de.wedoany.com-Bericht: Das Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung (IAP) hat eine neuartige Klebetechnologie auf Basis von Mikrokapseln entwickelt, die den traditionellen Klebstoffauftrag vereinfachen und nahezu bedarfsgerechte, feste Verbindungen ermöglichen soll.
In der industriellen Praxis ist das Auftragen von Klebstoff oft ein zusätzlicher Prozessschritt, bei dem der Klebstoff dosiert, aufgetragen und ausgehärtet werden muss. Die direkte Verarbeitung reaktiver Klebstoffkomponenten stellt hohe Anforderungen an Arbeitsschutz, Prozesskontrolle und Personalschulung, und die Haftwirkung herkömmlicher Klebebänder variiert je nach Materialsystem, Temperatur, Untergrund und Belastung. Um diesen Herausforderungen zu begegnen, verwenden IAP-Forscher isocyanatfreie Acrylat- oder Epoxidharz-Klebstoffe und verkapseln diese zu Mikrokapseln. Diese Mikrokapseln enthalten jeweils eine einzelne Komponente des Zweikomponenten-Klebstoffs. Im intakten Zustand der Kapseln bleibt das System inert; sobald jedoch Druck ausgeübt wird und die Kapseln platzen, vermischen sich die beiden Komponenten und es kommt zu einer Vernetzungsreaktion, die eine feste Verbindung auf der Kontaktfläche bildet. Diese Vernetzung kann bei Raumtemperatur erfolgen, ohne zusätzliche Erwärmungs- oder Aushärtungsschritte. Als Teil des Fraunhofer-Clusters Programmable Materials CPM wird diese Technologie am Institut entwickelt.
Der Kern der Technologie liegt in der präzisen Herstellung der Kapseln. Da Zweikomponenten-Klebstoffe reaktiv sind, könnten sie mit den bei der Herstellung der Kapselhülle verwendeten Chemikalien reagieren. Die Forscher geben jedoch an, dass durch eine äußerst präzise Einstellung der Kapselchemie sichergestellt werden kann, dass die Klebstoffkomponenten aktiv bleiben, zuverlässig verkapselt, sicher gelagert und verarbeitet werden, bis sie bei Druckeinwirkung selektiv geöffnet werden. Die Forscher bringen diese Mikrokapseln auf flächige Trägermaterialien wie Textilien, Fasergewebe oder andere Flächengebilde auf, sodass ein Material entsteht, das wie eine Zwischenschicht verarbeitet werden kann. Der Klebstoff kann so im Bauteil positioniert werden und kommt erst im Fügeschritt zum Einsatz.
Zu den potenziellen Anwendungsbereichen gehören Klebeprozesse von Bauteilen, die einen flächigen, kontrollierten und offenen Klebstoffauftrag vermeiden müssen, wie beispielsweise das Stapeln von Batterien in der Automobilindustrie, sowie der Maschinenbau, die Elektronikfertigung oder Mikrostrukturbauteile mit feinen Kanälen, bei denen herkömmliche Auftragsverfahren komplex, schwer zugänglich oder wirtschaftlich ungünstig sind. Das IAP kombiniert sein Fachwissen im Bereich der Mikroverkapselung mit anwendungsnahen Tests, um diesen Klebstoffverbund zu entwickeln. Die anschließende Verbindungsfestigkeit wird gemeinsam mit dem Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik (IWU) untersucht, um eine Grundlage für die gezielte Bewertung geeigneter Anwendungsbereiche mit Partnern zu schaffen.
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