Der Bereich der technisch anspruchsvoll eingesetzten doppelseitigen Haftklebebänder ist tech­no­lo­gisch, wie wirt­schaftlich – bezogen auf die Marge - der attraktivste Markt für Haftklebstoffe [Fre2009]. Zuneh­mend werden Haft­klebstoffe als Alter­native zum Schrauben, Nieten oder Clipsen eingesetzt. Die Firma 3M ist ne­ben anderen einer der Technolo­gie­führer in diesem Applikationsbereich und bietet Rollen, Stanzteile und andere vor­konfek­tionierte Haft­klebstoff­sys­teme an [3M2005], [3M2011]. Wo diese nicht eingesetzt werden kön­nen, endet der Einsatz von Haft­klebstoffen heute. Wo sie eingesetzt werden können, geschieht dies zumeist von Hand. Die Füge­technologie Haft­kleben ist in ihrer Verar­bei­tungs­anfor­derung nach heuti­gem Stand schwer in indus­trielle Ferti­gungsprozesse integrierbar, bestehende Lösungen sind kostenintensiv und nicht flexibel verwendbar.

In dieser Arbeit wird eine neue Fertigungsmethodik zur automatisierten Herstellung von Haftkleb­stoff­be­schich­tungen auf Kunststoffbauteilen entwickelt, wobei ein ebenfalls neu ent­wickelter, UV-nach­ver­netzender Hotmelt-Haftkleb­stoff zum Einsatz kommt. Dieser wird in einem auto­matisierten Verfahren in flüssiger Form direkt auf dem Bauteil aufgetragen und darauf folgend insitu ohne Schutzgasabdeckung UV-ver­netzt. Der Haftklebstoff wird, in dieser nach dem Stand der Technik bisher nicht angewendeten Form der Verar­beitung, erst auf dem Bau­teil und unter Normal­atmosphäre erzeugt. Das Ver­fahren macht es mög­lich, hoch­flexibel und voll­auto­ma­tisch Bau­teile mon­tage­fertig herzu­stellen. Der Direkt­auftrag kann sofort im An­schluss an die Bau­teil­herstellung, z.B. einem Spritzguss­pro­zess erfolgen. Damit kann die heute übliche Form der Bereit­stellung von Haftkleb­stoffen in einer serientauglichen Form und mit deutlich mehr Applikations­möglichkeiten substituiert werden.

Die neue Technologie berücksichtigt, erstmalig für den Bereich der Haftklebstoffherstellung, gleich­zeitig die An­forderungen der chemischen und der fertigungstechnischen Prozess­technik. Ebenso sind die Anforder­ungen an die Applikation auf das Bauteil berücksichtigt, und sie werden groß­seriengerecht automatisiert ausgeführt. Hierbei wird explizit Wert auf eine weitgehend vorhandene Auftrags- und Automati­sierungs­technik gelegt. Die Auftragstechnologie ist ver­gleich­bar zu dem der klassischen Hotmeltklebstoffe oder der Kunststoffextrusion. Damit kann diese neue Technologie auch zukünftig auf bekannten Standards auf­gebaut werden.

Im Rahmen der hier durchgeführten Entwicklung wurde begleitend eine Reihe von Prüfungen unter Berück­sichtigung von Standardtests und von OEM-Vor­gaben zusammen­gestellt, wie sie z.B. auch für automobile Komponenten-Freigabetest durch­geführt werden. Diese dienen in allen Stufen der Ent­wick­lung zur Bewertung und Vali­dierung. Die entwickelten Haftklebstoffe zeigen gute Haftung auf niedrig­ener­ge­tischen Oberflächen wie PP, PE aber auch ABS oder lackierten Oberflächen. Im Vergleich zu markt­führen­den Haft­kleb­stoffsystemen ist er wettbewerbsfähig, zeigt jedoch noch Schwächen bei erhöhten Tem­pera­turen.

Die Qualität des Direktbeschichtungsprozesses ist stark von der Filmqualität beim Breit­schlitz­düsenauftrag oder dem Linienauftrag beim Piezodosierventil abhängig. 3-dimen­sionale Bauteile sind generell schwierig zu be­schich­ten, da das Polymer leichter verlaufen kann. Die Prozess­parameter der Auftragsanlagen und der ver­schie­denen Komponenten der Gesamt­anlage müssen für jedes Haftklebstoffpolymer einzeln und empirisch ermittelt werden.

Die in Hinblick auf die anlagen- und bauteilspezifischen Frage­stellungen erarbeitete Konzept­an­lage bestätigt die Machbarkeit des Ver­fahrens und kommt zu einer positiven Bewertung an­hand der hier ange­setz­ten Prüf­kri­terien der Haftklebstoff­tech­nologie. In einer Bewertung der tech­no­lo­gischen und auch wirtschaftlichen Eigen­schaften dieses neuen, serientauglichen und auto­matisierbaren Fertigungsverfahrens mit direkt aufge­tragenen UV-HM-Haftklebstoffen können jeweils eindeutige Vorteile dieser Form der Haftklebstoff­ver­arbeitung im Sinne der Auf­gaben­stellung aufgezeigt werden

Schlagwörter: Haftkleben; Haftklebstoff; Automatisierung; Fertigungstechnik; Verfahrenstechnik; uv-vernetzbare Hotmelthaftklebstoffe; Automobilindustrie

Forschungsberichte des Instituts für Füge- und Schweißtechnik