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Klebstoff-Know-How
Aushärtung von Klebstoffen – Übersicht und Vergleich
Klebstoffe können durch Lichthärtung, Warmhärtung, Dualhärtung oder bei Raumtemperatur ausgehärtet werden. Mit dem optimalen Prozess zur Aushärtung von Klebstoffen lassen sich Fertigungszeiten auf ein Minimum kürzen und Energiekosten stark reduzieren. Die Übersicht zeigt gängige industrielle Aushärtungsverfahren im Vergleich und geht auf Vorteile für den Fertigungsprozess ein.
Lichthärtende oder UV-härtende Klebstoffe erreichen mithilfe von Licht innerhalb von Sekunden ihre volle Festigkeit. Hierzu kommen hochintensive LED-Härtungslampen der Wellenlängen 365 nm, 400 nm oder 460 nm zum Einsatz. Die für eine vollständige Aushärtung wichtigsten Prozessparameter sind Belichtungszeit und Intensität. Zudem sollte mindestens ein Bauteil mit einer dieser Wellenlängen durchstrahlbar sein.
Sind beide zu verklebenden Bauteile undurchstrahlbar, kann durch Voraktivierung dennoch Lichthärtung zum Einsatz kommen und so auf Wärme oder lange Wartezeiten durch andere raumtemperaturhärtenden Methoden verzichtet werden. Der Prozess unterscheidet sich dabei nur minimal von dem der Lichthärtung.
Soll eine sekundenschnelle Lichthärtung eingesetzt werden und gibt es geometriebedingt Schattenzonen in denen der Klebstoff nicht aushärten würde, sorgen dualhärtende Klebstoffe für eine sichere Aushärtung. Der erste Härtungsmechanismus mit Licht sorgt für eine schnelle Fixierung, während der zweite Härtungsmechanismus eine vollständige Aushärtung des Klebstoffs in der Schattenzone sicherstellt.
Je nach Möglichkeit im Prozess kann die Lichthärtung beispielsweise mit einer Wärmehärtung (ab +60 °C) oder Feuchtigkeitshärtung eingesetzt werden. Gerade die Feuchtigkeitshärtung ist als sekundärer Aushärtemechanismus besonders interessant, da sie die vorhandene Luftfeuchtigkeit nutzt und somit eine Produktion mit minimalem Carbonfootprint ermöglicht. Auch raumtemperaturhärtende Systeme, wie zweikomponentige Klebstoffe und anaerob härtende Metallklebstoffe sind im DELO-Portfolio als dualhärtende Klebstoffe verfügbar.
Wärmehärtung wird oft bei strukturellen Klebstoffen eingesetzt, die als Alternative zu konventionellen Fügeverfahren wie Nieten oder Schweißen Verwendung finden. Die Aushärtung erfolgt in einem Temperaturbereich von +60 °C bis +180 °C. Für den Aushärtungsprozess kommen meist Umluft- oder Durchlauföfen zum Einsatz. Durch Induktion kann die Aushärtezeit teilweise um das 70-fache gegenüber Umluftöfen reduziert werden. Übliche Aushärtungszeiten liegen daher zwischen 60 Sekunden und 60 Minuten. Wichtig zu beachten ist, dass die Temperatur am Klebstoff anliegt und eine eventuelle Aufheizzeit des Bauteils einkalkuliert werden muss.
Die Aushärtung von zweikomponentigen Klebstoffen erfolgt nach dem Vermischen von Harz und Härter (meist als Komponente A und B bezeichnet) bei Raumtemperatur. Egal ob manuell oder vollautomatisiert, beide Komponenten werden über ein Mischrohr dosiert, sodass eine homogene Durchmischung gewährleistet werden kann. Eine Funktionsfestigkeit der verklebten Bauteile wird häufig schon nach wenigen Minuten erzielt, wohingegen die Endfestigkeit meist nach 24 bis 72 Stunden erreicht wird.
Anaerob härtende Klebstoffe, umgangssprachlich als Metallklebstoff und vor allem als Schraubensicherung bekannt, härten unter Sauerstoffausschluss und durch den Kontakt zu Metallionen der Metalloberfläche. Nach wenigen Minuten Aushärtezeit können die zu verklebenden Bauteile im Fertigungsprozess weiterverarbeitet werden.
Die Prozessgeschwindigkeit lässt sich durch eine zusätzliche Lichtfixierung oder den Einsatz von Aktivatoren oder Primern beschleunigen.
Die bekanntesten Klebstoffe, die mit Luftfeuchtigkeit aushärten, sind sicherlich Silikone und sogenannte Sekundenkleber (Cyanacrylate). In schnellen, vollautomatisierten Prozessen werden allerdings weitgehend dualhärtende Klebstoffe eingesetzt, die zunächst mit Licht vorfixiert werden und in einem zweiten Schritt mit der vorhandenen Luftfeuchtigkeit aushärten. Die Geschwindigkeit des zweiten Schritts ist dabei abhängig von Bauteilgeometrie und prozentualer Luftfeuchtigkeit, ist aber meist in 72 h abgeschlossen.
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