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Fachmagazin DICHT!

DICHT! Ausgabe 2.2019

DICHT! Ausgabe 2.2019

Jahresabonnement Fachmagazin DICHT! im Inland
(4 Ausgaben)

Preis:
ab € 43,30
ISSN:
1863-4699

Fachartikel:

Standpunkte / Im Fokus:

Es gibt in der Dichtungstechnik technische Mittel und Wege, die auf den ersten Blick anscheinend die Lösung für ein Problem bieten. Auf den zweiten Blick und genauer betrachtet werden systembedingte Grenzen deutlich – und Probleme in der Praxis sind dann eigentlich vorprogrammiert. Thema dieser Ausgabe ist der Einsatz von Gummi-Stahl- oder PTFE-Dichtungen in Gasanlagen.

Die Anwendung des Stand der Technik/Beste verfügbare Technik, also des Entwicklungsstands fortschrittlicher Verfahren, Einrichtungen oder Betriebsweisen, der die praktische Eignung einer Maßnahme zur Erreichung des vorgegebenen Schutzzieles formuliert, ist die bekannte Voraussetzung für richtlinien-, gesetzes- und verordnungskonformes Verhalten. Das Abweichen ist eine Ordnungswidrigkeit, bzw. bei vorsätzlicher oder wiederholter Zuwiderhandlung eine Straftat.

In diesem Kontext entspricht der Einsatz von Gummi-Stahl- und PTFE-Dichtungen in Gasanlagen nicht dem Stand der Technik und könnte als fahrlässig eingestuft werden. Warum? Nach DIN 30690-1:2016-04, Bauteile in Gasanlagen – Teil 1: Anforderungen an Bauteile in Gasanlagen, 4.7.3.2.1.1 Flachdichtungen, werden gummi-gebundene Faserstoffe bis 16 bar und Gummi-Stahl-Dichtungen bis 10 bar, Stahl-Dichtungen mit Elastomerdichtelement im Kraftnebenschluss bis 40 bar zugelassen. PTFE-Dichtungen werden in der Norm nicht zugelassen. [...]

 

Mehr zu Lösungen sowie Normungsaspekten

 

 

Peter Thomsen (Lannewehr + Thomsen GmbH & Co. KG)

Diese Technologie etabliert sich immer mehr. Dafür sprechen neue diesbezügliche Regelwerke und Lösungen, die den unterschiedlichsten Anforderungen Rechnung tragen. Das mangelnde Vertrauen der Anwender ist zwar immer noch ein Problem, das sich aber mit der richtigen Vorgehensweise bei Projekten und den richtigen Partnern lösen lässt.

„Ökologie und Brandschutz sind zwei zentrale Aspekte, denen moderne Kleblösungen heute nicht nur im Baubereich Rechnung tragen müssen.“ – Dr. Marcus Weber, Leiter Entwicklung, VITO Irmen GmbH & Co. KG

„Trotz einer breiten Lösungsvielfalt ist das mangelnde Vertrauen vieler Entwicklungsingenieure in die Klebtechnik eine zentrale Herausforderung.“ – Rüdiger Frisch, Technischer Manager Klebstoffe, Klebebänder und Kennzeichnungssysteme Europe, Middle East & Africa, 3M Deutschland GmbH

„Erfolgreiches Kleben ist in erster Linie eine Haltungsfrage, der an einem Projekt beteiligten Personen. Hat man sich bewusst fürs Kleben entschieden, sind alle anderen Aspekte lösbar.“ – Thomas Stein, Gesellschafter, Klebnorm Consulting GmbH

„Der praxisgerechten Bewertung von Klebstofflösungen kommt in Zukunft eine immer größere Bedeutung zu – Smart Adhesives sind hier nur ein Beispiel.“ – Dr. Martin Brandtner-Hafner, Inhaber, FRACTURE ANALYTICS

„Die Klebtechnik ist für neue Mobilitätskonzepte und damit auch für unsere Energiewende das zentrale Fügeverfahren.“ – Professor Dr.-Ing. K. Dilger, Institutsleitung, Technische Universität Braunschweig, Institut für Füge- und Schweißtechnik

„Auch kleinere Anlagen lassen sich heute wirtschaftlich automatisieren – moderne Technik und Dienstleistungsansätze eröffnen hier völlig neue Potenziale.“ – Marco Rodriguez, Geschäftsführer, as adhesive solutions e.K.

„Vertrauensaufbau und Imageverbesserung sind zwei zentrale Herausforderungen der aktuellen Klebtechnik. Mit dem richtigen Know-how wird das gelingen – wie der Schweißtechnik vor 100 Jahren.“ – Professor Dr. Andreas Groß, Fraunhofer IFAM

„Permanent steigende Anforderungen erfordern immer neue Klebstoffe und Aushärteverfahren, wobei aktuell bei uns die Dualhärtung im Fokus steht.“– Gudrun Weigel, Leiterin Engineering, DELO Industrie Klebstoffe

„Neben all den klassischen Trendthemen rund um die Klebtechnologie ist auch ein steigender Bedarf an anwender- und umweltfreundlichen Klebstoffen festzustellen.“ – Dr. Marco Holst, Geschäftsführer, GLUETEC Industrieklebstoffe GmbH & Co. KG

„Bis ein idealer „Alleskleber“ gefunden ist, bleiben die Klebstoffauswahl und die fachgerechte Verarbeitung leider nicht selbsterklärend.“ – Dr. Florian Kopp, Entwicklung und Produktsicherheit, RUDERER KLEBETECHNIK GMBH

„Die Modernisierung klebtechnischer Anwendungen sollte von Klebfachingenieuren übernommen werden. Aufgrund der schnellen Produktzyklen vieler Anwendungen sollten klebtechnische Anpassungen in die Produktentwicklung implementiert werden.“ – Till Odilo Kegel, Inhaber, Klebfachingenieur (EAE), Toconus Klebtechnik [...]

Dr. Marcus Weber (VITO Irmen GmbH & Co. KG), Rüdiger Frisch (3M Deutschland GmbH), Thomas Stein (Klebnorm Consulting GmbH), Dr. Martin Brandtner-Hafner (FRACTURE ANALYTICS), Professor Dr.-Ing. K. Dilger (Technische Universität Braunschweig, Institut für Füge- und Schweißtechnik), Marco Rodriguez (as adhesive solutions e.K.), Professor Dr. Andreas Groß (Fraunhofer IFAM), Gudrun Weigel (DELO Industrie Klebstoffe), Dr. Marco Holst (GLUETEC Industrieklebstoffe GmbH & Co. KG), Dr. Florian Kopp (RUDERER KLEBETECHNIK GMBH), Till Odilo Kegel (Toconus Klebtechnik)

Bei den Einschätzungen zu Dichtungssystemen gibt es seit Jahren i.d.R. nur Detailabweichungen. Aktuell fällt auf, dass der jeweils einzusetzende Stand der Technik in der Praxis Probleme bereitet oder aber nicht ernst genug genommen wird. Dies ist ein Ergebnis der diesjährigen Umfrage mit dem Schwerpunkt „Dichten“, an der sich fast 200 Personen beteiligt haben. Die Einschätzungen sind wieder nach Anwendern und Herstellern bzw. Lieferanten getrennt ausgewertet. [...]

 

ISGATEC GmbH
Branchenfokus:

Dichtungslösungen für Abfüll- und Verpackungsanlagen müssen höchste Anforderungen an Hygiene und Lebensmittelsicherheit erfüllen. Das geforderte Hygienic Design erfordert spezielle Dichtungslösungen, die heute allerdings für alle Anforderungen zur Verfügung stehen.

Maschinen und Anlagen für das Verpacken bzw. Abfüllen von Lebensmitteln und Getränken benötigen nicht nur sichere, sondern auch hygienisch einwandfreie Dichtungen. Speziell bei Frischware wie Käse, Schinken, Bier oder Joghurt müssen Werkstoffe und Formteile der eingesetzten Dichtungen höchsten Anforderungen an die Lebensmittelsicherheit standhalten. Da Abfüllanlagen, Verarbeitungs- und Verpackungsmaschinen aus einer Vielzahl von Komponenten und Installationen bestehen, sind die entsprechenden Reinigungsprozesse arbeitsintensiv. Das stellt die Anlagenbetreiber vor zwei zentrale Herausforderungen: Im Sinne der Lebensmittelsicherheit und Hygiene gilt es, die Nahrungsmittel und Getränke umfassend und nachhaltig vor Verunreinigungen und Mikroorganismen zu schützen. Gleichzeitig sollten diese Maßnahmen aber nicht mit allzu viel Aufwand verbunden sein, um die Produktionskosten niedrig zu halten.

Mit Hygienic Design lassen sich beide Herausforderungen meistern. Anlagen, die nach diesem Konzept aufgebaut sind, können wesentlich leichter gereinigt werden als herkömmliche Anlagen. Gleichzeitig nehmen die Reinigungsprozesse weniger Zeit in Anspruch, was wiederum kürzere Stillstandszeiten der Maschine zur Folge hat. Dabei werden nach dem Hygienic Design konzipierte Anlagen allen vorgeschriebenen Standards in puncto Hygiene und Lebensmittelsicherheit gerecht. [...]

Andreas Schwarz (Sahlberg GmbH)

Auch Anbieter müssen mit den steigenden Anforderungen an die Dichtungen wachsen. Die professionelle Anwendungsberatung gewinnt dabei einen immer höheren Stellenwert, betont Andreas Donges, Vertriebsleiter der HAFF-Dichtungen GmbH.

Vor welchen Herausforderungen stehen die Prozessindustrien bzw. die chemische Industrie unter dichtungstechnischen Aspekten?

Donges: Jede Prozessindustrie hat ihre eigenen Herausforderungen, die zu lösen sind. In der chemischen Industrie sind z.B. moderne Flanschmaterialien abzudichten. Eine zentrale Herausforderung ist in allen Bereichen die Anlagen-Dokumentation – auch in Bezug auf die eingesetzten Dichtungen. Dies ist auch hinsichtlich des sich permanent ändernden branchenspezifisch geltenden Normenwerks wichtig. Wenn sich etwa Kennwerte ändern, ist das bereits eine interessante Herausforderung für die Dichtungstechnik, die genau analysiert werden muss. [...]

Andreas Donges (HAFF-Dichtungen GmbH)

Stopfbuchspackungen sind seit Jahrzehnten bewährte Dichtungen in vielen Anwendungen. Ihre kontinuierliche Weiterentwicklung erweitert dabei auch heute noch ihr Einsatzspektrum, u.a. für Pumpen in der Lebensmitteltechnik.

Manche Stopfbuchspackungen, die zur Abdichtung von Aggregaten in der Lebensmittelindustrie eingesetzt werden, entsprechen zwar den Anforderungen der EU-Verordnung 10/2011, sind jedoch für den Einsatz in Produkten mit Feststoffanteil und bei höheren Einsatzparametern weniger geeignet. Die neuartige, moderne Hybridpackung TP63 ist konform mit der Rahmenverordnung EG 1935:2004 und erweitert die bisherigen Einsatzgrenzen für Packungen im Einsatz zur Abdichtung von Pumpen und Anlagen in der Lebensmittelproduktion. Der Grund hierfür ist die Kombination aus verschleißarmen Aramid-Garnen mit wärmeleitfähig imprägnierten PTFE-Garnen in einer laufflächenverstärkten Flechtart mit Trapez-Profil.

Die Stopfbuchse erhält durch die Formgebung eine gleichmäßigere Füllung und liefert dadurch eine bessere Dichtwirkung bei gleichzeitig reduzierter Brillenkraft. Die verwendete laufflächenverstärkende Flechtart steigert nicht nur die Abriebfestigkeit der Packung bei der Abdichtung von feststoffhaltigen Produkten, sie stellt auch ein verschleißarmes Laufbild der Packung auf der Wellenoberfläche sicher. Eine Querschnittsversiegelung mit einer speziellen PTFE-Imprägnierung schützt die Packung vor auskristallisierenden und aushärtenden Bestandteilen, die in das Innere der Packung eindringen und dort ihre Flexibilität und damit Nachstellfähigkeit beeinträchtigen können. Ein erwünschter Nebeneffekt dieser Behandlung ist, dass dadurch die Schnittenden beim Zuschnitt vor dem Ausfransen geschützt sind. [...] 

Peter Wicklmayr (ProPack AG)
Dichten:

Mit der Neuausrichtung auf E-Mobilität verändern sich zugleich auch massiv die Anforderungen, die Automobilhersteller an die Zulieferindustrie stellen werden: Die etablierte und bewährte „Supply Chain“ muss sich nicht nur neu sortieren, sondern in dem dahinterstehenden Selbstverständnis und der Aufgabenverteilung teilweise sogar ganz neu definieren. Das verändert auch den Blick auf die Potenziale von Dichtungslösungen, wie z.B. 1K-Schaumdichtungen.

 Diese Herausforderung ist umso größer, als die den Zulieferern für innovative Neu- und Weiterentwicklungen zur Verfügung stehende Lernkurve diesmal zeitlich extrem knapp bemessen ist. Allein die jüngst verabschiedete EU-Richtlinie zur Senkung des CO2-Ausstoßes von Neuwagen um 37,5% bis 2030 (im Vergleich zu 2021) lässt sich, z.B. nach Einschätzung von Automobilexperten, nur dann erreichen, wenn in 2030 etwa 40% der Autos elektrisch angetrieben werden. Dieser Dynamik haben jetzt alle Wertschöpfungsstufen Rechnung zu tragen. Neben einem strategischen Innovationsmanagement, das sich ganz gezielt an den Entwicklungsvisionen der Automobilhersteller ausrichtet, gibt es für die spezialisierten Zulieferer dafür aber einen probaten Lösungsansatz: die Übernahme hoch qualifizierten Expertenwissens aus anderen Anwendungs- und Einsatzbereichen, um die anspruchsvollen Leistungs- und Qualitätsanforderungen der Automobilindustrie trotz der kurzen Entwicklungszyklen auch künftig unmittelbar bedienen zu können –und zwar bis hin zur innovativen Weiterentwicklung bislang eher unbeachteter C-Teile wie Dichtungen.

Gerade an diesem Beispiel wird aber zugleich deutlich, wie sich durch die technologische Entwicklung auf dem Mobilitätssektor die Einstufung der Zulieferprodukte verschiebt: In Elektrofahrzeugen bekommen die Abdichtung elektrischer Verbindungen sowie die vibrationsfreie (Geräusch-)Dämmung gegen Schall-Emissionsquellen mittels Polyurethan(PUR)-Schaumdichtungen eine wesentlich stärkere Bedeutung, als dies bei konventionellen Fahrzeugen der Fall war und ist. Entsprechend hoch wird der Innovationsdruck, der auf solchen, fast ausnahmslos in Kombination mit anderen Produkten und Materialien eingesetzten Zulieferteilen ruht, die sich ihrerseits ja auch in einem enormen Tempo weiterentwickeln (müssen). [...]

Dr. Frank Kukla (CeraCon GmbH)

Die (additive) Fertigung per 3D-Druck ist seit Jahren zu Recht in aller Munde. Nicht nur, weil es immer mehr druckbare Materialien und Druckverfahren gibt, sondern weil sich die Qualität der so gefertigten Teile und die Maßhaltigkeit laufend verbessern. Das Vorurteil, dass Bauteile lediglich als Vorserienprodukte mit schlechten Eigenschaften zu hohen Kosten gedruckt werden können, ist falsch. Bei fertigungsorientierter Konstruktion und mit den richtigen Materialien und Druckverfahren lassen sich oft günstigere Teile mit deutlich verbesserten Eigenschaften produzieren.

Um die Vorteile dieser Technologie optimal zu nutzen, sollte schon bei der Konstruktion der zu fertigenden Bauteile das Fertigungsverfahren beachtet werden. Oft macht es Sinn, dass die Produktion von Artikeln, die bisher zerspanend hergestellt wurden, auf 3D-Druck umgestellt wird. Dabei lohnt es sich in jedem Fall, die Konstruktion dem Fertigungsverfahren anzupassen. Schon zu diesem Zeitpunkt sind „Sparringspartner“ mit dem entsprechenden Know-how sinnvoll, die Anwender über die unterschiedlichen Möglichkeiten und Chancen im 3D-Druck informieren, um dann gemeinsam die richtige Entscheidung zu erarbeiten. Oftmals ist es auch ein Zusammenspiel von zwei Fertigungsmöglichkeiten, das zum optimalen Ergebnis für den Kunden führt.

Beratungs-Kompetenz über viele Fertigungsverfahren hinweg ist dabei ein wichtiges Kriterium und macht einen Unterschied zu Lösungsanbietern, die sich ausschließlich mit einem Verfahren wie 3D-Druck beschäftigen. Die Firma Späh besitzt einen umfassenden Maschinenpark zur Gummi- und Kunststoffbearbeitung direkt im Haus und verfügt über das entsprechende Know-how nicht nur im Stanzbereich, sondern auch in der zerspanenden Fertigung. [...]

Sandra Kieferle (Karl Späh GmbH & Co. KG)

Seit mehr als zehn Jahren soll die berufliche Bildung in Deutschland auch im Zuge der Digitalisierungsbestrebungen verbessert werden. So sind Prüfungen nach den gleichen Vorgaben wie vor 30 bis 40 Jahren nicht mehr zeitgemäß. Ende 2018 wurde deshalb z.B. für Technische Produktdesigner/innen beschlossen, dass die Prüfungen ab Frühjahr 2021 neuen Anforderungen Rechnung tragen – und die Prüfungsänderungen sind gravierend.

Mit der Einführung der ISO 8015 von 2011 [1] und der ISO 286-1 von 2010 [2] hat sich eine wesentliche Änderung in den GPS-Normen [3] vollzogen. Um mitzuhelfen, diese Veränderungen in der internationalen Normung in die zukünftigen Prüfungen für Technische Produktdesigner/innen einfließen zu lassen, unterstütze ich seit April 2017 die Prüfungsaufgaben- und Lehrmittelentwicklungsstelle (PAL) der IHK [...] Stuttgart. Ziel ist es, den Ausbildenden die Informationen dergestalt zu vermitteln, dass sie Konstruktionen so gestalten können, dass diese für Industrie 4.0 einsatzfähig sind. Dabei sollen sie lernen, dass ein Modell ein Baustein ist, um die Automatisierung der Produkte voranzutreiben. Ohne diese würden wir in Deutschland den Anschluss an die internationale Industrie verlieren. Die Digitalisierung ist zwingend notwendig, setzt aber eine tiefgreifende und nachhaltige Veränderung in den Schulen und Betrieben sowie auch Veränderungen in der Lehre und im Lernen voraus.

In einer vernetzten digitalisierten Welt brauchen wir Regeln und Symbole, die alle verstehen und einhalten. Ansonsten können keine eindeutigen Verträge geschlossen werden. Hierbei ist es wichtig, dass alle, die mit der Ausbildung in diesem Bereich zu tun haben, diese Regeln und Normen verinnerlichen, damit sie diese den Auszubildenden vermitteln können. Für die berufliche Bildung heißt dies, dass Berufsschullehrer, Ausbilder und Prüfer auf diesem Gebiet fit sein müssen. Da viele von diesen Zielpersonen die Bedeutung der Symbole, die Defaultvorgaben und Beschreibungsregeln nicht in ihrer eigenen Ausbildung gelernt haben, bedeutet dies, dass auch sie hier nochmals auf die Schulbank müssen, um sich das Wissen anzueignen, das sie dann weitergeben werden. [...]

Dipl.-Ing. (Univ.) Ernst Ammon (Technische Hochschule Nürnberg Georg Simon Ohm)

Wer spezielle Flachdichtungen benötigt, kennt das Problem: Beschaffungsaufwand und -kosten sind höher als der Gesamtwert. Für Hersteller ist das Problem noch größer, denn für einen i.d.R. geringen Umsatz müssen diese Dichtungen extra angefertigt werden. „Unsere SaaS-Lösung setzt genau an diesem Problem an“, erläuterte René de Beer, CEO und Gründer von Fluggz, im Gespräch.

Was muss man sich unter diesem Tool für Dichtungshersteller vorstellen?

De Beer: Unsere SaaS-Lösung, die über Rechner und mobile Endgeräte genutzt werden kann, wendet sich in der ersten Version speziell an Hersteller, die Dichtungen aus Plattenware schneiden. Die Software besteht aus einem Konfigurator, mit dem der Endkunde eines Dichtungsherstellers seine Dichtungen selbst zeichnet und diese damit sofort digitalisiert. Auf der Grundlage technischer Eigenschaften und Filteroptionen wählt er ein Material des Dichtungsherstellers aus der Datenbank aus. Nachdem er das Produkt konfiguriert und die benötigte Menge angegeben hat, sieht er sofort den Preis der Bestellung und kann diese ordern. Dieser gesamte Vorgang dauert weniger als eine Minute. Und das ist das Kernanliegen dieses Ansatzes. Wir wollen den Aufwand bei der Bestellung und Herstellung von kundenspezifischen Dichtungen auf Null senken. [...]

René de Beer (Fluggz)

Dichtungen werden aus den verschiedensten Gründen in der Praxis geschädigt. Neben dem Erkennen der Schadensursache werden dann mögliche Abhilfemaßnahmen wichtig –für die Instandhaltung, aber auch bereits bei der Erstausrüstung von Anlagen mit Dichtungen.

In der Literatur wird diese mitunter optisch einprägsame Ausfallursache häufig beschrieben. Durch steigenden Druck passt sich eine Dichtung immer mehr ihrem Einbauraum an, bis sie schließlich in den druckabgewandten Spalt gepresst wird. Durch den hohen Druck wird immer neues Material in den Spalt nachgeschoben, sodass mitunter lange Extrusionsfahnen entstehen. Dieser Vorgang wird als Extrusion oder Spalteinwanderung bezeichnet. Druck, konstruktive Randbedingungen, Dichtungswerkstoff und Temperatur sind dabei wichtige Einflussgrößen.

Der meist fest vorgegebene Druck hat den größten Einfluss auf die Spaltextrusion. Bei typischen Werkstoffhärten von 70 Shore A oder höher und bei den üblichen Spaltmaßen von max. 0,3 mm tritt der Schadensmechanismus nicht unter 50 bar auf. Ebenso muss die Druckanstiegsgeschwindigkeit berücksichtigt werden. „Harte“ bzw. schnelle Druckstöße (z.B. an Gabelstaplern) bergen ein erheblich höheres Risiko als „weiche“, also langsame. [...]

Dipl.-Ing. Bernhard Richter (O-Ring Prüflabor Richter GmbH)
Kleben:

Die Gestaltung von Verpackungs- und Austragssystemen hat wesentlichen Anteil daran, wie Klebstoffherstellern und Endanwendern die Arbeit von der Hand geht. Eine zuverlässige Haftung von 2K-Klebstoffen setzt ein optimales Befüllen sowie eine fachgerechte Applikation voraus. Die neuen, hochwertigen 2K-Peeler-Kartuschen setzen hier an.

Um stets die optimale Lösung für die unterschiedlichsten Anwendungen und Branchen bereitstellen zu können, werden die Zusammensetzungen von Kleb- und Dichtstoffen ständig weiterentwickelt und verbessert. Diese neuen Produkte verlangen geeignete Verpackungs- und Austragssysteme, die ein einfaches und sicheres Abfüllen gewährleisten, eine komfortable und effiziente Anwendung der Produkte ermöglichen, als System eine hohe Mischqualität sicherstellen sowie das Abfallvolumen minimieren.

Bei der Entwicklung der neuen Peeler-Kartusche folgte Sulzer Mixpac dem bewährten Designprinzip „Form folgt Funktion“. Das wichtigste Merkmal dieser Kartuschenverpackung ist die Kompatibilität. Dimensionen und Form, die identisch zu einer konventionellen 1K-Kartusche sind, erlauben es, die neue Kartusche mit den meisten am Markt erhältlichen 1K-Austragsgeräten zu verwenden. [...]

Christian Majoleth, Claudius Reinhold (Sulzer Mixpac AG)

Klebebänder empfehlen sich für immer mehr Aufgabenstellungen quer durch alle Branchen. Über den Stand der Technik und das Potenzial dieser Technologie sowie die Unternehmensentwicklung von VITO Irmen unterhielt sich DICHT! mit Dr. Michael Büchner, dem neuen Geschäftsführer des Unternehmens, und Dr. Marcus Weber, Leiter Entwicklung.

Klebebänder tauchen im Rahmen der Fügetechnologie des 21. Jahrhunderts zunehmend als interessante Option auf. Was kann diese Technologie heute leisten?

Büchner: Klebebänder sind heute vielfältig einsetzbar. So leisten sie in modernen Produktionen meist einen wichtigen Beitrag zur effizienten Montage. Klassische Anwendungen sind beispielsweise im Automobilbau das Kleben von Anbauteilen, im Bausektor in Kombination mit Folien, Spiegeln und Dichtungen oder auch in der Medizintechnik als Pflaster und Kleben von Sensoren. Nicht zu vergessen ist natürlich auch der volumenmäßig größte Markt für Haftklebstoffe bei Labeln, Etiketten und Schutzfolien.

Weber: Technisch betrachtet bieten sie – im Vergleich zu viskosen Klebstoffen – vor allem Vorteile bei der sofortigen Anfangsfestigkeit und dem Verzicht auf den Umgang mit viskosen Medien. Gleichzeitig sind natürlich auch Einschränkungen zu beachten. So sind die Festigkeit und thermische Beständigkeit zumeist deutlich geringer als bei Strukturklebstoffen. [...]

Dr. Michael Büchner, Dr. Marcus Weber (VITO Irmen GmbH & Co. KG)

Ein Klebstoff für alle Anwendungen – das wäre großartig, ist aber eine Utopie? Die Wahrheit ist ernüchternder und so steht auch dann bei allen Klebdienstleistungsprojekten die Frage nach dem geeigneten Klebstoff im vorderen Teil des Pflichtenheftes.

Sowohl mittelständische als auch große Klebstoff-Produzenten haben heute mehrere Hundert verschiedene Klebstoffe in ihren Produktlinien, die wiederum in Tausenden von Anwendungen eingesetzt werden. Greifen Anwender beim Kleben auf Dienstleistungen zurück, können sie erwarten, dass der Dienstleister das entsprechende Know-how hat. Trotzdem schadet es nicht, die Vor- und Nachteile der häufigsten Klebstoffe für industrielle Anwendungen im Überblick zu kennen. Dieses Basis-Know-how erleichtert die spätere genauere Auswahl und Spezifikation im Projekt.

Alle Klebstoffe haben ihre grundsätzlichen Vor- und Nachteile. Selbstverständlich gibt es bei jeder Regel Ausnahmen und auch in der Welt der Klebstoff-Chemie stößt man auf abweichende Spezialeigenschaften von Klebstoffen. [...]

Daniala Kerth (Edgar Schall GmbH)

Kleben funktioniert, wenn man es richtig macht. Und „richtig machen“ bedeutet, alle relevanten Aspekte ganzheitlich zu berücksichtigen. Der Gliederung des Leitfadens „Kleben – aber richtig“ des IVK e.V. folgend, wird jeweils ein Aspekt der Klebtechnik in den Mittelpunkt gestellt und unter drei Schwerpunkten beleuchtet – diesmal das Planen einer Klebung.

Welche Probleme entstehen in der Praxis, wenn der Klebprozess nicht ganzheitlich geplant wird?

Die Basis, um geklebte Produkte fachgerecht herzustellen, ist die adäquate Festlegung eines Anforderungsprofils bzw. eines Lastenhefts – und zwar anhand der im späteren Produktgebrauch realistischerweise auftretenden Belastungen. Es ist die früheste Phase der Klebungsplanung. Sie bildet die Grundlage aller in späteren Schritten notwendigen Arbeiten hin zu einer erfolgreichen Klebung. In diesem frühen Stadium lassen sich Fehler noch vergleichsweise einfach und mit überschaubarem Zeitaufwand – und damit preiswert! – korrigieren und im Lastenheft dokumentieren. Spätere Korrekturen werden mit jedem weiteren Schritt aufwändiger und damit teurer. Deshalb erfordert das Erstellen eines Anforderungsprofils/Lastenhefts schon – oder gerade! – zu diesem Zeitpunkt die ganzheitliche Betrachtung des späteren Klebprozesses. Eine Fehlerquelle an dieser Stelle besteht darin, wichtige „Einzel“aspekte für die Klebungsherstellung einfach zu vergessen oder zu übersehen. Eine andere besteht darin, die klebtechnischen Randbedingungen im Anforderungsprofil viel zu eng zu fassen, häufig aufgrund mangelnder klebtechnischer Fachkenntnis und der daraus resultierenden übertriebenen Vorsicht oder der Angst, einen Fehler zu machen. Das Kleben, obwohl objektiv möglich, erscheint dann unrealisierbar. Die Formel, hier die richtige Balance zu finden, lautet: X.M.V, was so viel heißt wie: X’sunder Menschen Verstand. [...]

 

Teil 1: Von der Idee zum Produkt – den Klebprozess ganzheitlich betrachten

Teil 3: Werkstoffeigenschaften beachten

Teil 4: Gestalten einer Klebung

Professor Dr. Andreas Groß (Fraunhofer IFAM)

Kommt man auf das Thema „bio-basierte“ Klebstoffen zu sprechen, folgt oft postwendend eine eher ablehnende Reaktion. Ist doch jedem bewusst, dass es immer noch Hunger auf dieser Welt gibt – und dann aus Nahrungsmitteln Klebstoffe herzustellen, erscheint doch vielen eher abwegig. Das ist einerseits nachvollziehbar, andererseits lohnt auch hier eine differenziertere Betrachtung: Bio-basierte Klebstoffe sind keine Erfindung unserer Zeit, sondern sind die Historie des Klebens. Am Anfang waren es Erdpech oder Birkenpech. Etwa um 1500 v. Chr. verwendeten die Ägypter einen Sud aus tierischen Abfällen als Klebstoff. Die Griechen der Antike verwendeten bio-basierte Klebstoffe – meist eiweißhaltigen Leim, der „Kolla“ genannt wurde, und die Römer nutzten ihre aus Mehlkleister, Brot oder Käse-Kalk-Mischungen hergestellten Leime, das „Glutinum“. Auch stellten die Römer einen aus Schwimmblasen gewonnenen Fischleim her. Das sind alles „bio-basierte“ Klebstoffe mit teils erstaunlichen (Dauer-)Eigenschaften. Auch wenn im 18. Jahrhundert noch Fischleim patentiert wurde, führte der Ende des 19. Jahrhunderts stark ansteigende Bedarf an Gütern aller Art zur Massenherstellung und damit zum erhöhten Bedarf an Verpackungsmaterial –und so an Klebstoffen. Die vorhandenen Klebstoffe genügten schließlich den qualitativen Anforderungen nicht mehr. Dies war der Beginn einer systematischen Suche nach modernen Nachfolgeprodukten. 1909, mit dem Patent zur Phenolharz-Härtung von Leo Hendrik Baekeland, brach das Zeitalter der Klebstoffe auf Basis synthetisch hergestellter Rohstoffe an – und das haben wir auch 2019 noch. [...]

Thomas Stein (IMTS Interims Management)
Polymer:

Unterschiedliche industrielle Einsatzbereiche benötigen heute angepasste Kleb- und Dichtstoffe. Dabei spielen flexibel anpassbare Kernsortimente eine immer größere Rolle, wie die Beispiele von 1K-Silicon-Kleb- und Dichtstoffen auf Alkoxy-Basis zeigen.

So wurden die Silicon-Kleb- und Dichtstoffe Novasil® S 800 und S 802 speziell für die Klebung und Abdichtung von Leuchten-, Getriebe-, Maschinen- sowie Motorengehäusen entwickelt. Sie haben eine sehr gute Haftung ohne Vorbehandlung auf allen gängigen Materialien wie Glas, Aluminium, verzinktem Eisen, Eloxal sowie auf vielen Kunststoffen (PC, PMMA, PA6, PPO) und zeichnen sich durch sehr hohe Zugscherfestigkeiten sowie Reißdehnungen bei Temperaturbelastungen bis +150 °C aus. In Kombination mit der sehr guten Witterungs-, Alterungs- und UV-Beständigkeit decken sie so ein breites Anforderungsprofil verschiedener Branchen ab.

Ein Beispiel ist das elastische Kleben von Rahmen an PV-Modulen oder das Kleben und Dichten der Anschlussdosen. Leistungsfähige mit Solarstrom betriebene Straßenleuchten mit langer Lebensdauer ermöglichen die Ausleuchtung von Wegen in Parks und Gartenanlagen, die nicht ans Stromnetz angeschlossen sind. Benötigt werden hier abgestimmte Kleb- und Dichtstoffe, die wirtschaftliche Fertigung und lange Funktionsdauer miteinander verbinden. Die gesetzlich verordnete Reduzierung herkömmlicher Energieträger wie Öl und Gas verlangt nach einer Umstrukturierung des Energiemixes. In dem Maß, wie fossile Energieträger vom Markt genommen werden, kommen erneuerbare Energien zum Tragen. In Kombination mit Wärmepumpen spielen die thermische Nutzung von Solarenergie und die Stromerzeugung in PV-Anlagen eine zunehmend wichtige Rolle. Doch Investitionen in Solaranlagen zahlen sich nur langfristig aus. Zur Sicherung der Rentabilität müssen die Solarelemente über ihre gesamte Lebensdauer hinweg zuverlässig funktionieren. Auch wenn Kleb- und Dichtstoffe nur einen Bruchteil der Fertigungskosten ausmachen, so spielen sie doch eine gewichtige Rolle für die wirtschaftliche Fertigung und dauerhafte Funktionstüchtigkeit: Sie halten die Glasflächen im Metallrahmen, dichten die Modulrahmen, fixieren Anschlussdosen und schützen nicht zuletzt als Vergussmasse die sensiblen Kontaktstellen innerhalb der Dose. [...]

Marc Wüst (Hermann Otto GmbH OTTO-CHEMIE)

Der Vormarsch der Elektromobilität sowie das damit einhergehende Thermomanagement eröffnen Hightech-Materialien für Kleb-, Dicht- und Vergussmassen neue Einsatzbereiche. Polyurethan (PU) wird dabei zu Unrecht oft übersehen.

Die Herzstücke eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs – Motor und Batterie – benötigen modernste Materialien sowohl zur Effizienzsteigerung als auch zu deren physischen Schutz. Insbesondere die Batterie benötigt neben einer effizienten Wärmeabfuhr den genannten Schutz vor Umwelteinflüssen sowie potenziellen Unfallschäden. Hierzu werden die Batteriemodule gewöhnlich in einem Batteriekasten aus Aluminium verbaut. Für Fügeaufgaben kommen hier bereits verschiedene Klebstoffe zum Einsatz. So wird ein dichtes Abschließen bei gleichzeitigem Leichtbau sichergestellt.

Im Rahmen des üblichen Fahrzeuggebrauchs werden die Batteriemodule Temperaturen von - 40 °C bis + 80 °C ausgesetzt. Insbesondere bei Be- und Entladevorgängen der Batterien wird Wärme generiert, die durch effizientes Thermomanagement von den Batteriezellen abgeführt werden muss, da diese oberhalb 80 °C einem erhöhten Schadensrisiko unterliegen. Tritt ein Schadensfall ein, führt dies zu einem Leistungsabfall sowie im schlimmsten Falle zu einem thermischen Schaden bis zum Brand, was ein sicherheitstechnisches Risiko ist. Zusätzlich zum Verguss der Batteriemodule lässt sich durch den Verguss des Elektromotors dessen Betriebstemperatur senken, was wiederum zu einer erhöhten Leistung führt. [...]

Dr. Peter Kögler (copaltec GmbH)

Viele Compounds sind eine Blackbox. Das gilt z.B. schon für Gummi, schwarz, 70 Shore. Dass dies so ist, bedeutet in der Praxis durchaus Risiken. Dennoch hat sich das Problembewusstsein der Einkäufer und Qualitätsmanager genauso wenig wie die Transparenz seitens der Lieferanten in den letzten Jahren geändert.

Im Gegensatz zu Kunststoffen und thermoplastischen Elastomeren bestehen Mischungen für Elastomerteile aus einer Vielzahl von Komponenten, die für die technischen Eigenschaften der Endprodukte, aber auch die Verarbeitungsgeschwindigkeit verantwortlich sind. So sind teilweise mehr als 15 Mischungskomponenten für einen Compound notwendig. Jede Veränderung– auch die nur einer Komponente –kann zum Versagen, z.B. einer Dichtung, führen. Vielen Endkunden ist nicht ansatzweise bewusst, welche Risiken in Bezug auf die Funktionstüchtigkeit mit der Zusammensetzung eines Compounds verbunden sind. Ein Blick auf die Prozesskette verdeutlicht dies.

In chemischen Werken werden synthetische Kautschuke hergestellt. Diese Kautschuke stellen mit ca. 40 % den Hauptbestandteil einer Mischung und geben chemisch und mechanisch die Richtung der Verwendungsmöglichkeiten, z.B. einer Dichtung oder eines Formteiles vor. Doch welcher Anwender weiß, welcher Kautschuk in welcher Zusammensetzung in „seiner“ Mischung ist? Selbst die Definition eines Handelsproduktes eines Markenherstellers bietet keine endgültige Sicherheit – auch nicht in rechtlicher Hinsicht. So würde z.B. im Worst-Case einer Produkthaftung diese Information nicht ausreichen, wenn nicht die Type der Marke definiert ist. Oder wer kennt von einem verwendeten EPDM-Formteil den Dien-Anteil? Ein hoher Dien-Gehalt erhöht die Vernetzungsgeschwindigkeit und beschleunigt damit den Produktionsprozess, reduziert aber die Alterungs-, Witterungs- und Ozonbeständigkeit. Gravierende Auswirkungen hat z.B. auch der Acrylnitrilgehalt in NBR-Mischungen. [...]

Karl-Friedrich Berger (ISGATEC GmbH)
Service:

Der jeweils anzuwendende Stand der Technik bei Dichtungs- und Kleblösungen wirft in der Praxis immer wieder Fragen auf. Anhand von Praxisbeispielen zeigen Experten in lockerer Folge, welche Lösungen diesbezüglich realisiert wurden.

Aufgabenstellung: Die Produktion und Montage von Gasanlagen erfolgt nach marktüblichem Verhalten. Die Auswahl der Bauteile entspricht einer Regelwerksvorgabe von anerkannten Regeln der Technik (AD2000-Regelwerk und DVGW-Regelwerk). Diese Regelwerke weichen zum Teil von den Vorgaben aus Druckgeräterichtlinie, Industrieemissionen-Richtlinie, Richtlinie zur Umweltverträglichkeitsprüfung und Arbeitsschutzrahmenrichtlinie ab. Bestehende Anforderungen aus harmonisierten Normen, welche den Stand der Technik abbilden, werden damit nicht umgesetzt. Zum Teil werden die Möglichkeiten zur Auswahl der Bauteile zusätzlich durch Kundenvorgaben eingeschränkt. Bei diesem Projekt mussten für drei Aspekte Lösungen gefunden werden. [...]

Peter Thomsen (Lannewehr + Thomsen GmbH & Co. KG)
© ISGATEC GmbH 2019