DE10118228A1 - Verfahren zum gaseinschlussfreien Verkleben von mindestens zwei Elementen - Google Patents

Abstract

Beschrieben wird ein Verfahren zum Verkleben von mindestens zwei Elementen, wobei ein erstes Element zumindest nach dem Verkleben zumindest teilweise eine zu einem zweiten Element komplementäre Oberfläche aufweist und vor dem Verkleben auf zumindest einen Teilbereich der Oberfläche mindestens eines der Elemente ein Kleber aufgetragen wird und anschließend eine Verklebung der Elemente durch Zusammenführen der Elemente erfolgt. Dabei wird der Kleber derart aufgetragen, dass der Teilbereich bis auf kanalförmige Aussparungen flächendeckend von einer Kleberschicht bedeckt ist, wobei die kanalförmigen Aussparungen ein zur Begrenzung des Teilbereiches hin offenes Ende aufweisen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verkleben von mindes­ tens zwei Elementen, wobei ein erstes Element zumindest teilweise eine zu einem zweiten Element komplementäre Oberfläche aufweist und vor dem Ver­ kleben auf zumindest einen Teilbereich der Oberfläche mindestens eines der Elemente ein Kleber aufgetragen wird. Es könnten also beispielsweise zwei oder mehr ebene Elemente miteinander verklebt werden, oder auch beispiels­ weise ein konvex gekrümmtes Element mit einem entsprechend konkav ge­ krümmten Element. Wesentlich ist nur, dass die Elemente Oberflächen aufwei­ sen, die zumindest teilweise zueinander komplementär sind, und dadurch die Elemente in diesen Bereichen formschlüssig aufeinander gelegt werden kön­ nen. Es kann die zueinander komplementäre Form aber auch erst im Rahmen der Verklebung erzeugt werden, wenn z. B. ein zumindest teilweise flexibles erstes Element mit einem zweiten Element verklebt wird, wobei die Form des ersten Elements beispielsweise durch Anpressen an die Form des zweiten Ele­ ments angeglichen wird. Wird nun auf mindestens ein Teilbereich dieser O­ berflächenbereiche ein Kleber aufgetragen, so können die Elemente durch ein Zusammenführen der Elemente, also durch Aufeinanderlegen und ggf. Anei­ nanderpressen, in diesen Teilbereichen miteinander verklebt werden.

Solche Elemente können grundsätzlich für beliebige Anwendungen vorgese­ hen werden, in denen ein Verkleben der Elemente erforderlich ist. So können beispielsweise elektrische oder elektronische Bauteile miteinander oder mit entsprechenden Trägern oder Schutzschichten verklebt werden.

Ein Problem bei der Verklebung solcher Elemente ist, dass sich in der Kleber­ schicht zwischen den Elementen Gaseinschlüsse wie Gasblasen oder gar kom­ plette Hohlräume bilden können, die die Festigkeit der Klebeverbindung beeinträchtigen können und bei einer temperaturbedingten und/oder druckbe­ dingten Expansion des eingeschlossenen Gases gar zu einer Zerstörung der Klebeverbindung führen können. Solche Gaseinschlüsse können beispielswei­ se unmittelbar beim Zusammenführen der Elemente entstehen, etwa wenn zu­ nächst nicht vollständig zueinander komplementäre Elemente aufeinander ge­ presst werden, aber auch beispielsweise durch ein Ausgasen des Klebers nach dem Verkleben der Elemente, z. B. durch Gasbildung beim Aushärten eines Klebers oder unter Bedingungen mit höheren Temperaturen oder niedrigeren Umgebungsdrücken, wie beispielsweise im großen Flughöhen oder im Vaku­ um bei Anwendungen in der Raumfahrttechnik.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren zum Verkle­ ben von mindestens zwei Elementen bereitzustellen, bei dem Gaseinschlüsse in der Kleberschicht zwischen den Elementen weitgehend vermieden werden. Diese Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1.

Es wird ein Verfahren zum Verkleben von mindestens zwei Elementen vorge­ sehen, wobei ein erstes Element zumindest nach dem Verkleben zumindest teilweise eine zu einem zweiten Element komplementäre Oberfläche aufweist. Das bedeutet, dass die zueinander komplementäre Form auch im Rahmen des Verklebens hergestellt werden kann. Vor dem Verkleben wird auf zumindest einen Teilbereich der Oberfläche mindestens eines der Elemente ein Kleber aufgetragen und anschließend eine Verklebung der Elemente durch Zusam­ menführen der Elemente. Gemäß der Erfindung wird nun der Kleber derart aufgetragen, dass der Teilbereich bis auf kanalförmige Aussparungen flächen­ deckend von einer Kleberschicht bedeckt ist, wobei die kanalförmigen Ausspa­ rungen ein zur Begrenzung des Teilbereiches hin offenes Ende aufweisen. Diese kanalförmigen Aussparungen bilden also Wege zur Begrenzung des Teilbereiches hin, entlang derer Gase aus dem Teilbereich, in dem die Verkle­ bung stattfindet, auf einfache Weise entweichen können. Die spezielle Form, Zahl und Anordnung der Aussparungen kann je nach Bedarf angepasst werden wie auch die Zahl der offenen Enden pro Aussparung. Wesentlich ist lediglich, dass Wege geschaffen werden, entlang derer Gase aus dem Bereich der Ver­ klebung entweichen können.

Es kann dann ein Zusammenführen der Elemente derart erfolgt, dass die ka­ nalförmigen Aussparungen maximal teilweise durch den angrenzenden Kleber ausgefüllt werden. Dabei müssen jedoch noch ausreichende Wege bestehen bleiben, entlang derer die Gase zur Begrenzung des Teilbereiches hin entwei­ chen können. Dies ist insbesondere dann sinnvoll, wenn auch nach einem Verkleben noch Gase in der Kleberschicht entstehen können, die aus der Kle­ berschicht abtransportiert werden sollen, um eine Bildung von Gaseinschlüs­ sen nach erfolgter Verklebung zu vermeiden. Wenn dies jedoch nicht gegeben ist oder nicht kritisch ist, dagegen andererseits eine möglichst flächendecken­ de Verklebung erfolgen soll, kann ein Zusammenführen der Elemente derart erfolgen, dass die kanalförmigen Aussparungen vollständig durch den angren­ zenden Kleber ausgefüllt werden. Dies kann z. B. durch einen geeignet hohen Anpressdruck erzeugt werden.

Um gerade bei kleineren Dimensionen der kanalförmigen Aussparungen zu garantieren, dass die kanalförmigen Aussparungen nicht ausgefüllt werden, kann vorgesehen werden, dass der Kleber derart aufgetragen wird, dass sich die kanalförmigen Aussparungen zur Begrenzung des Teilbereiches hin auf­ weiten. Selbst wenn dann die Aussparungen durch seitlich eindringenden Kle­ ber teilweise ausgefüllt werden, bleiben dann noch ausreichende Wege für ein Entweichen der Gase bestehen.

Der spezielle Verlauf der Aussparungen in der Kleberschicht kann je nach Be­ darf angepasst werden. Im einfachsten Fall wird der Kleber derart aufgetragen wird, dass die kanalförmigen Aussparungen im wesentlichen senkrecht zur Begrenzung des Teilbereiches verlaufen. Im wesentlichen bedeutet hier, dass die Aussparungen eine leicht von einer geraden Linie abweichende Detail­ struktur aufweisen können, beispielsweise eine leichte Wellenform, die Ge­ samtstruktur soll sich jedoch senkrecht zur Begrenzung des Teilbereiches erstrecken. Der Kleber kann aber auch derart aufgetragen werden, dass die kanalförmigen Aussparungen im wesentlichen einen Winkel zwischen 0° und 90° mit der Begrenzung des Teilbereiches einschließen.

Der Kleber kann derart aufgetragen wird, dass zwei Reihen von einander ge­ genüberliegenden kanalförmigen Aussparungen gebildet werden. In diesem Fall werden zwei kammförmige Strukturen von Aussparungen gebildet, bei der die "Zähne" des Kammes einander gegenüber liegen. Damit kann ein Entwei­ chen der Gase nach zwei Seiten garantiert werden, was ein verbessertes Ent­ weichen garantiert. Der Kleber kann aber auch derart aufgetragen werden, dass auf zwei gegenüberliegenden Seiten des Teilbereiches zwei Reihen von versetzt zueinander angeordneten kanalförmigen Aussparungen gebildet wer­ den. Damit liegen zwei kammförmige Strukturen von Aussparungen vor, die zueinander versetzt sind und bei der die "Zähne" der Kämme ineinander grei­ fen können. Damit wird für einen möglichst großen Bereich der Klebeschicht ein Entweichen von Gasen garantiert.

Schließlich kann der Kleber derart aufgetragen werden, dass die kanalförmigen Aussparungen an ihren Enden abgerundete Konturen aufweisen. Die Abrun­ dungen können an dem zu der Begrenzung des Teilbereiches hin offenen En­ de wie auch an einem Ende der Aussparungen im Inneren des Teilbereiches vorgesehen werden. Durch solche Abrundungen wird ein Eindringen des an­ grenzenden Klebers in die Aussparungen bei einem Zusammenführen der E­ lemente, gerade auch unter einem bestimmten Anpressdruck, vermieden, d. h. es wird das funktionsfähige Bestehen der Aussparungen auch nach einem Zu­ sammenführen der Elemente garantiert.

Spezielle Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfol­ gend anhand der Fig. 1 bis 4 erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 Draufsicht auf ein zu verklebendes Element mit aufgebrachtem Kle­ ber und kanalförmigen Aussparungen im Kleber

Fig. 2 wie Fig. 1 mit etwas anderer Form des Elements

Fig. 3 wie Fig. 1, jedoch mit versetzt angeordneten, ineinander greifenden Aussparungen

Fig. 4 wie Fig. 3 mit etwas anderer Form des Elements

In den Beispielen nach Fig. 1 bis 4 soll das Verkleben von verschiedenen Ele­ menten elektrischer bzw. elektronischer Anordnungen, speziell von Solarzel­ len bzw. Solargeneratoren, betrachtet werden. Es kann hier das erfindungs­ gemäße Verfahren beispielsweise dazu verwendet werden, um Solarzellen auf einen Träger zu kleben oder um Deckgläser oder ähnliche Schutzschichten auf Solarzellen anzubringen oder auch um unterschiedliche Solarzellenschichten übereinander anzuordnen.

Hierzu wird auf einen Teilbereich 1 eines ersten Elements 8 der Anordnung, hier auf eine Seitenfläche, ein Kleber 2 aufgebracht, wobei kanalförmige Aus­ sparungen 3 freigelassen werden. Ein solches Element 8, beispielsweise eine Solarzelle, ist dazu vorgesehen, mit einem weiteren, nicht dargestellten Ele­ ment, beispielsweise einem Träger für diese Solarzelle, verklebt zu werden, wobei das erste und das weitere Element eine ebene Seitenfläche aufweist o­ der zumindest eines der Elemente so flexibel ist, dass es mit einer Seitenfläche auf die entsprechende Seitenfläche des anderen Elements aufgepresst werden kann und dabei die Seitenfläche des flexibleren Elements die Form der ande­ ren Seitenfläche, beispielsweise eine ebene Form, annimmt.

In den Beispielen nach den Fig. 1 bis 4 verlaufen die Aussparungen 3 jeweils im wesentlichen senkrecht zu Begrenzungslinien 6, 7 der Seitenfläche 1. Die Aus­ sparungen 3 beginnen innerhalb der Kleberschicht 2 und münden mit einem offenen Ende zu den Begrenzungslinien 6, 7 der Seitenfläche 1 hin. Die Beispiele der Fig. 2 und 4 entsprechen weitgehend den Beispielen der Fig. 1 und 3, lediglich das Element 8 und damit die Seitenfläche 1 weist eine etwas andere Form auf. Hier wird die Kleberschicht 2 an die Form der Seitenfläche 1 angepasst und es werden geeignete Begrenzungslinien 6, 7 dieser speziellen Struktur gewählt, nach denen die Aussparungen 3 ausgerichtet werden. Ana­ log kann mit beliebigen Strukturen von Elementen 8 verfahren werden. Die Aussparungen 3 sind jeweils zu den offenen Enden hin aufgeweitet, besitzen also die Form eines V. Dadurch wird verhindert, dass bei einem Zusammenfüh­ ren der beiden Elemente unter einem gewissen Anpressdruck die Aussparun­ gen 3 durch seitlich eindringenden Kleber ausgefüllt werden, wenn der An­ pressdruck nicht zu hoch gewählt wird. Somit bleiben auch nach einem Ver­ kleben der Elemente noch Aussparungen bestehen, die beispielsweise durch Ausgasen des Klebers 2 entstehende Gase aus der Klebeschicht abführen können.

In den Beispielen der Fig. 1 und 2 sind die Aussparungen 3 gegenüberliegend angeordnet, so dass sich zwei gegenüberliegende Kammstrukturen für die Aussparungen ergeben. Weiterhin weist die Struktur der Aussparungen 3 an den offenen Enden Abrundungen 4 und an den geschlossenen Enden eine Ab­ rundung 5 auf. Diese können vorgesehen werden, um zusätzlich zu verhin­ dern, dass bei einem Zusammenführen der beiden Elemente unter einem ge­ wissen Anpressdruck gerade an diesen Stellen Kleber seitlich eindringt und die Aussparungen 3 verschließt. Dies ist besonders wichtig an den offenen Enden der Aussparungen 3, da sonst die Aussparungen 3 selbst zu Hohlräumen in der Kleberschicht 2, werden würden, also kein Entweichen der Gase mehr garan­ tieren könnten, sondern vielmehr die Kleberschicht 2 schädigen könnten.

Die Beispiele der Fig. 3 und 4 weisen alle Merkmale der Beispiele der Fig. 1 und 2 auf, speziell auch die Abrundungen 4 und 5 wie auch die Aufweitung der Aussparungen 3, jedoch sind hier die kammförmigen Aussparungen 3 ver­ setzt zueinander angeordnet und die Aussparungen 3 greifen ineinander. Die Kammstrukturen der Aussparungen 3 überlappen sich also in einem Teilab­ schnitt der Aussparungen 3. Dadurch kann erreicht werden, dass für einen möglichst großen Bereich der Kleberschicht 2 ein Entweichen von Gasen ga­ rantiert werden kann, so dass die Gefahr des Entstehens von Gaseinschlüssen möglichst klein gehalten werden kann. Dies ist vor allem dann sinnvoll, wenn eine möglichst flächendeckende Verklebung nicht das primäre Ziel ist, sondern vielmehr eine möglichst hohe Sicherheit gegenüber Gaseinschlüssen erforder­ lich ist.

Claims (10)

1. Verfahren zum Verkleben von mindestens zwei Elementen, wobei ein erstes Element zumindest nach dem Verkleben zumindest teilweise eine zu einem zweiten Element komplementäre Oberfläche aufweist und vor dem Ver­ kleben auf zumindest einen Teilbereich der Oberfläche mindestens eines der Elemente ein Kleber aufgetragen wird und anschließend eine Verklebung der Elemente durch Zusammenführen der Elemente erfolgt, dadurch gekenn­ zeichnet, dass der Kleber derart aufgetragen wird, dass der Teilbereich bis auf kanalförmige Aussparungen flächendeckend von einer Kleberschicht be­ deckt ist, wobei die kanalförmigen Aussparungen ein zur Begrenzung des Teil­ bereiches hin offenes Ende aufweisen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kle­ ber derart aufgetragen wird, dass sich die kanalförmigen Aussparungen zur Begrenzung des Teilbereiches hin aufweiten.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kleber derart aufgetragen wird, dass die kanalförmigen Aussparungen im wesentlichen senkrecht zur Begrenzung des Teilbereiches verlaufen.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kleber derart aufgetragen wird, dass die kanalförmigen Aussparungen im wesentlichen einen Winkel zwischen 0° und 90° mit der Begrenzung des Teilbereiches einschließen.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeich­ net, dass der Kleber derart aufgetragen wird, dass zwei Reihen von einander gegenüberliegenden kanalförmigen Aussparungen gebildet werden.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeich­ net, dass der Kleber derart aufgetragen wird, dass auf zwei gegenüberliegen­ den Seiten des Teilbereiches zwei Reihen von versetzt zueinander angeord­ neten kanalförmigen Aussparungen gebildet werden.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Kle­ ber derart aufgetragen wird, dass die beiden Reihen von versetzt zueinander angeordneten kanalförmigen Aussparungen ineinander greifen.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeich­ net, dass der Kleber derart aufgetragen wird, dass die kanalförmigen Ausspa­ rungen an ihren Enden abgerundete Konturen aufweisen.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeich­ net, dass ein Zusammenführen der Elemente derart erfolgt, dass die kanalför­ migen Aussparungen maximal teilweise durch den angrenzenden Kleber aus­ gefüllt werden.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekenn­ zeichnet, dass ein Zusammenführen der Elemente derart erfolgt, dass die ka­ nalförmigen Aussparungen vollständig durch den angrenzenden Kleber aus­ gefüllt werden.