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Nachhaltiges Programm

1K-Klebstoffe für faserverstärkte Verbundwerkstoffe und umweltfreundlicher Korrosionsschutz
Nachhaltiges Programm

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In der Automobilwelt ist Leichtbauweise die Lösung für eine ökonomischere und ökologischere Fahrzeugentwicklung. Henkel entwickelt Klebstoffe, die eine feste Verbindung unterschiedlicher, leichter Materialen ermöglichen, wenn diese nicht thermisch geschweißt werden können. Zudem produziert das Unternehmen Oberflächenbehandlungen, die beste Ergebnisse mit weniger Chemikalieneinsatz liefern.

Der Beitrag wurde nach Informationen der Henkel AG, & Co. KGaA, Düsseldorf erstellt

Für die Herstellung von Kraftfahrzeugen werden zunehmend leichtere Verbundwerkstoffe auf Basis von Carbon- oder Glasfasern (Composites) – eingesetzt. Ein gutes Beispiel sind die Porsche 911 GT3, die beim Porsche Mobile 1 Supercup starten. Ihr Gewicht von lediglich 1200 kg ist nur möglich durch Verwendung von Materialien wie Verbundwerkstoffe oder Aluminium, die nicht thermisch geschweißt sondern durch alternative Lösungen zusammen gehalten werden.
Zur Herstellung der Verbundwerkstoffe kommen insbesondere für Automobil-Großserien schwerpunktmäßig Harzinjektionsverfahren wie Resin Transfer Molding zum Einsatz. Für diese Verfahren hat Henkel ein Composite-Matrixharz auf Basis von Polyurethan entwickelt, welches sich durch kurze Aushärtezeiten und einfache Verarbeitbarkeit auszeichnet. Das neue Loctite MAX2 durchdringt zudem das Fasermaterial aufgrund der niedrigen Viskosität auch wesentlich leichter und schonender. Ausgehärtet ist das Harz weniger spröde als die für diese Anwendung derzeit eingesetzten Epoxydharze, was sich insbesondere in einer wesentlich besseren Reißfestigkeit zeigt.
Schnell aushärtende Klebstoffe für Komposite
Elektromotoren samt Batterien können meh- rere hundert Kilogramm wiegen. Käme nun das Gewicht einer Karosserie aus schwerem Metall hinzu, würden Elektrofahrzeuge ein sehr hohes Gesamtgewicht auf die Waage bringen. Ein innovativer Fahrzeugaufbau kann dies verhindern. Statt Metall werden deshalb für Karosserien zunehmend kohlenstofffaserverstärkte Kunststoffe verwendet. Auf diese Weise haben die Fahrzeuge trotz des schweren Elektroantriebs ein Gewicht, das etwa dem eines vergleichbar großen Fahrzeuges mit Verbrennungsmotor entspricht.
Um die Komposite aus kohlenstofffaserverstärkten Kunststoffen zu verbinden, werden hochbelastbare Klebstoffe eingesetzt. Bisher verwendete man hierfür hauptsächlich 2K-Klebstoffe, da in der Vergangenheit 1K-Produkte entweder zu langsam aushärteten oder Temperaturen benötigten, die die verwendeten Materialien schädigten. Henkel ist es aber nun gelungen, auf der Basis von Polyurethan einkomponentige Produkte für die Verklebung von faserverstärkten Verbundwerkstoffen zu entwickeln, die dieses Problem nicht haben.
Bei 1K-Klebstoffen sind Applikationseinrichtungen und Instandhaltung weniger aufwändig als bei ihren zweikomponentigen Pendants: Ein 1K-Produkt muss nicht gemischt werden, so dass keine Klebstoffrestmenge wie bei bereits angemischten Produkten anfällt. Ebenso sind keine Kontrollen des Mischungsverhältnisses beider Komponenten notwendig und Fehler in der Anwendung, etwa ein falsches Mischungsverhältnis der Komponenten, sind unwahrscheinlich. „Und um die durch Wärme aushärtbaren Klebstoffe einzusetzen, sind keine speziellen Anlagen nötig“, erklärt Rainer Kohlstrung, Laboratory Manager Produktentwicklung bei Henkel.
Die Funktion der Klebstoffe wird durch eine reversible Deaktivierung des Härters, Isocyanat, ermöglicht. Diese gewährleistet eine Lagerstabilität der Klebstoffe bis zu einer Temperatur von 40 °C und kann bei einer Temperatur von über 80 °C wieder aufgehoben werden. Im Lagerzustand ist das Isocyanat von einer Harnstoffhülle umgeben. Um den Klebstoff auszuhärten, wird diese Hülle durch eine Temperaturerhöhung gelöst. Das verkapselte Isocyanat setzt sich frei und ein homogen vernetzter Klebstoff entsteht. Da die Klebstoffe bei Temperaturen unter 100 °C aushärten, sind sie für hitzeempfindliche Substrate geeignet. „Unsere Klebstoffe für faserverstärkte Verbundwerkstoffe vereinen die einfachere Anwendung eines 1K-Produktes mit der schnellen Aushärtung eines zweikomponentigen Klebstoffs“ fasst Kohlstrung die Vorteile zusammen. Eine schnelle Aushärtung der Klebstoffe verkürzt die Produktionszyklen in der Automobilindustrie und macht weniger Zwischenlagerungen notwendig. Zudem reagieren die Klebstoffe nicht mit Luftfeuchtigkeit, so dass sie lange Zeit verarbeitbar bleiben. Die Klebstoffe eignen sich besonders für Konstrukteure in der Automobilbranche, da die Glasübergangstemperatur, ab welcher Änderungen der Materialeigenschaften eintreten können, zwischen -40 und -60 °C liegt. Die niedrige Glasübergangstemperatur bedeutet, dass die Klebstoffe relativ konstante mechanische Eigenschaften über einen breiten Temperaturbereich aufweisen.
Henkel hat Klebstoffe nach den individuellen Bedürfnissen der Automobilhersteller entwickelt – so gibt es niedrigviskose Nahtabdichtungsprodukte mit besonders hoher Elastizität oder Klebstoffe mit hochfester, noch schnellerer Aushärtung.
Umweltverträglicher Korrosionsschutz in 2 h
Für die Vorbehandlung von Mischkarosserien hat Henkel den Zwei-Stufen-Prozess entwickelt. Dabei bildet sich keine Phospatschicht mehr auf dem Aluminium, während der Stahl und der verzinkte Stahl konventionell phosphatiert werden. Durch die Zweiteilung der Konversionsbehandlung wird erst in der zweiten Stufe, der Nachpassivierung, das Aluminium mittels zirkonbasierter Konversionsschicht optimal vorbereitet.
Das Verfahren sorgt für einen hochwertigen Korrosionswiderstand sowie eine sehr gute Lackhaftung. Durch kontinuierliche Weiterentwicklungen wurde der Vorbehandlungsprozess weiter qualitativ und auch ökologisch verbessert: Die Reduzierung des Einsatzes von Energie und Chemikalien, wie beispielsweise Fluorid oder im weiteren Zuge Nitrit, hilft Automobilherstellern, eine nachhaltige Bauweise zu verwirklichen. Der Verzicht auf Nitrit verhindert austretende Stickoxide und erhöht den Gesundheitsschutz für die Mitarbeiter erheblich. Zusätzlich entfällt die Entgiftung des Abwassers während des Prozesses. Die wesentlich geringere Menge an Phosphatschlamm wirkt sich positiv auf die Abfallbilanz aus und spart Kosten für die Reinigung der Anlage und die Entsorgung. (df)
Henkel, Tel.: 0211 797-9933,

Henkel unterstützt leichte Rennboliden

Henkel unterstützt den gesamten Porsche Mobil 1 Supercup mit der Marke Loctite im Bereich Kleben, Dichten und Oberflächenbehandlung. Das Unternehmen wird auch in der Saison 2012 wieder auf allen 450 PS starken Porsche 911 GT3 Rennfahrzeugen zu sehen sein. Nach langjähriger Zusammenarbeit mit dem Bereich General Industry und der Marke Loctite erweitert Henkel in diesem Jahr seine Partnerschaft um den Bereich Automotive.
Die Porsche 911 GT3 Cup Rennfahrzeuge wiegen nur rund 1200 kg. Diese Leichtbaukonstruktion wird durch den Einsatz alternativer Materialien wie Aluminium und Verbundwerkstoffe ermöglicht, die nicht thermisch geschweißt werden können. Die Ingenieure von Porsche und Henkel haben sich zusammengetan, um alternative Lösungen zu finden – für das Rennmodell ebenso wie für den serienmäßigen 911 GT3. Die Produkte von Loctite kommen in der Konstruktion von Motor, Getriebe und Differential zum Einsatz. Porsche vertraut auf Loctite im Bereich der Schraubensicherung und Abdichtung von Flächen und Flanschen, damit die Fahrzeuge selbst unter extremen Bedingungen zuverlässig funktionieren.
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