DE10129373A1 - Verfahren zum Verkleben einer Scheibe - Google Patents

Abstract

Die Verwendung von naher Infrarotstrahlung (NIR) zum Aushärten von Kleb-/Dichtstoffen, vorzugsweise auf der Basis von Polyurethanbindemitteln mit oberflächlich desaktivierten festen Polyisocyanaten in Polyol-Polyamin-Gemischen, erlaubt ein Verfahren zum Verkleben von Scheiben mit einem Fahrzeug in modularer Bauweise. Dabei kann zeitlich und räumlich getrennt der Auftrag des Klebstoffstrangs auf den Rand der ggf. mit einem Primer vorbehandelten Scheibe erfolgen. Ein derartig fertig vorbereitetes Scheibenmodul kann dann an der Fertigungslinie im Automobilwerk in die Karosserie eingesetzt werden, wobei ggf. der Fahrzeugflansch vorher durch NIR-Strahlung vorerwärmt wird. Die vollständige Aushärtung des Kleb-/Dichtstoffes erfolgt nach dem Einsetzen der Scheibe durch Bestrahlung des äußeren Scheibenrandes mit der NIR-Strahlung.

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verkleben einer Scheibe mit einem Fahrzeug, sowie für dieses Verfahren geeignete Kleb-/Dichtstoffe.
• Elastomere Kleb-/Dichtstoffe spielen seit Jahren eine bedeutende Rolle in zahlreichen technischen Anwendungen. Ihre hohe Elastizität, verbunden mit ausgezeichneter Zug- und Reißfestigkeit, ihr breites Haftspektrum mit und ohne Primer sowie ihr günstiges Preis-/Leistungsverhältnis eignen sie besonders für Anwendungen in der Automobilindustrie. So werden für die Direktverglasung von Fahrzeugscheiben in Automobilwerken heute fast ausschließlich einkomponentige, feuchtigkeitshärtende Polyurethan-Kleb-/Dichtstoffe verwendet. Zusätzlich zum eigentlichen, hochviskos-pastösen Kleb-/Dichtstoff werden sowohl scheibenseitig als auch (teilweise) karosserieseitig lösungsmittelhaltige Haftvermittler-Grundierungen, sogenannte Primer, eingesetzt. Die Verarbeitung der Klebstoffe und der Primer wird zwar in der Automobilindustrie seit Jahren durchgeführt und führt zu qualitativ hochwertiger Verklebung, die neben der abdichtenden Funktion der Fuge zwischen Scheibe und Karosserieflansch inzwischen auch wesentlich zur Erhöhung der Steifigkeit und Überschlagfestigkeit der Karosserie beiträgt.
• Wegen der Sensibilität der hochentwickelten feuchtigkeitshärtenden Kleb-/ Dichtstoffe kommt es in der Praxis jedoch immer wieder zu Störungen und Problemen z. B. aufgrund der Feuchtigkeitsempfindlichkeit, des Lösungsmittelgehaltes oder des rheologischen Verhaltens des Kleb-/Dichtstoffes oder des Primers während der Applikation. Grundsätzlich gibt es in der Automobilindustrie daher den Wunsch, die Handhabung chemischer Produkte, die geschultes Personal verlangt und einer konstanten Überwachung bedarf, von der Fertigungslinie fern zu halten.
• Aus den vorgenannten Gründen wurden in der Vergangenheit mehrfach Versuche unternommen, den Automobilherstellern vorgefertigte Scheibenmodule mit bereits aufgebrachtem Primer und Klebstoff anzuliefern. Bei diesem Konzept müssen die Scheiben an der Linie nur noch eingesetzt werden, wobei der Klebstoff entweder unmittelbar vorher aktiviert werden muß oder im Anschluss an die Fügung der Scheibe in die Karosserie ausgehärtet werden soll. Diese Aktivierung bzw. Aushärtung kann z. B. durch Wärme- oder Strahlungseinwirkung erfolgen. Durch diese Vorgehensweise soll die Handhabung der sensiblen chemischen Produkte wie Primer und Kleb-/Dichtstoff an der Fertigungslinie im Automobilwerk entfallen und in einen hierauf spezialisierten Fertigungsbereich oder -betrieb verlagert werden.
• So beschreibt die EP-A-312496 eine Fahrzeugscheibe für die Direktverglasung und deren Verwendung als montagefertiges Bauteil. Diese Scheibe weist entlang ihres Randes einen ersten, profilierten Kleberteilstrang auf, der ggf. elastisch jedoch nicht plastisch verformbar ist. Dieser Kleberteilstrang weist einen im wesentlichen wannenförmigen Querschnitt mit ungleich hohen Seitenwänden auf. In dieser Vertiefung ist ein zweiter, noch plastisch verformbarer und/oder aktivierbarer Kleberteilstrang aus einem mit dem ersten Kleberteilstrang chemisch kompatiblen Material angebracht, wobei die wannenförmige Vertiefung mit einer abziehbaren Schutzhülle derart versehen ist, daß sie den zweiten Kleberteilstrang nicht berührt. Eine derart vorgefertigte Fahrzeugscheibe soll dann im wesentlichen ohne weitere Maßnahmen in ein Fahrzeug eingebaut werden können, wobei für den zweiten Kleberteilstrang oxidativ härtende Klebersubstanzen, feuchtigkeitsreaktive Klebersubstanzen, thermoplastische Klebersubstanzen, wärmehärtende Klebersubstanzen oder langsam reagierende Zweikomponenten- Systeme vorgeschlagen werden.
• In ähnlicher Weise beschreibt die EP-A-351369 ebenfalls eine Fahrzeugscheibe, die entlang des Randes einen ersten profilierten Kleberteilstrang aufweist, der elastisch jedoch nicht plastisch verformbar ist und der einen im wesentlichen muldenförmigen Querschnitt aufweist. In der derart gebildeten Vertiefung ist er mit einem zweiten, noch plastisch verformbaren und ggf. aktivierbaren Kleberteilstrang aus einem mit dem ersten Kleberteilstrang chemisch kompatiblen Material versehen. Der erste Kleberteilstrang ist mit einem elastisch bewegbaren Teilbereich versehen, der im Ruhezustand den zweiten Kleberteilstrang weitgehend bedeckt und der bei der Montage der Scheibe in die muldenförmige Vertiefung hineingepresst wird, so daß der plastische als Montagekleber dienende zweite Kleberteilstrang aus der Vertiefung herausgedrückt wird und so die Verbindung zum Fahrzeugflansch herstellt. Durch die Abdeckung soll der zweite Kleberteilstrang bis zum Moment des Einsetzens der Scheibe weitgehend von äußeren Einflüssen wie Luftfeuchtigkeit, Licht bzw. UV-Strahlung, Verschmutzung usw. geschützt sein. Für den zweiten reaktiven Kleberteilstrang werden ebenfalls oxidativ härtende Klebersubstanzen, feuchtigkeitshärtende Klebersubstanzen, thermoplastische Klebersubstanzen, wärmehärtende Klebersubstanzen oder langsam reagierende Zweikomponenten-Systeme vorgeschlagen.
• In ähnlicher Weise beschreibt die WO 00/27661 ein Scheibenmodul, das in einem Randbereich einen Klebstoffstrang aufweist, der durch zwei auf die Glasscheibe aufgebrachte Abstandshalter (spacer) und eine Membran bzw. Diaphragma gegen äußere Einwirkungen abgedichtet und versiegelt ist. Als derartig gegen vorzeitiges Aushärten versiegelten Klebstoff schlägt diese Schrift einen bei Raumtemperatur härtbaren Klebstoff vor, wie z. B. Polyurethanmaterialien, die in der Anwesenheit von Wassermolekülen härten. Beim Einsetzen eines derartigen Scheibenmoduls in die Fahrzeugkarosse soll die Membran aufgerissen werden, so daß der Klebstoff der umgebenden Feuchtigkeit ausgesetzt wird und dadurch aushärten kann.
• Die WO 94/18255 beschreibt ein lagerfähiges, modulares Bauteil, insbesondere lagerfähiges Glasmodul, das für eine Montage durch Verkleben mit einem anderen Bauteil und ohne Verwendung eines zusätzliche Montageklebers vorbereitet ist.
• Dieses Bauteil weist entlang seines Randes einen profilierten Strang aus einem latent reaktiven Klebstoff auf. Als latent reaktiver Klebstoff werden Polyurethane mit blockierten Isocyanat-Gruppen oder solche Polyurethanbindemittel vorgeschlagen, welche aus Polyolen und/oder Polyaminen und aus verkapselten Polyisocyanaten bestehen. Weiterhin werden als Möglichkeit ein oder mehrere Polyurethane vorgeschlagen, die radikalisch polymerisierbare Gruppen aufweisen. Dabei soll die Reaktion des Klebstoffes bei einer Aktivierungstemperatur von 70°C bis 180°C einleitbar sei, wobei der Klebstoff gleichzeitig für eine für die Montage ausreichende Zeit klebrig und nicht fließend aber plastisch verformbar bleibt. Zum Einleiten der Aushärtung wird die Zufuhr von elektrischer, elektromagnetischer oder magnetischer Energie oder Infrarotstrahlung vorgeschlagen. Der Klebstoff kann nach der Lehre dieser Schrift magnetisierbare und/oder elektrisch leitfähige Füllstoffe enthalten. Als bevorzugte Anwendung wird die Verwendung derartiger Glasmodule für die Direktverglasung von Fahrzeugen insbesondere von Automobilen vorgeschlagen.
• Die EP-A-936096 beschreibt ein Scheibenmodul mit einem hitzeaktivierbaren Klebstoff wobei das Scheibenmodul auf der klebstofffreien Seite durch kurzwellige Infrarotstrahlung und auf der klebstoffbehafteten Seite mit langwelliger Infrarotstrahlung bestrahlt wird und der Klebstoff aktiviert wird. Als bevorzugte hitzeaktivierbare Klebstoffe werden Urethanharze, Polyetherharze, Acrylatharze, Oxyalkylenharze, Vinylharze oder ähnliche klebstoffbildende Harze genannt. Es wird weiterhin vorgeschlagen, daß die Klebstoffe latente Beschleuniger und/oder Katalysatoren wie z. B. organometallische Katalysatoren wie Zinnkatalysatoren enthalten können.
• Die WO 99/55794 beschreibt eine Klebstoffzusammensetzung enthaltend ein Polymer mit einem flexiblen Rückrat und vernetzungsfähigen reaktiven Gruppen, sowie Teilchen eines Vernetzungskatalysators, eines Härters oder eines Beschleunigers oder einer Mischung derartiger Teilchen, wobei diese Teilchen verkapselt sein sollen. Als Bindemittel werden Polyurethane, Polyepoxide oder hydrolisierbare Silangruppen enthaltende Bindemittel vorgeschlagen. Zur Aktivierung des Klebstoffes wird in bevorzugter Ausführungsform die Verwendung einer Infrarotstrahlenquelle vorgeschlagen.
• Diese aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren konnten sich jedoch am Markt aus folgenden Gründen bisher nicht durchsetzen:
  
• - für den Transport der Scheibenmodule sind kostenintensive Schutzmaßnahmen erforderlich,
• - die Klebstoffe sind in aller Regel noch feuchtigkeitsempfindlich, daher haben selbst bei stark verzögerter Reaktivitätseinstellung derartiger Klebstoffe die fertigen Scheibenmodule nur eine sehr kurze Lagerzeit,
• - die bisher vorgeschlagenen physikalischen Härtungsverfahren und Erwärmungsverfahren sind technisch sehr aufwendig, platzverbrauchend oder unflexibel,
• - die Verfahren sind nicht prozesstauglich, da sie nicht an den Fertigungstakt moderner Fahrzeugfertigungslinien anpassbar sind,
• - sie sind nicht prozesssicher, da Aushärtung und Haftungsverhalten häufig schwer reproduzierbar sind,
• - die bisher bekannten Verfahren sind insgesamt zu teuer im Vergleich zur bisher durchgeführten Technologie der Anwendung von einkomponentigen, feuchtigkeitshärtenden Polyurethan-Kleb-/Dichtstoffen.
• Angesichts dieses Standes der Technik haben sich die Erfinder die Aufgabe gestellt, ein Verfahren zum Verkleben von Scheiben mit einem Fahrzeug bereitzustellen, das die modulare Fertigungstechnik erlaubt, und kostengünstiger und flexibler einsetzbar ist als die Verfahren des Standes der Technik.
• Die Lösung der Aufgabe ist den Patentansprüchen zu entnehmen, sie besteht in der Bereitstellung eines Verfahrens zum Verkleben einer Scheibe mit einem Fahrzeug, das die folgenden wesentlichen Verfahrenschritte beinhaltet:
  
• - Aufbringen eines Kleb-/Dichtstoffstranges auf Basis eines wärmehärtenden Kleb-/Dichtstoffes auf den Rand der gegebenenfalls mit einem Primer vorbehandelten Scheibe,
• - ggf. Erwärmen des Fahrzeugflansches durch Bestrahlen mit NIR-Strahlung,
• - Fügen der Scheibe auf den Fahrzeugflansch, wobei die Scheibe in der Regel unter Anpressdruck in Richtung auf den Flansch eingesetzt wird,
• - die Aushärtung des Kleb-/Dichtstoffstranges erfolgt durch Bestrahlung des äußeren Scheibenrandes mit Hilfe von NIR-Strahlung.
• In einer bevorzugten Ausführungsform wird als wärmehärtender Kleb-/Dichtstoff ein pastöser, einkomponentiger Polyurethankleb-/Dichtstoff verwendet.
• Das Bindemittel des Kleb-/Dichtstoffes ist dabei aus Polyolen wie z. B. Polyetherpolyolen, Polyesterpolyolen, Polyacrylatpolyolen, Polyolefinpolyolen und /oder Polyetheresterolen sowie Polyaminen und bei Raumtemperatur festen, feinteiligen, oberflächendesaktivierten Di- oder Polyisocyanaten aufgebaut.
• Die NIR/Strahlung wird dabei durch geeignete Sensoren so gesteuert, daß die Kleb-/Dichtstoffmasse, auf Temperaturen zwischen 70°C und 150°C, vorzugsweise zwischen 80°C und 100°C erwärmt wird.
• Da die erfindungsgemäß zu verwendenden Kleb-/Dichtstoffe nur eine sehr geringe Feuchtigkeitsempfindlichkeit aufweisen, ist es möglich, den Klebstoffstrang auf die zu verklebende Scheibe zeitlich und/oder räumlich getrennt vom Aktivieren des Klebstoffes aufzutragen. Dadurch ist es möglich, daß das Scheibenmodul mit dem darauf aufgebrachten Klebstoffstrang an einem räumlich getrennten Ort und zeitlich unabhängig vom Fügen der Scheibe in die Karosserie gefertigt werden kann.
• Unter NIR-Strahlung im Sinne dieser Erfindung soll dabei eine elektromagnetische Strahlung verstanden sein, die sich unmittelbar an das sichtbare Licht auf der langwelligen Seite anschließt, vorzugsweise handelt es sich hierbei um einen Wellenlängenbereich zwischen 0,8 µm und 1,5 µm. NIR bedeutet dabei "Near-Infra-Red". Es ist bekannt daß in diesem Wellenlängenbereich Infrarot-Strahlung die höchste Energiedichte und sehr vorteilhafte Wirkungseigenschaften aufweist. Insbesondere hat sich gezeigt, daß im Gegensatz zur längerwelligen IR-Strahlung die NIR-Strahlung tiefer in das zu erwärmende Klebstoffvolumen eindringen kann und nicht nur die Oberfläche des Klebstoffstranges erwärmt. Außerdem lässt sich die NIR-Strahlung mit geeigneten Vorrichtungen mit geringem Aufwand sehr gut fokussieren, so daß eine gerichtete NIR-Strahlung mit hohem Energieinhalt zur Verfügung steht, die sehr kurze Aufheizzeiten des zu aktivierenden Klebstoffstranges im Bereich von wenigen Sekunden ermöglicht. Vorzugsweise weist die NIR-Strahlungsquelle einen Temperaturstrahler auf, der bei Emissionstemperaturen von 2500 K oder höher, vorzugsweise bei 2900 K oder höher zu betreiben ist. Solche Strahlungsquellen sind vorzugsweise Halogenlampen. Typischerweise ist die NIR -Strahlenquelle als längliche Einheit ausgebildet, die ggf. unmittelbar vor dem Einbau der Scheibe über den Karosserieflansch geführt wird, so daß der Karosserieflansch vorgewärmt wird, um einen Wärmeverlust des nachfolgend aktivierten Klebstoffstranges durch Wärmeleitung zu vermeiden.
• Der Kleb-/Dichtstoff ist pastös/hochviskos, so daß der Strang durch das Einpressen der Scheibe in den Fahrzeugflansch plastisch verformbar ist. Nach dem Scheibeneinbau wird der Klebstoffstrang durch die Scheibe hindurch durch NIR-Strahler bestrahlt und damit durch die in der Scheibe und im Klebstoffstrang generierte Wärme aktiviert. Dabei sind die Reflektoren des NIR-Strahlers so ausgestaltet und angeordnet, daß die NIR-Strahlung möglichst vollständig in das Klebstoffvolumen eingestrahlt und durch den Klebstoff absorbiert wird.
• Zweckmäßigerweise wird der Strahler durch einen Roboter der Bahn der Klebstoffraupe folgend über die Scheibe geführt. In einer anderen Ausführungsform kann die Bestrahlung auch mit einer stationär angeordneten Strahlungsquelle erfolgen, wobei die NIR-Strahler mit Hilfe eines Rahmens an die Scheiben-Geometrie angepasst angeordnet sind. In beiden Fällen regelt eine Steuereinheit über Sensoren den Energieeintrag und somit die Temperatur des aufzuheizenden Kleb-/Dichtstoffstranges. Der Prozess der Scheibenmontage und Klebstoffhärtung besteht somit vorzugsweise aus den folgenden wesentlichen Schritten:
  
• - ggf. Bestrahlung des Karosserieflansches für etwa 15 bis 30 Sek.,
• - Einbringen der Scheibe in den Flansch und Verpressen der Scheibe mit der Fahrzeugkarosserie,
• - Bestrahlung des äußeren Scheibenrandes für ca. 15 bis 30 Sek.
• Vorzugsweise ist der Kleb-/Dichtstoff so formuliert, daß er nach Aushärtung ohne eine Verwendung eines Primers auf dem (lackierten) Fahrzeugflansch haftet.
• Das Bindemittel der wärmehärtbaren Kleb-/Dichtstoffe enthält dabei Polyole wie z. B. Polyetherpolyole, Polyesterpolyole, Polyacrylatpolyole, Polyolefinpolyole und/ oder Polyetheresterpolyole, Polyetheramine und ein feinteiliges, festes Di- oder Polyisocyanat, das während der Dispergierung im Polyol-/Polyamin-Gemisch an seiner Oberfläche desaktiviert wird.
• Zusätzlich zu den vorgenannten Bestandteilen enthält der Kleb-/Dichtstoff in aller Regel Füllstoffe, ggf. pulverförmiges Molekularsieb oder andere wasserbindende Bestandteile, sowie Katalysatoren.
• Als Polyole können dabei eine Vielzahl von höhermolekularen Polyhydroxyverbindungen verwendet werden. Als Polyole eignen sich vorzugsweise die bei Raumtemperatur flüssigen Polyether mit zwei bzw. drei Hydroxylgruppen pro Molekül im Molekulargewichts-Bereich von 400 bis 30000, vorzugsweise im Bereich von 1000 bis 15000. Beispiele sind di- und/oder trifunktionelle Polypropylenglycole, es können auch statistische und/oder Blockcopolymere des Ethylenoxids und Propylenoxids eingesetzt werden. Eine weitere Gruppe von vorzugsweise einzusetzenden Polyethern sind die Polytetramethylenglykole (Poly(oxytetramethylen)glycol, Poly-THF), die z. B. durch die saure Polymerisation von Tetrahydrofuran hergestellt werden. Dabei liegt der Molekulargewichts-Bereich der Polytetramethylenglykole zwischen 200 und 6000, vorzugsweise im Bereich von 800 bis 5000.
• Weiterhin sind als Polyole die flüssigen, glasartig amorphen oder kristallinen Polyester geeignet, die durch Kondensation von Di- bzw. Tricarbonsäuren, wie z. B. Adipinsäure, Sebacinsäure, Glutarsäure, Azelainsäure Korksäure, Undecandisäure, Dodecandisäure, 3,3-Dimethylglutarsäure, Terephthalsäure, Isophthalsäure, Hexahydrophthalsäure, Dimerfettsäure oder deren Mischungen mit niedermolekularen Diolen bzw. Triolen wie z. B. Ethylenglycol, Propylenglycol, Diethylenglycol, Triethylenglycol, Dipropylenglycol, 1,4-Butandiol, 1,6-Hexandiol, 1,8-Octandiol, 1,10-Decandiol, 1,12-Dodecandiol, Dimerfettalkohol, Glycerin, Trimethylolpropan oder deren Mischungen hergestellt werden können.
• Eine weitere Gruppe der erfindungsgemäß einzusetzenden Polyole sind die Polyester auf der Basis von ε-Caprolacton, auch "Polycaprolactone" genannt. Es können aber auch Polyesterpolyole oleochemischer Herkunft verwendet werden. Derartige Polyesterpolyole können beispielsweise durch vollständige Ringöffnung von epoxidierten Triglyceriden eines wenigstens teilweise olefinisch ungesättigten Fettsäure-enthaltenden Fettgemisches mit einem oder mehreren Alkoholen mit 1 bis 12 C-Atomen und anschließender partieller Umesterung der Triglycerid-Derivate zu Alkylesterpolyolen mit 1 bis 12 C-Atomen im Alkylrest hergestellt werden. Weitere geeignete Polyole sind Polycarbonat-Polyole und Dimerdiole (Fa. Henkel) sowie Rizinusöl und dessen Derivate. Auch die Hydroxyfunktionellen Polybutadiene, wie sie z. B. unter dem Handelsnamen "Poly-bd" erhältlich sind, können für die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen als Polyole eingesetzt werden.
• Weiterhin eignen sich als Polyole lineare und/oder schwach verzweigte Acrylester- Copolymer-Polyole, die beispielsweise durch die radikalische Copolymerisation von Acrylsäureestern, bzw. Methacrylsäureestern mit Hydroxyfunktionellen Acrylsäure- und/oder Methacrylsäure-Verbindungen wie Hydroxyethyl(meth)acrylat oder Hydroxypropyl(meth)acrylat hergestellt werden können. Wegen dieser Herstellungsweise sind die Hydroxylgruppen bei diesen Polyolen in der Regel statistisch verteilt, so daß es sich hierbei entweder um lineare oder schwach verzweigte Polyole mit einer durchschnittlichen OH- Funktionalität handelt.
• Als di- oder trifunktionelle aminoterminierte Polymere können bevorzugt aminoterminierte Polyalkylenglykole, insbesondere die difunktionellen aminoterminierten Polypropylenglykole, Polyethylenglykole oder Copolymere von Propylenglykol und Ethylenglykol sein. Diese sind auch unter dem Namen "Jeffamine" (Handelsname der Firma Huntsman) bekannt. Weiterhin sind geeignet die difunktionellen aminoterminierten Polyoxytetramethylenglykole, auch Poly-THF genannt. Außerdem sind difunktionelle aminoterminierte Polybutadienverbindungen als Aufbaukomponenten geeignet sowie Aminobenzoesäureester von Polypropylenglykolen, Polyethylenglykolen oder Poly-THF (bekannt unter dem Handelsnamen "Versalink oligomeric Diamines" der Firma Air Products). Die aminoterminierten Polyalkylenglycole oder Polybutadiene haben Molekulargewichte zwischen 400 und 6000.
• Als feste oberflächendesaktivierbare Polyisocyanate sind alle festen Di- oder Polyisocyanate oder deren Gemische geeignet, sofern sie einen Schmelzpunkt oberhalb +40°C aufweisen. Es können aliphatische, cycloaliphatische, heterocyclische oder aromatische Polyisocyanate sein. Als Beispiele seien genannt: Diphenylmethan-4,4'-diisocyanat (4,4'-MDI), dimeres 4,4'-MDI, Naphthalin-1,5-diisocyanat (NDI), 3,3'-Dimethyl-biphenyl-4,4'-diisocyanat (TODI), dimeres 1-Methyl-2,4-phenylen-diisocyanat (TDI-U), 3,3'-Diisocyanato-4,4'- dimethyl-N,N'-diphenylharnstoff (TDIH), Additionsprodukt von 2 Mol 4,4'-MDI mit 1 Mol Diethylenglykol, Additionsprodukte von 2 Mol 1-Methyl-2,4-phenylendiisocyanat mit 1 Mol 1,2-Ethandiol oder 1,4-Butandiol, das Isocyanurat des IPDI (IPDI-T).
• Die festen Polyisocyanate sollten bevorzugt pulverförmig mit einem mittleren Teilchengrössendurchmesser von kleiner oder gleich 10 µm vorliegen (Gewichtsmittel). Sie fallen im Regelfall bei der Synthese als Pulver mit der geforderten Teilchengrössen von 10 µm oder weniger an, andernfalls müssen die festen Polyisocyanate (vor der Desaktivierungsreaktion) durch Mahlprozesse und/oder Siebprozesse in den erfindungsgemäßen Teilchenbereich gebracht werden. Die Verfahren sind Stand der Technik.
• Alternativ können die pulverförmigen Polyisocyanate durch eine der Oberflächendesaktivierung nachgeschaltete Nassmahlung und Feindispergierung auf eine mittlere Teilchengröße von gleich oder weniger als 10 µm gebracht werden. Hierfür eignen sich Dispergiergeräte von Rotor-Stator Typ, Rührwerkskugelmühlen, Perl- und Sandmühlen, Kugelmühlen und Reibspaltmühlen. Je nach Polyisocyanat und Verwendung erfolgt die Vermahlung des desaktivierten Polyisocyanats in Gegenwart des Desaktivierungsmittels oder im nichtreaktiven Dispergiermittel mit nachfolgender Desaktivierung. Das gemahlene und oberflächenstabilisierte Polyisocyanat lässt sich auch aus den Mahl-Dispersionen abtrennen und ggf. trocknen. Das Verfahren ist in EP 204 970 beschrieben.
• Die Oberflächenstabilisierungsreaktion kann auf verschiedenen Wegen durchgeführt werden:
  
• - Durch Dispersion des pulverförmigen Isocyanats in einer Lösung des Desaktivierungsmittels.
  • 1. Durch Eintragen einer Schmelze eines niederschmelzenden Polyisocyanats in eine Lösung des Desaktivierungsmittels in einem nichtlösenden flüssigen Dispersionsmittel.
  • 2. Durch Zugabe des Desaktivierungsmittels oder einer Lösung desselben, zur Dispersion der festen feinteiligen Isocyanate.
• Die festen Polyisocyanate werden vorzugsweise durch Einwirkung von primären und sekundären aliphatischen Mono-, Di- oder Polyaminen, Hydrazinderivaten, Amidinen, Guanidinen, desaktiviert. Bewährt haben sich Ethylendiamin, 1,3- Propylendiamin, Diethylentriamin, Triethylentetramin, 2,5-Dimethylpiperazin, 3,3'- Dimethyl-4,4'-diamino-dicyclohexylmethan, Methylnonan-diamin, Isophorondiamin, 4,4'-Diaminodicyclohexylmethan, Diamino- und Triamino-polypropylenether, Polyamidoamine, und Gemische von Mono-, Di- und Polyaminen. Ganz besonders bevorzugt sind die vorgenannten aminoterminierten Polypropylenglykole, Polyethylenglykole oder Copolymere von Propylenglykol und Ethylenglykol
• Die Konzentration des Desaktivierungsmittels soll 0,1 bis 20, bevorzugt 0,5 bis 8 Equivalentprozent betragen, bezogen auf die total vorhandenen Isocyanatgruppen.
• Als Füllstoffe werden vorzugsweise verstärkende Füllstoffe wie Ruße, ausgewählt aus der Gruppe der Flammruße, Channelruße, Gasruße oder Furnaceruße oder deren Mischungen eingesetzt. Weiterhin können ggf. andere Füllstoffe, insbesondere Kreiden, natürliche gemahlene oder gefällte Calciumcarbonate-, Silicate wie z. B. Aluminiumsilicate, Schwerspat oder Magnesiumaluminiumsilicate oder auch Talkum mitverwendet werden. Zusätzlich können die Kleb-/Dichstoffe gemäß vorliegender Erfindung Weichmacher bzw. Weichmachermischungen sowie Katalysatoren, Stabilisatoren und weitere Hilfs- und Zusatzstoffe enthalten.
• Als Katalysatoren geeignet sind tertiäre Amine, insbesondere aliphatische Amine cyclischer Struktur. Unter den tertiären Aminen sind auch solche geeignet, die zusätzlich noch gegenüber den Isocyanaten reaktive Gruppen tragen, insbesondere Hydroxyl- und/oder Aminogruppen. Konkret genannt seien: Dimethylmonoethanolamin, Diethylmonoethanolamin, Methylethylmonoethanolamin, Triethanolamin, Trimethanolamin, Tripropanolamin, Tributanolamin, Trihexanolamin, Tripentanolamin, Tricyclohexanolamin, Diethanolmethylamin, Diethanolethylamin, Diethanolpropylamin, Diethanolbutylamin, Diethanolpentylamin, Diethanolhexylamin, Diethanolcyclohexylamin, Diethanolphenylamin sowie deren Ethoxylierungs- und Propoxylierungs-Produkte, Diaza-bicyclo-octan (DABCO), Triethylamin, Dimethylbenzylamin (Desmorapid DB, BAYER), Bis-dimethylaminoethylether (Calalyst A 1, UCC), Tetramethylguanidin, Bis-dimethylaminomethyl-phenol, 2-(2- Dimethylaminoethoxy)ethanol, 2-Dimethylaminoethyl-3-dimethylaminopropylether, Bis(2-dimethylaminoethyl)ether, N,N-Dimethylpiperazin, N-(2-hydroxyethoxyethyl)- 2-azanorbornane, oder auch ungesättigte bicyclische Amine, z. B. Diazabicycloundecen (DBU) sowie Texacat DP-914 (Texaco Chemical), N,N,N,N- Tetramethylbutan-1,3-diamin, N,N,N,N-Tetramethylpropan-1,3-diamin und N,N,N,N-Tetramethylhexan-1,6-diamin.
• Zur Herstellung von spezifisch leichten Kleb-/Dichtstoffen können auch Leichtfüllstoffe anteilig mitverwendet werden, beispielhaft genannt seien Kunststoffmikrohohlkugeln ("Microspheres"), vorzugsweise in vorexpandierter Form. Derartige Mikrohohlkugeln können entweder in der vorgeschäumten Form als Mikrohohlkugeln direkt dem Kleb-/Dichtstoff zugesetzt werden oder die "Mikrohohlkugeln" werden als feinteiliges Pulver in der ungeschäumten Form dem Kleb-/Dichtstoff zugesetzt. Diese ungeschäumten "Mikrohohlkugeln" expandieren erst bei der Erwärmung des Kleb-/Dichtstoffs und ergeben so eine sehr gleichmäßige und feinporige Schäumung. Die Mikrohohlkugeln enthalten ein flüssiges Treibmittel auf der Basis von aliphatischen Kohlenwasserstoffen oder Fluorkohlenwasserstoffen als Kern und eine Schale aus einem Copolymer aus Acrylnitril mit Vinylidenchlorid und/oder Methylmethacrylat und/oder Methacrylnitril. Beim Einsatz derartiger Microspheres erfolgt die Expansion der Microspheres und damit das Schäumen erst während des Aushärteprozesses des Kleb-Dichtstoffs. Die Verwendung derartiger Microspheres ist beispielsweise in der EP-A-559254 beschrieben. Derartige "Mikrohohlkugeln" sind z. B. unter dem Handelsnamen "Expancel" der Fa. Nobel Industries oder als "Dualite" von der Firma Pierce & Stevens im Handel erhältlich.
• Zusätzlich können noch Zusätze zur Regelung des Fließverhaltens zugesetzt werden, beispielhaft erwähnt seinen Harnstoffderivate, fibrilierte oder Pulpkurzfasern, pyrogene Kieselsäuren und dergleichen.
• Obwohl die erfindungsgemäß zu verwendenden Kleb-/Dichtstoffe für die modulare Bauweise vorzugsweise keine Weichmacher enthalten, kann es gelegentlich notwendig sein, an sich bekannte Weichmacher mit zu verwenden. Hierzu können Dialkylphthalate, Dialkyladipate, Dialkylsebacate, Alkylarylphthalate, Alkylbenzoate, Dibenzoate von Polyolen, wie Ethylenglycol, Propylenglycol oder den niederen Polyoxypropylen- oder Polyoxyethylenverbindungen, Anwendung finden. Weitere geeignete Weichmacher können Alkylphosphate, Arylphosphate oder Alkylarylphosphate sowie Alkysulfonsäureester des Phenols oder auch paraffinfische Öle sein. Wichtig ist bei der Mitverwendung von Weichmachern, daß diese so ausgewählt werden, daß sie die Oberflächendesaktivierungsschicht der desaktivierten feinteiligen Polyisocyanate während der Lagerung des Kleb-/Dichtstoffes oder des vorapplizierten Scheibenmoduls nicht angreifen und weil sie dadurch eine vorzeitige Aushärtung des Kleb-/Dichtstoffstranges hervorrufen würden.
• Zur näheren Erläuterung der Erfindung sollen die nachfolgenden Beispiele dienen, sie haben nur exemplarischen Charakter und decken nicht die gesamte Breite des erfindungsgemäßen Klebeverfahrens ab. Aus den oben gemachten Angaben kann der Fachmann jedoch die gesamte Anwendungsbreite leicht herleiten.
Beispiele Beispiel 1 Herstellung einer wärmehärtbaren Klebstoffmasse
• 62,5 g eines gemischten Polyether-/Polyesterpolyols (OH-Zahl 240) und 330 g eines trifunktionellen Polyetheramins (Molekulargewicht 5000 g/mol) wurden in einem Planetenmischer unter Vakuum mit 406 g Bariumsulfat, 80 g Ruß und 30 g pulverförmigem Molekularsieb homogen vermischt. Hierzu wurden 2,0 g eines handelsüblichen Aminkatalysators (1,4-Diazabicyclo[2.2.2.]octan) und 1,8 g eines trifunktionellen Polyetheramins (Molekulargewicht 440 g/mol) hinzugemischt. Zuletzt wurden 88 g eines feinteiligen, dimerisierten Toluylendiisocyanats unter Vakuum eingerührt. Man erhielt einen pastösen, gut standfesten Klebstoff, der eine Aushärtungstemperatur von ca. 80°C aufwies.
Beispiel 2 Aushärtung einer Klebstoff-Fuge durch NIR-Bestrahlung
• Auf den Keramiksiebdruckrand eines ausgeschnittenen Teilstücks einer Automobil-Frontscheibe (Verbundsicherheitsglas, Fa. Sekurit St. Gobain) wurde zunächst ein handelsüblicher Haftprimer, Terostat-8517H (Henkel Teroson GmbH) aufgetragen. Nach 15 min Wartezeit wurde auf die angetrocknete Grundierung der Klebstoff aus Beispiel 1 in Form einer Dreiecksraupe mit Basis 8 mm und Höhe 13 mm aufgetragen. Ein KTL-grundiertes Stück Stahlblech wurde daraufhin so auf die Klebstoffraupe aufgedrückt, dass der Klebstoff auf eine Schichtdicke von ca. 5 mm zusammengepresst wurde. Im Anschluss wurde die äußere Seite des Scheibenstücks mit einem NIR-Strahler (Typ MPP-240-10, "Normal Burn", ohne Quarzglasscheibe) aus 50 mm Abstand mit einer Leistungsdichte von etwa 140 kW/m² bestrahlt. Dies erfolgte in 3 Teildosierungen von jeweils 3 s Dauer mit 15 s Pause dazwischen. 2 min nach Ende der Bestrahlung wurde die Temperatur im Inneren der Klebstoffraupe zu 87°C bestimmt. Nach dem Abkühlen erwies sich die Klebstoffschicht als vollständig durchgehärtet und zeigte gute Haftung sowohl zur Glasseite als auch zum KTL-grundierten Blech.

Claims (8)

1. Verfahren zum Verkleben einer Scheibe mit einem Fahrzeug, gekennzeichnet durch die folgenden wesentlichen Schritte.

a) Aufbringen eines Klebstoffstranges auf Basis eines wärmehärtenden Klebstoffes auf den Rand der ggf. vorbehandelten Scheibe,

b) ggf. Erwärmen des Fahrzeugflansches durch Bestrahlen mit NIR-Strahlung,

c) Fügen der Scheibe auf den Fahrzeugflansch, ggf. unter Anpressen der Scheibe in Richtung auf den Flansch,

d) Aushärtung des Kleb-/Dichtstoffes durch Bestrahlung des äußeren Scheibenrandes mit NIR-Strahlung

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der wärmehärtende Klebstoff ein pastöser einkomponentiger Polyurethan-Kleb-/Dichtstoff ist.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel des Kleb-/Dichtstoffes Polyole ausgewählt aus Polyetherpolyolen, Polyesterpolyolen, Polyacrylatpolyolen, Polyolefinpolyolen und/oder Polyetheresterolen sowie Polyaminen und bei Raumtemperatur festen, feinteiligen, oberflächendesaktivierten Di- oder Polyisocyanaten enthält.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine Aushärtetemperatur der Kleb-/Dichtstoffmasse von 70°C bis 150°C, vorzugsweise von 80°C bis 100°C.

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufbringen des Klebstoffstranges auf die zu verklebende Scheibe gemäß a) zeitlich und/oder räumlich getrennt vom Aktivieren des Klebstoffes und dem Einbau der Scheibe in die Karosserie erfolgt.

6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als NIR- Strahlung ein Wellenlängenbereich zwischen dem sichtbaren Licht und 1,5 µm Wellenlänge verwendet wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die NIR- Strahlenquelle im Schritt b) und/oder im Schritt d) stetig über die Bahn des Kleb-/Dichtstoffstranges geführt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine stationäre Strahlenquelle verwendet wird, wobei die NIR-Strahler mit Hilfe eines geeignet geformten Rahmens so angeordnet sind, daß der gesamte Scheibenumfang und/oder Flanschbereich gleichzeitig bestrahlt wird.