Den Geheimnissen der Adhäsion in der Kunststoffwelt auf der Spur

Darstellung des „Wetting Envelope“ bei einer unvorbehandelten Oberfläche im Vergleich zu einer vorbehandelten Oberfläche mit benetzenden Flüssigkeiten unterschiedlicher Oberflächenspannung. (Grafik: SKZ)
(PresseBox) ( Würzburg, )
Das SKZ aus Würzburg und das Fraunhofer IFAM aus Bremen starten ab Mai 2021 ein Kooperationsprojekt, um ein Verfahren zur einfachen und schnellen Abschätzung der Adhäsion in Klebsystemen zu entwickeln. Ziel des Forschungsvorhabens ist es, die aus der Lackbranche etablierte Methode des „Wetting Envelope“ auf die Klebtechnik mit weiteren Anwendungen zu übertragen.

Es ist allgemein bekannt, dass kontrollierbare Oberflächeneigenschaften, wie bspw. Oberflächenenergie oder Benetzbarkeit und Oberflächenrauheit, entscheidend für den Adhäsionsaufbau sind. Jedoch gibt es in der Klebtechnik aktuell noch kein etabliertes Verfahren, um eindeutige Adhäsionsvorhersagen in Klebverbindungen treffen zu können. Forscher am Kunststoff-Zentrum SKZ und am Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung IFAM erarbeiten in einem gemeinsamen Forschungsvorhaben ab Mai 2021 ein Modell, welches eine schnelle und einfache Abschätzung der Adhäsion ermöglicht. Ziel des Projekts ist es, die Methode des „Wetting Envelope“ weiterzuentwickeln, sodass die Ermittlung des Benetzungsverhaltens auch für hochviskose Klebstoffe möglich ist.

Die Bestimmung der Oberflächenspannung ist mit der bisher gängigen Kontaktwinkel-Methode bei thixotropen bzw. hochviskosen Klebstoffen sehr komplex und aufwendig. Daher sollen weitere alternative Methoden zur Ermittlung der Oberflächenspannung wie bspw. die inverse Gaschromatographie und Elektronenspektroskopie auf ihre Anwendbarkeit geprüft werden. Zusätzlich wird das Modellsystem um den Einfluss von Füllstoffen in Klebstoffen, der Klebstoffrheologie sowie der Oberflächenrauheit erweitert und eine mögliche Interdiffusion zwischen Substrat und Klebstoff mithilfe von Hansen-Löslichkeitsparametern berücksichtigt. Anschließend werden die entwickelten Methoden mittels mechanischer Prüfungen validiert. Die gewonnenen Erkenntnisse zur Adhäsionsvorhersage werden in einer öffentlich zugänglichen Datenbank zusammengefasst, um eine schnellere und zielgerichtetere Klebstoffauswahl in der industriellen Anwendung zu ermöglichen.

Zu einer kostenfreien Teilnahme am projektbegleitenden Ausschuss sind interessierte Unternehmen herzlich eingeladen.

Das SKZ ist Mitglied der Zuse-Gemeinschaft. Diese ist ein Verbund unabhängiger, industrienaher Forschungseinrichtungen, die das Ziel verfolgen, die Leistungs- und Wettbewerbsfähigkeit der Industrie, insbesondere des Mittelstandes, durch Innovation und Vernetzung zu verbessern.
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