Nahansicht eines Elektromotorrotors, der eine zylindrische Welle mit schwarzen Wicklungen, eine weiße Metallendkappe mit komplexen Ausschnitten und ein silbernes Lager am Ende zeigt.

DELO News

Press Release | 27. Nov 2018

Hochtemperatur Klebstoffe: Manche mögen‘s heiß

Von der Automobilindustrie über den Maschinenbau bis hin zur Leistungselektronik müssen Klebstoffe zunehmend steigenden Temperaturanforderungen gerecht werden. Die Antwort der Klebstoffindustrie ist die Entwicklung hochtemperaturbeständiger Klebstoffe (HT-Klebstoffe), die strukturale, Dichtungs- und Vergussanforderungen erfüllen.

Im Automotive-Bereich werden Klebstoffe für Sensoren und andere Motorkomponenten verwendet, die hohen Temperaturen und aggressiven Chemikalien standhalten müssen. Neue Kühlsysteme führen zu mehr Abwärme, was erhöhte Temperaturanforderungen an die Klebstoffe stellt.

In Elektromotoren sind HT-Klebstoffe unverzichtbar für die Verklebung von Magneten und die Befestigung des Rotors auf der Welle. Denn leistungsfähigere Motoren und kompaktere Bauformen führen zu erhöhter Wärmeentwicklung. Auch im Werkzeugbau finden HT-Klebstoffe Anwendung, beispielsweise um Kupferdrähte in Kompaktwinkelschleifern vor hitzebedingten Schäden zu schützen.

In der Leistungselektronik, etwa bei Schienenfahrzeugen und Ölbohrausrüstung, müssen Klebstoffe Temperaturen über 200 °C bewältigen, die durch hohe Stromstärken entstehen. In der Luftfahrt kommen HT-Klebstoffe in der Nähe von Triebwerken zum Einsatz, um extreme thermische Belastungen standzuhalten.

Aufgrund der beschriebenen steigenden Anforderungsprofilen wurde eine Vielzahl an Klebstoffen entwickelt speziell für diese Bereiche. 

Nahaufnahme einer Leiterplatte mit zwei hervorgehobenen Bereichen: Ein kreisförmiges grünes Overlay zeigt ein Wärmebild mit Rot im Zentrum, das eine Hochtemperaturzone anzeigt, und ein weißer Kreis hebt einen auf einen Chip aufgetragenen Klebstoff hervor.

HT-Klebstoffe werden häufig in der Leistungselektronik eingesetzt.

Was einen HT-Klebstoff auszeichnet

Hochtemperaturbeständige Klebstoffe (HT-Klebstoffe) funktionieren auch unter anspruchsvollen Anforderungen zuverlässig und erbringen unter extremen thermischen Bedingungen eine stabile Leistung. Hier sind einige Schlüsselbegriffe und Konzepte, die helfen, diese Materialien besser zu verstehen.

  • Temperaturbeständigkeit beschreibt die Fähigkeit eines Klebstoffs, seine adhäsiven (Haftkraft zu Oberflächen) und kohäsiven (innere Bindungskraft) Eigenschaften auch bei längerer Einwirkung hoher Temperaturen aufrechtzuerhalten. Ein Klebstoff zeigt hohe Temperaturbeständigkeit, wenn er z. B. nach wochenlanger Einwirkung von 150 °C immer noch zuverlässig haftet. Es beschreibt die langfristige Leistungsfähigkeit unter Hitzeeinwirkung eines Klebstoffes.
  • Temperaturfestigkeit bezieht sich auf die maximale mechanische Belastung, die ein Klebstoff kurzzeitig bei hohen Temperaturen aushalten kann. Ein Klebstoff mit hoher Temperaturfestigkeit kann z. B. bei 200 °C eine erhebliche Last ohne Versagen tragen. Im Gegensatz zur Temperaturbeständigkeit fokussiert sich die Temperaturfestigkeit auf die kurzfristige Belastbarkeit.
  • Glasübergangstemperatur (Tg) ist die Temperatur, bei der ein hochpolymerer Stoff von einem festen, glasartigen Zustand in einen weicheren und unter Umständen elastischeren Zustand übergeht. Diese Veränderung kann mit einem Verlust an Festigkeit und Formstabilität einhergehen. Eine hohe Glasübergangstemperatur bedeutet, dass ein Klebstoff erst bei höherer Temperatur seine Eigenschaften ändert und damit möglicherweise seine Festigkeit verliert. Somit weist ein hoher Wert der Glasübergangstemperatur auf eine hohe Temperaturfestigkeit hin.
  • Ausnahme: Es gibt jedoch Materialien, die auch über ihrer Glasübergangstemperatur hinaus stabil bleiben. Beispielsweise behalten Silikone und Polyimide auch im elastischen, gummiartigen Zustand nützliche mechanische Eigenschaften bei. Diese Materialien zeichnen sich durch ihre hervorragende thermische Stabilität sowie chemische und thermische Beständigkeit aus.

Flexibilität spielt bei der Entwicklung von HT-Klebstoffen eine entscheidende Rolle. Eine gewisse Flexibilität hilft, Spannungsspitzen zu absorbieren und ist insbesondere bei Schälbelastungen wichtig. Schälbelastung, bezeichnet eine Kraft, die quer zur Klebfuge wirkt und versucht, die verklebten Materialien voneinander zu lösen. 

Stellen Sie sich vor, Sie heben die Ecke eines Klebebandes an und ziehen es in einem steilen Winkel ab – das entspricht einer Schälbeanspruchung. Flexible Klebstoffe können sich verformen, um solche Beanspruchungen aufzunehmen, ohne dabei zu brechen oder ihre Haftung zu verlieren. Dadurch sind sie widerstandsfähiger gegen Risse oder Ablösungen als starrere Klebstoffe. Flexible Klebstoffe helfen auch dabei, die thermischen Ausdehnungsunterschiede der zu verbindenden Materialien auszugleichen. Dies verbessert die Gesamtfestigkeit und Beständigkeit bei Temperaturschwankungen.

  • Zusammengefasst: Effiziente HT-Klebstoffe kombinieren gute Temperaturbeständigkeit, hohe Temperaturfestigkeit und ausreichende Flexibilität, um mechanische Belastungen effektiv zu managen. Dadurch entstehen Klebeverbindungen, die bei hohen Temperaturen zuverlässig bleiben, auch wenn sie ständig wechselnden Bedingungen oder mechanischen Belastungen ausgesetzt sind.

Der richtige Klebstoff für die richtige Anwendung

  1. Polyurethan-Klebstoffe
    • Eigenschaften: Polyurethane sind bekannt für ihre Flexibilität und Zähigkeit. Sie bieten gute Beständigkeit gegenüber Abrieb und Chemikalien.
    • Anwendung: Ideal für Szenarien, bei denen leichte Bewegungen der Bauteile ausgeglichen werden müssen.
    • Einschränkungen: DELO-Polyurethan-Klebstoffe werden weit verbreitet als Konstruktionsklebstoffe eingesetzt, sind jedoch weniger geeignet für den Einsatz im Hochtemperaturbereich. Denn sie nehmen Feuchtigkeit auf und werden bei Hitze flexibel und weich.
  2. Acrylat-Klebstoff
    • Eigenschaften: Starke Haftung und Festigkeit, besonders geeignet für Metallverbindungen.
    • Anwendung: Oft in der Automobilindustrie zur sicheren Verbindung von Teilen verwendet.
    • Einschränkungen: Lichthärtende DELO PHOTOBOND-Acrylate können als Dicht- und Klebstoffe bis 150 °C eingesetzt werden. Somit wird die Schwelle zum HT-Bereich (ab 200 °C) nicht ganz erreicht.
  3. Methacrylat-Klebstoffe
    • Eigenschaften: Schnelle Aushärtung und hohe Festigkeit; behalten ihre Haftung selbst bei intensiver thermischer Belastung.
    • Anwendung: Geeignet für Anwendungen unter wechselnden Temperaturen.
    • Einschränkungen: Anaerob härtende DELO-ML-Klebstoffe auf Methacrylat-Basis sind bis zu Temperaturen von 200 °C nutzbar. Mit Lichthärtungskomponente liegt die Grenze bei 180 °C.
  4. Epoxidharzklebstoffe
    • Eigenschaften: Für Anwendungen über 200 °C sind warmhärtende, einkomponentige DELO MONOPOX-Epoxidharzklebstoffe ideal. Verbesserte Leistungsfähigkeit durch verschiedene Harz-Härter-Kombinationen.
    • Anwendung: Weit verbreitet mit aminischen Härtern für konstruktive Aufgaben. Besonders schlagzäh, ideal für dynamische Belastungen wie z.B. die Verklebung von Oberflächenmagneten in Elektromotoren.
  5. Epoxidharzklebstoffe mit Anhydrid-Härtern
    • Eigenschaften: Produkte mit Anhydrid-Härtern sind eng vernetzt, was sie hart und weniger spannungsausgleichend macht. Extrem widerstandsfähig gegen aggressive Chemikalien wie Benzin, Getriebeöl oder Säuren.
    • Anwendung: Diese Produkte werden in einer Vielzahl von anspruchsvollen Anwendungen eingesetzt. Produkte der DELO-DUOPOX-Familie werden unter anderem in der Automobilindustrie und der Elektronikfertigung genutzt.
    • Besonderheit: Die Kombination aus erforderlicher Flexibilität und hartem Charakter wird mit einer Reißdehnung im Bereich von 5% erreicht. Dies reicht für typische Hochtemperaturanwendungen aus.

Fazit

Die Klebstoffindustrie hat die Einsatzgrenzen für hohe Temperaturen stetig erweitert, was die Umsetzung zahlreicher Hochtemperaturanwendungen ermöglicht. Über 300 °C stoßen organische Klebstoffe an ihre Grenzen, dennoch wird an verbesserten Lösungen mit erhöhter Beständigkeit, Festigkeit und kürzeren Aushärtezeiten gearbeitet. Diese Fortschritte erweitern die Funktionalitäten und Anwendungsbereiche von Klebstoffen erheblich.

Über DELO

DELO ist ein führender Anbieter von Hightech-Klebstoffen. Seit über 25 Jahren bieten wir Lösungen für die Automobil-, Elektronik- und Halbleiterindustrie. Unsere innovativen Technologien setzen Maßstäbe in der Branche. Unternehmen wie Bosch, Huawei und Siemens vertrauen DELO für überlegene Klebetechnologien.