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Kleben von WPC

Holzfaserverstärkte Thermoplaste sicher kleben

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Die besten Kombinationen aus Substrat, Oberflächenvorbehandlung und Klebstoff wurden danach erneut untersucht und einer künstlichen Bewitterung, einer Wasser- sowie einer Temperaturlagerung (jeweils 5 Tage Lagerung, anschließend 2 Tage Normklima) für insgesamt 25 Zyklen (etwa 180 Tage) unterzogen. Außerdem wurde parallel dazu und ebenso lange eine Freibewitterung durchgeführt. Aus den erhaltenen Daten und den Prüfungsergebnissen zur Ermittlung von Langzeiteigenschaften wurden die empfohlenen Parameter generiert, die eine dauerhafte und stabile Verklebung ergeben.

Gute Benetzbarkeit ist nicht alles

Als Matrixmaterial wurden die Thermoplaste PE, PP und PVC eingesetzt. Exemplarisch wurde auch die Klebbarkeit von WPC mit einer Matrix aus niederschmelzendem Polyamid 12 (mit Tm < 200 °C) untersucht, weil diese momentan verstärkt für WPC eingesetzt wird.

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Erwartungsgemäß zeigen WPCs eine relativ geringe Oberflächenenergie, die deutlich vom Matrixmaterial und der Rezeptur abhängt. Die erste Tabelle fasst die gemessenen Oberflächenenergien der eingesetzten WPC-Materialien mit 50 % Holzgehalt zusammen. Während die PVC- sowie PA12-basierten Rezepturen keine weiteren Zusätze beinhalteten, hatte die dargestellte PP-Rezeptur die typischen 3 % Haftvermittler Licomont AR 504 und die PE-basierte Rezeptur mit 1 % das Gleitmittel Licowax S beigemischt.

Zur Ermittlung der mechanischen Eigenschaften sollten grundsätzlich Probeklebungen durchgeführt werden, da eine gute Benetzung eine notwendige, aber nicht hinreichende Voraussetzung für eine optimale Adhäsion oder Haftung ist.

Strahlen oder mechanisches Anrauen brachte in vielen Substrat-Klebstoff-Kombinationen, besonders bei relativ geringer Klebstoffviskosität, gute Ergebnisse in Sachen Verbindungsqualität. Wesentlich prozesssicherer wurden die Resultate allerdings, wenn anstatt des mechanischen Aufrauens verschiedene Laserquellen (Nd:YAG sowie CO2) zur Vergrößerung der spezifischen Oberfläche eingesetzt wurden.

Bei den Vorbehandlungen mit hochenergetischen, physikalischen Methoden (Niederdruck-(ND)-, Atmosphärendruck-(AD)-Plasma sowie Beflammung) sind Überbehandlungen möglich, die zu einer niedrigenergetischen Oberfläche führen, welche nicht gut benetzt wird und schlechtere Festigkeiten liefert. Die Polarität sowie die freie Oberflächenenergie nimmt bei den Übervorbehandlungen (etwa durch niedrige Geschwindigkeiten, geringe Abstände oder zu hohe Leistungen) vermutlich durch eine erhöhte Temperatur plötzlich ab. So konnte bei einer falsch angewendeten Beflammung eine Oberfläche erzeugt werden, die deutlich geringere Energie hat als das vorbehandelte Material und einen deutlich gesunkenen polaren Anteil (Bild 1).

Äußere Einflüsse sind zu beachten

ND-Plasma könnte zur Vorbehandlung von WPC bei flexiblen Klebstoffen (2K-MS-Polymeren) erfolgreich eingesetzt werden. Für die strukturellen Klebstoffe, wie 2K-Epoxidbasis, erzielte eine Fluorierung die höchsten Festigkeiten. Diese beiden diskontinuierlichen Batch-Methoden sind aber nur eingeschränkt mobil nutzbar und können grundsätzlich nur für kleinere Bauteile wirtschaftlich eingesetzt werden.

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