SCHMELZKLEBSTOFF

Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren z

Beschichten eines Kunststoffbauteils , insbesondere

Innenausstattungsteils für ein Fahrzeug mit einem

Schmelzklebstoff .

Stand der Technik

Innenausstattungsteile von Kraftfahrzeugen sind in der Regel mit Dekorschichten oder Haptikschichten ausgestattet, um diese ästhetisch und haptisch aufzuwerten. Diese

Dekorschichten sind hierbei flächig mit dem

Innenausstattungsteil mithilfe von Klebstoff verbunden. Die Verklebung der Dekorschicht erfolgt hierbei in der Regel durch Auftragen eines Dispersions- oder Schmelzklebstoffes auf das Innenausstattungsteil und einem anschließenden

Anordnen der Dekorschicht auf der mit Kleber versehenen Seite des Innenausstattungsteils. Meist handelt es sich bei dem Innenausstattungsteil um Kunststoffbauteile, auf denen der Klebstoff nur schwer haftet. Die zu beklebende Oberfläche des Innenausstattungsteils muss daher vorbehandelt werden, um eine ausreichende Haftung des Klebstoffes auf dem

Innenausstattungsteil sicherzustellen .

Eine solche Vorbehandlung kann beispielsweise durch ein

Beflammen der entsprechenden Oberfläche erfolgen. Da das Innenausstattungsteils durch die einwirkende Beflammung nicht beschädigt werden darf, kann das Innenausstattungsteil nur sehr kurz beflammt werden. Dies hat zur Folge, dass das

Innenausstattungsteil in der Regel mehrmals hintereinander beflammt werden muss, um die gewünschte Haftung eines

Klebstoffes auf dem Innenausstattungsteil sicher zu stellen. Ein mehrmaliges Beflammen steigert jedoch die Prozesszeit deutlich .

Ein Kaschierverfahren, bei dem die Verbindepartner durch eine solche Vorbehandlung präpariert werden, ist beispielsweise in der DE 101 49 142 AI beschrieben, in der neben einer

einkomponentigen feuchtigkeitshärtenden Schmelzklebstoff- Zusammensetzung ein Verfahren zum Kaschieren einer Folie auf einen Formkörper offenbart wird. Die Folie und der Formkörper werden hierzu einer Oberflächenbehandlung, wie zum Beispiel Beflammung, Coronabehandlung oder einem Primerauftrag, unterzogen. Anschließend wird auf die Folie Schmelzklebstoff aufgetragen und die Folie mit dem Formkörper gefügt.

Beschreibung der Erfindung

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren bereitzustellen, bei dem die Beschichtung eines KunstStoff auteils mit einem Schmelzklebstoff effizienter erfolgt, ohne dass sich dies nachteilig auf die Haftkraft des KunstStoffbauteils auswirkt.

Die erfindungsgemäße Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Hauptanspruchs gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen lassen sich den Unteransprüchen, der

Beschreibung sowie den Zeichnungen entnehmen.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Beschichten eines

KunstStoffbauteils umfasst zumindest die Schritte: Beflammen einer Beschichtungsfläche, Auftragen eines

feuchtigkeitshärtenden, bevorzugt wärmeaktivierbaren,

Schmelzklebstoffes und Erhitzen des Schmelzklebstoffes nach dem Schritt des Auftragens mit Hilfe einer Sprüheinheit, wobei das KunstStoffbauteil im Bereich der

Beschichtungsfläche zumindest einen ebenen Abschnitt und zumindest einen konturierten Abschnitt aufweist und die

Sprüheinheit den Schmelzklebstoff im ebenen Abschnitt mit einem Flächensprühkopf und im konturierten Abschnitt mit einem Spinnsprühkopf aufträgt.

Der Schritt des Beflammens erfolgt durch eine

Beflammungseinheit , die zur Oberflächenaktivierung auf die Beschichtungsfläche einwirkt. Die Beflammungseinheit kann hierbei die gesamte Beschichtungsfläche gleichzeitig

beflammen. Die Beflammungseinheit kann jedoch ebenso

lediglich einen Abschnitt der Beschichtungsfläche beflammen und die Beschichtungsfläche nach und nach in einem

vorgegebenen Muster abfahren. Da sich ein Beflammen zur

Oberflächenaktivierung besonders bei Kunststoffen eignet, besteht das KunstStoffbauteil zumindest teilweise aus Kunststoff oder weist zumindest anteilig eine

KunstStoffmatrix auf. Durch das Beflammen finden im

Kunststoff Oxidationsprozesse statt, die zu polaren,

organischen funktionellen Gruppen führen. Dies führt zu einer Polarisation der Beschichtungsflache und steigert die

Oberflächenspannung auf der Beschichtungsflache . Die

Beschichtungsflache kann somit deutlich besser von dem

Schmelzklebstoff benetzt werden.

Das Auftragen desfeuchtigkeitshartenden Schmelzklebstoffes kann ebenfalls gleichzeitig auf der gesamten

Beschichtungsflache erfolgen. Alternativ kann jedoch auch der Schmelzklebstoff nach und nach über ein bestimmtes

Zeitintervall auf der Beschichtungsflache aufgetragen werden. Der Schmelzklebstoff wird während des Schrittes des

Auftragens mit einer Sprüheinheit auf die Beschichtungsfläche aufgetragen. Der Vorteil einer Sprüheinheit besteht

insbesondere darin, dass der Klebstoff äußerst fein zerstäubt und somit besonders gleichmäßig über die Beschichtungsfläche verteilt werden kann. Die Sprüheinheit umfasst einen

Flächensprühkopf und einen Spinnsprühkopf, die an einem

Roboter angeordnet sein können, so dass die Sprühköpfe mithilfe des Roboters in geringem Abstand zum

Kunststoffbauteil über die Beschichtungsfläche bewegt werden können. Es ist jedoch ebenso möglich, dass die Sprühköpfe starr fixiert sind und stattdessen das KunstStoffbauteil um die Sprühköpfe bewegt werden.

Da das Kunststoffbauteil sowohl ebene Abschnitte als auch konturierte Abschnitte aufweist, trägt die Sprüheinheit den Schmelzklebstoff in dem ebenen Abschnitt mit dem

Flächensprühkopf und im konturierten Abschnitt mit dem Spinnsprühkopf oder Konturkantensprühkopf auf die Beschichtungsflache auf. Dies begründet sich darin, dass mit einem Flächensprühkopf in ebenen Abschnitten eine homogene Benetzung mit dem Schmelzklebstoff auf einfache Weise

realisiert werden kann und in kurzer Zeit eine große Fläche mit Schmelzklebstoff benetzt werden kann. Sind jedoch

konturierte Abschnitte mit Schmelzklebstoff zu benetzen, sind Spinnsprühköpfe oder Konturkantensprühkopfe von Vorteil.

Spinnsprühkopfe oder Konturkantensprühkopfe können zwar in einem vergleichbaren Zeitintervall eine deutlich kleinere Fläche benetzen als Flächensprühkopfe, doch ist ein vom

Spinnsprühkopf bzw. Konturkantensprühkopf abgegebener

Sprühstrahl deutlich präziser. Auf diese Weise kann das

Kunststoffbauteil effizient benetzt werden, ohne dass

Bereiche beispielsweise doppelt mit Klebstoff benetzt werden.

Unter " feuchtigkeitshärtendem Schmelzklebstoff" kann an dieser Stelle ein weitgehend lösungsmittelfreier Klebstoff, zum Beispiel mit Urethan-Gruppen, verstanden werden, der bei Raumtemperatur fest ist und nach der Applikation in Form seiner Schmelze nicht nur durch Abkühlen physikalisch bindet, sondern auch durch chemische Reaktion von noch vorhandenen Isocyanatgruppen mit Feuchtigkeit. Erst nach dieser

chemischen Aushärtung unter Molekülvergrößerung erhält der Klebstoff seine endgültigen Eigenschaften.

Erfindungsgemäß wird zusätzlich vor dem Schritt des

Beflammens die Beschichtungsfläche mithilfe einer Heizeinheit zumindest auf einen Temperaturschwellwert erwärmt. Die Heizeinheit ist bevorzugt separat zur Beflammeinheit

ausgeführt. Dies kann so verstanden werden, dass die

Beflammeinheit und die Heizeinheit nicht als eine Vorrichtung sondern als zwei Vorrichtungen gesehen werden können, die sich in ihrer Wirkweise unterscheiden können. Es hat sich überraschenderweise gezeigt, dass ein Erwärmen der

Beschichtungsflache vor dem Beflammen auf zumindest den

Temperaturschwellwert, die Oberflächenaktivierung während des Schrittes des Beflammens deutlich verbessert. Es konnte beobachtet werden, dass bei gleichbleibender Beflammung des Kunststoffbauteils die Haftkraft des Schmelzklebstoffes auf der Beschichtungsoberfläche um 10 bis 20% verbessert ist im Vergleich zu KunstStoffbauteilen, die nicht vor dem Beflammen erwärmt wurden.

Unter einem Erwärmen auf zumindest den Temperaturschwellwert kann an dieser Stelle verstanden werden, dass das

Kunststoffbauteil zumindest auf diesen Temperaturschwellwert oder über den Temperaturschwellwert hinaus erwärmt wird.

Weiterhin kann unter dem Temperaturschwellwert ein

Temperaturwert verstanden werden.

Obwohl mit dem Erwärmen ein zusätzlicher Prozessschritt notwendig ist, gestaltet sich das erfindungsgemäße

Beschichtungsverfahren deutlich effizienter als

Beschichtungsverfahren, die auf eine Erwärmung vor dem

Beflammen verzichten. Dies begründet sich zum einen darin, dass eine zur Oberflächenaktivierung notwendige

Beflammungszeit der Beschichtungsfläche reduziert werden kann, ohne dass sich dies nachteilig auf die Haftkraft der Beschichtungsfläche ausübt. Weiterhin kann die Erwärmung der Beschichtungsfläche deutlich schneller erfolgen als eine Oberflächenaktivierung der Beschichtungsflache mittels

Beflammungseinheit , so dass in Summe die

Oberflächenaktivierung bei einer Kombination von Erwärmen und Beflammen schneller erfolgen kann als bei einer reinen

Beflammung .

Die Verbesserung der Oberflächenaktivierung durch die

Erwärmung ist darauf zurückzuführen, dass Atome innerhalb der KunstStoffmatrix eine höhere Beweglichkeit durch die

Erwärmung aufweisen. Durch die Erwärmung liegen somit mehr Atome oberhalb einer Aktivierungstemperatur vor, die

notwendig ist, um bei einem Zusammenstoß mit einem

Reaktionspartner zu reagieren.

Es hat sich gezeigt, dass es von besonderem Vorteil ist, wenn der Temperaturschwellwert einem Temperaturwert von 40 bis 120 Grad Celsius, bevorzugt 45 bis 60 Grad Celsius, entspricht. In diesem Temperaturbereich wird das KunstStoffbauteil und somit die Beschichtungsfläche ausreichend stark erwärmt, um die Oberflächenaktivierung durch die Beflammungseinheit zu begünstigen. Gleichzeitig ist jedoch sichergestellt, dass das KunstStoffbauteil selbst durch die eingebrachte Wärme nicht beschädigt oder in seiner chemischen Zusammensetzung

verändert wird. Gleichzeitig ist auf diese Weise

sichergestellt, dass kein zusätzlicher Kühlprozess notwendig wird .

Es hat sich gezeigt, dass die Heizeinheit die

Beschichtungsfläche besonders effizient mit Infrarotstrahlen erwärmen kann. Die Heizeinheit kann also einen

Infrarotstrahler umfassen, welcher in geringem Abstand zur Beschichtungsfläche positioniert wird und unter Abgabe von Infrarotstrahlen die Beschichtungsflache erwärmt. Es ist hierbei von besonderem Vorteil, wenn der Infrarotstrahler in seiner Fläche bzw. in der Fläche der abgegebenen

Infrarotstrahlen größer ist als die Beschichtungsfläche, so dass das KunstStoffbauteil über die gesamte

Beschichtungsfläche homogen mithilfe der Heizeinheit erwärmt werden kann.

Es ist von Vorteil, wenn die Beschichtungsfläche nach dem Schritt des Beflammens eine Oberflächenspannung von 40 bis 60 mN/m aufweist. Es hat sich gezeigt, dass die

Beschichtungsfläche mit einer solchen Oberflächenspannung ausreichend Haftkraft aufweist, um eine ausreichend stabile Verbindung mit dem aufzubringenden Schmelzklebstoff

einzugehen. Es ist hierbei besonders bevorzugt, dass die Oberflächenspannung über die Beschichtungsfläche zumindest im Bereich von 40 bis 60 mN/m bleibt und noch bevorzugter konstant bleibt.

Es hat sich gezeigt, dass es von Vorteil ist, wenn nach dem Schritt des Auftragens des Schmelzklebstoffes auf die

Beschichtungsfläche der Schmelzklebstoff erhitzt wird, so dass eine Viskosität des Schmelzklebstoffes (4) unter einen Viskositätsschwellwert sinkt. Unter einem

Viskositätsschwellwert kann in diesem Zusammenhang ein definierter Viskositätsgrad des Schmelzklebstoffes verstanden werden, bei dem der Schmelzklebstoff, ein angestrebtes

Fließverhalten aufweist. In diesem Zusammenhang ist es bevorzugt, dass der Viskositätsschwellwert so gewählt ist, dass der Schmelzklebstoff bei Erreichen dieses

Viskositätsschwellwertes ohne äußere Einwirkung auf der

Beschichtungsfläche zumindest soweit fließt, dass sich dieser auf der Beschichtungsflache in seiner Dicke und Verteilung zumindest teilweise homogenisiert.

Es sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass während des Schrittes des Erhitzens noch kein Aktivieren des Klebstoffes stattfinden muss.

Es hat sich gezeigt, dass es von Vorteil ist, wenn der

Schmelzklebstoff während des Schrittes des Erhitzens auf eine Temperatur von 40 bis 120°C, bevorzugt 50 bis 70°C erwärmt wird. Innerhalb dieses Temperaturbereichs ist für die meisten am Markt gängigen feuchtigkeitshärtenden Schmelzklebstoffe sichergestellt, dass die Viskosität des Klebstoffs so weit gesenkt wird, dass der gewünschte Viskositätsschwellwert erreicht wird. .

Es ist hierbei von besonderem Vorteil, wenn die gesamte

Beschichtungsfläche gleichzeitig und vor allem homogen erhitzt wird. Dies hat den Vorteil, dass die Viskosität des Schmelzklebstoffes über die gesamte Beschichtungsfläche gleichmäßig reduziert wird und somit ein ideales

Fließverhalten des Schmelzklebstoffes sichergestellt ist.

Es ist hierbei von besonderem Vorteil, wenn der Schritt des Erhitzens mithilfe der Heizeinheit erfolgt. Dies begründet sich darin, dass keine zusätzliche Heizquelle bereitstehen muss, um den Schritt des Erhitzens zu ermöglichen.

Um die Haftung des Schmelzklebstoffes nach dem Beschichten zusätzlich zu verbessern, kann das erfindungsgemäße Verfahren einen Schritt des Bedampfens der Beschichtungsflache mit einem Heißdampf, bevorzugt Wasserdampf, umfassen. Der Schritt des Bedampfens erfolgt bevorzugt nach dem Schritt des

Erhitzens. Es ist in diesem Zusammenhang von Vorteil, wenn der Schmelzklebstoff Isocyanatgruppen aufweist und

insbesondere aus der Gruppe der thermisch reaktiven oder schmelzbaren Polyurethanklebstoffe ausgewählt ist.

Es hat sich hierbei gezeigt, dass die Haftkraft des

Schmelzklebstoffes besonders gesteigert werden kann, wenn die Beschichtungsflache in einer Bedampfungszeit von 5 bis

50 Sekunden, bevorzugt 15 bis 35 Sekunden, dem Heißdampf ausgesetzt ist.

Die Beschichtungsflache muss hierbei nicht über die

Bedampfungszeit einer konstanten DampfIntensität des

Heißdampfes ausgesetzt sein. Es ist vielmehr ebenso möglich, dass die DampfIntensität über die Bedampfungszeit

veränderlich ist. Beispielsweise kann die DampfIntensität zu Beginn der Bedampfungszeit stetig auf einen Maximalwert ansteigen. Nach Erreichen des Maximalwerts kann dann

beispielsweise die DampfIntensität konstant bleiben und gegen Ende der Bedampfungszeit wieder abnehmen. Die DampfIntensität kann jedoch ebenso mehrmals über die Bedampfungszeit

ansteigen bzw. abfallen.

Kurze Figurenbeschreibung

Darüber hinaus sind weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung aus der folgenden Beschreibung

bevorzugter Ausführungsformen ersichtlich. Die dort und oben beschriebenen Merkmale können alleinstehend oder in

Kombination umgesetzt werden, sofern sich die Merkmale nicht widersprechen. Die folgende Beschreibung bevorzugter

Ausführungsformen erfolgt dabei unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen. Dabei zeigen:

Figuren 1 bis 7 ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens in den jeweiligen Verfahrensschritten.

Figur 1 zeigt ein erfindungsgemäßes KunstStoffbauteil 1, das im vorliegenden Ausführungsbeispiel ein Innenausstattungsteil eines Personenkraftwagens ausbildet und über einen Roboterarm 10, der einen Greifer 11 besitzt, fixiert wird. Das

KunstStoffbauteil 1 weist weiterhin eine Beschichtungsfläche 2 auf, die dem Roboterarm 10 bzw. dem Greifer 11 abgewandt ist. Die Beschichtungsfläche 2 des Innenausstattungsteils 1 soll mit einem nicht gezeigten Dekor ausgestattet werden. Die Beschichtungsfläche 2 weist sowohl einen ebenen Abschnitt 2.1 als auch einen konturierten Abschnitt 2.2 auf. Innerhalb der Beschichtungsfläche 2; 2.1; 2.2 ist ein Bereich vorgesehen, welcher nicht mit einem Dekor ausgestattet werden soll. Um zu vermeiden, dass dieser Bereich im Zuge des erfindungsgemäßen Verfahrens beispielsweise beschädigt oder verschmutzt wird, ist dieser Bereich mit einer Maskierung 9 abgedeckt.

Nachdem das KunstStoffbauteil 1 vom Roboterarm 10 über den Greifer 11 aufgenommen wurde, wird das KunstStoffbauteil 1 mithilfe des Roboters 10 zu einer Heizeinheit 5 bewegt. Die Heizeinheit 5 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel als Infrarotheizstrahler ausgeführt. Wie in Fig. 2 dargestellt, richtet der Roboterarm 10 hierbei das KunstStoffbauteil 1 derart aus, dass es mit der Beschichtungsfläche 2 dem Infrarotstrahler 5 zugewandt ist. Der Infrarotstrahler 5 ist hierbei großflächig ausgeführt, so dass vom Infrarotstrahler 5 ausgegebene Infrarotstrahlen 6 die gesamte

Beschichtungsflache 2 erwärmen. Im vorliegenden

Ausführungsbeispiel wird die Beschichtungsfläche 2 bzw. das KunstStoffbauteil 1 6 Sekunden dem Infrarotstrahler

ausgesetzt. Innerhalb dieser 6 Sekunden erwärmt sich das KunstStoffbauteil 1 auf eine Temperatur von 50°C, was einem vorher definierten Temperaturschwellwert entspricht.

Nachdem das KunstStoffbauteil 1 mithilfe des

Infrarotstrahlers 5 erwärmt wurde, wird es mithilfe des

Roboterarms 10 zu einer Beflammungseinheit 3 transportiert. Die Beflammungseinheit 3 ist ebenfalls an einem beweglichen Arm befestigt und kann bei eingeschalteter Beflammung die Oberfläche in einem vorgegebenen Programm abfahren und somit die Beschichtungsfläche 2 gleichmäßig aktivieren. Ein solcher Beflammungsvorgang ist in Fig. 3 dargestellt. Um

sicherzustellen, dass die Beschichtungsfläche 2 nicht durch die Flamme der Beflammungseinheit 3 beschädigt wird, bewegt sich die Beflammungseinheit 3 mit 600 mm/ s über die

Beschichtungsfläche 2.

Nachdem die Beschichtungsfläche 2 mithilfe der

Beflammungseinheit 3 aktiviert wurde, erfolgt ein Schritt des Auftragens eines feuchtigkeitshärtenden Schmelzklebstoffes 4. Der Auftrag erfolgt im vorliegenden Ausführungsbeispiel mithilfe einer Sprüheinheit 7 und ist in den Figuren 4 und 5 dargestellt. Da die Beschichtungsfläche 2 des

Kunststoffbauteils 1 sowohl ebene Abschnitte 2.1 als auch konturierte Abschnitte 2.2 aufweist, besitzt die Sprüheinheit 7 sowohl einen Spinnsprühkopf 7.2 für konturierte Abschnitte 2.2 und einen Flächensprühkopf 7.1 für ebene Abschnitte 2.1. Im ersten Schritt werden die ebenen Abschnitte 2.1 mit dem Flächensprühkopf 7.1 abgefahren, wobei der Flächensprühkopf 7.1 den Schmelzklebstoff 4 fein auf den ebenen Abschnitten 2.1 verteilt .

Anschließend wird der Flächensprühkopf 7.1 zurückgefahren und der Spinnsprühkopf 7.2 wird zum Aufsprühen des Klebstoffes 4 in Position gebracht. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird hierbei durch den Roboterarm 10 das KunstStoffbauteil 1 um die jeweiligen Sprühköpfe 7.1 und 7.2 in einem definierten Programm bewegt. Beide Sprühköpfe 7.1 und 7.2 sind also starr angeordnet .

Sobald die Beschichtungsfläche 2 ausreichend mit

Schmelzklebstoff 4 beschichtet wurde, wird das

KunstStoffbauteil vom Roboterarm 10 zurück zur Heizeinheit 5 befördert. Das KunstStoffbauteil 1 und insbesondere die

Beschichtungsfläche 2 mit dem darauf befindlichen

Schmelzklebstoff 4 werden mithilfe der Heizeinheit 5 auf eine Temperatur von 60°C erhitzt, um die Viskosität des

Schmelzklebstoffs (4) unter einen vorher definierten

Viskositätsschwellwert zu senken, was dazu führt, dass sich die Fließfähigkeit des Schmelzklebstoffes (4) verbessert und sich der Schmelzklebstoff (4) auf der Beschichtungsfläche (2) homogenisiert. Hierzu wird das KunstStoffbauteil 1 den

Infrarotstrahlen 6 des Infrarotstrahlers 5 7 Sekunden

ausgesetzt. Dieses Erhitzen ist in Figur 6 dargestellt.

Figur 7 zeigt im letzten Verfahrensschritt ein Bedampfen des Kunststoffbauteils 1 mit Heißdampf 8. Der Heißdampf 8 besteht im vorliegenden Ausführungsbeispiel aus Wasserdampf und wird in einer Bedampfungskammer ausgebracht, in der auch das

Kunststoffbauteil 1 angeordnet ist. Das Kunststoffbauteil 1 ist auf Stützen angeordnet, um sicherzustellen, dass der Heißdampf 8 das Kunststoffbauteil 1 vollständig umgeben kann. Durch den Bedampfungsprozess wird der feuchtigkeitshärtende Schmelzklebstoff (4) aktiviert.

Die mit Bezug auf die Figuren gemachten Erläuterungen sind rein illustrativ und nicht beschränkend zu verstehen.

BEZUGSZEICHENLISTE

Kunststoff auteil

BeSchichtungsfläche

Ebener Abschnitt

Konturierter Abschnitt

Beflammungseinheit

Schmelzklebstoff

Heizeinheit

Infrarotstrahlen

Sprüheinheit

Flächensprühkopf

Spinnsprühkopf

Heißdampf

Maskierung

Roboterarm

Greifer