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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Elektroklebebands, bei dem auf ein Trägermaterial aus einem Kunststoffvlies eine streifenförmige Beschichtung aus einem wärmebeständigen Klebstoff aufgebracht wird, sowie ein entsprechendes Elektroklebeband.
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Klebebänder dieser Art werden im Elektromotorenbau, beispielsweise zur Abstützung und Isolierung von Motorenwicklungen, eingesetzt. Hierbei wird das Klebeband, nachdem es auf die entsprechenden Wicklungen aufgeklebt ist, mit einem Tränkmittel, z. B. einem Imprägnierlack oder -harz, getränkt, das letztendlich für die isolierenden Eigenschaften sorgt. Aus diesem Grund ist es erforderlich, dass das Klebeband tränkmitteldurchlässig ist. Elektroklebebänder besitzen daher ein vliesartiges Trägermaterial, beispielsweise ein Polyestervlies, das mit einer Klebstoffbeschichtung versehen wird, die aus zueinander parallelen, in gewissem Abstand voneinander angeordneten Längsstreifen gebildet ist. Hierdurch wird gewährleistet, dass im Bereich zwischen den Klebstoffstreifen das Tränkmittel durch das Polyestervlies hindurchdringen kann.
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Eine spezielle Anforderung für Elektroklebebänder besteht darin, dass eine starke Wärmebeständigkeit gefordert ist, da erstens nach Tränkung mit Imprägniermittel ein Härtungsprozess bei Temperaturen von bis zu 160°C stattfindet und zweitens auch im Elektromotor Wärme entsteht. Daher darf sich ein Elektroklebeband bis zu Temperaturen im Bereich von 160°C nicht, auf alle Fälle jedoch erst nach Ablauf einer bestimmten Zeitdauer, die länger ist als die übliche Zeitdauer des Imprägnierprozesses, zu erweichen beginnen.
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Elektroklebebänder, die die oben genannten Eigenschaften aufweisen, konnten bisher lediglich mittels eines Lösungsmischverfahrens hergestellt werden, bei dem ein Acrylatkleber durch Zusatz eines geeigneten Lösungsmittels in eine Klebstofflösung überführt wird und danach streifenförmig auf ein Trägerband aus Polyestervlies aufgetragen wird. Im Anschluss daran wird das Klebeband getrocknet, um das Lösungsmittel zu entfernen, und abschließend der Klebstoff mit dem Trägermaterial vernetzt durch Anwendung entsprechender thermischer (Thermovernetzung) oder Bestrahlungsverfahren (UV-Vernetzung). Wegen der relativ komplizierten Zusammenwirkung der Klebstofflösung mit dem sehr saugfähigen Vlies ist jedoch zur Herstellung eines Elektroklebebands mit befriedigenden Eigenschaften eine relativ komplizierte Verfahrenssteuerung erforderlich.
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Ein bekanntes, zum oben genannten Lösungsmischverfahren alternatives Verfahren zur Herstellung von Klebebändern ist das sogenannte Schmelzmisch-Verfahren (Hotmelt-Verfahren). Bei diesem Verfahren wird der bei Raumtemperatur feste Klebstoff zunächst aufgeschmolzen und danach sofort auf Trägermaterialien beschichtet. Nach Abkühlung und eventuell nachfolgender Strahlenhärtung erhält man ein konfektioniertes Klebeband. Da dieses Verfahren lösungsmittelfrei arbeitet, entfällt der Trocknungs- und Lösemittelrückgewinnungsprozess. Allerdings wird dieses Verfahren bislang nur bei vergleichsweise einfach beschichtbaren Trägermaterialien eingesetzt, die auch bei den im Hotmelt-Verfahren notwendigerweise herrschenden höheren Temperaturen und starken Temperaturunterschieden, eine dementsprechend geeignete Oberflächenstruktur zur Verbindung mit dem verwendeten Klebstoff besitzen. Will man darüber hinaus den Klebstoff strukturiert, z. B. in Form von im Abstand zueinander angeordneten Streifen, aufbringen, so ist zudem erforderlich, dass der auf das Trägermaterial aufgebrachte Klebstoff nicht zu stark fließt bzw. in das Trägermaterial eindringt.
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Insgesamt bleibt daher festzustellen, dass für streifenbeschichtete Elektroklebebänder bisher nur ein Lösungsmischverfahren auf Basis von Acrylatklebern bereitsteht, bei dem die Elektroklebebänder befriedigende Ergebnisse erreichen.
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Aus der
EP 1 084 204 B1 und
US 4 774 109 sind Oberflächenbeschichtungsverfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bekannt, bei denen ein Hotmelt-Klebstoff streifenförmig auf die Oberfläche eines Trägermaterials aufgetragen wird. Der Klebstoff dringt nicht in das Trägermaterial ein, sondern haftet an der Oberfläche, sodass unter Druckeinwirkung im verklebten Zustand der Klebstoff flächig an der Klebestelle verteilt wird, um eine gute Haftwirkung zu erzielen.
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Daher ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines Klebebands anzugeben, durch das auf einfache, schnelle und kostengünstige Weise ohne Qualitätseinbußen ein Elektroklebeband herstellbar ist.
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Zur Lösung der genannten Aufgabe sieht die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Elektroklebebands gemäß Anspruch 1 vor.
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Hotmelt-Klebstoffe, die zur Beschichtung auf das Trägermaterial aufgeschmolzen werden müssen, zeigen naturgemäß ein mit einer Temperaturzunahme einhergehendes stark ausgeprägtes Erweichungsverhalten. Zur Herstellung eines Elektroklebebands, dessen Klebstoff sich auch bei relativ hohen Temperaturen und unter dem Einfluss eines Imprägniermittels während des Härtungsprozesses nicht erweichen darf, scheinen sie daher wenig geeignet zu sein und wurden bislang auch nicht eingesetzt, trotz ihrer Vorzüge bei der Herstellung von anderen Klebebändern. Dennoch gelingt es, mit diesem Verfahren ein Elektroklebeband herzustellen, das hinsichtlich seiner Eigenschaften dem herkömmlich bekannten, mittels eines Acrylatklebers im Lösungsmischverfahren hergestellten Klebeband gleichwertig ist, wenn ein entsprechend wärmebeständiger Hotmelt-Klebstoff verwendet und während des Herstellungsprozesses eine auf diesen Hotmelt-Klebstoff abgestimmte Temperatureinstellung gewährleistet wird. Da sich ein Hotmelt-Klebstoff immer stark temperaturabhängig verhält, lässt sich durch die Temperatur bei den einzelnen Verfahrensschritten nämlich gleichzeitig die gewünschte Ausbildung einer Streifenmuster-Beschichtung auf einem saugfähigen Polyestervlies steuern, was beim herkömmlich eingesetzten, temperaturunabhängig arbeitenden Lösungsmischverfahren verfahrenstechnisch schwierig ist.
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Da bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kein Lösungsmittel verwendet wird, welches nach dem Klebstoffauftrag zurückgewonnen werden muss, kann das Elektroklebeband umweltfreundlicher produziert werden als bisher.
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Bei einem Hotmelt-Klebstoff sind sowohl die Fließeigenschaften als auch die für die erreichbare Klebkraft entscheidenden Parameter Kohäsionsfähigkeit und Adhäsionsfähigkeit stark temperaturabhängig. Um einerseits eine günstige Handhabbarkeit der Klebstoffschmelze beim Auftrag erreichen zu können und andererseits aber sicherzustellen, dass sich die Klebstoffschicht während des Härtungsprozesses des Klebebands bei bis zu 160°C nicht erweicht, ist es günstig, wenn ein Hotmelt-Klebstoff verwendet wird, dessen Erweichungstemperatur größer ist als 120°C, vorzugsweise größer ist als 130°C. Bei einem geeigneten Klebstoff mit einer Erweichungstemperatur unterhalb von 160°C sollte bei Temperaturen oberhalb der Erweichungstemperatur, aber noch im Bereich der während der Härtung des Imprägniermittels auftretenden Temperaturen von bis zu 160°C die beginnende Erweichung des Klebstoffs so langsam vor sich gehen, dass während der Dauer des Härtungsprozesses noch keine merkliche Erweichung der Klebstofflage zu beobachten ist.
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Eine ausreichende Klebkraft kann erzielt werden, wenn pro Quadratmeter Klebeband zwischen 20 g und 30 g Klebstoff, vorzugsweise 25 g Klebstoff, aufgetragen wird. Hierbei muss berücksichtigt werden, dass eine größere Klebstoffmenge zwar prinzipiell die Klebkraft erhöht, dass aber dann die Durchimprägnierbarkeit des Klebebands verschlechtert wird, weil sich die Klebstoffstreifen auf Kosten der Zwischenräume immer mehr ausdehnen.
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Gemäß der Erfindung geschieht die Herstellung des Elektroklebebands in der Weise, dass der Hotmelt-Klebstoff durch ein Schmelzmischverfahren bereitgestellt wird, bei dem der Hotmelt-Klebstoff in einem ersten Schritt auf eine Temperatur oberhalb seines Erweichungstemperaturbereichs erwärmt wird und danach auf ein bandförmiges Material aufgetragen wird, solange er sich noch in dem erweichten Zustand befindet. Hierbei kann vorgesehen sein, dass die erweichte Hotmelt-Klebstoffmasse nach dem Aufschmelzen durch eine Düsenanordnung geführt und von dieser Düsenanordnung auf eine sich relativ zur Düsenanordnung bewegende Bahn des bandförmigen Materials aufgebracht wird.
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Eine verfahrenstechnisch günstige Möglichkeit, den erweichten Hotmelt-Klebstoff auf die Bahn aufzubringen besteht darin, bereits die Klebstoffschmelze in Form von Streifen bzw. Klebstofffäden im Sinne eines 1:1 Auftrags aufzubringen. Bei dieser Verfahrensgestaltung kann nämlich der gesamte aufgeschmolzene Klebstoff zur Erzeugung der Klebstoffschicht verwendet werden.
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Wünschenswert wäre es selbstverständlich, wenn ein direkter Auftrag der erwärmten Klebstoffmasse auf die Bahn realisierbar ist, wenn also die einzelnen Klebstofffäden direkt auf die Polyestervlies-Trägerbahn auftreffen. Auch hier bietet sich jedoch bei schwierig zu handhabenden Trägermaterialien die Möglichkeit eines indirekten Auftrags über entsprechend zwischengeschaltete Transfermaterialien oder Zwischenwalzen an. Bei diesen Verfahrensvarianten wird der flüssige (und daher entsprechend heiße) Hotmelt-Klebstoff zunächst auf ein Transferelement aus einem geeigneten (beispielsweise nicht fließfähigem) Oberflächenmaterial aufgebracht und danach in einem abgekühlteren (und damit festeren) Zustand von dem Transferelement auf das eigentliche Trägermaterial, also das Polyestervlies, übertragen.
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Man wird grundsätzlich daran interessiert sein, eine möglichst hohe Relativgeschwindigkeit zwischen der Bahn und der Düsenanordnung zu erreichen, weil dadurch die Produktionsgeschwindigkeit, also die pro Zeiteinheit produzierbare Menge an Klebeband linear ansteigt. Eine Obergrenze der erreichbaren Geschwindigkeit wird hierbei durch die Viskosität der Klebstoffschmelze sowie den Druck, mit dem diese Schmelze durch die Düsenanordnung gedrückt wird, vorgegeben. Ein günstiger Wert für die Relativgeschwindigkeit der Bahn liegt zwischen 15 m/Min und 25 m/Min, vorzugsweise bei 20 m/Min.
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Bei Erzeugung einzelner Fäden aus viskoser Klebstoffmasse wird der erweichte Klebstoff im Bereich der Düsenanordnung durch eine zwischen zwei Lippen der Düsenanordnung quer zur Fließrichtung des Klebstoffs angeordnete Beschichtungsplatte transportiert, wobei die Beschichtungsplatte im Wesentlichen die Breite der Bahn überdeckt. Die Beschichtungsplatte bildet die Austrittsöffnung für den erweichten Klebstoff der danach entweder über eine gewisse Strecke frei fallend oder unmittelbar im Anschluss auf die an der Beschichtungsplatte vorbei transportierte Bahn gelangt. Die Beschichtungsplatte ist beispielsweise als aus einem geeigneten Metall, etwa Messing, gefertigtes Blech ausgebildet und an einer oder beiden Lippen derart befestigt, dass Klebstoff nur noch durch in der Platte ausgebildete Austrittsöffnungen austreten kann. Die Ausbildung der Düsenanordnung sowie der Beschichtungsplatte aus einem wärmeleitfähigen Metall erleichtert es, den sich in der Düsenanordnung befindlichen Klebstoff ausreichend flüssig zu halten.
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In der Beschichtungsplatte können geeignete Austrittsöffnungen zur Ausbildung von einzelnen Klebstofffäden ausgebildet sein, die mit entsprechendem Abstand voneinander über die Breite der Bahn hinweg auf diese auftreffen und nach dem Weitertransport der Bahn in einem bestimmten Abstand voneinander angeordnete, parallel verlaufende Klebstoffstreifen mit entsprechender Dicke bilden. Beispielsweise durch Ausüben eines entsprechenden Drucks auf die Klebstoffschmelze oder einfach durch Schwerkraft kann dafür gesorgt werden, dass der Klebstoff durch die genannte Mehrzahl von in der Beschichtungsplatte quer zur Transportrichtung der Bahn nebeneinander ausgebildeten Aussparungen tritt, wobei – quer zur Transportrichtung der Bahn gesehen – die Breite einer jeweiligen Aussparung der Dicke des entsprechenden auf der Bahn auszubildenden Klebstoffstreifens entspricht und der Abstand zwischen jeweils zwei der Aussparungen dem entsprechenden Abstand zwischen den jeweiligen Klebstoffstreifen auf der Bahn entspricht. Die Beschichtungsplatte kann grundsätzlich parallel zu der Bahn etwas oberhalb derselben vorgesehen sein. Einen günstigeren Klebstofftransport sowie einen genauer definierten Austrittspunkt des Klebstoffs aus der Beschichtungsplatte kann man jedoch dann erreichen, wenn die Beschichtungsplatte – in Transportrichtung der Bahn gesehen – in einem vorbestimmten Winkel, z. B. zwischen 5° und 15° zur Bahnoberfläche geneigt ist.
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Da der Klebstoff auch im erweichten Zustand noch eine relativ hohe Viskosität aufweist, ist es günstig, wenn der Klebstoff nicht allein durch Schwerkraft durch die Düsenanordnung transportiert wird, sondern wenn der Klebstoff mit einem gewissen Druck z. B. zwischen 30 bar und 50 bar durch die Düsenanordnung gedrückt wird. Beispielsweise hat sich ein Druck von ca. 45 bar bewährt, der Druck kann jedoch auch höher gewählt sein, beispielsweise bis zu 50 bar, um eine höhere Durchflussmenge des Klebstoffs zu erreichen. Dann muss allerdings eine dementsprechend stärkere Pumpenanordnung vorgesehen werden. Klarerweise kann bei höherem Druck bei gleichem Klebstoffauftragsgewicht eine höhere Bahngeschwindigkeit gefahren werden und damit der Klebebandausstoß erhöht werden.
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Es hat sich gezeigt, dass eine Anordnung, bei der die Austrittsfläche der Düsenanordnung einen Abstand von 0,5 mm bis zur Bahnoberfläche aufweist, hinsichtlich der Qualität des Streifenmusters zufriedenstellende Resultate liefert, ohne dass eine starke Abnutzung der Düsenanordnung auftritt.
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Ein entscheidender Parameter für die Streifenqualität des auf die Bahn aufgetragenen Klebstoffs liegt in der Viskosität des erweichten Klebstoffs bei Durchtritt durch die Düsenanordnung, bis zum Auftreffen auf die Bahn und danach bis zum Erstarren des Klebstoffstreifens auf der Bahn. Generell gilt, je niedriger die Viskosität des Klebstoffs ist, desto flüssiger verhält er sich. Eine ausreichende Handhabbarkeit der Klebstoffschmelze im Bereich der Düsenanordnung erhält man, wenn in diesem Bereich die dynamische Viskosität der Klebstoffmasse ca. 35.000 mPas beträgt. Bei einem für das vorliegende Verfahren geeigneten Hotmelt-Klebstoff liegt dann die entsprechend einzustellende Temperatur im Bereich der Düsenanordnung bei 180°C. Mit diesen Parameter lässt sich im Bereich der Düsenanordnung für jede Austrittsöffnung mit einer Breite von beispielsweise 2 mm und einem Abstand zwischen zwei Austrittsöffnungen von beispielsweise 2 mm eine dementsprechende Reihe von Klebstofffäden zum Auftrag auf der Bahn erzielen.
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Um ein Zerfließen der auf die Bahn aufgetragenen Klebstofffäden zu vermeiden, ist es günstig, wenn das bandförmige Material beim Klebstoffauftrag und zumindest einige Zeit danach nicht beheizt wird, sodass sich die aufgetragene Klebstoffschmelze schnell unterhalb des Erweichungsbereichs abkühlen kann. Je nach dem Temperaturverhalten der Viskosität des verwendeten Klebstoffs kann es sogar ratsam sein, in diesem Bereich eine aktive Kühlung vorzusehen. Neben dem Fließverhalten des Trägermaterials ist der hierfür entscheidende Punkt die Veränderung der Viskosität des Hotmelt-Klebstoffs mit der Temperatur. Hier wird empfohlen, dass ein Hotmelt-Klebstoff verwendet wird, dessen dynamische Viskosität sich von ca. 35.000 mPas bei 180°C mindestens auf ca. 155.000 mPas bei 150°C ungefähr linear erhöht. Bei einem geeigneten, d. h. entsprechend wenig fließfähigen Material der Bahnoberfläche, ist dann ein Verlaufen der Streifen nach Auftrag auch ohne zusätzliche Kühlmaßnahmen wegen der rasch zunehmenden Viskosität sehr unwahrscheinlich. Ein weiterer Vorteil der rasch mit sinkender Temperatur zunehmenden Viskosität ist, dass in diesem Fall ein langer Transportweg nach Auftrag des Klebstoffstreifens bis zur weiteren Bearbeitung des Klebebands nicht erforderlich ist, sodass die Herstellungsanlage entsprechend kompakt sein kann.
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Eines der größten Probleme bei der Herstellung des Elektroklebebands bereitet die Tatsache, dass für das Klebeband ein Trägermaterial aus einem tränkmitteldurchlässigen und daher saugfähigen Polyestervlies verwendet werden muss, auf das der Klebstoff nicht großflächig, sondern in einem Streifenmuster aufgetragen wird. Es hat sich gezeigt, dass die hierbei erzielten Ergebnisse verbessert werden können, wenn der Hotmelt-Klebstoff nicht direkt auf das Kunststoffvlies aufgebracht wird, sondern in einem Transferverfahren zunächst auf ein im Wesentlichen nicht saugfähiges Transfermaterial aufgetragen wird und erst danach mit dem Trägermaterial aus Kunststoffvlies in Kontakt gebracht wird. Dies kann z. B. in einem nachgeschalteten Übertragungsprozess geschehen. Das Transfermaterial kann hierbei genau auf den verwendeten Klebstoff abgestimmt werden, sodass optimale Auftragergebnisse erzielt werden können. Gleiches gilt für das Zusammenwirken des Klebstoffs einerseits mit dem Transfermaterial und andererseits mit dem eigentlichen Trägermaterial. Hier ist darauf zu achten, dass der Klebstoff nach einer gewissen Erstarrungszeit an dem Transfermaterial weniger stark anhaften muss als am eigentlichen Trägermaterial, sodass das Transfermaterial von der Klebstoffschicht abgetrennt werden kann, ohne dass sich das Trägermaterial löst.
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Eine besonders elegante Verfahrensführung erhält man, wenn das Transfermaterial nicht sofort von der Klebstofflage entfernt wird, nachdem diese mit dem Trägermaterial in Kontakt gebracht worden ist, sondern wenn dieses Transfermaterial mit dem Klebstoff leicht verbunden bleibt und somit als Schutzabdeckung für das Elektroklebeband verwendet wird, die erst unmittelbar vor dem Verkleben abgenommen wird. Es ist in diesem Fall günstig, wenn das als Schutzabdeckung verwendete Transfermaterial etwas breiter ist als das Trägermaterial.
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Um eine saubere Trennung von Klebstoffschicht und Schutzabdeckung am fertigen Klebeband gewährleisten zu können, sowie um optimale Ergebnisse beim Auftrag des Klebstoffs auf das Transfermaterial zu erzielen, wird vorgeschlagen, dass als Transfermaterial ein Silikon-beschichtetes Papierband verwendet wird.
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Das Zusammenbringen des auf das Transfermaterial aufgetragenen und vorzugsweise auch bereits etwas erstarrten Klebstoffs mit dem Trägermaterial kann beispielsweise in einem dem Auftrag des Klebstoffs auf das Transfermaterial nachgeschalteten Kaschierprozess erfolgen. Bei diesem Kaschierprozess kann beispielsweise das Transfermaterial mit Klebstofflage und das Trägermaterial zwischen zwei aneinander abrollenden Kaschierwalzen hindurch geführt werden. Hierbei verbindet sich der Klebstoff unter Druck mit dem Trägermaterial derart, dass er fester am Trägermaterial haftet als am Transfermaterial. Durch die vliesartige Struktur des verwendeten Trägermaterials (z. B. ein Polyestervlies) wird der Kaschierprozess unterstützt, insbesondere dann, wenn das Silikon-beschichtete Papierband als Transfermaterial verwendet wird. In diesem Fall ergibt sich bereits bei geringem Kaschierdruck z. B. 3 bis 6 bar eine feste, kaum noch lösbare Verbindung zwischen Klebstoff und Trägermaterial. Idealerweise ist vor Beginn des Kaschierprozesses die Klebstofflage bereits weitgehend erstarrt, sodass ein Verlaufen des Streifenmusters während des Kaschierprozesses ausgeschlossen werden kann. Allerdings ist zu beachten, dass bei zu weit fortgeschrittener Erstarrung auch eine Verbindung zwischen Trägermaterial und Klebstofflage deutlich erschwert wird. Ein geeigneter Wert lässt sich durch geeignete Dimensionierung des Transportwegs zwischen Auftragsstation und Kaschierwalze bzw. entsprechende Steuerung der Bahngeschwindigkeit einstellen. Darüber hinaus ist es vorteilhaft, wenn die im Kaschierprozess verwendeten Kaschierwalzen über eine Temperatursteuerung verfügen und so auf einer definierten Temperatur gehalten werden.
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Ein für das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung geeigneter Hotmelt-Klebstoff ist beispielsweise der unter dem Handelsnamen „Technomelt Q-8783” (Fa. Henkel) vertriebene Klebstoff.
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Die vorliegende Erfindung betrifft ebenfalls ein Elektroklebeband gemäß Anspruch 18, das in dem oben genannten Verfahren herstellbar ist. Dieses Elektroklebeband umfasst ein Trägermaterial aus einem Kunststoffvlies sowie eine auf dem Trägermaterial streifenförmig angeordnete wärmebeständige Klebstofflage. Die Klebstofflage besteht aus einem Hotmelt-Klebstoff, beispielsweise dem oben genannten „Technomelt Q-8783”.
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Das Streifenmuster soll auf dem Trägermaterial in Form von zueinander parallelen, in Längsrichtung des Trägermaterials verlaufenden Streifen angeordnet sein, wobei die Streifen ungefähr 2 mm breit und in ungefähr 2 mm Abstand voneinander angeordnet sind. Das Auftragsgewicht des Hotmelt-Klebstoffs kann zwischen 20 g/m2 und 30 g/m2, vorzugsweise bei etwa 25 g/m2 liegen, um eine ausreichende Klebekraft zu erreichen. Als Trägermaterial kann ein Polyestervlies verwendet werden, das vorzugsweise aus thermisch kalandriertem 100%-igen Polyester hergestellt ist. Auf solchen Vliesen aufgebaute Klebebänder werden wegen ihrer ausgezeichneten Durchlässigkeit für entsprechende Imprägniermittel im Elektromotorenbau verwendet. Beispielsweise kann das Polyestervlies als Bandmaterial mit einer Breite von ca. 340 mm, einem Flächengewicht von ca. 40 g/m2 sowie einer Dicke von ca. 55 μm ausgebildet sein. Um für die Anwendung im Elektromotorenbau ausreichend stabil und elastisch zu sein, wird vorgeschlagen, dass das Trägermaterial eine Reißkraft in Längsrichtung von 160 N/5 cm, eine Reißkraft in Querrichtung von 35 N/5 cm, eine Reißdehnung in Längsrichtung von 15% und eine Reißdehnung in Querrichtung von 9% aufweist. Die angegebenen Werte beziehen sich auf eine definierte Breite des Trägermaterials von 5 cm.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
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1 eine stark vereinfachte schematische Ansicht einer Produktionsanlage zur Herstellung des erfindungsgemäßen Elektroklebebands.
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2 eine stark vereinfachte Ansicht eines Beschichtungskopfs zum Auftrag des Hotmelt-Klebstoffs gemäß der Erfindung in Querschnittsansicht.
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3 den in 2 gezeigten Beschichtungskopf in Draufsicht.
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1 zeigt in schematischer Form die wesentlichen Produktionsstationen, die zur Herstellung des erfindungsgemäßen Elektroklebebands durchlaufen werden. Ausgangspunkt der Herstellung des Klebebands ist ein Band aus Silikon-beschichtetem Papier 12, das von einer ersten Abwicklungswalze 14 abgewickelt wird und sich mit einer vorbestimmten Transportgeschwindigkeit v gleich 20 m/Min. bewegt. Das Papierband 12 wird zur Beschichtung über eine Beschichtungswalze 16 geführt, wo über einen Beschichtungskopf 18 eine streifenförmige Beschichtung aus einem Hotmelt-Klebstoff aufgetragen wird. Das nun mit in Längsrichtung parallel zueinander verlaufenden Klebstoffstreifen beschichtete Papierband 12' wird dann weiter transportiert zu einer aus zwei Kaschierwalzen 20, 22 bestehenden Kaschierstation.
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Der Kaschierstation wird über die Kaschierwalze 22 von einer zweiten Abwicklungswalze 24 ebenfalls ein als eigentliches Trägermaterial dienendes Band 26 aus einem Polyestervlies zugeführt. Am Berührungspunkt der beiden Kaschierwalzen 20, 22 wird das Polyestervlies 26 über das mit Klebstoffstreifen beschichtete Papierband 12' gelegt, wobei die Klebstofflage und das Kaschierband unter dem Anpressdruck der beiden Walzen 20, 22 miteinander in Kontakt gelangen. Der Anpressdruck, der etwa 3 bis 6 bar beträgt, bewirkt hierbei, dass die Klebstofflage, die sich bereits weitgehend in erstarrtem Zustand befindet, sich mit dem relativ fließfähigen und saugfähigen Polyestervlies 26 vernetzt, sodass nach Verlassen der Kaschierstation ein einziges Klebeband 12'' vorliegt, das entsprechend dem fertigen Klebeband aus drei Lagen aufgebaut ist, nämlich der Trägerschicht 26 aus Polyestervlies, der damit verbundenen Klebstoffschicht sowie dem leicht abziehbar auf der Klebstoffschicht aufliegenden Papierband 12, das als Schutzschicht dient.
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Der Kaschierstation nachgeschaltet ist eine Kühlwalze 24, die für eine endgültige Erstarrung der Klebstoffschicht sorgt. Am Ende des Herstellungsprozesses wird das nunmehr konfektionsfertige Klebeband 12''' auf der Aufwicklung 28 zu einer Großrolle aufgewickelt.
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Das Trägerband 26, ein Polyestervlies, das aus 100%-igem, thermisch kalandriertem Polyester hergestellt ist weist eine Breite von 340 mm, eine Dicke von 55 μm, ein Flächengewicht von 40 g/m2 sowie in Längsrichtung eine Reißdehnung von 15% und eine Reißkraft von 160 N/5 cm sowie in Querrichtung eine Reißdehnung von 9% sowie eine Reißkraft von 35 N/5 cm auf.
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Das Transferband 14 ist ein mit Silikon beschichtetes Papierband. Es dient einerseits dem Transfer der Streifenbeschichtung von dem Hotmelt-Auftragskopf 18 zum Trägerband 26 und dient andererseits gleichzeitig als Schutzabdeckung für die Klebstoffschicht, nachdem diese fest auf dem Trägerband 26 aufgebracht ist. Die Silikonbeschichtung des Papierbands sorgt hierbei einerseits für ein ausgezeichnetes Fließverhalten des noch flüssigen Klebstoffs nach Auftrag durch den Beschichtungskopf 18, sodass auch in schmalen Abstand voneinander angeordnete, relativ schmale und parallele Längsstreifen ausgebildet werden können. Ursache hierfür ist die geringe Saugfähigkeit des Silikon-beschichteten Papierbands, die dafür sorgt, dass die Beschichtung in diesem Produktionsschritt im Wesentlichen an der Oberfläche des Papierbands abläuft. Diese geringe Saugfähigkeit sorgt auch dafür, dass sich das Papierband vom späteren Klebeband ohne Weiteres abziehen lässt.
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Die beiden Kaschierwalzen 20, 22 werden mit einem vorbestimmten Kaschierdruck gegeneinander gepresst und sorgen so für eine Verbindung der Streifenbeschichtung auf dem Papierband 12' mit dem Polyestervlies 26. Der Kaschierdruck ist hierbei zwischen 3 und 6 bar variabel einstellbar. Um eine für das Vernetzen von Klebstoffbeschichtung und Polyestervlies 26 optimale Temperatur während des Kaschierprozesses zu erhalten, sind die beiden Kaschierwalzen 20, 22 mit einer entsprechenden Kühleinrichtung versehen und können so auf einer geeigneten konstanten Temperatur gehalten werden. Diese Temperatur sollte einerseits so gewählt sein, dass sich die Klebstoffstreifen auf dem Papierband bereits so wett verfestigt haben, dass beim Zusammendrücken kein Auseinanderlaufen dieser Klebstoffstreifen auftritt, andererseits sollte aber gerade die Oberfläche der Klebstoffschicht noch so welch sein, dass sie in die Faserstruktur des Polyestervlieses eindringen kann.
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Zur endgültigen Konfektionierung sollte die Klebstoffschicht noch weiter erstarrt sein. Aus diesem Grund ist der Kaschierstation noch eine weitere Kühlwalze 24 nachgeschaltet, die den Klebestreifen so wett abkühlt, dass die Klebstoffschicht endgültig erstarrt ist.
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Den Beschichtungskopf 18 mit darunter vorbeitransportiertem Papierband 12 bzw. mit Klebstoff beschichtetem Papierband 12' stromabwärts des Beschichtungskopfs zeigen die 2 und 3 etwas detaillierter. Die Querschnittsansicht in 2 zeigt den Beschichtungskopf 18 bestehend aus zwei Seitenwänden 30, 32 sowie zwei jeweils die Seitenwand 30 bzw. 32 nach unten verlängernde, in Form einer Düse schräg aufeinander zu laufende Lippen 34, 36. In dem durch diesen Beschichtungskopf gebildeten Innenraum befindet sich eine Masse 38 aufgeschmolzenen Hotmelt-Klebstoffs. Der Beschichtungskopf 18 ist mit einer Heizvorrichtung (nicht gezeigt) versehen, mittels derer die Klebstoffmasse 38 auf einer Temperatur von 180°C gehalten werden kann. Bei dieser Temperatur hat die Klebstoffmasse eine dynamische Viskosität von 35.000 mPas.
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An der Lippe 36 ist ein Beschichtungsblech 40 durch in 3 angedeutete Schrauben 46 befestigt, das mit seiner Längsseite an der Lippe 36 anliegend und mit seiner Stirnseite 48 an der anderen Lippe 34 anliegend den zwischen den beiden Lippen 36, 34 gebildeten Austrittsschlitz verschließt. Dieses Beschichtungsblech 40 ist, da es ebenfalls beheizt wird, aus einem geeigneten Metall, z. B. Messing gefertigt. Der durch die Austrittsöffnung nach unten zur Papierbahn 12 hin austretende Klebstoff 42 tritt daher durch in dem Beschichtungsblech 40 ausgebildete schlitzförmige Aussparungen 52 (siehe 3) aus der Düsenanordnung 34, 36, 40. Zur Unterstützung des Austretens der Klebstoffmasse ist in 2 ein Stempel 50 angedeutet, durch den die Klebstoffschmelze 38 mit einem entsprechenden Druck beaufschlagt werden kann. Selbstverständlich kann hierbei auch eine beliebige andere Pumpenanordnung verwendet werden.
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2 zeigt außerdem angedeutet das unter der Austrittsöffnung der Düsenanordnung 34, 36, 40 in der durch den Pfeil T angedeuteten Richtung vorbeitransportierte Papierband 12. Auf dieses Papierband 12 trifft der aus der Austrittsöffnung austretende Klebstoffschmelzenfaden 42 auf und wird dann durch den Weitertransport der Papierbahn 12 zu einem in Längsrichtung der Papierbahn 12 verlaufenden Klebstoffstreifen 44. Aus 3 ist ersichtlich, dass das Beschichtungsblech 40 nicht nur eine derartige Austrittsöffnung 52 aufweist, sondern deren mehrere sich jeweils in Längsrichtung des Transportbands erstreckende Austrittsöffnungen (in 3 sieben), die im Wesentlichen senkrecht zur Transportrichtung des Papierbands 12 mit einem entsprechenden Abstand voneinander aufeinanderfolgend angeordnet sind. Durch jede dieser Austrittsöffnungen 52 tritt ein entsprechender Klebstoffschmelzenfaden 42 senkrecht nach unten aus und trifft auf die Papierbahn 12 auf, wo er einen entsprechenden Klebstoffstreifen 44 bildet.
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Die Qualität des hierbei erzeugten Klebstoffstreifenmusters hängt entscheidend von dem Zusammenspiel der Viskosität der Klebstoffschmelze am Austrittspunkt der Düsenanordnung 34, 36, 40 sowie der möglichst raschen Erhöhung dieser Viskosität im weiteren Verlauf nach Auftreffen auf das Papierband 12 ab. Bei dem verwendeten Hotmelt-Klebstoff (z. B. „Technomelt Q 8783”, Fa. Henkel) hängt die Viskosität stark von der Temperatur ab, wobei die Viskosität mit abnehmender Temperatur im Wesentlichen linear zunimmt. Während die Viskosität am Austrittspunkt der Düsenanordnung 34, 36, 40 (180°C) 35.000 mPas beträgt, steigt sie bei einer Temperatur von 150°C auf einen Wert von 155.000 mPas an. Durch eine entsprechende Steuerung der Temperatur des Papierbands kann somit eine ausreichend schnelle Verfestigung des auf die Papierbahn 12 aufgebrachten Klebstoffs erreicht werden. Im vorliegenden Fall ist es ausreichend, wenn lediglich das Papierband nicht beheizt wird, sondern Umgebungstemperatur aufweist. Optional könnte auch eine Kühlung für das Papierband vorgesehen werden, um schnellere Erstarrung der Klebstoffstreifen zu erzielen.
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Selbstverständlich wird die Qualität bzw. die Eigenschaften der erzeugten Klebstoffstreifen auch entscheidend von der Oberflächenbeschichtung des verwendeten Papierbandes 12 beeinflusst. Hier hat es sich erwiesen, dass ein Silikon-beschichtetes Papierband dafür sorgt, dass die Klebstoffmasse nicht in das Transferband eindringt, was zu einem Verlaufen der gebildeten Klebstoffstreifen 44 führen würde. Außerdem erleichtert die reine Oberflächenhaftung an dem Silikon-beschichteten Band ein späteres Abziehen dieses Bandes von der Klebstofflage.
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Die Dicke d der erzeugten Klebstoffstreifen 44 wird bei gegebener Große der Austrittsschlitze aus der Düsenanordnung beeinflusst vom Verhältnis der Ausströmgeschwindigkeit der Klebstoffschmelze (bzw. genauer deren Auftreffgeschwindigkeit auf die Papierbahn) und der Transportgeschwindigkeit T der Transferbahn. Während die Austrittsgeschwindigkeit durch den auf die Klebstoffschmelze 38 ausgeübten Druck variiert werden kann, hängt die Auftreffgeschwindigkeit noch zusätzlich von der Fallhöhe H der Klebstoffschmelze von der Austrittsöffnung zur Oberfläche des Transferbandes ab. Vorliegend ist wegen der geringen Höhe von H = 0,5 mm der Austrittsöffnung dieser Beitrag jedoch weitgehend vernachlässigbar. Folglich gilt, dass je größer das Verhältnis des Drucks zur Transportgeschwindigkeit der Transferbahn ist, desto größer ist die Dicke d der Klebstoffschicht bei vorgegebener Breite der Klebstoffstreifen 44.
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Die Breite sowie der Abstand der erzeugten Klebstoffstreifen 44 wird durch die im Beschichtungsblech 40 angeordneten Aussparungen 52 sowie deren Abstand vorgegeben. Bei geeigneter Wahl der Parameter, wie oben angegeben, entspricht sie der Breite der Aussparungen, die z. B. 2 mm breit sind. Ein Verlaufen des Klebstoffs auf dem Papierband 12 findet nicht statt.
