20 June 2020

Das Ziel: ein ausblühfreies Fertigungsverfahren

Born2Bond Ultra

Wer Klebstoffe auf Cyanacrylat-Basis verwendet, weiß, dass das „Ausblühen“ schon seit vielen Jahren ein wichtiges Thema in der Fertigungsbranche ist. Man bezeichnet damit die Bildung weißer Flecken in der Nähe der Stelle, an der ein Klebstoff aufgetragen wurde, die häufig stark vom Gesamterscheinungsbild der montierten Teile ablenkt.

Manche Teile werden im Anschluss an ihre Montage noch lackiert oder erhalten eine Oberflächenveredelung. In diesem Fall ist das Ausblühen kein großes Problem. Wenn es aber beispielsweise um die Herstellung von Luxusgütern geht, spielt die Ästhetik eine entscheidende Rolle. Eine deutliche Fleckenbildung auf teuren Modeaccessoires oder ebenso kostspieliger Unterhaltungselektronik ist nicht akzeptabel, sondern beeinträchtigt die Qualität des Produkts und seine Marke.

Aber wodurch entsteht das Ausblühen eigentlich? Technisch gesehen kann Ausblühen dadurch entstehen, dass schnell reagierende Cyanacrylat-Klebstoffe je nach Zusammensetzung flüchtige Bestandteile enthalten, also einen hohen Dampfdruck aufweisen. Bei diesen Klebstoffarten kommt es zu einer Fleckenbildung, wenn die flüchtigen Bestandteile auf der Teileoberfläche kondensieren. Das fällt besonders bei schwarzen, glänzenden oder transparenten Elementen ins Auge, etwa auf Lippenstifthüllen, Linsen, Glasabdeckungen, Schreibgeräten der Spitzenklasse oder Parfumflakons.

Arten von Sofortklebstoffen

In der Welt der Sofortklebstoffe gibt es zwei Hauptarten, nämlich Ethylcyanacrylat und Methoxyethyl-Cyanacrylat (abgekürzt ECA und MECA). Klebstoffprodukte auf ECA-Basis sind weitverbreitet und haben sich im Einsatz bewährt. Sie sind im Allgemeinen kostengünstig herzustellen, praktisch und einfach in der Anwendung und weisen eine starke und sofortige Haftwirkung auf. Dadurch sind sie ein wichtiges Standbein der Klebstoffindustrie geworden. Es gibt aber auch zwei große Nachteile, die beide mit ihrer Volatilität zu tun haben: Sie erzeugen Ausblühen und dürfen wegen ihres beißenden Geruchs nur in einer angemessenen Umgebung verwendet werden.

Mit der neuen Produktgeneration auf MECA-Basis sollen diese Nachteile vollständig überwunden werden. Ihr Ausblühen ist zu vernachlässigen, sie sind völlig geruchlos und brennen auch nicht in den Augen. Dennoch wirken sie als Sofortklebstoffe und können verschiedene Substratarten ohne zusätzliche Chemikalien verkleben.

Die technologische Innovation macht es möglich, dass man jetzt auch auf kostengünstige Weise auf die Vorteile dieser MECA-basierten Sofortklebstoffe zugreifen kann. Der technische Grund für die gute Funktionsweise der Sofortklebstoffe auf MECA-Basis hat mit dem Aufbau der Moleküle selbst zu tun, aus denen diese gebildet sind und deren Volatilität erheblich verringert ist. Das bedeutet, dass das Ausblühen schon auf einer ganz grundlegenden Ebene aus dem Design herausgenommen wird, weil man ihm nicht nur über die Formulierung entgegenwirken kann, also beispielsweise mit Abhilfemaßnahmen, die den Geruch kaschieren.

Aushärtegeschwindigkeit

Die Geschwindigkeit, mit der Sofortklebstoffe auf ECA-Basis aushärten (also von ihrer flüssigen Form zu einem haltbaren Feststoff werden), betrifft auch das Ausmaß des Ausblühens, mit dem ein Hersteller fertig werden muss und das reguliert werden kann. Nicht alle Klebstoffe auf ECA-Basis härten mit der gleichen Geschwindigkeit aus. Diese Geschwindigkeit wird auch von der Art der Formulierung und des zu montierenden Materials beeinflusst. Es ist aber klar, dass ECA-Klebstoffe mit einer gewissen Volatilität im Allgemeinen mehr Ausblühen verursachen, wenn sie sich nicht schnell in Feststoffe verwandeln, also zum Beispiel beim Verkleben relativ passiver Teile. In solchen Fertigungsszenarien können Beschleuniger in der Formulierung zum Einsatz kommen oder es können zusätzliche Mittel wie etwa Grundierungen in Sprayform verwendet werden. Beide Vorgehensweisen haben aber ihre Nachteile.

Formulierungen auf ECA-Basis tragen zum Ausblühen in der Endanwendung bei, denn es ist fast unvermeidlich, dass überschüssiger Klebstoff zwischen den Teilen bei der Montage herausgedrückt wird. Dadurch wird flüchtiges Material in einem gewissen Umfang freigelegt und in der Nähe der Klebeverbindungen entstehen weiße Flecken. Dieses Problem ist besonders dann schwer zu handhaben, wenn winzige Teile verklebt und feine Verbindungen geschaffen werden, beispielsweise beim Aufbringen von Aufklebern, dekorativen Teilen, Minikamerateilen in der Mobilelektronik und so weiter.

Man könnte glauben, je mehr Klebstoff verwendet wird, desto besser ist die Haftung – tatsächlich ist aber bei der Verwendung von Sofortklebstoffen fast das genaue Gegenteil der Fall. Aber es sind natürlich technisch sehr hoch entwickelte Produkte erforderlich, um die Qualität zu sichern. Das Volumen des dispensierten Klebstoffs und die Genauigkeit seines Auftrags müssen kontrolliert werden. Diese beiden Herausforderungen gehören zu den schwierigsten, vor denen ein Hersteller steht, müssen aber überwunden werden, damit ein richtig konzipierter Sofortklebstoff effektiv verwendet werden kann. Die Verwendung von geruchlosen und nicht ausblühenden Produkten auf MECA-Basis gibt dem Endanwender einen gewissen Spielraum bei der erforderlichen Genauigkeit, die wiederum von der Art der zu montierenden Teile abhängt.

Sofortklebstoffe auf MECA-Basis bieten alle Vorteile einer schnellen und starken Haftung auf den meisten Materialien, aber ohne Nachteile wie Fleckenbildung, die Notwendigkeit von speziell belüfteten Fertigungsbereichen und teuren Präzisionsdosieranlagen oder einer anschließenden Reinigung. Daher sind sie die logische Lösung für Probleme, die typischerweise bei herkömmlicheren Alternativen auftreten. Sie sind eine attraktive Option für die Hersteller von kleinen Elektronikprodukten, Luxusschmuck, exotischen Glasverpackungen oder Designer-Modeaccessoires, die vielleicht die Verwendung solcher Klebstoffe bisher ausgeschlossen haben, da es keine kostengünstige Alternative gab.


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