VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG SELBSTKLEBENDER MEMBRANFOLIE UND NACH DIESEM VERFAHREN ERHÄLTLICHE MEMBRANFOLIE
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer selbstklebenden Membranfolie und eine nach diesem Verfahren erhältliche Membranfolie zum Abdecken von Gasaustauschöffnungen.
Elektronische Steuergeräte werden, beispielsweise im Automobilbau oder bei verfahrenstechnischen Apparaten und Maschinen, häufig in staubiger, feuchter oder korrosiver Umgebung eingesetzt. Zudem können sie mitunter mechanischen
Belastungen, etwa Schlag- oder Stoßbelastungen ausgesetzt sein. Um die Funktion der enthaltenen elektronischen Bauteile sicherzustellen, werden die Steuergeräte daher in geschlossene Gehäuse eingebaut. Letztere müssen zwar gegen die genannten schädigenden
Einflüsse abgedichtet sein, dennoch ist es in aller Regel erforderlich,
Druckausgleichsöffnungen vorzusehen, die einen Gasaustausch mit der Umgebung zulassen. Insbesondere muß bei sinkender Umgebungstemperatur gewährleistet sein, daß Wassermoleküle aus der im Gehäuseinneren enthaltenen Luft nach außen diffundieren können, um schädliche Kondensation im Gerät zu vermeiden.
Um dennoch das Eindringen von flüssigem Wasser und Staub zu vermeiden, werden dem
Druckausgleich bzw. Dampfdruckausgleich dienende Gasaustauschöffnungen zuweilen mit gasdurchlässigen Membranen verschlossen. Entsprechende Membranen können auch als selbstklebende Folien bzw. Etiketten oder Teile davon vorgesehen werden, um eine einfache Anbringung zu ermöglichen. Ein derartiges Membranetikett ist beispielsweise aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 1 96 53 890 AI bekannt.
Bei herkömmlichen selbstklebenden Membranfolien bzw. -etiketten ergeben sich Probleme, wenn die Gehäusegeometrie im Bereich der bestimmungsgemäßen Anbringungsfläche des Membranetiketts zerklüftet ist, bzw. Kanten, Absätze oder starke Krümmungen aufweist, insbesondere wechselnd von konkav auf konvex. In derartigen Fällen kann oft nicht sicher ausgeschlossen werden, daß der den klebstoffreien Membranbereich umgebende klebstoffbeschichtete Rand aufgrund von Ungenauigkeiten bei der Anbringung in Teilbereichen nicht auf der Unterlage anliegt. In diesen Teilbereichen entfällt dann die seitliche Abdichtung durch die Klebstoffbeschichtung, so daß Flüssigkeiten vom Etikettenrand her zur abzudeckenden Gasaustauschöffnung gelangen und durch diese hindurch ins Gehäuseinnere eintreten können.
Ferner ist die Herstellung von herkömmlichen Membranetiketten, insbesondere solchen mit kleinen Abmessungen, oft aufwendig, da durch passergenaues Unterspenden sichergestellt werden muß, daß der unterseitig klebstofffreie Membranbereich unterhalb der entsprechenden Öffnung in der Oberfolie liegen muß, um eine ausreichend große freie Porenfläche der Membran für den Gasaustausch zur Verfügung zu haben.
Entsprechend muß auch beim bestimmungsgemäßen Anbringen darauf geachtet werden, daß der klebstoffreie und damit gasdurchlässige Membranbereich genau über der abzudeckenden Gasaustauschöffnung des Gehäuses liegt. Insbesondere bei kleinen Anbringungsflächen und den oben angeführten schwierigen Gehäusegeometrien kann dies mitunter sehr diffizil sein, so daß sich Aufwand und Kosten der Gehäusebestückung entsprechend erhöhen.
Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein einfach und kostengünstig zu implementierendes Verfahren zur Herstellung selbstklebender Membranfolie bereitzustellen, welches bei relativ geringen Anforderungen an die Fertigungsgenauigkeit eine ausreichende Gasdurchlässigkeit der Membranfolie sicherstellt. Ferner liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine als Etikett konfigurierbare, selbstklebende Membranfolie zu schaffen, welche einfach und kostengünstig herstellbar ist und auch bei schwierigen Gehäusegeometrien die funktionssichere Abdeckung von Gasaustauschöffnungen gegenüber dem Stand der Technik vereinfacht, so daß bei vertretbarem Aufwand sowohl eine ausreichende Gasdurchlässigkeit als auch eine hinreichende Dichtigkeit gegen das Eintreten von Staub
und Flüssigkeiten gewährleistet ist.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird die zugrundeliegende Aufgabe durch ein Verfahren zur Herstellung einer selbstklebenden Membranfolie mit partiell klebstofffreier Unterseite gelöst, welches die folgenden Schritte aufweist. Es wird eine gaspermeable Membran bereitgestellt, welche für den gewünschten Anwendungsfall eine ausreichende Dichtigkeit gegen Staub und/oder Wasser und/oder andere Flüssigkeiten aufweist. Grundsätzlich ist dabei je nach Anwendungsfall die gesamte Bandbreite an sich bekannter gaspermeabler Membranen geeignet. Membranstärke, - material, hydrophobe bzw. oliophobe Eigenschaften, Membrandurchlässigkeit etc. sind nach üblichen technischen und wirtschaftlichen Kriterien weitgehend frei wählbar. Unterhalb der Membran wird mindestens eine mehrere lochartige Aussparungen aufweisende Klebstoffschicht angebracht.
Die Klebstoffschicht kann aus verschiedensten Klebstoffen bestehen, welche an sich auf dem Gebiet der Etikettentechnologie bekannt sind. Auswahlkriterien sind die zu verbindenden Materialpaarungen, die Art der Anwendung, die zu erwartenden physikalischen und chemischen Beanspruchungen sowie wirtschaftliche Erwägungen. In vielen Fällen werden gängige Haftklebstoffe zweckmäßig sein.
Die Angabe "unterhalb" bzw. "unterseitig" bezeichnet hierbei die Seite, welche bei bestimmungsgemäßer Anbringung der Unterlage zugewandt ist, unabhängig davon, in welcher Raumorientierung die Membranfolie auf der Unterlage angebracht wird. Wird in Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung eine unterhalb der Membran angeordnete Klebstoffschicht als teilflächig oder vollflächig bezeichnet, so beziehen sich diese Angaben nicht auf das Vorhandensein oder Fehlen der erfindungsgemäßen lochartigen Aussparungen in der Klebstoffschicht, sondern darauf, ob gegenüber den lochartigen Aussparungen größerflächige Aussparungen innerhalb bzw. am Rand der Klebstoffschicht vorgesehen sind oder nicht.
Für die lochartigen Aussparungen sollte vorteilhafterweise ein Mindestdurchmesser gewählt werden, welcher größer ist als der (ggf. geschätzte) mittlere Porenabstand der Membran. Es empfiehlt sich jedoch, den Mindestdurchmesser der lochartigen Aussparungen mehrfach größer als den mittleren Porenabstand der Membran zu wählen. Andererseits sind die lochartigen Aussparungen klein genug zu wählen, daß bei der beabsichtigten Anwendung zwischen der abzudeckenden Gasaustauschöffnung und
dem Rand des zum Abdecken verwendeten Folienstücks eine in sich geschlossene Klebstofffläche verbleibt.
Ein vorteilhafter Durchmesser der lochartigen Aussparungen wird häufig zwischen 0,1 und 1 mm, vorzugsweise zwischen 0,3 und 0,5 mm liegen. Bei großflächiger Anbringung der erfindungsgemäßen Folie kann auch ein Durchmesser der lochartigen Aussparungen bis 5 mm besonders vorteilhaft sein. Bei von der Kreisform abweichenden lochartigen Aussparungen können vorteilhafterweise die genannten Untergrenzen für einen einbeschriebenen Kreis, die genannten Obergrenzen für einen umbeschriebenen Kreis angenommen werden
Die lochartigen Aussparungen können gleichmäßig oder ungleichmäßig verteilt sein. Ihr Flächenanteil an der Gesamtfläche der Membranfolie ist nach den bekannten physikalischen Gesetzen der Stoffübertragung in Abhängigkeit des erwünschten Gasdurchsatzes und den Eigenschaften der Membran zu wählen, wird jedoch in der Praxis meist über 10 Prozent betragen. Vorzugsweise werden mindestens zwei, besonders bevorzugt mindestens fünf lochartige Aussparungen je Quadratzentimeter vorgesehen. In vielen Fällen wird eine höhere Anzahl an lochartigen Aussparungen je Quadratzentimeter besonders vorteilhaft sein, insbesondere wenn diese einen geringen Durchmesser aufweisen.
Das Aufbringen der Klebstoffschicht kann vorteilhafterweise mittels eines Klebstoff- Transferprozesses auf die Membran erfolgt oder durch Aufbringen einer klebstoffbeschichteten, durchlöcherten Folie erfolgen. Hierbei ergibt sich der Vorteil, daß die Folie die Membran mechanisch verstärkt. Die Löcher in der durchlöcherten Folie müssen sich dabei zumindest zu einem gewissen Anteil mit den lochartigen Aussparungen der Klebstoffschicht überdecken. Praktisch leicht umsetzen lassen sich fluchtende Löcher/ Aussparungen, indem eine durchgehend klebstoffbeschichtete Folie durchlöchert wird.
Auch bei Anwendung eines Klebstofftransferprozesses ist es vorteilhaft, die lochartigen Aussparungen in der Klebstoffschicht vor dem Schritt des Aufbringens der Klebstoff- schicht zu erzeugen. Beispielsweise kann hierfür ein mit dem zu transferierenden Klebstoff beschichteter Liner (aus Silikonpapier oder dergleichen) durchlöchert werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt das Aufbringen der Klebstoffschicht durch Aufkleben einer beidseitig klebstoffbeschichteten, durchlöcherten Folie. Dabei besteht die Möglichkeit, zwei unterschiedliche Klebstoffe zu verwenden, d.h. einen Klebstoff, welcher eine gute Haftung zwischen Membran und durchlöcherter Folie ,- gewährleistet, und einen Klebstoff, welcher eine stabile Haftverbindung zwischen durchlöcherter Folie und bestimmungsgemäßer Unterlage erlaubt. Bei geschickter Materialwahl der durchlöcherten Folie läßt sich so mitunter eine höhere Haftsicherheit erzielen, als wenn ein Klebstoff die Materialpaarung Membran - Unterlage verbinden muß.
' ^ Alternativ kann das Aufbringen der Klebstoffschicht durch Verschweißen mit einer einseitig klebstoffbeschichteten, durchlöcherten Folie erfolgen. Auch hier kann unter Umständen eine Folie aus einem Material verwendet werden, welches sich besser klebend mit der bestimmungsgemäßen Unterlage verbinden läßt als das Membranmaterial. 5
Die lochartigen Aussparungen können vorteilhafterweise durch Lasereinwirkung, durch mechanische Einwirkung, beispielsweise mittels einer Stachelwalze, oder durch chemische Einwirkung, beispielsweise durch definiertes Aufsprühen einer ätzenden Flüssigkeit erzeugt werden.
Vorteilhafterweise kann auf der der lochartigen Klebstoffschicht abgewandten Seite der Membran mindestens eine weitere Folienlage angebracht werden, welche die Membran jedoch nicht vollflächig bedecken darf, um in der Anwendung den Gasaustausch zu ermöglichen. Die zusätzliche Folienlage bzw. Folienlagen können unterschiedliche Funktionen übernehmen, beispielsweise einen Aufdruck tragen oder einen 5 laserbeschriftbaren Aufbau aufweisen.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Membran bahnförmig bereitgestellt. Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung wird die Membranfolie durch Vereinzelung in Etikettenform gebracht. Vorzugsweise umfaßt die Vereinzelung mindestens einen Stanzschritt. 0
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird die Aufgabe durch eine Membranfolie zum Abdecken von Gasaustauschöffnungen gelöst, welche eine gaspermeable Membran sowie eine zumindest teilflächig unterhalb der Membran
angeordnete Klebstoffschicht mit mehreren lochartigen Aussparungen aufweist.
Für das Membranmaterial, Klebstoffmaterial sowie bevorzugte Größe und Verteilung der lochartigen Aussparungen gilt das obengesagte.
Vorteilhafterweise kann zwischen der Membran und der Klebstoffschicht eine durchlöcherte Folie angeordnet sein. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist zwischen der Membran und der durchlöcherten Folie eine weitere Klebstoffschicht mit mehreren lochartigen Aussparungen angeordnet.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung ist auf der der lochartigen Klebstoffschicht abgewandten Seite der Membran mindestens eine weitere Folienlage angeordnet. Diese weist mindestens eine Aussparung auf, um Gasaustausch durch die Membranfolie zu ermöglichen. Die zusätzliche Folienlage kann einen Aufdruck tragen, beispielsweise um die Verwendung der Membranfolie als Typenschild zu ermöglichen. Ferner können zusätzliche Folienlagen einen laserbeschriftbaren Aufbau ergeben, bestehend aus zumindest einer laserablatierbaren Schicht und einer transluzenten Schutzschicht.
Die erfindungsgemäße Membranfolie kann vorteilhafterweise als Etikett ausgebildet sein. Dann kann die Anwendung entsprechend der herkömmlicher Membranetiketten erfolgen. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung kann die Membranfolie als Klebeband ausgebildet sein. Insbesondere bei gleichmäßig verteilten und nicht zu groß gewälten lochartigen Aussparungen lassen sich so unterschiedlich große Folienstücke je nach Bedarf abschneiden. Bei zweiseitig klebender Ausstattung können nach dem Aufbringen des Klebebands einfach Blenden oder ähnliches auf der Oberseite anbringen.
Erfindungsgemäße Membranfolien können nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt werden.
Dadurch, daß der unterseitige klebstoffreie Bereich nicht zusammenhängend sondern in Form separater Aussparungen in einer durchgehenden Klebstoffschicht vorliegt, gewährleisten erfindungsgemäße Membranfolien auch bei schwierigen Bedingungen eine sichere Abdichtung gegen vom Folienrand her eintretende Flüssigkeiten, eine stabile Haftung am Anbringungsort über fast die gesamte Folienfläche sowie einen funktionierenden Gasaustausch auch bei nicht ganz exakt mittiger Plazierung über der abzudeckenden Belüftungsöffnung.
Grundsätzlich kann jede im Rahmen der vorliegenden Anmeldung beschriebene bzw. angedeutete Variante der Erfindung besonders vorteilhaft sein, je nach wirtschaftlichen und technischen Bedingungen im Einzelfall. Soweit nichts gegenteiliges dargelegt ist, bzw. soweit grundsätzlich technisch realisierbar, sind einzelne Merkmale der beschriebenen Ausführungsformen austauschbar oder miteinander kombinierbar.
Nachfolgend werden einige bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung in Form von Beispielen mit Hilfe der zugehörigen, rein schematisch aufzufassenden Zeichnungen beschrieben. Die Zeichnungen sind nicht maßstäblich, Größenverhältnisse aus Anschaulichkeitsgründen teilweise verzerrt dargestellt. Insbesondere sind in Schnittdarstellungen Schichtdicken der einzelnen Etikettenlagen stark übertrieben abgebildet. Einander entsprechende Merkmale sind soweit sinnvoll jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Fig. 1 zeigt eine besonders einfache Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Membranfolie.
Fig. 2 zeigt eine erfindungsgemäße, auf einem Stück Abziehmaterial angeordnete Membranfolie mit einer durchlöcherten, zweiseitig klebenden Folienlage unterhalb der Membran.
Fig. 3 zeigt eine erfindungsgemäße, als Typenschild fungierende Membranfolie, bei welcher im Unterschied zu Fig. 2 zusätzlich eine bedruckte Oberfolie vorgesehen ist.
Fig. 4 zeigt eine ähnlich Fig. 3 aufgebaute erfindungsgemäße Membranfolie, wobei sich jedoch die Membran nicht über die gesamte Folienfläche erstreckt und die Oberfolie durch die selbstklebende Oberseite der untersten Folienlage fixiert ist.
Fig. 5 zeigt eine Anordnung zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens mit einem Klebstofftransferprozeß in einer Variante, bei welcher auf einer Trägerbahn angeordnete Membranetiketten erzeugt werden.
Fig. 6 zeigt eine Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens, bei welchem eine durchgehende Folienbahn erzeugt wird.
Fig. 7 verdeutlicht die Herstellung einer erfindungsgemäßen Membranfolie mit durchlöcherter Unterfolie.
Fig. 8 illustriert eine Verfahrensvariante, bei welcher Membranetiketten mit bedruckter Oberfolie hergestellt werden.
Die in Fig. 1 dargestellte Membranfolie besteht aus einer feinporigen semipermeablen Membran 1 , auf deren Unterseite eine Klebstoffschicht 2 angeordnet ist, welche mit lochartigen Aussparungen 3 versehen ist, deren Durchmesser d größer ist als der mittlere Abstand a zwischen den Poren 4 der Membran 1.
Die in Fig. 2 dargestellte Membranfolie weist eine zusätzliche Folienlage als Unterfolie 7 unterhalb der Membran 1 auf, wobei erstere mit letzterer über eine zweite Klebstoffschicht 8 verbunden ist. Die lochartigen Aussparungen 3, 1 3 in den beiden Klebstoffschichten 2, 8 fluchten mit den Löchern 23 in der zusätzlichen Folienlage 7. Der Träger 5, welcher oberseitig mit einer klebstoffabweisenden Schicht 6 versehen ist, ist durchgehend dargestellt. Je nach Herstellung der lochartigen Aussparungen 3 kann dieser jedoch durchlöchert sein.
Bei der in Fig. 3 dargestellten Membranfolie ist gegenüber Fig. 2 noch eine Oberfolie 1 0 mit einem Aufdruck 1 1 vorgesehen. Der Aufdruck 1 1 stellt Typenschildinformation dar. Erfindungsgemäße Folien können mit jeglicher Art von Text-, Bild- und/oder Code-Information bedruckt oder anderweitig beschriftet sein. Die Oberfolie 10 ist über eine weitere Klebstoffschicht 14 mit der Membran 1 verbunden. Eine zentrale Öffnung 1 2 in der Oberfolie 10 erlaubt weiterhin den Gasaustausch durch die Membran 1 .
Auch die in Fig. 4 dargestellte Membranfolie weist eine Oberfolie 10 mit Öffnung 1 2 auf. Im Gegensatz zu Fig. 3 erstreckt sich jedoch die Membran 1 nicht über die gesamte Folienfläche. Hierdurch kann die zusätzliche Klebstoffschicht 14 entfallen, und die Oberfolie 10 über die zweite Klebstoffschicht 8 direkt auf der Unterfolie 7 fixiert sein.
Bei dem anhand Fig. 5 illustrierten Verfahren wird die bahnförmig auf Rolle vorgelegte Membran 1 mit einer Klebstoffschicht 2 versehen, welche zunächst auf einem Liner 5 angeordnet ist. Die Haftung des Klebstoffs an der Membran 1 ist stärker als auf dem Liner 5. Auf dem ebenfalls bahnförmig vorgelegten Liner 5 ist die Klebstoffschicht zunächst mit einem weiteren Liner 1 5 abgedeckt. Stattdessen kann jedoch auch der Liner 5 selbst unterseitig klebstoffabweisend sein. Vor dem Zusammenlaminieren des klebstoffbeschichteten Liners 5 mit der Membran 1 wird er mittels eines Lasers 1 6 durchlöchert, um die lochartigen Aussparungen 3 in die Klebstoffschicht 2 einzubringen. Alternativ kann auch eine Stachelwalze zum Durchlöchern vorgesehen sein. Eine Andrückrolle 1 7 verbessert die Haftung der Klebstoffschicht 2 auf der Membran 1. Mittels einer Rotatationsstanze 1 8 werden Etikettenkonturen in die Membran 1 gestanzt. Nach Abzug des entstehenden Gitters 1 9 liegen selbstklebende Membranetiketten 18 auf dem Liner 5 vor. Der Aufbau der Membranetiketten 20 entspricht dem Folienaufbau aus Fig. 1.
Das in Fig. 6 illustrierte Verfahren ist analog wie in Fig. 5 gestaltet, jedoch entfällt die Stanzung, so daß eine durchgehende Folienbahn entsteht. Durch Längsschnitte kann hieraus ein erfindungsgemäßes Membranklebeband erzeugt werden.
Bei der in Fig. 7 illustrierten Verfahrensvariante wird die bahnförmig auf Rolle vorgelegte Membran 1 mit einer ebenfalls bahnförmig vorgelegeten, beidseitig klebend beschichteten Folie 7 zusammenlaminiert. Diese ist unterseitig mit einem Träger 5 aus
Abziehmaterial versehen und wird vor dem zusammenlaminieren mittels eines Lasers 1 6 durchlöchert. Die einzelnen Verfahrensschritte entsprechen Fig. 5. Durch eine Rotationsstanzung mit anschließendem Gitterabzug entstehen wiederum Membranetiketten 20 auf einem Träger. Der entstehende Folienaufbau entspricht Fig. 2.
Die anhand Fig. 8 illustrierte Verfahrensvariante beinhaltet das Zusammenlaminieren einer bahnförmig auf Rolle vorgelegten Membran 1 mit einem klebstoffbeschichteten und durchlöcherten Liner 5 wie in Fig. 5. Zusätzlich wird jedoch eine unterseitig klebstoffbeschichtete Oberfolie 10, welche zunächst auf einem Träger 25 aus Abziehmaterial angeordnet ist und ebenfalls bahnförmig auf Rolle vorgelegt wird, überlaminiert. Die Oberfolie 10 wird zunächst mittels einer Druckmaschine 21 bedruckt. Anschließend werden mittels einer Rotationsstanze 28 in regelmäßigen Abständen Öffnungen 1 2 ausgestanzt. Die Oberfolie 10 wird dann vom Träger 25
abgezogen, auf welchem das ausgestanzte Material 22 verbleibt. Nach dem Auflaminieren der Oberfolie 1 0 auf die Membran 1 werden mit der weiteren Rotationsstanze 18 Etikettenkonturen gestanzt, so daß jedes der nach Gitterabzug entstehenden Membranetiketten 20 eine der Öffnungen 12 enthält.