DE102020108236A1 - Method for joining two parts to be joined - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Fügen zweier Fügeteile, bei dem die Fügeteile mittels eines zwischen den Fügeteilen vorgesehenen Klebwerkstoffes klebend miteinander verbunden werden, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:- Bereitstellen eines ersten Fügeteils und wenigstens eines zweiten Fügeteils sowie wenigstens eines Klebwerkstoffes mit mindestens einem offenporigen Entlüftungstextil;- Einbringen des Klebwerkstoffes zusammen mit dem offenporigen Entlüftungstextil zwischen den Fügeteilen in einer vorgegebenen Fügezone, so dass das Entlüftungstextil mit einer ersten Flächenseite das jeweilige Fügeteil berührt;- Erstellen eines Vakuumaufbaus derart, dass zumindest die Fügezone mit dem offenporigen Entlüftungstextil unter dem Vakuumaufbau vakuumdicht verschlossen wird;- Evakuieren der Fügezone unter dem Vakuumaufbau einschließlich des offenporigen Entlüftungstextils mittels einer Vakuumpumpe; und- Durchführen eines Aushärteprozesses zum Aushärten des zwischen den Fügeteilen eingebrachten Klebwerkstoffes.The invention relates to a method for joining two parts to be joined, in which the parts to be joined are adhesively connected to one another by means of an adhesive material provided between the parts, the method comprising the following steps: providing a first part and at least one second part and at least one adhesive material with at least an open-pored ventilation textile; - introduction of the adhesive material together with the open-pored ventilation textile between the parts to be joined in a predetermined joining zone so that the first surface side of the ventilation textile touches the respective joining part; - creating a vacuum build-up in such a way that at least the joining zone with the open-pored ventilation textile below Vacuum build-up is closed vacuum-tight; - evacuation of the joining zone under the vacuum build-up including the open-pored ventilation textile by means of a vacuum pump; and performing a hardening process for hardening the adhesive material introduced between the parts to be joined.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Fügen zweier Fügeteile, bei dem die Fügeteile mittels eines zwischen den Fügeteilen vorgesehenen Klebwerkstoffes klebend miteinander verbunden werden. Die Erfindung betrifft ebenso einen Filmklebstoff hierzu.The present invention relates to a method for joining two parts to be joined, in which the parts to be joined are adhesively connected to one another by means of an adhesive material provided between the parts to be joined. The invention also relates to a film adhesive for this purpose.
Aufgrund der gewichtsspezifischen Festigkeit und Steifigkeit sind Faserverbundwerkstoffe bei der Herstellung von jedweden Bauteilen kaum mehr wegzudenken. Faserverbundwerkstoffe bestehen dabei hauptsächlich aus zwei wesentlichen Bestandteilen, nämlich zum einen aus einem Fasermaterial und zum anderen aus einem das Fasermaterial einbettenden Matrixmaterial. Hierneben können derartige Faserverbundwerkstoffe noch andere Bestandteile aufweisen, die anwendungsspezifisch sein können. Bei der Herstellung von Faserverbundbauteilen aus einem Faserverbundwerkstoff wird dabei in der Regel das Fasermaterial in die entsprechende spätere Bauteilform gebracht und dann dass das Fasermaterial einbettende Matrixmaterial ausgehärtet. Das Aushärten geschieht in den allermeisten Fällen durch Temperatur- und ggf. Druckbeaufschlagung. Durch das Aushärten werden die lasttragenden Fasern des Fasermaterials in ihre vorbestimmte Richtung gezwungen und bilden zusammen mit dem ausgehärteten Matrixmaterial eine integrale Einheit zur Lastabtragung.Due to the weight-specific strength and rigidity, fiber composite materials have become indispensable in the manufacture of any component. Fiber composite materials mainly consist of two essential components, namely on the one hand a fiber material and on the other hand a matrix material that embeds the fiber material. In addition, such fiber composite materials can also have other components that can be application-specific. In the production of fiber composite components from a fiber composite material, the fiber material is usually brought into the corresponding later component shape and then the matrix material embedding the fiber material is cured. In the vast majority of cases, hardening takes place through the application of temperature and, if necessary, pressure. As a result of the hardening, the load-bearing fibers of the fiber material are forced in their predetermined direction and, together with the hardened matrix material, form an integral unit for load transfer.
Nicht nur bei der Herstellung komplexer Faserverbundbauteile stellt das Kleben ein Fügeverfahren mit besonderem Leichtbaupotential dar. Mit Hilfe einer Klebverbindung werden dabei zwei Bauteile an ihren jeweiligen Fügeflächen mittels Kohäsion und/oder Adhäsion fest und in der Regel nicht lösbar miteinander verbunden, wobei auf weitergehende mechanische Befestigungselemente nur dann verzichtet werden kann, wenn das Versagen der hergestellten Klebverbindung für das Betreiben der jeweiligen zugrunde gelegten technischen Einrichtung unerheblich ist. Die Validierung der Festigkeit und Dauerhaftigkeit hergestellter Klebverbindungen stellt dabei ein Kernproblem von Klebetechniken dar, da falsche oder unzureichende Oberflächenbehandlungen, überlagerte oder unsachgemäß prozessierte Klebstoffe sowie Kontaminationen die Klebfestigkeit stark herabsetzen können. Gerade im Bereich der Luftfahrt bei der Herstellung von Luftfahrzeugen insbesondere aus einem Faserverbundwerkstoff, bei dem auch Strukturbauteile mittels Klebverbindungen aus Faserverbundbauteilen hergestellt werden, ist es essentiell notwendig, dass die Klebverbindungen eine Festigkeit und Dauerhaftigkeit aufweist, da im Schadensfall einer derartigen Klebverbindung ein sicherer Flugbetrieb nicht mehr gewährleistet werden kann.Gluing is a joining process with particular lightweight construction potential, and not only in the production of complex fiber composite components. With the help of an adhesive bond, two components are firmly and usually non-detachably connected to one another at their respective joining surfaces, with additional mechanical fastening elements can only be waived if the failure of the bonded joint is irrelevant for the operation of the technical equipment on which it is based. The validation of the strength and durability of glued joints produced represents a core problem of gluing techniques, since incorrect or inadequate surface treatments, overlaid or improperly processed adhesives and contamination can greatly reduce the adhesive strength. Especially in the field of aviation in the manufacture of aircraft, especially from a fiber composite material, in which structural components are also manufactured from fiber composite components by means of adhesive bonds, it is essential that the adhesive bonds have strength and durability, since safe flight operations are not possible in the event of damage to such an adhesive bond more can be guaranteed.
Aus der
Aus der
Zur Herstellung von Faserverbundbauteilen und den Klebverbindungen in der Luftfahrt kommen derzeit überwiegend duromere Matrixsysteme zum Einsatz, welche in der Regel bei erhöhten Temperaturen ausgehärtet werden müssen. Während dieses Prozessschrittes wird das Bauteil mittels eines Vakuumaufbaus von der Atmosphäre abgeschirmt und häufig zusätzlich mit einem hohen Druck (beispielsweise mittels eines Autoklaven) beaufschlagt. Der große Überdruck führt zu einer starken Kompaktierung der Faserlagen bzw. einer zwischen zwei Fügeteilen eingebrachten Klebschicht bzw. Klebwerkstoffen und komprimiert eingeschlossene Luftblasen.For the production of fiber composite components and adhesive connections in aviation, thermoset matrix systems are currently predominantly used, which usually have to be cured at elevated temperatures. During this process step, the component is shielded from the atmosphere by means of a vacuum build-up and often also subjected to high pressure (for example by means of an autoclave). The large overpressure leads to a strong compaction of the fiber layers or an adhesive layer or adhesive materials introduced between two parts to be joined and compressed air bubbles.
In einigen Anwendungsfällen ist der Einsatz von zusätzlichem Druck jedoch nicht möglich oder unerwünscht. In diesen Applikationen wird das Bauteil während der Aushärtung des Matrixmaterial nur mit einem Vakuum beaufschlagt, sodass der auf das Bauteil wirkende Druck lediglich dem Umgebungsdruck (1 bar) entspricht. In diesen Anwendungsfällen kommt es häufig zu Porositäten in den Bauteilen bzw. der Klebefuge.In some applications, however, the use of additional pressure is either not possible or undesirable. In these applications, the component is only subjected to a vacuum during the hardening of the matrix material, so that the pressure acting on the component only corresponds to the ambient pressure (1 bar). In these use cases there are often porosities in the components or the adhesive joint.
Ursächlich für das Auftreten der Porositäten sind Lufteinschlüsse in dem Matrixsystem bzw. dem Klebstoff, welcher während des Imprägnierungs- oder Laminierungsvorgangs eingebracht werden. Einerseits können die eingeschlossenen Luftblasen während des Aushärteprozesses durch den geringen Druck von einem Bar nicht ausreichend komprimiert werden. Andererseits findet durch das Anlegen des Vakuums an das bei erhöhter Temperatur flüssige Harz ein Harzfluss und damit einhergehend eine Expansion vorhandener Lufteinschlüsse statt, sodass die Poren noch größer werden. Beim Einsatz von vorkonfektionierten Klebwerkstoffen, wie z.B. Filmklebstoffen, entstehen häufig Lufteinschlüsse durch den Laminierprozess an sich. Bei diesem Prozess werden die getränkten Lagen schichtweise aufgebracht, wobei große Luftblasen durch Walzen oder Andrücken entfernt werden sollen. Häufig können jedoch nicht alle Lufteinschlüsse entfernt werden und werden dabei durch das Andrücken weiter eingeschlossen.The cause of the occurrence of the porosities are air inclusions in the matrix system or the adhesive which is introduced during the impregnation or lamination process. On the one hand, the trapped air bubbles cannot be sufficiently compressed during the curing process due to the low pressure of a bar. On the other hand, when the vacuum is applied to the resin, which is liquid at an elevated temperature, there is a flow of resin and the associated expansion of existing air pockets, so that the pores become even larger. When using prefabricated adhesive materials, such as film adhesives, air pockets are often created by the lamination process itself. In this process, the impregnated layers are applied in layers, with large air bubbles being removed by rolling or pressing. Frequently, however, not all air pockets can be removed and are thereby further enclosed by the pressure.
Nach dem späteren Aushärten entstehen so in der Klebefuge bzw. in der Klebenaht innerhalb des ausgehärteten Klebwerkstoffes Hohlräume, welche die Stabilität und Festigkeit der Klebverbindung beeinträchtigen. Sollen insbesondere strukturkritische Bauteile im Bereich der Luft- und Raumfahrt klebend miteinander gefügt werden, so ist eine Herabsetzung der strukturmechanischen Eigenschaften zur vermeiden. Derzeit kann jedoch insbesondere bei der Verwendung von vorkonfektionierten Klebwerkstoffen, wie beispielsweise Filmklebstoffen, nicht prozesssicher gewährleistet werden, dass beim Einbringen des Filmklebstoffes Lufteinschlüsse prozesssicher verhindert werden können.After the later curing, cavities are created in the adhesive joint or in the adhesive seam within the cured adhesive material, which impair the stability and strength of the adhesive connection. If, in particular, structural-critical components in the aerospace sector are to be adhesively joined to one another, a reduction in the structural-mechanical properties must be avoided. At present, however, particularly when using prefabricated adhesive materials, such as film adhesives, it cannot be guaranteed in a process-reliable manner that air inclusions can be reliably prevented when the film adhesive is introduced.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein verbessertes Verfahren zum Fügen zweier Fügeteile, insbesondere zweier Fügeteile aus einem Faserverbundwerkstoff, anzugeben, bei dem prozesssicher die Bildung von strukturschwächenden Hohlräumen innerhalb der Klebeverbindung aufgrund von Lufteinschlüssen verhindert werden kann.It is therefore the object of the present invention to provide an improved method for joining two parts to be joined, in particular two parts to be joined from a fiber composite material, in which the formation of structure-weakening cavities within the adhesive connection due to air inclusions can be reliably prevented.
Die Aufgabe wird mit dem Verfahren gemäß Anspruch 1 erfindungsgemäß gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung finden sich in den entsprechenden Unteransprüchen.The object is achieved according to the invention with the method according to claim 1. Advantageous refinements of the invention can be found in the corresponding subclaims.
Gemäß Anspruch 1 wird ein Verfahren zum Fügen zweier Fügeteile vorgeschlagen, bei dem die Fügeteile mittels eines zwischen den Fügeteilen vorgesehenen Klebwerkstoffes klebend miteinander verbunden (gefügt) werden sollen. Bei den beiden Fügeteilen kann es sich beispielsweise um Faserverbundbauteile handeln, die aus einem Faserverbundwerkstoff gebildet sind, wobei die Faserverbundbauteile in einem bereits ausgehärteten Zustand vorliegen können. Denkbar ist selbstverständlich auch, dass eines der beiden Fügeteile oder beide Fügeteile noch nicht ausgehärtet sind, d.h. dass das Fasermaterial einbettende Matrixmaterial ist noch nicht vollständig polymerisiert.According to claim 1, a method for joining two parts to be joined is proposed in which the parts to be joined are to be adhesively connected (joined) to one another by means of an adhesive material provided between the parts to be joined. The two parts to be joined can be, for example, fiber composite components that are formed from a fiber composite material, wherein the fiber composite components can be in an already cured state. It is of course also conceivable that one of the two parts to be joined or both parts to be joined have not yet hardened, i.e. that the matrix material embedding the fiber material has not yet fully polymerized.
Zunächst werden die beiden Fügeteile entsprechend bereitgestellt. Selbiges gilt auch für den zur Anwendung vorgesehenen Klebwerkstoff. Hierbei kann es sich beispielsweise um ein Matrixmaterial handeln, welches auch zur Herstellung von Faserverbundbauteilen verwendet wird. Es kann sich hierbei insbesondere um jenes Matrixmaterial handeln, aus dem auch die Fügeteile gebildet wurden, sofern sie aus einem Faserverbundwerkstoff hergestellt sind. Demzufolge kann es sich bei dem Klebwerkstoff um ein Matrixmaterial eines Faserverbundwerkstoffes handeln. Bei den verwendeten Klebwerkstoffen kann es sich beispielsweise um thermoplastische oder duroplastische Klebwerkstoffe handeln.First, the two parts to be joined are provided accordingly. The same applies to the adhesive material intended for use. This can be a matrix material, for example, which is also used to manufacture fiber composite components. This can in particular be the matrix material from which the parts to be joined were also formed, provided they are made from a fiber composite material. Accordingly, the adhesive material can be a matrix material of a fiber composite material. The adhesive materials used can be, for example, thermoplastic or thermosetting adhesive materials.
Der Klebwerkstoff wird dabei derart bereitgestellt, dass der Klebwerkstoff mindestens ein offenporiges Entlüftungstextil hat. Das offenporige Entlüftungstextil ist dabei integraler Bestandteil des Klebwerkstoffes. Der Klebwerkstoff und das offenporige Entlüftungstextil werden dabei als eine gemeinsame, integrale Einheit bereitgestellt. Das offenporige Entlüftungstextil ist dabei mit dem Klebwerkstoff zumindest teilweise getränkt bzw. kontaktiert.The adhesive material is provided in such a way that the adhesive material has at least one open-pored ventilation textile. The open-pored ventilation textile is an integral part of the adhesive material. The adhesive material and the open-pored ventilation textile are provided as a common, integral unit. The open-pored ventilation textile is at least partially soaked or contacted with the adhesive material.
Anschließend wird der bereitgestellte Klebwerkstoff zusammen mit dem offenporigen Entlüftungstextil zwischen den Fügeteilen in eine vorgegebene Fügezone eingebracht. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass der bereitgestellte Klebwerkstoff flächig auf einer Fügefläche eines der beiden Fügeteile aufgetragen und anschließend dann der aufgetragene Klebwerkstoff mit der Fügefläche des jeweiligen anderen Fügeteils in Kontakt gebracht wird. Nach diesem Einbringen des Klebwerkstoffes in die jeweilige Fügezone liegt somit der verwendete Klebwerkstoff zwischen den beiden Fügeteilen in der vorgesehenen Fügezone vor und soll die beiden Fügeteile durch Aushärten des Klebstoffes in der vorgesehenen Fügezone miteinander klebend verbinden.The adhesive material provided is then introduced into a predetermined joining zone together with the open-pored ventilation textile between the parts to be joined. This can be done, for example, in that the adhesive material provided is applied flatly on a joining surface of one of the two joining parts and then the applied adhesive material is brought into contact with the joining surface of the respective other joining part. After this introduction of the adhesive material into the respective joining zone, the adhesive material used is thus present between the two joining parts in the intended joining zone and is intended to bond the two joining parts together by curing the adhesive in the intended joining zone.
Erfindungsgemäß ist dabei vorgesehen, dass das mindestens eine offenporige Entlüftungstextil, das integraler Bestandteil des Klebwerkstoffes ist, mit einer ersten Flächenseite das jeweilige Fügeteil an seiner Fügefläche berührt bzw. kontaktiert. Die gegenüberliegende zweite Flächenseite des offenporigen Entlüftungstextils ist dabei mit dem Klebwerkstoff benetzt bzw. kontaktiert.According to the invention, it is provided that the at least one open-pored ventilation textile, which is an integral part of the adhesive material, touches or comes into contact with the respective joining part on its joining surface with a first surface side. The opposite, second surface side of the open-pored ventilation textile is wetted or contacted with the adhesive material.
Die Fügezone und damit insbesondere das mindestens eine offenporige Entlüftungstextil wird nun unter einem Vakuumaufbau vakuumdicht verschlossen. An einer Stelle des Vakuumaufbaus befindet sich dabei ein Anschluss für eine Vakuumpumpe, um den unter dem Vakuumaufbau eingeschlossenen Teil, insbesondere die Fügezone, evakuieren zu können. Zwischen dem offenporigen Entlüftungstextil unter dem Vakuumaufbau und dem Anschluss für die Vakuumpumpe befindet sich dabei eine Vakuumbrücke, die verhindert, dass durch das Evakuieren des Vakuumaufbaus die Vakuumabdeckung (bspw. eine Vakuumfolie) so angedrückt wird, dass das offenporige Entlüftungstextil nicht mehr weiter evakuiert werden kann und somit innerhalb des offenporigen Entlüftungstextils weitere Lufteinschlüsse vorhanden sind. Demzufolge wird der Vakuumaufbau derart hergestellt, dass unter dem Vakuumaufbau zwischen einem Anschluss einer Vakuumpumpe und dem mindestens einen offenporigen Entlüftungstextils eine Vakuumbrücke entsteht, die fortwährend ein Evakuieren des Entlüftungstextils mittels der Vakuumpumpe ermöglicht. Eine solche Vakuumbrücke kann bspw. ein dünner, nicht eindrückbarer Schlauch oder Rohr sein. Eine solche Vakuumbrücke kann aber auch durch ein oder mehrere Textillagen eines Entlüftungstextils gebildet werden. Es können aber auch Fließhilfen oder Abreißgewebe verwendet werden, da zwischen einzelnen Gewebefilamenten (mit rundem Querschnitt) immer Kanäle verbleiben, über welche eine Vakuumbrücke sichergestellt werden kann.The joining zone and thus in particular the at least one open-pored ventilation textile is now closed vacuum-tight under a vacuum build-up. At one point of the vacuum build-up there is a connection for a vacuum pump in order to be able to evacuate the part enclosed under the vacuum build-up, in particular the joining zone. There is a vacuum bridge between the open-pored ventilation textile under the vacuum build-up and the connection for the vacuum pump, which prevents the vacuum cover (e.g. a vacuum film) from being pressed on by evacuating the vacuum build-up in such a way that the open-pored ventilation textile can no longer be evacuated and thus further air inclusions are present within the open-pored ventilation textile. Accordingly, the vacuum build-up is produced in such a way that a vacuum bridge is created under the vacuum build-up between a connection of a vacuum pump and the at least one open-pored ventilation textile, which enables the ventilation textile to be continuously evacuated by means of the vacuum pump. Such a vacuum bridge can, for example, be a thin, non-compressible hose or pipe. Such a vacuum bridge can, however, also be formed by one or more textile layers of a ventilation textile. However, flow aids or tear-off fabrics can also be used, since channels always remain between individual fabric filaments (with a round cross-section) through which a vacuum bridge can be ensured.
Anschließend wird die Fügezone und insbesondere das mindestens eine offenporige Entlüftungstextil mittels der angeschlossenen Vakuumpumpe evakuiert. Hierdurch wird zwischen der ersten Flächenseite des jeweiligen Fügeteils und dem Klebwerkstoff, wo sich das offenporige Entlüftungstextil befindet, ein Vakuum eingestellt, so dass beim späteren Aushärten des Klebwerkstoffes keine Lufteinschlüsse entstehen können.The joining zone and in particular the at least one open-pored ventilation textile are then evacuated by means of the connected vacuum pump. As a result, a vacuum is set between the first surface side of the respective joining part and the adhesive material, where the open-pored ventilation textile is located, so that no air inclusions can arise when the adhesive material later hardens.
Der Vakuumaufbau kann dabei so realisiert sein, dass er entweder gegenüber einem Formwerkzeug abdichtet, wodurch beide Fügeteile vollständig unter dem Vakuumaufbau eingeschlossen werden. Denkbar ist aber auch, dass der Vakuumaufbau gegenüber einem der beiden Fügeteile abgedichtet wird, so dass zumindest das jeweils andere Fügeteil vollständig unter dem Vakuumaufbau eingeschlossen wird, was meist dann vorteilhaft ist, wenn das erste Fügeteil gegenüber dem zweiten Fügeteil wesentlich größer ist.The vacuum build-up can be implemented in such a way that it either seals against a molding tool, as a result of which both parts to be joined are completely enclosed under the vacuum build-up. It is also conceivable that the vacuum build-up is sealed against one of the two parts to be joined, so that at least the other part is completely enclosed under the vacuum build-up, which is usually advantageous when the first part is much larger than the second part.
Der zwischen den Fügeteilen eingebrachte Klebwerkstoff wird zusammen mit dem offenporigen Entlüftungstextil in einem Aushärteprozess ausgehärtet.The adhesive material inserted between the parts to be joined is cured together with the open-pored ventilation textile in a curing process.
Durch das Vorsehen eines offenporigen Entlüftungstextils zwischen der Fügefläche eines der Fügeteile und dem für die klebende Verbindung vorgesehenen Klebwerkstoffes kann erreicht werden, dass beim Evakuieren der Fügezone zwischen dem Klebwerkstoff und der Fügefläche des Fügeteils eingeschlossene Lufteinschlüsse evakuiert werden, wodurch Einschlüsse von Luftblasen verhindert werden. Somit ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren zum Fügen zweier Fügeteile die Herstellung nicht poröser Klebungen bei der Aushärtung insbesondere ohne zusätzlicher Druckbeaufschlagung.By providing an open-pore ventilation textile between the joining surface of one of the joining parts and the adhesive material provided for the adhesive connection, it can be achieved that when the joining zone is evacuated between the adhesive material and the joining surface of the joining part, trapped air inclusions are evacuated, thereby preventing inclusions of air bubbles. Thus, the method according to the invention for joining two parts to be joined enables the production of non-porous bonds during curing, in particular without the additional application of pressure.
Bei dem Aushärten des Klebwerkstoffes wird das offenporige Entlüftungstextil vor dem vollständigen Aushärten des Klebwerkstoffes in diesen hineingedrückt, so dass eine vollständige Kontaktierung des Klebwerkstoffes mit der jeweiligen Fügefläche realisiert werden kann. Da das Entlüftungstextil insbesondere vollständig evakuiert ist, können die durch das offenporige Entlüftungstextil gebildeten, aber evakuierten Hohlräume vollständig ohne Einschluss von Luft durch den Klebwerkstoff besetzt werden.When the adhesive material cures, the open-pore ventilation textile is pressed into the adhesive material before it has completely cured, so that complete contact between the adhesive material and the respective joining surface can be achieved. Since the ventilation textile is in particular completely evacuated, the evacuated cavities formed by the open-pored ventilation textile can be completely occupied by the adhesive material without the inclusion of air.
Die Erfinder haben dabei erkannt, dass mit Hilfe eines offenporigen Entlüftungstextils prozesssicher der Einschluss von Luftblasen in der Grenzschicht zwischen der Fügefläche eines der Fügeteile und dem Klebwerkstoff prozesssicher verhindert werden kann, ohne die Adhäsionsfähigkeit des Klebwerkstoffes durch das Vorhandensein des offenporigen Entlüftungstextils wesentlich zu beeinträchtigen. Vielmehr hat sich gezeigt, dass trotz Vorhandensein des offenporigen Entlüftungstextils dennoch eine prozesssichere Verbindung zwischen dem Klebwerkstoff und der Fügefläche realisiert werden kann, sodass das offenporige Entlüftungstextil in der Grenzschicht zwischen Klebwerkstoff und Fügefläche verbleiben kann. Mehr noch, es hat sich gezeigt, dass durch das Vorhandensein des offenporigen Entlüftungstextils weitere funktionelle Aufgaben durch das Entlüftungstextil übernommen werden können, wie beispielsweise die Funktion als Abstandshalter oder mechanische Eigenschaften in der Klebverbindung übernehmen, wie beispielsweise Rissstopper.The inventors have recognized that with the help of an open-pored ventilation textile, the inclusion of air bubbles in the boundary layer between the joining surface of one of the parts to be joined and the adhesive material can be reliably prevented without significantly impairing the adhesiveness of the adhesive material due to the presence of the open-pored ventilation textile. Rather, it has been shown that, despite the presence of the open-pored ventilation textile, a process-reliable connection between the adhesive material and the joining surface can still be implemented, so that the open-pored ventilation textile can remain in the boundary layer between the adhesive and the joining surface. Even more, it has been shown that the presence of the open-pored ventilation textile allows the ventilation textile to take on additional functional tasks, such as taking on the function of a spacer or mechanical properties in the adhesive connection, such as crack stoppers.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich dabei insbesondere Reparaturverfahren durchführen, wenn das erste Fügeteil bereits vollständig ausgehärtet ist und an dieses bereits vollständig ausgehärtete erste Fügeteil ein kleineres Fügeteil angeklebt werden soll. Der Vakuumaufbau ist dann derart ausgebildet, dass das anzuklebende zweite Fügeteil einschließlich der Klebschicht vollständig unter dem Vakuumaufbau eingeschlossen wird und der Vakuumaufbau dann gegenüber dem ersten Fügeteil abgedichtet wird. Hierdurch kann in einem Reparaturprozess eine Klebverbindung realisiert werden, bei der prozesssicher gewährleistet werden kann, dass keine Lufteinschlüsse oder Porenbildungen in der Grenzschicht zwischen Fügefläche und Klebwerkstoff auftreten.With the method according to the invention, repair methods can in particular be carried out when the first joining part is already completely cured and a smaller joining part is to be glued to this already completely cured first joining part. The vacuum build-up is then designed in such a way that the second joining part to be glued, including the adhesive layer, is completely enclosed under the vacuum build-up and the vacuum build-up is then sealed off from the first joining part. In this way, an adhesive connection can be implemented in a repair process, in which it can be ensured in a process-reliable manner that no air inclusions or Pore formations occur in the boundary layer between the joining surface and the adhesive material.
Der erfindungsgemäße Vorteil der Erfindung liegt dabei gerade bei Reparaturverfahren, bei denen keine zusätzliche Kompaktierung (> Atmosphärendruck) mittels eines Druckofens (Autoklaven) erzeugt werden kann.The advantage of the invention according to the invention lies precisely in repair processes in which no additional compaction (> atmospheric pressure) can be generated by means of a pressure furnace (autoclave).
Unter einem offenporigen Entlüftungstextil im Sinne der vorliegenden Erfindung wird insbesondere ein Entlüftungstextil verstanden, welches in der Grenzschicht zwischen Fügefläche und Klebwerkstoff evakuierbare Poren bildet, die im späteren Prozessverlauf durch den Klebwerkstoff besetzt bzw. ausgefüllt werden.An open-pored ventilation textile in the context of the present invention is understood to mean in particular a ventilation textile which forms evacuable pores in the boundary layer between the joining surface and adhesive material, which pores are occupied or filled by the adhesive material in the later course of the process.
Gemäß einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Klebwerkstoff derart bereitgestellt wird, dass sowohl zwischen dem Klebwerkstoff und dem ersten Fügeteil als auch zwischen dem Klebwerkstoff und dem zweiten Fügeteil jeweils ein offenporiges Entlüftungstextil vorgesehen ist, wenn der Klebwerkstoff in die Fügezone eingebracht ist. Demzufolge wird eine entsprechende Evakuierung der Grenzfläche zwischen dem Klebwerkstoff und beiden Fügeteilen durch jeweils ein entsprechendes offenporiges Entlüftungstextil realisiert.According to one embodiment it is provided that the adhesive material is provided in such a way that an open-pored ventilation textile is provided both between the adhesive material and the first joining part and between the adhesive material and the second joining part when the adhesive material is introduced into the joining zone. Accordingly, a corresponding evacuation of the interface between the adhesive material and the two parts to be joined is realized by means of a corresponding open-pored ventilation textile in each case.
Gemäß einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass zum Durchführen des Aushärteprozesses der Klebwerkstoff mittels einer Temperiereinrichtung temperiert wird. Durch das Temperieren des Klebwerkstoffes wird diese in der Regel thermisch aktiviert, wodurch die chemische Vernetzungsreaktion gestartet wird. Dabei wird der Klebwerkstoff in der Regel weicher, sodass die durch das Entlüftungstextil gebildeten Hohlräume der Grenzfläche zwischen dem Klebwerkstoff und dem jeweiligen Fügeteil vollständig durch den Klebwerkstoff besetzt werden. Aufgrund des gebildeten Vakuums in diesen Hohlräumen des Entlüftungstextils wird keine Luft eingeschlossen, sodass gewährleistet werden kann, dass die Grenzfläche der Klebung keine porösen Stellen aufweist. Dabei kann auch vorgesehen sein, dass die gesamte Fügezonen temperiert wird bzw. das gesamte Bauteil gebildet aus den beiden Fügeteilen.According to one embodiment it is provided that the adhesive material is tempered by means of a temperature control device in order to carry out the curing process. By controlling the temperature of the adhesive material, it is usually thermally activated, which starts the chemical crosslinking reaction. As a rule, the adhesive material becomes softer, so that the voids formed by the ventilation textile in the interface between the adhesive material and the respective joining part are completely occupied by the adhesive material. Due to the vacuum formed in these cavities of the ventilation textile, no air is trapped, so that it can be ensured that the interface of the bond does not have any porous areas. It can also be provided that the entire joining zone is tempered or the entire component is formed from the two joining parts.
Vorteilhafterweise wird hierbei der Klebwerkstoff erst nach dem vollständigen evakuieren des mindestens einen offenporigen Entlüftungstextils temperiert.In this case, the adhesive material is advantageously only tempered after the at least one open-pored ventilation textile has been completely evacuated.
Gemäß einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Vakuumaufbau in einen Autoklaven eingefahren wird, wobei zum Durchführen des Aushärteprozesses ein Überdruck im Umgebungsbereich des Vakuumaufbaus mittels des Autoklaven erzeugt wird, um eine Flächendruck zum Kompaktieren der Klebschicht aufzubringen. Hierdurch kann ein sicheres kontaktieren des Klebwerkstoffes mit der jeweiligen Flächenseite des entsprechenden Fügeteils gewährleistet werden. Dabei kann vorgesehen sein, dass in dem Autoklaven auch gleichzeitig die Fügezonen temperiert wird.According to one embodiment it is provided that the vacuum build-up is moved into an autoclave, an overpressure being generated in the area surrounding the vacuum build-up by means of the autoclave in order to carry out the curing process in order to apply surface pressure to compact the adhesive layer. In this way, reliable contact between the adhesive material and the respective surface side of the corresponding part to be joined can be ensured. It can be provided that the temperature of the joining zones in the autoclave is also controlled at the same time.
Es ist dabei nun vorteilhaft, wenn der Überdruck im Umgebungsbereich des Vakuumaufbaus erst nach dem vollständigen Evakuieren des mindestens einen offenporigen Entlüftungstextils erzeugt wird, um prozesssicher Lufteinschlüsse in der Grenzfläche zu vermeiden.It is now advantageous if the overpressure in the area surrounding the vacuum build-up is only generated after the at least one open-pored ventilation textile has been completely evacuated, in order to reliably avoid air inclusions in the interface.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform wird der Klebwerkstoff mit dem mindestens einen Entlüftungstextil derart eingebracht, dass vor dem Aufbringen des Flächendruckes die Poren des offenporigen Entlüftungstextils einen Hohlraum zwischen Klebwerkstoff und dem jeweiligen Fügeteil bilden. Durch Temperieren und Evakuieren der Fügezone wird der Hohlraum innerhalb der Poren evakuiert, wodurch aufgrund des Aufschmelzens des Klebwerkstoffes dieser Hohlraum dann durch den Klebwerkstoff besetzt wird und somit sämtliche Lufteinschlüsse eliminiert werden.According to a further advantageous embodiment, the adhesive material with the at least one ventilation textile is introduced in such a way that the pores of the open-pored ventilation textile form a cavity between the adhesive material and the respective joining part before the surface pressure is applied. By tempering and evacuating the joining zone, the cavity within the pores is evacuated, whereby, due to the melting of the adhesive material, this cavity is then occupied by the adhesive material and thus all air inclusions are eliminated.
In einer vorteilhaften Ausführungsform wird der Klebwerkstoff integral mit dem wenigstens einen Entlüftungstextil in Form eines Klebfilms bereitgestellt.In an advantageous embodiment, the adhesive material is provided integrally with the at least one ventilation textile in the form of an adhesive film.
Hierbei ist es vorteilhaft, wenn die Fügezone zumindest lokal in einen bestimmten Bereich temperiert wird, wobei anschließend zur Positionsfixierung lokal ein Druck auf die Fügezone aufgebracht wird. Hierdurch kann der Klebwerkstoff zur reinen Positionsfixierung an die Fügefläche lokal angeklebt werden, um so ein Verrutschen des Klebwerkstoffes innerhalb der Fügezone zu vermeiden. Erst durch das Evakuieren des Entlüftungstextils und dem Aushärten des Klebwerkstoffes wird dann die gesamte Klebschicht kompaktiert und die darin befindlichen Lufteinschlüsse eliminiert.It is advantageous here if the joining zone is tempered at least locally in a specific area, with pressure then being applied locally to the joining zone to fix the position. As a result, the adhesive material can be glued locally to the joint surface for purely positional fixing, in order to prevent the adhesive material from slipping within the joint zone. Only when the ventilation textile is evacuated and the adhesive material cures is the entire adhesive layer compacted and the air pockets in it eliminated.
Gemäß einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die gesamte Fügezonen und/oder die gesamte Oberfläche eines oder beider Fügepartner mit dem offenporigen Entlüftungstextil bedeckt ist.According to one embodiment it is provided that the entire joining zone and / or the entire surface of one or both joining partners is covered with the open-pored ventilation textile.
Die Aufgabe wird im Übrigen auch mit dem Klebfilm zum Fügen zweier Fügeteile gemäß Anspruch 12 erfindungsgemäß gelöst, wobei der Klebfilm einen Klebwerkstoff hat, der dazu eingerichtet ist, zwischen den Fügeteilen eine klebende Verbindung zu bilden. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass an dem Klebwerkstoff des Klebfilms wenigstens ein offenporiges Entlüftungstextil derart angeordnet ist, dass das Entlüftungstextil mit dem Klebwerkstoff nicht vollständig getränkt ist und dass die Poren des offenporigen Entlüftungstextils beim Anordnen des Klebfilms an den Fügeteilen einen Hohlraum zum Entlüften bilden.The object is also achieved according to the invention with the adhesive film for joining two parts to be joined according to
Vorteilhafte Ausgestaltungen des Klebfilms finden sich in den entsprechenden Unteransprüchen.Advantageous configurations of the adhesive film can be found in the corresponding subclaims.
Die Aufgabe wird im Übrigen auch mit der Verwendung eines solchen Klebfilms beim klebenden Fügen zweier Fügeteile gemäß Anspruch 14 gelöst.The object is also achieved with the use of such an adhesive film for the adhesive joining of two parts to be joined.
Die Erfindung wird anhand der beigefügten Figuren beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
-
1 - Schematischer Aufbau zum Fügen zweier Bauteile vor dem Aushärten; -
2 - Schematische Darstellung eines Vakuumaufbaus während oder nach dem Aushärten des Klebstoffes.
-
1 - Schematic structure for joining two components before curing; -
2 - Schematic representation of a vacuum build-up during or after the curing of the adhesive.
Nachdem der Filmklebstoff
Anschließend wird auf den auf das erste Fügeteil
Dieser Aufbau wird nun durch eine Vakuumfolie
Unter der Vakuumfolie
Nachdem nun der in
Sämtliche Poren des Entlüftungstextils
Das Entlüftungstextil
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 10 -10 -
- VakuumaufbauVacuum build-up
- 11 -11 -
- erstes Fügeteilfirst joining part
- 12 -12 -
- zweites Fügeteilsecond joining part
- 13 -13 -
- KlebwerkstoffAdhesive material
- 14a, 14b -14a, 14b -
- EntlüftungstextilVentilation textile
- 15 -15 -
- Hohlraum der Poren des EntlüftungstextilsCavity of the pores of the ventilation textile
- 16 -16 -
- VakuumfolieVacuum film
- 17 -17 -
- DichtbandSealing tape
- 18 -18 -
- VakuumkavitätVacuum cavity
- 19 -19 -
- VakuumanschlussVacuum connection
- 20 -20 -
- FilmklebstoffFilm adhesive
- 21 -21 -
- KlebschichtAdhesive layer
- 22 -22 -
- VakuumbrückeVacuum bridge
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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- DE 102017113432 A1 [0005]DE 102017113432 A1 [0005]
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