Der kleine Trick

Der Autor Bernd Scholl ist Anwendungsingenieur bei der Delo Industrie Klebstoffe GmbH & Co. KG, Landsberg

Die rasante Entwicklung im Bereich der Kunststoffe ist verbunden mit einer wachsenden Artenvielfalt, die auch die Anforderungen an die Fügetechnik steigen lässt: Viele Verbindungen lassen sich nicht oder nur sehr aufwändig durch Kunststoffschweißverfahren realisieren. Hier gewinnt Kleben immer mehr an Bedeutung.

Für eine optimale klebtechnische Verbindung müssen verschiedene Punkte berücksichtigt werden: Schon die Kunststoffauswahl hat entscheidenden Einfluss auf die Verklebbarkeit sowie die Verarbeitungsschritte. So lassen sich beispielsweise Polyolefine nur nach geeigneter Vorbehandlung verkleben. Trenn-, Gleit- oder Schmiermittel beeinflussen die Adhäsionskräfte negativ und mindern meist die Festigkeit.

Auch das Herstellungsverfahren (Gießen, Ziehen, Pressen, Spritzen) sowie die dabei verwendeten Parameter haben hohen Einfluss auf die zuverlässige Verbindung der Materialien. Das lässt sich am Beispiel des Spritzgießens gut zeigen.

Delo hat in seinem anwendungstechnischen Labor Untersuchungen an PPO-Prüfkörpern durchgeführt, die mit unterschiedlichen Parametern (Geschwindigkeit, Temperatur) gespritzt wurden. Es zeigte sich, dass eine Erhöhung der Geschwindigkeit meist zu schlechterer Haftung des Klebstoffs führt – unabhängig vom gewählten Produkt.

Hier liegt auch manchmal der Schlüssel für viele Fragen seitens der Kunden, die seit vielen Jahren ihre Bauteile kleben und plötzlich Schwierigkeiten im Prozess bekommen. Es kann genau daran liegen, dass der Kunststoff-Lieferant Änderungen in seiner Produktion vorgenommen hat. Die Erhöhung der Spritzgeschwindigkeit von 10 auf 100 mm/s halbierte beim untersuchten PPO die Druckscherfestigkeit beim untersuchten Klebstoff „Monopox AD066“.

Weiterer Einflussfaktor ist die Formtemperatur beim Spritzgießen. Wird bei 55 °C und einer Geschwindigkeit von 10 mm/s eine Druckscherfestigkeit von etwa 35 MPa erzielt, steigt diese bei 105 °C um rund 5 MPa.

Auch diverse Oberflächenvorbehandlungsverfahren können die Haftung von Klebstoffen optimieren. Sie werden in der Regel eingesetzt, um die Polarität und die Oberflächenspannung des Kunststoffs zu erhöhen. Zu den effektivsten und meist verbreiteten physikalischen Verfahren zählen neben der Behandlung mit Niederdruck- oder atmosphärischem Plasma, das Beflammen sowie die Corona-Vorbehandlung.

Auch Primer und Haftvermittler können bei bestimmten Anwendungen sinnvoll sein. Mit ihnen lassen sich höhere Festigkeiten und bessere Alterungsbeständigkeiten erzielen. Im Delo-Labor wurde der Einfluss von Primern und Haftvermittler auf die Druckscherfestigkeit an verschiedenen Kunststoffen untersucht. Hierbei lag ein Fokus auf der Gruppe der LCP-Kunststoffe. Diese „selbstverstärkenden“ Kunststoffe weisen mechanische Eigenschaften auf, die sonst nur von faserverstärkten Polymerwerkstoffen erreicht werden und das bei einer besseren Verarbeitbarkeit. Weitere Vorteile dieser Kunststoffklasse sind die hohe Maßhaltigkeit, ein hoher Temperatureinsatzbereich und eine gute Chemikalienbeständigkeit. Neben dem warmhärtenden Epoxidharz „Monopox 6093“, wurde der 2K-Polyurethanklebstoff „Delo-PUR 9694“ in die Untersuchung einbezogen. Neben LCP wurden mit ABS und PA zwei weitere technische Kunststoffe untersucht, die häufig zum Einsatz in industriellen Anwendungen kommen.

Primer, insbesondere „Saco SIL E“ erhöhen oft die Druckscherfestigkeit. Insbesondere bei den Klebstoffen Delo-PUR 9694 und Monopox 6093 in Verbindung mit Saco SIL E kann bei allen drei untersuchten Kunststoffen eine deutliche Festigkeitssteigerung sowie verbesserte Alterungsstabilität und Langzeitverhalten erzielt werden.

Broschüre „Verkleben von Kunststoffen“ KEM 537

Klebstoff Monopox AD066 KEM 538

Klebstoff Monopox 6093 KEM 539

Klebstoff Delo-PUR 9694 KEM 540

Primer Saco SIL E KEM 541