DE102009052511A1 - Verfahren zur temporären Unterdrückung der Anfangsklebkraft von Haftklebstoffen - Google Patents

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur temporären Unterdrückung der Anfangsklebkraft von Haftklebstoffen bei doppelseitigen Haftklebemitteln durch temporäre Temperaturabsenkung entweder des Haftklebstoffes selbst auf einer der beiden Seiten des Haftklebemittels oder durch temporäre Temperaturabsenkung zumindest eines der beiden Fügepartner.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur temporären Unterdrückung der Anfangsklebkraft von Haftklebstoffen insbesondere im Hinblick auf Montagezwecke und ganz besonders im Hinblick auf „verdeckte” Montagen. Als „verdeckte” Montage bezeichnet man allgemein das Zusammenfügen von Bauteilen in der Weise, dass die Art des Zusammenfügens nach Fertigstellung des Fügevorgangs für den Betrachter nicht sichtbar ist.
  • Überall dort, wo z. B. zu Montagezwecken ein doppelseitiges Haftklebeband auf einen der beiden Fügepartner befestigt und anschließend dieser Fügepartner in ein U-förmiges Rahmenprofil appliziert wird, wobei die Dimensionsverhältnisse des Rahmenprofils in der Breite so sind, dass dabei das Klebeband komprimiert wird, ist es zur Vermeidung von Handlingsproblemen und zur Erleichterung des Fügevorgangs notwendig, die Anfangsklebkraft eines Haftklebstoffes kurzzeitig zu unterdrücken. Im anderen Fall verhindert nämlich die Anfangsklebkraft als eine der wesentlichen Eigenschaften von Haftklebstoffen ein Überschieben des Rahmenprofils und würde ohne weitere Maßnahmen zur Zerstörung des Klebebandes führen.
  • Ein im Stand der Technik weit verbreitetes Verfahren zur Behebung der geschilderten Problematik ist es, den Klebstoff mit einer Lösung aus Wasser und Spülmittel zu benetzen, somit die Anfangsklebkraft des Klebstoffs für einen gewissen Zeitraum außer Kraft zu setzen und auf diese Weise eine Art Pufferschicht zu schaffen, die für diesen Zeitraum ein Benetzen des Profilrahmens mit dem Klebstoff verhindert. Der Profilrahmen kann somit relativ problemlos über den Fügepartner geschoben werden. Nachdem das Wasser-/Spülmittelgemisch aus der Klebefuge verdunstet ist bzw. durch die Kante des Profils bei der Positionierung abgestreift wurde, baut sich die Klebkraft wieder auf und der Verbund wird hergestellt. Nachteilig bei diesem Verfahren ist die Gefahr einer Verringerung der maximalen Endklebkraft des Klebebandes, da das Spülmittel im Klebeverbund verbleibt. Weiterhin kann bei dieser Methode eine Kontamination von angrenzenden Bereichen des jeweiligen Bauteils nicht ausgeschlossen werden, wobei solche kontaminierten Bereiche nach der Montage für Reinigungszwecke nicht oder nur schlecht zugänglich sein können. Die unerwünschte Kontamination der Produktionsanlagen ist ein weiterer Nachteil bei der Anwendung des geschilderten Verfahrens.
  • Auch in der Patentliteratur konnte das erfindungsgemäße Verfahren mit seinen unterschiedlichen Ausgestaltungsmöglichkeiten nicht gefunden werden. Ermittelt wurden vorwiegend Schriften zur dauerhaften Unterdrückung/Passivierung der Klebkraft eines Klebebandes oder eines Teils davon, beschrieben z. B. in der DE 10 2007 006 251 A1 , aber auch in einer Reihe weiterer Schriften. WO 91/14129 A1 thematisiert die zeitweise Unterdrückung der Klebkraft eines Haftklebebandes durch Aufsprühen einer temperatursenkenden Releasesubstanz. Die Deaktivierung einer Klebfläche durch Auftragen einer plasmapolymeren nicht-klebenden Schicht auf einen Haftklebstoff und Aktivierung der Haftklebstoffschicht vor ihrer Verwendung durch chemische oder physikalische Verfahren (z. B. Wärmeeinwirkung) werden in DE 19649204 A1 beansprucht, Wärmeeinwirkung bewirkt auch die Klebkraftherstellung einer zuvor mittels einer Schicht eines nicht-klebenden Materials in Form eines kontinuierlichen Films entsprechend ausgerüsteten Klebstoffoberfläche gemäß EP 0929399 B1 .
  • Die oben geschilderten Nachteile des Standes der Technik werden durch das nachfolgend näher erläuterte erfindungsgemäße Verfahren überwunden: Bauteile bzw. Produktionsbereiche werden nicht kontaminiert, bei U-förmigen Rahmenprofilen verbleiben keine Anteile von Spülmitteln in der Klebefuge und die volle Klebkraft wird erreicht, bei anderen Konstruktionen können die Fügepartner vor Verklebung sehr gut und genau positioniert werden. Ermöglicht wird dies durch das temporäre Herabsetzen bzw. Ausschalten der Anfangsklebkraft infolge physikalischer und/oder chemischer Desaktivierung der Klebstoffschicht als Folgen einer Temperaturabsenkung.
  • Zur Erzielung dieses Effekts sind verschiedene Methoden anwendbar. Zum einen kann die Herabsetzung der Anfangsklebkraft mittels Abkühlung des Haftklebstoffes selbst in den Temperaturbereich, in dem der Klebstoff die Eigenschaft der Anfangshaftung verliert, erfolgen. Dieser Temperaturbereich variiert bei einem Klebeband je nach eingesetztem Klebstoff- und Trägersystem, liegt aber in jedem Falle im Frostbereich bis ca. –50°C. Polymerchemisch/-physikalisch ird dabei der Thermoplast vom thermoelastischen in den festen Zustand überführt (Unterschreitung der Glasübergangstemperatur Tg). Infolge der Herabsetzung der Temperatur bis in den Frostbereich wird so die Viskosität des Klebstoffes verringert, der Klebstoff wird „härter” und benetzt die zu verklebende Oberfläche nicht in dem Maße, wie es zur Verklebung notwendig wäre. Bei dieser Methode wird zunächst eine Seite des doppelseitigen Haftklebebandes bei üblichen Temperaturbedingungen auf einen der beiden Fügepartner aufgebracht und mit diesem verklebt. Anschließend wird die noch offene zweite Seite des doppelseitigen Klebebandes bis in den Frostbereich abgekühlt, sei es durch direkte Abkühlung des Klebstoffes selbst oder durch vollständige oder teilweise Abkühlung des Fügepartners, auf welchem das Klebeband bereits befestigt ist: So kann bei guten Temperaturweiterleitungseigenschaften auch das bereits mit dem Klebeband versehene Material als Kältespeicher fungieren. Die Temperaturweiterleitungseigenschaften hängen dabei einmal von der Art dieses Materials ab, zum anderen aber auch von der Art des Klebebandes: Zu verklebende Materialien mit guten Temperaturleitungseigenschaften sind insbesondere Metalle wie z. B. Aluminium oder Kupfer. Was die einsetzbaren Klebebänder betrifft, so ist es bei Klebebändern mit einem Schaumträger auf Grund der Isolationseigenschaften bzw. des geringeren Kältespeichervermögens des Schaums problematischer, durch entsprechende Abkühlung den angestrebten Effekt über einen für die Montage notwendigen Zeitraum zu erzielen. Bei trägerlosen haftklebenden Systemen (Transferbändern) bzw. Klebebandträgern mit guter Temperaturweiterleitung bzw. hohem Temperaturspeichervermögen hingegen wurden bei ersten Handversuchen sehr gute Ergebnisse erzielt.
  • Zum anderen ist es für den hier vorgesehenen Zweck auch möglich, den nicht mit einem Klebeband versehenen Fügepartner zunächst bis unter den Taupunkt abzukühlen. Dadurch setzt sich bei in Produktionsbereichen üblichen Temperaturen und Luftfeuchtigkeiten Tauwasser aus der Umgebungsluft auf dem Fügepartner ab. Entscheidend für diesen Vorgang ist der Taupunkt der Luftfeuchtigkeit in der Umgebung des Fügepartners.
  • Als Taupunkt bezeichnet man die Temperatur, bei der sich bei vorhandener (Luft-)Feuchte ein Gleichgewichtszustand von kondensierendem und verdunstendem Wasser einstellt, d. h. also die Temperatur, bei der die vorhandene Luftfeuchtigkeit 100% erreicht und damit die Kondensatbildung einsetzt. Wird dieser Taupunkt unterschritten, so bildet sich Tauwasser aus der Umgebungsluft. Im vorliegenden Falle benetzt dieses Tauwasser die Oberfläche des betreffenden Fügepartners komplett, bei weiterer Temperaturabsenkung bis in den Frostbereich gefriert dieses Tauwasser und bildet dann für einen gewissen Zeitraum eine Art Pufferschicht, welche ein Anhaften des Klebebandes während der Montage verhindert. Unter Umständen kann aber auch bereits die Tauwasserbenetzung alleine ohne anschließende Gefrierung eine ausreichende Pufferschicht bilden, z. B. in solchen Fällen, wo im Rahmen der verdeckten Montage nur relativ geringe Distanzen zu überwinden sind, bis die haftklebende Eigenschaft des Bandes an dem vorgesehenen Einsatzort aktiviert werden soll. Der Taupunkt kann dabei durchaus in Produktionsbereichen mit hoher Luftfeuchte bei +20°C. liegen.
  • Temperaturbereich und Zeitraum für die erforderliche Abkühlung bei beiden beschriebenen Verfahren hängen von einer Reihe von Faktoren ab, so z. B. von der Temperatur, bis zu der im Frostbereich abgesenkt wird, von der Dauer der Montage, den Wärmeleiteigenschaften der betreffenden Fügepartner, der umgebenden Luftfeuchte und Temperatur oder der eingesetzten Kühlmethode. Eine wesentliche Rolle spielt hier auch die Frage, ob der betreffende Fügepartner komplett oder auch nur partiell abgekühlt wird. Wird der betreffende Fügepartner z. B. nur partiell abgekühlt, so wird diese Abkühlung durch die verbleibende Wärme im restlichen Profil relativ schnell wieder ausgeglichen, der Zeitraum für eine Montage ist entsprechend kürzer. Grundsätzlich gilt, dass je mehr Kälte gespeichert wird, desto länger ist auch die haftungsfreie Zeit für eine problemlose Montage.
  • Die Abkühlung des Klebstoffs bzw. eines der Fügepartner kann auf vielfältige Weise erreicht werden, z. B. über Schockfrostkanäle, Kühltruhen, Kühlzellen, Kälteschränke oder auch in einem speziellen Kühlraum. Die Kühlung kann auch durch Trockeneis, eine Kältemischung, ein Kältespray, Flüssigstickstoff oder ähnliches erfolgen, auch Kühlkombinationen z. B. aus zwei oder mehr der angegebenen Kühlmöglichkeiten sind denkbar. Bei der Abkühlung eines U-förmigen Rahmenprofils als eines der beiden Fügepartner partiell im Bereich der Klebefuge mittels CO2-Schneestrahlen ergibt sich zusätzlich zum Abkühlungseffekt ein weiterer Vorteil in Form eines gewissen Reinigungseffekts, außerdem ist dieses Verfahren leicht automatisierbar.
  • Im Rahmen der vorliegenden Erfindung grundsätzlich einsetzbare Haftklebstoffe sind sowohl lösemittelbasierte- als auch Dispersionshaftklebstoffe, Hotmelts oder sogenannte 100%-Systeme (lösemittelfrei – 100% Feststoff in gehärtetem Zustand) jeweils auf Basis von Acrylat-Copolymeren (sowohl Reinacrylate als auch modifizierte Acrylate), von Synthese- oder Naturkautschuken, Polyurethanen oder Silikonen. Bevorzugt wegen ihrer hohen Klima- und Alterungsbeständigkeit sind dabei lösemittelbasierende Reinacrylatsysteme.
  • Als Trägermaterialien kommen grundsätzlich alle gängigen Klebebandträgermaterialien in Frage. Auf Grund ihrer Elastizität werden trotz ihrer gewissen Isolationseigenschaften und ihres relativ geringen Kältespeichervermögens Schäume auf Basis Polyethylen, Polyurethan oder auf Basis von Acrylatcopolymeren bevorzugt. Es sind aber durchaus auch trägerlose Transferfilme technisch grundsätzlich geeignet.
  • Hinsichtlich der für die mit der vorliegenden Erfindung angedachten Zwecke erscheint für das Taupunktverfahren ein Temperaturbereich zwischen +20 und –30°C., bevorzugt zwischen +10 und –10°C. sinnvoll, bei den übrigen Verfahren zwischen 0°C. und –50°C, bevorzugt zwischen –5°C. und –40°C.
  • Beispiel: Montage einer Glasscheibe in ein U-förmiges Aluminiumprofil im Rahmen der Herstellung von Solarmodulen (vgl. auch Zeichnung auf Seite 9)
  • Solarmodule werden durch Aluminiumrahmen stabilisiert und geschützt, außerdem wird der Rahmen als Bestandteil bei der Modulmontage benutzt. Anforderungen wie Wasserdichtigkeit, UV-Beständigkeit, oder die einer zuverlässigen elastischen Klebverbindung zwischen Glas und Aluminiumrahmen werden bisher z. B. mittels Haftklebebändern im Rahmen des oben beschriebenen „Spüllösung-Klebstoffpassivierungsverfahrens” mit den dort bereits beschriebenen Nachteilen realisiert.
  • Mit der vorliegenden Erfindung ist es nun unter Vermeidung dieser Nachteile möglich, ein Solarlaminat passgenau in ein Aluminiumrahmenprofil einzuschieben und dort sauber und zuverlässig mit Hilfe eines Haftklebebandes zu verkleben.
  • Dies geschieht in folgenden Schritten: Zunächst wird eine Seite des doppelseitigen Klebebandes um den Randbereich des Solarlaminats herum verklebt. Anschließend wird die zweite, gegenüberliegende Klebstoffseite des Bandes freigelegt. Nun erfolgt eine Frostpassivierung dieser freigelegten zweiten Klebstoffseite entweder mittels direkter Abkühlung des Klebstoffes bis in den Frostbereich oder mittels Abkühlung des Solarlaminats bis in den Frostbereich, wobei infolge der temperaturleitenden Eigenschaften des Laminats und des Klebebandes auch die freiliegende Klebstoffseite passiviert wird. Anschließend wird das Solarlaminat mit dem darauf im Randbereich befindlichen Klebeband in den Rahmen eingepasst. Durch die nachfolgende Erwärmung wird dann die Klebkraft der bisher passivierten Klebstoffoberfläche aktiviert, Solarlaminat und Rahmen werden sauber, dauerhaft und fest miteinander verklebt.
  • Alternativ zur Frostpassivierung des Klebstoffes kann auch das Rahmenmodul bis zur Taupunkttemperatur bzw. darunter abgekühlt werden, dadurch setzt sich bei üblichen Temperaturen und Luftfeuchtigkeiten zunächst Tauwasser aus der Umgebungsluft auf dem Profil ab, welches die zu verklebende Oberfläche, d. h. die Innenseite des Rahmenprofils komplett benetzt. Diese Benetzung allein kann bereits eine zur Montage ausreichende Pufferschicht für das problemlose Einschieben des Solarlaminats mit dem darauf befestigten Klebeband mit der noch freiliegenden Klebstoffoberfläche in das Rahmenprofil bilden. Sollte eine Tauwasser-Pufferschicht aber den vorgesehenen Zweck noch nicht erfüllen, so kann die Temperatur auch noch weiter bis in den Frostbereich abgesenkt und dadurch das Tauwasser zum Gefrieren gebracht werden, was die Qualität der Pufferschicht im Hinblick auf die beabsichtigte Wirkung erhöhen würde. Anschließend wird dann das Solarlaminat mit der freiliegenden, dem Laminat abgewandten Klebstoffseite in das Rahmenprofil eingeschoben. Wiederum wird durch die anschließende Erwärmung die Klebkraft der an dem Rahmenprofil anliegenden Klebstoffoberfläche aktiviert und die Verklebung hergestellt.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102007006251 A1 [0004]
    • WO 91/14129 A1 [0004]
    • DE 19649204 A1 [0004]
    • EP 0929399 B1 [0004]

Claims (10)

  1. Verfahren zur temporären Unterdrückung der Anfangsklebkraft von Haftklebstoffen, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem bereits auf einen Fügepartner aufgeklebten doppelseitigen Haftklebemittel infolge einer direkten vorübergehenden Temperaturabsenkung des Klebstoffes auf der gegenüberliegenden, noch nicht verklebten Seite oder infolge einer vorübergehenden Temperaturabsenkung zumindest eines der beiden Fügepartner die Haftwirkung des Klebstoffes auf der noch nicht verklebten, offenen Seite physikalisch und/oder chemisch zeitweise desaktiviert wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Klebstoff selbst auf der noch nicht verklebten Seite des doppelseitigen Haftklebemittels vorübergehend soweit in den Frostbereich abgekühlt wird, dass dadurch die Haftwirkung des Klebstoffes auf dieser Seite zeitweise passiviert wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der bereits mit einem doppelseitigen Haftklebemittel versehene erste Fügepartner vollständig oder partiell vorübergehend soweit in den Frostbereich abgekühlt wird, dass dadurch die Haftwirkung des Klebstoffes auf der noch offenen Seite zeitweise passiviert wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der noch nicht mit einer Seite des doppelseitigen Haftklebemittels klebend verbundene zweite Fügepartner vollständig oder teilweise zumindest bis zum Erreichen der Taupunkttemperatur abgekühlt wird.
  5. Verfahren nach den Ansprüchen 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Frostbereich zwischen 0°C. und –50°C., bevorzugt zwischen –5°C. und –40°C. liegt.
  6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperaturabsenkung erfolgt in einen Bereich von +20°C. bis –30°C., besonders bevorzugt in einen Bereich von +10°C. bis –10°C.
  7. Verfahren nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperaturabsenkung erreicht wird durch den Einsatz von CO2-Schneestrahlen, Kühlräumen, Schockfrostkanälen, Kühltruhen, Kühlzellen, Kälteschränken Trockeneis, Flüssigstickstoff, einer Kältemischung, eines Kältesprays oder auch von z. B. Kühlkombinationen aus zwei oder mehr der angegebenen Kühlmöglichkeiten
  8. Verfahren nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Klebstoff um lösemittelbasierte- oder Dispersionshaftklebstoffe, Hotmelts oder sogenannte 100%-Systeme auf Basis Acrylatcopolymer, Synthese- oder Naturkautschuk, Polyurethan oder Silikon handelt, besonders bevorzugt um lösemittelbasierte Reinacrylatsysteme.
  9. Verfahren nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Klebstoff in Form eines trägerlosen, haftklebenden Transferbandes oder eines trägerbasierten doppelseitigen Haftklebebandes vorliegt.
  10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Haftklebeband allgemein im Rahmen einer verdeckten Montage und hier insbesondere bei der Verklebung von Solarlaminaten in Rahmenmodule Verwendung findet.
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