Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Folientastaturen und Foliensensoren werden f\u00fcr industrielle Anwendungen durch Verklebung von mehreren, mit elektrischen Leiterbahnen versehenen Folienlagen hergestellt. Die Verklebung erfolgte bisher mittels doppelseitig klebenden Klebefolien, die gleichzeitig einen definierten Abstand zwischen den mehrlagigen Leiterbahnen gew\u00e4hrleisten. Bei der Weiterverarbeitung geht ein Gro\u00dfteil der Klebefolien als Verschnitt verloren und muss als Sonderabfall entsorgt werden. Ziel des Projekts ist es, die Klebefolien durch im Siebdruckverfahren aufgebrachte Abstandshalter (H\u00f6he ca. 250 – 300 \u00b5m) mit Klebefunktion zu substituieren. Hierdurch wird die Entsorgungsproblematik der Klebefolien vollst\u00e4ndig eliminiert. Mit der Siebdrucktechnik ist es m\u00f6glich, Farbe, Klebstoff o. \u00e4. so auf Objekten zu platzieren, dass sie nur dort aufgetragen werden, wo sie ben\u00f6tigt werden.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten Methoden<\/p>\n
Seitens des Kooperationspartners wurde ein Kleber auf der Basis folgender L\u00f6sungskonzepte entwickelt:
\n1.\tModifizierung eines Arcrylathaftklebestoffes mit polyfunktionellen Monomeren,
\n2.\tModifizierung eines Arcrylathaftklebestoffes mit niedermolekularen Oligomeren,
\n3.\tModifizierung von Polyesterharzen mit funktionellen Monomeren,
\n4.\tModifizierung von Polyesterharzen mit Urethanacrylaten,
\n5.\tKombination auf den vorgenannten L\u00f6sungswegen.
\nDer Bewilligungsempf\u00e4nger entwickelte die Siebdrucktechnik, wobei die Klebemasse durch entsprechende Gestaltung der Siebe und Schablonen in der erforderlichen St\u00e4rke aufgebracht wird, mit UV-Licht vernetzt und nach dem Kaschieren mit der zweiten Folie durch weitere UV-Strahlung ausgeh\u00e4rtet wird. Die Siebdrucktechnik wird bisher mit Schichtdicken bis ca. 20 \u00b5m eingesetzt. Das neue Verfahren muss den Auftrag von Schichtdicken bis 300 \u00b5m erm\u00f6glichen. Bei der Entwicklung des Verfahrens wurde auf Erfah-rungen mit dem Auftrag von SMD Klebstoff f\u00fcr die Herstellung elektrischer Leiterplatten zur\u00fcckgegriffen. Diese Untersuchungen wurden f\u00fcr die vorgenannten f\u00fcnf L\u00f6sungsans\u00e4tze durchgef\u00fchrt, wobei die Ergebnisse jeweils in die Kleberentwicklung zur\u00fcckflossen. Die Testprobanden wurden einer mechanischen, elektrischen, chemischen und umwelttechnischen Untersuchung unterzogen. Auch Klimatests wurden durchgef\u00fchrt. Nach Abschluss der Laboruntersuchungen erfolgte die Pr\u00fcfung der Serientauglichkeit des entwickelten Verfahrens.<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Im Projekt wurde ein Dickschicht-Klebstoffauftrag f\u00fcr Foliensensoren entwickelt; dieser kann die bisher eingesetzten doppelseitig klebenden Folien mit ihrem hohen Abfallaufkommen ersetzen.
\nAusgehend von derzeit verwendeten Fertigungsmaterialien konnte f\u00fcr ein konkretes Produkt ein neues UV strahlungsh\u00e4rtbares Klebesystem entwickelt werden. Auch die f\u00fcr eine Testproduktion ben\u00f6tigten Verarbeitungsverfahren wurden entwickelt. Die Prozessgestaltung wurde optimiert und geeignete Fertigungsmittel in umfangreichen Versuchsreihen getestet. Es wurden Folienpotentiometer entsprechend eines in Serienfertigung laufenden Produktes gefertigt. Eine Kennlinienmessung der mit Distanzklebstoff gefertigten Potentiometer zeigte gleiche Kennlinien wie beim konventionellen Serienprodukt. Die Gebrauchstauglichkeit des neuen Herstellverfahrens wurde mit Dauertests und Klimauntersuchungen abgesichert.
\nBei dem f\u00fcr einen Produktionsversuch ausgew\u00e4hlten Produkt fallen bei herk\u00f6mmlicher Fertigung mit Spacern etwa 86 % Folienverschnitt an (bezogen auf die eingesetzte Abstandsfolie). Mit der Siebdrucktechnik wird der Klebstoff nur an den ben\u00f6tigten Stellen aufgetragen. Damit werden Ressourcen geschont und erhebliche Abfallmengen vermieden. F\u00fcr die Funktion als Abstandhalter zwischen den elektrisch leitenden Sensorbauteilen konnte ein Klebstoffauftrag in ausreichender und gleichm\u00e4\u00dfiger St\u00e4rke erreicht werden.
\nEin wesentlicher Projektbestandteil war die vom Partner Lohmann GmbH & Co. KG geleistete Klebstoffentwicklung. Es wurden zahlreiche Klebstoffmodifikationen mit Zusatz diverser Photoinitiatoren und verschiedener Additive zun\u00e4chst im Laborma\u00dfstab getestet. Parallel zur Entwicklung und Optimierung wurden ausgew\u00e4hlte Rezepturen f\u00fcr erste Siebduckversuche benutzt. Probleme mit Lufteintrag durch die Rakelbewegung (Schaumbildung), die in vorangegangenen Labortests nicht auftraten, erforderten weitere Klebstoffentwicklungen. Die Blasenbildung konnte mit Entl\u00fcfteradditiven gel\u00f6st werden; klassische Entsch\u00e4umer zeigten schlechtere Ergebnisse. Weitere Modifikationen waren erforderlich, um auf allen Oberfl\u00e4chen einschlie\u00dflich Isolierlack eine gute Benetzung zu erzielen. Bei den getesteten Photoinitiatoren zeigten Initiatormischungen die besten Ergebnisse. Die verwendeten Fotoinitiatoren waren auf markt\u00fcbliche UV-Strahler abzustimmen; zugleich musste eine Initiierung durch UV-Licht am Arbeitsplatz ausgeschlossen werden. Auch die verwendeten Monomere und Oligomere, die Vernetzungszeiten und letztlich die angestrebte Schichtdicke beeinflussten die Auswahl der Initiatoren.
\nDie Entwicklung des Gesamtsystems erfolgte in vier umfangreichen Versuchsreihen.
\n1.\tDrei Dickschicht-Klebstoffrezepturen wurden im Handruck aufgetragen, auch auf Isolierlack. Wegen zu gro\u00dfer Blasenbildung und unzureichender Aush\u00e4rtung bestand weiterer Entwicklungsbedarf.
\n2.\tMit einem Halbautomat und verschiedenen Sieben und Rakeln wurde der favorisierte Klebstofftyp aufgetragen. Druckgeschwindigkeiten und Trockengeschwindigkeiten wurden variiert. Beim Drucken auf dem Halbautomaten konnten deutlich bessere Ergebnisse erzielt werden. Der Schichtauftrag war gleichm\u00e4\u00dfiger, aber in der Dicke unter dem erwarteten Ziel.
\n3.\tDie dritte Versuchsreihe erfolgte mit einem weiterentwickelten Klebstoff, wobei Druck- und Trockengeschwindigkeit variiert wurden. Verbesserungen der Blasenbildung und Vernetzung wurden erreicht.
\n4.\tIn der vierten Reihe erfolgten weitere Optimierungen, um die Grundlagen f\u00fcr eine Nullserienfertigung zu schaffen. Es gab keine Blasenbildung bzw. Benetzungsschwierigkeiten mit der Isolierung mehr.<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
Im Rahmen des Projektfortschrittes wurden Informationsveranstaltungen sowohl bei der Hoffmann+Krippner GmbH als auch bei der Lohmann GmbH & Co. KG durchgef\u00fchrt. In diesem Rahmen wurde der Projektfortschritt vorgestellt und diskutiert.<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Die Herstellung von Folienpotentiometern mit Hilfe von gedruckten Distanzen konnte realisiert werden. Das Aufbringen des Klebstoffes mit einer Materialst\u00e4rke von 300 \u00b5m konnte im Projektverlauf nicht in einem Druckvorgang realisiert werden; durch Modifikation von Sieb, Rakel und Druckmaschine wurden bis zu 150 \u00b5m erreicht. Durch das Ver\u00e4ndern des Fertigungsprozesses und das Drucken von zwei Distanz-schichten konnte das angestrebte Ziel dennoch erreicht werden.
\nMit den Ergebnissen k\u00f6nnen bei entsprechender Kundenakzeptanz zuk\u00fcnftige Potentiometer mit gedruckten Distanzen ausgestattet werden. Prinzipiell ist das Verfahren auch bei Folientastaturen anwend-bar. Deren komplizierterer Schichtaufbau erfordert jedoch noch erhebliche Entwicklungsarbeit.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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