Lichtaktivierbar und UV-härtend

Der Autor Dipl.-Ing. Rainer Möst leitet das Produktmanagement bei der Delo Industrieklebstoffe GmbH & Co. KG, Landsberg

Um elektronische Bauteile auf kleinstem Raum sicher, dauerhaft und kostengünstig miteinander zu verbinden oder zu vergießen braucht man schnellhärtende, leicht zu verarbeitende Klebstoff- und Vergussmassen. Photoinitiiert härtende Epoxidharze erfüllen die hohen Anforderungen und eignen sich besonders für kurzgetaktete Massenproduktionen.

Unter photoinitiiert härtenden Epoxidharzen werden lichtaktivierbare und UV-härtende Klebstoffe zusammengefasst: Beim Bestrahlen mit sichtbarem Licht im Wellenlängenbereich von 400 bis 550 nm (VIS-Initiator) setzt der Photoinitiator der lichtaktivierbaren Epoxidharze Substanzen frei, die eine Polymerisation starten. Bei den UV-härten-den Produkten geschieht dies während der Einwirkung von UVA-Licht des Wellenlängenbereiches 310 bis 380 nm. Im Gegensatz zu UV- und lichthärtenden Acrylaten handelt es sich bei der reaktiven Substanz nicht um Radikale sondern um sogenannte Kationen (kationische Polymerisation von Epoxidharzklebstoffen). Der Grund, warum Delo bei den kationisch härtenden Epoxidharzen Katiobond zwei unterschiedliche Photoinitiatoren einsetzt ist, dass diese die Eigenschaften des Klebstoffes hinsichtlich Verarbeitung und Aushärtung stark beeinflussen können und dem Anwender das jeweils optimale System zur Verfügung gestellt wird.

Die wichtigsten vom Photoinitiator bestimmten Eigenschaften sind:

– UVA-Initiator

– Absorptionsbereich 310 bis 380 nm

– sehr schnelle Aushärtung dünner Schichten bis 1 mm

– geringe Eigenfärbung, dadurch Eignung für farblose Klebstoffe

– VIS-Initiator

– Absorptionsbereich 400 bis 550 nm

– schnelle Aushärtung von Schichten bis 5mm

– der Klebstoff lässt sich oft durch Fügeteile aus Kunststoff hindurch belichten

– Voraktivierung möglich.

Besonders die Möglichkeit der Voraktivierung eröffnet dem Anwender neue Möglichkeiten bei der Verwendung photoinitiiert härtender Klebstoffe.

Während UV-härtende Epoxidharze beim Belichten sofort eine Gelstruktur bilden, gibt es bei lichtaktivierbaren Epoxiden eine deutliche zeitliche Trennung zwischen der Aktivierung des Photoinitiators durch die Bestrahlung mit sichtbarem Licht und dem Beginn der Vernetzung. Das ermöglicht dem Anwender die sogenannte Voraktivierung des Klebstoffes: nach dem Auftragen wird kurz mit sichtbarem Licht bestrahlt und dadurch aktiviert.

Innerhalb einer somit vorhandenen „Offenzeit“ bleiben Viskosität und Benetzungsverhalten soweit unverändert, dass der Fügevorgang mit dem zweiten Bauteil durchgeführt werden kann. Der Klebstoff erreicht im Folgenden sekundenschnell eine Anfangsfestigkeit und eine sichere Endaushärtung innerhalb 5 bis 24 h bei Raumtemperatur – abhängig vom Typ und den Aktivierungsbedingungen. So können auch undurchstrahlbare Materialien wie Metalle oder eingefärbte Kunststoffe verklebt werden.

Die Aufgabe von Klebstoffsystemen für industrielle Anwendungen besteht nicht nur darin, eine rationelle und kostengünstige Fertigung zu ermöglichen. Der Klebstoff muss genauso eine sichere Funktion über die gesamte Lebensdauer gewährleisten.

Aufgrund intensiver Forschung und Entwicklung besitzen photoinitiiert härtende Epoxidharzklebstoffe von Delo ein Eigenschaftsprofil, das selbst den Anforderungen der Automobil- und Kommunikationselektronik gerecht wird. Herausragend ist vor allem die trockene Oberfläche: Die Aushärtereaktion der Epoxidharze wird nicht vom Luftsauerstoff behindert. Photo-initiiert härtende Epoxide haben daher nach der Aushärtung immer eine völlig trockene Oberfläche. Das Anhaften von Staub, die Bildung von dampfförmigen Ausgasungen und Kriechströmen in Verbindung mit Feuchtigkeit ist so nahezu ausgeschlossen.

Analytische Messungen zeigen, dass bei allen photoinitiiert härtenden Epoxidharzen Delo-Katiobond erst ab rund 230 °C eine irreversible Beeinflussung der Polymermatrix zustande kommt. Eine schnelle thermische Zerstörung findet sogar erst über 350 °C statt. Daher lassen sich die Klebstoffe selbst im Automobilbereich bei Dauertemperaturen bis zu 150 °C einsetzen. Das bestätigen auch Lang-zeittemperaturlagerungen über 1000 h bei 160 °C.

Durch unterschiedlichste Rezepturen ist es gelungen, die chemische Beständigkeit der Katiobond-Produkte gegenüber aggressiven Medien zu optimieren.

Lichtaktivierbare und UV-härtende Epoxidharzklebstoffe von Delo gibt es in abgestuften Flexibilitätseinstellungen von hart bis spannungsausgleichend. Besonders große Temperaturwechsel und unterschiedliche Fügeteilwerkstoffe fordern vom Klebstoff eine hohe Flexibilität zum Ausgleich der verschiedenen Wärmeausdehnungen. Delo-Katio-bond-Klebstoffe besitzen Reißdehnungswerte bis 40 % nach DIN 53504 und somit eine Flexibilität, die bislang von Epoxidharzklebstoffen nicht erreicht wurde.

Photoinitiiert härtende Epoxidharzklebstoffe eignen sich daher auch für Anwendungen, die bisher nur mit flexiblen, aber langsam aushärtenden Produkten gelöst werden konnten.

Die umfangreiche Produktpalette von Delo-Katiobond mit unterschiedlichen Viskositäten und mechanischen Eigenschaften eignet sich für zahlreiche Anwendungen im Bereich Verkleben, Vergießen und Beschichten elektronischer Bauteile.

Bei den Tastern handelt es sich um Bauteile die beispielsweise in Maschinenbedienpulten eingesetzt werden. Eine besondere Anforderung an die Verklebung war hierbei

– schnelle Aushärtung des Klebstoffes ohne Ofenstrecke und

– gute Sichtbarkeit des aufgetragenen Materials zur visuellen Kontrolle (rote Einfärbung).

Beim Einlöten der Drucktaster muss der Klebstoff kurzzeitig Temperaturen bis zu 260 °C ohne Beschädigung überstehen.

Spezielle Katiobond-Chipvergussmassen ermöglichen dem Hersteller von Chipmodulen für Smart Cards eine schnellgetaktete Inlineproduktion mit Aushärtezeiten 30 # bei Raumtemperatur. Die Massen haben eine minimale Wasseraufnahme von # 0,1 % und einen niedrigen Ionengehalt (Na+, K+, Cl- 10 ppm). Dadurch treten auch bei extremer Feuchte keine korrosiven Effekte an den empfindlichen Chipstrukturen auf. Neben der Elektronik stellen sich die Produkte künftig verstärkt den Herausforderungen der Medizintechnik. Einige sind bereits auf ihre Biokompatibilität nach USP Class VI geprüft und haben die Zulassung erhalten. Auch neueste Anforderungen an die Hitzesterilisierbarkeit bei 300 °C/10 min lassen sich mit Delo-Katiobond bewältigen.

Ausführliche Informationen

Photoinitiierte Klebstoffe

KEM 573

Internet

Photobond: Kleinstlautsprecher für Mobiltelefone, Verklebung von Aluminium-Kraftaufnehmern mit Glasscheibe, Verklebung von Injektionsnadeln

Katiobond: Epoxy-Tape für Smart-Card-Kontaktmodule, Verguss von Bonddrähten am biometrischen Sensor Finger TIP (TM)

Monopox: Sägeblattver-klebung

Duopox: Rotorblattverklebung für Windkraftanlagen, witterungsbeständige Ver-klebung von Edelstahl-Außenleuchten

ML: Schraubensicherung an Fitness- und Sportgeräten, Flächendichtung an Schiffsgetriebegehäusen

CA: Verklebung von PC-Steckerleisten

Monocast + Duocast: Verguss Einbauimpulsgeber für Weg-, Winkel- und Drehzahlmessung, Verguss-Näherungsschalter

Gum: Versiegelung von Leiterplatten

Maflex: Verkleidung an Aufzügen

Metalix: Reparatur an Lagersitz.