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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Profils, das zumindest auf einer Seite durch Aufbringen einer Klebeschicht für die Verklebung mit anderen Bauteilen vorbereitet wird. Die Verklebung von Profilen mit anderen Bauteilen bietet sich überall dort an, wo beispielsweise eine Verschraubung nicht möglich ist oder eine flächige Verbindung ohne Generierung großer Spannungen im Material gewünscht ist.
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Aus
US 2009/0205703 A1 ist beispielsweise bekannt, Metallprofile, die auf einer Seite mit einer Klebeschicht versehen werden, als Montageträger mit der Unterseite von Solarkollektoren zu verkleben. In Solarkollektoren bzw. zwischen Solarkollektoren und deren Trägerkonstruktion können mit unter erhebliche Temperaturunterschiede bestehen, die zu Verformungen bzw. Spannungen im Material insbesondere im Verbindungsbereich führen. Die daher erforderliche Flexibilität der Verbindung zwischen der Unterseite der Solarkollektoren und der als Trägerkonstruktion verwendeten Metallprofile wird durch eine elastische und wasserabweisende Klebeschicht erzielt. Weiterhin ist bekannt, die zu verklebenden Flächen vor dem Aufbringen der Klebeschicht zur Gewährleistung einer guten und dauerhaften Haftung zu reinigen. Metallprofile werden üblicherweise durch Kaltwalzprofile eines flachen Metallbandes in einem Walzwerk hergestellt. Die Oberflächen der Profile sind durch Herstellung und Lagerung der Metallbänder sowie durch die Walzprofilierung derart verunreinigt, dass eine Klebeschicht, die auf einer Seite des Profils aufgetragen wird, ohne vorherige Reinigung der betreffenden Profiloberfläche nicht oder nur unzureichend haftet. Starke Verunreinigungen der zu verklebenden Profiloberflächen entstehen auch durch das Ablängen der in der Regel endlos hergestellten Profile auf die gewünschte Profillänge mittels einer Säge oder anderen Schneidvorrichtungen. Der beim Sägen anfallende Feinstaub wird zusammen mit weiteren Verunreinigungen wie Fetten oder Schmierstoffen durch das beim Sägen verwendete Kühlmittel auf die zu verklebenden Oberflächen geschwämmt. Die Reinigung der Profiloberflächen gestaltet sich daher aufwendig und umfasst in der Regel das Aufspühen einer Reinigungsflüssigkeit sowie eine daran anschließende Gasspülung.
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Äußerst nachteilig ist dabei, dass die Reinigung der zu verklebenden Profiloberfläche viel Zeit in Anspruch nimmt, da nach dem Aufbringen der Reinigungsflüssigkeit und der eventuell darauffolgenden Gasspülung eine Abtrocknung des Profils erfolgen muss, bevor die Klebeschicht auf die zu verklebende Oberfläche des Profils aufgebracht werden kann. Durch die aufwendige Reinigung und die lange Reinigungsdauer ist das bekannte Herstellungsverfahren zudem teuer. Ebenfalls als nachteilig hat sich herausgestellt, dass auf den zu verklebenden Oberflächen der Metallprofile oft eingetrocknete Reinigungsflüssigkeit zurückbleibt.
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein günstiges und schnelles Verfahren zur Herstellung eines Profils durch Walzprofilieren eines flachen Bands aus Metall oder Kunststoff anzugeben, wobei das Profil auf zumindest einer Seite wenigstens einen sich durchgehend in Längsrichtung des Profils erstreckenden Klebebereich aufweist, auf den nach vorhergehender Reinigung eine Klebeschicht aufgetragen wird. Das Verfahren soll sich zudem durch eine hohe Prozesssicherheit ausweisen. Auch die Haftung und Dauerhaftigkeit der auf das Profil aufgetragenen Klebeschicht sollen verbessert werden.
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Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 der vorliegenden Erfindung gelöst. Demgemäß liegt dann eine erfindungsgemäße Lösung der Aufgabe vor, wenn die Reinigung des wenigstens einen Klebebereichs nach dem Walzprofilieren in der Linie der Profilherstellung mittels eines Lasers durch Bestrahlung mit Laserlicht erfolgt. Ebenfalls in der Linie wird in einem nachfolgenden Herstellungsschritt zunächst die Klebeschicht aufgebracht, und das Profil erst danach abgelängt. Die Reinigung der zu verklebenden Profiloberfläche mittels Laserlicht erfolgt schnell, ist reproduzierbar und prozesssicher. Eventuell durch vorhergehende Verfahrensschritte erzeugte Oxydschichten können durch das Laserlicht ebenfalls abgetragen werden, wodurch eine dauerhafte, alterungsbeständige Verklebung mit hervorragender Haftung gewährleistet wird. Insbesondere bei der Verwendung von Leichtmetallen resultiert daraus eine deutlich gesteigerte Korrosionsfestigkeit. Die trockene und medienfreie Reinigung durch das Laserlicht erfordert keine teuren Reinigungsflüssigkeiten und ermöglicht ein sauberes Herstellungsverfahren. Die Entsorgung verschmutzter Reinigungsflüssigkeiten entfällt. Durch das Ablängen der Profile nach dem Aufbringen der Klebeschicht wird die zu verklebende Oberfläche des Profils insbesondere an den Enden des Profils vor dem Aufbringen der Klebeschicht nicht mehr so stark verunreinigt, weshalb die erforderliche Reinigungsleistung gering gehalten werden kann. Dadurch, dass die Reinigung der zu verklebenden Profiloberflächen, sowie das Aufbringen der Klebeschicht als auch das Ablängen des Profils in der Linie der Profilherstellung erfolgen, kann ein schneller Herstellungsprozess gewährleistet werden.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird auf das Profil mit der Klebeschicht eine Schutzfolie aufgebracht, welche die aufgebrachte Klebeschicht bis zur Verklebung des Profils mit anderen Bauteilen vor Verunreinigungen schützt und erst unmittelbar vor der Verklebung entfernt wird. Hierdurch wird die Haftung auf den weiteren zu verklebenden Bauteilen verbessert. Es werden keine besonderen Vorsichtsmaßnahmen bei der weiteren Behandlung der Profile, insbesondere der Lagerung und dem Transport, hinsichtlich möglicher Verunreinigungen der Klebeschicht erforderlich. Zum Ablängen der Profile können Verfahren angewandt werden, die starke Verunreinigungen, insbesondere durch Metall- oder Kunststoffspäne bzw. -staub erzeugen, ohne dass dabei die Klebeschicht verunreinigt wird.
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Eine besonders gute Haftung der Klebeschicht auf den zu verklebenden Profiloberflächen wird erreicht, wenn die Oberfläche des Profils im Klebebereich durch die Bestrahlung mit dem Laserlicht zusätzlich aufgeraut wird. Der Rauhigkeitsgrad der Oberfläche ist dabei durch die Intensität des Laserlichts gezielt einstellbar.
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Das Ablängen der Profile erfolgt auf einfache und kostengünstige Art und Weise mit einer Säge oder mit einer Stanze.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird als Klebeschicht ein doppelseitiges Klebeband aufgebracht. Durch Klebebänder werden hochelastische, vollflächige Verbindungen zwischen zu verbindenden Bauteilen ermöglicht. Zudem wird durch Klebebänder sowohl hinsichtlich der Dicke der Klebeschicht als auch der Güte der Verklebung eine gleichmäßige Verklebung erzielt. Auch können Klebebänder verwendet werden, die bereits eine einseitig aufgebrachte Schutzfolie zur Verhinderung von Verunreinigungen der Klebeschicht aufweisen.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird die Klebeschicht durch gleichmäßiges Auftragen eines flüssigen oder pastösen Klebstoffes aufgebracht. Die Dicke der Klebeschicht kann somit je nach Anforderung variiert werden, außerdem können insbesondere aushärtbare Klebstoffe aufgebracht werden, durch die eine besonders starke Haftung der zu verklebenden Bauteile erzielt werden kann.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Metallband während oder nach dem Walzprofilieren, jedoch vor der Reinigung des Klebebereichs, zu einem geschlossenen Profil verschweißt. Dadurch lassen sich besonders stabile Profile mit großen Oberflächen, beispielsweise Rechteckprofile, herstellen, auf die eine Klebeschicht besonders einfach aufgetragen werden kann.
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Um die Altersbeständigkeit sowohl des Profils als auch der Haftung der Klebeschicht bei Stahlprofilen zu verbessern, hat sich eine Korrosionsschutzschicht des verwendeten Stahlbands aus einer Zink-Magnesium-Legierung als besonders vorteilig herausgestellt. Sehr gute Haftung und Altersbeständigkeit der Klebeverbindung besteht auch bei Profilen aus Edelstahl oder Aluminium. Auch plattierte Metalle haben sich als besonders geeignet für die Herstellung eines erfindungsgemäßen Profils erwiesen. Für die Herstellung von Profilen aus Kunststoff hat sich die Verwendung faserverstärkter Thermoplaste bewährt. Aus faserverstärkten teilkristallinen Thermoplasten lassen sich im Zustand einer unterkühlten Schmelze bei Temperaturen unter dem Schmelzpunkt des Thermoplasten besonders stabile Profile mit hoher Prozessgeschwindigkeit der Walzprofilierung herstellen.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das Profil ein Hutprofil mit einer Basis, zwei seitlich an die Basis anschließenden Flanken, und zwei parallel zur Basis an die Flanken anschließenden Kopfstegen, wobei die beiden Flanken des Profils durch Kaltwalzprofilieren gegenüber der Basis und den Kopfstegen dickenreduziert werden. Dadurch wird die Flexibilität des Profils erhöht, Spannungen zwischen dem Profil und beispielsweise einem mit dem Profil verklebten Solarpanel werden dadurch noch besser vermieden. Zudem wird dadurch Material eingespart. Die Dickenreduzierung erfolgt vorzugsweise mittels des in
DE 10 2007 051 354 B4 beschriebenen Verfahrens.
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Es sind sowohl Hutprofile mit V-förmig oder parallel zueinander ausgerichteten Flanken, als auch andere Hutprofile denkbar. Als besonders vorteilig haben sich Hutprofile mit schwalbenschanzförmigem Querschnitt erwiesen. Auch kann aus Kostengründen auf die Dickenreduzierung der Flanken verzichtet werden. Die schwalbenschwanzförmige Ausführung gewährleistet eine hohe Flexibilität bei gleichzeitig geringer Breite des Profils.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
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1: Den schematischen Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines Profils mit einer aufgetragenen Klebeschicht,
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2: Einen vergrößerten Ausschnitt des Profils der schematischen Darstellung aus 1 in einer geschnittenen Schrägansicht,
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3: Einen alternativen Profilquerschnitt des in 2 gezeigten Profils, und
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4: Einen weiteren alternativen Profilquerschnitt des in 2 gezeigten Profils.
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Für die folgenden Ausführungen gilt, dass durch gleiche Bezugszeichen auch gleiche Teile bezeichnet werden.
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1 zeigt den schematischen Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens. Das Profil
1 wird zunächst mittels Kaltwalzprofilierung eines länglichen Metallbandes in einem Walzwerk hergestellt. Stellvertretend für diesen Prozessschritt ist in
1 lediglich ein Walzenpaar
10 dargestellt. Als Ausgangsmaterial dient vorzugsweise ein Stahlband, das mit einer Korrosionsschutzschicht aus einer Zink-Magnesium-Legierung beschichtet ist. Während
1 nur eine Seitenansicht des Profils
1 zeigt, ist der Querschnitt des Profils
1 in
2 zu erkennen. Im vorliegenden Fall ist das Profil
1 für die spannungsarme Verklebung mit der Unterseite eines Solarkollektors als V-förmiges Hutprofil, auch als V-Profil bezeichnet, ausgeführt. Das V-Profil hat eine Basis
11, zwei seitlich an die Basis
11 anschließende Flanken
12, und zwei parallel zur Basis
11 an die Flanken
12 anschließende Kopfstege
13. Durch das aus
DE 10 2007 051 354 B4 bekannte Verfahren werden die Flanken
12 des Profils
1 bei der Kaltwalzprofilierung in ihrer Dicke reduziert. Vorzugsweise erfolgt die Dickenreduzierung auf die Hälfte der Dicke von Basis
11 und Kopfstegen
13. Auch ein W-förmiger Profilquerschnitt eignet sich hervorragend für diese Zwecke.
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Auf die Kopfstege 13, welche die Serifen des V-Profils bilden, wird nun direkt im Anschluss an die Walzprofilierung in der gleichen Prozesslinie eine Klebeschicht 3 aufgebracht. Das Profil 1 wird dazu im Klebebereich 2 auf der Oberseite der Serifen zunächst für die Klebung vorbereitet, indem der Klebebereich 2 von Verunreinigungen wie Staub, Metallspänen, Schmierstoffen, Fetten etc. gereinigt wird. Die Reinigung erfolgt mittels Bestrahlung des Klebebereichs 2 mit Laserlicht 5. Das Profil wird dazu an einem Laser 4 vorbeigeführt, der Laserlicht 5 mit gepulster Intensität ausstrahlt. Durch das Laserlicht 5 werden auch eventuell vorhandene Korrosionsschichten auf dem Klebebereich 2 entfernt. Die Intensität des Laserlichts 5 wird so eingestellt, dass der Klebebereich 2 zudem etwas aufgeraut wird. Dadurch wird die Haftung der nachfolgend aufgebrachten Klebeschicht 3 signifikant verbessert.
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Die Klebeschicht 3 wird unmittelbar nach der Reinigung des Klebebereichs 2 durch das Laserlicht 5 in Form eines doppelseitigen Klebebands auf den Klebebereich 2 aufgebracht. Auf seiner Oberseite ist das Klebeband 3 durch eine Schutzfolie 6 vor Verunreinigungen durch nachfolgende Prozessschritte sowie die Lagerung und den Transports des Profils 1 geschützt. Das Klebeband 3 wird durch eine Klebevorrichtung 7 auf den Klebebereich 2 des Profils 1 aufgebracht. Das Profil 1 wird dazu an der Klebevorrichtung 7 vorbei bewegt.
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Das prinzipiell endlos hergestellte Profil 1 kann sodann auf die gewünschte Länge abgelängt werden. Dieser Verfahrensschritt erfolgt ebenfalls in der Linie der Profilherstellung durch eine Sägevorrichtung 8. Die Sägevorrichtung 8 wird dazu für die Zeitdauer der Durchtrennung des Profils 1 durch das Sägeblatt 9 mit dem kontinuierlich bewegten Profil 1 mitbewegt. Das fertige abglängte Profil ist in 1 mit dem Bezugszeichen 1' bezeichnet.
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Um das Profil 1' beispielsweise mit der Unterseite eines Solarkollektors zu verkleben, können auch die zu verklebenden Flächen des Solarkollektors auf einfache und kostengünstige Art und Weise durch Bestrahlung mit Laserlicht gereinigt und gegebenenfalls aufgeraut werden. Die Schutzfolie 6 der Klebeschicht 3 wird dazu unmittelbar vor der Verklebung entfernt. Das Profil-Herstellungsverfahren kann weitere Verfahrenschritte umfassen, wie zum Beispiel das Bohren von Löchern für die Verschraubung des Profils 1' mit weiteren Bauteilen. Diese weiteren Verfahrensschritte können sowohl vor der Reinigung der Klebebereiche 2 und dem Aufbringen der Klebeschicht 3, als auch danach erfolgen.
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Die 3 und 4 zeigen alternative Profilquerschnitte zu dem in 2 gezeigten Profilquerschnitt. 3 zeigt ein Hutprofil mit parallel zueinander ausgerichteten Flanken 12, in 4 ist ein besonders bevorzugtes schwalbenschwanzförmiges Hutprofil abgebildet. In beiden Fällen sind die Flanken 12 gegenüber der Basis 11 und den Kopfstegen 13 dickenreduziert. Die schwalbenschwanzförmige Ausführung gewährleistet eine hohe Flexibilität bei gleichzeitig geringer Breite des Profils 1.
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Das beschriebene Verfahren kann im Prinzip auch zur Herstellung von Profilen aus einem faserverstärkten Thermoplast angewendet werden. Zur Walzprofilierung wird das faserverstärkte Thermoplastband dazu bei Temperaturen unter der Schmelztemperatur des Thermoplasten im Zustand einer unterkühlten Schmelze verarbeitet.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 2009/0205703 A1 [0002]
- DE 102007051354 B4 [0014, 0022]
