DE102017221536A1

DE102017221536A1 - Klebstoff sowie ein Verfahren zur Herstellung einer Klebverbindung

Info

Publication number: DE102017221536A1
Application number: DE102017221536.4A
Authority: DE
Inventors: Peter Wurster; Alexander Beck
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2017-11-30
Filing date: 2017-11-30
Publication date: 2019-06-06
Anticipated expiration: 2037-12-01
Also published as: DE102017221536B4

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Klebstoff zur Bildung einer lösbaren Klebverbindung zwischen zwei Fügepartner (1, 5), mit einer Klebstoff-Komponente (9), mittels der die beiden Fügepartner (1, 5) stoffschlüssig miteinander verbunden sind, und mit einer Zusatzkomponente (11), die durch einen Energieeintrag aktivierbar ist, um die Klebverbindung zu lösen. Erfindungsgemäß ist die Zusatzkomponente (11) eine entzündbare pyrotechnische Brennstoff-Komponente. Diese stellt nach einer Zündung thermische Energie bereit, mit der die Klebstoff-Komponente (9) thermisch und mechanisch zerstört wird.

Description

Die Erfindung betrifft einen Klebstoff nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 sowie ein Verfahren zur Herstellung einer Klebverbindung nach dem Anspruch 12.
Klebverbindungen bieten im Automobilbau zahlreiche Vorteile. Dazu zählen insbesondere geringe Herstellungskosten sowie eine sehr kurze Fertigungszeit zur Erzeugung der Fügeverbindung. Zudem sind keine teuren Anlagen zur Erzeugung notwendig. Mittels einer Klebverbindung ist außerdem eine hochwertige sowie dichte Fügeverbindung erreichbar, die eine hohe Verbindungssteifigkeit bereitstellt, wodurch ein verbesserter Fahrkomfort erzielt wird. Ferner weist eine Klebverbindung ein fertigungstechnisch günstiges Toleranzüberbrückungsvermögen auf und ist ein Fügen unterschiedlicher Materialdickenkombinationen sowie unterschiedlicher Werkstoffe möglich.
Die Entwicklung lösbarer Klebverbindungen („debonding on demand“) gilt im Karosseriebau als sehr erstrebenswert. Eine solche lösbare Klebverbindung ermöglicht insbesondere einen einfachen Austausch beschädigter Komponenten im Rahmen von Instandsetzungsmaßnahmen, eine sortenreine Trennung der Werkstoffe im Rahmen der Verwertung der Fahrzeuge (zum Beispiel für einfachere bzw. kostengünstigere Aufbereitung von höherwertigen Stahl-, Aluminium-, Magnesiumlegierungen) sowie eine Wiederverwendung ganzer Fahrzeugkomponenten über die Fahrzeuglebensdauer hinaus. Beispielsweise können HV-Batterien (das heißt Traktionsbatterien für elektrisch betriebene Fahrzeuge) oder dergleichen mittels einer lösbaren Klebverbindung ausgebaut und anschließend in ein neues Fahrzeug eingebaut werden.
Alternativ kann die HV-Batterie recycelt werden und in das bestehende Fahrzeug eine neue HV-Batterie eingebaut werden.
Das Lösen von Klebverbindungen gilt als sehr anspruchsvoll. Ein häufiger Ansatz ist hierbei die thermische Zerstörung des Klebstoffes. Dabei wird der Klebstoff zwischen zwei Fügepartner so weit erhitzt, dass dessen Festigkeit drastisch abnimmt oder gar gegen Null geht. Die Wärmeeinbringung erfolgt etwa mittels Flamme oder induktiv.
Dieses Vorgehen bringt zahlreiche Nachteile mit sich: So muss die Wärme durch die Fügepartner hindurch eingebracht werden. Insbesondere bei Kunststoffbauteilen ist dies etwa gar nicht möglich, da der Kunststoff teils über dessen Zersetzungstemperatur hinaus erhitzt werden müsste. Ferner muss eine entsprechende Zugänglichkeit gewährleistet sein. Jeder mit Klebstoff benetzte Bereich muss zugänglich sein, um mit Flamme oder Induktor überfahren werden zu können. Darüber hinaus ist das Lösen der Klebverbindung mit einem fertigungstechnisch nachteilhaften, hohen Zeitaufwand sowie hohen Energieaufwand verbunden.
Aus der DE 198 32 629 A1 ist ein gattungsgemäßes Klebstoffsystem bekannt, mit dem eine solche lösbare Klebstoffverbindung zwischen zwei Fügepartnern realisierbar ist. Das Klebstoffsystem weist neben der Klebstoff-Komponente eine Zusatz-Komponente auf, die bei einem Energieeintrag aktivierbar ist und durch eine chemische Reaktion die Klebstoff-Komponente abbaut, so dass die beiden Fügepartner wieder voneinander gelöst werden können.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Klebstoff bereitzustellen, mit dem eine Klebverbindung mit im Vergleich zum Stand der Technik reduziertem Zeit- und Energieaufwand lösbar ist.
Die Aufgabe ist durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen offenbart.
Gemäß dem kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 weist der Klebstoff als Zusatzkomponente eine entzündbare pyrotechnische Brennstoff-Komponente auf. Die Brennstoff-Komponente stellt nach ihrer Zündung sowohl thermische als auch mechanische Energie bereit, mittels der die Klebstoffverbindung zerstört werden kann. Die mechanische Energie baut sich in Form von nach dem Zündvorgang explosionsartig expandierenden Abbrandgasen auf.
Beim Fügevorgang können zunächst Bahnen der Brennstoff-Komponente aufgebracht werden. Anschließend kann der Klebstoff wie gewohnt appliziert werden, und das Fügeteil seiner angedachten Position am Fahrzeug bzw. der Karosserie zugeführt und gefügt werden. Zum Lösen der Verbindung wird der Brennstoff lokal an einer Zündstelle bis zu seinem Brennpunkt erhitzt. Die Brennstoffbahnen brennen ab und erhitzen den umliegenden Klebstoff, wodurch dieser weitgehend zerstört wird. Gleichzeitig findet eine bereits oben angedeutete explosionsartige Expansion des Brennstoffs statt, wodurch neben der thermischen auch eine mechanische Belastung auf den Klebstoff entsteht, sodass der Klebstoff vollständig zerstört wird. Zahlreiche Sicherheitsvorkehrungen, die ein unkontrolliertes oder unbeabsichtigtes Zünden des Brennstoffs verhindern, sind Bestandteil dieser Idee und werden später näher erläutert.
Mittels der Erfindung werden die folgenden Vorteile erzielt: So ist nur ein sehr geringer Zeit- und Energiebedarf zum Lösen der Klebverbindung notwendig. Ferner ist eine sehr hohe Prozesssicherheit beim Lösen erreichbar. Die Energieeinbringung ist nur lokal nötig, und zwar an dafür ausgebildeten Zündstellen. Dadurch ist eine sehr eingeschränkte Zugänglichkeit für die Energiequelle ausreichend. Ferner sind ohne weiteres herkömmliche Klebstoffe verwendbar (das heißt keine Neuentwicklung nötig, Verbindung weist weiterhin gewohnt hohe Festigkeiten und Alterungsbeständigkeiten auf).
Im Folgenden wird eine technische Umsetzung des Verfahrens zum Fügen und Lösen der Klebverbindung beschrieben, bei der mögliche Barrieren gegen ein unbeabsichtigtes oder unkontrolliertes Abbrennen des Brennstoffs vorgestellt werden. So gliedert sich das Verfahren zum Fügen einer derartigen Klebverbindung in folgende Schritte: Zunächst wird das Fügeteil (etwa ein Blechteil) hergestellt. Die Herstellung des Fügeteils erfolgt auf konventionelle Art und Weise. Anschließend erfolgt die Applikation des Brennstoffes auf das Fügeteil. Bei dem Brennstoff kann es sich um eine brennbare, zähflüssige Paste mit pyrotechnischen Eigenschaften (starke Expansion während der Verbrennung) handeln, die mittels einer Düse auf die später mit Klebstoff zu benetzenden Stellen des Fügeteils aufgebracht wird. Die Aufbringung erfolgt nicht flächig, sondern bahnförmig. Zwischen diesen Bahnen bilden sich Klebstoffbereiche, in denen kein Brennstoff vorhanden ist, in die aber später Klebstoff appliziert wird. Der Brennstoff härtet unmittelbar nach seiner Applikation auf das Fügeteil aus. Um die Auswirkungen eines möglichen unbeabsichtigten Abbrennen des Brennstoffs gering zu halten, erfolgt die Applikation nicht in einer großen Bahn. Stattdessen werden mehrere Bahnen appliziert. Jede Bahn muss über eine geeignete Zündstelle separat gezündet werden.
Durch dieses Verfahren wird der später mit Klebstoff zu benetzende Bereich des Fügeteils in mehrere Partitionen geteilt, die später über separate Zündstellen gezündet werden müssen. Käme es zu einem ungewollten Abbrennen einer Partition, blieben die anderen Partitionen intakt.
Bei den genannten Zündstellen handelt es sich beispielsweise um Aussparungen des Fügepartners, durch welche hindurch beim späteren Lösen des Fügeteils die Energie eingebracht werden kann. Die Zündstelle kann aber auch nur durch eine Markierung ersichtlich sein: In diesem Fall muss bspw. im Rahmen von Instandsetzungsmaßnahmen der markierte Punkt mit einer Flamme erhitzt werden, so dass der darunter liegende Brennstoff gezündet und der Klebstoff der betreffenden Partition zerstört wird.
Gegebenenfalls kann die Applikation eines Prüfmaterials auf das Fügeteil erfolgen. Das Prüfmaterial entspricht weitgehend dem Brennstoff, weist aber im Vergleich zu diesem einen deutlich reduzierten Brennpunkt auf. Das Prüfmaterial erfüllt keinerlei Funktionsanforderungen hinsichtlich Festigkeit oder dergleichen und dient nur der Prüfbarkeit. Es wird auf eine Stelle des Fügeteils aufgebracht, die nach dessen Fügevorgang gut zugänglich ist. Beispielsweise nach einem KTL-Durchlauf der Karosserie wird geprüft, ob dieses Prüfmaterial noch intakt ist oder ob es verbrannt ist. Ist es trotz des deutlich geringeren Brennpunktes noch intakt, kann davon ausgegangen werden, dass auch der Brennstoff intakt ist.
Das Fügeteil wird der Fertigungslinie bereitgestellt, in welcher es später in das bereits bestehende Fahrzeug bzw. die bestehende Karosserie gefügt wird.
Anschließend erfolgt die Applikation des Klebstoffes. Hierzu wird auf den mit Klebstoff zu benetzenden Teil des Fügeteils der Klebstoff aufgebracht. In dem Bereich des Klebstoffauftrags wurde zuvor bereits der Brennstoff appliziert. Danach wird das Fügeteil in seine Endposition geführt. Dies erfolgt von Hand oder mittels einer Zuführvorrichtung (bspw. Roboter). Dabei wird das mit Brenn- und Klebstoff benetzte Fügeteil dem bestehendem Fahrzeug oder der bestehenden Karosse zugeführt. Zu diesem Zeitpunkt ist der Brennstoff bereits ausgehärtet, der Klebstoff aber noch flüssig. In einer Ausgestaltung der Idee fungiert der Brennstoff als Abstandhalter zur Einstellung einer definierten Klebschichtdicke. Soll beispielsweise eine Klebschichtdicke von 1,0 mm eingestellt werden, wird eine Brennstoffraupe mit einer Höhe von 1,0 mm auf das Fügeteil aufgebracht. Nach deren Aushärtung und Zuführung des Fügeteils liegt diese Brennstoffraupe am Fügepartner des Fügeteils an, wodurch eine definierte Klebschichtdicke von 1,0mm entsteht.
Anschließend kann optional eine Positionierung des Fügeteils mittels Fixiertechniken erfolgen. Mittels solcher Fixiertechniken kann das Fügeteil während des Abbindens des Klebstoffs positioniert werden. Dafür sind lösbare Fixiertechniken nötig, wie etwa in das Fügeteil eingebrachte Clips.
Die nach außen freigelegten Zündstellen können bei einer Endbearbeitung verschlossen werden. Bei der Bereitstellung mehrerer Brennstoffbahnen kann jeder Brennstoffbahn eine eigene Zündstelle zugeordnet werden. Um ein unbeabsichtigtes Zünden einzelner Bahnen zu verhindern und die Zündstellen zum Beispiel vor Alterung und Korrosion zu schützen, kann jede der Zündstellen verschlossen werden, etwa durch PVC-Auftrag.
Optional kann in der weiteren Prozessfolge ein KLT-Durchlauf erfolgen. Dieser Schritt ist optional und erfolgt nur, wenn das Fügeteil im Karosseriebau in die Karosserie eingebracht wurde. Wurde das Fügeteil hingegen in der Montage eingebracht, entfällt dieser Schritt naturgemäß.
Danach kann eine Prüfung des Prüfmaterials (das heißt der Brennstoff-Prüfkomponente) erfolgen: Mittels optischer oder taktiler Messung wird der Zustand des applizierten Prüfmaterials festgestellt. Ist das Prüfmaterial nicht abgebrannt, kann davon ausgegangen werden, dass auch der Brennstoff nicht abgebrannt ist, da dieser im Vergleich zum Prüfmaterial einen hohen Brennpunkt aufweist.
Ein Verfahren zum Lösen der Klebverbindung kann sich in die folgenden Prozessschritte aufteilen: So können zunächst vorbereitend relevante Anbauteile entfernt werden. Sämtliche Anbauteile, die die Zugänglichkeit zum zu entfernenden Fügeteil behindern, werden hierbei entfernt. Anschließend werden die Verschlüsse (bspw. aus PVC) an den Zündstellen entfernt. Dies erfolgt bspw. thermisch oder mechanisch. Danach können sämtliche Zündstellen sukzessive erwärmt werden. Dabei werden nacheinander alle Zündpunkte bis auf Brenntemperatur erwärmt, was zum Abbrennen der jeweiligen Bahn führt. Der Brennstoff der jeweiligen Bahn expandiert erfindungsgemäß sehr stark, was gleichzeitig mit einer hohen Temperaturentwicklung einhergeht. Durch Expansion und Temperaturentwicklung wird der Klebstoff in der näheren Umgebung der jeweiligen Bahn zerstört. Die Prüfung des Zustandekommens der pyrotechnischen Reaktion erfolgt bspw. optisch bzw. akustisch.
Nachdem alle Brennstoffbahnen gezündet wurden, kann das Fügeteil mit moderatem Kraftaufwand entfernt werden. Je nach konstruktiver Gestaltung bleiben Fügeteil und Karosserie bzw. Fahrzeug dabei unversehrt.
Wie eingangs erwähnt, kann der es sich bei dem Brennstoff um eine brennbare, zähflüssige Paste mit pyrotechnischen Eigenschaften (starke Expansion während der Verbrennung) handeln. Der Brennstoff besteht insbesondere aus zwei Komponenten, nämlich einem Oxidationsmittel (beispielsweise mit Sauerstoff gefüllte Kunststoffbläschen) und einem Reduktionsmittel (beispielsweise Salze oder Aldehyde). Die Oxidations- und Reduktionsmittel werden vermischt und so zu der beschriebenen zähflüssigen Paste verarbeitet. Das beigemischte Oxidationsmittel ermöglicht ein Abbrennen des Brennstoffes ohne Luftzufuhr von außen. Dies ist für die beschriebene Idee besonders wichtig, da zu dem von zwei Fügepartnern eingeschlossenen Brennstoff keine Luftzufuhr besteht. Nach der Applikation des Brennstoffes härtet dieser aus. Das kann auf zwei Arten erfolgen: Durch chemische Reaktion mit der Luft oder durch Erkalten (Brennstoff wird in diesem Fall in heißem Zustand appliziert). Dabei darf die Verarbeitungstemperatur in keinem Fall eine Zündung des Brennstoffs hervorrufen.
Der Brennstoff kann auf unterschiedliche Arten auf das Fügeteil appliziert werden: So kann die Applikation in einer linienförmigen Bahn erfolgen, bei der der Brennstoff in einer weitgehend geraden Bahn appliziert wird. Auf einer oder zwei Seiten wird anschließend zusätzlich eine Klebstoffbahn appliziert. Dabei kann die Bahn einen geschlossenen Ring darstellen.
Alternativ dazu kann die Applikation in einer schleifenförmigen oder mäanderförmigen Bahn erfolgen, bei der der Brennstoff in einer schleifenförmigen Bahn auf das Fügeteil appliziert wird. Zwischen den einzelnen Schleifen entstehen „Klebstoffinseln“, die eine maximale Breite nicht überschreiten dürfen. Die Einhaltung dieser maximalen Breite ist notwendig, damit beim Verbrennen des Brennstoffs der gesamte Klebstoff zerstört wird.
In einer weiteren Alternative kann ein Aufkleben eines Brennstoffgitters erfolgen. In dieser Variante der Idee wird der Brennstoff nicht in flüssigem, sondern in festem Zustand auf das Fügeteil aufgebracht. Der Brennstoff wird in Form eines gitterartigen „Aufklebers“ zugeführt und auf das Fügeteil aufgeklebt. Anschließend wird flüssiger Klebstoff auf dieses Gitter appliziert und während des Fügevorgangs in die Aussparungen des Gitters gedrückt. Das Aufbringen des Brennstoffgitters kann bereits während der Herstellung des Fügeteils erfolgen.
Die Zündstelle des Brennstoffgitters kann gegebenenfalls nicht nach außen freigelegt sein. In diesem Fall kann das Fügeteil an der dem Brennstoff und Klebstoff abgewandten Seite eine entsprechende Markierung besitzen. Wird das Fügeteil an der markierten Stelle erhitzt, erhitzt sich auch der auf der anderen Seite befindliche Zündpunkt. Durch diese Erhitzung wird der Zündpunkt erfindungsgemäß gezündet, ohne dass er zwingend unmittelbaren Kontakt mit der Wärmequelle (zum Beispiel Brenner) haben muss. Der Zündpunkt ist in diesem Fall ein breiterer Bereich aus Brennstoff.
Zudem kann ein Aufkleben eines speziellen Folienklebstoffes erfolgen. In diesem Fall kann ein spezieller Folienklebstoff auf das Fügeteil appliziert werden, in welchen bereits ein entsprechender Brennstoff eingebracht wurde. Das heißt dass hier sowohl der Klebstoff als auch der Brennstoff gleichzeitig in Form einer Folie auf das Fügeteil aufgeklebt werden. Bei der Erfindung ist es von besonderer Relevanz, dass ein unbeabsichtigtes oder unkontrolliertes Verbrennen der Brennstoff-Komponente verhindert wird. Hierzu können die im Folgenden dargelegten technische Barrieren vorgesehen werden: So kann eine Teilung des Brennstoffs in Teilsegmente bzw. in Partitionen erfolgen. Der Ausfall einer Partition führt nicht zu gravierenden Schäden bzw. nicht zum vollständigen Versagen der Verbindung. Alternativ oder zusätzlich kann das bereits oben erwähnte Prüfmaterial verwendet werden. Das Prüfmaterial gibt zuverlässig Aufschluss darüber, ob der Brennstoff einen KTL-Durchlauf unbeschadet überstanden hat. Zudem können Brennstoffe mit hohen Brennpunkten (ca. 300°C) verwendet werden. Ein unbeabsichtigtes Abbrennen einer Partition wird durch derart hohe Brennpunkte sehr unwahrscheinlich. Technisch möglich wird das Lösen durch den Einsatz der beschriebenen Zündstellen: Der Brennstoff muss also nicht zwingend durch den Werkstoff des Fügeteils erhitzt werden, sondern tritt an den Zündstellen hervor.
Als weitere Maßnahme können die Zündstellen während der normalen Fahrzeugnutzung nach außen zum Beispiel mittels Schutzkappen verschlossen werden. Ein ungewolltes Abbrennen des Brennstoffs wird dadurch nochmals deutlich unwahrscheinlicher.
Zudem können die Zündstellen aus anderem Material als der Brennstoff hergestellt sein. Dabei wird als Brennstoff ein Material mit sehr hohem Brennpunkt (>400°C) verwendet. An den Zündstellen wird dagegen ein Zündmaterial mit niedrigerem Brennpunkt (ca. 300°C) appliziert. Dieses Material wird zum Lösen erhitzt, bis es sich entzündet. Nach dem Entzünden des Zündmaterials kommt es zu erheblicher Wärmeentwicklung, durch welche wiederum der eigentliche Brennstoff entzündet wird.
Ferner können einzelne Partitionen durch eine Dichtzone voneinander getrennt werden. Demnach wird zwischen den einzelnen Partitionen eine Fuge frei gelassen, die weder mit Klebstoff noch mit Brennstoff benetzt wird, um ein Übergreifen des Brandes von Partition zu Partition zu verhindern. Um dennoch Dichtigkeitsanforderungen gewährleisten zu können, kann in diese Fugen ein Dichtstoff eingebracht werden. Bei diesem Dichtstoff handelt es sich bspw. um PVC oder um einen Klebstoff mit extrem niedriger Festigkeit (<1MPa). Eine derartige Klebverbindung kann durch Krafteinwirkung auf das Fügeteil entgegen dessen ursprünglicher Fügerichtung leicht zerstört werden. Im oben beschriebenen Verfahren zur Erzeugung erfindungsgemäßer Fügeverbindungen würde dieser Dichtstoff gegebenenfalls nach der Applikation des Klebstoffes aufgebracht werden. Die Applikation des Dichtstoffs muss nicht zwingend nach der Applikation des Klebstoffs erfolgen.
Nachfolgend sind Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beigefügten Figuren beschrieben.
Es zeigen:

1 in einer perspektivischen Teilansicht eine Klebverbindung aus zwei Blechteilen;
2 in einer Ansicht entsprechend der 1 einen Klebeflansch des unteren Blechteiles mit darauf applizierter Brennstoffbahn, jedoch ohne Klebstoffbeschichtung und ohne oberem Blechteil;
3 eine Ansicht entsprechend der 2 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel;
4 eine Ansicht entsprechend der 1 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel mit teilweisem Aufriss;
5 in einer Ansicht entsprechend der 4 einen Klebeflansch des unteren Blechteiles mit darauf applizierter Brennstoff-Komponente, jedoch ohne Klebstoffbeschichtung und ohne oberem Blechteil; und
6 ein weiteres Ausführungsbeispiel in einer Ansicht entsprechend der 1 mit teilweisem Aufriss.

In der 1 ist eine Klebstoffverbindung gezeigt, bei der exemplarisch ein unteres Blech-Hohlprofilteil 1 mit seinem Klebeflansch 3 an einem Deckblechteil 5 verklebt ist, und zwar mittels eines Klebstoff 7, das aus einer Klebstoff-Komponente 9 und einer Brennstoff-Komponente 11 aufgebaut ist. Der Klebstoff 7 verbindet die beiden Blechteile 1, 5 an einander zugewandten Fügeflächen 13, die über einen vordefinierten Klebstoffspalt 15 voneinander beabstandet sind, der mit dem Klebstoff 7 komplett oder teilweise ausgefüllt ist. In der 1 sind die Klebstoff-Komponente 9 und die Brennstoff-Komponente 11 nicht miteinander vermischt. Vielmehr sind die beiden Komponenten 9, 11 separat voneinander auf dem Fügeflansch 3 aufgetragen. Die Brennstoff-Komponente 11 ist in der 1 oder 2 als eine schmale Brennstoffbahn 12 appliziert, die sich mäanderförmig oder sinusförmig in der Flansch-Längsrichtung x des Fügeflansches 3 erstreckt. In der Flansch-Längsrichtung x betrachtet bilden sich zwischen einander zugewandten Bahnflanken 15 der schmalen Brennstoffbahn 12 jeweils großflächige Klebstoffbereiche. Der Mäanderverlauf der Brennstoffbahn 12 ist dabei so ausgelegt, dass eine maximale Breite B_max nicht überschritten wird. Die Einhaltung dieser maximalen Breite ist erforderlich, damit bei einem Zünden der Brennstoff-Komponente 11 die gesamte Klebstoff-Komponente 9 zerstört wird.
Die in der 1 gezeigte Brennstoffbahn 12 ist in der Flansch-Querrichtung y und in der Flansch-Längsrichtung x vollständig von der Klebstoff-Komponente 9 umgeben, und zwar mit Ausnahme einer an der Bewegungsbahn 12 endseitig ausgebildeten Zündstelle 17, die an einer vorderen Randkante 19 der Klebverbindung nach außen hin freigelegt ist. Auf diese Weise kann eine externe Wärmequelle in unmittelbaren Zündkontakt mit der Zündstelle 17 gebracht werden, um einen Trennprozess auszulösen.
In der 1 ist die nach außen freigelegte Zündstelle 17 durch eine Schutzkappe 19 vor äußeren Einflüssen geschützt. Die Zündstelle 17 ist aus einer ersten Brennstoff-Teilkomponente niedriger Zündtemperatur hergestellt, während die restliche Brennstoffbahn aus einer zweiten Brennstoff-Teilkomponente höherer Zündtemperatur hergestellt ist. Die Brennstoffbahn 12 dient dabei zusätzlich auch als ein Abstandhalter, mit dem das Spaltmaß des Klebstoffspaltes 15 einstellbar ist.
In der 2 ist der Klebeflansch 3 des Blech-Hohlprofilteils 1 vor dem Fügevorgang gezeigt. Demzufolge wird noch vor der Klebstoffapplikation die Brennstoff-Bahn 12 appliziert. Die Brennstoff-Komponente 11 ist dabei eine brennbare, zähflüssige Paste mit pyrotechnischen Eigenschaften, die während der Verbrennung stark expandiert. Die Brennstoff-Komponente 11 härtet dabei unmittelbar nach ihrer Applikation auf dem Fügeflansch 3 aus. Erst nach erfolgter Aushärtung der Brennstoff-Komponente 11 werden die noch verbleibenden Freiflächen auf dem Klebeflansch 3 mit der flüssigen Klebstoff-Komponente 9 beschichtet.
Um die in der 1 gezeigte Klebverbindung zu lösen, wird zunächst die Schutzkappe 19 entfernt, um die Zündstelle 17 freizulegen. Anschließend wird die externe Wärmequelle in Zündkontakt mit der freigelegten Zündstelle 17 gebracht, um die Brennstoff-Komponente 11 zu entzünden. Nach der Zündung erfolgt schlagartig eine Wärmeentwicklung, mittels der die applizierte Klebstoff-Komponente 9 thermisch zerstört wird. Zudem entstehen nach der Zündung explosionsartig expandierende Abbrandgase, die die Klebstoff-Komponente 9 mit zusätzlicher mechanischer Energie beaufschlagen und so den Trennprozess unterstützen.
In der 3 ist die Applikation der Brennstoff-Komponente 11 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel gezeigt. Demzufolge verläuft die Brennstoffbahn in der Flansch-Längsrichtung x nicht durchgängig, sondern ist die Brennstoffbahn 12 vielmehr in voneinander abgetrennten Partitionen I und II unterteilt. Die beiden Partitionen I und II sind in der Flansch-Längsrichtung x von einer streifenförmigen Dichtzone 21 getrennt, die beispielhaft als eine auf den Fügeflansch 3 applizierte Dichtstoff-Komponente realisiert sein kann. Mit Hilfe der Dichtstoff-Komponente wird ein unbeabsichtigtes Übergreifen eines Abbrands von der in der 3 linken Brennstoffbahn 12 auf die in der 3 gezeigte rechte Brennstoffbahn 12 verhindert. Die beiden Brennstoffbahnen 12 weisen jeweils eine eigene Zündstelle 17 auf, mit der jede der Partitionen I und II unabhängig voneinander gezündet werden kann, um den Trennprozess zu steuern.
In der 4 oder 5 wird die Brennstoff-Komponente 11 nicht als eine zähflüssige, noch ungehärtete Masse auf den Fügeflansch 3 aufgebracht, sondern vielmehr als eine gitterförmige, bereits ausgehärtete Applikationsstruktur 23. Die Applikationsstruktur 23 ist über eine Klebstoffschicht 25 (5) auf dem Fügeflansch 3 aufgeklebt. In die freien Gitter-Zwischenräume 24 der Applikationsstruktur 23 ist die flüssige Klebstoff-Komponente 9 appliziert. Wie aus der 4 oder 5 hervorgeht, ist die Applikationsstruktur 23 sowohl in der Flansch-Querrichtung y als auch in der Flansch-Längsrichtung x von der Klebstoff-Komponente 9 umschlossen.
Die Zündstelle 17 der Applikationsstruktur 23 ist in der 4 oder 5 daher nicht nach außen freigelegt. Vielmehr ist in der 4 in der Flansch-Hochrichtung z oberhalb der Zündstelle 17 eine Aussparung 27 in die Außenfläche des Deckblechteils 5 eingebracht, die als eine Wärmeeintragsstelle wirkt, an der eine externe Wärmequelle ansetzbar ist, um den Brennstoff an der Zündstelle 17 zu entzünden.
In der 6 ist nicht nur die Brennstoff-Komponente 11 als schmale Applikationsbahn 12, sondern auch die Klebstoff-Komponente 9 als eine schmale Applikationsbahn 14 auf dem Fügeflansch 3 appliziert. Demzufolge verläuft die Brennstoffbahn 12 mittig. Beidseitig der Brennstoffbahn 12 ist jeweils innen und außen eine Klebstoffbahn 14 appliziert. Der Bahnverlauf ist rechtwinklig entlang der Randkanten des Fügeflansches 3 gestaltet. Die mittlere Brennstoffbahn 12 ist an einer Zündstelle 17 nach außen hin freigelegt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 19832629 A1 [0007]

Claims

Klebstoff zur Bildung einer lösbaren Klebverbindung zwischen zwei Fügepartner (1, 5), mit einer Klebstoff-Komponente (9), mittels der die beiden Fügepartner (1, 5) stoffschlüssig miteinander verbunden sind, und mit einer Zusatzkomponente (11), die durch einen Energieeintrag aktivierbar ist, um die Klebverbindung zu lösen, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusatzkomponente (11) eine entzündbare pyrotechnische Brennstoff-Komponente ist, und dass die Brennstoff-Komponente nach einer Zündung thermische Energie bereitstellt, mit der die Klebstoff-Komponente (9) thermisch zerstört wird, und/oder dass die Brennstoff-Komponente nach der Zündung mechanische Energie bereitstellt, bei der aufgrund von schlagartig expandierenden Abbrandgasen die Klebstoff-Komponente (9) mechanisch zerstört wird.
Klebstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Klebstoff-Komponente (9) auf zumindest einer Klebstoffbahn (14) einer Fügefläche (13) der beiden zu verklebenden Fügepartner (1, 5) appliziert ist und/oder dass die Brennstoff-Komponente (11) auf zumindest einer von der Klebstoff-Komponente (9) separaten Brennstoffbahn (12) auf die Fügefläche (13) appliziert ist.
Klebstoff nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennstoffbahn (12) zumindest eine Zündstelle (17) aufweist, an der die Brennstoff-Komponente (11) entzündbar ist, und zwar durch einen äußeren Wärmeeintrag, und dass insbesondere die Zündstelle (17) durch eine erste Brennstoff-Teilkomponente mit niedrigem Brennpunkt, etwa 300°C, gebildet ist und die verbleibende Brennstoffbahn (12) eine zweite Brennstoff-Teilkomponente mit höherem Brennpunkt, etwa 400°C, aufweist.
Klebstoff nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Zündstelle (17) an einem Zündstellen-Austritt nach außen freigelegt ist, und dass zur Zündung eine externe Wärmequelle in unmittelbaren Zündkontakt mit der Zündstelle (17) bringbar ist.
Klebstoff nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Zündstelle (17) nach außen unzugänglich ist, und dass auf einer der Zündstelle (17) gegenüberliegenden Fügepartner-Außenseite eine Wärmeeintragsstelle (27) vorgesehen ist, an der eine externe Wärmequelle ansetzbar ist, um Zündenergie mittelbar unter Zwischenlage des Fügepartner-Werkstoffes in die Zündstelle (17) einzubringen.
Klebstoff nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Prüfung auf Funktionsfähigkeit der Klebstoff (7) eine Brennstoff-Prüfkomponente aufweist, die im Vergleich zur Brennstoff-Komponente einen reduzierten Brennpunkt aufweist, und dass die Brennstoff-Prüfkomponente an einer nach dem Fügevorgang zugänglichen Stelle der Klebverbindung im Klebespalt (15) zwischen den Fügepartner (1, 5) positioniert ist, so dass durch optische Einsichtnahme geprüft werden kann, ob die Brennstoff-Prüfkomponente noch intakt ist oder bereits gezündet worden ist, und daraus auf den Zustand der Brennstoff-Komponente (11) geschlossen werden kann.
Klebstoff nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennstoff-Komponente (11) vor dem Applizieren der Klebstoff-Komponente (9) auf die Fügefläche (13) des Fügepartners (1, 5) aufgebracht und ausgehärtet wird, und/oder dass die ausgehärtete Brennstoff-Komponente (11) als ein Abstandhalter wirkt, der ein Spaltmaß des Klebstoffspalts (15) zwischen den Fügepartner (1, 5) einstellt.
Klebstoff nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennstoff-Komponente (11) in mehreren voneinander getrennten Brennstoffbahnen (12) auf die Fügefläche (13) aufgetragen ist, und dass insbesondere jede der Brennstoffbahnen (12) separat zündbar ist.
Klebstoff nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennstoffbahnen (12) über zumindest eine Dichtzone (21) voneinander getrennt sind, und dass insbesondere die Dichtzone (21) ein freier Luftspalt ist und/oder eine Dichtstoff-Komponente ist, mittels der ein unbeabsichtigtes Übergreifen eines Abbrands von Brennstoffbahn (12) zu Brennstoffbahn (12) verhindert ist.
Klebstoff nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennstoff-Komponente (11) als eine gitterförmige, bereits ausgehärtete Applikationsstruktur (23) realisiert ist, die auf die Fügefläche (13) des Fügepartners (1, 5) aufbringbar ist, und dass in die Gitter-Zwischenräume (24) der auf die Fügefläche (13) aufgebrachte Applikationsstruktur (23) die Klebstoff-Komponente (9) appliziert wird.
Klebstoff nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennstoff-Bahnen (12) mäander- oder sinusförmig ausgebildet sind.
Verfahren zur Herstellung einer Klebverbindung zwischen zwei Fügepartner (1, 5) mit Hilfe eines Klebstoff (7) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.