DE69620797T2

DE69620797T2 - Klebeverfahren, vorrichtung zur durchführung des verfahrens und kleberzusammensetzung zur verwendung in diesem verfahren

Info

Publication number: DE69620797T2
Application number: DE69620797T
Authority: DE
Inventors: Helene Bolm; Jaan Kaerem
Original assignee: DuPont Powder Coatings Scandinavia AB
Current assignee: Axalta Powder Coating Systems Nordic AB
Priority date: 1995-12-13
Filing date: 1996-12-12
Publication date: 2002-12-05
Anticipated expiration: 2016-12-13
Also published as: WO1997021777A1; AU1113397A; SE9504460D0; DE69620797D1; EP0876436B1; US6099679A; EP0876436A1; ES2176518T3

Description

TECHNISCHES GEBIET:

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Klebeverfahren und eine Vorrichtung und eine Klebezusammensetzung, die zum Kleben gemäß der vorliegenden Erfindung verwendbar ist.

STAND DER TECHNIK:

Das Zusammenkleben von Oberflächen erfordert eine Substanz, den Klebstoff, der in einen ersten, klebrigen Zustand gebracht werden kann, so dass der Klebstoff an den Oberflächen, die verbunden werden sollen, anhaftet. Wenn die Oberflächen mit dem dazwischen befindlichen Klebstoff vereinigt wurden, wird der Klebstoff in einen mehr oder weniger festen Zustand umgewandelt, wodurch die Klebeverbindung ihre endgültige Festigkeit bzw. Zuverlässigkeit gegenüber einem Bruch der Verbindung erhält. Der Unterschied der Kohäsionskraft zwischen dem ersten und dem zweiten Zustand kann extrem unterschiedlich sein.
Bestimmte Klebstoffe, wie beispielsweise Urea-Formaldehydharzklebstoffe, weisen im ersten Zustand eine sehr geringe Kohäsionskraft auf, ergeben jedoch eine starke Verbindung, wenn der Klebstoff verhärtet ist. Andere Klebstoffe, wie beispielsweise Kontaktklebstoffe, stellen unmittelbar nachdem die Oberflächen verbunden wurden eine Verbindung mit einer beträchtlichen Festigkeit bereit, jedoch nimmt die Festigkeit der Verbindung danach nicht mehr sehr viel zu.
Die Umwandlung vom ersten in den zweiten Zustand kann abhängig von der Art des Klebstoffes auf vielen unterschiedlichen Wegen eintreten. Im ersten Zustand sind die Klebstoffe eine klebrige Masse, die sich mittels Abdampfen eines Lösungsmittels verfestigt. Derartige Lösungsmittel sind oft nicht umweltfreundlich; flüchtige
Kohlenwasserstoffe sind hierbei üblich. Andere Klebstoffe sind bei Raumtemperatur hart und werden durch Erhitzen in einen klebrigen Zustand umgewandelt. Jedoch ergibt die Nutzung einer Phasenänderung auf diese Art und Weise normalerweise eine nur begrenzte Festigkeit der endgültigen Klebeverbindung. Es ist darüber hinaus in vielen Fällen nicht vernünftig, mit einem Klebstoff zu arbeiten, der während des Klebevorgangs erhitzt bzw. erwärmt werden muss. Es existieren zusätzliche Klebstofftypen und -systeme, die von Naturprodukten oder von herkömmlicheren chemischen Produkten oder Systemen ausgehen.
Ein anderer Zweig der Klebstofflechnologie wird durch Polymermaterialien repräsentiert. Thermoplastische Systeme, die durch Erhitzen in einen klebrigen Zustand und durch Abkühlen in einen festen Zustand gebracht werden, unterscheiden sich prinzipiell nicht sonderlich von herkömmlichen Systemen mit einem entsprechenden Verfahrensablauf.
Systeme mit hitzehärtbaren Kunststoffen repräsentieren andererseits einen speziellen Zweig der Klebstofftechnologie. Derartige Kunststoffe können in einer Vielzahl von Zuständen vorliegen, von dünnflüssig über eine viskose klebrige Masse bis zu einem festen Zustand wie Folien, die durch Erhitzen während des Klebeprozesses selbst in einen klebrigen Zustand umgewandelt werden. Nachdem die klebenden Oberflächen zusammen gebracht wurden, wird der Klebstoff mittels Härtens des Kunststoffes aus dem ersten Zustand mit einer mehr oder weniger flüssigen Konsistenz in einen festen Zustand umgewandelt. Dies macht einen Start bzw. Initiation des Härtens erforderlich, der bei hitzehärtbaren Kunststoffsystemen durch Erhitzen bewirkt werden wird. Für die meisten hitzehärtbaren Kunststoffzusammensetzungen ist es notwendig, die Zusammensetzung auf eine Temperatur von 200-300ºC zu erhitzen. Folglich müssen auch die Werkstücke, die die zu verklebenden Oberflächen aufweisen, auf zumindest dieselbe Temperatur erhitzt werden.
Ein vorteilhaftes Verfahren zum Kleben unter Verwendung von hitzehärtbarem Klebematerial ist in der Veröffentlichung EP-A-0 557 657 beschrieben. Hierbei wird das hitzehärtbare Klebematerial in Pulverform auf zumindest eine der beiden Oberflächen, die zusammengeklebt werden sollen, aufgebracht. Danach wird das Werkstück, das auf einer seiner Oberflächen mit dem hitzehärtbaren Klebematerial beschichtet ist, auf eine Temperatur unterhalb der hitzehärtbaren Temperatur des Klebematerials derart erhitzt, dass das hitzehärtbare Material sich im Wesentlichen nicht vernetzt. Nun wird das andere Werkstück mit dieser Oberfläche mit der erhitzten Schicht des Klebematerials in Berührung gebracht.
Wahlweise werden die Werkstücke auf eine Temperatur erhitzt, die das Härten des Klebematerials ermöglicht, während die zwei Werkstücke zusammengepresst werden.
Dieses bekannte Verfahren ist in erster Linie dadurch gekennzeichnet, dass das hitzehärtbare Klebematerial in Pulverform aufgebracht wird, was in einer vorteilhaften Weise durch Nutzung einer elektrostatischen Aufladung des Pulvers und des Werkstückes bewirkt werden kann. Es ist folglich nicht notwendig, irgendeine klebrige Masse zu behandeln, sondern nur trockenes Pulver, das auf die Oberfläche gesprüht werden kann und dies hat ein sehr rationelles Verfahren zur Folge. Gemäß der Veröffentlichung wird das Verfahren zur Bindung eines Verbundfriktionselementes an ein Metallsubstrat, folglich für eine Bindung zwischen zwei Werkstücken mit hoher Temperaturbeständigkeit, angewendet.
Jedoch kann das in der Veröffentlichung beschriebene Verfahren wegen der relativ hohen Temperatur, die zum Starten des Härtens der hitzehärtbaren Kunststoffe durch Vernetzen notwendig ist, nicht zum miteinander Verbinden von Werkstücken aus hitzeempfindlichen Materialien verwendet werden. Als Beispiele derartiger Materialien sind Holz, Materialien auf Holzbasis wie Hartpappe und Kunststoffe zu erwähnen. Ein Erhitzen derartiger Materialien sollte eine Schädigung der Werkstücke zur Folge haben und folglich ist das Verfahren darauf beschränkt, in Verbindung mit Werkstücken aus Metall und anderen hitzebeständigen Materialien angewendet zu werden. Diese Einschränkung in der Verwendung härtbarer Polymere ist unvorteilhaft, weil Polymere überlegene Eigenschaften besitzen, wenn es zur Verfestigung der Klebeverbindung kommt, nämlich eine lange Lebensdauer in Hinblick auf eine Alterung und nur eine kleine Beeinflussung der Festigkeit, wenn sie innerhalb des Temperaturbereichs während der Verwendung erhitzt werden. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass das Härten keine Emission von umweltschädlichen Substanzen zur Folge hat, was jedoch der Fall ist, wenn Klebstoffe mit Lösungsmitteln betroffen sind.
Gemäß dem Stand der Technik wird ebenfalls auf die Veröffentlichung DE-A-39 38 376 Bezug genommen, die eine Klebezusammensetzung in Form eines Pulvers betrifft und die auf einem hitzehärtbaren Epoxyharz basiert. Die Zusammensetzung enthält keine funktionellen Gruppen, die zum Härten bei einer niedrigen Temperatur erforderlich sind, was bedeutet, dass eine Härtungstemperatur von 200-300ºC notwendig ist.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG:

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Klebeverfahren bereitzustellen, das von einem Polymerklebstoff startet, der ebenfalls von der Erfindung umfasst wird. Es das Ziel, ein Verfahren zu erreichen, das sehr rationell in der industriellen Produktion durchzuführen ist, wobei der fragliche Klebstoff sehr bequem hand zu haben ist, wenn er sich gerade richtig zu Beginn des Klebeprozesses in einem pulverförmigen Zustand befindet. Die gesamte Handhabung, einschließlich der Aufbringung des pulverförmigen Klebstoffes, kann folglich mit einem Trockenprodukt durchgeführt werden und als solches sind keine Aufbewahrungsgefäße oder Werkzeuge zur Handhabung bzw. Behandlung und Aufbringung einer klebrigen Masse erforderlich.
Die Verbesserung der vorliegenden Erfindung betrifft die Möglichkeit, einen Klebstoff auf Polymerbasis in einem Niedertemperaturverfahren zu verwenden, wobei die Temperatur auf den Bereich von 100ºC beschränkt werden kann. Bei dieser Temperatur ist es möglich, das erfindungsgemäße Verfahren ebenfalls auf hitzeempfindliche Werkstoffe wie Werkstoffe anzuwenden, die aus Materialien wie Holz, auf Holz basierenden Materialien, Kunststoffen und ebenfalls auf Werkstoffe, die hitzeempfindliche Bestandteile enthalten, anzuwenden. Zur selben Zeit werden die früher erwähnten Vorteile erzielt, die mit hitzehärtbaren Klebstoffen verbunden sind, nämlich die Festigkeit und Hitzebeständigkeit der Klebeverbindung und das Fehlen von Emissionen während des Klebens der Substanzen, die für die Umwelt gefährlich sind.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird auf das Kleben von Werkstücken angewendet, die kein Erhitzen auf die Härtungstemperatur zum Härten eines hitzehärtbaren Polymers erlauben, weil sie schmelzen oder deformiert werden können oder weil die Masse so groß ist, wenn dicke Stücke betroffen sind, dass ein Durcherhitzen zu viel Energie verbrauchen würde. Das hierin beschriebene Verfahren ermöglicht ein Verkleben mit einem Klebstoff auf Basis eines pulverförmigen Polymers auch während derartigen Bedingungen. Das Verfahren basiert auf der Herstellung eines Klebstoffes, der eine niedrige Schmelztemperatur aufweist, die an die Temperaturhaltbarkeit der Werkstücke angepasst ist. Mittels einer geeigneten Zusammensetzung des Klebstoffes kann ein Schmelzpunkt unter 100ºC erreicht werden. Diese Temperatur ist nur ausreichend, um den Klebstoff in einen geschmolzenen oder klebrigen Zustand zu überführen, jedoch nicht, um seine Härtung zu verursachen. Statt dessen ist der Klebstoff mit einem Härtungssystem ausgestattet, das ein Härten mittels einer elektromagnetischen Strahlung bereitstellt, vorzugsweise eine ultravioletten Strahlung (UV- Strahlung). Auch können andere elektromagnetische Strahlungen wie beispielsweise Gammastrahlung das Härten starten, wenn das Härtungssystem des Klebstoffes dafür konzipiert ist.
Das Härten durch Strahlung tritt in einer sehr kurzen Zeitspanne ein, es können Zeitspannen bis hinab zu einer oder einigen Sekunden erreicht werden, was beträchtlich schneller ist, als wenn eine Hitzehärtung betroffen sind. Weil eine derartige Strahlung nicht die Klebeverbindung erreichen kann, wenn nicht-transparente Werkstücke, die verbunden wurden, betroffen sind, muss die Bestrahlung stattfinden, während die Werkstücke getrennt sind. Folglich muss die Härtungszeit des Klebstoffes so angepasst sein, dass die Werkstücke verbunden werden können, bevor das Härten beginnt. Diesen Anforderungen kann mittels eines Verfahrens und einer Vorrichtung zur Durchführung desselben gemäß der nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform entsprochen werden.

BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN:

Das Verfahren, eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens und der Klebstoff gemäß der Erfindung werden im Nachfolgenden beschrieben. Dabei wird auf ein Klebeverfahren Bezug genommen, das in den beigefügten Zeichnungen durch schematische Darstellungen einer Prozessausstattung veranschaulicht wird, wie sie in der Figur der Zeichnung dargestellt ist.

BEVORZUGTE AUSFÜHRUNGSFORM:

Das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung zum Zusammenkleben von Objekten ist nachstehend in mehreren Verfahrensschritten beschrieben:
1. Herstellung der Klebstoffzusammensetzung aus einem nicht gehärteten hitzehärtbaren Kunststoff derartig, dass sie, bei einer moderat erhöhten Temperatur, die angenommen unter 100ºC liegt, durch Schmelzen aus einem festen Zustand eine klebrige Masse unter Anhaften an den zu verklebenden Oberflächen bindet. Die Klebstoffzusammensetzung ist so angeordnet, dass sie bei dieser Temperatur nicht aushärtet, sondern härtet, wenn sie einer elektromagnetischen Strahlung wie beispielsweise UV-Strahlung ausgesetzt wird.
2. Herstellung der Klebstoffzusammensetzung als Trockenpulver, dem eine elektrostatische Ladung verliehen werden kann.
3. Bereitstellung bzw. Vorbereitung der Klebeoberflächen, um das Anhaften des Klebstoffes hieran zu gewährleisten.
4. Erhitzen zumindest der Oberflächenschicht zumindest eines der Objekte, die zusammengeklebt werden sollen, auf eine derartige Temperatur, dass, wenn das Pulver aufgebracht wird, es das Temperaturniveau erreicht, bei dem ein Schmelzen zu einem klebrigen Zustand eintritt. Weil das aufgebrachte Pulver die Temperatur der Oberfläche nicht vollständig aufnehmen kann und weil eine bestimmte Abkühlung stattfinden kann, kann vorausgesetzt werden, dass die Oberflächentemperatur geringfügig höher als die Temperatur sein muss, bei der das Pulver schmilzt, jedoch nicht so hoch, dass irgend ein thermisches Härten des Kunststoffes eintritt.
5. Aufbringung des Klebstoffpulvers auf die Oberfläche oder zumindest eine der erhitzten Oberflächen. Dabei wird das Pulver vorzugsweise mit einer elektrostatischen Ladung zur Verteilung des Pulvers versehen. Wenn die Oberflächen ein anderes Potential oder Polarität bezüglich des Pulvers aufweist, kann die Verteilung des Pulvers zur selben Zeit in einem großen Ausmaß auf derartige Oberflächen beschränkt werden.
6. Exponieren der aufgebrachten und mittels der Wärmeleitung von der beschichteten Oberfläche geschmolzenen Pulvers gegenüber einer elektromagnetischen Strahlung, so dass ein Härten begonnen wird. Das Pulver muss jedoch so angepasst sein, dass ein Härten nicht sofort und bevor der nächste Moment durchgeführt wurde, beginnt.
7. Verbinden der Klebeoberflächen unter Druck bevor das Härten stattfindet (siehe oben). Das Pulver, das verwendet werden soll, besteht in erster Linie aus dem selben Typ, der für das Hitzehärtungsverfahren beschrieben wurde. Jedoch muss das Pulver für eine Härtung durch Bestrahlung geeignet sein, in dem es Härtungsstarter oder ein solches Polymersystem enthält, das selbst durch die ausgewählte Strahlung gestartet wird.
Insbesondere zum Härten mit UV-Strahlung und mit einem Pulver, das bei dieser niedrigen Temperatur schmilzt, kann die nachfolgende Zusammensetzung geeignet sein:
Der Hauptbestandteil des Pulvers besteht zu 50 -< 100% aus ungesättigtem Polyester, amorph oder kristallin. Darüber hinaus ist vorzugsweise ein Härter enthalten, um eine erhöhte Vernetzung während des Härtungsstadiums zu erzielen. Dieser Härter kann ein aromatisches Urethandiacrylat - Oligomer sein, ein Triacrylat- oder Trihydroxyethylisocyanurat, ein Vinylester, ein Oligomer-Acrylourethan oder irgend etwas Ähnliches, zu 15-50%. Ein Zusatz eines Photostarters bzw. Photoinitiators ist erforderlich, um das Härtungsstadium zu starten. Dieser Zusatz kann zwischen 1-3% variieren. Für einen Klarlack ist es vorteilhaft, ein 1-Hydroxycyclohexylketon als Photostarter zu verwenden und für weißpigmentierte Systeme kann 2,4,6-Trimethylbenzoyldiphenylphosphinoxid verwendet werden. Dies ist jedoch nur als Beispiel dargelegt und vollkommen andere Photostarter können für spezielle Zwecke erforderlich sein. Ein Zusatz eines Egalisiermittels kann ebenfalls vorgesehen sein. 1-3% hiervon werden empfohlen. Als Egalisiermittel können beispielsweise Acrylate verwendet werden.
Ein Grundrezept für eine Zusammensetzung, die eine gute Egalisierung nach dem Schmelzen bei niedrigen Temperaturen und eine gute Lösungsmittelbeständigkeit aufweist, ist wie folgt.
Ungesättigter Polyester 70-85%
Härter 15-30%
Photostarter 1-3%
Egalisiermittel 1-3%
Die Schmelztemperatur des Pulvers sollte maximal 80-90ºC betragen um sicherzustellen, dass holzhaltige Bestandteile während der Schmelzphase nicht beschädigt werden. Das Schmelzen sollte mittels einer IR-Wärme oder einer Kombination von IR- und Konvektionswärme stattfinden. Dies impliziert, dass die Schmelzphase bei derartig hohen Temperaturen wie diesen nicht während einer besonders langen Zeitspanne erfolgen muss, weil IR die Holzbestandteile auf die erwünschte Temperatur rasch erhitzt. Einige Minuten können als das Erforderliche angenommen werden, jedoch hängt sehr viel von dem Material ab, das zu beschichten ist. Bestimmte Holzmaterialien sind gegenüber einer schnellen Erhitzung sehr empfindlich und erfahren eine starke Entgasung, was zur Folge haben kann, dass ein langsameres und vorsichtigeres Erhitzungsverfahren ausgewählt werden muss.
Auf dem Wege eines Beispiels ist eine Vorrichtung zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens in der Figur dargestellt. Es wird hier zugrunde gelegt, dass zwei starre Platten 2 und 3 verklebt werden sollen. Die Platte 2 befindet sich unten und auf einem fixierten Tisch 4. Die Platte 3 wird von einer Platte 5 mittels Saugnäpfen 7 gelagert, die sich unter einem negativen Druck befinden, weil sie an eine Saugpumpe mittels Leitungen 8 angeschlossen sind (es ist in der Zeichnung nur ein Saugnapf mit einer Leitung dargestellt).
Die Platte 5 ist auf einem Joch 9 gelagert, das wiederum von einer Kraft- bzw. Stromvorrichtung 10 gelagert wird, wie beispielsweise einem hydraulischen Zylinder (nur teilweise dargestellt). Mittels dieser Vorrichtung kann die Platte 3 in einer erhöhten Position oberhalb der Platte 2 gehalten werden, so dass sich ein Raum zwischen den gegenüber liegenden Oberflächen bildet. Mittels der Kraftvorrichtung 10 kann die Platte 3 abgesenkt und gegen die Platte 2 gepresst werden, wobei die Oberflächen gegeneinander gepresst werden.
Die Schienen 12 wandern entlang beider Seiten des Tisches 4 (nur die Enden sind dargestellt). Ein Wagen 13 kann auf diesen Schienen laufen. Er ist auf beiden Seiten gerichteten Strahlen 14 zur Hitzebestrahlung, Infrarotlicht, ausgesetzt. Ein speisbares Kabel (nicht dargestellt) ist zur Stromversorgung für die Strahlen bzw. Strahlsteuerelektroden angeordnet. Ein zweiter Wagen 16 ist ebenfalls so angeordnet, dass er auf den Schienen laufen kann. Er trägt eine Anzahl von Pulverspraydüsen 17, die derartig angeordnet sind, dass die vollständige Oberfläche der unteren Platte 2 mit Pulver beschichtet werden kann. Es ist ebenfalls vorstellbar, dass die obere Oberfläche mit Pulver mittels Sprühdüsen beschichtet werden kann, die nach oben gerichtet sind. Wie früher erwähnt ist es vorteilhaft, wenn das Pulver elektrostatisch aufgeladen ist und dadurch eine gleichförmige Verteilung einnimmt, bevor sie die Oberfläche erreicht. Es wurde ebenfalls erwähnt, dass, wenn die Oberflächen ein anderes Potential als das Pulver erhalten, sie dasselbe anziehen, so dass die Verteilung außerhalb der Oberflächen, die beschichtet werden sollen, eingeschränkt ist.
Darüber hinaus ist die Vorrichtung mit Strahlern für Ultraviolettstrahlung ausgestattet, die mit den Kreisen 19 markiert sind. Die Absicht ist diejenige, dass das UV-Licht die Oberflächen erreichen soll, die mit Pulver beschichtet sind. Weil der Raum zwischen den Oberflächen der beiden Platten relativ eng sein kann, muss eine gute Lichtverteilung gewährleistet sein. Dies kann mittels einer Vielzahl von Strahlern um die Platten herum erreicht werden oder alternativ können die Strahler ebenfalls auf einem Wagen angeordnet werden, der auf den Schienen 12 bewegt werden kann.
Ein Kleben in der beschriebenen Vorrichtung findet derartig statt, dass, nachdem die Platten 2 und 3 versorgt wurden und die Platte 3 durch negativen Druck innerhalb der Saugnäpfe 7 angehoben wurde, der Wagen 13 mit den Hitzestrahlern 14 durch den Raum zwischen den gegenüber liegenden Oberflächen der Platten hindurchgeführt wird. Die Intensität der Hitzestrahlen und die Geschwindigkeit des Wagens werden so angepasst, dass zumindest die Oberflächenschicht der Platten ein Erhitzen auf das früher erwähnte Temperaturniveau erfährt. Das Erhitzen kann mittels Einblasen von erhitzter Luft unterstützt werden; die Vorrichtung hierfür ist jedoch nicht dargestellt. Insgesamt wird das Erhitzen so an die Art der Objekte, die zusammengeklebt werden sollen und an die Ausdehnung deren Oberflächen etc. angepasst. In speziellen Fällen wird nur ein Erhitzen oder eine Hitzebestrahlung bevorzugt. In anderen Fällen sollte eine Konvektionserhitzung mittels erhitzter Luft bevorzugt werden und in vielen Fällen ist eine Kombination vielleicht die bequemste Lösung.
Wenn die Oberflächen eine ausreichende Hitze gewonnen haben wird der Wagen 16 in den Raum zwischen den Platten eingebracht und zumindest eine Oberfläche wird mit Pulver beschichtet. Dieses wird dann schmelzen und somit an der beschichteten Oberfläche anhaften. Es ist deswegen ebenfalls möglich, die nach unten gerichtete Oberfläche zu beschichten ohne dass das Pulver herabfällt, selbst wenn ein Zurückhalten mittels elektrostatischer Kräfte nicht verwendet werden würde.
Die Oberflächen sind nun mit dem hitzehärtbaren Kunststoffklebstoff beschichtet, der einen geschmolzenen und klebrigen Zustand angenommen hat. Während dieser Zustand noch aufrecht erhalten wird werden die Klebstoff-beschichteten Oberflächen der Ultraviolettstrahlung mittels der Strahler 19 oder wie früher erwähnt, Strahlern auf einem zusätzlichen Wagen ausgesetzt. Dies muss sehr schnell durchgeführt werden, so dass die Klebeoberflächen mittels Aktivierung der Pulvervorrichtung 10 verbunden werden, wobei die Platte 5 abgesenkt wird und die beiden Platten zusammendrückt. Nach dem Beginn der Strahlung startet das Härten nämlich schnell und deswegen ist eine schnelle Folge des Bestrahlens und der Kompression erforderlich.
Die in Verbindung mit der Figur beschriebene Ausführungsform stellt nur ein Beispiel dar. Sie muss an unterschiedliche Arten von Objekten und Oberflächen, die verklebt werden sollen, angepasst werden. Jedoch sind die Hauptelemente des Erhitzens, Beschichtens mit Pulver und Schmelzen desselben und Bestrahlung, um das Härten zu starten und unmittelbar danach das Zusammenpressen der Oberflächen von Bedeutung.
Die beschriebene Vorrichtung zeigt nur ein Beispiel, wie das Verfahren unter Verwendung von UV-härtendem Pulver durchgeführt werden kann. Das Verfahren in dieser Form kann beispielsweise auf eine Beschichtung von zwei Materialnetzen durch deren Zusammenpressen zwischen zwei Walzen, die erhitzt werden können, angewendet werden. Wenn die Beschichtungsmaterialien nicht zum Erhitzen auf eine Temperatur zur Hitzehärtung geeignet sind, kann eine oder beide Schichten auf die hier erwähnte niedrigere Temperatur erhitzt werden. Das Pulver wird zumindest auf eine der Schichten in einer Distanz vor dem Walzenspalt, an dem sich die Schichten treffen, aufgebracht. Innerhalb dieser Distanz wird das Härten durch Emittieren einer fokussierten Bande an UV-Strahlung oder durch eine andere anwendbare elektromagnetische Strahlung gestartet.

Claims

1. Verfahren zum Zusammenkleben von Oberflächen, indem ein Klebstoff auf Basis eines oder mehrerer Polymere verwendet wird, wobei das Verfahren die nachfolgenden Schritte umfaßt:

- Bereitstellen des Klebstoffs als ein Pulver;

- Aufbringen des Pulvers in einem trockenen Zustand auf eine oder beide Oberflächen, die zusammengeklebt werden sollen;

- Erhitzen des Klebstoffs bis zu einem klebrigen Zustand, so daß dieser an den Oberflächen, wo er aufgebracht wurde, haftet;

- Zusammendrücken der Oberflächen mit dem dazwischen befindlichen vollständig oder teilweise geschmolzenen Klebstoff; und

- Auslösen des Härtens des Polymers oder der Polymere, die sich darin befinden,

dadurch gekennzeichnet,

daß der Klebstoff so zusammengesetzt ist, daß er eine Schmelztemperatur nicht über 100ºC aufweist, vorzugsweise von 60-100ºC, und durch elektromagnetische Strahlung härtbar ist, vorzugsweise durch Ultraviolettstrahlung, wobei das Klebstoffpulver auf mindestens eine der Oberflächen, die zusammengeklebt werden sollen, aufgebracht wird, und

daß der der Oberfläche benachbarte Materialbereich auf eine Temperatur erhitzt wird, die so begrenzt wird, daß das Klebstoffpulver in Kontakt mit der Oberfläche schmilzt, jedoch nicht so erhitzt wird, daß es härtet;

daß die beschichtete Oberfläche oder die beschichteten Oberflächen anschließend mit elektromagnetischer Strahlung behandelt werden, beispielsweise Ultraviolettstrahlung, welche das Härten des Pulvers, das für das Strahlungs-ausgelöste Härten bereitgestellt wurde, auslöst, wonach die Oberflächen verbunden werden, bevor das in Gang gesetzte Härten abgeschlossen ist, so daß die Oberflächen beim Zusammenpressen aufgrund der Klebrigkeit aneinander haften und durch das anschließend gehärtete Polymer oder die gehärteten Polymere zusammengehalten werden.

2. Verfahren zum Kleben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Klebeoberflächen vor Aufbringen des Klebstoffpulvers durch auf die Oberflächen gerichtete Wärmestrahlung und/oder Konvektion mittels erhitzter Luft, erhitzt werden.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,

daß die Vorrichtung Halteeinrichtungen (4, S) aufweist, um die Gegenstände (2, 3), die mit ihren Oberflächen zusammengeklebt werden sollen, voneinander durch einen Spalt getrennt zu halten,

daß sie Einrichtungen (14) zum Erhitzen der Oberflächen, beispielsweise zum Erhitzen durch Wärmestrahlung oder durch Konvektion aufweist,

daß sie Einrichtungen (17) aufweist, um das Pulver in den Spalt zu bringen, so daß es mindestens eine der Oberflächen, die zusammengeklebt werden sollen, beschichtet, sowie Einrichtungen (19), um die mit dem Pulverklebstoff beschichtete Oberfläche oder beschichteten Oberflächen einer die Aushärtung auslösenden Strahlung, beispielsweise Ultraviolettstrahlung, auszusetzen, und

daß die Einrichtungen (4, 5), welche die Gegenstände (2, 3) halten, so angeordnet sind, daß sie im Verhältnis zueinander versetzt sind, um die Oberflächen, die zum Zusammenkleben bestimmt sind, zusammenzudrücken, wobei zusätzlich Kontrolleinrichtungen angeordnet sind, um die Einrichtungen zum Erhitzen und zur Pulverbeschichtung der Oberflächen und anschließend die Einrichtungen für die das Aushärten auslösende Strahlung und schließlich die Halteeinrichtungen zum Verbinden der zu verklebenden Oberflächen, zu aktivieren.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3,

dadurch gekennzeichnet,

daß die Einrichtungen (14) zum Erhitzen der Oberflächen auf bewegliche Weise angeordnet sind, um in den Spalt zwischen den zu verklebenden Oberflächen gebracht werden zu können, und

daß die Einrichtungen (17) zur Beschichtung der Oberflächen mit Pulver ebenfalls so angeordnet sind, um während der Pulverbeschichtung in den Spalt gebracht zu werden.

5. Klebstoffzusammensetzung in Form trockenen Pulvers zur Verwendung in dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Klebstoffzusammensetzung so zusammengesetzt ist, daß sie eine Schmelztemperatur nicht über 100ºC aufweist, vorzugsweise von 60-100ºC, und daß sie durch elektromagnetische Strahlung, vorzugsweise Ultraviolettstrahlung, härtbar ist.

6. Klebstoffzusammensetzung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Klebstoffzusammensetzung aus mindestens einem Polymer als Hauptbestandteil, einem photoinitiierenden System, um das Polymer durch Ultraviolettstrahlung zum Härten zu bringen, und einem Egalisiermittel zum Erreichen der niedrigen Schmelztemperatur, zusammengesetzt ist.

7. Klebstoffzusammensetzung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptbestandteil, der vorzugsweise ein ungesättigter Polyester ist, zu einem Prozentgehalt von 70 bis nahe 100% enthalten ist, ein Härter bis maximal 30%, Photoinitiatoren zu 1-3% und Egalisiermittel 1-3%.

8. Klebstoffzusammensetzung nach einem der Ansprüche 5-7, dadurch gekennzeichnet, daß als Haftverstärker das Copolymer Methylvinylether-Maleinsäureanhydrid enthalten ist.