diole und/oder aromatische Diamine als Kettenverlängerer eingesetzt. Alternativ können auch
Polyurethan-Präpolymere mit Hydroxyl- oder aromatischen
Amin-Endgruppen in Kombination mit den geschützten Polyisocyanaten eingesetzt werden.
Der Schutz der Isocyanate erfolgt vorzugsweise mit aliphatischen primären oder sekundären Aminen, wie dies z.B. der
Veröffentlichung EP-B1-0 062 780 beschrieben ist. Bei der Aktivierung der Klebstoffe durch Hitze wird dabei die Harnstoffhülle zerstört und das Polyisocyanat freigesetzt. Dieses reagiert sofort mit den H-aktiven Verbindungen. Geeignete feste Polyisocyanate sind z.B. dimeres 4,4'-Diisocyanato-di- phenylmethan, 3,3'-Diisocyanato-4,4'-dimethyl-N,N'-diphenyl- harnstoff, trimeres Isophorondiisocyanat oder 1,4-Phenylendiisocyanat.
Wenn Polyurethan-Präpolymere mit Hydroxyl-Endgruppen als
H-aktive Verbindungen verwendet werden, so ist es durch
richtige Wahl der Funktionalität und Reaktivität möglich, bei der Hitzeaktivierung entsprechende Präpolymere mit freien
Isocyanat-Endgruppen zu erhalten, welche anschliessend mit der Luftfeuchtigkeit reagieren und eine Vernetzung der Polyurethane bewirken.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der latent reaktiven Klebstoffe beruht auf Polyurethanen, deren Kettenenden radikalisch polymerisierbare Gruppen aufweisen. Solche Gruppen sind vorzugsweise Acrylat- oder Methacrylat-Gruppen, wie sie z.B. durch Umsetzung von Isocyanat-funktionellen Präpolymeren mit OH-funktionellen Acrylaten bzw. Methacrylaten, z.B. 2-Hydroxyethylacrylat oder 3-Hydroxypropylacrylat , oder durch Umsatz von OH- oder NH-funktionellen Präpolymeren mit Isocyanato-Acrylaten bzw. -Methacrylaten erhalten werden können. Bei dieser Ausführungsform werden die Klebstoffe entlang der Kontaktfläche mit dem Trägermodul beim Auftragen der Klebstoffraupe oder vor dem Fügen des Moduls durch Hitzeeinwirkung ausreagiert.
Bei derjenigen Ausführungsform der Erfindung, welche die
Vorhärtung des Klebstoffes entlang seiner Kontaktfläche zum Trägermodul vorsieht, wird die Dauer und Intensität der Wärmeeinwirkung so gewählt, dass die Dicke der ausgehärteten Schicht geringer ist als die beabsichtigte minimale Dicke der zu bildenden Klebstoff-Fuge nach dem Fügen. Vorzugsweise ist die so gebildete ausgehärtete Schicht nicht wesentlich dünner, da so der nach dem Fügen noch auszuhärtende restliche Teil des Klebstoffes minimal ist. In diesem Falle ist die Aushärtung nach der Monatage durch Wärmeleitung aus dem heissen Fügepartner auch bei dicken Klebstoff-Fugen möglich.
Die genannten Klebstoff-Materialien für den Klebstoffsträng weisen im Vergleich zu den bekannten Materialien eine Reihe von Vorteilen auf:
Sie sind unter Umgebungsbedingungen bis zu drei Monaten lagerfähig, ohne dass besondere Schutzmassnahmen, wie Abdeckfolien oder Lackfilme, notwendig sind. Dennoch sind sie innerhalb von einigen Sekunden bis wenigen Minuten aktivierbar. - Die genannten Materialien sind gemäss einer bevorzugten Ausführungsform schon bei Temperaturen oberhalb 35 °C weich und klebrig und somit zum Fügen geeignet. Gleichzeitig sind sie bei Raumtemperatur im wesentlichen fest und verformen sich beim Anfassen nicht. - Bevorzugte Materialien sind bereits bei einer Temperatur Tp von 50 bis 60 °C gut pumpfähig und weisen eine erste Übergangstemperatur Tl von 40 bis 50 °C auf. - Ihre Aktivierung und die Einleitung der Vernetzung erfolgt bei einer bevorzugten Ausführungsform bereits bei einer Temperatur Tk von 80 °C, so dass eine rasche und unproblematische Aktivierung möglich ist. - Die genannten Materialien können aus dem Vorratsbehälter zur Auftragevorrichtung, z.B. einer Düse oder einem Rakel, gepumpt werden, ohne dass die Aktivierung anläuft und ohne dass sie merklich altern. - Die genannten Materialien kehren bei einer bevorzugten Ausführungsform nach dem Auftragen schnell in einen Zustand zurück, in welchem sie trocken und berührbar sind. Dadurch wird eine rasche getaktete Herstellung vorbeschichteter Module möglich. - Die genannten Materialien können bis zur Aktivierungstemperatur erhitzt werden, ohne ihre Form zu verlieren. - Die Aktivierung und gegebenenfalls, partielle Vernetzung kann innerhalb von 2 Minuten, vorzugsweise innerhalb von 1 Minute, bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform sogar innerhalb von 30 Sekunden, eingeleitet werden, und die Aushärtung setzt sich über die Montage hinaus fort. Solche kurzen Aktivierungs- und Reaktionszeiten sind insbesondere dann gegeben, wenn Polyurethan-Vorprodukte in Verbindung mit verkapselten festen Polyisocyanaten eingesetzt werden. Gleichzeitig mit der Aktivierung wird der Klebstoff in eine plastische Form gebracht. Während des Einbaues und der anschliessenden Fixierung verfestigt sich der Klebstoff erneut, so dass die Scheibe ohne Einbauhilfen fest sitzt, ohne zu rutschen oder zurückzufedern. - Die genannten Materialien sind durch Zufuhr von elektrischer, elektromagnetischer oder magnetischer Energie unter gleichzeitigem Erweichen aktivierbar, ohne dass es zu örtlicher Überhitzung kommt. - Bei einer bevorzugten Ausführungsform unter Verwendung von blockierten Isocyanat-Präpolymeren oder verkapselten
Isocyanaten weisen die genannten Materialien genügend ak tive Isocyanat-Gruppen auf, um sich auf den zu verklebenden Substraten, insbesondere auf einem lackierten Substrat, zu verankern und eine alterungsstabile Verbindung aufzubauen.
- Bei einer anderen Ausführungsform, welche eine besonders einfache Aktivierung erlaubt, wird der Klebstoff nur entlang seiner Konaktfläche mit seinem Träger aktiviert.
Um das erfindungsgemässe Glasmodul zu aktivieren, kann im Prinzip jede Form von Wärme verwendet werden. Jedoch ist die
Heizung in konventionellen Umluftöfen nicht geeignet, um eine rasche integrale Erwärmung des latent reaktiven Klebstoffes zu erreichen. Im weiteren wird so auch das Glas selbst und eine allfällige Randeinfassung im gleichen Masse miterwärmt, was für den Fall, dass die sofortige Haftung nach der Montage durch Abkühlung und Kristallisation des Klebstoffes erreicht wird, eine rasche Haftung nach der Montage ohne zusätzliche Befestigung hinderlich ist. Ist jedoch die Klebstoffraupe entlang deren Kontaktfläche mit dem Trägermodul schon ausreagiert, so ist Luft mit einer Temperatur unterhalb der Aktivierungstemperatur zum Schmelzen des restlichen Klebstoffes geeignet.
Bei Verwendung von Infrarotstrahlern ist es zwar möglich, eine schnelle und spezifische Erwärmung des Klebstoffes von der Oberfläche her zu erzielen. Das Problem besteht jedoch darin, dass die Oberfläche leicht überhitzt wird, bevor die Basis der Klebstoffraupe die notwendige Aktivierungstemperatur erreicht hat.
Andererseits eignet sich Infrarotstrahlung sehr gut, um die Basis des Klebstoffes entlang seiner Oberfläche zum Träger zu aktivieren. In diesem Falle wird das modulare Bauteil von der Rückseite her bestrahlt. Dies ist insbesondere bei Glasmodulen vorteilhaft , wo die Wärmestrahlung das Glas praktisch ungehindert durchdringt und den Klebstoff von seiner Kontakt- bzw. Grenzfläche zum Glas her erhitzt. Auch wenn zwischen dem
Klebstoff und der Glasoberflache eine Zwischenschicht vorhanden ist, insbesondere die übliche schwarze Emailfarbe und gegebenenfalls ein Schwarzprimer zum Maskieren und zum Schutz der Klebstoffgrenzflache vor schädlicher Ultraviolettstrahlung sowie unter Umständen eine profilierte Kunststoffmasse zum
Einfassen des Glasrandes, so erlaubt diese Methode eine rasche und spezifische Erwärmung des Klebstoffes ohne den Glasträger wesentlich zu erhitzen.
Eine Abwandlung dieser Methode besteht darin, anstelle von Infrarotstrahlern einen strahlaufgeweiteten, relativ langwelligen Laser, z.B. Nd-YAG-Laser zu verwenden, welcher die Kontaktfläche zum Glas von der Rückseite des Glases her abfährt.
Das Aufheizen mit Infrarotstrahlung, insbesondere , mit Hellstrahlung, eignet sich auch zum Aktivieren des Klebstoffs erst nach dem Einbau bzw. dem Fügen der erfindungsgemässen modularen Bauteils, selbst wenn dieser an seiner Kontaktfläche zum Träger noch nicht ausgehärtet ist. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn es sich um ein Glasmodul handelt, und die Methode ist besonders wirksam, wenn der Fügepartner aus einem schlecht wärmeleitenden Material, insbesondere aus Kunststoff besteht.
Es wurde gefunden, dass zur integralen Aktiverung des Klebstoffstranges über seinen ganzen Querschnitt elektrische, elektromagnetische oder magnetische Energie mit Vorteil eingesetzt werden kann. Dadurch, dass man diese Energieformen spezifisch auf die Masse der Klebstoffraupe einwirken lassen kann, wird es bei geeigneter Verfahrensführung möglich, den Klebstoff in Zeiten von weniger als 30 Sekunden auf die Aktivierungstemperatur zu erhitzen, ohne dass die, im Zusammenhang mit den anderen Heizmethoden erwähnten Probleme, störend in Erscheinung treten.
Im Bereich der elektromagnetischen Energie von 1 bis 1000 kHz bietet sich die magnetische Induktion als Heizquelle an. Diese Engergiequelle wird bereits in der Autoindustrie zum direkten Heizen von zweischaligen Stahlanbauteilen, wie Türen oder Motorhauben, bei der Verklebung von Verstärkungsteilen mit der Aussenschale, verwendet. Allerdings wird dabei der Klebstoff nur indirekt durch Wärmeleitung über die Stahlteile erwärmt. Soll der Klebstoff selbst erwärmt werden, so müssen darin magnetisierbare und/oder elektrisch leitende Füllstoffe enthalten sein, welche ihre Wärme an die Matrix abgeben. Eine gute
Zusammenstellung über den Mechanismus der Erwärmung und die Füllstoffe, die sich für diese Anwendung eignen, findet sich in: A. Goldman, Modern Ferrit-Technology, Van Nostrand Reinhold, New York (1990).
Bevorzugte Füllstoffe sind magnetisierbare Eisenoxide, wie z.B. Ferrite, Magnetite, gamma-Eisenoxide, die auf dem Markt in sehr feinen Körnungen verfügbar sind. Diese erlauben schon bei relativ geringen Gewichtsanteilen von unter 15 Gewichtsprozent ein Erwärmen auf 150 °C in weniger als 30 s. Es ist im Prinzip aber auch möglich, nur elektrisch leitfähige Füllstoffe, wie Eisenpulver oder Stahlfasern einzusetzen.
Bei der Erhitzung im Hochfrequenz (HF)- bzw. im Radiofrequenz (RF)-Feld im Bereich von 1 bis 300 MHz ist man auf die international festgelegten Frequenzen für industrielle Anwendungen beschränkt (siehe Tabelle 2). Zudem kann im Gegensatz zur magnetischen Induktion eine besondere Abschirmung des Strahlungsbereiches gegen die Umgebung notwendig werden.
Tabelle 2
Industriell nutzbare Frequenzen im RF- und MW-Bereich
(Stand Februar 1993)
RF (Radiofrequenzen)
13,56 MHz ± 0.05% 27,12 MHZ ± 0.6%
40,68 MHz ± 0.05%
MW (Mikrowellen)
433 MHz 461 MHz
850 MHz 915 MHz
2,4 bis 2,5 GHz 5,725 bis 5,875 GHz
24 bis 24,250 GHz 61 bis 61,5 GHz
122 bis 123 GHz 244 bis 246 GHz
Bei dieser Technik werden die Dipole der Klebstoffmoleküle direkt zur Rotation angeregt, und durch die entsprechenden dielektrischen Verluste erhitzt sich die Matrix. Der Klebstoff wird dazu ins Innere des elektromagnetischen Wechselfeldes gebracht, welches zwischen zwei der Form des Klebstoffstranges angepassten Elektroden aufgebaut wird. Auch mit dieser Methode ist es möglich, die Klebstoffraupe in weniger als 30 Sekunden bis auf 150 °C aufzuheizen.
Eine weitere Ausführungsform der schnellen, tiefwirkenden Energiezufuhr sind die Mikrowellen. Die zulässigen Wellenbänder sind in Tabelle 2 aufgeführt. Die Energie wird dabei von einem Sender über Wellenleiter in einen über den Querschnitt des Klebstoffstranges aufgespannten Resonanz-Schwingkreis eingespeist. Dabei muss der Schwingkreis so auf die Masse des
Klebstoffstranges abgestimmt werden, dass es nicht zu stehenden Wellen kommt, um eine gleichmässige Erwärmung der Raupe über die ganze Modulfläche zu gewährleisten.
Die Mikrowellenenergie im elektromagnetischen Bereich von 0,3 bis 5 GHz wirkt ebenfalls durch Dipolanregung und dielektrische Verluste direkt auf die Makromoleküle des Klebstoffes. Es ist zudem möglich, durch leitfähige Füllstoffe, wie Russ oder polare Füllstoffe, die Erwärmung zu beschleunigen. So kann auch mit dieser Technik in 30 Sekunden eine Temperatur von über 150 °C erreicht werden. Diese Technik erfordert ein sorgfältiges Ab schirmen des Arbeitsraumes nach aussen, da Mikrowellenstrahlung für den menschlichen Organismus gefährlich ist. Um das Aufheizen im Mikrowellenfeld besser zu steuern, kann es hilfreich sein, die Energie pulsierend einzuleiten.
Weitere Grundlagen zu dieser Technik finden sich in: G. Nimitz, Mikrowellen, Wissenschaftsverlag Zürich (1990).
Eine weitere geeignete Energieform für das rasche massenwirksame Aufheizen zur Aktivierung des Schmelzklebstoffes ist das Anschliessen der leitfähig gemachten Klebstoffraupe an eine
Gleich- oder Wechselstrom-Spannungsquelle. Durch leitfähige Füllstoffe kann bekanntlich die Leitfähigkeit organischer Materialien um mehrere Zehnerpotenzen erhöht werden. Dafür werden oft leitfähige Füllstoffe, wie Russ, Graphit, Metallflocken usw., eingesetzt. Besonders geeignet für die vorliegende
Erfindung sind faserförmige leitfähige Füllstoffe, wie Stahlfasern, welche die Leitfähigkeit um bis zu einem Faktor 105 erhöhen können. Dadurch wird es möglich, durch Zumischen solcher Füllstoffe im Bereich von 5 bis 10 Gewichtsprozent Produkte herzustellen, welche sich beim Anschluss des Moduls an eine Netzspannungs-Stromquelle in weniger als 30 Sekunden bis auf 150 °C erwärmen.
Um bei der elektrischen, elektromagnetischen oder magnetischen Erwärmung der Schmelzklebstoffraupe eine gleichmässige Wärme Verteilung zu erreichen, kann es zweckmässig sein, wenn die normalerweise über die Randzone direkt auf das Glas aufgebrachte Beschichtung, welche zur optischen Maskierung oder zum Schutz der Kleberaupe dient, Pigmente enthält, welche unter dem Einfluss der obenerwähnten Heizmethoden ebenfalls Wärme freisetzen, wie z.B. Metalloxide. Alternativ kann auch ein Primer, welcher solche Pigmente, z.B. Russ, enthält, verwendet werden. Um die Energie auf die Klebstoffraupe zu konzentrieren und die Erwärmung weiterer Elemente, welche sich auf dem Glasmodul befinden, wie z.B. Radioantennen oder Heizungen, zu minimieren, ist es wünschbar, das elektromagnetische bzw. magnetische Feld auf die Klebstoffraupe zu fokussieren. Zusätzlich oder alternativ können auch leitfähige Abdeckungen gegen unerwünschtes Erwärmen schützen.
Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform wird der Klebstoffstrang vor der Montage nicht gesamthaft sondern nur entlang seiner Kontaktfläche zum Glas aktiviert, und zwar bis zu einer Schichtdicke, welche geringer ist als die Soll- bzw. Minimal-Schichtdicke des Klebstoffes nach dem Fügen. In diesem Fall wird der noch nicht aktivierte Teil des Klebstoffes , welcher mit dem Fügepartner in Kontakt steht, nach dem Fügen aktiviert. Dies kann dadurch erfolgen, dass der genannte inaktive Teil des Klebstoffes durch direkte Wärmeeinwirkung, z.B. durch Heissluft, über die Aktivierungstemperatur hinaus erhitzt wird. Diese Methode ist aber weniger geeignet, wenn der Fügepartner stark wärmeleitend ist und eine grosse Masse aufweist. In diesem Fall kann es sehr schwierig werden, die Grenzfläche zum Fügepartner zu aktivieren und eine dauerhafte Klebeverbindung mit ihm zu erzielen.
Eine bevorzugte Methode ist die Erwärmung des Fügepartners an seiner Kontaktstelle zum Klebstoff, so dass durch Wärmeleitung aus dem Fügepartner der Klebstoff erhitzt und aktiviert wird. Sofern der Fügepartner gesamthaft oder über den Bereich seiner Fügezone eine ausreichende Wärmekapazität aufweist, um die restliche, noch inaktive Klebstoffmasse über die Aktivierungstemperatur hinaus zu erwärmen, ist es möglich, den Fügepartner vor dem Fügen auf eine ausreichende Temperatur oberhalb der Aktivierungstemperatur zu erhitzen. In diesem Fall muss jedoch darauf geachtet werden, ausreichend unterhalb der Zersetzungstemperatur des Klebstoffes zu bleiben.
Falls der Fügepartner aus ferromagnetischem Metall besteht, bietet sich die induktive Erwärmung über ein magnetisches In- duktionsfeld im Bereich von 1 bis 1000 kHz als extrem schnelle Heizmethode an. Diese Methode eignet sich besonders gut für den Einbau von Bauteilen, insbesondere von festverglasten Scheiben in Fahrzeugkarosserien. Dabei wird der Flansch kurz vor der Montage oder unmittelbar nach dem Einbau der Scheibe durch das Glas hindurch mit einer parallel zum Flansch verlaufenden In- duktorschlaufe erhitzt. Während des induktiven Heizens wird die Energiezufuhr über einen geschlossenen Regelkreis so geregelt, dass die Temperatur ausreichend unterhalb der Zersetzungstemperatur des Klebstoffes bzw. des Lackes bleibt.
Metallische Fügepartner können aber auch mittels elektrischer Widerstandheizung, Strahlungswärme oder Wärmeleitung aufgeheizt werden.
Nichtmetallische Fügepartner, z.B. Kunststoffe, lassen sich gut mittels infrarotstrahlung , Heissluft oder auch über Wärmeleitung erwärmen. In diesem Fall ist es aber auch möglich, durch Anlegen eines Hochfrequenzfeldes über den Bereich der gesamten Klebstoff-Fuge, direkt den Klebstoff und gegebenenfalls den Fügepartner zu heizen. Alternativ kann auch mit einem hochfrequenten Magnetfeld gearbeitet werden, wobei der Klebstoff elektrisch leitende oder magnetisierbare Füllstoffe erhalten muss.
Wie bereits erwähnt ist das erfindungsgemässe Verfahren besonders vorteilhaft für eine Anwendung bei der Fahrzeugmontage, da es erlaubt, unter optimalen Fertigungsbedingungen transportfähige und klebefertige Bauteile herzustellen, welche nur noch der Wärmeaktivierung bedürfen, um eine schnelle Montage und eine praktisch sofort belastbare Verklebung zu ermöglichen.
In der Tabelle 3 sind mögliche sowie besonders bevorzugte Verfahrensvariante, wie sie die vorliegende Erfindung ermöglicht, zusammengestellt. Tabelle 4 zeigt anhand der Direktverglasung eines Autos mit erfindungsgemässen Glasmoduln zwei Ausführungsformen mit typische Zykluszeiten.
Tabel le 3 :
Verfahrensvarianten für das modulare Bauteil
Modul/Fuge- Aktivierung 1 Aktivierung 2 Schmelzen Restaktivierung partner beim Herstellen an der Montage- au der Mondes Bauteils lime vor dem tagelinie
Einbau
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
1. Glas/Stahl Heizen der Kon- Keme Heizen vor dem Nach dem Einbau taktflache zum Einbau, z.B. durch Heizen des Trager, z.B. mit Warmluft Flansches, z.B. mit IR/Laser durch Induktion
2. Glas/Stahl Keine Heizen der Mit Aktivierung Nicht erforderganzen Raupe, lich
z.B. mit Induktion (eventuell kombiniert
mit IR-Heizen der
Kontakt flache)
3.Glas/Stahl Heizen dei Kon- Keine Plastisch ver- Nach Einbau taktflache zum formbar bei durch Heizen des Trager wie bei Raumtem- des Flansches 1. peratur z.B. durch Indukt ion
4. Glas/SMC* Keine Hei zen dei KonDurch Warmelei- Unmittelbar vor taktflache zum leitung aus der dem Einbau durch Träger, z. B Kontaktflache Heizen des Fuge- mit IR/Laser bei der Aktivie- partners
tung
5. SMC /Stahl Heizen der Kon- Keine Durch Heissluft Nach dem Einbau fläche zum Trädurch Heizen des ger, z.B. mit IR Fugepartners, z.B. durch WiderStandsheizung
6. Glas/Stahl Keine Heizen der Kon- Durch Warmelei- Nach dem Einbau taktflache zum tung aus der durch Heizen Träger, z.B. Kontaktfläche des Flansches mit IR/Laser bei der Aktimittels Indukvierung tion durch das
Glas hindurch (Fortsetzung von Tabelle 3]
Modul/Füge- Aktivierung 1 Aktivierung 2 Schmelzen Restaktivierung partner beim Herstellen an der Montage- an der Mondes Bauteils linie vor dem tagelinie
Einbau
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
7. Noryl** / Keine Keine Plastisch verNach dem Fügen Noryl * * formbar bei durch Anlegen
Raumtempe- eines HF-Feldes ratur über beide Fügepartner
8. Glas/Stahl Keine Keine Plastisch ver- Nach dem Einbau formbar bei durch Heizen des Raumtempe- Klebstoffes mitratur tels IR/Laser durch das Glas hindurch -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
*) SMC = Sheet Molding Compound (niclit spritzbar)
**) Noryl GTX der General Electric (ein Thermoplast)
Tabel le 4 :
Typische Taktzeiten des erfindungsgemässen Verfahrens mit einem Glasmodul und einer bei Raumtemperatur festen Klebstoffraupe I II
mit ausge- ohne Vorhärteter aktivie- Kontaktflärung che zum Glas
bis 2 mm
Dicke
(sec) (sec) - Positionierung des Glasmoduls
längs des Fliessbandes ausgelöst
durch Entnahme des vorhergehenden
Moduls
2 2- ==== ====
A. Vorgeordnete Operationen (Vorlaufzeiten) - Transfer des Glasmoduls vom
Fliessband in die Aktivierungsstation durch ein Handhabungsgerät, ausgelöst durch das Eintreffen der Karosserie in der vorangehenden Montagestation (mit variabler Zeitverzögerung) - Verriegelung der Aktivierungsstation, Aufheizen und Aktivieren entlang der Glasoberfläche, Entriegeln ausgelöst durch das
Positionieren des Moduls in der
Aktivierungsstation 25
----
(Fortsetzung Tabelle 4)
Total Vorlaufzeit gegenüber
Hauptoperationen (innerhalb des
Montagezyklus) 32
====
B. Haupt-Taktzeiten (Roboter- gekoppelt)
- Ausmessen der Flanschposition mit
Roboter, ausgelöst durch Einfahren und Verriegeln der Karosserie 10 0 - Ergreifen des Moduls, Transfer 5 5 - Positionsbestimmung des Flansches
bei Annäherung 0 4 - Positionierung des Moduls auf
dem Flanschrahmen 3 3 - Einpressen des Moduls in die Öffnung und gleichzeitiges induktives Erwärmen des Flansches 27 17
Roboter zurück in Ruhestellung 3 3
---- ----
Total Haupt-Taktzeit 48 32
==== ==== Beispiel 1
In einem 2-Liter-Glasreaktor mit Stickstoffanschluss wurden 400 g eines Polyetherdiols mit einem mittleren Molekulargewicht von 2000 Gramm/mol mit 250 g 4,4'-Diphenylmethan-diisocyanat und 0,04 g Diazobicyclooctan als Katalysator miteinander bei 70 °C 2 Stunden lang zur Reaktion gebracht. Dann wurden 100 Gramm eines kristallinen Weichmachers, 33 Gramm eines handelsüblichen Weichmachers und 600 Gramm eines Polyethertriols mit einem mittleren Molekulargewicht von 300 Gramm/mol zugegeben. Die Reaktionsmischung wurde sodann noch weitere 30 Minuten bei 60 °C gerührt. Danach wurde das Isocyanat-terminierte Präpolymer entgast, mit Stickstoff versetzt und in einem geschlossenen Behälter aufbewahrt.
Beispiel 2
In einem 2-Liter-Reaktor mit Stickstoffanschluss wurden
300 Gramm eines Polypropylenoxiddiols und 350 Gramm eines Polytetrahydrofurandiols mit jeweils einem mittleren Molekulargewicht von 2000 Gramm/mol mit 480 Gramm
4,4'-Diphenylmethan-diisocyanat und 0,02 g Dibutylzinndilaurat (DBTL) als Katalysator miteinander bei 70 °C 2 h lang zur Reaktion gebracht. Danach wurden 290 Gramm eines handelsüblichen Weichmachers und 50 g eines Polyethertriols mit einem mittleren Molekulargewicht von 1000 Gramm/mol zugegeben. Die Reaktionsmischung wurde sodann weitere 45 Minuten bei der gleichen Temperatur gerührt. Danach wurde das Isocyanat-terminierte Präpolymer entgast, mit Stickstoff versetzt und in einem geschlossenen Behälter aufbewahrt.
Beispiel 3
In einem 2-Liter-Reaktor mit Stickstoffanschluss wurden
400 Gramm eines Polyetherdiols mit einem mittleren Molekulargewicht von 2000 Gramm/mol mit 230 Gramm
4,4'-Diphenylmethan-diisocyanat und 0,03 Gramm Dibutylzinndilaurat (DBTL) als Katalysator bei 70 °C 2 Stunden lang zur Reaktion gebracht. Danach wurden 290 Gramm eines handelsüblichen Weichmachers und 380 Gramm eines Polyethertriols mit einem mittleren Molekulargewicht von 3000 Gramm/mol zugegeben Die Reaktionsmischung wurde sodann bei der gleichen Temperatur weitere 30 Minuten gerührt. Danach wurden 50 Gramm eines in einem separaten Schritt hergestellten Isocyanat-terminierten Polyester-Präpolymers zu dem Reaktionsgemisch zugegeben und bei 60 °C gemischt. Schliesslich wurde das Präpolymergemisch entgast, mit Stickstoff versetzt und in einem geschlossenen Behälter aufbewahrt. Beispiel 4
In einem 2-Liter-Reaktor mit Stickstoffanschluss wurden 235 Gewichtsteile eines Polypropylenoxiddiols (OHZ 57) und 30 Gewichtsteile eines Polyesterdiols (OHZ 32) mit 126 Gewichtsteilen 4,4'-MDI und 0,02 Gramm Diazobicyclooctan als Katalysator miteinander bei 70 °C 2 Stunden lang zur Reaktion gebracht. Dann wurden 382 Gewichtsteile eines Polypropylenoxidtriols (OHZ 36) und 226 Gewichtsteile eines handelsüblichen Weichmachers zugegeben. Die Reaktionsmischung wurde sodann noch weitere 30 Minuten bei der gleichen Temperatur gerührt. Danach wurde das Isocyanat-terminierte Präpolymer entgast, mit Stickstoff versetzt und in einem geschlossenen Behälter aufbewahrt.
Beispiel 5
In einem 2-Liter-Glasreaktor wurden 2000,0 Gramm des Iso- cyanat-Präpolymers aus Beispiel 1 unter Rühren im Stickstoffstrom auf 70 bis 80 °C erwärmt. Danach gab man im Stickstoffgegenstrom 82,1 Gramm des Blockierungsmittels p-Hydroxybenzoat zum Präpolymer zu. Danach wurde die Reaktionsmischung 5 Stunden bei dieser Temperatur erhitzt, bis die NCO-Absorptionsbande im Infrarotspektrum (2250 cm-1) vollständig verschwunden war. Nach dem Abkühlen der Mischung auf Raumtemperatur wurde das Produkt in einem geschlossenen Behälter aufbewahrt. Beispiel 6
In einem 2-Liter-Glasreaktor wurden 2000,0 Gramm des Isocyanat-Präpolymers aus Beispiel 1 unter Rühren im Stickstoffstrom auf 70 °C erwärmt. Dann erfolgte die Zugabe von 46,2 Gramm des Blockierungsmittels Methylethylketoxim. Die Reaktionsmischung wurde 0,5 Stunden unter Rühren bei dieser Temperatur gehalten. Die anschliessende IR-spektroskopische Analyse zeigte das vollständige Verschwinden der IR-Absorptions- bande. Nach dem Abkühlen der Mischung auf Raumtemperatur wurde das Produkt in einem geschlossenen Behälter aufbewahrt.
Beispiel 7
In einem 2-Liter-Glasreaktor wurden 2000,0 Gramm des Iso- cyanat-Präpolymers aus Beispiel 1 unter Rühren und Stickstoffstrom auf 70 °C erwärmt. Dann erfolgte die Zugabe von 70,3 Gramm des Blockierungsmittels epsilon-Caprolactam. Danach wurde die Reaktion bei 80 °C bis zum vollständigen Verschwinden der NCO-Absorptionsbande im IR-Spektrum 3 Stunden lang erhitzt. Nach dem Abkühlen auf Raumtemperatur wurde das blockierte Präpolymer in einem geschlossenen Behälter aufbewahrt. Beispiel 8
In einem 1-Liter-Reaktor wurden 300 Gramm des p-Hydroxy- benzoat-blockierten Präpolymers aus Beispiel 5 auf 50 °C erhitzt. Nach 1/2stündigem Entgasen des Präpolymers wurden 0,2 Gewichtsprozent des Deblockierungskatalysators Dibutylzinndilaurat (DBTL) zugegeben und weitere 15 Minuten evakuiert. Danach wurde das Produkt zur Aufbewahrung in Kartuschen abgefüllt.
Beispiel 9
In einem 1-Liter-Reaktor wurden 300 Gramm des Methylethylketoxim-blockierten Präpolymers aus Beispiel 6 auf 40 °C erhitzt. Nach 1/2stündigem Entgasen des Präpolymers wurden 0,2 Gewichtsprozent des mit Ameisensäure blockierten Katalysators zugegeben und weitere 15 Minuten evakuiert. Danach wurde das Produkt zur Aufbewahrung in Kartuschen abgefüllt.
Beispiel 10
In einem 1-Liter-Reaktor wurden 300 Gramm des p-Hydroxybenzoat-blockierten Präpolymers aus Beispiel 5 auf 50 °C erhitzt. Nach 1/2stündigem Entgasen des Präpolymers wurden 1 Gramm Trimethylolpropan und 0,2 Gewichtsprozent des Deblockierungskatalysators Dibutylzinndilaurat (DBTL) zugegeben und weitere 15 Minuten evakuiert. Danach wurde das Produkt zur Aufbewahrung in Kartuschen abgefüllt.
Beispiel 11
In einem 1-Liter-Reaktor wurden 300 g des p-Hydroxybenzoatblockierten Präpolymers aus Beispiel 5 auf 50 °C erhitzt. Nach 1/2stündigem Entgasen des Präpolymers wurden 3 g Diethyltoluoldiethylamin (DEDTA) zugegeben und weitere 15 Minuten evakuiert. Danach wurde das Produkt zur Aufbewahrung in Kartuschen abgefüllt.
Beispiel 12
In einem 1-Liter-Reaktor wurden 300 Gramm des p-Hydroxybenzoat-blockierten Präpolymers aus Beispiel 5 auf 50 °C erhitzt. Nach 1/2stündigem Entgasen des Präpolymers wurden 3,5 Gramm Dicyandiamid zugegeben und weitere 15 Minuten evakuiert. Danach wurde das Produkt zur Aufbewahrung in Kartuschen abgefüllt.
Beispiel 13
In einem 1-Liter-Reaktor wurden 300 g des p-Hydroxyben zoat-blockierten Präpolymers aus Beispiel 5 auf 50 °C erhitzt. Nach 1/2stündigem Entgasen des Präpolymers wurden 5 Gramm des Phthalsäureanhydrid/Triethylendiamin-Adduktes zugegeben und weitere 15 Minuten evakuiert. Danach wurde das Produkt zur Aufbewahrung in Kartuschen abgefüllt.
Beispiel 14
In einem 1-Liter-Reaktor wurden 300 g des p-Hydroxyben- zoat-blockierten Präpolymers aus Beispiel 5 auf 50 °C erhitzt. Nach 1/2stündigem Entgasen des Präpolymers wurden 7,7 Gramm des 4,4'-Methylendianilin/NaCl-Komplexes zugegeben und weitere 15 Minuten evakuiert. Danach wurde das Produkt zur Aufbewahrung in Kartuschen abgefüllt.
Beispiel 15
In einem 1-Liter-Reaktor wurden 300 g des epsilon-Caprolactam-blockierten Präpolymers aus Beispiel 7 auf 50 °C erhitzt. Nach 1/2stündigem Entgasen des Präpolymers wurden 7 Gramm 4,4'-Diaminodicyclohexylmethan zugegeben und weitere 15 Minuten evakuiert. Danach wurde das Produkt zur Aufbewahrung in Kartuschen abgefüllt. Beispiel 16
In einem 1-Liter-Reaktor wurden 300 Gramm des Methylethylketoxim-blockierten Präpolymers aus Beispiel 6 auf 50 °C erhitzt. Nach 1/2stündigem Entgasen des Präpolymers wurden 4,5 Gramm des als Methylethylketimin-blockierten 4,4'-Diaminodicyclohexylmethans zugegeben und weitere 15 Minuten evakuiert. Danach wurde das Produkt zur Aufbewahrung in Kartuschen abgefüllt.
Beispiel 17
Der Klebstoff aus Beispiel 10 wurde aus einer auf 60 °C vorgewärmten Kartusche in Form einer Klebstoffraupe auf das mit Primer beschichteten Glas aufgetragen. Danach wurde die Raupe auf Raumtemperatur abkühlen gelassen. Dabei wurde diese wieder fest und nichtklebrig.
Beispiel 18
Die auf dem Glas aufgebrachte Klebstoffraupe des Klebstoffes aus Beispiel 10 wurde bei Raumtemperatur und normaler Luftfeuchtigkeit während 1 Monates gelagert. Während dieser Lagerung trat keine merkliche Änderung der Konsistenz der Klebstoffraupe ein. Beispiel 19
In einem 1-Liter-Reaktor werden bei Raumtemperatur 20 Gewichtsteile eines Polypropylenoxiddiol (OHZ 57) und 1,2 Äquivaltentprozent des Stabilisators Ethylendiamin vermischt. Danach werden 10,5 Gewichtsteile TDIH eindispergiert und das Ganze 1 Stunde verrührt. Nach Zugabe von 0,5 Gewichtsteilen DETDA und 40,6 Gewichtsteilen Jeffamin T5000 wird die Mischung 30 Minuten lang entgast. Dann werden 12 Gewichtsteile Russ, 16 Gewichtsteile Kaolin als Füllstoff und 0,06 Gewichtsteile DBTL als Katalysator zugegeben und weitere 30 Minuten lang entgast.
Schliesslich wird das Produkt in Kartuschen zur Aufbewahrung abgefüllt.
Beispiel 20
In einem 1-Liter-Reaktor werden 5 Gewichtsteile eines Polyesteroplyols (OHZ 32) zusammen mit 40 Gewichtsteilen eines verzweigten Polyurethanpolyetherpolyols (OHZ 30) bei 60 °C aufgeschmolzen. Nach dem Abkühlen auf Raumtemperatur werden 1 Äquivalentprozent Jeffamin D400 zugegeben und dann 11 Gewichtsteile TDIH eindispergiert. Nach lstündigem Rühren erfolgt die Zugabe von 19,3 Gewichtsteilen Jeffamin D2000, 0,5 Gewichtsteilen DETDA und 0,05 Gewichtsteilen DBTL als Katalysator und Weiteres Entgasen während 30 Minuten. Dann werden 5 Gewichtsteile Russ, 6 Gewichtsteile Carbosil TS 720 und 14 Gewichtsteile Kaolin als Füllstoffe eingewogen. Die Mischung wird 30 Minuten lang entgast und in Kartuschen zur Lagerung abgefüllt.
Herstellung des Polyurethan-Polyols:
In einem 2-Liter-Reaktor mit Stickstoffanschluss werden 67 Gewichtsteile 4,4'-MDI, 250 Gewichtsteile eines Polypropylenoxid- diols (OHZ 57), 24 Gewichtsteile eines Polypropylenoxidtriols (OHZ 36), 433 Gewichtsteile Trimethylolpropan und 225 Gewichtsteile eines handelsüblichen Weichmachers eingewogen und auf 70 °C erhitzt. Nach Zugaben von 0,01 Gewichtsprozent Zinnoctoat als Katalysator wird die Reaktionsmischung 2 Stunden lang gerührt und zur Aufbewahrung abgefüllt.
Beispiel 21
In einem 1-Liter-Reaktor werden 22 Gewichtsteile eines
Polypropylenoxidtriols (OHZ 36) mit 4,3 Äquivalentprozent
Diethylentriamin bei Raumtemperatur verrührt. Danach werden 25 Gewichtsteile des pulverisierten IPDI-Trimeren T1890 1 Stunde lang eindispergiert. Sodann erfolgt die Zugabe von 18 Gewichtsteilen Jeffamin T5000 und 4 Gewichtsteilen DETDA. Nach weiterem Rühren während 30 Minuten werden 10 Gewichtsteile Russ und 15 Gewichtsteile Calciumcarbonat als Füllstoff und 0,05 Gewichts teile DBTL als Katalysator eingewogen. Die Mischung wird 30 Minuten lang entgast und in Kartuschen zur Lagerung abgefüllt.
Beispiel 22
In einem 2-Liter-Reaktor mit Stickstoffanschluss wurden 12,5 Gewichtsteile 4,4'-MDI, 22 Gewichtsteile eines Polypropylenoxiddiols (OHZ 57) und 43 Gewichtsteile eines Polypropylenoxidtriols (OHZ 36) und 0,01 Gewichtsteile DBTL in 22,5 Gewichtsteilen Weichmacher bei 60 °C 2 Stunden lang zur Reaktion gebracht. Danach erfolgt die Zugabe von 0,05 Gewichtsprozent Benzochinon als Stabilisator. Dann werden innerhalb von 30 Minuten 4 Gewichtsteile 2-Hydroxyethylacrylat zugetropft. Die Reaktionsmischung wird sodann weitere 15 Minuten lang gerührt und 15 Minuten lang entgast. Nachdem im IR-Spektrum keine NCO-Bande mehr nachgewiesen werden konnte, wurde das Produkt in einen Behälter zur Aufbewahrung abgefüllt.
Beispiel 23
In einem 2-Liter-Reaktor werden 12 Gewichtsteile 4,4'-MDI, 21 Gewichtsteile eines Polypropylenoxiddiols (OHZ 57), 38 Gewichtsteile eines Polypropylenoxidtriols (OHZ 36) und 0,01 Gramm DBTL als Katalysator in 22,5 Gewichtsteilen Weichmacher 2 Stunden lang bei 60 °C zur Reaktion gebracht. Danach werden 5 Gewichtsteile eines Isocyanat-terminierten Polyester-Präpolymers im Reaktionsgemisch aufgeschmolzen. Sodann erfolgte die Zugabe von 0,05 Gewichtsteilen Benzochinon und 4,5 Gewichtsteilen 2-Hydroxyethylacrylat. Die Reaktionsmischung wird 1 Stunde lang gerührt und 15 Minuten lang entgast. Dann werden 5 Gewichtsteile Russ, 6 Gewichtsteile HDK und 22 Teile Talk mit dem Präpolymer vermischt, 1 Stunde lang entgast und in Kartuschen zur Aufbewahrung abgefüllt.
Beispiel 24
(Erwärmung im Umluftofen)
Die auf dem Glas aufgebrachte und bei Raumtemperatur gelagerte Klebstoffraupe wurde in einem auf 150 °C vorgeheizten Umluftofen 10 Minuten lang erwärmt. Nach dieser Zeit betrug die Temperatur in der Klebstoffraupe 140 °C. Danach wurde die Klebstoffraupe wieder abkühlen gelassen. Nach 6 Stunden war der Klebstoff vernetzt.
Beispiel 25
(Ohmsche Erwärmung)
In einem Labor-Planetenmischer wurden 350 Gramm des blockierten Präpolymers aus Beispiel 10 mit 100 Gramm Russ und 50 Gramm Stahlfasern (BEKI-SHIELDS GR 90/C 03/5) unter Vakuum 1 Stunde lang bei 50 °C gemischt. Das Produkt wurde in eine Aluminiumkartusche abgefüllt. Aus diesem Produkt wurde eine 12 cm lange Dreiecksraupe auf eine Glasplatte aufgebracht. An beiden Enden wurde je eine Elektrode 1 cm tief in die Dreiecksraupe gedrückt. Die beiden Elektroden wurden an eine Gleich- oder Wechselstrom-Spannungsquelle (0 bis 250 V, 5 A) angeschlossen. Während 30 Sekunden wurde eine Wechsel- oder Gleichspannung von 50 V angelegt. Nach dem Abschalten des Stromes wurde die Temperatur in der Klebstoffraupe mittels eines Thermofühlers gemessen (135 °C nach 30 Sekunden an 50 V).
Beispiel 26
(Mikrowellenerwärmung)
In einem Labor-Planetenmischer wurden 325 Gramm des blockierten Präpolymers aus Beispiel 10 mit 25 Gramm Russ und 150 Gramm Füllstoffen 1 Stunde lang bei 50 °C unter Vakuum gemischt. Das Produkt wurde in eine Aluminiumkartusche abgefüllt. Aus diesem Produkt wurde eine 13 cm lange Dreiecksraupe auf eine Glasplatte aufgebracht. Die Klebstoffraupe wurde in einem Mikrowellenofen 40 s bei 1000 W Leistung mit Mikrowellen bestrahlt. Die Raupentemperatur wurde mit einem faseroptischen Temperaturmessgerät gemessen und mit einem Flachbettschreiber aufgezeichnet. Nach dieser Mikrowellenbehandlung wurden in der Klebstoffraupe 130 °C gemessen.
Beispiel 27
(Hochfrequenzerwärmung/Zugprüfung)
In einem Labor-Planetenmischer wurden 325 Gramm des blockierten Präpolymers aus Beispiel 10 mit 25 Gramm Russ und 150 Gramm Füllstoffen 1 Stunde lang bei 50 °C unter Vakuum gemischt. Das Produkt wurde in eine Aluminiumkartusche abgefüllt. Der Klebstoff wurde auf ein Glassubstrat (25x100x4 mm) aufgebracht. Die Probe wurde in einer HF-Anlage (27 MHz) während 30 s mit einer Leistung von 100 W/Gramm Klebstoff behandelt. Die Temperatur im Klebstoff wurde mit einem faseroptischen Temperaturmessgerät gemessen und mit einem Flachbettschreiber aufgezeichnet. Nach 30 Sekunden wurde im Klebstoff eine Temperatur von 140 °C gemessen.
Beispiel 28
(Induktionserwärmung und Zugprüfung)
In einem Labor-Planetenmischer wurden 323 Gramm des blockierten Präpolymers aus Beispiel 10 mit 25 Gramm Füllstoff und 150 Gramm Ferritpulver (Ferritkerne N27 gemahlen) unter Vakuum 1 Stunde lang bei 50 °C gemischt. Das Produkt wurde in eine Aluminiumkartusche abgefüllt. Aus diesem Produkt wurde eine 5 cm lange Dreiecksraupe auf eine Glasplatte aufgebracht. Die Glasplatte mit der Dreiecksraupe wurde in das Zentrum einer Induktionsspule mit 60 mm Durchmesser gebracht, welche an einen Induktionsgenerator von 3 kW Leistung angeschlossen war. Die Frequenz dieser Einrichtung betrug ca. 200 kHz. Die Leistung der Anlage wurde über einen Mikroprozessor gesteuert. Der Temperaturverlauf wurde mit einem Thermoelement gemessen und mit einem Flachbettschreiber aufgezeichnet.
Nach 18 Sekunden induktiver Heizung wurden 150 °C gemessen. Diese Temperatur wurde während weiteren 30 Sekunden gehalten. 10 Sekunden nach Beendigung des Heizens wurde das Kleb- stoff-Glas-Modul mittels einer Lochblende (Lochgrösse 50x20 mm) und einer geeigneten Vorrichtung mit einem lackierten Abzugskörper (Stahl, 40x10x56 mm) dermassen zusammengefügt, dass eine Glas-Metall-Verklebung von 40x10x4 mm entstand. Das hervorgequollene Material wurde mit einem 2 mm breiten abgewinkelten Spatel entfernt. Darauf wurde die Probe von der Glasseite her mittels einer Induktionsspule einem magnetischen Induktionsfeld während 10 Sekunden ausgesetzt. Der Klebstoff war nach dem Ausschalten der Stromquelle gehärtet. Er wurde nach einer Konditionierung von 24 Stunden bei 23 °C und 50 % relativer Feuchtigkeit auf einer Zugprüfmaschine bei einer Vorspannung von 10 N mit einer Geschwindigkeit von 400 mm/Minute bis zum Bruch gezogen. Es wurde eine maximale Kraft von 4,5 MPa gemessen und ein kohäsives Bruchbild innerhalb der Klebstoffraupe festgestellt.
Beispiel 29
Eine Dreiecksraupe des Produktes von Beispiel 19 wurde auf eine Glasplatte aufgebracht. Die Glasplatte mit der Dreiecksraupe wurde von unten mit einer kurzwelligen Infrarotquelle bestrahlt. Nach 20 Sekunden wurde an der Basis der Klebstoffraupe eine Temperatur von 100 °C gemessen. Nach dieser Zeit war die Basis der Klebstoffraupe bis zu einer Tiefe von ca. 1,5 mm gehärtet, während der obere Teil des Klebstoffraupe weich und nicht vernetzt war. Ungefähr 10 Sekunden nach dem Abschalten der Infrarotheizquelle wurde der Klebstoff mit einem Stahl überlappend derart gefügt, dass ein Zugscher-Prüfling mit einer Überlappungsbreite von 10 mm und einer Schichtdicke von 3 mm entstand. Das hervorquellende Material wurde mit einem 2 mm breiten abgewinkelten Spachtel entfernt. Darauf wurde die Probe von der Glasseite her mittels einer Induktionsspule einem magnetischen Induktionsfeld während 7 Sekunden ausgesetzt. Nach dem Ausschalten der Stromquelle war der gesamte Klebstoff gehärtet. Nach 24stündiger Lagerung bei 23 °C und 50 % relativer Luftfeuchtigkeit ergab die Bestimmung der Zugscherfestigkeit einen Wert von 3,5 MPa mit einem kohäsiven Bruchbild innerhalb der Klebstoffraupe.
Beispiel 30
Eine Dreiecksraupe des Produktes des Beispiels 23 wurde auf eine Glasplatte aufgebracht. Die Glasplatte mit der Dreiecksraupe wurde von unten mit einer kurzwelligen Infrarotquelle bestrahlt. Nach 30 Sekunden wurde an der Basis der Klebstoffraupe eine Temperatur von 130 °C gemessen. Nach dieser Zeit war die Klebstoffraupe an der Basis bis zu einer Tiefe von etwa 1 mm gehärtet, während der obere Teil der Klebstoffraupe weich und nicht vernetzt war. Ungefähr 10 Sekunden nach dem Abschalten der Infrarotheizquelle wurde der Klebstoff mit einem Stahlsubstrat derart gefügt, dass ein Zugscher-Prüfling mit einer Überlappungsbreite von 10 mm und einer Schichtdicke von 3 mm entstand. Das hervorgequollene Material wurde mit einem 2 mm breiten abgewinkelten Spachtel entfernt. Darauf wurde die Probe von der Glasseite her mittels einer Induktionsspule einem magnetischen Induktionsfeld während 7 Sekunden ausgesetzt. Nach dem Ausschalten des Stromquelle war der Klebstoff gehärtet.
Beispiel 31
(Vergleichsbeispiel)
Der Versuch aus Beispiel 29 wurde wiederholt, jedoch ohne Bestrahlung mit der Infrarotquelle. Nach Heizen während 15 Sekunden mittels magnetischer Induktion von der Glasseite her wurde auf der Stahlseite eine Temperatur von 170 °C gemessen. Nach dem Abschalten der Stromquelle war der Klebstoff auf der Stahlseite gehärtet. Auf der Seite zum Glas hin war eine Schicht nichtgehärtetes Material festzustellen.
Beispiel 32
Der Versuch aus Beispiel 29 wurde wiederholt mit dem Unterschied, dass die Induktionserwärmung unter Einsatz einer Leistungssteuerung erfolgte, welche die Temperatur an der Klebstoffoberfläche zum Stahl hin auf 120 °C beschränkte. Nach 15 Sekunden war der Klebstoff komplett durchgehärtet. Beispiel 33
(Vergleichsbeispiel)
Der Versuch von Beispiel 32 wurde wiederholt, jedoch ohne vorhergehende Bestrahlung mit Infrarotstrahlung. Es dauerte 3 Minuten, bis der Klebstoff ganz durchgehärtet war.

Claims

Patentanspüche
1. Lagerfähiges modulares Bauteil, welches für eine Montage durch Verkleben mit einem anderen Bauteil ohne Verwendung eines Montageklebers vorbereitet ist, dadurch gekennzeichnet, dass es entlang seines Randes einen profilierten Klebstoffstrang aus einem latent reaktiven Klebstoff aufweist, welcher überwiegend umfasst:
- ein oder mehrere Polyurethane mit blockierten Isocyanat-Gruppen; oder
- ein oder mehrere Polyurethan-Vorprodukte, welche aus Polyolen und/oder Polyaminen und aus verkapselten Polyisocyanaten bestehen; oder
- ein oder mehrere Polyurethane mit radikalisch polymerisierbaren Gruppen;
bei welchem bei einer Aktivierungstemperatur von 70 bis 180 °C die Reaktion einleitbar ist, und welcher gleichzeitig für eine für die Montage ausreichende Zeit klebrig und nichtfliessend aber plastisch verformbar bleibt.
2. Lagerfähiges Glasmodul nach Anspruch 1 für die Direktverglasung von Fahrzeugen, welches zum Einkleben in einen Rahmen oder Flansch ohne Verwendung eines Montageklebers vorbereitet ist und entlang seines Randes einen profilierten, direkt auf der Glasscheibe oder auf einen separaten Zwischenträger liegenden Klebstoffsträng aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Klebstoffstrang aus einem Klebstoff besteht, welcher nichtklebrig und latent reaktiv ist und aus einem oder mehreren Polyurethanen oder Polyurethan-Vorprodukten nach Anspruch 1 besteht, von welchen mindestens eines aus kristallisierendem Polyol aufgebaut ist.
3. Modulares Bauteil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Klebstoff entlang seiner Kontaktfläche zum modularen Bauteil bereits ausgehärtet ist.
4. Modulares Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass maximal 20 Gewichtsprozent der zum Aufbau der Polyurethane dienenden Polyole Polyester- Polyole sind.
5. Modulares Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Klebstoff bei Raumtemperatur fest ist und eine Erweichungstemperatur von 25 bis 80 °C, vorzugsweise 35 bis 60 °C, aufweist, und dass maximal 20 Gewichtsprozent, vorzugsweise 5 bis 15 Gewichtsprozent, der zum Aufbau der Polyurethane dienenden Polyole Polyester-Polyole sind, während der Rest Polyether-Polyole sind.
6. Modulares Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Klebstoff ein Schmelzklebstoff mit einer Erweichungstemperatur oberhalb 80 °C ist.
7. Modulares Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Differenz zwischen der Erweichungstemperatur und der Aktivierungstemperatur mindestens 20 °C, vorzugsweise mindestens 30 °C, beträgt.
8. Modulares Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass es bei Umgebungsbedingungen unter 30 °C während mindestens 14 Tagen, vorzugsweise während mindestens 2 Monaten lagerfähig ist.
9. Modulare Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Klebstoff mindestens eine kristallisierende Komponente auf der Basis von Polytetrahydrofuranpolyol, Polycarbonatpolyol oder Polyesteramidpolyol enthält.
10. Modulares Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Klebstoff überwiegend aus Polyurethanen mit blockierten Isocyanatgruppen besteht.
11. Modulares Bauteil nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Isocyanatgruppen mittels Phenol-, Ketoxim oder epsilon-Caprolactam-Verbindungen blockiert sind.
12. Modulares Bauteil nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Klebstoff zusätzlich niedermolekulare
H-aktive polyfunktionelle Verbindungen oder latente Aminhärter enthält.
13. Modulares Bauteil nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Klebstoff zusätzlich metallorganische Verbindungen oder tertiäre Amine als Katalysatoren enthält.
14. Modulares Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Klebstoff überwiegend aus einem oder mehreren Polyurethanen mit gegebenenfalls substituierten Acrylat- oder Methacrylat-Endgruppen besteht und die zur Einleitung und Kontrolle der radikalischen Polymerisation erforderlichen Zusatzstoffe enthält.
15. Modulares Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Klebstoff überwiegend aus Polyurethan-Vorprodukten besteht, deren Isocyanate niedermolekulare feste Verbindungen sind, die durch eine Hülle aus Harnstoff geschützt sind.
16. Modulares Bauteil nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Polyurethan-Vorprodukte aus Polyurethan-Präpolymeren mit Hydroxy- oder aromatischen Amin-Endgruppen, aromatischen Aminen und verkapselten festen Polyisocyanaten bestehen.
17. Modulares Bauteil nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Polyurethan-Vorprodukte aus makromolekularen Polyolen, aromatischen Polyaminen und verkapselten Polyisocyanaten bestehen.
18. Modulares Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass das modulare Bauteil an der Montagelinie innerhalb von 2 Minuten, vorzugsweise innerhalb von 1 Minute, insbesondere innerhalb von 30 Sekunden, aktivierbar ist.
19. Modulares Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Klebstoff Weichmacher, Thixotropiermittel und/oder Füllstoffe enthält.
20. Modulares Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Klebstoff magnetisierbare und/oder elektrisch leitende Füllstoffe enthält.
21. Modulares Bauteil nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Klebstoff 2 bis 20 Gewichtsprozent, vorzugsweise 5 bis 15 Gewichtsprozent gamma-Eisenoxid enthält.
22. Glasmodul nach einem der Ansprüche 2 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Glas und Kleberaupe mindestens eine schwarze, im wesentlichen lichtundurchlässige
Beschichtung angeordnet ist.
23. Glasmodul nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die schwarze Beschichtung Pigmente oder andere Füllstoffe enthält, welche in einem elektrischen, elektromagnetischen oder magnetischen Feld Wärme freisetzen.
24. Verwendung eines Glasmoduls nach einem der Ansprüche 2 bis 23 für die Direktverglasung von Fahrzeugen, insbesondere von Automobilen.
25. Verfahren zum Verkleben eines modularen Bauteils mit einem anderen Bauteil ohne Verwendung eines Monatageklebers, dadurch gekennzeichnet, dass man: - entlang dem Rand des modularen Bauteils einen profilierten Klebstoffstrang aus einem latent reaktiven Klebstoff, welcher überwiegend umfasst:
- ein oder mehrere Polyurethane mit blockierten Iso
cyanat-Gruppen; oder
- ein oder mehrere Polyurethan-Vorprodukte, welche aus Polyolen und/oder Polyaminen und aus verkapselten Polyisoyanaten bestehen; oder - ein oder mehrere Polyurethane mit radikalisch polymerisierbaren Gruppen;
in weichem Zustand aufträgt; - den Klebtoffsträng, gegebenenfalls nach Erhitzen auf seine Aktivierungstemperatur von 70 bis 180 °C entlang seiner Kontaktfläche zum modularen Bauteil, um ihn zur Reaktion zu bringen, verfestigen lässt; - das so erhaltene lagerfähige modulare Bauteil, gegebenenfalls nach Zwischenlagerung, zu einer Montagelinie transportiert;
- nötigenfalls den unausgehärteten Teil des Klebstoffs zum mindesten entlang der Kontaktfläche mit dem modularen Bauteil durch rasches Aufheizen auf eine Aktivierungstemperatur von 70 bis 180 °C zur Reaktion bringt und den nicht durch Druck verformbaren Klebstoffteil über den gesamten Querschnitt plastisch verformbar, aber nichtfliessend macht; - das modulare Bauteil mit dem mit ihm zu verklebenden anderen Bauteil zusammenbringt, auf eine vorbestimmte Fügedistanz zusammenpresst, gegebenenfalls den noch nicht aktivierten Teil des Klebstoffes zur Reaktionseineitung rasch auf die Aktivierungstemperatur von 70 bis 180 °C und den Verbund zum Mindesten bis zur Ver festigung des Klebstoffs fixiert und dann ohne weiteres Dazutun noch fertig ausreagieren lässt; mit der Massgabe, dass die Differenz zwischen der Auftragungstemperatur und der Aktivierungstemperatur des Klebtoffs mindestens 20 °C beträgt.
26. Verfahren nach Anspruch 25 zur Direktverglasung von Fahrzeugen, insbesondere von Automobilen, dadurch gekennzeich net, dass man:
- entlang dem Rand einer Glasscheibe, entweder direkt auf diese oder auf einen separaten Zwischenträger, den profilierten Klebstoffsträng aufträgt; - den Klebtoffsträng, gegebenenfalls nach Erhitzen auf seine Aktivierungstemperatur von 70 bis 180 °C entlang seiner Kontaktfläche zum modularen Bauteil, um es zur Reaktion zu bringen, verfestigen lässt; - das so erhaltene lagerfähige Glasmodul, gegebenenfalls nach Zwischenlagerung, zur Montagelinie des Fahrzeuges transportiert; - nötigenfalls den unausgehärteten Teil des Klebstoffs zum Mindesten entlang der Kontaktfläche mit dem Glasmodul durch rasches Aufheizen auf die Aktivierungstempe ratur zur Reaktion bringt und den nicht durch Druck verformbaren Klebstoffteil über den gesamten Querschnitt plastisch verformbar, aber nichtfliessend macht;
- das Glasmodul in den Rahmen oder Flansch des Fahrzeuges einsetzt und auf die vorbestimmte Fügedistanz ein- presst, den noch nicht aktivierten Teil des Klebstoffs auf die Aktivierungstemperatur erhitzt und das Glasmodul zum Mindesten bis zur Verfestigung des Klebstoffs festhält und dann fertig ausreagieren lässt.
27. Verfahren nach Anspruch 25 oder 26, dadurch gekennzeichnet, dass der Klebstoff überwiegend aus einem oder mehreren Polyurethanen mit blockierten Isocyanatgruppen besteht.
28. Verfahren nach Anspruch 25 oder 26, dadurch gekennzeichnet, dass der Klebstoff überwiegend aus einem oder mehreren Polyurethanen mit gegebenenfalls substituierten
Acrylat- oder Methacrylat-Endgruppen besteht und die zur Einleitung und Kontrolle der radikalischen Polymerisation erforderlichen Zusatzstoffe enthält.
29. Verfahren nach Anspruch 25 oder 26, dadurch gekennzeichnet, dass der Klebstoff überwiegend aus Polyurethan Vorprodukten besteht, deren Isocyanate niedermolekulare feste Verbindungen sind, welche durch eine Hülle aus
Harnstoff geschützt sind.
30. Verfahren nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass die Polyurethan-Vorprodukte aus Polyurethan-Präpolymeren mit Hydroxy- oder aromatischen Amin-Endgruppen, aromatischen Aminen und verkapselten festen Polyisocyanaten bestehen.
31. Verfahren nach Anspruch 29,dadurch gekennzeichnet, dass die Polyurethan-Vorprodukte aus makromolekularen Polyolen, aromatischen PolyaMinutenen und verkapselten Polyisocyanaten bestehen.
32. Verfahren einem der Ansprüche 25 bis 31, dadurch gekennzeichnet, dass die Erweichungstemperatur des Klebstoffs 25 bis 80 °C, vorzugsweise 35 bis 60 °C, beträgt.
33. Verfahren einem der Ansprüche 25 bis 32, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktivierungstemperatur 70 bis 150 °C, vorzugsweise 80 bis 120 °C, beträgt.
34. Verfahren einem der Ansprüche 25 bis 33, dadurch gekennzeichnet, dass Mindestens eines der Polyurethane oder Polyurethan-Vorprodukte aus kristallisierendem PolyesterPolyol aufgebaut ist und im Klebstoff einen Schmelzpunkt von 35 bis 60 °C aufweist.
35. Verfahren nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, dass maximal 20 Gewichtsprozent, vorzugsweise 5 bis 10 Gewichtsprozent, der zum Aufbau der Polyurethane verwendeten Polyole aus Polyester-Polyolen und der Rest aus Polyether- Polyolen besteht.
36. Verfahren nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, dass der Klebstoff vor dem Auftragen auf eine Temperatur von 35 bis 60 °C aufgeheizt wird und dass sich der profilierte Klebstoffsträng nach dem Verfestigen beim Anfassen nicht verformt.
37. Verfahren nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, dass der Klebstoff bei einer oberhalb 10 °C liegenden Raumtemperatur ohne beheizte Fasspumpe gefördert und vor dem Austrag als Strang auf eine Temperatur von 35 bis 60 °C, vorzugsweise 40 bis 50 °C, erwärmt wird.
38. Verfahren nach einem der Ansprüche 25 bis 37, dadurch gekennzeichnet, dass das Auftragen des Klebstoffes mittels einer Düse erfolgt.
39. Verfahren nach einem der Ansprüche 25 bis 37, dadurch gekennzeichnet, dass das Auftragen des Klebstoffes durch Aufräkeln erfolgt.
40. Verfahren nach einem der Ansprüche 25 bis 39, dadurch gekennzeichnet, dass das modulare Bauteil an der Montagelinie innerhalb von 2 Minuten, vorzugsweise innerhalb von 1 Minute, insbesondere innerhalb von 30 Sekunden, aufgeheizt wird.
41. Verfahren nach den Ansprüchen 26 und 40, dadurch gekennzeichnet, dass an der Montagelinie der Klebstoff entlang der Kontaktfläche durch die Glasscheibe hindurch mittels Infrarotstrahlen rasch zur Reaktion gebracht und über seinen ganzen Querschnitt plastisch verformbar gemacht wird.
42. Verfahren nach Anspruch 40, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufheizen der Klebstoffes mittels Mikrowellenstrahlung in einem elektromagnetisch abgeschirmten Raum erfolgt, wobei die Mikrowellen in einen über den Querschnitt der Klebstoffraupe aufgespannten Resonanz-Schwingkreis eingekoppelt werden, welcher automatisch auf die Klebstoff- Masse abgestimmt wird.
43. Verfahren nach Anspruch 40, dadurch gekennzeichnet, dass der Klebstoff ferromagnetische und/oder elektrisch leitende Füllstoffe enthält und dass er an der Montagelinie im magnetischen Wechselfeld bei 10 bis 1000 kHz, vorzugsweise bei 100 bis 500 kHz, erhitzt wird.
44. Verfahren nach Anspruch 40, dadurch gekennzeichnet, dass der Klebstoff an der Montagelinie mittels eines zwischen Elektroden ausgebildeten Hochfrequenzfeldes erhitzt wird.
45. Verfahren nach Anspruch 40, dadurch gekennzeichnet, dass der Klebstoff elektrisch leitfähige Füllstoffe enthält und dass er an der Montagelinie als ohmscher Widerstand geschaltet mittels Gleichstrom oder Wechselstrom erhitzt wird.
46. Verfahren nach Anspruch 40, dadurch gekennzeichnet, dass das modulare Bauteil an der Montagelinie im Anschluss an das rasche Aufheizen innerhalb eines Fertigungstaktes von 60 Sekunden, vorzugsweise von 35 Sekunden, mittels eines Roboters gefügt wird und ohne weitere Fixierung hält.
47. Verfahren nach einem der Ansprüche 25 bis 39, dadurch
gekennzeichnet, dass der Klebstoff, welcher gegebenenfalls entlang der Kontaktfläche zum modularen Bauteil ausgehärtet ist, ohne Vorwärmen und Aktivierung eingebaut wird.
48. Verfahren nach Anspruch 46 oder 47, dadurch gekennzeichnet, dass der mit dem modularen Bauteil zu verklebende andere Bauteil aus induktiv erhitzbarem Material, ins besondere Stahl, besteht und im Anschluss an das Zusammenfügen entlang der Verklebungszone mittels magnetischer Induktion erhitzt wird, so dass der noch nicht aktivierte Teil des Klebstoffs durch Wärmeleitung auf die Aktivierungstemperatur erhitzt wird.
49. Verfahren nach Anspruch 46 oder 47, dadurch gekennzeichnet, dass man im Anschluss an das Zusammenfügen den Klebstoff entlang der Verklebungszone durch den Träger hindurch mittels Infrarotstrahlung auf Aktivierungstemperatur erhitzt.
50. Verfahren nach Anspruch 26 und 48, dadurch gekennzeichnet, dass man nach dem Aufbringen des Glasmoduls auf den Fahrzeugrahmen oder -flansch das Blech von der Aufbringseite her entlang dem Fahrzeugrahmen oder -flansch induktiv erhitzt und so mittels Wärmeleitung den noch nicht aktivierten Teil des Klebstoffs zur Reaktion bringt.
51. Verfahren nach Anspruch 46 oder 49, dadurch gekennzeichnet, dass der mit dem modularen Bauteil zu verbindende andere Bauteil auf eine Temperatur oberhalb der Aktivierungstemperatur vorgeheizt wird und dass nach dem Zusammenfügen durch den Wärmefluss aus dem anderen Bauteil der noch nicht aktivierte Klebstoffteil zur Reaktion gebracht wird.
52. Latent reaktiver oder reaktiver Polyurethan-Klebstoff, welcher überwiegend umfasst:
- ein oder mehrere Polyurethane mit blockierten oder
freien Isocyanatgruppen; oder
- ein oder mehrere Polyurethan-Vorprodukte, welche aus Polyolen und/oder Polyaminen und aus verkapselten Polyisocyanaten bestehen; oder
- ein oder mehrere Polyurethane mit radikalisch polymeriserbaren Gruppen;
wobei mindestens eines der zum Aufbau der Polyurethane dienenden Polyole ein festes Polyol ist, welches im Klebstoff einen Schmelzpunkt von 35 bis 80 °C aufweist.
53. Polyurethan-Klebstoff nach Anspruch 52, dadurch gekennzeichnet, dass höchstens 20 Gewichtsprozent, vorzugsweise 5 bis 15 Gewichtsprozent, der zum Aufbau der Polyurethane dienenden Polyole feste, vorzugsweise kristallisierende, Polyester-Polyole sind, welche im Klebstoff einen
Schmelzpunkt von 35 bis 80 °C, vorzugsweise von 35 bis
60 °C, aufweisen, während der Rest Polyether-Polyole sind.
54. Polyurethan-Klebstoff nach Anspruch 52, dadurch gekennzeichnet, dass das feste Polyol, welches vorzugsweise ein kristallisierendes Polyol ist, mindestens eines aus der Gruppe, welche aus Polytetrahydrofuran-Polyolen, Polycar bonat-Polyolen und Polyesteramid-Polyolen besteht, ist .
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