DE102022128603B4

DE102022128603B4 - Verfahren zur Herstellung einer Klebeverbindung und Klebeverbindung

Info

Publication number: DE102022128603B4
Application number: DE102022128603.7A
Authority: DE
Inventors: Tobias Gottfried-Kremp; Tobias Baron
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2022-10-28
Filing date: 2022-10-28
Publication date: 2024-09-12
Anticipated expiration: 2042-10-29
Also published as: DE102022128603A1

Abstract

Verfahren zur Herstellung einer Klebeverbindung (1) zwischen einem ersten Klebepartner (11) und einem zweiten Klebepartner (12), aufweisend die folgenden Schritte:
Bereitstellen des ersten Klebepartners (11),
Applizieren einer ersten Kleberaupe (21) auf einer definierten Position des ersten Klebepartners (11),
Teilweises Abtragen der ersten Kleberaupe (21), wodurch eine Klebeunterlage (21a) aus der ersten Kleberaupe (21) gebildet wird,
Applizieren einer zweiten Kleberaupe (22) auf der Klebeunterlage (21a),
Verkleben des zweiten Klebepartners (12) auf der zweiten Kleberaupe (22).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Klebeverbindung, insbesondere von auf Vorrat gelagerten Klebepartnern und eine durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestellte Klebeverbindung.
Aus dem Stand der Technik ist das Dokument DE 10 2013 225 109 A1 bekannt, welches ein Verfahren zum Befestigen eines Mikrochips auf einem Substrat mit einem ersten Kleber offenbart. Dabei wird ein zweiter Kleber auf den ersten Kleber und/oder eine Substratfläche des Substrats aufgetragen, bevor der Mikrochip an die Substratfläche gepresst wird.
Das Patentdokument DE 10 2011 109 078 A1 offenbart ein Verfahren zum Herstellen eines Mehrschicht-Verbundaufbaus, bei dem mehrere Schichten unterschiedlicher fließfähiger Medien wie Klebstoff aufgebracht werden. Die Medien werden dabei unter Verwendung einer Mehrfach-Kaskadendüseneinheiten aufgebracht, wobei die Medien unterschiedliche Eigenschaften aufweisen, welche eine in Kombination miteinander eine stabie Klebverbindung ermöglichen.
Das Dokument US 4 933 032 A offenbart ebenfalls eine Klebeverbindung, bei der unterschiedliche Klebstoffe entweder gleichzeitig oder nacheinander übereinander aufgetragen werden. Die untere Schicht ist dabei aus einem in relativ kurzer Zeit aushärtenden Material, während die obere Schicht aus einem Material besteht, welches für einen ausreichenden Zeitraum plastisch verformbar bleibt, um als Kleber verwendet zu werden.
Bestimmte Werkstoffe benötigen Haftvermittler, sogenannte Primer, um prozesssicher verklebt werden zu können. Im Serienverbau wird dieser Haftvermittler bereits bei der Herstellung eines Bauteils, das verklebt werden soll, appliziert. Die Haltbarkeit derartiger Haftvermittler beträgt jedoch üblicherweise lediglich vier Wochen und damit nur eine geringe Zeit. Wird die Klebeverbindung nicht innerhalb der Haltbarkeit des Haftvermittlers aufgebracht, kann keine prozesssichere Verbindung sichergestellt werden. Beispielsweise haben Deckel von HV-Batterien üblicherweise eine KTL-Beschichtung (kathodische Tauchlackierung), welche schnell altert und nach einer geringen Zeit nicht mehr als Haftgrund verwendet werden kann.
Dies hat zur Folge, dass derartige Bauteile nicht oder nur sehr kurz als Ersatzteil bis zu ihrem Einbau vorrätig gelagert werden können. Ein Auftragen des Haftvermittlers auf entsprechend lange gelagerte Ersatzteile erst kurz vor der Montage durch den betrauten Kundendienst ist üblicherweise ebenso nicht möglich, da entweder die notwendigen Voraussetzungen, wie Know-how oder entsprechende Werkzeuge fehlen, oder aber das Auftragen des Haftvermittlers mit einem unverhältnismäßig hohen Aufwand und damit Kosten verbunden ist. Werden die Ersatzteile erst kurzfristig, also „on demand“ produziert, ist zu beachten, dass der Versand von Ersatzteilen vom Lieferant über ein Ersatzteillager an den entsprechenden Kundendienst bzw. die entsprechende Werkstatt unter Umständen auf herkömmlichen Versandkanälen bis zu 16 Wochen in Anspruch nehmen kann. Somit wäre eine Wirkung des Haftvermittlers nicht mehr gewährleistet und eine Verklebung des entsprechenden Bauteils nicht mehr möglich. Folglich müssen aufgrund der geringen Haltbarkeit des Primers hohe Transportkosten für Luftfracht in Kauf genommen werden, was ebenfalls aus ökologischer Sicht aufgrund des höheren CO2-Fußabdrucks als nachteilig zu bewerten ist. Zudem geht eine Produktion von Ersatzteilen „on demand“ mit einer längeren Wartezeit für den Kunden einher.
Die Dokumente DE 10 2006 055 665 A1 und DE 10 2006 055 676 A1 aus dem Stand der Technik offenbaren jeweils ein Verfahren, zum Verbinden zweier Bauteile, bei dem ein alterungsresistenter Haftgrund auf dem Lagerteil aufgetragen wird. Dieser alterungsresistenter Haftgrund soll eine Lagerung des Bauteils insbesondere den Vorbehalt als Ersatzteil ermöglichen. Die Haftgrundkomponente wird nach der Lagerung und vor dem Verbinden mit einem zweiten Bauteil gereinigt und/oder mechanisch vorbehandelt. Nachteilig daran ist, dass hier bei der Herstellung eines Ersatzteils von dem Verfahren zur Herstellung für ein Bauteil eines Serienverbaus abgewichen werden muss, was einen höheren Prozessaufwand nach sich zieht.
Es ist somit Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein alternatives und verbessertes Verfahren zur Herstellung einer Klebeverbindung bereitzustellen. Ebenso ist es Aufgabe eine mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellte Klebeverbindung bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausbildungsformen sind in den Unteransprüchen enthalten.
Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung einer Klebeverbindung zwischen einem ersten Klebepartner und einem zweiten Klebepartner wird zunächst ein erster Klebepartner bereitgestellt. Auf diesem wird anschließend eine erste Kleberaupe auf einer definierten Position des ersten Klebepartners appliziert. Als Kleberaupe wird dabei ein Materialauftrag bestimmter Stärke verstanden, wobei das Material dazu ausgebildet ist, eine adhäsive Wirkung zwischen den Klebepartnern zu erzeugen und somit als Klebstoff zumindest für die Materialien der beiden Klebepartner zu fungieren. Kleberaupen werden üblicherweise linienförmig auf wenigstens einen der Klebepartner aufgetragen. Anschließend wird die erste Kleberaupe teilweise abgetragen, sodass durch den auf dem ersten Klebepartner verbleibenden Rest der ersten Kleberaupe eine Klebeunterlage gebildet wird. Auf die Klebeunterlage wird anschließend eine zweite Kleberaupe appliziert, auf der in einem nächsten Schritt der zweite Klebepartner verklebt wird. Vorzugsweise weist dabei die erste Kleberaupe und die zweite Kleberaupe die gleiche Materialzusammensetzung auf.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren können Ersatzteile wie im Serienverbau mit einer ersten Kleberaupe, welche im Serienverbau bereits als Klebeschicht zwischen den beiden Klebepartnern dient, versehen werden. Somit wird bei der Produktion kein Unterschied zwischen Bauteil für den Serienverbau und Ersatzteil vorgenommen. Das mit der Kleberaupe versehene Ersatzteil wird dann kurz vor der Montage weiterbearbeitet, wobei die Kleberaupe zum Teil entfernt bzw. abgetragen wird, wodurch die Klebeunterlage gebildet wird. Das Ersatzteil kann somit langfristig als Lagerteil vorrätig gehalten werden, da die derart gebildete Klebeunterlage eine für die Haftung des eigentlichen Klebstoffs, welcher durch die zweite Kleberaupe bereitgestellt wird, geeignete Materialschicht darstellt, um eine prozesssichere Verbindung zu schaffen.
In einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die erste Kleberaupe zwischen dem Applizieren der ersten Kleberaupe und dem teilweisen Abtragen zu einem definierten Querschnitt geformt. Dies kann beispielsweise durch Verpressen der ersten Kleberaupe geschehen, wobei darauf zu achten ist, dass das Material, mit dem die Kleberaupe bearbeitet wird, nicht mit dem Klebstoff der Kleberaupe reagiert, sodass der Klebstoff seine adhäsive Wirkung nicht entfaltet.
Besonders bevorzugt ist eine derartige Ausführungsform, wenn der definierte Querschnitt ein ovaler Querschnitt ist. Dieser ist durch ein Verpressen der ersten Kleberaupe besonders einfach herzustellen und bietet nach dem teilweisen Abtragen der ersten Kleberaupe einen ausreichend große Grundfläche für die Klebeunterlage.
Weiterhin vorteilhaft ist eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei dem nach dem teilweisen Abtragen der ersten Kleberaupe und dem Applizieren der zweiten Kleberaupe die Oberfläche der gebildeten Klebeunterlage behandelt wird. Dies kann eine mechanische Behandlung wie Aufrauen oder Reinigen oder eine chemische Behandlung beispielsweise zum Erweichen der ersten Kleberaupe, bzw. der Klebeunterlage, beinhalten. Auf diese Weise kann eine weitere Verbesserung der Qualität der Klebeverbindung sichergestellt werden.
Ebenso vorzugsweise erfolgt das teilweise Abtragen der ersten Kleberaupe zur Bildung der Klebeunterlage derart, dass diese eine bestimmte dreidimensionale Geometrie auf der durch das Abtragen freigelegten Oberfläche aufweist. Als dreidimensionale Geometrie ist jede Geometrie, die von einer geraden ebenen Fläche abweicht verstanden werden. Die Geometrie kann beispielsweise durch Rillen oder ähnliche Einkerbungen oder Wellenstrukturen gekennzeichnet sein. Dadurch wird die Oberfläche der Klebeunterlage vergrößert, sodass die Klebeverbindung durch die zweite Kleberaupe verbessert werden kann.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt das Applizieren der ersten Kleberaupe derart, dass die erste Kleberaupe einen dreieckigen Querschnitt aufweist. Ein derartiger Querschnitt der ersten Kleberaupe kann mit einfachen Mitteln appliziert und anschließend gegebenenfalls gut bearbeitet werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird im Verfahrensschritt des teilweisen Abtragens der ersten Kleberaupe wenigstens 60%, bevorzugt 70% und besonders bevorzugt 80% der aufgetragenen ersten Kleberaupe abgetragen. Durch einen verhältnismäßig großen abgetragenen Anteil der ersten Kleberaupe kann sichergestellt werden, dass die Klebeverbindung eine bestimmte Gesamtdicke nicht überschreitet.
Die erfindungsgemäße Klebeverbindung zwischen einem ersten Klebepartner und einem zweiten Klebepartner weist eine erste Kleberaupe auf, welche auf dem ersten Klebepartner an einer definierten Position angeordnet ist und zumindest teilweise zu einer Klebeunterlage abgetragen ist. Weiterhin weist die Klebeverbindung eine zweite Kleberaupe auf, welche auf der Klebeunterlage angeordnet ist und dazu ausgebildet ist, einen zweiten Klebepartner mit der Klebeunterlage auf dem ersten Klebepartner zu verbinden.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist die Klebeverbindung auf der Oberfläche des ersten Klebepartners und/oder des zweiten Klebepartners einen Haftvermittler auf. Dadurch kann eine prozesssichere Verbindung zwischen den Kleberaupen und den entsprechenden Klebepartnern sichergestellt werden. Die in Bezug auf das erfindungsgemäße Verfahren offenbarten vorteilhaften Ausführungsformen gelten ebenfalls als vorteilhafte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Im Folgenden wird eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung sowie vorteilhafte Aspekte der Erfindung in Bezug auf die beigelegten Figuren näher erläutert. Sie zeigen:

1 zeigt ein Zwischenprodukt nach einem ersten Verfahrensschritt einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens
2 zeigt ein Zwischenprodukt nach einem zweiten Verfahrensschritt einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens
3 zeigt ein Zwischenprodukt nach einem dritten Verfahrensschritt einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens
4 zeigt ein Zwischenprodukt nach einem vierten Verfahrensschritt einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens
5 zeigt eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Klebeverbindung nach einem fünften Verfahrensschritt einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens

1 zeigt ein Zwischenprodukt nach einem ersten Verfahrensschritt einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens. Dazu wird ein erster Klebepartner 11 bereitgestellt, auf den an einer definierten Position eine erste Kleberaupe 21 appliziert wird. Die erste Kleberaupe 21 weist dabei einen dreieckigen Querschnitt auf.
Im nächsten Verfahrensschritt, welcher in 2 dargestellt ist, wird die erste Kleberaupe 21 auf dem ersten Klebepartner 11 verpresst. Durch diesen Vorgang wird der Querschnitt der ersten Kleberaupe von einem Dreieck zu einem Oval geändert. Im Serienverbau, also wenn das Bauteil (erster Klebepartner 11) nicht als Ersatzteil verbaut wird, sondern direkt mit einem zweiten Klebepartner 12 verbunden wird, wird die Verklebung anhand der verpressten ersten Kleberaupe 21 vorgenommen.
Wird der erste Klebepartner 11 jedoch als Ersatzteil vorgehalten, härtet die erste Kleberaupe 21 in der in 2 dargestellten Form aus und der erste Klebepartner 11 kann bis zur Montage als Ersatzteil eingelagert werden.
Zur Verwendung des eingelagerten ersten Klebepartners 11 mit der ersten Kleberaupe 21 erfolgt der nächste Verfahrensschritt, in dem die erste Kleberaupe 21 teilweise abgetragen wird. Der nach diesem Verfahrensschritt vorliegende Gegenstand ist schematisch in 3 abgebildet. Das Abtragen kann dabei durch ein mechanisches Verfahren wie Schleifen, Fräsen oder Schneiden oder durch chemische Verfahren wie beispielsweise Ätzen erfolgen. Durch das Abtragen wird eine Klebeunterlage 21a auf dem ersten Klebepartner gebildet, deren Oberfläche verklebt werden kann, da die nun freigelegte Oberfläche während der Lagerung im Inneren der ersten Kleberaupe 21 lag und somit optimal geschützt war.
In der gezeigten Ausführungsform weist die Klebeunterlage 21a eine gerade abgetrennte Oberfläche auf. Es sind dabei jedoch durchaus Ausführungsformen denkbar, in denen die Oberfläche in speziellen Mustern aufgeraut wird, oder direkt beim teilweisen Abtragen der ersten Kleberaupe 21 eine speziell geformte und strukturaufweisende Oberfläche hergestellt werden kann. Durch eine Oberflächenstruktur kann dabei die Oberfläche vergrößert werden, was die Adhäsionswirkung mit der zweiten Kleberaupe 22 (siehe 4) weiter verbessert und somit die Klebeverbindung stärkt. Durch eine strukturierte Oberfläche kann ebenfalls die Materialverteilung der zweiten Kleberaupe 22 auf der Klebeunterlage 21a gesteuert und optimiert werden.
Auf die Klebeunterlage 21a wird anschließend eine zweite Kleberaupe 22 appliziert, welche in der in 4 gezeigten Ausführungsform ebenfalls einen dreieckigen Querschnitt aufweist. Auf diese zweite Kleberaupe 22 wird anschließend der zweite Klebepartner 12 aufgesetzt, wodurch eine prozesssichere Klebeverbindung 1 zwischen dem zweiten Klebepartner 12 und der Klebeunterlage 21a und damit dem ersten Klebepartner 11 erzeugt werden kann. Diese erfindungsgemäße Klebeverbindung ist in 5 abgebildet.

Claims

Verfahren zur Herstellung einer Klebeverbindung (1) zwischen einem ersten Klebepartner (11) und einem zweiten Klebepartner (12), aufweisend die folgenden Schritte: Bereitstellen des ersten Klebepartners (11), Applizieren einer ersten Kleberaupe (21) auf einer definierten Position des ersten Klebepartners (11), Teilweises Abtragen der ersten Kleberaupe (21), wodurch eine Klebeunterlage (21a) aus der ersten Kleberaupe (21) gebildet wird, Applizieren einer zweiten Kleberaupe (22) auf der Klebeunterlage (21a), Verkleben des zweiten Klebepartners (12) auf der zweiten Kleberaupe (22).
Verfahren gemäß dem vorhergehenden Anspruch, wobei zwischen dem Applizieren der ersten Kleberaupe (21) und dem Abtragen der ersten Kleberaupe (21), die erste Kleberaupe (21) zu einem definierten Querschnitt geformt wird.
Verfahren gemäß dem vorhergehenden Anspruch, wobei zwischen dem Applizieren der ersten Kleberaupe (21) und dem Abtragen der ersten Kleberaupe (21), die erste Kleberaupe (21) zu einem ovalen Querschnitt geformt wird.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei nach dem teilweisen Abtragen der ersten Kleberaupe (21) und dem Applizieren der zweiten Kleberaupe (22) die Oberfläche der Klebeunterlage (21a) nachbehandelt wird.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das teilweise Abtragen der ersten Kleberaupe (21) derart erfolgt, dass die entstehende Klebeunterlage (21a) eine bestimmte dreidimensionale Geometrie aufweist.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Applizieren der ersten Kleberaupe (21) derart erfolgt, dass die erste Kleberaupe (21) einen dreieckigen Querschnitt aufweist.
Klebeverbindung (1) zwischen einem ersten Klebepartner (11) und einem zweiten Klebepartner (12), hergestellt durch ein Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, aufweisend eine erste Kleberaupe (21), welche auf dem ersten Klebepartner (11) an einer definierten Position angeordnet und zumindest teilweise zu einer Klebeunterlage (21a) abgetragen ist, eine zweite Kleberaupe (22), welche dazu ausgebildet ist, einen zweiten Klebepartner (12) mit der Klebeunterlage (21a) auf dem ersten Klebepartner (11) zu verbinden.
Klebeverbindung (1) gemäß dem vorhergehenden Anspruch, wobei eine Oberfläche des ersten Klebepartners (11) und/oder des zweiten Klebepartners (12) einen Haftvermittler aufweist.