DE102017217246A1 - Joining connection and method for the production thereof - Google Patents

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Fügeverbindung zwischen einem ersten Kunststofffügepartner und einem zweiten Kunststofffügepartner. Beide Kunststofffügepartner weisen jeweils eine strukturierte Oberfläche auf, die eine Nanostruktur mit Strukturelementen im Nanometerbereich sowie eine Mikrostruktur mit Strukturelementen im Mikrometerbereich umfasst. Die Mikrostruktur und die Nanostruktur der strukturierten Oberfläche des ersten Kunststofffügepartners sind dabei so an die Mikrostruktur und die Nanostruktur der strukturierten Oberfläche des zweiten Kunststofffügepartners angepasst, dass bei flächigem Kontakt der beiden strukturierten Oberflächen die beiden Kunststofffügepartner formschlüssig miteinander verbunden sind. Zudem betrifft die vorliegende Erfindung auch ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Fügeverbindung. Die erfindungsgemäße Fügeverbindung eignet sich insbesondere zur Befestigung von Folien auf Fassadenelementen, Fensterprofilen oder Türprofilen, wobei die Folien zuverlässig haften und rückstandslos wieder entfernt werden können.

Figure DE102017217246A1_0000
The present invention relates to a joint connection between a first plastic joint partner and a second plastic joint partner. Both plastic joining partners each have a structured surface which comprises a nanostructure with structural elements in the nanometer range and a microstructure with structural elements in the micrometer range. The microstructure and the nanostructure of the structured surface of the first plastic joining partner are adapted to the microstructure and the nanostructure of the structured surface of the second plastic joining partner in such a way that the two plastic joining partners are positively connected to one another when the two structured surfaces are in contact with one another. In addition, the present invention also relates to a method for producing such a joint connection. The joint compound according to the invention is particularly suitable for fixing foils on facade elements, window profiles or door profiles, wherein the films adhere reliably and can be removed without residue.
Figure DE102017217246A1_0000

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Fügeverbindung zwischen einem ersten Kunststofffügepartner und einem zweiten Kunststofffügepartner. Beide Kunststofffügepartner weisen jeweils eine strukturierte Oberfläche auf, die eine Nanostruktur mit Strukturelementen im Nanometerbereich sowie eine Mikrostruktur mit Strukturelementen im Mikrometerbereich umfasst. Die Mikrostruktur und die Nanostruktur der strukturierten Oberfläche des ersten Kunststofffügepartners sind dabei so an die Mikrostruktur und die Nanostruktur der strukturierten Oberfläche des zweiten Kunststofffügepartners angepasst, dass bei flächigem Kontakt der beiden strukturierten Oberflächen die beiden Kunststofffügepartner formschlüssig miteinander verbunden sind. Zudem betrifft die vorliegende Erfindung auch ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Fügeverbindung. Die erfindungsgemäße Fügeverbindung eignet sich insbesondere zur Befestigung von Folien auf Fassadenelementen, Fensterprofilen oder Türprofilen, wobei die Folien zuverlässig haften und rückstandslos wieder entfernt werden können.The present invention relates to a joint connection between a first plastic joint partner and a second plastic joint partner. Both plastic joining partners each have a structured surface which comprises a nanostructure with structural elements in the nanometer range and a microstructure with structural elements in the micrometer range. The microstructure and the nanostructure of the structured surface of the first plastic joining partner are adapted to the microstructure and the nanostructure of the structured surface of the second plastic joining partner in such a way that the two plastic joining partners are positively connected to one another when the two structured surfaces are in contact with one another. In addition, the present invention also relates to a method for producing such a joint connection. The joint compound according to the invention is particularly suitable for fixing foils on facade elements, window profiles or door profiles, wherein the films adhere reliably and can be removed without residue.

Kunststoffelemente, wie z.B. Kunststoffbauteile und Kunststofffolien, können mit Oberflächenstrukturierungen versehen werden. In der DE 2014 210 798 A1 wird ein Verfahren zur Herstellung solchen Oberflächenstrukturen auf Kunststoffelementen beschrieben. Hierbei wird zunächst ein Formwerkzeug mit einer gewünschten Oberflächenstruktur hergestellt und anschließend das Kunststoffelement mittels Heißprägen unter Verwendung des Formwerkzeugs mit einer solchen Struktur versehen.Plastic elements, such as plastic components and plastic films, can be provided with surface structuring. In the DE 2014 210 798 A1 A method for producing such surface structures on plastic elements is described. In this case, first of all a mold having a desired surface structure is produced, and then the plastic element is provided with such a structure by means of hot stamping using the mold.

Das thermische Heißprägen von Kunststoffen basiert darauf, dass thermoplastische Kunststoff-Halbzeuge (Folien, Platten, etc.) bis in den Bereich des Schmelzens (bei teilkristallinen Kunststoffen bezogen auf die Kristallitschmelztemperatur, bei amorphen Kunststoffen bezogen auf die Glasübergangs- bzw. Erweichungstemperatur) hinein aufgeheizt und anschließend mit einem strukturierten, meist metallischen, Prägewerkzeug unter Druck mit einer Oberflächentopographie/-struktur versehen werden. Die Oberflächenstruktur des Werkzeuges wird dabei auf die Polymeroberfläche abgebildet. Dabei kann entweder der Kunststoff selbst aufgeheizt und mit einem kühleren Prägewerkzeug bearbeitet werden oder es kann mit einem temperierten Prägewerkzeug eine kühlere Kunststoffoberfläche bearbeitet werden. Die Aufheizung der Polymerfolie, welche die Grundvoraussetzung für einen thermisch-induzierten Prägevorgang darstellt, kann entweder vollständig über die Halbzeugdicke oder nur oberflächennah im Bereich des Prägens erfolgen. Der Prägevorgang selbst kann zum einen diskontinuierlich über ein Stempelwerkzeug erfolgen. Zum anderen besteht die Möglichkeit zur Durchführung kontinuierlicher Prägevorgänge, indem ein meist zylindrisches Prägewerkzeug (Prägewalze) verwendet wird, um Endlosware wie Folien oder Platten zu strukturieren. Eine Zwischenstufe stellt das quasikontinuierliche Verfahren dar, indem Endlosware mit einem mitgeführten Prägestempel strukturiert wird. Herausforderung hierbei ist der möglichst nahtlose Stempelansatz auf der Oberfläche.The thermal hot embossing of plastics is based on the fact that thermoplastic semifinished products (films, sheets, etc.) are heated into the area of melting (in the case of semicrystalline plastics based on the crystallite melting temperature, in the case of amorphous plastics based on the glass transition or softening temperature) and then provided with a structured, mostly metallic, embossing tool under pressure with a surface topography / structure. The surface structure of the tool is imaged onto the polymer surface. In this case, either the plastic itself heated and edited with a cooler embossing tool or it can be edited with a tempered embossing a cooler plastic surface. The heating of the polymer film, which is the basic prerequisite for a thermally-induced embossing process, can either take place completely over the semifinished product thickness or only near the surface in the region of the embossing. The embossing process itself can be done intermittently on a punch tool. On the other hand, there is the possibility to carry out continuous embossing operations by using a mostly cylindrical embossing tool (embossing roll) to structure endless goods such as films or plates. An intermediate stage is the quasi-continuous process in which endless goods are structured with a stamping die carried along. The challenge here is the most seamless possible stamping on the surface.

Prägewerkzeuge sind zum Prägen verwendete Stempel, in denen geometrische Strukturen vertieft oder erhaben eingearbeitet sind. Durch Beaufschlagung eines Prägewerkzeuges mit ausreichend großem Druck, bei gleichzeitigem Kontakt mit einer Materialoberfläche, wird diese geometrische Struktur auf die Oberfläche abgebildet. Beim Verfahren des Heißprägens wird zusätzlich Temperatur beaufschlagt, um die Struktur abzubilden. Dieses Verfahren wird in der Kunststofftechnik vornehmlich für thermoplastische Kunststoffe herangezogen.Embossing tools are stamps used for embossing, in which geometric structures are recessed or embossed. By applying an embossing tool with a sufficiently large pressure, with simultaneous contact with a material surface, this geometric structure is imaged on the surface. In the hot embossing process, additional temperature is applied to image the structure. This process is used in plastics technology primarily for thermoplastics.

Thermoplaste bestehen aus linearen Kettenmolekülen, die in weicher und zäher bis zu harter und spröder Form vorliegen können. Besitzen die Moleküle kurze Seitenketten, wird der Kunststoff im Vergleich zu einfachen, linearen Ketten weicher. Thermoplaste können durch Wärmezufuhr oder Lösungsmittel wiederholt aufgeschmolzen bzw. gelöst werden. Kühlt die Schmelze ab, erstarrt der Kunststoff wieder. Die Makromoleküle in einem Kunststoff können amorph (ungeordnet) oder kristallin (parallel ausgerichtet) vorliegen. Dabei verbinden sich Abschnitte der Kettenmoleküle miteinander. Richtung identisch. Richten sich die Makromoleküle gleichsinnig aus, entsteht eine Richtungsabhängigkeit der Festigkeit. Das kann auch nach einem ersten Formgebungsprozess durch weitere Verarbeitungsprozesse, wie Extrudieren, Spritzgießen oder mechanisches Verrecken erreicht werden. Kunststoffe kristallisieren niemals vollständig. Ihre langkettigen Moleküle verringern die Wahrscheinlichkeit einer identischen Ausrichtung mehrerer Polymere, so dass sich die Ketten nicht vollständig aneinander binden können. Kunststoffe, bei denen kristalline neben nicht-kristallinen Strukturen existieren, werden als teilkristallin bezeichnet. Der Kristallinitätsgrad gibt an, wie viele der Makromoleküle sich parallel angeordnet haben. Der Wert des maximal möglichen Kristallinitätsgrades schwankt dabei, abhängig vom Kunststoff, zwischen 45 % und 80 %. Die Eigenschaft, kristallisieren zu können, hängt von den Monomeren ab, die in der Molekülkette enthalten sind. lineare Ketten können sich am einfachsten aneinanderlegen. Sie erreichen sehr hohe Kristallisationsgrade. Durch eine Teilkristallisation wird der Werkstoff zum einen wesentlich härter, zäher und Temperaturbeständiger als ein amorph vorliegender Kunststoff. Zum anderen lenken die kristallinen Bereiche das sichtbare Licht ab, sodass das Material opak erscheint.Thermoplastics consist of linear chain molecules, which can be in soft and tough to hard and brittle form. If the molecules have short side chains, the plastic softens compared to simple, linear chains. Thermoplastics can be repeatedly melted or dissolved by heat or solvent. If the melt cools down, the plastic solidifies again. The macromolecules in a plastic can be amorphous (disordered) or crystalline (aligned in parallel). In this case, portions of the chain molecules combine with each other. Same direction. If the macromolecules align in the same direction, a directional dependence of the strength arises. This can also be achieved after a first shaping process by further processing processes, such as extrusion, injection molding or mechanical decay. Plastics never completely crystallize. Their long-chain molecules reduce the likelihood of identical alignment of multiple polymers, so the chains can not fully bond to each other. Plastics in which crystalline and non-crystalline structures exist are called semi-crystalline. The degree of crystallinity indicates how many of the macromolecules have aligned in parallel. The value of the maximum possible degree of crystallinity varies, depending on the plastic, between 45% and 80%. The ability to crystallize depends on the monomers contained in the molecular chain. linear chains are the easiest to put together. They achieve very high degrees of crystallization. By a partial crystallization of the material is on the one hand much harder, tougher and more temperature resistant than an amorphous plastic. On the other hand, the crystalline areas divert the visible light, so that the material appears opaque.

Die Glasübergangstemperatur Tg tritt bei amorphen Kunststoffen oder den amorphen Bereichen teilkristalliner Polymere auf. Unterhalb von Tg befinden sich die Molekülketten in einem starren, unbeweglichen Zustand. Wird eine Kraft auf das Material ausgeübt, können die Moleküle sich nicht verformen. The glass transition temperature Tg occurs in amorphous plastics or in the amorphous regions of partially crystalline polymers. Below Tg, the molecular chains are in a rigid, immobile state. When a force is applied to the material, the molecules can not deform.

Der Kunststoff ist fest und spröde. Erreicht die Temperatur den Wert von Tg werden die Moleküle durch die Mikrobrown'sche Molekularbewegung beweglich, die physikalischen Bindungskräfte lösen sich und das Material wird weich. Besonders bei amorphen Stoffen geht mit dem Glasübergang eine sprunghafte Änderung der Eigenschaften einher. Bei teilkristallinen Polymeren hält der Anteil kristalliner Bereiche diesen Effekt zurück. Bei Thermoplasten, die eine kritische Molmasse übersteigen ist diese Temperatur von der Molmasse unabhängig. Der Vernetzungsgrad von Duroplasten und Elastomeren hingegen beeinflusst die Glastemperatur. Der Temperaturbereich der Glastemperatur sowie das Aufschmelzverhalten sind stark vom molekularen Aufbau abhängig. Dieser wird durch die verwendeten Monomere genauso beeinflusst wie durch die vorangegangenen Verarbeitungsmethoden.The plastic is firm and brittle. When the temperature reaches the value of Tg, the molecules become mobile through the microbrown molecular motion, the physical bonding forces dissolve and the material softens. Particularly in the case of amorphous substances, the glass transition is accompanied by a sudden change in the properties. In semicrystalline polymers, the proportion of crystalline areas retains this effect. For thermoplastics that exceed a critical molecular weight, this temperature is independent of the molecular weight. The degree of crosslinking of thermosets and elastomers, however, influences the glass transition temperature. The temperature range of the glass transition temperature and the melting behavior are strongly dependent on the molecular structure. This is influenced by the monomers used as well as by the previous processing methods.

Bei der Kristallitschmelztemperatur Tm wird die kristalline Ordnung von teilkristallinen Thermoplasten aufgelöst. Die Ordnung der Moleküle geht dabei von einem geordneten in einen amorphen, flüssigen Zustand über. Zur Auflösung der Bindungen muss Energie in das System eingebracht werden (endotherm). Es muss wesentlich mehr, so genannte Schmelzwärme, in das System eingebracht werden als Energie zum Erweichen von amorphen Kunststoffen bei der Glasübergangstemperatur Tg. Teilkristalline Kunststoffe besitzen neben den Kristalliten auch amorphe Bereiche. Daher besitzen solche Materialien eine Glasübergangs- sowie eine Schmelztemperatur. Durch das individuelle Verhältnis von kristallinen zu amorphen Bereichen in einem teilkristallinen Kunststoff ist die Schmelztemperatur Tm individuell für jedes Material. Die Schmelztemperatur von Kunststoffen ist nicht auf eine einzige Temperatur begrenzt, sondern besteht aus einem Schmelzbereich. Durch einen unterschiedlichen Aufbau der Kristallite ist deren Schmelztemperatur unterschiedlich. Kleinere oder nicht perfekt aufgebaute Kristallite benötigen weniger Energie, um aufgelöst zu werden. Sie schmelzen zuerst. Am maximalen Ausschlag, die einfach als Schmelz- oder Peaktemperatur Tm bezeichnet wird, schmelzen die meisten der Kristalle. Zur Endtemperatur hin sind alle, auch die großen Kristalle aufgeschmolzen. Die genaue Ausprägung des Kristallisationsbereiches ist von der thermischen und mechanischen Vorgeschichte des Materials abhängig. Kühlt der Kunststoff nach vorherigem Aufschmelzen langsam ab.At the crystalline melting temperature Tm, the crystalline order of semi-crystalline thermoplastics is dissolved. The order of the molecules changes from an ordered to an amorphous, liquid state. To dissolve the bonds, energy must be introduced into the system (endothermic). Much more, so-called heat of fusion, has to be introduced into the system as energy for softening amorphous plastics at the glass transition temperature Tg. Semicrystalline plastics also have amorphous regions in addition to the crystallites. Therefore, such materials have a glass transition temperature as well as a melting temperature. Due to the individual ratio of crystalline to amorphous regions in a semi-crystalline plastic, the melting temperature Tm is individual for each material. The melting temperature of plastics is not limited to a single temperature, but consists of a melting range. Due to a different structure of the crystallites their melting temperature is different. Smaller or imperfectly built crystallites require less energy to dissolve. They melt first. The maximum rash, simply referred to as the melt or peak temperature Tm, melts most of the crystals. To the final temperature, all, even the large crystals are melted. The exact nature of the crystallization range depends on the thermal and mechanical history of the material. The plastic cools down slowly after melting.

Folien, die zu dekorativen Zwecken auf Fenster- und Türprofile sowie andere Elemente aus dem Fassadenbereich aufgebracht werden, werden derzeit mithilfe von Klebstoffen mit der Unterlage dauerhaft verbunden. Diese Art der Verbindung hat jedoch den Nachteil, dass sie nicht ohne Weiteres wieder gelöst werden kann. So können beim Versuch des Lösens dieser Klebeverbindung die einzelnen Komponenten, d.h. die Folien sowie die Fenster- und Türprofile, beschädigt werden oder es können Klebstoffreste auf den Oberflächen der Komponenten zurückbleiben.Foils that are applied to window and door profiles and other elements of the façade area for decorative purposes are currently permanently bonded to the surface using adhesives. However, this type of connection has the disadvantage that it can not be easily solved again. Thus, in attempting to release this adhesive bond, the individual components, i. the foils as well as the window and door profiles are damaged or adhesive residues may remain on the surfaces of the components.

Ausgehend hiervon war es somit die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Fügeverbindung zwischen Kunststofffügepartnern anzugeben, die einerseits eine zuverlässige Verbindung der Kunststofffügepartner ermöglicht, andererseits aber auch wieder gelöst werden kann, ohne dass dabei Klebstoffreste zurückbleiben oder die Kunststofffügepartner dabei beschädigt werden.Proceeding from this, it was thus the object of the present invention to provide a joint connection between plastic joining partners, on the one hand allows a reliable connection of the plastic joint partner, but on the other hand can be solved again, without leaving adhesive residues or the plastic joint partners are damaged.

Diese Aufgabe wird bezüglich einer Fügeverbindung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und bezüglich eines Verfahrens zur Herstellung einer Fügeverbindung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 12 gelöst. Patentanspruch 14 gibt Verwendungsmöglichkeiten der erfindungsgemäßen Fügeverbindung an. Patentanspruch 15 betrifft die Verwendung eines Kunststoffteils als Kunststofffügepartner in der erfindungsgemäßen Fügeverbindung oder im erfindungsgemäßen Verfahren. Die abhängigen Patentansprüche stellen vorteilhafte Weiterbildungen dar.This object is achieved with respect to a joint connection with the features of patent claim 1 and with regard to a method for producing a joint connection with the features of patent claim 12. Claim 14 specifies uses of the joint connection according to the invention. Claim 15 relates to the use of a plastic part as a plastic joint partner in the joint connection according to the invention or in the method according to the invention. The dependent claims represent advantageous developments.

Erfindungsgemäß wird somit eine Fügeverbindung zwischen einem ersten Kunststofffügepartner und einem zweiten Kunststofffügepartner angegeben. Der erste Kunststofffügepartner und der zweite Kunststofffügepartner weisen jeweils eine strukturierte Oberfläche auf, die eine Nanostruktur mit Strukturelementen im Nanometerbereich sowie eine Mikrostruktur mit Strukturelementen im Mikrometerbereich umfasst. Vorzugsweise ist dabei die Mikrostruktur von der Nanostruktur überlagert.According to the invention, a joint connection between a first plastic joint partner and a second plastic joint partner is thus specified. The first plastic joint partner and the second plastic joint partner each have a structured surface which comprises a nanostructure with structural elements in the nanometer range and a microstructure with structural elements in the micrometer range. Preferably, the microstructure is superposed by the nanostructure.

Erfindungsgemäß sind die Mikrostruktur und die Nanostruktur der strukturierten Oberfläche des ersten Kunststofffügepartners (vorzugsweise geometrisch) so an die Mikrostruktur und die Nanostruktur der strukturierten Oberfläche des zweiten Kunststofffügepartners angepasst, dass bei flächigem Kontakt der strukturierten Oberfläche des ersten Kunststofffügepartners mit der strukturierten Oberfläche des zweiten Kunststofffügepartners der erste Kunststofffügepartner und der zweite Kunststofffügepartner formschlüssig miteinander verbunden sind. Vorzugsweise ist dabei die Mikrostruktur der strukturierten Oberfläche des ersten Kunststofffügepartners an die Mikrostruktur der strukturierten Oberfläche des zweiten Kunststofffügepartners angepasst und es ist die Nanostruktur der strukturierten Oberfläche des ersten Kunststofffügepartners an die Nanostruktur des zweiten Kunststofffügepartners angepasst.According to the invention, the microstructure and the nanostructure of the structured surface of the first plastic joining partner (preferably geometrically) are adapted to the microstructure and the nanostructure of the structured surface of the second plastic joining partner such that when the structured surface of the first plastic joining partner contacts the structured surface of the second plastic joining partner flat contact first plastic joint partner and the second plastic joint partner are positively connected with each other. In this case, the microstructure of the structured surface of the first plastic joining partner is preferably connected to the microstructure of the structured surface of the first plastic joining partner adapted second plastic joint partner and it is the nanostructure of the structured surface of the first plastic joining partner adapted to the nanostructure of the second plastic joint partner.

Durch eine Anpassung der Mikrostruktur der strukturierten Oberfläche des ersten Kunststofffügepartners an die Mikrostruktur der strukturierten Oberfläche des zweiten Kunststofffügepartners sowie eine Anpassung der Nanostruktur der strukturierten Oberfläche des ersten Kunststofffügepartners an die Nanostruktur der strukturierten Oberfläche des zweiten Kunststofffügepartners kann eine formschlüssige Verbindung zwischen den beiden Kunststofffügepartnern erzielt werden. Diese formschlüssige Verbindung bzw. der Formschluss kann beispielsweise daraus resultieren, dass die Strukturelemente im Mikrometerbereich der strukturierten Oberfläche des ersten Kunststofffügepartners und die Strukturelemente im Mikrometerbereich der strukturierten Oberfläche des zweiten Kunststofffügepartners beim flächigen Kontakt der beiden strukturierten Oberflächen ineinandergreifen und/oder die Strukturelemente im Nanometerbereich der strukturierten Oberfläche des ersten Kunststofffügepartners und die Strukturelemente im Nanometerbereich der strukturierten Oberfläche des zweiten Kunststofffügepartners beim flächigen Kontakt der beiden strukturierten Oberflächen ineinandergreifen. Dies wird beispielsweise dann erreicht, wenn die Mikrostruktur der strukturierten Oberfläche des ersten Kunststofffügepartners zur Mikrostruktur der strukturierten Oberfläche des zweiten Kunststofffügepartners komplementär ist, bevorzugt geometrisch komplementär ist, und/oder die Nanostruktur der strukturierten Oberfläche des ersten Kunststofffügepartners zur Nanostruktur der strukturierten Oberfläche des zweiten Kunststofffügepartners komplementär ist, bevorzugt geometrisch komplementär ist.By adapting the microstructure of the structured surface of the first plastic joining partner to the microstructure of the structured surface of the second plastic joining partner and adapting the nanostructure of the structured surface of the first plastic joining partner to the nanostructure of the structured surface of the second plastic joining partner, a positive connection between the two plastic joining partners can be achieved , This form-fitting connection or the positive connection can result, for example, from the fact that the structural elements in the micrometer range of the structured surface of the first plastic joining partner and the structural elements in the micrometer range of the structured surface of the second plastic joining partner engage in planar contact of the two structured surfaces and / or the structural elements in the nanometer range of textured surface of the first Kunststofffügepartners and the structural elements in the nanometer range of the structured surface of the second Kunststofffügepartners when surface contact of the two structured surfaces mesh. This is achieved, for example, if the microstructure of the structured surface of the first plastic joining partner is complementary to the microstructure of the structured surface of the second plastic joining partner, preferably geometrically complementary, and / or the nanostructure of the structured surface of the first plastic joining partner to the nanostructure of the structured surface of the second plastic joining partner is complementary, preferably is geometrically complementary.

Dadurch, dass die strukturierte Oberfläche der beiden Kunststofffügepartner jeweils eine Nanostruktur mit Strukturelementen im Nanometerbereich aufweist, haben die Kunststofffügepartner im Bereich der gegenseitigen Kontaktfläche eine stark vergrößerte Oberfläche. Die Oberfläche des jeweiligen Kunststofffügepartners ist vorzugsweise um mindestens das Hundertfache vergrößert. Im Vergleich zu glatten Fügepartnern, d.h. Fügepartnern ohne Nanostruktur, weisen die erfindungsgemäßen Kunststofffügepartner somit eine stark vergrößerte gegenseitige Kontaktfläche auf, was zur Folge hat, dass die beiden Kunststofffügepartner aneinander haften. Dieser leichte aber makroskopisch messbare Hafteffekt kann beispielsweise darauf beruhen, dass bei flächigem Kontakt der strukturierten Oberfläche des ersten Kunststofffügepartners mit der strukturierten Oberfläche des zweiten Kunststofffügepartners physikalische Wechselwirkungen, vorzugsweise van-der-Waals-Wechselwirkungen, zwischen den Strukturelementen im Nanometerbereich der strukturierten Oberfläche des ersten Kunststofffügepartners und den Strukturelementen im Nanometerbereich der strukturierten Oberfläche des zweiten Kunststofffügepartners vorliegen.Due to the fact that the structured surface of the two plastic joint partners in each case has a nanostructure with structural elements in the nanometer range, the plastic joint partners have a greatly enlarged surface in the region of the mutual contact surface. The surface of the respective Kunststofffügepartners is preferably increased by at least 100 times. Compared to smooth joining partners, i. Joining partners without nanostructure, the plastic joint partners according to the invention thus have a greatly enlarged mutual contact surface, with the result that the two plastic joint partners adhere to each other. This slight but macroscopically measurable adhesion effect can be based, for example, on physical contact, preferably van der Waals interactions, between the structural elements in the nanometer range of the structured surface of the first surface contact of the structured surface of the first plastic joining partner with the structured surface of the second plastic joining partner Plastic joint partner and the structural elements in the nanometer range of the structured surface of the second plastic joint partner present.

Überraschenderweise wurde festgestellt, dass durch die aneinander angepassten Mikrostrukturen und Nanostrukturen der beiden Oberflächen und die daraus resultierende formschlüssige Verbindung der beiden Kunststofffügepartner sowie einem durch die Nanostrukturen verursachten zusätzlichen Hafteffekt eine Fügeverbindung zwischen beiden Kunststofffügepartnern erhalten wird, die einerseits eine zuverlässige Verbindung der Kunststofffügepartner ermöglicht, andererseits aber auch wieder gelöst werden kann, ohne dass dabei Klebstoffreste zurückbleiben oder die Kunststofffügepartner dabei beschädigt werden.Surprisingly, it was found that the matching microstructures and nanostructures of the two surfaces and the resulting form-locking connection of the two plastic joint partners and an additional adhesive effect caused by the nanostructures a joint connection between the two plastic joining partners is obtained, on the one hand allows a reliable connection of the plastic joint partners, on the other but can also be solved again, without leaving adhesive residues or the plastic joint partners are damaged.

Bei der erfindungsgemäßen Fügeverbindung zwischen dem ersten und zweiten Kunststofffügepartner handelt es sich somit um eine formschlüssige Verbindung, die durch einen leichten Hafteffekt, der vorzugweise auf physikalischen Wechselwirkungen zwischen den Strukturelementen der Nanostrukturen der beiden strukturierten Oberflächen beruht, unterstützt wird. Beispielsweise sind die Oberflächen der beiden Fügepartner dabei geometrisch im Bereich der Mikrostruktur so aneinander angepasst, dass diese bei Kontakt ineinandergreifen und „einrasten“, wobei die ebenfalls auf den anderen Fügepartner angepasste Nanostruktur dazu führt, dass beim Ineinandergreifen dieser Nanostrukturen durch eine extrem erhöhte Kontaktfläche im Vergleich zu glatten Fügepartnern ein verbessertes Anhaften der Fügepartner erreicht werden kann, wobei dies vorzugsweise durch vorrangig physikalische Wechselwirkungen verursacht wird.The joint connection according to the invention between the first and second plastic joint partners is thus a form-locking connection which is supported by a slight adhesive effect, which is preferably based on physical interactions between the structural elements of the nanostructures of the two structured surfaces. For example, the surfaces of the two joining partners are geometrically matched to one another in the region of the microstructure such that they interlock and "lock" upon contact, wherein the nanostructure, which is likewise adapted to the other joining partner, results in an extremely increased contact surface in the interlocking of these nanostructures Compared to smooth joining partners an improved adhesion of the joining partners can be achieved, this being preferably caused by primarily physical interactions.

Da die erfindungsgemäße Fügeverbindung eine zuverlässige Verbindung der Kunststofffügepartner gewährleistet, kann auf die zusätzliche Verwendung eines Klebstoffs in der Fügeverbindung verzichtet werden, weswegen beim Lösen der Fügeverbindung keine Klebstoffreste zurückbleiben.Since the joint connection according to the invention ensures a reliable connection of the plastic joint partner, it is possible to dispense with the additional use of an adhesive in the joint connection, which is why no adhesive residues remain when the joint connection is released.

Die strukturierten Oberflächen der beiden Kunststofffügepartner können jeweils mittels Heißprägeverfahren hergestellt werden, wie dies in der DE 10 2014 210 798 A1 beschrieben ist. Im Bereich der Mikrostruktur können beliebige Geometrien abgeformt werden. Hierfür müssen die metallischen Prägewerkzeuge vorab mit einer definierten Positivgeometrie ausgestattet werden. Diese werden dann mittels Anodisierungsverfahren nanostrukturiert. Die Verbindung einer Mikrostruktur mit einer Nanostruktur kann dann, wie in der DE 10 2014 210 798 A1 beschrieben, im Heißprägeverfahren auf die Kunststoffoberfläche abgeformt werden.The structured surfaces of the two plastic joint partners can each be produced by means of hot stamping processes, as described in US Pat DE 10 2014 210 798 A1 is described. In the field of microstructure any geometry can be molded. For this purpose, the metallic embossing tools must be equipped in advance with a defined positive geometry. These are then nanostructured by anodization. The connection of a microstructure with a nanostructure can then, as in the DE 10 2014 210 798 A1 described, are molded in the hot stamping process on the plastic surface.

In einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Fügeverbindung weisen die Strukturelemente im Mikrometerbereich eine laterale Ausdehnung von 0,5 µm bis 500 µm, bevorzugt von 10 um bis 100 µm, besonders bevorzugt von 15 µm bis 25 µm, und/oder eine Höhe von 0,5 µm bis 200 µm, bevorzugt von 1 µm bis 50 µm, besonders bevorzugt von 5 µm bis 10 µm, auf. In a preferred embodiment of the joining compound according to the invention, the structural elements in the micrometer range have a lateral extent of from 0.5 μm to 500 μm, preferably from 10 μm to 100 μm, particularly preferably from 15 μm to 25 μm, and / or a height of 0.5 μm to 200 μm, preferably from 1 μm to 50 μm, particularly preferably from 5 μm to 10 μm.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass die laterale Ausdehnung der Strukturelemente im Nanometerbereich mindestens um den Faktor 10, bevorzugt mindestens um den Faktor 100, besonders bevorzugt mindestens um den Faktor 1000, kleiner als die laterale Ausdehnung der Strukturelemente im Mikrometerbereich ist, und/oder die Höhe der Strukturelemente im Nanometerbereich mindestens um den Faktor 10, bevorzugt mindestens um den Faktor 100, besonders bevorzugt mindestens um den Faktor 1000, kleiner als die Höhe der Strukturelemente im Mikrometerbereich ist.A further preferred embodiment is characterized in that the lateral extent of the structural elements in the nanometer range is at least a factor of 10, preferably at least a factor of 100, particularly preferably at least a factor of 1000, smaller than the lateral extent of the structural elements in the micrometer range, and / or the height of the structural elements in the nanometer range is at least a factor of 10, preferably at least a factor of 100, particularly preferably at least a factor of 1000, smaller than the height of the structural elements in the micrometer range.

Weiterhin ist es bevorzugt, dass der erste Kunststofffügepartner und der zweite Kunststofffügepartner jeweils einen thermoplastischen Kunststoff enthalten oder jeweils aus einem thermoplastischen Kunststoff bestehen, wobei der thermoplastische Kunststoff vorzugsweise ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Polyvinylchlorid, Polyurethan, Polyethylen und Mischungen hiervon.Furthermore, it is preferred that the first plastic joint partner and the second plastic joint partner each contain a thermoplastic material or in each case consist of a thermoplastic material, wherein the thermoplastic material is preferably selected from the group consisting of polyvinyl chloride, polyurethane, polyethylene and mixtures thereof.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass der erste Kunststofffügepartner eine Kunststofffolie, vorzugsweise eine Dekor-Kunststofffolie, ist und der zweite Kunststofffügepartner ein Kunststoffbauteil, vorzugsweise ein Kunststofffassadenelement, ein Kunststofffensterprofil oder ein Kunststofftürprofil, ist. Bei dieser Ausführungsform kommen die Vorteile der vorliegenden Erfindung besonders zur Geltung. So kann die auf einem Kunststoffbauteil aufgebrachte Kunststofffolie problemlos sowie komfortabel ausgetauscht und dabei durch eine andere bzw. neue Kunststofffolie (z.B. mit einem anderen Design oder einer anderen Farbe) ersetzt werden, da das Ablösen der Kunststofffolie vom Kunststoffbauteil problemlos funktioniert, ohne dass Beschädigungen auftreten oder Klebstoffreste zurückbleiben. Gleichzeitig ist jedoch auch eine zuverlässige Verbindung zwischen Kunststoffbauteil und Kunststofffolie gegeben, was insbesondere bei auf Fassadenelementen, Fensterprofilen oder Türprofilen aufgebrachten Dekor-Folien von wesentlicher Bedeutung ist.A further preferred embodiment is characterized in that the first plastic joint partner is a plastic film, preferably a decorative plastic film, and the second plastic joint partner is a plastic component, preferably a plastic facade element, a plastic window profile or a plastic door profile. In this embodiment, the advantages of the present invention come particularly to advantage. Thus, the plastic film applied to a plastic component can be exchanged easily and conveniently and thereby replaced by another or new plastic film (eg, with a different design or a different color), since the detachment of the plastic film from the plastic component works without damage or damage Adhesive residues remain. At the same time, however, there is also a reliable connection between the plastic component and the plastic film, which is particularly important when applied to facade elements, window profiles or door profiles decorative films is essential.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die erfindungsgemäße Fügeverbindung klebstofffrei.According to a further preferred embodiment, the joint compound according to the invention is adhesive-free.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Fügeverbindung sind die strukturierte Oberfläche des ersten Kunststofffügepartners und die strukturierte Oberfläche des zweiten Kunststofffügepartners (vorzugsweise im Mikrometerbereich und/oder im Nanometerbereich) zueinander geometrisch komplementär. Diese Komplementarität führt dazu, dass bei flächigem Kontakt der strukturierten Oberfläche des ersten Kunststofffügepartners mit der strukturierten Oberfläche des zweiten Kunststofffügepartners die beiden Kunststofffügepartner formschlüssig miteinander verbunden sind, da die Strukturelemente im Mikrometerbereich der strukturierten Oberfläche des ersten Kunststofffügepartners und die Strukturelemente im Mikrometerbereich der strukturierten Oberfläche des zweiten Kunststofffügepartners ineinander greifen und/oder die Strukturelemente im Nanometerbereich der strukturierten Oberfläche des ersten Kunststofffügepartners und die Strukturelemente im Nanometerbereich der strukturierten Oberfläche des zweiten Kunststofffügepartners ineinander greifen.In a further preferred embodiment of the joint connection according to the invention, the structured surface of the first plastic joint partner and the structured surface of the second plastic joint partner (preferably in the micrometer range and / or in the nanometer range) are geometrically complementary to each other. This complementarity means that, in the case of surface contact of the structured surface of the first plastic joint partner with the structured surface of the second plastic joint partner, the two plastic joint partners are positively connected, since the structural elements in the micrometer range of the structured surface of the first plastic joint partner and the structural elements in the micrometer range of the structured surface of the mesh plastic second partner and / or the structural elements in the nanometer range of the structured surface of the first plastic joint partner and the structural elements in the nanometer range of the structured surface of the second plastic joint partner interlock.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass bei flächigem Kontakt der strukturierten Oberfläche des ersten Kunststofffügepartners mit der strukturierten Oberfläche des zweiten Kunststofffügepartners

  • - die Strukturelemente im Mikrometerbereich (d.h. die Strukturelemente der Mikrostruktur) der strukturierten Oberfläche des ersten Kunststofffügepartners und die Strukturelemente im Mikrometerbereich (d.h. die Strukturelemente der Mikrostruktur) der strukturierten Oberfläche des zweiten Kunststofffügepartners ineinander greifen, und/oder
  • - die Strukturelemente im Nanometerbereich (d.h. die Strukturelemente der Nanostruktur) der strukturierten Oberfläche des ersten Kunststofffügepartners und die Strukturelemente im Nanometerbereich (d.h. die Strukturelemente der Nanostruktur) der strukturierten Oberfläche des zweiten Kunststofffügepartners ineinander greifen.
A further preferred embodiment is characterized in that, in the case of surface contact, the structured surface of the first plastics joining partner is in contact with the structured surface of the second plastic joint partner
  • the structural elements in the micrometer range (ie the structural elements of the microstructure) of the structured surface of the first plastic joining partner and the micromechanical structure elements (ie the structural elements of the microstructure) of the structured surface of the second plastic joining partner intermesh, and / or
  • - The structural elements in the nanometer range (ie, the structural elements of the nanostructure) of the structured surface of the first Kunststofffügepartners and the structural elements in the nanometer range (ie, the structural elements of the nanostructure) of the structured surface of the second Kunststofffügepartners interlock.

Dies kann dadurch erreicht werden, dass die Mikrostrukturen der strukturierten Oberflächen beider Kunststofffügepartner entsprechend geometrisch aneinander angepasst sind bzw. dass die Nanostrukturen der strukturierten Oberflächen beider Kunststofffügepartner entsprechend geometrisch aneinander angepasst sind. Mit anderen Worten können die Mikrostrukturen der strukturierten Oberflächen der beiden Kunststofffügepartner geometrisch so aneinander angepasst sein, dass bei flächigem Kontakt beider Oberflächen die Strukturelemente im Mikrometerbereich der beiden Oberflächen ineinandergreifen. Dies kann beispielsweise dadurch realisiert werden, dass die Mikrostruktur der strukturierten Oberfläche des ersten Kunststofffügepartners zur Mikrostruktur der strukturierten Oberfläche des zweiten Kunststofffügepartners komplementär ist bzw. geometrisch komplementär ist. Entsprechend können die Nanostrukturen der strukturierten Oberflächen der beiden Kunststofffügepartner geometrisch so aneinander angepasst sein, dass bei flächigem Kontakt beider Oberflächen die Strukturelemente im Nanometerbereich der beiden Oberflächen ineinandergreifen. Dies kann beispielsweise dadurch realisiert werden, dass die Nanostruktur der strukturierten Oberfläche des ersten Kunststofffügepartners zur Nanostruktur der strukturierten Oberfläche des zweiten Kunststofffügepartners komplementär ist bzw. geometrisch komplementär ist.This can be achieved in that the microstructures of the structured surfaces of both plastic joint partners are correspondingly geometrically matched to one another or that the nanostructures of the structured surfaces of both plastic joint partners are geometrically matched to one another. In other words, the microstructures of the structured surfaces of the two plastic joint partners can be geometrically matched to one another such that, in the case of surface contact of both surfaces, the structural elements mesh in the micrometer range of the two surfaces. This can be realized, for example, by virtue of the fact that the microstructure of the structured surface of the first plastic joining partner corresponds to the microstructure of the structured surface of the second Plastic joint partner is complementary or is geometrically complementary. Correspondingly, the nanostructures of the structured surfaces of the two plastic joint partners can be geometrically matched to one another such that, in the case of surface contact of both surfaces, the structural elements in the nanometer range of the two surfaces intermesh. This can be achieved, for example, by virtue of the fact that the nanostructure of the structured surface of the first plastic joining partner to the nanostructure of the structured surface of the second plastic joining partner is complementary or is geometrically complementary.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass bei flächigem Kontakt der strukturierten Oberfläche des ersten Kunststofffügepartners mit der strukturierten Oberfläche des zweiten Kunststofffügepartners physikalische Wechselwirkungen, vorzugsweise van-der-Waals-Wechselwirkungen, zwischen den Strukturelementen im Nanometerbereich (d.h. den Strukturelementen der Nanostruktur) der strukturierten Oberfläche des ersten Kunststofffügepartners und den Strukturelementen im Nanometerbereich (d.h. den Strukturelementen der Nanostruktur) der strukturierten Oberfläche des zweiten Kunststofffügepartners vorliegen.A further preferred embodiment is characterized in that, in the case of planar contact of the structured surface of the first plastic joining partner with the structured surface of the second plastic joining partner, physical interactions, preferably van der Waals interactions, between the structural elements in the nanometer range (ie the structural elements of the nanostructure). the structured surface of the first plastic joining partner and the structural elements in the nanometer range (ie the structural elements of the nanostructure) of the structured surface of the second plastic joining partner are present.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Mikrostruktur der strukturierten Oberfläche des ersten Kunststofffügepartners zur Mikrostruktur der strukturierten Oberfläche des zweiten Kunststofffügepartners komplementär, vorzugsweise geometrisch komplementär, und/oder ist die Nanostruktur der strukturierten Oberfläche des ersten Kunststofffügepartners zur Nanostruktur der strukturierten Oberfläche des zweiten Kunststofffügepartners komplementär, vorzugsweise geometrisch komplementär. Durch die Komplementarität der beiden Mikrostrukturen bzw. die Komplementarität der beiden Nanostrukturen ergänzen sich diese so, dass bei flächigem Kontakt der beiden strukturierten Oberflächen eine formschlüssige Verbindung zwischen beiden Kunststofffügepartnern besteht. Dadurch, dass die Mikrostrukturen und/oder die Nanostrukturen der strukturierten Oberflächen beider Kunststofffügepartner komplementär bzw. geometrisch komplementär zueinander sind, kann also auf einfache Weise eine formschlüssige Verbindung zwischen den beiden Kunststofffügepartnern erhalten werden.According to a further preferred embodiment, the microstructure of the structured surface of the first plastic joining partner is complementary to the microstructure of the structured surface of the second plastic joining partner, preferably geometrically complementary, and / or the nanostructure of the structured surface of the first plastic joining partner to the nanostructure is complementary to the structured surface of the second plastic joining partner, preferably geometrically complementary. Due to the complementarity of the two microstructures and the complementarity of the two nanostructures, these complement each other in such a way that, when the two structured surfaces are in contact with one another, there is a positive connection between the two plastic joining partners. By virtue of the fact that the microstructures and / or the nanostructures of the structured surfaces of both plastic joining partners are complementary or geometrically complementary to one another, a positive connection between the two plastic joining partners can thus be obtained in a simple manner.

Eine besonders bevorzugte Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass bei flächigem Kontakt der strukturierten Oberfläche des ersten Kunststofffügepartners mit der strukturierten Oberfläche des zweiten Kunststofffügepartners

  • - die Strukturelemente im Mikrometerbereich der strukturierten Oberfläche des ersten Kunststofffügepartners und die Strukturelemente im Mikrometerbereich der strukturierten Oberfläche des zweiten Kunststofffügepartners ineinander greifen,
  • - die Strukturelemente im Nanometerbereich der strukturierten Oberfläche des ersten Kunststofffügepartners und die Strukturelemente im Nanometerbereich der strukturierten Oberfläche des zweiten Kunststofffügepartners ineinander greifen, und
  • - physikalische Wechselwirkungen, vorzugsweise van-der-Waals-Wechselwirkungen, zwischen den Strukturelementen im Nanometerbereich der strukturierten Oberfläche des ersten Kunststofffügepartners und den Strukturelementen im Nanometerbereich der strukturierten Oberfläche des zweiten Kunststofffügepartners vorliegen.
A particularly preferred embodiment is characterized in that, in the case of planar contact, the structured surface of the first plastic joining partner is in contact with the structured surface of the second plastic joining partner
  • the structural elements in the micrometer range of the structured surface of the first plastic joining partner and the structural elements in the micrometer range of the structured surface of the second plastic joining partner intermesh,
  • the structural elements in the nanometer range of the structured surface of the first plastic joining partner and the structural elements in the nanometer range of the structured surface of the second plastic joining partner intermesh, and
  • physical interactions, preferably van der Waals interactions, are present between the structural elements in the nanometer range of the structured surface of the first plastic joining partner and the structural elements in the nanometer range of the structured surface of the second plastic joining partner.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei den Strukturelementen im Nanometerbereich (d.h. bei den Strukturelementen der Nanostruktur) um fadenartige Strukturelemente und/oder noppenartige Strukturelemente. Diese können durch einen Heißprägeprozess, der zur Herstellung der strukturierten Oberflächen verwendet werden kann, kontrolliert und definiert hergestellt werden. Zudem wird durch diese Art von Strukturelementen eine besonders starke Vergrößerung der strukturierten Oberflächen beider Kunststofffügepartner und damit einen besonders starke Vergrößerung der Kontaktfläche zwischen beiden Kunststofffügepartnern erreicht, was zu einem verbesserten Hafteffekt zwischen den beiden Kunststofffügepartnern führt.According to a further preferred embodiment, the structural elements in the nanometer range (i.e., in the structural elements of the nanostructure) are thread-like structural elements and / or knob-like structural elements. These can be produced in a controlled and defined manner by means of a hot embossing process which can be used to produce the structured surfaces. In addition, a particularly large increase in the structured surfaces of both plastic joint partners and thus a particularly large increase in the contact area between the two plastic joining partners is achieved by this type of structural elements, resulting in an improved adhesive effect between the two plastic joining partners.

Die vorliegende Erfindung betrifft zudem Verfahren zur Herstellung einer Fügeverbindung zwischen einem ersten Kunststofffügepartner und einem zweiten Kunststofffügepartner, bei welchem eine strukturierte Oberfläche des ersten Kunststofffügepartners mit einer strukturierten Oberfläche des zweiten Kunststofffügepartners flächig in Kontakt gebracht wird. Hierbei umfassen die strukturierte Oberfläche des ersten Kunststofffügepartners und die strukturierte Oberfläche des zweiten Kunststofffügepartners jeweils eine Nanostruktur mit Strukturelementen im Nanometerbereich sowie eine Mikrostruktur mit Strukturelementen im Mikrometerbereich. Zudem sind die Mikrostruktur und die Nanostruktur der strukturierten Oberfläche des ersten Kunststofffügepartners so an die Mikrostruktur und die Nanostruktur der strukturierten Oberfläche des zweiten Kunststofffügepartners angepasst, dass nach dem flächigen in-Kontakt-Bringen der strukturierten Oberfläche des ersten Kunststofffügepartners mit der strukturierten Oberfläche des zweiten Kunststofffügepartners der erste Kunststofffügepartner und der zweite Kunststofffügepartner formschlüssig miteinander verbunden sind.The present invention additionally relates to methods for producing a joint connection between a first plastic joint partner and a second plastic joint partner, in which a structured surface of the first plastic joint partner is brought into contact with a structured surface of the second plastic joint partner. Here, the structured surface of the first plastic joining partner and the structured surface of the second plastic joining partner each comprise a nanostructure with structural elements in the nanometer range and a microstructure with structural elements in the micrometer range. In addition, the microstructure and the nanostructure of the structured surface of the first plastic joining partner are adapted to the microstructure and the nanostructure of the structured surface of the second plastic joining partner, that after the planar contacting of the structured surface of the first plastic joining partner with the structured surface of the second plastic joining partner the first plastic joint partner and the second Plastic joint partners are positively connected with each other.

Vorzugsweise ist das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung einer Fügeverbindung ein Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Fügeverbindung.The process according to the invention for producing a joint compound is preferably a process for producing the joint compound according to the invention.

Im Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung auch die Verwendung der erfindungsgemäßen Fügeverbindung zur Befestigung einer Kunststofffolie, vorzugsweise einer Dekor-Kunststofffolie, auf einem Kunststoffbauteil, vorzugsweise einem Kunststofffassadenelement, einem Kunststofffensterprofil oder einem Kunststofftürprofil.Furthermore, the present invention also relates to the use of the joint connection according to the invention for fastening a plastic film, preferably a decorative plastic film, on a plastic component, preferably a plastic facade element, a plastic window profile or a plastic door profile.

Außerdem betrifft die vorliegende Erfindung auch die Verwendung eines Kunststoffteils mit einer strukturierten Oberfläche, die eine Nanostruktur mit Strukturelementen im Nanometerbereich sowie eine Mikrostruktur mit Strukturelementen im Mikrometerbereich umfasst, als Kunststofffügepartner in der erfindungsgemäßen Fügeverbindung oder im erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung einer Fügeverbindung.Moreover, the present invention also relates to the use of a plastic part with a structured surface, which comprises a nanostructure with structural elements in the nanometer range and a microstructure with structural elements in the micrometer range, as plastic joint partner in the joint compound of the invention or in the inventive method for producing a joint compound.

Die vorliegende Erfindung wird anhand der nachfolgenden Figur und des nachfolgenden Beispiels näher erläutert, ohne die Erfindung auf die speziell dargestellten Parameter zu beschränken.The present invention will be explained in more detail with reference to the following figure and the following example, without limiting the invention to the parameters specifically shown.

In 1 wird das Wirkprinzip der mikro- und nanostrukturierten Oberflächen der beiden Kunststofffügepartner der erfindungsgemäßen Fügeverbindung im Rahmen eines Ausführungsbeispiels schematisch dargestellt. Gezeigt ist eine erfindungsgemäße Fügeverbindung zwischen einem ersten Kunststofffügepartner mit einer strukturierten Oberfläche 1 und einem zweiten Kunststofffügepartner mit einer strukturierten Oberfläche 2. Beim ersten Kunststofffügepartner handelt es sich um eine Dekor-Kunststofffolie, wohingegen es sich beim zweiten Kunststofffügepartner um ein Kunststoffbauteil (z.B. ein Kunststofffassadenelement, ein Kunststofffensterprofil oder ein Kunststofftürprofil) handelt. Die strukturierte Oberfläche 1 des ersten Kunststofffügepartners und die strukturierte Oberfläche 2 des zweiten Kunststofffügepartners weisen jeweils eine Mikrostruktur, die durch den gewinkelten Verlauf der strukturierten Oberflächen 1 und 2 dargestellt ist, sowie jeweils eine Nanostruktur 3 auf.In 1 the principle of action of the micro- and nanostructured surfaces of the two plastic joint partners of the joint connection according to the invention is shown schematically in the context of an embodiment. Shown is a joint connection according to the invention between a first plastic joint partner with a structured surface 1 and a second plastic joint partner with a textured surface 2 , The first plastic joint partner is a decorative plastic film, whereas the second plastic joint partner is a plastic component (eg a plastic facade element, a plastic window profile or a plastic door profile). The structured surface 1 of the first plastic joining partner and the structured surface 2 of the second plastic joint partner each have a microstructure, which by the angled course of the structured surfaces 1 and 2 is shown, and in each case a nanostructure 3 on.

Wie in 1 zu erkennen ist, sind die Mikrostruktur und die Nanostruktur der strukturierten Oberfläche 1 so an die Mikrostruktur und die Nanostruktur der strukturierten Oberfläche 2 angepasst, dass die beiden Kunststofffügepartner bei vollflächigem Kontakt der strukturierten Oberflächen 1 und 2 formschlüssig miteinander verbunden sind. Dies kommt dadurch zustande, dass die Mikrostrukturen der beiden strukturierten Oberflächen komplementär zueinander sind und die Nanostrukturen der beiden strukturierten Oberflächen komplementär zueinander sein, sodass die Strukturelemente der Mikrostrukturen beider strukturierter Oberflächen 1 und 2 ineinandergreifen und die Strukturelemente der Nanostrukturen beider strukturierter Oberflächen 1 und 2 ineinander greifen, wodurch sich eine formschlüssige Verbindung ergibt. Mit anderen Worten sind die strukturierte Oberfläche 1 des ersten Kunststofffügepartners und die strukturierte Oberfläche 2 des zweiten Kunststofffügepartners zueinander geometrisch komplementär und ergänzen sich daher so, dass eine formschlüssige Verbindung erhalten wird.As in 1 As can be seen, the microstructure and the nanostructure are the structured surface 1 such as the microstructure and the nanostructure of the structured surface 2 adapted that the two plastic joint partners in full-surface contact of the structured surfaces 1 and 2 are positively connected with each other. This is due to the fact that the microstructures of the two structured surfaces are complementary to one another and the nanostructures of the two structured surfaces are complementary to one another, so that the structural elements of the microstructures of both structured surfaces 1 and 2 interlock and the structural elements of the nanostructures of both structured surfaces 1 and 2 interlock, resulting in a positive connection. In other words, the structured surface 1 of the first plastic joining partner and the structured surface 2 of the second plastic joint partner to each other geometrically complementary and therefore complement each other so that a positive connection is obtained.

Die zusätzlich in die Mikrostruktur eingebrachte Nanostruktur 3 führt aufgrund von im Nanometerbereich stattfindenden Wechselwirkungen zu einer makroskopisch betrachteten, erhöhten Haftung beider Fügepartner. Die physikalischen Wechselwirkungen im Nanometerbereich beruhen vornehmlich auf van-der-Waals-Kräften. Die Nanostruktur 3 enthält Strukturelemente im Nanometerbereich, bei welchen es sich um fadenartige Strukturelemente und noppenartige Strukturelemente handelt. Hierdurch wird die strukturierte Oberfläche beider Fügepartner, welche die Kontaktfläche zwischen beiden Fügepartnern darstellt, stark vergrößert, was zu einer deutlichen Erhöhung der zwischen den Strukturelementen im Nanometerbereich wirkenden van-der-Waals-Kräften führt, weswegen ein makroskopisch messbarer Hafteffekt zwischen beiden Fügepartnern auftritt.The additionally introduced into the microstructure nanostructure 3 Due to interactions taking place in the nanometer range, leads to a macroscopically considered increased adhesion of both joining partners. The physical interactions in the nanometer range are based primarily on van der Waals forces. The nanostructure 3 contains structural elements in the nanometer range, which are thread-like structural elements and knob-like structural elements. As a result, the structured surface of both joining partners, which represents the contact surface between the two joining partners, greatly increased, which leads to a significant increase acting between the structural elements in the nanometer range van der Waals forces, which is why a macroscopically measurable adhesion effect between the two joining partners occurs.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 2014210798 A1 [0002]DE 2014210798 A1 [0002]
  • DE 102014210798 A1 [0019]DE 102014210798 A1 [0019]

Claims (15)

Fügeverbindung zwischen einem ersten Kunststofffügepartner und einem zweiten Kunststofffügepartner, welche jeweils eine strukturierte Oberfläche umfassend eine Nanostruktur mit Strukturelementen im Nanometerbereich sowie eine Mikrostruktur mit Strukturelementen im Mikrometerbereich aufweisen, wobei die Mikrostruktur und die Nanostruktur der strukturierten Oberfläche des ersten Kunststofffügepartners so an die Mikrostruktur und die Nanostruktur der strukturierten Oberfläche des zweiten Kunststofffügepartners angepasst sind, dass bei flächigem Kontakt der strukturierten Oberfläche des ersten Kunststofffügepartners mit der strukturierten Oberfläche des zweiten Kunststofffügepartners der erste Kunststofffügepartner und der zweite Kunststofffügepartner formschlüssig miteinander verbunden sind.Joining connection between a first plastic joining partner and a second plastic joining partner, which each have a structured surface comprising a nanostructure with structural elements in the nanometer range and a microstructure with structural elements in the micrometer range, the microstructure and the nanostructure of the structured surface of the first plastic joining partner to the microstructure and the nanostructure are adapted to the structured surface of the second plastic joining partner, that in the case of planar contact of the structured surface of the first plastic joining partner with the structured surface of the second plastic joining partner, the first plastic joint partner and the second plastic joint partner are positively connected to each other. Fügeverbindung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Strukturelemente im Mikrometerbereich eine laterale Ausdehnung von 0,5 µm bis 500 µm, bevorzugt von 10 µm bis 100 µm, besonders bevorzugt von 15 µm bis 25 µm, und/oder eine Höhe von 0,5 µm bis 200 µm, bevorzugt von 1 µm bis 50 µm, besonders bevorzugt von 5 µm bis 10 µm, aufweisen.Joining compound according to the preceding claim, characterized in that the structural elements in the micrometer range have a lateral extent of 0.5 μm to 500 μm, preferably of 10 μm to 100 μm, particularly preferably of 15 μm to 25 μm, and / or a height of 0 5 μm to 200 μm, preferably from 1 μm to 50 μm, particularly preferably from 5 μm to 10 μm. Fügeverbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die laterale Ausdehnung der Strukturelemente im Nanometerbereich mindestens um den Faktor 10, bevorzugt mindestens um den Faktor 100, besonders bevorzugt mindestens um den Faktor 1000, kleiner als die laterale Ausdehnung der Strukturelemente im Mikrometerbereich ist, und/oder die Höhe der Strukturelemente im Nanometerbereich mindestens um den Faktor 10, bevorzugt mindestens um den Faktor 100, besonders bevorzugt mindestens um den Faktor 1000, kleiner als die Höhe der Strukturelemente im Mikrometerbereich ist.Joining connection according to one of the preceding claims, characterized in that the lateral extent of the structural elements in the nanometer range is at least a factor of 10, preferably at least a factor of 100, particularly preferably at least a factor of 1000 smaller than the lateral extent of the structural elements in the micrometer range, and / or the height of the structural elements in the nanometer range is at least a factor of 10, preferably at least a factor of 100, particularly preferably at least a factor of 1000, smaller than the height of the structural elements in the micrometer range. Fügeverbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Kunststofffügepartner und der zweite Kunststofffügepartner jeweils einen thermoplastischen Kunststoff enthalten oder jeweils aus einem thermoplastischen Kunststoff bestehen, wobei der thermoplastische Kunststoff vorzugsweise ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Polyvinylchlorid, Polyurethan, Polyethylen und Mischungen hiervon.Joining connection according to one of the preceding claims, characterized in that the first plastic joint partner and the second plastic joint partner each contain a thermoplastic material or each consist of a thermoplastic material, wherein the thermoplastic material is preferably selected from the group consisting of polyvinyl chloride, polyurethane, polyethylene and mixtures hereof. Fügeverbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Kunststofffügepartner eine Kunststofffolie, vorzugsweise eine Dekor-Kunststofffolie, ist und der zweite Kunststofffügepartner ein Kunststoffbauteil, vorzugsweise ein Kunststofffassadenelement, ein Kunststofffensterprofil oder ein Kunststofftürprofil, ist.Joining connection according to one of the preceding claims, characterized in that the first plastic joint partner is a plastic film, preferably a decorative plastic film, and the second plastic joint partner is a plastic component, preferably a plastic facade element, a plastic window profile or a plastic door profile. Fügeverbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das die Fügeverbindung klebstofffrei ist.Joining connection according to one of the preceding claims, characterized in that the joining compound is free of adhesive. Fügeverbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die strukturierte Oberfläche des ersten Kunststofffügepartners und die strukturierte Oberfläche des zweiten Kunststofffügepartners zueinander geometrisch komplementär sind.Joining connection according to one of the preceding claims, characterized in that the structured surface of the first plastic joining partner and the structured surface of the second plastic joining partner are geometrically complementary to each other. Fügeverbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei flächigem Kontakt der strukturierten Oberfläche des ersten Kunststofffügepartners mit der strukturierten Oberfläche des zweiten Kunststofffügepartners - die Strukturelemente im Mikrometerbereich der strukturierten Oberfläche des ersten Kunststofffügepartners und die Strukturelemente im Mikrometerbereich der strukturierten Oberfläche des zweiten Kunststofffügepartners ineinander greifen, und/oder - die Strukturelemente im Nanometerbereich der strukturierten Oberfläche des ersten Kunststofffügepartners und die Strukturelemente im Nanometerbereich der strukturierten Oberfläche des zweiten Kunststofffügepartners ineinander greifen.Joining connection according to one of the preceding claims, characterized in that in planar contact of the structured surface of the first Kunststofffügepartners with the structured surface of the second Kunststofffügepartners - the structural elements in the micrometer range of the structured surface of the first Kunststofffügepartners and the structural elements in the micrometer range of the structured surface of the second Kunststofffügepartners together grab, and / or - the structural elements in the nanometer range of the structured surface of the first plastic joining partner and the structural elements in the nanometer range of the structured surface of the second plastic joining partner interlock. Fügeverbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikrostruktur der strukturierten Oberfläche des ersten Kunststofffügepartners zur Mikrostruktur der strukturierten Oberfläche des zweiten Kunststofffügepartners komplementär ist und/oder die Nanostruktur der strukturierten Oberfläche des ersten Kunststofffügepartners zur Nanostruktur der strukturierten Oberfläche des zweiten Kunststofffügepartners komplementär ist.Joining connection according to one of the preceding claims, characterized in that the microstructure of the structured surface of the first plastic joining partner is complementary to the microstructure of the structured surface of the second plastic joining partner and / or the nanostructure of the structured surface of the first plastic joining partner to the nanostructure of the structured surface of the second plastic joining partner is complementary , Fügeverbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei flächigem Kontakt der strukturierten Oberfläche des ersten Kunststofffügepartners mit der strukturierten Oberfläche des zweiten Kunststofffügepartners physikalische Wechselwirkungen, vorzugsweise van-der-Waals-Wechselwirkungen, zwischen den Strukturelementen im Nanometerbereich der strukturierten Oberfläche des ersten Kunststofffügepartners und den Strukturelementen im Nanometerbereich der strukturierten Oberfläche des zweiten Kunststofffügepartners vorliegen.Joining connection according to one of the preceding claims, characterized in that in planar contact of the structured surface of the first Kunststofffügepartners with the structured surface of the second Kunststofffügepartners physical interactions, preferably van der Waals interactions, between the structural elements in the nanometer range of the structured surface of the first Kunststofffügepartners and the structural elements in the nanometer range of the structured surface of the second plastic joining partner. Fügeverbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den Strukturelementen im Nanometerbereich um fadenartige Strukturelemente und/oder noppenartige Strukturelemente handelt.Joining connection according to one of the preceding claims, characterized in that the structural elements in the nanometer range are thread-like structural elements and / or knob-like structural elements. Verfahren zur Herstellung einer Fügeverbindung zwischen einem ersten Kunststofffügepartner und einem zweiten Kunststofffügepartner, bei welchem eine strukturierte Oberfläche des ersten Kunststofffügepartners mit einer strukturierten Oberfläche des zweiten Kunststofffügepartners flächig in Kontakt gebracht wird, wobei die strukturierte Oberfläche des ersten Kunststofffügepartners und die strukturierte Oberfläche des zweiten Kunststofffügepartners jeweils eine Nanostruktur mit Strukturelementen im Nanometerbereich sowie eine Mikrostruktur mit Strukturelementen im Mikrometerbereich umfassen, und wobei die Mikrostruktur und die Nanostruktur der strukturierten Oberfläche des ersten Kunststofffügepartners so an die Mikrostruktur und die Nanostruktur der strukturierten Oberfläche des zweiten Kunststofffügepartners angepasst sind, dass nach dem flächigen in-Kontakt-Bringen der strukturierten Oberfläche des ersten Kunststofffügepartners mit der strukturierten Oberfläche des zweiten Kunststofffügepartners der erste Kunststofffügepartner und der zweite Kunststofffügepartner formschlüssig miteinander verbunden sind. A method for producing a joint connection between a first plastic joint partner and a second plastic joint partner, in which a structured surface of the first plastic joint partner is brought into surface contact with a structured surface of the second plastic joint partner, wherein the structured surface of the first plastic joint partner and the structured surface of the second plastic joint partner respectively comprise a nanostructure with structural elements in the nanometer range and a microstructure with structural elements in the micrometer range, and wherein the microstructure and the nanostructure of the structured surface of the first plastic joining partner are adapted to the microstructure and the nanostructure of the structured surface of the second plastic joining partner, such that Contacting the textured surface of the first plastic joint partner with the textured surface of the second plastic joint partner of the first plastic joint partner and the second plastic joint partners are positively connected with each other. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch zur Herstellung einer Fügeverbindung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10.Method according to the preceding claim for producing a joint connection according to one of Claims 1 to 10 , Verwendung einer Fügeverbindung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10 zur Befestigung einer Kunststofffolie, vorzugsweise einer Dekor-Kunststofffolie, auf einem Kunststoffbauteil, vorzugsweise einem Kunststofffassadenelement, einem Kunststofffensterprofil oder einem Kunststofftürprofil.Use of a joint connection according to one of Claims 1 to 10 for fastening a plastic film, preferably a decorative plastic film, on a plastic component, preferably a plastic facade element, a plastic window profile or a plastic door profile. Verwendung eines Kunststoffteils mit einer strukturierten Oberfläche, die eine Nanostruktur mit Strukturelementen im Nanometerbereich sowie eine Mikrostruktur mit Strukturelementen im Mikrometerbereich umfasst, als Kunststofffügepartner in einer Fügeverbindung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10 oder in einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 11 oder 12.Use of a plastic part with a structured surface, which comprises a nanostructure with structural elements in the nanometer range and a microstructure with structural elements in the micrometer range, as a plastic joining partner in a joint according to one of Claims 1 to 10 or in a method according to any one of Claims 11 or 12 ,
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