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Es handelt sich bei der vorliegenden Erfindung um ein Verfahren zur Verklebung mittels einer Justierhilfe.
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Bei der Verklebung zweier Substrate mit Hilfe eines doppelseitig klebenden Haftklebebandes erfolgt die Verklebung bereits sehr schnell und direkt bei Kontakt der Substrate mit der Klebefläche, eine genaues Positionieren oder insbesondere auch Repositionieren der beiden Fügepartner wird dadurch erschwert. Bei der vorliegenden Erfindung handelt es sich um ein Verfahren zur Verklebung zweier Fügeteile mittels eines beidseitig haftenden Klebebands mit oder ohne Trägermaterial unter Verwendung einer Justierhilfe. Anwendung findet ein solches Verfahren z.B. dort, wo der Verklebungsbereich eng begrenzt ist und dadurch in der Regel keinen Raum lässt zum korrekten Ausrichten der Fügepartner vor deren endgültiger Verklebung.
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Eine solche Anwendung liegt z.B. im Falle einer statischen trockenen Verklebung („Dry Static Bonding“ = „DSB“) vor. Hier besteht die Problematik, beim Einbringen einer Glasscheibe in ein Fenstersystem aus Holz, Kunststoff, glasfaserverstärktem Kunststoff (GFK), Metall oder auch Kombinationen dieser Werkstoffe die endgültige Befestigung der Isolierglasscheibe im Rahmen so lange zu verzögern, bis das komplette Ausrichten der Scheibe erfolgt ist. Heute findet man für diese Anwendung vielfach folgende Lösung: Im Rahmen bzw. Rahmensystem für den Einsatz einer Fensterscheibe ist ein doppelseitig haftklebend ausgerüstetes Klebeband in der Form eingebracht, dass eine erste klebende Seite des Bandes fest im Rahmensystem verklebt wird. Dies geschieht beispielsweise durch Abrollen der benötigten Länge des auf sich selbst gewickelten Bandes von einer Klebebandrolle, bei der die beiden Klebeflächen von einer einzigen klebstoffabweisenden Abdeckung (einem Release Liner) bedeckt werden, wodurch die Klebstofffläche einer Seite des Bandes frei gelegt und im Rahmensystem verklebt wird, während die zweite klebend ausgerüstete Seite noch vom Release Liner abgedeckt wird. Bei einem System, bei dem beide Seiten des Bandes von unterschiedlichen Release Linern abgedeckt werden, wird einer der beiden Liner entfernt und die dann freiliegende Klebfläche im Rahmensystem befestigt, auch hier bleibt die zweite Seite zunächst noch mit einer entsprechenden Abdeckung bedeckt. Die Befestigung im Rahmensystem erfolgt dann, indem nach der Entfernung des Release Liners von der ersten klebend ausgerüsteten Fläche des Klebebandes diese Fläche an der Stelle in den Rahmen geklebt wird, der gegenüber später nach Freilegung der zweiten klebend ausgerüsteten Seite des Bandes die Glasscheibe im Rahmen gegen diese zweite Seite gepresst und entsprechend verklebt wird. Zu diesem Zwecke der Befestigung der Scheibe im Rahmensystem wird vor oder auch nach der geschilderten festen Verklebung der ersten Seite des Klebebandes dann auch die zweite klebende Seite des Klebebandes frei gelegt, indem auch hier der Release Liner entfernt wird. Anschließend wird die Scheibe in den Rahmen eingeschoben bzw. aufgepresst und mit der zweiten klebend ausgerüsteten Seite des Klebebandes verklebt.
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Das mit der ersten klebenden Seite im Rahmensystem befestigte Klebeband kann sowohl erst unmittelbar vor dem Einbringen der Glasscheibe im Rahmensystem befestigt werden, es kann aber auch bereits bei der Herstellung des Rahmensystems an der vorgesehenen Stelle angebracht werden.
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Die besondere Schwierigkeit und Herausforderung bei dieser Vorgehensweise allgemein besteht nun darin, dass nach Freilegen der zweiten klebend ausgerüsteten Seite des Klebebands die Glasscheibe über diese Klebefläche in den Rahmen eingeführt werden muss. Angesichts dessen, dass ein möglichst wind-, luft- und feuchtigkeitsdichtes System aus Rahmen und Scheibe entstehen soll, ist daher der Raum im Rahmen für das Einbringen der Scheibe äußerst begrenzt, um eventuelle Undichtigkeiten zu vermeiden. Dies wiederum bedingt, dass die Scheibe beim Einbringen in den Rahmen ohne vorherige Vorkehrungen bereits zwangsläufig frühzeitig und an nicht dafür vorgesehenen Stellen mit der freiliegenden Klebefläche in Berührung kommen kann und dadurch sowohl Probleme beim endgültigen Ausrichten der Scheibe im Rahmensystem als auch Mängel in der letztendlichen Klebeverbindung entstehen können.
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Heute gibt es zur Umgehung dieser möglichen Probleme unterschiedliche Ansätze: Vielfach wird nach Entfernung des Release Liners von der Klebefläche zur einzubringenden Glasscheibe hin die dann frei liegende Klebefläche mit einer Lösung eingesprüht oder bestrichen, die die Oberflächenenergie des Klebstoffs in der Art beeinflusst, das zunächst einmal eine relativ niederenergetische, unpolare Oberfläche entsteht, die eine Verklebung verhindert, sondern stattdessen ein gewisses Gleiten der Glasscheibe über die freiliegende Klebefläche ermöglicht. Diese Lösung ist oft ein Gemisch aus Wasser und einem Spülmittel. Nach dem Einführen der Glasscheibe in den Rahmen und dem Platzieren der Scheibe auf Tragklötzen ist ein Ausrichten der Glasscheibe sowohl in horizontaler als auch in vertikaler Richtung noch möglich. Abschließend wird durch das Einbringen einer Glasleiste mit oder ohne eine zusätzliche Dichtung eine Druckbelastung auf die Scheibe und damit auch auf das Klebeband ausgeübt, die dazu führt, dass die angesprochene Lösung (z.B. das Gemisch aus Wasser und Spülmittel) verdrängt wird. Üblicherweise verdampft dann der Rest der noch verbliebenen Lösung nach 48h und unter Raumtemperatur endgültig und es wird die Endhaftung der Verklebung erreicht.
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Diese Art der Verklebung einer Glasscheibe in einem Rahmensystem bietet zahlreiche Nachteile:
- - Es besteht die Gefahr eines falschen Mischungsverhältnisses der Lösung, wodurch entweder eine nicht gewünschte frühzeitige Verklebung oder keine ausreichende Endhaftung der Verklebung erreicht wird.
- - Die notwendigen Parameter (z.B. 48 h und Raumtemperatur) sind nicht gegeben bzw. werden nicht eingehalten, da sie höheren Lageraufwand und höhere Heizkosten bedingen.
- - Durch die Verwendung der beschriebenen Lösung können die Fertigungsanlagen korrodieren und damit längerfristig Schäden an den Anlagen auftreten.
- - Die relativ langen Wartezeiten bis zur endgültigen Verklebung bedeuten längere Stillstandszeiten und damit auch höhere Kosten.
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Eine andersartige Lösung zur Behebung der beschriebenen Problematik wird z.B. thematisiert in
DE 10 2009 052 511 A1 Dort wird ein Verfahren zur temporären Unterdrückung der Anfangsklebkraft von Haftklebstoffen beschrieben, das darin besteht, mittels einer zeitweisen Temperaturabsenkung des Klebstoffs auf einer freiliegenden Klebstoffseite oder der vorübergehenden Temperaturabsenkung zumindest eines der beiden Fügepartner die Haftwirkung des Klebstoffs auf der noch nicht verklebten, offenen Klebstoffseite physikalisch und/oder chemisch zeitweise zu deaktivieren, d.h. den Klebstoff zeitweise zu passivieren, um dadurch den Einsatz beispielsweise von Solarmodulen in ein entsprechendes Rahmensystem zu erleichtern. Nach dem Einbringen der Module wird durch das allmähliche Erhöhen der Temperatur die klebende Funktion des Klebstoffs wieder aktiviert und eine feste und dauerhafte Verklebung erreicht. Auch hier war der Zweck der, den Einsatz solcher Lösungen wie sie oben beschrieben wurden zur zeitweisen Passivierung einer Klebstofffläche und auch die damit verbundenen Nachteile zu vermeiden.
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DE 10 2004 015 013 A1 offenbart ein Verfahren zur Bearbeitung von Festkörpern, insbesondere Magnetkörpern, bei dem wenigstens ein erster zu bearbeitender Festkörper mittels eines Klebstoffes in einem Fügebereich seiner Oberfläche mit einer Haltevorrichtung und/oder einem zweiten zu bearbeitenden Festkörper verbunden wird und bei dem darauf eine Bearbeitung des ersten Festkörpers und insbesondere auch des zweiten Festkörpers stattfindet, wobei in dem Fügebereich zur Einstellung eines Fügespaltes Beabstandungselemente vorgesehen sind, so dass durch den definierten Fügespalt beim späteren Lösen der Festkörper das Lösungsmittel schnell durchdringen kann.
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DE 10 2005 026 815 A1 offenbart eine Klebeverbindung zur Verbindung von zwei Fügeteilen, insbesondere von zwei flächigen Fahrzeugteilen, bei der zur Bildung einer Klebenaht ein Klebstoff zwischen zwei gegenüberliegenden Verbindungsflächen der Fügeteile eingebracht ist, wobei in dem Klebstoff partiell ein erwärmbares metallisches Element eingebettet ist zur beschleunigten Aktivierung des Klebstoffs, wobei das metallische Element als ein Abstandshalteelement ausgebildet ist, das durch seine Formgebung die Dicke der Klebenaht vorgibt.
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DE 10 2012 012 298 A1 offenbart ein Klebeverfahren und eine entsprechende Klebevorrichtung zum Zusammenkleben von Fügeteilen, die an ihren zusammenzufügenden Stirnflächen Klebeflächen aufweisen, insbesondere zum Zusammenkleben von Rotorblatthalbschalen zu einem Rotorblatt für eine Windkraftanlage. Es wird vorgeschlagen, dass die Fügeteile durch Injektionskleben miteinander verklebt werden, wobei ein Klebstoff in eine Klebefuge zwischen den Klebeflächen der Fügeteile injiziert wird.
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DE 10 2012 003 378 A1 offenbart ein Verfahren zum Herstellen einer Blindverklebung zwischen einem ersten Bauteil eines Windenergieanlagenrotorblatts und einem zweiten Bauteil eines Windenergieanlagenrotorblatts, bei dem Klebstoff auf eine erste Klebefläche des ersten Bauteils aufgetragen wird und die beiden Bauteile anschließend in einer Endposition angeordnet werden, in der der aufgetragene Klebstoff eine zweite Klebefläche des zweiten Bauteils berührt und aushärtet.
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DE 10 2016 003 008 A1 schließlich zeigt eine weitere Ausgestaltung der hier fraglichen Thematik. Dabei besteht die Erfindung darin, dass zusätzlich zu dem Klebeband, das zur statischen Verbindung der Verglasung und damit zur dauerhaften und sicheren Verklebung der Glasscheibe im Rahmen bei gleichzeitiger Gewährleistung der statischen Standsicherheit der Konstruktion ein weiteres Klebeband in das System eingebracht wird, das eine vorübergehende Abstandshalterfunktion erfüllt, wobei es sich nicht unbedingt um ein „Tape“ handeln muss, sondern diese Abstandsfunktion z.B. durchaus auch von voneinander separierten Stanzteilen hervorgerufen werden kann.
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Die jetzt vorliegende Erfindung bietet nun zum einen eine weitere, noch weniger aufwändige und dadurch auch kostengünstige Alternative als Distanz- oder Abstandshalter bzw. Justierhilfe für Anwendungszwecke wie z.B. den Einsatz einer Scheibe/eines flächigen Moduls in eine Trägerkonstruktion oder ein Rahmensystem an und zum anderen kann diese Alternative neben der zeitweiligen Abstandshalterfunktion weitere zusätzliche Funktionen mit der Verklebung generieren. Gegenüber der Verwendung eines Abstandshaltertapes oder - stanzteils ist das hier beanspruchte Verfahren im Idealfall mit einer geringeren Verminderung der Klebefläche und damit auch der Klebkraft verbunden.
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Die Erfindung bezieht sich auf einen Verklebungsprozess mit Hilfe eines doppelseitig klebend ausgerüsteten Klebebands, entweder in Form eines Transferbandes, d.h. ohne Trägermaterial oder aber mit einem Trägermaterial, bei dem beispielsweise ein Draht, eine Schnur oder ein sonstiges Material sehr kleinen Querschnitts als eine Justierhilfe bildender Distanz- oder Abstandshalter auf mindestens eine einem der beiden zu verklebenden Substrate zugewandte Klebefläche aufgelegt wird. Der Querschnitt eines solchen Drahtes kann in Abhängigkeit von der Dicke, Weichheit und Nachgiebigkeit der Klebstoffschicht, auf die er aufgebracht wird, zwischen 0,05 mm2 und mehreren Quadratmillimetern liegen. Mit dem Draht wird das Substrat zunächst in einem gewissen Abstand zur Klebefläche gehalten und kann dadurch in einfacher Weise verschoben oder ausgerichtet werden. Durch das Gewicht des Substrats und/oder eine gewisse äußere Andruckkraft wird danach der Distanzhalter in den Klebstoff, gegebenenfalls auch noch in das darunter liegende Trägermaterial gedrückt. Ziel ist es dabei neben der Positionierungs- bzw. Repositionierungsmöglichkeit auch, so wenig wie möglich der eigentlichen Klebefläche des Klebstoffes zu verlieren. Ein solcher Draht als Justierhilfe kann auch bereits während des Herstellvorgangs des Klebebandes auf einer Klebstoffoberfläche aufgebracht und dann mit dem fertigen Klebeband zusammen aufgewickelt werden. Entsprechende Versuche haben gezeigt, dass allein die Andruckkraft des auf sich selbst gewickelten Klebebandes selbst bei weichen und mittelweichen Klebstoffen, wie sie unten beschrieben werden, nicht ausreicht, die Justierhilfe in die Klebstoffoberfläche so weit einzutauchen, dass sie anschließend in der Funktion als Justierhilfe nicht mehr zu gebrauchen wäre.
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Die Art der Justierhilfe richtet sich nach den im Klebeband verwendeten Materialien. Bei einem weichen Klebstoff hat sich sowohl ein starres, festes Material als Abstandshalter, als auch ein festes Trägermaterial wie z.B. einer Hartfolie aus Polypropylen (PP), Polyethylen (PET) oder Polyvinylchlorid (PVC) als am besten für die Anwendungszwecke als Abstandshalter/Justierhilfe mit anschließender fester und dauerhafter Verklebung geeignet erwiesen. Als weiche Klebstoffschichten werden solche mit einem möglichst geringen E-Modul bezeichnet. Der E-Modul beschreibt den Zusammenhang zwischen Spannung und Dehnung bei der Verformung eines festen Körpers, mithin dessen Elastizität. Der E-Modul ist groß bei Stoffen, bei denen eine große Spannung lediglich eine geringe Dehnung erzeugt (z.B. bei Stahl), bei leicht verformbaren, weichen, nachgiebigen Stoffen wir z.B. Gummi ist er hingegen klein. Je kleiner der E-Modul, desto größer ist die Verformbarkeit des Materials. Unter weichen Klebstoffen werden hier insbesondere solche mit einem E-Modul < 10 MPa (sehr weich) und solche mit einem E-Modul zwischen 10 und 1.500 MPa (mittelweich) verstanden. Feste, starre Abstandshaltermaterialien können z.B. sein: Körnung, Glaskugeln, Metallspäne, Stanzteile aus Kunststoff, Folie oder Metall oder auch Draht aus Nylon oder Metall.
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Im Anwendungsfall wird das Abstandshaltermaterial auf die Klebstoffoberfläche aufgebracht und wirkt dort als Justierhilfe, die dazu dient, ein gewissen Gleiten und damit ein Ausrichten oder Repositionieren der Fügepartner zu erleichtern. Ist die endgültige Verklebungssituation erreicht, so wird durch Druck der Abstandshalter in die weiche Klebstoffoberfläche gepresst, das feste Trägermaterial bildet den notwendigen Widerstand, um durch Druck eine feste Verklebung zu erreichen. Infolge des geringen Querschnitts des Abstandshalters wird dieser komplett in die weiche Klebstoffschicht gedrückt und so wird schließlich eine sichere und dauerhafte Verklebung erzielt.
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Bei einem härteren Klebstoff hingegen erweist sich ein nicht erfindungsgemäßes, weiches, kompressibles Material als Justierhilfe als vorteilhaft, sie kann in einem solchen Falle aus einem elastischen Festkörper wie beispielsweise einem Schaummaterial mit einem geringen Querschnitt bestehen. Dieses Schaummaterial wird auf die Klebstoffoberfläche aufgebracht und wirkt dort zunächst wiederum als Abstandshalter und Justierhilfe, die dazu dient, ein gewissen Gleiten und damit ein Ausrichten oder Repositionieren der Fügepartner zu erleichtern. Ist die endgültige Verklebungssituation erreicht, so wird durch Druck der Abstandshalter auf die Klebstoffoberfläche gepresst, bis er schließlich weitgehend in einer Höhenebene mit dem ihn umgebenden Klebstoff ist. Durch die geringe Dicke des Abstandshalters und seine Kompressibilität wird schließlich auch hier eine sichere und dauerhafte Verklebung erzielt.
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Neben den angesprochenen starren Trägermaterialien ist eine solche Justierhilfe aber auch bei weichen Trägermaterialen eines Haftklebebandes wie z.B. einem Schaum, einem Vlies bzw einem Textil allgemein einsetzbar, am vorteilhaftesten im Zusammenhang mit einer darauf aufgebrachten härteren Klebstoffschicht.
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Grundsätzlich können bei einem beidseitig haftklebend ausgerüsteten Band sowohl in der trägerbasierten als auch in der trägerlosen Form auf die zu verklebenden Fügepartner abgestimmte unterschiedliche Klebstoffe auf den beiden Seiten des Bandes eingesetzt werden.
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Neben den beschriebenen unterschiedlichen Materialien kann eine Justierhilfe auch aus Stanzteilen unterschiedlichster Geometrien bestehen, die punktuell auf die Klebefläche gelegt werden und dann zunächst als Abstandshalter zwischen Klebefläche und zu verklebender Glasscheibe fungieren. Die Größe und Dicke der Stanzteile ist wiederum abhängig von der Härte des Klebstoffes, auf die sie aufgelegt werden und/oder der Härte des unter der Klebstoffschicht befindlichen Trägermaterials sowie auch der Dicke der Klebstoffschicht.
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Denkbar ist auch die Verwendung einer geschlitzten Abdeckung, d.h. eines geschlitzten Release Liners. Klebebänder werden auf mindestens einer Oberseite mit einer speziellen Trennbeschichtung oder einem Trennpapier mit einer antihaftenden Oberfläche versehen, damit zum einen das Klebeband auf der Rolle beim Auf- und Abwickeln der Rolle nicht mit der darüber liegenden Lage verklebt und damit die Klebstoffoberfläche vor Gebrauch vor Verunreinigungen geschützt ist. Wegen der antihaftenden Oberfläche eines Release Liners lässt sich dieser vor Gebrauch einer klebenden Oberfläche leicht von dieser ablösen. Ein Trennpapier oder eine ähnliche Trennschicht (Liner) wird hauptsächlich bei doppelseitigen Klebebändern verwendet. In der Regel handelt es sich, abhängig von der Anwendung, um silikonisiertes Papier oder spezielle Folien. Im vorliegenden Falle würde ein erster Teil eines geschlitzten Liners von der Klebstoffoberfläche abgezogen, während der verbleibende Teil zunächst als Abstandshalter und damit als Justierhilfe dienen würde. Nach Beendigung der Justierung würde der noch auf der Klebstoffoberfläche befindliche Teil des Liners bei einem weichen Klebstoff unter Druck in die Klebstoffoberfläche komplett eingetaucht oder im Falle eines harten Klebstoffs so weit abgesenkt, dass er schließlich weitgehend in einer Höhenebene mit dem ihm umgebenden Klebstoff wäre und dann mit verklebt würde. Ob der Liner mittig geschlitzt ist oder am Rande der abgedeckten Klebstoffoberfläche und auch in welchen Geometrien er möglicherweise geschlitzt ist (geradlinig, gezackt, wellenförmig usw.) hängt in der Hauptsache auch wiederum davon ab, wie weich die Klebstoffoberfläche ist, in die sich der verbleibende Linerteil hineindrücken würde bzw. in welchem Umfang er auf der Klebstoffoberfläche verbleiben könnte, ohne dadurch eine sichere Verklebung zu behindern.
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Die Justierhilfe kann neben dieser eigentlichen Funktion auch weitere Funktionen übernehmen. So kann ein Draht neben der Positionierungserleichterung auch der Erwärmung oder der Weiterleitung von Strom dienen. Zu diesem Zwecke müssen eventuelle Unterbrechungen im Klebesystem, wie sie beispielsweise bei Stoßstellen entstehen würden, mit geeigneten Maßnahmen miteinander verbunden bzw. überbrückt werden, um einen durchgängigen Stromkreislauf zu gewährleisten. Ein Unterbrechen des Stromkreislaufes würde dann funktionelle Rückmeldungen liefern und könnte so z.B. dann als Einbruchsalarm dienen. Ebenso könnte ein wärmeleitender Draht an dieser Stelle die Funktion übernehmen, die klebende Verbindung im Bedarfsfalle durch Zugabe von Wärme wieder zu lösen und so zur besseren Recycelbarkeit der eingesetzten Materialien beitragen.
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Beispielhaft wird der Einsatz einer erfindungsgemäßen Justierhilfe im Folgenden anhand der anliegenden Figuren beschrieben für den Einsatz einer Isolierglasscheibe in einem Rahmensystem bzw. in einer Trägerkonstruktion allgemein, grundsätzlich ist die Anwendung aber überall dort denkbar, wo eine endgültige Verklebung zweier Fügepartner erst dann erreicht werden soll, wenn die dafür notwendigen Bedingungen wie z.B. die korrekte Ausrichtung der Fügepartner gegeben sind. Die verwendeten Ziffern in den 1 bis 3 bezeichnen dabei:
- 1
- Glasscheibe
- 2
- Klebstoffschicht 1
- 3
- Klebebandträger
- 4
- Klebstoffschicht 2
- 5
- Trägerkonstruktion/Profilrahmen
- 6
- Justier-/Distanz-/Abstandhalterelement
- 7
- Strom- und/oder wärmeleitender Draht
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- 1 beschreibt die Situation vor der Verklebung einer Scheibe in einem Rahmenprofil. Die erste klebenden Seite (4) eines doppelseitig haftklebend ausgerüsteten Klebebandes mit einer Klebstoffschicht auf der gegenüber liegenden Seite (2) und einem Trägermaterial (3) ist mit einer Trägerkonstruktion (5) z.B. eines Fensterprofils verklebt. Da die Glasscheibe (1) in der Trägerkonstruktion (5) an der dafür vorgesehenen Stelle justiert werden muss, muss die Abdeckung der Klebstoffschicht 2 (4) vor diesem Aufbringen der Scheibe (1) in die Trägerkonstruktion (5) entfernt werden. Ohne ein Distanzhalterelement (6) würde diese freigelegte Seite (4) sofort mit der darauf aufgebrachten Glasscheibe (1) verkleben, ein Justieren oder Repositionieren der Glasscheibe (1) wäre nicht mehr möglich. Das Distanzhalterelement (6) liegt auf der zweiten Klebstoffschicht (4) bzw. ist bereits teilweise darin eingebettet.
- 2 zeigt die Situation nach erfolgter kompletter Verklebung. Das Distanzhalterelement (6) ist infolge des Drucks, der auf die Glasscheibe (1) ausgeübt wird, komplett in der zweiten Klebstoffschicht (4) und z.T. auch im Klebebandträger (3) eingeschlossen, die Glasscheibe ist nun komplett und endgültig mit der zweiten Klebstoffschicht (4) verbunden.
- 3 zeigt im Prinzip die gleiche Situation wie 2 mit dem Unterschied, dass das Distanzhalterelement (7) neben der Funktion als Abstandshalter auch noch eine strom- und/oder wärmeleitende Funktion erfüllt.
