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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Antennensystems
umfassend zumindest eine metallische Antenneneinheit und zumindest
eine Trägereinheit, wobei in dem Verfahren die Antenneneinheit
mit einer ersten Seitenfläche eines Klebesystems in Kontakt gebracht
wird, in einem ersten Verbindungsschritt die Antenneneinheit mit
der ersten Seitenfläche des Klebesystems zu einem Antennenelement
verbunden wird, das so erhaltene Antennenelement an der zweiten
Seitenfläche des Klebesystems mit einer Trägereinheit
in Kontakt gebracht wird, und in einem zweiten Verbindungsschritt
die Trägereinheit mit der zweiten Seitenfläche
des Klebesystems des Antennenelements dauerhaft verbunden wird.
Ferner betrifft die Erfindung ein Hitze-aktiviert verklebbares Flächenelement
zum dauerhaften Verbinden einer metallischen Antenneneinheit mit
einer Trägereinheit, das Flächenelement umfassend zumindest
eine Hitze-aktiviert verklebende Klebemasse, und betrifft weiterhin
ein Antennenelement mit einer metallischen Antenneneinheit und einem
derartigen Flächenelement, ein Antennensystem mit einem
derartigen Antennenelement und einer Trägereinheit sowie
die Verwendung des Hitze-aktiviert verklebbaren Flächenelements
zum dauerhaften Verbinden einer metallischen Antenneneinheit und
einer Trägereinheit.
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Als
Folge der zunehmenden Verbreitung elektronischer Kleingeräte
sind viele technische Geräte angepasst, untereinander mittels
drahtloser Signalübertragung zu kommunizieren, beispielsweise
Mobiltelefone, Navigationsgeräte, elektronische Notizbücher
(PDA), Fernseher, Radios, Computer und dergleichen. Da die hierfür
erforderliche Kommunikation der Geräte untereinander in
der Regel über funkbasierende Verfahren erfolgt, enthalten
derartige Geräte Sende- und/oder Empfangseinheiten für
Funkverbindungen. Ein wesentlicher Bestandteil dieser Sende- und
Empfangseinheiten ist dabei das Antennensystem, mittels dessen die
Funksignale empfangen und/oder gesendet werden.
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Es
ist üblich, Antennensysteme flach auszubilden, so dass
ein Antennensystem im Gehäuse eines elektronischen Gerätes
untergebracht werden kann und so vor äußerer mechanischer
Einwirkung geschützt ist. Ein derartiges Antennensystem
umfasst neben der flachen Antenneneinheit als eigentlicher Antenne üblicherweise
auch eine mechanisch stabile Trägereinheit, an der die
Antenneneinheit befestigt ist.
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Wie
in vielen Bereichen der Konsumelektronik üblich, werden
auch bei elektronischen Geräten mit Antennensystemen die
einzelnen modularen Systeme in einem solchen Gerät unter
Einsatz von Haftklebebändern miteinander verbunden, wodurch
eine zügige Endmontage möglich ist. Dies gilt
auch für die Befestigung eines Antennensystems in einem
elektronischen Gerät, wobei das Antennenmodul von einer
in dem Gerät vorhandenen Aufnahme oder einem separaten
Antennengehäuse aufgenommen wird.
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Bei
der mechanisch stabilen Trägereinheit handelt es sich in
der Regel um eine dünne Trägerplatte aus einem
polymeren Kunststoff. An dieser Platte wird die Antenneneinheit
fixiert. Als Antenneneinheit wird üblicherweise ein metallischer
Draht oder eine metallische Folie eingesetzt; so werden bei Mobiltelefonen
etwa Bleche aus metallischen Legierungen als Metallfolien verwendet,
zum Beispiel solche aus Beryllium und Kupfer. Stattdessen ist es
auch möglich, die Antennenstruktur unter Verwendung einer
partikulären Suspension – beispielsweise in Form
von Silberkolloiden – auf einen Träger direkt
aufzudrucken.
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Um
eine Antenneneinheit aus Draht oder einer Folie an der Trägereinheit
zu fixieren, werden beide Teile üblicherweise unter Verwendung
eines Klebstoffs miteinander verbunden. Hierfür ist es
erforderlich, dass der jeweils eingesetzte Klebstoff eine starke
Klebkraft sowohl an der polymeren Trägereinheit als auch
an der metallischen Antenne aufweist. Es gelangen dabei häufig
Flüssigkleber als Klebesystem zum Einsatz, die insgesamt
hohe Verklebungsfestigkeiten ermöglichen, sofern die Antenneneinheit
zusätzlich passiv fixiert ist. Als passive Fixierung können
etwa Aufnahmen in der Oberfläche der Trägereinheit
dienen, die in die Trägerplatte entsprechend der geometrischen
Form der jeweils verwendeten Antenneneinheit eingefräst
werden.
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An
der Verwendung von Flüssigklebern ist nachteilig, dass
eine Verklebung dabei nur über das jeweils aufgetragene
Volumen des Flüssigklebers gesteuert werden kann. Dadurch
fällt naturgemäß die maximal mögliche
räumliche Genauigkeit, mit der sich solche Verbindungen
realisieren lassen, zumindest im Hinblick auf die erzielbare minimale
Dicke der Verbindung sehr gering aus, was insbesondere in Verbindung
mit einer zum Teil üblichen dreidimensionalen räumlichen
Ausgestaltung von Antennen problematisch ist. Hinzu kommt, dass
die unterschiedlichen Dicken der Verklebungsschicht keine reproduzierbaren
dielektrischen Eigenschaften der Verklebung sicher stellen und so
die Sende- bzw. Empfangscharakteristik des gesamten Antennensystems
entsprechend der jeweils tatsächlich erhaltenen Verklebung
beeinflussen können. Dies macht eine zusätzliche
Endkontrolle der gefertigten Antennensysteme mit zum Teil hohen
Ausschusszahlen erforderlich.
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Bei
der Auswahl der Flüssigkleber ist man auf diejenigen Klebesysteme
beschränkt, deren Bestandteile wie etwa Basispolymere,
reaktive Systeme oder Lösemittel die polymere Trägereinheit
oder die metallische Antennenstruktur angreifen. Da in derartigen
flüssigen Klebern Lösemittel enthalten sind, die
während des Trocknens der Verklebung aus der Klebemasse
entfernt werden müssen, verlängert sich die für
die Fertigung des Antennensystems benötigte Zeit zudem
um die Trockendauer.
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Aufgabe
der Erfindung war es daher, ein Verfahren zum Verbinden einer metallischen
Antenneneinheit und einer Trägereinheit zur Verfügung
zu stellen, das diese Nachteile nicht aufweist und das insbesondere
eine definierte stabile Verklebung mit reproduzierbaren elektrischen
und dielektrischen Eigenschaften innerhalb kurzer Fertigungszeiten
ermöglicht, so dass hohe Herstellungstakte realisiert werden
können.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren
der eingangs genannten Art gelöst, bei dem als Klebesystem
ein Hitze-aktiviert verklebbares und im wesentlichen formstabiles
Flächenelement mit einem elektrischen Volumenwiderstand
von mindestens 1012 Ωcm verwendet
wird, und bei dem im zweiten Verbindungsschritt eine Hitze-Aktivierung
des Flächenelements durchgeführt wird, indem das
Flächenelement durch die Antenneneinheit erhitzt wird.
Infolge des Einsatzes eines Flächenelements anstelle von
Flüssigklebern ist es möglich, eine Verklebung
mit definierten und somit reproduzierbaren elektrischen und dielektrischen
Eigenschaften zu erhalten. Diese Verklebung ist infolge des hohen
elektrischen Volumenwiderstands des verwendeten Flächenelements
auch hinreichend, um die für einen optimalen Antennenbetrieb
erforderlichen elektrischen und dielektrischen Eigenschaften des
Antennensystems zu gewährleisten, so dass besonders kompakte
und dünne Verklebungen erhalten werden, ohne dass die Sende-
und/oder Empfangscharakteristik der Antenne insgesamt beeinträchtigt
wird.
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Durch
Verwendung eines Hitze-aktiviert verklebbaren Flächenelements
mit einer Hitze-aktiviert verklebenden Klebemasse kann eine definierte
Verklebung hoher Klebkraft erhalten werden, wie für den
Einsatz des Antennensystems in mobilen Geräten erforderlich.
Hierbei ermöglicht grade die besonders kompakte und dünne
Verklebung eine vollständige thermische Aktivierung der
Klebemasse in dem Flächenelement durch die Antenneneinheit
hindurch, wobei die hohe thermische Leitfähigkeit des metallischen
Antennematerials in vorteilhafter Weise genutzt wird. Würde
hingegen ein weniger kompaktes Flächenelement zur Verklebung
eingesetzt – etwa eines mit einem geringeren Volumenwiderstand,
so dass zum Erzielen desselben Gesamtwiderstands ein Flächenelement
mit größerer Dicke erforderlich wäre –,
so wäre das Flächenelement insgesamt zu dick als dass
eine homogene Erwärmung der Klebemasse an der zweiten Seitenfläche über
eine mit der zweiten Seitenfläche verbundene Antenneneinheit
in hinreichend kurzer Zeit durchgeführt werden könnte.
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Lediglich
infolge dieser speziellen Ausbildung des Verfahrens kann also auf
eine apparativ und zeitlich aufwändigere Verfahrensführung
beim Verkleben der polymeren Trägereinheit mit der Antenneeinheit
mittels des Flächenelements verzichtet werden, da es nicht
erforderlich ist, der Klebemasse Wärmeenergie über
die zu verklebende Seite des Flächenelements hinzuzufügen,
sondern lediglich über die bereits verklebte Seite. Somit
tragen alle einzelnen Merkmale des obigen Verfahrens in wesentlicher
Weise zum erzielten Effekt bei, ohne dass dabei auf ein einzelnes
von diesen verzichtet werden könnte.
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Von
Vorteil ist es, wenn der erste Verbindungsschritt bei einer ersten
Verbindungstemperatur und der zweite Verbindungsschritt bei einer
zweiten Verbindungstemperatur durchgeführt wird, wobei
die zweite Verbindungstemperatur mindestens so hoch ist wie die
erste Verbindungstemperatur. Besonders günstig ist es dabei,
wenn die zweite Verbindungstemperatur nicht lediglich genau so groß ist
wie die erste Verbindungstemperatur, sondern vielmehr höher
als diese.
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Diese
Temperaturwahl stellt zunächst sicher, dass in dem zweiten
Verbindungsschritt eine Klebeverbindung mit hoher Klebkraft eingegangen
werden kann, da die an der zweiten Seitenfläche des Flächenelements
angeordnete Hitze-aktiviert verklebende Klebemasse nicht bereits
im ersten Verbindungsschritt vollständig thermisch aktiviert
wird und somit für den zweiten Verbindungsschritt noch
zur Verfügung steht, was insbesondere für reaktive
Klebesysteme von Bedeutung ist. Mit der im zweiten Verbindungsschritt
höheren Temperatur kann also eine maximale Klebkraft erreicht
werden, da hierdurch sichergestellt ist, dass im ersten Verbindungsschritt
lediglich die erste Verbindung zwischen der Antenneneinheit und
dem Flächenelement mit einer hohen Klebkraft geknüpft
wird, ohne dass die an der zweiten Seitenfläche des Flächenelements
angeordnete Klebemasse bereits aktiviert wird. Dies wiederum hat
zur Folge, dass die im ersten und zweiten Verbindungsschritt eingegangenen
Klebeverbindungen beide jeweils die maximal mögliche Klebkraft
aufweisen, ohne dass die im zweiten Verbindungsschritt erzielte
Klebwirkung der Klebemesse an der zweiten Seitenfläche infolge
frühzeitiger thermischer Aktivierung im ersten Verbindungsschritt
beeinträchtigt wird.
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Besonders
geeignet ist das Verfahren ferner, wenn das Antennenelement nach
dem In-Kontakt-Bringen von Antennenelement und Trägereinheit
und gleichzeitig vor dem zweiten Verbindungsschritt mit der Trägereinheit
vorverbunden wird, wobei eine schwache Verbindung zwischen dem Antennenelement
und der Trägereinheit ausgebildet wird. Infolge einer solchen
leichten Fixierung, die erzeugt wird, bevor das Antennenelement
und die Trägereinheit im zweiten Verbindungsschritt endgültig
miteinander verbunden werden, werden das Antennenelement und die
Trägereinheit in eine definierte Anordnung relativ zueinander
gebracht, die allerdings bei Bedarf noch korrigiert werden kann.
Ist eine Korrektur nicht erforderlich, bleibt diese präfixierte räumliche
Anordnung bis zum endgültigen Verbinden beider Teile erhalten,
so dass ein Verrutschen der Teile relativ zueinander verhindert
wird.
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Ein
derartiges Fixieren der Teile relativ zueinander vor dem eigentlichen
Verbinden kann vorteilhafterweise ebenfalls erhalten werden, wenn
der erste Verbindungsschritt bereits ein Vorverbinden der Antenneneinheit
mit dem Flächenelement ist, bei dem eine schwache Verbindung
zwischen der Antenneneinheit und dem Flächenelement ausgebildet
wird. Auch auf diese Weise wird ein Verrutschen der Antenneneinheit
relativ zum Flächenelement verhindert, was etwa dann besonders
wichtig ist, wenn die Antenneneinheit eine besondere Form aufweist
und das Flächenelement als bereits entsprechend geschnittener
Stanzling mit der Antenneneinheit lagegenau verbunden werden soll,
da hier ein Verrutschen zu einer Verringerung der Überlappungsfläche
und somit der insgesamt erzielten Klebkraft der Verbindung führen
würde. Überdies ist die Ausgestaltung des ersten
Verbindungsschritts als Vorverbinden sinnvoll, da auf diese Weise
im zweiten Verbindungsschritt die Zeit verringert werden kann, während
der das System besonders hohen Temperaturen ausgesetzt ist, so dass
hierdurch einer bei reaktiven Klebemassesystemen möglichen
Blasenbildung oder einer zu starken Erweichung entgegengewirkt wird.
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Das
Flächenelement kann demnach als bereits vorgefertigter
Stanzling eingesetzt und verklebt werden. Anstelle dessen ist es
aber ebenfalls günstig, wenn der dauerhafte Verbund umfassend
die Trägereinheit und das Antennenelement erst nach dem
zweiten Verbindungsschritt in die gewünschte Form gestanzt
wird. Auf diese Weise müssen die zu verbindenden Teile
vor dem Verkleben im ersten und zweiten Verbindungsschritt nicht
jeweils exakt zueinander ausgerichtet werden, so dass die für
die Fertigung eines Elements erforderliche Zeit reduziert werden
kann. Dies geschieht dann allerdings zu Lasten eines größeren
Verschnitts, weshalb dieses Verfahren in der Praxis dann durchgeführt
wird, wenn der Verschnitt anschließend im Rahmen eines
Recyclings aufgearbeitet wird.
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Eine
weitere Aufgabe der Erfindung bestand darin, ein Hitze-aktiviert
verklebbares Flächenelement umfassend zumindest eine Hitze-aktiviert
verklebende Klebemasse zur Verfügung zu stellen, das zu
einem dauerhaften Verbinden einer metallischen Antenneneinheit mit
einer Trägereinheit angepasst ist, wobei beim Verbinden
des Flächenelements mit der Trägereinheit dieses
zum Aktivieren der Klebemasse durch die zuvor mit dem Flächenelement
verbundene Antenneneinheit hindurch erhitzt wird. Diese Aufgabe
wurde gelöst durch ein Flächenelement, das senkrecht
zur Hauptausdehnung, also zur Hauptausrichtungsfläche,
einen elektrischen Volumenwiderstand von mindestens 1012 Ωcm
aufweist, bevorzugt von 1013 Ωcm,
besonders bevorzugt von 1014 Ωcm.
Infolge dieser Ausbildung ist sichergestellt, dass das Flächenelement
einerseits dünn genug ist, so dass die Klebemasse beim
thermischen Aktivieren homogen aktiviert wird, andererseits zugleich hinreichende
elektrische und dielektrische Eigenschaften aufweist, so dass eine
Beeinträchtigung der Sende- und/oder Empfangscharakteristik
der Antenne insgesamt vermieden wird.
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Insbesondere
günstig ist es dabei, wenn die Klebemasse einen Anteil
freier Halogene von weniger als 900 ppm aufweist, insbesondere Chlorid
und Bromid, und vorzugsweise einen Gesamthalogengehalt von weniger
als 300 ppm und dabei insbesondere von weniger als 100 ppm. Auf
diese Weise ist es möglich, eine korrosive Einwirkung des
Flächenelements auf das metallische Antennematerial auch
langfristig zu vermeiden und so eine gleich bleibende Sende- und/oder
Empfangscharakteristik der Antenneneinheit gewährleisten. Eine
derartige korrosive Einwirkung ist insbesondere bei längeren
Einwirkungszeiten problematisch sowie bei höheren Temperaturen,
wie etwa sie bei einer Hitze-Aktivierung verwendet werden können.
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Eine
weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung bestand darin, ein dauerhaftes
Verbinden einer metallischen Antenneneinheit und einer Trägereinheit
in einem Verfahren zu erzielen, bei dem die für die Herstellung
des Verbunds erforderliche Zeit so kurz wie möglich gehalten
wird. Dies kann erfindungsgemäß durch Verwendung
des zuvor beschriebenen Hitze-aktiviert verklebbaren Flächenelements
verwirklicht werden.
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Entsprechend
sollte die Erfindung ein mit geringem Zeitaufwand herstellbares
Antennenelement sowie ein Antennensystem mit einem derartigen Antennenelement
bereitstellen. Dies konnte ebenfalls unter Nutzung des erfindungsgemäßen
Flächenelements in dem erfindungsgemäßen
Verfahren realisiert werden.
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Die
eigentliche Antenne zum Empfangen oder Senden von elektromagnetischen
Wellen wird von der Antenneneinheit gebildet. Diese Antenneneinheit
kann vollständig oder zumindest teilweise aus sämtlichen üblichen
und für Antennenstrukturen geeigneten, zumindest im wesentlichen
metallisch leitenden (im folgenden als "metallisch" bezeichnet)
Materialien gefertigt werden, beispielsweise aus Aluminium, aus
Silber, aus Gold, aus Kupfer, aus Edelstahl oder aus Legierungen
wie Messing, Bronzen oder solchen aus Kupfer und Beryllium. Im Sinne
dieser Erfindung zählen zu derartigen metallischen Antenneneinheiten
ebenfalls solche, die aus anderen geeigneten Bauteilen oder Materialien
hergestellt werden, insbesondere solche aus elektronisch leitenden
Materialien wie etwa leitfähigen Polymeren oder dergleichen.
Derartige metallische Materialien können überdies
mit Fremdatomen oder Fremdionen dotiert vorliegen, um die elektrischen
Eigenschaften der Antenneneinheit gezielt zu optimieren; überdies
ist es möglich, die Antenneneinheiten zum Schutz vor Korrosion oberflächlich
zu beschichten, etwa mit Edelmetallen wie Gold oder Silber oder
mit Metallen, bei denen sich an der Oberfläche eine Passivierungsschicht
ausbildet, beispielsweise Aluminium. Hierbei ist es günstig,
wenn die Metalloberfläche nicht vollständig glatt
ausgebildet ist, sondern vielmehr über eine Mikrorauhigkeit
verfügt, um so die Haftung einer Klebemasse an der Antenne
zu erhöhen.
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Die
Größe und Geometrie dieser Antennen richtet sich
dabei nach den jeweiligen Anwendungen, etwa den Frequenzbändern,
in denen eine Datenübertragung stattfindet; grundsätzlich
ist das erfindungsgemäße Verfahren auf alle bekannten Geometrien
und Strukturen anwendbar, etwa auf Dipolantennen oder auf Antennenspulen. Üblich
ist es, dass die Antenne eine flache Struktur aufweist, etwa als
formgestanztes Metallblech, als auf eine Trägerfolie aufgebrachte
Metallschicht von besonderer Form oder dergleichen. Die jeweilige
konkrete Ausgestaltung richtet sich unter anderem nach dem elektronischen
Gerät, in dem das Antennensystem verwendet werden soll.
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Als
Antennenelement wird vorliegend der Verbund aus mindestens einer
Antenneneinheit und mindestens einem Hitze-aktiviert verklebbaren
Flächenelement aufgefasst, der im Verlauf der Fertigung
des Antennensystems hergestellt wird. Ein Antennenelement kann hierbei
auch mehrere Antenneneinheiten umfassend, die mit einem Flächenelement
oder mit mehreren Flächenelementen verbunden sind. Ebenso
kann ein Antennenelement auch mehrere Flächenelemente aufweisen,
die jeweils mit demselben oder sogar mit mehreren Antennenelementen
verbunden sind.
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Ein
Antennensystem ist ein Verbund aus einem Antennenelement und einer
Trägereinheit, die über das Hitze-aktiviert verklebbare
Flächenelement verbunden sind. Dies umfasst ebenfalls solche
Antennensysteme, bei denen mehrere Antennenelemente auf einer Trägereinheit
angeordnet sind. Aus Gründen der Stabilität kann
es dabei sinnvoll sein, wenn jedes Antennenelement lediglich an
einer einzigen Trägereinheit befestigt ist und nicht an
mehreren.
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Unter
einer Trägereinheit wird jedes Element verstanden, das
als Träger an einem zu schützenden Element fixiert
werden kann, so dass das zu schützende Element infolge
der Festigkeit der Trägereinheit gegenüber mechanischen
Beeinträchtigungen zumindest teilweise geschützt
wird. Eine Trägereinheit muss dabei hinsichtlich der elektrischen
und dielektrischen Eigenschaften auf die Verwendung als Träger
für eine Antenneneinheit ausgerichtet sein. Zudem ist es
erforderlich, dass das Material der Trägereinheit bei der
für die Aktivierung des Flächenelements erforderlichen
Temperatur hinreichend chemisch stabil sowie formstabil ist, um
auch unter diesen Bedingungen einen mechanischen Schutz bieten zu
können. Üblicherweise dienen als Trägereinheit
stärkere Folien und Platten aus anorganischen und/oder
polymeren Werkstoffen. Stattdessen können natürlich
auch Formkörper eingesetzt werden, die gleichzeitig als
Gehäuse oder Verkapselung für die Antenneneinheit
dienen.
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Die
Trägereinheit ist mit der Antenneneinheit über
ein Klebesystem verbunden, das zumindest zwei Seitenflächen
aufweist, eine erste Seitenfläche und eine zweite Seitenfläche.
Als Klebesystem wird jede räumliche Struktur aufgefasst,
die geeignet ist, zwei Körper oder Teilbereiche eines Körper
unter Eingehen einer Klebeverbindung miteinander zu verbinden. Hierfür
ist es erforderlich, dass das Klebesystem mindestens eine Klebemasse
umfasst, die in der Klebeverbindung im wesentlichen formstabil ist.
Dies schließt nicht aus, dass es sich dabei um ursprünglich
flüssige Klebemassen handelt, die erst nach einer chemischen
Reaktion oder nach Entfernen des Lösemittels fest werden.
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Erfindungsgemäß ist
das Klebesystem ein Hitze-aktiviert verklebbares Flächenelement,
das formstabil ausgebildet ist. Als Flächenelemente werden
alle üblichen flächenförmigen Gebilde
angesehen, die eine Verklebung ermöglichen. Diese können
verschieden ausgestaltet sein, insbesondere flexibel, beispielsweise
als Band, Etikett oder Folie. Bei Hitze-aktiviert verklebbaren Flächenelementen
handelt es sich um Flächenelemente, die heiß verklebt
werden und nach dem Erkalten eine mechanisch belastbare Verbindung
mit dem Klebegrund (Haftgrund; Untergrund; Substrat) bieten. Zu
diesem Zweck sind die Hitze-aktiviert verklebbaren Flächenelemente
beidseitig mit Hitze-aktiviert verklebenden Klebemassen ausgerüstet.
Somit kann der einfachste Aufbau eines Hitze-aktiviert verklebbaren
Flächenelements als trägerfreies Flächenelement
realisiert werden, dessen Klebemassen auf beiden Seiten identisch
sind, so dass das Flächenelement insgesamt aus nur einer
einzigen Klebemassenschichtung besteht.
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Als
formstabiles Element wird jedes Element verstanden, das im wesentlichen
selbsttragend ausgebildet ist, infolge innerer – gegebenenfalls
elastischer – Rückstellkräfte einer Verformung
durch leichte bis mittelstarke Belastungen entgegenwirkt und somit
auch bei mechanischer Einwirkung seine Form nicht oder allenfalls
in geringem Umfang verliert.
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Vorliegend
weist das Flächenelement eine erste Seitenfläche
und eine zweite Seitenfläche auf, die parallel zu seiner
Hauptausdehnung angeordnet sind. An jeder der Seitenflächen
des Flächenelements ist eine Klebemasse als im wesentlichen
flächenförmige Klebeschichtung vorgesehen. Die
Klebemasse an der ersten Seitenfläche (erste Klebemasse)
und die Klebemasse an der zweiten Seitenfläche (zweite
Klebemasse) können hierbei identisch sein oder aber voneinander verschieden.
Vorteilhafterweise handelt es sich um unterschiedliche Klebemassen,
die entsprechend der konkreten Beschaffenheit des Klebegrunds unterschiedlich ausgebildet
sind. Dazu kann beispielsweise an der ersten Seitenfläche,
die mit der Antenneneinheit verbunden wird, eine Klebemasse vorgesehen
sein, die eine besonders hohe Klebkraft mit dem metallischen Material
der Antenneneinheit aufbaut, und an der zweiten Seitenfläche,
die mit der Trägereinheit verbunden wird, hingegen eine
Klebemasse, die eine besonders hohe Klebkraft mit dem Polymer der
Trägereinheit aufbaut.
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Ein
derartiges Flächenelement kann hierbei trägerfrei
ausgebildet sein, um besonders dünne Bauformen realisieren
zu können (etwa in Form eines Transferklebebandes), oder
aber einen Träger aufweisen, um dem Flächenelement
eine höhere mechanische Stabilität zu verleihen.
Ein derartiger Träger kann aus allen dem Fachmann geläufigen
Materialien bestehen, beispielsweise aus Polymeren wie Polyester,
Polyethylen, Polypropylen einschließlich modifiziertem
Polypropylen wie etwa biaxial orientiertem Polypropylen (BOPP), Polyamid,
Polyimid oder Polyethylenterephthalat oder aus Naturstoffen; diese
können als Gewebe, Gewirke, Gelege, Vliese, Papiere, Schaumstoffe,
Folien und dergleichen ausgebildet sein oder auch aus Kombinationen daraus,
etwa Laminaten oder Gewebefolien.
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Als
erste und zweite Klebemassen können grundsätzlich
alle üblichen und geeigneten Hitze-aktiviert verklebenden
Klebemassen eingesetzt werden. Als Hitze-aktiviert verklebende Klebemassen
werden solche Klebemassen bezeichnet, die bei Raumtemperatur keine
Eigenklebrigkeit aufweisen (und sich von herkömmlichen
Haftklebemassen unterscheiden), sondern erst unter Temperatureinwirkung
und optionalem Druck haftklebrig werden und nach Verklebung und
Abkühlen infolge der Verfestigung der Klebemasse eine hohe
Klebkraft aufbauen. Dies schließt ebenfalls bei Raumtemperatur
haftklebrige Hitze-aktiviert verklebende Klebemassen ein. Je nach
Anwendungstemperatur weisen diese Hitze-aktiviert verklebenden Klebemassen
unterschiedliche statische Glasübergangstemperaturen TG,A oder Schmelzpunkte TS,A auf.
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Hitze-aktiviert
verklebende Klebemassen lassen sich prinzipiell in zwei Kategorien
einordnen: thermoplastische Hitze-aktiviert verklebende Klebemassen
und reaktive Hitze-aktiviert verklebende Klebemassen. Thermoplastische
Klebemassen basieren auf Polymeren, die bei einem Erwärmen
reversibel erweichen und während des Erkaltens wieder erstarren.
Reaktive Hitze-aktiviert verklebende Klebemassen hingegen enthalten
elastische Komponenten und reaktive Komponenten, die so genannten
"Reaktivharze", in denen durch das Erwärmen ein Vernetzungsprozess
eingeleitet wird, der nach Beendigen der Vernetzungsreaktion eine
dauerhafte stabile Verbindung auch unter Druck gewährleistet.
Daneben existieren auch Hitze-aktiviert verklebende Klebemassen,
die beiden Kategorien zuzuordnen sind, die also sowohl thermoplastische
als auch reaktive Komponenten enthalten.
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Im
folgenden sind rein exemplarisch einige typische Systeme Hitze-aktiviert
verklebender Klebemassen beschrieben, die sich im Zusammenhang mit
der vorliegenden Erfindung als besonders vorteilhaft herausgestellt
haben, nämlich solche auf der Basis von thermoplastischen
Materialien, Polyolefinen und Acrylsäurederivaten und von
Elastomeren mit Reaktivharzen. Hierbei bestimmen ein Polymer oder
wenige Polymere als Basispolymere die grundlegenden Eigenschaften
der Klebemasse, wobei zusätzlich eine Änderung
der jeweiligen Eigenschaften durch Beimengung weiterer Polymere
und/oder Additive erreicht werden kann.
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Eine
Hitze-aktiviert verklebende Klebemasse kann etwa auf der Basis von
thermoplastischen Materialien ausgebildet sein. Als thermoplastische
Materialien können alle geeigneten Thermoplaste eingesetzt
werden. Derartige Polymere besitzen üblicherweise Erweichungsbereiche,
die in einem Temperaturbereich zwischen 45°C und 205°C
liegen. Sinnvollerweise wird das Polymer dabei gegebenenfalls auf
die Trägerfolie abgestimmt, etwa derart, dass der Erweichungsbereich
des Materials der Trägerfolie bei höheren Temperaturen liegt
als der Erweichungsbereich der Klebemasse. Unter Erweichungstemperatur
wird eine Glasübergangstemperatur für amorphe
Systeme und eine Schmelztemperatur bei semikristallinen Polymeren
verstanden werden. Die hier angegebenen Temperaturen entsprechen
solchen, die aus quasistationären Experimenten wie zum
Beispiel mit Hilfe der Dynamischen Differenzkalorimetrie (DSC),
erhalten werden.
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Verwendet
werden können beispielsweise Hitze-aktiviert verklebende
Klebemassen auf Polyacrylatbasis oder Polymethacrylatbasis. Als
Hauptbestandteil derartiger Klebemassen können alle geeigneten
Polymere eingesetzt werden, die Einheiten aus Acrylsäurederivaten,
insbesondere Acrylsäureestern umfassen, bevorzugt Homopolymere
und Copolymere mit 70 bis 100 Gew.-% Acrylsäureverbindungen
und/oder Methacrylsäureverbindungen der allgemeinen Formel
CH2=C(R1)(COOR2), wobei R1 einen
Rest darstellt, ausgewählt aus der Gruppe umfassend H und
CH3, und R2 einen
Rest darstellt, ausgewählt aus der Gruppe umfassend H und
Alkylketten mit 1 bis 30 C-Atomen.
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Als
Monomere können hierfür insbesondere Acrylmomonere
eingesetzt werden, die Acryl- und Methacrylsäureester mit
Alkylgruppen aus 4 bis 14 C-Atomen umfassen. Spezifische Beispiele,
ohne sich durch diese Aufzählung einschränken
zu wollen, sind Methylacrylat, Methylmethacrylat, Ethylacrylat,
Ethylmethacrylat, Propylacrylat, Propylmethacrylat, n-Butylacrylat,
n-Butylmethacrylat, n-Pentylacrylat, n-Hexylacrylat, n-Hexylmethacrylat,
n-Heptylacrylat, n-Octylacrylat, n-Nonylacrylat, Laurylacrylat,
Stearylacrylat, Stearylmethacrylat, Behenylacrylat sowie deren verzweigten
Isomere, etwa 2-Ethylhexylacrylat. Weitere Substanzen, die in geringen
Mengen diesen Monomeren ebenfalls hinzugefügt werden können,
sind Cyclohexylmethacrylate, Isobornylacrylate oder Isobornylmethacrylate.
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Als
günstig hat es sich hierbei herausgestellt, wenn bei der
Herstellung dieser Polymere maximal 30 Gew.-% olefinisch ungesättigte
Monomere mit funktionellen Gruppen zu den (Meth)Acrylatmonomeren
zugesetzt werden.
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Als
derartige olefinisch ungesättigten Monomere können
unterschiedliche Verbindungsklassen eingesetzt werden. So können
beispielsweise Acrylmonomere der allgemeinen Formel CH2=C(R3)(COOR4) verwendet
werden, wobei R3 einen Rest darstellt, ausgewählt
aus der Gruppe umfassend H und CH3, und
OR2 eine funktionelle Gruppe darstellt oder
enthält, die eine nachfolgende Vernetzung der Klebemasse
unter Bestrahlung mit ultraviolettem Licht (UV) ermöglicht,
die etwa bevorzugt eine H-Donor-Wirkung besitzt.
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Beispiele
für die olefinisch ungesättigten Monomere sind
Hydroxyethylacrylat, Hydroxypropylacrylat, Hydroxyethylmethacrylat,
Hydroxypropylmethacrylat, Allylalkohol, Maleinsäureanhydrid,
Itaconsäureanhydrid, Itaconsäure, Acrylamid, Glyceridylmethacrylat,
Benzylacrylat, Benzylmethacrylat, Phenylacrylat, Phenylmethacrylat,
t-Butylphenylacrylat, t-Butylphenylmethacrylat, Phenoxyethylacrylat,
Phenoxyethylmethacrylat, 2-Butoxyethylmethacrylat, 2-Butoxyethylacrylat,
Dimethylaminoethylmethacrylat, Dimethylaminoethylacrylat, Diethylaminoethylmethacrylat,
Diethylaminoethylacrylat, Cyanoethylmethacrylat, Cyanoethylacrylat,
Glycerylmethacrylat, 6-Hydroxyhexylmethacrylat, N-tert- Butylacrylamid,
N-Methylolmethacrylamid, N-(Butoxymethyl)methacrylamid, N-Methylolacrylamid,
N-(Ethoxymethyl)acrylamid, N-Isopropylacrylamid, Vinylessigsäure, Tetrahydrofurfurylacrylat, β-Acryloyloxypropionsäure,
Fumarsäure, Crotonsäure, Aconitsäure,
Dimethylacrylsäure, wobei diese Aufzählung nicht
abschließend ist.
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Überdies
können als olefinisch ungesättigten Monomere auch
aromatische Vinylverbindungen eingesetzt werden, wobei die aromatischen
Kerne üblicherweise aus C4 bis
C18 bestehen und auch Heteroatome enthalten
können. Beispiele hierfür sind Styrol, 4-Vinylpyridin,
N-Vinylphthalimid, Methylstyrol, 3,4-Dimethoxystyrol, 4-Vinylbenzoesäure,
wobei diese Aufzählung ebenfalls nicht abschließend
ist.
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Zur
Polymerisation werden die Monomere so ausgewählt, dass
die resultierenden verklebbaren Polymere als Hitze-aktiviert verklebende
Klebemasse eingesetzt werden können. Eine gezielte Steuerung
der Glasübergangstemperatur lässt sich hierzu
etwa über die Zusammenstellung der Monomermischung steuern, die
der Polymerisation zugrunde liegt.
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Zur
Erzielung einer Glasübergangstemperatur T
G,A der
Polymere von vorteilhafterweise mehr als 30°C für
Hitze-aktiviert verklebende Klebemassen werden die Monomere etwa
derart ausgesucht und die mengenmäßige Zusammensetzung
der Monomermischung so gewählt, dass sich der gewünschte
T
G,A-Wert für das Polymer nach
Gleichung (G1) in Analogie zu der von Fox vorgestellten Gleichung
(vgl.
T. G. Fox, Bull. Am. Phys. Soc. 1 (1956) 123)
wie folgt ergibt:
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Hierin
stellt n die Laufzahl über die eingesetzten Monomere dar,
wn den Massenanteil des jeweiligen Monomers
n (in Gew.-%) und TG,n die jeweilige Glasübergangstemperatur
des Homopolymers aus dem jeweiligen Monomer n (in K).
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Als
besonders vorteilhafte thermoplastische Materialien haben sich Polyolefine
erwiesen, insbesondere Poly-α-Olefine mit einem Erweichungspunkt
oberhalb von 40°C aufweisen oder für eine Poly-α-Olefinschichtung
auf einem coextrudierten temporären Träger von
mehr als 45°C. Klebemassen auf der Basis solcher Polyolefine weisen
häufig statische Glasübergangstemperaturen TG,A oder Schmelzpunkte TS,A in
einem Bereich von 75°C bis 180°C auf.
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Durch
Verwendung von Additiven lässt sich bei derartigen thermoplastischen
Systemen die Klebkraft gezielt anpassen, etwa durch Zusatz von Polyimin-
oder Polyvinylacetat-Copolymeren als die Klebkraft steigernde Additive.
Sinnvollerweise wird das thermoplastische Polymer dabei auf die
Trägerfolie abgestimmt, etwa derart, dass der Erweichungsbereich
des Materials der Trägerfolie bei höheren Temperaturen
liegt als der Erweichungsbereich der Klebemasse.
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Um
die dem jeweiligen Anforderungsprofil entsprechende statische Glasübergangstemperatur
TG,A und/oder den Schmelzpunkt TS,A gezielt einzustellen, werden die eingesetzten
Monomere sowie deren Mengen bevorzugt derart gewählt, dass
sich für das aus diesen Monomeren hergestellte Polymer
entsprechend der analog zu der von Fox vorgeschlagenen Gleichung
G1 die gewünschte Temperatur ergibt.
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Aus
praktischen Erwägungen ist es zumeist sinnvoll, die statische
Glasübergangstemperatur TG,A oder den
Schmelzpunkt TS,A der Hitze-aktiviert verklebenden
Klebemasse weiter einzuschränken, um verhindern zu können,
dass das Klebeband vor der Verwendung bei einer erhöhten
Umgebungstemperatur bereits thermoplastisch erweicht und das Klebeband
sich nicht dann mehr abrollen lässt.
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Um
den optimalen Temperaturbereich für die thermische Aktivierung
einer derartigen Klebemasse einstellen zu können, wird
das Molekulargewicht sowie der Anteil der einzelnen Comonomere gezielt
verändert. Für niedrige statische Glasübergangstemperaturen
TG,A oder Schmelzpunkte TS,A können
etwa Polymere mit einem mittleren oder niedrigen Molekulargewicht
eingesetzt oder niedermolekulare und hochmolekulare Polymere miteinander
gemischt werden.
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So
können beispielsweise Polyethene, Polypropene, Polybutene,
Polyhexene oder Copolymerisate aus einer oder mehrerer dieser Substanzen
eingesetzt werden. Dabei lassen sich Polyethylen und Copolymere
mit Polyethylen zum Beispiel als wässrige Dispersionen
auftragen. Die jeweils eingesetzte Mischung wird entsprechend dem
gewünschten Anforderungsprofil gemäß der
einzustellenden statischen Glasübergangstemperatur TG,A oder dem Schmelzpunkt TS,A der
Hitze-aktiviert verklebenden Klebemasse gewählt.
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Von
der Firma Degussa sind unter dem Handelsnamen VestoplastTM unterschiedliche Hitze-aktivierbare Poly-α-Olefine
erhältlich. So werden polypropenreiche Produkte unter den
Bezeichnungen VestoplastTM 703, 704, 708,
750, 751, 792, 828, 888 und 891 angeboten. Diese besitzen Schmelzpunkte
TS,A aus einem Bereich von 99°C
bis 162°C. Polybutenreiche Produkte sind unter den Bezeichnungen
VestoplastTM 308, 408, 508, 520 und 608
auf dem Markt. Diese besitzen Schmelzpunkte TS,A aus
einem Bereich von 84°C bis 157°C.
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Weitere
Beispiele für Hitze-aktiviert verklebende Klebemassen werden
in den Patenten
US 3,326,741 ,
US 3,639,500 ,
US 4,404,246 ,
US 4,452,955 ,
US 4,404,345 ,
US 4,545,843 ,
US 4,880,683 und
US 5,593,759 beschrieben, in denen
sich zudem Verweise auf weitere entsprechende Klebemassen finden
lassen.
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Eine
Hitze-aktiviert verklebende Klebemasse kann auch auf der Basis von
elastomeren Basispolymeren und zumindest einem Reaktivharz ausgebildet
sein. Als elastomeres Basispolymer können alle geeigneten elastomeren
Polymere zum Einsatz gelangen, beispielsweise Synthesekautschuke.
Als Synthesekautschuk kommen alle üblichen Synthesekautschuksysteme
in Frage, etwa solche auf der Basis von Polyvinylbutyral, Polyvinylformal,
Nitrilkautschuke, Nitrilbutadienkautschuke, hydrierte Nitrilbutadienkautschuke,
Polyacrylatkautschuke, Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuke, Methyl-Vinyl-Silikon-Kautschuke,
Butylkautschuke oder Styrol-Butadien-Kautschuke. Die Synthesekautschuke
werden vorteilhafterweise so gewählt, dass sie zumindest eine
Erweichungs- oder Glasübergangstemperatur aus einem Temperaturbereich
von –80°C bis 0°C aufweisen. Handelt
es sich bei den Synthesekautschuken um Blockcopolymere aus mehreren
Polymerblöcken, so können darüber hinaus
auch mehrere Erweichungs- oder Glasübergangstemperaturen
existieren (entsprechend insgesamt der Anzahl der unterschiedlichen
Polymerblöcke in dem Blockcopolymer).
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Handelsübliche
Beispiele für Nitrilbutadienkautschuke sind etwa EuropreneTM von Eni Chem, oder KrynacTM von
Bayer, oder BreonTM und Nipol NTM von
Zeon. Polyvinylformale können etwa als FormvarTM von
Ladd Research bezogen werden. Polyvinylbutyrale sind unter ButvarTM von Solucia, unter PioloformTM von
Wacker und unter MowitalTM von Kuraray erhältlich.
Als hydrierte Nitrilbutadienkautschuke sind beispielsweise die Produkte
TherbanTM von Bayer und ZetpolTM von
Zeon verfügbar. Polyacrylatkautschuke sind zum Beispiel
als Nipol ARTM von Zeon im Handel. Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuke
können zum Beispiel als KeltanTM von
DSM, als VistalonTM von Exxon Mobile und
als Buna EPTM von Bayer bezogen werden.
Methyl-Vinyl-Silikon-Kautschuke sind etwa unter SilasticTM von Dow Corning und unter SiloprenTM von GE Silicones verfügbar. Butylkautschuke
sind etwa als Esso ButylTM von Exxon Mobile
erhältlich. Als Styrol-Butadien-Kautschuke können
etwa Buna STM von Bayer, EuropreneTM von Eni Chem und Polysar STM von
Bayer dienen.
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Weiterhin
können auch Mischungen mit Thermoplasten und Elastomeren
eingesetzt werden. Typische hierfür eingesetzte thermoplastische
Materialien werden aus der Gruppe der folgenden Polymere gewählt:
Polyurethane, Polystyrol, Acrylnitril-Butadien-Styrol-Terpolymere,
Polyester, Polyoxymethylene, Polybutylenterephthalate, Polycarbonate,
Polyamide, Ethylenvinylacetate, Polyvinylacetate, Polyimide, Polyether,
Poly(meth)acrylate, Copolyamide, Copolyester sowie Polyolefine,
beispielsweise Polyethylen, Polypropylen, Polybuten oder Polyisobuten.
Die Aufzählung besitzt keinen Anspruch auf Vollständigkeit.
Diese thermoplastischen Materialien besitzen dabei häufig
eine Erweichungs- oder Glasübergangstemperatur zwischen
60°C und 125°C.
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Zur
Optimierung der klebtechnischen Eigenschaften und der Aktivierungstemperatur,
also der Temperatur, bei der die Klebemasse thermisch aktiviert
haftklebrig wird, lassen sich optional Klebkraft-steigernde Harze
oder Reaktivharze hinzusetzen. Der Anteil solcher Harze beträgt
zwischen 5 und 75 Gew.-%, bezogen auf die Masse der Gesamtmischung
aus Elastomer und Harzen.
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So
kann die erste Klebemasse ein Reaktivharz aufweisen, das zur Vernetzung
mit sich selbst, mit anderen Reaktivharzen und/oder mit einer anderen
Komponente der Klebemasse befähigt ist, etwa mit dem Basispolymer.
Reaktivharze beeinflussen in einer Klebemasse die klebtechnischen
Eigenschaften dieser Klebemasse infolge von chemischen Reaktionen.
Als Reaktivharze können vorliegend alle üblichen
Reaktivharze verwendet werden. Insbesondere können als
Reaktivharze Epoxidharze, Novolakharze, Melaminharze, Phenolharze,
Terpenphenolharze und/oder Harze auf Basis von Polyisocyanaten eingesetzt
werden.
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Als
Epoxidharze können alle geeigneten, dem Fachmann bekannten
Epoxidharze eingesetzt werden, insbesondere polymere Epoxidharze
mit einem mittleren Molekulargewicht MW aus
einem Bereich von 100 g/mol bis maximal 10.000 g/mol, etwa Glycidylester
und aliphatische Epoxidharze. Bevorzugte kommerzielle Beispiele
hierfür sind AralditeTM 6010, CY-281 TM ECNTM 1273, ECNTM 1280, MY 720, RD-2 von Ciba Geigy, DERTM 331, DERTM 732,
DERTM 736, DENTM 432,
DENTM 438, DENTM 485
von Dow Chemical, EponTM 812, 825, 826,
828, 830, 834, 836, 871, 872,1001, 1004, 1031 usw. von Shell Chemical
und HPTTM 1071, HPTTM 1079, ebenfalls
von Shell Chemical. Beispiele für kommerzielle aliphatische
Epoxidharze sind Vinylcyclohexandioxide wie ERL-4206, ERL-4221,
ERL-4201, ERL-4289 und ERL-0400 der Union Carbide Corp.
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Als
Novolakharze können alle geeigneten, dem Fachmann bekannten
Novolakharze eingesetzt werden, beispielsweise Epi-RezTM 5132
von Celanese, ESCN-001TM von Sumitomo Chemical,
CY-281TM von Ciba Geigy, DENTM 431,
DENTM 438, QuatrexTM 5010
von Dow Chemical, RE 305S von Nippon Kayaku, EpiclonTM N673
von DaiNipon Ink Chemistry und EpicoteTM 152
von Shell Chemical.
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Als
Melaminharze können alle geeigneten, dem Fachmann bekannten
Melaminharze eingesetzt werden, beispielsweise CymelTM 327
und 323 von Cytec.
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Als
Phenolharze können alle geeigneten, dem Fachmann bekannten
Phenolharze eingesetzt werden, beispielsweise YP 50 von Toto Kasei,
PKHCTM von Union Carbide Corp. und BKRTM 2620 von Showa Union Gosei Corp. Weiterhin
lassen sich als Reaktivharze auch Phenolresolharze einsetzen, unter
anderem auch in Kombination mit anderen Phenolharzen.
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Als
Terpenphenolharze können alle geeigneten, dem Fachmann
bekannten Terpenphenolharze eingesetzt werden, beispielsweise NIREZTM 2019 von Arizona Chemical.
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Als
Harze auf Basis von Polyisocyanaten können alle geeigneten,
dem Fachmann bekannten Harze auf Basis von Polyisocyanaten eingesetzt
werden, beispielsweise CoronateTM L von
Nippon Polyurethan Ind., DesmodurTM N3300
und MondurTM 489 von Bayer.
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Um
die Reaktion zwischen den beiden Komponenten zu beschleunigen, kann
die Klebemasse optional darüber hinaus auch Vernetzer und
Beschleuniger enthalten. Als Beschleuniger eignen sich alle dem
Fachmann bekannten geeigneten Beschleuniger, etwa Imidazole, kommerziell
erhältlich als 2M7, 2E4MN, 2PZ-CN, 2PZ-CNS, P0505 und L07N
von Shikoku Chem. Corp. und als Curezol 2MZ von Air Products, sowie
Amine, insbesondere tertiäre Amine. Als Vernetzer eignen
sich alle dem Fachmann bekannten geeigneten Vernetzer, beispielsweise
Hexamethylentetramin (HMTA).
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Zusätzlich
kann die Klebemasse optional auch weitere Bestandteile enthalten,
beispielsweise Weichmacher, Füllstoffe, Keimbildner, Blähmittel,
Klebkraft-steigernde Additive und thermoplastische Additive, Compoundierungsmittel
und/oder Alterungsschutzmittel.
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Als
Weichmacher können alle geeigneten, dem Fachmann bekannten
Weichmacher verwendet werden, beispielsweise solche auf Basis von
Polyglykolethern, Polyethylenoxiden, Phosphatestern, aliphatischen Carbonsäureestern
und Benzoesäureestern, aromatischen Carbonsäureestern,
höhermolekularen Diolen, Sulfonamiden und Adipinsäureestern.
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Als
Füllstoffe können alle geeigneten, dem Fachmann
bekannten Füllstoffe verwendet werden, beispielsweise Fasern,
Ruß, Zinkoxid, Titandioxid, Kreide, Kieselsäure,
Silikate, Vollkugeln, Hohlkugeln oder Mikrokugeln aus Glas oder
anderen Materialien.
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Als
Alterungsschutzmittel können alle geeigneten, dem Fachmann
bekannten Alterungsschutzmittel verwendet werden, beispielsweise
solche auf der Basis von primären und sekundären
Antioxidantien oder Lichtschutzmitteln.
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Als
elastische Komponenten sind insbesondere synthetische Nitrilkautschuke
von Interesse, die der Hitze-aktiviert verklebenden Klebemasse infolge
ihrer hohen Fließviskosität eine auch unter Druck
besonders hohe Dimensionsstabilität verleihen.
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Als
Klebkraft-steigernde Additive können alle geeigneten, dem
Fachmann bekannten Additive verwendet werden, die unter anderem
eine die Klebkraft steigernde Wirkung entfalten (zusätzlich
aber in der Klebemasse auch weitere Funktionalität aufweisen
können), beispielsweise Polyvinylformal, Polyvinylbutyral,
Polyacrylatkautschuk, Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk, Methyl-Vinyl-Silikon-Kautschuk,
Butylkautschuk oder Styrol-Butadien-Kautschuk. Polyvinylformale
sind unter FormvarTM von Ladd Research erhältlich.
Polyvinylbutyrale sind unter ButvarTM von
Solucia, unter PioloformTM von Wacker und
unter MowitalTM von Kuraray erhältlich.
Polyacrylatkautschuke sind unter Nipol ARTM von
Zeon erhältlich. Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuke sind unter
KeltanTM von DSM, unter VistalonTM von Exxon Mobile und unter Buna EPTM von Bayer erhältlich. Methyl-Vinyl-Silikon-Kautschuke
sind unter SilasticTM von Dow Corning und
unter SiloprenTM von GE Silicones erhältlich.
Butylkautschuke sind unter Esso ButylTM von
Exxon Mobile erhältlich. Styrol-Butadien-Kautschuke sind
unter Buna STM von Bayer, unter EuropreneTM von Eni Chem und unter Polysar STM von Bayer erhältlich.
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Als
thermoplastische Additive können alle geeigneten, dem Fachmann
bekannten Thermoplaste verwendet werden, beispielsweise thermoplastische
Materialien aus der Gruppe der Polyurethane, Polystyrol, Acrylnitril-Butadien-Styrol-Terpolymere,
Polyester, Polyoxymethylene, Polybutylenterephthalate, Polycarbonate,
Polyamide, Ethylenvinylacetate, Polyvinylacetate, Polyimide, Polyether,
Copolyamide, Copolyester, Polyacrylate und Polymethacrylate sowie
Polyolefine wie etwa Polyethylen, Polypropylen, Polybuten und Polyisobuten.
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Ferner
lassen sich optional der ersten Klebemasse und/oder der zweiten
Klebemasse zur Optimierung der klebtechnischen Eigenschaften und
des Aktivierungsbereiches der Klebemasse Klebkraft-steigernde Harze
hinzusetzen. Als Klebkraft-steigernde Harze sind ausnahmslos alle
vorbekannten und in der Literatur beschriebenen Klebharze einsetzbar,
beispielsweise Pinenharze, Indenharze und Kolophoniumharze, deren
disproportionierte, hydrierte, polymerisierte und/oder veresterte
Derivate und Salze, aliphatische und aromatische Kohlenwasserstoffharze,
Terpenharze und Terpenphenolharze sowie C5-Kohlenwasserstoffharze,
C9-Kohlenwasserstoffharze sowie andere Kohlenwasserstoffharze. Beliebige
Kombinationen dieser und weiterer Harze können eingesetzt
werden, um die Eigenschaften der resultierenden Klebemasse wunschgemäß einzustellen. Im
allgemeinen lassen sich alle mit den Elastomerbestandteilen kompatiblen
(d. h. damit mischbaren oder darin löslichen) Harze einsetzen,
insbesondere alle aliphatischen, aromatischen oder alkylaromatischen
Kohlenwasserstoffharze, Kohlenwasserstoffharze auf der Basis reiner
Monomere, hydrierte Kohlenwasserstoffharze, funktionelle Kohlenwasserstoffharze
sowie Naturharze; in diesem Zusammenhang sei auf die Darstellung
des Wissensstandes im „Handbook of Pressure Sensitive
Adhesive Technology" von Donatas Satas (van Nostrand, 1989) ausdrücklich
hingewiesen.
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Überdies
kann die Klebkraft des Hitze-aktiviert verklebbaren Flächenelements
durch weitere gezielte Additivierung gesteigert werden, etwa durch
Verwendung von Polyimin-Copolymeren und/oder Polyvinylacetat-Copolymeren
als klebkraftfördernde Zusätze.
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Selbstverständlich
kann eine derartige Hitze-aktiviert verklebende Klebemasse auf der
Basis von elastomeren Basispolymeren mit Modifikationsharzen darüber
hinaus weitere Rezeptierungsbestandteile und/oder Hilfsstoffe enthalten,
sofern dies gemäß dem jeweiligen Einsatzzweck
zur gezielten Steuerung bestimmter Eigenschaften der Klebemasse
oder der Verklebung gewünscht oder erforderlich ist. Insbesondere
in Kombination mit den Reaktivsystemen werden häufig eine
Vielzahl anderer Zusatzstoffe wie etwa Harze, Füllmaterialien,
Katalysatoren, Alterungsschutzmittel und dergleichen eingesetzt.
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Als
wichtige Eigenschaft weist das mit diesen Klebemassen erhaltene
Hitze-aktiviert verklebbare Flächenelement einen elektrischen
Volumenwiderstand von mindestens 1012 Ωcm
auf, bevorzugt von 1013 Ωcm und
besonders bevorzugt von 1014 Ωcm
(jeweils bestimmt bei 25°C). Als Volumenwiderstand wird
der auf die Dicke bezogene Widerstand eines Körpers bezeichnet.
Hierbei handelt es sich um einen charakteristischen Wert, der eine
direkt messbare Eigenschaft des Flächenelements wiedergibt.
Eine derartige Messung des Volumenwiderstands kann erfindungsgemäß nach DIN
IEC 93 durchgeführt werden. Da der Volumenwiderstand vorliegend
relativ hoch ist, verhält sich das Flächenelement
also zumindest teilweise isolierend.
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Die
Größe des Volumenwiderstands ist für
jedes konkrete verwendete Hitze-aktiviert verklebbare Flächenelement
jeweils von der Zusammensetzung der Klebemasse (beziehungsweise
Klebemassen) sowie gegebenenfalls des verwendeten Trägers
abhängig. So kann beispielsweise durch die Wahl von Polymeren
in der Klebemasse oder einer Trägerfolie der Volumenwiderstand
des Flächenelements insgesamt geändert werden,
etwa indem elektrisch isolierende Polymere eingesetzt werden oder – für
Spezialanwendungen – elektrisch leitende Polymere. Außerdem
können auch nicht-polymere Bestandteile zu der Leitfähigkeit
und zum Volumenwiderstand der Klebemassen sowie der Trägerfolie
beitragen, etwa durch Verwendung von ionischen Zusatzstoffen wie
beispielsweise Salzen oder metallischen Partikeln – insbesondere
solchen, die in der Polymermatrix eine hohe Beweglichkeit aufweisen,
etwa im Rahmen einer Diffusion oder Ionenwanderung. Darüber
hinaus können chemische Reaktionen der Bestandteile des
Flächenelements in Betracht zu ziehen sein, etwa Alterungsprozess
oder Abbauprozesse, in deren Verlauf elektrisch leitende Produkte
entstehen. Schließlich kann auch die konkrete geometrische
Anordnung der einzelnen Teilabschnitte des Flächenelements
von Bedeutung sein, etwa die Verwendung eines Trägers und
die konkrete Ausgestaltung dieses Trägers, beispielsweise
als flächig geschlossene Folie oder aber als perforierte
Folie oder als Vlies.
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Hat
der Fachmann bei der Vielzahl an generell zur Verfügung
stehenden unterschiedlichen Klebemassensystemen und Aufbauten für
das Flächenelement entsprechend dem konkreten Anforderungsprofil
die Auswahl eines konkreten Klebemassensystems sowie eines Flächenelementaufbaus
getroffen, so sind ihm eine Vielzahl an jeweils spezifischen Maßnahmen
bekannt, mittels derer das Flächenelement im Hinblick auf seinen
Volumenwiderstand angepasst werden kann, etwa im Rahmen einer zusätzlichen
Additivierung oder als Auftragung einer weiteren isolierenden Lackschicht
oder Primerschicht zwischen den Träger und die Klebemasse.
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Darüber
hinaus kann es sinnvoll sein, die Zusammensetzung der Klebemassen – zumindest
die Zusammensetzung der Klebemasse an der ersten Seitenfläche
des Flächenelements – derart auszuwählen,
dass diese einen Anteil freier Halogene, insbesondere Chlorid und
Bromid, von weniger als 900 ppm aufweist, vorzugsweise einen Gesamthalogengehalt
von weniger als 300 ppm und insbesondere von weniger als 100 ppm. Als
freie Halogene gelten zum einen Halogenide und andere Halogene enthaltenden
Ionen in der Klebemasse wie beispielsweise Fluorid, Chlorid, Bromid
oder Iodid, die entsprechenden sauerstoffhaltigen Anionen dazu, beispielsweise
Chlorat, Perchlorat und dergleichen sowie gegebenenfalls diesen
chemisch ähnliche Pseudohalogenide. Zum anderen werden
als freie Halogene aber auch alle weiteren Moleküle angesehen,
die in üblichen alterungsbedingten, fotochemischen oder
thermischen Abbaureaktionen zumindest eines der oben genannten Ionen
oder sogar molekulare/atomare Halogene direkt oder indirekt freisetzen
können. Die Messung des Anteils derartiger Anionen an der
Klebemasse erfolgt etwa mittels Ionenchromatografie nach EN
14582.
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Die
obenstehend dargestellten Klebemassen sowie weitere Klebemassen,
die hier nicht ausführlich beschrieben, dem Fachmann jedoch
ohne weiteres als Hitze-aktiviert verklebende Klebemassen bekannt
sind, werden in herkömmlichen Verfahren üblicherweise
auf einen temporären Träger aufgetragen, etwa
auf einen so genannten Prozessliner oder einen Releaseliner. Entsprechend
dem jeweiligen Auftragungsverfahren kann die Klebemasse aus einer
Lösung beschichtet werden. Zur Abmischung des Basispolymers
mit weiteren Bestandteilen wie etwa Reaktivharzen oder Hilfsstoffen
können hierbei alle bekannten Misch- oder Rührtechniken eingesetzt
werden. So können beispielsweise zur Herstellung einer
homogenen Mischung statische oder dynamische Mischaggregate zum
Einsatz gelangen. Eine Abmischung des Basispolymers mit Reaktivharzen kann
aber auch in der Schmelze durchgeführt werden. Hierfür
können Kneter oder Doppelschneckenextruder zum Einsatz
kommen. Die Abmischung erfolgt bevorzugt in der Wärme,
wobei die Mischungstemperatur deutlich niedriger sein sollte als
die Aktivierungstemperatur für reaktive Prozesse im Mischaggregat,
etwa für eine Reaktion der Epoxidharze.
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Für
eine Auftragung der Klebemasse aus der Schmelze kann das Lösemittel
in einem Aufkonzentrationsextruder unter vermindertem Druck abgezogen
werden, wozu beispielsweise Ein- oder Doppelschneckenextruder eingesetzt
werden können, die bevorzugt das Lösemittel in
der gleichen Vakuumstufe oder in verschiedenen Vakuumstufen abdestillieren
und über eine Vorwärmung der Einspeisung verfügen.
Vorteilhafterweise ist der Anteil an in der Klebemasse verbleibendem
Lösemittel kleiner als 1 Gew.-% oder sogar kleiner als
0,5 Gew.-%.
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Auf
diese Weise wird ein Flächenelement erhalten, das beidseitig
jeweils mit identischen oder mit unterschiedlichen Hitze-aktiviert
verklebenden Klebemassen ausgerüstet ist. Im Interesse
einer leichten Handhabbarkeit des Flächenelements während
der Lagerung und Verarbeitung kann die erste Seitenfläche und/oder
zweite Seitenfläche des Flächenelements zusätzlich
mit einem temporären Träger (etwa einem so genannten „Releaseliner")
bedeckt sein, der unmittelbar vor der Verklebung dieser Seitenfläche
abgezogen wird. Als temporäre Träger können
alle dem Fachmann bekannten Liner eingesetzt werden, etwa Trennfolien und
Trennlacke. Trennfolien sind beispielsweise haftungsverminderte
Papiere sowie Folien auf der Basis von Polyethylen, Polypropylen,
Polyethylenterephthalat, Polyethylennaphthalat, Polyimid oder von
Mischungen dieser Materialien. Bei Trennlacken handelt es sich häufig
um Silikonlacke oder fluorierte Lacke zur Haftungsverminderung.
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Zur
Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens
wird die erste Seitenfläche des Flächenelements
mit der Antenneneinheit in Kontakt gebracht, ohne dass es hierbei zunächst
zum Ausbilden einer vollständigen Verklebung kommt. Wird
bei dem Verfahren ein Flächenelement eingesetzt, das an
seiner der ersten Seitenfläche einen temporären
Träger aufweist, so wird dieser temporären Träger
vor dem Herstellen des Kontakts von der Klebemasse an der ersten
Seitenfläche abgezogen.
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Im
ersten Verbindungsschritt wird die Antenneneinheit mit der ersten
Seitenfläche des Flächenelements zu einem Antennenelement
verbunden; dies geschieht unter thermischer Aktivierung der Klebemasse an
der ersten Seitenfläche des Flächenelements. Hierfür
können alle üblichen und geeigneten Verbindungsverfahren
eingesetzt werden; als günstig hat sich herausgestellt,
das Verbinden als Heißlaminieren durchzuführen,
bei dem die Antenneneinheit und das Flächenelement auf
die gewünschte erste Verbindungstemperatur erwärmt
und unter Druck aneinander gepresst werden. Hierfür sind
alle üblichen Laminatoranordnungen einsetzbar, beispielsweise
solche mit Pressstempeln, Anpresswalzen oder Druckwalzen.
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Dabei
kann der erste Verbindungsschritt derart ausgeführt werden,
dass die Antenneneinheit mit dem Flächenelement dauerhaft
fest verbunden wird. Anstelle dessen kann der erste Verbindungsschritt
jedoch auch als Vorverbinden der Antenneneinheit mit dem Flächenelement
durchgeführt werden (etwa als Prälaminierprozess
bei niedrigeren Temperaturen, so dass die Klebemasse an der ersten
Seitenfläche nicht vollständig aktiviert wird),
bei dem eine schwache Verbindung zwischen der Antenneneinheit und
dem Flächenelement ausgebildet wird. Als schwache Verbindung
wird vorliegend eine Verbindung angesehen, bei der die Klebemasse
nicht dauerhaft fest an der Antenneneinheit anhaftet, sondern gegebenenfalls
von dieser wieder abgelöst werden könnte.
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Bei
einer derartigen Verfahrensführung wird eine endgültige
feste und dauerhafte Verklebung erst im zweiten Verbindungsschritt
erhalten, wobei dies auch für die Klebemasse an der ersten
Seitenfläche gilt. Auf diese Weise sind im ersten Verbindungsschritt
niedrige erste Verbindungstemperaturen ausreichend. Daher können
zum Beispiel an beiden Seitenflächen des Flächenelements
identische Klebemassen eingesetzt werden, da es so möglich
ist, nur einen geringen Teil der Klebemasse an der zweiten Seitenfläche
im ersten Verbindungsschritt zu aktivieren.
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Das
Erhitzen der Klebemasse kann hierbei in einer separaten Heizstrecke
erfolgen oder aber über eine in die Walzen integrierte
Heizeinrichtung. Hierfür wird das Flächenelement
und gegebenenfalls auch die mit diesem in Kontakt gebrachte Antenneneinheit
an einem Heizmittel vorbei oder zwischen mehreren Heizmitteln hindurch
geführt. Das Heizmittel erhitzt dabei die Klebemasse an
der ersten Seitenfläche auf die zu erreichende erste Verbindungstemperatur,
um diese zu aktivieren. Das Erhitzen des Flächenelements
kann hierbei erreicht werden, indem das Heizmittel das Flächenelement über
dessen erste Seitenfläche erwärmt oder aber über
dessen zweite Seitenfläche, also durch das Flächenelement
hindurch. In letzteren Fall wird durch die Wärmeleitfähigkeit
des Flächenelements gleichsam die Klebemasse an der ersten
Seitenfläche mit erhitzt. Generell und insbesondere bei
Verwendung von beheizten Laminierwalzen sollte die Oberfläche
der Walzen temperaturbeständig ausgebildet sein, etwa eine
metallische Oberfläche oder temperaturfeste Gummierung aufweisen.
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Hierbei
ist es sinnvoll, wenn die Klebemassen an den beiden Seitenflächen
des Hitze-aktiviert verklebbaren Flächenelements derart
gewählt werden, dass die zur Aktivierung der Klebemasse
an der zweiten Seitenfläche erforderliche zweite Aktivierungstemperatur
höher ist als zur Aktivierung der Klebemasse an der ersten
Seitenfläche erforderliche erste Aktivierungstemperatur,
und dass gleichzeitig die erste Verbindungstemperatur mindestens
so hoch wie die erste Aktivierungstemperatur gewählt wird,
aber niedriger als die zweite Aktivierungstemperatur.
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So
kann beispielsweise in einem erfindungsgemäßen
Herstellungsverfahren das Hitze-aktivierbare Flächenelement
auf einem Releaseliner in einem ersten Verbindungsschritt zunächst
an die Antenneneinheit angepresst werden, etwa mittels eines unbeheizten
Walzenpaares bei Raumtemperatur, und anschließend durch
die beheizten Rollen eines Heißrollenlaminators unter Einbringung
von Wärme und Druck mit der Antenneneinheit verbunden werden.
Die Übertragung mit Druck kann üblicherweise durch
Verwendung einer oder mehrerer Kaschierwalzen erfolgen, vorzugsweise
mit einer gummierten Oberfläche.
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Für
einen solchen Heißlaminierprozess lässt sich – unter
Berücksichtigung der Aktivierungstemperatur der Hitze-aktiviert
verklebenden Klebemassen – die Festigkeit der Verklebung über
die Vorschubgeschwindigkeit, den ausgeübten Druck und die
erste Verbindungstemperatur kontrollieren. Übliche Prozessbedingungen bei
Verwendung eines Heizrollenlaminators sind etwa ein Anpressdruck
aus einem Bereich von 1 bar bis 20 bar. Die erste Verarbeitungstemperatur
wird hierbei in der Regel aus einem Temperaturbereich von 50°C
bis 170°C gewählt, je nach Aktivierungstemperatur
der Hitze-aktiviert verklebenden Klebemasse. Des weiteren können
auch mehrere Heizrollenlaminatoren kombiniert werde. Übliche
Durchlaufgeschwindigkeiten liegen zwischen 0,5 m/min und 50 m/min
oder sogar nur zwischen 2 m/min und 10 m/min. Die Heizrollen des
Rollenlaminators können von innen beheizt sein oder von
einer äußeren Wärmequelle erhitzt werden,
beispielsweise elektrisch oder mittels Infrarotlampen.
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Kommt
eine Klebemasse zum Einsatz, die an der zweiten Seitenfläche
einen temporären Träger aufweist, so wird dieser
temporäre Träger nach dem ersten Verbindungsschritt
von der Klebemasse an der zweiten Seitenfläche abgezogen.
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Nachfolgend
wird die zweite Seitenfläche des mit der Antenneneinheit
verbundenen Flächenelements mit der Trägereinheit
in Kontakt gebracht, ohne dass es hierbei zunächst zum
Ausbilden einer vollständigen Verklebung kommt. Nach Herbeiführen
des Kontakts können Flächenelement und Trägereinheit
als präfixierte Struktur vorverbunden sein, so dass eine
schwache Verbindung zwischen dem Antennenelement und der Trägereinheit
ausgebildet wird. Auf diese Weise wird verhindert, dass die beiden
Teile gegeneinander verrutschen, bevor sie endgültig dauerhaft
miteinander verklebt sind.
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Im
zweiten Verbindungsschritt wird die Trägereinheit mit der
zweiten Seitenfläche des Klebesystems dauerhaft fest verbunden
und so ein Antennensystem hergestellt; dies geschieht ebenfalls
unter thermischer Aktivierung, wofür die Klebemasse an
der zweiten Seitenfläche des Flächenelements zu
erwärmen ist. Auch für diesen Verbindungsschritt
können alle üblichen und geeigneten Verbindungsverfahren
eingesetzt werden; diese können mit dem Verbindungsverfahren
des ersten Verbindungsschritts identisch oder unterschiedlich zu diesem
sein. Auch bei dem zweiten Verbindungsschritt hat es sich als günstig
herausgestellt, das Verbinden als Heisslaminieren durchzuführen.
Hierbei wird das Antennenelement mit dem Flächenelement
auf die gewünschte zweite Verbindungstemperatur erwärmt
und unter Druck an die Trägereinheit gepresst. Auch hier sind
grundsätzlich alle üblichen Laminatoranordnungen
einsetzbar, beispielsweise solche mit Pressstempeln, Anpresswalzen
oder Druckwalzen. Die im zweiten Verbindungsschritt eingesetzten
apparativen Maßnahmen können entsprechend dem
ersten Verbindungsschritt oder zu diesem verschiedenen gewählt
werden.
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Das
Erhitzen der Klebemasse erfolgt erfindungsgemäß hierbei,
indem die Klebemasse an der zweiten Seitenfläche des Flächenelements
nicht direkt erhitzt wird, sondern durch die metallische Antenneneinheit
hindurch, indem also die entsprechenden Heizmittel die Antenneneinheit
erhitzen und infolge der hohen Wärmeleitfähigkeit
der Antenneneinheit über die Antenneneinheit und durch
die erste Klebemasse und gegebenenfalls den Träger hindurch
die Klebemasse an der zweiten Seitenfläche des Flächenelements
auf die zweite Verbindungstemperatur erhitzt wird. Dabei ist die
zweite Verbindungstemperatur mindestens so hoch ist wie die zweite
Aktivierungstemperatur, bevorzugt höher als die erste Aktivierungstemperatur
der ersten Klebemasse. Vorzugsweise ist die zweite Verbindungstemperatur
zudem genauso groß oder sogar höher als die erste Verbindungstemperatur,
um den Anteil an bereits im ersten Verbindungsschritt thermisch
aktivierter Klebemasse an der zweiten Seitenfläche so gering
wie möglich zu halten und damit eine insgesamt möglichst
hohe Klebkraft des Flächenelements erzielen zu können.
Als Heizmittel können hierbei ebenfalls Vorrichtungen eingesetzt
werden, die mit der Antenneneinheit in thermischen Kontakt stehen,
beispielsweise Heizrollen, aber auch kontaktlose Heizmittel, etwa
bei einem Heizen der metallischen Antenneneinheit durch induktiv
erzeugte Wirbelströme (Induktionsheizen) oder mittels Infrarotlampen.
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Nachdem
das Antennenelement mit der Trägereinheit verbunden ist
und so das Antennensystem erhalten wurde, kann es zusätzlich
erforderlich sein, das im elektronischen Gerät einzubauende
Antennensystem in eine gewünschte Form zu bringen. Hierfür
können alle üblichen Formgebungsverfahren eingesetzt
werden, beispielsweise ein Aufrollen (für den Fall einer
als Folie ausgebildeten Trägereinheit) oder Zuschneiden des
Antennensystems. Bei letzterem ist es etwa üblich, die
gewünschte Antennenstruktur aus einem flächenförmigen
Verbundwerkstück auszustanzen und so ein Antennensystem
in der gewünschten Form zu erhalten. Stattdessen können
die einzelnen Bauteile aber auch vor dem Verbinden in die gewünschte
Form gebracht werden. So kann etwa ein bahnförmiges Antennenblech
zunächst in die gewünschte Antennenform geschnitten
werden und mit einem komplementären Stanzling des Flächenelements
verbunden werden. Ferner kann die Trägereinheit bereits
in der letzten Endes erwünschten Form mit dem Antennenelement
verbunden werden. Zum Einbau des Antennensystems in ein elektronisches
Gerät muss das Antennenelement dann lediglich an dem Gerät befestigt
und leitend mit dessen Sende- und/oder Empfangselektronik verbunden
werden.
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Somit
wird in dem erfindungsgemäßen Verfahren ein Flächenelement
erhalten, das zum dauerhaften Verbinden einer metallischen Antenneneinheit
und einer Trägereinheit verwendbar ist und hierbei eine
besonders stabile und kompakte Verbindung ermöglicht, die
in kurzen Fertigungszeiten hergestellt werden kann.
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Weitere
Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten gehen aus den Ausführungsbeispielen
hervor, die anhand der beigefügten Zeichnung im folgenden
näher beschrieben werden sollen. Dabei zeigt 1 schematisch
eine Explosionszeichnung einer möglichen Ausbildung des
erfinderischen Antennensystems.
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Das
in 1 dargestellte Antennensystem umfasst ein bereits
vor dem Verbinden in die gewünschte Form gebrachtes Antennenelement,
das aus einem vorgeformten Blech 1 aus einer Kupfer-Beryllium-Legierung
als Antenneneinheit und einem doppelseitigen Klebeformteil 2 als
Hitze-aktiviert verklebbaren Flächenelement besteht. Ferner
umfasst das Antennensystem eine Epoxidharzplatte 3 als
stabile Trägereinheit, die als rechteckige Einbauplatte
ausgebildet ist. Im Antennensystem sind die drei Bestandteile miteinander
verbunden. Dabei wird das vorgeformte Blech 1 des Antennenelements über
seine gesamte mit der Epoxidharzplatte 3 überlappenden
Fläche vollflächig über das Klebeformteil 2 verbunden.
Der Abschnitt des vorgeformten Blechs 1, der im hinteren
Teilbereich über die Epoxidharzplatte 3 hinaus
ragt, dient hierbei als Verbindungsmittel, um das Antennenelement
mit der Sende- und/oder Empfangselektronik des Gerätes
elektrisch leitend zu kontaktieren.
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Die
Eignung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist im
folgenden rein illustrativ anhand zweier konkreter Beispiele verdeutlicht,
ohne sich durch die Wahl der untersuchten Proben beschränken
zu wollen.
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Es
wurden zwei Hitze-aktiviert verklebende Klebemassen hergestellt
und als trägerfreie Flächenelemente konfektioniert.
Für das erste Flächenelement wurden 50 Gew.-%
eines Nitrilkautschuks (Brenn N36 C80 von Zeon), 40 Gew.-% eines
Phenol-Novolakharzes (Durez 33040 Rohm und Haas; abgemischt mit
8% Hexamethylentetramin) und 10 Gew.-% eines Phenolresolharzes (9610
LW von Bakelite) als Lösung (30%) in Methylethylketon hergestellt.
Hierfür wurden die Bestandteile in einem Kneter für
20 h vermischt. Diese so erhaltene Klebemasse wurde aus der Lösung
auf eine abgestufte temporäre Trägerfolie (Glassine-Liner
von Laufenberg mit 70 μm Dicke) ausgestrichen und anschließend
für 10 min bei 100°C Minuten getrocknet. Die nach dem
Trocknen erhaltene Dicke der Klebemasse betrug 100 μm.
Bei der Messung des Volumenwiderstands nach DIN IEC 93 ergab
sich für dieses System ein Wert von 1,5 × 1015 Ωcm (durchgeführt bei
einer Temperatur von 25°C nach A.2.1 (Wheatstone) mit einer
Prüfspannung von 500 V bei einer Messelektrodenoberfläche
von 5,31 cm2 und einem Elektrodenabstand
von 0,1 mm). Die entsprechend der EN 14582 bestimmten
Halogenidkonzentrationen in der Klebemasse betrugen 452 ppm für
Chlorid und weniger als 30 ppm für Bromid.
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Für
das zweite Flächenelement wurden 75 Gew.-% eines Copolyesters
(Griltex 9E von EMS-Grilltech) mit 25 Gew.-% eines Eisphenol A-Epoxidharzes
mit einem Erweichungsbereich um 60°C (EPR 0191 von Bakelite)
in einem Messkneter (Haake) bei einer Temperatur von 130°C
für 15 min bei 25 min–1 gemischt.
Die so erhaltene Klebemasse wurde anschließend bei einer
Verarbeitungstemperatur von 140°C zwischen zwei Lagen silikonisiertem
Glassine-Trennpapier auf eine Dicke von insgesamt 60 μm
ausgewalzt. Bei der Messung des Volumenwiderstands nach DIN
IEC 93 ergab sich für dieses System ein Wert von
6,0 × 1015 Ωcm (durchgeführt
bei einer Temperatur von 25°C nach A.2.1 (Wheatstone) mit
einer Prüfspannung von 500 V bei einer Messelektrodenoberfläche
von 5,31 cm2 und einem Elektrodenabstand
von 0,1 mm). Die entsprechend der EN 14582 bestimmten
Halogenidkonzentrationen in der Klebemasse betrugen weniger als
30 ppm für Chlorid wie auch für Bromid.
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Die
so erhaltenen Flächenelemente wurden mit einer vorgeformten
Antenneneinheit aus einer Kupfer-Beryllium-Legierung (99,8% Cu und
0,2% Be) in Kontakt gebracht und bei einer ersten Verbindungstemperatur
von 130°C unter geringem Druck (2 bar) miteinander als
Vorverbindung verklebt. Anschließend wurde das Flächenelement
durch nachträgliches Schneiden den lateralen Abmessungen
der vorgeformten Antenneneinheit angepasst und so ein geformtes
Antennenelement erhalten.
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Als
Trägereinheit wurde ein Antennenkörper aus einem
mit Glasfaser verstärkten Polyamid 6 verwendet. Dieser
wurde mit der Antenneneinheit in Kontakt gebracht, in einem Heizrollenlaminator
durch die Antenneneinheit hindurch auf die zweite Verbindungstemperatur
von 150°C erhitzt und mit einer Anpressrolle für eine
Pressdauer von 10 s mit einem Druck von 2 bar beaufschlagt. Die
so erhaltenen Antennensysteme entsprachen hinsichtlich ihres Aufbaus
den in 1 schematisch dargestellten Antennensystemen.
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Zur
Untersuchung der mechanischen Stabilität der Verklebung
wurden die so erhaltenen Antennensysteme jeweils zwei Praxistests
unterzogen, die eine Eignung der Antennensysteme für übliche
Anwendungen in mobilen elektronischen Geräten untersuchen
sollten.
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In
einem Falltest wurde das Antennensystem aus einer Höhe
von 2 m auf eine flache Metallfläche fallen gelassen. Der
Test wurde bei einer Umgebungstemperatur von 23°C und zusätzlich
bei einer Umgebungstemperatur von –20°C durchgeführt,
wozu die entsprechenden Prüfkörper zuvor auf die
entsprechende Temperatur equilibriert wurden und anschließend
zehn einzelne Fallversuche mit jeweils demselben Prüfkörper wiederholt
wurden. Als Ergebnis dieses Tests wurden die maximale Anzahl an
Fallversuchen protokolliert, während derer sich keine der
im Antennensystem vorhandenen Verklebungen gelöst hatte.
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In
einem Langzeit-Klimawechseltest wurde das Antennensystem für
die Dauer von 14 Tagen einem zyklisch wiederholt durchlaufenen Temperaturprogramm
ausgesetzt. Hierbei wurde das Antennensystem zunächst innerhalb
von 1 h von einer Temperatur von –30°C auf eine
Temperatur von 85°C aufgeheizt und dabei einer Atmosphäre
mit 85% relativer Luftfeuchtigkeit ausgesetzt. Unter letzteren Bedingungen
wurde das Antennensystem für eine Dauer von 10 h belassen.
Anschließend wurde das Antennensystem innerhalb 1 h wieder
auf eine Temperatur von –30°C abgekühlt.
Dieser Test galt als bestanden, wenn sich nach 14 Tagen keine Verklebung
vollständig oder teilweise gelöst hatte.
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Für
die ersten Flächenelemente wie auch für die zweiten
Flächenelemente wurden weder bei den zehn Fallversuchen
bei Temperaturen von 23°C und –20°C noch
bei den durchgeführten Klimawechseltests ein Ablösen
der einzelnen Elemente des Antennensystems beobachtet.
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Der
Falltest wurde sowohl bei niedrigen als auch bei höheren
Temperaturen ohne Beeinträchtigung des Antennensystems überstanden.
Des weiteren wurden auch die thermischen Spannungen, die im Rahmen des
Klimawechseltests aufgrund der unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten
des Kunststoffträgers, der Metallantenne und des Hitze-aktiviert
verklebbaren Flächenelements auftraten, derart von Hitze-aktiviert
verklebbaren Flächenelement aufgenommen und kompensiert,
dass keine Abhebung der Antenne vom Antennenkörper beobachtet
wurde. Die Prüfungen belegen damit, dass die über
das erfindungsgemäße Verfahren erhaltenen Antennensysteme
außerordentlich stabil sind.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
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Zitierte Patentliteratur
-
- - US 3326741 [0052]
- - US 3639500 [0052]
- - US 4404246 [0052]
- - US 4452955 [0052]
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- - US 4545843 [0052]
- - US 4880683 [0052]
- - US 5593759 [0052]
-
Zitierte Nicht-Patentliteratur
-
- - T. G. Fox,
Bull. Am. Phys. Soc. 1 (1956) 123 [0043]
- - „Handbook of Pressure Sensitive Adhesive Technology"
von Donatas Satas (van Nostrand, 1989) [0072]
- - DIN IEC 93 [0075]
- - EN 14582 [0078]
- - DIN IEC 93 [0099]
- - EN 14582 [0099]
- - DIN IEC 93 [0100]
- - EN 14582 [0100]