DE102014216641A1 - Klebstoff und Verbundwerkstück daraus - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Klebstoff, insbesondere einen zur abstandsminimierten Verklebung von fein strukturierten Oberflächen. Die Erfindung nutzt erstmals einen Kleber in Pulverform zur Verklebung zweier miniaturisierter Werkstücke, wobei vorgesehen ist, dass gleichzeitig mit dem Verkleben noch die Einbettung einer Spule und/oder eines Metalldrahtes und/oder eines Tags in die Klebefuge der Werkstücke erfolgt.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Klebstoff, insbesondere einen zur abstandsminimierten Verklebung von fein strukturierten Oberflächen.
  • Bekannt sind in unvernetztem Zustand flüssige Kleber, die aufgebracht und dann zum Verkleben vernetzt werden.
  • Zur Verklebung besonders fein strukturierter Oberflächen gibt es bislang keine Lösung zum Einbringen von Klebstoff in feine Mikrostrukturen, da die unvernetzten Klebstoffe oftmals zu dickflüssig sind, um feine Strukturen zu befüllen.
  • Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, einen Kleber anzugeben, der feinste Strukturen und/oder offene Poren auf der Oberfläche der zu verklebenden Werkstücke auffüllt.
  • Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der vorliegenden Erfindung, wie er in der Beschreibung, dem Beispiel und den Ansprüchen offenbart ist, gelöst.
  • Demnach ist Gegenstand der vorliegenden Erfindung ein Klebstoff zum Verkleben zweier Werkstücke, ein Epoxidharz mit einem Schmelzpunkt von über 25°C und eine Härterkomponente umfassend, wobei der Klebstoff als Pulver auf die zu verklebenden Oberflächen aufgebracht wird und zum Verkleben der Werkstücke so aufgeschmolzen wird, dass er feinste Strukturen und/oder offene Poren auf der Oberfläche der zu verklebenden Werkstücke befüllt.
  • Nach einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist das Epoxidharz kettenverlängert, so dass es beispielsweise eine Molmasse im Bereich von 4000 g/mol bis 20000 g/mol hat.
  • Nach einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung hat das Epoxidharz vor dem Aushärtungsschritt eine Glasübergangstemperatur (Tg) im Bereich von 40°C bis 70°C bevorzugt 50°C.
  • Nach einer vorteilhaften Ausführungsform umfasst der Kleber auch einen mineralischen Füllstoff. Der Füllstoff kann im Kleber in einer Menge von 30 bis 70 Gew% enthalten sein
  • Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung umfasst der Kleber ein Trennmittel zur Erleichterung der Pulverisierung. Dieses Trennmittel kann im Kleber in einer Menge von 0,2 bis 5 Gew% enthalten sein. Derartige Trennmittel sind beispielsweise Talkum, einem auf Schichtsilikat basierende Mittel, sowie pyrogene Kieselsäure.
  • Nach einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist der Härter ein Cyanamid-Härter, beispielsweise ein Dicyanamidhärter. Der Härter kann beispielsweise als Gemisch mehrerer Verbindungen vorliegen.
  • Zur Herstellung des Klebers wird das Epoxidharz unter Wärmezufuhr mit dem Härter und gegebenenfalls weiteren Komponenten des Klebers vermischt und homogenisiert. Die homogene Mischung wird abgekühlt und beispielsweise bei Raumtemperatur zermahlen.
  • Zur Herstellung des Verbundwerkstückes wird der Kleber in Form des feinen Pulvers auf der Oberfläche der zu verklebenden Werkstücke aufgebracht und der Verbund soweit erhitzt, dass der Kleber dünnflüssig wird. Dann verteilt sich der Kleber in den feinen Strukturen oder offenen Poren auf der Oberfläche der zu verklebenden Werkstücke.
  • Die Aushärtung des Klebstoffes und Herstellung des fertig verklebten Verbundwerkstückes erfolgt durch Erreichen und/oder Überschreiten der Aushärtungstemperatur.
  • Beispielsweise kann mit dem Kleber auch die Einbettung von Drähten, Spulen etc. erfolgen, da das zur Herstellung des Verbundwerkstückes eingesetzte feine Pulver die Spule oder den Draht umgibt und bei der Verklebung bei höherer Temperatur einbettet.
  • Beispielsweise kann der hier offenbarte Kleber zur Verklebung eines Gehäuses mit einem Tag, beispielsweise mit einem RFID Tag und einem Deckel eingesetzt werden.
  • Insbesondere dient der Klebstoff auch zur Verklebung von Sensoren.
  • Beispielsweise kann der hier offenbarte Kleber auch zur Verklebung einer Metallspule eingesetzt werden. Beispiel:
    Komponenten Hersteller Gewichtsanteile Masse in g
    Epilox® A50-02 Tg von ca.50°C Festharz; Advancement product LEUNA-Harze GmbH 96,8 14,52
    Dyhard® D50EP Härter Dicyandiamid AlzChem GmbH 3 0,45
    Dyhard® PI Optional: Dicyandiamid AlzChem GmbH 0,2 0,03
    Al2O3 Füllstoff 66,6 9,99
    Micro Talc IT Extra AW Mondo Minerals BV 5 0,75
  • Die oben angegebene Mischung ergibt 15 g des Klebstoffs.
  • Zur Herstellung des Klebers in Form des feinen Pulvers werden zunächst alle Komponenten außer dem Härter Dyhard® PI in einem Aluminiumschälchen auf einer Heizplatte bei T = 40°C (Homogenisierungsschritt) mit einem Spatel homogen vermischt. Anschließend wird der Härter hinzugegeben und die Formulierung erneut homogenisiert. Nach der Homogenisierung wird bei Raumtemperatur abgekühlt, wobei das System nach wenigen Minuten aushärtet. Nun wird der Ansatz in einem Mörser zu feinkörnigem Pulver zermahlen.
  • Zur Herstellung des Verbundwerkstückes wird auf die beiden zu verklebenden Oberflächen, gegebenenfalls noch mit einem dritten Werkstück, das in einer der zu verklebenden Oberflächen eingebettet werden kann, das Pulver aufgestreut und eingefüllt.
  • Dann werden die Oberflächen so aufeinandergelegt, wie sie im fertigen Verbund liegen. Dann wird auf eine deutlich höhere Temperatur, als sie beim Herstellen der pulverisierten Klebermischung eingesetzt wurde, erhitzt (Verklebungsschritt). Dabei verflüssigt sich das Pulver zunächst, so dass alle Kavitäten befüllt werden und härtet dann aus. Beispielsweise werden dabei Temperaturen von über 100°C, insbesondere beispielsweise 120°C angewendet.
  • Beispielsweise kann so ein Verbundwerkstück aus drei Komponenten Decke, RFID-TAG (Spule aus Metalldraht) und Gehäusetopf erzeugt werden.
  • Die Nutzung der reversiblen Zustandsänderungen Fest/Flüssig im unteren Temperaturbereich ermöglicht dabei die Automatenbestückbarkeit des Klebstoffes als Feststoff und anschließendes Fixieren auf dem Deckel durch Erwärmung auf Verflüssigungstemperatur.
  • Beispielsweise wird so die Montage eines RFID-Tags auf kleinstem Abstand zum Deckel ermöglicht. Gleichzeitig erfolgt eine chemisch-mechanisch beständige Abdichtung der Gehäuseteile beim Verklebungsschritt. Die Aushärtung des Klebstoffes und damit unlösbare Verbindung der beiden Werkstücke, gegebenenfalls mit der eingebetteten Spule und/oder dem eingebetteten Tag erfolgt anschließend beim Überschreiten der Aushärtungstemperatur.
  • Die Erfindung nutzt erstmals einen Kleber in Pulverform zur Verklebung zweier miniaturisierter Werkstücke, wobei vorgesehen ist, dass gleichzeitig mit dem Verkleben noch die Einbettung einer Spule und/oder eines Metalldrahtes und/oder eines Tags in die Klebefuge der Werkstücke erfolgt.

Claims (7)

  1. Klebstoff zum Verkleben zweier Werkstücke, ein Epoxidharz mit einem Schmelzpunkt von über 25°C und eine Härterkomponente umfassend, wobei der Klebstoff als Pulver auf die zu verklebenden Oberflächen aufgebracht wird und zum Verkleben der Werkstücke so aufgeschmolzen wird, dass er feinste Strukturen und/oder offene Poren auf der Oberfläche der zu verklebenden Werkstücke befüllt.
  2. Klebstoff nach Anspruch 1, wobei das Epoxidharz kettenverlängert ist, insbesondere dass es eine Molmasse im Bereich von 4000 g/mol bis 20 000 g/mol hat.
  3. Klebstoff nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei der Kleber einen mineralischen Füllstoff umfasst.
  4. Klebstoff nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Kleber ein Trennmittel, insbesondere eines auf der Basis von Talkum, umfasst.
  5. Verfahren zur Herstellung eines Verbundwerkstückes durch Verkleben zweier Werkstücke folgende Verfahrensschritte umfassend: – Homogenisierung des Klebers unter Wärmezufuhr – Abkühlen und Pulverisieren des Klebers – Aufbringen des Klebers auf die zu verklebenden Oberflächen und – Verkleben der Werkstücke bei oder oberhalb der Aushärtungstemperatur des Klebers.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem gleichzeitig mit der Aufbringung und Verklebung der Werkstücke die Einbettung eines dritten zu verklebenden Werkstückes erfolgt.
  7. Verwendung des Klebers nach einem der Ansprüche 1 bis 4 und/oder des Verfahrens nach einem der Ansprüche 5 oder 6 zur Verklebung eines Sensors.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2800306A1 (de) * 1977-01-07 1978-07-13 Ciba Geigy Ag Lagerstabiler, schnell haertbarer epoxidharzklebstoff

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2800306A1 (de) * 1977-01-07 1978-07-13 Ciba Geigy Ag Lagerstabiler, schnell haertbarer epoxidharzklebstoff

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