EP3850735A1 - Verfahren und vorrichtung zum verbinden von blechteilen zu blechpaketen - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum verbinden von blechteilen zu blechpaketen

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Publication number
EP3850735A1
EP3850735A1 EP19782477.4A EP19782477A EP3850735A1 EP 3850735 A1 EP3850735 A1 EP 3850735A1 EP 19782477 A EP19782477 A EP 19782477A EP 3850735 A1 EP3850735 A1 EP 3850735A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
sheet metal
activator
metal strip
strip
fluid
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP19782477.4A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Heinrich Bursy
Jochen Lanksweirt
Axel Rainer Nann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Voestalpine Automotive Components Dettingen GmbH and Co KG
Original Assignee
Voestalpine Automotive Components Dettingen GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Voestalpine Automotive Components Dettingen GmbH and Co KG filed Critical Voestalpine Automotive Components Dettingen GmbH and Co KG
Publication of EP3850735A1 publication Critical patent/EP3850735A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F3/00—Cores, Yokes, or armatures
    • H01F3/02—Cores, Yokes, or armatures made from sheets
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/02—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing silicon
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F41/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties
    • H01F41/02—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for manufacturing cores, coils, or magnets
    • H01F41/0206—Manufacturing of magnetic cores by mechanical means
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K15/00—Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines
    • H02K15/02—Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines of stator or rotor bodies
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B15/00—Layered products comprising a layer of metal
    • B32B15/01—Layered products comprising a layer of metal all layers being exclusively metallic
    • B32B15/011—Layered products comprising a layer of metal all layers being exclusively metallic all layers being formed of iron alloys or steels
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B37/00—Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding
    • B32B37/14—Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding characterised by the properties of the layers
    • B32B37/16—Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding characterised by the properties of the layers with all layers existing as coherent layers before laminating
    • B32B37/18—Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding characterised by the properties of the layers with all layers existing as coherent layers before laminating involving the assembly of discrete sheets or panels only

Definitions

  • the present invention relates to a method and a device for connecting sheet metal parts to laminated cores and correspondingly produced laminated cores.
  • Laminated cores of interconnected sheet metal parts are used, for example, as magnetic cores of rotors and / or stators of electrical machines such as electric motors instead of conventional solid iron cores.
  • the disk packs of such magnetic cores are made from many very thin electrical sheets.
  • the electrical sheets are made of special alloys that have excellent properties for conducting and strengthening magnetic fields.
  • the plate pack the individual sheet metal plates are insulated from each other.
  • These magnetic cores, which are made up of disk packs are among the most important components of an electric motor that influence its efficiency in converting electrical energy into kinetic energy.
  • the composition and absence of voltage of the sheets, the value of their electrical resistance and the integrity of the insulation are important influencing factors. These influencing factors are essentially determined by the process, in particular the flat or selective bonding of the sheets to one another, and the processing quality, for example the punching burr.
  • a package is an orderly stack of many sheets that can initially be moved against each other and that are joined together.
  • the connection of the sheets to the package is achieved, for example, by screwing or by means of clips placed on the outside of the package.
  • Such connections allow the connection to be released, but the performance of the electric machine is generally adversely affected by such connection means, for example due to an electrical short circuit in the area of the connection means or a disturbed magnetic field.
  • connection method is welding.
  • the sheets are thermally and materially bonded.
  • the punched and stacked lamellas are clamped in a device and joined at the outer radius by several weld seams oriented orthogonally to the lamella plane.
  • welding damages the fins and their insulation layer and can lead to increased eddy current losses or influence the magnetic field.
  • the freedom of design is hardly restricted by the weld seam, a package produced in this way can no longer be dismantled without being destroyed.
  • the so-called punching package is known as a further connection method.
  • the electrical sheet is punched out of the raw material in a machine stroke, placed on the stack and connected to the stack.
  • mechanical connections are generated in the electrical sheet, which interact with the connections of the adjacent electrical sheets.
  • These connections are elevations, also called cams or knobs, which are stamped into the electrical sheet. Since the insulation coating in the area of the forming can be damaged, short circuits cannot be ruled out.
  • the connection is structurally restrictive and influences the magnetic field due to the local connection means.
  • adhesive packaging mostly uses thermosetting hot-melt adhesive lacquers with which the electrical sheet is coated.
  • the raw material an almost endless sheet metal strip, is usually coated with a hot-melt adhesive lacquer.
  • the lamellae are aligned with one another, placed on top of one another and thus form a stack.
  • This stack of still unconnected sheets is then heated to a reaction temperature of the hot-melt adhesive over a certain period of time, usually 30 to 150 minutes.
  • the reaction temperature is usually 150 to 250 degrees Celsius.
  • the stack is pressurized with a pressure of 2 to 6 Newtons per square millimeter. This is followed by a cooling phase lasting up to 60 minutes.
  • the hot melt adhesive enables a full-surface and permanent connection of the individual slats without damaging the metal structure or the insulation layer, the baking and cooling process are very time-consuming and therefore difficult to integrate into a continuous mass production.
  • a mixture of water and a thermoplastic and / or crosslinkable adhesion promoter for example polyvinyl alcohol
  • the mixture can also contain a water-soluble reaction accelerator such as, for example, 2-methylimidazole, in order to improve the chemical reaction between the hot melt adhesive and the adhesion promoter.
  • a spraying device is provided in front of the punching tool, a drying device is arranged between the winding device and the punching tool, which dries the applied mixture in order to prevent contamination of the tape transport device or the punching tool by the aqueous bonding agent mixture.
  • An activation device which supplies water vapor to the hot-melt adhesive lacquer / adhesion promoter coating, and a heating device for thermal activation are then provided in the punching device itself.
  • the present invention is therefore based on the technical problem of developing the method described in WO 2014/089593 A1 in such a way that the quality of an auxiliary coating applied before the stamping process is improved, in particular with regard to the layer thickness and uniformity of the coating.
  • the invention accordingly relates to a method for connecting sheet metal parts to laminated cores, a sheet metal strip, the top and / or underside of which has curable, polymeric adhesive layer, is continuously transported through an application device in which a fluid containing an activator is applied to the adhesive layer, the fluid applied is then dried and the sheet metal strip coated with the dried activator is then fed continuously to a strip storage device.
  • the sheet metal strip is then fed from the strip store to a clocked separating device in which sheet metal parts are separated from the sheet metal strip and stacked one on top of the other.
  • the separated and stacked sheet metal parts are finally connected to one another by means of the adhesive layers located between the individual sheet metal parts and coated with the activator to form sheet metal packages.
  • a strip store between the application of a fluid which contains an activator for the polymeric adhesive layer and the separating device, in which sheet metal parts are separated from the sheet strip, so that the sheet strip is transported in front of the strip store, in particular in the case of Application of the fluid containing activator can be carried out continuously, while after the strip storage a clocked transport of the sheet metal strip is made possible in time with the separating device. Due to the continuous transport of the sheet metal strip through the application device, the quality of the fluid layer containing the activator can be optimized, since a uniformly thick and homogeneous coating is easier in a continuous operation than in a clocked operation. At the same time, the sheet metal parts can be cut off with high precision, since in the area of the cutting device a clocked transport of the sheet metal strip is made possible in time with the cutting device itself.
  • the sheet metal strip used in the method according to the invention is preferably an electrical sheet, typically made of an iron-silicon alloy, which can be produced as non-grain-oriented sheets or grain-oriented sheets. Thanks to their isotropic magnetic properties, the non-grain-oriented electrical sheets are mainly used in rotating machines, such as electric motors.
  • the curable, polymeric adhesive layers are typically layers of thermosetting hot-melt adhesive lacquers, as are described in European patent application EP 0 008 811 A1. Such substances are also known under the name "baking varnish”. Certain baking varnishes exhibit thermoplastic behavior, ie they soften when heated, which enables them to be bonded when heated, and harden again when cooled without chemical changes.
  • Thermoplastic synthetic resins of this type are based, for example, on polyvinyl butyral, polyamides or polyesters, but have the disadvantage that the adhesive effect can decrease again when the temperature rises during operation.
  • Other thermosetting hot melt adhesives which are also referred to as reactive hot melt adhesives, can be cured by chemical crosslinking when heated beyond the plastic state. The hardening is irreversible, so that the stability of the laminated cores made with such hot melt adhesives is maintained even when heated during operation.
  • the reactive hot melt adhesives preferred in the present process include epoxy resin systems. Such epoxy resin systems usually consist of a resin and a hardener component, the term "epoxy resin" being used both for the, mostly liquid, resin component and for the solid, crosslinked reaction product of resin and hardener.
  • Sheet metal strips which are coated with a two-stage curing epoxy resin system are preferably used in the process according to the invention, particularly preferably a bisphenol-based epoxy resin system with a suitable hardener, such as, for example, a bisphenol-A-epichlorohydrin resin system with dicyanamide as hardener.
  • a suitable hardener such as, for example, a bisphenol-A-epichlorohydrin resin system with dicyanamide as hardener.
  • sheet metal strips are preferably used as the starting material in the method according to the invention, in which the curable, polymeric adhesive layer (ie the baking lacquer layer) is present in this B state.
  • the partially crosslinked baking lacquer layer typically has a thickness of a few micrometers.
  • the sheet metal strip can be coated on its top or on its underside or on both sides with baking lacquer.
  • the top and bottom refer to the feeding of the horizontally running belt into the separating device. If a baking lacquer coating is provided on the top and the bottom, the thickness and the degree of crosslinking of the layers can be different.
  • the layer on the top of the band can be made thinner and more crosslinked than on the underside in order to minimize contamination of the punching display.
  • a typical layer thickness of the baked enamel on the more pre-crosslinked top side is then in the range of 1 to 5 m ⁇ ti, the layer thickness on the less pre-crosslinked bottom side in the range of 2 to 10 mhh.
  • the baking lacquer layer used in the process according to the invention advantageously contains fillers to increase the storage stability of the electrical steel strips coated with curable baking lacquer and to increase the stability of the baking lacquer layer which has hardened after the laminated core production.
  • Baking varnishes with suitable fillers are described, for example, in international patent application WO 2016/151129 A1. Accordingly, for example, metal carbonates, sulfates, sulfites, silicates or phosphates or a mixture thereof can be used as a filler.
  • metal carbonates, sulfates, sulfites, silicates or phosphates or a mixture thereof can be used as a filler.
  • baking varnishes comprise 74 to 85 vol.% Epoxy resin, 6 to 10 vol.% Hardener and 5 to 20 vol.% Filler.
  • an activator is to be understood as a substance which favors the curing reaction of the curable, polymeric adhesive layer, be it that the activator lowers the temperature at which curing occurs and / or the curing reaction, for example the chemical crosslinking of the polymer adhesive layer is accelerated.
  • Suitable activators for epoxy resin systems are, for example, tertiary amines or imidazoles.
  • the activator is an aqueous solution of an imidazole as the active component, in particular an aqueous solution of 2-ethyl-4-methyl-imidazole. It was surprisingly found that the applied mixture does not have to contain a thermoplastic or crosslinkable adhesion promoter, as suggested in WO 2014/089593 A1, in order to accelerate the connection of the sheet metal parts during curing.
  • the liquid activator solution contains 2 to 10% by weight of 2-ethyl-4-methylimidazole, 80 to 90% by weight of water, 0 to 15% by weight of an organic solvent, such as 2-methoxypropanol, and 0 to 2% by weight of additives, such as, for example, Ligaphob N90 (Ligaphob N90 is a sodium soap of a technical oleic acid, produced by Peter Greven GmbH & Co. KG, Bad Wegeifel, Germany).
  • Ligaphob N90 is a sodium soap of a technical oleic acid, produced by Peter Greven GmbH & Co. KG, Bad Wegeifel, Germany.
  • a filler-containing bisphenol-A-epichlorohydrin resin system is particularly preferably used as baking lacquer and 2-ethyl-4-methylimidazole as activator in the process according to the invention.
  • tape storage includes both continuous tape storage and discontinuous tape storage.
  • continuous tape storage and “discontinuous tape storage” refer to the mode of operation of the tape storage: A continuously operating tape storage continuously picks up sheet metal and at the same time dispenses it at a clocked rate.
  • the clocked delivery is therefore a special case of the continuous tape storage, in which the tape on the output side of the tape storage can even be stopped while it continues on the input side is fed.
  • a discontinuously operating tape storage device is a tape storage device in which tape recording and tape dispensing are separated at least in terms of time, but possibly also locally, i.e., at least during the, preferably continuous, feeding of the tape into the tape storage device, no tape is released from the tape storage device and during that clocked delivery of the tape, no tape is recorded in the tape memory.
  • a sheet metal strip which, as described above, is coated with partially crosslinked baking lacquer (B state) has proven to be so stable in storage that the coated sheet metal strip can already be produced in the steelworks.
  • an activator cannot yet be applied in the production of the sheet metal strip coated with partially crosslinked baking lacquer, since the activator drastically reduces the storage stability of the baking lacquer and leads to a gradual hardening of the baking lacquer even at low storage temperatures.
  • the metal strips coated with partially crosslinked baking lacquer are typically provided in coil form and the application of auxiliary materials such as adhesion promoters and reaction accelerators takes place as described in WO 2014/089593 A1 immediately before feeding the sheet metal strip into a separating device.
  • auxiliary materials such as adhesion promoters and reaction accelerators
  • a discontinuous strip store is used, into which the sheet metal strip coated with a dried activator is first introduced.
  • the sheet metal strip is fed from the strip store to the clocked separating device.
  • An example of a discontinuous strip store is a reel on which the sheet metal strip coated with a dried activator is wound up as a coil.
  • the use of a discontinuous belt store can even be advantageous if, depending on the type of baking varnishes and activators used, the baking varnish begins to react further Feed into the separator is even desirable.
  • the sheet metal strip can then be stored in the form of a coil to save space after the activator has been applied before the strip is fed to the separating device at the desired time.
  • a continuous tape storage is particularly preferably used in the method according to the invention, i. H. a strip store, which is completely traversed by the sheet metal strip and is fed to the clocked separating device immediately after leaving the strip store.
  • a typical continuous strip storage device is, for example, a strip loop that is designed so that the sheet metal strip travels a dynamically changeable path in the strip storage device, for example by means of suitable movable deflection rollers, so that on the one hand a continuous supply of the sheet metal strip is made possible at the entrance of the strip storage device, at the exit the tape storage but a clocked further transport is guaranteed in time with the separation device.
  • the fluid containing the activator is preferably a liquid, for example a liquid in which the activator is dissolved in a liquid solvent, such as water.
  • a liquid solvent such as water.
  • “Drying” is therefore understood in the context of the present method to be a process in which the solvent is removed from the applied fluid, so that after drying only the activator and possibly other non-volatile auxiliaries present in the fluid on the with Baking varnish coated sheet metal tape as a defined additional layer.
  • Such liquids are preferably applied to the belt surface by roller application or as a liquid jet.
  • the fluid containing the activator is an aerosol, which is generated in the application device, for example by atomizing a liquid.
  • the sheet metal strip is transported through the aerosol containing the activator, so that aerosol droplets accumulate on the surface of the sheet metal strip and can form a thin layer.
  • a liquid is usually present as a carrier of the activator, which follows Accumulation of the aerosol droplets on the sheet metal strip must be removed in the subsequent drying process.
  • the interposition of a strip store between the application of the fluid and the separation of the sheet metal parts from the sheet metal strip in the separating device also enables great flexibility in drying the applied fluid, since both the spatial and temporal distance between the application of fluid and the supply of the sheet metal strip to the separating device the prior art are enlarged.
  • Suitable drying options include transporting the belt in ambient air, which can be sufficient for drying with thin layers of liquid.
  • an air stream with a defined relative air humidity, in particular with a lower air humidity than in the ambient air can also be directed onto the fluid-coated sheet metal strip.
  • Another alternative to drying is the supply of hot air, especially hot air with a low humidity.
  • the belt itself can be heated in each of these drying processes in order to promote the evaporation of the solvent.
  • An inductive heating method is preferably used. When heat is applied during the drying process of the activator, care must be taken to ensure that the temperature of the sheet metal strip remains in a range which is below the curing temperature of the baking lacquer, that is to say the precoated, curable polymeric adhesive layer.
  • the drying of the applied fluid is accompanied by heating of the sheet metal strip
  • the sheet metal strip is cooled immediately after drying of the applied fluid, for example by blowing ambient air or cooled ambient air over the sheet metal strip.
  • the sheet metal strip is then preferably cooled before the sheet metal strip is fed into the strip store.
  • the invention also relates to a device for connecting sheet metal parts to form a sheet stack, in which a strip store is arranged between an application device for applying a fluid, which contains an activator, and a clocked separating device.
  • the invention therefore also relates to a device for connecting sheet metal parts to sheet metal packs, comprising a feed device for the continuous feed of a sheet metal strip, the top and / or bottom side of which has a curable, polymeric adhesive layer, an application device for applying a fluid which contains an activator the adhesive layer of the sheet metal strip, a drying device for drying the applied fluid, a clocked separating device for separating sheet metal parts from the sheet metal strip, and a stacking and packaging device for stacking the separated sheet metal parts and for connecting the sheet metal parts to sheet metal packages.
  • the device according to the invention is characterized in that a tape store is arranged between the application device and the separating direction.
  • the strip store is a discontinuous strip store and can be designed, for example, to hold a coil of the sheet metal strip coated with baking lacquer and dried activator.
  • the device according to the invention comprises two mutually independent sub-devices.
  • the first sub-device comprises the application device for the continuous application and drying of the activator fluid and a first component of the discontinuous strip storage for the sheet metal strip coated with the dried activator.
  • this first component which has, for example, a bottle, the sheet metal strip coated with a dried activator is wound up as a coil. This coil can be temporarily stored for a certain time and then transported to the second sub-device for further processing.
  • the second sub-device comprises a second component of the discontinuous strip storage for the sheet metal strip coated with dried activator, the separating device, and the stacking and packaging device.
  • the belt coated with activator must therefore be transported from the first to the second sub-device. Therefore, storing the tape in coil form is particularly useful. Since such a coil can be transported between the first and second sub-devices, the first and second must Partial device are not necessarily in the same place. It is even conceivable that the activator coating in the first sub-device is carried out by a specialized manufacturer, while the separation / adhesive packaging in the second sub-device is carried out by another specialized manufacturer.
  • the strip storage device is a continuous strip storage device and can be designed, for example, to generate a dynamically variable strip loop of the sheet metal strip coated with baking lacquer and dried activator.
  • the application device for the aqueous activator solution preferably comprises a low-quantity lubrication device (also referred to as a minimum-quantity lubrication device) with spray nozzles made of a corrosion-resistant material. It is therefore possible to use low-quantity lubrication systems that are commercially available and therefore inexpensive. However, since these commercially available systems are designed to dispense oil-containing fluids that do not make any particular demands on the materials used, they must be adapted for use in the method according to the invention, at least with regard to the nozzles used, in that nozzles are made of a corrosion-resistant material, for example made of a corrosion-resistant and acid / base-resistant stainless steel material.
  • the invention also relates to a laminated core comprising a plurality of stacked sheet metal parts between an adhesive layer which contains a crosslinked epoxy baking lacquer, preferably based on a bisphenol-A-epichlorohydrin resin system, and a derivative of an activator, the activator being an imidazole, preferably 2-ethyl-4-methyl-imidazole.
  • the imidazole derivative is irreversibly bound to the growing chains of the crosslinking baking varnish during curing and thus has an effect as a crosslinking reagent.
  • B. expresses a high glass transition temperature of the hardened network.
  • the adhesive layer between the individual sheet metal parts preferably has a thickness in the micrometer range, preferably in the range from 2 to 10 m ⁇ ti.
  • Figure 1 is a schematic view of an apparatus for producing a
  • Figure 2 is a schematic representation of the adhesive layer located between two sheet metal parts in a sheet stack.
  • Figure 3 shows a variant of the device of Figure 1 with discontinuous
  • FIG. 1 shows an apparatus, designated overall by reference number 10, for carrying out the method according to the invention for the continuous connection of sheet metal parts to laminated cores.
  • a continuous tape storage is used.
  • the starting material of the process according to the invention is a sheet metal strip coated with baking lacquer, that is to say with a curable, polymeric adhesive layer, which in the example shown is provided in the form of a roll, also referred to as coil 11.
  • the baked enamel-coated sheet metal strip 12 usually passes through a strip transport device and a straightening device 13, which transports the strip in the direction of the arrow 14 and, after passing through the straightening device, ensures a flat, distortion-free position of the unwound strip.
  • the sheet metal strip 12 After passing through the straightening device 13, the sheet metal strip 12 is continuously transported through an application device 15, in which a fluid 16, which contains an activator, is applied to the already existing polymeric adhesive layer on the Top and / or bottom 17, 18 of the band 12 is applied. If the tape 12 is coated with baking lacquer both on the top 17 and on the bottom 18, a corresponding application device 15 'for applying the activator fluid 16', as shown in dashed lines in FIG. 1, is also provided below the tape 12.
  • the application device 15, 15 ' comprises one
  • the heating of the sheet metal strip 12 is regulated in such a way that curing of the pre-coated baking lacquer is avoided, that is to say the temperature of the sheet metal strip and the baking lacquer layer is always kept below the curing temperature of the baking lacquer.
  • a cooling device (not shown in the embodiment of FIG. 1) can also be connected to the drying device 19, 19 ', which cools the heated strip back to ambient temperature as quickly as possible, for example via a blower.
  • a cooling device is not absolutely necessary and could be considered especially if the sheet metal strip is heated to higher temperatures to dry the activator fluid, close to the curing temperature of the baking lacquer.
  • the sheet metal strip 12 is guided into a strip store 20, which in the example of FIG. 1 is designed as a continuous strip store.
  • the continuous strip store 20 is symbolized by a loop track 21 through which the sheet metal strip 12 passes.
  • the additional path through which the belt 12 travels in the belt store 20 can be changed dynamically, for example by means of movable deflection rollers, which are symbolized in FIG. 1 by the arrow 22. Due to the dynamically changeable path of the belt loop 21, the sheet metal strip 12 can be fed continuously to the input 23 of the strip store 20, but can be transported in a clocked manner at the output 24 of the strip store 20. For this purpose closes after the tape storage 20 Feed device 25, which transports the belt 12 further into a separating device, generally designated by the reference number 30.
  • the separating device 30 is a punching device in which one or more punching tools 31, 32, 33 punch out sheet metal parts 40 from the sheet metal strip 12. If, as shown, there are several punching tools 31, 32, 33, the individual punching tools can either punch out simple sheet metal parts 40 in parallel or produce more complex sheet metal parts in several punching steps.
  • the first and second punches 31, 32 can separate sheet metal parts 41, 42 from the sheet metal strip 12, which are ejected as lost parts and are no longer required for the further manufacturing process of the sheet stack.
  • the upper tools of the punching tools 31, 32, 33 are moved up and down in cycles, while the sheet metal strip is transported further by the strip feed 25 in the same cycle.
  • the punched sheet metal parts 40 are stacked in a line 43 in column form.
  • the heatable inner wall of the line 43 has a slightly tapered profile downwards, so that the line 43 exerts a resistance in the manner of a packet brake on the stacked sheet metal parts 40.
  • a wall section 46 of the line 41 is heated by a heater 45, so that the sheet metal parts 40 are heated above the curing temperature of the baked enamel and thus the sheet metal parts 40 are joined together under heating and pressure.
  • the line 41 is surrounded by a heater 43, which heats the sheet metal parts in the line 43 to a temperature above the crosslinking temperature of the applied baking lacquer, and thus ensures a connection of the individual sheet metal parts 40 via the hardened baking lacquer layer 47 between successive sheet metal parts 40 to sheet metal packages 46 .
  • FIG. 2 shows a schematic section of the sheet metal packet 46 with two successive sheet metal parts 40 and a hardened baked lacquer layer 47 located between them.
  • the sheet metal strip 12 is preferably coated with baking lacquer both on the upper side 17 and on the underside 18, so that when the sheet metal parts 40 are connected, a material connection between the baking lacquer layers of the sheet metal parts 40 lying one above the other is ensured.
  • a sufficiently strong connection of the sheet metal parts in a package can also be achieved only with sheet metal parts coated on one side.
  • the top and bottom of the strip at the points where sheet metal parts are punched out, which should not have any adhesive effect with the following sheet metal part, can be provided with corresponding ones Release agents, for example release films or release labels, are coated. It is also possible, for example, to insert structured separating elements at a suitable point which, because of their small contact area with the sheet metal parts, do not have a great adhesive effect and can therefore be easily removed again after being separated into individual packages. Knobs can also be embossed into the sheet metal parts, which act as a spacer from the preceding sheet metal part, thus making it easier to separate the individual packages. In Fig.
  • the release agent applicator 35, 35 ' which in the example shown applies a release label 36, 36' to the top and / or bottom of the tape at the desired location.
  • a sheet metal part to be punched out has a separating label on the top and bottom, for example corresponding sheet metal part as a sacrificial lamella and is not part of a package. If the sheet metal part (for example sheet metal part 40a) has a separating label on the underside and the preceding sheet metal part (for example 40b) on the top side, the sheet metal parts remain components of the respective different packages 46.
  • FIG. 3 shows a variant of the device of FIG. 1, which differs from the variant of FIG. 1 in that the activator fluid is applied in a separate preparation step (FIG. 3A) while the sheet metal parts are punched out in FIG a later step that is independent of time (FIG. 3B).
  • FIG. 3A elements that are identical to corresponding elements of the embodiment of Fig. 1 or perform a similar function are designated by the same reference numerals.
  • the tape is then fed into a tape storage device 20 in the transport direction symbolized by the arrow 14.
  • the tape store 20 of the embodiment of FIG. 3 is a discontinuous tape store, which is symbolized in FIG. 3 by a coil 50, i. H.
  • the sheet metal strip 12 precoated with baking lacquer and now also coated with a dried activator layer is wound up into the coil 50 on a flap.
  • the coil 50 can now be stored temporarily.
  • the coil 50 is then fed to the separating device 30 in a separate step according to FIG. 3B. After the coil 50 has been unwound and, if appropriate, the strip has been straightened by means of a straightening device 13 ', the further processing in the separating device takes place via the clocked feed 25 as well this has already been described in connection with the embodiment of FIG. 1.
  • the unwinding of the tape 12 pre-coated with baking lacquer from the original coil 11, the subsequent coating, drying and optionally cooling of the applied activator, and the winding on the coil 50 in serving as a discontinuous tape store a continuous process takes place, while the further processing of the sheet metal strip 12 coated with activator takes place after the unwinding of coil 50 in a manner adapted to the timing of the separating device.
  • the tape store 20, now in the form of a discontinuous tape store ensures a separation of the continuous and the clocked process steps.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Verbinden von Blechteilen (40) zu Blechpaketen (46), wobei ein Blechband (12), dessen Oberseite (17) und/oder Unterseite (18) eine aushärtbare, polymere Klebstoffschicht aufweist, kontinuierlich durch eine Auftragseinrichtung (15, 15') transportiert wird, in der ein Fluid (16, 16'), das einen Aktivator enthält, auf die Klebstoffschicht aufgetragen wird, das aufgetragene Fluid (16, 16') trocknet wird, das mit getrocknetem Aktivator beschichtete Blechband (12) kontinuierlich einem Bandspeicher (20) zuführt wird, das Blechband (12) aus dem Bandspeicher (20) einer getakten Trenneinrichtung (30) zuführt wird, in welcher Blechteile (40, 41, 42) aus dem Blechband (12) abgetrennt und übereinandergeschichtet werden, und die abgetrennten und übereinandergeschichteten Blechteile (40) mittels der mit dem Aktivator beschichteten Klebstoffschichten miteinander zu Blechpaketen (46) verbunden werden. Die Erfindung betrifft auch die nach dem Verfahren hergestellten Blechpakete.

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Verbinden von Blechteilen zu Blechpaketen
Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Verbinden von Blechteilen zu Blechpaketen und entsprechend hergestellte Blechpakete.
Blechpakete aus miteinander verbundenen Blechteilen, insbesondere Blechlamellen, werden beispielsweise als anstelle herkömmlicher massiver Eisenkerne als Magnetkerne von Rotoren und/oder Statoren von elektrischen Maschinen wie Elektromotoren verwendet. Die Lamellenpakete derartiger Magnetkerne sind aus vielen sehr dünnen Elektroblechen hergestellt. Die Elektrobleche bestehen dabei aus speziellen Legierungen, die hervorragende Eigenschaften bei der Leitung und Verstärkung von Magnetfeldern aufweisen. Im Lamellenpaket sind die einzelnen Blechlamellen gegeneinander isoliert. Diese aus Lamellenpaketen gebildeten Magnetkerne gehören zu den wichtigsten Komponenten eines Elektromotors, die dessen Effizienz bei der Umwandlung von elektrischer in kinetische Energie beeinflussen. Hierbei sind die Zusammensetzung und Spannungsfreiheit der Bleche, der Wert ihres elektrischen Widerstands und die Unversehrtheit der Isolation bedeutende Einflussfaktoren. Diese Einflussfaktoren werden wesentlich von dem Verfahren, insbesondere der flächigen oder punktuellen Bindung der Bleche untereinander, und der Bearbeitungsqualität, beispielsweise dem Stanzgrat, bestimmt.
Das Fügen der Blechlamellen zu einem Paket wird im Elektromaschinenbau als "Paketieren" bezeichnet. Ein Paket ist ein geordneter Stapel vieler, zunächst gegeneinander verschieblicher Bleche, die miteinander verbunden werden. Die Verbindung der Bleche zu dem Paket wird beispielsweise durch Verschrauben oder mittels außen an dem Paket angelegten Klammern erreicht. Derartige Verbindungen erlauben ein Lösen der Verbindung, jedoch wird die Leistungsfähigkeit der Elektromaschine durch derartige Verbindungsmittel in der Regel negativ beeinflusst, beispielsweise durch einen elektrischen Kurzschluss im Bereich der Verbindungsmittel oder ein gestörtes Magnetfeld.
Ein weiteres bekanntes Verbindungsverfahren ist das Schweißen. Dabei werden die Bleche thermisch und stoffschlüssig verbunden. Dabei werden die gestanzten und gestapelten Lamellen in eine Vorrichtung gespannt und am Außenradius durch mehrere, orthogonal zur Lamellenebene orientierte Schweißnähte gefügt. Jedoch beschädigt das Schweißen die Lamellen und deren Isolationsschicht und kann zu erhöhten Wirbelstromverlusten führen oder das Magnetfeld beeinflussen. Zwar wird die Konstruktionsfreiheit durch die Schweißnaht kaum eingeschränkt, ein derart hergestelltes Paket kann aber zerstörungsfrei nicht mehr zerlegt werden.
Als weiteres Verbindungsverfahren ist das sogenannte Stanzpaketieren bekannt. Bei dem Stanzpaketieren wird das Elektroblech in einem Maschinenhub aus dem Rohmaterial ausgestanzt, auf dem Stapel abgelegt und mit dem Stapel verbunden. Beim Stanzen und/oder beim Ablegen bzw. beim Verbinden werden in dem Elektroblech mechanische Verbindungen erzeugt, die mit den Verbindungen der benachbarten Elektrobleche Zusammenwirken. Diese Verbindungen sind Erhöhungen, auch Nocken oder Noppen genannt, welche in das Elektroblech geprägt werden. Da die Isolationsbeschichtung im Bereich der Umformung beschädigt werden kann, sind Kurzschlüsse nicht auszuschließen. Darüber hinaus ist die Verbindung konstruktiv einschränkend und beeinflusst aufgrund des lokalen Verbindungsmittels das Magnetfeld.
Weiterhin ist der Einsatz von Klebstoffen als Verbindungsmittel bekannt. Bei diesem als Klebepaketieren bekannten Verfahren werden meist thermohärtbare Schmelzkleberlacke eingesetzt, mit denen das Elektroblech beschichtet wird. . Mit einem Schmelzkleberlack wird in der Regel das Rohmaterial, ein quasi endloses Blechband, beschichtet. Nach dem Trennen der einzelnen Lamellen aus dem mit Schmelzkleber beschichteten Blechband werden die Lamellen zueinander ausgerichtet, aufeinander abgelegt und bilden so einen Stapel. Dieser Stapel noch unverbundener Bleche wird anschließend über einen bestimmten Zeitraum, zumeist 30 bis 150 Minuten, auf eine Reaktionstemperatur des Schmelzklebers erhitzt. Die Reaktionstemperatur beträgt in der Regel 150 bis 250 Grad Celsius. Während der Wärmeeinwirkung wird der Stapel durch eine Spannvorrichtung mit einem Druck von 2 bis 6 Newton pro Quadratmillimeter beaufschlagt. Anschließend folgt eine bis zu 60 Minuten dauernde Abkühlphase. Zwar wird durch den Einsatz des Schmelzklebers eine vollflächige und beständige Verbindung der einzelnen Lamellen ohne eine Beschädigung der Metallstruktur oder der Isolationsschicht erreicht, jedoch sind der Back- und Abkühlvorgang sehr zeitintensiv und daher nur schwer in eine kontinuierliche Massenproduktion zu integrieren.
Dieser Nachteil wird durch ein, beispielsweise in der internationalen Patentanmeldung WO 2014/089593 A1 beschriebenes quasi-kontinuierliches Verfahren zur Herstellung von Blechpaketen überwunden, bei dem die einzelnen Blechteile bzw. Blechlamellen von einem Blechband, das wenigstens bereichsweise mit einer aushärtbaren, polymeren Klebstoffschicht beschichtet ist, abgetrennt, zu Paketen geschichtet und unter Druck stoffschlüssig miteinander verbunden werden, ist bekannt. Bei diesem Verfahren wird ein mit einem thermohärtbaren Schmelzklebelack vorbeschichtetes Elektroblechband von einem Coil abgewickelt, einer Stanzvorrichtung zugeführt, aus der Blechlamellen ausgestanzt und mit einander zugewandten klebstoffbeschichteten Seiten zu einem Blechlamellenpaket geschichtet werden. Unter dem Druck des Oberwerkzeugs der Stanzvorrichtung wird eine stoffschlüssige Verbindung der einander zugewandten klebstoffbeschichteten Oberflächen hergestellt.
Um den Zeit- und Energieaufwand bei der Herstellung der Blechpakete insbesondere im Hinblick auf die Aushärtung des Schmelzklebers zu verringern, wird in der bereits erwähnten internationalen Patentanmeldung WO 2014/089593 A1 vorgeschlagen, vor dem Ausstanzen der Blechteile bzw. -lamellen eine Mischung aus Wasser und einem thermoplastischen und/oder vernetzbaren Haftvermittler, beispielsweise Polyvinylalkohol, aufzutragen. Gemäß WO 2014/089593 A1 kann die Mischung außerdem einen wasserlöslichen Reaktionsbeschleuniger wie beispielsweise 2- Methylimidazole, enthalten, um die chemische Reaktion zwischen dem Schmelzkleber und dem Haftvermittler zu verbessern. Da der Auftrag der Haftvermittlermischung im Verfahren der WO 2014/089593 A1 über eine unmittelbar vor dem Stanzwerkzeug vorgesehene Sprüheinrichtung erfolgt, ist zwischen der Spuleinrichtung und dem Stanzwerkzeug noch eine Trocknungseinrichtung angeordnet, welche die aufgebrachte Mischung trocknet, um eine Verschmutzung der Bandtransporteinrichtung oder des Stanzwerkzeugs durch die wässrige Haftvermittlermischung zu verhindern. In der Stanzvorrichtung selbst sind dann wiederum eine Aktivierungseinrichtung, welche der Schmelzkleberlack/Haftvermittler- Beschichtung Wasserdampf zuführt, und eine Heizeinrichtung zur Thermoaktivierung vorgesehen. Im Gegensatz zu herkömmlichen Verfahren des Klebepaketierens von Blechpaketen, bei denen in einem Stanzwerkzeug Blechlamellen ausgestanzt werden, die dann oft manuell zu Paketen geschichtet, verpresst und in einem separaten Ofen ausgehärtet werden, ermöglicht das in WO 2014/089593 A1 beschriebene Verfahren eine quasi kontinuierliche Herstellung von Elektroblechpaketen, wobei kontinuierliche Elektroband von einem Coil abgewickelt und der Stanzeinrichtung zugeführt wird und die ausgehärteten Elektroblechpakete aus dem Stanzwerkzeug ausgeworfen werden. Gleichwohl ist das Verfahren insofern getaktet, als das Elektroblechband im Takt der Stanzeinrichtung angehalten und weitertransportiert wird. Aufgrund des getakteten Bandtransportes ist es aber schwierig, die Haftvermittlermischung mit der erforderlichen Gleichmäßigkeit aufzubringen.
Darstellung der Erfindung
Der vorliegenden Erfindung liegt daher das technische Problem zugrunde, das in WO 2014/089593 A1 beschriebene Verfahren so weiterzubilden, dass die Qualität einer vor dem Stanzvorgang aufgebrachten Hilfsbeschichtung, insbesondere hinsichtlich der Schichtdicke und Gleichmäßigkeit der Beschichtung, verbessert wird.
Gelöst wird dieses technische Problem durch das Verfahren des vorliegenden Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.
Die Erfindung betrifft demnach ein Verfahren zum Verbinden von Blechteilen zu Blechpaketen, wobei ein Blechband, dessen Oberseite und/oder Unterseite eine aushärtbare, polymere Klebstoffschicht aufweist, kontinuierlich durch eine Auftragseinrichtung transportiert wird, in der ein Fluid, das einen Aktivator enthält, auf die Klebstoffschicht aufgetragen wird, das aufgetragene Fluid anschließend getrocknet und das mit getrocknetem Aktivator beschichtete Blechband danach kontinuierlich einem Bandspeicher zugeführt wird. Aus dem Bandspeicher wird das Blechband dann einer getakteten Trenneinrichtung zugeführt, in welcher Blechteile aus dem Blechband abgetrennt und übereinandergeschichtet werden. Die abgetrennten und übereinandergeschichteten Blechteile werden schließlich mittels der zwischen den einzelnen Blechteilen befindlichen, mit dem Aktivator beschichteten Klebstoffschichten miteinander zu Blechpaketen verbunden.
Erfindungsgemäß wird also vorgeschlagen, zwischen der Auftragung eines Fluids, das einen Aktivator für die polymere Klebstoffschicht enthält, und der Trenneinrichtung, in welcher Blechteile aus dem Blechband abgetrennt werden, einen Bandspeicher vorzusehen, so dass der Transport des Blechbandes vor dem Bandspeicher, insbesondere bei der Auftragung des Aktivator enthaltenden Fluids kontinuierlich erfolgen kann, während nach dem Bandspeicher ein getakteter Transport des Blechbandes im Takt der Trenneinrichtung ermöglicht wird. Aufgrund des kontinuierlichen Transports des Blechbandes durch die Auftragseinrichtung kann die Qualität der Aktivator enthaltenden Fluidschicht optimiert werden, da eine gleichmäßig dicke und homogene Beschichtung in einem kontinuierlichen Betrieb einfacher als in einem getakteten Betrieb ist. Gleichzeitig kann die Abtrennung der Blechteile mit hoher Präzision erfolgen, da im Bereich der Trenneinrichtung ein getakteter Transport des Blechbandes im Takt der Trenneinrichtung selbst ermöglicht wird.
Bei dem im erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzten Blechband handelt es sich vorzugsweise um ein Elektroblech, typischerweise aus einer Eisen-Silizium- Legierung, die als nicht-kornorientierte Bleche bzw. kornorientierte Bleche hergestellt werden können. Die nicht-kornorientierten Elektrobleche werden dank ihrer isotropen magnetischen Eigenschaften hauptsächlich in rotierenden Maschinen, wie beispielsweise Elektromotoren, eingesetzt. Bei den aushärtbaren, polymeren Klebstoffschichten handelt es sich typischerweise um Schichten aus thermohärtbaren Schmelzklebelacken, wie sie in der europäischen Patentanmeldung EP 0 008 811 A1 beschrieben sind. Derartige Substanzen sind auch unter der Bezeichnung „Backlack“ bekannt. Bestimmte Backlacke zeigen thermoplastisches Verhalten, d. h. sie erweichen bei Erwärmung, was ein Verkleben in erwärmtem Zustand ermöglicht, und härten bei Abkühlung ohne chemische Veränderung wieder aus. Derartige thermoplastische Kunstharze basieren beispielsweise auf Polyvinylbutyral, Polyamiden oder Polyestern, haben aber den Nachteil, dass die Klebewirkung bei Temperaturerhöhung im Betrieb wieder nachlassen kann. Andere thermohärtbare Schmelzkleber, die auch als reaktive Schmelzkleber bezeichnet werden, können bei Erwärmung über den plastischen Zustand hinaus durch chemische Vernetzung gehärtet werden. Die Härtung ist irreversibel, so dass die Standfestigkeit von mit derartigen Schmelzklebern gefertigten Blechpaketen auch bei Erwärmung im Betrieb gegeben bleibt. Zu den im vorliegenden Verfahren bevorzugten reaktiven Schmelzklebern gehören Epoxidharz- Systeme. Derartige Epoxidharz-Systeme bestehen üblicherweise aus einer Harz- und einer Härterkomponente, wobei der Begriff "Epoxidharz" sowohl für die, meist flüssige, Harzkomponente als auch für das feste, vernetzte Reaktionsprodukt aus Harz und Härter verwendet wird.
Bevorzugt werden in dem erfindungsgemäßen Verfahren Blechbänder verwendet, die mit einem zweistufig aushärtende Epoxidharz-System beschichtet sind, besonders bevorzugt ein Bisphenol-basiertes Epoxidharz-System mit einem geeigneten Härter, wie beispielsweise ein Bisphenol-A-Epichlorhydrinharz-System mit Dicyanamid als Härter. Bei Verwendung eines zweistufig aushärtende Epoxidharz-System wird bei der Herstellung des beschichteten Blechbandes die Backlackschicht nur teilvernetzt, so dass sie in einem bei Raumtemperatur stabilen, flexiblen und trocken, aber noch reaktionsfähigen Zustand vorliegt. Dieser Zustand des Harz-Systems wird als B-Zustand (B-stage) bezeichnet. Vorzugsweise werden daher bei dem erfindungsgemäßen Verfahren Blechbänder als Ausgangsmaterial eingesetzt, bei denen die aushärtbare, polymere Klebstoffschicht (also die Backlackschicht) in diesem B-Zustand vorliegt. Typischerweise hat die teilvernetzte Backlackschicht eine Dicke von einigen Mikrometern. Durch Wärmezufuhr kann die im B-Zustand befindliche Backlackschicht weiter reagieren und in den vollvernetzten C-Zustand übergeführt werden. Die geschieht bei dem erfindungsgemäßen Verfahren bei dem abschließenden Schritt des Verbindens der übereinandergeschichteten Blechteile zum Blechpaket.
Das Blechband kann auf seiner Oberseite oder auf seiner Unterseite oder auf beiden Seiten mit Backlack beschichtet sein. Oberseite und Unterseite beziehen sich hier auf die Zufuhr des horizontal laufenden Bandes in die Trenneinrichtung. Wenn auf der Oberseite und der Unterseite eine Backlackbeschichtung vorgesehen ist, können die Dicke und der Vernetzungsgrad der Schichten unterschiedlich sein. Bei einer Trennrichtung, die mit Stanzwerkzeugen, die über dem Band angeordnet sind, arbeitet, kann man die Schicht auf der Oberseite des Bandes dünner und stärker vernetzt als auf der Unterseite ausgestalten, um eine Verschmutzung der Stanzwerkzeige zu minimieren. Eine typische Schichtdicke des Backlacks auf der stärker vorvernetzten Oberseite liegt dann im Bereich von 1 bis 5 mΐti, die Schichtdicke auf der weniger stark vorvernetzten Unterseite im Bereich von 2 bis 10 mhh.
Vorteilhaft enthält die im erfindungsgemäßen Verfahren verwendete Backlackschicht Füllstoffe zur Erhöhung der Lagerstabilität der mit aushärtbarem Backlack beschichteten Elektrobänder und zur Erhöhung der Standfestigkeit der nach der Blechpaketherstellung ausgehärteten Backlackschicht. Backlacke mit geeigneten Füllstoffen werden beispielsweise in der internationalen Patentanmeldung WO 2016/151129 A1 beschrieben. Demnach können beispielsweise Metallcarbonate, - sulfate, -sulfite, -Silikate oder -phosphate oder einer Mischung davon als Füllstoff verwendet werden. Typischerweise umfassen derartige Backlacke 74 bis 85 Vol.% Epoxidharz, 6 bis 10 Vol.% Härter und 5 bis 20 Vol.% Füllstoff.
Unter einem Aktivator soll im vorliegenden Zusammenhang eine Substanz verstanden werden, welche die Aushärtungsreaktion der aushärtbaren, polymeren Klebstoffschicht begünstigt, sei es, dass der Aktivator die Temperatur, bei welcher Aushärtung eintritt, herabsetzt und/oder die Aushärtungsreaktion, beispielsweise die chemische Vernetzung der polymeren Klebstoffschicht beschleunigt. Geeignete Aktivatoren für Epoxidharz-Systeme sind beispielsweise tertiäre Aminen oder Imidazole.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist der Aktivator eine wässrige Lösung eines Imidazols als aktive Komponente, insbesondere eine wässrige Lösung von 2-Ethyl-4-methyl-imidazol. Überraschend wurde nämlich festgestellt, dass die aufgetragene Mischung keinen thermoplastischen oder vernetzbaren Haftvermittler, wie in WO 2014/089593 A1 vorgeschlagen, enthalten muss, um die Verbindung der Blechteile beim Aushärten zu beschleunigen. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform enthält die flüssige Aktivatorlössung 2 bis 10 Gew.% 2-Ethyl-4-methyl-imidazol, 80 bis 90 Gew.% Wasser, 0 bis 15 Gew.% eines organischen Lösungsmittel, wie beispielsweise 2-Methoxypropanol, und 0 bis 2 Gew.% Additive, wie beispielsweise Ligaphob N90 (Ligaphob N90 ist eine Natriumseife einer technischen Oleinsäure, hergestellt von der Peter Greven GmbH & Co. KG, Bad Münstereifel, Deutschland).
Besonders bevorzugt wird im erfindungsgemäßen Verfahren ein füllstoffenthaltendes Bisphenol-A-Epichlorhydrinharz-System als Backlack und 2-Ethyl-4-methyl-imidazol als Aktivator verwendet.
Als Bandspeicher können im erfindungsgemäßen Verfahren unterschiedlichste Einrichtungen zum Einsatz kommen. In breitester Form der Begriff Bandspeicher sowohl kontinuierliche Bandspeicher als auch diskontinuierliche Bandspeicher umfassen. Die Begriffe "kontinuierlicher Bandspeicher" und "diskontinuierlicher Bandspeicher" beziehen sich dabei auf die Arbeitsweise der Bandspeicher: Ein kontinuierlich arbeitender Bandspeicher nimmt kontinuierlich Blechband auf und gibt dieses gleichzeitig getaktet ab. Bei kontinuierlicher Aufnahme und kontinuierlicher Abgabe unterscheiden sich die Bandgeschwindigkeiten am Eingang und Ausgang des Bandspeichers im Rahmen der Bandspeicherkapazität für einen gewissen Zeitraum. Die getaktete Abgabe ist demnach ein Spezialfall des kontinuierlichen Bandspeichers, bei dem das Band auf der Ausgangsseite des Bandspeichers sogar angehalten werden kann, während es auf der Eingangsseite weiterhin kontinuierlich zugeführt wird. Im Gegensatz dazu ist ein diskontinuierlich arbeitender Bandspeicher ein Bandspeicher, bei dem Bandaufnahme und Bandabgabe zumindest zeitlich, gegebenenfalls aber auch örtlich getrennt sind, d.h. zumindest während der, vorzugsweise kontinuierlichen, Zufuhr des Bandes in den Bandspeicher wird kein Band aus dem Bandspeicher abgegeben und während der getakteten Abgabe des Bandes wird kein Band in den Bandspeicher aufgenommen.
Ein Blechband, das, wie o oben beschrieben, mit teilvernetztem Backlack (B- Zustand) beschichtet ist, erweist sich als so lagerstabil, so dass die Herstellung des beschichteten Blechbandes bereits im Stahlwerk erfolgen kann. Ein Auftrag eines Aktivators kann bei der Herstellung des mit teilvernetztem Backlack beschichteten Blechbandes jedoch noch nicht erfolgen, da der Aktivator die Lagerstabilität des Backlackes drastisch herabsetzt und auch bei niedrigen Lagertemperaturen zu einer allmählichen Aushärtung des Backlacks führt. Da üblicherweise die Herstellung der Blechpakete zeitlich und örtlich von der Herstellung des Blechbandes selbst getrennt ist, werden die mit teilvernetztem Backlack beschichteten Blechbänder typischerweise in Coilform bereitgestellt und der Auftrag von Hilfsstoffen wie Haftvermittlern und Reaktionsbeschleunigern erfolgt, wie in WO 2014/089593 A1 beschrieben, erst unmittelbar vor Zufuhr des Blechbandes in eine Trenneinrichtung. Überraschend wurde nun gefunden, dass durch Aufbringung eines Fluids, das einen Aktivator enthält, und anschließende Trocknung der aufgebrachten Aktivatorschicht die Lagerbeständigkeit des so erzeugten Blechbandes, das dann eine Schicht des teilvernetzten Backlacks und eine Schicht getrocknetem Aktivator aufweist, zumindest so weit erhöht werden kann, dass eine Zwischenlagerung des Blechbandes möglich wird. Bei einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird daher ein diskontinuierlicher Bandspeicher eingesetzt, in den zunächst das mit getrocknetem Aktivator beschichteten Blechband eingeleitet wird. Zu einem späteren Zeitpunkt wird das Blechband aus dem Bandspeicher der getakteten Trenneinrichtung zugeführt. Ein Beispiel für einen diskontinuierlichen Bandspeicher ist eine Haspel, auf der das mit getrocknetem Aktivator beschichtete Blechband als Coil aufgewickelt wird. Der Einsatz eines diskontinuierlichen Bandspeichers kann sogar vorteilhaft sein, wenn je nach Art der verwendeten Backlacke und Aktivatoren eine beginnende Weiterreaktion des Backlackes vor Zufuhr in die Trenneinrichtung sogar erwünscht ist. Dann kann das Blechband die erforderliche Ruhezeit nach Aufträgen des Aktivators platzsparend in Coil-Form gelagert werden, bevor das Band zum gewünschten Zeitpunkt der Trenneinrichtung zugeführt wird.
Besonders bevorzugt wird in dem erfindungsgemäßen Verfahren jedoch ein kontinuierlicher Bandspeicher eingesetzt, d. h. ein Bandspeicher, der von dem Blechband komplett durchlaufen wird und unmittelbar nach Austritt aus dem Bandspeicher der getakteten Trenneinrichtung zugeführt wird. Ein typischer kontinuierlicher Bandspeicher ist beispielsweise eine Bandschlaufe, die so ausgelegt ist, dass das Blechband in dem Bandspeicher, beispielsweise über geeignete bewegliche Umlenkrollen, einen dynamisch veränderbaren Weg zurücklegt, so dass einerseits am Eingang des Bandspeichers eine kontinuierliche Zufuhr des Blechbandes ermöglicht wird, am Ausgang des Bandspeichers aber ein getakteter Weitertransport im Takt der Trenneinrichtung gewährleistet ist.
Vorzugsweise ist das den Aktivator enthaltende Fluid eine Flüssigkeit, beispielsweise eine Flüssigkeit, in welcher der Aktivator in einem flüssigen Lösungsmittel, wie beispielsweise Wasser, gelöst ist. Unter„Trocknung“ wird daher im Rahmen des vorliegenden Verfahrens ein Prozess verstanden, in welchem das Lösungsmittel aus dem aufgetragenen Fluid entfernt wird, so dass nach dem Trocknen nur noch der Aktivator und gegebenenfalls weitere in dem Fluid vorhandene, nicht-flüchtige Hilfsstoffe auf dem mit Backlack beschichteten Blechband als definierte Zusatzschicht Zurückbleiben. Derartige Flüssigkeiten werden vorzugsweise mittels Walzenauftrag oder als Flüssigkeitsstrahl auf die Bandoberfläche aufgetragen.
Gemäß einer anderen Ausführungsform ist das den Aktivator enthaltende Fluid ein Aerosol, welches in der Auftragseinrichtung, beispielsweise durch Vernebeln einer Flüssigkeit, erzeugt wird. In diesem Fall wird das Blechband durch das den Aktivator enthaltende Aerosol transportiert, so dass sich Aerosoltröpfchen auf der Oberfläche des Blechbandes anlagern und eine dünne Schicht bilden können. Auch hier ist üblicherweise eine Flüssigkeit als Träger des Aktivators vorhanden, welche nach Anlagerung der Aerosoltröpfchen auf dem Blechband im anschließenden Trocknungsprozess entfernt werden muss.
Die Zwischenschaltung eines Bandspeichers zwischen die Auftragung des Fluids und der Abtrennung der Blechteile aus dem Blechband in der Trenneinrichtung ermöglicht auch eine große Flexibilität bei der Trocknung des aufgetragenen Fluids, da sowohl der räumliche als auch zeitliche Abstand zwischen Fluidauftrag und Zufuhr des Blechbandes in die Trenneinrichtung gegenüber dem Stand der Technik vergrößert sind. Bei Verwendung eines diskontinuierlichen Bandspeichers ist sogar eine vollständige Entkopplung von der Bandgeschwindigkeit in der Trenneinrichtung möglich. Geeignete Trocknungsvarianten umfassen den Transport des Bandes in Umgebungsluft, was bei dünnen Flüssigkeitsschichten bereits zum Trocknen ausreichen kann. Alternativ kann auch ein Luftstrom mit definierter relativer Luftfeuchtigkeit, insbesondere mit einer niedrigeren Luftfeuchtigkeit als in der Umgebungsluft, auf das fluidbeschichtete Blechband geleitet werden. Eine weitere Alternative der Trocknung stellt die Zufuhr von Heißluft dar, insbesondere von Heißluft mit einer niedrigen Luftfeuchtigkeit. Gegebenenfalls kann das Band selbst bei jedem dieser Trocknungsverfahren erwärmt werden, um das Verdampfen des Lösungsmittels zu begünstigen. Vorzugsweise wird dabei ein induktives Heizverfahren eingesetzt. Bei Wärmezufuhr im Rahmen des Trocknungsvorgangs des Aktivators ist jedoch darauf zu achten, dass die Temperatur des Blechbandes in einem Bereich bleibt, der unterhalb der Aushärtetemperatur des Backlackes, also der vorbeschichteten aushärtbaren polymeren Klebstoffschicht liegt.
Wenn das Trocknen des aufgebrachten Fluids mit einer Erwärmung des Blechbandes einhergeht, kann in einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens auch vorgesehen sein, dass das Blechband unmittelbar nach dem Trocknen des aufgebrachten Fluids gekühlt wird, beispielsweise indem Umgebungsluft oder gekühlte Umgebungsluft über das Blechband geblasen wird. Die Kühlung des Blechbandes erfolgt dann vorzugsweise vor Zufuhr des Blechbandes in den Bandspeicher. Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zum Verbinden von Blechteilen zu einem Blechpaket, bei welcher zwischen einer Auftragseinrichtung zum Aufträgen eines Fluids, das einen Aktivator enthält, und einer getaktet arbeitenden Trenneinrichtung ein Bandspeicher angeordnet ist. Gegenstand der Erfindung ist daher auch eine Vorrichtung zum Verbinden von Blechteilen zu Blechpaketen, umfassend eine Zufuhreinrichtung zur kontinuierlichen Zufuhr eines Blechbandes, dessen Oberseite und/oder Unterseite eine aushärtbare, polymere Klebstoffschicht aufweist, eine Auftragseinrichtung zum Aufträgen eines Fluid, das einen Aktivator enthält, auf die Klebstoffschicht des Blechbandes, eine Trocknungseinrichtung zum Trocknen des aufgetragenen Fluid, eine getaktete Trenneinrichtung zum Abtrennen von Blechteilen aus dem Blechband, und eine Stapel- und Paketiereinrichtung zum Stapeln der abgetrennten Blechteile und zum Verbinden der Blechteile zu Blechpaketen. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Auftragseinrichtung und der Trennrichtung ein Bandspeicher angeordnet ist.
Gemäß einer Variante der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist der Bandspeicher ein diskontinuierlicher Bandspeicher und kann beispielsweise zur Aufnahme eines Coils des mit Backlack und getrocknetem Aktivator beschichteten Blechbandes ausgebildet sein. In diesem Fall umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung zwei von einander unabhängige Teilvorrichtungen. Die erste Teilvorrichtung umfasst die Auftragseinrichtung zum kontinuierlichen Aufträgen und Trocknen des Aktivatorfluids und eine erste Komponente des diskontinuierlichen Bandspeichers für das mit getrocknetem Aktivator beschichtete Blechband. In dieser ersten Komponente, die beispielsweise eine Flaspel aufweist, wird das mit getrocknetem Aktivator beschichtete Blechband als Coil aufgewickelt. Dieses Coil kann eine eine gewisse Zeit zwischengelagert werden und dann zur weiteren Verarbeitung zur zweiten Teilvorrichtung transportiert werden. Die zweite Teilvorrichtung umfasst eine zweite Komponente des diskontinuierlichen Bandspeichers für das mit getrocknetem Aktivator beschichtete Blechband, die Trenneinrichtung, sowie die Stapel- und Paketiereinrichtung. Das mit Aktivator beschichtet Band muss also von der ersten zur zweiten Teilvorrichtung transportiert werden. Daher bietet sich eine Speicherung des Bandes in Coilform besonders an. Da ein solches Coil zwischen der ersten und zweiten Teilvorrichtung transportabel ist, müssen sich die erste und zweite Teilvorrichtung auch nicht notwendigerweise am selben Ort befinden. Es ist sogar denkbar, das das Beschichten mit Aktivator in der ersten Teilvorrichtung von einem spezialisierten Hersteller durchgeführt wird, während das Trennen/Klebepaketieren in der zweiten Teilvorrichtung von einem anderen spezialisierten Hersteller durchgeführt wird.
Gemäß einer anderen Variante der der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist der Bandspeicher ein kontinuierlicher Bandspeicher und kann beispielsweise zur Erzeugung einer dynamisch veränderbaren Bandschlaufe des mit Backlack und getrocknetem Aktivator beschichteten Blechbandes ausgebildet sein.
Die Auftragseinrichtung für die wässrige Aktivatorlösung umfasst vorzugsweise eine Mindermengenschmiereinrichtung (auch als Minimalmengenschmiereinrichtung bezeichnet) mit Sprühdüsen aus einem korrosionsbeständigen Material. Es können daher kommerziell und daher kostengünstig erhältliche Mindermengenschmieranlagen verwendet werden. Das diese kommerziell erhältlichen Anlagen jedoch zur Abgabe ölhaltiger Fluide ausgelegt sind, die keine besonderen Anforderungen an die verwendeten Materialien stellen, müssen sie für den Einsatz in dem erfindungsgemäßen Verfahren zumindest hinsichtlich der verwendeten Düsen insofern angepasst werden, als dass Düsen aus einem korrosionsbeständigen Material, beispielsweise aus einem korrosionsbeständigen und säure-/basenbeständigen Edelstahlmaterial, verwendet werden.
Die Erfindung betrifft auch ein Blechpaket umfassend eine Vielzahl von übereinandergestapelten Blechteilen zwischen eine Klebeschicht ausgebildet ist, die einen vernetzten Epoxid-Backlack, vorzugsweise basierend auf einem Bisphenol-A- Epichlorhydrinharz-System, und ein Derivat eines Aktivators enthält, wobei der Aktivator ein Imidazol, vorzugsweise 2-Ethyl-4-methyl-imidazol, umfasst. Das Imidazolderivat wird bei der Aushärtung irreversible an die wachsenden Ketten des vernetzenden Backlacks gebunden und entfaltet dadurch eine Wirkung als Vernetzungsreagenz, was sich in sehr guten Eigenschaften wie z. B. einer hohen Glasübergangstemperatur des gehärteten Netzwerkes äußert. Die Klebeschicht zwischen den einzelnen Blechteilen bevorzugt eine Dicke im Mikrometerbereich, vorzugsweise im Bereich von 2 bis 10 mΐti.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Die Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf in den beigefügten Zeichnungen dargestellte Ausführungsbeispiele näher erläutert.
In den Zeichnungen zeigen:
Figur 1 eine schematische Ansicht einer Vorrichtung zur Herstellung eines
Blechpakets mit kontinuierlichem Bandspeicher;
Figur 2 eine schematische Darstellung der zwischen zwei Blechteilen befindlichen Klebeschicht in einem Blechpaket; und
Figur 3 eine Variante der Vorrichtung der Figur 1 mit diskontinuierlichem
Bandspeicher.
Weg zur Ausführung der Erfindung
In Fig. 1 ist eine insgesamt mit der Bezugsziffer 10 bezeichnete Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum kontinuierlichen Verbinden von Blechteilen zu Blechpaketen dargestellt. Bei der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung wird ein kontinuierlicher Bandspeicher eingesetzt. Als Ausgangsmaterial des erfindungsgemäßen Verfahrens dient ein mit Backlack, also mit einer aushärtbaren, polymeren Klebeschicht beschichtetes Blechband, das im dargestellten Beispiel in Form einer Rolle, auch als Coil 11 bezeichnet, bereitgestellt wird. Das Backlack-beschichtete Blechband 12 durchläuft nach dem Abwickeln von Coil 11 üblicherweise eine Bandtransporteinrichtung und eine Richteinrichtung 13, welche das Band in Richtung des Pfeils 14 transportiert und nach Durchlaufen der Richteinrichtung eine ebene, verzugsfreie Lage des abgewickelten Bandes gewährleistet. Nach Durchlaufen der Richteinrichtung 13 wird das Blechband 12 kontinuierlich durch eine Auftragseinrichtung 15 transportiert, in der ein Fluid 16, das einen Aktivator enthält, auf die bereits vorhandene polymere Klebeschicht auf der Ober- und/oder Unterseite 17, 18 des Bandes 12 aufgetragen wird. Sollte das Band 12 sowohl auf der Oberseite 17, als auch auf der Unterseite 18 mit Backlack beschichtet sein, ist eine entsprechende Auftragseinrichtung 15' zum Aufträgen des Aktivatorfluids 16', wie in Fig. 1 gestrichelt dargestellt, auch unterhalb des Bandes 12 vorgesehen. Die Auftragseinrichtung 15, 15' umfasst eine
Mindermengenschmiereinrichtung mit Sprühdüsen aus einem korrosionsbeständigen und säure-/basenbeständigen Edelstahlmaterial. Unmittelbar an die Auftragseinrichtung 15, 15' schließt sich eine Trocknungseinrichtung 19, 19' an, in welcher das aufgetragene Fluid getrocknet wird. Die Trocknungseinrichtung 19, 19' kann beispielsweise ein Gebläse für Trockenluft oder Fleißluft und/oder Fleizeinrichtungen, beispielsweise Induktionsheizungen, zum Erwärmen des Blechbandes 12 aufweisen, um das Abtrocknen der aufgebrachten Fluidschicht zu unterstützen. Die Erwärmung des Blechbandes 12 ist dabei so geregelt, dass ein Aushärten des vorbeschichteten Backlacks vermieden wird, die Temperatur des Blechbandes und der Backlackschicht also stets unterhalb der Aushärtetemperatur des Backlacks gehalten wird. An die Trocknungseinrichtung 19, 19' kann sich auch eine (in der Ausführungsform der Fig. 1 nicht dargestellte) Kühleinrichtung anschließen, welche beispielsweise über ein Gebläse das erwärmte Band möglichst rasch wieder auf Umgebungstemperatur abkühlt. Eine derartige Kühleinrichtung ist jedoch nicht zwingend erforderlich und könnte vor allem dann in Erwägung gezogen werden, wenn die Erwärmung des Blechbandes zum Abtrocknen des Aktivatorfluids auf höhere Temperaturen, nahe an der Aushärttemperatur des Backlacks, erfolgt. Nach Trocknung des aufgebrachten Aktivatorfluids und einer gegebenenfalls vorgesehenen Abkühlung wird das Blechband 12 in einen Bandspeicher 20 geführt, der im Beispiel der Fig. 1 als kontinuierlicher Bandspeicher ausgebildet ist. Im dargestellten Beispiel ist der kontinuierliche Bandspeicher 20 durch eine Schlaufenbahn 21 , die das Blechband 12 durchläuft, symbolisiert. Der zusätzliche Weg, den das Band 12 im Bandspeicher 20 durchläuft, ist, beispielsweise über bewegliche Umlenkrollen, die in Fig. 1 durch den Pfeil 22 symbolisiert sind, dynamisch veränderbar. Aufgrund des dynamisch veränderbaren Wegs der Bandschlaufe 21 kann das Blechband 12 dem Eingang 23 des Bandspeichers 20 kontinuierlich zugeführt, am Ausgang 24 des Bandspeichers 20 aber getaktet weitertransportiert werden. Dazu schließt sich nach dem Bandspeicher 20 eine Vorschubeinrichtung 25 an, welche das Band 12 in eine insgesamt mit der Bezugsziffer 30 bezeichnete Trenneinrichtung weitertransportiert.
Im dargestellten Beispiel ist die Trenneinrichtung 30 eine Stanzeinrichtung, in welcher ein oder mehrere Stanzwerkzeuge 31 , 32, 33 Blechteile 40 aus dem Blechband 12 ausstanzen. Sind, wie dargestellt, mehrere Stanzwerkzeuge 31 , 32, 33 vorhanden, so können die einzelnen Stanzwerkzeuge entweder einfache Blechteile 40 parallel ausstanzen, oder komplexere Blechteile in mehreren Stanzschritten fertigen. Im dargestellten Beispiel können die erste und zweite Stanze 31 , 32 Blechteile 41 , 42 aus dem Blechband 12 abtrennen, die als Verlustteile ausgeworfen werden und für den weiteren Herstellungsprozess des Blechpaketes nicht mehr benötigt werden.
Wie durch den Pfeil 34 symbolisiert, werden die Oberwerkzeuge der Stanzwerkzeuge 31 , 32, 33 getaktet auf und ab bewegt, während das Blechband durch den Bandvorschub 25 im selben Takt weiter transportiert wird.
Die ausgestanzten Blechteile 40 werden in einer Leitung 43 in Säulenform übereinandergestapelt. Die beheizbare Innenwand der Leitung 43 weist nach unten ein leicht konisch zulaufendes Profil auf, so dass die Leitung 43 einen Widerstand nach Art einer Paketbremse auf die gestapelten Blechteile 40 ausübt. Ein Wandabschnitt 46 der Leitung 41 ist über eine Heizung 45 beheizt, so dass die Blechteile 40 über die Aushärtungstemperatur des Backlacks erhitzt werden und so ein Zusammenfügen der Blechteile 40 unter Erwärmung und Druck erfolgt. Dazu ist die Leitung 41 von einer Heizung 43 umgeben, welche die Blechteile in der Leitung 43 auf eine Temperatur oberhalb der Vernetzungstemperatur des aufgebrachten Backlacks aufheizt, und so eine Verbindung der einzelnen Blechteile 40 über die ausgehärte Backlackschicht 47 zwischen aufeinanderfolgenden Blechteilen 40 zu Blechpaketen 46 gewährleistet.
In Fig. 2 ist ein schematischer Ausschnitt aus dem Blechpacket 46 mit zwei aufeinanderfolgenden Blechteilen 40 und dazwischen befindlicher ausgehärteter Backlackschicht 47 vergrößert dargestellt. Bevorzugt ist das Blechband 12 sowohl auf der Oberseite 17, als auch auf der Unterseite 18 mit Backlack beschichtet, so dass beim Verbinden der Blechteile 40 eine stoffschlüssige Verbindung zwischen den Backlackschichten der übereinanderliegenden Blechteile 40 gewährleistet wird. Je nach Hafteigenschaften des Backlacks am Blechteil selbst kann eine ausreichend feste Verbindung der Blechteile in einem Paket auch nur mit einseitig beschichteten Blechteilen erzielt werden.
Wenn eine Anzahl von Blechteilen ausgestanzt wurde, die der gewünschten Höhe der entstehenden Blechpakete 46 entspricht, wird durch geeignete Maßnahmen dafür gesorgt, dass das als nächstes ausgestanzte Blechteil (beispielsweise das Blechteil 40a in Fig. 1 ) nicht mehr an dem letzten (obersten) Blechteil (beispielsweise dem Blechteil 40b in Fig. 1 ) anhaftet, und so die Blechteile aus der in der Leitung 41 gebildeten Blechteilsäule auch nach Aushärten des Backlacks leicht in einzelne Pakete 46 mit der gewünschten Anzahl von Blechteilen separiert werden können. Hierzu stehen dem Fachmann verschiedenste Maßnahmen zur Verfügung, die in Patentanmeldungen der vorliegenden Anmelderin ausführlicher beschrieben sind. Wie beispielsweise in der EP 2 883 692 A1 oder der EP 30 89 335 A1 beschrieben, können an den Stellen im Band, an denen Blechteile ausgestanzt werden, die keine Haftwirkung mit dem folgenden Blechteil entfalten sollen, an der Ober- bzw. Unterseite mit entsprechenden Trennmitteln, beispielsweise Trennfolien oder Trennetiketten, beschichtet werden. Es können auch beispielsweise strukturierte Trennelemente an geeigneter Stelle zwischengeschoben werden, die aufgrund ihrer geringen Kontaktfläche mit den Blechteilen keine große Haftwirkung entfalten und daher nach Auftrennung in einzelne Pakete leicht wieder entfernt werden können. Es können auch Noppen in die Blechteile eingeprägt werden, die als Abstandshalter zum vorhergehenden Blechteil fungieren, und so eine leichtere Abtrennung der einzelnen Pakete ermöglichen. In Fig. 1 ist das Auf- oder Einbringen geeigneter Trennmittel durch den Trennmittelapplikator 35, 35' symbolisiert, der im dargestellten Beispiel an der gewünschten Stelle ein Trennetikett 36, 36' auf die Ober- und/oder Unterseite des Bandes aufbringt. Wenn ein auszustanzendes Blechteil beispielsweise auf der Ober- und Unterseite ein Trennetikett aufweist, fungiert das entsprechende Blechteil als Opferlamelle und ist nicht Teil eines Pakets. Wenn das Blechteil (beispielsweise Blechteil 40a) an der Unterseite, und das vorhergehende Blechteil (beispielsweise 40b) an der Oberseite ein Trennetikett aufweist, bleiben die Blechteile Bestandteile der jeweiligen, unterschiedlichen Pakete 46.
In Fig. 3 ist eine Variante der Vorrichtung der Fig. 1 dargestellt, die sich insofern von der Variante der Fig. 1 unterscheidet, als dass das Aufbringen des Aktivatorfluids in einem separaten Vorbereitungsschritt (Fig. 3A) erfolgt, während das Ausstanzen der Blechteile in einem zeitlich unabhängigen, späteren Schritt (Fig. 3B) erfolgt. In Fig. 3 werden Elemente, welche identisch mit entsprechenden Elementen der Ausführungsform der Fig. 1 sind, oder eine ähnliche Funktion erfüllen, mit denselben Bezugsziffern bezeichnet.
Der erste Schritt gemäß Fig. 3A in der Ausführungsform der Fig. 3 beginnt, wie die Ausführungsform des Verfahrens gemäß Fig. 1 , mit dem Abspulen des Blechbandes 12 vom Coil 11 mit anschließendem Richten in der Richteinrichtung 13. Dann schließt sich auch hier wieder die Beschichtung mit Aktivatorfluid in der Auftragseinrichtung 15 und das anschließende Trocknen der aufgebrachten Aktivatorschicht in der Trocknungseinrichtung 19 an. Wie im Verfahren der Fig. 1 , wird anschließend das Band in der durch den Pfeil 14 symbolisierten Transportrichtung in einen Bandspeicher 20 geleitet. Im Gegensatz zur Form der Fig. 1 handelt es sich beim Bandspeicher 20 der Ausführungsform der Fig. 3 um einen diskontinuierlichen Bandspeicher, der in Fig. 3 durch ein Coil 50 symbolisiert wird, d. h. das mit Backlack vorbeschichtete und nunmehr auch mit einer getrockneten Aktivatorschicht beschichtete Blechband 12 wird auf einer Flaspel zu dem Coil 50 aufgewickelt. Das Coil 50 kann nun zwischengelagert werden.
Nach einer Lagerzeit, die typischerweise weit unterhalb der Lagerzeit für ein Aushärten des Backlacks liegt, wird das Coil 50 dann in einem separaten Schritt gemäß Fig. 3B der Trenneinrichtung 30 zugeführt. Nach Abwickeln von Coil 50 und gegebenenfalls Richten des Bandes über eine Richteinrichtung 13' erfolgt die weitere Verarbeitung in der Trenneinrichtung über den getakteten Vorschub 25 genauso, wie dies bereits in Zusammenhang mit der Ausführungsform der Fig. 1 beschrieben wurde.
Man erkennt, dass auch bei der Variante der Fig. 3 die Abwicklung des mit Backlack vorbeschichteten Bandes 12 vom ursprünglichen Coil 11 , die daran anschließende Beschichtung, Trocknung und gegebenenfalls Kühlung des aufgetragenen Aktivators, sowie das Aufwickeln auf dem als diskontinuierlicher Bandspeicher dienenden Coil 50 in einem kontinuierlichen Prozess erfolgt, während die weitere Verarbeitung des mit Aktivator beschichteten Blechbandes 12 nach dem Abwickeln von Coil 50 in einer an die Taktung der Trenneinrichtung angepassten Weise erfolgt. Auch hier gewährleistet der Bandspeicher 20, nun in Form eines diskontinuierlichen Bandspeichers, eine Trennung der kontinuierlichen und der getakteten Verfahrensschritte.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Verbinden von Blechteilen (40) zu Blechpaketen (46), wobei ein Blechband (12), dessen Oberseite (17) und/oder Unterseite (18) eine aushärtbare, polymere Klebstoffschicht aufweist, kontinuierlich durch eine Auftragseinrichtung (15,15') transportiert wird, in der ein Fluid (16,16'), das einen Aktivator enthält, auf die Klebstoffschicht aufgetragen wird,
das aufgetragene Fluid (16,16') trocknet wird,
das mit getrocknetem Aktivator beschichtete Blechband (12) kontinuierlich einem Bandspeicher (20) zuführt wird,
das Blechband (12) aus dem Bandspeicher (20) einer getakten
Trenneinrichtung (30) zuführt wird, in welcher Blechteile (40,41 ,42) aus dem Blechband (12) abgetrennt und übereinandergeschichtet werden, und
die abgetrennten und übereinandergeschichteten Blechteile (40) mittels der mit dem Aktivator beschichteten Klebstoffschichten miteinander zu
Blechpaketen (46) verbunden werden.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die aushärtbare, polymere Klebstoffschicht einen vorvernetzten Epoxid-Backlack umfasst, der auf der Oberseite (17) und der Unterseite (18) in unterschiedlicher
Schichtdicke aufgebracht ist.
3. Verfahren gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Epoxid- Backlack auf der Oberseite (17) und der Unterseite (18) unterschiedlich stark vorvernetzt ist.
4. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Bandspeicher (20) ein diskontinuierlicher Bandspeicher ist.
5. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Bandspeicher (20) ein kontinuierlicher Bandspeicher ist.
6. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das den Aktivator enthaltende Fluid (16,16') als Flüssigkeit aufgetragen wird.
7. Verfahren gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die den
Aktivator enthaltende Flüssigkeit als Flüssigkeitsstrahl oder mittels Walzen auf das Blechband aufgetragen wird.
8. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das den Aktivator enthaltende Fluid (16,16') als Aerosol aufgetragen wird.
9. Verfahren gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Blechband durch das den Aktivator enthaltende Aerosol transportiert wird.
10. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das auf das Blechband aufgebrachte Fluid (16,16') durch Zufuhr von Luft, beispielsweise Fleißluft oder Luft mit verringerter relativer Luftfeuchtigkeit, getrocknet wird.
11. Verfahren gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Blechband beim Trocknen erwärmt wird.
12. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 10 oder 11 , dadurch gekennzeichnet, dass das Blechband nach dem Trocknen gekühlt wird.
13. Vorrichtung zum Verbinden von Blechteilen (40) zu Blechpaketen (46), wobei die Vorrichtung umfasst:
eine Zufuhreinrichtung (11 ,13) zur kontinuierlichen Zufuhr eines
Blechbandes (12), dessen Oberseite (17) und/oder Unterseite (18) eine aushärtbare, polymere Klebstoffschicht aufweist,
eine Auftragseinrichtung (15,15') zum Aufträgen eines Fluids (16,16'), das einen Aktivator enthält, auf die Klebstoffschicht des Blechbandes (12), eine Trocknungseinrichtung (19,19') zum Trocknen des aufgetragenen Fluids (16,16'),
eine getaktete Trenneinrichtung (30) zum Abtrennen von Blechteilen (40,41 ,42) aus dem Blechband (12),
eine Stapel- und Paketiereinrichtung (43,44,45) zum Stapeln der abgetrennten Blechteile (40) und zum Verbinden der Blechteile (40) zu Blechpaketen (46),
dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Auftragseinrichtung (15,15') und der Trennrichtung (30) ein Bandspeicher (21 ) angeordnet ist.
14. Vorrichtung gemäß Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der
Bandspeicher (20) zur Aufnahme eines Coils (50) des mit Backlack und getrocknetem Aktivator beschichteten Blechbandes (12) ausgebildet ist.
15. Vorrichtung gemäß Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der
Bandspeicher (20) zur Erzeugung einer dynamischen veränderbaren
Bandschlaufe (21 ) des mit Backlack und getrocknetem Aktivator beschichteten Blechbandes (12) ausgebildet ist.
16. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Auftragseinrichtung (15,15') eine Mindermengenschmiereinrichtung mit Sprühdüsen aus einem korrosionsbeständigen Material umfasst.
17. Blechpaket (46) umfassend eine Vielzahl von übereinandergestapelten
Blechteilen (40), zwischen eine Klebeschicht ausgebildet ist, die einen vernetzten Epoxid-Backlack und ein Derivat eines Aktivators enthält, wobei der Aktivator ein Imidazol umfasst.
18 Blechpaket (46) nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der
vernetzte Epoxid-Backlack auf einem Bisphenol-A-Epichlorhydrinharz-System basiert und/oder der Aktivator 2-Ethyl-4-methyl-imidazol umfasst. Blechpaket (46) nach Anspruch 17 oder 18, wobei das Blechpaket (46) durch ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12 hergestellt ist.
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