...die Abdichtung von Unterwasserlampen, die aggressiven Reinigungsmitteln standhalten müssen (Bild: OTTO, Fotalia_angsabiru)

03.06.2019 Viele Lösungen auf einer Siliconbasis

Elastische Klebung und Abdichtung von Kunststoffen, Glas und Metall

von Marc Wüst (Hermann Otto GmbH)

Unterschiedliche industrielle Einsatzbereiche benötigen heute angepasste Kleb- und Dichtstoffe. Dabei spielen flexibel anpassbare Kernsortimente eine immer größere Rolle, wie die Beispiele von 1KSilicon-Kleb- und Dichtstoffen auf Alkoxy-Basis zeigen.

So wurden die Silicon-Kleb- und Dichtstoffe Novasil® S 800 und S 802 speziell für die Klebung und Abdichtung von Leuchten-, Getriebe-, Maschinen- sowie Motorengehäusen entwickelt. Sie haben eine sehr gute Haftung ohne Vorbehandlung auf allen gängigen Materialien wie Glas, Aluminium, verzinktem Eisen, Eloxal sowie auf vielen Kunststoffen (PC, PMMA, PA6, PPO) und zeichnen sich durch sehr hohe Zugscherfestigkeiten sowie Reißdehnungen bei Temperaturbelastungen bis +150 °C aus. In Kombination mit der sehr guten Witterungs-, Alterungs- und UV-Beständigkeit decken sie so ein breites Anforderungsprofil verschiedener Branchen ab.

Umweltfreundlich und wartungsarm
Ein Beispiel ist das elastische Kleben von Rahmen an PV-Modulen oder das Kleben und Dichten der Anschlussdosen (Bild 1). Leistungsfähige mit Solarstrom betriebene Straßenleuchten mit langer Lebensdauer ermöglichen die Ausleuchtung von Wegen in Parks und Gartenanlagen, die nicht ans Stromnetz angeschlossen sind. Benötigt werden hier abgestimmte Kleb- und Dichtstoffe, die wirtschaftliche Fertigung und lange Funktionsdauer miteinander verbinden. Die gesetzlich verordnete Reduzierung herkömmlicher Energieträger wie Öl und Gas verlangt nach einer Umstrukturierung des Energiemixes. In dem Maß, wie fossile Energieträger vom Markt genommen werden, kommen erneuerbare Energien zum Tragen. In Kombination mit Wärmepumpen spielen die thermische Nutzung von Solarenergie und die Stromerzeugung in PV-Anlagen eine zunehmend wichtige Rolle. Doch Investitionen in Solaranlagen zahlen sich nur langfristig aus. Zur Sicherung der Rentabilität müssen die Solarelemente über ihre gesamte Lebensdauer hinweg zuverlässig funktionieren. Auch wenn Kleb- und Dichtstoffe nur einen Bruchteil der Fertigungskosten ausmachen, so spielen sie doch eine gewichtige Rolle für die wirtschaftliche Fertigung und dauerhafte Funktionstüchtigkeit: Sie halten die Glasflächen im Metallrahmen, dichten die Modulrahmen, fixieren Anschlussdosen und schützen nicht zuletzt als Vergussmasse die sensiblen Kontaktstellen innerhalb der Dose.

Bezüglich dieser Anforderungen wurde der Silicon-Kleb- und Dichtstoff umfangreichen Tests zur Heißdampflagerung unterzogen. Die Lagerung bei 85 °C und 80 % rel. Luftfeuchtigkeit stellt hohe Anforderungen. Gemessen wurde die Zugscherfestigkeit anhand von Überlappungsklebungen Eloxal-Eloxal auf einer Klebfläche von 25 x 14 mm und einer Schichtdicke von 1,5 mm. Gereinigt wurde zuvor mit Cleaner T. Nach 500 h sowie nach 1000 h-Heißdampflagerung wurde dabei – gegenüber der Raumtemperatur – nur eine geringfügig geringere Zugscherfestigkeit festgestellt.

Breites Einsatzspektrum
Für mehr Sicherheit im Straßenverkehr sind das elastische Kleben und das Abdichten von Leuchtengehäusen sowie von elektrischen und elektronischen Bauteilen aktuelle Aufgabenstellungen (Bild 2). So stehen für die serielle Klebung von Leuchten und Fahrzeugscheinwerfern in der Automotive-Industrie auf den Fertigungsprozess abgestimmte elastische Klebstoffe zur Verfügung. Gerade bei Zweirädern ist eine langfristig funktionierende Beleuchtung wichtig, weil sie bei Dunkelheit deutlich schwerer zu erkennen sind als Pkw.

Die für die Fertigung von Leuchten für den Unterwasserbereich verwendeten Kleb- und Dichtstoffe (Bild 3) müssen nicht nur absolut „wasserdicht“ sein, sondern auch die beigesetzten „Wasserpflegemittel“ vertragen.

Verglichen mit der Photovoltaik stellt die Leuchtenfertigung noch einmal höhere Anforderungen an die Klebstofftechnologie. Die Parameter extreme Witterungsbeständigkeit, hohe Klebkraft und einwandfreie Funktion über einen langen Zeitraum hinweg sind bei der Fertigung von Leuchten oder der Klebung von Leuchten in Fahrzeugen gefragt. Hinzu kommen weitere Anforderungen. So dürfen keine Stoffe ausdampfen, die zu einem Beschlagen der Scheiben führen könnten („non fogging“). Leuchtengehäuse bestehen i.d.R. aus Kunststoff, Metall und Glas. Der Klebstoff zur Verbindung dieser Materialien muss also auf allen Materialien perfekt kleben, unterschiedliche physikalische Eigenschaften ausgleichen und darf die Materialien selbst nicht beeinträchtigen. Der Kleb- und Dichtstoff haftet sehr gut auf vielen Kunststoffen, Glas und verschiedenen Metallen, wie umfangreiche Versuchsreihen belegen. Sowohl Peeltests als auch Überlappungsklebungen bestätigen eine hohe Zugscherfestigkeit. Die Durchhärtung unter Standardbedingungen (23 °C und 50 % rel. Luftfeuchtigkeit) ist produkttypisch: Gemessen wurden nach 24 h 1,7 mm und nach 48 h 2,6 mm. Nach sieben Tagen ist die optimale Durchhärtung von 5,3 mm erreicht. Darüber hinaus nimmt die Durchhärtung nur noch vergleichsweise geringfügig zu (nach zehn Tagen 6,9 mm).

Haftstark, spannungsausgleichend und vibrationsfest
Beim elastischen Kleben von Getriebe-, Maschinen- und Motorgehäusen ist neben diesen Anforderungen – je nach Anforderungsprofil – zudem eine hohe Temperaturbeständigkeit unabdingbar. Dabei stellt sich das Problem, dass eine verbindliche Norm zur Messung der Temperaturbelastung nicht existiert. Versuchsreihen bestätigen eine unveränderte Elastizität bei einer Temperaturbelastung von dauerhaft (1.000 h) +150 °C.

Das bedeutet, dass die Klebungen mit diesem Material auch bei dauerhafter Temperatureinwirkung elastisch bleiben und damit ihre Funktion erfüllen können.

Fazit
Mit diesem Kernsortiment stehen Kleb- und Dichtstoffe auf Silicon-Basis für eine wirtschaftliche Fertigung in verschiedenen Branchen zur Verfügung. Wenn spezifische Anforderungen eine Anpassung erfordern, wird der Kleb- und Dichtstoff im Dialog mit dem Anwender modifiziert. Dies gilt gleichermaßen von der Prototypen- bis hin zur Serienfertigung.

Fakten für Konstrukteure
• Haftet ohne Primer auf vielen Kunststoffen
• Hohe Kerb- und Reißfestigkeit
• Verursacht keine Spannungsrisse an nicht vorgespanntem Acrylglas und Polycarbonat

Fakten für Qualitätsmanager
• Novasil® S 800 erfüllt die UL 94 Flame Classification HB
• Geruchsarm, nicht korrosiv

Kontakt zum Autor

DICHT!digital: Weitere Informationen zu Novasil® S 800

DICHT!digital: Infos zum Seminar: Seminar Silikon – ein Werkstoff fast ohne Grenzen

Bild 1: Ein Kernsortiment – modifizierbar für verschiedene Aufgabenstellungen, z.B. für mit Solarstrom betriebene Straßenleuchte,... (Bild: OTTO, Fotolia_ stlee000)