Klebstoffe Mit diesen fünf Tipps härten UV-Klebstoffe optimal aus

Lichthärtende Klebstoffe, kurz UV-Klebstoffe, härten bei Raumtemperatur unter UV-Licht in Sekunden aus. Sie sind optimal für die Massenproduktion – dennoch gibt es einiges bei der Nutzung von Licht als Energiequelle zu beachten. Welche dies sind, erklären die folgenden fünf Tipps.

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Hecker Kunststofftechnik GmbH & Co. KG

ipf electronic gmbh

CADFEM Germany GmbH

DELO Industrie Klebstoffe GmbH & Co. KGaA

Lichthärtende Klebstoffe, kurz UV-Kleber, werden in der Verbindungstechnik vor allem dort eingesetzt, wo es auf schnelle Aushärtung ankommt. Die einkomponentigen Produkte härten unter UV-Licht und Raumtemperatur schon in Sekunden aus. Dabei eignen sich besonders solche UV-Kleber, bei denen mindestens eines der zu fügenden Bauteile eine ausreichende Licht-Durchlässigkeit aufweist oder die Klebefläche direkt mit einer UV-Quelle belichtet werden kann. Für Bauteile mit Schattenbereichen, welche nicht komplett belichtet werden können, bieten sich dualhärtende Klebstoffe an, die neben der Härtung durch Licht über einen zweiten Härtemechanismus verfügen. Als dualhärtend stehen thermisch, anaerob oder feuchtigkeits-nachvernetzende Systeme zur Auswahl.

UV-härtendes Kleben als Alternative zu herkömmlichen Verbindungstechniken ermöglicht das Verbinden beliebiger, auch schwieriger Materialkombinationen wie Kunststoff-Metall oder Metall-Glas-Verbindungen. Da die Klebstoffe bei Raumtemperatur gehärtet werden, entsteht bei der Härtung nahezu kein thermischer Stress. Um die Klebstoffe optimal auszuhärten, wird Licht als Energiequelle genutzt. Hierbei gibt es einiges zu beachten, wie die folgenden fünf Tipps erklären:

1. Die Wellenlänge der LED-Lampe muss zur der Wellenlänge des Klebstoffs passen

Beim Lichthärten von Klebstoffen entsteht eine photochemische Reaktion, bei der sich Monomere unter Lichteinwirkung zu einem Polymer verbinden. Diese Reaktion wird von einem Stoff ausgelöst: dem Photoinitiator. Dieser zerfällt bei Licht in funktionale Gruppen und startet so die Reaktion. Dafür muss die Wellenlänge der LED-Lampe an die des Photoinitiators angepasst werden, sodass sich das Wellenlämgenspektrum der Lampe mit dem Absorptionsspektrum des Photoinitiators überschneidet. Dabei gilt es: Je niedriger die Wellenlänge ist, desto höher ist die ausgestrahlte Photoenergie und desto schneller härtet der Klebstoff in der Regel aus. Allerdings gilt dabei nicht, je kürzer die Belichtungszeit, desto besser. Sondern eher: Eine niedrigere Wellenlänge bedeutet auch eine geringere Eindringtiefe in den Klebstoff.

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2. Die Durchlässigkeit der zu verklebenden Substrate ist wichtig

Sind Wellenlänge und Distanz zur Lampe richtig eingestellt, der Klebstoff härtet aber trotzdem nicht aus? Dann hat das Licht den Klebstoff nicht vollumfänglich erreicht. Denn es ist die Durchlässigkeit der zu verklebenden Substrate, die den Aushärtungszeit und -grad der UV-Kleber beeinflussen. Auch wenn die zu fügenden Materialien für das menschliche Auge transparent aussehen, kann es sein, dass sie nicht durchlässig für die Lichtquelle sind. Es gibt sogar Werkstoffe, wie Polycarbonat oder Plexiglas, die UV-Licht zudem absorbieren. Für diesen Fall eignen sich Klebstoffe, die im Bereich des sichtbaren Lichts, d.h. mit einer Wellenlänge über 380 nm, aushärten.

Sind die Fügeteile teiltransparent, kann die Intensität der Lampe erhöht werden, damit der Klebstoff schneller aushärtet. Allerdings kann bei langsam aushärtenden Klebstoffen eine zu hohe Intensität den Zustand des Werkstoffs negativ beeinträchtigen. Hier gilt es die empfohlene längere Belichtungszeit zu beachten. Deshalb empfiehlt es sich, vorab zu testen, ob die Lichtintensität den Klebstoff und die Verbundqualität zum Substrat beeinflusst.

3. Nicht nur auf die theoretische Intensität achten, sondern auch auf die Praxistauglichkeit

Die Energie, die für die Klebstoffaushärtung notwendig ist, ergibt sich aus der Intensität und der Dauer der Belichtung. Damit der Aushärtungsprozess optimal verläuft, ist eine vollständige, homogene Beleuchtung der kompletten Fläche entscheidend.

4. Strukturelle Klebungen mit Lichthärtung fixieren

Bei strukturellen Verbindungen mit größeren und dynamischen Belastungen oder erhöhten Temperaturen werden häufig wärmehärtende Epoxidharzklebstoffe eingesetzt. Bisher wurden die Bauteile über den Aushärtungsprozess im Ofen in der gewünschten Position fixiert. Das bedeutete einen zeitlichen und finanziellen Mehraufwand. So mussten die Fixiervorrichtungen montiert, aufgeheizt oder gereinigt werden. Lichtfixierbare Produkte hingegen verkürzen des Produktionsprozess: Eine zweistufige Licht- und Warmhärtung mit Epoxidharzen. Dabei werden die gefügten Bauteile an der Kehlnaht des Klebstoffs zunächst mit Licht vorfixiert. Diese Kehlnaht entsteht am Bauteilrand, wenn die Komponenten zusammengefügt werden. Beim zweistufigen Licht- und Warmhärten mit Epoxidharzen braucht es für die Schritte Dosierewn, Fügen und Fixieren weniger als eine Minute. Anschließend werden die gefügten Bauteile im Umluft- oder Durchlaufofen endausgehärtet.

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5. Lichtundurchlässige Substrate durch Voraktivierung kleben

Sollen nicht-durchstrahlbare Materialien verklebt werden und es gibt keine belichtbare Kehlnaht, dann ist eine Lichthärtung unmöglich – die bereits gefügten Bauteile sind undurchstrahlbar. Ist auch keine Warmhärtung gewünscht, dann kann der Klebstoff alternativ mit Licht voraktiviert werden. Diese Voraktivierung erfolgt unmittelbar nach der Klebstoff-Dosierung. So verändert sich der Prozess, da nach dem Dosieren der Klebstoff voraktiviert und erst danach die Komponenten geklebt werden. Dabei ist der Klebstoff nach der kurzen Belichtung noch flüssig und lässt sich während dieser Offenzeit noch formen. Anschließend härtet der Klebstoff, ganz ohne UV-Licht, innerhalb weniger Minuten aus.

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