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ALLGEMEINER
STAND DER TECHNIK
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Diese
Erfindung betrifft Abdichtungsunterbrechungen, zum Beispiel der
Art, die in Motorfahrzeugen zu finden ist.
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Die
Patentschrift DE-A-44 27 270 offenbart ein Verfahren zum Füllen und
Abdichten einer Fuge, insbesondere einer Dachfuge eines Motorfahrzeuggehäuses. Ein
Streifen wird mit einem hitzebeständigen Kern und einer Schicht
benutzt, die aus einem Material gefertigt ist, das an den Wänden der
Fuge abdichtend schmilzt, wenn während
eines nachfolgenden Lackierungsverfahrens Hitze zugeführt wird.
Die Oberbegriffe der Ansprüche
1 und 9 basieren auf der Offenbarung der Patentschrift DE-A-44 27
270.
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Motorfahrzeuge
wie Automobile und Lastkraftwagen weisen metallische Oberflächen auf,
die typischerweise „on-line" unter Benutzung
eines elektrostatischen Sprühverfahrens
lackiert werden. Die benutzten Lacke sind relativ spröde, da sie
formuliert sind, hart und dauerhaft zu sein und sich dem niedrigen
Koeffizienten der Wärmeausdehnung
zu nähern,
der für
metallische Oberflächen
charakteristisch ist.
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Diese
Motorfahrzeuge weisen auch Fugen auf, die abgedichtet werden müssen. Ein
Beispiel ist eine im allgemeinen nicht ebene Überlappungsfuge, die durch
Zusammenschweißen
des Dachs und der Seitenwand des Fahrzeugs gebildet wird, um eine
U-förmige
Rille zu schaffen, die Dachrinne genannt wird. Das Wasser sammelt
sich in der Dachrinne und läuft
dann am Fahrzeug ab.
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Um
zu verhindern, dass das Wasser durch die Fuge sickert, ist es notwendig,
diese abzudichten. Es ist jedoch oft schwierig, eine gute Abdichtung
zu erhalten, da die Fuge nicht eben ist. Darüber hinaus variiert die Breite
der Dachrinne typischerweise von seiner Länge, was die Fähigkeit,
eine gute Abdichtung bereitzustellen, weiterhin kompliziert.
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In
der Praxis werden Dachrinnenfugen typischerweise unter Benutzung
eines pastösen
Plastisols, das dann lackiert, gebrannt und auf Raumtemperatur abgekühlt wird,
abgedichtet. Die Oberfläche
des Abdichtungsmaterials kann mit einer Kunststoff- oder Kautschukform
bedeckt werden, die eine flexible Oberfläche aufweist, wobei die Form
lackiert werden kann, um zum Beispiel die Farbe des Fahrzeugäußeren anzupassen oder
zu ergänzen.
Alternativ kann eine Metallform benutzt werden. Die Form wird unter
Benutzung einer mechanischen Halterung oder eines druckempfindlichen
Klebstoffs typischerweise auf der Oberfläche des Abdichtungsmaterials
befestigt.
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Die
Kunststoff- oder Kautschukform kann nicht zusammen mit dem Rest
des Fahrzeugs „on-line" lackiert werden,
da der spröde,
elektrostatisch aufgetragene Lack auf Grund der sehr geringen Haftung
und einer Fehlanpassung bei den Koeffizienten der Wärmeausdehnung
Risse bildet und von der Oberfläche
abblättert. Deshalb
wird die Kunststoff- oder Kautschukform „off-line" in einem getrennten Vorgang unter Benutzung
von speziell formulierten Lacken lackiert.
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KURZDARSTELLUNG
DER ERFINDUNG
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Bezüglich eines
Aspekts zeichnet sich die Erfindung durch ein Verfahren und einen
Gegenstand zum Abdichten einer Unterbrechung in der Oberfläche eines
Substrats aus. Beispiele für
Unterbrechungen umfassen Überlappungsnähte oder
-fugen, Stumpfnähte
oder -fugen, Vertiefungen oder Einkerbungen, Öffnungen, Schweißpunkte
und Fabrikationsfehler. Das Verfahren weist die folgenden Schritte
auf: (a) Anordnen eines Gegenstandes über der Unterbrechung, wobei
der Gegenstand aufweist (i) eine schmelzfließfähige Zusammensetzung (zum Beispiel
eine Zusammensetzung, die bei Erhitzen einen Massefluss zeigt) mit
einer ersten Breite und (ii) ein Element mit einem vorgewählten Querschnittsprofil
mit einer zweiten Breite und einer Form, bei der die Stärke des
Elements über
seine Breite, die Breite des Elements oder sowohl die Breite als
auch die Stärke des
Elements variieren; (b) Erhitzen des Gegenstands, um zu bewirken,
dass die schmelzfließfähige Zusammensetzung
fließt
und die Unterbrechung abgedichtet wird; und (c) Ermöglichen,
dass der Gegenstand abkühlt,
während
das vorgewählte
Querschnittsprofil des Elements im wesentlichen bewahrt bleibt.
Das Verfahren erweist sich insbesondere als nützlich zum Abdichten von Nähten oder
Fugen, die im Boden eines ausgesparten Bereichs wie zum Beispiel
der Dachrinne eines Motorfahrzeugs ausgebildet sind.
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Während des
Erhitzens des Gegenstands steuert das Element, das eine geformte,
polymere Abdeckung ist, das Schmelzfließverhalten der schmelzfließfähigen Zusammensetzung
so, dass die schmelzfließfähige Zusammensetzung
im Wesentlichen auf den Bereich unter der Abdeckung begrenzt wird.
Um dieses Ziel zu erreichen, wird im Allgemeinen vorgezogen, dass
die Breite der Abdeckung die Breite der schmelzfließfähigen Zusammensetzung übersteigt,
wobei dies ein Merkmal ist, das eine Ausführungsform der Erfindung betrifft.
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Die
Form der Abdeckung wird basierend auf der jeweiligen Unterbrechung
ausgewählt,
die der Gegenstand abdichten soll. Eine besonders nützliche
Konfiguration bei Nähten
und Fugen, die im Boden von Aussparungen wie zum Beispiel Dachrinnen
von Motorfahrzeugen ausgebildet sind, ist eine, bei der das Querschnittprofil
durch ein Paar sich lateral ausdehnender, einander gegenüberliegender
Erweiterungen gekennzeichnet ist, von denen sich mindestens eine
in der Richtung der Stärke
verjüngt.
Vorzugsweise verjüngen
sich beide einander gegenüberliegende
Erweiterungsabschnitte in der Richtung der Stärke.
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Die
Abdeckung ist ausgelegt, um im Wesentlichen seine Form während des
Schmelzabdichtungsvorgangs zu bewahren. Ein bevorzugtes Material
ist eine wärmehärtende Zusammensetzung
der Stufe B wie eine Epoxidpolyestermischung der Stufe B. „Stufe
B" bezieht sich
auf einen Zwischenzustand in einer wärmehärtenden Harzreaktion, bei der
das Material aufweicht, wenn es erhitzt wird, und anschwillt, sich
jedoch nicht auflöst,
wie im ASTM-Standard D907-91b beschrieben ist. Folglich ist ein
Material der Stufe B teilweise gehärtet (das heißt, teilweise
vernetzt) und maßbeständig (das
heißt,
es bewahrt während
des Wärmehärtungszyklus der
schmelzfließfähigen Zusammensetzung
im Wesentlichen seine Form, zum Beispiel bei etwa 110 bis 200°C für 20 bis
40 Minuten). Ein anderes geeignetes Material ist eine thermoplastische
Zusammensetzung mit hoher Wärmedeflektionstemperatur
wie Polyetheretherketon, Polyphenylenoxid und Polyester wie Polybutylenterephtalat
und deren Mischungen mit Polycarbonaten.
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Die
Steifheit des Gegenstands kann weiterhin durch ein Versteifungsteil
wie eine metallische oder maßbeständige Kunststoffeinlage
in der Abdeckung, in der schmelzfließfähigen Zusammensetzung oder
zwischen der Abdeckung und der schmelzfließfähigen Zusammensetzung erhöht werden.
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Die
Abdeckung weist vorzugsweise eine lackempfängliche Oberfläche auf,
die entweder nach dem Abkühlen
oder vor dem Erhitzen lackiert werden kann. Vorzugsweise ist die
lackempfängliche
Oberfläche
zu einem im Wesentlichen Klasse-A-Finish lackierbar. Ein „im Wesentlichen
Klasse-A-Finish" ist
ein Außenfinish, insbesondere
der Art, die in der Automobilindustrie zu finden ist, wobei es im
Wesentlichen frei von Grübchen, Porosität und Verwirbelungen
ist. Auf diese Weise können
sowohl das Abdichten als auch das Lackieren in einem einzigen Vorgang
ausgeführt
werden. Vorzugsweise ist die lackempfängliche Oberfläche ausreichend elektrisch
leitfähig,
so dass die Abdeckung elektrostatisch lackiert werden kann. Auf
diese Weise kann die Form bei der Motorfahrzeugherstellung „on-line" zusammen mit dem
Fahrzeug lackiert werden.
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Verschiedene
schmelzfließfähige Zusammensetzungen
können
benutzt werden. Beispiele bevorzugter Zusammensetzungen sind teilkristalline,
wärmehärtende Epoxidpolyestermischungen,
wärmehärtende Epoxidacrylatmischungen
und wärmehärtende Ethylenvinylacetatelastomermischungen.
Die Zusammensetzung kann eine oder mehrere schmelzfließfähige Schichten
aufweisen und kann kovalent mit der Abdeckung verbunden sein.
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Anstatt
die Abdeckung durch eine schmelzfließfähige Zusammensetzung oder ein
anderes Abdichtungsmaterial mit einem Substrat zu verbinden, können eine
oder mehrere mechanische Halterungen (zum Beispiel eine herkömmliche
mechanische Halterung) benutzt werden, um die Abdeckung festzuhalten.
Alternativ können
eine oder mehrere mechanische Halterungen in Kombination mit dem
Abdichtungsmaterial benutzt werden, um die Abdeckung am Substrat
zu befestigen.
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In
anderen Aspekten zeichnet sich die Erfindung durch eine geformte,
elektrostatisch lackierbare, polymere Abdeckung vorzugsweise der
Stufe B aus, die ein vorgewähltes
Querschnittprofil aufweist, bei dem die Stärke der Abdeckung über ihre
Breite, die Breite der Abdeckung oder sowohl die Breite als auch
die Stärke der
Abdeckung variieren, wobei die Abdeckung nach Einwirkung einer Temperatur
von mindestens etwa 110°C, und
vorzugsweise nach Einwirkung von Temperaturen, die während eines
Automobil-Lackbrennzyklus anzutreffen sind, ihr Profil im Wesentlichen
bewahrt. Neben den Anwendungen zum Abdichten kann die Abdeckung
bei Anwendungen benutzt werden, die Gehäuseseitenformen und dekorative
Formen zum Beispiel eines Motorfahrzeuges umfassen. Bei diesen Anwendungen
kann die Abdeckung mit einem Verbindungsmaterial wie einem druckempfindlichen
Klebstoff, zum Beispiel in Form eines Bandes wie des Strukturklebebandes Nr.
9245 kombiniert werden, das bei der Firma 3M Company, St. Paul,
Minnesota erhältlich
ist. Alternativ können
eine oder mehrere mechanische Halterungen (zum Beispiel eine herkömmliche
mechanische Halterung) benutzt werden, um die Abdeckung festzuhalten
oder um die Abdeckung an dem Gehäuse
in Kombination mit dem Verbindungsmaterial zu befestigen.
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Eine
Abdeckung der Erfindung kann einen oder mehrere Abschnitte oder
Schichten des gleichen oder eines anderen Materials enthalten. Zum
Beispiel kann die Abdeckung eine obere Schicht aufweisen, die aus einem
lackempfänglichen
Material hergestellt ist, und der verbleibende Abschnitt der Abdeckung
kann aus einem anderen Material (zum Beispiel einem weniger teuren
Material) hergestellt sein. Die Materiale und Abschnitte, die zur
Herstellung der Abdeckung ausgewählt
werden, sind derart, dass die Abdeckung während des Brennvorgangs (zum
Beispiel, Schmelzabdichtungsvorgangs) im Wesentlichen seine Form
oder sein Profil bewahrt. Wenn der Gegenstand zum Abdichten einer
Unterbrechung in einem ausgesparten Bereich eines Substrats benutzt
wird, kann es auch wünschenswert
sein, dass die Abdeckung der Erfindung eine Reibungspassung bildet,
wenn sie innerhalb der Aussparung angeordnet wird. Diese Reibungspassung
könnte
dabei helfen, die Stabilität
der Abdeckung bezüglich
der Aussparung während
des Brennvorgangs (zum Beispiel Schmelzabdichtungs-, Lackbrenn-
oder Nachbrennvorgangs) zu erhalten.
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Die
Erfindung kann die Fahrzeugherstellung durch Bereitstellen einer
Kombination eines Abdichtungsmaterials und einer geformten, polymeren
Abdeckung vereinfachen, die in einem einzigen, fertig verarbeiteten Gegenstand
vorliegt und die eine Oberfläche
aufweist, die in einer Montageanlage „on-line" lackiert
werden kann, wobei die gleichen spröden, wenig dehnbaren Lacke
benutzt werden, die dazu benutzt werden, andere metallische Fahrzeugteile
zu lackieren. Auf diese Weise beseitigt die Erfindung die Notwendigkeit
eines getrennten, „off-line" Lackierungsvorgangs
zum Lackieren der Form und spart dadurch Zeit, Platz und Geld. Die Fähigkeit,
die Form „on-line" zu lackieren beseitigt
auch die Notwendigkeit der Instandhaltung eines teuren Inventars
vorlackierter, farbangepasster Formen. Darüber hinaus kann der Gegenstand
dadurch, dass die Oberfläche
des Gegenstands elektrisch leitfähig
gemacht wird, elektrostatisch lackiert werden. Durch das elektrostatische
Lackieren wird weniger Lack verschwendet, da der Lack direkt auf
die Zieloberfläche
angezogen wird. Die Abdeckung erleichtert das Lackieren weiterhin,
da die Zusammensetzung für
die Abdeckung, oder mindestens ein oberer Abschnitt oder eine obere
Schicht der Abdeckung, vorteilhaft so formuliert sein kann, dass
sie funktionelle Gruppen enthält,
die mit dem Lack reagieren können,
um den Lack auf der Zieloberfläche zu
binden.
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Die
Form des Gegenstandes kann so gearbeitet sein, dass sie sich den
Konturen der Unterbrechung anpasst, über die der Gegenstand angeordnet
werden soll. Durch Anpassen der Form, so dass der Gegenstand vor,
während
und nach dem Erhitzen sicher über
der Unterbrechung sitzt, ist es möglich, das Abdichtungsmaterial
einzubinden, während
es fließt,
wodurch das Auftreten von Lücken,
die zu Lecks führen
können, im
abgedichteten Bereich auf ein Minimum reduziert wird.
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Visuelle
Defekte wie Unebenheiten, Wellen, Kräuselungen und andere Unregelmäßigkeiten,
die die Ästhetik
der Endoberfläche
des abgedichteten Bereichs anderweitig beeinträchtigen könnten, werden ebenfalls auf
ein Minimum reduziert.
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Der
Gebrauch einer vorgeformten Abdeckung, die dem Fluss (und somit
der dimensionalen Veränderung)
während
des Erhitzens standhält,
ermöglicht
eher die Entwicklung einer Form mit bestimmten Oberflächenmerkmalen
oder Formen, die während
des Erhitzens erhalten bleiben, als sich auf den Massefluss während eines
Lackbrennvorgangs zu verlassen, um ein gewünschtes Aussehen zu erreichen.
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Andere
Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung
der bevorzugten Ausführungsformen
und aus den Ansprüchen
deutlich.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Die
Erfindung wird bezüglich
der folgenden Zeichnungen besser veranschaulicht, in denen ähnliche Bezugszeichen
gleiche oder analoge Komponenten bezeichnen. Es zeigen:
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1 eine
partielle Übersicht
einer Ausführungsform
eines Gegenstandes gemäß der Erfindung;
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2 eine
partielle Draufsicht von unten einer anderen Ausführungsform
eines Gegenstandes gemäß der Erfindung,
wobei ein Kanal gezeigt wird, der in einer unteren Oberfläche der
Abdeckung für
den Gegenstand ausgebildet ist;
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3 eine
partielle Draufsicht von unten einer andersgearteten Ausführungsform
gemäß der Erfindung,
wobei Taschen gezeigt werden, die in einer unteren Oberfläche der
Abdeckung für
den Gegenstand ausgebildet sind;
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4 eine
vergrößerte Querschnittssicht
entlang der Linien 4-4 in 1;
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5 eine
vergrößerte Querschnittssicht ähnlich der
in 4, wobei diese jedoch eine Ausführungsform
zeigt, bei der ein Erweiterungsabschnitt entlang nur einer Längskante
des Gehäuseabschnitts
der Gegenstandsabdeckung bereitgestellt ist, und wobei das optionale
Versteifungsteil, das Verbindungsmaterial und die temporäre Folie
aus Gründen
der Klarheit entfernt worden sind;
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6 eine
partielle Übersicht
einer anderen Ausführungsform
eines Gegenstandes gemäß der Erfindung,
bei der ein Erweiterungsabschnitt den Gehäuseabschnitt der Gegenstandsabdeckung
abgrenzt;
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7 eine
vergrößerte Querschnittssicht
entlang der Linien 7-7 in 6;
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8 eine
vergrößerte Querschnittssicht
entlang der Linien 8-8 in 6;
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9 eine
vergrößerte Querschnittssicht ähnlich der
in 4, wobei diese jedoch eine Ausführungsform
mit anderen Erweiterungsabschnitten zeigt, und wobei das optionale
Versteifungsteil, das Verbindungsmaterial und die temporäre Folie
aus Gründen
der Klarheit entfernt worden sind;
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10 eine
vergrößerte Querschnittssicht ähnlich der
in 9, wobei diese jedoch eine Ausführungsform
mit anderen Erweiterungsabschnitten zeigt;
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11 eine
vergrößerte Querschnittssicht ähnlich der
in 9, wobei diese jedoch eine Ausführungsform
mit anderen Erweiterungsabschnitten zeigt;
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12 eine
vergrößerte Querschnittssicht
eines Gegenstandes gemäß der Erfindung,
der dem in 4 dargestellten Gegenstand ähnlich ist
(wobei dieser jedoch das optionale Verbindungsmaterial und die temporäre Folie
nicht umfasst), nachdem der Gegenstand in der Dachrinne eines Motorfahrzeugs
angeordnet worden ist, jedoch bevor dieser erhitzt wurde; und
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13 eine
vergrößerte Querschnittssicht ähnlich der
in 12, nachdem der Gegenstand erhitzt worden ist,
um in der Dachrinne befestigt zu werden und diese abzudichten.
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AUSFÜHRLICHE
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Gegenstand
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Bezüglich der
Zeichnungen veranschaulicht 1 einen
lackierbaren Gegenstand 10 gemäß der Erfindung. Der lackierbare
Gegenstand 10 ist insbesondere nützlich, um Unterbrechungen
wie Fugen und Nähte abzudichten,
die in den Böden
von ausgesparten Bereichen wie zum Beispiel Dachrinnen von Motorfahrzeugen
ausgebildet sind. Der Gegenstand 10 umfasst eine schmelzfließfähige Abdichtungszusammensetzung 12 und
eine lackierbare, schmelzfließresistente,
geformte, polymere Abdeckung 14, die ein vorgewähltes Querschnittprofil
aufweist, bei der die Stärke
der Abdeckung über
seine Breite, die Breite der Abdeckung oder sowohl die Breite als
auch die Stärke
der Abdeckung absichtlich variiert werden, um so eine Querschnittsform
zu erhalten, die nicht quadratisch oder rechteckig ist. Auf Grund
der relativen Größe des Gegenstands
gemäß der Erfindung
wird bevorzugt, dass sich die Variation in der Stärke und/oder
der Breite der Abdeckung in einer Größenordnung befindet, die mit
dem bloßen
menschlichen Auge leicht zu erkennen ist.
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Für die Anwendungen,
bei denen der Gegenstand eine längliche
Unterbrechung (wie Fugen und Nähte
einer Dachrinne eines Motorfahrzeugs) abdichten soll, weist der
Gegenstand vorzugsweise eine längliche Form
und eine Länge
auf, die im Wesentlichen mindestens der Länge der abzudichtenden Unterbrechung
entspricht. Der Gegenstand kann länger als die Unterbrechung
sein, wenn ein Ende oder beide Enden des Gegenstands unter strukturelle
oder dekorative Elemente gesteckt werden, die benachbart zur Unterbrechung
liegen, wie im Falle von Motorfahrzeugen, unter ein Fenster, eine
Fenstereinfassung oder eine Gehäuseverkleidung.
Der Gegenstand kann entsprechend der jeweiligen Anwendung eine Länge aufweisen,
die kürzer
ist als die Länge
der abzudichtenden Unterbrechung. Obwohl der Gegenstand vorzugsweise
als kontinuierliches Glied zur Abdichtung der Unterbrechung bereitgestellt
wird, kann der Gegenstand als eine Mehrzahl von diskontinuierlichen
Segmenten bereitgestellt werden, die in einer vollkommen kontinuierlichen
Weise angeordnet sein können,
um die Unterbrechung abzudichten.
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Die
Abdeckung 14 umfasst einen zentralen Gehäuseabschnitt 16,
der durch eine erste, untere oder innere Oberfläche 18, und eine zweite,
obere oder äußere Oberfläche 20 definiert
ist. Die untere Oberfläche 18 kann
eine vollkommen ebene kontinuierliche Oberfläche sein, die eine gute Haftung
an dem Abdichtungsmaterial 12 fördert. Alternativ kann die
untere Oberfläche 18 jedoch
mit einem Sitz, einem Kanal oder einer Nut 22 (2)
versehen sein, oder mit einer oder mehreren Taschen (3),
die das Abdichtungsmaterial 12 aufnehmen können.
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Anstatt
dass die Abdeckung 14 durch das schmelzfließfähige Abdichtungsmaterial 12 oder
durch andere geeignete Abdichtungsmaterialien mit einem Substrat
verbunden wird, können
eine oder mehrere mechanische Halterungen (zum Beispiel eine herkömmliche mechanische
Halterung) benutzt werden, um die Abdeckung 14 festzuhalten.
Zum Beispiel können
zwei oder mehr T-Bolzen
verschweißt
oder anderweitig an der Basis der Dachrinne befestigt werden. Die
untere Oberfläche 18 der
Abdeckung 14 kann mit zwei oder mehr Schlitzöffnungen
bereitgestellt werden, wobei jeweils eine zum Einschub jedes T-Bolzen
dient. Diese Schlitzöffnung
kann als Teil der Abdeckung 14 oder als Metallklammer ausgebildet
sein, die in der unteren Fläche 18 eingebettet
oder anderweitig an ihr befestigt ist. Alternativ können eine
oder mehrere mechanische Halterungen in Kombination mit dem Abdichtungsmaterial
benutzt werden, um die Abdeckung 14 festzuhalten.
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Die äußere Oberfläche 20 kann
leicht in verschiedene Konturen angeformt werden, je nach den ästhetischen
und funktionellen Wünschen
für eine
bestimmte Anwendung. Zum Beispiel kann die äußere Oberfläche wie in 1 gezeigt
mit einem konvexen Profil bereitgestellt werden, das zum Beispiel
zur Kanalisierung des Wasserablaufs an den Seiten einer Dachrinne
benutzt werden kann und das die Ansammlung von stehendem Wasser
verhindert. Unter bestimmten Umständen kann es jedoch wünschenswert
sein, eine äußere Oberfläche 20 mit
einem Hohlprofil zu versehen, um so zum Beispiel die Möglichkeit
zu verringern, dass Wasser zwischen der Kante des Gegenstands 10 und
der Wand der Dachrinne durchsickert, oder um die Kanalisierung des
Wasserablaufs zur Vorder- oder Hinterseite des Fahrzeugs zu unterstützen. Die äußere Oberfläche 20 kann
ebenfalls in einer komplett flachen Konfiguration ausgebildet sein,
die in jede Ebene ausgerichtet ist.
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Bezüglich 1 umfasst
die Abdeckung 14 des weiteren ein Paar einander gegenüberliegender,
sich seitlich erstreckender Flügel
oder Erweiterungsabschnitte 26 und 28, die sich
der Länge
nach im Wesentlichen über
die Länge
des Gehäuseabschnittes
erstrecken und eine absichtliche Variation in sowohl der Stärke als auch
der Breite der Abdeckung bereitstellen.
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Wie
weiter unten erklärt
werden wird, lassen die Erweiterungsabschnitte die Innenflächen der
ausgesparten Seitenwände
vorteilhaft ineinander greifen, um den Gegenstand innerhalb der
Aussparung zu befestigen und den Gegenstand mit den ausgesparten
Seitenwänden
zu verbinden. Vorzugsweise verschmelzen die Erweiterungsabschnitte 26 und 28 sanft
mit der äußeren Oberfläche 20 des
Gehäuseabschnitts,
bilden mit der unteren Oberfläche 18 des
Gehäuseabschnitts
eine komplett kontinuierliche, ununterbrochene Oberfläche und
verjüngen
sich in der Richtung der Stärke
abseits des Gehäuseabschnitts.
Die verjüngten
Erweiterungsabschnitte dienen auch zum Bereitstellen eines sauberen, ästhetisch
ansprechenden Übergangs
zwischen Gegenstand 10 und der Innenfläche der ausgesparten Seitenwände entlang
der Länge
der Aussparung, in die der Gegenstand angeordnet wird.
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Ein
Streifen aus Verbindungsmaterial 29, zum Beispiel in Form
eines druckempfindlichen Klebstoffes, kann gegebenenfalls auf den
Boden des schmelzfließfähigen Abdichtungsmaterials 12 aufgebracht
werden, um den Gegenstand 10 direkt auf den abzudichtenden
Bereich zu kleben. Das Verbindungsmaterial 29 kann vor
Schmutz und anderen verunreinigten Substanzen durch eine temporäre Folie 30 geschützt werden,
zum Beispiel durch eine Papierschicht oder eine polymere Schicht,
die mit einem Formentrennmaterial wie Polyethylen, einem Silikon
oder einem Fluorsilikon bedeckt ist. Die Folie 30 kann
vor Installieren des Gegenstands 10 leicht entfernt werden.
Vorzugsweise wird der Gegenstand 10 jedoch über der
Fuge angeordnet, so dass er die Fuge überbrückt und dadurch die Notwendigkeit
eines getrennten Verbindungsmaterials entfällt.
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Obwohl
die Erfindung insbesondere in Bezug auf die Ausführungsformen beschrieben worden
ist, die in 1 bis 3 gezeigt
werden, ist zu verstehen, dass der Gegenstand 10 nützlicherweise
auf verschiedene andere Arten und Weisen modifiziert werden kann
und sich solche Ausführungsformen
ebenfalls im Schutzbereich der Erfindung befinden. Zum Beispiel
kann der Gegenstand 10 bezüglich 4 wahlweise
ein Versteifungsteil 32 umfassen, das in den Gehäuseabschnitt
der Abdeckung 14 eingeführt
wird, um den Gegenstand 10 zu verstärken und steif zu machen. Das
Versteifungsteil kann in einem Teil oder in mehreren Teilen ausgebildet
und aus Metall, Keramik oder aus maßbeständigem Kunststoff hergestellt
sein und kann über
die dargestellte U- oder Kanalform hinaus verschiedene Formen wie
eine Stangenform, L-Form oder Faserform annehmen. Das Versteifungsteil
kann auch in Form von verstärkenden
Fasern (zum Beispiel Glasfasern, Metallfasern, stabilen Kunststofffasern,
etc.) vorliegen, die über
die ganze Abdeckung, einen Großteil
oder einen Abschnitt der Abdeckung 14 verstreut werden,
um die gewünschte
Steifheit zu gewährleisten.
Ein Vorteil der zusätzlichen
Steifheit, die durch das Versteifungsteil bereitgestellt wird, kann
sein, dass die Abdeckung 14 Defekte besser verstecken kann,
die sich auf der Oberfläche
unter der Abdeckung 24 befinden, an der die Abdeckung 14 befestigt
ist. Die Benutzung von stabilisierenden Fasern kann die Abdeckung 14 auch
durch Steuern der Wärmeausdehnung
stabilisieren, die auftreten kann, wenn die Abdeckung 14 hohen
Temperaturen wie während
eines Lackbrennvorgangs ausgesetzt ist. Eine Abdeckung 14,
die aus einer thermoplastischen Zusammensetzung hergestellt ist,
benötigt
zusätzliches
Steifen mit größerer Wahrscheinlichkeit
als eine Abdeckung 14, die aus einer wärmehärtenden Zusammensetzung hergestellt
ist. Alternativ kann das Versteifungsteil in die schmelzfließfähige Zusammensetzung
oder zwischen der Abdeckung und der schmelzfließfähigen Zusammensetzung eingeführt werden.
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Wie
am besten aus 5 ersichtlich ist, betrifft
die Erfindung auch einen lackierbaren Gegenstand 10a, der
ein schmelzfließfähiges Abdichtungsmaterial 12 und
eine lackierbare, schmelzfließresistente,
geformte, polymere Abdeckung 14 umfasst, die ein vorgewähltes Querschnittsprofil
mit einem Erweiterungsabschnitt 34 entlang nur einer Längskante
des Gehäuseabschnitts 16 aufweist.
Der Erweiterungsabschnitt 34 verjüngt sich in der Richtung der
Stärke
abseits des Gehäuseabschnitts 16.
Gegenstände
des in 5 dargestellten Typs eignen sich besonders gut
zur Anordnung L-fömiger,
im Gegensatz zu U- oder kanalförmiger,
Aussparungen, wobei sich der Erweiterungsabschnitt 34 auswärts von
der Seitenwand erstreckt.
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In
einer anderen Ausführungsform
der Erfindung, die in 6 bis 8 dargestellt
ist, umfasst die Erfindung einen lackierbaren Gegenstand 10b,
der ein schmelzfließfähiges Abdichtungsmaterial 12 und
eine lackierbare, schmelzfließresistente,
geformte, polymere Abdeckung 14 mit einem Erweiterungsabschnitt 36 aufweist,
der den Umfang des Gehäuseabschnitts 16 eingrenzt
und sich in der Richtung der Stärke
abseits des Gehäuseabschnitts
verjüngt.
Diese Konstruktionen sind besonders nützlich, wenn die Längsendabschnitte
des Gegenstands offen bleiben oder die Längsendabschnitte unter ein
strukturelles oder dekoratives Element gesteckt werden, das benachbart
zu der abzudichtenden Unterbrechung liegt.
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9 beschreibt
eine Ausführungsform
der Erfindung, in der ein lackierbarer Gegenstand 10c ein schmelzfließfähiges Abdichtungsmaterial 12 und
eine lackierbare, schmelzfließresistente,
geformte, polymere Abdeckung 14 aufweist. Obwohl die Erweiterungsabschnitte 38 und 40 sanft
mit der oberen Fläche 20 des
Gehäuseabschnitts 16 verschmelzen,
bilden sie mit der unteren Fläche 18 des
Gehäuseabschnitts
keine komplett kontinuierliche, ununterbrochene Fläche. Die
Erweiterungsabschnitte 38 und 40 gliedern sich
an den Gehäuseabschnitt 16 zwischen
der oberen und der unteren Oberfläche vorzugsweise im rechten
Winkel an, obwohl sie sich an den Gehäuseabschnitt auch in einem
schiefen Winkel angliedern können.
Der Winkel bestimmt den Kraftaufwand, der nötig ist, um den Gegenstand
in die Unterbrechung zu schieben, wobei die Winkel, die näher bei
einem rechten Winkel liegen, einen größeren Kraftaufwand erfordern.
Ausführungsformen
des in 9 dargestellten Typs sind in Verbindung mit Unterbrechungen
nützlich,
die in tiefen Aussparungen ausgebildet sind. 9 zeigt
auch, dass sich Erweiterungsabschnitte, die mit Abdeckungen verbunden
werden, die in der Praxis der Erfindung benutzt werden, nicht in
der Richtung der Stärke
verjüngen
müssen
und anstatt dessen entlang ihrer Länge eine im Wesentlichen uniforme
Stärke
aufweisen und gleichzeitig immer noch eine absichtliche Variation
sowohl in der Stärke
als auch in der Breite der Abdeckung gewährleisten. Erweiterungsabschnitte
des in 9 beschriebenen Typs können in Verbindung mit anderen
Ausführungsformen
der hier beschriebenen Abdeckung benutzt werden. Natürlich können Erweiterungsabschnitte,
die sich in der Richtung der Stärke
verjüngen
sowohl in Verbindung mit der in 9 gezeigten
Ausführungsform
als auch in Verbindung mit anderen Ausführungsformen benutzt werden.
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10 stellt
eine noch andere Ausführungsform
der Erfindung dar, in der ein lackierbarer Gegenstand 10d ein
schmelzfließfähiges Abdichtungsmaterial 12 und
eine lackierbare, schmelzfließresistente,
geformte, polymere Abdeckung 14 aufweist. Diese Ausführungsform
umfasst jedoch jeweils zwei Paar Erweiterungsabschnitte 42, 44 und 46, 48.
Die Erweiterungsabschnitte 42 und 44 ähneln den
Erweiterungsabschnitten 38 und 40, die in Verbindung
mit 9 beschrieben worden sind. Die Erweiterungsabschnitte 46 und 48 bilden
vorzugsweise eine kontinuierliche, ununterbrochene Oberfläche mit
einer unteren Oberfläche 18 des
Gehäuseabschnitts 16 und
gliedern sich an den Gehäuseabschnitt
zwischen der oberen und der unteren Oberfläche vorzugsweise in einem rechten
Winkel an, obwohl sie sich auch in einem schiefen Winkel an den
Gehäuseabschnitt
angliedern können.
Ausführungsformen
des in 10 beschriebenen Typs sind in
Verbindung mit Aussparungen nützlich,
für die
ein zusätzlicher
Reibungseingriff des lackierbaren Gegenstands mit den ausgesparten
Seitenwänden
aufgrund zum Beispiel von Variationen in der Breite der Aussparung
entlang ihrer Länge wünschenswert
ist. Ausführungsformen
des in 10 dargestellten Typs sind auch
in Verbindung mit Aussparungen nützlich,
bei denen eine zusätzliche
Verbindungs- und Abdichtungsstärke
zur Aussparung in der Fahrzeugendkonstruktion wünschenswert sein kann.
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11 zeigt
eine weitere Ausführungsform
der Erfindung, in der ein lackierbarer Gegenstand 10e ein schmelzfließfähiges Abdichtungsmaterial 12 und
eine lackierbare, schmelzfließresistente,
geformte, polymere Abdeckung 14 aufweist. Der Erweiterungsabschnitt 50 verschmilzt
sanft mit der oberen Oberfläche 20 des
Gehäuseabschnitts 16,
bildet jedoch mit der unteren Oberfläche 18 des Gehäuseabschnitts
keine im Wesentlichen kontinuierliche, ununterbrochene Fläche. Der
Erweiterungsabschnitt 50 gliedert sich an den Gehäuseabschnitt 16 zwischen
der oberen und der unteren Oberfläche vorzugsweise in einem rechten
Winkel an, obwohl er sich an den Gehäuseabschnitt in einem schiefen
Winkel angliedern kann. Erweiterungsabschnitt 52 bildet vorzugsweise
eine kontinuierliche, ununterbrochene Oberfläche mit einer unteren Oberfläche 18 des
Gehäuseabschnitts 16 und
gliedert sich an den Gehäuseabschnitt
zwischen der oberen und der unteren Oberfläche vorzugsweise in einem rechten
Winkel an, obwohl er sich auch in einem schiefen Winkel an den Gehäuseabschnitt
angliedern kann. Ausführungsformen
des in 11 gezeigten Typs sind in Verbindung
mit Aussparungen nützlich,
in denen nur eine einzige Seitenwand angeordnet ist oder in denen
sich die beiden Seitenwände schief
gegenüberliegen,
zum Beispiel oder.
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Obwohl
sowohl das schmelzfließfähige Abdichtungsmaterial 12 als
auch die Abdeckung 14 in den FIGUREN als einschichtige
Konstruktionen dargestellt sind, können beide vielfache Schichten
und Abschnitte aufweisen, wie weiter unten ausführlicher erklärt werden
wird. Um Risse auf Grund von Unterschieden in den Koeffizienten
der Wärmeausdehnung
zwischen der Abdeckung und dem schmelzfließfähigen Abdichtungsmaterial auf
ein Minimum zu reduzieren, wird das schmelzfließfähige Abdichtungsmaterial vorzugsweise
kovalent mit der Abdeckung verbunden.
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Die
Gegenstände
gemäß der Erfindung
sind vorteilhafterweise so entworfen, dass sie in einem ausgesparten
Bereich wie einer Dachrinne sowohl vor, während als auch nach Erhitzen
bei Temperaturen sicher befestigt sind, die typischerweise während des
Abdichtens, Lackierens und während
Nachlackbrennvorgängen
eines Motorfahrzeugs angetroffen werden. Insbesondere wird die Form
der Abdeckung 14 so ausgewählt, dass sie die Innenflächen der
Seitenwände
der Aussparung, in der der Artikel 10 angeordnet ist, in
Eingriff bringt, zum Beispiel durch Verbinden oder Ausbilden einer
Reibungspassung mit diesen Flächen,
wobei die spezifische Form basierend auf den Konturen der Aussparung
ausgewählt
wird.
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Um
eine gute Übergangspassung
in der Aussparung sicherzustellen und dadurch die Verlagerung des Gegenstands
10 beim Erhitzen zu verhindern, während das schmelzfließfähige Abdichtungsmaterial
fließt,
ist die Breite der Abdeckung 14 vorzugsweise größer als
die Breite des schmelzfließfähigen Abdichtungsmaterials 12,
und die Abschnitte der Abdeckung, die sich über das schmelzfließfähige Abdichtungsmaterial
hinaus erstrecken, greifen in die Aussparung. Dieses Merkmal zwingt
die Erweiterungsabschnitte dazu, direkt gegen die Innenflächen der
ausgesparten Seitenwände
zu stehen und somit den Gegenstand festzuhalten. Die Tatsache, dass
die Erweiterungsabschnitte gegen die ausgesparten Seitenwände gedrängt werden,
trägt zum sanften, ästhetisch
ansprechenden Übergang
zwischen dem Gegenstand und den ausgesparten Seitenwänden bei.
Vorzugsweise ist die Breite der schmelzfließfähigen Zusammensetzung im Wesentlichen
genauso groß wie
die Breite des Gehäuseabschnitts
der Abdeckung.
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Die
polymere Abdeckung und das schmelzfließfähige Abdichtungsmaterial werden
im Folgenden ausführlicher
beschrieben.
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Polymere Abdeckung
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Die
Abdeckung 14 übt
bei Erhitzen Druck auf die schmelzfließfähige Zusammensetzung aus, um
zu bewirken, dass die schmelzfließfähige Zusammensetzung fließt und die
Fuge abdichtet, und begrenzt die Zusammensetzung auf den Bereich
unter der Abdeckung. Auf diese Weise verhindert die Abdeckung, dass
die schmelzfließfähige Zusammensetzung über die
Seiten der Aussparung überläuft und/oder
ungewollt sichtbar wird. Darüber
hinaus verhindert die Abdeckung 14, dass eingedrungene
Luft während
des Erhitzens durch die Oberfläche
der schmelzfließfähigen Zusammensetzung
sickert. Diese Luftblasen können
zu unansehnlichen Unebenheiten, Wellen und Kräuselungen in der Endoberfläche der
Form führen,
was bewirken kann, dass der Lack, der auf die Abdeckungsoberfläche aufgetragen
wird, Risse bildet oder so dünn
wird, dass der Lack seine Fähigkeit
verliert, die Oberfläche
zu tarnen.
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Eine
andere Funktion der Abdeckung 14 besteht darin, eine lackierbare
Oberfläche
bereitzustellen. Vorzugsweise weist die Abdeckung 14 ein
elektrisch leitfähiges
Material wie Russ, Metallpartikel oder Faserkristalle, gekapseltes
Glas oder polymere Partikel auf, um die Abdeckung ausreichend elektrisch
leitfähig
zu machen, so dass sie elektrostatisch lackiert werden kann. Darüber hinaus
befindet sich die Konzentration unter dem Punkt, an dem das elektrisch
leitfähige
Mittel die Aushärtefähigkeit
der Abdeckung beeinträchtigen
würde. Typische
Konzentrationen von elektrisch leitfähigem Material befinden sich
basierend auf dem Gesamtgewicht der Abdeckungszusammensetzung im
Bereich von etwa 1 bis 20 Gew.-%. Alternativ kann die Außenoberfläche der
Abdeckung 14 mit einer elektrisch leitfähigen Schicht wie einem dampfbeschichteten
Metall versehen werden. Da die Abdeckung 14 in die Innenfläche der
ausgesparten Seitenwände
eingreifen kann, so dass die Bildung von Lücken minimiert wird, kann der
Faraday-Cage-Effekt minimiert werden, der mit dem elektrostatischen
Lackieren assoziiert wird.
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Die
Abdeckung 14 wird vorzugsweise aus einer wärmehärtbaren
Zusammensetzung hergestellt, die in eine gewünschte Form thermoformiert
werden kann, zum Beispiel durch Fließpressung oder Spritzguss.
Im Laufe des Thermoformierungsverfahrens wird die wärmehärtbare Zusammensetzung
in die Stufe B versetzt. Alternativ kann die Zusammensetzung thermoformiert
und dann in einem getrennten Vorgang in die Stufe B versetzt werden,
oder sie kann erst in die Stufe B versetzt und dann thermoformiert
werden. Das resultierende Material der Stufe B ist eine relativ
starre, geformte Form, die dem Massefluss standhält (und somit dimensionalen
Veränderungen),
wenn sie Schmelzabdichtungs-, Lackier- und Nachbrenntemperaturen ausgesetzt wird,
die während der
Herstellung von Motorfahrzeugen anzutreffen sind. Die Zusammensetzung
der Stufe B ist jedoch ausreichend formbar und biegsam, um zu ermöglichen,
dass der Gegenstand 10 über
der abzudichtenden Fuge so angeordnet werden kann, dass die Abdeckung 14 die
Fuge überbrückt und
den Gegenstand 10 vor, während und nach der Bearbeitung
festhält.
Die Formbarkeit und die Biegsamkeit werden dadurch erhöht, dass
die Zusammensetzung kristalline oder teilkristalline Bestandteile
aufweist, so dass die Zusammensetzung während der Bearbeitung aufweichen
kann, um die Abdeckung 14 mit der Innenfläche der
Aussparung zu verbinden, ohne in einen makroskopischen Massefluss
der Abdeckung als Ganzes zu resultieren, so dass die Abdeckung im
Wesentlichen ihre Form beibehalten kann.
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Geeignete
wärmehärtende Zusammensetzungen
für die
Abdeckung 12, die diese Kriterien erfüllen, enthalten wärmehärtende Materialien
wie Epoxidharze oder Mischungen dieser Materialien mit thermoplastischen
Materialien. Ein Beispiel einer nützlichen Mischung ist eine
Version der Stufe B der heißgeschmolzenen Epoxidpolyestermischungen,
die beschrieben werden in Johnson et al., „Melt-Flowable Materials and
Method of Sealing Surface," eingereicht
am 12. April 1995, mit Seriennummer 08/421,055, das dem gleichen
Abtretungsempfänger
abgetreten wurde wie die vorliegende Anmeldung und hiermit durch
Verweis einbezogen wird (US-A-6030701 oder WO-A-96/32A53). Diese
Zusammensetzungen sind im ungehärteten
Zustand schmelzfließfähig (und
somit thermoformierbar), halten dem Massefluss jedoch stand, nachdem
sie in die Stufe B versetzt wurden. Sie zeichnen sich durch ein
epoxidhaltiges Material aus, das mit einem teilkristallinen Polyesterharz
vermischt ist. Das epoxidhaltige Material trägt zur Endstärke und
Wärmebeständigkeit
der Zusammensetzung bei, während
die Polyesterbestandteile Formbarkeit und Biegsamkeit bereitstellen.
Die Zusammensetzung kann ebenfalls einen Initiator wie einen Photo-
oder Wärme-Initiator
enthalten, um zu ermöglichen,
dass die Zusammensetzung aushärtet
(dass heißt,
sich kovalent vernetzt), wenn sie einer geeigneten Energiequelle wie
einer Wärmestrahlung
oder aktinischen Strahlung ausgesetzt wird. Beispiele geeigneter
aktinischer Strahlungsquellen sind Ultraviolett-, sichtbare Ultraviolett-
und Elektronenstrahl-Strahlungsquellen.
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Bevorzugte
Polyester sind hydroxylterminierte und carboxylterminierte Polyester,
die bei Raumtemperatur teilkristallin sind. Die Hydroxylgruppen
(-OH) und Carboxylgruppen (-COOH) fördern nachfolgend die Lackhaftung,
da sie kovalente Verbindungen mit den herkömmlich benutzten Lackprodukten
bilden. Andere funktionelle Gruppen, die die Lackhaftung fördern, enthalten
-NH-, -CONH-, -NH2-, -SH-, Anhydrid-, Urethan- und Oxirangruppen.
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Ein „teilkristallines" Material zeigt einen
kristallinen Schmelzpunkt, der durch Dynamische Differenzkalorimetrie
(DSC) bestimmt wird und vorzugsweise einen maximalen Schmelzpunkt
von etwa 200° C
aufweist. Kristallinität
kann in einem Polymer auch als Verdunklung oder Undurchsichtigkeit
eines Bleches nachgewiesen werden, das abkühlt, nachdem es auf einen amorphen
Zustand erhitzt worden ist. Wenn das Polyesterpolymer auf einen
geschmolzenen Zustand erhitzt wird und auf eine Folie bürstengestrichen
wird, um ein Blech zu bilden, ist es amorph, und das Blech ist hell
und lichtdurchlässig.
Wenn das Polymer auf dem Blechmaterial abkühlt, bilden sich kristalline
Bereiche, und die Kristallisierung ist durch Verdunkeln des Blechs
bis auf einen lichtdurchlässigen
oder undurchlässigen
Zustand gekennzeichnet. Der Grad der Kristallinität kann in
den Polymeren durch Beimischen aller kompatiblen Kombinationen amorpher
Polymere und teilkristalliner Polymere, die variierende Kristallinitätsgrade
aufweisen, variiert werden. Im Allgemeinen wird vorgezogen, dass
das auf einen amorphen Zustand erhitzte Material genug Zeit hat,
vor dem Lackieren in seinen teilkristallinen Zustand zurückzukehren,
so dass der Lack auf eine gleichmäßig konsistente Oberfläche aufgetragen
wird. Das Verdunkeln des Blechs stellt ein geeignetes, zerstörungsfreies
Verfahren bereit, um zu bestimmen, dass im Polymer eine Kristallisierung
bis zu einem bestimmten Grad aufgetreten ist.
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Die
Polymere können
Keimbildner enthalten, um die Kristallisierungsrate bei einer bestimmten
Temperatur zu erhöhen.
Nützliche
Keimbildner enthalten mikrokristalline Wachse. Ein geeignetes Wachs
ist zum Beispiel UnilinTM 700, das von Petrolite
Corp. vertrieben wird. Lack-Katalysatoren wie para-Toluolsulfonsäure sowie
Melamine können
zum Polyester hinzugegeben werden, um die Haftung der Zusammensetzung
auf Lack und Schicht zu verbessern.
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Die
bevorzugten Polyester sind bei Raumtemperatur fest. Bevorzugte Polyestermaterialien
weisen einen Zahlenmittelwert des Molekulargewichts von etwa 7.500
bis 200.000 auf, besonders bevorzugt von etwa 10.000 bis 50.000,
und noch bevorzugter von etwa 15.000 bis 30.000.
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Polyesterbestandteile,
die in der Erfindung nützlich
sind, umfassen das Reaktionsprodukt von Dicarboxylsäuren (oder
deren gleichwertige Diester, auch Anhydride) und Diole. Die Disäuren (oder
gleichwertige Diester) können
gesättigte
aliphatische Säuren
sein, die von 4 bis 12 Kohlenstoffatome (auch verzweigte, unverzweigte
oder zyklische Materialien, die von 5 bis 6 Kohlenstoffatome in
einem Ring aufweisen) enthalten, und/oder aromatische Säuren, die
von 8 bis 15 Kohlenstoffatome enthalten. Beispiele geeigneter aliphatischer Säuren sind
Bernstein-, Glutar-, Adipin-, Pimelin-, Kork-, Azelain-, Sebacin-, 1,12-Dodecandiol-,
1,4-Cyclohexandicarbon-, 1,3-Cyclopentandicarbon-,
2-Methylbernstein-, 2-Methylpentandiol-,
3-Methylhexandiolsäuren und
dergleichen. Geeignete aromatische Säuren umfassen Terephthalsäuren, Isophthalsäuren, Phthalsäuren, 4,4'-Benzophenondicarboxylsäure, 4,4'-Dipenylmethandicarboxylsäure, 4,4'-Diphenylthioetherdicarboxylsäure, und
4,4'-Diphenylamindicarboxylsäure. Vorzugsweise
enthält
die Struktur zwischen den beiden Kohlenstoffgruppen in den Disäuren nur
Kohlenstoff und Wasserstoff, und besonders bevorzugt ist die Struktur
eine Phenylengruppe. Mischungen der vorstehenden Disäuren können benutzt
werden.
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Die
Diole enthalten verzweigte, unverzweigte und zyklische aliphatische
Diole, die von 2 bis 12 Kohlenstoffatome aufweisen. Beispiele geeigneter
Diole enthalten Ethylenglycol, 1,3-Propylenglycol, 1,2-Propylenglycol, 1,4-Butandiol,
1,3-Butandiol, 1,5-Pentandiol,
2-Methyl-2,4-pentandiol, 1,6-Hexandiol, Cyclobutan-1,3-di(2'-ethanol), Cyclohexan-1,4-dimethanol, 1,10-Decandiol,
1,12-Dodecandiol und Neopentylglycol. Langkettige Diole enthalten
Poly(oxyalkylen)glycole, wobei die Alkylengruppe von 2 bis 9 Kohlenstoffatome enthält und vorzugsweise
von 2 bis 4 Kohlenstoffatome benutzt werden können. Mischungen der vorstehenden
Diole können
benutzt werden.
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Nützliche,
im Handel erhältliche
hydroxylterminierte Polyestermaterialien enthalten verschiedene
gesättigte,
lineare, teilkristalline Copolyester, die bei Hüls America, Inc. erhältlich sind,
wie DynapolTM1401, DynapolTM1402,
DynapolTMl358, DynapolTM1359,
DynapolTM1227 und DynapolTM1229.
Nützliche,
gesättigte,
lineare, amorphe Copolyester, die bei Hüls America Inc. erhältlich sind,
enthalten DynapolTM1313 und DynapolTM1430.
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Nützliche
epoxidhaltige Materialien sind Epoxidharze, die mindestens einen
Oxiranring aufweisen, der durch eine Ringöffnungsreaktion polymerisiert
werden kann. Diese Materialien, die weithin Epoxide genannt werden,
enthalten sowohl monomere als auch polymere Epoxide und können aliphatisch,
cycloaliphatisch oder aromatisch sein. Diese Materialien weisen
im Allgemeinen durchschnittlich zwei Epoxidgruppen pro Molekül auf (vorzugsweise
mehr als zwei Epoxidgruppen pro Molekül). Die „durchschnittliche" Anzahl der Epoxidgruppen
pro Molekül
ist definiert als die Anzahl der Epoxidgruppen im epoxidhaltigen
Material dividiert durch die Gesamtanzahl der vorhandenen Epoxidmoleküle. Die
polymeren Epoxide enthalten lineare Polymere, die terminale Epoxidgruppen
(zum Beispiel einen Diglycidylether eines Polyoxyalkylenglycols)
aufweisen, Polymere, die skelettartige Oxiraneinheiten (zum Beispiel
Polybutadienpolyepoxid) aufweisen, und Polymere, die überhängende Epoxidgruppen
(zum Beispiel Glycidylmethacrylatpolymer oder -copolymer) aufweisen.
Das Molekulargewicht des epoxidhaltigen Materials kann zwischen
58 und etwa 100.000 oder mehr variieren. Mischungen der verschiedenen
epoxidhaltigen Materialien können
benutzt werden.
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Nützliche
epoxidhaltige Materialien enthalten solche, die Cyclohexenoxidgruppen
wie die Epoxycyclohexancarboxylate enthalten, die für 3,4-Epoxycyclohexylmethyl-3,4-epoxycyclohexancarboxylat,
3,4-Epoxy-2-methylcyclohexylmethyl-3,4-epoxy-2-methylcyclohexancarboxylat und Bis(3,4-epoxy-6-methylcyclohexylmethyl)adipat
bezeichnend sind. Um eine ausführlichere
Liste nützlicher
Epoxide dieser Art zu erhalten, wird auf US-Patentschrift Nr. 3,117,009
verwiesen.
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Weitere,
besonders nützliche,
epoxidhaltige Materialien sind Glycidylethermonomere wie Glycidylether
aus Polyhydridphenolen, die durch Reagieren eines Polyhydridphenols
mit einem Überschuss
an Chlorhydrin wie Epichlorhydrin (zum Beispiel der Diglycidylether
von 2,2-Bis-(2,3-epoxypropoxyphenol)propan) erhalten werden. Weitere
Beispiele von Epoxiden dieser Art, die im praktischen Gebrauch dieser
Erfindung benutzt werden können,
sind in US-Patenschrift Nr. 3,018,262 beschrieben. Andere nützliche,
epoxidhaltige Materialien, die auf Glycidylether basieren, sind
in US-Patentschrift Nr. 5,407,978 beschrieben.
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Es
gibt viele im Handel erhältliche,
epoxidhaltige Materialien, die benutzt werden können. Insbesondere enthalten
Epoxide, die leicht erhältlich
sind, Octadecylenoxid, Epichlorhydrin, Styrenoxid, Vinylcyclohexenoxid,
Glycidol, Glycidylmethacrylat, Bisphenol-A-Diglycidylether (zum
Beispiel solche, die unter den Markenbezeichnungen EPON 828, EPON
1004 und EPON 1001F von Shell Chemical Co., und DER-332 und DER-334 von Dow Chemical
Co. erhältlich
sind), Bisphenol-F-Diglycidylether
(zum Beispiel ARALDITE GY281 von Ciba-Geigy), Vinylcyclohexendioxid (zum Beispiel
ERL 4206 von Union Carbide Corp.), 3,4-Epoxycyclohexylmethyl-3,4-epoxycyclohexencarboxylat
(zum Beispiel ERL-4221 von Union Carbide Corp.), 2-(3,4-Epoxycyclohexyl-5,5-spiro-3,4-epoxy)
cyclohexan-metadioxan (zum Beispiel ERL-4234 von Union Carbide Corp.), Bis(3,4-epoxycyclohexyl)adipat
(zum Beispiel ERL-4299 von Union Carbide Corp.), Dipentendioxid
(zum Beispiel ERL-4269 von Union Carbide Corp.), epoxidiertes Polybutadien
(zum Beispiel OXIRON 2001 von FMC Corp.), Epoxidsilane (zum Beispiel
beta-(3,4-Epoxycyclohexyl)ethyltrimethoxysilan
und gamma-Glycidoxypropyltrimethoxysilan,
im Handel bei Union Carbide erhältlich),
flammhemmende Epoxidharze (zum Beispiel DER-542, ein bromiertes
Epoxidharz vom Typ Bisphenol, das bei Dow Chemical Co. erhältlich ist),
1,4-Butandioldiglycidylether (zum Beispiel ARALDITE RD-2 von Ciba-Geigy),
hydriertes Bisphenol-A- Epichlorhydrin, das
auf Epoxidharzen basiert (zum Beispiel EPONEX 1510 von Shell Chemical
Co.), und Polyglycidylether aus Phenolformaldehydnovolak (zum Beispiel
DEN-431 und DEN-438 von Dow Chemical Co.).
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Nützliche
Photoinitiatoren sind kationisch, enthalten aromatische Iodoniumkomplexsalze,
aromatische Sulfoniumkomplexsalze und Metallocensalze und sind zum
Beispiel in US-Patentschrift Nr. 5,089,536 beschrieben. Peroxide
und Oxalatester können
mit den Metallocensalzen benutzt werden, um die Aushärtungsgeschwindigkeit
zu erhöhen,
wie zum Beispiel in US-Patentschrift Nr. 5,252,694 beschrieben ist.
Nützliche,
im Handel erhältliche
Photoinitiatoren enthalten FX-512, ein aromatisches Sulfoniumkomplexsalz
(3M Company), CD-1010, ein aromatisches Sulfoniumkomplexsalz von
Sartomer, CD-1012, ein Diaryliodoniumkomplexsalz von Sartomer, ein
aromatisches Sulfoniumkomplexsalz (Union Carbide Corp.), UVI-6974,
ein aromatisches Sulfoniumkomplexsalz (Union Carbide Corp.) und
IRGACURE 261, ein Metallocenkomplexsalz (Ciba-Geigy). Photosensibilisatoren
können
ebenfalls enthalten sein, zum Beispiel, um die Effizienz des Photoinitiators
zu erhöhen
und/oder die Wellenlänge
der Photoaktivität
einzustellen. Beispiele von Photosensibilisatoren enthalten Pyren,
Fluoranthren, Benzil, Chrysen, p-Terphenyl,
Acenaphten, Phenanthren, Biphenyl und Camphorquinone.
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Verschiedene
thermisch aktivierte Materialien können ebenfalls in die Zusammensetzungen
aufgenommen werden. Zum Beispiel enthalten nützliche thermische Initiatoren
Amine, Amide, Imidazole, Lewis-Säurekomplexe
und Anhydride. Ein Härtemittel
kann hinzugegeben werden, um die Aushärtung des epoxidhaltigen Stoffes
unter Wärmeanwendung
zu bewirken. Das Härtemittel
kann jeder Art sein, ist jedoch vorzugsweise ein Aminhärtemittel,
ausgewählt
aus der Gruppe, die Dicyandiamid, Imidazole und Polyaminsalze enthält. Diese
sind bei verschiedenen Herstellern erhältlich, zum Beispiel OmicureTM, erhältlich
bei Omicron Chemical, AjicureTM, erhältlich bei
Ajinomoto Chemical und CurezolTM, erhältlich bei
Air Products.
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In
bestimmten Fällen
kann es vorteilhaft sein, einen Beschleuniger in die Abdeckungszusammensetzung
hinzuzugeben, so dass sie bei einer niedrigeren Temperatur komplett
aushärtet,
oder komplett aushärtet, wenn
sie Hitze für
kürzere
Zeit ausgesetzt ist. Imidazole sind nützlich, geeignete Beispiele
hierfür
enthalten 2,4-Diamino-6-(2'-methyl-imidazoyl)-ethyl-s-triazinisocyanurat,
2-Phenyl-4-benzyl-5-hydroxymethylimidazol und
Ni-imidazol-phtalat.
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Andere
nützliche
Mischungen für
die Abdeckung 14 enthalten Epoxidacrylatmischungen. Diese
Mischungen sind vorzugsweise das photopolymerisierte Reaktionsprodukt
einer Zusammensetzung, das sich auszeichnet durch (i) einen prepolymeren
Sirup (dass heißt,
einen Sirup, der teilweise zu einem viskosen Sirup polymerisiert
wird und typischerweise zwischen 100 und 10.000 Centipoise liegt)
oder monomeren Sirup eines Acryl- oder Methacrylsäureesters;
(ii) wahlweise ein verstärkendes
Comonomer; (iii) ein Epoxidharz; (iv) einen Photoinitiator; und
(v) ein wärmeaktivierbares
Härtemittel
für das
Epoxid. Mischungen dieser Art sind in Kitano et al., US-Patenschrift
5,086,088 beschrieben und werden hiermit durch Verweis aufgenommen.
Ebenfalls nützlich
ist das thermisch polymerisierte Reaktionsprodukt, das sich auszeichnet
durch (i) einen prepolymeren Sirup (dass heißt, einen Sirup, der teilweise
zu einem viskosen Sirup polymerisiert wird und typischerweise zwischen
100 und 10.000 Centipoise liegt) oder monomeren Sirup eines Acryl-
oder Methacrylsäureesters;
(ii) wahlweise ein verstärkendes
Comonomer; (iii) ein Epoxidharz; (iv) einen Wärmeinitiator; und (v) ein photoaktivierbares
Härtemittel
für das
Epoxid.
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Bei
Epoxidacrylat- und Epoxidpolyestermischungen enthalten die Zusammensetzungen
typischerweise von 0,01 bis 95 Teile pro 100 Gesamtteile des epoxidhaltigen
Materials und dementsprechend von 99,99 bis 5 Teile des Polyester-
oder Acrylatbestandteils. Besonders bevorzugt enthalten die Zusammensetzungen von
0,1 bis 80 Teile des epoxidhaltigen Materials und dementsprechend
von 99,9 bis 20 Teile des Polyester- oder Acrylatbestandteils. Noch bevorzugter
umfassen die Zusammensetzungen von 0,5 bis 60 Teile des epoxidhaltigen
Materials und dementsprechend von 99,5 bis 40 Teile des Polyester-
oder Acrylatbestandteils. ebenfalls geeignet sind Epoxidacrylatpolyestermischungen.
Die Epoxidpolyesterpolyacrylatzusammensetzungen enthalten ein wie
oben beschriebenes Epoxidharz, einen polyfunktionellen Acrylatbestandteil,
ein Aushärtemittel
für das
Epoxidharz und einen Initiator für
den polyfunktionellen Acrylatanteil der Formulierung, der ermöglicht,
dass die Zusammensetzung nach Einwirkung von Energie aushärtet, wobei
der Initiator optional ist, außer
wenn ein thermisches Aushärtemittel
für das
Epoxidharz benutzt wird.
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Der
Bestandteil „polyfunktionelles
Acrylat" bezieht
sich auf Esterverbindungen, die das Reaktionsprodukt von aliphatischen
Polyhydroxyverbindungen und (Meth)acrylsäuren sind. Die aliphatischen
Polyhydroxyverbindungen enthalten Verbindungen wie (Poly)alkylenglycole
und (Poly)glycerole. Polyfunktionelle Acrylate können ein Monomer, ein Oligomer
oder Mischungen aus Monomer und/oder Oligomer sein, obwohl monomere,
polyfunktionelle Acrylatbestandteile bevorzugt werden. Repräsentative
polyfunktionelle Acrylatmonomere enthalten Ethylenglycoldiacrylat,
Ethylenglycoldimethacrylat, Hexandioldiacrylat, Triethylenglycoldiacrylat,
Trimethylolpropantriacrylat, ethoxiliertes Trimethylpropantriacrylat,
Glyceroltriacrylat, Pentaerthyitoltriacrylat, Pentaerythritoltrimethacrylat,
Pentaerythritoltetraacrylat, Pentaerythritoltetramethacrylat und
Neopentylglycoldiacrylat. Der Begriff „Acrylat" umfasst Acrylate und Methacrylate.
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Nützliche,
im Handel erhältliche
polyfunktionelle Acrylate enthalten Trimethylolpropantriacrylat,
die die Markenbezeichnung „SR351" tragen, ein ethoxiliertes
Trimethylpropantriacrylat, das die Markenbezeichnung „SR454" trägt, ein
Pentaerythritoltetraakrylat, das die Markenbezeichnung „SR295" trägt, und
ein Neopentylglycoldiacrylat, das die Markenbezeichnung „SR247" trägt, wobei
diese alle im Handel bei Sartomer Co., Exton, PA, erhältlich sind.
Nützliche
polyfunktionelle Acrylatoligomere enthalten im Handel erhältliche
Polyetheroligomere wie Polyethylenglycol-200-diacrylat, das die Markenbezeichnung „SR259" trägt und Polyethylenglycol-400-diacrylat,
das die Markenbezeichnung „SR344" trägt, wobei
beide im Handel bei Sartomer Co., Exton, PA, erhältlich sind. Andere Oligomere
enthalten acrylierte Epoxide wie diacrylierte Ester aus Epoxidharzen,
zum Beispiel diacrylierte Ester aus Bisphenol-A-Epoxidharzen. Beispiele
von im Handel erhältlichen,
acrylierten Epoxiden enthalten Epoxide, die unter der Markenbezeichnung „CMD 3500", „CMD 3600" und „CMD 3700" von Radcure Specialties
erhältlich
sind.
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Eine
nützliche
Formulierung umfasst pro 100 Gewichtsteile: (a) etwa 5 bis 75 Gewichtsteile
des Epoxidharzes; (b) etwa 5 bis 94 Gewichtsteile des Polyesterbestandteils;
(c) etwa 0,1 bis 20 Gewichtsteile des polyfunktionellen Acrylatbestandteils;
(d) etwa 0,1 bis 4 Gewichtsteile des Epoxidphotokatalysators (oder
eine effektive Menge eines thermischen Epoxidaushärtemittels);
(e) etwa 0 bis 4 Gewichtsteile des Epoxidbeschleunigers; und (f)
etwa 0 bis 5 Gewichtsteile des Photoinitiators mit freien Radikalen.
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Bei
polyfunktionellen Acrylatbestandteilen, die mit freien Radikalen
ausgehärtet
werden können,
wird vorzugsweise ein Initiator mit freien Radikalen in einer Menge
von 0,1 bis 3,0 Gew.-% basierend auf der Gesamtmenge der Harzbestandteile
hinzugegeben. Beispiele nützlicher
Photoinitiatoren enthalten organische Peroxide, Azobestandteile,
Quinone, Benzophenone, Nitrosobestandteile, Acylhalogenide, Hydrazone,
Mercaptoverbindungen, Pyryliumverbindungen, Triacylimidazole, Acylphosphinoxide,
Bisimidazole, Chloralkyltriazine, Benzoinether, Benzilketale, Thioxanthone
und Acetophenonderivate und Mischungen davon.
-
Die
Epoxidpolyesterpolyacrylatzusammensetzungen können durch Mischen der verschiedenen
Bestandteile in einem geeigneten Behälter bei einer erhöhten Temperatur,
die ausreichend ist, um die Stoffe zu verflüssigen, hergestellt werden,
so dass sie effizient unter Rühren
gemischt werden können,
jedoch ohne ihre Temperatur herabzusetzen, bis die Bestandteile
gründlich
schmelzvermischt sind. Diese Temperatur hängt teilweise von der jeweiligen
Chemie ab. Zum Beispiel kann diese Temperatur im Bereich von etwa
30 bis 150°C, typischerweise
in einem Bereich von 50°C
bis 130°C,
und vorzugsweise in einem Bereich von 60°C bis 120°C liegen. Die Bestandteile können gleichzeitig
oder nacheinander hinzugegeben werden, obwohl bevorzugt wird, zuerst
das feste Epoxidharz und den Polyesterbestandteil zu mischen und
danach das polyfunktionelle Acrylat, das flüssige Epoxidharz und alle hydroxylhaltigen
Materialien hinzuzugeben. Dann werden der Photoinitiator und der
Photokatalysator gefolgt von allen optionalen Zusatzstoffen, auch
Streckmitteln, hinzugegeben.
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Die
Abdeckung 14 kann ebenfalls aus einer thermoplastischen
Zusammensetzung gebildet werden, die eine relativ hohe Wärmedeflektionstemperatur
aufweist (zum Beispiel in der Größenordnung
von 110°C oder
mehr), die vom ASTM-Standard D648-96, „Standard Test Method for
Deflection Temperature of Plastics Under Flexural Load", gemessen wird.
Beispiele geeigneter thermoplastischer Zusammensetzungen enthalten Polyetheretherketon,
Polyphenylenoxid und Polyester wie Polybutylenterephtalat und Mischungen
davon mit Polycarbonaten. Um die Steifheit zu erhöhen, kann
die thermoplastische Zusammensetzung faserverstärkt sein, zum Beispiel mit
Glasfasern. Beispiele geeigneter, im Handel erhältlicher, thermoplastischer
Zusammensetzungen sind: ValoxTM 420SEO-8051,
ein glasverstärktes
Polybutylenterephtalatharz mit 30 Gew.-%, das im Handel bei General Electric
Plastics of Pittsfield, Massachusetts, erhältlich ist; und andere thermoplastische Harze,
die bei General Electric Plastics unter dem Markennamen ValoxTM (400, 500, 600, 700 und 800 Serie) UltemTM (1000 Serie) , XenoyTM (2000
und 6000 Serie), CycoloyTM und LexanTM erhältlich
sind.
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Die
Abdeckung 14 kann als einzelne Schicht oder Abschnitt ausgebildet
sein, oder mehrfache Schichten oder Abschnitte aufweisen. Ein Vorteil
der Benutzung mehrfacher Schichten ist, dass das Modul jeder einzelnen
Schicht so zugeschnitten werden kann, dass durch die gesamte Stärke der
Abdeckung eine Neigung geschaffen wird, wobei sich das niedrigste
Modulmaterial (und somit das flexibelste Material) neben der schmelzfließfähigen Zusammensetzung 12 befindet,
und die höchste
Modulzusammensetzung die ungeschützte
Oberflächenschicht
der Abdeckung bildet. Diese Neigung hilft, Risse und die Bildung
von Oberflächendefekten
zu minimieren. Bei vielschichtigen Konstruktionen, die ein elektrisch
leitfähiges
Mittel aufnehmen, ist das Mittel vorzugsweise in der ungeschützten Oberflächenschicht
enthalten. Ein anderer Vorteil des Gebrauchs von vielfachen Schichten
oder Abschnitten ist, dass die Abdeckung kostengünstiger hergestellt werden
kann. Zum Beispiel kann die Abdeckung eine dünne Oberschicht aufweisen,
die aus einem lackempfänglichen
Material hergestellt ist, wobei der verbleibende Abschnitt der Abdeckung
aus einem anderen Material hergestellt ist. Das andere Material
kann ein kostengünstigeres
Material sein. Der verbleibende Abschnitt der Abdeckung kann auch
auf jegliche herkömmliche
Art aufgeschäumt
werden, um die Menge des Harzmaterials (das heißt, des lackempfänglichen
Materials oder des anderen Materials), das zur Herstellung der Abdeckung
benutzt wird, zu reduzieren. Die Materialien und Abschnitte, die
zur Herstellung der Abdeckung ausgewählt werden, sind derart, dass
sie der Abdeckung immer noch ermöglichen,
im Wesentlichen ihre Form oder ihr Profil während eines Brennvorgangs (zum
Beispiel Schmelzabdichtungsvorgangs) zu bewahren.
-
Die
ungeschützte
Oberfläche
der Abdeckung 14 kann so zugeschnitten werden, dass eine
bestimmte Designanforderung erfüllt
wird. Wenn zum Beispiel gewünscht
wird, die Existenz der Form zu verbergen, kann eine weiche Oberfläche wünschenswert
sein. Andererseits kann die Oberfläche der Abdeckung 14 so
strukturiert sein, dass ihre Existenz hervorgehoben wird.
-
Schmelzfließfähige Zusammensetzung
-
Der
Verwendungszweck der schmelzfließfähigen Zusammensetzung 12 ist
die Bildung einer Schutzabdichtung über einer Unterbrechung wie
einer Fuge oder Naht, um zu verhindern, das zum Beispiel Wasser, Schmutz,
Schnee etc. in die Unterbrechung eindringen und Korrosion verursachen.
Die Zusammensetzung 12 ist vorzugsweise fest und bei Raumtemperatur
im Wesentlichen klebfrei. Wenn sie jedoch über der Fuge angeordnet und
erhitzt wird (typischerweise auf eine Temperatur von mindestens
50° C),
weicht sie zunächst
auf, passt sich der Oberfläche
der Unterbrechung an und drängt
dadurch die eingeschlossene Luft hinaus. Wenn die Zusammensetzung
im Laufe des Heizzyklus heißer
wird, wird sie klebrig und fügt
sich mit der Oberfläche zusammen.
Die Zusammensetzung kann thermoplastisch sein, so dass sie bei Wiedererhitzen
erneut fließt, oder
wärmehärtend, so
dass sie sich während
des Erhitzens vernetzt und dem Fluss nach Abkühlen und Wiedererhitzen standhält.
-
Beispiele
geeigneter schmelzfließfähiger Zusammensetzungen
enthalten die oben genannten Epoxidacrylatmischungen und Epoxidpolyestermischungen,
ohne in die Stufe B versetzt worden zu sein. Alternativ können Epoxidharze
mit Ethylen/Acrylsäure
oder thermoplastischen Elastomeren wie Blockcopolymeren aus Arenylmaterialien
(zum Beispiel Styren) und elastomeren Materialien (zum Beispiel
Isopren, Butadien und ihre gesättigten
Entsprechungen) gemischt werden. Andere Beispiele enthalten Mischungen
aus Acrylaten oder Methacrylaten und wärmehärtende Harze wie Urethanharze
und Phenolharze. Eine andere Klasse nützlicher Zusammensetzungen
enthält
Mischungen aus Ethylenvinylacetat und Elastomeren wie Polybutadiengummi. Im
Handel erhältliche
Beispiele dieser Zusammensetzungen sind L-3034-Abdichtungsmaterial (L&L Products, Romeo,
Michigan) und Orbseal 124.5 (Orbseal, Inc. Excelsior Springs, Missouri).
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Bei
Epoxidmischungen enthält
die schmelzfließfähige Zusammensetzung
typischerweise von 0,01 bis 95 Teile pro 100 Gesamtteile des epoxidhaltigen
Materials und dementsprechend von 99,99 bis 5 Teile des Polyester- oder Acrylatbestandteils.
Bevorzugter enthalten die schmelzfließfähigen Zusammensetzungen von 0,1
bis 80 Teile des epoxidhaltigen Materials und dementsprechend von
99,9 bis 20 Teile des Polyester- oder Acrylatbestandteils. Noch
bevorzugter enthalten die schmelzfließfähigen Zusammensetzungen von
0,5 bis 60 Teile des epoxidhaltigen Materials und dementsprechend
von 99,5 bis 40 Teile des Polyester- oder Acrylatbestandteils. Zunehmende
Mengen des epoxidhaltigen Materials im Bezug auf den Polyester- oder Acrylatbestandteil
resultieren im Allgemeinen in schmelzfließfähige Zusammensetzungen, die
eine höhere
Endstärke und
Wärmebeständigkeit,
allerdings auch eine niedrigere Flexibilität und Viskosität aufweisen.
Zunehmende Mengen des Polyester- oder Acrylatbestandteils resultieren
im Allgemeinen in schmelzfließfähige Zusammensetzungen,
die eine geringere Endstärke,
Wärmebeständigkeit
und höhere
Viskosität,
allerdings auch eine größere Flexibilität und Grünfestigkeitserhitzung
aufweisen. Auf diese Weise sind die relativen Mengen dieser Bestandteile
je nach den in der Endzusammensetzung gewünschten Eigenschaften angepasst.
-
Andere
Bestandteile, die in der schmelzfließfähigen Zusammensetzung enthalten
sein können,
sind hydroxylhaltige Materialien der Art, die in der oben genannten
Patentanmeldung von Johnson beschriebenen ist. Diese Materialien
sind insbesondere nützlich
beim Konfektionieren der Flexibilität der Zusammensetzung. Wenn
das Äquivalentgewicht
des hydroxylhaltigen Materials ansteigt, steigt dementsprechend
die Flexibilität der
schmelzfließfähigen Zusammensetzung,
obwohl ein daraus folgender Verlust in der Kohäsionsfestigkeit auftreten kann.
Ebenso kann ein abnehmendes Äquivalentgenicht
zu einem flexibilitätsverlust
mit einer daraus folgenden Zunahme an Kohäsionsfestigkeit führen. Auf
diese Weise wird das Äquivalentgewicht
des hydroxylhaltigen Materials so ausgewählt, dass diese beiden Eigenschaften
ausgeglichen werden, wobei das angemessene Gleichgewicht von der
jeweiligen Anwendung abhängt.
-
Das
hydroxylhaltige Material kann jegliches flüssiges oder festes, organisches
Material sein, das eine Hydroxylfunktionalität von mindestens 1, bevorzugt
mindestens 2, und noch bevorzugter von mindestens etwa 3 aufweist.
Das hydroxylhaltige, organische Material sollte frei von anderen
Gruppen wie Amino- und Mercaptohälften
sein, die „aktiven
Wasserstoffen" enthalten.
Das hydroxylhaltige, organische Material sollte ebenfalls im Wesentlichen
frei von Gruppen sein, die thermisch oder photolytisch instabil
sein können,
damit das Material nicht zersetzt oder flüchtige Bestandteile bei Temperaturen
unter etwa 100°C
freisetzt, wenn es aktinischer Strahlung oder Elektronenstrahlung
während
der Aushärtung
ausgesetzt ist.
-
Repräsentative
Beispiele geeigneter organischer Materialien, die eine Hydroxylfunktionalität von 1
aufweisen, enthalten Alkanole, Monoalkylether aus Polyoxylalkylenglycolen
und Monoalkylether aus Alkylenglycolen.
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Repräsentative
Beispiele nützlicher
monomerer, organischer Polyhydroxymaterialien enthalten Glykole
(zum Beispiel 1,2-Ethandiol, 1,3-Propandiol, 1,4-Butandiol, 2-Ethyl-1,6-hexandiol, Bis(hydroxymethyl)cyclohexan,
1,18-Dihydroxyoctadecan und 3-Chlor-1,2-propandiol), Polyhydroxyalkane
(zum Beispiel Glycerin, Trimethylolethan, Pentaerythritol und Sorbitol)
und andere Polyhydroxyverbindungen wie N,N-bis(hydroxyethyl)benzamid,
2-Buten-1,4-diol, Castoröl
etc.
-
Repräsentative
Beispiele nützlicher,
polimerer, hydroxylhaltiger Materialien enthalten Polyoxyalkylenpolyole
(zum Beispiel Polyoxyethylen und Polyoxypropylenglycole und Triole
mit einem Äquivalentgewicht
von 31 bis 2.250 für
Diole oder von 80 bis 350 für
Triole), Polytetramethylenoxidglycole mit variierendem Molekulargewicht,
hydroxylterminierte Polyester und hydroxylterminierte Polylactone.
-
Nützliche,
im Handel erhältliche
hydroxylhaltige Materialien enthalten die POLYMEG-Serie (erhältlich bei
QO Chemicals, Inc) aus Polytetramethylenoxidglycolen wie POLYMEG
650, 1000 und 2000; die TERATHANE-Serie (von E.I. duPont de Nemours
and Company) aus Polytetramethylenoxidglykolen wie TERATHANE 650,
1000 und 2000; POLYTHF, einem Polytetramethylenoxidglycol von BASF
Corp.; die BUTVAR-Serie (erhältlich
bei Monsanto Chemical Company) aus Polyvinylacetalharzen wie BUTVAR
B-72A, B-73, B-76, B-90 und B-98; die TONE-Serie (erhältlich bei Union Carbide) aus
Polycaprolactonpolyolen wie TONE 0200, 0210, 0230, 0240 und 0260;
die DESMOPHEN-Serie (erhältlich
bei Miles Inc.) aus gesättigten
Polyesterpolyolen wie DESMOPHEN 2000, 2500, 2501, 2001KS, 2502,
2505, 1700, 1800 und 2504; die RUCOFLEX-Serie (erhältlich bei
Ruco Corp.) aus gesättigten
Polyesterpolyolen wie S-107, S-109, S-1011 und S-1014; VORANOL 234-630 (ein
Trimethylolpropan) von Dow Chemical Company; VORANOL 230-238 (ein Glycerolpolypropylenoxidaddukt)
von Dow Chemical Company; die SYNFAC-Serie (von Milliken Chemical) aus
polyoxyalkylierten Bisphenol A's
wie SYNFAC 8009, 773240, 8024, 8027, 8026 und 8031; und die ARCOL-Serie
(von Arco Chemical Co.) aus Polyoxypropylenpolyolen wie ARCOL 425,
1025, 2025, 42, 112, 168 und 240.
-
Darüber hinaus
können
wahlweise bis zu 50 % des Gesamtvolumens der Zusammensetzung (basierend
auf dem epoxidhaltigen Material, dem Polyester- oder Acrylatbestandteil,
dem Photoinitiator und dem optionalen hydroxylhaltigen Material)
durch verschiedene Streckmittel, Hilfssubstanzen, Additive und dergleichen wie
Kieselsäure,
Glas, Ton, Talk, Pigmente, Farbstoffe, Glasperlen oder -blasen,
Glas- oder Keramikfasern, Antioxidationsmittel
und dergleichen bereitgestellt werden, um somit das Gewicht oder
die Kosten der Zusammensetzung zu reduzieren, die Viskosität einzustellen
und eine zusätzliche
Verstärkung
bereitzustellen. Streckmittel und dergleichen, die die Strahlung
absorbieren können,
die während
des Aushärtevorgangs
benutzt wird, sollten in einer Menge benutzt werden, die den Aushärtevorgang
nicht negativ beeinflusst.
-
Andere
Bestandteile, die zur schmelzfließfähigen Zusammensetzung hinzugegeben
werden können, enthalten
Polyacetale, verstärkende
Copolymere und Polycaprolactondiole. Weitere Beispiele enthalten
Glycidylmethacrylat, Silane und andere Arten, damit die getrennten
polymeren Phasen vernetzt werden können.
-
Obwohl
die schmelzfließfähige Zusammensetzung 12 in 1 als
Einzelschicht gezeigt wird, können zwei
oder mehr schmelzfließfähige Schichten,
die unterschiedliche Schmelzfließeigenschaften aufweisen, zusammen
beschichtet werden, um die schmelzfließfähige Zusammensetzung zu bilden.
Zum Beispiel kann die oberste Schicht so formuliert sein, dass sie
größere Fließeigenschaften
aufweist als die unterste Schicht, während die unterste Schicht
so formuliert sein kann, dass sie zwecks besserer Handhabungseigenschaften
eine höhere
Stärke
aufweist. Andere Schichten, die enthalten sein können, sind eine druckempfindliche
Klebeschicht, die wärmehärtend sein
kann oder nicht, eine Schicht, die mit der schmelzfließfähigen Schicht
an der Trennfläche
zwischen den beiden Schichten vernetzt werden kann, ein unverwobenes
Gewebe oder eine polymere Schicht, zum Beispiel eine thermoplastische
Schicht, die bei den Anwendungs- und Benutzungstemperaturen vorzugsweise
maßbeständig ist.
Verknüpfungsschichten müssen ebenfalls
enthalten sein, um die Haftung zwischen der schmelzfließfähigen Zusammensetzung
und der polymeren Abdeckung 14 zu begünstigen.
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Verschiedene
Verfahren zum Verbinden der zusätzlichen
Schichten mit der schmelzfließfähigen Schicht
umfassen in der Industrie bekannte Techniken wie Wärmebeschichtung,
Verbinden mit Hilfe eines druckempfindlichen Klebstoffs, Coextrudieren
der zweiten Schicht mit der schmelzfließfähigen Schicht, Wärmeschmelzbeschichtungen,
direkte Beschichtung der zweiten Schicht auf die erste und dergleichen.
-
Herstellung
-
Die
Abdeckung kann auf vielfältige
Weise hergestellt werden. Die Materialien zur Bereitstellung der Abdeckung
können
in einem geeigneten Mischbehälter
(zum Beispiel einem Gemengemischer oder einem Extruder) bei einer
erhöhten
Temperatur, die niedrig genug ist, um die Aktivierung jeglicher
thermischer, in der Abdeckungszusammensetzung vorhandener Aushärtemittel
zu vermeiden, geschmolzen und gerührt werden. Nach dem Mischen
kann die Abdeckungszusammensetzung durch eine Reihe unterschiedlicher
Verfahren in ihre Endform ausgebildet werden. Zum Beispiel kann
die Abdeckungszusammensetzung direkt zum Profil geformt werden oder
granuliert und dann reextrudiert, thermisch geformt oder zum gewünschten
Profil spritzgegossen werden.
-
Wenn
die Abdeckung aus zwei oder mehr Materialien gebildet wird, kann
die Abdeckung zum Beispiel durch Coextrudieren oder Laminieren des
Materials hergestellt werden, um zwei oder mehr Schichten oder Abschnitte
zu bilden. Zum Beispiel können
eine dünne
oberste Schicht und der verbleibende Abschnitt der Abdeckung gleichzeitig
coextrudiert werden. Ein Matrixmaterial und ein Versteifungsteil
können
ebenfalls gleichzeitig coextrudiert werden. Eine vorgeformte oberste
Schicht und der verbleibende Abschnitt können zusammen laminiert werden.
Mehr als zwei Schichten und Abschnitte können ebenfalls zusammen coextrudiert
und/oder laminiert werden. Die Abdeckung kann auch durch Einfüllen eines
Materials hinter ein anderes hergestellt werden. Zum Beispiel kann
eine Oberschicht gebildet und dann ein anderes Harz hinter die Oberschicht
eingefüllt werden.
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In
einem bevorzugten Herstellungsverfahren werden die Bestandteile,
die die Abdeckung bilden, unter Benutzung eines Doppelschneckenextruders
verbunden, der zur Einstellung eines angemessenen Gehäusetemperaturprofils
eingestellt ist. Typischerweise wird das Beschickungsende des Extruders
auf eine relativ niedrige Temperatur festgesetzt, zum Beispiel auf
etwa 60°C
bis 70°C,
wobei die Temperatur entlang der Länge des Gehäuses so erhöht wird, dass sie hoch genug
ist, um die Bestandteile, die die Abdeckung bilden, zu einer uniformen
Mischung zu mischen, jedoch niedrig genug ist, um die Aktivierung
jeglicher thermischer Katalysatoren am Düsenende des Extruders zu vermeiden.
Vorzugsweise weist der Extruder entlang des Gehäuses in Richtung des Düsenendes
einen oder mehrere Entlüftungsanschlüsse auf,
so dass ein Vakuum angewendet werden kann, um die eingeschlossene
Luft herauszulassen. Die Zusammensetzung wird durch eine angemessene
Düse (zum
Beispiel eine Strangdüse)
in einen Wasserbehälter
extrudiert, der die Stränge
ausreichend kühlt,
so dass sie in Granulate geschnitten werden können. Die Granulate werden
dann bei einer Temperatur getrocknet, die niedrig genug ist, um
eine Zusammenballung der Granulate zu verhindern, typischerweise
bei etwa 40°C
bis 60°C.
Die Granulate werden dann mit einem Einschneckenextruder extrudiert, der
eine Düse
aufweist, die konfiguriert ist, um die gewünschte Form für die Abdeckung
bereitzustellen. Die extrudierte Abdeckung kann dann zur späteren Verarbeitung
oder Benutzung in die gewünschte
Länge geschnitten
werden.
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Nachdem
die Abdeckungszusammensetzung in das gewünschte Profil geformt worden
ist, wird sie aktinischer und/oder thermischer Strahlung ausgesetzt,
um die Abdeckungszusammensetzung in die Stufe B zu versetzten (wenn
die Abdeckungszusammensetzung einen wärmehärtenden Bestandteil enthält). Vorzugsweise
wird die Abdeckungszusammensetzung sichtbarer Lichtstrahlung ausgesetzt,
um den Photoinitiator zu aktivieren und die Abdeckungszusammensetzung
in die Stufe B zu versetzen.
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Wahlweise
kann die Abdeckungszusammensetzung thermoformiert oder wärmebehandelt
werden, um die Form der ganzen oder eines Teils der Abdeckungszusammensetzung
nach der Profilextrusion und vor der Versetzung in die Stufe B umzuwandeln
oder zuzuschneiden.
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Die
resultierende Abdeckung kann mit einer schmelzfließfähigen Zusammensetzung
auf verschiedene Arten verbunden werden. Die Abdeckung und die schmelzfließfähige Zusammensetzung,
die in der Form getrennter Streifen oder Bänder vorliegen, können unter
Benutzung zum Beispiel einer im Handel erhältlichen Niprolle zusammen
laminiert werden. Wenn entweder die Abdeckung oder die schmelzfließfähige Zusammensetzung,
oder beide, klebrig oder druckempfindlich sind, ist der Lichtdruck
ausreichend, um die Bestandteile miteinander zu verbinden. Vorzugsweise
wird eine temporäre,
entfernbare Abdeckfolie auf die klebrige Oberfläche aufgebracht, um sie vor
Verunreinigungen zu schützen.
Im Gebrauch stellt die Klebrigkeit der schmelzfließfähigen Zusammensetzung
eine Haftung bereit, die ausreichend ist, die Bestandteile auf einer
Oberfläche zu
halten, bis das Band ausgehärtet
und permanent mit der Oberfläche
verbunden ist.
-
Wenn
weder die Abdeckung noch die schmelzfließfähige Zusammensetzung klebrig
ist, können
die Bestandteile durch Erhitzen einer oder der beiden Kontaktoberflächen auf
eine Temperatur, bei der die Oberfläche klebrig genug wird, um
eine Verbindung durch Anwendung von Lichtdruck zu bilden, miteinander
verbunden werden. Alternativ kann eine Verbindungsschicht benutzt
werden, um die beiden Bestandteile miteinander zu verbinden. Im
Gebrauch kann ein druckempfindlicher Klebstoff wahlweise auf einen
Teil oder auf die ganze untere oder unterste Oberfläche der
schmelzfließfähigen Zusammensetzung
aufgebracht werden, um den Gegenstand auf dem Substrat festzuhalten,
bis die schmelzfließfähige Zusammensetzung
komplett ausgehärtet
ist.
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Die
Abdeckung und die schmelzfließfähige Zusammensetzung
können
ebenfalls durch Coextrudieren der Abdeckung und der schmelzfließfähigen Zusammensetzung
verbunden werden, um ein einheitliches Band oder einen einheitlichen
Streifen zu bilden.
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Alternativ
kann die schmelzfließfähige Zusammensetzung
als einzelnes Element auf der Oberfläche angeordnet werden, auf
die der Gegenstand aufgebracht werden soll, und die Abdeckung zu
einem späteren Zeitpunkt
hinzugefügt
werden. Zum Beispiel kann die schmelzfließfähige Zusammensetzung auch als
Band aufgebracht oder als viskose Flüssigkeit, Paste oder Gel auf
die Oberfläche
gepumpt werden. Die Wärmeeinwirkung,
zum Beispiel bei einem Lackbrennofenzyklus, verbindet die Abdeckung
mit der schmelzfließfähigen Zusammensetzung.
-
Gebrauch
-
Die
oben beschriebenen Gegenstände
dienen der Abdichtung verschiedener Unterbrechungen wie Überlappungsnähten oder
-fugen, Stumpfnähten
oder -fugen; Vertiefungen oder Einkerbungen, Öffnungen, Schweißpunkten
und Fabrikationsfehler. Sie dienen insbesondere dem Abdichten von
Fugen, die im Boden eines Motorfahrzeugdachs ausgebildet sind. Bezüglich 12 wird
zuerst ein Gegenstand 10 gemäß der Erfindung, der dem in 1 und 4 gezeigten
Gegenstand ähnlich
ist, jedoch kein optionales Verbindungsmaterial 29 und
keine temporäre
Folie 30 aufweist, in einer Dachrinne 60 angeordnet.
Die Dachrinne 60 ist durch die Blechteile 62 und 64 (die
jeweils ein Gehäuseseitenblech
und ein Dachblech darstellen) ausgebildet, die durch einen Schweißpunkt 66 miteinander
verbunden sind und so eine Überlappungsfuge 68 bilden.
Die Erweiterungsabschnitte 26 und 28 sind so bemessen,
dass der Gegenstand 10 breiter ist als die Dachrinne. Die
Erweiterungsabschnitte sind jedoch flexibel genug, um sich den Konturen
der Dachrinne durch Eingriff anzupassen, vorzugsweise durch Eingriff
in einer bündigen
Konfiguration in die Innenfläche
der gegenüberliegenden
Seitenwände 70 und 72 der
Dachrinne 60. Auf diese Weise überbrückt der Gegenstand 10 die Überlappungsfuge 68 entlang
der Länge
der Dachrinne 60. Da der Gegenstand 10 breiter
ist als die Dachrinne, wird der Gegenstand 10 sicher innerhalb
der Dachrinne gehalten und hält
Verlagerungen sogar während
des Erhitzens stand.
-
Nach
Befestigung des Gegenstands 10 in der Dachrinne 60 wird
er lackiert, vorzugsweise in einem „on-line" elektrostatischen Vorgang, und dann
zum Beispiel unter Benutzung von „on-line" Lackbrenn- oder Lackhärteöfen für 20 bis
40 Minuten auf eine Temperatur erhitzt, die hoch genug ist, um zu
bewirken, dass die schmelzfließfähige Zusammensetzung 12 einen
Massefluss durchmacht und die Überlappungsfuge 68 abdichtet,
und die typischerweise bei 110°C
bis 200°C
liegt. Im Laufe des Erhitzens weichen die Erweiterungsabschnitte 26 und 28 auf,
so dass die Abdeckung 14 und der Gegenstand 10 mit
der Innenfläche
der Dachrinnenseitenwände
verbunden werden, was dazu beiträgt,
dass der Gegenstand während
des Schmelzabdichtungsvorgangs nicht reißt oder verlagert wird. Da
die Abdeckung jedoch in die Stufe B versetzt oder aus einem Thermoplastik
geformt wird, das eine hohe Deflektionstemperatur aufweist, ist
sie relativ starr und macht während
des Erhitzens keinen Massefluss durch. Auf diese Weise bewahrt die
Abdeckung während
des Erhitzens im Wesentlichen ihre Form.
-
Während des
Erhitzens verhindert die Abdeckung 14, dass in der Dachrinne,
die durch die schmelzfließfähige Zusammensetzung 12 verlagert
wird, Luft nach oben durch die schmelzfließfähige Zusammensetzung gefiltert
wird. Folglich reduziert die Abdeckung die Bildung von Defekten
wie Unebenheiten, Wellen und Kräuselungen
in der Oberfläche
der Endform auf ein Minimum und verhindert Lücken im Abdichtungsmaterial.
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Nach
dem Erhitzen wird die ganze Anordnung abgekühlt, woraus die Struktur resultiert,
die in 13 dargestellt ist, in der der
Gegenstand 10 mit der verbundenen Lackschicht 74 in
der Dachrinne 60 befestigt ist. Die schmelzfließfähige Zusammensetzung 12 füllt den
Bereich unterhalb der Abdeckung 14 aus und dichtet die Überlappungsfuge 68 ab.
-
Die
Erfindung wird nun mit Hilfe der folgenden, nicht einschränkenden
Beispiele weiter beschrieben.
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BEISPIELE
-
In
den Beispielen werden mehrere Markennamen und Abkürzungen
benutzt, die gemäß des folgenden Verzeichnisses
interpretiert werden können.
DynapolTM S 1227 – hydroxylfunktionelles, teilkristallines
Polyesterharz erhältlich
bei Hüls
America Inc., mit einem Schmelzpunkt von 99°C, einer Glasumwandlungstemperatur
von 13°C
und einer Schmelzfließrate
von 45 g/10 Minuten bei 160°C.
DynapolTM S 1359 – hydroxylfunktionelles, teilkristallines
Polyesterharz erhältlich
bei Hüls
America Inc., mit einem Schmelzpunkt von 88°C, einer Glasumwandlungstemperatur
von –16°C und einer
Schmelzfließrate
von 100 g/10 Minuten bei 160°C.
DynapolTM S 1402 – hydroxylfunktionelles, teilkristallines
Polyesterharz erhältlich
bei Hüls
America Inc., mit einem Schmelzpunkt von 92°C, einer Glasumwandlungstemperatur
von –12°C und einer
Schmelzfließrate
von 120 g/10 Minuten bei 160°C.
Polyesterharz
I – hydroxylfunktionelles,
teilkristallines Copolymer aus 50 Gew.-% Butandiol, 23 Gew.-% Terephtalsäure und
27 Gew.-% Sebacinsäure,
mit einem Schmelzpunkt von 116°C,
einer Glasumwandlungstemperatur von –40°C und einer Schmelzfließrate von
250 g/10 Minuten bei 160°C.
UnilinTM 700 – Mikrokristallinwachs
erhältlich
bei Petrolite Company.
ValoxTM 420SEO-8051 – 30 Gew.-%
glasverstärktes,
thermoplastisches Polybutylenterephtalat-Polyesterharz, erhältlich bei
General Electric Plastics.
Eisenkatalysatorpulver – Cp(Xylene)Fe+SbF6 –,
auch beschrieben als: (eta6-xylene)(eta5-cyclopentadienyl)Eisen(1+)hexafluoroantimonat – offenbart
in US-Patentschrift Nr. 5,089,536 (Palazotto). (Cp = Cyclopentadien).
AmicureTM CG 1200 – Dicyandiamidhärtemittel,
erhältlich
bei Air Products Company.
CurezolTM 2MZ-Azine – ein Imidazolhärtemittel
für Epoxidharze,
erhältlich
bei Air Products Company.
EponTM 828 – Bisphenol-A-Diclycidylether
(Epoxidäquivalentgewicht
von 185-192 g/eq), erhältlich
bei Shell Chemical Company.
EponTM 1001F – Bisphenol-A-Diclycidylether
(Epoxidäquivalentgewicht
von 525-550 g/eq), erhältlich
bei Shell Chemical Company.
AralditeTM ECN
1299 – Epoxidcresolnovolac-Harz
(Epoxidäquivalentgewicht
von 217-244), erhältlich
bei Ciba-Geigy Corporation.
Epoxidharz I – Bisphenol-A-encappedes, aliphatisches
Epoxidharz, wie in Beispiel 1 der US-Patentschrift Nr. 5,407,978
(Bymark et. al.) beschrieben.
MelinexTM 054 – behandelter,
biaxial gereckter Polyesterfilm erhältlich bei ICI Americas.
Cab-O-SilTM M5 – Kieselsäure erhältlich bei
Cabot Corp.
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Beispiel 1
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Eine
Abdeckungszusammensetzung wurde durch Mischen von 58 Teilen eines
hydroxylfunktionellen, teilkristallinen Polyesters (DynapolTM S1227), 20 Teilen eines zweiten hydroxylfunktionellen,
teilkristallinen Polyesters (DynapolTM S1359),
20 Teilen eines Epoxidharzes (EponTM 1001),
1 Teil eines Mikrokristallinwachses (UnilinTM 700)
und 1 Teil Eisenkatalysatorpulver in einem Berstorff-Doppelschneckenextruder
hergestellt. Die Gehäusetemperaturen
und Schneckengeschwindigkeiten wurden so eingestellt, dass die Schmelztemperatur unter
etwa 110°C
gehalten wurde, und die Temperaturen im Bereich von etwa 90°C bis 100°C lagen.
Die Zusammensetzung wurde durch eine Düse mit einem 2,54 cm breiten
Profil extrudiert, die einen Hauptabschnitt aufwies, der einen etwa
1,9 cm breiten Gehäuseabschnitt
für die
Abdeckung bereitstellte. Die Abdeckung dünnte so aus, dass sie gegenüberliegende,
sich lateral ausbreitende Flügel
in der Abdeckung bildete, wobei jeder Flügel etwa die gleichen Ausmaße aufwies.
Die Flügel
verjüngten
sich in der Stärke
abseits des Gehäuseabschnitts
auf eine Stärke
von etwa 0,25 mm an den Spitzen. Die untere Oberfläche der
Abdeckung war im Wesentlichen flach und die obere Oberfläche war
in einem konvexen Profil abgerundet. Der stärkste Teil der Abdeckung betrug
etwa 3 mm. Die Form der Abdeckung war der in 1 dargestellten
Form ähnlich.
Die extrudierte Abdeckung wurde in einem Wasserbehälter auf
etwa 30°C
abgekühlt.
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Beispiel 2-5
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Für Beispiel
2 wurde eine geflügelte,
wie in Verbindung mit Beispiel 1 beschriebene Abdeckung hergestellt,
außer
dass die Zusammensetzung 73 Teile DynapolTM S1227-Polyester, 25 Teile
EponTM 1001, 1 Teil UnilinTM 700-Mikrokristallinwachs
und 1 Teil Eisenkatalysatorpulver enthielt. Es wurde festgestellt,
dass die extrudierte Abdeckung nur eine geringe Düsenquellung
zeigte, so dass sich die Ausmaße
der Form der Abdeckung den Ausmaßen der Düse näherten. Ein etwa 25 cm langer
Streifen der Abdeckung wurde etwa zwei Wochen unter normalen Leuchtstofflampen
belassen, wonach die Abdeckung in die Stufe B versetzt wurde. Danach
wurde ein Ende des Streifens auf einer Heizplatte über einen
silikonbeschichteten Polyesterfilm gezogen, um das Ende aufzuweichen
und zu formen. Dies deutete darauf hin, dass die Abdeckung nach
dem Versetzen in die Stufe B unter Hitze und Druck noch immer formbar
war. Die geformte Abdeckung wurde dann in einem Ofen bei 177°C 30 Minuten
lang erhitzt. Es gab keine Hinweise auf einen Massefluss in der
Probe, was darauf schließen
ließ,
dass die Abdeckung ausreichend in die Stufe B versetzt worden war,
um ihre Form zu bewahren. Die Abdeckung konnte vor dem Erhitzen
im Ofen lackiert werden.
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Eine
schmelzfließfähige Zusammensetzung
(bezeichnet als Abdichtungsmaterial A) wurde durch Mischen von 10
Teilen EponTM 828-Epoxidharz, 30 Teilen
Epoxidharz I, 7 Teilen Dicyandiamid, 3 Teilen 2MZ-Azin, 0,9 Teilen
UnilinTM 700 und 59,1 Teilen DynapolTM S 1402 hergestellt. Die Zusammensetzung
wurde als 1,0 mm dickes Blech auf eine silikonbeschichtete Abdeckfolie
unter Benutzung eines wie in Verbindung mit Beispiel 1 beschriebenen
Doppelschneckenextruders extrudiert. Das Blech wurde dann in 1,27
cm breite Streifen des Abdichtungsmaterials A geschnitten.
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Bezüglich Beispiel
3 wurde die Abdeckung der Stufe B aus Beispiel 2 durch gleichzeitiges
Erhitzen des Abdichtungsmaterials A und der Abdeckung mit einer
Heizpistole und durch Pressen der Abdeckung auf das Band auf das
Abdichtungsmaterialband laminiert.
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Bezüglich Beispiel
4 wurde eine verstärkte
Version des Abdichtungsmaterials A durch Extrudieren der Zusammensetzung,
die zur Bereitstellung des Abdichtungsmaterials A benutzt wurde,
auf einen behandelten Polyesterfilm (MelinexTM 054)
hergestellt. Dann wurde die untere Oberfläche der Abdeckung der Stufe
B aus Beispiel 2 mit einer Heizpistole erhitzt und auf den Polyesterfilm
laminiert, um einen verstärkten
Gegenstand herzustellen, der die Abdeckung, den Polyesterfilm und
die schmelzfließfähige Zusammensetzung
umfasste.
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Bezüglich Beispiel
5 wurde ein Streifen des Abdichtungsmaterials A mit einer Heizpistole
derart erhitzt, dass die Oberfläche
klebrig war, und dann wurde ein Streifen einer eloxierten Aluminiumfolie
(4 mm dick, 12,7 mm breit, 25 cm lang) auf die klebrige Oberfläche laminiert.
Die untere Oberfläche
der Abdeckung der Stufe B aus Beispiel 2 wurde danach erhitzt und
auf die Aluminiumfolie laminiert.
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Die
Beispiele 3-5 wurden dann in einer simulierten Dachrinne angeordnet,
die durch Punktschweißung von
zwei 30 cm langen, L-förmigen
Stabeisen bereitgestellt wurde, um einen U-förmigen Kanal zu bilden, der etwa
1,3 cm breit und 1,3 cm tief war. Die Dachrinnen wurden mit den
darin angeordneten Gegenständen
12 Minuten in einem Ofen bei 177°C
gebrannt. In jedem Fall floss die Abdichtungsmaterialschicht derart,
dass die Fuge abgedichtet wurde, die Unregelmäßigkeiten des Blechs waren
durch die Abdeckungsschicht nicht sichtbar und die Abdeckung bewahrte
im Wesentlichen ihre Originalprofilform. Die kombinierte Anordnung,
die die Abdeckung und die Dachrinne umfasste, konnte vor dem Erhitzen
im Ofen lackiert werden.
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Beispiel 6
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Eine
Abdeckungszusammensetzung wurde durch Mischen von 20 Teilen EponTM 1001-Epoxidharz, 78 Teilen DynapolTM S1227-Polyesterharz, 1 Teil UnilinTM 700-Mikrokristallinwachs
und 1 Teil Eisenkatalysatorpulver hergestellt. Die Zusammensetzung
wurde unter Benutzung eines Baker-Perkins-Doppelschneckenextruders
in eine Abdeckung extrudiert, die das in Beispiel 1 beschriebene
Profil aufwies. Die Extrusionsbedingungen waren die gleichen wie
die in Verbindung mit Beispiel 1 beschriebenen. Die extrudierte
Abdeckung wurde in einem Wasserbehälter abgekühlt.
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Nach
dem Trocknen wurde ein 15,2 cm langer Streifen der Abdeckung auf
das verstärkte
Abdichtungsmaterial A laminiert, das wie in Beispiel 4 beschrieben
unter Benutzung einer Heizpistole hergestellt wurde, um die untere
Oberfläche
der Abdeckung auf einen klebrigen Zustand zu erwärmen.
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Der
Gegenstand, der die Abdeckungszusammensetzung, die Aluminiumfolienschicht
und das schmelzfließfähige Abdichtungsmaterial
umfasste, wurde einer superaktinischen Lampe (Black Ray Lamp Model
Nr. XX-15L, von
UVP Inc., San Gabriel, California, ausgestattet mit zwei Glühbirnen,
Model TLD15W/03 von Phillips B.V., die Niederlande) in einer Entfernung
von 2,54 cm ausgesetzt, um den Katalysator zu aktivieren und die
Abdeckungszusammensetzung in die Stufe B zu versetzen. Der Gegenstand
mit der Abdeckung der Stufe B wurde dann in einer simulierten Dachrinne
angeordnet, die durch Zusammenschweißen von zwei 30,5 cm langen,
L-förmigen Stahlteilen
hergestellt wurde, um einen U-förmigen Kanal
zu bilden, der eine Überlappungsfuge
im Boden des Kanals aufwies. Die Stahlteile wurden leicht verdreht,
so dass ein Ende des Kanals 12,7 mm breit und das andere Ende etwa
25,4 mm breit war. Die Tiefe des Kanals betrug 12,7 mm. Der Kanal
wurde mit dem Gegenstand 30 Minuten bei 177°C in einem Ofen gebrannt. Nach
dem Abkühlen
wurde die Probe untersucht. Die Abdeckung bewahrte im Wesentlichen
ihr Originalprofil, zeigte sehr saubere und gerade Linien und wies
eine gute ästhetische
Erscheinung auf. Die Abdichtungsmaterialschicht schmolz und floss
so, dass die Fuge in dem Kanal effektiv abgedichtet, jedoch im Wesentlichen
auf den Bereich unter der Abdeckung begrenzt wurde. Die kombinierte
Anordnung, die die Abdeckung und die Dachrinne umfasste, konnte
vor dem Erhitzen im Ofen lackiert werden.
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Beispiel 7
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Eine
Abdeckungszusammensetzung wurde durch Mischen von 62,5 Teilen Polyesterharz
I, 26,8 Teilen EponTM 1001-Epoxidharz, 0,9 Teilen
Eisenkatalysatorpulver, 0,9 Teilen UnilinTM 700-Mikrokristallinwachs
und 8,9 Teilen Cab-O-SilTM M5-Kieselsäure in einem
Doppelschneckenextruder wie in Verbindung mit Beispiel 1 beschrieben
hergestellt. Die Zusammensetzung wurde dann sowohl als eine in Beispiel
1 beschriebene Abdeckung als auch durch eine Strangdüse extrudiert.
Die Abdeckung wurde in einem Wasserbehälter abgekühlt, > getrocknet und auf eine Rolle gewickelt.
Die Stränge
wurden im Wasserbad abgekühlt
und dann zur späteren Extrusion
in eine Abdeckung in Granulate zerkleinert.
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Beispiel 8-10
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Die
Abdeckungszusammensetzungen für
die Beispiele 8 und 9 wurden wie folgt hergestellt. Rohmaterialien
wurden in einem Bandschneckenmischer als Gemenge gemischt (unter
Benutzung der Zusammensetzung, die unten in Tabelle 1 gezeigt wird,
in der die Mengen in Teilen angegeben sind) und in einen Extruder mit
einem Beschicker gefördert.
Die Formulierungen wurden bei einer durchschnittlichen Beschickungsrate von
35 Kilogramm/Stunde unter Benutzung eines Doppelschneckenextruders
von Werner & Pfleiderer schmelzverarbeitet,
der gleichsinnig drehend ist und einen Schneckendurchmesser von
53 mm und sechs Zonen aufweist. Die Schneckengeschwindigkeit lag
bei 85 rpm, die Zonentemperaturen im Bereich von 10°C bis 90°C und die
Düsentemperatur
bei 90°C.
Ein Verbundmaterial wurde durch eine viersträngige Düse in einen Umlaufwasserbehälter bei
einer Temperatur von 15°C
extrudiert. Die Stränge
wurden luftgetrocknet, mit Talk bestäubt und dann granuliert, gemischt
und zur Extrusion verpackt.
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Eine
Abdeckungszusammensetzung für
Beispiel 10 wurde wie folgt hergestellt. In neun kleine Metallbehälter wurden
69 g Polyesterharz I und 30 g AralditeTM ECN
1299-Epoxidharz gewogen. Alle neun Behälter wurden etwa 30 Minuten
in einem Ofen bei 120°C
erhitzt, bis das Material geschmolzen war. Das Material wurde in
jedem Behälter
per Hand gerührt
und dann weitere 15 Minuten im Ofen erhitzt. Während dieser Zeit wurde eine
Bürstenstreichmaschine
auf eine Temperatur von etwa 80° C
erhitzt. Eine herkömmliche
silikonbeschichtete Polyesterabdeckfolie wurde durch die Bürstenstreichmaschine
gewunden und die Lücke
wurde auf 1 mm festgesetzt. Danach wurde jeder Behälter einzeln
aus dem Ofen geholt, 1 g Eisenkatalysatorpulver hinzugegeben und
per Hand vermischt, und die Mischung wurde mit der heißen Bürstenstreichmaschine
beschichtet. Neun Handbreiten mit jeweils 100 g wurden hergestellt.
Nachdem die Handbreiten abgekühlt
waren, wurden sie unter Benutzung eines Papierschneiders und einer
Schere in 2 bis 5 mm breite Streifen geschnitten. Diese Streifen
wurden dann unter Benutzung des Granulierers Model Nr. 304 von Jetro
Division, Bay City, Michigan, in Granulate geschnitten.
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Die
Abdeckungen wurden dann unter Benutzung der Granulate aus den Beispielen
8 bis 10 hergestellt. Für
jedes Beispiel wurden die Granulate geschmolzen und unter Benutzung
einer KillionTM-Einschneckenextruder-Schnecke (Killion
Extruders, Inc., Davis-Standard Corporation, Cedar Grove, New Jersey),
die einen Schneckendurchmesser von 32 mm und drei Zonen aufwies
und mit einer 2-Stufen-Schnecke konfiguriert war, in eine Profilabdeckung
extrudiert. Diese Schneckenkonfiguration bestand der Reihe nach
aus den folgenden Zonen: Beschickung, Komprimierung, Messung, Einschränkung, Dekomprimierung,
Entgasung, Komprimierung und Messung. Unter Benutzung dieser Konfiguration
wurden die Granulate in der ersten Stufe geschmolzen und die Schmelze
in der zweiten Stufe abgekühlt.
Es wurde keine Entgasung vorgenommen. Der Extruder wurde mit einer
Profildüse
ausgestattet, die eine Abdeckung hervorbrachte, die im Wesentlichen
die in 9 gezeigt Form und die in Tabelle 2 angegebenen
Ausmaße
aufwies. Der Extruder wurde bei 25 rpm betrieben und die Beschickungsrate
der Abdeckungszusammensetzung betrug etwa 3,3 kg/h. Die Extruderzonen
und die Düse
wurden auf die folgenden Temperaturen festgesetzt: Zone 1 = 120°C, Zone 2
= 120°C,
Zone 3 = 55°C und
die Düse
= 113°C.
Die Schmelztemperatur lag bei etwa 90°C für alle drei Zusammensetzungen.
Die Gewebegeschwindigkeit, die mit einem Abzieher eingestellt wurde,
lag bei 0,5 m/Minute. Die Abdeckung wurde von der Düse in einen
21°C warmen
Umlaufwasserbehälter
extrudiert. Sowohl der Wasserbehälter
als auch der Gewebeabzieher waren von Killion Extruders, Inc. Die
Entfernung von der Düse
zur Wasserbehälteröffnung betrug
etwa 1,5 cm. Der Wasserstand wurde so eingestellt, dass nur sehr
wenig Wasser aus der Öffnung lief.
Die Abdeckung wurde dann in Längen
von etwa 40 cm geschnitten und gesammelt.
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Die
Abdeckungen der Beispiel 8 bis 10 wurden dadurch in die Stufe B
versetzt, dass die extrudierten Profilformen einem 500-Watt-Wolfram-Halogen-Flutlicht
(#2V623 von Dayton Electrical Mfg. Co., Chicago, Illinois) ausgesetzt
wurden. Die Lichtquelle wurde 13 cm von der obersten Oberfläche der
Abdeckung angeordnet und jede Abdeckung wurde dem Licht 30 Sekunden
lang von jeder Seite ausgesetzt. Die Formen wurden dann 17 Stunden
lang in einem Ofen bei 70°C
angelassen. Die Alterungstemperatur lag unter dem Schmelzpunkt der
teilkristallinen Abdeckungszusammensetzung. Eine Abdeckung jeder
der Beispiele 8 bis 10 wurde in einem Ofen bei 150°C 20 Minuten
lang erhitzt und dann visuell untersucht. Alle drei Abdeckungen
bewahrten ihre Form während
des Brennvorgangs bei hohen Temperaturen, was darauf hinweist, dass
sie die Stufe B erreicht hatten, bevor sie im Ofen angeordnet wurden.
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In
einem alternativen Verfahren wurde die Abdeckung aus Beispiel 8
während
des Extrusionsvorgangs dem gleichen 500-Watt-Wolfram-Halogen-Flutlicht
ausgesetzt. Das Licht wurde in einer Entfernung von 19 cm von der
extrudierten Fläche
angeordnet. Das 19 cm breite Licht deckte den Platz zwischen der
Extruderdüse und
dem Wasserbehälter
ab und erstreckte sich über
einen Abschnitt des ersten Fachs des Wasserbehälters. Die Lichtquelle bestrahlte
die Abdeckung bei einer Gewebegeschwindigkeit von 0,5 m/Minute für etwa 23
Sekunden. Die Abdeckung wurde dann 17 Stunden in einem Ofen bei
70°C angelassen.
Nach dem 20minütigen Brennvorgang
bei 150°C
bewahrte die Abdeckung ihre Form nach Erhitzen und folgendem Abkühlen.
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Eine
schmelzfließfähige Abdichtungszusammensetzung
(bezeichnet als Abdichtungsmaterial B) wurde wie folgt hergestellt.
In einen kleinen Metallbehälter
wurden 59 g DynapolTM S1402, 1 g UnilinTM 700, 15 g EponTM 828
und 15 g Epoxidharz I gewogen. Der Behälter wurde etwa 30 Minuten
in einem Ofen bei 177°C erhitzt,
bis das Material geschmolzen war. Das Material wurde per Hand gerührt und
weitere 15 Minuten im Ofen erhitzt. Die Probe wurde dann aus dem
Ofen entfernt und die Ofentemperatur wurde auf 120°C herabgesetzt.
Als die Ofentemperatur 120°C
erreichte, wurde die Probe wieder im Ofen erhitzt. Während dieser
Zeit wurde eine Bürstenstrichmaschine
auf eine Temperatur von etwa 80° C
erhitzt. Eine herkömmliche
silikonbeschichtete Polyesterabdeckfolie wurde durch die Bürstenstrichmaschine
gewunden und die Lücke
auf 1 mm festgesetzt. Dann wurde der Behälter aus dem Ofen entfernt
und eine Mischung aus 7 g CG-1200 Dicyandiamid und 3 g CurezolTM 2MZ-Azin-Imidazol hinzugegeben und per
Hand gemischt. Die Mischung wurde dann mit der heißen Bürstenstrichmaschine
beschichtet, so dass eine Handbreite hergestellt wurde. Als die
Handbreite abgekühlt
war, wurde sie von der Abdeckfolie entfernt und mit einer Rasierklinge
in angemessen breite Streifen geschnitten.
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Nach
dem Versetzen in die Stufe B wie vorstehend beschrieben, wurden
die Abdeckungen aus den Beispielen 8 bis 10 durch Erhitzen der Abdeckungen
mit einer Heißluftpistole
und folgendem Drucklaminieren der Abdichtungsstreifen auf die heißen Oberflächen der
Abdeckungen zu Streifen aus Abdichtungsmaterial B laminiert. Nach
dem Abkühlen
konnten die Abdichtungsstreifen nicht leicht von den Abdeckungen
entfernt werden. Jede Abdeckungsabdichtungskonstruktion wurde in
einer simulierten Dachrinne angeordnet, die der in Verbindung mit
Beispielen 3 bis 5 beschriebenen Dachrinne ähnlich ist, und die Konstruktion
wurde bei 150°C für 25 Minuten
gebrannt. Eine visuelle Untersuchung jeder Probe zeigte, dass das
Abdichtungsmaterial geschmolzen war, in die Fuge geflossen war und
die Fuge abgedichtet hatte, dass die Abdeckung fest mit dem Boden
der Fuge verbunden war, dass die Flügel der Abdeckungen an der
Fugenwand hafteten, und dass sich die Ausmaße der Abdeckung nicht verändert hatten.
Die kombinierte Anordnung, die die Abdeckung und die Dachrinne umfasst,
konnten vor dem Erhitzen im Ofen lackiert werden.
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Beispiel 11
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Eine
Abdeckungszusammensetzung wurde durch Trocknen von ValoxTM 420SEO-8051 und thermoplastischen Polyesterharzgranulaten
für 12
Stunden bei 107°C
und durch Abkühlen
bei Raumtemperatur hergestellt. Die getrockneten Granulate wurden
unter Benutzung eines HPM-Einschneckenextruders, der einen Schneckendurchmesser
von 4,45 cm aufwies und bei 33 rpm mit Halsabkühlung bei Zonentemperaturen
im Bereich von 200°C
bis 240°C
betrieben wurde, in eine geformte Abdeckung extrudiert. Ein Streifen
des Abdichtungsmaterials B (oben beschrieben), der die Ausmaße 30 cm
mal 1 cm aufwies, wurde durch Erhitzen der Abdeckung mit einer Heißluftpistole
und durch Presslaminieren des Streifens aus Abdichtungsmaterial
B auf die heiße
Oberfläche
der Abdeckung auf die Abdichtung laminiert. Die resultierende Konstruktion
wurde in einer Dachrinne angeordnet, die der in Verbindung mit Beispiel
6 (außer
dass diese Dachrinne eine uniforme Breite von etwa 38 mm aufwies)
beschriebenen Dachrinne ähnlich
ist, um eine Anordnung zu bilden. Eine 0,15 mm dicke Schicht der
Art BASF Primer U28RK035 wurde über
die Anordnung und über
die Innenwände
der Fuge zerstäubt.
Die Anordnung wurde bei 154°C
gebrannt, um den Primer auszuhärten,
und dann auf Raumtemperatur abgekühlt. Eine 0,508 mm dicke Schicht
der Art DuPont Generation® III Basecoat 692-DT068 (F45366) wurde
zerstäubt
und 5 Minuten lang bei Umgebungstemperatur konditioniert, und danach
wurde eine 0,508 dicke Schicht der Art DuPont Generation® III
Clearcoat RKF45500 aufgebracht. Die Anordnung wurde bei 143°C 25 Minuten
lang gebacken. Die lackierte Form wies laut Messung mit Hilfe des
Gittermuster-Adhesionstests
eine 100 %ige Haftung auf. (Die lackierte Oberfläche der Abdeckung wurde mit
einem Messer gittermusterförmig
in kleine Rechtecke geschnitten. Ein Stück druckempfindliches Filament-Klebeband wurde mit starkem
Fingerdruck auf das Gittermuster aufgebracht. Das Band wurde dann
schnell von der Abdeckung abgezogen. 100 % zeigten an, dass keine
der gittermusterförmigen
Rechtecke entfernt wurden.) Die visuelle Untersuchung zeigte, dass
das Abdichtungsmaterial geschmolzen war, in die Metallfuge geflossen
war und die Metallfuge abgedichtet hatte, die Form fest mit dem
Metallsubstrat verbunden war und sich die Ausmaße der Form nicht verändert hatten.
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Andere
Ausführungsformen
sind in den folgenden Ansprüchen
enthalten.