EP3365406A1 - Tangentiales fügeverfahren - Google Patents

Tangentiales fügeverfahren

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Publication number
EP3365406A1
EP3365406A1 EP16785420.7A EP16785420A EP3365406A1 EP 3365406 A1 EP3365406 A1 EP 3365406A1 EP 16785420 A EP16785420 A EP 16785420A EP 3365406 A1 EP3365406 A1 EP 3365406A1
Authority
EP
European Patent Office
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adhesive
joining
lubricant
adhesive tape
activatable
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP16785420.7A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Christian Schuh
Björn Zeysing
Klaus KEITE-TELGENBÜSCHER
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tesa SE
Original Assignee
Tesa SE
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Filing date
Publication date
Application filed by Tesa SE filed Critical Tesa SE
Publication of EP3365406A1 publication Critical patent/EP3365406A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • C09J2495/00—Presence of bitume

Definitions

  • the invention relates to a joining method according to the preamble of claim 1.
  • a first profile has a recess or cutout into which a correspondingly shaped, second profile dips or engages.
  • the two profiles thus together form a partial shell of a carrier.
  • the support structure itself can be designed as an open or as a hollow profile and comprise both parts.
  • the purpose of nesting is usually to stiffen or seal the entire structure.
  • the profiles used for this purpose can be made, for example, from light metal continuous casting or be formed from sheet metal blanks.
  • the profiles are shifted into one another such that the connecting surfaces move at least partially tangentially to one another.
  • the connecting surfaces may be parts of the profile body or molded flanges whose essential task is the connection of the profiles.
  • the profiles used in the nesting are usually welded together at the connecting surfaces. Especially the spot welding process is used.
  • the profiles can also be soldered, crimped, clinched or riveted together. Combinations of the methods are also used.
  • adhesive bonds are increasingly being used to join profiles.
  • the adhesive bonds not only increase the rigidity of the connection, but above all, they are also suitable for joining different materials.
  • adhesive beads are used for sealing, for thermal and electrical insulation, and for noise reduction. By the separation of z.
  • As aluminum and steel in a joint connection is ensured with the help of the adhesive that there is no electrocorrosion.
  • activatable structural adhesives are used as adhesives for the production of carrier structures. These adhesives are typically applied in the form of adhesive beads. During or after activation, the adhesives usually cure by a chemical reaction. Activation can be via heat, humidity, radiation, z. As UV radiation, oxygen exclusion or other known mechanisms.
  • Adhesive tapes are also known which generally achieve suitable strengths for the production of carrier structures by means of a physical or chemical hardening process.
  • the adhesive tapes can be adhesive or not sticky. As a rule, the adhesive tape has no additional carrier.
  • Non-sticky adhesive tapes are usually first connected by heating with a first profile, and so a Vorverbund is produced. Since the adhesive tape is sufficiently viscous, the interleaving operation can be performed despite tangential movement without shifting the adhesive geometry. After joining, a further heating causes a flow of the adhesive onto the second profile and, if appropriate, a chemical hardening.
  • the disadvantage here is the high cost of producing the pre-bond. With pressure sensitive adhesive tapes, the pre-bond can be easily prepared by self-adhesiveness.
  • the adhesive tape adheres to the second profile, so that the joining process is hindered and the clean formation of the adhesive seam is disturbed.
  • a chemical hardening is then usually initiated by further heating or access of atmospheric moisture.
  • the cited lecture proposes the use of a hybrid adhesive tape with a pressure-sensitive and a non-adhesive side.
  • a disadvantage of this embodiment is that the adhesive tape have a complex multilayer structure got to. Furthermore, the bond with the joining component with the non-adhesive side only comes about after heating the system. Before, the composite has no strength.
  • the joining process should be carried out under at least partial tangential movement without substantial deformation of the adhesive tape geometry or displacement of the prefixed adhesive tape.
  • the object is achieved in a first aspect by an initially mentioned method with the features of claim 1.
  • two parts to be joined are glued together by an adhesive tape.
  • a first side of the adhesive tape is glued to a first surface of a first joining part.
  • a first activatable adhesive is arranged on the first side of the adhesive tape.
  • a second activatable adhesive is arranged which is an activatable PSA.
  • the first and second adhesives may be the same or different from each other.
  • the first adhesive is also an activatable PSA.
  • This "contacting" is done by a joining movement having a tangential and a vertical component with respect to the second side of the adhesive tape, wherein the ratio between tangential and vertical component, in particular with respect to at least a part of the second side of the adhesive tape, greater than 0.5, preferably greater than 1, particularly preferably greater than 4.
  • the tangential component of the joining movement is already so great that significant adhesion of the second side of the PSA to the second joining part can occur
  • the tangential component predominates, at a ratio of 4, the movement is so strongly determined by the tangential component that, for example, no pasty adhesives can be used (see Wieczorek supra), so that the method according to the invention is particularly can be used advantageously.
  • the ratio of the two components to one another can become very large if the joining movement takes place almost tangentially to the second side of the adhesive tape. In extreme cases, the joining movement can also be completely tangential to the second side of the adhesive tape.
  • the contact region between the second surface of the second adherend and the second side of the adhesive tape has a nonaqueous lubricant.
  • the non-aqueous lubricant causes the tacky second side of the adhesive tape to not immediately adhere to the second surface upon first contact with the second surface of the second adherend but to slide along it until an end position of the first and second adherends relative to each other is achieved.
  • the second side of the adhesive tape has a pressure-sensitive adhesive.
  • the adhesive is layered or flat.
  • the adhesive tape can consist of a single homogeneous adhesive, but it is also conceivable that the adhesive tape has a multilayer structure, in particular an inner carrier layer which is coated on both sides with an adhesive in each case.
  • the adhesive tape has a single-layer structure and the adhesive tape consists of a single-layer, preferably activatable pressure-sensitive adhesive. As a result, the pre-bond can be easily manufactured and the tape is inexpensive and easy to produce.
  • the thickness of the adhesive tape corresponds to the thickness customary for adhesive tapes, that is to say from about 1 ⁇ m to 5 mm.
  • Preferred for structural bonding in the automotive sector is a thickness of 50 ⁇ to 5 mm, in particular from 150 ⁇ to 2 mm.
  • a premature adhesion of the second adhesive tape side on the second joint part surface has a particularly disadvantageous, since then a position error of the bond is particularly large. Therefore, adhesive tapes in this thickness range are preferably used in the method according to the invention.
  • the adhesive tape may have a single-layer or multi-layer structure.
  • other layers as they are well known to those skilled in the field of adhesive tapes, may be present, for.
  • the adhesive tape is usually provided as a section of a long adhesive tape.
  • the tape can z. B. as a sheet or as a section of a roll or, conveniently, as a stamped product are provided.
  • the adhesive tape may simply be continuous or holes or openings may also be provided in the adhesive tape.
  • the adhesive tape may completely cover the area bounded by its outer circumference, or even if it has openings, it may also cover only parts of it or leave parts free.
  • the adhesive tape is significantly larger in two dimensions than in a third dimension. However, it may well be formed in the first two dimensions about the same size and thus have a circular, square or other outer, planar shape.
  • the second side is provided with an activatable pressure-sensitive adhesive.
  • the first and the second side of the adhesive tape are provided with an activatable pressure-sensitive adhesive.
  • the first and second sides may also have the same adhesive in specific embodiments.
  • activatable PSAs it is possible in principle to use all customary, adhesively bonded PSA systems which have been activated.
  • the activation is usually via an energy input, z. B. by actinic radiation or heat or mechanical energy, such as. As ultrasound or friction. But is also a chemical activation by z. As moisture or oxygen or its exclusion or by other chemical activators, such as. B. peroxides.
  • Heat-activated adhesive PSAs can basically be classified into two categories: thermoplastic, heat-activated adhesive PSAs (adhesive adhesives) and reactive, heat-activated adhesive PSAs (reactive adhesives). This classification also contains those PSAs which can be assigned to both categories, namely reactive and at the same time thermoplastic, heat-activated adhesive adhesive compositions (reactive hot melt pressure sensitive adhesives). Reactive pressure-sensitive adhesives are preferred for the preparation of carrier structures of nested profiles.
  • Thermoplastic pressure-sensitive adhesives are based on polymers which reversibly soften when heated and solidify again during cooling.
  • Particularly suitable thermoplastic PSAs have been found to be advantageous on the basis of acrylates, of polyolefins and copolymers of polyolefins and of their acid-modified derivatives, of thermoplastic polyurethanes, of polyesters and their copolymers and also of block copolymers such as styrene block copolymers.
  • reactive, heat-activated adhesive PSAs contain reactive components in addition to the base polymer.
  • the reactive components are also referred to as “reactive resins" in which the heating initiates a crosslinking process which, upon completion of the crosslinking reaction, ensures a durable stable compound.
  • Such adhesives preferably comprise as base polymers elastic components, for example synthetic nitrile rubbers, polyurethanes, acrylates or styrene block copolymers.
  • Such elastic components impart the heat activated adhesive adhesive due to their high flow viscosity, a particularly high dimensional stability even under pressure.
  • the proportion of the base polymer in the total mass of a reactive heat-activated PSA may also be less than 50 wt .-%, but usually more than 10 wt .-%.
  • Radiation-activatable PSAs are also based on reactive components.
  • the reactive components may, for.
  • Activatable PSAs are to be distinguished from radiation-crosslinked PSAs in which the pressure-sensitive adhesive properties are set by radiation crosslinking in the production of the adhesive tape. In the case of radiation-activable PSAs, the radiation activation takes place during application. After radiation activation, the adhesive is generally no longer tacky.
  • Activatable pressure-sensitive adhesive tapes also comprise pressure-sensitive adhesive tapes assembled from two or more adhesive films, as disclosed in DE 10 2013 222739 A1.
  • reactive resins it is possible in principle to use all reactive constituents known to the person skilled in the art in the field of PSAs or reactive adhesives which form crosslinking and / or macromolecules, as described, for example, in Gerd Habenicht: Glueing - Fundamentals, Technologies, Applications, 6th edition, Springer, 2009, are described. These are, for example, constituents which form polyepoxides, polyesters, polyethers, polyurethanes and phenolic resin-, cresol- or novolac-based polymers, polysulfides, polysiloxanes (preferably composed of silane-terminated polymers (STP)) or acrylic polymers (acrylic, methacrylic).
  • STP silane-terminated polymers
  • the proportion of the reactive resin in the total mass of an activatable pressure-sensitive adhesive based on a selected reactive resin may also be less than 50 wt .-%, but generally more than 10 wt .-%.
  • elastomers it is possible in principle to use all elastomers customary in the field of pressure-sensitive adhesives, as described, for example, in the Handbook of Pressure Sensitive Adhesive Technology by Donatas Satas (Satas & Associates, Warwick 1999).
  • elastomers based on acrylates and / or methacrylates polyurethanes, natural rubbers, synthetic rubbers such as butyl, (iso) butyl, nitrile or Butadiene, ethylene-propylene-diene rubbers, styrene block copolymers having an elastomeric block of unsaturated or partially or fully hydrogenated polydiene blocks (polybutadiene, polyisoprene, poly (iso) butylene, copolymers of these and other familiar to the expert elastomer blocks), polyolefins, fluoropolymers and / or silicones.
  • polyamides in particular their elastic copolymers (Pebax), or polyhydroxy ethers (eg phenoxy resins).
  • the natural rubber can in principle be made from all available grades such as Crepe, RSS, ADS, TSR or CV grades, depending on the required purity and Viscosity level can be selected, and the synthetic rubber or synthetic rubbers from the group of random copolymerized styrene-butadiene rubbers (SBR), the butadiene rubbers (BR), the synthetic polyisoprenes (IR), the butyl rubbers (II FR), halogenated butyl rubbers (XI IR), acrylate rubbers (ACM) or ethylene vinyl acetate copolymers (EVA) and / or their blends.
  • SBR random copolymerized styrene-butadiene rubbers
  • BR butadiene rubbers
  • IR synthetic polyisoprenes
  • II FR butyl rubbers
  • XI IR halogenated butyl rubbers
  • ACM acrylate rubbers
  • EVA ethylene vinyl acetate copolymers
  • the elastomer may be of linear, branched, star or grafted structure, to give but a few examples, and may be constructed as a homopolymer, a random copolymer, an alternating or a block copolymer.
  • random copolymer for the purposes of this invention includes not only those copolymers in which the comonomers used in the polymerization are purely randomly incorporated, but also those in which occur gradients in the comonomer composition and / or local enrichment of individual Comonomersorten in the polymer chains , Individual polymer blocks may be constructed as a copolymer block (random or alternating).
  • activatable adhesives which are not tacky, as they can be used on the first side of the adhesive tape, in principle, all the usual adhesively bonded adhesive systems can be used.
  • the activation generally takes place via an energy input, z. B. by actinic radiation or heat. But is also used chemical activation, by z. As moisture or oxygen or its exclusion or by other chemical activators, such as. B. peroxides.
  • the activatable pressure-sensitive adhesive and / or the activatable adhesive can also be designed as an incompatible blend of at least two activatable PSAs and / or activatable adhesives.
  • the adhesive tape may also comprise a carrier material.
  • the carrier material comprises all flat structures, for example films or film sections which are expanded in two dimensions, strips of extended length and limited width, strip sections, diecuts (for example in the form of borders or boundaries of an (opto) electronic arrangement), multilayer arrangements and the like.
  • Different carriers such as films, fabrics, nonwovens and papers can be combined with different adhesives for different applications.
  • polymer films, film composites or films or film composites provided with organic and / or inorganic layers are preferably used as the material of the carrier of the adhesive tape.
  • films / film composites may consist of all common plastics used for film production, by way of example but not by way of limitation:
  • Polyethylene polypropylene - in particular the oriented polypropylene (OPP) produced by mono- or biaxial stretching, cyclic olefin copolymers (COC), polyvinyl chloride (PVC), polyesters - in particular polyethylene terephthalate (PET) and polyethylene naphthalate (PEN), ethylene vinyl alcohol (EVOH), polyvinylidene chloride (PVDC), polyvinylidene fluoride (PVDF), polyacrylonitrile (PAN), polycarbonate (PC), polyamide (PA), polyethersulfone (PES) or polyimide (PI).
  • OPP oriented polypropylene
  • COC cyclic olefin copolymers
  • PVC polyvinyl chloride
  • PET polyethylene terephthalate
  • PEN polyethylene naphthalate
  • EVOH ethylene vinyl alcohol
  • PVDC polyvinylidene chloride
  • PVDF polyvinylidene fluoride
  • PAN polyacrylon
  • the support may also be combined with organic or inorganic coatings or layers. This can be done by conventional methods such as painting, printing, evaporation, sputtering, co-extrusion or lamination.
  • organic or inorganic coatings or layers This can be done by conventional methods such as painting, printing, evaporation, sputtering, co-extrusion or lamination.
  • oxides or nitrides of silicon and of aluminum, indium-tin oxide (ITO) or sol-gel coatings may be mentioned here.
  • the joining method according to the invention is used to glue together two oil-coated first and second surfaces of a first and second joining part.
  • the joining parts are designed as body panels, which are coated with oil. Therefore, in an advantageous embodiment of the activatable PSA, the PSA is equipped with at least one oil absorber.
  • the oil absorber causes the oil is absorbed upon contact of the adhesive with the surface of the adherend and the pressure-sensitive adhesive can form a firm connection with the joint surface.
  • Suitable oil absorbers are in principle all oil absorbers known to those skilled in the art, the oil absorber can be present as a solid particle or liquid.
  • an oil absorber materials are usually used from the group of inorganic solids of synthetic organic and natural organic substances.
  • particles are understood as meaning primary particles, aggregates and agglomerates of the oil absorber or oil absorber.
  • Particle size is understood to be the maximum extent of a particle. The determination of the particle size is preferably carried out by means of laser diffraction according to ISO 13320 (wherein agglomerates are dispersed in the dispersion step, but not aggregates), but other methods known to the person skilled in the art are also suitable.
  • the shape of the particles can be diverse, z. B. spherical, rod-shaped or fibrous or platelet-shaped.
  • the oil absorber is selected from the group comprising materials based on phyllosilicates, zeolites, silica, graphites, lime, polymers, celluloses and their derivatives, aerogels, polyurethanes, polyolefins, acrylate-nitrile-alcohol polymers, urethane-isocyanate-alcohol polymers , Perlites, silk plants, peat, straw and rubber.
  • the first side of the adhesive tape is brought into contact with the first surface of the first joining part, thus producing a pre-bond.
  • the bringing into contact comprises the at least partial application of the first side of the activatable pressure-sensitive adhesive tape to the first surface of the first joining part.
  • the adhesive tape is not activated in the event that there is a pressure-sensitive adhesive on the first side of the adhesive tape.
  • the bond comes about only because of the adhesive properties of the adhesive tape.
  • the activatable pressure-sensitive adhesive tape is activated already before or during the contacting, for example when the chemical reaction proceeds very slowly and is not completed until the second substrate has been added. If there is an activatable adhesive on the first side of the adhesive tape which is not pressure-sensitive, as a rule at least the activatable adhesive on the first side is activated.
  • the first surface of the first joining part can also be activated if it is activatable.
  • the bringing into contact can be done with all common in the application of adhesive tapes, z.
  • rolling rolling or by non-contact methods such.
  • the second side of the adhesive tape is joined in the second surface of the second joining part in a joining movement.
  • the joining surfaces are the second side of the pre-applied adhesive tape and the surface of the second joining part coming to rest on this side after joining.
  • the surfaces are essentially the same size and of the same geometric shape.
  • the joining movement is the generally linear movement, z. B. the Movement of the pre-bond to the second joining part or the second joining part to Vorverbund, which leads the two joining surfaces in a mutually overlapping position.
  • the joining movement can be laid in a component perpendicular to the second side of the adhesive tape and a component tangential to the second side of the adhesive tape, wherein the two components are perpendicular to each other.
  • the ratio between tangential movement and vertical movement is greater than 0.5, preferably greater than 1, more preferably greater than 4.
  • the contact area between the second joining surface and the second side is provided with a nonaqueous lubricant.
  • the lubricant allows the surface of the second surface of the second adherend to slide over the pressure-sensitive adhesive surface of the adhesive tape.
  • an evaporating liquid such as. As water, which is as incompatible with the adhesive, so that no solution of the lubricant takes place in the adhesive.
  • an evaporating liquid would be disadvantageous in the case of an activatable adhesive, since residues of the liquid in the activation step, in particular during thermal activation, can lead to undesirable foam formation.
  • lubricants are therefore used in the inventive method, which have a boiling point of more than 120 ° C, especially more than 150 ° C and especially more than 200 ° C at ambient pressure.
  • the lubricant is advantageously not removed by evaporation from the adhesive joint, it is advantageous if it is compatible with the adhesive, in particular on the second side of the adhesive tape and / or the material of the second substrate, preferably with the adhesive, ie from this , z. B. by diffusion processes can be recorded. As a result, the lubricant is removed from the interface between the second adhesive tape surface and the surface of the second substrate, so that an adhesive bond can form better.
  • the lubricant is present as a fluid at room temperature.
  • Room temperature is understood here to mean a temperature of 15-30 ° C., preferably of 25 ° C.
  • the flowability is subsequently expressed and described by the dynamic viscosity.
  • a fluid with a dynamic viscosity of less than 10 8 Pa s is referred to as fluid.
  • the dynamic viscosity is usually determined according to DIN 53019.
  • the viscosity is measured in a cylinder rotation viscometer with a standard geometry according to DIN 53019-1 at a measuring temperature of 25 ° C. and a shear rate of 1 s -1 . Since very high viscosities can not be determined with this method, the determination of the (complex) Viscosity according to ISO 6721 -10 at 25 ° C and a frequency of 1 rad / s usual.
  • the fluid is not limited in the nature of its fluidity, it may, for. B. Newtonian, dilatant, pseudoplastic, plastic (Bingham or Casson fluids, shear time-dependent, thixotropic or rheopic fluids.
  • the lubricant preferably has a dynamic viscosity of less than or equal to 10 Pa s, measured in accordance with DIN 53019-1 at a measurement temperature of 25 ° C. and a shear rate of 1 s -1 .
  • the lubricant has a dynamic viscosity of more than 5 mPa s measured in accordance with DIN 53019-1 at a measurement temperature of 25 ° C and a shear rate of 1 s "1 on. With a lower viscosity there is a risk of drop formation due to the surface tension of the lubricant.
  • the lubricant has a dynamic viscosity of more than 100 mPa s.
  • a lubricant is preferably used whose static contact angle, measured between a drop of the lubricant and the second side of the adhesive tape below the drop, is less than or equal to 60 °, measured at 23 ° C. and 50% relative atmospheric humidity by dripping 4 ⁇ of the lubricant.
  • the contact angle is less than or equal to 40 °, more preferably less than or equal to 15 °.
  • a low contact angle shows good wetting of the adhesive by the lubricant.
  • a lubricating film In the formation of a lubricating film, it is necessary to prevent the lubricant from being absorbed too early by the PSA or the substrate and thus to reduce the lubricating effect.
  • the lubricant must therefore be compatible on the one hand with the adhesive on the second side, on the other hand absorbed by this only slowly. This is done by a slow build-up of the bond strength on a steel substrate coated with 1 g / m 2 of the lubricant tested at 23 ° C and a relative humidity of 50%.
  • a combination of adhesive and lubricant is preferred in which the bond strength of the activatable PSA on the second side of the adhesive tape on such a substrate at a withdrawal speed of 300 mm / min after one hour of storage is not higher than 30% of the bond strength after 24 h Storage.
  • the selection of the lubricant in accordance with the compatibility with the adhesive takes place with the idea that the lubricant initially during the joining process with the second substrate allows the substrate to slide on the pressure-sensitive second side of the adhesive tape, but then removed by diffusion from the contact surface.
  • non-aqueous lubricants it is possible to use all non-aqueous lubricants or lubricants known to the person skilled in the art, with the exception of particulate solid lubricants (eg graphite), ie, for example.
  • particulate solid lubricants eg graphite
  • As non-aqueous lubricant but also liquid components can be used, as they are used in the formulation of adhesives or paints, z.
  • low molecular weight polymers liquid resins (soft resins) or reactive resins.
  • silicone oils is conceivable, for. B. in silicone-based PSAs.
  • polyols such as.
  • glycerol liquid higher molecular weight hydrocarbons such as paraffins, plasticizers, such as. As phthalates, and fatty acids and their esters.
  • plasticizers such as. As phthalates, and fatty acids and their esters.
  • Such fluids can also be used according to the invention as part of a mixture, solution or emulsion.
  • Lubricants from the group: oils, fats, vaseline, hot melt lubricants, low molecular weight polymers, plasticizers, liquid resins, reactive resins, polyols, fatty acids and their esters and silicone oils.
  • nonaqueous lubricants from the group: fats, vaseline, hot melt lubricants, low molecular weight polymers, plasticizers, liquid resins, reactive resins, polyols, fatty acids and their esters are selected and used according to the invention.
  • the lubricant is selected from the group of mineral oils or synthetic oils, since these are often used as a component in PSAs and therefore are compatible with many activatable PSAs.
  • the lubricant is selected from the group of liquid adhesive resins (liquid resins, soft resins, see Satas) and reactive resins, since such are often included as tackifier in pressure-sensitive adhesives and thus are also well tolerated.
  • liquid adhesive resins liquid resins, soft resins, see Satas
  • reactive resins since such are often included as tackifier in pressure-sensitive adhesives and thus are also well tolerated.
  • oils For the joining of metallic substrates, such. As steel profiles, it is particularly preferred to select the lubricant from the group of corrosion protection and forming oils. These oils have a high stability, so they remain essentially in the applied layer thickness on the tape or the substrate. They are usually based on mineral oils, synthetic oils or polymers (eg waxes or biogenic polymers) and often contain additives. Such oils are sold, for example, by the companies Quaker under the brand Ferrocoat®, by the company Rhenus under the brand Rotanor®, by the company Fuchs under the brand Anticorit®, the company Zeller & Gmehlin under the brand Multidraw® and by the company Wocklum under the Brand Furochem® offered.
  • the lubricants are very particularly preferably selected from the group of lubricants approved in accordance with VDA 230-213 (test methods for the product classes Prelube, Prelube 2, Hotmelt, Spot Lubricant, Association of the German Automotive Industry, VDA Working Group for Forming Lubricants).
  • Hotmelt are lubricants that form at room temperature (20 ° C - 22 ° C) non-draining, impasto, almost grifffeste thin films based on mineral oil, synthetic oil or from renewable raw materials, the increased demands on thermoforming or lubricating properties compared to Meet prelubes. These products must be used as a top coat on all currently known substrates, i. H. uncoated or coated metal sheets of aluminum materials and steel be suitable.
  • Spot Lubricants are products based on mineral oil, synthetic oil or renewable raw materials with increased requirements for thermoforming or lubricating properties, and they should only be available in the event that the finish lubrication applied to the mill side is insufficient for the forming process, shortly before the forming process be applied.
  • Released lubricants are, for example, Rustilo S 40 and lloform 951 HM from Castrol, Anticorit RP 4107 S, Anticorit PL 3802-39 S, Anticorit PL 39 SX, Renoform MCO 3802, Renoform MCO 3028, Anticorit PL 39 SX, Anticorit PL 3802-39 LV from Fuchs, Platinol B 804 3 COW, Oest, AP 170, AP 168/14, AP 167/22, AP 221, AP 227, AP 228/2 from Pfinder, Ensis PL 1608 from Shell, Wedolit N22-3 and Wedolit N 22 NV from Wilhelm Dietz, Hotmelt E1, Multidraw PL 61, KTL N16, Drylube E1 from Zeller + Gmelin and Ferrocoat 6130 from Quaker. Lubricants are preferably selected from this group.
  • the amount of lubricant applied to the tape or substrate surface is preferably between 0.1 and 10 g / m 2 , preferably between 0.5 and 5 g / m 2 .
  • a smaller amount than 0.1 g / m 2 carries the risk of insufficient sliding, a higher amount than 10 g / m 2 the risk of deterioration of the bond.
  • the lubricant may be present on the second side of the adhesive tape and / or on the second surface of the second joining part.
  • the lubricant is present on the second side of the adhesive tape, since hereby only the surface must be wetted with lubricant, which itself is pressure-sensitive adhesive and comes into contact with the second substrate. Further advantageously, the lubricant is present on the second side of the second joining part prior to bonding. This is particularly advantageous if the lubricant for the substrate performs another function in addition to lubrication, such as the corrosion protection. In general, a larger part of the substrate is then wetted with the lubricant than is required for lubrication during joining.
  • the lubricant may be applied by any method known to those skilled in the art, such as by coating, printing, spraying or dipping.
  • the combination of lubricant and activatable PSA is preferably chosen such that the bond strength of a 200 ⁇ m thick portion of the activatable PSA after activation in the tensile shear test at 23 ° C and a relative humidity of 50% of that with 1 g / m 2 of the lubricant coated steel substrate at a take-off speed of 1 mm / min not more than 15%, more preferably not more than 10%, is less than on a non-lubricious coated steel substrate.
  • Preferred combinations are activatable adhesives comprising epoxy monomer and / or resin with lubricants based on mineral and / or synthetic oil
  • Activatable adhesives comprising oil absorbers with lubricants based on mineral and / or synthetic oil
  • Activatable adhesives comprising natural or synthetic rubber with lubricants based on mineral and / or synthetic oil
  • Activatable adhesives comprising natural or synthetic rubber with lubricants of liquid resins based on hydrocarbons
  • Activatable adhesives comprising particulate oil absorbers with lubricants based on reactive resins or liquid resins
  • Activatable adhesives comprising at least one reactive resin with a lubricant from the same chemical group as the reactive resin.
  • the lubricant has reactive groups, which also has the reactive resin, for example cyclic ethers, hydroxyl groups, carbonyl groups, amines and vinyl or allyl groups.
  • the activatable pressure-sensitive adhesive tape may also comprise several layers of activatable PSAs. These may be the same or different, preferably they are different.
  • the first side of the adhesive tape comprises a layer of a first activatable PSA and the second side of the adhesive tape, a layer of a second activatable PSA.
  • the thickness of the layers may be the same or different. It is preferred that the layers have different thicknesses, because the adhesion properties to different substrates and the behavior with respect to the lubricant can be variably adjusted via the thickness variation.
  • the adhesives preferably differ by the compatibility with the lubricant.
  • the bond strength of a 200 ⁇ thick portion of the first activatable PSA on the first side of the adhesive tape at 23 ° C and a relative humidity of 50% on a 1 g / m 2 oil-coated steel substrate at a take-off speed of 300 mm / min after one hour of storage is higher than 50% of the bond strength after 24 h of storage.
  • the bond strength of a 200 ⁇ thick portion of the second activatable PSA on the second side of the adhesive tape is preferably at 23 ° C and a relative humidity of 50% on a coated with 1 g / m 2 oil steel substrate at a take-off speed of 300 mm / min after One hour storage less than 50%, more preferably less than 30% of the adhesive force after 24 hours of storage.
  • the contact angle of the lubricant on the first activatable PSA is greater than 30 °.
  • the contact angle of the lubricant on the second activatable PSA is preferably less than 30 °.
  • the contact angle measured between a drop of the lubricant and the pressure-sensitive adhesive below the droplet, differs by at least 10 °, preferably by more than 20 °.
  • combinations of activatable PSAs based on the respective polymers listed in Table 1 below, respectively preferred combinations between the first and second activatable PSAs, comprise Reactive resins.
  • FIG. 2 shows the pre-composite produced in FIG. 1, which is applied in an at least partially tangential movement to a second surface of a second joining part, FIG.
  • 4a shows a vectorial splitting of the joining movement into a tangential and a vertical component with respect to a second surface of the adhesive tape
  • Fig. 4b an assembled first and second joining part.
  • FIG. 1 shows a first joining part 1. It is an oil-coated sheet metal, as it is used in the bodywork for automobiles.
  • an adhesive tape 3 is adhered on a first surface 2 of the first joining part 1.
  • the adhesive tape 3 has a first side 4, which on the first surface 2 of the first joining part is glued.
  • the first side of the adhesive tape is coated with a first activatable pressure-sensitive adhesive.
  • the combination of adhesive tape 3 and first joining part 1 according to FIG. 1 is also referred to here as a pre-composite.
  • the first pressure-sensitive adhesive is preferably composed in such a way that the oil present on the sheet is quickly taken up or displaced during application and thus produces an adhesive bond with the first joining part 1.
  • FIG. 2 shows a second method step.
  • a second joining part 6 is joined to the first joining part 1 in a joining movement which contains a tangential component of movement relative to the first joining part 1.
  • the joining movement contains a second adhesive tape side 7, that of the first adhesive tape side
  • the second side 7 of the adhesive tape 3 is formed by a second activatable pressure-sensitive adhesive.
  • the second surface 8 of the second joining part 6 is coated according to the invention with a nonaqueous lubricant. Due to the action of the lubricant, the second surface 8 of the second joining part 6 slides along the second side 7 of the adhesive tape 3 without the adhesive tape 3 slipping. The second side 7 of the adhesive tape 3 thus does not adhere immediately to the first contact on the second surface 8 of the second joining part 6.
  • FIG. 3 shows a third method step in which the first and second joining parts 1, 6 and the adhesive tape 3 have reached their final position relative to one another.
  • the two pressure-sensitive adhesives are activated and establish a firm adhesive bond of the first surface 2 of the first joining part 1 with the second surface 8 of the second joining part 6.
  • the second pressure-sensitive adhesive is preferably composed in such a way that it absorbs the lubricant applied to the second surface 8 of the second joining part 6, so that a firm adhesive bond can be produced between the joining parts 1 and 6 after activating the pressure-sensitive adhesives.
  • Fig. 4 shows in part a) two joining parts 1 and 6, wherein on the joining part 1, two adhesive tapes 3 are glued, so that a pre-bond is made.
  • the second surface 7 of the Adhesive tapes 3 is equipped with a lubricant.
  • the second joining part 6 is brought to the first joining part 1 with the joining movement 9.
  • the joining movement 9 can be divided into a component 10 tangentially to the second surface of an adhesive tape and into a component 1 1 perpendicular thereto.
  • tangential and vertical component 10 and 1 1 at an angle of 90 ° to each other.
  • the ratio between tangential and vertical component is greater than 0.5 and in particular greater than 4.
  • Table 1 shows first preferred combinations of a first activatable pressure-sensitive adhesive and a second activatable pressure-sensitive adhesive.
  • the table is based on the idea to make the first activatable PSA so that it sticks as quickly as possible on the oil-coated sheet, which forms the first surface 2 of the first joining part 1; the first activatable PSA is based z.
  • the second activatable PSA is chosen such that it adheres only with delay of the second surface 8 of the second joining part 6, which is also an oil-coated sheet, preferably, the second PSA z. B. on a polyurethane or acrylate, while an epoxide is again selected as the activatable part.
  • Each PSA is based on a viscoelastic part and an activatable part, wherein the viscoelastic part is based on one of the abovementioned polymers and the activatable part is "based on" a reactive resin in the sense of the definition mentioned at the beginning. Viscoelastic parts with viscoelastic parts are preferably combined. reactive parts with reactive parts or reactive parts with viscoelastic parts according to Table 1.
  • the elastomer of the second adhesive from the group specified in Table 1 is preferably chosen freely and also preferred as reactive resin of the second adhesive is any resin from the stated group, with the exception of epoxide,
  • first adhesives based in the viscoelastic part on a polyolefin or synthetic rubber are preferably combined with second adhesives based on a polyurethane or acrylic polymer,
  • first adhesives based in the viscoelastic part on a polyolefin or synthetic rubber are preferably combined with second adhesives whose reactive part is based on epoxy resin.
  • Activatable PSAs K1 to K4 were prepared in experiments. The activatable PSAs are based on the following raw materials:
  • Desmomelt 530 Largely linear hydroxyl polyurethane. Desmomelt 530 is a highly crystallizing, very low thermoplastic elastic polyurethane from Bayer MaterialScience. The
  • micronised dicyandiamide consisting of micronised dicyandiamide in which 98% of the particles are less than 10 ⁇ .
  • the activatable PSAs K1 to K4 were prepared in the laboratory by dissolving the polymer in butanone at 23 ° C. Subsequently, the reactive resins were added. The hardener was then added under high shear with stirring.
  • the various adhesives were applied from a solution to a conventional liner (siliconized polyester film) by means of a laboratory coater and dried.
  • the adhesive layer thickness after drying was 200 ⁇ 10 ⁇ m.
  • the drying was carried out in each case initially at RT for ten minutes and ten minutes at 105 ° C. in a laboratory drying cabinet.
  • the dried adhesive layers were immediately covered after drying with a second liner (siliconized polyester film with lower release force) on the open side.
  • the preparation of the A component was carried out in such a way that the raw materials listed with the exception of the Polyvest MA75 were mixed for two hours in a planetary mixer or dissolver. To obtain a bubble-free product, the mixture was degassed during the last ten minutes of the mixing by applying a vacuum of less than 0.02 bar (15 torr). In each case, a paste which can be further processed at room temperature was obtained.
  • the B component was the Polyvest MA75.
  • a and B components were mixed together via a 2-component mixing plant and immediately on a conventional coating unit on a double-sided release paper to a thick film of 200 ⁇ thickness struck.
  • the crosslinking to the pressure-sensitive adhesive layer took place at 70 ° C.
  • Lubricant G1: Ferrocoat 6130 from Quaker, a paraffinic oil (CAS 64742-65-0) with a viscosity of about 150 mPa s
  • G2 Anticorit PL 3802-39S, Prelube oil from Fuchs based on naphthenic oil (CAS 265-156-6) with a viscosity of about 300 mPa s
  • G4 Epikote 828 from Momentive, an epoxy resin based on the diglycidyl ether of bisphenol A with an epoxy equivalent of about 190 g and a viscosity of about 13 Pa s.
  • G5 Uvacure 1500 from Cytec, a cycloaliphatic diepoxide (3,4-epoxycyclohexane or methyl 3,4-epoxycyclohexylcarboxylate) having a viscosity of about 275 mPa s.
  • G6 Demineralized water, viscosity about 1 mPa s
  • the lubricants G1 and G2 are oils which are typically used in the manufacture of automobiles, while the lubricants G3, G4 and G5 are composed predominantly of constituents which are constituents of (activatable) PSAs and thus easier by the PSA can be included.
  • G3 is a non-reactive resin, while lubricants G4 and G5 are reactive resins.
  • water (G6) was chosen.
  • the adhesive forces of the non-cured adhesive tapes shown in Table 3 were determined analogously to ISO 29862 (Method 3) at 23 ° C. and 50% relative atmospheric humidity at a take-off speed of 300 mm / min and a take-off angle of 180 °.
  • the thickness of the adhesive layer was 200 ⁇ in each case.
  • the reinforcing film used was an etched PET film with a thickness of 50 ⁇ m, as available from Coveme (Italy).
  • steel plates according to the standard were used as substrate. By way of example, these have been coated with lubricant in an amount of about 1 g / m 2 .
  • the gluing of the measuring strip was carried out by means of a coiling machine at a temperature of 23 ° C.
  • the adhesive tapes were removed immediately after application or after a storage time of one or 24 h.
  • the measured value (in N / cm) was the average of three individual measurements.
  • a paraffinic oil of viscosity of about 300 mPa s was used (Ferrocoat 6130).
  • the dynamic shear value shown in Table 3 was determined in the tensile shear test.
  • the bond strength of a composite produced by the process according to the invention for the different adhesive tapes and lubricants was determined as a parameter for the quality of the bond obtained.
  • test rods used were those made of steel, which were cleaned with acetone before bonding.
  • the lubricant, where used, was applied to one of the test specimens by immersing the test rod in a solution of the lubricant. The solutions were adjusted so that a layer of about 1 g / m 2 of the lubricant separated.
  • the layer thicknesses of the adhesive tapes were in each case about 200 ⁇ m.
  • the bonded specimens were stored for 24 hours at 23 ° C and then cured at 180 ° C for 30 min. Indicated is the average of three measurements.
  • the contact angle or wetting angle shown in Table 3 was determined by means of another common test method.
  • the static contact angle of the lubricant was measured on the basis of DIN EN 828, whereby a drop volume of approximately 4 ⁇ was selected here. The measurement was made at a temperature of 23 ° C. Indicated here is the average wetting angle from three measurements.
  • the measurement of the contact angle was made approx. 10 s after completion of dosing.
  • Table 3 shows that the bond strength, through the use of the lubricant G1 for which the tests were carried out, is consistently lower after 24 hours or after one hour, but the decrease depends very much on which adhesive was used.
  • the adhesives K1 and K4 absorb the oil comparatively quickly, so that after one hour of storage, the adhesive force is greater than 50% of the adhesive force after 24 hours of storage, while the adhesives K2 and K3 absorb the oil more slowly, so that the bond strength after one hour Storage not higher than 30% of the bond strength after 24 h storage.
  • the adhesives K1 or K4 would preferably be selected for the first side 4 of an adhesive tape 3 for bonding two oiled sheets 1 and 6, while the adhesives K2 or K3 would be selected for the second side 7 of the adhesive tape 3.
  • the shear strength achieved after activation is only slightly impaired by the lubricant, as is the case with the adhesives K1 and K4; in particular, the shear strength is reduced by not more than 15%, for K2, K3 and K4 even less than 10%.
  • Essential is the assessment of the lubricity of the various lubricants G1 to G6, which were applied to the adhesives K1 to K4. The following experimental setup was chosen:
  • a glide with little effort was judged to be very good (++), a gliding with little effort but occurring breakaway with good (+), a glide with moderate effort and higher breakaway torque with satisfactory (o), high force glide with sufficient (-), very poor (-) sticking.
  • lubricant G6 could not be homogeneously coated onto the steel plate even with addition of surfactant, an approximately 0.1 ml drop of the lubricant was applied to the second side of the adhesive. By pressing the here untreated second steel plate of the lubricant drop was distributed on the second tape surface.
  • the low viscosity non-aqueous lubricants G1, G2 and G5 have excellent sliding properties.
  • the lubricants G3 and G4 with a viscosity above 10 Pa s show good sliding properties, but only after a breakaway torque occur, which they are within the scope of the invention.
  • the adhesive K1, K2 and K4 and bondages are built up after only a short time.
  • the adhesive K4 absorbs the lubricant more quickly, which leads to relatively high adhesive forces after one hour. However, this does not affect negatively the lubricity. From The adhesive K3 absorbs the lubricant more slowly, but also leads only to a small loss of shear strength.
  • the difference in the rate of absorption was used in the bonding of a two-layer adhesive tape consisting of a layer K3 and a layer K4.
  • the first side of the adhesive tape with the adhesive K4 was laminated analogously to the lubricity test on a here with 2 g / m 2 equipped with the lubricant G1 steel plate and stored for one minute under the above laboratory conditions. Then, the lubricity test was continued as described above with the lubricant G1. During the tangential movement, there was a very good sliding on the surface of the adhesive K3, while the adhesive K4 already sufficiently adhered to the likewise oiled surface of the first substrate, so that there was no displacement of the adhesive tape section.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Fügeverfahren, indem eine erste Fläche (2) eines ersten Fügeteils (1) und eine zweite Fläche (8) eines zweiten Fügeteils (6) miteinander verklebt werden, indem ein Klebeband (3) mit einer ersten Seite (4) und einer zweiten Seite (7) zur Verfügung gestellt wird und auf der ersten Seite (4) eine erste aktivierbare Klebemasse und auf der zweiten Seite (4) eine zweite aktivierbare Klebemasse angeordnet ist, die eine aktivierbare Haftklebemasse ist, die erste Seite (4) des Klebebandes (3) mit der ersten Fläche (2) des ersten Fügeteils (1) in Kontakt gebracht wird und ein Vorverbund hergestellt wird, die zweite Fläche (8) des zweiten Fügeteils (6) in einer Fügebewegung an die zweite Seite (7) des Klebebandes (3) gefügt wird und die Fügebewegung eine tangentiale und eine senkrechte Komponente bezüglich der zweiten Seite (7) des Klebebandes (3) aufweist und ein Verhältnis zwischen tangentialer und senkrechter Komponente größer als 0,5 beträgt, wobei ein Kontaktbereich zwischen zweiter Fläche (8) des zweiten Fügeteils (6) und zweiter Seite (7) des Klebebandes (3) mit einem nichtwässrigen Gleitmittel versehen wird.

Description

Tangentiales Fügeverfahren
Die Erfindung betrifft ein Fügeverfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 .
Zur Herstellung von Trägerstrukturen in Fahrzeugkarosserien, insbesondere im Automobilbau, werden oft Profile miteinander verschachtelt. Das heißt, ein erstes Profil weist eine Ausnehmung oder Ausfräsung auf, in die ein entsprechend ausgeformtes, zweites Profil eintaucht oder eingreift. Die zwei Profile bilden somit zusammen eine Teilschale eines Trägers. Die Trägerstruktur selbst kann dabei als offenes oder als Hohlprofil ausgebildet sein und beide Teile umfassen. Zweck der Verschachtelung ist in der Regel eine Versteifung oder Abdichtung der Gesamtstruktur. Die dafür verwendeten Profile können beispielsweise aus Leichtmetallstrangguss hergestellt werden oder aus Blechplatinen geformt sein.
Während der Herstellung der Verschachtelung werden die Profile in vielen Fällen so ineinander verschoben, dass sich die Verbindungsflächen zumindest teilweise tangential zueinander bewegen. Die Verbindungsflächen können Teile des Profilkörpers sein oder ausgeformte Flansche, deren wesentliche Aufgabe die Verbindung der Profile ist.
Im Stand der Technik werden die bei der Verschachtelung verwendeten Profile an den Verbindungsflächen in der Regel miteinander verschweißt. Dabei kommt vor allem das Punktschweißverfahren zum Einsatz. Die Profile können aber auch miteinander verlötet, gebördelt, geclincht oder genietet werden. Auch Kombinationen der Verfahren werden eingesetzt.
Zusätzlich zu den oben genannten Fügetechniken werden zum Verbinden von Profilen zunehmend auch Klebeverbindungen eingesetzt. Durch die Klebeverbindungen wird nicht nur die Steifigkeit der Verbindung erhöht, sie sind vor allem auch zum Fügen unterschiedlicher Materialien geeignet. An weiteren Stellen der Karosserie werden Klebstoffraupen zur Abdichtung, zur thermischen und elektrischen Isolation, sowie zur Geräuschminderung eingesetzt. Durch die Trennung von z. B. Aluminium und Stahl in einer Fügeverbindung wird mit Hilfe des Klebstoffes sichergestellt, dass dort keine Elektrokorrosion entsteht. Als Klebstoffe zur Herstellung von Trägerstrukturen werden hochviskose, aktivierbare Strukturklebstoffe eingesetzt. Diese Klebstoffe werden in der Regel in der Form von Klebstoffraupen aufgetragen. Bei bzw. nach der Aktivierung härten die Klebstoffe zumeist durch eine chemische Reaktion aus. Die Aktivierung kann über Wärmezufuhr, Feuchte, Strahlung, z. B. UV-Strahlung, Sauerstoffausschluss oder weitere bekannte Mechanismen erfolgen.
Werden nun zwei oder mehrere Profile, z. B. im Rahmen der Schalenbauweise von Karosserien, so verschalt, dass eine tangentiale Bewegung der mit Strukturklebstoffraupen beschichteten Verbindungsfläche stattfindet, wird der Strukturklebstoff von seiner Position abgeschoben und unkontrolliert verschmiert. Die Verklebungssicherheit ist dadurch nicht mehr gegeben. Der diesbezügliche Stand der Technik ist beispielsweise durch den Fachvortrag Joining with adhesive tapes in car body manufacture, Alexander Wieczorek, Fachtagung Fügen im Karosseriebau, Bad Nauheim 24.03. - 26.03.2015, dargestellt.
Hier wird die Verwendung von Klebebändern zum Verkleben von Karosseriebauteilen vorgeschlagen.
Bekannt sind auch Klebebänder, die in der Regel durch einen physikalischen oder chemischen Härtungsprozess geeignete Festigkeiten zur Herstellung von Trägerstrukturen erreichen. Die Klebebänder können haftklebrig oder nicht haftklebrig ausgeführt sein. Dabei weist das Klebeband in der Regel keinen zusätzlichen Träger auf. Nicht haftklebrige Klebebänder werden in der Regel zunächst mittels Erwärmung mit einem ersten Profil verbunden, und so wird ein Vorverbund hergestellt. Da das Klebeband genügend viskos ist, kann der Verschachtelungsvorgang trotz tangentialer Bewegung ohne Verschieben der Klebstoffgeometrie durchgeführt werden. Nach dem Fügen wird dann durch eine weitere Erwärmung ein Auffließen des Klebstoffs auf das zweite Profil sowie ggf. eine chemische Härtung initiiert. Nachteilig ist hier der hohe Aufwand zur Herstellung des Vorverbundes. Bei haftklebrigen Klebebändern kann der Vorverbund durch Selbstklebrigkeit einfach hergestellt werden. Bei der tangentialen Bewegung während des Fügevorganges, haftet jedoch das Klebeband an dem zweiten Profil, so dass der Fügevorgang behindert und die saubere Ausbildung der Klebstoffnaht gestört wird. Nach dem Fügen wird dann in der Regel, durch eine weitere Erwärmung oder Zutritt von Luftfeuchte, eine chemische Härtung initiiert. In dem genannten Vortrag wird die Verwendung eines Hybridklebebandes mit einer haftklebrigen und einer nicht haftklebrigen Seite vorgeschlagen. Nachteilig an dieser Ausführung ist, dass das Klebeband einen komplexen mehrschichtigen Aufbau aufweisen muss. Weiterhin kommt der Verbund mit dem Fügebauteil mit der nicht haftklebrigen Seite erst nach einer Erwärmung des Systems zustande. Vorher weist der Verbund keine Festigkeit auf.
Bekannt ist, beim Fügen von Haftklebebändern mit tangentialer Bewegung, Wasser, ggf. versehen mit einem Tensid, als Gleitmittel zu verwenden. Das Wasser diffundiert dann langsam aus der Klebefuge heraus, so dass Adhäsion zu den Substratoberflächen aufgebaut wird. Dies hat jedoch bei der Verwendung mit reaktiven Klebebändern, wie sie für die Herstellung von Trägerstrukturen eingesetzt werden, den Nachteil, dass eine hohe Feuchte während der Härtungsreaktionen die Aushärtung verhindern könnte. Dies ist z. B. bei den weit verbreiteten Epoxidharzklebstoffen der Fall. Die Verklebung verliert dann an Festigkeit. Bei feuchtehärtenden Klebstoffen würde die Härtungsreaktion durch die aktive Befeuchtung beim Fügen verfrüht auf der Oberfläche des Klebebandes ausgelöst werden, so dass die Anbindung des Klebstoffs an die Profiloberfläche beeinträchtigt wird. Weiterhin kann eine hohe Feuchte zu ungewolltem Aufschäumen des Klebstoffs bei einer nachfolgenden Erwärmung führen. Nicht zuletzt, kann die relativ große Wassermenge zur Korrosion führen.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Fügeverfahren bereitzustellen, in dem zwei Fügeteile mittels eines haftklebrigen Klebebandes unter zumindest teilweise tangentialer Bewegung der Fügeteile leichter verklebt werden können. Dabei soll der Fügevorgang unter zumindest teilweiser tangentialer Bewegung ohne wesentliche Verformung der Klebebandgeometrie oder Verschieben des vorfixierten Klebebands durchgeführt werden.
Es ist auch Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Klebeverbund zur Verfügung zu stellen, der die genannten Vorteile aufweist.
Hinsichtlich des Verfahrens wird die Aufgabe in einem ersten Aspekt durch ein eingangs genanntes Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Die Aufgabe wird in einem zweiten Aspekt auch durch ein eingangs genanntes Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 3 gelöst.
Erfindungsgemäß werden zwei Fügeteile miteinander durch ein Klebeband verklebt. Dabei wird zunächst eine erste Seite des Klebebandes mit einer ersten Fläche eines ersten Fügeteils verklebt. Auf der ersten Seite des Klebebandes ist eine erste aktivierbare Klebemasse angeordnet. Auf der zweiten Seite ist eine zweite aktivierbare Klebemasse angeordnet, die eine aktivierbare Haftklebemasse ist. Die erste und zweite Klebemasse können gleich oder verschieden voneinander sein. Bevorzugt ist die erste Klebemasse ebenfalls eine aktivierbare Haftklebemasse. Aus dem ersten Fügeteil und dem Klebeband wird zunächst ein Vorverbund hergestellt. Der Vorverbund wird dann mit der freien zweiten Seite des Klebebandes, auf die die zweite Klebemasse aufgebracht wird, mit einer zweiten Fläche eines zweiten Fügeteils in Kontakt gebracht. Dieses„In-Kontakt-Bringen" geschieht durch eine Fügebewegung, die eine tangentiale und eine senkrechte Komponente hinsichtlich der zweiten Seite des Klebebands aufweist, wobei das Verhältnis zwischen tangentialer und senkrechter Komponente, insbesondere bezüglich zumindest eines Teils der zweiten Seite des Klebebands, größer als 0,5, vorzugsweise größer als 1 , besonders bevorzugt größer als 4, ist. Bei einem Verhältnis von mehr als 0,5 ist die tangentiale Komponente der Fügebewegung bereits so groß, dass ein deutliches Anhaften der zweiten Seite der Haftklebemasse am zweiten Fügeteil auftreten kann und damit das Erreichen der Endposition der Fügebewegung behindert wird. Bei einem Verhältnis von mehr als 1 überwiegt die tangentiale Komponente, ab einem Verhältnis von 4 ist die Bewegung so stark von der tangentialen Komponente bestimmt, dass z. B. keine pastosen Klebstoffe eingesetzt werden können (s. Wieczorek a.a.O.), so dass das erfindungsgemäße Verfahren besonders vorteilhaft verwendet werden kann.
Das Verhältnis der beiden Komponenten zueinander kann sehr groß werden, wenn die Fügebewegung nahezu tangential zur zweiten Seite des Klebebands erfolgt. Im Extremfall kann die Fügebewegung auch vollständig tangential zur zweiten Seite des Klebebands erfolgen.
Um ein Verschieben oder Verformen des Klebebandes zwischen erstem und zweitem Fügeteil zu verhindern, weist der Kontaktbereich zwischen zweiter Fläche des zweiten Fügeteils und zweiter Seite des Klebebandes ein nichtwässriges Gleitmittel auf. Das nichtwässrige Gleitmittel führt dazu, dass die haftklebrige zweite Seite des Klebebandes beim ersten Kontakt mit der zweiten Fläche des zweiten Fügeteiles nicht sofort an der zweiten Fläche anhaftet, sondern auf ihr entlanggleiten kann, bis eine Endposition des ersten und zweiten Fügeteils relativ zueinander erreicht ist.
Insbesondere die zweite Seite des Klebebandes weist eine haftklebrige Klebemasse auf. Die Klebemasse ist schichtartig oder flächig ausgeformt. Das Klebeband kann aus einer einzigen homogenen Klebemasse bestehen, es ist jedoch auch denkbar, dass das Klebeband mehrschichtig aufgebaut ist, insbesondere eine innere Trägerschicht aufweist, die auf beiden Seiten mit jeweils einer Klebemasse beschichtet ist. Bevorzugt ist jedoch, dass das Klebeband einen einschichtigen Aufbau aufweist und das Klebeband aus einer einschichtigen, vorzugsweise aktivierbaren Haftklebemasse besteht. Dadurch kann der Vorverbund leicht hergestellt werden und das Klebeband ist kostengünstig und einfach herstellbar.
Die Dicke des Klebebands entspricht der bei Klebebändern üblichen Dicke, also etwa von 1 μηη bis zu 5 mm. Bevorzugt für strukturelle Verklebungen im Automobilbereich ist eine Dicke von 50 μηη bis 5 mm, insbesondere von 150 μηη bis 2 mm. Bei großen Klebebanddicken von 200 μηη bis 5 mm, insbesondere von 500 μηη bis 5 mm, wirkt sich ein vorzeitiges Anhaften der zweiten Klebebandseite an der zweiten Fügeteilfläche besonders nachteilig aus, da dann ein Positionsfehler der Verklebung besonders groß wird. Daher werden Klebebänder in diesem Dickenbereich bevorzugt im erfindungsgemäßen Verfahren verwendet.
Das Klebeband kann einen ein- oder mehrschichtigen Aufbau aufweisen. Bei einem mehrschichtigen Aufbau des Klebebandes, können auch weitere Schichten, wie sie dem Fachmann im Bereich der Klebebänder durchaus bekannt sind, vorhanden sein, z. B. weitere Klebestoff- oder Trägerschichten, Primer- oder Releaseschichten oder Schichten mit spezifisch physikalischen Funktionen, z. B. optisch wirksame Schichten oder permeationsfördernde oder -hemmende Schichten, thermisch oder elektrisch leitfähige Schichten usw.
Das Klebeband wird in der Regel als Abschnitt eines langen Klebebandes zur Verfügung gestellt. Das Klebeband kann z. B. als Blatt oder als Abschnitt einer Rolle oder günstigerweise als Stanzling zur Verfügung gestellt werden. Das Klebeband kann einfach zusammenhängend ausgebildet sein oder es können auch Löcher oder Öffnungen in dem Klebeband vorgesehen sein. Das Klebeband kann die von seinem äußeren Umfang eingegrenzte Fläche vollständig bedecken oder eben, wenn es Öffnungen aufweist, auch nur Teile davon bedecken oder Teile freilassen. Das Klebeband ist in zwei Dimensionen deutlich größer als in einer dritten Dimension ausgeformt. Es kann jedoch in den ersten beiden Dimensionen durchaus auch etwa gleich groß ausgebildet sein und damit eine kreisförmige, quadratische oder andere äußere, flächige Form aufweisen.
Erfindungsgemäß ist die zweite Seite mit einer aktivierbaren Haftklebemasse versehen. Günstigerweise sind die erste und die zweite Seite des Klebebandes mit einer aktivierbaren Haftklebemasse versehen. Die erste und zweite Seite können in speziellen Ausführungsformen auch die gleiche Klebemasse aufweisen. Als aktivierbare Haftklebemassen können grundsätzlich alle üblichen, aktiviert verklebenden Haftklebemassensysteme zum Einsatz gelangen. Die Aktivierung erfolgt in der Regel über einen Energieeintrag, z. B. durch aktinische Strahlung oder Wärme oder mechanische Energie, wie z. B. Ultraschall oder Reibung. Verwendet wird aber auch eine chemische Aktivierung durch z. B. Feuchte oder Sauerstoff oder dessen Ausschluss oder durch andere chemische Aktivatoren, wie z. B. Peroxide.
Hitzeaktiviert verklebende Haftklebemassen lassen sich grundsätzlich in zwei Kategorien einordnen: thermoplastische, hitzeaktiviert verklebende Haftklebemassen (Schmelzhaftklebstoffe) und reaktive, hitzeaktiviert verklebende Haftklebemassen (Reaktivhaftklebstoffe). Diese Einteilung enthält auch solche Haftklebemassen, die sich beiden Kategorien zuordnen lassen, nämlich reaktive und gleichzeitig thermoplastische, hitzeaktiviert verklebende Haftlebemassen (reaktive Schmelzhaftklebstoffe). Für die Herstellung von Trägerstrukturen aus verschachtelten Profilen werden Reaktivhaftklebstoffe bevorzugt.
Thermoplastische Haftklebemassen basieren auf Polymeren, die bei einem Erwärmen reversibel erweichen und während des Erkaltens wieder erstarren. Als thermoplastische Haftklebemassen haben sich insbesondere solche auf der Basis von Acrylaten, von Polyolefinen und Copolymeren von Polyolefinen sowie von deren säuremodifizierten Derivaten, von thermoplastischen Polyurethanen, von Polyestern und deren Copolymeren und auch von Blockcopolymeren wie Styrol-Blockcopolymeren als vorteilhaft herausgestellt. „Auf der Basis von",„basierend" oder„auf der Grundlage von" bedeutet vorliegend, dass die Eigenschaften der Klebemasse zumindest stark von den grundlegenden Eigenschaften einer Komponente, dem so genannten Basispolymer, bestimmt werden, wobei nicht ausgeschlossen ist, dass die Basispolymere durch Verwendung von modifizierenden Hilfsoder Zusatzstoffen oder von weiteren Komponenten in der Zusammensetzung zusätzlich beeinflusst werden. Insbesondere kann dies bedeuten, dass der Anteil des Basispolymers an der Gesamtmasse einer thermoplastischen Haftklebemasse mehr als 50 Gew.-% beträgt.
Im Gegensatz dazu enthalten reaktive, hitzeaktiviert verklebende Haftklebemassen neben dem Basispolymer reaktive Komponenten. Die reaktiven Komponenten werden auch als "Reaktivharze" bezeichnet, in denen durch das Erwärmen ein Vernetzungsprozess eingeleitet wird, der nach Beendigen der Vernetzungsreaktion eine dauerhafte stabile Verbindung gewährleistet.
Bevorzugt enthalten derartige Klebemassen als Basispolymere elastische Komponenten, zum Beispiel synthetische Nitrilkautschuke, Polyurethane, Acrylate oder Stryrolblockcopolymere. Derartige elastische Komponenten verleihen der hitzeaktiviert verklebenden Klebemasse infolge ihrer hohen Fließviskosität, eine auch unter Druck besonders hohe Dimensionsstabilität. Der Anteil des Basispolymers an der Gesamtmasse einer reaktiven hitzeaktivierten Haftklebemasse kann auch weniger als 50 Gew.-% betragen, in der Regel aber mehr als 10 Gew.-%. Strahlungsaktivierbare Haftklebemassen basieren ebenfalls auf reaktiven Komponenten. Die reaktiven Komponenten können z. B. Polymere oder Reaktivharze umfassen, in denen durch die Bestrahlung ein Vernetzungsprozess eingeleitet wird, der nach Beendigen der Vernetzungsreaktion eine dauerhafte, stabile Verbindung gewährleistet. Bevorzugt enthalten derartige Klebemassen auch elastische Komponenten, wie sie oben aufgeführt sind. Strahlungsaktivierbare Haftklebemassen sind zu unterscheiden von strahlenvernetzten Haftklebemassen, bei denen die haftklebrigen Eigenschaften bei der Herstellung des Klebebands mittels Strahlenvernetzung eingestellt werden. Bei strahlungsaktivierbaren Haftklebemassen findet die Strahlenaktivierung bei der Applikation statt. Nach der Strahlenaktivierung ist die Klebemasse in der Regel nicht mehr haftklebrig. Aktivierbare Haftklebebänder umfassen auch aus zwei oder mehr Klebstofffilmen zusammengefügte Haftklebebänder, wie sie in der DE 10 2013 222739 A1 offenbart werden.
Diese werden durch das In-Kontakt-Bringen der zwei oder mehr Klebstofffilme aktiviert.
Als Reaktivharze können im Prinzip alle dem Fachmann im Bereich der Haftklebemassen oder Reaktivklebstoffe bekannten, in einer Aufbaureaktion vernetzenden und/oder Makromoleküle bildenden reaktiven Konstituenten verwendet werden, wie sie zum Beispiel in Gerd Habenicht: Kleben - Grundlagen, Technologien, Anwendungen, 6. Auflage, Springer, 2009, beschrieben sind. Dies sind beispielhaft Konstituenten, die Polyepoxide, Polyester, Polyether, Polyurethane sowie phenolharz-, kresol- oder novolakbasierte Polymere, Polysulfide, Polysiloxane, (bevorzugt aufgebaut aus silanterminierten Polymeren (STP)) oder Acrylpolymere (Acryl, Methacryl) bilden.
Der Anteil des Reaktivharzes an der Gesamtmasse einer aktivierbaren Haftklebemasse auf der Basis eines ausgewählten Reaktivharzes kann auch weniger als 50 Gew.-% betragen, in der Regel aber mehr als 10 Gew.-%.
Als Elastomere können prinzipiell alle im Bereich der Haftklebemassen üblichen Elastomere verwendet werden, wie sie zum Beispiel in dem„Handbook of Pressure Sensitive Adhesive Technology" von Donatas Satas (Satas & Associates, Warwick 1999) beschrieben sind.
Dies sind zum Beispiel Elastomere auf der Basis von Acrylaten und/oder Methacrylaten, Polyurethanen, Naturkautschuken, Synthesekautschuken wie Butyl-, (Iso)Butyl-, Nitril- oder Butadien-, Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuke, Styrolblockcopolymeren mit einem Elastomerblock aus ungesättigten oder teilweise oder vollständig hydrierten Polydienblöcken (Polybutadien, Polyisopren, Poly(iso)butylen, Copolymeren aus diesen sowie weitere, dem Fachmann geläufige Elastomerblöcke), Polyolefinen, Fluorpolymeren und/oder Silikonen. Bekannt ist auch die Verwendung von Polyamiden, insbesondere deren elastischen Copolymeren (Pebax), oder Polyhydroxyethern (z. B. Phenoxyharzen).
Kommen Kautschuk oder Synthesekautschuk oder daraus erzeugte Verschnitte als Basismaterial für die Haftklebemasse zum Einsatz, dann kann der Naturkautschuk grundsätzlich aus allen erhältlichen Qualitäten wie zum Beispiel Crepe-, RSS-, ADS-, TSR- oder CV-Typen, je nach benötigtem Reinheits- und Viskositätsniveau gewählt werden, und der Synthesekautschuk oder die Synthesekautschuke können aus der Gruppe der statistisch copolymerisierten Styrol-Butadien-Kautschuke (SBR), der Butadien-Kautschuke (BR), der synthetischen Polyisoprene (IR), der Butyl-Kautschuke (I I FR), der halogenierten Butyl- Kautschuke (XI IR), der Acrylat-Kautschuke (ACM) oder der Ethylenvinylacetat-Copolymere (EVA) und/oder deren Verschnitten gewählt werden.
Das Elastomer kann von linearer, verzweigter, sternförmiger oder gepfropfter Struktur sein, um nur einige Beispiele zu geben, und als Homopolymer, als statistisches Copolymer, als alternierendes oder als Blockcopolymere aufgebaut sein. Die Bezeichnung "statistisches Copolymer" beinhaltet im Sinne dieser Erfindung nicht nur solche Copolymere, in denen die bei der Polymerisation eingesetzten Comonomere rein statistisch eingebaut sind, sondern auch solche, bei denen Gradienten in der Comonomerzusammensetzung und/oder lokale Anreicherungen einzelner Comonomersorten in den Polymerketten vorkommen. Einzelne Polymerblöcke können als Copolymerblock (statistisch oder alternierend) aufgebaut sein.
Als aktivierbare Klebemassen, die nicht haftklebrig sind, wie sie auf der ersten Seite des Klebebands zum Einsatz kommen können, können grundsätzlich alle üblichen aktiviert verklebenden Klebemassensysteme zum Einsatz gelangen. Die Aktivierung erfolgt wie bei den aktivierbaren Haftklebemassen in der Regel über einen Energieeintrag, z. B. durch aktinische Strahlung oder Wärme. Verwendet wird aber auch chemische Aktivierung, durch z. B. Feuchte oder Sauerstoff oder dessen Ausschluss oder durch andere chemische Aktivatoren, wie z. B. Peroxide.
Die weitere Beschreibung entspricht der der aktivierbaren Haftklebemassen.
Die aktivierbare Haftklebemasse und/oder die aktivierbare Klebemasse können auch als unverträgliches Blend von zumindest zwei aktivierbaren Haftklebemassen und/oder aktivierbaren Klebemassen ausgeführt sein. Bei einem mehrschichtigen Aufbau kann das Klebeband auch ein Trägermaterial umfassen.
Das Trägermaterial umfasst alle flächigen Gebilde, beispielsweise in zwei Dimensionen ausgedehnte Folien oder Folienabschnitte, Bänder mit ausgedehnter Länge und begrenzter Breite, Bandabschnitte, Stanzlinge (beispielsweise in Form von Umrandungen oder Begrenzungen einer (opto-)elektronischen Anordnung), Mehrschichtanordnungen und dergleichen. Dabei sind für verschiedene Anwendungen unterschiedlichste Träger wie zum Beispiel Folien, Gewebe, Vliese und Papiere mit verschiedenen Klebstoffen kombinierbar.
Als Material des Trägers des Klebebandes werden bevorzugt Polymerfolien, Folienverbunde oder mit organischen und/oder anorganischen Schichten versehene Folien oder Folienverbunde eingesetzt. Derartige Folien/Folienverbunde können aus allen gängigen zur Folienherstellung verwendeten Kunststoffen bestehen, beispielhaft, aber nicht einschränkend erwähnt seien:
Polyethylen, Polypropylen - insbesondere das durch mono-oder biaxiale Streckung erzeugte orientierte Polypropylen (OPP), cyclische Olefin Copolymere (COC), Polyvinylchlorid (PVC), Polyester - insbesondere Polyethylenterephthalat (PET) und Poylethylennaphthalat (PEN), Ethylenvinylalkohol (EVOH), Polyvinylidenchlorid (PVDC), Polyvinylidenfluorid (PVDF), Polyacrylnitril (PAN), Polycarbonat (PC), Polyamid (PA), Polyethersulfon (PES) oder Polyimid (PI).
Der Träger kann zudem mit organischen oder anorganischen Beschichtungen oder Schichten kombiniert sein. Dies kann durch übliche Verfahren wie zum Beispiel Lackieren, Drucken, Bedampfen, Sputtern, Co-Extrusion oder Lamination geschehen. Beispielhaft, aber nicht einschränkend erwähnt seien hier etwa Oxide oder Nitride des Siliziums und des Aluminiums, Indium-Zinn-Oxid (ITO) oder Sol-Gel-Beschichtungen. Vorzugsweise wird das erfindungsgemäße Fügeverfahren angewendet, um zwei ölbeschichtete erste bzw. zweite Flächen eines ersten und zweiten Fügeteils miteinander zu verkleben.
Insbesondere im Karosseriebau der Automobilindustrie sind die Fügeteile als Karosserie- Bleche ausgebildet, die mit Öl beschichtet sind. Daher ist in einer vorteilhaften Ausführung der aktivierbaren Haftklebemasse die Haftklebemasse mit zumindest einem Öl-Absorber ausgerüstet. Der Öl-Absorber führt dazu, dass bei Kontakt der Klebemasse mit der Fläche des Fügeteils das Öl absorbiert wird und die Haftklebemasse eine feste Verbindung mit der Fügefläche ausbilden kann. Als Öl-Absorber sind im Prinzip alle dem Fachmann bekannten Öl-Absorber geeignet, der Öl-Absorber kann als Feststoffpartikel oder Flüssigkeit vorliegen. Als Öl-Absorber werden in der Regel Materialen aus der Gruppe der anorganischen Feststoffe der synthetischen organischen sowie der natürlichen organischen Stoffe eingesetzt.
Unter„Partikeln" werden im Sinne von DIN 53206-1 : 1972-08 Primärteilchen, Aggregate und Agglomerate des Ölabsorbers oder der Ölabsorber verstanden. Unter der„Partikelgröße" wird die maximale Ausdehnung eines Partikels verstanden. Die Bestimmung der Partikelgröße erfolgt bevorzugt mittels Laserbeugung nach ISO 13320 (wobei im Dispersionsschritt Agglomerate dispergiert werden, nicht jedoch Aggregate), aber auch andere dem Fachmann bekannte Verfahren sind geeignet. Die Form der Partikel kann vielfältig ausgeprägt sein, z. B. sphärisch, Stäbchen- oder faserförmig oder plättchenförmig. Bevorzugt ist der Ölabsorber ausgewählt aus der Gruppe umfassend Materialien basierend auf Schichtsilikaten, Zeolithen, Silica, Graphiten, Kalk, Polymeren, Cellulosen und deren Derivaten, Aerogelen, Polyurethanen, Polyolefinen, Acrylat-Nitril-Alkohol-Polymeren, Urethane-Isocyanate-Alkohol-Polymeren, Perliten, Seidenpflanzen, Torf, Stroh und Kautschuk. Die erste Seite des Klebebandes wird mit der ersten Fläche des ersten Fügeteils in Kontakt gebracht und so ein Vorverbund hergestellt. Das In-Kontakt-Bringen umfasst das zumindest teilflächige Aufbringen der ersten Seite des aktivierbaren Haftklebebands auf die erste Fläche des ersten Fügeteils. Bei diesem Schritt wird das Klebeband in dem Fall, dass auf der ersten Seite des Klebebands eine Haftklebemasse vorliegt, in der Regel nicht aktiviert. Der Verbund kommt so nur aufgrund der haftklebrigen Eigenschaften des Klebebands zustande. Es ist aber auch denkbar, dass das aktivierbare Haftklebeband bereits vor oder während des In-Kontakt- Bringens aktiviert wird, etwa wenn die chemische Reaktion sehr langsam verläuft und bis zum Fügen des zweiten Substrats noch nicht abgeschlossen ist. Liegt auf der ersten Seite des Klebebands eine aktivierbare Klebemasse vor, die nicht haftklebrig ist, wird in der Regel zumindest die aktivierbare Klebemasse auf der ersten Seite aktiviert. Alternativ kann auch die erste Fläche des ersten Fügeteils aktiviert werden, falls dieses aktivierbar ausgeführt ist.
Das In-Kontakt-Bringen kann mit allen in der Applikation von Klebebändern üblichen Verfahren erfolgen, z. B. Handapplikation, Rollen, Walzen oder durch berührungslose Verfahren wie z. B. Druckluftapplikation.
Die zweite Seite des Klebebandes wird in die zweite Fläche des zweiten Fügeteils in einer Fügebewegung gefügt. Als Fügeflächen werden die zweite Seite des vorapplizierten Klebebandes und die nach dem Fügen auf diese Seite zu liegen kommende Fläche des zweiten Fügeteils bezeichnet. Die Flächen sind im Wesentlichen gleich groß und von gleicher geometrischer Form. Die Fügebewegung ist die in der Regel lineare Bewegung, z. B. die Bewegung des Vorverbundes zum zweiten Fügeteil oder die des zweiten Fügeteils zum Vorverbund, die die beiden Fügeflächen in eine einander überdeckende Lage führt. Die Fügebewegung kann in eine Komponente senkrecht zur zweiten Seite des Klebebandes und eine Komponente tangential zur zweiten Seite des Klebebandes verlegt werden, wobei die beiden Komponenten senkrecht aufeinander stehen. Das Verhältnis zwischen tangentialer Bewegung und senkrechter Bewegung ist größer als 0,5, vorzugsweise größer als 1 , besonders bevorzugt größer als 4.
Erfindungsgemäß ist der Kontaktbereich zwischen zweiter Fügefläche und zweiter Seite mit einem nichtwässrigen Gleitmittel versehen. Das Gleitmittel ermöglicht ein Gleiten der Oberfläche der zweiten Fläche des zweiten Fügeteils über die haftklebrige Oberfläche des Klebebands.
Der Fachmann im Bereich der Haftklebemassen würde kein Gleitmittel wählen, welches auf Dauer in der Haftklebemasse verbleibt, da das Gleitmittel die Adhäsion oder die Kohäsion des Haftklebstoffs beeinträchtigen würde. Daher wird im Stand der Technik eine verdunstende Flüssigkeit, wie z. B. Wasser, gewählt, die möglichst unverträglich mit der Klebemasse ist, damit keine Lösung des Gleitmittels in der Klebemasse stattfindet. Eine verdunstende Flüssigkeit wäre allerdings bei einer aktivierbaren Klebemasse nachteilig, da Reste der Flüssigkeit bei dem Aktivierungsschritt, insbesondere bei einer thermischen Aktivierung, zu einer unerwünschten Schaumbildung führen können.
Vorteilhaft werden daher bei dem erfindungsgemäßen Verfahren Gleitmittel verwendet, die bei Umgebungsdruck eine Siedetemperatur von mehr als 120° C, insbesondere mehr als 150° C und ganz besonders mehr als 200° C aufweisen.
Da das Gleitmittel vorteilhafterweise nicht durch Verdunsten aus der Klebefuge entfernt wird, ist es vorteilhaft, wenn es mit der Klebemasse, insbesondere auf der zweiten Seite des Klebebands und/oder dem Material des zweiten Substrats, bevorzugt mit der Klebemasse, verträglich ist, also von dieser, z. B. durch Diffusionsprozesse, aufgenommen werden kann. Dadurch wird das Gleitmittel von der Grenzfläche zwischen zweiter Klebebandoberfläche und der Oberfläche des zweiten Substrats entfernt, so dass sich eine adhäsive Bindung besser ausbilden kann.
Um einen Diffusionsprozess und das Gleiten zu erleichtern, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Gleitmittel bei Raumtemperatur als Fluid vorliegt. Unter Raumtemperatur wird hier eine Temperatur von 15-30° C, vorzugsweise von 25° C verstanden. Die Fließfähigkeit wird nachfolgend durch die dynamische Viskosität ausgedrückt und beschrieben. Als Fluid wird ein Stoff mit einer dynamischen Viskosität von weniger als 108 Pa s bezeichnet.
Die dynamische Viskosität wird in der Regel nach DIN 53019 bestimmt. Die Viskosität wird in einem Zylinderrotationsviskosimeter mit einer Standardgeometrie nach DIN 53019-1 bei einer Messtemperatur von 25° C und einer Schergeschwindigkeit 1 s"1 gemessen. Da mit dieser Methode sehr hohe Viskositäten nicht ermittelt werden können, ist auch die Bestimmung der (komplexen) Viskosität nach ISO 6721 -10 bei 25 °C und einer Frequenz von 1 rad/s üblich.
Das Fluid ist nicht in der Art seiner Fließfähigkeit eingeschränkt, es kann sich z. B. um newtonsche, dilatante, pseudoplastische, plastische (nach Bingham- oder Casson-Fluide, scherzeitabhängige, thixotrope oder rheopexe Flüssigkeiten handeln.
Bevorzugt weist das Gleitmittel im erfindungsgemäßen Verfahren eine dynamische Viskosität von kleiner gleich 10 Pa s auf, gemessen nach DIN 53019-1 bei einer Messtemperatur von 25°C und einer Schergeschwindigkeit von 1 s"1. Um einen Schmierfilm auf zumindest einer der Fügeflächen auszubilden, ist es nach dem ersten Aspekt weiterhin erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Gleitmittel eine dynamische Viskosität von mehr als 5 mPa s aufweist gemessen nach DIN 53019-1 bei einer Messtemperatur von 25 °C und einer Schergeschwindigkeit von 1 s"1 auf. Bei einer geringeren Viskosität besteht die Gefahr der Tropfenbildung durch die Oberflächenspannung des Gleitmittels. Vorzugsweise weist das Gleitmittel eine dynamische Viskosität von mehr als 100 mPa s auf.
Zur Ausbildung eines möglichst geschlossenen Schmierfilms auf der Oberfläche der Klebemasse, ist eine gute Benetzung der Klebemasse mit dem Gleitmittel vorteilhaft. In einer Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird daher bevorzugt ein Gleitmittel verwendet, dessen statischer Kontaktwinkel, gemessen zwischen einem Tropfen des Gleitmittels und der unter dem Tropfen liegenden zweiten Seite des Klebebands, kleiner gleich 60° beträgt, gemessen bei 23 °C und 50 % relativer Luftfeuchtigkeit durch Auftropfen von 4 μΙ des Gleitmittels. Bevorzugt beträgt der Kontaktwinkel kleiner gleich 40°, besonders bevorzugt kleiner gleich 15°. Ein geringer Kontaktwinkel zeigt ein gutes Benetzen der Klebemasse durch das Gleitmittel.
Bei der Ausbildung eines Schmierfilms ist zu verhindern, dass das Gleitmittel zu früh von der Haftklebemasse oder dem Substrat aufgenommen wird und damit die Schmierwirkung nachlässt. Das Gleitmittel muss also einerseits verträglich mit der Klebemasse auf der zweiten Seite sein, andererseits von dieser nur langsam absorbiert werden. Dies wird durch einen langsamen Aufbau der Klebkraft auf einem mit 1 g/m2 des Gleitmittels beschichteten Stahlsubstrat bei 23 °C und einer relativen Luftfeuchte von 50 % geprüft. Bevorzugt ist demnach eine Kombination aus Klebemasse und Gleitmittel, bei der die Klebkraft der aktivierbaren Haftklebemasse auf der zweiten Seite des Klebebands auf einem solchen Substrat bei einer Abzugsgeschwindigkeit von 300 mm/min nach einer Stunde Lagerung nicht höher ist als 30 % der Klebkraft nach 24 h Lagerung.
Die Auswahl des Gleitmittels nach Maßgabe der Verträglichkeit mit der Klebemasse erfolgt mit dem Gedanken, dass das Gleitmittel zunächst während des Fügevorgangs mit dem zweiten Substrat ein Gleiten des Substrats auf der haftklebrigen zweiten Seite des Klebebands ermöglicht, dann aber durch Diffusion von der Kontaktfläche abgezogen wird.
Als nichtwässrige Gleitmittel können alle dem Fachmann bekannten nichtwässrigen Gleitmittel oder Schmierstoffe mit der Ausnahme von partikular vorliegenden Festschmierstoffen (z. B. Graphit) verwendet werden, also z. B. Öle, Fette, Vaseline, Hotmeltschmierstoffe und deren Mischungen. Als nichtwässrige Gleitmittel können aber auch flüssige Komponenten verwendet werden, wie sie in der Formulierung von Klebemassen oder Lacken eingesetzt werden, z. B. niedermolekulare Polymere, Flüssigharze (Weichharze) oder Reaktivharze. Auch die Verwendung von Silikonölen ist denkbar, z. B. bei silikonbasierten Haftklebemassen. Geeignet sind auch Polyole, wie z. B. Glycerin, flüssige höhermolekulare Kohlenwasserstoffe, wie z. B. Paraffine, Weichmacher, wie z. B. Phtalate, sowie Fettsäuren und deren Ester. Solche Fluide können erfindungsgemäß auch als Teil einer Mischung, Lösung oder Emulsion verwendet werden.
Besonders geeignet sind Gleitmittel aus der Gruppe: Öle, Fette, Vaseline, Hotmeltschmierstoffe, niedermolekulare Polymere, Weichmacher, Flüssigharze, Reaktivharze, Polyole, Fettsäuren und deren Ester sowie Silikonöle.
Nach dem zweiten Aspekt der Erfindung werden erfindungsgemäß nichtwässrige Gleitmittel aus der Gruppe: Fette, Vaseline, Hotmeltschmierstoffe, niedermolekulare Polymere, Weichmacher, Flüssigharze, Reaktivharze, Polyole, Fettsäuren und deren Ester gewählt und verwendet. Bevorzugt ist das Gleitmittel ausgewählt aus der Gruppe der Mineralöle oder synthetischen Öle, da diese oft als Komponente in Haftklebemassen eingesetzt werden und daher mit vielen aktivierbaren Haftklebemassen verträglich sind.
Weiter bevorzugt ist das Gleitmittel ausgewählt aus der Gruppe der flüssigen Klebharze (Flüssigharze, Weichharze, siehe Satas) und Reaktivharze, da solche oft als Klebkraftverstärker in Haftklebemassen enthalten sind und somit ebenfalls gut verträglich sind.
Für das Fügen von metallischen Substraten, wie z. B. von Stahlprofilen, ist es besonders bevorzugt, das Gleitmittel aus der Gruppe der Korrosionsschutz- und Umformöle auszuwählen. Diese Öle haben eine hohe Standfestigkeit, verbleiben also im Wesentlichen in der aufgetragenen Schichtdicke auf dem Klebeband oder dem Substrat. Sie basieren in der Regel auf Mineralölen, synthetischen Ölen oder Polymeren (z. B. Wachsen oder auch biogenen Polymeren) und enthalten oft Additive. Solche Öle werden beispielsweise von den Firmen Quaker unter der Marke Ferrocoat®, von der Firma Rhenus unter der Marke Rotanor®, von der Firma Fuchs unter der Marke Anticorit®, der Firma Zeller & Gmehlin unter der Marke Multidraw® und der Firma Wocklum unter der Marke Furochem® angeboten.
Ganz besonders bevorzugt sind die Gleitmittel ausgewählt aus der Gruppe der nach VDA 230- 213 (Prüfverfahren für die Produktklassen Prelube, Prelube 2, Hotmelt, Spot Lubricant; Verband der deutschen Automobilindustrie, VDA-Arbeitskreis Umformschmierstoffe) freigegebenen Schmierstoffe.
Im Allgemeinen fordern Automobilhersteller, dass Coils, Platinen, Press- u. Ziehteile aus aluminiumbeschichteten und unbeschichteten Stahlblechen ab dem Walzwerk gegen Korrosion geschützt sein und die dafür eingesetzten Produkte eine Reihe von Eigenschaften aufweisen müssen. Diese Produkte müssen die Metalloberflächen im Lieferzustand, sowie die daraus gefertigten Teile, unter den betreffenden klimatischen Bedingungen für die vorgeschriebene Zeit vor Korrosion schützen und dürfen beim Auftragen im Kaltwalzwerk und in den folgenden Produktionsschritten bei den einzelnen Automobilherstellern nicht zu Prozessstörungen führen. Die in der VDA 230-213 zusammengestellten Prüfvorschriften und die von den dort unter Erläuterungen genannten Automobilherstellern vorgeschriebenen Mindestanforderungen dienen der Entwicklung der im Titel der VDA-Norm genannten Produkte. Gleitmittel, die diese Mindestanforderungen erfüllen, sind Produkte der oben genannten bevorzugten Produktklasse. Dabei handelt es sich bei Prelube um ein Korrosionsschutzöl auf der Basis von Mineralöl, Syntheseol oder aus nachwachsenden Rohstoffen mit (gegenüber Korrosionsschutzöl) erhöhten Anforderungen an die Tiefzieh- bzw. Schmiereigenschaften zur Verwendung als Schlussbeölung auf allen zur Zeit bekannten beschichteten und unbeschichteten Metallblechen aus Stahl.
Hotmelt sind Gleitmittel, die bei Raumtemperatur (20 °C - 22 °C) nichtablaufende, pastose, nahezu grifffeste Dünnfilme ausbilden, auf der Basis von Mineralöl, Syntheseol oder aus nachwachsenden Rohstoffen, die erhöhte Anforderungen an die Tiefzieh- bzw. Schmiereigenschaften im Vergleich zu Prelubes erfüllen. Diese Produkte müssen zur Verwendung als Schlussbeschichtung auf allen zurzeit bekannten Substraten, d. h. unbeschichteten oder beschichteten Metallblechen aus Aluminiumwerkstoffen und Stahl geeignet sein.
Spot Lubricant sind Produkte auf der Basis von Mineralöl, Syntheseol oder aus nachwachsenden Rohstoffen mit erhöhten Anforderungen an die Tiefzieh- bzw. Schmiereigenschaften und sie sollen nur für den Fall, dass die walzwerkseitig aufgebrachte Schlussbeölung für die Umformung nicht ausreichend sein sollte, kurz vor dem Umformprozess aufgebracht werden.
Freigegebene Schmierstoffe sind beispielsweise Rustilo S 40 und lloform 951 HM der Firma Castrol, Anticorit RP 4107 S, Anticorit PL 3802-39 S, Anticorit PL 39 SX, Renoform MCO 3802, Renoform MCO 3028, Anticorit PL 39 SX, Anticorit PL 3802-39 LV der Firma Fuchs, Platinol B 804 3 COW, der Firma Oest, AP 170, AP 168/14, AP 167/22, AP 221 , AP 227, AP 228/2 der Firma Pfinder, Ensis PL 1608 der Firma Shell, Wedolit N22-3 und Wedolit N 22 NV der Firma Wilhelm Dietz, Hotmelt E1 , Multidraw PL 61 , KTL N16, Drylube E1 der Firma Zeller+Gmelin sowie Ferrocoat 6130 der Fa. Quaker. Bevorzugt werden Gleitmittel aus dieser Gruppe gewählt.
Die Menge des Gleitmittels, die auf Klebeband- oder Substratoberfläche aufgetragen wird, liegt bevorzugt zwischen 0,1 und 10 g/m2, bevorzugt zwischen 0,5 und 5 g/m2. Eine geringere Menge als 0,1 g/m2 birgt die Gefahr eines nicht ausreichenden Gleitens, eine höhere Menge als 10 g/m2 die Gefahr einer Beeinträchtigung der Verklebung. Das Gleitmittel kann auf der zweiten Seite des Klebebands und/oder auf der zweiten Fläche des zweiten Fügeteils vorliegen.
Vorteilhaft liegt das Gleitmittel auf der zweiten Seite des Klebebands vor, da hiermit nur genau die Fläche mit Gleitmittel benetzt werden muss, die selbst haftklebrig ist und in Kontakt mit dem zweiten Substrat kommt. Weiter vorteilhaft liegt das Gleitmittel auf der zweiten Seite des zweiten Fügeteils vor dem Verkleben vor. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn das Gleitmittel für das Substrat eine weitere Funktion neben dem Schmieren erfüllt, etwa die des Korrosionsschutzes. In der Regel wird dann ein größerer Teil des Substrats mit dem Gleitmittel benetzt, als es zur Schmierung beim Fügen erforderlich ist.
Das Gleitmittel kann durch alle dem Fachmann bekannten Verfahren aufgebracht werden, also etwa durch Beschichten, Drucken, Sprühen oder Tauchen.
Die Kombination von Gleitmittel und aktivierbarer Haftklebemasse wird bevorzugt so gewählt, dass die Verklebungsfestigkeit eines 200 μηη dicken Abschnitts der aktivierbaren Haftklebemasse nach der Aktivierung im Zugscherversuch bei 23 °C und einer relativen Luftfeuchte von 50 % der auf einem mit 1 g/m2 des Gleitmittels beschichteten Stahlsubstrat bei einer Abzugsgeschwindigkeit von 1 mm/min nicht mehr als 15 %, besonders bevorzugt nicht mehr als 10 %, geringer ist als auf einem nicht mit Gleitmittel beschichteten Stahlsubstrat.
Bevorzugte Kombinationen sind · aktivierbare Klebemassen umfassend Epoxidmonomer und/oder -harz mit Gleitmitteln auf der Basis von mineralischem und/oder synthetischem Öl
• aktivierbare Klebemassen umfassend Ölabsorber mit Gleitmitteln auf der Basis von mineralischem und/oder synthetischem Öl
• aktivierbare Klebemassen umfassend natürlichen oder synthetischen Kautschuk mit Gleitmitteln auf der Basis von mineralischem und/oder synthetischem Öl
• aktivierbare Klebemassen umfassend natürlichen oder synthetischen Kautschuk mit Gleitmitteln aus Flüssigharzen auf der Basis von Kohlenwasserstoffen
• aktivierbare Klebemassen umfassend partikulare Ölabsorber mit Gleitmitteln auf der Basis von Reaktivharzen oder Flüssigharzen
· aktivierbare Klebemassen umfassend zumindest ein Reaktivharz mit einem Gleitmittel aus der gleichen chemischen Gruppe wie das Reaktivharz.
Aus der gleichen chemischen Gruppe bedeutet hier, dass das Gleitmittel reaktive Gruppen aufweist, die auch das Reaktivharz aufweist, beispielsweise zyklische Ether, Hydroxylgruppen, Carbonylgruppen, Amine sowie Vinyl- oder Allylgruppen.
Das aktivierbare, haftklebrige Klebeband kann auch mehrere Schichten aktivierbarer Haftklebemassen umfassen. Diese können gleich oder verschieden sein, bevorzugt sind sie verschieden. So umfasst bevorzugt die erste Seite des Klebebands eine Schicht einer ersten aktivierbaren Haftklebemasse und die zweite Seite des Klebebands eine Schicht einer zweiten aktivierbaren Haftklebemasse. Auch die Dicke der Schichten kann gleich oder verschieden sein. Bevorzugt ist, dass die Schichten verschieden dick sind, da über die Dickenvariation die Haftungseigenschaften zu unterschiedlichen Substraten und das Verhalten gegenüber dem Gleitmittel variabel angepasst werden können.
Die Klebemassen unterscheiden sich bevorzugt durch die Verträglichkeit mit dem Gleitmittel. So ist es bevorzugt, dass die Klebkraft eines 200 μηη dicken Abschnitts der ersten aktivierbaren Haftklebemasse auf der ersten Seite des Klebebands bei 23 °C und einer relativen Luftfeuchte von 50 % auf einem mit 1 g/m2 Öl beschichteten Stahlsubstrat bei einer Abzugsgeschwindigkeit von 300 mm/min nach einer Stunde Lagerung höher ist als 50 % der Klebkraft nach 24 h Lagerung.
Die Klebkraft eines 200 μηη dicken Abschnitts der zweiten aktivierbaren Haftklebemasse auf der zweiten Seite des Klebebands beträgt bevorzugt bei 23 °C und einer relativen Luftfeuchte von 50 % auf einem mit 1 g/m2 Öl beschichteten Stahlsubstrat bei einer Abzugsgeschwindigkeit von 300 mm/min nach einer Stunde Lagerung weniger als 50 %, besonders bevorzugt weniger als 30 % der Klebkraft nach 24 h Lagerung.
Ein großer Kontaktwinkel zeigt eine geringe Benetzbarkeit mit dem Gleitmittel. Dies führt in der Anwendung dazu, dass das Gleitmittel die Klebemasseoberfläche nur teilweise benetzt und somit an den nicht benetzten Stellen eine Haftung zum Substrat zustande kommt. Daher ist es vorteilhaft, dass der Kontaktwinkel des Gleitmittels auf der ersten aktivierbaren Haftklebemasse größer als 30° ist. Der Kontaktwinkel des Gleitmittels auf der zweiten aktivierbaren Haftklebemasse ist bevorzugt kleiner als 30°.
Insgesamt ist es bevorzugt, dass sich der Kontaktwinkel, gemessen zwischen einem Tropfen des Gleitmittels und der unter dem Tropfen liegenden Haftklebemasse zumindest um 10°, bevorzugt um mehr als 20° unterscheidet.
Bei der Verwendung eines Gleitmittels aus der Gruppe der Mineralöle oder synthetischen Öle und Belegung des ersten und zweiten Substrats mit dem Gleitmittel umfassen jeweils für sich bevorzugte Kombinationen zwischen erster und zweiter aktivierbarer Haftklebemasse aktivierbare Haftklebemassen auf der Basis von den jeweils in nachstehender Tabelle 1 angekreuzten Polymeren bzw. Reaktivharzen.
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Tabelle 1
Die Erfindung wird anhand mehrerer Ausführungsbeispiele beschrieben, dabei zeigen:
Fig. 1 einen Vorverbund mit einem auf eine erste Fläche eines ersten Fügeteils aufgebrachten Klebeband,
Fig. 2 den in Fig. 1 hergestellten Vorverbund, der in einer zumindest teilweise tangentialen Bewegung auf eine zweite Fläche eines zweiten Fügeteils aufgebracht wird,
Fig. 3 mit dem erfindungsgemäßen Klebeband verklebte erste und zweite Fügeteile,
Fig. 4a eine vektorielle Aufspaltung der Fügebewegung in eine tangentiale und eine senkreche Komponente mit Bezug auf eine zweite Oberfläche des Klebebands,
Fig. 4b ein zusammengefügtes erstes und zweites Fügeteil.
Die Figuren sind nicht maßstabsgerecht. Fig.1 zeigt ein erstes Fügeteil 1 . Dabei handelt es sich um ein ölbeschichtetes Blech, wie es im Karosseriebau für Automobile verwendet wird. Auf eine erste Fläche 2 des ersten Fügeteils 1 ist ein Klebeband 3 aufgeklebt. Das Aufkleben des Klebebandes 3 auf das erste Fügeteil 1 geschieht in einem ersten Verfahrensschritt. Das Klebeband 3 weist eine erste Seite 4 auf, die auf die erste Fläche 2 des ersten Fügeteils geklebt ist. Die erste Seite des Klebebandes ist mit einer ersten aktivierbaren Haftklebemasse beschichtet. Der Zusammenschluss aus Klebeband 3 und erstem Fügeteil 1 gemäß Fig. 1 wird hier auch als Vorverbund bezeichnet. Die erste Haftklebemasse ist vorzugsweise derart zusammengesetzt, dass das auf dem Blech befindliche Öl schnell aufgenommen oder beim Applizieren verdrängt wird und stellt somit eine Klebeverbindung mit dem ersten Fügeteil 1 her.
In Fig. 2 ist ein zweiter Verfahrensschritt dargestellt. Ein zweites Fügeteil 6 wird in einer Fügebewegung, die eine tangentiale Bewegungskomponente relativ zum ersten Fügeteil 1 enthält, mit dem ersten Fügeteil 1 zusammengefügt. Die Fügebewegung enthält hinsichtlich zumindest eines Bereiches 5 einer zweiten Klebebandseite 7, die der ersten Klebebandseite
4 gegenüberliegt, eine tangentiale Bewegungskomponente in dem Sinne, dass eine zweite Fläche 8 des zweiten Fügeteils 6 sich durch die Fügebewegung mit einer tangentialen Bewegungskomponente zur zweiten Seite 7 des Klebebandes in dem Bereich 5 bewegt.
Die tangentiale Komponente und eine zur zweiten Seite 7 des Klebebandes 3 in dem Bereich
5 senkrechte Komponente der Fügebewegung weisen ein Verhältnis von 0,5, vorzugsweise 1 ,0, besonders bevorzugt von mehr als 4 auf. Die zweite Seite 7 des Klebebands 3 wird durch eine zweite aktivierbare Haftklebemasse ausgebildet. Die zweite Fläche 8 des zweiten Fügeteils 6 wird mit einem nichtwässrigen Gleitmittel erfindungsgemäß beschichtet. Durch die Wirkung des Gleitmittels gleitet die zweite Fläche 8 des zweiten Fügeteils 6 auf der zweiten Seite 7 des Klebebandes 3 entlang, ohne dass das Klebeband 3 verrutscht. Die zweite Seite 7 des Klebebandes 3 haftet also nicht sofort beim ersten Kontakt an der zweiten Fläche 8 des zweiten Fügeteils 6 an.
Fig. 3 zeigt einen dritten Verfahrensschritt, in dem das erste und zweite Fügeteil 1 , 6 und das Klebeband 3 ihre endgültige Position relativ zueinander erreicht haben. In der in Fig. 3 dargestellten Position werden die beiden Haftklebemassen aktiviert und stellen eine feste Klebeverbindung der ersten Fläche 2 des ersten Fügeteils 1 mit der zweiten Fläche 8 des zweiten Fügeteils 6 her. Die zweite Haftklebemasse ist vorzugsweise derart zusammengesetzt, dass sie das auf die zweite Fläche 8 des zweiten Fügeteils 6 aufgebrachte Gleitmittel absorbiert, so dass zwischen den Fügeteilen 1 und 6 eine feste Klebeverbindung nach Aktivieren der Haftklebemassen hergestellt werden kann.
Fig. 4 zeigt in Teil a) zwei Fügeteile 1 und 6, wobei auf dem Fügeteil 1 zwei Klebebänder 3 aufgeklebt sind, so dass ein Vorverbund hergestellt ist. Die zweite Oberfläche 7 der Klebebänder 3 ist mit einem Gleitmittel ausgerüstet. Das zweite Fügeteil 6 wird mit der Fügebewegung 9 an das erste Fügeteil 1 herangeführt. Die Fügebewegung 9 kann in eine Komponente 10 tangential zur zweiten Oberfläche eines Klebebands und in einen Komponente 1 1 senkrecht dazu aufgeteilt werden. Dabei stehen tangentiale und senkrechte Komponente 10 und 1 1 in einem Winkel von 90° zueinander. Das Verhältnis zwischen tangentialer und senkrechter Komponente ist größer als 0,5 und hier insbesondere größer als 4. Durch die Fügebewegung und das anschließende Verkleben mit Aktivierung der aktivierbaren Haftklebemasse werden die zwei Profile 1 und 6 verschachtelt, was in Teil b) der Fig. 4 dargestellt ist.
Tabelle 1 zeigt zunächst bevorzugte Kombinationen einer ersten aktivierbaren Haftklebemasse und einer zweiten aktvierbaren Haftklebemasse. Der Tabelle liegt die Idee zugrunde, die erste aktivierbare Haftklebemasse so zu gestalten, dass sie möglichst schnell auf dem ölbeschichteten Blech klebt, das die erste Fläche 2 des ersten Fügeteils 1 bildet; die erste aktivierbare Haftklebemasse basiert z. B. auf einem Polymer, das auf Synthese- Kautschuk oder Polyolefinen basiert, während als Reaktivharz ein Epoxid gewählt wird.
Die zweite aktivierbare Haftklebemasse ist derart gewählt, dass sie erst mit Verzögerung der zweiten Fläche 8 des zweiten Fügeteils 6, die ebenfalls ein ölbeschichtetes Blech ist, anhaftet, vorzugsweise basiert die zweite Haftklebemasse z. B. auf einem Polyurethan oder Acrylat, während als aktivierbarer Teil wiederum ein Epoxid gewählt wird. Jede Haftklebemasse basiert auf einem viskoelastischen Teil und einem aktivierbaren Teil, wobei der viskoelastische Teil auf einem der oben genannten Polymere basiert und der aktivierbare Teil auf einem Reaktivharz im Sinne der eingangs genannten Definition von„basiert". Kombiniert werden bevorzugt viskoelastische Teile mit viskoelastischen Teilen, reaktive Teile mit reaktiven Teilen oder reaktive Teile mit viskoelastischen Teilen entsprechend Tabelle 1.
Das heißt, dass solange der Reaktivteil der ersten Klebemasse Epoxidharz enthält, das Elastomer der zweiten Klebemasse aus der in Tabelle 1 angegebenen Gruppe bevorzugt frei gewählt wird und auch als Reaktivharz der zweiten Klebemasse jedes Harz aus der angegebenen Gruppe mit Ausnahme von Epoxid bevorzugt ist,
oder dass
erste Klebemassen basierend im viskoelastischen Teil auf einem Polyolefin oder Synthesekautschuk bevorzugt mit zweiten Klebemassen basierend auf einem Polyurethan oder Acrylpolymer kombiniert werden,
oder dass erste Klebemassen basierend im viskoelastischen Teil auf einem Polyolefin oder Synthesekautschuk bevorzugt mit zweiten Klebemassen kombiniert werden, deren Reaktivteil auf Epoxidharz basiert. In Versuchen wurden aktivierbare Haftklebemassen K1 bis K4 hergestellt. Die aktivierbaren Haftklebemassen basieren auf folgenden Rohstoffen:
Verwendete Rohstoffe
Basispolymere
Breon N41 H80 Nitril-Butadien-Kautschuk mit einem Acrylnitrilanteil von 41 % von
Zeon Chemicals (London, UK)
Desmomelt 530 Weitgehend lineares Hydroxylpolyurethan. Desmomelt 530 ist ein stark kristallisierendes, elastisches Polyurethan sehr geringer Thermoplastizität der Firma Bayer MaterialScience. Die
Schmelzenthalpie gemessen mit DSC beträgt 54,7 J/g.
Poly bd R 45 HTLO Hydroxyl-terminiertes Polybutadien der Fa. Cray Valley mit einem
Molekulargewicht Mw von ca. 2800 g/mol und einer
Hydroxylfunktionalität von ca. 2,5
Polyvest MA 75 Maleinsäureanhydrid-funktionalisiertes Polybutadien der Fa.
Evonik mit einem Molekulargewicht Mw von etwa 3000 g/mol und einer Säurezahl von etwa 80 mg KOH/g
Azalt 50/70 Bitumen 50/70 (B65) der Fa. Total
Reaktivharze
Epikote 828 Difunktionelles Bisphenol-A / epichlorhydrin Flüssigepoxid mit
einem Gewicht pro Epoxid von etwa 190 g/eq der Firma
Momentive. Viskosität bei 25 °C von etwa 13 Pa s.
PolyDis PD361 1 Nitrilkautschukmodifiziert.es Epoxidharz auf der Basis von
Bisphenol-F-diglycidylether mit einem Elastomergehalt von 40 % und einem Gewicht pro Epoxid von 550 g/eq der Firma Schill + Seilacher„Struktol". Viskosität bei 25 °C von 10000 Pa s.
PolyDis PD3691 Nitrilkautschukmodifiziert.es Epoxidharz auf der Basis von
Bisphenol-A-diglycidylether mit einem Elastomergehalt von 5% und einem Gewicht pro Epoxid von 205 g/eq der Firma Schill + Seilacher„Struktol". Viskosität bei 25 °C von 300 Pa s. Tactix 556 Dicyclopentadien-Epoxy-Novolak Harz mit einem Gewicht pro
Epoxid von 215 - 235 g/eq und einem Erweichungspunkt von 53 °C der Firma Huntsman.
Härter
Dyhard 100S Latenter Härter der Firma AlzChem für Epoxidsysteme
bestehend aus mikronisiertem Dicyandiamid bei dem 98% der Partikel kleiner 10 μηη sind.
Dyhard UR500 Latenter Uronbeschleuniger für Epoxidsysteme bei dem 98% der
Partikel kleiner 10 μηη sind.
Mahlschwefel 80/90° doppelt raffinierter, löslicher Elementarschwefel mit einem
Reinheitsgehalt von min 99,9 %°der Fa. Avokal
MBTS 2,2' Dibenzothiazyldisulfid der Fa. Weber&Schaer
TEDA Triethylendiamin Crystal der Fa. Trigon (1 ,4- Diazabicyclo[2.2.2.]octan)
Füllstoffe
Weißfeinkalk Calciumoxid CL 90 - Q -90 der Fa. Rheinkalk
Talkum Talkum Pharma M der Fa. Scheruhn, BET-Oberfläche etwa 4,6 m2/g
Printex 60 Furnace-Ruß, Oil-Absorption-No: 1 18, BET-Oberfläche etwa 1 15 m2/g
Die nachfolgende Tabelle zeigt die Zusammensetzung der Gewichtsteile der Klebemassen K1 bis K4 anhand der oben genannten Rohstoffe:
Klebemassen:
Beispiel: K1 K2 K3 K4
Gew. Teile Gew. Teile Gew. Teile Gew. Teile
Breon N41 H80 20 20
Desmomelt 530 20
Epikote 828 80
PolyDis PD361 1 65 30
PolyDis PD3691 15 10 Beispiel: K1 K2 K3 K4
Tactix 556 40
Dyhard 100S 5,56 2,49 3,51
Dyhard UR500 0,56 0,25 0,35
Poly bd R 45 HTLO 28
Polyvest MA 75 15,1
Azalt 50/70 15
Mahlschwefel 80/90° 16
MBTS 1 ,5
Weißfeinkalk 3
Talkum 15
Printex 60 6,1
TEDA 3
Tabelle 2
Die Herstellung der aktivierbaren Haftklebemassen K1 bis K4 erfolgte im Labor durch Lösen des Polymers in Butanon bei 23 °C. Anschließend wurden die Reaktivharze zugegeben. Im Anschluss wurde der Härter unter starker Scherung mittels Rühren zugegeben.
Zur Herstellung von Klebemasseschichten wurden die verschiedenen Klebemassen aus einer Lösung auf einen konventionellen Liner (silikonisierte Polyesterfolie) mittels eines Laborstreichgeräts aufgebracht und getrocknet. Die Klebemassenschichtdicke nach dem Trocknen betrug 200 ± 10 μηη. Die Trocknung erfolgte jeweils zunächst bei RT für zehn Minuten und zehn Minuten bei 105 °C in einem Labortrockenschrank. Die getrockneten Klebemasseschichten wurden jeweils unverzüglich nach dem Trocknen mit einem zweiten Liner (silikonisierte Polyesterfolie mit geringerer Trennkraft) auf der offenen Seite abgedeckt.
Für K5 wurden zunächst zwei Komponenten hergestellt: Die Herstellung der A-Komponente erfolgte in der Weise, dass die aufgeführten Rohstoffe mit Ausnahme des Polyvest MA75 in einem Planetenmischer oder Dissolver zwei Stunden miteinander gemischt wurden. Um ein blasenfreies Produkt zu erhalten, wurde die Mischung während der letzten zehn Minuten des Mischvorganges durch Anlegen eines Unterdrucks von kleiner 0,02 bar (15 Torr) entgast. Man erhielt jeweils eine bei Raumtemperatur weiterverarbeitbare Paste. Die B-Komponente war das Polyvest MA75.
A- und B-Komponente wurden über eine 2-Komponenten-Mischanlage zusammengemischt und sogleich auf einer üblichen Streichanlage auf einem beidseitigen Trennpapier zu einem pastosen Film von 200 μηη Dicke ausgestrichen. Im anschließenden Warmekanaldurchlauf erfolgte bei 70 °C die Vernetzung zur haftklebrigen Schicht.
Gleitmittel: G1 : Ferrocoat 6130 der Fa. Quaker, ein paraffinisches Öl (CAS 64742-65-0) mit einer Viskosität von etwa 150 mPa s
G2: Anticorit PL 3802-39S, Prelube-Öl der Fa. Fuchs auf der Basis naphthenischen Öls (CAS 265-156-6) mit einer Viskosität von etwa 300 mPa s
G3: Wingtack 10 der Fa. Cary Valley, ein aliphatisches Kohlenwasserstoffharz mit einer Viskosität von etwa 30 Pa s
G4: Epikote 828 der Fa. Momentive, ein auf den Diglycidylether des Bisphenol A basierendes Epoxidharz mit einem Epoxyäquivalent von etwa 190 g mit einer Viskosität von etwa 13 Pa s.
G5: Uvacure 1500 der Fa. Cytec, ein zykloaliphatisches Diepoxid (3,4-epoxycyclohexane oder methyl 3,4-epoxycyclohexylcarboxylate) mit einer Viskosität von etwa 275 mPa s. G6: demineralisiertes Wasser, Viskosität etwa 1 mPa s
Bei den Gleitmitteln G1 und G2 handelt es sich um Öle, die typischerweise bei der Herstellung von Automobilen verwendet werden, während die Gleitmittel G3, G4 und G5 vorwiegend aus Bestandteilen aufgebaut sind, die Bestandteile von (aktivierbaren) Haftklebemassen sind und somit durch die Haftklebemasse leichter aufgenommen werden können. Dabei handelt es sich bei G3 um ein nicht reaktives Harz, während es sich bei den Gleitmitteln G4 und G5 um Reaktivharze handelt. Als Vergleichssubstanz aus dem Stand der Technik wurde Wasser (G6) gewählt.
Messwerte:
Beispiel: K1 K2 K3 K4
Klebkraft sofort, ungehärtet
5,0 12,1 6,7 2,6
(Stahl) / N cm"1
Klebkraft nach 24 h, ungehärtet
(Stahl mit Gleitmittel G1 ) 4,2 4,5 2,8 2,1
/ N cm"1
Klebkraft nach 1 h, ungehärtet
2,2 1 ,3 0,1 1 ,8
(Stahl mit G1 ) / N cm"1
Dynamischer Schertest (Stahl)
13 12 31 12
/ MPa
Tabelle 3
Die in Tabelle 3 aufgezeigten Klebekräfte der nicht ausgehärteten Klebebänder wurden analog ISO 29862 (Methode 3) bei 23 °C und 50 % relativer Luftfeuchte bei einer Abzugsgeschwindigkeit von 300 mm/min und einem Abzugswinkel von 180° bestimmt. Die Dicke der Klebstoffschicht betrug dabei jeweils 200 μηη. Als Verstärkungsfolie wurde eine geätzte PET-Folie mit einer Dicke von 50 μηη verwendet, wie sie von der Fa. Coveme (Italien) erhältlich ist.
Als Substrat wurden Stahlplatten entsprechend der Norm verwendet. Fallweise wurden diese mit Gleitmittel in einer Menge von etwa 1 g/m2 beschichtet. Die Verklebung des Messstreifens wurde mittels einer Anrollmaschine bei einer Temperatur von 23 °C vorgenommen. Die Klebebänder wurden sofort nach der Applikation abgezogen oder nach einer Lagerzeit von einer bzw. 24 h. Der Messwert (in N/cm) ergab sich als Mittelwert aus drei Einzelmessungen.
Bei der Bestimmung der Klebkraft auf beölten Stahlsubstraten wurde ein paraffinisches Öl der Viskosität von etwa 300 mPa s verwendet (Ferrocoat 6130). Der in Tabelle 3 dargestellte dynamische Scherwert wurde im Zugscherversuch bestimmt. Als Kenngröße für die Qualität der erzielten Verklebung wurde die Verklebungsfestigkeit eines nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Verbunds für die unterschiedlichen Klebebänder und Gleitmittel ermittelt. Hierzu wurde die Verklebungsfestigkeit in einem dynamischen Zugscherversuch in Anlehnung DIN-EN 1465 bei 23 °C und 50 % rF für eine Prüfgeschwindigkeit von 1 mm/min jeweils quantitativ bestimmt (Ergebnisse in N/mm2 = MPa).
Als Prüfstäbe kamen solche aus Stahl zum Einsatz, welche vor der Verklebung mit Aceton gereinigt wurden. Das Gleitmittel wurde, wo verwendet, durch Tauchen des Prüfstabs in eine Lösung des Gleitmittels auf einen der Prüfkörper aufgetragen. Die Lösungen wurden so eingestellt, dass sich eine Schicht von etwa 1 g/m2 des Gleitmittels abschied. Die Schichtdicken der Klebebänder betrugen jeweils etwa 200 μηη. Nach dem Fügen wurden die verklebten Prüfkörper 24 Stunden bei 23 °C gelagert und sodann 30 min bei 180 °C ausgehärtet. Angegeben ist der Mittelwert aus drei Messungen. Der in Tabelle 3 dargestellte Randwinkel oder Benetzungswinkel wurde mittels einer weiteren gängigen Prüfmethode ermittelt. Gemessen wurde der statische Kontaktwinkel des Gleitmittels in Anlehnung an DIN EN 828, wobei hier ein Tropfenvolumen von etwa 4 μΙ gewählt wurde. Die Messung wurde bei einer Temperatur von 23 °C vorgenommen. Angegeben wird hier der gemittelte Benetzungswinkel aus drei Messungen.
Entsprechend der Norm wurde die Messung des Kontaktwinkels ca. 10 s nach Beendigung des Dosierens vorgenommen. Tabelle 3 zeigt, dass die Klebkraft, durch die Verwendung des Gleitmittels G1 , für das die Versuche durchgeführt wurden, nach 24 Stunden bzw. nach einer Stunde durchweg geringer ist, die Abnahme aber sehr davon abhängt, welche Klebemasse verwendet wurde. Die Klebemassen K1 und K4 nehmen das Öl vergleichsweise schnell auf, so dass nach einer Stunde Lagerung die Klebkraft höher ist als 50 % der Klebkraft nach 24 h Lagerung, während die Klebemassen K2 und K3 das Öl langsamer aufnehmen, so dass die Klebkraft nach einer Stunde Lagerung nicht höher ist als 30 % der Klebkraft nach 24 h Lagerung. Bevorzugt würden demnach die Klebemassen K1 oder K4 für die erste Seite 4 eines Klebebands 3 zur Verklebung zweier beölter Bleche 1 und 6 gewählt, während die Klebemassen K2 oder K3 für die zweite Seite 7 des Klebebands 3 gewählt würden. Trotz des langsameren Aufbaus der Klebkraft bei den Klebemassen K2 und K3 wird die nach der Aktivierung erreichte Scherfestigkeit wie bei den Klebemassen K1 und K4 durch das Gleitmittel nur geringfügig beeinträchtigt, insbesondere wird die Scherfestigkeit um nicht mehr als 15 % reduziert, bei K2, K3 und K4 sogar um weniger als 10 %. Wesentlich ist die Beurteilung der Gleitfähigkeit der verschiedenen Gleitmittel G1 bis G6, die auf die Klebemassen K1 bis K4 aufgebracht wurden. Dabei wurde folgender Versuchsaufbau gewählt:
Zur Simulation des Gleitens bei einem tangentialen Fügeverfahren wurden im Labor bei 23 °C und 50 % relativer Luftfeuchte 25 x 25 mm2 große Abschnitte der hergestellten Klebemasseschichten mit ihrer ersten Seite auf eine saubere Stahlplatte laminiert. Unmittelbar nachfolgend wurde eine zweite Stahlplatte, welche mit etwa 2 g/m2 des Gleitmittels beschichtet war, vertikal auf die zweite Seite des Klebebandabschnitts appliziert und ca. 1 s mit einer Kraft von etwa 10 N angedrückt. Sofort danach wurden die Stahlplatten manuell in einer tangentialen Bewegung gegeneinander bewegt, um die Gleitfähigkeit zu ermitteln. Ein Gleiten mit wenig Kraftaufwand wurde mit sehr gut (++) beurteilt, ein Gleiten mit wenig Kraftaufwand aber auftretendem Losbrechmoment mit gut (+), ein Gleiten mit mäßigem Kraftaufwand und höherem Losbrechmoment mit zufriedenstellend (o), ein Gleiten mit hohem Kraftaufwand mit ausreichend (-), ein Haften mit sehr schlecht (-). Da Gleitmittel G6 auch mit Tensidzugabe nicht homogen auf die Stahlplatte beschichtet werden konnte, wurde auf die zweite Seite der Klebemasse ein etwa 0,1 ml großer Tropfen des Gleitmittels appliziert. Durch das Anpressen der hier unbehandelten zweiten Stahlplatte wurde der Gleitmitteltropfen auf der zweiten Klebebandoberfläche verteilt.
Folgende Tabelle fasst das Ergebnis zusammen:
Tabelle 4 (Gleitfähigkeit: ++ sehr leicht, kein Losbrechmoment, + leicht, geringes Losbrechmoment, 0 mäßig, höheres Losbrechmoment, - hoch,— Haftung, kein Gleiten möglich)
Zunächst wurde bereits bei der Probenpräparation deutlich, dass Wasser hier als Gleitmittel ungeeignet ist, da es sich weder auf dem Substrat noch auf der zweiten Klebebandoberfläche homogen verteilen ließ. Vorteilhaft waren hier Gleitmittel mit einem Kontaktwinkel auf der Klebemasse von weniger als 60°, da sich bei diesen ein homogener Film leichter herstellen ließ. Ebenfalls vorteilhaft wirkt sich eine Viskosität oberhalb derer von Wasser (> 5 mPa s), insbesondere eine Viskosität oberhalb von 100 mPa s, aus. Beim in der beschriebenen Variante durchgeführten Versuch zeigte das Wasser keine Gleitwirkung, es wurde aus der Klebefuge herausgepresst, und die Klebeflächen hafteten aneinander.
Es wird deutlich, dass die niedrigviskosen nichtwässrigen Gleitmittel G1 , G2 und G5 hervorragende Gleiteigenschaften aufweisen. Die Gleitmittel G3 und G4 mit einer Viskosität oberhalb von 10 Pa s zeigen gute Gleiteigenschaften, die aber erst nach einem Losbrechmoment eintreten, womit sie im erfindungsgemäßen Rahmen liegen. Gleichzeitig wurde am Beispiel von G1 nachgewiesen, dass das Gleitmittel von den Klebemassen K1 , K2 und K4 sehr gut vertragen wird und bereits nach kurzer Zeit Klebkräfte aufgebaut werden. Von der Klebemasse K4 wird das Gleitmittel schneller resorbiert, was zu relativ hohen Klebkräften nach einer Stunde führt. Dies wirkt sich aber noch nicht negativ auf die Gleitfähigkeit aus. Von der Klebemasse K3 wird das Gleitmittel langsamer resorbiert, führt aber ebenfalls nur zu einem geringen Verlust an Scherfestigkeit.
Der Unterschied in der Resorptionsgeschwindigkeit wurde in der Verklebung eines aus einer Schicht K3 und einer Schicht K4 bestehenden zweilagigen Klebebands genutzt. Die erste Seite des Klebebands mit der Klebemasse K4 wurde analog zum Gleitfähigkeitstest auf eine hier mit 2 g/m2 mit dem Gleitmittel G1 ausgerüstete Stahlplatte laminiert und eine Minute unter o.g. Laborbedingungen gelagert. Dann wurde der Gleitfähigkeitstest, wie oben beschrieben, mit dem Gleitmittel G1 weitergeführt. Bei der tangentialen Bewegung zeigte sich ein sehr gutes Gleiten auf der Oberfläche der Klebemasse K3, während die Klebemasse K4 bereits ausreichend auf der ebenfalls beölten Oberfläche des ersten Substrats haftete, so dass dort keine Verschiebung des Klebebandabschnitts auftrat.
Bezugszeichenliste
1 erstes Fügeteil
2 erste Fläche des ersten Fügeteils
3 Klebeband
4 erste Seite des Klebebandes
5 Bereich
6 zweites Fügeteil
7 zweite Seite des Klebebandes
8 zweite Fläche des zweiten Fügeteils
9 Fügebewegung
10 Komponente der Fügebewegung tangential zur zweiten Seite des Klebebands
1 1 Komponente der Fügebewegung senkrecht zur zweiten Seite des Klebebands

Claims

Patentansprüche
1 . Fügeverfahren, indem
eine erste Fläche (2) eines ersten Fügeteils (1 ) und eine zweite Fläche (8) eines zweiten Fügeteils (6) miteinander verklebt werden, indem
ein Klebeband (3) mit einer ersten Seite (4) und einer zweiten Seite (7) zur Verfügung gestellt wird und auf der ersten Seite (4) eine erste aktivierbare Klebemasse und auf der zweiten Seite (7) eine zweite aktivierbare Klebemasse angeordnet ist, die eine aktivierbare Haftklebemasse ist,
die erste Seite (4) des Klebebandes (3) mit der ersten Fläche (2) des ersten Fügeteils (1 ) in Kontakt gebracht wird und ein Vorverbund hergestellt wird,
die zweite Fläche (8) des zweiten Fügeteils (6) in einer Fügebewegung an die zweite Seite (7) des Klebebandes (3) gefügt wird und die Fügebewegung eine tangentiale und eine senkrechte Komponente bezüglich der zweiten Seite (7) des Klebebandes (3) aufweist und ein Verhältnis zwischen tangentialer und senkrechter Komponente größer als 0,5 beträgt,
dadurch gekennzeichnet, dass ein Kontaktbereich zwischen zweiter Fläche (8) des zweiten Fügeteils (6) und zweiter Seite (7) des Klebebandes (3) mit einem
nichtwässrigen Gleitmittel versehen wird, welches bei Raumtemperatur als Fluid vorliegt und dessen dynamische Viskosität bei wenigstens 5 mPa s liegt.
2. Fügeverfahren nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass das Gleitmittel aus der Gruppe gewählt wird: Öle, Fette, Vaseline, Hotmeltschmierstoffe, niedermolekulare Polymere, Weichmacher,
Flüssigharze, Reaktivharze, Polyole, Fettsäuren und deren Ester sowie Silikonöle.
3. Fügeverfahren, indem
eine erste Fläche (2) eines ersten Fügeteils (1 ) und eine zweite Fläche (8) eines zweiten Fügeteils (6) miteinander verklebt werden, indem
ein Klebeband (3) mit einer ersten Seite (4) und einer zweiten Seite (7) zur Verfügung gestellt wird und auf der ersten Seite (4) eine erste aktivierbare Klebemasse und auf der zweiten Seite (7) eine zweite aktivierbare Klebemasse angeordnet ist, die eine aktivierbare Haftklebemasse ist,
die erste Seite (4) des Klebebandes (3) mit der ersten Fläche (2) des ersten Fügeteils (1 ) in Kontakt gebracht wird und ein Vorverbund hergestellt wird, die zweite Fläche (8) des zweiten Fügeteils (6) in einer Fügebewegung an die zweite Seite (7) des Klebebandes (3) gefügt wird und die Fügebewegung eine tangentiale und eine senkrechte Komponente bezüglich der zweiten Seite (7) des Klebebandes (3) aufweist und ein Verhältnis zwischen tangentialer und senkrechter Komponente größer als 0,5 beträgt,
dadurch gekennzeichnet, dass ein Kontaktbereich zwischen zweiter Fläche (8) des zweiten Fügeteils (6) und zweiter Seite (7) des Klebebandes (3) mit einem
nichtwässrigen Gleitmittel versehen wird, welches aus der Gruppe gewählt wird: Fette, Vaseline, Hotmeltschmierstoffe, niedermolekulare Polymere, Weichmacher,
Reaktivharze, Polyole, Fettsäuren und deren Ester.
4. Fügeverfahren nach Anspruch 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, dass ein Verhältnis zwischen tangentialer und senkrechter Komponente der Fügebewegung größer als 1 , vorzugsweise größer als 4, gewählt wird.
5. Fügeverfahren nach Anspruch 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Klebemasse der zweiten Seite (7) des Klebebandes (3) aktiviert wird.
6. Fügeverfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass auf die erste Seite (4) des Klebebandes (3) die erste aktivierbare Klebemasse aufgebracht wird und auf die zweite Seite (7) die zweite aktivierbare Klebemasse aufgebracht wird und die erste aktivierbare Klebemasse schneller auf einer ölbeschichteten ersten Fläche (2) des ersten Fügeteils (1 ) klebt als die zweite aktivierbare Klebemasse auf der zweiten Fläche (8) des zweiten Fügeteils (6).
7. Fügeverfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die erste bzw. zweite Fläche (2, 8) eines ersten und zweiten Fügeteils (1 , 6) zunächst mit dem Gleitmittel beschichtet werden und dann miteinander verklebt werden.
8. Fügeverfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die zweite aktivierbare Klebemasse auf der zweiten Seite des Klebebands in einer Dicke von 200 μηη aufgetragen eine Klebkraft auf einem mit 1 g/m2 Öl beschichteten Stahlsubstrat bei einer Abzugsgeschwindigkeit von 300 mm/min nach einer Stunde Lagerung bei 23 °C und einer relativen Luftfeuchte von 50 % von weniger als 50 %, besonders bevorzugt weniger als 30 % der Klebkraft nach 24 h Lagerung aufweist.
9. Fügeverfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die zweite aktivierbare Klebemasse ein Basispolymer und ein Reaktivharz umfasst.
10. Fügeverfahren nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, dass das Basispolymer ein Elastomer aus der Gruppe gewählt wird: Acrylat, Methacrylat, Polyurethan, Naturkautschuk, Synthesekautschuk wie Butyl-, (Iso)Butyl-, Nitril- oder Butadien-, Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuke, Styrolblockcopolymere mit einem Elastomerblock aus ungesättigten oder teilweise oder vollständig hydrierten Polydienblöcken, umfassend Polybutadien, Polyisopren,
Poly(iso)butylen oder Copolymere aus diesen, Polyolefine, Fluorpolymere, Silikone, Polyamide, insbesondere deren elastische Copolymere, oder Polyhydroxyether, umfassend Phenoxyharze.
1 1 . Fügeverfahren nach einem der Ansprüche 9 oder 10,
dadurch gekennzeichnet, dass das Reaktivharz Konstituent für ein Polymer aus der Gruppe: Polyepoxide, Polyester, Polyether, Polyurethane, phenolharz-, kresol- oder novolakbasierte Polymere, Polysulfide, Polysiloxane oder Acrylpolymere (Acryl, Methacryl) ist.
12. Fügeverfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass das Klebeband (3) eine Trägerschicht aufweist, die aus der Gruppe gewählt wird: Polyethylen, Polypropylen, orientiertes Polypropylen (OPP), Cyclische Olefin Copolymere (COC), Polyvinylchlorid (PVC), Polyester,
Polyethylenterephthalat (PET), Poylethylennaphthalat (PEN), Ethylenvinylalkohol (EVOH), Polyvinylidenchlorid (PVDC), Polyvinylidenfluorid (PVDF), Polyacrylnitril (PAN), Polycarbonat (PC), Polyamid (PA), Polyethersulfon (PES) oder Polyimid (PI).
13. Fügeverfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass für die erste und/oder zweite Klebemasse ein
Ölabsorber aus der Gruppe gewählt wird: Schichtsilikate, Zeolithe, Silica, Graphite, Kalk, Polymere, Cellulose und deren Derivate, Aerogel, Polyurethan, Polyolefine, Acrylat-Nitril-Alkohol-Polymere, Urethane-Isocyanate-Alkohol-Polymere, Perlite, Seidenpflanzen, Torf, Stroh und Kautschuk.
14. Fügeverfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass das Gleitmittel zunächst auf die zweite Seite (7) des Klebebands (3) aufgebracht wird und die zweite Seite (7) des Klebebandes (3) danach mit der zweiten Fläche (8) des zweiten Fügeteils (6) in Kontakt gebracht wird.
15. Fügeverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13,
dadurch gekennzeichnet, dass das Gleitmittel zunächst auf der zweiten Fläche (8) des zweiten Fügeteils (6) aufgebracht wird und danach mit der zweiten Seite (7) des Klebebands (3) in Kontakt gebracht wird.
16. Fügeverfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass das Gleitmittel verwendet wird, das bei
Umgebungsdruck eine Siedetemperatur von mehr als 120 °C, insbesondere mehr als 150 °C und ganz besonders mehr als 200 °C aufweist.
17. Fügeverfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass das Gleitmittel verwendet wird, das eine dynamische Viskosität von mehr als 100 mPa s, bei einer Messtemperatur von 25 °C und einer Schergeschwindigkeit von 1 s"1 aufweist.
18. Fügeverfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass das Gleitmittel verwendet wird, dessen statischer Kontaktwinkel auf der zweiten Klebemasse kleiner gleich 60° beträgt, gemessen bei 23 °C und 50 % relativer Luftfeuchtigkeit, insbesondere kleiner gleich 40°, besonders bevorzugt kleiner gleich 15°, beträgt.
19. Fügeverfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass das Gleitmittel mit einer dynamischen Viskosität von kleiner gleich 10 Pa s verwendet wird.
20. Fügeverfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass ein Kontaktwinkel des Gleitmittels auf der ersten aktivierbaren Klebemasse größer als 30° ist und/oder der Kontaktwinkel des
Gleitmittels auf der zweiten aktivierbaren Klebemasse bevorzugt kleiner ist als 30°.
21 . Fügeverfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass sich die Kontaktwinkel, gemessen zwischen einem Tropfen des Gleitmittels und der unter dem Tropfen liegenden ersten und zweiten Klebemasse zumindest um 10°, bevorzugt um mehr als 20° unterscheiden.
22. Fügeverfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass das Gleitmittel aus der Gruppe gewählt wird: Mineralöl, paraffinisches Öl und naphthenisches Öl, synthetisches Öl, Silikonöl, aus der Gruppe Korrosionsschutzöl und Umformöl oder aus der Gruppe flüssiges Klebeharz und Reaktivharz.
23. Fügeverfahren nach Anspruch 22,
dadurch gekennzeichnet, dass das Korrosionsschutzöl aus der Gruppe Prelube, Hotmelt, Spot lubricant gewählt wird.
24. Fügeverfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche ,
dadurch gekennzeichnet, dass die aktivierbaren Klebemassen und das Gleitmittel aus nachfolgenden Kombinationen gewählt werden:
• aktivierbare Klebemassen umfassend Epoxidmonomer und/oder -harz mit Gleitmitteln auf der Basis von mineralischem und/oder synthetischem Öl ,
• aktivierbare Klebemassen umfassend Ölabsorber mit Gleitmitteln auf der Basis von mineralischem und/oder synthetischem Öl,
• aktivierbare Klebemassen umfassend natürlichen oder synthetischen Kautschuk mit Gleitmitteln auf der Basis von mineralischem und/oder synthetischem Öl,
• aktivierbare Klebemassen umfassend natürlichen oder synthetischen Kautschuk mit Gleitmitteln aus Flüssigharzen auf der Basis von Kohlenwasserstoffen,
• aktivierbare Klebemassen umfassend partikulare Ölabsorber mit Gleitmitteln auf der Basis von Reaktivharzen oder Flüssigharzen,
• aktivierbare Klebemassen umfassend zumindest ein Reaktivharz mit einem Gleitmittel aus der gleichen chemischen Gruppe wie das Reaktivharz.
25. Fügeverfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass ein Gleitmittel verwendet wird, das eine Komponente aus der gleichen chemischen Gruppe enthält, die auch bei der Formulierung der an der zweiten Seite (7) angeordneten zweiten Klebemasse verwendet wird, oder aus der Gruppe niedermolekulare Polymere, Flüssigharze, Reaktivharze, Absorber.
26. Fügeverfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass das Gleitmittel in einer Menge zwischen 0,1 und 10 g/m2, bevorzugt zwischen 0,5 und 5 g/m2, aufgetragen wird.
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