Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Geklebte Verbundwerkstoffe werden in fast allen Bereichen der industriellen Fertigung eingesetzt. Ihre weite Verbreitung verdanken sie der Tatsache, dass die F\u00fcgetechnik Kleben heterogene Materialien hochwertig und kosteng\u00fcnstig zu verbinden erlaubt. Geklebte Verbindungen sind aber i. A. nicht wieder l\u00f6sbar, was ein sortenreines Recycling der Verbunde unm\u00f6glich macht. F\u00fcr zwei Branchen, die Klebtechnik anwenden, soll je ein gezielt l\u00f6sbarer industriell einsetzbarer Klebstoff entwickelt werden. Diese Formulierungen dienen als Modellstrukturen f\u00fcr allgemeinere l\u00f6sbare Klebverbindungen. Im Vorhaben entstehen insbesondere Vorgehensweisen f\u00fcr die Entwicklung gezielt l\u00f6sbarer Klebstoffe, die in der betrieblichen Praxis kleiner und mittelst\u00e4ndischer Unternehmen nutzbar sind.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenIn der Entwicklung sind mehrere Phasen unterscheidbar: Laborphase, Technikumphase, Praxisphase. In der Laborphase wurden unter Mitarbeit von allen Partnern prinzipielle Klebstoff-Formulierungen entwickelt, die dann nach Charakterisierung der Klebstoffe durch Modellklebungen, gezielte L\u00f6sungsversuche und Untersuchung der getrennten Materialien eine abgesicherte industriell nutzbare Grundlage lieferten. Unabh\u00e4ngig von den verwendeten L\u00f6sungskonzepten wurde in der ersten Projektphase mit Modellkleb-stoffen gearbeitet. Erwies sich ein L\u00f6sungskonzept als positiv, wurde in Absprache mit den Industriepartnern gekl\u00e4rt, welche Zusatzstoffe das Klebstoffsystem anwendungsspezifisch enthalten soll. Die Klebstoffe wurden anschlie\u00dfend im Technikum bzw. in Praxisversuchen weiter qualifiziert. Als Methoden wurde folgende Verfahren angewendet: Lichtmikroskopie, Rasterelektronenmikroskopie (REM), Energy Dispersive X-Ray Analysis (EDX), R\u00f6ntgen-Photoelektronenspektroskopie (XPS), Infrarotspektroskopie, Differentialthermoanalyse (DTA), Rheometrie und Endfestigkeitsmessung in Anlehnung an EN 1372.<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
In Zusammenarbeit der AWOK mit Firma Follmann wurde die Darstellung von Polymeren mit funktionellen Gruppen f\u00fcr die Vernetzung des Klebstoffs untersucht. Es ergab sich, dass die Konzentration der funktionellen Gruppen noch zu gering und die Konsistenz der synthetisierten Thermoplaste noch nicht befriedigend ist. Es wurden zwei verschieden Wege f\u00fcr die Nachvernetzung gew\u00e4hlt. Der erste Weg beruht auf der Einbeziehung von oberfl\u00e4cheninaktivierten Isocyanaten, die eine Vernetzung mit endst\u00e4ndigen Hydroxidgruppen in der Seitenkette von Polyacrylat-Copoylmerisaten erm\u00f6glichen. Die Versuche zeigten, dass nur mit Zusatz einer Ammoniak-L\u00f6sung die Reaktion zwischen den oberfl\u00e4cheninaktivierten Isocyanaten und den Diol-Komponenten erreichbar war. Aus diesem Grund wurde von einer weiteren Verfolgung dieses Weges Abstand genommen. Im zweiten Weg wurden Monomere, die erstens eine Nachvernetzungsstelle und zweitens eine funktionelle Gruppe f\u00fcr die Einbindung in ein Polyacrylat-Copolymer beinhalten, synthetisiert. Die Basispolymere I beinhalten dabei in der Seitenkette des Polymers statistisch verteilt die elektrophile Nachvernetzungsstelle. Das Basispolymer II weist in der Seitenkette eine endst\u00e4ndige nucleophile Gruppe f\u00fcr die Nachvernetzung mit dem Basispolymer I auf. In Abh\u00e4ngigkeit von den verwendeten Monomeren wurden Feststoffe oder Gele erhalten, die jedoch nicht f\u00fcr die Einarbeitung in bestehende Klebstoffe ( z. B. Uzin KE 18) oder f\u00fcr andere Klebstoffmodifikationen zug\u00e4nglich waren.
\nIm Bereich der Bauindustrie wurde gefunden (UZIN, Follmann, AWOK, NMI), dass durch Modifikation eines Dispersionsklebstoffes mit einem Schaumbildner ein gezielt durch Mikrowellen l\u00f6sbarer Klebstoff erhalten werden kann. Versuche mit unterschiedlichen Schaumbildnern ergaben unter Ber\u00fccksichtigung der anwendungstechnischen Eigenschaften Zus\u00e4tze von Micropearl F30 und eine Mikrowellenaktivie-rungszeit im Minutenbereich. Die Bestimmung der Endfestigkeiten (in Anlehnung an DIN EN 1372) bzw. Wiederabl\u00f6sbarkeit ergab nach einer mehrmonatigen Lagerung der Probeverklebungen bei Raumtemperatur den gew\u00fcnschten Effekt der Erniedrigung der Sch\u00e4lfestigkeiten f\u00fcr die mit Schaumbildner versetzten und zus\u00e4tzlich mit Mikrowelle aktivierten Proben. Da der Schaumbildner Chlor im Wandmaterial PVC enth\u00e4lt und prinzipiell bei der Mikrowellenanregung u. a. HCl abgeben kann, wurde mittels XPS-Untersuchungen festgestellt, ob Reaktionsprodukte detektierbar sind. Das gefundene Chlor ist im PVC am Kohlenstoff gebunden.
\nIm M\u00f6belbau und der Automobil-Innenausr\u00fcstung f\u00fchrt die Modifikation (ZIKA, Follmann, NMI) von relativ niedrig schmelzenden Schmelzklebstoffen durch Zusatz von nanodispersen F\u00fcllstoffteilchen zu hochschmelzenden Thermoplasten, die reaktive Hotmelts, Cyanacrylate und l\u00f6semittelhaltige Polychloroprenklebstoffe ersetzen k\u00f6nnen. Diese Thermoplaste sind durch thermische Aktivierung gezielt l\u00f6sbar. Die derart modifizierten Hotmelts werden bereits im Praxiseinsatz im Kraftfahrzeugbereich erprobt.Durch XPS-Analysen wurde gepr\u00fcft, ob im Ger\u00fcst des Klebstoffes eine chemische Reaktion mit dem nanodispersen F\u00fcllstoff auftritt. Man stellte fest, dass offenbar \u00c4nderungen am Kohlenstoffger\u00fcst des Polymeren auftreten.<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
Auf der Europ\u00e4ischen Tagung f\u00fcr Adh\u00e4sionsforschung (EURADH 2004) im September in Freiburg werden die Projektergebnisse im Bereich der Bauindustrie auf einem Poster pr\u00e4sentiert. Ein Poster \u00fcber die gezielte Modifizierung von Schmelzklebstoffen anhand eines Simulationsmodells ist in Vorbereitung.<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
F\u00fcr den Baubereich konnte durch Modifikation eines Dispersionsklebstoffes mit einem Schaumbildner ein gezielt durch Mikrowellen l\u00f6sbarer Klebstoff entwickelt werden. Auf der Grundlage der bisherigen Ergebnisse m\u00fcssen f\u00fcr den Praxiseinsatz weitere Tests mit optimierter Rezeptur in einer Gro\u00dffl\u00e4chen-Applikation unter Einsatz des weiterzuentwickelnden mobilen Mikrowellen-Applikators durchgef\u00fchrt werden.
\nF\u00fcr den M\u00f6belbau und die Automobil-Innenausr\u00fcstung konnten durch Modifikation von Schmelzklebstoffen mit nanodispersen F\u00fcllmitteln gezielt durch W\u00e4rmeeinfluss l\u00f6sbare Klebstoffe als Ersatz f\u00fcr nachvernetzende Hotmelts, Cyanacrylate oder Polychloroprenklebstoffe und ein Simulationsmodell zur Ermittlung der Nanoteilchendichte entwickelt werden. Auf der Grundlage der bisherigen Ergebnisse sind weitere Untersuchungen zur Verbesserung der noch unzureichenden W\u00e4rmestandfestigkeit, zum Schmelzklebstoffauftrag durch Roboter sowie die Reduzierung des Fadenziehen des Schmelzklebstoffes bei der schnellen Produktion notwendig.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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