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Die
Erfindung betrifft Verfahren zur Herstellung von verstreckten, flächigen
Haftmitteln basierend auf hitzeaktivierbaren Thermoplasten sowie
entsprechende verstreckte Haftmittel, als auch deren Verwendung
zur Verklebung von Metallteilen auf Kunststoffen für portable
Konsumgüterelektronik-Artikel. Erfindungsgemäß beruht
die Verwendung auf der Nutzung spezieller thermoplastischer hitzeaktivierbarer
Folien zur Fixierung der Metallteile auf den Kunststoffteilen. Durch
die Verwendung und den Einsatz der speziell behandelten Thermoplaste
werden die Verarbeitung sowie die Eigenschaften der Verklebung verbessert.
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Zur
Verklebung von Metallteilen auf Kunststoffen werden üblicher
Weise doppelseitige Haftklebebänder eingesetzt. Die hierfür
erforderlichen Klebkräfte sind für eine Fixierung
und Befestigung der Metallbauteile auf den Kunststoffen ausreichend.
Als Metalle werden bevorzugt Stahl, Edelstahl sowie Stahl mit Chromierungen
eingesetzt. Als Kunststoffe werden z. B. PVC, ABS, PC, PPA, PA oder
Elends basierend auf diesen Kunststoffen eingesetzt. Für
portable Konsumgüterelektronikartikel steigen jedoch stetig
die Anforderungen. Zum Einen werden diese Artikel immer kleiner,
so dass damit auch die Verklebungsflächen geringer werden.
Zum Anderen muss die Verklebung zusätzliche Anforderungen
erfüllen, da portable Artikel in einem größeren
Temperaturbereich eingesetzt werden und zudem mechanischer Belastung,
wie Stößen, Stürze usw., ausgesetzt werden
können. Diese Voraussetzungen sind besonders problematisch
für Metallverklebungen auf Kunststoffen. Der Kunststoff
kann bei einem Sturz einen Teil der Energie absorbieren, während
Metalle sich gar nicht verformen. In diesem Fall muss das Klebeband
einen Großteil der Energie absorbieren. Dies kann in besonders
effizienter Weise durch den Einsatz hitzeaktivierbarer Folien geschehen,
die eine besonders hohe Klebkraft nach Aktivierung ausbilden können.
Des Weiteren sind die unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten der
Metalle und Kunststoffe ein Problem. So können bei raschen
Temperaturwechseln Spannungen zwischen den Kunststoff- und Metallbauteilen
auftreten.
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Hitzeaktivierbare
Klebemassen lassen sich in zwei Kategorien unterteilen, in die a)
thermoplastischen, hitzeaktivierbaren Folien und in die b) reaktiven,
hitzeaktivierbaren Folien.
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Die
bekannten thermoplastischen Systeme weisen aber auch Nachteile auf.
Um eine hohe Schockfestigkeit zu erreichen, beispielsweise wenn
ein Mobilfunktelefon auf den Boden fällt, werden relativ
weiche und elastische Thermoplasten zur Verklebung eingesetzt. Damit
verbunden sind aber auch Nachteile. Durch die Weichheit lassen sich
die Thermoplaste relativ schlecht stanzen. Zu dem besitzen die meist
thermoplastischen Copolyester oder Copolyamide den Nachteil, eine
relativ große Menge an Feuchtigkeit aufzunehmen. Diese bereitet
während der Verklebung immer Nachteile, wie z. B. eine
Bläschenbildung, die die Verklebung schwächt.
Ein weiterer Nachteil der Thermoplaste zeigt sich ebenfalls während
des Verklebungsprozesses. Die Form der hitzeaktivierbaren Folie
hat eine relativ starke Tendenz, im Heißverklebungsschritt
auszuquetschen, da die Viskosität während der
Erwärmung und Temperaturaktivierung deutlich abnimmt.
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Somit
besteht ein Bedarf daran dieses Verhalten von hitzeaktivierbaren
Folien zu verbessern. Insbesondere besteht ein Bedarf an einem thermoplastischen,
hitzeaktivierbaren Haftmittel, insbesondere in Form einer Folie,
welche diese genannten Nachteile nicht aufweist bzw. die bestehenden
Probleme verbessert. Ferner besteht ein Bedarf an einem Verfahren
zur Herstellung entsprechend verbesserten thermoplastischen Haftmittel.
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Der
Erfindung liegt in Anbetracht dieses Standes der Technik die Aufgabe
zu Grunde, eine thermoplastische hitzeaktivierbare Folie für
die Verklebung zur Verfügung zu stellen, die während
des Verarbeitungsprozesses der Verklebung ein verringertes Ausquetschverhalten
aufweist und während der Lagerung bzw. in Lagerform vor
der Verklebung eine verringerte Wasseraufnahmefähigkeit
besitzt und damit während der Heißverklebung die
Bildung von Blasen in der Klebefuge vermindert und/oder unterbunden
werden kann.
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Gelöst
wird die Aufgabe entsprechend den Angaben der unabhängigen
Ansprüche 1,5 sowie nach den nebengeordneten Ansprüchen
9, 12, 13, und 14. Bevorzugte Ausführungsformen sind in
den Unteransprüchen als auch detailliert in der Beschreibung
dargelegt.
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Erfindungsgemäß wird
die Aufgabe durch ein Verfahren mit den folgenden Schritten gelöst,
- a) Extrudieren bzw. Extrusionsbeschichtung
eines hitzeaktivierbaren Thermoplasten
- b) Verstreckung des hitzeaktivierbaren Thermoplasten-Films in
Maschinenrichtung um zu mindestens den Faktor 3, wobei die Verstreckungstemperatur
bevorzugt mindestens 30% unterhalb der Extrusionstemperatur liegt
und die Schmelzenthalpie des verstreckten thermoplastischen Haftmittels
mindestens 30% oberhalb der Schmelzenthalpie des nicht verstreckten
Zustandes des Haftmittels, insbesondere des Thermoplasten liegt
- c) der orientierte hitzeaktivierbare Thermoplasten-Film auf
einen Träger aufgelegt wird.
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Gegenstand
der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines verstreckten,
flächigen Haftmittels mit mindestens einem hitzeaktivierbaren
polymeren Thermoplasten und gegebenenfalls mindestens einem Träger,
sowie ein entsprechendes verstrecktes, flächiges Haftmittel
erhältlich nach dem Verfahren, umfassend die folgenden
Schritte,
- – Extrudieren des hitzeaktivierbaren
Thermoplasten zu einem thermoplastischen, flächigen Haftmittel,
insbesondere zu einem thermoplastischen Film oder einer thermoplastischen
Folie,
- – Verstreckung des flächigen Haftmittels,
insbesondere in Maschinenrichtung, vorzugsweise um den Faktor 2
in Bezug auf das extrudierte unverstreckte Haftmittel, bevorzugt
um den Faktor größer gleich 3, besonders bevorzugt
um größer gleich 4 bis 5 oder auch höher,
wobei die Verstreckung zu einer Orientierung der Polymerketten des
Thermoplasten, insbesondere zu einer Erhöhung der Orientierung
der Polymerketten bevorzugt im Vergleich zum extrudierten Thermoplasten,
führt, und
- – Erhalt eines verstreckten, flächigen Haftmittels.
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Die
erfinderischen teilkristallinen thermoplastischen hitzeaktivierbaren
verstreckten, flächigen Haftmittel weisen aufgrund der
Verstreckung einen erhöhten kristallinen Anteil und/oder
einen erhöhten Anteil an orientierten Polymeren im Vergleich
zu entsprechend unbehandelten Haftmitteln, insbesondere nur extrudierten Haftmitteln,
auf. Für jeden Einzelfall kann die Verstreckung des jeweiligen
Thermoplasten und die damit einhergehende erhöhte Orientierung
der Polymerketten und/oder erhöhte Kristallinität unter
anderem mittels Röntgenpulverdiffraktometrie oder üblicher
spektroskopischer Methoden nachgewiesen werden.
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In
einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung
beträgt die Verstreckung des extrudierten Thermoplasten
in Maschinenrichtung zu mindestens dem Faktor 4, besonders bevorzugt
dem Faktor 5. Der Faktor ergibt sich aus dem Verhältnis
von Ausgangslänge des extrudierten Haftmittels zur Längenänderung
des verstreckten Haftmittels (L1:L2 – L1).
Die Verstreckung der Thermoplaste ist begrenzt. In Abhängigkeit
von der chemischen Zusammensetzung und dem Molekulargewicht kann
der extrudierte Thermoplast, insbesondere in Form eines Films oder
einer Folie, bis kurz vor die Reissgrenze in Maschinenrichtung gestreckt werden.
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Eine
Verstreckung von teilkristallinen Materialien kann generell in unterschiedlichen
Temperaturbereichen mit unterschiedlichen, resultierenden Eigenschaften
der verstreckten Materialien erfolgen.
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So
kann die Verstreckung gemäß dem erfindungsgemäßen
Verfahren a) bei einer Temperatur oder in einem Temperaturbereich
oberhalb des Kristallitschmelzbereiches des Thermoplasten mit anschließender
Abkühlung des flächigen, verstreckten Haftmittels
erfolgen. Der Kristallitschmelzbereich liegt bevorzugt zwischen +85°C
und +150°C, besonders bevorzugt um 100°C bis 120°C
mit einem breiten Schmelzpeak, wie es für polymere Verbindungen
typisch ist. Alternativ kann b) die Verstreckung im Temperaturbereich
des Kristallitschmelzbereiches des Thermoplasten mit anschließender
Abkühlung des flächigen, verstreckten Haftmittels erfolgen
oder c) die Verstreckung kann bei einer Temperatur unterhalb des
Kristallitschmelzbereiches des Thermoplasten erfolgen. Der Kristallitschmelzbereich
wird definiert als Onset-Temperatur, bei der sich der Peak im DSC
auszubilden beginnt.
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Besonders
bevorzugt wird die Verstreckung bei einer Temperatur oder in einem
Temperaturbereich oberhalb der Kristallitschmelztemperatur als Schmelzverstreckung
durchgeführt. Dabei erfolgt die Verstreckung beispielsweise
in einem Breitschlitzwerkzeug, wie einer Breitschlitzdüse
und/oder zwischen Breitschlitzdüse und Auflagepunkt und/oder
auf der Kühlwalze durch Rollen, welche eine unterschiedliche
Geschwindigkeit aufweisen. Die erzeugte anisotrope Orientierung
wird anschließend mittels der Kühlwalze in diesem
Zustand durch Abkühlung des verstreckten Thermoplasten
eingefroren. Es kann auf oder auch unter die Kristallisationstemperatur
abgekühlt werden. Die Abkühlung kann auf jede
erdenkliche Art erfolgen, beispielsweise wie genannt durch aktive
Abkühlung durch Kühlwalzen aber auch eine langsame
Abkühlung über einen längeren Zeitraum
kann zweckmäßig sein.
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Vorzugsweise
wird die Verstreckung in dem Verfahren in einem Temperaturbereich
durchgeführt, der etwa mindestens 30% unterhalb der Extrusionstemperatur
liegt; oder in einem Bereich der unterhalb der Kristallisationstemperatur
von zumindest teilkristallinen Thermoplasten oder unterhalb der
Kristallitschmelztemperatur des Thermoplasten liegt.
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In
einer alternativen besonders bevorzugten Ausführungsvariante
der Erfindung erfolgt die Verstreckung bei einer Temperatur, die
mindestens um etwa 40%, besonders bevorzugt um etwa 50% unterhalb
der Extrusionstemperatur, aber oberhalb von 30°C liegt.
Im Extremfall kann auch die Folie bei Raumtemperatur in Maschinenrichtung
verstreckt werden.
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Durch
die Erhöhung der Orientierung der Polymerketten bei der
Verstreckung resultiert eine Erhöhung der Schmelzenthalpie,
insbesondere wenn dieser Zustand im Wesentlichen fixiert werden
kann. Eine sinnvolle Verfahrensführung führt zu
einer Erhöhung der Schmelzenthalphie des verstreckten Thermoplasten
in Bezug zum extrudierten unverstreckten Thermoplasten um mindestens
etwa 30% und bevorzugte Verfahrensführungen führen
zu einer Erhöhung der Schmelzenthalpie des Thermoplasten
nach der Verstreckung um mindestens 40% oberhalb der Schmelzenthalpie
des nicht verstreckten Zustandes. Besonders bevorzugte Verfahrensführungen
bedingen eine Erhöhung der Schmelzenthalpie von bevorzugt
um 60% oberhalb der Schmelzenthalpie des nicht verstreckten Zustandes.
In Extremfällen lassen sich auch Werte oberhalb von 100%
realisieren.
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Das
extrudierte flächige Haftmittel kann in dem Verfahren generell
vor der Verstreckung mit mindestens einem elastischen Träger
versehen werden und/oder nach der Verstreckung als verstrecktes,
flächiges Haftmittel mit mindestens einem Träger
versehen werden. Vorzugsweise wird das verstreckte Haftmittel mit
einem oder mehreren reversibel lösbaren Trägern
versehen. Vorzugsweise auf den beiden Klebeseiten des flächigen
Haftmittels.
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Gleichfalls
Gegenstand der Erfindung ist ein verstrecktes, flächiges
Haftmittel mit mindestens einem hitzeaktivierbaren polymeren Thermoplasten,
wobei der verstreckte Thermoplast insbesondere als Folie oder Films
vorliegt, und gegebenenfalls mit mindestens einem Träger
versehen ist, wobei die Schmelzenthalpie des insbesondere extrudierten
und, verstreckten Thermoplasten um mindestens 30% in Bezug auf den
entsprechend unverstreckten, insbesondere extrudierten, Thermoplasten
erhöht ist, insbesondere ist die Schmelzenthalpie um mindestens
40% bis 100%, bevorzugt um mindestens 60% bis 100%, besonders bevorzugt
um 50% bis 70% in Bezug auf den entsprechend unverstreckten Thermoplasten
erhöht.
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Dabei
ist es besonders bevorzugt, wenn das verstreckte, flächige
Haftmittel auf hitzeaktivierbaren Polymeren oder Mischungen dieser
basiert, die ausgewählt sind aus Thermoplasten, Reaktivharzen
und/oder Füllstoffen oder Mischungen mindestens zwei der
genannten Verbindungen, insbesondere wenn das verstreckte, flächige
Haftmittel daraus bestehen, und gegebenenfalls mit mindestens einem
Träger versehen ist.
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Als
Träger kommen übliche Release Folien oder Papiere
in Betracht, die meist mit einem Trennmittel, insbesondere als Trennschicht
oder Trennlack, zur reversiblen Verbindung des Thermoplasten mit
dem Träger versehen sind. Die Träger können übliche
Träger, wie sie nachstehend erläutert sind, umfassen.
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Ein
weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft ein verstrecktes, flächiges
Haftmittel, insbesondere in Form einer Folie oder eines Films, dessen
Feuchtigkeitsaufnahme bei 60°C und 95% relativer Luftfeuchtigkeit innerhalb
von etwa 24 Stunden in Bezug zum entsprechenden, nicht verstreckten,
insbesondere ansonsten im Wesentlichen gleich behandelten, Thermoplasten
um mindestens 10 Gew.-% vermindert ist, insbesondere um 20 Gew.-%,
jeweils mit einer Schwankungsbreite von +/–5 Gew.-%. Bis
auf den bei einer Folie durchgeführten Verstreckungs- bzw.
Reckungsvorgang gleichen sich die Thermoplasten bezüglich
ihrer Zusammensetzung, des Gewichts als auch der Abmessungen, wie
Filmdicke und Dimensionen.
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Das
erfindungsgemäß verstreckte Haftmittel weist insbesondere
zusätzlich zur verminderten Feuchtigkeitsaufnahme, welche
auf eine erhöhte Kristallinität des Thermoplasten
zurückgeführt wird, ohne an diese Theorie gebunden
zu sein, zudem ein verbessertes Ausquetschverhalten auf. Das Ausquetschverhalten
durch Verklebung unter Druck- und Temperatureinfluss, wird unter
im Wesentlichen gleichen Bedingungen für verstreckte, flächige
und nur extrudierte Thermoplasten bestimmt.
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Bei
dem so ermittelten Ausquetschverhalten weisen die verstreckten,
flächigen Haftmittel des hitzeaktivierbaren Thermoplasten
in Bezug zu entsprechend nicht verstreckten Thermoplasten unter
sonst im Wesentlich gleichen Bedingungen ein um 2 bis 25% reduziertes
Ausquetschverhalten auf, insbesondere ist das Ausquetschverhalten
um etwa 10%, bevorzugt um etwa 20%, jeweils mit einer Toleranz von
plus/minus 5% reduziert.
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Überraschend
wird für das erfindungsgemäße verstreckte,
flächige Haftmittel basierend auf dem hitzeaktivierbaren
Thermoplasten durch die Erhöhung der Anzahl und/oder der
Vergrößerung der kristallinen Bereiche in dem
Thermoplasten eine Zunahme der Härte und der Dimensionsstabilität
des Thermoplasten oder auch einer Mischung enthaltend den Thermoplasten,
beispielsweise eines Elends, beobachtet. Diese veränderten
Eigenschaften des verstreckten Haftmittels führen zu einer
deutlich verbesserten Bearbeitbarkeit, wie beispielsweise Stanzbarkeit
oder Schneidbarkeit. Somit ist ein Gegenstand der Erfindung ein
verstrecktes, flächiges Haftmittel einer definierten Form,
insbesondere in Form eines Stanzlings oder einer zugeschnittenen oder über
Laserschneidverfahren zugeschnittenen Form. Dabei liegt das flächige
Haftmittel vorzugsweise als Film, Folie oder als Beschichtung vor.
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Gleichfalls
Gegenstand der Erfindung ist ein verstrecktes, flächiges
Haftmittel, erhältlich nach dem vorstehenden Verfahren,
mit mindestens einem hitzeaktivierbaren polymeren Thermoplasten
und gegebenenfalls mit mindestens einem Träger, wobei die
Schmelzenthalpie des verstreckten Haftmittels, insbesondere des
verstreckten Thermoplasten, um mindestens 30% in Bezug auf das entsprechend
unverstreckte, extrudierte Haftmittel, insbesondere den entsprechend
unverstreckten, extrudierten, Thermoplasten, erhöht ist,
insbesondere ist die Schmelzenthalpie um mindestens 40% bis 100%,
bevorzugt um 60% bis 100%, besonders bevorzugt um 50% bis 70% in
Bezug auf den entsprechend unverstreckten Thermoplasten erhöht.
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Als
hitzeaktivierbare Thermoplaste zur Herstellung von erfindungsgemäßen
hitzeaktivierbaren Haftmitteln, in Form von Filmen oder Folien,
können zunächst generell alle geeigneten Thermoplaste
eingesetzt werden, die unter Hitzeaktivierung zur Verklebung eingesetzt
werden können sowie sich unter Verstreckung orientieren
lassen und kristalline Bereiche ausbilden können.
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In
einer sehr bevorzugten Ausführungsvariante werden Thermoplaste
mit einer Erweichungstemperatur von größer 85°C
und kleiner 150°C eingesetzt, wobei in der Regel Thermoplaste
in einem Temperaturbereich erweichen.
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Geeignete
Thermoplaste sind beispielsweise Polyester bzw. Copolyester, Polyamide
bzw. Copolyamide, Polyolefine, wie beispielsweise Polyethylen (Hostalen®, Hostalen Polyethylen GmbH), Polypropylen (Vestolen
P®, DSM), wobei die Aufzählung
keinen Anspruch auf Vollständigkeit besitzt. Des Weiteren
können auch Elends aus unterschiedlichen Thermoplasten
eingesetzt werden.
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In
einer weiteren Ausführungsform werden Poly-α-olefine
eingesetzt. Von der Firma Degussa sind unter dem Handelsnamen VestoplastTM unterschiedliche hitzeaktivierbare Poly-α-olefine
kommerziell erhältlich.
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Zur
Optimierung der klebtechnischen Eigenschaften und des Aktivierungsbereiches
lassen sich optional klebkraftsteigernde Harze oder Reaktivharze
hinzusetzten. Der Anteil der Harze beträgt zwischen 2 und 30
Gew.-% bezogen auf den Thermoplasten bzw. den thermoplastischen
Blend. Durch den Zusatz der Harze oder weiterer Thermoplaste darf
aber nicht das Kristallisationsvermögen der Thermoplaste
oder Elends zerstört, insbesondere darf das Kristallisationsvermögen
nicht zu stark herabgesetzt, werden.
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Als
zuzusetzende klebrigmachende Harze sind ausnahmslos alle vorbekannten
und in der Literatur beschriebenen Klebharze einsetzbar. Diese Harze
sind dem Fachmann an sich geläufig. Genannt seien stellvertretend
die Pinen-, Inden- und Kolophoniumharze, deren disproportionierte,
hydrierte, polymerisierte, veresterte Derivate und Salze, die aliphatischen
und aromatischen Kohlenwasserstoffharze, Terpenharze und Terpenphenolharze
sowie C5-, C9- sowie andere Kohlenwasserstoffharze. Beliebige Kombinationen
dieser und weiterer Harze können eingesetzt werden, um
die Eigenschaften der resultierenden Klebmasse wunschgemäß einzustellen.
Im allgemeinen lassen sich alle mit dem entsprechenden Thermoplasten
kompatiblen (löslichen) Harze einsetzen, insbesondere sei
verwiesen auf alle aliphatischen, aromatischen, alkylaromatischen
Kohlenwasserstoffharze, Kohlenwasserstoffharze auf Basis reiner Monomere,
hydrierte Kohlenwasserstoffharze, funktionelle Kohlenwasserstoffharze
sowie Naturharze. Auf die Darstellung des Wissensstandes im „Handbook
of Pressure Sensitive Adhesive Technology" von Donatas
Satas (van Nostrand, 1989) sei ausdrücklich hingewiesen.
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In
einer weiteren Ausführungsvariante werden dem Thermoplasten
und/oder dem Blend Reaktivharze hinzugegeben. Eine sehr bevorzugte
Gruppe der Reaktivharze umfasst Epoxy-Harze. Das Molekulargewicht der
Epoxy-Harze variiert vorzugsweise von 100 g/mol bis zu maximal 10000
g/mol für polymere Epoxy-Harze.
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Die
Epoxy-Harze umfassen zum Beispiel ein Reaktionsprodukt aus Bisphenol
A und Epichlorhydrin, ein Reaktionsprodukt aus Phenol und Formaldehyd
(Novolak Harze) und Epichlorhydrin, Glycidyl Ester und/oder ein
Reaktionsprodukt aus Epichlorhydrin und p-Amino Phenol. Bevorzugte
kommerziell erhältliche Harze und/oder Edukte zur Herstellung
der Harze sind beispielsweise, aber nicht abschließend,
AralditeTM 6010, CY-281TM,
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 etc. von Shell Chemical und HPTTM 1071,
HPTTM 1079 ebenfalls von Shell Chemical. Beispielhaft
genannte kommerziell erhältliche aliphatische Epoxy-Harze
sind z. B. Vinylcyclohexandioxide, wie ERL-4206, ERL-4221, ERL 4201,
ERL-4289 oder ERL-0400 von Union Carbide Corp. Als Novolak-Harze
können z. B. eingesetzt werden, Epi-RezTM 5132
von Celanese, ESCN-001 von Sumitomo Chemical, CY-281 von Ciba Geigy,
DENTM 431, DENTM 438,
Quatrex 5010 von Dow Chemical, RE 305S von Nippon Kayaku, EpiclonTM N673 von DaiNipon Ink Chemistry oder EpicoteTM 152 von Shell Chemical. Weiterhin lassen
sich als Reaktivharze auch Melamin-Harze einsetzen, wie z. B. CymelTM 327 und 323 von Cytec. Weiterhin lassen
sich als Reaktivharze auch Terpenphenolharze, wie z. B. NIREZTM 2019 von Arizona Chemical einsetzen. Weiterhin
lassen sich als Reaktivharze auch Phenolharze, wie z. B. YP 50 von
Toto Kasei, PKHC von Union Carbide Corp. Und BKR 2620 von Showa
Union Gosei Corp. einsetzen. Es können auch Reaktivharze
basierend auf Polyisocyanaten, wie beispielsweise CoronateTM L von Nippon Polyurethan Ind., DesmodurTM N3300 oder MondurTM 489
von Bayer eingesetzt werden.
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Weiterhin
können optional Füllstoffe, wie beispielsweise
Fasern, Ruß, Zinkoxid, Titandioxid, Kreide, Voll- oder
Hohlglaskugeln, Mikrokugeln aus anderen Materialien, Kieselsäure,
Silikate; oder Keimbildner, Blähmittel, Compoundierungsmittel,
Hilfsmittel und/oder Alterungsschutzmittel, beispielsweise in Form
von primären und sekundären Antioxidantien oder
in Form von Lichtschutzmitteln zugesetzt sein. Die Füllstoffe
werden vorzugsweise vor oder während der Extrudierung,
insbesondere dem Thermoplasten und/oder dem Blend zugesetzt. Vor
der Extrudierung kann beispielsweise eine Vermischung in einem Doppelschneckenextruder
erfolgen.
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Nachfolgend
wird das Verfahren zur Herstellung eines verstreckten, flächigen
Haftmittels allgemein näher erläutert, ohne das
Verfahren auf diese Ausführungen zu beschränken.
Die Beschichtung, insbesondere die Herstellung des flächigen
Haftmittels, erfolgt aus der Schmelze. Für die Vermischung
der Harze oder der Thermoplaste kann es erforderlich sein, zuvor
eine Vermischung durchzuführen. Diese Vermischung kann
beispielsweise in einem Doppelschneckenextruder oder Kneter erfolgen.
Für die Beschichtung mit reinen Thermoplasten, insbesondere
die Herstellung des flächigen Haftmittels eines reinen
Thermoplasten, genügt in der Regel auch ein Einschneckenextruder.
Hier wird das Extrudat stufenweise bis zur Extrusionstemperatur
aufgeheizt, also im Aufheizprozess verflüssigt. Die Temperaturauswahl
erfolgt in Anlehnung an den Meltflowindex des Thermoplasten. Die
Ausbildung des flächigen, extrudierten Haftmittels, insbesondere
des Films, erfolgt in der Extrusionsdüse. Für
die Beschichtung, insbesondere die Herstellung des flächigen
Haftmittels, kann generell zwischen dem Kontakt- und dem Kontaktlosen-Verfahren
unterschieden werden. Das thermoplastische hitzeaktivierbare flächige
Haftmittel, insbesondere als Klebefolie, kann bereits in der Düse
vororientiert werden. Dieser Prozess wird durch das Düsendesign
innerhalb der Beschichtungsdüse beeinflusst. Nach dem Düsenaustritt
kann an dem Düsenaustritt der Reckprozess erfolgen. Durch
den Reckprozess oder die Reckung wird die Verstreckung des flächigen
Haftmittels zur Ausbildung des verstreckten, flächigen
Haftmittels herbeigeführt. Das Reckverhältnis
kann beispielsweise durch die Breite des Düsenspaltes gesteuert
werden. Eine Reckung tritt immer dann auf, wenn die Schichtdicke
des flächigen Haftmittels, insbesondere des Haftklebefilms, geringer
ist als die Breite der Düsenspalten, vorzugsweise wird
das verstreckte, flächige Haftmittel mit einem zu beschichtenden
Trägermaterial versehen. Üblicherweise wird das
verstreckte, flächige Haftmittel auf ein zu beschichtendes
Trägermaterial aufgelegt, um ein verstrecktes, flächiges
Haftmittel mit Träger auszubilden.
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Für
die Extrusionsbeschichtung wird bevorzugt eine Extrusionsdüse
eingesetzt. Die verwendeten Extrusionsdüsen können
aus einer der drei folgenden Kategorien stammen: T-Düse,
Fischschwanz-Düse und Bügel-Düse. Die
einzelnen Typen unterscheiden sich durch die Gestalt ihres Fließkanals.
Durch diese Formen der Extrusionsdüse kann eine Orientierung
innerhalb des Schmelzklebers erzeugt werden. Für den Fall,
dass zwei- oder mehrschichtige thermoplastische hitzeaktivierbare
Folien hergestellt werden sollen, können auch Coextrusionsdüsen
eingesetzt werden.
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Zur
Herstellung wird besonders bevorzugt mit einer Bügeldüse
auf einen Träger beschichtet, insbesondere zur Ausbildung
eines flächigen, vorzugsweise verstreckten, Haftmittels,
und zwar derart, dass durch eine Relativbewegung von Düse
zu Träger ein hitzeaktivierbares verstrecktes, flächiges
Haftmittel als Folienschicht auf dem temporären Träger
entsteht. Dabei wird in dem erfindungsgemäßen
Verfahren das flächige Haftmittel, insbesondere der Schmelzklebefilm,
um mindestens den Faktor 3 gereckt, bevorzugt um den Faktor 5.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird das
Extrudat durch eine Breitschlitzdüse gepresst und dann
auf einer oder mehreren Abzugswalzen abgezogen. Die Abzugswalzen
werden auch dazu eingesetzt, dass Extrudat auf die gewünschte
Temperatur abzukühlen. Das so erhaltene flächige
Haftmittel, insbesondere in Form einer Folie, wird sodann längs
zur Extrusionsrichtung gestreckt, was zu einer Orientierung der
Polymerketten führt. In Längsrichtung wird bevorzugt
3:1, mehr bevorzugt 4:1, äußerst bevorzugt größer
5:1 gereckt und das verstreckte, flächige Haftmittel erhalten.
Das Längsstrecken wird zweckmäßigerweise mit
Hilfe zweier oder mehrerer verschieden schnelllaufender Walzen durchgeführt.
Die Walzen zur Streckung können unterschiedlich beheizt
werden. Die Temperatur sollte mindestens 30% unterhalb der Extrusionstemperatur
liegen. Für den Fall, dass keine antihaftenen Walzen eingesetzt
werden, sollte vorzugsweise die Temperatur der Walzen unterhalb
der Klebetemperatur der hitzeaktivierbaren Folie liegen.
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Prinzipiell
können aber auch andere Reckungsverfahren in Beschichtungsrichtung
angewendet werden. Generell ist dem Fachmann klar, dass eine Reckung
zur Verstreckung des flächigen Haftmittels auch quer und/oder
schräg zur Maschinenrichtung möglich ist. Diese
Art der Reckung ist allerdings aufgrund der Verfahrensführung
aufwendiger und somit unwirtschaftlicher.
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Nach
der Reckung wird das hitzeaktivierbare, verstreckte, flächige
Haftmittel, insbesondere als Folie, mit einem Träger versehen.
Dies kann beispielsweise eine Release Folie oder ein Release Papier
sein. Zur Verbesserung der Verankerung des Haftmittels und des Trägers
kann es erforderlich sein, dass das hitzeaktivierbare Haftmittel,
insbesondere als Folie, elektrostatisch aufgelegt wird. In einer
weiteren Form kann auch die hitzeaktivierbare Folie auf ein einseitig
klebendes Haftklebeband abgelegt werden. Die Haftung der Haftklebemasse
und des flächigen Haftmittels sollte aber nicht sehr stark
ausgeprägt sein. Zudem sollte die Haftklebemasse sowohl
bei Raumtemperatur als auch bei erhöhten Temperaturen reversibel
von der hitzeaktivierbaren Folie lösbar sein.
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In
einer weiteren Ausführungsvariante der Erfindung kann auch
das flächige, nicht verstreckte, Haftmittel, insbesondere
ein nicht gereckter oder orientierter hitzeaktivierbarer Film, auf
eine Releasefolie abgelegt werden. Anschließend erfolgt
dann die Reckung in Längsrichtung aus dem Verbund der Release
Folie und der hitzeaktivierbaren Folie. In dieser Ausführungsvariante
des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es bevorzugt und
gewünscht, dass die Release Folie und das hitzeaktivierbare,
flächige Haftmittel, insbesondere die hitzeaktivierbare
Folie, ein ähnliches Wärmeverhalten aufweisen,
um Spannungen zu vermeiden. Zudem sollte die Release Folie mit einer
flexiblen Releaseschicht ausgestattet sein, damit diese während
des Verstreckungsvorganges nicht aufbricht.
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Nachfolgend
wird das Produktdesign des Haftmittels detaillierter dargelegt,
ohne die Erfindung auf diese Ausführungen zu beschränken.
Das thermoplastische hitzeaktivierbare verstreckte, flächige
Haftmittel hat ohne temporären Träger, beispielsweise
in Form eines Films oder einer Folie, insbesondere eine Schichtdicke von
10 bis 500 μm, bevorzugt von 25 bis 250 μm. Es
können aber auch thermoplastische hitzeaktivierbare flächige
oder verstreckte flächige Haftmittel, insbesondere als
Folie, mit zwei Verklebungsschichten eingesetzt werden, die über
eine Primerschicht/Sperrschicht/Träger verbunden sind.
Die Schichtdicke der Primerschicht/Sperrschicht/Träger
liegt in einer bevorzugten Auslegung zwischen 0.5 und 100 μm.
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Als
Trägermaterial, beispielsweise für den Aufbau
aus Primer/Sperrschicht/Träger können generell alle
dem Fachmann für diesen Zweck geläufige und übliche
Materialien verwendet werden, dies sind beispielsweise aber nicht
beschränkend: Folien, insbesondere aus Polyester, PET,
PE, PP, BOPP, PVC, Polyimid, Polymethacrylat, PEN, PVB, PVF, Polyamid;
oder auch Vliese, Schäume, Gewebe und Gewebefolien, die
ebenfalls auf diesen Materialien basieren können.
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Als
Primer können ebenfalls alle dem Fachmann geläufigen
und geeigneten polymeren oder präpolymeren Verbindungen
verwendet werden, insbesondere eigenen sich Verbindungen mit Carbonsäuregruppen. Beispielhaft
genannte und geeignete Polymere sind Polyurethane, Polyurethan/Acrylat
Copolymere, Copolymere oder Terpolymere von Polyalkylenen, Polyalkyldienen,
Polyacrylatestern, Polyalkylestern, Polyvinylestern, Polyvinylen
mit Acrylsäure oder Methacrylsäure. Aber auch
Copolymere, wie beispielsweise Polymere basierend auf Polyethylen/acrylsäure
Copolymer, Polyethylen/methacrylsäure Copolymer, Polyethylen/methacrylsäure/acrylsäure
Terpolymer, Methylmethacrylate/Acrylsäure Copolymere, Polybutadien/methacrylsäure
Copolymere, Vinylchloride/Acrylsäure Copolymere, und/oder
Mischungen dieser. Bevorzugte verwendete Polymere und/oder Copolymere
basieren auf Polyurethanen, Polyethylen/acrylsäure Copolymer
und/oder Polyethylen/Methacrylsäure Copolymer. Die Eigenschaften
der Polymere und/oder Copolymere lassen sich durch die Wahl der
Anzahl der Carbonsäuregruppen variieren.
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Zudem
können die Primer reaktive Gruppen, insbesondere weitere
reaktive Gruppen, besitzen. Vernetzende Verbindungen für
die entsprechenden Abmischungen weisen vorzugsweise multifunktionelle
Gruppen auf oder die Verbindung ist multifunktionell. Multifunktionell
bedeutet in diesem Zusammenhang, dass die Verbindungen eine Funktionalität
von größer oder gleich 2 besitzen.
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Geeignete
Vernetzer umfassen, wenn auch hier nicht der Anspruch auf Vollständigkeit
besteht, polyfunktionelle Aziridine, multifunktionelle Carbodiimide,
multifunktionelle Epoxies und Melamin Harze. Die bevorzugten Vernetzer
sind polyfunktionelle Aziridine, wie z. B. Trimethylpropane-tris-(B-(N-aziridinyl)propionat, Pentaerythritol-tris-(B-(aziridinyl)propionat,
and 2-Methyl-2-ethyl-2-((3-(2-methyl-1-aziridinyl)-1-oxopropoxy)methyl)-1,3-propandiylester.
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Gemäß einer
weiteren Alternative können Primer mit Hydroxygruppen oder
Amingruppen eingesetzt werden.
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Zur
Einstellung der Verfestigung können Bindemittel zugesetzt
werden. Flüssige Bindemittel können in Wasser
gelöst oder gelöst in mindestens einem organischen
Lösemittel oder einer Mischung von Lösemitteln
oder einer wässrigen Mischung und/oder als Dispersion appliziert
werden. Überwiegend werden zur adhäsiven Verfestigung
Bindedispersionen gewählt: dies sind beispielsweise, aber
nicht abschließend, Duroplaste in Form von Phenol- oder
Melaminharzdispersionen, Elastomere als Dispersionen natürlicher
oder synthetischer Kautschuke oder meist Dispersionen von Thermoplasten
wie Acrylate, Vinylacetate, Polyurethane, Styrol-Butadien-Systeme,
PVC u. ä. sowie deren Copolymere. Üblicherweise
werden anionische oder nicht-ionogen stabilisierte Dispersionen,
eingesetzt, in besonderen Fällen können aber auch
kationische Dispersionen von Vorteil sein.
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Als
temporäre Trägermaterialien für das thermoplastische
hitzeaktivierbare verstreckte, flächige Haftmittel oder
das flächige Haftmittel, insbesondere als Folie oder Film,
werden dem Fachmann geläufige und/oder übliche
Materialien, wie beispielsweise Folien, beispielsweise basierend
auf Polyester, PET, PE, PP, BOPP, PVC, Polyimid; oder Vliese, Schäume,
Gewebe und Gewebefolien, die ebenfalls auf den genannten Polymeren
basieren können, sowie Trennpapier, basierend auf Glassine,
HDPE und/oder LDPE, verwendet werden. Dabei ist es bevorzugt, wenn
die Trägermaterialien mit einer Trennschicht ausgerüstet
sind. Die Trennschicht weist in einer besonders bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung einen Silikontrennlack oder einen fluorierten Trennlack
auf, vorzugsweise besteht die Trennschicht aus mindestens einem
dieser Lacke. Das thermoplastische hitzeaktivierbare verstreckte,
flächige Haftmittel oder das flächige Haftmittel,
insbesondere als Folie, kann in einer weiteren Ausführungsform
nicht nur mit einem temporären Trägermaterial
sondern auch mit zwei temporären Trägermaterialien
ausgestattet sein. Diese Form des Doppelreleaseliners kann von Vorteil
für die Herstellung von Stanzlingen sein.
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Gegenstand
der Erfindung ist auch die Verwendung eines verstreckten, flächigen
Haftmittels zur Verklebung von Metall enthaltenden Körpern,
insbesondere von Metallen, Legierungen oder auch entsprechend oberflächenmodifizierten
Metall enthaltenden Körpern, von Körpern basierend
auf polymeren organischen Verbindungen; insbesondere von Kunststoffen;
von Glaskörpern und/oder eine Verklebung von mindestens
zwei der genannten Körper unterschiedlicher oder gleicher
Materialien, insbesondere unter Anwendung von Wärme während
des Klebeprozesses, bevorzugt unter zusätzlicher Anwendung
von Druck. Dabei können insbesondere Metall enthaltende
Körper mit Metallen, mit Kunststoffen und/oder Glaskörpern
verklebt werden oder ein Kunststoff mit einem Kunststoff und/oder
einem Glaskörper, oder der Glaskörper mit einem
Glaskörper, insbesondere unter Anwendung von Wärme
und gegebenenfalls unter Anwendung von Druck während des
Klebeprozesses.
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Explizit
kann erfindungsgemäß ein Metall enthaltender Körper,
mit einem Körper basierend auf Kunststoff, einem Glaskörper
und/oder einem Metall enthaltenden Körper, insbesondere
unter Anwendung von Wärme und gegebenenfalls unter Druck,
während des Klebeprozesses, verklebt werden. Ebenfalls
Gegenstand der Erfindung ist die Verklebung von Glaskörpern,
die Verklebung von Körpern basierend auf Kunststoffen oder auch
die Verklebung eines Glaskörpers mit einem Körper
basierend auf einem Kunststoff.
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Gemäß einer
besonders bevorzugten Ausführungsform werden die verstreckten,
flächigen Haftmittel zur Verklebung von Bauteilen, insbesondere
von tragbaren Konsumgüterelektronikartikeln, verwendet.
Vorzugsweise von Bauteilen basierend auf Metall enthaltenden Körpern,
Glas enthaltenden Körpern und/oder Kunststoff enthaltenden
oder damit beschichteten Körpern.
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Nachfolgend
werden die bevorzugt zu verklebenden Materialien sowie die Verwendung,
oder gegebenenfalls das Verfahren, zur Verklebung eingehender dargelegt,
ohne die Erfindung auf diese Ausführungen zu beschränken.
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Vorzugsweise
können mit den erfindungsgemäßen hitzeaktivierbaren
verstreckten, flächigen Haftmitteln Metalle verklebt werden.
Generell können alle Metalle, Legierungen oder Metall enthaltene
Körper, mit und ohne Oberflächenmodifizierung,
mit den hitzeaktivierbaren, verstreckten Haftmitteln verklebt werden.
Vorzugsweise liegt das Haftmittel in Form einer Folie oder eines
Films vor. Beispielhaft genannte Metalle umfassen Metalle oder Legierungen
enthaltend Eisen oder Aluminium oder Magnesium oder Zink. So können
beispielsweise Stähle, Edelstähle oder austenitische
Legierungen verklebt werden. Generell können die Metalle übliche Additive
aufweisen und/oder als Legierung vorliegen, so kann beispielsweise
Eisen mit üblichen Additivierungen und/oder als Legierung
mit dem erfindungsgemäßen Haftmittel verklebt
werden.
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Häufig
werden aus optischen Gründen Oberflächenmodifizierungen
an den Metallen und/oder Legierungen vorgenommen. So können
beispielsweise die Edelstähle gebürstet werden,
oder mit einem Schutzlack oder Farblack versehen sein. Weiterhin übliche
Oberflächenmodifizierungen sind Anodisierungen, Chromierungen,
Chromitierung oder Chromatierung. Als weitere Modifizierung kommen
Metallisierungen in Betracht, beispielsweise zur Passivierung der
Oberflächen. Dies geschieht meist mit Gold oder Silber,
die insbesondere als Beschichtung aufgebracht werden. Andere Oberflächenmodifizierungen
können auf der Oxidation der metallischen Oberfläche
beruhen.
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Ebenso
können mehrlagige Metalle eingesetzt werden. Dem Fachmann
ist klar, dass die zu verklebenden Metallteile oder die Metall enthaltenden
Teile generell in jeder Größe und/oder in jeder
Form vorliegen können, so können sie flach, beispielsweise
als Folien, Filme, Platten, beispielsweise als Stanzling oder lasergeformt;
oder dreidimensional ausgebildet sein. Funktional sind auch die
Anwendungsmöglichkeiten der zu verklebenden oder verklebten
Metallteile bzw. Metall enthaltenden Teile nicht limitiert, so können
sie als Dekorationselement, als Versteifungsträger, Rahmenbauteile,
Abdeckungen, als Informationsträger, Aufhänger,
Bauelement, etc. verwendet werden.
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Als
zu verklebende Kunststoffteile oder Teile basierend oder enthaltend
mindestens einen Kunststoff kommen generell alle üblichen,
im Wesentlichen festen Kunststoffe, in Betracht. Im Bereich der
Konsumgüterelektronikbauteile basieren die Kunststoffteile üblicherweise
auf extrudierbaren Kunststoffen. Bevorzugt zu verklebende Bauteile
basieren auf extrudierbaren Kunststoffen, wie beispielsweise ABS,
PC, ABS/PC Elends, Polyamide, Glasfaserverstärkte Polyamide,
Polyvinylchlorid, Polyvinylenfluorid, Cellulose Acetat, Cycloolefin Copolymere,
Flüssigkristallpolymere (LCP), Polylactid, Polyetherketone,
Polyetherimid, Polyethersulfon, Polymethacrylmethylimid, Polynmethylpenten,
Polyphenylether, Polyphenylensulfid, Polyphthalamid, Polyurethane,
Polyvinylacetat, Styrol Acrylnitril Copolymere, Polyacrylate bzw.
Polymethacrylate, Polyoxymethylen, Acrylester Styrol-Acrylnitril
Copolymere, Polyethylen, Polystyrol, Polypropylen oder Polyester,
beispielsweise PBT, PET, wobei die vorstehende Aufzählung
nicht abschießend zu verstehen ist. Dem Fachmann ist klar,
dass auch weitere nicht genannte Kunststoffe mit den erfindungsgemäßen
Haftmitteln verklebbar sind.
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Die
Bauteile können jede beliebige Form annehmen, die für
die Herstellung eines Bauteils oder Gehäuses für
Konsumgüterelektronikartikel erforderlich ist. In der einfachsten
Form sind sie planar, beispielsweise als Platte, Film, Folie, beispielweise
auch in Form eines Stanzlings. Weiterhin sind aber auch 3-dimensionale
Bauteile durchaus üblich. Die Bauteile können
auch die verschiedensten Funktionen einnehmen, wie beispielsweise
Gehäuse oder Sichtfenster, oder Versteifungselemente, etc.
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Gemäß eines
weiteren bevorzugten Teilaspektes der Erfindung ist ein Gegenstand
der Erfindung die Verwendung eines flächigen, verstreckten
Haftmittels, bevorzugt eines Stanzlings aus einem verstreckten thermoplastischen
Haftmittel, insbesondere gemäß vorstehenden Ausführungen,
zur Verklebung von Bauteilen, umfassend die Schritte,
- – Bereitstellen eines Stanzlings,
- – Positionieren des Stanzlings auf einem zu verklebenden
Bauteil, insbesondere erstes Bauteil, besonders bevorzugt auf einem
Metall enthaltenden Bauteil, vorzugsweise auch auf einem Kunststoff
und/oder Glas enthaltenden Bauteil,
- – Zuführen von Druck und/oder Wärme
zur Erhöhung der Haftung des Haftmittels des Stanzlings
auf dem Bauteil, wobei die Temperatur des Haftmittels unterhalb
der Kristallitschmelztemperatur des Thermoplasten bleibt, und Erhalt
eines Verbundes des Stanzlings mit dem Bauteil, insbesondere wird
der Druck und/oder die Wärme mittels eines Heizpressstempels
zugeführt, bevorzugt erfolgt die Zuführung von
Druck bei Raumtemperatur, insbesondere um die Orientierung im thermoplastischen
Haftmittel im Wesentlichen beizubehalten,
- – gegebenenfalls Entfernen eines Trägers des
Stanzlings;
- – gegebenenfalls wird der Verbund isoliert und separat
vertrieben, beispielsweise an Weiterverarbeiter, oder es erfolgt
ein
- – Positionieren des Verbundes auf einem zweiten Bauteil,
insbesondere einem Kunststoff-, Glas-, und/oder Metallbauteil oder
eines Bauteils eines entsprechenden Kompositmaterials, und
- – Zuführen von Druck und Wärme zur
Verklebung des Verbundes mit dem zweiten Bauteil;
- – gegebenenfalls Abkühlung, sowie gegebenenfalls
Entfernung des verklebten Bauteils bzw. der verklebten Bauteile
aus dem Formteil, gegebenenfalls, vor oder nach der Abkühlung.
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Erfindungsgemäß kann
der erhaltene Verbund aus Stanzling und erstem Bauteil isoliert
und gegebenenfalls separat vertrieben werden, alternativ kann der
Verbund direkt weiterverwendet bzw. weiterverarbeitet werden.
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Gegenstand
der Erfindung kann auch ein Verfahren mit den vorgenannten Schritten
sein, insbesondere ein Verfahren, in dem das nach den erfindungsgemäßen
Verfahrensschritten erhaltene verstreckte, flächige Haftmittel,
welches gegebenenfalls mit mindestens einem Träger versehen
ist, entsprechend der vorbeschriebenen Verwendung weiterverarbeitet
wird.
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Vorzugsweise
erfolgt die vorstehende Positionierung des Stanzlings auf dem zu
verklebenden Bauteil, indem das Bauteil mit einem Formteil versehen
ist, dessen Kontaktfläche der Kontur des Bauteils im Sinne
einer Negativform entspricht und/oder das Formteil Führungsstifte
zur Positionierung eines Stanzlings aufweist und/oder wobei zur
Positionierung des Verbundes auf dem zu verklebenden Bauteil, das
Bauteil mit einem Formteil versehen ist, dessen Kontaktfläche
der Kontur des Bauteils im Sinne einer Negativform entspricht und/oder
der Verbund mit einem entsprechenden Formteil fixiert ist.
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Bevorzugt
erfolgt die Zuführung von Wärme und gegebenenfalls
des Druckes durch das Bauteil, insbesondere einem Metallbauteil,
in das Haftmittel des Stanzlings oder alternativ durch einen temporären
Träger des Stanzlings in das Haftmittel auf dem Bauteil,
insbesondere auf einem Metallbauteil, Kunststoffbauteil und/oder
Glasbauteil. Dabei ist darauf zu achten, dass die Kristallitschmelztemperatur
des teilkristallinen Thermoplasten des Haftmittels während
der Prelaminierung nicht überschritten werden soll.
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Nachfolgend
wird die erfindungsgemäße Verwendung eingehender
erläutert, ohne auf diese Ausführungen begrenzt
zu sein.
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Zur
Prelaminierung werden üblicherweise Stanzlinge des thermoplastischen
hitzeaktivierbaren verstreckten, flächigen Haftmittels,
bevorzugt in Form einer Folie oder eines Films, hergestellt. Diese
werden meist mittels Laserschneiden, oder durch Flachbettstanzen
oder durch Rotationsstanzen hergestellt. Darüberhinaus
existieren noch viele weitere dem Fachmann bekannte Herstellungsverfahren
von Stanzlingen. Im einfachsten Fall kann der Stanzling manuell
auf dem Metallteil, beispielsweise mittels einer Pinzette platziert
werden. Dabei weist der Stanzling üblicher Weise im Wesentlichen
die Dimension des Metallteils auf, er kann jedoch auch etwas kleiner
ausgebildet sein, um leichte Ausquetschphänomene, -prozesse
während des Verklebungsprozesses auszugleichen. Dadurch
kommt es nicht zum optisch unerwünschten sichtbaren Oozing.
Alternativ kann es aus konstruktiven Gründen erforderlich
werden, vollflächige Stanzlinge einzusetzen. In einer weiteren
Ausführungsvariante kann der thermoplastische hitzeaktivierbare
Klebebandstanzling umfassend ein verstrecktes, flächiges
Haftmittel, nach der manuellen Positionierung mit einer Wärmequelle
behandelt werden, dies kann beispielsweise im einfachsten Fall mit
einem Bügeleisen erfolgen. Durch diese Maßnahme
wird das Haftmittel klebrig bzw. klebriger und die Haftung zum Metall
erhöht sich. Speziell bei dieser Verwendung wird vorzugsweise
ein Stanzling, der mit einem temporären Trägermaterial
ausgestattet ist, verwendet.
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Gemäß einer
alternativen Verwendung kann das Metallteil auf dem hitzeaktivierbaren
Klebebandstanzling platziert werden. Die Platzierung des Stanzlings
erfolgt mit der ungeträgerten, insbesondere offenen Seite
des Haftmittels. Auf der Rückseite des Stanzlings befindet
sich vorzugsweise noch ein temporäres Trägermaterial.
Anschließend wird mittels einer Wärmequelle Wärme,
insbesondere durch das Metall, in das thermoplastische hitzeaktivierbare
flächige Haftmittel, beispielsweise in Form eines Klebebandes,
eingebracht. Durch diese Maßnahme wird das Klebeband tackig
und haftet stärker am Metall als an dem Release Liner.
Vorzugsweise basiert die erfindungsgemäße Verwendung
darauf, dass Wärme durch das Metallbauteil und/oder durch
den Stanzling eingebracht wird.
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Gemäß der
erfindungsgemäßen Verwendung muss die Wärmemenge
genau dosiert werden, insbesondere um die Verstreckung des Thermoplasten
im Haftmittel während der Prelaminierung im Wesentlichen beizubehalten.
Für die Erfindung muss die Wärmemenge wohl dosiert
sein und die erreichte Temperatur sollte möglichst maximal
10°C oberhalb der Temperatur liegen, die erforderlich ist,
um ein sicheres Anhaften des Haftmittels, insbesondere des Films,
am Bauteil, vorzugsweise einem Metallbauteil zu gewährleisten.
Die Prelaminierungstemperatur sollte nicht die Onset-Temperatur
des Kristallitschmelzbereiches, gemessen mittels DSC, überschreiten.
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Für
die Einbringung der Wärme wird in einer bevorzugten Auslegung
eine Heizpresse eingesetzt. Der Stempel der Heizpresse kann beispielsweise
aus Aluminium, Messing oder Bronze gefertigt sein und weist üblicherweise
die Außenform oder Kontur des Bauteils, vorzugsweise des
Metallteils auf. Daher kann der Stempel auch als Formteil bezeichnet
werden. Zudem kann der Stempel Ausformungen aufweisen, um eine mögliche,
partielle Wärmeschädigung zu vermeiden. Es versteht
sich von selbst, dass sowohl Druck als auch die Wärme,
insbesondere zur Einstellung einer bestimmten Temperatur, möglichst
gleichmäßig eingebracht werden. Der Fachmann weiß,
dass jeweils in Abhängigkeit von den jeweils gewählten
zu verklebenden Materialien Druck, Temperatur und/oder Zeit auf
die jeweilige konkrete Situation abzustimmen sind. Dabei beeinflussen die
Materialien, wie beispielsweise Metall, Legierung, die Metalldicke,
die Art des thermoplastischen hitzeaktivierbaren Haftmittels, insbesondere
auch in Form einer Folie oder eines Films, die jeweiligen Parameter,
die aus diesen Gründen zu variieren und anzupassen sind.
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Zur
Fixierung des Bauteils, vorzugsweise eines Metallteils, auf dem
Stanzling der hitzeaktivierbaren Folie wird bevorzugt ein Formteil
eingesetzt, welches die Form der Unterseite des Metallteils annimmt. Üblicherweise
weist das Formteil eine Art Negativform zur Form des Bauteils oder
eines Teils des Bauteils (Positivform) auf. Um ein Verrutschen zu
vermeiden, können im einfachsten Fall Arretierungsmittel,
wie Stifte und/oder Pins, eingesetzt werden, die mit definierten
Löchern, beispielsweise im temporären Trägermaterial des
Haftmittels, insbesondere in Form eines Klebeband Stanzlings, die
Positionierung übernehmen.
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Nach
der Wärmeaktivierung kann das Bauteil, vorzugsweise das
Metallteil, mit laminiertem Klebeband Stanzling vom Formteil entfernt
werden. Die vorbeschriebene Verwendung kann manuell, automatisiert
sowohl diskontinuierlich oder auch kontinuierlich in einen Prozess überführt
werden, beispielsweise in ein automatisiertes Verfahren.
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Die
weitere Verwendung des erhaltenen Verbundes kann in einer unmittelbaren
oder mittelbaren Weiterverwendung, auch bezeichnet als Bonding Prozess
erfolgen.
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Diese
Weiterverwendung oder der nachfolgende Verklebungsprozess zwischen
Verbund, und zweiten Bauteil, wobei der Verbund den Stanzling und
das erste Bauteil umfasst, insbesondere den Verbund aus Metallteil
mit Stanzling, wird nachfolgend im Einzelnen durch die Verwendung
oder die Weiterverarbeitung gemäß mindestens einem
der Schritte 1 bis 6 beschrieben:
- 1) Fixierung
des zweiten Bauteils, insbesondere des Kunststoff-, Glas- oder Metallbauteils,
auf einem Formbauteil
- 2) gegebenenfalls Entfernung des Trägers des Stanzlings
im Verbund, insbesondere des temporären Trägers,
- 3) Platzierung des Verbundes, insbesondere umfassend ein Metallbauteil
mit Stanzling aus hitzeaktivierbarem flächigem Haftmittel,
wie einer Folie, auf dem zweiten Bauteil, vorzugsweise auf einem
Kunststoffbauteil, Glasbauteil und/oder Metallbauteil,
- 4) Applizierung von Druck und/oder Temperatur durch Heizpressstempel
- 5) Gegebenenfalls Abkühlung als Rückkühlungsschritt,
- 6) Erhalt eines Gesamtverbundes und gegebenenfalls Entfernung
der verklebten Bauteile aus dem Formbauteil, insbesondere der verklebten
Kunststoff- und Metallbauteile aus Formbauteil.
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Generell
ist die Erfindung nicht auf die Verklebung von Metall- und Kunststoffbauteilen
beschränkt. Wie vorstehend erläutert können
Metallbauteile untereinander oder mit Glasbauteilen oder auch Glasbauteile
untereinander verklebt werden. Und selbstredend auch Kunststoffteile
miteinander verklebt werden. Dem Fachmann ist klar, dass beispielsweise
unterschiedliche Legierungen, Gläser oder Kunststoffe jeweils
eine unterschiedliche chemische Zusammensetzung aufweisen können.
Die verklebten Metalle können gleichfalls die gleiche oder
eine unterschiedliche chemische Zusammensetzung aufweisen.
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Das
zur Aufnahme der Bauteile, umfassend Metallbauteile, Kunststoffbauteile
und/oder Glasbauteile, dienende Formbauteil sollte auch aus wärmebeständigem
Material gefertigt sein. Entsprechende Materialien sind beispielsweise
Metalle oder Legierungen von Metallen. Es können aber auch
Kunststoffe oder geeignete Kompositmaterialien eingesetzt werden,
wie z. B. fluorierte Polymere oder Duroplaste, die zugleich eine
gute Härte aufweisen und schwer verformbar sind.
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Gemäß Schritt
4 werden Druck und Temperatur appliziert. Dies erfolgt mittels eines
Heizstempels aus einem Material mit guter thermischer Leitfähigkeit. Übliche
Materialien sind z. B. Kupfer, Messing, Bronze oder Aluminium. Es
können aber auch andere Legierungen eingesetzt werden.
Des Weiteren sollte bevorzugt der Heizpressstempel die Form der
Oberseite des Metallteils einnehmen, beispielsweise in der Art einer
Negativform. Diese Form kann als 2-dimensional oder 3-dimensional
vorliegen. In der Regel wird der Druck mittels eines Druckzylinders
aufgebracht. Die Applizierung muss aber nicht unbedingt über
Luftdruck erfolgen. Beispielsweise sind auch hydraulische Pressvorrichtungen
oder elektromechanische, wie Spindeln, Stellantriebe oder Stellglieder;
möglich. Des Weiteren kann es von Vorteil sein, mehr als
einmal, bevorzugt mehrfach Druck und Temperatur zu applizieren,
um beispielsweise durch eine Reihenschaltung oder mittels eines
Rotationsprinzips den Prozessdurchsatz zu erhöhen. Die
Heizpressstempel müssen in diesem Fall nicht alle mit der
gleichen Temperatur und/oder gleichem Druck betrieben werden. Beispielsweise
können die Temperatur und/oder der Druck zunächst
ansteigen und gegebenenfalls nachfolgend wieder abfallen. Weiterhin
kann, in alternativen Ausführungsvarianten die Kontaktzeit
der Stempel unterschiedlich gewählt werden. Des Weiteren
kann es gegebenenfalls von Vorteil sein, in einem letzten Schritt
nur Druck mit einem nicht temperierten Stempel oder beispielsweise
mit einem gekühlten Stempel, beispielsweise einem auf Raumtemperatur
gekühlten Pressstempel, zu applizieren.
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Gemäß einem
Gegenstand der Erfindung weist im Schritt 4 das thermoplastische
hitzeaktivierbare verstreckte, flächige Haftmittel, insbesondere
in Form einer Folie, ein verringertes Ausquetschverhalten auf, als
ein entsprechend nicht-verstrecktes Haftmittel. Das Ausquetschverhalten
der erfindungsgemäßen Haftmittel ist, unter ansonsten
im wesentlichen gleichen, bevorzugt unter identischen Prozessparametern,
wie Temperatur, Druck und/oder Zeit, um 2 bis 25%, insbesondere
um mindestens 10%, bevorzugt um mindestens 20% reduziert oder vermindert,
insbesondere in Bezug zu extrudierten, entsprechenden nicht-verstreckten
Thermoplasten oder flächigen Haftmitteln.
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Durch
die vorhandenen kristallinen Anteile in dem thermoplastischen hitzeaktivierbaren
flächigen Haftmittel, beispielsweise der Folie, ist das
Haftmittel härter und dimensionsstabiler als ein entsprechend
unbehandeltes Haftmittel. Die Spannung durch den Reckvorgang bleibt
nicht erhalten, wie es für elastische oder viskoelastische Materialien üblich
ist, da mit der Reckung der thermoplastischen, hitzeaktivierbaren
Folie eine Kaltverformung einhergeht.
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Ein
erfindungsgemäßer Stanzling weist ein vermindertes
Ausquetschverhalten durch die im Herstellungsprozess gebildete und/oder
eingefrorene Orientierung des thermoplastischen hitzeaktivierbaren
flächigen Haftmittels auf, das insbesondere in Form einer
Folie vorliegt. Im Prozess der Prelaminierung wird der Wärmeeintrag
so gering wie möglich gewählt, bevorzugt bei Raumtemperatur,
so dass die im Herstellverfahren, insbesondere durch die Verstreckung
eingebrachte Orientierung für den Bonding Schritt im Wesentlichen erhalten
bleibt. In dem Bondingschritt wird während der Verklebung
nun ein Teil der eingebrachten Wärme nicht nur für
die Verklebung absorbiert, sondern kann auch für eine Rückbildung
der Orientierung und/oder Schmelzvorgänge verbraucht werden.
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Der
erfindungsgemäße Stanzling weist ein vermindertes
Ausquetschverhalten durch die im Herstellprozess gebildeten und
eingefrorenen Orientierungen des thermoplastischen hitzeaktivierbaren
verstreckten, flächigen Haftmittels auf, die sich durch
die Temperaturerhöhung während des Verklebungsschrittes
zurückbilden, dies wirkt dem Ausquetschen und der Wärmeausdehnung
entgegen.
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Dadurch
behält der Stanzling während der Verklebung eine
verbesserte Formstabilität. Dies ist insbesondere bei der
Verklebung von sichtbaren Bauteilen, wie beispielsweise von Dekorelementen,
da ansonsten Klebemassenrückstände an ungewollten
Stellen sichtbar werden. Zudem kann mit den erfindungsgemäßen Stanzlingen
der hitzeaktivierbaren Folien mit einem verringerten Ausquetschverhalten
die Stanzlingform, insbesondere die Fläche größer
gewählt werden und auch die Geometrie der Stanzlinge verändert
werden, da weniger Platzbedarf für ungewollten Materialaustritt
zu berücksichtigen ist. Daher kann auch auf die bei diesen Systemen
häufig vorgesehene Unterbrechung innerhalb der Stanzlinge
oder auf konstruktive Lösungen an den Bauteilen, Fügeteilen
selbst verzichtet werden, die zur Aufnahme des ungewollten Klebeaustritts
vorgesehen sind.
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Hierdurch
wird es durch die erfindungsgemäßen verstreckten
thermoplastischen Haftmittel möglich nun auch sehr kleine
Bauteile zu verkleben. Dies war bislang mit Haftmassen, die ein
zu starkes Ausquetschverhalten zeigen nicht möglich, da
für diese Haftmassen der Stanzling zu klein wurde und eine
Verklebung daher nicht mehr durchgeführt werden konnte.
Als untere Grenze für die Stegbreite der Stanzlinge können
bevorzugt bis minimal 400 μm verwirklicht werden. Die Obergrenze
hängt vom Design und der Größe des Bauteils
ab und ist für die vorliegende Erfindung nicht nach oben
begrenzt.
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Das
Ausquetschverhalten des thermoplastischen hitzeaktivierbaren verstreckten,
flächigen Haftmittels, insbesondere in Form einer Folie,
wird über den Ausquetschtest bestimmt, der im experimentellen
Teil dargelegt wird. Nach diesem Test wird die Ausquetschrate unter
Standardbedingungen bestimmt.
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Durch
den Wärmeeintrag während des Bondingschrittes
kommt es neben einer Rückbildung der Orientierung (a) auch
zu einem Aufschmelzen der kristallinen Bereiche (b) und es kann
auch zu einer Phasenumwandlung des im thermoplastischen Film enthaltenen
Wassers (c) kommen. Das Wasser (c) kann infolge der eingebrachten
hohen Temperaturen als Wasserdampf auftreten und kann dann zu einer
Blasenbildung innerhalb des Films führen. Diese Blasenbildung
hat in der Regel einen deutlich negativen Einfluss auf die Festigkeit des
Kleberverbundes.
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Die
erfinderischen teilkristallinen thermoplastischen hitzeaktivierbaren
verstreckten, flächigen Haftmittel weisen aufgrund der
Verstreckung einen erhöhten kristallinen Anteil und/oder
einen erhöhten Anteil an orientierten Polymeren im Vergleich
zu entsprechend unbehandelten Haftmitteln auf. Diese erhöhte
Kristallinität und/oder erhöhte Orientierung der
Polymere geht mit einer verminderten Wassereinlagerung einher. Üblicherweise
wird Wasser in verstärktem Maße in amorphen Bereichen
der Polymere eingelagert. Dies geschieht in der Regel durch Adsorption
aus der Umgebungsluft. Die verstreckten Haftmittel weisen neben
den verbesserten Verklebungseigenschaften, wie verringertes Ausquetschverhalten
und/oder verminderte Blasenbildung durch verminderte Wasseraufnahme,
auch eine verbesserte Lagerstabilität auf, weil die reduzierte
Wasseraufnahme zu einer Verringerung der Abbaureaktionen, beispielsweise
durch Hydrolyse, im Polymer vermindert werden.
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Der
Abkühlschritt, Schritt 5, stellt einen optionalen Schritt
dar, der zur Optimierung der Verklebungsperformance dienen kann.
Zudem ermöglicht er ein einfacheres oder schnelleres Entfernen
der verklebten Bauteile. Zur Kühlung wird in der Regel
ein metallischer Presstempel verwendet, dessen Form analog zum Heizpressstempel
ist und kein Heizelement enthält, in der Regel wird der
Pressstempel nicht aktiv temperiert, insbesondere arbeitet er bei
Raumtemperatur. Alternativ kann der Pressstempel auch aktiv, beispielsweise durch
ein Kühlsystem, mittels Kühlmittel, wie Luft oder
Kühlflüssigkeiten, gekühlt werden. Dann
kann der Presstempel aktiv den Bauteilen Wärme entziehen.
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In
dem letzten Prozessschritt kann das verklebte Bauteil – der
Gesamtverbund – aus dem Formbauteil entfernt werden.
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Die
Heizpressstempel für die Prelaminierung und das Bonding
werden in einem Temperaturbereich von 60 bis 300°C betrieben,
je nach Temperaturstabilität der Bauteile sowie der Aktivierungs-
und/oder Schmelztemperatur des thermoplastischen hitzeaktivierbaren
verstreckten, flächigen Haftmittels, insbesondere als Folie. Übliche
Prozesszeiten belaufen sich auf 2.5 bis 15 sec pro Pressstempelschritt.
Weiterhin kann es auch erforderlich sein, den Druck zu variieren.
Durch sehr hohe Drücke kann die thermoplastische hitzeaktivierbare
Folie trotz der erfinderischen Eigenschaften vermehrt ausquetschen.
Geeignete Drücke belaufen sich insbesondere auf 1.5 bis
10 bar, berechnet auf die Verklebungsfläche. Auch hier
spielt die Stabilität der Materialien sowie das Fließverhalten
des thermoplastischen hitzeaktivierbaren Haftmittels, insbesondere
der Folie, einen großen Einfluss auf den jeweils zu wählenden
Druck. Dem Fachmann ist geläufig, wie er die jeweiligen
Prozessparameter, wie Zeit, Druck und/oder Temperatur auf die jeweils
verwendeten thermoplastischen Haftmittel und Bauteile abstimmt.
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1:
Zeigt schematisch das Testverfahren zur Überprüfung
der Verklebefestigkeit;
-
2:
Stellt schematisch den Test zur Messung der Verklebungsfestigkeit
dar.
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Nachfolgend
sind einige Beispiele zu Erläuterung der Erfindung angegeben,
ohne die Erfindung darauf zu beschränken.
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Beispiele
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I.) Testmethoden:
-
Verklebungsfestigkeit A)
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Die
Verklebungsfestigkeit wird mit einem Dynamischen Schertest bestimmt.
Die Verklebungsfläche beträgt 2 cm2.
Es wird eine 1.5 mm dicke Al-Platte mit einer Breite von 2 cm mit
einer Polycarbonat-Platte (PC-Platte) mit einer Breite von 2 cm
und einer Schichtdicke von 3 mm mittels einer erfindungsgemäßen
thermoplastischen hitzeaktivierbaren Folie verbunden. Die thermoplastische
hitzeaktivierbare Folie wurde sowohl im verreckten Zustand – verstrecktes,
flächiges Haftmittel – als auch im unverreckten
Zustand – unverstrecktes, flächiges Haftmittel – untersucht.
Alle Proben wurden nach der Beschichtung bzw. nach der Verreckung noch
einmal 14 d bei 23°C und 50% Luftfeuchtigkeit akklimatisiert.
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In
einem ersten Schritt wird eine 100 μm dicke thermoplastische
hitzeaktivierbare Folie mit Hilfe einer 110°C heißen
Heizplatte auf Aluminium laminiert. Anschließend wird die
Trennfolie abgezogen. Die Verklebung der Prüfkörper
wird in einer Heizpresse durchgeführt (vgl. 1),
wobei über das Metall 1, also die Aluminium-Seite
erhitzt wird. Die Hitzeaktivierung wird mit einem 150°C
heißen Heizpressstempel 4 bei einem Druck 5 von
5 bar und 5 s Verpressdauer durchgeführt.
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Nach
der Heißverklebung kann die Qualität der Verklebung,
wie das Auftreten von Blasen, durch das transparente Polycarbonat
beurteilt werden.
-
Anschließend
werden die Prüfmuster mit einer Zugprüfmaschine,
dargestellt in 2, mit 10 mm/min unter Anwendung
der langsam ansteigenden Kraft F, dargestellt in 2 mit
dem Bezugszeichen 0, auseinandergerissen. Die gemessene Einheit
wird in N/mm2 angegeben und ist die maximale
Kraft, die gemessen wird, um die Prüfkörper (Aluminium
und Polycarbonat) von einander zu trennen. Die Messung wird bei
23°C, 50% Luftfeuchtigkeit durchgeführt.
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Ausquetschverhalten B)
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Die
thermoplastische hitzeaktivierbare Folie wird als kreisrunder Stanzling
mit einem Durchmesser von 29.5 mm ausgestanzt. Die Folie ist sowohl
von der Oberseite als auch von der Unterseite mit einem silikonisierten
Glassine Liner abgedeckt. Anschließend wird dieser Verbund
in eine Heizpresse eingebracht und dann mit 75 N/cm
2 und
150°C Druck (Temperatur der Heizpresse, beidseitig beheizt)
für 10 Sekunden beaufschlagt. Durch die Aufbringung von
Druck quetscht der Thermoplast kreisförmig aus. Die Ausquetschrate
wird durch
bestimmt, wobei OR = Ausquetschrate,
Area
after = die Fläche des Thermoplasten
nach der Heizpresse und Area
initial die
Fläche des Thermoplasten vor der Heizpresse darstellt.
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Gemessen
werden jeweils als Ausquetschrate die Flächenänderungen
von Stanzlingen eines verstreckten Haftmittels als auch eines entsprechenden
aber unverstreckten Haftmittels.
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Wasseraufnahme C)
-
Die
thermoplastische hitzeaktivierbare Folie wird als kreisrunder Stanzling
mit einem Durchmesser von 50 mm ausgestanzt. Die Folie ist von der
Unterseite mit einem silikonisierten Glassine Liner abgedeckt. Anschließend
wird dieser Verbund in eine Klimakammer mit 60°C und 95%
Luftfeuchtigkeit eingebracht. Die Probe wird dort für 24
h belassen. Anschließend wird die Feuchtigkeitsaufnahme
gravimetrisch bestimmt. Es wird nach folgender Formel die Wasseraufnahme
bestimmt,
wobei WA = Wasseraufnahme,
Gew
after = das Gewicht der thermoplastischen
Folie nach der Feuchtigkeitsbehandlung und Gew
initial das
Gewicht der thermoplastischen Folie vor der Feuchtigkeitsbehandlung
darstellt.
-
Messung der Schmelzenthalpie D)
-
Die
Messung der Schmelzenthalpie erfolgte mit Hilfe der Dynamischen
Differenzkalorimetrie (DSC) an einem Mettler DSC 822. Die Heizrate
betrug 10°C/min und es wurde die erste Aufheizkurve im
Bereich von –100°C bis +250°C ausgewertet.
Die Probe wurde in einem gelochten 40 μl Aluminium Tiegel
eingewogen. Die Probeneinwaage betrug zwischen 10 und 15 mg. Für
die Schmelzenthalpie wird das Integral über den Schmelzpeak
gebildet und durch die Probeneinwaage dividiert. Die Schmelzenthalpie
wird somit in J/g angegeben. Die prozentualen Veränderungen
durch den Verstreckungsvorgang werden einfach durch die Messung der
Differenz der unverstreckten und der verstreckten Probe bestimmt.
Wie für Polymerproben üblich erstreckt sich der
Schmelzpeak über einen weiten Bereich. Ausgewertet wurde
jeweils der Bereich zwischen Onset- und der Offset-Temperatur. Dies
ist der Bereich, in dem die Abweichung der DSC-Kurve von der Basislinie
erfolgt.
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Beispiele:
-
Verstreckung der Proben
-
Ein
5 cm langer Streifen der thermoplastischen hitzeaktivierbaren Folie
wurde bei 23°C auf eine Länge von etwa 25 cm gereckt.
Der gleiche Vorgang wurde bei 105°C durchgeführt,
wobei der Film unmittelbar nach der Verstreckung schlagartig auf
Raumtemperatur zurückgekühlt wurde, um die Orientierung
zu fixieren. Das Reckverhältnis zwischen Ausgangslänge
und Längenänderung (L:ΔL) betrug somit
etwa 1:4. Nach der Verstreckung betrug die Filmdicke etwa 100 μm;
die Ausgangfilmdicke lag bei etwa 500 μm.
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Beispiel 1)
-
DynapolTM S1227 der Fa. Degussa wurde zwischen zwei
Lagen silikonisiertem Glassine-Trennpapier bei 140°C auf
100 μm ausgepresst. Der Schmelzbereich des Copolyesters
liegt zwischen 86°C und 109°C.
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Beispiel 2)
-
DynapolTM S1247 der Fa. Degussa wurde zwischen zwei
Lagen silikonisiertem Glassine-Trennpapier bei 140°C auf
100 μm ausgepresst. Der Schmelzbereich des Copolyesters
liegt zwischen 100°C und 135°C.
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Beispiel 3)
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GrilltexTM 1442E der Fa. Ems-Grilltech wurde zwischen
zwei Lagen silikonisiertem Glassine-Trennpapier bei 140°C
auf 100 μm ausgepresst. Der Schmelzbereich des Polymeres
liegt zwischen 93°C und 121°C.
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Ergebnisse
-
Beispiele
1, 2 und 3 sind Beispiele für Copolyester Folien, die als
hitzeaktivierbare Folie zur Verklebung von Metallteilen eingesetzt
werden können. Zunächst wurden die Folien in einer
Heizpresse aufgeschmolzen und auf eine Schichtdicke von 100 μm
gepresst. Durch den Verpressvorgang in der Schmelze und die langsame
Abkühlung treten keine Orientierungsphänomene
auf.
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Der
nachfolgende Reckvorgang wurde bei 23°C und 105°C
mit schlagartiger Abkühlung durchgeführt. Die
Proben wurden anschließend im unverreckten Zustand, und
in den verreckten Zuständen nach der Testmethode D untersucht.
Die Schichtdicke der untersuchten Folien betrug jeweils etwa 100 μm.
Dazu wurden die verstreckten Folien auf 500 μm extrudiert
und dann auf 100 μm verstreckt. Dadurch kommt es nicht
zum unerwünschten, sichtbaren Ausquetschen aus der Klebefuge.
Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 dargestellt. Tabelle 1:
| Beispiele | Testmethode
D unverreckt | Testmethode
D 1:4 verreckt/23°C | Testmethode
D 1:4 verreckt/105°C |
| 1 | 24,3
J/g | 43,0
J/g | 38,6
J/g |
| 2 | 8,1
J/g | 14,5
J/g | 12,7
J/g |
| 3 | 21,7
J/g | 39,4
J/g | 35,8
J/g |
-
Tabelle
1 belegt, dass die sich gewählten thermoplastischen hitzeaktivierbaren
Folien durch eine starke Verreckung orientieren lassen und der Anteil
und/oder die Größe der kristallinen Teilbereiche
ansteigt. Der Effekt ist bei der Kaltverstreckung bei 23°C
stärker ausgeprägt als bei der Verstreckung in
der Wärme (bei 105°C). Die Messwerte belegen,
dass eine Steigerung der Schmelzenthalpie um nahezu 100% möglich
ist.
-
In
einem weiteren Test wurde von allen Beispielen das Ausquetschverhalten
bestimmt, um den Effekt der Orientierung zu ermitteln. Hierfür
wurde nach Testmethode B vorgegangen. Die Ergebnisse sind in der
Tabelle 2 dargestellt. Tabelle 2:
| Beispiele | Testmethode
B unverreckt | Testmethode
B 1:4 verreckt/23°C | Testmethode
B 1:4 verreckt/105°C |
| 1 | 35,8% | 22,6% | 27,5% |
| 2 | 23,7% | 12,1% | 14,0% |
| 3 | 29,3% | 14,5% | 16,8% |
-
Der
Tabelle 2 kann entnommen werden, dass durch den Reckvorgang das
Ausquetschverhalten deutlich verbessert wird.
-
Weiterhin
sollte untersucht werden, wie die Wasseraufnahme durch den Reckvorgang
beeinflusst wird. Daher wurden die Beispiele 1–3 nach der
Testmethode C untersucht.
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Die
Ergebnisse sind in Tabelle 3 dargestellt. Tabelle 3:
| Beispiele | Testmethode
C unverreckt | Testmethode
C 1:4 verreckt/23°C | Testmethode
C 1:4 verreckt/105°C |
| 1 | 2,6% | 2,0% | 2,0% |
| 2 | 4,0% | 2,7% | 3,2% |
| 3 | 3,7% | 2,8% | 2,9% |
-
Die
Ergebnisse der Tabelle 3 belegen, dass sich durch die Reckung die
Wasseraufnahme der Copolyester verringert. Die gemessenen Werte
belegen, dass die Copolyester weniger Wasser, insbesondere durch die
Verringerung der amorphen Anteile, aufnehmen können. Somit
lassen sich solche Muster deutlich besser zur Verklebung einsetzen,
da hier während der Hitzeaktivierung weniger Blasen durch
Feuchtigkeit auftreten und somit eine homogenere Verklebung erreicht
wird.
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Letztendlich
wurde der Einfluss der Verreckung auch noch auf das Verklebungsvermögen
untersucht. Hierfür wurde die Testmethode A durchgeführt.
Die Ergebnisse sind in Tabelle 4 dargestellt. Tabelle 4:
| Beispiele | Testmethode
A unverreckt | Testmethode
A 1:4 verreckt/23°C | Testmethode
A 1:4 verreckt/105°C |
| 1 | 6,7
N/mm2 | 6,3
N/mm2 | 6,5
N/mm2 |
| 2 | 8,6
N/mm2 | 8,8
N/mm2 | 8,5
N/mm2 |
| 3 | 7,4
N/mm2 | 7,0
N/mm2 | 7,5
N/mm2 |
-
Tabelle
4 kann entnommen werden, dass die Verklebungsfestigkeit kaum beeinflusst
wird. Die gemessenen Werte liegen im Rahmen der Messschwankungen
der Prüfmethode. Somit lassen sich Eigenschaftsverbesserungen
durch den Verreckungsvorgang erreichen bei gleichbleibenden klebtechnischen
Eigenschaften. Die Beurteilung der Anzahl der Blasen in der Verklebungsfläche
ergab, dass die unverreckten Beispiele 1 bis 3 deutlich mehr Blasen
in der Verklebungsfläche aufwiesen als die im Vergleich
ebenfalls getesteten verreckten Beispiele.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- - „Handbook
of Pressure Sensitive Adhesive Technology” von Donatas
Satas (van Nostrand, 1989) [0032]
