WO2019101819A1 - Klebeelement, damit verschlossene öffnung, wie ein konstruktionsloch, ein karosserieloch, ein lackablaufloch und/oder eine lackablauföffnung, und system aus klebeelement und trägerelement - Google Patents

Klebeelement, damit verschlossene öffnung, wie ein konstruktionsloch, ein karosserieloch, ein lackablaufloch und/oder eine lackablauföffnung, und system aus klebeelement und trägerelement Download PDF

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adhesive
rubber
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Zdislaw Kornacki
Christian Hardt
Frederick Schwab
Wolf-Peter Sander
Sebastian Beutel
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Sika Technology Ag
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Definitions

  • the present invention relates to an adhesive member, an opening, such as a
  • Construction hole Construction hole, a body hole, a paint drain hole and / or a
  • Paint drain opening, and a system of adhesive element and support element Paint drain opening, and a system of adhesive element and support element.
  • Such adhesive elements are known for example from the publication DE 10 2008 050 772 A1 and are preferably used for closing
  • Construction hole Construction hole, a body hole, a paint drain hole and / or a
  • Paint drain opening for example, during further manufacturing steps and especially in the finished state of the vehicle body, permanently close, there are increased demands on this type of adhesive element.
  • the adhesive element should be thermal and opposite in
  • Dipcoating (KTL) coated body surface can adhere without suffering in the long term, a significant loss of adhesion. Desirable are also thixotropic properties, thermoreactivity, the tightness of liquid media, especially for aqueous solutions, as well as a certain
  • the adhesive element if it closes a production-related opening, the highest possible compressive force can be assigned. It is therefore an object of the present invention to provide an adhesive element which satisfies the aforementioned requirements, in particular with regard to the media resistance and the compressive force.
  • an adhesive element comprising
  • the self-adhesive sealant comprises a thermoactive, d. H. a thermoreactive, or thermally activated, d. H. thermo-crosslinked, rubber composition is.
  • Rubber composition as a sealing compound the desired properties, in particular with regard to the tightness of the bond, the
  • the thermo-activated and thus crosslinked rubber composition is rubber-like (comparable to a tire material).
  • a compressive force of more than 300 N, in particular more than 400 N and even more 500 N, and a higher adhesion compared to the adhesive elements known from the prior art can be achieved with the rubber composition according to the invention.
  • the adhesive member may be configured such that adhesion of the adhesive member is substantially temperature independent and insoluble in fuel media, mineral and synthetic oils, as well as
  • cold-resistant adhesive element can be realized with the thermo-active or thermo-activated rubber composition as a sealing compound.
  • Rubber composition preferably to understand such a rubber composition, which receives the desired properties after supplying thermal energy, for example by heating or heating.
  • thermal energy preferably denotes the state of the rubber composition before the introduction of thermal energy and "thermoactivates" the state of the rubber composition after the introduction of thermal energy.
  • the adhesive element is preferably one that is provided for closing production-related openings in a vehicle body.
  • the adhesive element for this purpose is pad-shaped or strip-shaped and is arranged in time prior to assembly on a support element, a so-called. Liner.
  • thermo-active or the thermally activated rubber composition is multi-component, d. H. is composed of several constituents, in particular different types of rubber.
  • thermocrosslinkable or thermo-crosslinked substances the thermoactive rubber composition is partially or fully cured.
  • the adhesive element is configured such that the adhesive element is thermo-activated in the manufacturing process of a vehicle body, i. H. that the thermal energy is added during the manufacturing process.
  • the supply of thermal energy occurs along with the painting or drying of the body. This allows the curing of the rubber composition in the manufacturing process of
  • thermoactive rubber composition is configured or
  • thermoactive rubber composition composed, d. H. adapted to the thermoactive rubber composition at temperatures that occur in a particular manufacturing step
  • thermoactivate d. H. convert into a thermally activated state leaves.
  • the cover layer comprises a metal layer, in particular a corrosion-protected metal layer, a plastic layer and / or a
  • Nonwoven layer comprises.
  • the cover layer an advantageous dimensional stability of the adhesive element can be achieved and the sealing compound is protected by the cover layer in the mounted state.
  • the metal layer has a thickness of between 0.1 and 1 mm, preferably a thickness of between 0.1 and 0.5, and particularly preferably a thickness of 0.2 mm, in the direction of the layering.
  • the cover layer has an aluminum layer which is provided on both sides with a conversion layer of zirconium Zr and / or a coating,
  • the rubber composition is configured such that, in particular
  • thermo-activated state by heating over a residence time lasting above a threshold temperature.
  • the temperature threshold is above 135 ° C, preferably above 140 ° C and more preferably above 160 ° C and the residence time is substantially 30 minutes and / or more than 20 minutes.
  • thermoactive rubber composition comprises a first type of rubber, a second type of rubber, a hydrocarbon resin, an organic crosslinker, a catalyst, a dye, a thermal stabilizer and / or a dehumidifier.
  • a thermo-active rubber compound having the desired properties can be realized in a targeted manner.
  • the thermoactive rubber composition comprises a filler.
  • a ratio of a proportion of rubber to the proportion of fillers prefferably has a value between 0.3 and 0.8, preferably between 0.4 and 0.7 and particularly preferably between 0.45 and 0.6.
  • a proportion of a first type of rubber is between 5% and 25%, preferably between 6 and 15% and particularly preferably between 7% and 10%,
  • a proportion of a second type of rubber is between 10% and 45%, preferably between 15 and 30% and more preferably between 18% and 23%, and / or
  • a proportion of the filler is between 40% and 70%, preferably
  • the adhesive element has a compressive force of 300 to 900 N. This advantageously makes it possible to provide an adhesive element which advantageously withstands not only the usual mechanical pressure loads which occur in the manufacturing process of a vehicle body and which act on the adhesive element closing the opening in the installed state, but also those during use by the end customer. To determine the push-through force, a so-called high heel shoe test is preferably used
  • a so-called 500 mm water column test is used.
  • the rubber composition is sulfur-free. As a result, it is advantageously possible to provide an essentially odorless adhesive element.
  • a further subject of the present invention is a method for the production of an adhesive element, in particular an adhesive element according to the invention, comprising the steps:
  • an adhesive element comprising a cover layer and a self-adhesive sealing compound with a thermoactive or thermally activated rubber composition
  • thermoactive rubber composition in a thermo-activated rubber composition.
  • Composition forming components in a mixing device, preferably in a kneading device, be mixed or mixed. It is particularly provided that the first type of rubber, the second Rubber, the resins, the mineral and organic fillers and / or small components are kneaded to a homogeneous and relatively high-viscosity mass. The components are before or during the
  • Melting process heated After completion of a mixing time, in particular a predetermined mixing time, and a cooling to a temperature between 80 ° C and 120 ° C, preferably to a temperature between 90 ° C and 120 ° C and more preferably to a temperature between 95 ° C and 115 ° C are mixed with the components mixed together or kneaded in an extruder, in particular an external extruder, with reactive components and / or catalysts.
  • thermoactive mass is discharged from the extruder, particularly to a cooled liner.
  • the mass extruded onto the liner is formed into a film by means of a doctor blade.
  • the transferred in film form self-adhesive thermo-active material is then laminated with a cover layer, in particular a cover layer of painted aluminum.
  • the adhesive elements are punched. The stamped adhesive elements can then be used as automatically applicable, self-adhesive closures of construction holes of the car body.
  • Another object of the present invention is an opening
  • Construction hole Construction hole, a body hole, a paint drain hole and / or a
  • Another object of the present invention is a system of
  • Fig. 4 is a graph of a torque in
  • Fig. 5 is a graph of a degree of crosslinking in
  • Fig. 6 is a graphical representation of a pushing force in
  • FIG. 1 shows an adhesive element 1 according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • these are such adhesive elements 1, for example in the form of adhesive strips or
  • Essential components are a cover layer and a self-adhesive sealing compound.
  • the adhesive member 1 is configured pad-shaped, ie, the cover layer surrounds the sealing compound dome-shaped.
  • the cover layer 7 is a primary layer, for example a metal layer 5 such as an aluminum layer.
  • the metal layer 5 in the layering direction has a thickness between 0.1 and 1 mm, preferably a thickness between 0.1 and 0.5 and particularly preferably a thickness of 0.2 mm.
  • a conversion layer 4 preferably a zirconium (Zr) conversion layer 4 on.
  • the conversion layer 4 completely surrounds the metal layer 5 on both sides.
  • the cover layer 7 is further completed on both sides with a coating 6, wherein the coating 6, for example, cured, matte and black.
  • the adhesive element 1 is thereby automatically separated, if necessary, for example by means of a robot from the carrier element 3 and then automatically attached to a component, for example to a body of a vehicle attached.
  • the carrier element 3, the so-called liner, is in particular as
  • Adhesive elements 1 are applied.
  • the carrier element 3 is formed from paper, polyethylene or as a polyethylene terephthalate film with anti-adhesion layer.
  • the sealing compound is limited in a storage state to one side of the cover layer 7 and to the other side of the support member 3.
  • these adhesive elements 1 are preferably glued in the context of the manufacturing process in order to avoid, for example, the leakage of liquids, the adhesive elements 1 must have a corresponding adhesiveness and adhesion resistance, which it the adhesive elements 1 despite the in the
  • a load-resisting adhesive element 1 can be provided when as
  • thermo-active or thermo-activated rubber composition 2 is used.
  • the person skilled in the art understands, under a thermo-active or thermo-crosslinkable rubber composition 2, that which can be converted into the desired state by adding thermal energy and under a thermally activated rubber compound 2, one which has already been supplied with thermal energy in the desired final state.
  • thermoactive high viscosity, thixotropic intermediate mass, d. H. a thermoactive
  • Rubber composition mixed together or kneaded.
  • the intermediate mass is advantageous for a squeegee or
  • the intermediate mass preferably has a density of between 1.3 and 1.8 g / cm 3 .
  • the intermediate mass is characterized by a measured at 120 ° C and a shear rate of 20 1 / s dynamic viscosity of 100 to 140 Pas, a torque of 30-50 mNm, a peel resistance at 100 mm / min from 4 to 9 N / cm and a heat resistance up to 240 ° C.
  • the adhesive element 1 For the production of the adhesive element 1, the self-adhesive film, the
  • FIG. 3 is a graph of a degree of cure
  • Dwell time understood that duration over which the intermediate mass, d. H. the thermoactive rubber compound exposed to the corresponding temperature.
  • the closed box in the graph limits the area in which the intermediate mass for the corresponding combination of temperature and
  • FIG. 4 shows a graph of a torque as a function of a temperature.
  • the value of the torque which increases with temperature and time, illustrates the beginning and the course of the crosslinking reaction, which causes an increase in the viscosity and thus leads to an increase in the torque.
  • FIG. 5 is a graphical representation of a degree of crosslinking in FIG.
  • FIG. 6 is a graphical representation of a compressive force in FIG.
  • the compressive force is a measure of the force that is required to remove the adhesive element 1 from production-related openings, for example, an opening in the vehicle body, and thus to be understood as a measure of the adhesiveness and the sealing capacity of the adhesive member.
  • the adhesive member 1 with the thermally activated rubber composition 2 has a compressive force between 450 and 1200 N. Furthermore, the tightness of the adhesive element 1 when closing an opening for a 500 mm
  • Brake fluids alcohol, organic solvents, diluted acids and alkalis, water and aqueous solutions.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung schlägt ein Klebeelement (1) vor, umfassend eine Deckschicht (7) und eine selbstklebende Abdichtungsmasse, wobei die selbstklebende Abdichtungsmasse eine thermoaktive oder thermoaktivierte Kautschukmasse (2) ist.

Description

KLEBEELEMENT, DAMIT VERSCHLOSSENE ÖFFNUNG, WIE EIN
KONSTRUKTIONSLOCH, EIN KAROSSERIELOCH, EIN LACKABLAUFLOCH
UND/ODER EINE LACKABLAUFÖFFNUNG, UND SYSTEM AUS KLEBEELEMENT
UND TRÄGERELEMENT
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Klebeelement, eine Öffnung, wie ein
Konstruktionsloch, ein Karosserieloch, ein Lackablaufloch und/oder eine
Lackablauföffnung, und ein System aus Klebeelement und Trägerelement.
Solche Klebeelemente sind beispielsweise aus der Druckschrift DE 10 2008 050 772 A1 bekannt und dienen bevorzugt zum Verschließen von
produktionsbedingten Öffnungen, z. B. in einer Fahrzeugkarosserie. Wesentliche Bestandteile dieser Klebeelemente sind eine Deckschicht und eine selbstklebende Abdichtungsmasse. Da das Klebeelement die Öffnungen, wie ein
Konstruktionsloch, ein Karosserieloch, ein Lackablaufloch und/oder eine
Lackablauföffnung, beispielsweise während weiterer Fertigungsschritte und besonders im gefertigten Zustand der Fahrzeugkarosserie, dauerhaft verschließen soll, bestehen erhöhte Anforderungen an diese Art von Klebeelement.
Insbesondere sollte das Klebeelement thermisch und gegenüber im
Fertigungsprozess verwendeten Prozessmedien sowie gegenüber den im
Fertigungsprozess der Fahrzeugkarosserie herrschenden Temperaturen und Belastungsdauern beständig sein. Zudem sollte das Klebeelement auf
Karosserieoberflächen, insbesondere auf einer mit einer kathodischen
Tauchlackierung (KTL) beschichteten Karosserieoberfläche, haften können, ohne dabei auf Dauer einen wesentlichen Haftkraftverlust zu erleiden. Gewünscht sind zudem thixotrope Eigenschaften, Thermoreaktivität, die Dichtheit für flüssige Medien, insbesondere für wässrige Lösungen, sowie eine gewisse
Witterungsbeständigkeit im gefertigten Zustand der Fahrzeugkarosserie.
Von erheblicher praktischer Bedeutung ist ebenfalls, dass dem Klebeelement, wenn es eine produktionsbedingte Öffnung verschließt, eine möglichst hohe Durchdruckkraft zugeordnet werden kann. Es ist somit eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Klebeelement bereitzustellen, das den vorgenannten Forderungen, insbesondere in Hinblick auf die Medienbeständigkeit und Durchdruckkraft, genügt.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Klebeelement gemäß Anspruch 1 , und ein Verfahren gemäß Anspruch 10. Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie der Beschreibung und den beigefügten Figuren.
Erfindungsgemäß ist ein Klebeelement vorgesehen, umfassend
eine Deckschicht und
eine selbstklebende Abdichtungsmasse,
wobei die selbstklebende Abdichtungsmasse eine thermoaktive, d. h. eine thermoreaktive, oder thermoaktivierte, d. h. thermovernetzte, Kautschukmasse ist.
Gegenüber dem Stand der Technik hat es sich in überraschender Weise herausgestellt, dass sich mit einer thermoaktiven bzw. thermoaktivierten
Kautschukmasse als Abdichtungsmasse die gewünschten Eigenschaften, insbesondere in Hinblick auf die Dichtheit der Verklebung, die
Medienbeständigkeit und Durchdruckkraft, gezielt einstellen bzw. realisieren lassen. Dabei ist die thermoaktivierte und damit vernetzte Kautschukmasse gummiartig (vergleichbar mit einem Reifenmaterial). Insbesondere lässt sich mit der erfindungsgemäßen Kautschukmasse eine Durchdruckkraft von mehr als 300 N, insbesondere mehr als 400 N und sogar mehr 500 N und eine im Vergleich zu den aus dem Stand der Technik bekannten Klebeelementen höhere Adhäsion erzielen. Dabei kann eine dauerhafte Abdichtung einer Öffnung bzw. eines Lochs, insbesondere eines Konstruktionslochs, eines Karosserielochs, eines
Lackablauflochs und/oder einer Lackablauföffnung, sichergestellt werden. Zudem lässt sich das Klebeelement derart konfiguriert bereitstellen, dass eine Haftung des Klebeelements im Wesentlichen temperaturunabhängig ist und unlöslich gegenüber Kraftstoffmedien, mineralischen und synthetischen Ölen sowie
Bremsflüssigkeiten und anderen Lösungsmitteln. Außerdem hat sich herausgestellt, dass sich mit Vorteil ein steinschlagbeständiges und
kältebeständiges Klebeelement mit der thermoaktiven bzw. thermoaktivierten Kautschukmasse als Abdichtungsmasse realisieren lässt.
Grundsätzlich ist unter einer thermoaktiven oder einer thermoaktivierten
Kautschukmasse vorzugsweise eine solche Kautschukmasse zu verstehen, die die gewünschten Eigenschaften nach einem Zuführen von thermischer Energie, beispielsweise durch ein Erwärmen bzw. Erhitzen, erhält. Dabei bezeichnet bevorzugt„thermoaktiv“ den Zustand der Kautschukmasse vor dem Zuführen von thermischer Energie und„thermoaktiviert“ den Zustand der Kautschukmasse nach dem Zuführen von thermischer Energie. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Klebeelement um ein solches, dass zum Verschließen von produktionsbedingten Öffnungen in einer Fahrzeugkarosserie vorgesehen ist. Beispielsweise ist das Klebeelement hierfür padförmig oder streifenförmig ausgestaltet und ist zeitlich vor der Montage auf einem Trägerelement, einem sog. Liner, angeordnet.
Insbesondere ist es vorgesehen, dass die thermoaktive bzw. die thermoaktivierte Kautschukmasse mehrkomponentig ist, d. h. sich aus mehreren Bestandteilen, insbesondere unterschiedlichen Kautschukarten, zusammensetzt. Weiterhin setzt der Fachmann insbesondere die Begriffe thermoaktiv bzw. thermoaktiviert gleich mit thermovernetzbar bzw. thermovernetzt. Dabei verursacht eine thermische Behandlung eine Beschleunigung des Vernetzungsprozesses, in dem eine selbstklebende viskose Masse in eine duroplastische oder duroelastische, mechanisch feste, gummiartige Masse umgewandelt wird, d. h. die thermoaktive Kautschukmasse wird teilweise oder vollständig ausgehärtet.
Ferner ist es vorstellbar, dass das Klebeelement derart konfiguriert ist, dass das Klebeelement im Fertigungsprozess einer Fahrzeugkarosserie thermoaktiviert wird, d. h. dass die thermische Energie während des Fertigungsprozesses zugefügt wird. Beispielsweise erfolgt das Zuführen der thermischen Energie zusammen mit demLackieren oder Trocknen der Karosserie. Dadurch lässt sich das Aushärten der Kautschukmasse in den Fertigungsprozess der
Fahrzeugkarosserie legen, wodurch mit Vorteil Zeit eingespart werden kann. Vorzugsweise ist die thermoaktive Kautschukmasse derart konfiguriert bzw.
zusammengesetzt, d. h. angepasst, dass sich die thermoaktive Kautschukmasse bei Temperaturen, die in einem bestimmten Fertigungsschritt auftreten,
thermoaktivieren, d. h. in einen thermoaktivierten Zustand überführen, lässt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es vorgesehen, dass die Deckschicht eine Metallschicht, insbesondere eine korrosionsgeschützte Metallschicht, eine Kunststoffschicht und/oder eine
Vliesschicht umfasst. Mit der Deckschicht lässt sich eine vorteilhafte Formstabilität des Klebeelements erzielen und die Abdichtungsmasse wird im montierten Zustand von der Deckschicht geschützt. Vorzugsweise hat die Metallschicht in Schichtungsrichtung gesehen eine Dicke zwischen 0,1 und 1 mm, bevorzugt eine Dicke zwischen 0,1 und 0,5 und besonders bevorzugt eine Dicke von 0,2 mm. Beispielsweise weist die Deckschicht eine Aluminiumschicht auf, die beidseitig mit einer Konversionsschicht aus Zirconium Zr und/oder einer Lackierung,
insbesondere einer ausgehärteten Lackierung, beschichtet ist. Dadurch lässt sich mit Vorteil ein Korrosionsschutz für das Klebeelement realisieren.
In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es vorgesehen, dass die Kautschukmasse derart konfiguriert ist, dass sie, insbesondere
vollständig, durch ein über eine Verweildauer andauerndes Erhitzen oberhalb eines Temperaturschwell werts in einen thermoaktivierten Zustand überführt wird. Vorzugsweise liegt der Temperaturschwellenwert oberhalb von 135 °C, bevorzugt oberhalb von 140 °C und besonders bevorzugt oberhalb von 160 °C und die Verweildauer beträgt im Wesentlichen 30 Minuten und/oder mehr als 20 Minuten.
Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass die thermoaktive Kautschukmasse eine erste Kautschukart, eine zweite Kautschukart, ein Kohlenwasserstoffharz, einen organischen Vernetzer, einen Katalysator, einen Farbstoff, einen thermischen Stabilisator und/oder einen Entfeuchter umfasst. Dadurch lässt sich gezielt eine thermoaktive Kautschukmasse mit den gewünschten Eigenschaften realisieren. In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es vorgesehen, dass die thermoaktive Kautschukmasse einen Füllstoff aufweist.
Zweckmäßig ist es vorgesehen, dass ein Verhältnis eines Anteils an Kautschuk zum Anteil der Füllstoffe einen Wert zwischen 0,3 und 0,8, bevorzugt zwischen 0,4 und 0,7 und besonders bevorzugt zwischen 0,45 und 0,6 annimmt.
Insbesondere ist es vorgesehen, dass
- ein Anteil einer ersten Kautschukart einen Wert zwischen 5 % und 25 %, bevorzugt zwischen 6 und 15% und besonders bevorzugt zwischen 7 % und 10 %,
- ein Anteil einer zweiten Kautschukart einen Wert zwischen 10 % und 45 %, bevorzugt zwischen 15 und 30% und besonders bevorzugt zwischen 18 % und 23 %, und/oder
- ein Anteil des Füllstoffs einen Wert zwischen 40% und 70 %, bevorzugt
zwischen 45% und 65% und besonders bevorzugt zwischen 48 % und 59 % annimmt.
Besonders bevorzugt ist es vorgesehen, dass die Kautschukmasse
- 7,0 - 10,0 % einer ersten Kautschukart
- 18,0 - 23,0 % einer zweiten Kautschukart
- 8,0 - 10,0 % Kohlenwasserstoffharz
- 1 ,5 - 3,0 % organischem Vernetzer
- 0,5 - 2,0 % Katalysator
- 0,2 - 0,6 % Farbstoff
- 2,5 - 4,0 % thermischen Stabilisatoren und Entfeuchter und
- 48,0-59,0 % mineralische Füllstoffe aufweist. Vorzugsweise sind die erste Kautschukart und die zweite Kautschukart ungesättigte Kautschukarten. Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es vorgesehen, dass das Klebeelement eine Durchdruckkraft von 300 bis 900 N aufweist. Dadurch lässt sich mit Vorteil ein Klebeelement bereitstellen, das nicht nur den üblichen im Fertigungsprozess einer Fahrzeugkarosserie auftretenden mechanischen Druckbelastungen, die auf das die Öffnung verschließende Klebeelement im montierten Zustand einwirken, mit Vorteil standhält, sondern auch denen während der Nutzung durch den Endkunden. Zur Bestimmung der Durchdrückkraft wird vorzugsweise ein sogenannter Stöckelschuhtest
herangezogen. Zur Bestimmung der Dichtheit der Verklebung wird vorzugsweise ein sogenannter 500 mm- Wassersäulentest herangezogen.
In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es vorgesehen, dass die Kautschukmasse schwefelfrei ist. Dadurch lässt sich mit Vorteil ein im Wesentlichen geruchsloses Klebeelement bereitstellen.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Fierstellung eines Klebeelements, insbesondere eines erfindungsgemäßen Klebeelements, umfassend die Schritte:
- Bereitstellen eines Klebeelements umfassend eine Deckschicht und eine selbstklebende Abdichtungsmasse mit einer thermoaktiven oder thermoaktivierten Kautschukmasse und
- Zuführen von thermischer Energie zur Überführung der thermoaktiven Kautschukmasse in eine thermoaktivierte Kautschukmasse.
Alle für das erfindungsgemäße Klebeelement beschriebenen Merkmale und deren Vorteile lassen sich sinngemäß ebenfalls auf das erfindungsgemäße Verfahren übertragen und andersherum.
Insbesondere ist es vorgesehen, dass zum Bereitstellen der Abdichtungsmasse die die Kautschukmasse, insbesondere in der oben beschriebenen
Zusammensetzung, bildenden Komponenten in eine Mischvorrichtung, vorzugsweise in eine Knetvorrichtung, zusammengefügt bzw. gemischt werden. Dabei ist es besonders vorgesehen, dass die erste Kautschukart, die zweite Kautschukart, die Harze, die mineralischen und organischen Füllstoffe und/oder Kleinkomponenten zu einer homogenen und vergleichsweise hochviskosen Masse geknetet werden. Dabei werden die Komponenten vor oder während des
Mischvorgangs erwärmt. Nach Abschluss einer Mischzeit, insbesondere einer vorbestimmten Mischzeit, und einer Abkühlung auf eine Temperatur zwischen 80 °C und 120 °C, bevorzugt auf eine Temperatur zwischen 90 °C und 120 °C und besonders bevorzugt auf eine Temperatur zwischen 95 °C und 115 °C werden den zusammengemischten bzw. verkneteten Komponenten in einem Extruder, insbesondere einem externen Extruder, mit reaktiven Komponenten und/oder Katalysatoren gemischt.
Im Anschluss an das Zusammenmischen wird die die thermoaktive Masse aus dem Extruder ausgetragen, insbesondere auf einen gekühlten Liner. Besonders bevorzugt ist es vorgesehen, dass die auf den Liner extrudierte Masse zu einer Folie mittels eines Rakel geformt wird. Die überführte in Folienform selbstklebende thermoaktive Masse wird anschließend mit einer Deckschicht kaschiert, insbesondere einer Deckschicht aus lackierten Aluminium. Aus dem Verbund, der die Deckschicht aus Aluminium und die thermoaktive Folie umfasst, werden die Klebeelemente gestanzt. Die gestanzten Klebeelemente lassen sich dann als automatisch applizierbare, selbstklebende Verschlüsse von Konstruktionslöchern der Autokarosserie verwenden.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Öffnung,
insbesondere Öffnung in einem Karosserieteil eines Fahrzeugs, wie ein
Konstruktionsloch, ein Karosserieloch, ein Lackablaufloch und/oder eine
Lackablauföffnung, die mit einem erfindungsgemäßen Klebeelement verschlossen ist. Alle für das erfindungsgemäße Klebeelement beschriebenen Merkmale und deren Vorteile lassen sich sinngemäß ebenfalls auf die erfindungsgemäße
Öffnung übertragen und andersherum.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein System aus
Trägerelement und erfindungsgemäßem Klebeelement. Alle für das erfindungsgemäße Klebeelement beschriebenen Merkmale und deren Vorteile lassen sich sinngemäß ebenfalls auf das erfindungsgemäße System übertragen und andersherum Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Gegenstands mit Bezug auf die beigefügten Figuren. Es zeigt:
Fig.1 ein Klebeelement gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
Fig.2: ein Ausschnitt aus Figur 1
Fig. 3 eine graphische Darstellung eines ausreichenden bzw.
geforderten Aushärtungsgrads in Abhängigkeit von einer Verweilzeit und einer Temperatur,
Fig. 4 eine graphische Darstellung eines Drehmoments in
Abhängigkeit einer Temperatur,
Fig. 5 eine graphische Darstellung eines Vernetzungsgrads in
Abhängigkeit von einer Temperatur und
Fig. 6 eine graphische Darstellung einer Durchdrückkraft in
Abhängigkeit von einer Temperatur.
In der Figur 1 ist ein Klebeelement 1 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Insbesondere handelt es sich hierbei um solche Klebeelemente 1 , beispielsweise in Form von Klebestreifen oder
Klebepads, die zum Versiegeln bzw. Verschließen von fertigungsbedingten
Öffnungen des Fahrzeugbauteils vorgesehen sind. Wesentliche Bestandteile sind eine Deckschicht und eine selbstklebende Abdichtungsmasse. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Klebeelement 1 padförmig ausgestaltet, d. h. die Deckschicht umgibt die Abdichtungsmasse kuppelförmig. Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass die Deckschicht 7 eine Primärschicht, beispielsweise eine Metallschicht 5 wie eine Aluminiumschicht, ist. Vorzugsweise hat die Metallschicht 5 in Schichtungsrichtung gesehen eine Dicke zwischen 0,1 und 1 mm, bevorzugt eine Dicke zwischen 0,1 und 0,5 und besonders bevorzugt eine Dicke von 0,2 mm. Wie in der Figur 2 im Detail dargestellt weist die Deckschicht 7 zur
Vermeidung von Korrosionsschäden eine Konversionsschicht 4, vorzugsweise eine Zirconium (Zr) umfassende Konversionsschicht 4 auf. Besonders bevorzugt ummantelt die Konversionsschicht 4 die Metallschicht 5 beidseitig vollständig. Die Deckschicht 7 wird ferner beidseitig mit einer Lackierung 6 abgeschlossen, wobei die Lackierung 6 beispielsweise ausgehärtet, matt und schwarz ist. Besonderes bevorzugt ist es vorgesehen, dass das Klebeelement 1 auf mit ihrer
selbstklebenden Abdichtungsmasse an einem Trägerelement 3, anhaftet. Das Klebeelement 1 wird hierbei im Bedarfsfall beispielsweise mittels eines Roboters automatisiert vom Trägerelement 3 getrennt und anschließend automatisiert an einem Bauteil, beispielsweise an eine Karosserie eines Fahrzeugs, befestigt.
Das Trägerelement 3, der so genannte Liner, ist insbesondere als
vorkonfektionierter flacher Bogen ausgebildet, auf welchem mehrere
Klebeelemente 1 aufgebracht sind. Dabei ist das Trägerelement 3 aus Papier, Polyethylen oder als Polyethylenterephthalat-Folie mit Antifhaftschicht gebildet. Damit wird die Abdichtungsmasse in einem Lagerungszustand zur einen Seite von der Deckschicht 7 und zur anderen Seite vom Trägerelement 3 begrenzt.
Da diese Klebeelemente 1 bevorzugt im Rahmen des Fertigungsprozesses angeklebt werden, um zum beispielweise das Durchsickern von Flüssigkeiten zu vermeiden, müssen die Klebeelemente 1 eine entsprechend Haftfähigkeit und Haftbeständigkeit aufweisen, die es den Klebeelementen 1 trotz der im
Fertigungsprozess sowie in Endzustand auf das Karosserieteil einwirkenden Belastungen, in Form von Temperatur, Druck und/oder Chemikalien, gestattet, die Öffnung wirksam zu verschließen. Es hat sich dabei überraschenderweise herausgestellt, dass ein den Belastungen widerstehendes Klebeelement 1 bereitgestellt werden kann, wenn als
Abdichtungsmasse eine thermoaktive bzw. thermoaktivierte Kautschukmasse 2 verwendet wird. Hierbei versteht der Fachmann im Zusammenhang der vorliegende Erfindung unter einer thermoaktiven bzw. thermovernetzbaren Kautschukmasse 2 eine solche, die durch Hinzuführen von thermischer Energie in den gewünschten Zustand überführbar ist und unter einer thermoaktivierten Kautschukmasse 2 eine solche, der bereits die thermische Energie zugeführt wurde und sich im gewünschten finalen Zustand befindet.
Die im Folgenden gemachten Aussagen und Experimente betreffen insbesondere eine Kautschukmasse die
7,0 - 10,0 % einer ersten Kauschukart
18,0 - 23,0 % einer zweiten Kautschuktart
8,0 - 10,0 % Kohlenwasserstoffharz
1.5 - 3,0 % organischem Vernetzer
0,5 - 2,0 % Katalysator
0,2 - 0,6 % Farbstoff
2.5 - 4,0 % thermischen Stabilisatoren und Entfeuchter und 48,0 - 59,0 % Füllstoffe aufweist. Dabei ist es vorgesehen, dass die vorgenannten Bestandteile in einem Herstellungsverfahren zum Herstellen der Abdichtungsmasse zu einer
hochviskosen, thixotropen Zwischenmasse, d. h. einer thermoaktiven
Kautschukmasse, zusammengemischt bzw. geknetet werden.
Dadurch eignet sich die Zwischenmasse mit Vorteil für einen Rakel- oder
Kalandrierprozess, mit dem die Zwischenmasse zu einer selbsthaftenden Folie weiterverarbeitet wird. Vorzugsweise weist die Zwischenmasse hierbei eine Dichte zwischen 1 ,3 und 1 , 8 g/cm3 auf. Vorzugsweise kennzeichnet sich die Zwischenmasse durch eine bei 120° C und einer Scherrate von 20 1/s gemessenen dynamische Viskosität von 100 bis 140 Pas, ein Drehmoment von 30-50 mNm, einen Schälwiderstand bei 100 mm/min von 4 bis 9 N/cm und eine Wärmebeständigkeit bis zu 240 ° C aus.
Zur Herstellung des Klebeelements 1 wird die selbsthaftende Folie, die die
Zwischenmasse umfasst, vorzugsweise auf das Trägerelement 3 aufgetragen. Auf der dem Trägerelement 3 gegenüberliegenden Seite wird diese Folie mit der Deckschicht 7, wie sie z. B. oben beschrieben ist, kaschiert. Aus diesem Verbund aus Trägerelement 3, Zwischenmasse umfassende Folie und Deckschicht 7 lassen sich schließlich die Klebeelemente ausformen, vorzugsweise stanzen.
Es hat sich mit Vorteil herausgestellt, dass die Zwischenmasse mit der oben beschriebenen Zusammensetzung nach einer thermischen Behandlung in eine Abdichtungsmasse mit gewünschten Eigenschaften, insbesondere hinsichtlich der Haftwerte und Dichtheit der Verklebung, hinsichtlich der mechanischen
Eigenschaften wie Härte, Reißkraft und/oder hinsichtlich der Unlöslichkeit in Medien wie Öl, Kraftstoff, Bremsflüssigkeit oder wässrigen Lösungen, übergeht.
In der Figur 3 ist eine graphische Darstellung eines Aushärtungsgrads,
insbesondere für die oben beschriebene Zusammensetzung in Abhängigkeit von einer Verweilzeit und einer Temperatur dargestellt. Dabei wird unter der
Verweilzeit diejenige Dauer verstanden, über die die Zwischenmasse, d. h. die thermoaktive Kautschukmasse, der entsprechenden Temperatur ausgesetzt ist. Der geschlossene Kasten in der Graphik begrenzt denjenigen Bereich, in dem die Zwischenmasse für die entsprechende Kombination aus Temperatur und
Verweilzeit zu einer ausgehärteten Masse, d. h. zu einer thermoaktivierten
Kautschukmasse, geführt hat. Insbesondere ist der Graphik zu entnehmen, dass die Zwischenmasse mit einer Temperatur zwischen 140°C und 185°C für eine Verweilzeit entsprechend 45 und 10 Minuten thermisch behandelt wird . Hierbei verursacht die thermische Behandlung der Zwischenmasse einen Verlauf eines Vernetzungsprozesses in derart, dass die selbstklebende Zwischenmasse in eine duroplastische oder duroelastische, mechanisch feste, gummiartige
Abdichtungsmasse umgewandelt wird, die mit Vorteil mit dem
kathodischentauchlackierten Substrat und mit der Metallschicht 5 und/oder Lackierung 6 der Deckschicht 7 verbunden bleibt.
Um forderungskonforme Eigenschaften zu erreichen, wird eine bestimmte
Kombination von Wirkung der Temperatur und der Verweilzeit benötigt. In dem Fall sind eine Temperatur 140°C und eine Verweilzeit von mindestens 30 Minuten die niedrigsten Parameter, die den vollständigen Verlauf des
Vernetzungsprozesses sicherstellen.
In der Figur 4 ist eine graphische Darstellung eines Drehmoments in Abhängigkeit einer Temperatur gezeigt. Mittels dieser Darstellung lässt sich auf das
Fließverhalten der Zwischenmasse beim Übergang zur thermoaktivierten
Kautschukmasse schließen. Insbesondere verdeutlicht der mit der Temperatur und Zeit steigende Wert des Drehmoments den Anfang und den Durchlauf der Vernetzungsreaktion, die ein Zuwachs der Viskosität verursacht und somit zu einer Zunahme des Drehmoments führt.
In der Figur 5 ist eine graphische Darstellung eines Vernetzungsgrads in
Abhängigkeit von einer Temperatur, insbesondere jeweils für drei verschiedene Verweilzeiten gezeigt. Es ist zu erkennen, dass bei einer Verweilzeit von 30 Minuten und mindestens einer Temperatur von 140°C, bevorzugt von einer Temperatur von mehr als 160°C ein Vernetzungsgrad erreicht wird, der eine Kraft von mehr als 20N erfordert, um die vernetzte Zwischenmasse zu zerreißen.
In der Figur 6 ist eine graphische Darstellung einer Durchdruckkraft in
Abhängigkeit von einer Temperatur dargestellt. Insbesondere ist hierbei die bemessene Durchdruckkraft in Abhängigkeit der Temperatur dargestellt. Es ist zu erkennen, dass die Durchdruckkraft bei einer Temperatur oberhalb von 130 °C stark ansteigt. Die Durchdruckkraft ist dabei ein Maß für die Kraft, die erforderlich ist, um das Klebeelement 1 aus fertigungsbedingten Öffnungen, beispielsweise einer Öffnung in der Fahrzeugkarosserie zu entfernen, und somit als Maß für die Haftfähigkeit und das Dichtvermögen des Klebeelements zu verstehen.
Da bevorzugt eine Durchdruckkraft von mehr als 500 N gefordert wird, ist es mit Vorteil vorgesehen, die Zwischenmasse mit einer Temperatur oberhalb von 160 °C zu behandeln, um so die gewünschte Durchdruckkraft, insbesondere für das Karosserieteil, für das Klebeelement 1 sicherzustellen.
Nach der thermischen Aktivierung, z. B. bei einer Temperatur von160 °C für 20 Minuten, weist das Klebeelement 1 mit der thermoaktivierten Kautschukmasse 2 eine Durchdruckkraft zwischen 450 und 1200 N auf. Ferner konnte die Dichtheit des Klebeelements 1 beim Verschließen einer Öffnung für eine 500 mm
Wassersäule bestätigt werden. Die Korrosionsbeständigkeit bezifferte sich gemäß DIN EN ISO 6270-2 auf KKK nach 1000 h, gemäß DIN 50021 auf SST nach 3000 h bzw. 20 Zyklen bei einem Salzsprühnebelmessung mit VDA 621-415. Die Brennbarkeit betrug nach DIN 75200 0-3 mm/min. Zudem war das Klebeelement 1 physikalisch und chemisch beständig gegenüber Kraftstoff, Öl,
Bremsflüssigkeiten, Alkohol, organische Lösemittel, verdünnten Säuren und Laugen, Wasser und wässrigen Lösungen.
Bezugszeichen:
1 Klebeelement
2 Kautschukmasse 3 Trägerelement
4 Konversionsschicht
5 Metallschicht
6 Lackierung
7 Deckschicht

Claims

Ansprüche
1. Klebeelement (1 ), umfassend
eine Deckschicht (7) und
eine selbstklebende Abdichtungsmasse,
wobei die selbstklebende Abdichtungsmasse eine thermoaktive oder thermoaktivierte Kautschukmasse (2) ist.
2. Klebeelement (1 ) gemäß Anspruch 1 , wobei die Deckschicht (7) eine
Metallschicht (5), insbesondere eine korrosionsgeschützte Metallschicht (5), eine Kunststoffschicht und/oder eine Vliesschicht umfasst.
3. Klebeelement (1 ) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kautschukmasse (2) derart konfiguriert ist, dass sie, insbesondere
vollständig, durch ein über eine Verweildauer andauerndes Erhitzen oberhalb eines Temperaturschwellwerts in einen themnoaktivierten Zustand überführt wird.
4. Klebeelement (1 ) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine thermoaktive Kautschukmasse (2) eine erste Kautschukart, eine zweite Kautschukart, ein Kohlenwasserstoffharz, einen organischen Vernetzer, einen Katalysator, einen Farbstoff, einen thermischen Stabilsator und/oder einen Entfeuchter umfasst.
5. Klebeelement (1 ) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die themoaktive Kautschukmasse (2) einen Füllstoff aufweist.
6. Klebeelement (1 ) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Verhältnis eines Anteils an Kautschuk zum Anteil der Füllstoffe einen Wert zwischen 0,3 und 0,8, bevorzugt zwischen 0,4 und 0,7 und besonders bevorzugt zwischen 0,45 und 0,6 annimmt.
7. Klebeelement (1 ) gemäß Anspruch 4 oder 5, wobei
- ein Anteil der erster Kautschukart einen Wert zwischen 5 und 25 %, bevorzugt zwischen 6 und 15% und besonders bevorzugt zwischen 7 und 10 %,
- ein Anteil der zweiten Kautschukart einen Wert zwischen 10 und 45 %, bevorzugt zwischen 15 und 30% und besonders bevorzugt zwischen 18 und 23 %, und/oder
- ein Anteil des Füllstoffs einen Wert zwischen 40% und 70%, bevorzugt zwischen 45% und 65% und besonders bevorzugt zwischen 48 und 59 % annimmt.
8. Klebeelement (1 ) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Klebeelement (1 ) eine Durchdrückkraft von 300 bis 1200 N aufweist.
9. Klebeelement (1 ) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kautschukmasse schwefelfrei ist.
10 Verfahren zur Herstellung eines Klebeelements, insbesondere eines
Klebeelements gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend die Schritte:
- Bereitstellen eines Klebeelements umfassend eine Deckschicht und eine selbstklebende Abdichtungsmasse mit einer thermoaktiven oder themnoaktivierten Kautschukmasse und
- Zuführen von thermischer Energie zur Überführung der thermoaktiven Kautschukmasse in eine thermoaktivierte Kautschukmasse.
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