EP3548409A1 - Applikator für plasmainitiierbare klebebänder mit faltmechanismus - Google Patents

Applikator für plasmainitiierbare klebebänder mit faltmechanismus

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Publication number
EP3548409A1
EP3548409A1 EP17811516.8A EP17811516A EP3548409A1 EP 3548409 A1 EP3548409 A1 EP 3548409A1 EP 17811516 A EP17811516 A EP 17811516A EP 3548409 A1 EP3548409 A1 EP 3548409A1
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EP
European Patent Office
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adhesive tape
reactive
adhesive
folded
applicator
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP17811516.8A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Marcel Hähnel
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Tesa SE
Original Assignee
Tesa SE
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Filing date
Publication date
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B65H35/0006—Article or web delivery apparatus incorporating cutting or line-perforating devices
    • B65H35/002—Hand-held or table apparatus
    • B65H35/0026—Hand-held or table apparatus for delivering pressure-sensitive adhesive tape
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    • B65H37/06—Article or web delivery apparatus incorporating devices for performing specified auxiliary operations for folding
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    • C09J2301/40—Additional features of adhesives in the form of films or foils characterized by the presence of essential components
    • C09J2301/416—Additional features of adhesives in the form of films or foils characterized by the presence of essential components use of irradiation

Definitions

  • the invention relates to an applicator for an adhesive tape and to a method for producing a folded adhesive tape from an adhesive tape.
  • adhesive tapes are well known in the art.
  • adhesive joints must also be able to bridge distances between parts to be joined by a few millimeters.
  • Many applications also require 2-component adhesive systems.
  • the object of the invention is therefore to provide an applicator with a plasma unit for a folded 1-component, plasma-initiated adhesive tape and a method for producing a plasma-invisible, folded adhesive tape.
  • the invention combines, on the one hand, a method for activating adhesive layers of an adhesive tape by means of plasmas and, on the other hand, subsequent and / or subsequent folding of the adhesive tape into a folded and thus thicker adhesive tape.
  • the folded adhesive tape applicator of the invention with a 1-component plasma-initiable adhesive system comprises an adhesive tape roll having an adhesive tape comprising an adhesive film having a reactive adhesive component and a reactive exterior, a feeder, a plasma source with a reactive gas enriched in a process gas reactive outside of the adhesive layer is directed, wherein the adhesive layer comprises at least one substance which initiates a initiated by the reactive adhesive component on the reactive outside of the adhesive film of the unwound adhesive tape to form an activated adhesive tape crosslinking reaction and activates the adhesive layer, and in the running direction of the activated adhesive tape Folding device for the activated adhesive tape arranged downstream of the feed device and plasma source for producing the folded adhesive tape.
  • an adhesive tape is here understood a flat structure with a longitudinal extent that clearly, d. H. the multiple, is greater than a width and a height, wherein the width of the adhesive tape also clearly, d. H. a multiple, may be greater than the height of the tape.
  • the adhesive tape may comprise a liner, which is a carrier layer which stabilizes the tape, but it may also have two layers of liners or possibly even more liner layers.
  • the liner is preferably made of siliconized polyester or siliconized paper, sometimes also siliconized or non-siliconized polyolefin.
  • the adhesive film of the adhesive tape may be mono- or multi-layered, essential to the invention here is that the adhesive film comprises or is formed by the adhesive component, which is initially unpolymerized, uncrosslinked or not fully crosslinked, but may well be tacky and its full Crosslinking, ie curing / curing and their solid adhesive bond with a Fügeteilober Structure is only generated by the fact that the adhesive component is activated by the action of the plasma.
  • activating is meant here that a polyreaction is initiated in the adhesive.
  • the polyreaction begins on the outside of the adhesive layer that the plasma first encounters and continues into the adhesive layer. In this case, the polyreaction is initiated in particular directly on the outer surface and to a decreasing extent also in increasing distance from the outer side in the interior of the adhesive layer.
  • the duration of the polyreaction is such that the adhesive tape can still be folded after initiation of the polyreaction and the folded adhesive tape thus has a greater thickness than the adhesive tape and the folded adhesive tape can then be applied to an adherend surface in order to bridge large gaps between To serve joining components and hardens completely only after application to the adherend surface.
  • the adhesive tape comprises an adhesive with a reactive adhesive component
  • the reactive adhesive component comprises a polymeric film former matrix, at least one reactive monomer or reactive resin and at least one initiator, in particular a radical initiator.
  • the film former matrix preferably comprises a thermoplastic polymer selected from the group consisting of a polyester or copolyester, a polyamide or copolyamide, a polyacrylic acid ester, an acrylic acid ester copolymer, a polymethacrylic acid ester, a methacrylic acid ester copolymer, thermoplastic polyurethanes and chemically or physically crosslinked substances of the abovementioned compounds ,
  • the activator is formed from an amine, a dihydropyridine derivative, a transition metal salt or a transition metal complex.
  • the initiator is formed by the reactive plasma components.
  • the folding device of the applicator comprises a stripper for the liner or for a liner residue, wherein the Puller may consist of several individual peeling, each deduct a liner residue from the tape and thus successively different liner residues can be removed from the tape.
  • the folding device may also comprise a plurality of individual folding devices, so that with it the adhesive tape can be folded several times, simply, twice or even in any higher number along a longitudinally extending fold line.
  • the individual folding devices and peeling devices can also be arranged alternately.
  • the adhesive tape is first folded once, then a first liner residue is removed from the simply folded adhesive tape, the adhesive tape is possibly folded a second time and a second liner residue is peeled off from the doubly folded adhesive tape; this process can in principle be repeated as often as desired.
  • the applicator on a handle and the applicator is manageable.
  • the adhesive film comprises at least one polymeric film former matrix, at least one reactive monomer or reactive resin, at least one initiator, in particular a free-radical initiator, while the further adhesive film comprises a polymer film former matrix, at least one reactive monomer or reactive resin and at least one activator.
  • the individual terms are defined below as used herein.
  • the method is particularly suitable for carrying out with one of the abovementioned applicators.
  • an end section of an adhesive tape comprising an adhesive film with a reactive adhesive component and a reactive outer side is preferably unwound from the adhesive tape roll and fed by means of a feed device.
  • the adhesive film is activated.
  • the adhesive tape is folded by means of a folding device.
  • the adhesive tape is folded at least once along a longitudinally extending fold line. It can be folded once, twice or in any higher number, whereby the thickness of the adhesive tape of a desired predetermined thickness can be adjusted. Between the individual folding steps, further plasma treatments can take place on one or the other side of the already partially folded adhesive tape.
  • the thickness of the folded adhesive tape is preferably adapted to a gap width of two parts to be joined.
  • the folded adhesive tape has a thickness corresponding to an integer number of superimposed adhesive layers.
  • the adhesive tape is folded at each fold along a longitudinal fold line, after or prior to each folding process liner residues can be removed by means of a peeling device from the folded adhesive tape.
  • Suitable film former matrices for use in the present invention are preferably selected from the following list: a thermoplastic polymer such as a polyester or copolyester, a polyamide or copolyamide, a polyacrylic acid ester, an acrylic acid ester copolymer, polyurea, a polymethacrylic acid ester, a methacrylic acid ester Copolymer, thermoplastic polyurethanes and chemically or physically crosslinked substances of the aforementioned compounds.
  • a thermoplastic polymer such as a polyester or copolyester, a polyamide or copolyamide, a polyacrylic acid ester, an acrylic acid ester copolymer, polyurea, a polymethacrylic acid ester, a methacrylic acid ester Copolymer, thermoplastic polyurethanes and chemically or physically crosslinked substances of the aforementioned compounds.
  • a thermoplastic polymer such as a polyester or copolyester, a polyamide or copolyamide, a poly
  • thermoplastic elastomers are conceivable solely or in admixture as a polymeric film-forming matrix. Preference is given to thermoplastic polymers, in particular semicrystalline.
  • thermoplastic polymers with softening temperatures less than 100 ° C.
  • softening point stands for the temperature at which the thermoplastic granules stick to themselves.
  • component of the polymeric film former matrix is a semicrystalline thermoplastic polymer, it most preferably has a glass transition temperature of at most 25 ° C., preferably at most 0 ° C., in addition to its softening temperature (which is associated with the melting of the crystallites).
  • thermoplastic polyurethane In a preferred embodiment of the invention, a thermoplastic polyurethane is used.
  • the thermoplastic polyurethane has a softening temperature of less than 100 ° C, especially less than 80 ° C.
  • Desmomelt 530® is used as a polymeric film former matrix commercially available from Bayer Material Science AG, 51358 Leverkusen, Germany. Desmomelt 530® is a hydroxyl-terminated, largely linear, thermoplastic, highly crystallizing polyurethane elastomer.
  • the amount of the polymeric film-forming matrix according to the invention is in the range of about 20 to 80 wt .-%, preferably about 30 to 50 wt .-%, based on the total mixture of the components of the reactive adhesive film 30. Most preferably 35 to 45 wt .-%, preferably about 40 wt .-% of the polymeric film former matrix, based on the total mixture of the components of the reactive adhesive film 30 used.
  • the total mixture of the constituents of the reactive adhesive film 30 here stands for the total amount of the polymeric film former matrix (a) used, the reactive monomers or reactive resins (b), the reagent (c) and other optional components which are used as the sum (in wt .-%).
  • the reactive monomer or resin is meant to be a monomer or resin which is particularly capable of radical polymerization.
  • a suitable reactive monomer is selected from the group consisting of acrylic acid, acrylic acid esters, methacrylic acid, methacrylic acid esters, vinyl compounds and / or oligomeric or polymeric compounds having carbon-carbon double bonds.
  • the reactive monomer is one or more members selected from the group consisting of: methyl methacrylate (CAS No. 80-62-6), methacrylic acid (CAS No. 79-41 -4), cyclohexyl methacrylate (CAS) No. 101-43-9), tetrahydrofurfuryl methacrylate (CAS No. 2455-24-5), 2-phenoxyethyl methacrylate (CAS No. 10595-06-9), di- (ethylene glycol) methyl ether methacrylate (CAS No. 45103-58-0) and / or ethylene glycol dimethacrylate (CAS No. 97-90-5).
  • the reactive adhesive film 30 comprises a mixture of cyclohexyl methacrylate, tetrahydrofurfuryl methacrylate, methacrylic acid and ethylene glycol dimethacrylate as the reactive monomers to be polymerized.
  • the reactive adhesive film 30 contains a mixture of methyl methacrylate, methacrylic acid and ethylene glycol dimethacrylate as reactive monomers to be polymerized.
  • the reactive adhesive film 30 contains a mixture of 2-phenoxyethyl methacrylate and ethylene glycol dimethacrylate as the reactive monomers to be polymerized. In a further preferred embodiment of the invention, the reactive adhesive film 30 contains a mixture of di (ethylene glycol) methyl ether methacrylate and ethylene glycol dimethacrylate as reactive monomers to be polymerized.
  • reactive resin (s) it is possible to select oligomeric mono-, di-, tri- and higher-functionalized (meth) acrylates. Very advantageously, these are used in admixture with at least one reactive monomer one or more monomers from the group consisting of acrylic acid, acrylic acid esters, methacrylic acid, methacrylic acid esters, vinyl compounds.
  • thermoplastic polyurethane such as Desmomelt 530® as a polymeric film former matrix according to the invention.
  • the amount of the reactive monomer (s) of the reactive resin (s) ranges from about 20 to 80% by weight, preferably from about 40 to 60% by weight, based on the total composition of the reactive adhesive film 30 components. Most preferably, about 40 to 50 weight percent of the reactive monomer (s) / reactive resin (s) based on the total blend of the reactive adhesive film 30 components is employed.
  • the total mixture of the constituents of the reactive adhesive film 30 here stands for the total amount of the polymeric film former matrix (a) used, the reactive monomers or reactive resins (b), the reagent (c) and other optional components which are used as the sum (in wt .-%).
  • activator stands for a compound that enables or accelerates the polymerization process even at very low concentrations. Activators can also be called accelerators or accelerators.
  • an activator is added to the adhesive film 7.
  • Suitable activators for use in the present invention when a radically polymerizable system is to be activated are, for example, selected from the group consisting of an amine, a dihydropyridine derivative, a transition metal salt or a transition metal complex.
  • tertiary amines are used to activate the radical-forming substance.
  • At least one of the catalytically active substances is selected from the group consisting of metal phthalocyanines and metalloporphyrins. All become advantageous used catalytically active substances selected from metal phthalocyanines and / or metalloporphyrins.
  • the metals of the metal phthalocyanines are selected from the group consisting of iron, cobalt, copper, nickel, aluminum, magnesium, manganese, tin, zinc.
  • the metals of the metalloporphyrins are selected from the group consisting of iron, cobalt, copper, nickel, aluminum, magnesium, manganese, tin, zinc.
  • iron (II) phthalocyanine [C32H16FeN8] (CAS No. 132-16-1) is used as catalytically active substance - in particular exclusively, but also possible in combination with one or more further metal phthalocyanines and / or one or more other metal porphyrins - used as a catalytically active substance.
  • An advantageous combination of catalytically active substances is, for example, those of iron phthalocyanine and one or more iron porphyrins.
  • crosslinker refers to chemical compounds capable of providing linear molecular chains with reactive functional groups to allow the two-dimensional structures to form three-dimensionally crosslinked structures through the formation of intermolecular bridges.
  • crosslinkers are chemical compounds which have two or more identical or different functional groups within the molecule or at the two molecule ends and consequently can crosslink together molecules of identical or different structures.
  • a crosslinker can react with the reactive monomer or reactive resin as defined above, without resulting in polymerization in the true sense.
  • a crosslinker can be incorporated into the polymer network.
  • the substances reactive in radical polyreactions are used in a film image matrix, so that an adhesive, comprising at least the matrix and the adhesive, results.
  • the film former matrix can be formed very advantageously by a polymer, that is, as a polymeric film former matrix.
  • the Matrix are the reactive monomers containing catalytically active substances, as well as any other constituents of the adhesive.
  • the matrix contains exclusively the reactive monomers and the catalytically active substance (s).
  • thermoplastic polyurethane In a preferred embodiment of the invention, a thermoplastic polyurethane is used.
  • the thermoplastic polyurethane has a softening temperature of less than 100 ° C, especially less than 80 ° C.
  • the total mixture of the adhesive here stands for the entire amount of the film former matrix used, the reactive monomers, the catalytically active substance.
  • the viscosity of the substances reactive in radical polyreactions is significantly increased with a thickener.
  • all thickening agents known to those skilled in the art can be chosen here, as long as they are compatible with the polymeric matrix, the monomer and the solvents.
  • the amount of thickener used depends on its type and can be selected by the skilled person depending on the desired degree of viscosity.
  • the adhesives of the present invention may optionally contain other additives and / or adjuvants known in the art. For example, fillers, dyes, nucleating agents, rheological additives, blowing agents, adhesive-enhancing additives (adhesion promoters, tackifier resins),
  • Compounding agents, plasticizers and / or aging, light and UV-protecting agents for example in the form of primary and secondary antioxidants.
  • a getter material is understood as meaning a material which can selectively absorb at least one permeable substance.
  • the getter material could therefore also be used as a "sorbent” or as a "sorbent” describe.
  • the getter material is at least capable of sorbing water.
  • the getter materials are used according to their function, preferably as substantially permeate-free materials, for example anhydrous. This distinguishes getter materials from similar materials used as fillers.
  • silica is often used as a filler in the form of fumed silica. However, if this filler is stored as usual under ambient conditions, it already absorbs water from the environment and is no longer technically usable as getter material. Only dried or dry-held silica can be used as getter material.
  • Getter materials are, for example: salts such as cobalt chloride, calcium chloride, calcium bromide, lithium chloride, lithium bromide, magnesium chloride, barium perchlorate, magnesium perchlorate, zinc chloride, zinc bromide, silicic acids (for example silica gel), aluminum sulfate, calcium sulfate, copper sulfate, barium sulfate, magnesium sulfate, lithium sulfate, sodium sulfate, cobalt sulfate, Titanium sulfate, sodium dithionite, sodium carbonate, sodium sulfate, potassium bisulfite, potassium carbonate, magnesium carbonate, titanium dioxide, kieselguhr, zeolites, layered silicates such as montmorillonite and bentonite, metal oxides such as barium oxide, calcium oxide, iron oxide, magnesium oxide, sodium oxide, potassium oxide, strontium oxide, aluminum oxide (activated aluminum); further carbon nanotubes, activated carbon, phosphorus pen
  • mixtures of two or more getter materials can also be used.
  • Silica acids are, as described above, compounds of the general formula (SiO 2) m * nH20 understood. These are silica produced by wet-chemical, thermal or pyrogenic processes. In particular, silica gels or silica gels, for example cobalt compounds impregnated with cobalt compounds as moisture indicator, (blue gel) and fumed silicas are suitable getter materials. Of the SiO 2 compounds, diatomaceous earth is also suitable, but this is generally not attributed to the silicic acids.
  • silanes compounds of the general formula R a -Si-X4-a or its partial condensation products understood.
  • a represents an integer from 0 to 3 and preferably 0 or 1.
  • X is a hydrolyzable group, for example and preferably a halogen atom, in particular chlorine, an alkoxy group, such as, for example, a methoxy, ethoxy, n-propoxy, isopropoxy, n-butoxy, sec-butoxy or tert-butoxy
  • R represents an optionally substituted hydrocarbon radical. If several substituents R are present, they may be the same or different.
  • the getter materials used are selected from the group comprising cobalt chloride, calcium chloride, calcium bromide, lithium chloride, lithium bromide, magnesium chloride, barium perchlorate, magnesium perchlorate, zinc chloride, zinc bromide, aluminum sulfate, calcium sulfate, copper sulfate, barium sulfate, magnesium sulfate, lithium sulfate, sodium sulfate, cobalt sulfate, titanium sulfate, sodium carbonate, Sodium sulfate, potassium carbonate, magnesium carbonate Diatomaceous earth, silicas, zeolites, phyllosilicates
  • Polyolefin copolymers Polyamide copolymers, PET copolyesters,
  • the getter materials used are selected from calcium oxide, calcium sulfate, calcium chloride and zeolites and mixtures of two or more of the above substances. These materials have particularly high capacities for the absorption of water and other permeates, are largely regenerable, can be incorporated into the adhesive outstandingly and do not affect the function of this layer in the amount according to the invention or only in a negligible manner.
  • the proportion of getter materials in the adhesive is not more than 5% by weight, preferably not more than 1% by weight.
  • the matrix may also contain getter materials, very preferably one or more of the aforementioned getters.
  • Plasma is a gas whose molecules are completely or partially ionized. The ionization takes place under the influence of electric fields and leads inter alia also to a radical formation (in particular by fragmentation of Gas molecules).
  • different radiation components for example VUV, UV, visible, IR can also be formed.
  • the plasma generation can be carried out according to the invention in principle with all common plasma sources. Preferred in accordance with the invention are methods such as dielectric barrier discharge (DBE), corona discharge or the generation of expelled plasmas.
  • DBE dielectric barrier discharge
  • the excitation by microwaves can be used in many cases.
  • the expelled plasma should be understood as meaning all systems in which the plasma is expelled by a gas flow from the electrode geometry in which it is produced. Such methods are known, inter alia, under the name PlasmaJet®, Plasma-Pen®, plasma blaster, corona gun (as expelled corona), to name only a few, not limiting.
  • low pressure plasmas low pressure plasmas
  • atmospheric pressure plasmas normal pressure plasmas
  • high pressure plasmas can be used.
  • a pressure in the range between 500 and 1200 hPa, particularly preferably in atmospheric pressure, worked At atmospheric pressure plasma, the pressure substantially corresponds to that of the surrounding atmosphere, without it being increased or decreased apparativ, so usually depending on weather conditions in the range 1013 ⁇ 60 hPa (sea level, normal pressure 1013.25 hPa).
  • a distance of a few tenths of a millimeter to a few centimeters is selected between the plasma-to-be-treated adhesive composition, more precisely its surface, and the plasma source, or the adhesive composition passes through the electrode assembly of the plasma source.
  • the common process gases can be used.
  • oxygen-containing process gases can be used, such as (pure) oxygen, air, water vapor or mixtures of two or more of the aforementioned gases and / or with other gases, such as nitrogen, noble gases (such as argon) and the like.
  • moist gases ie gas mixtures containing water vapor
  • the plasma treatment should preferably be performed in such a way that the process gas does not heat above 150 ° C., preferably not above 60 ° C., in order to protect the adhesive system and / or the substrates to be bonded. This can be achieved in particular in that the generation of the plasma is carried out such that the electrodes do not heat beyond these temperatures.
  • the duration of the plasma treatment for the efficient initiation of the polyreaction is usually a few seconds, for example up to 60 seconds.
  • a treatment time of the surface with plasma for a duration of up to 15 seconds, in particular from 3 to 10 seconds, has proved to be very favorable in order to ensure optimum strength of the bond.
  • plasma generators on the market that differ in plasma generation technology and gas atmosphere. Although the treatments differ, inter alia, in terms of efficiency, the basic effects are usually similar and are mainly determined by the gas atmosphere used.
  • the choice of plasma generator according to the invention is not limited in principle, if the above conditions can be realized.
  • reactive gaseous substances such as oxygen, hydrogen, ammonia, ethylene, CO.sub.2, siloxanes, acrylic acids and / or solvents as well as coating or polymerizing constituents can also be added to the atmosphere.
  • the process according to the invention also offers the possibility of varying the final bond strength and of adjusting it to desired values.
  • the adhesive preferably comprises so much thickener that it is formed as an adhesive layer, the adhesive layer is provided on the liner for better durability.
  • the folding device may also comprise a plurality of individual folding devices, so that and the applicator is manageable, modern plasma sources may have a weight of a few kilograms, so that the applicator may well have a weight of only between 5 kg and 20 kg, so certainly secured with risers or can be easily worn on the handle by the user, and so the tape is applied to the adherend surface.
  • dielectric barrier discharges plasma jet systems or corona systems whose process gas is air, nitrogen, noble gases or water vapor, these are inexpensive and easy to produce.
  • Reactive substances may preferably be added to the process gas, such as oxygen, hydrogen, ammonia, ethylene, carbon dioxide, siloxanes, acrylic acid, peroxides and or solvents.
  • the reactive substances of the process gas are particularly suitable in conjunction with an adhesive tape comprising an adhesive comprising at least one reactive in a radical polyreaction substance and a catalytically active substance, wherein the catalytically active substance at least one metal complex from the group of metalloxanines or Group of metal porphyrins includes.
  • an adhesive tape having an adhesive tape is unwound from an adhesive tape roll, a reactive outside of the adhesive layer of the adhesive tape is passed to or guided past a plasma source operated with a reactive gas enriched process gas the adhesive layer is provided with at least one substance which initiates a crosslinking reaction initiated by the reactive substances, and the adhesive tape is folded so that the folded adhesive tape has a thickness corresponding to an integral number of superimposed adhesive layers.
  • the adhesive tape is folded at each fold along a longitudinal fold line, after or prior to each folding process liner residues can be removed by means of a peeling device from the folded adhesive tape.
  • the adhesive film 30 comprises a mixture of the following constituents: thermoplastic polyurethane, in particular Desmomelt 530®, cyclohexyl methacrylate, tetrahydrofurfuryl methacrylate, methacrylic acid, ethylene glycol dimethacrylate and PDHP.
  • the adhesive film 30 comprises a mixture of the following constituents: thermoplastic polyurethane, in particular Desmomelt 530®, methyl methacrylate, methacrylic acid, ethylene glycol dimethacrylate and PDHP.
  • the adhesive film 30 comprises a mixture of the following constituents: thermoplastic Polyurethane, in particular Desmomelt 530®, 2-phenoxyethyl methacrylate, ethylene glycol dimethacrylate and PDHP.
  • the adhesive film 30 comprises a mixture of the following constituents: thermoplastic polyurethane, in particular Desmomelt 530®, di (ethylene glycol) methyl ether methacrylate, ethylene glycol dimethacrylate and PDHP.
  • Each of these preferred embodiments of the present invention contains about 20 to 80 weight percent thermoplastic polyurethane, about 20 to 80 weight percent reactive monomer (s), and greater than 0 to about 40 weight percent PDHP, preferably about 30 to 50 % By weight of thermoplastic polyurethane, about 40 to 60% by weight of reactive monomer (s) and about 15 to 25% by weight of PDHP, based on the total mixture of the constituents of the reactive adhesive film 30.
  • the total blend of the components of the reactive adhesive film 30 refers to the total amount of the polymeric film former matrix employed, the reactive monomer / monomer and / or reactive resin (s), reagent, and other optionally present components is obtained as the sum (in% by weight).
  • Fig. 2 plasma source with supply of certain process gas components
  • FIG. 3 is a sectional view of an adhesive tape as used in an applicator in FIG. 1.
  • FIG. 3 is a sectional view of an adhesive tape as used in an applicator in FIG. 1.
  • FIGS. 5a to 5c process steps of an even-numbered folding of the adhesive tape
  • a hand-guided applicator 1 of a first embodiment, shown in FIG. 1, has a housing which comprises two sections arranged at an angle to one another and a handle 2, which is mounted with one end on one of the two sections and with the aid of which the applicator 1 is guided by a Person can be carried.
  • FIG. 1 The essential components of the applicator 1 are shown in FIG. 1 in an interior view.
  • an adhesive tape outlet 3 is provided, from which a single or multiple folded adhesive tape 8 runs, which is applied by means of the applicator 1 to a surface of a (not shown) joining part, d. H. can be stuck.
  • the adhesive tape 7 is folded once, twice or more times by means of a folding device 10.
  • the folded adhesive tape 8 is folded so many times that it assumes a predetermined thickness.
  • an adhesive tape roll 6 opposite end of a receptacle 4 is provided for an adhesive tape roll 6.
  • On the adhesive tape roll 6, the adhesive tape 7 is wound up.
  • a cutting device 12 is provided, which cuts the folded adhesive tape 8 to the desired length.
  • a free end of the adhesive tape 7 is passed through an unwinding device (not shown). An outgoing from the adhesive tape roll 6 end portion is continuously withdrawn by the unwinding of the adhesive tape roll 6.
  • the folded adhesive tape 8 is produced from the adhesive tape 7 wound on the adhesive tape roll 6.
  • a folded adhesive tape 8 is to be understood here as an adhesive tape that has a greater thickness than the adhesive tape 7.
  • a plasma source 20 is shown schematically, as used in the applicator 1 according to FIG. 1.
  • the adhesive tape 7 is shown, the plasma source 20 has a width B which substantially corresponds to the width B of the adhesive tape 7, the direction of movement of the adhesive tape is provided in Fig. 2 perpendicular to the plane, ie in the longitudinal direction L, the Tape 7 is pulled as it were out of the drawing up under the plasma source 20.
  • the adhesive tape 7 has the free, activatable adhesive tape side 31 facing the plasma source 20 and the adhesive tape side facing away from the plasma source 20 and covered with the liner 32.
  • a cross-linking process is initiated in an adhesive of the adhesive layer 30 of the adhesive tape 7, the adhesive layer 30 is tacky, but polymers of the adhesive layer 30 are not completely cross-linked, so that the adhesive layer 30 is not cured and no permanently fixed connection with can form the surface of a joining part.
  • the crosslinking process is initiated by the treatment with a plasma adapted to the adhesive, the crosslinking process is matched in duration so that the folded adhesive tape can be applied to the adherend even after folding.
  • the plasma source 20 has an input 21 for a process gas 22.
  • the process gas is air or water vapor, but nitrogen, noble gases or a mixture of these substances can also be used.
  • the process gas 22 is guided past an electrode tip 23, the electrode tip 23 is connected to a high-frequency AC voltage 24 of a few kV and a frequency of about 50 Hz to 50 kHz. Between the electrode 23 and a counter electrode 25, a strong alternating electric field results, which leads to a discharge.
  • the process gas 22 flowing past the electrodes 23 and 25 is ionized and forms the typical plasma atmosphere 26 from the process gas and the discharge parameters.
  • reactive substances are added to the plasma atmosphere, such as oxygen, hydrogen, ammonia, ethylene, carbon dioxide, siloxanes, acrylic acid, peroxides and / or solvents.
  • the reactive substances are matched to the adhesive of the adhesive layer 30 of the adhesive tape 7.
  • the plasma enriched with the precursor strikes the activatable free adhesive tape side 31 and initiates a linking process in the adhesive layer 30.
  • the adhesive tape 7 shown in FIG. 3 in cross-section perpendicular to its longitudinal direction L is first wound on the adhesive tape roll 6, the adhesive tape 7 comprises an adhesive film 30 with a free reactive outer side 31 and a liner 32 which extends along one of the free reactive outer side 31 opposite side is arranged on the adhesive film 30.
  • the free reactive outer side 31 of the adhesive film 30 is pressure-sensitive.
  • the liner 32 Before the folding process or between individual folding operations, the liner 32 can also be removed or at least portions of the liner 32 can be removed from the adhesive tape 7.
  • a collecting container 1 1 for liner residues 43, 51, 54 of the liner 32 is provided.
  • a folded adhesive tape 8 leaves the folding device 10, the folded adhesive tape 8 is further protected on an outer side with a part of the liner remaining after the folding operation and separating operation of the liner part, while an outside opposite the left-over liner part remains activated ,
  • the folded adhesive tape 8 produced by folding has a thickness which corresponds to twice, three times, four times or any higher integer number of thicknesses of the adhesive tape 7.
  • the folded adhesive tape 8 leaves the application outlet with a leftover liner 42.
  • the adhesive tape 7 has an adhesive layer 30 and a thinner compared to the thickness of the adhesive layer 30 thinner liner, adhesive layer 30 and liner 32 have an identical Width B, so that one side of the adhesive layer 30 is completely covered by the liner 32, while a liner 32 opposite the outside 31 of the adhesive layer 30 is free.
  • FIGS. 4a, 4b, 4c shows a simple folding of the adhesive tape 7, while the fold shown in FIGS. 5a, 5b, 5c represents a double folding of the adhesive tape along one or two fold lines extending in the longitudinal direction L, respectively.
  • FIG. 4a shows the state in which the adhesive tape 7 is completely folded.
  • the liner 32 surrounds the simply folded adhesive layer 30 in a U-shape.
  • the folding device 10 also comprises a cutting device (not shown) with which a L-shaped liner 43 perpendicular to the longitudinal direction L is removed from the simply folded adhesive tape 7 , and a leftover liner 42 remains on the folded adhesive layer 30 so that a single folded adhesive tape 8 as shown in FIG. 4c is produced leaving the applicator 1 at the exit 3.
  • the single-folded adhesive tape 8 has on one side a leftover liner 42, while the left side of the leftover liner 42 of the second adhesive layer 30 is free. It is conceivable in other embodiments of the invention that the folded adhesive tape is activated again with another (not shown) plasma source. The activation would then take place at the newly created during the folded tape free outer side 41.
  • FIG. 5a, 5b a double folding is shown, the double folding is also from the adhesive tape 7 of FIG. 3, wherein the adhesive tape 7 is not in the longitudinal direction L in the middle, but along a longitudinal direction L extending fold line, in a One-third of the width B runs takes place.
  • FIG. 5a shows the completely folded-over adhesive layer 30 from which a liner 51 having a L-shaped cross-section has already been removed.
  • a third third of the adhesive tape 7 is folded over the already folded portion of the adhesive tape 7, as the arrow shown in Fig. 5b shows, so that a two-fold adhesive tape 8 is formed, which is composed of three superposed adhesive layers 30.
  • a left-over liner 52 is arranged and on the side opposite the remaining liner 52, a free outer side 53 remains.
  • a liner residue 54 is separated again with the cutting device.
  • the adhesive film 30 comprises a polymeric film-forming matrix, at least one reactive monomer or reactive resin and at least one initiator, in particular a radical initiator.
  • the adhesive films 30 basically consist of a matrix which is referred to below as the polymeric film-forming matrix in which the reactive monomers to be polymerized and / or reactive resins are contained.
  • the task of this matrix is to form an inert skeleton for the reactive monomers and / or reactive resins, so that they are not liquid but are incorporated in a film or a film. In this way, easy handling is ensured.
  • Inert in this context means that the reactive monomers and / or reactive resins under suitably selected conditions (for example, if sufficient low temperatures) substantially do not react with the polymeric film former matrix.
  • FIGS. 6a, 6b the folding mechanism 10 is shown, from which the adhesive tape 80, which consists of a first adhesive tape 7 and a plasma initiator, is supplied.
  • the adhesive tape 80 is pressed in movement in the longitudinal direction L in a guide rail 14.
  • the guide rail 14 has a changing angle with respect to its center line in the longitudinal direction L.
  • the contour wheel may be a cutting element that liner 32 and / or the adhesive tape 80 cuts along the fold line.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Applikator für ein gefaltetes Klebeband (8) mit einer Klebebandrolle (6) mit einem Klebeband (7), das eine Klebmittelschicht (30) umfasst, einer Abwickeleinrichtung für einen Endabschnitt des Klebebandes (7) von der Klebebandrolle (6), einer Plasmaquelle (20) mit einem mit reaktiven Stoffen angereicherten Prozessgas (22), die auf eine reaktive Außenseite (31) der Klebmittelschicht (30) des abgewickelten Endabschnitts des Klebebandes (7) gerichtet ist, wobei die Klebmittelschicht (30) wenigstens eine Substanz einer Laufrichtung des Klebebandes (7) nach der Plasmaquelle (20) angeordneten Falteinrichtung (10) für das Klebeband (7) zur Herstellung des gefalteten Klebebandes (8).

Description

Beschreibung
Applikator für plasmainitiierbare Klebebänder mit Faltmechanismus
Die Erfindung betrifft einen Applikator für ein Klebeband sowie ein Verfahren zum Herstellen eines gefalteten Klebebandes aus einem Klebeband.
Klebebänder sind im Stand der Technik natürlich hinlänglich bekannt. In einigen industriellen Anwendungen, so zum Beispiel im Bereich Automotiv, müssen Klebefugen auch Abstände zwischen Fügeteilen von einigen Millimetern überbrücken können. Für viele Anwendungen sind zudem 2-komponentige Klebmassesysteme erforderlich. Es ist jedoch nach dem Stand der Technik schwierig, derartig dickschichtige Produkte zur Verfügung zu stellen, so dass zur Überbrückung von variierenden Klebefugen von einigen Millimetern normalerweise Klebebänder in mehreren Lagen appliziert werden müssen.
Bisher können in der Breite variierende Klebefugen nur durch Klebstoffe in Form von Kleberaupen vollständig und nahezu ohne Lufteinschlüsse gefüllt werden. Nur hierdurch ist ein optimaler Haftverbund zwischen den Fügeteilen gewährleistet. Je nach Viskosität und geometrischen Gegebenheiten kann es dabei zu starken Auspressungen oder zum Verlaufen der Klebstoffe kommen, was ein Applizieren nicht in jeder Lage möglich macht und spezielle Techniken erforderlich macht, da anderenfalls sensible Flächen verschmutzt würden.
Bei 2- oder mehrkomponentigen Systemen muss auf eine ausreichende Durchmischung beziehungsweise exakten Auflagen der einzelnen Komponenten geachtet werden.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Applikator mit Plasmaeinheit für ein gefaltetes 1 -komponentiges, plasmainitiierbares Klebeband sowie ein Verfahren zur Herstellung eines plasmainitiierbaren, gefalteten Klebebandes zur Verfügung zu stellen.
Hinsichtlich der Vorrichtung wird die Aufgabe durch einen eingangs genannten Applikator mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erfüllt. Die Erfindung kombiniert zum einen ein Verfahren zur Aktivierung von Klebmittelschichten eines Klebebandes mittels Plasmas und zum anderen eine nachfolgende und/oder vorfolgende Faltung des Klebebandes zu einem gefalteten und damit dickeren Klebeband.
Der erfindungsgemäße Applikator für ein gefaltetes Klebeband mit einem plasmainitiierbaren 1 -Komponenten-Klebesystem umfasst eine Klebebandrolle mit einem Klebeband, das einen Klebstofffilm mit einer reaktiven Klebstoffkomponente und einer reaktive Außenseite, eine Zuführeinrichtung, einer Plasmaquelle mit einem mit reaktiven Stoffen angereicherten Prozessgas, die auf eine reaktive Außenseite der Klebmittelschicht gerichtet ist, wobei die Klebmittelschicht wenigstens eine Substanz aufweist, die eine durch die reaktiven Klebstoffkomponente auf der reaktive Außenseite des Klebstofffilms des abgewickelten Klebebandes zur Ausbildung eines aktivierten Klebebandes initiierte Vernetzungsreaktion auslöst und die Klebmittelschicht aktiviert, und eine in Laufrichtung des aktivierten Klebebandes nach der Zuführeinrichtung und Plasmaquelle angeordnete Falteinrichtung für das aktivierte Klebeband zur Herstellung des gefalteten Klebebandes.
Unter einem Klebeband wird hier ein flaches Gebilde verstanden mit einer Längsausdehnung, die deutlich, d. h. das Vielfache, größer ist als eine Breite und eine Höhe, wobei die Breite des Klebebandes auch deutlich, d. h. ein Mehrfaches, größer sein kann als die Höhe des Klebebandes.
Das Klebeband kann einen Liner aufweisen, das ist eine Trägerschicht, die das Band stabilisiert, es kann aber auch zwei Schichten von Linern oder ggf. sogar noch mehr Linerschichten aufweisen. Der Liner besteht vorzugsweise aus silikonisiertem Polyester oder silikonisiertem Papier, manchmal auch silikonisiertem oder auch nicht silikonisiertem Polyolefin.
Der Klebstofffilm des Klebebandes kann ein- oder mehrschichtig ausgebildet sein, erfindungswesentlich ist hier, dass der Klebstofffilm die Klebstoffkomponente umfasst oder auch durch sie gebildet ist, die zunächst noch unpolymerisiert, unvernetzt oder nicht vollständig vernetzt ist, aber durchaus haftklebrig ausgebildet sein kann und deren vollständige Vernetzung, d. h. Durchhärtung/Aushärtung und deren festen Klebeverbindung mit einer Fügeteiloberfläche erst dadurch erzeugt wird, dass die Klebstoffkomponente durch das Einwirken des Plasmas aktiviert wird. Unter Aktivieren wird hier verstanden, dass eine Polyreaktion in der Klebemasse initiiert wird. Die Polyreaktion beginnt an der Außenseite der Klebeschicht, auf die das Plasma zuerst trifft und setzt sich in die Klebeschicht hinein fort. Dabei wird die Polyreaktion insbesondere direkt an der Außenfläche initiiert und in abnehmendem Maße auch in zunehmendem Abstand von der Außenseite im Inneren der Klebmittelschicht.
Die Zeitdauer der Polyreaktion ist so bemessen, dass das Klebeband nach Initiierung der Polyreaktion noch gefaltet werden kann und das gefaltete Klebeband somit eine größere Dicke aufweist als das Klebeband und das gefaltete Klebeband dann auf eine Fügeteiloberfläche appliziert werden kann, um zur Überbrückung von großen Spalten zwischen Fügebauteilen zu dienen und härtet erst nach Applikation auf die Fügeteiloberfläche vollständig aus.
Die chemische Zusammensetzung der Klebstoff komponenten sowie der dem Prozessgas zugefügten reaktiven Stoffe zur Initiierung der Polyreaktion in der Klebeschicht werden weiter nachfolgend dargestellt.
Das Klebeband weist einen Klebstoff mit einer reaktiven Klebstoffkomponente auf, die reaktive Klebstoffkomponente umfasst eine polymere Filmbildner-Matrix, mindestens ein reaktives Monomer oder Reaktivharz und mindestens einen Initiator, insbesondere Radikalinitiator.
Die Filmbildner-Matrix umfasst vorzugsweise ein thermoplastisches Polymer aus der Gruppe ein Polyester beziehungsweise Copolyester, ein Polyamid beziehungsweise Copolyamid, ein Polyacrylsäureester, ein Acrylsäureester-Copolymer, ein Polymethacrylsäureester, ein Methacrylsäureester-Copolymer, thermoplastische Polyurethane sowie chemisch oder physikalisch vernetzte Stoffe der zuvor genannten Verbindungen.
Der Aktivator wird aus einem Amin, einem Dihydropyridin-Derivat, einem Übergangsmetallsalz oder einem Übergangsmetallkomplex ausgebildet.
Der Initiator wird durch die reaktiven Plasmakomponenten gebildet.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Falteinrichtung des Applikators eine Abzieheinrichtung für den Liner beziehungsweise für einen Linerrest, wobei die Abzieheinrichtung aus mehreren einzelnen Abzieheinrichtungen bestehen kann, die jeweils einen Linerrest vom Klebeband abziehen und somit nacheinander verschiedene Linerreste vom Klebeband entfernt werden können.
Die Falteinrichtung kann ebenfalls mehrere einzelne Falteinrichtungen umfassen, so dass mit ihr das Klebeband mehrfach, einfach, zweifach oder auch in einer beliebig höheren Anzahl entlang einer in Längsrichtung verlaufenden Faltlinie gefaltet werden kann. Die einzelnen Falteinrichtungen und Abzieheinrichtungen können auch abwechselnd angeordnet sein. Vorzugsweise wird das Klebeband zunächst einmal gefaltet, dann ein erster Linerrest vom einfach gefalteten Klebeband abgezogen, das Klebeband ggf. ein zweites Mal gefaltet und ein zweiter Linerrest vom zweifach gefalteten Klebeband abgezogen; dieser Vorgang kann prinzipiell beliebig oft wiederholt werden.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der Applikator einen Griff auf und der Applikator ist handführbar.
Vorzugsweise umfasst der Klebstofffilm mindestens eine polymere Filmbildnermatrix, mindestens ein reaktives Monomer oder Reaktivharz, mindestens einen Initiator, insbesondere einen Radikalinitiator, während der weitere Klebstofffilm eine Polymer- Filmbildnermatrix, mindestens ein reaktives Monomer oder Reaktivharz und mindestens einen Aktivator umfasst. Die einzelnen Begriffe werden in dem hier verwendeten Verständnis weiter unten definiert.
Hinsichtlich des Verfahrens wird die Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 9 gelöst.
Das Verfahren eignet sich besonders zur Durchführung mit einem der oben genannten Applikatoren.
Erfindungsgemäß wird vorzugsweise ein Endabschnitt eines Klebebandes, das einen Klebstofffilm mit einer reaktiven Klebstoffkomponente und einer reaktiven Außenseite umfasst, von der Klebebandrolle abgewickelt und mittels einer Zuführeinrichtung zugeführt. Durch Kontakt die Behandlung mit einer geeigneten Plasmaatmosphäre wird der Klebstofffilm aktiviert.
Nach dem Aktivieren des Klebstofffilms wird das Klebeband mittels einer Falteinrichtung gefaltet. Vorzugsweise wird das Klebeband entlang einer in Längsrichtung verlaufenden Faltlinie wenigstens einmal gefaltet. Dabei kann es einmal, zweimal oder in jeder höheren Anzahl gefaltet werden, wodurch die Dicke des Klebebandes einer gewünschten vorgegebenen Dicke angepasst werden kann. Zwischen den einzelnen Faltungsschritten können weitere Plasmabehandlungen der einen oder anderen Seite des schon teilweise gefalteten Klebebandes erfolgen.
Die Dicke des gefalteten Klebebandes ist einer Spaltbreite zweier Fügeteile vorzugsweise angepasst.
Natürlich können, wie oben gesagt, auch mehrere Faltungen vorgenommen werden, so dass das gefaltete Klebeband eine Dicke aufweist, die einer ganzzahligen Anzahl übereinandergelegter Klebeschichten entspricht. Das Klebeband wird bei jeder Faltung entlang einer in Längsrichtung verlaufenden Faltlinie gefaltet, nach oder vor jedem Faltvorgang können Linerreste mittels einer Abzieheinrichtung vom gefalteten Klebeband abgezogen werden.
Filmbildner Matrix
Geeignete Filmbildner-Matrices zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung sind vorzugsweise ausgewählt aus der folgenden Liste: ein thermoplastisches Polymer, wie zum Beispiel ein Polyester beziehungsweise Copolyester, ein Polyamid beziehungsweise Copolyamid, ein Polyacrylsäureester, ein Acrylsäureester-Copolymer, Polyharnstoff, ein Polymethacrylsäureester, ein Methacrylsäureester-Copolymer, thermoplastische Polyurethane sowie chemisch oder physikalisch vernetzte Stoffe der zuvor genannten Verbindungen. Darüber hinaus können auch Blends aus verschiedenen thermoplastischen Polymeren eingesetzt werden.
Weiterhin sind auch Elastomere und thermoplastische Elastomere alleinig oder im Gemisch als polymere Filmbildner-Matrix denkbar. Bevorzugt werden thermoplastische Polymere, insbesondere semikristalline.
Besonders bevorzugt sind thermoplastische Polymere mit Erweichungstemperaturen kleiner als 100 °C. In diesem Zusammenhang steht der Begriff Erweichungspunkt für die Temperatur, ab der das thermoplastische Granulat mit sich selbst verklebt. Wenn es sich bei dem Bestandteil der polymeren Filmbildner-Matrix um ein semikristallines thermoplastisches Polymer handelt, dann weist es sehr bevorzugt neben seiner Erweichungstemperatur (die mit dem Schmelzen der Kristallite zusammenhängt) eine Glasübergangstemperatur von höchstens 25 °C, bevorzugt höchstens 0 °C auf.
In einer bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform wird ein thermoplastisches Polyurethan eingesetzt. Vorzugsweise besitzt das thermoplastische Polyurethan eine Erweichungstemperatur von kleiner als 100 °C, insbesondere kleiner als 80 °C.
In einer besonders bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform wird Desmomelt 530® als polymere Filmbildner-Matrix eingesetzt, das im Handel bei der Bayer Material Science AG, 51358 Leverkusen, Deutschland, erhältlich ist. Desmomelt 530® ist ein hydroxyl-terminiertes, weitgehend lineares, thermoplastisches, stark kristallisierendes Polyurethan-Elastomer.
Die Menge der polymeren Filmbildner-Matrix liegt erfindungsgemäß im Bereich von etwa 20 bis 80 Gew.-%, bevorzugt etwa 30 bis 50 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmischung der Bestandteile des reaktiven Klebstofffilms 30. Am stärksten bevorzugt werden 35 bis 45 Gew.-%, bevorzugt etwa 40 Gew.-% der polymeren Filmbildner-Matrix, bezogen auf die Gesamtmischung der Bestandteile des reaktiven Klebstofffilms 30 eingesetzt. Die Gesamtmischung der Bestandteile des reaktiven Klebstofffilms 30 steht hier für die gesamte Menge der eingesetzten polymeren Filmbildner-Matrix (a), der reaktiven Monomere oder Reaktivharze (b), des Reagens (c) sowie weiterer optional vorliegender Komponenten, die als Summe (in Gew.-%) erhalten wird.
Reaktives Monomer oder Reaktivharz
Wie hier verwendet, soll das reaktive Monomer oder Reaktivharz für ein Monomer oder Harz stehen, das insbesondere zu einer Radikalkettenpolymerisation in der Lage ist. Erfindungsgemäß ist ein geeignetes reaktives Monomer ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Acrylsäure, Acrylsäureester, Methacrylsäure, Methacrylsäureester, Vinylverbindungen und/oder oligomere beziehungsweise polymere Verbindungen mit Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindungen.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das reaktive Monomer ein oder mehrere Vertreter ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus: Methylmethacrylat (CAS-Nr. 80-62- 6), Methacrylsäure (CAS-Nr. 79-41 -4), Cyclohexylmethacrylat (CAS-Nr. 101 -43-9), Tetrahydrofurfuryl-methacrylat (CAS-Nr. 2455-24-5), 2-Phenoxyethylmethacrylat (CAS-Nr. 10595-06-9), Di-(ethylenglykol)methylethermethacrylat (CAS-Nr. 45103-58-0) und/oder Ethylenglykoldimethacrylat (CAS-Nr. 97-90-5).
In einer weiteren bevorzugten, erfindungsgemäßen Ausführungsform enthält der reaktive Klebstofffilm 30 eine Mischung von Cyclohexylmethacrylat, Tetrahydrofurfurylmethacrylat, Methacrylsäure und Ethylenglykoldimethacrylat als zu polymerisierende, reaktive Monomere.
In einer weiteren bevorzugten, erfindungsgemäßen Ausführungsform, enthält der reaktive Klebstofffilm 30 eine Mischung von Methylmethacrylat, Methacrylsäure und Ethylenglykoldimethacrylat als zu polymerisierende reaktive Monomere.
In einer weiteren bevorzugten, erfindungsgemäßen Ausführungsform, enthält der reaktive Klebstofffilm 30 eine Mischung von 2-Phenoxyethylmethacrylat und Ethylenglykoldimethacrylat als zu polymerisierende reaktive Monomere. In einer weiteren bevorzugten, erfindungsgemäßen Ausführungsform, enthält der reaktive Klebstofffilm 30 eine Mischung von Di-(ethylenglykol)methylethermethacrylat und Ethylenglykoldimethacrylat als zu polymerisierende reaktive Monomere.
Als Reaktivharz(e) können oligomere mono-, di-, tri- und höher funktionalisierte (Meth)acrylate ausgewählt werden. Sehr vorteilhaft werden diese im Gemisch mit zumindest einem reaktiven Monomer einem oder mehreren Monomeren aus der Gruppe bestehend aus Acrylsäure, Acrylsäureester, Methacrylsäure, Methacrylsäureester, Vinylverbindungen eingesetzt.
Jede dieser bevorzugten Ausführungsformen kann erfindungsgemäß mit einem thermoplastischen Polyurethan, wie zum Beispiel Desmomelt 530®, als polymere Filmbildner-Matrix kombiniert werden.
Die Menge des reaktiven Monomers/der reaktiven Monomere/des Reaktivharzes/der Reaktivharze liegt erfindungsgemäß im Bereich von etwa 20 bis 80 Gew.-%, bevorzugt etwa 40 bis 60 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmischung der Bestandteile des reaktiven Klebstofffilms 30. Am stärksten bevorzugt werden etwa 40 bis 50 Gew.-% des reaktiven Monomers/der reaktiven Monomere/des Reaktivharzes/der Reaktivharze, bezogen auf die Gesamtmischung der Bestandteile des reaktiven Klebstofffilms 30 eingesetzt. Die Gesamtmischung der Bestandteile des reaktiven Klebstofffilms 30 steht hier für die gesamte Menge der eingesetzten polymeren Filmbildner-Matrix (a), der reaktiven Monomere oder Reaktivharze (b), des Reagens (c) sowie weiterer optional vorliegender Komponenten, die als Summe (in Gew.-%) erhalten wird.
Aktivator
Wie hier verwendet, steht der Begriff Aktivator für eine Verbindung, die bereits bei sehr geringen Konzentrationen den Ablauf der Polymerisation erst ermöglicht oder beschleunigt. Aktivatoren können auch Beschleuniger oder Akzeleratoren genannt werden.
In der vorliegenden Erfindung wird dem Klebstofffilm 7 ein Aktivator zugesetzt.
Geeignete Aktivatoren zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung, wenn ein radikalisch polymerisierbares System aktiviert werden soll, sind beispielsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: einem Amin, einem Dihydropyridin-Derivat, einem Übergangsmetallsalz oder einem Übergangsmetallkomplex.
Insbesondere werden tertiäre Amine zur Aktivierung der radikalbildenden Substanz eingesetzt.
Zumindest eine der katalytisch wirksamen Substanzen wird gewählt aus der Gruppe, die aus Metallphthalocyaninen und Metallporphyrinen gebildet ist. Vorteilhaft werden alle eingesetzten katalytisch wirksamen Substanzen aus Metallphthalocyaninen und/oder Metallporphyrinen gewählt.
In sehr bevorzugter Weise werden die Metalle der Metallphthalocyanine, sofern solche Komplexe eingesetzt werden, gewählt aus der Gruppe gebildet aus Eisen, Cobalt, Kupfer, Nickel, Aluminium, Magnesium, Mangan, Zinn, Zink.
In sehr bevorzugter Weise werden die Metalle der Metallporphyrine, sofern solche Komplexe eingesetzt werden, gewählt aus der Gruppe gebildet aus Eisen, Cobalt, Kupfer, Nickel, Aluminium, Magnesium, Mangan, Zinn, Zink.
In einer sehr bevorzugten Vorgehensweise wird Eisen(ll)phthalocyanin [C32H16FeN8] (CAS-Nr. 132-16-1 ) als katalytisch wirksame Substanz - insbesondere ausschließlich, möglich aber auch in Kombination mit einem oder mehreren weiteren Metallphthalocyaninen und/oder einem oder mehreren weiteren Metallporphyrinen - als katalytisch wirksame Substanz eingesetzt. Eine vorteilhafte Kombination aus katalytisch wirksamen Substanzen ist beispielweise die aus Eisenphthalocyanin und einem oder mehreren Eisenporphyrinen.
Die katalytisch wirksame Substanz(en), wie beispielsweise Eisen(ll)phthalocyanin, wird beziehungsweise werden vorzugsweise in einer Menge von bis zu 2-Gew.-Teilen auf 100 Gew.-Teile reaktive Monomere eingesetzt, besonders bevorzugt in einer Menge von 0,1 bis 1 Gew.-Teilen auf 100 Gew.-Teile reaktive Monomere.
Vernetzer
Wie hier verwendet, steht der Begriff Vernetzer für chemische Verbindungen, die imstande sind, lineare Molekülketten mit reaktionsfähigen funktionellen Gruppen zu versehen, damit sich aus den zweidimensionalen Strukturen über Ausbildung intermolekularer Brücken dreidimensional vernetzte Strukturen bilden können.
Typische Beispiele für Vernetzer sind chemische Verbindungen, die innerhalb des Moleküls oder an den beiden Molekülenden zwei oder mehr gleiche oder unterschiedliche funktionelle Gruppen aufweisen und folglich Moleküle gleicher oder auch unterschiedlicher Strukturen miteinander vernetzen können. Außerdem kann ein Vernetzer mit dem reaktiven Monomer oder Reaktivharz, wie oben definiert, reagieren, ohne dass es dabei zu einer Polymerisation im eigentlichen Sinne kommt. Denn im Gegensatz zum Aktivator, wie oben beschrieben, kann ein Vernetzer in das Polymer-Netzwerk eingebaut werden. In einer vorteilhaften Vorgehensweise werden die in radikalischen Polyreaktionen reaktiven Substanzen in einer Filmbilder-Matrix eingesetzt, sodass ein Klebemittel, zumindest die Matrix und den Klebstoff umfassend, resultiert. Die Filmbildner-Matrix kann sehr vorteilhaft durch ein Polymer gebildet werden, also als polymere Filmbildner-Matrix vorliegen. In der Matrix sind die reaktiven Monomere, die katalytisch aktive Substanzen, sowie eventuelle weitere Bestandteile des Klebstoffs, enthalten. In einer bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform, enthält die Matrix ausschließlich die reaktiven Monomere und die katalytisch aktive(n) Substanz(en).
Weitere Bestandteile des reaktiven Klebstofffilms 30
Um den Verbund der erfindungsgemäßen Klebesysteme mit dem Fügeteil nach der Plasmaaktivierung bis zur Ausbildung der erforderlichen Verklebungsfestigkeit zu stabilisieren, kann es vorteilhaft sein, die Matrix haftklebrig auszubilden, also derart, dass sie selbst eine Eigenklebrigkeit - insbesondere bei Raumtemperatur - aufweist. Hierfür kann auf die, dem Fachmann geläufigen, Haftklebesysteme zurückgegriffen werden, etwa auf entsprechende Polyacrylate, Silikone und Polyurethane.
In einer bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform, wird ein thermoplastisches Polyurethan eingesetzt. Vorzugsweise besitzt das thermoplastische Polyurethan eine Erweichungstemperatur von kleiner als 100 °C, insbesondere kleiner als 80 °C.
Die Gesamtmischung des Klebemittels steht hier für die gesamte Menge der eingesetzten Filmbildner-Matrix, der reaktiven Monomere, der katalytisch aktiven Substanz. In einer weiteren vorteilhaften Vorgehensweise wird die Viskosität der in radikalischen Polyreaktionen reaktiven Substanzen signifikant mit einem Verdickungsmittel erhöht. Grundsätzlich können hier alle, dem Fachmann geläufigen, Verdickungsmittel gewählt werden, solange sie mit der polymeren Matrix, dem Monomer und den Lösungsmitteln verträglich sind. Die Menge des eingesetzten Verdickungsmittels ist von dessen Art abhängig und kann je nach gewünschtem Viskositätsgrad vom Fachmann gewählt werden. Die Klebstoffe der vorliegenden Erfindung können gegebenenfalls weitere Additive und/oder Hilfsstoffe enthalten, die im Stand der Technik bekannt sind. Hier sind beispielsweise Füllstoffe, Farbstoffe, Keimbildner, rheologische Additive, Blähmittel, klebverstärkende Additive (Haftvermittler, Tackifier-Harze (Klebharze)),
Compoundierungsmittel, Weichmacher und/oder Alterungs-, Licht- und UV-Schutzmittel, zum Beispiel in Form von primären und sekundären Antioxidantien zu nennen.
Als erfindungsgemäß sehr vorteilhaft, hat es sich herausgestellt, wenn den Klebstoffen eine oder mehrerer solcher Substanzen beigefügt sind, die zur Sorption permeationsfähiger Substanzen - wie Wasserdampf oder Sauerstoff - befähigt sind. Solche Materialien werden als Gettermaterialien, oder auch kurz als Getter, bezeichnet. Unter einem Gettermaterial wird dementsprechend in der vorliegenden Schrift ein Material verstanden, das mindestens eine permeationsfähige Substanz selektiv aufnehmen kann. Das Gettermaterial ließe sich daher auch als „Sorbens" oder als „Sorptionsmittel" bezeichnen. Vorzugsweise ist das Gettermaterial mindestens zur Sorption von Wasser befähigt.
Durch die Zugabe von Gettern konnte die Zeit bis zum Aushärten des Klebstoffs wesentlich verkürzt werden, ohne dass die Verarbeitungszeit stark erniedrigt wurde.
Die Gettermaterialien werden ihrer Funktion entsprechend, bevorzugt als im Wesentlichen von Permeaten freie Materialien eingesetzt, zum Beispiel wasserfrei. Dies unterscheidet Gettermaterialien von ähnlichen Materialien, die als Füllstoff eingesetzt werden. So wird Silica zum Beispiel in Form von pyrogener Kieselsäure, häufig als Füllstoff eingesetzt. Wird dieser Füllstoff jedoch wie üblich unter Umgebungsbedingungen gelagert, nimmt er bereits Wasser aus der Umgebung auf und ist nicht mehr in technisch nutzbarem Umfang als Gettermaterial funktionsfähig. Erst getrocknetes oder trocken gehaltenes Silica kann als Gettermaterial genutzt werden. Es ist erfindungsgemäß jedoch auch möglich, bereits teilweise mit Permeaten komplexierte Materialien zu verwenden, beispielsweise CaS04*1/2H20 (Calciumsulfat-Halbhydrat) oder teilhydrierte Kieselsäuren, die per Definition als Verbindungen der allgemeinen Formel (Si02)m*nH20 vorliegen.
Gettermaterialien sind beispielsweise: Salze wie Cobaltchlorid, Calciumchlorid, Calciumbromid, Lithiumchlorid, Lithiumbromid, Magnesiumchlorid, Bariumperchlorat, Magnesiumperchlorat, Zinkchlorid, Zinkbromid, Kieselsäuren (zum Beispiel Silica Gel), Aluminiumsulfat, Calciumsulfat, Kupfersulfat, Bariumsulfat, Magnesiumsulfat, Lithiumsulfat, Natriumsulfat, Cobaltsulfat, Titansulfat, Natriumdithionit, Natriumcarbonat, Natriumsulfat, Kaliumdisulfit, Kaliumcarbonat, Magnesiumcarbonat, Titandioxid, Kieselgur, Zeolithe, Schichtsilikate wie Montmorillonit und Bentonit, Metalloxide wie Bariumoxid, Calciumoxid, Eisenoxid, Magnesiumoxid, Natriumoxid, Kaliumoxid, Strontiumoxid, Aluminiumoxid (aktiviertes Aluminium); weiter Kohlenstoffnanoröhrchen, Aktivkohle, Phosphorpentoxid und Silane; leicht oxidierbare Metalle wie beispielsweise Eisen, Calcium, Natrium und Magnesium; Metallhydride wie beispielsweise Calciumhydrid, Bariumhydrid, Strontiumhydrid, Natriumhydrid und Lithiumaluminiumhydrid; Hydroxide wie Kaliumhydroxid und Natriumhydroxid, Metallkomplexe wie zum Beispiel Aluminiumacetylacetonat; des Weiteren organische Absorber, beispielsweise Polyolefin- Copolymere, Polyamid-Copolymere, PET-Copolyester, Anhydride von einfachen und mehrfachen Carbonsäuren wie Essigsäureanhydrid, Propionsäureanhydrid, Buttersäureanhydrid oder Methyltetrahydro-phtalsäureanhydrid, Isocyanate oder weitere auf Hybridpolymeren basierte Absorber, die meist in Kombination mit Katalysatoren wie beispielsweise Cobalt, verwendet werden; weitere organische Absorber wie etwa schwach vernetzte Polyacrylsäure, Polyvinylalkohol, Ascorbate, Glucose, Gallussäure oder ungesättigte Fette und Öle.
Erfindungsgemäß können auch Mischungen aus zwei oder mehreren Gettermaterialien eingesetzt werden.
Unter Kieselsäuren werden, wie vorstehend beschrieben, Verbindungen der allgemeinen Formel (Si02)m*nH20 verstanden. Es handelt sich dabei um durch nasschemische, thermische oder pyrogene Verfahren hergestelltes Siliciumdioxid. Insbesondere sind unter den Kieselsäuren Kieselgele beziehungsweise Silicagele, beispielsweise mit Kobalt- Verbindungen als Feuchteindikator imprägnierte Kieselgele (Blaugel), und pyrogene Kieselsäuren geeignete Gettermaterialien. Von den Si02-Verbindungen ist ferner Kieselgur geeignet, das jedoch allgemein nicht den Kieselsäuren zugerechnet wird.
Unter „Silanen" werden Verbindungen der allgemeinen Formel Ra-Si-X4-a oder deren partielle Kondensationsprodukte verstanden. In der Formel steht a für eine ganze Zahl von 0 bis 3 und bevorzugt für 0 oder 1 . X steht für eine hydrolysierbare Gruppe, beispielsweise und bevorzugt für ein Halogen-Atom, insbesondere Chlor, eine Alkoxy-Gruppe, wie beispielsweise eine Methoxy-, Ethoxy-, n-Propoxy-, iso-Propoxy-, n-Butoxy-, sec-Butoxy- oder tert-Butoxy-Gruppe oderfür eine Acetoxy-Gruppe. Weitere, dem Fachmann bekannte Beispiele für hydrolysierbare Gruppen, sind im Sinne der vorliegenden Erfindung ebenfalls einsetzbar. Sind mehrere Substituenten X vorhanden, so können diese gleich oder voneinander verschieden sein. R steht für einen gegebenenfalls substituierten Kohlenwasserstoff rest. Sind mehrere Substituenten R vorhanden, so können diese gleich oder voneinander verschieden sein.
Unter „Carbodiimiden" werden Verbindungen der allgemeinen Formel R1-N=C=N-R2 verstanden, wobei R1 und R2 organische Reste, insbesondere Alkyl- oder Arylreste sind, die gleich oder verschieden sein können.
Bevorzugt sind die eingesetzten Gettermaterialien ausgewählt aus der Gruppe umfassend Cobaltchlorid, Calciumchlorid, Calciumbromid, Lithiumchlorid, Lithiumbromid, Magnesiumchlorid, Bariumperchlorat, Magnesiumperchlorat, Zinkchlorid, Zinkbromid, Aluminiumsulfat, Calciumsulfat, Kupfersulfat, Bariumsulfat, Magnesiumsulfat, Lithiumsulfat, Natriumsulfat, Cobaltsulfat, Titansulfat, Natriumcarbonat, Natriumsulfat, Kaliumcarbonat, Magnesiumcarbonat Kieselgur, Kieselsäuren, Zeolithe, Schichtsilikate
Eisen, Calcium, Natrium, Magnesium, Bariumoxid, Calciumoxid, Eisenoxid, Magnesiumoxid, Natriumoxid, Titandioxid, Kaliumoxid, Strontiumoxid, aktiviertes Aluminiumoxid
Kohlenstoffnanoröhrchen, Aktivkohle, Phosphorpentoxid, Silane
Calciumhydrid, Bariumhydrid, Strontiumhydrid, Natriumhydrid und
Lithiumaluminiumhydrid Kaliumhydroxid, Natriumhydroxid sowie
Aluminiumacetylacetonat
Polyolefin-Copolymere, Polyamid-Copolymere, PET-Copolyester,
Essigsäureanhydrid, Propionsäureanhydrid, Buttersäureanhydrid,
Methyltetrahydrophtalsäureanhydrid,
Polyacrylsäure und Polyvinylalkohol,
da diese Materialien sich gut als Wassergetter eignen.
Ganz besonders bevorzugt, sind die eingesetzten Gettermaterialien ausgewählt aus Calciumoxid, Calciumsulfat, Calciumchlorid und Zeolithen sowie aus Mischungen von zwei oder mehreren der vorstehenden Substanzen. Diese Materialien weisen besonders hohe Kapazitäten für die Aufnahme von Wasser und weiteren Permeaten auf, sind größtenteils regenerierbar, lassen sich hervorragend in die Klebemasse einarbeiten und beeinträchtigen die Funktion dieser Schicht in der erfindungsgemäßen Menge gar nicht beziehungsweise nur in vernachlässigbarer Art und Weise.
Vorteilhaft beträgt der Anteil der Gettermaterialien in dem Klebstoff nicht mehr als 5 Gew.- %, bevorzugt nicht mehr als 1 Gew.-%.
Alternativ oder zusätzlich dazu kann auch die Matrix Gettermaterialien enthalten, sehr bevorzugt eines oder mehrere der vorgenannten Getter.
Plasma, Initiator
Durch Einwirken eines Plasmas auf das Klebemittel in Anwesenheit der katalytisch aktiven Substanz wird die Polyreaktion der reaktiven Monomere initiiert, die zu einem Härten der Klebezusammensetzung führt und dadurch zu einer Herstellung des Klebeverbundes. Als Plasma wird ein Gas bezeichnet, dessen Moleküle vollständig oder teilweise ionisiert vorliegen. Die Ionisierung erfolgt unter dem Einfluss elektrischer Felder und führt unter anderem auch zu einer Radikalbildung (insbesondere durch Fragmentierung von Gasmolekülen). Neben chemischen Spezies können auch unterschiedliche Strahlungskomponenten (zum Beispiel VUV, UV, sichtbar, IR) entstehen.
Die Plasmaerzeugung kann erfindungsgemäß grundsätzlich mit allen gängigen Plasmaquellen erfolgen. Erfindungsgemäß bevorzugt, werden Verfahren wie die dielektrische Barriereentladung (DBE), die Coronaentladung oder die Erzeugung ausgetriebener Plasmen eingesetzt. Auch die Anregung durch Mikrowellen ist in vielen Fällen einsetzbar.
Als ausgetriebenes Plasma sollen alle Systeme verstanden werden, bei denen das Plasma durch einen Gasstrom aus der Elektrodengeometrie, in der es erzeugt wird, herausgetrieben wird. Bekannt sind solche Verfahren unter anderem unter der Bezeichnung PlasmaJet®, Plasma-Pen®, Plasma-Blaster, Corona-Gun (als ausgetriebene Corona), um nur einige, nicht einschränkend, zu nennen.
Grundsätzlich können Niederdruckplasmen, Atmosphärendruckplasmen (Normaldruckplasmen) und Hochdruckplasmen eingesetzt werden. Vorteilhaft wird bei einem Druck im Bereich zwischen 500 und 1200 hPa, besonders bevorzugt in Atmosphärendruck, gearbeitet Bei Atmosphärendruckplasma entspricht der Druck im Wesentlichen dem der umgebenden Atmosphäre, ohne dass er apparativ erhöht oder erniedrigt werden würde, liegt also je nach Witterungsbedingungen üblicherweise etwa im Bereich 1013 ± 60 hPa (Meereshöhe; Normaldruck = 1013,25 hPa).
Bei Niederdruckplasmen sollte vorteilhaft darauf geachtet werden, dass es nicht zum Sieden der häufig flüssig vorliegenden Monomere kommt. Typische technische Niederdruckplasmen werden im Druckbereich weniger (bis einigen hundert) Pascal betrieben, also bei Drücken, die um einen Faktor 100 bis 10.000 geringer sind als der normale Luftdruck.
Je nach Quelle und Bedingungen der Plasmaerzeugung wird ein Abstand von wenigen Zehntel Millimetern bis zu einigen Zentimetern zwischen der mit Plasma zu behandelnden Klebemittel-Zusammensetzung - genauer deren Oberfläche - und der Plasmaquelle gewählt oder die Klebemittel-Zusammensetzung durchläuft die Elektrodenanordnung der Plasmaquelle.
Als Prozessgase für die Plasmabehandlung können die gängigen Prozessgase verwendet werden. Insbesondere vorteilhaft, können sauerstoffhaltige Prozessgase eingesetzt werden, wie beispielweise (reiner) Sauerstoff, Luft, Wasserdampf oder Gemische aus zweien oder mehreren der vorgenannten Gase und/oder mit anderen Gasen, wie etwa Stickstoff, Edelgase (wie Argon) und dergleichen. Insbesondere vorteilhaft, werden feuchte Gase (also Gasgemische enthaltend Wasserdampf) eingesetzt. Die Plasmabehandlung sollte bevorzugt derart geführt werden, dass das Prozessgas sich nicht über 150 °C, bevorzugt nicht über 60 °C, erwärmt, um das Klebesystem und/oder die zu verklebenden Substrate zu schonen. Dies kann insbesondere dadurch erreicht werden, dass die Erzeugung des Plasmas derart durchgeführt wird, dass die Elektroden sich nicht über diese Temperaturen hinaus erhitzen.
Die Dauer der Plasmabehandlung zur effizienten Initiierung der Polyreaktion beträgt in der Regel wenige Sekunden, zum Beispiel bis zu 60 Sekunden. Eine Behandlungsdauer der Oberfläche mit Plasma für eine Dauer von bis zu 15 Sekunden, insbesondere von 3 bis 10 Sekunden, hat sich als sehr günstig herausgestellt, um eine optimale Festigkeit der Verklebung zu gewährleisten.
Es sind verschiedene Plasmaerzeuger auf dem Markt, die sich in der Technik zur Plasmaerzeugung und der Gasatmosphäre unterscheiden. Obwohl sich die Behandlungen unter anderem in der Effizienz unterscheiden, sind die grundsätzlichen Effekte meist ähnlich und sind vor allem durch die eingesetzte Gasatmosphäre bestimmt. Die Wahl der Plasmaerzeuger ist erfindungsgemäß grundsätzlich nicht eingeschränkt, sofern sich die vorgenannten Bedingungen realisieren lassen.
Grundsätzlich kann man der Atmosphäre auch reaktive gasförmige Stoffe wie Sauerstoff, Wasserstoff, Ammoniak, Ethylen, CO2, Siloxane, Acrylsäuren und/oder Lösungsmittel sowie beschichtende oder polymerisierende Bestandteile beimischen.
Um möglichst gute Verklebungsfestigkeiten zu erhalten, wird die Polyreaktion zu im Wesentlichen vollständigen Umsätzen der reaktiven Monomere geführt. Über die Zeit und die Intensität der Plasmabehandlung und/oder die Menge des eingesetzten Katalysators eröffnet das erfindungsgemäße Verfahren aber auch die Möglichkeit, die schließliche Verklebungsfestigkeit zu variieren und auf gewünschte Werte zu justieren.
Der Klebestoff umfasst vorzugsweise so viel Verdickungsmittel, dass er als Klebemittelschicht ausgebildet ist, die Klebemittelschicht wird zur besseren Haltbarkeit auf dem Liner zur Verfügung gestellt.
Die Falteinrichtung kann ebenfalls mehrere einzelne Falteinrichtungen umfassen, sodass und der Applikator handführbar ist, moderne Plasmaquellen können ein Gewicht von wenigen Kilogramm aufweisen, sodass der Applikator durchaus ein Gewicht von lediglich zwischen 5 kg und 20 kg aufweisen kann, also durchaus noch mit Tragegurten gesichert oder einfach an dem Griff von dem Benutzer getragen werden kann, und so das Klebeband auf die Fügeteiloberfläche appliziert wird. Besonders bevorzugt, werden dielektrische Barriereentladungen, Plasmadüsensysteme oder Coronasysteme verwendet, deren Prozessgas Luft, Stickstoff, Edelgase oder Wasserdampf ist, diese sind kostengünstig und leicht herstellbar. Dem Prozessgas können bevorzugt reaktive Stoffe zugesetzt werden, wie Sauerstoff, Wasserstoff, Ammoniak, Ethylen, Kohlendioxyd, Siloxane, Acrylsäure, Peroxide und oder Lösungsmittel. Die reaktiven Stoffe des Prozessgases eignen sich insbesondere im Zusammenwirken mit einem Klebeband, das ein Klebemittel umfasst, das zumindest eine in einer radikalischen Polyreaktion reaktive Substanz und eine katalytisch aktive Substanz umfasst, wobei die katalytisch aktive Substanz zumindest ein Metallkomplex aus der Gruppe der Metalloxtanine oder der Gruppe der Metallporfyrine umfasst.
Beim Verfahren zum Herstellen eines gefalteten Klebebandes aus einem Klebeband wird ein eine Klebmittelschicht aufweisendes Klebeband von einer Klebebandrolle abgewickelt, eine reaktive Außenseite der Klebmittelschicht des Klebebandes an einer Plasmaquelle, die mit einem mit reaktiven Stoffen angereicherten Prozessgas betrieben wird, vorbei- oder hindurch geführt, wobei die Klebmittelschicht mit wenigstens einer Substanz versehen wird, die eine durch die reaktiven Stoffe initiierte Vernetzungsreaktion auslöst, und das Klebeband wird gefaltet, so dass das gefaltete Klebeband eine Dicke aufweist, die einer ganzzahligen Anzahl übereinander gefalteter Klebeschichten entspricht. Das Klebeband wird bei jeder Faltung entlang einer in Längsrichtung verlaufenden Faltlinie gefaltet, nach oder vor jedem Faltvorgang können Linerreste mittels einer Abzieheinrichtung vom gefalteten Klebeband abgezogen werden.
In einer bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform umfasst der Klebstofffilm 30 eine Mischung der folgenden Bestandteile: thermoplastisches Polyurethan, insbesondere Desmomelt 530®, Cyclohexylmethacrylat, Tetrahydrofurfurylmethacrylat, Methacrylsäure, Ethylenglykoldimethacrylat und PDHP.
In einer weiteren bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform umfasst der Klebstofffilm 30 eine Mischung der folgenden Bestandteile: thermoplastisches Polyurethan, insbesondere Desmomelt 530®, Methylmethacrylat, Methacrylsäure, Ethylenglykoldimethacrylat und PDHP.
In einer weiteren bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform umfasst der Klebstofffilm 30 eine Mischung der folgenden Bestandteile: thermoplastisches Polyurethan, insbesondere Desmomelt 530®, 2-Phenoxyethylmethacrylat, Ethylenglykoldimethacrylat und PDHP.
In einer weiteren bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform umfasst der Klebstofffilm 30 eine Mischung der folgenden Bestandteile: thermoplastisches Polyurethan, insbesondere Desmomelt 530®, Di-(ethylenglykol)methylethermethacrylat, Ethylenglykoldimethacrylat und PDHP.
Jede dieser bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsformen enthält etwa 20 bis 80 Gew.-% thermoplastisches Polyurethan, etwa 20 bis 80 Gew.-% reaktive(s) Monomer(e) und größer 0 bis etwa 40 Gew.-% PDHP, vorzugsweise etwa 30 bis 50 Gew.- % thermoplastisches Polyurethan, etwa 40 bis 60 Gew.-% reaktive(s) Monomer(e) und etwa 15 bis 25 Gew.-% PDHP, bezogen auf die Gesamtmischung der Bestandteile des reaktiven Klebstofffilms 30.
Wie hier verwendet, bezieht sich die Gesamtmischung der Bestandteile des reaktiven Klebstofffilms 30 auf die gesamte Menge der eingesetzten polymeren Filmbildner-Matrix, der/des reaktiven Monomere/Monomers und oder der/des Reaktivharze/Reaktivharzes, des Reagens sowie weiterer optional vorliegender Komponenten, die als Summe (in Gew.- %) erhalten wird.
Die Erfindung wird anhand von einem Ausführungsbeispiel in sechs Figuren beschrieben. Dabei zeigen:
Fig. 1 einen handgeführten Applikator in einer schematischen Innenansicht ,
Fig. 2 Plasmaquelle mit Zuführvorrichtung von bestimmten Prozessgasbestandteilen
Fig. 3 eine Schnittansicht eines Klebebandes, wie es in einem Applikator in Fig. 1 verwendet wird,
Fig. 4a bis 4c Verfahrensschritte einer ungeradzahligen Faltung des Klebebandes, Fig. 5a bis 5c Verfahrensschritte einer geradzahligen Faltung des Klebebandes,
Fig. 6a, 6b den Faltmechanismus. Ein in Fig. 1 dargestellter handgeführter Applikator 1 einer ersten Ausführungsform weist ein Gehäuse auf, das zwei zueinander gewinkelt angeordnete Abschnitte umfasst und einen Griff 2, der mit jeweils einem Ende an einem der beiden Abschnitte montiert ist und mit dessen Hilfe der Applikator 1 von einer Person getragen werden kann.
Es sind in Fig. 1 in einer Innenansicht die wesentlichen Bauteile des Applikators 1 dargestellt. An einem Ende des Applikators 1 ist ein Klebebandausgang 3 vorgesehen, aus dem ein einfach oder mehrfach gefaltetes Klebeband 8 herausläuft, das mit Hilfe des Applikators 1 auf eine Fläche eines (nicht dargestellten) Fügeteils appliziert, d. h. geklebt werden kann. Das Klebeband 7 wird mithilfe einer Falteinrichtung 10 einmal, zweimal oder mehrmals gefaltet. Das gefaltete Klebeband 8 ist so oft gefaltet, dass es eine vorbestimmte Dicke annimmt. An einem dem Klebebandausgang 3 gegenüberliegenden Ende ist eine Aufnahme 4 für eine Klebebandrolle 6 vorgesehen. Auf der Klebebandrolle 6 ist das Klebeband 7 aufgewickelt. In einer Laufrichtung des gefalteten Klebebandes 8 vor dem Klebebandausgang 3 ist eine Schneideinrichtung 12 vorgesehen, die das gefaltete Klebeband 8 auf die gewünschte Länge schneidet.
Ein freies Ende des Klebebandes 7 wird durch eine (nicht näher dargestellte) Abwickeleinrichtung geführt. Ein von der Klebebandrolle 6 abgehender Endabschnitt wird fortlaufend durch die Abwickeleinrichtung von der Klebebandrolle 6 abgezogen.
Aus dem auf der Klebebandrolle 6 aufgewickelten Klebeband 7 wird das gefaltete Klebeband 8 hergestellt. Unter einem gefalteten Klebeband 8 ist hier ein Klebeband zu verstehen, dass eine größere Dicke als das Klebeband 7 aufweist.
In der Fig. 2 ist eine Plasmaquelle 20 schematisch dargestellt, wie sie in dem Applikator 1 gemäß Fig. 1 verwendet wird.
In Fig. 2 ist das Klebeband 7 dargestellt, die Plasmaquelle 20 weist eine Breite B auf, die im Wesentlichen der Breite B des Klebebandes 7 entspricht, die Bewegungsrichtung des Klebebandes ist in Fig. 2 senkrecht zur Zeichenebene, also in Längsrichtung L vorgesehen, das Klebeband 7 wird gleichsam aus der Zeichnung heraus nach oben unter der Plasmaquelle 20 hindurchgezogen. Das Klebeband 7 weist die der Plasmaquelle 20 zugewandte freie, aktivierbare Klebebandseite 31 auf und die der Plasmaquelle 20 abgewandte, mit dem Liner 32 abgedeckte Klebebandseite auf. Mit Hilfe der Plasmaquelle 20 wird in einer Klebemasse der Klebeschicht 30 des Klebebandes 7 ein Vernetzungsvorgang initiiert, die Klebeschicht 30 ist zwar haftklebrig, aber Polymere der Klebeschicht 30 sind nicht vollständig vernetzt, sodass die Klebeschicht 30 nicht ausgehärtet ist und auch keine dauerhaft feste Verbindung mit der Oberfläche eines Fügeteils ausbilden kann. Der Vernetzungsvorgang wird durch die Behandlung mit einem auf die Klebemasse abgestimmten Plasma initiiert, der Vernetzungsvorgang ist in der Dauer so abgestimmt, dass das gefaltete Klebeband auch noch nach der Faltung auf das Fügeteil appliziert werden kann.
Die Plasmaquelle 20 weist einen Eingang 21 für ein Prozessgas 22 auf. Bei dem Prozessgas handelt es sich hier um Luft oder Wasserdampf, es kann jedoch auch Stickstoff, Edelgase oder ein Gemisch aus den genannten Stoffen verwendet werden. Das Prozessgas 22 wird an einer Elektrodenspitze 23 vorbeigeführt, die Elektrodenspitze 23 ist an eine hochfrequente Wechselspannung 24 von einigen kV und einer Frequenz von etwa 50 Hz bis 50 kHz angeschlossen. Zwischen der Elektrode 23 und einer Gegenelektrode 25 entsteht ein starkes elektrisches Wechselfeld, das zu einer Entladung führt. Das an den Elektroden 23 und 25 vorbeiströmende Prozessgas 22 wir ionisiert und bildet die typische vom Prozessgas und den Entladungsparametern Plasmaatmosphäre 26 aus. Aus der Precursoreinheit 27 werden der Plasmaatmosphäre 26 reaktive Stoffe zugesetzt, wie Sauerstoff, Wasserstoff, Ammoniak, Ethylen, Kohlendioxyd, Siloxane, Acrylsäure, Peroxide und/oder Lösungsmittel. Die reaktiven Stoffe sind auf die Klebemasse der Klebeschicht 30 des Klebebandes 7 abgestimmt. Das mit dem Precursor angereicherte Plasma trifft auf die aktivierbare freie Klebebandseite 31 und initiiert dort einen Verkettungsvorgang in der Klebeschicht 30.
Das in der Fig. 3 im Querschnitt senkrecht zu seiner Längsrichtung L dargestellte Klebeband 7 ist auf der Klebebandrolle 6 zunächst aufgewickelt, das Klebeband 7 umfasst einen Klebstofffilm 30 mit einer freien reaktiven Außenseite 31 und einen Liner 32, der entlang einer der freien reaktiven Außenseite 31 gegenüberliegenden Seite am Klebstofffilm 30 angeordnet ist. Die freie reaktive Außenseite 31 des Klebstofffilms 30 ist haftklebrig.
Vor dem Faltvorgang oder zwischen einzelnen Faltvorgängen kann ebenso der Liner 32 oder es können zumindest Abschnitte des Liners 32 vom Klebeband 7 entfernt werden. Neben der Falteinrichtung 10 ist ein Sammelbehälter 1 1 für Linerreste 43, 51 , 54 des Liners 32 vorgesehen.
Nach dem ein- oder mehrfachen Faltvorgang verlässt ein gefaltetes Klebeband 8 die Falteinrichtung 10, das gefaltete Klebeband 8 ist an einer Außenseite weiterhin mit nach dem Faltvorgang und Abtrennvorgang des Linerteils übrig gebliebenen Teil des Liners geschützt, während eine dem übrig gebliebenen Linerteil gegenüberliegende Außenseite aktiviert bleibt. Das durch Faltung entstandene gefaltete Klebeband 8 weist eine Dicke auf, die dem Doppelten, dem Dreifachen, dem Vierfachen oder jeder höheren ganzzahligen Anzahl an Dicken des Klebebandes 7 entspricht. Das gefaltete Klebeband 8 verlässt mit einem übrig gebliebenen Liner 42 den Applikationsausgang.
Fig. 3 zeigt das Klebeband 7 in einer einfachen Ausführungsform in einem Querschnitt entlang der Breite B des Klebebandes 7. Das Klebeband 7 weist eine Klebeschicht 30 und einen im Vergleich zur Dicke der Klebmittelschicht 30 dünneren Liner auf, Klebeschicht 30 und Liner 32 haben eine identische Breite B, sodass eine Seite der Klebeschicht 30 vollständig von dem Liner 32 abgedeckt wird, während eine dem Liner 32 gegenüberliegende Außenseite 31 der Klebeschicht 30 frei ist.
Die Sequenz der Fig. 4a, 4b, 4c zeigt eine einfache Faltung des Klebebandes 7, während die in den Fig. 5a, 5b, 5c dargestellte Faltung eine zweifache Faltung des Klebebandes jeweils entlang einer beziehungsweise von zwei in Längsrichtung L verlaufenden Faltlinien darstellt.
Die Faltung in der Sequenz der Figurenfolge 4a, 4b, 4c erfolgt entlang einer einzelnen Faltlinie, die mittig in Längsrichtung L entlang des Klebebandes 7 verläuft. Entlang der Faltlinie wird die freie Außenseite 31 der Klebeschicht 30 aufeinander gefaltet, indem zwei parallele Längstreifen der Außenfläche 31 aufeinander gefaltet werden und miteinander verkleben. Eine Zwischenposition während des Faltungsvorganges ist in Fig. 4a dargestellt. Fig. 4b zeigt den Zustand, in dem das Klebeband 7 vollständig gefaltet ist. Nach der einfachen Faltung umgibt der Liner 32 die einfach gefaltete Klebmittelschicht 30 U- förmig, Die Falteinrichtung 10 umfasst ebenfalls eine (nicht dargestellte) Schneideinrichtung, mit der ein im Querschnitt senkrecht zur Längsrichtung L L-förmiger Linerrest 43 vom einfach gefalteten Klebeband 7 entfernt wird, und ein übrig gebliebener Liner 42 an der gefalteten Klebmittelschicht 30 verbleibt, sodass ein einfach gefaltetes Klebeband 8 gemäß Fig. 4c hergestellt wird und den Applikator 1 am Ausgang 3 verlässt. Das einfach gefaltete Klebeband 8 weist auf einer Seite einen übriggebliebenen Liner 42 auf, während die dem übrig gebliebenen Liner 42 gegenüberliegende Seite 41 der doppelten Klebeschicht 30 frei ist. Es ist in anderem Ausführungsformen der Erfindung denkbar, dass das gefaltete Klebeband noch einmal mit einer weiteren (nichtdargestellten) Plasmaquelle aktiviert wird. Die Aktivierung würde dann an der beim gefalteten Klebeband neu entstandenen freien Außenseite 41 erfolgen.
In den Fig. 5a, 5b ist eine doppelte Faltung dargestellt, die doppelte Faltung geht ebenfalls von dem Klebeband 7 gemäß Fig. 3 aus, wobei das Klebeband 7 nicht in Längsrichtung L mittig, sondern entlang einer in Längsrichtung L verlaufenden Faltlinie, die in einem Drittel der Breite B verläuft, erfolgt. Der Beginn der ersten Faltung ist in Fig. 5a dargestellt, Fig. 5b zeigt die vollständig umgefaltete Klebeschicht 30 von der bereits ein im Querschnitt L- förmiger Linerrest 51 entfernt wurde. In einer zweiten Faltung wird ein drittes Drittel des Klebebandes 7 über den bereits gefalteten Abschnitt des Klebebandes 7 gefaltet, wie der in Fig. 5b dargestellte Pfeil zeigt, sodass ein zweifach gefaltetes Klebeband 8 entsteht, das aus drei übereinander geschichteten Klebeschichten 30 aufgebaut ist. An einer Außenseite der gefalteten Klebmittelschichten 30 ist ein übrig gebliebener Liner 52 angeordnet und an der dem übriggebliebenen Liner 52 gegenüberliegenden Seite, verbleibt eine freie Außenseite 53. Nach der zweiten Faltung wird wiederrum ein Linerrest 54 mit der Schneideinrichtung abgetrennt.
Je nach Anzahl der Faltungen können somit gefaltete Klebebänder 8 in gewünschter, vorgegebener Dicke hergestellt werden.
Dabei umfasst der Klebstofffilm 30 eine polymere Filmbildner-Matrix, mindestens ein reaktives Monomer oder Reaktivharz und mindestens einen Initiator, insbesondere Radikalinitiator.
Der erfindungsgemäße Klebstofffilme 30 besteht grundsätzlich aus einer Matrix, die nachfolgend polymere Filmbildner-Matrix genannt wird, in der die reaktiven, zu polymerisierenden Monomere und/oder Reaktivharze enthalten sind. Aufgabe dieser Matrix ist ein inertes Grundgerüst für die reaktiven Monomere und/oder Reaktivharze zu bilden, so dass diese nicht flüssig vorliegen, sondern in einem Film oder einer Folie eingelagert sind. Auf diese Art und Weise wird eine einfache Handhabung gewährleistet. Inert bedeutet in diesem Zusammenhang, dass die reaktiven Monomere und/oder Reaktivharze unter geeignet gewählten Bedingungen (zum Beispiel bei ausreichend geringen Temperaturen) im Wesentlichen nicht mit der polymeren Filmbildner-Matrix reagieren.
In den Fig. 6a, 6b ist der Faltmechanismus 10 dargestellt, aus dem das Klebeband 80, welches aus einem ersten Klebeband 7 und einer Plasmainitiierung besteht zugeführt wird. Durch eine Andruckwalze 13 und einem Konturrad 15 wird das Klebeband 80 bei Bewegung in Längsrichtung L in eine Führungsschiene 14 gedrückt. Die Führungsschiene 14 weist bezügliche ihrer Mittellinie in Längsrichtung L einen sich verändernden Winkel auf. Dieser wird ausgehend vom Eintritt in den Faltmechanismus 10 kontinuierlich von einem Öffnungswinkel von 180° auf weniger als 20° zusammen geführt bevor das Klebeband die Laminationswalzen 16 erreicht und das gefaltete Klebeband 8 ausgebildet wird. Unter dem Konturrad kann sich ein Schneidelement befinden, dass Liner 32 und/oder das Klebeband 80 entlang der Faltlinie durchtrennt.
Bezugszeichenliste
1 Applikator
2 Griff
3 Klebebandausgang
4 Aufnahme
6 Klebebandrolle
7 Klebeband
8 Klebeband
9 Umlenkrolle
10 Falteinrichtung
1 1 Sammelbehälter
12 Schneideinrichtung
20 Plasmaquelle
21 Eingang
22 Prozessgas
23 Elektrodenspitze
24 hochfrequente Wechselspannung
25 Gegenelektrode
26 Plasmaatmosphäre
27 Precursoreinheit
30 Klebmittelschicht
31 Außenseite
32 Liner
B Breite
L Längsrichtung
41 gegenüberliegende Seite
42 Übrig gebliebener Liner
43 Linerrest L-förmiger Linerrest Liner
freie Außenseite Linerrest

Claims

Patentansprüche
1 . Applikator für ein gefaltetes Klebeband (8) mit
einer Klebebandrolle (6) mit einem Klebeband (7), das eine Klebmittelschicht (30) mit einer reaktiven Klebstoffkomponente und einer reaktiven Außenseite (31 ) umfasst,
einer Abwickeleinrichtung für das Klebeband, einen Endabschnitt des Klebebandes (7) von der Klebebandrolle (6),
einer Zuführeinrichtung, einer Plasmaquelle (20) mit einem mit reaktiven Stoffen angereicherten Prozessgas (22), die auf eine reaktive Außenseite (31 ) der Klebmittelschicht (30) des abgewickelten Endabschnitts des Klebebandes (7) gerichtet ist, wobei die Klebmittelschicht (30) wenigstens eine Substanz aufweist, die eine durch die reaktiven Stoffe initiierte Vernetzungsreaktion auslöst, einer in einer Laufrichtung des aktivierten Klebebandes (7) nach der Plasmaquelle (20) angeordneten Falteinrichtung (10) für das Klebeband (7) zur Herstellung des gefalteten Klebebandes (8).
2. Applikator nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass die Falteinrichtung (10) eine Abzieheinrichtung für einen Liner (32) umfasst, der auf der der reaktiven Außenfläche
gegenüberliegenden Seite des Klebebandes (7) angeordnet ist.
3. Applikator nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass das Prozessgas (22) Luft, Stickstoff, Edelgase oder Wasserdampf ist.
Applikator nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass dem Prozessgas (2) wenigstens ein reaktiver Stoff zugesetzt ist aus der Gruppe: Sauerstoff, Wasserstoff, Ammoniak, Ethylen, Kohlendioxid, Siloxane, Acrylsäure, Peroxide und/oder Lösungsmittel.
Applikator nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Klebmittelschicht (30) ein Klebmittel umfasst, das zumindest eine in einer radikalischen Polyreaktion reaktive Substanz und eine katalytisch aktive Substanz umfasst.
6. Applikator nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, dass die reaktive Substanz wenigstens einen Stoff aus der Gruppe umfasst: Acrylsäure, Acrylsäureester, Methacrylsäure,
Methacrylsäureester, Vinylverbindungen und/oder oligomere beziehungsweise polymere Verbindungen mit Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindungen.
7. Applikator nach Anspruch 5 oder 6,
dadurch gekennzeichnet, dass die katalytisch aktive Substanz zumindest ein Metallkomplex aus der Gruppe der Metallphthalocyanine und/oder der Gruppe der Metallporphyrine umfasst.
8. Applikator nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass der Applikator einen Griff (2) aufweist und handführbar ist.
9. Verfahren zum Herstellen eines gefalteten Klebebandes (8) aus einem Klebeband (7), indem
das eine Klebmittelschicht (30) aufweisende Klebeband (7) von einer
Klebebandrolle (6) abgewickelt wird,
eine reaktive Außenseite (31 ) der Klebmittelschicht (30) des Klebebandes (7) an einer Plasmaquelle (20), die mit einem mit reaktiven Stoffen angereicherten Prozessgas (22) betrieben wird, vorbeigeführt wird, wobei die Klebmittelschicht (30) mit wenigstens einer Substanz versehen wird, die eine durch die reaktiven Stoffe initiierte Vernetzungsreaktion auslöst,
das Klebeband (7) gefaltet wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, dass das Klebeband (7) entlang einer in einer
Längsrichtung (L) verlaufenden Faltlinie gefaltet wird.
1 1 . Verfahren nach Anspruch 9 oder 10,
dadurch gekennzeichnet, dass als Prozessgas (22) Luft, Stickstoff, Edelgase oder Wasserdampf verwendet wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprühe 9, 10 oder 1 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass die reaktiven Stoffe zugesetzt aus der Gruppe: Sauerstoff, Wasserstoff, Ammoniak, Ethylen, Kohledioxid, Siloxane, Acrylsäure, Peroxide und/oder Lösungsmittel gewählt werden.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12,
dadurch gekennzeichnet, dass dem Klebmittel eine in einer radikalischen
Polyreaktion reaktive Substanz und eine katalytisch aktive Substanz zugefügt werden.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 13,
dadurch gekennzeichnet, dass die katalytisch aktive Substanz zumindest einen Metallkomplex aus der Gruppe der Metallphthalocyanine und/oder der Gruppe der Metallporphyrine umfasst.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 oder 14,
dadurch gekennzeichnet, dass die reaktive Substanz aus der Gruppe gewählt wird: Acrylsäure, Acrylsäureester, Methacrylsäure, Methacrylsäureester,
Vinylverbindungen und/oder oligomere beziehungsweise polymere Verbindungen mit Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindungen.
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