DE69211644T2

DE69211644T2 - Fahrzeugverglasung mit einem vorgefertigten elastomerischen Formteil

Info

Publication number: DE69211644T2
Application number: DE69211644T
Authority: DE
Inventors: Gerd Cornils; Rolf Kotte; Heinz Kunert
Original assignee: Vegla Vereinigte Glaswerke GmbH
Current assignee: Saint Gobain Sekurit Deutschland GmbH and Co KG
Priority date: 1991-10-11
Filing date: 1992-10-08
Publication date: 1997-01-23
Anticipated expiration: 2012-10-09
Also published as: US5815997A; DE69211644D1; JPH05302481A; JP2981060B2; CA2080289A1; EP0537067B1; ES2089451T3; ATE139492T1; DE4133662A1; EP0537067A1

Description

Die Erfindung betrifft eine mit einem Rahmen aus einem Elastomer vorgerüstete Glasscheibe, insbesondere eine Autoglasscheibe. Sie betrifft ferner Verfahren zur Herstellung einer solchen Glasscheibe.
Der Einbau von Glasscheiben in den Fensterrahmen einer Fahrzeugkarosserie kann entweder nach der Klebemethode oder durch mechanische Befestigung mit Hilfe eines Gummirahmens erfolgen. Bei der Klebemethode wird auf den Randbereich der Glasscheibe ein Kleberstrang aufgetragen, der anschließend für die Befestigung auf dem Befestigungsflansch des Fensterrahmens dient. Beim Einbau mit Hilfe eines Gummirahmens wird auf den Rand der Glasscheibe ein vorgefertigter Gummirahmen aufgezogen, der die Glasscheibe am Rand auf drei Seiten einfaßt, und der außer der Haltenut für die Glasscheibe eine zweite Nut aufweist, mit der der Rahmen auf dem Befestigungsflansch des Fensterrahmens befestigt wird.
Während es bei der Klebemethode möglich ist, die Glasscheibe sehr einfach außenhautbündig zur Fahrzeugkarosserie einzubauen und auf diese Weise besonders windschlüpfrige Karosserien, das heißt Karosserien mit besonders geringem Luftwiderstand, zu schaffen, weisen die bekannten Gummirahmen zwangsläufig einen über die Außenseite der Glasscheibe greifenden Profilschenkel auf, wodurch die Konstruktion windschlüpfriger Karosserien erschwert oder weniger wirkungsvoll wird. Um Autoglasscheiben außenhautbündig einzubauen, ist man deshalb auf die Klebemethode angewiesen.
Die Montage von Autoglasscheiben mit Hilfe der Klebemethode ist andererseits mit dem Nachteil behaftet, daß durch die feste Verklebung die Demontage der Glasscheiben erschwert wird. Dieser Nachteil fällt nicht nur dann ins Gewicht, wenn eine zerstörte oder unbrauchbar gewordene Glasscheibe durch eine neue Glasscheibe ersetzt werden soll, sondern auch immer dann, wenn gebrauchte Fahrzeuge beim Verschrotten des Fahrzeugs einem Recycling-Prozeß zugeführt werden. In diesem Fall besteht ein erhebliches Interesse daran, daß die Einbaumethoden den Glasscheiben auch eine einfache Demontage erlauben, so daß die verschiedenen Einzelteile eines Fahrzeugs getrennt wiederverwertet werden können.
Aus der Patentanmeldung FR-2.534.924 ist ein Verfahren zum Anformen von Kautschuk an Glas bekannt, das darin besteht, eine molekulare chemische Verbindung zwischen dem Kautschuk und dem Glas während der Formgebung des Kautschuks und der gleichzeitigen Transformation der plastischen Phase in die elastische Phase herzustellen. Dieses Dokument beschreibt verschiedene Konfigurationen zwischen dem Glas und den Kautschukelementen, die dazu bestimmt sind, mit benachbarten Metallelementen zusammenzuwirken.
Aus der Patentanmeldung EP-A-0421833 sind für die Direktverklebung in einem Fensterrahmen bestimmte Glasscheiben bekannt, die zu diesem Zweck mit einem durch Anextrudieren eines geeigneten Polymers an die Glasoberfläche hergestellten Profilrahmen versehen sind, wobei das Profil mit einem Ansatz versehen ist, der als Schutzelement und zur Zentrierung der Glasscheiben während des Erhärtens des Klebers dient.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einbaufertige Glasscheibe bereitzustellen, die sowohl einen außenhautbündigen Übergang zwischen der Glasscheibe und dem Karosserieblech ermöglicht, als auch eine vereinfachte Montage und Demontage der Glasscheibe erlaubt.
Die Glasscheibe ist ausschließlich auf der dem Befestigungsflansch des Fensterrahmens zugewandten Seite mit einem Rahmen aus einem Elastomer vorgerüstet, der die Glasscheibenkante nicht überdeckt. Er ist mit der Glasscheibe verklebt und umfaßt gemäß dser Erfindung eine Nut für die Klemmbefestigung der vorgerüsteten Glasscheibe auf dem Befestigungsflansch.
Die Erfindung hat also eine montagefertige Glasscheibe, insbesondere eine Autoglasscheibe, zum Gegenstand, die mit einem anextrudierten Elastomerrahmen vorgerüstet ist, der ausschließlich auf der dem Befestigungsflansch des Fensterrahmens zugewandten Seite angeordnet ist, ohne die Glasscheibenkante zu überdecken, und eine über die Umfangskante der Glasscheibe überstehende Dichtlippe aufweist, die sich beim Einsetzen der Glasscheibe in den Fensterrahmen umbiegt, d.h. eine Glasscheibe derjenigen Art, wie sie in der EP-A-0421833 beschrieben ist. Gemäß der Erfindung umfaßt der anextrudierte Rahmen in seinem Abschnitt, der nicht über die Umfangskante hinausragt sondern sich ausschließlich auf der dem Befestigungsflansch gegenüberliegenden Seite befindet, eine Befestigungsnut für die Klemmbefestigung auf dem Befestigungsflansch.
Eine mit einem solchen erfindungsgemäßen Rahmen vorgerüstete Glasscheibe weist die Vorteile der beiden üblichen Einbaumethoden auf, ohne daß sie mit deren Nachteilen behaftet ist. Insbesondere ist sie montage- und demontagefreundlich wie eine mit einem üblichen Gummirahmen versehene Glasscheibe. Darüber hinaus weist sie eine bessere Dichtigkeit auf, weil der Gummirahmen nur auf den Befestigungsflansch der Karosserie aufgesteckt wird, während er mit der Glasscheibe selbst durch die Verklebung fest verbunden ist. Andererseits lassen sich mit der Erfindung windschlüpfrige Verglasungen realisieren, ohne daß bei der Montage der Glasscheiben die Klebemethode angewendet werden müßte. Dadurch kommen auch die beim Einsatz der Klebemethode notwendigen Maßnahmen wie Cleanern und Primern der Glasscheiben unmittelbar vor dem Auftrag der Montagekleberraupe, sowie die provisorische Fixierung der Glasscheibe bis zur vollständigen Aushärtung des Montageklebers, in Fortfall.
Alle diese Vorteile zeigen, daß die erfindungsgemäße Glasscheibe eine einfache und preiswerte Lösung für das Problem einer modernen Autoverglasung darstellt.
Ein Verfahren zur Herstellung einer einbaufertigen Glasscheibe nach der Erfindung besteht darin, den Rahmen aus einem extrudierfähigen und an der Glasoberfläche haftenden Elastomer nach geeigneter Vorbereitung der Glasoberfläche mit Hilfe einer Düse zu extrudieren, deren Querschnitt dem Rahmenprofil entspricht, und durch die das Elastomer unmittelbar auf der Seite der Glasscheibe abgelegt wird, die dem Befestigungsflansch des Fensterrahmens gegenüberliegt. Das Elastomer ist vorzugsweise ein Thermoplast mit einer Shore- Härte A von 55 bis 80, und vorzugsweise von 58 bis 62.
Grundsätzlich ist es möglich, als Elastomere Zweikomponenten- Polymere wie Polyurethane zu verwenden. Thermoplastische Elastomere sind jedoch besonders geeignet. Während nämlich Reaktionssysteme selten die Eigenschaften aufweisen, die erforderlich sind, um nicht nur dauerhaft auf der Glasoberfläche zu haften, sondern darüber hinaus auch schnell so weit zu erhärten, daß sie ihre Form mit den Nuten und den Lippen unmittelbar nach dem Ablegen am Ausgang der Extrusionsdüse beibehalten, weisen die thermoplastischen Polymere insoweit zahlreiche Vorteile auf. Mit diesen ist es nämlich viel einfacher, den Herstellungsprozeß so zu führen, daß die extrudierten Profile unmittelbar nach Verlassen der Düse hinreichend erhärten, so daß die extrudierte Form der endgültigen Form entspricht.
Im Rahmen der Erfindung haben sich thermoplastische Elastomere auf Basis von Polyurethanen als besonders geeignet erwiesen. Besonders bewährt hat sich ein thermoplastisches Polyolefin- Elastomer mit interpenetrierender Struktur, insbesondere ein isotaktisches Polypropylen und EPDM. Beispiele hierfür sind die Produkte Santoprene der Firma Monsanto. Produkte dieses Typs mit einer Arbeitstemperatur zwischen 180 und 230 ºC und einer Shore-Härte A von 60 nach dem Erhärten sind besonders geeignet, und sie haften ganz besonders gut auf dem Glas.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen.
Von den Zeichnungen zeigt
Fig. 1 eine erfindungsgemäß vorgerüstete Autoglasscheibe, als Schnittdarstellung im Bereich des Fensterrahmens;
Fig. 2 eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Rahmens mit einer Dichtlippe;
Fig. 3 eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Rahmens;
Fig. 4 eine für die Durchführung der Erfindung geeignete Anlage, und
Fig. 5 einen Extrusionskopf in vergrößerter Darstellung.
Die verschiedenen Ausführungsformen zeigen jeweils eine monolithische Sicherheitsglasscheibe 1, die mit einem erfindungsgemäßen Profilrahmen vorgerüstet und an dem Befestigungsflansch 2 des Fensterrahmens befestigt ist. Anstelle von monolithischen Glasscheiben können aber selbstverständlich auch Verbundsicherheitsglasscheiben oder Glasscheiben verwendet werden, die auf der Innenseite mit einer Kunststoffolie versehen sind, wie sie üblicherweise für Windschutzscheiben verwendet werden.
In den Fig. 1 bis 3 ist jeweils ein senkrechter Schnitt im oberen Randbereich der eingebauten Glasscheibe gezeigt. Auf der dem Fahrgastraum zugewandten Seite der Glasscheibe 1 ist entlang dem Scheibenrand eine rahmenartige Schicht 3 aus einem lichtundurchlässigen Material, vorzugsweise aus einer lichtundurchlässigen Einbrennfarbe, angeordnet. Diese Schicht 3 schützt die Klebefläche des Rahmens 4 vor der Wirkung der UV- Strahlung. Der Rahmen 4 besteht aus einem gummielastischen Polymer und ist fest und dauerhaft mit der Glasoberfläche bzw. mit der Schicht 3 aus Einbrennfarbe verbunden.
Die physikalischen Eigenschaften und die Gebrauchseigenschaften des für den Einbaurahmen verwendeten Polymers sollen mit den entsprechenden Eigenschaften der konventionellen Einbaurahmen aus Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk (EPDM) vergleichbar sein. Insbesondere soll die Shore-Härte des verwendeten Polymers etwa 55 bis 65 Shore A betragen, und die mechanischen Festigkeitseigenschaften müssen solche Werte aufweisen, daß durch das Rahmenprofil die erforderlichen Klemmkräfte auf den Befestigungsflansch 2 aufgebracht werden, damit die Glasscheibe entsprechend den geltenden Vorschriften auch im Fall des Aufpralls eines Fahrgastes auf die Glasscheibe bei einem Auffahrunfall sicher im Fensterrahmen gehalten wird. Außerdem muß das für den Rahmen verwendete Elastomer eine gute Beständigkeit gegen Öle und Kohlenwasserstoffe und eine verhältnismäßig hohe Temperaturbeständigkeit aufweisen, wobei sich die mechanischen Eigenschaften auch bei Temperaturen von bis zu 100 Grad Celsius nicht wesentlich ändern dürfen. Diese Bedingungen engen den Bereich der für den Rahmen brauchbaren Materialien weiter ein. So sind zum Beispiel die für die Extrusion von Profilrahmen und Profilsträngen unmittelbar auf der Glasscheibe bekannten feuchtigkeitshärtenden Einkomponenten-Polyurethan-Systeme oder die ebenfalls für diesen Zweck bekannten reaktiven Zweikomponenten-Polyurethan- Systeme wegen ihrer zu geringen Härte nicht brauchbar. Als brauchbar haben sich dagegen, wie weiter oben bereits erwähnt, verschiedene thermoplastische Elastomersysteme erwiesen.
Um mit einem solchen Rahmen vorgerüstete Glasscheiben wirtschaftlich herzustellen, wird ein Elastomersystem ausgewählt, das nicht nur die oben genannten Bedingungen erfüllt, sondern das außerdem in der Weise extrudierfähig ist, daß das Rahmenprofil durch Extrusion unmittelbar auf der Glasscheibe unter hohem Anpreßdruck herstellbar ist und fest auf der Glasoberfläche haftet.
Der Rahmen 4 hat einen im wesentlichen U-förmigen Querschnitt. Die Einbaunut 5 zwischen den beiden Schenkeln des U ist parallel zur Fläche der Glasscheibe ausgerichtet. Sie nimmt im eingebauten Zustand der Glasscheibe den Befestigungsflansch 2 des Fensterrahmens auf. Der Einbau der so vorgerüsteten Glasscheibe erfolgt in der bekannten Weise, indem vor dem Einbauen der Glasscheibe in die Einbaunut eine Schnur eingelegt wird. Beim Einsetzen der Glasscheibe wird die Sahnur fortlaufend herausgezogen, so daß mit ihrer Hilfe der innere Steg 6 des Profilrahmens über den Befestigungsflansch 2 gezogen wird.
Der in Fig. 2 dargestellte Rahmen 8 unterscheidet sich von dem zuvor beschriebenen Rahmen dadurch, daß er eine zusätzliche Dichtlippe 9 aufweist. Die Dichtlippe 9 legt sich beim Einbau der Glasscheibe in den Fensterrahmen gegen die der Umfangsfläche 10 der Glasscheibe gegenüberliegende Wand 11 des Fensterrahmens und deckt so den Spalt am Umfang der Scheibe ab.
Auch bei der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform des Rahmens 14 ist zur Abdeckung des Spaltes zwischen der Umfangsfläche 10 der Glasscheibe und der Wand 11 des Fensterrahmens eine Dichtlippe 9 vorgesehen. Außerdem weist der Rahmen 14 auf der Innenseite in Verlängerung des Steges 6 eine weitere Lippe 15 auf. diese Lippe 15 wird beim Einbau der Glasscheibe ebenfalls mit Hilfe der Einbauschnur, mit der der Steg 6 des Profils über den Befestigungsflansch 2 gezogen wird, über den Randbereich 16 der Dachverkleidungsplatte 17 gezogen, wodurch eine kontinuierliche Verbindung zwischen dem Fahrzeughimmel und der Glasscheibe geschaffen wird.
Da zum Vorrüsten der Glasscheiben mit dem Rahmen vorzugsweise thermoplastische Elastomere unmittelbar an den Rand der Glasscheibe anextrudiert werden, ist in den Fig. 4 und 5 eine Anlage dargestellt, mit der die Vorrüstung der Glasscheiben durchgeführt wird. Die Glasscheibe 1, die entlang ihrem Rand mit dem Rahmen versehen werden soll, ist am Rand auf derjenigen Oberfläche, auf der der Profilstrang extrudiert und abgelegt wird, mit einer rahmenartigen Schicht 3 aus einer lichtundurchlässigen Einbrennfarbe versehen, die beispielsweise im Zuge des Biegeprozesses eingebrannt wird. Die Oberfläche dieser Schicht 3 wird zunächst sorgfältig gereinigt und mit einem Haftvermittler vorbehandelt. Als Haftvermittler dient ein modifiziertes Zweikomponenten-Polyurethan-System in einem Lösernittel, das aus einer Mischung aus Trichlorethylen, 1,1,1- Trichlorethan und Methylenchlorid besteht; beispielsweise haben sich das Produkt X 8310 der Firma HENKEL und das Produkt AK 290 der Firma KÖMMERLING als besonders geeignet erwiesen.
Die so vorbehandelte Glasscheibe wird sodann im Arbeitsbereich eines Roboters 20 auf einem Tisch 21 sorgfältig positioniert. An dem Manipulationsarm 22 des Roboters 20 ist ein Extrusionskopf 23 angeordnet, der mit einer dem Querschnitt des gewünschten Rahmens entsprechenden kalibrierten Düse 24 versehen ist (Fig. 5). Der Extrusionskopf 23 wird von dem Roboter 20 entsprechend dem vorgegebenen Wegprogramm am Rand der Glasscheibe 1 entlanggeführt, wobei der Roboter 20 von einer zentralen Steuereinheit 25 über die Steuerleitung 26 angesteuert wird. Der Extrusionskopf 23 ist mit einer Heizung 27 versehen, durch die die Temperatur des thermoplastischen Elastomers auf einem für die Extrusion notwendigen Wert von etwa 200 Grad Celsius gehalten wird.
Das thermoplastische Elastomer wird als Granulat in den Aufgabetrichter 29 des Schneckenextruders 30 eingeführt und in dem Schneckenextruder 30 aufgeschmolzen und unter hohem Druck dem Extrusionskopf 23 zugeführt. Der die Schnecke enthaltende Zylinder 31 des Schneckenextruders 30 wird von mehreren Heizringen 32 beheizt, die den Zylinder 31 einschließlich der darin rotierenden Schnecke auf die erforderliche Temperatur aufheizen. Der Antriebsmotor 33 des Schneckenextruders 30 wird über die Steuerleitung 34 von der zentralen Steuereinheit 25 gesteuert.
Zur Verbindung zwischen dem Zylinder 31 des Extruders 30 und dem Extrusionskopf 23 dient ein elektrisch beheizter Hochdruckschlauch 36. Der Hochdruckschlauch 36 muß Drücke von wenigstens 250 bar aushalten. Er ist mit einer elektrischen Heizwicklung 37 versehen, die eine geregelte Heizung auf eine Temperatur von etwa 200 Grad Celsius gestattet. Außerdem muß der Hochdruckschlauch 36 so flexibel sein, daß er allen Bewegungen des Extrusionskopfes 23 ohne Einschränkungen folgen kann.
Mit Hilfe dieser Vorrichtung kann beispielsweise das Produkt SANTOPRENE A Typ 111-64 der Firma Monsanto auf den mit dem beschriebenen Haftvermittler vorbehandelten Randbereich der Glasscheibe als Profilstrang 8 unter hohem Anpreßdruck aufextrudiert werden. Im dargestellten Fall weist der Profilstrang 8 eine über die Umfangsfläche 10 der Glasscheibe 1 hinausragende Dichtlippe 9 auf. Beim Einsetzen der Glasscheibe in den Fensterrahmen der Autokarosserie biegt sich diese Lichtlippe 9 um und schützt so den Rand der Glasscheibe vor einem Kontrakt mit dem Metallblech des Fensterrahmens. Außerdem dient sie zur Zentrierung der Glasscheibe im Fensterrahmen, und schließlich füllt sie den freien Spalt zwischen der Umfangsfläche 10 der Glasscheibe und der Wand 11 des Fensterrahmens. Diese zuletzt genannte Funktion kann auch von einem Hohlprofil erfüllt werden.

Claims

1. Einbaufertige Glasscheibe (1), insbesondere Autoglasscheibe, die mit einem extrudierten Rahmen (4-8-14) aus einem Elastomer vorgerüstet ist, der ohne den Rand der Glasscheibe zu übergreifen ausschließlich auf der dem Befestigungsflansch (2) des Fensterrahmens zugewandten Seite der Glasscheibe (1) angeordnet ist und eine über die Umfangsfläche (10) der Glasscheibe überstehende und sich beim Einsetzen der Glasscheibe in den Fensterrahmenfalz der Karosserie umbiegende Dichtlippe (9) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der extrudierte Rahmen (4-8-14) in dem nicht überstehenden Abschnitt, der sich ausschließlich auf der dem Befestigungsflansch zugewandten Seite der Glasscheibe befindet, eine Nut (5) für die Klemmbefestigung der Glasscheibe (1) auf dem Befestigungsflansch (2) umfaßt.

2. Einbaufertige Glasscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der aus einem Elastomer bestehende Rahmen (14) eine zum Fahrgastraum hin gerichtete Lippe (15) umfaßt.

3. Einbaufertige Glasscheibe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erleichterung des Einbauvorgangs der Glasscheibe in die Nut (5) eine Schnur eingelegt ist.

4. Verfahren zur Herstellung einer einbaufertigen Glasscheibe (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Rahmen (4-8-14) aus einem an dem Glas haftenden extrudierfähigen Elastomer nach geeigneter Vorbereitung der Glasoberfläche mit Hilfe einer im Querschnitt dem Rahmenprofil entsprechenden Extrusionsdüse (24) hergestellt wird, mit der das Elastomer unmittelbar auf der dem Befestigungsflansch des Fensterrahmens zugewandten Seite der Glasscheibe abgelegt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß für die Extrusion ein Elastomer verwendet wird, das nach dem Aushärten eine Shore-A-Härte von 55 bis 80, und vorzugsweise von 58 bis 62, aufweist.

6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß für die Extrusion des Rahmens (4-8-14) ein thermoplastisches Elastomer auf Basis eines Polyurethan-Systems verwendet wird.

7. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß für die Herstellung des Rahmens (4-8-14) durch Extrusion als thermoplastisches Elastomer ein thermoplastisches Polyolefin und ein Elastomer mit sich gegenseitig durchdringender Struktur verwendet wird, insbesondere ein isotaktisches Polyolefin wie Polypropylen und EPDM.