DE3911613C1 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Verbinden flächenhaf
ter Gebilde mittels wärmeaktivierbarer Klebefolie.
In der Praxis ist es bekannt, flächenhafte Gebilde, z. B. Folien, dünn
wandige Tiefziehteile usw. mittels wärmeaktivierbarer Klebstoffe zu
verbinden. In der Automobilindustrie findet diese Arbeitsweise bei
spielsweise Anwendung bei der Herstellung von Kraftfahrzeug-Innenaus
stattungen, wie beispielsweise bei der Folien- oder Stoffkaschierung
von Türseitenverkleidungen, Armaturentafeln usw. Dabei wird einer der
beiden zu verbindenden Teile z. B. im Sprühverfahren oder mittels Wal
zen mit einem Lösungsmittelklebstoff oder Dispersionsklebstoff ver
sehen, wobei nach dem Ablüften des Lösungsmittels bzw. Wassers der
Klebstoff keine Klebefähigkeit mehr besitzt und erst zum Zeitpunkt der
Verarbeitung durch Zuführen von Wärme wieder aktiviert wird und die
dann zusammengefügten Teile miteinander verkleben kann. Zu diesem Zweck
ist es erforderlich, den Klebstoff auf Temperaturbereiche von mindestens
50 bis 60°C zu erwärmen.
Die Einsatzmöglichkeiten solcher Klebstoffe sind sehr weitreichend, da
die zu verbindenden Teile die oben genannte Aktivierungstemperatur in
aller Regel problemlos ertragen können, ohne daß nachteilige Folgen
entstünden.
Von Nachteil ist allerdings, daß eben dieser Klebstoff zunächst auf
einen der Teile aufgebracht werden muß, welcher z. B. bei einer Textil
stoff-Verklebung überdies zuvor an der betreffenden Oberfläche in der
Regel mit einer undurchlässigen Trennfolie kaschiert werden muß, um ein
Eindringen des Klebstoffes in den Teile-Werkstoff zu verhindern. Auch
der Klebstoff-Ablüftvorgang sowie die dafür notwendigen Einrichtungen
erhöhen die erforderlichen Produktionsflächen sowie die Produktions
kosten insgesamt und belasten bei der Verwendung von Lösungsmittelkleb
stoff überdies die Umwelt.
In der DE 24 62 698 C2 ist beispielsweise eine Vorrichtung zum Auf
bringen einer transparenten, bereits mit einer wärmeaktivierbaren Kleb
stoffschicht versehenen Schutzfolie auf ein blattförmiges Substrat be
schrieben, mit dem Ziel, bei geringem Energieverbrauch die Schutzfolie
in kürzester Zeit auf die eine ausreichende Klebefähigkeit sicherstel
lende Temperatur zu erwärmen.
Die DE 35 19 064 A1 beschreibt eine mehrschichtige, selbstklebende und
tiefziehbare Schutzfolie, insbesondere für die Innen- und Außenausstat
tung von Kraftfahrzeugen, bei der sich ebenfalls bereits eine selbst
klebende, allerdings nicht wärmeaktivierbare Haftschicht auf der
Schutzfolie befindet, wobei diese Haftschicht darüber hinaus noch von
einer Abdeckfolie abgedeckt ist.
Aus der DE 34 19 249 C2 geht ein Verfahren zum flächigen Verkleben von
Kaschierungen und deren Trägerteilen hervor, wobei zwischen Trägerteil
und Kaschierung eine Kleberschicht gebildet wird und die Verklebung
unter erhöhtem Druck und/oder erhöhter Temperatur erfolgt. Es wird eine
Verbundschicht aus einer kleberimprägnierten, offenporigen Schaumstoff
schicht und einer Kaschierungsschicht mit Hilfe eines Heizkastens, der
beispielsweise eine Strahlungsheizung enthalten kann, erwärmt und in
diesem Zustad einer nachgeordneten Kaschiereinrichtung zugeführt. Der
vorherige Erwärmungsvorgang bewirkt, daß der Kaschierungskleber bereits
eine gewisse Aktivierung erfährt und daher in einen den Kaschierungs
prozeß fördernden Zustand versetzt wird.
Im Stand der Technik ist überdies für diverse Anwendungsfälle die Ver
wendung von wärmeaktivierbaren Klebefolien bekannt. Diese Klebefolien
werden in der Regel vor der Herstellung der eigentlichen Klebeverbin
dung auf eines der zu verbindenden flächigen Gebilde aufgebracht (ka
schiert) und bilden selbst die Klebeschicht.
Die mit dem Einsatz solcher Klebefolien verbundenen Vorteile sind be
achtlich. So entfällt beispielsweise der Arbeitsschritt des Klebstoff
auftrages (z. B. durch Aufsprühen), eine ggf. damit einhergehende
Lösungsmittelbelastung der Umwelt tritt nicht auf, der Produktions
prozeß wird kostengünstiger, da u. a. auch auf die bereits oben er
wähnte Trennfolie verzichtet werden kann.
Der Bericht "Verbinden mit Klebstoff-Folie" aus - Technische Rundschau
Nr. 9, 1. März 1983, Seite 11 - beschreibt diese neue Klebetechnologie
anhand verschiedener Anwendungsfälle. Vor dem Verkleben zweier Verbin
dungspartner wird die Klebefolie auf einen der beiden aufgebracht. Dies
wird als Vorkonfektionierung bezeichnet, die mit Wärme oder einem ge
eigneten Lösungsmittel vorgenommen werden kann. Die Vorkonfektionierung
mittels Wärme sowie der spätere eigentliche Verbindungsvorgang durch
Heißverpressen erfolgen jeweils in Temperaturbereichen zwischen 120°C
und 200°C oder bei noch höheren Verarbeitungstemperaturen.
Der wesentliche Nachteil bei der Verwendung von Klebefolie ist darin zu
sehen, daß die Aktivierungstemperatur zur Herbeiführung der Klebefähig
keit dieser Klebefolien sehr hoch ist (mindestens 110 bis 130°C bei
den im Handel erhältlichen Klebefolien), was zur Folge hat, daß die
Einsatzmöglichkeiten
sehr eingeschränkt sind, weil meist zumindest eines der zu verbindenden
flächigen Gebilde einer solchen Wärmebelastung nicht schadlos ausge
setzt werden kann.
Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Verbinden
flächenhafter Gebilde mittels wärmeaktivierbarer Klebefolien aufzuzei
gen, durch das die Einsatzmöglichkeiten von Klebefolien wesentlich er
weitert werden kann.
Dies gelingt erfindungsgemäß mit einem Verfahren, welches durch die
Merkmale des Patentanspruches 1 gekennzeichnet ist.
Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß durch eine Voraktivierung
der Klebefolie die bei ihrer späteren Verarbeitung erforderliche Ver
klebungstemperatur beträchtlich abgesenkt werden kann (z. B. auf ca. 60
bis 70°C), ohne daß dadurch die Güte der Klebeverbindung gemindert
wäre. Diese Voraktivierung erfolgt durch kurzzeitiges Aufheizen der
Klebefolie z. B. auf etwa 110 bis 130°C, d. h. auf die ansonsten für
die Verarbeitung erforderliche Aktivierungstemperatur. Bei der Verwen
dung von Folien, die höhere Aktivierungstemperaturen benötigen, ist
die Voraktivierungstemperatur natürlich entsprechend zu wählen.
Die Anmelderin führte verschiedene Versuche mit diversen Klebefolien
der herstellenden Firmen Beiersdorf und Atochem (z. B. Klebefolie Pla
tilon U02) durch, wobei stets nach der erfolgten Voraktivierung der
vorbeschriebene Effekt auftrat. Dieser Voraktivierungseffekt hält, wie
weitere Versuche gezeigt haben, mindestens etliche Monate an, d. h.,
daß die eigentliche Verarbeitung der Klebefolie bei abgesenkter Verkle
bungstemperatur noch mehrere Monate nach der Voraktivierung erfolgen
kann.
Als besonders vorteilhaft hat sich erwiesen, die Voraktivierung jeweils
bei der Temperatur vorzunehmen, die vom Folienhersteller als die
eigentliche Verklebungstemperatur empfohlen wird.
Sinnvoll ist es, die Klebefolie bereits seitens des Teile-Zulieferers
auf einen der Teile aufzubringen (soweit die Wärmebelastbarkeit dies
zuläßt), z. B. aufzukaschieren und dabei vorzuaktivieren. Der so vor
bereitete Teil mit aufgebrachter und bereits voraktivierter Klebefolie
kann dann an den eigentlichen Produktionsstandort (z. B. Automobilher
steller) angeliefert werden, wo letztlich die Verbindung der zu ver
klebenden Teile (z. B. zur Herstellung eines Kraftfahrzeug-Innenaus
stattungselementes) vorgenommen werden kann.
Wendet man zum Aufbringen der Klebefolie auf eines der zu verbindenden
flächigen Gebilde bestimmte, in der Praxis geläufige Verfahren an, näm
lich das Flammkaschieren oder das Thermokaschieren, so kann dabei der
Voraktivierungsvorgang problemlos und ohne größeren Aufwand einbezogen
werden. In der Zeichnung ist dies dargestellt. Sie zeigt in
Fig. 1 die Integration der erfindungsgemäßen Voraktivierung in ein
Flammkaschierverfahren und
Fig. 2 die entsprechende Integration der Voraktivierung in ein Ver
fahren zum Aufbringen der Klebefolie auf eines der zu verbin
denden flächigen Gebilde über eine Thermokaschierung.
Die in Fig. 1 schematisiert gezeigte Flammkaschierung ist grundsätzlich
ein recht preiswertes Arbeitsverfahren, um verschiedene flächige Gebil
de miteinander zu verbinden. Einer der Ausgangswerkstoffe der im späte
ren Produktionsprozeß über eine flächige Klebeverbindung miteinander zu
verbindenden Teile liegt als ein zu einem Coil 1 aufgewickeltes Band 3
vor. Dieses wird abgespult und an einem Flammofen 2 vorbeigeführt, wo
über eine offene Flamme die Oberfläche des Bandes 3 angeschmolzen wird.
Unmittelbar nach Durchlaufen des Flammofens 2 wird eine Klebefolie 4
dem Band 3 zugeordnet, die damit aber keine besondere Erwärmung mehr
erfährt. Auch die Klebefolie 4 wird von einem Coil 5 abgewickelt.
Nachdem Band 3 und Klebefolie 4 übereinandergelegt und für den Ka
schiervorgang zwischen zwei Kaschierwalzen 6.1, 6.2 hindurchgeführt wor
den sind, wird dieser Verbund unter Zuhilfenahme zweier Führungswalzen
7.1, 7.2 um eine beheizbare mittlere Walze 8 herumgeführt. Durch geeig
nete Wahl des Umschlingungswinkels α und des Walzendurchmessers läßt
sich der für die Voraktivierung notwendige zeitliche Wärmekontakt der
Klebefolie 4 mit der Walze 8 erreichen, da beim Flammkaschieren die
Bandgeschwindigkeit recht hoch ist (ca. 20 m/sec). Denkbar wäre z. B.
auch eine Voraktivierung über Infrarot-Strahler, welche der Flammka
schierung nachgeschaltet werden.
Um zu verhindern, daß die Klebefolie 4 während des Voraktivierens an
der beheizten Walze 8 kleben bleibt, kann auf der entsprechenden Ober
fläche der Klebefolie 4 eine Trennschicht (beispielsweise Polyethylen-
Folie) aufgebracht sein.
Nach erfolgter Voraktivierung wird das Band 3 wieder zu einem Coil 9
gewickelt, um danach an die Produktionsstätte gebracht zu werden, wo es
zu den einzelnen Teilen in den geforderten Abmessungen geschnitten und
diese dann mit den jeweils anderen Teilen flächig verklebt werden. Dies
kann beispielsweise während eines Teile-Tiefziehvorganges erfolgen, der
bei der reduzierten Klebefolien-Aktivierungstemperatur (z. B. 60-70°
C) abläuft.
Selbstverständlich wird, wie bereits erwähnt, für den Kaschier- bzw.
Voraktivierungsvorgang der Bauteilwerkstoff ausgewählt, der thermisch
höher belastbar ist, mithin also die erforderliche Voraktivierungstem
peratur ohne Schaden zu nehmen aushalten kann.
Bei der in Fig. 2 dargestellten Thermokaschierung liegt der eine Bau
teilwerkstoff wiederum als zu dem Coil 1 aufgewickelten Band 3 vor.
Gleiches gilt für die aufzukaschierende, ebenfalls zu einem Coil 5 ge
wickelte Klebefolie 4. Nachdem das Band 3 und die Klebefolie 4 über
einandergelegt sind, durchläuft dieser Verbund ein beheiztes Walzenpaar
10.1, 10.2, über das gleichzeitig die Aufkaschierung der Klebefolie 4
auf das Band 3 und ihre Voraktivierung herbeigeführt werden kann. Um
allerdings in diesem Falle die erforderliche Voraktivierungstemperatur
über die notwendige Zeitspanne in die Klebefolie 4 einbringen zu
können, kann es trotz der relativ geringen Bandgeschwindigkeit von ca.
5-8 m/sec ggf. erforderlich sein, das Walzenpaar 10.1, 10.2 um wei
tere, nachgeschaltete und ebenfalls beheizte Walzenpaare zu ergänzen.
Das Band 3 kann danach wiederum zu einem Coil aufgewickelt oder aber
gleich einer Beschnittstation zugeführt werden, wo die Teile ausge
stanzt werden. Um auch in diesem Falle zu verhindern, daß die Klebefo
lie 4 während des Voraktivierungsvorganges an der Walze 10.1 kleben
bleibt, ist es erforderlich, die entsprechende Oberfläche der Klebefo
lie 4 mit einer geeigneten Trennfolie bzw. Abdeckfolie zu versehen.
Für die weitere Verarbeitung gelten die in Zusammenhang mit Fig. 1 ge
machten Ausführungen.
Sollte keiner der zu verbindenden Teile-Werkstoffe die thermische Be
lastung durch die Voraktivierung ohne Schaden zu nehmen ertragen
können, so wäre eine separate Voraktivierung der Klebefolie 4 vor deren
Aufkaschieren auf einen der zu verbindenden Teile erforderlich. Auch
dies ist problemlos zu bewerkstelligen.
In einem konkreten Anwendungsfall für Kraftfahrzeug-Innenausstattungs
elemente könnten die mittels der wärmeaktivierbaren Klebefolie 4 mit
einander zu verklebenden flächigen Gebilde beispielsweise ein Kunst
stoff- (z. B. ABS) Türseitenträger sein, auf den aus optischen Gründen
eine mit einer attraktiven Prägung versehene Weichschaumfolie (PVC)
aufgebracht wird. Auch auf das Aufbringen eines thermisch besonders
empfindlichen Stoffeldes auf einen solchen Türseitenträger läßt sich
der Anwendungsbereich der Klebefolie nun erstrecken, da aufgrund der
Voraktivierung die eigentliche Verklebungstemperatur nun wesentlich
geringer sein kann.
Claims (5)
1. Verfahren zum Verbinden flächenhafter Gebilde mittels wärmeakti
vierbarer Klebefolie, dadurch gekennzeichnet, daß die Klebefolie
(4) vor ihrer Verarbeitung einer Voraktivierung unterzogen wird,
die bei einer Temperatur erfolgt, die im Bereich der folienspezi
fischen Aktivierungstemperatur liegt, und daß die spätere Verar
beitung bei einer Temperatur unterhalb dieser folienspezifischen
Aktivierungstemperatur erfolgt.
2. Verfahren nach Patentanspruch 1, gekennzeichnet durch eine Vor
aktivierungstemperatur von ca. 110°C bis 130°C und einer Verarbei
tungstemperatur von ca. 60°C bis 70°C.
3. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß be
reits vor dem Verbinden der flächenhaften Gebilde die Klebefolie
(4) auf eines (3) der flächenhaften Gebilde aufgebracht (aufka
schiert) wird, wobei auch die Voraktivierung erfolgt.
4. Verfahren nach Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das
Aufbringen der Klebefolie (4) mittels Flammkaschieren erfolgt, wo
nach der Verbund aus Klebefolie (4) und dem zu diesem Zeitpunkt
noch als Band (3) vorliegenden flächigen Gebilde zum Voraktivieren
über einen vorgegebenen Umschlingungswinkel ( α) um eine nachge
schaltete beheizte Walze (8) herumgeführt wird oder die Voraktivie
rung durch Infrarotbestrahlung erfolgt.
5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Auf
bringen der Klebefolie (4) mittels Thermokaschieren erfolgt, wobei
der Verbund aus Klebefolie (4) und dem zu diesem Zeitpunkt noch als
Band (3) vorliegenden flächigen Gebilde zwischen einer Anzahl be
heizbarer Walzenpaare (10.1, 10.2) hindurchgeführt wird.
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