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Cyberbond xtraflex Serie – teilflexibilisierte Cyanacrylate

Cyberbonds xtraflex Cyanacrylate überstehen dynamische Belastungen

Die fortschreitende Miniaturisierung der Klebstellen insbesondere in der Elektronikbranche, führen zu einer prozentualen höherer Belastung der Klebstoffe in den Fügebereichen. Wurden noch vor Jahren die Cyanacrylatklebstoffe mit ihren hohen statischen Festigkeiten von durchschnittlich 22 bis 25 N/mm2 in vielen Bereichen nur für Hilfsklebungen eingesetzt und somit weitgehend unterfordert, werden bei den heutigen kleinen Klebeflächen maximale Festigkeiten erwartet und überschreiten dementsprechend schnell ihre Belastungsgrenze.
Wir dürfen uns durch die hohen statischen Werten allerdings nicht verleiten lassen, alle anstehenden und anspruchsvollen Anwendungsfälle rechtzeitig auf den Einsatzbereich und der damit verbundenen Belastungsart hin zu überprüfen.
Da sich im Verlauf dieser anwendungstechnischen Untersuchungen gezeigt hat, dass insbesondere die dynamische Belastung zu besseren Ergebnissen führt, hat Cyberbond in den letzten Jahren mit der xtraflex Serie teilflexibilisierte Produkte entwickelt, die anwendungstechnisch zwischen den sprödharten, niedrigviskosen Standardprodukten und den hochviskosen und/oder thixotropierten und zumeist langsam aushärtenden Produkten liegen. Insbesondere bei dynamischen Belastungen, wie Wechseltemperaturbeanspruchungen, unterschiedliche Ausdehnungsverhalten der Fügepartner, sowie Feuchtigkeitseinfluss versagten in der Vergangenheit die sprödhart aushärtenden Cyanacrylatklebstofftypen. Selbst bei Metall/Gummiklebungen Bild 1 wo ein Teil der Belastung sogar durch das weiche Substrat „Gummi“ aufgenommen werden kann, waren durch die oftmals unberücksichtigten Ausdehnungsverhältnisse der Substrate, inklusive der einige 100µ starken Klebstoffschicht Löseerscheinungen zu verzeichnen. Noch wichtiger wird die Thematik wenn starre Fügepartner verklebt werden müssen.
Im nachfolgenden Diagramm 2 erkennt man deutlich, die geringere Abnahme der Festigkeit nach fünf Cyclen von 100 °C und -20 °C im dreistündigem Wechsel mit dem teilflexibilisierten Produkt CB 2240, welches noch eine Restfestigkeit von 52% zeigt, während ein Standard ethylesterbasierender Cyanacrylatklebstoff (CB 2025) nur noch 28% aufweist.
An Prüfkörpern aus nicht rostendem Stahl, die nach der Verklebung und vollständiger Aushärtung einer Klimabelastung ausgesetzt wurden, zeigt das Diagramm 3 den chemisch-technischen Unterschied noch deutlicher. Da die Festigkeiten noch im hohen Bereich von 22 N/mm2 ermittelt wurden, ist  weder ein negativer Einfluss über einen Adhäsionsverlust, noch über einen kohäsiven Festigkeitsabfall feststellbar. Korrosiv wirkende Einflüsse wurden in diesem Klima dadurch umgangen, indem man Edelstahl als Grundwerkstoff gewählt hat.
In Praxisversuchen hat sich dieses Laborergebnis bereits bestätigt, da bei korrosiv ungünstigen Bedingungen (z.B. Salzsprühtest) die Klebstoffschicht auch der Feuchtigkeitsdiffusion standgehalten hat. Bild 2 zeigt ein Stahl armiertes Gummiprofil nach einem Salzsprühtest und nur die nicht abgedeckten Ränder (Viskosität und Auftragstechnik müssen bei solcher einer Applikation besondere Beachtung geschenkt werden) zeigen eine beginnende Korrosion.

Um die Teilflexibilisierung beschreiben zu können, ist sicherlich auch die Schälfestigkeit als Belastungsart  von Interesse. An Stahlprüfkörpern ST37 und einer mittleren Klebstoffschichtstärke von 0,05 mm, wurde das folgende Schäldiagramm ermittelt. Diagramm 1 zeigt zwei modifizierte Produkte im Vergleich. Beide Produkte haben die gleichen Viskositäten, um den Einfluss der Schichtstärke zu minimieren.
In der Praxis können z. B. Verklebungen bei Treibriemen Bild 3 aus Gewebeverbundmaterial der Fa. Siegling, Iberica, die eine geschäftete Überdeckung als Klebefläche aufweisen, erfolgreich durchgeführt werden, auch wenn Dauerläufe und erhöhte Temperaturbelastungen die Klebverbindung zusätzlich strapazieren. Den Anwendern fällt weiterhin positiv auf, dass das eigentliche Reaktionsverhalten nur geringfügig von den Standardprodukten abweicht, aber auch hier gilt, dass die Luftfeuchtigkeit resp. das Substrat einen großen Einfluss auf das Aushärteverhalten aller reaktiven Cyanacrylatklebstoffe hat.
Weiterhin ist in industriellen Anwendungen positiv festgestellt worden, dass auch die Temperaturbeständigkeiten Diagramm 4 und 5 bei diesen modifizierten, teilflexibilisierten Produkten, sowohl in der Kurzzeitalterung, als auch im gesamtem Temperaturbereich, günstigere Werte zeigen. Zwar sind alle ausgehärteten Cyanacrylatklebstoffe der  Familie der Thermoplaste zuzuordnen, dennoch können sich anwendungstechnisch erhebliche Unterschiede ergeben. Da sich bei zukünftigen Anwendungen sicherlich die Vorteile der Cyberbond xtraflex Serie weiter bestätigen werden, sind zukünftige Entwicklungen in diese Richtung zu erwarten. Um die Kleinstmengen auch praxisgerecht zu applizieren machen sich die Klebstoffanbieter auch über die Dosiertechnik im Mikrobereich Gedanken. Für die Smartcard Technologie Bild 4 ist die Moduleinklebung mit der bestehenden Cyanacrylattechnologie in Verbindung mit ausgefeilter Cyberbond LINOP Auftragstechnik und den entsprechenden Belastungskriterien Realität.

 

Diagramm 1:

Diagramm 2:

Diagramm 3:

Diagramm 4:

Diagramm 5:

Bild 1 und 2:

Bild 3 und 4:

PDF Download

Teilflexibilisierte_Cyanacrylat_Klebstoffe.pdf

2.0 M