Aushärtung ohne Kompromisse

Dualhärtende Klebstoffe bieten die Vorteile lichthärtender Klebstoffe, ohne Abstriche bei Zuverlässigkeit, Haftung oder Verarbeitungsqualität zu machen. Sie gewährleisten zudem, dass der Klebstoff vollständig aushärtet. Darüber hinaus bieten sie ein hohes Maß an Flexibilität in der Produktion und ermöglichen so mehr in der Gestaltung der Produktionsprozesse.

Die meisten Produktionsunternehmen bevorzugen daher lichthärtende Klebstoffe, da sie eine höhere Produktivität erlauben. Jedoch hat der Einsatz dieser lichthärtenden Klebstoffe auch Limitierungen. Aus diesem Grund hat DELO in den letzten Jahren zahlreiche dualhärtende Produkte – DUALBOND genannt – entwickelt. Sie sollen die Vorteile warm- und lichthärtende Klebstoffe vereinen.

In vielen Branchen, darunter die Automobil-, Elektronik- und Maschinenbauindustrie, hat das Kleben von Bauteilen an Beliebtheit gewonnen. Denn der Einsatz von Klebstoff bietet gegenüber mechanischen Verfahren Vorteile in Bezug auf Leichtbauweise, Miniaturisierung oder Materialvielfalt.  

In vielen Branchen wird das Kleben aus Trends zu Leichtbauweise, der Miniaturisierung oder der gesteigerten Materialvielfalt wichtiger. Zudem finden Klebstoffe zunehmend als Vergussmassen Verwendung, um Bauteile vor Umwelteinflüssen zu schützen.

Unternehmen, die ihre Produkte in großen Mengen herstellen, bevorzugen oft lichthärtende Klebstoffe, da diese schnellere Produktionszyklen ermöglichen. Die Lichtfixierung bietet eine präzise Ausrichtung, weil Komponenten auf „Knopfdruck“ an der gewünschten Stelle befestigt werden können. Dies liegt daran, dass der Klebstoff bei der Lichthärtung schnell die nötige Festigkeit erreicht, um weiterverarbeitet zu werden. Zudem verhindert das schnellere Aushärten, dass der Klebstoff über die Klebenaht hinausfließt.

Lichthärtende Klebstoffe erhalten ihre volle Festigkeit innerhalb weniger Sekunden durch das Bestrahlen mit Licht, in besonderen Fällen sogar in weniger als einer Sekunde. Erreicht wird dies mittels hochenergetischer LED-Lampen, die in ihrem spezifischen Lichtspektrum eine 100- bis 1000-fache Intensität des normalen Tageslichts erzeugen. Gewisse Limitierungen dieser Klebstoffe liegen bei maximalen Einsatztemperaturen von mehr als +150 °C und bei regelmäßigem Kontakt zu aggressiven Chemikalien wie Ölen oder Säuren vor.

Wo Licht ist, kann auch Schatten sein

Werden zwei Bauteile miteinander verklebt, ist es wichtig, dass das gesamte Klebstoffvolumen vollständig aushärtet. Erreicht das Licht nur einen Teil des Klebstoffs, bleibt er in diesen sogenannten Schattenzonen flüssig. Es droht Korrosion oder, im Falle optischer Produkte, eine unerwünschte Beeinflussung des Lichtverlaufs. Für lichthärtende Klebstoffe sollten daher Schattenzonen schon bei der Konstruktion vermieden werden.

Für Fälle, in denen das nicht oder nur aufwendig möglich ist, hat die Klebstoffindustrie viele neue dualhärtende Klebstoffe entwickelt. Bei diesen gibt es außer Licht noch einen zweiten Aushärtungsmechanismus, sodass Klebstoffe auch in Schattenzonen zuverlässig aushärten und vernetzen. Der zweite Mechanismus kann entweder durch Luftfeuchtigkeit, Luftabschluss, Wärme oder auch das Mischen von zwei Komponenten ausgelöst werden. Jede Variante erfüllt andere Anforderungen und ermöglicht andere Fertigungsprozesse. Immer handelt es sich um Produkte, die frei von Isocyanaten und Silikonen – mit Ausnahme von UV-Silikonen natürlich – sind.

Licht- / anaerob härtende Klebstoffe

Liegen die Anforderungen höher, kommt die anaerobe Härtung anstelle der Luftfeuchtigkeit als zweiter Mechanismus ins Spiel. Licht-/anaerob härtende Klebstoffe bieten hohe Festigkeiten und besitzen einen Temperatureinsatzbereich von bis zu 180 °C. Sie eignen sich für anspruchsvolle Anwendungen in Elektromotoren mit hoher Wärmeabfuhr. Zudem sind sie widerstandsfähig gegen Automobilchemikalien wie Bremsflüssigkeit, Öl und Streusalz.

Licht-/anaerob härtende Klebstoffe basieren auf den sogenannten 'Metallklebstoffen', die in der Industrie weit verbreitet sind. Sie benötigen Metallionen und den Ausschluss von Sauerstoff, um in abgeschatteten Bereichen vollständig auszuhärten. Gegenüber klassischen Metallklebstoffen auf Methacrylat-Basis bieten sie jedoch zwei Vorteile: Erstens können höhere Produktionszyklen erreicht werden, da die Lichtfixierung schnellere Weiterverarbeitung ermöglicht. Zweitens härtet der Klebstoff auch in der Klebefuge aus, in welcher sich sonst Luft befinden würde. Rein lichtgehärtete und anaerob gehärtete Klebstoffe weisen ähnliche Eigenschaften auf. Zum einen sind beide gut vernetzt, zum anderen brauchen auch anaerob härtende Klebstoffe keine zusätzlichen Prozessschritte, um in Schattenzonen vollkommen auszuhärten – unter der Voraussetzung, dass ausreichend Metallionen vorhanden sind.

Die dritte Option sind licht-/warmhärtende Klebstoffe, bei denen Wärme zugeführt wird, um die volle Festigkeit zu erreichen. Diese Gruppe an Klebstoffen ist äußerst vielfältig, da sie Produkte auf Basis von Epoxidharzen, Acrylaten und anderen Chemikalien umfasst. Viele davon werden in der Optoelektronik eingesetzt, dank ihrer hohen Transparenz, geringen Vergilbung und geringen Ausgasung.

Epoxide zeigen tendenziell höhere Festigkeiten, sind härter und dank ihrer engeren Vernetzung resistenter gegenüber Chemikalien und hohen Temperaturen. Teilweise sind diese Produkte so widerstandsfähig, dass sie in Baugruppen eingesetzt werden können, die sich dauerhaft in heißem Getriebeöl befinden. Acrylate hingegen sind weicher und damit flexibler sowie spannungsausgleichend, wodurch sie dynamische Belastungen besser kompensieren. Ein Beispiel dafür ist das Befestigen von Zierblenden und Cockpit-Elementen im Auto: Hier müssen im Temperaturbereich von -40 bis +100 °C Spannungen von Bauteilen ausglichen werden.

Neben den anderen vorgestellten dualhärtenden Klebstoffprodukten zeichnen sie sich auch dadurch aus, dass die Komponenten innerhalb weniger Sekunden mit UV- oder sichtbarem Licht fixiert werden. Das gewährleistet eine hohe Präzision im Vergleich zu Standardklebstoffen. Eine Verschiebung der Komponenten sowohl vor als auch während der Wärmeaushärtung wird somit vermieden.

Die für die Endaushärtung notwendige Wärme wird den Bauteilen in den meisten Fällen in Umluftöfen zugeführt. Alternativ kann die Wärmezufuhr auch mittels Durchlauföfen, Induktion oder Thermoden erfolgen. Die zur Aushärtung benötigten Temperaturen betragen typischerweise etwa 100 °C, wobei die widerstandsfähigsten Klebstoffe mindestens 120 °C erfordern. Das Aushärten temperatursensibler Bauteile kann wiederum auch bei niedrigen Temperaturen erfolgen – zum Beispiel bei gerade einmal 60 °C. Je nach Produktionsprozess können so hohe Präzision, kurze Taktzeiten und geringe thermische Belastungen erreicht werden.