Werkstoff-Vorbehandlung mit Plasma vermeidet Adhäsionsverluste beim Kleben

Weg mit fremden Spuren

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Plasma-Vorbehandlung ist ein Gewinn für die Haftung und Funktionstüchtigkeit verklebter Werkstoffe: Geeignet für viele Materialien und kompatibel zu fast allen Klebstoffsystemen erfüllt sie eine Schlüsselfunktion für hochwertige, perfekte Kleberesultate.

Flexibles Kleben und Dichten bietet der Industrie ein attraktives Potenzial, um Verbindungen innovativ und kostengünstig zu realisieren. Die erfreulichen Folgen sind Gewichts- und Kostenreduzierungen, originelle Problemlösungen sowie höhere Wertschöpfung mit nachhaltigem Markterfolg. Voraussetzungen für den Klebeerfolg sind geeignete Klebstoffe, optimale Haftflächen sowie eine professionelle Klebe- und Verfahrenstechnik.

Die Oberflächenbeschaffenheit der Werkstoffe ist die Achillesferse für die Adhäsion und den Erfolg einer Klebverbindung. Allgemein gilt, dass bei Zugprüfungen der verklebten Komponenten nur Kohäsionsbrüche durch entsprechende Bruchlast im Kleber – ideal mittig – zulässig sind. Diese Werte müssen den Angaben im technischen Datenblatt des Klebers entsprechen, da sie den Berechnungen der Konstruktion zu Grunde liegen. Adhäsionsbrüche sind deshalb aus Sicherheitsgründen nicht zulässig. Um dies sicherzustellen sind unter anderem saubere, fettfreie und gut benetzbare Oberflächen für eine optimale Adhäsion des Klebers unabdingbar.
Werkstoff-Oberflächen
Viele Substrate wie Metall, Glas, Kunststoff oder Keramik werden vom Hersteller gereinigt angeliefert. Dennoch existieren selbst dann noch vielfältige Fremdspuren wie Trennmittelreste, Öle, Verschmutzungen oder Fingerabdrücke, welche eine einwandfreie Benetzung der Oberfläche mit dem Kleber behindern und zu Adhä- sionsmängeln führen. Klebstoffhersteller geben deshalb grundsätzlich den Hinweis zu sauberen, trockenen, öl- und fettfreien Untergründen und bieten hierfür lösemittelhaltige Reiniger, eventuell mit zusätzlichen Primern als „Haftbrücke“ zum Kleber an.
Obwohl Industriereiniger zu akzeptablen Oberflächen führen, sind erneute Kontaminierungen der gereinigten Werkstoffe beim Transport oder der Lagerung nicht auszuschließen. Hinzu kommen in vielen Unternehmen Vorbehalte gegenüber dem Lösemitteleinsatz und Mängel in der manuellen Verarbeitungstechnik. Werkstoffbedingte (Spannungsrisse bei Kunststoffen) und optische Einschränkungen (Verfärbungen) sind weitere Risiken beim Einsatz lösemittelhaltiger Reiniger.
Die neue Plasma-Technologie ist für eine klebeadäquate Werkstoff-Oberflächenbeschaffenheit aus vielen Gründen mehr als eine Alternative:
  • Sie beseitigt alle Fremdspuren (Gleit-/Trennmittel, Fette, Öle, Verunreinigungen) auf den Klebeflächen.
  • Die Oberflächenenergie der Substrate wird erhöht und die Kompatibilität/Benetzung zum Kleber verbessert.
  • Sie lässt sich punktgenau „in line“ vor dem Klebeprozess integrieren, sodass sich Zwischenlagerungen erübrigen.
  • Das Verfahren ist umweltfreundlich, perfekt in der Optik und kostengünstig.
Die Plasma-Technologie
Plasmen werden unter atmosphärischen Bedingungen mit Luft als Arbeitsgas unter Zuhilfenahme elektrischer Entladung erzeugt und präzise auf die Klebefläche gelenkt. Die Beaufschlagungsdauer beträgt 0,01 bis 0,1 s, je nach Werkstoff-Anforderung.
Adsorbierte Molekülfilme (zum Beispiel Fette oder Wasser) werden auf Metallen durch die oxidierende Wirkung beseitigt und Kunststoff-Oberflächen gründlich gereinigt. Die Plasma-Vorbehandlung erzeugt saubere Oberflächen mit gleichmäßig hoher Benetzungsfähigkeit zum Kleber und erhöht dessen Haftfähigkeit.
Das hier behandelte Plasma ist frei von Stromfäden, also potentialfrei, das heißt ein Plasma zum Anfassen (nahe Raumtemperatur) und ist ohne Nebenwirkungen. Mechanische, optische oder elektrische Eigenschaften der Werkstoffe werden nicht verändert. Als Nebenprodukt entsteht lediglich warme Abluft. Absaugen ist nicht erforderlich.
Die Verfahrenstechnik
Die Verfahrenstechnik orientiert sich an den individuellen Aufgabenstellungen sowie den vorhandenen Arbeitsplatzmodalitäten und kann deshalb nur orientierend beschrieben werden.
Prüfung/Messung der Originaloberflächen: Vor dem Einsatz werden die Originaloberflächen auf ihre Behandlungsmöglichkeit geprüft und die Oberflächenenergie mittels Testtinten gemessen. Ziel der Plasma-Vorbehandlung ist eine deutliche Erhöhung der Oberflächenenergie beziehungsweise der Benetzungsfähigkeit.
Einrichtung der Vorbehandlungsstation: Das Plasma-Gerät besteht aus einem Steuergerät und einem mobilen Behandlungswerkzeug (Plasmakopf). Letzterer wird computerunterstützt geführt, so dass die Geometrie der Vorbehandlung exakt der des Klebstoffauftrages entspricht. Dadurch lassen sich selbst komplizierte Geometrien wie direkt gespritzte Dichtungen präzise und optisch perfekt realisieren.
Das Behandlungsziel des Werkstoffes bestimmt die Zeit für die Plasma-Beaufschlagung, der Geschwindigkeit und des Abstandes. Diese Parameter stellen sicher, dass auch bei Stillstand der Substratführung Wärmeschädigungen oder sichtbare Oberflächenveränderungen ausgeschlossen werden.
Kleberapplikation
Ideal ist eine „in line“-Steuerung der vorbehandelten Teile (gegebenenfalls über eine zusätzliche Primerstation) zur Klebe- und Dosierstation. Dies ermöglicht eine sofortige Weiterbearbeitung ohne Zwischenlagerung und verhindert eine erneute Kontaminierung, denn saubere Oberflächen ziehen Schmutz an. Das Resultat sind optimal benetzungsfähige Kontaktflächen als Voraussetzung für perfekte Klebeverbindungen.
Online-Info

Pactabond-Fakten
Die Pactabond Kleb&Dichtmanufaktur ist ein ein Geschäftsbereich der der Tomabond GmbH, Erlangen. Das Leistungsprogramm umfasst:
  • Beratung bei der Klebstoffauswahl
  • Haft-/Alterungs-/Temperaturtests
  • Werkstoff-Vorbehandlung
  • professionelle Klebeapplikationen mittels computergestützter Dosiertechnik
  • Anfertigung von Prototypen, Null- und Erstserien
  • optional: Übernahme der Beschaffungslogistik sowie Transfer der Pactabond-Verfahrenstechnik mit Support bei Übernahme in die eigene Fertigungslinie
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