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Klebstoffe für vielfältige Sandwich-Elemente

Verbindungstechnik
Klebstoffe für vielfältige Sandwich-Elemente

Sandwich-Elemente mit verschiedenen Materialkombinationen erfordern angepasste Klebstoffe. Da sie oft eine tragende Funktion haben, muss der Klebstoff aber so flexibel sein, dass er seine starke Klebkraft selbst unter extremen Außeneinwirkungen, Witterungseinflüssen und Belastungen in vollem Umfang behält. Außergewöhnliche Werkstoff-Kombinationen ermöglichen vor allem leistungsstarke 1- und 2-Komponenten-Klebstoffe und Dispersionen, wie sie die Ruderer Klebetechnik GmbH, Zorneding, mit ihren Speziallösungen für zahlreiche Anwendungen bietet.

Inhaltsverzeichnis

1. Grundlegende Anforderungen an eine Sandwich-Klebung
2. Verbingstechnologie und Basis für funktionelle Aufgaben
3. Materialmix ist die Herausforderung
4. Dämmmaterial bestimmt den Klebstoff
5. Hightech-Klebstoffe mit spannungsausgleichenden Eigenschaften
6. Dispersionen – die schnelle Lösung auf Wasserbasis
7. Fazit
8. Anwendungsbereiche

Konstrukteure in Industrie und Handwerk beschäftigten sich heute vielfach mit der Frage, wie es gelingt, dauerhaft verschiedene Werkstoffe zu einem Bauteil zu verbinden – ohne dass die Materialeigenschaften der einzelnen Fügematerialien verloren gehen. Durch die teils widersprüchlichen Anforderungen ist dies stets ein Spagat zwischen Stabilitätsgewinn und gleichzeitiger Gewichtsreduzierung, zwischen unterschiedlichen Fügeteildynamiken und Temperaturausdehnungskoeffizienten. Hinzu kommt gerade im Fahrzeugbau die Frage, wie man die Außenhaut des zusammengesetzten Bauteils vor Korrosion schützt und gleichzeitig eine gute Isolierung im Inneren erzielt.

Um Sandwich-Elemente sicher und langanhaltend sowie wirtschaftlich und ökologisch herzustellen, sind Klebstoffe unverzichtbar. Welche Klebstofftechnologie sich am besten für das Kleben von Sandwich-Elementen geeignet ist, hängt von den verwendeten Materialien und der Art der Sandwich-Elemente ab. Ruderer Klebetechnik kann dazu auf das Know-how aus zahlreichen Anwendungsbeispielen zurückgreifen. Ein über Jahrzehnte bewährter 2-Komponenten-Klebstoff ist dabei technicoll 8301/8302 auf Polyurethan-Basis (PUR), mit dem sich mehrschichtige Sandwichelemente erfolgreich fügen lassen.

Grundlegende Anforderungen an eine Sandwich-Klebung

Eine Sandwich-Klebung muss immer folgende Aufgabe lösen: Aus drei oder mehr Konstruktionsteilen muss ein stabiler, langlebiger Verbundwerkstoff entstehen. Denn erst die perfekte Verbindung von funktionellem Kernmaterial und Deckschichten garantiert eine hohe Tragfähigkeit und Steifigkeit sowie eine exzellente Formstabilität inklusive Dämmung mit langer Lebensdauer.

Je nach Anwendung und Nutzungsvorgaben trifft man in Industrie und Handwerk unterschiedlichste Sandwichkonstruktionen an. Die einen sind hochbelastbar und thermisch isolierend, andere gewichtssparend und schalldämmend. Gemein ist allen, dass – sei es im Konstruktionsbau, im Bauwesen oder beim Transport von gekühlten Lebensmitteln – sich viele Anforderungen nur im ‚Sandwich-Bauverfahren‘ realisieren lassen. Umso wichtiger ist eine luftdichte, robuste und qualitativ hochwertige Verbindung der Elemente. Aus der Vielzahl an verfügbaren Deckschichten und Kernmaterialien ergeben sich für ein Sandwichelement viele Verbundkonstruktionen und viele kreative Gestaltungsmöglichkeiten.

Die Herausforderung beim Zusammenfügen ist das Erreichen hoher Festigkeiten trotz verschiedener, zum Teil poröser und saugfähiger Oberflächen mit unterschiedlichen Eigenschaften. Ob es sich dabei um wärme- oder schalldämmende Sandwich-Elemente wie im Gebäude- oder Containerbau handelt, um Decken, Wände, Türen und Bodenplatten von Aufbauten moderner Transportfahrzeuge oder um Rahmenwerkstoffe wie Kunststoff, Aluminium oder Holz im Möbel-, Fenster- und Türenbau – die Kernanforderungen wie Stabilität, Flexibilität und Langlebigkeit müssen bei jeder Klebung in allen Bereichen zu 100 % erfüllt werden.

Für jede Anwendung den richtigen Klebstoff wählen

Verbingstechnologie und Basis für funktionelle Aufgaben

Auch bei modernen Leichtbauplatten, wie sie im Transport- und Baubereich sowie im Maschinen- und Anlagenbau eingesetzt werden, wird Formstabilität und Tragfähigkeit vorausgesetzt. Innovative Klebstoffsysteme sparen Gewicht ein und übernehmen nicht nur verbindende, sondern auch funktionelle Aufgaben. Professionelle Klebstoffe sind beständig gegen Schlag- und Biegebeanspruchungen sowie Wärmeausdehnungen und Vibration. Außerdem besitzen sie ein sehr gutes Spaltfüllungsvermögen und schützen vor Hitze. Ein moderner Klebstoff muss also flexibel genug sein, um die Ausdehnungen von zum Beispiel lackiertem Blech, glasfaserverstärken Kunststoffplatten, PS-Hartschaum oder Holz auszugleichen, ohne auch nur ein Minimum an Klebkraft zu verlieren.

Materialmix ist die Herausforderung

Die Außenhaut eines Sandwichelements besteht meist aus einem Metall oder einem Kunststoff. Neben Blechen kommen meist hochvernetzte Kunststoffe (Duromere) und faserverstärkte Kunststoffe (GFK) zum Einsatz. Diese Kunststoffe haben eine hohe Steifigkeit und Stabilität, besitzen aber gleichzeitig ein relativ hohes Gewicht und eine schlechte bis mittelmäßige Isolierung. Zur Gewichtsreduktion (Leichtbau) und zur besseren Isolierung (etwa bei Kühlkoffern von Lkws) klebt man zwischen die Außenschichten eine häufig aus geschäumten Kunst- oder Dämmstoffen (beispielsweise Styropor oder Styrodur) bestehende Innenschicht. Klebstoffe haben hier im Gegensatz zu herkömmlichen Fügeverfahren den Vorteil, dass sie großflächig verwendet werden können. Mit ihnen lassen sich Kältebrücken vermeiden, die durch Schrauben oder Nieten entstehen würden. Das spart Energie und reduziert die Schimmelbildung deutlich.

Dämmmaterial bestimmt den Klebstoff

Vor allem leistungsstarke 1- und 2-Komponenten-Klebstoffe ermöglichen außergewöhnliche Werkstoff-Kombinationen. Je nach Art des Dämmmaterials kommen unterschiedliche Klebstoffe zur Anwendung. Für Sandwichelemente, die aus Wasserdampf-undurchlässigen Materialien bestehen, sind reaktive 2-K-Klebstoffe eine gute Wahl. Ihre Bestandteile reagieren miteinander und die Klebstoffe härten definiert aus. Bestehen die Sandwich-Elemente aus Wasserdampf-durchlässigen Materialien, eignen sich 1-K-Klebstoffe sehr gut. Ihre Basis ist meist PUR. Die Aushärtung erfolgt entweder mit der Feuchtigkeit aus der Luft oder der Feuchtigkeit von den Oberflächen der zu klebenden Werkstoffe. Für die komplette Aushärtung ist allerdings Voraussetzung, dass mindestens einer der Werkstoffe dampfdurchlässig ist. Oder aber die Klebefläche muss so gestaltet sein, dass ausreichend Feuchtigkeit an den Klebstoff kommt.

Kontaktklebstoffe weisen eine sofortige Anfangsfestigkeit auf und werden gerne für senkrechte Flächen oder über Kopf eingesetzt. Ist das Dämmmaterial dagegen sehr porös, sind aufschäumende 1-K-PUR-Klebstoffe (etwa technicoll 8311) besser geeignet. Sie dringen direkt in das Dämmmaterial ein und sorgen für eine höhere Festigkeit.

Ruderer bietet herstellerneutrale Beratung zur optimalen Klebstoff-Lösung

Hightech-Klebstoffe mit spannungsausgleichenden Eigenschaften

Hat das Sandwich-Element eine tragende Funktion, wie etwa bei Lkw-Aufbauten, verwendet man häufig aufschäumende 1-K-PUR-Klebstoffe (etwa technicoll 8324). Sie reagieren mit der Feuchtigkeit der Umgebung, dringen in die Kernschicht des Schaummaterials ein, füllen die Hohlräume optimal aus und verbessern die Festigkeit des kompletten Sandwiches erheblich. Auch mit reaktiven 2-K-PUR-Klebstoffen (wie technicoll 8301/8302) können ungewollte Hohlstellen ausgeglichen und die Festigkeit von Sandwich-Elementen erhöht werden. Klebstoffe auf Basis von Polyurethan (PUR) sind sehr elastisch und härten trotzdem fest aus. Der fugenfüllende 2-K-PUR-Klebstoff technicoll 8301/8302 schäumt nicht auf und kann in beliebiger Schichtdicke aufgetragen werden, da er nahezu keinen Schrumpf beim Aushärten hat. Er zeichnet sich durch eine lange Verarbeitungszeit von 60 bis 90 min aus, seine Anfangsfestigkeit ist nach zirka 10 h erreicht.

In dieser Zeit kann dieser pastöse, nicht ablaufende Klebstoff mittels Zahnspachtel, Walze oder Rolle aufgetragen werden. Eine sofortige Festigkeit besteht nicht, damit die Materialien/Fügepartner sorgfältig justiert werden können. Ein weiterer Vorteil ist, dass der Klebstoff fest und trotzdem elastisch aushärtet. Nutzfahrzeuge sind oft in sehr kalten Gebieten, aber auch in Wüstenregionen unterwegs. Ihre Aufbauten müssen daher dem Temperaturwechsel von Tag und Nacht ebenso standhalten wie den Dauerbelastungen durch Stöße und Vibrationen. Durch die vibrationsdämpfende Wirkung eines Zweikomponenten-Klebstoffs und seiner Fähigkeit, Temperaturenunterschiede auszugleichen, erhöht sich der Lebenszyklus des kompletten Bauteils, da Kern- und Außenschicht des Sandwich-Elementes trotz der auf sie einwirkenden Belastungen fest miteinander verbunden bleiben.

Dispersionen – die schnelle Lösung auf Wasserbasis

Für die Klebung großer Flächen, die eine sofortige Anfangshaftung benötigen, kommen sowohl Kontaktklebstoffe als auch Dispersionen, das heißt Kontaktklebstoffe auf Wasserbasis, in Frage. Dispersionen werden immer dann verwendet, wenn bestimmte Materialien – so wie etwa Kunststoff – sehr lösemittelempfindlich sind und wenn eine gefahrlose Verarbeitung und Lagerung in großen Mengen gewünscht ist.

Lösemittelbasierte Klebstoffe haben den Vorteil, dass sie deutlich schneller härten als Dispersionen. Sie werden auf die beiden zu klebenden Materialien aufgetragen und können schon nach einer kurzen Ablüftezeit passgenau gefügt werden. Ein kurzer, hoher Druck, zum Beispiel durch eine Andruckrolle, ist ausreichend, damit die Verklebung hält. Das erleichtert vor allem die Arbeit an senkrechten Flächen und bei ‚Über-Kopf-Arbeiten‘ erheblich. Häufig angewendet werden Dispersionen dagegen beim Kleben von Innen- und Seitenwänden von Fahrzeugen, beim Schiff-, Container- und Hausbau sowie beim Bau von Kühlzellen und Transportbehältern.

Fazit

Für Sandwichelemente aller Art – vom Caravanbau über maritime Anwendungen, Dämmelemente für Innen- und Außenbereiche bis zum Nutzfahrzeugbau – kann Ruderer Klebetechnik hochwertige Klebstofflösungen liefern, die ein breites Haftungsspektrum auf nahezu jeder Art von Materialmix ermöglichen. Hohe Endfestigkeiten und Designfreiheit lassen auch außergewöhnliche Konstruktionen und Serienfertigungen zu.

Da aufwendige und kostenintensive Oberflächenaktivierungstechnologien wie Plasma- oder Coronasysteme nicht nötig sind, erspart sich der Anwender bei der Sandwich-Produktion Zeitaufwand und Ressourcen – und erreicht trotzdem ein schnelles, sicheres und optisch einwandfreies Klebeergebnis. (co)

Weitere Details zu den Klebstoffen von Ruderer Klebetechnik

Kontakt:
Ruderer Klebetechnik GmbH
Harthauser Straße 2
85604 Zorneding
Tel. +49 8106/2421-0
info@ruderer.de
www.ruderer.de


Anwendungsbereiche

Mit dem Sandwich-Kleben lassen sich viele Anwendungen abdecken:

  • Lkw-Aufbauten
  • Fahrzeug-, Anhänger-, Schiffs- und Containerbau
  • thermisch isolierte Kühlwaggons
  • Fenster und Türen
  • Sandwichplatten aus GFK/Hartschaum/GFK
  • metallische Arbeitsbühnen
  • belastbare Fußböden mit geringem Eigengewicht
  • Baustellen und Pipelines
  • Schallschutzwände



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