Stockmeier Urethanes

Prozesskette Klebtechnik - der einzige Weg zur fachgerechten Durchführung von Klebungen

Hannover Messe 6. Suppliers Convention vom 07.04. - 11.04.2014

Frank Steegmanns - Key Account Manager Adhesives

Unternehmen

Polyurethan-Systeme

Produkte zur Herstellung von Sportböden für Außenanlagen

(Laufbahnen, Spielfelder, Tennisplatzbeläge), Sporthallen

sowie Kinderspiel- und Kunstrasenplätze

Gießharze und Vergussmassen für die

Elektroindustrie, sowie harte und weiche Vergussmassen zur Herstellung technischer

Artikel und Formteile

Kleb- und Dichtstoffe für verschiedenste Anwendungen im

industriellen Bereich (Fahrzeugbau, Batterieherstellung, Filter-, Bau-,

Recycling-, und Konsumgüterindustrie)

Unternehmen

Unsere Produktionsstätten

Stockmeier Urethanes GmbH & Co.KGIm Hengstfeld 15D-32657 Lemgo

Stockmeier Urethanes USA Inc.20 Columbia BoulevardClarksburg, WV 26302 - 1456

Stockmeier Urethanes France S.A.S.8, Rue de l‘Industrie Z.l. Est68700 Cernay

Greenfield Polymers Ltd.Sowerby BrigdeWest Yorkshire HX6 1AA UK

(von 1991 – 2010 Werk Bielefeld)

Seit April 2010 / 40 MA

Seit 2003 / 35 MA

Seit 1996 / 35 MA

Seit 2012 / 16 MA

Geschichte

Daidalos und IkarusDaidalos, der Bildhauer und Baumeister Roms, beging aus Eifersucht einen Mord an seinen Schüler Talos. Um der Bestrafung zu entweichen, floh er mit seinem Sohn Ikarus nach Kreta, wo ihn König Minos aufnahm.

Doch auch da wollte er nicht lange bleiben und weil er an der Flucht gehindert werden sollte, schuf er aus Vogelfedern und Wachs, zwei Flügel. Für seinen Sohn Ikarus fertigte er ein Paar für die Größe des Knaben.

Er warnte Ikarus: Flieg nicht zu hoch, sonst könnte deine Flügel durch die Hitze der Sonne Feuer fangen und verbrennen. Flieg nicht so tief, sonst könnte die Feuchtigkeit des Meeres deine Flügel beschweren und du wirst nach unten gezogen. Halte dich in der Mitte.

Daidalos flog voraus. Und nach einiger Zeit des sicheren Fluges wurde Ikarus zu übermütig und vergaß die Warnungen. Er stieg höher und höher und schließlich schmolzen die Flügel unter den brennenden Sonnenstrahlen. Ikarus stürzte ins Meer.

Daidalos landete sicher und fand den an den Strand gespülten Leichnam von Ikarus.

Das Meer in das Ikarus stürzte heißt heute "Ikarisches Meer" und die Insel an Ikarus sein Grab fand: "Ikaria".

Quelle: unbekannt

Geschichte

Der Flug des Daidalos und Ikarus

X Daidalos

X Ikarus

Quelle: google maps

Grundlagen

Kleben nach DIN 8593 Fertigungsverfahren Fügen

Hauptgruppe 1 Hauptgruppe 2 Hauptgruppe 3 Hauptgruppe 4 Hauptgruppe 5 Hauptgruppe 6Urformen Umformen Trennen Fügen Beschichten Stoffeigen-

schaftenändern

Erzeugen der Form, wobei derZusammenhaltgeschaffen wird

Ändern der Form,wobei der Zusammenhaltbeibehalten w ird

Ändern der Form,wobei der Zusammenhaltvermindert wird

Ändern der Form,wobei der Zusammenhaltvermehrt wird

Ändern der Form,wobei der Zusammenhaltbe ibehalten wird

Ändern der Werkstoff-eigenschaften

Gruppe 4.1 Gruppe 4.2 Gruppe 4.3 Gruppe 4.4 Gruppe 4.5 G ruppe 4.6 Gruppe 4.7 Gruppe 4.8

Zusammen-

setzen

FüllenAnpressen

Einpressen

Fügen durch

Urformen

Fügen durch

Umformen

Fügen durch

Schweißen

Fügen durch

LötenKleben

Kleben mit physikalischabbindenden Klebstoffen

Kleben mit chemischabbindenden Klebstoffen(Reaktionskleben)

Quelle: unbekannt

Grundlagen

Grundlagen fürs KlebenDIN 8593 Fertigungsverfahren FügenDIN EN ISO 9000 QualitätsmanagementsystemeDIN EN ISO 9001 Qualitätssicherungssysteme

DVS®-EWF 3301 European Adhesive BonderDVS®-EWF 3305 European Adhesive SpecialistDVS®-EWF 3309 European Adhesive Engineer

DVS 3310 Qualitätsanforderung in der KlebtechnikDVS 3311 KlebeaufsichtspersonalDVS 1618 Elastisches Dickschichtkleben im Schienenfahrzeugbau

DIN 6701 Kleben von Schienenfahrzeugen –und fahrzeugteilen

NA 092-00-28-01 AK „Prozesskette Klebtechnik“NA 092-00-28-02 AK „Kleben von Faserverbundwerkstoffen“

IVK http://leitfaden.klebstoffe.com/index.phpWerksvorschriften, Werknormen usw.

Prozesskette Klebtechnik

Prozesskette Klebtechnik

Quelle: IVK

Grundlagen (0)

Vorteile der Klebtechnik

� Fügen unterschiedlicher Materialen möglich� Flächige Krafteinleitung, gleichmäßige Spannungsverteilung ohne Spannungsspitzen� Erhalt von Werkstoffeigenschaften, geringe Wärmebelastung, fehlende Materialverletzung � Hohe Designfreiheit� Funktionsintegration (z. B. Geräuschdämpfung, Schwingungsdämpfung, Dichtfunktion)� Thermische und elektrische Isolierung� Toleranzausgleich� Erhöhung der Produktivität� Vermeidung von Kontaktkorrosion

Quelle: IFAM

Grundlagen (0)

Grenzen der Klebtechnik

� Begrenzte thermische Belastbarkeit

� Bei manchen Materialien und Prozessen aufwändige Oberflächenvorbehandlungen notwendig

� Definierte Verarbeitungs- und Aushärtebedingungen müssen eingehalten werden

� z. T. lange Aushärtezeit

� Alterung durch Witterung und / oder andere Einflüsse

Grundlagen (0)

Definition „Kleben“

Kleben ist das Verbinden von Fügeteilen mittels eines Klebstoffes.

Definition „Klebstoff“DIN EN 923

Ein Klebstoff ist ein nichtmetallischer Werkstoff, der Fügeteile durch Adhäsion (Oberflächenhaftung) und Kohäsion (innere Festigkeit) miteinander verbindet.

Grundlagen

Fertigungstechnik Kleben „Spezieller Prozess“

DIN EN ISO 9001

Die Fertigungstechnik Kleben (wie auch Schweißen) ist nach DIN EN ISO 9001 ein „spezieller Prozess“, bei dem die Qualität der Verbindung durch eine ausreichende Überwachung und Dokumentation des Fertigungsprozesses sichergestellt werden muss.

Dies kann durch eine entsprechende Prozessüberwachung, durch zerstörende Prüfungen an Stichproben oder durch Methoden der zerstörungsfreien Prüfung (ZfP) erfolgen.

Grundlagen

Adhäsion bei Klebstoffen(lat. adhaerere - anhaften)

Wikipedia:

„Adhäsion umfasst die Haftkräfte an den Kontaktflächen zweier unterschiedlicher oder gleicher Stoffe durch Molekularkräfte. Die Stoffe können sich in festem oder in flüssigem Zustand befinden.

Im Bereich der Klebstoffe versteht man unter Adhäsion die Haftung von Klebschichten an den Fügeteiloberflächen. Die Vorgänge bei der Adhäsion sind noch nicht vollständig aufgeklärt. Sie gestalten sich besonders schwierig, weil die Abhängigkeiten zwischen den Klebstoffsystemen und den verschiedenen Fügeteiloberflächen sehr komplex sind.“

Grundlagen - Haftkräfte

Adhäsion

Kohäsion

Aufbau einer Klebung

Fügeteil 1

Fügeteil 2

Klebstoff

Adhäsion

Kohäsion

Kohäsion

Grundlagen (0)

Benetzung

Voraussetzung für Adhäsion ist die Benetzung, sollte möglichst unter 1nm sein

Quelle: IVK

Grundlagen (0)

Wirkung von Haftkräften

Mechanische VerankerungHarte, spröde Klebstoffe, Primer

Diffusions-HaftungMechanische Verankerung der Moleküle, Elastomere, Lacke

PolaritätskräftePositiv und negativ geladene Bereiche Klebstoff und Oberfläche

Chemische BindungReaktive chemische Gruppen in Klebstoff und Oberfläche

Quellen: IFAM

Prozesskette Klebtechnik

Prozesskette Klebtechnik

Quelle: IVK

Klebung planen (1)

Klebung planen

� Qualitätssicherungsmaßnahmen im Klebeprozess� Anforderungsliste (Lastenheft) erstellen� Klebstoff und Oberflächenvorbehandlung auswählen � Beanspruchbarkeit des Verbundes ermitteln� Auslegung optimieren (Beanspruchung x Sicherheitsfaktor < Beanspruchbarkeit)� Thermische, mediale, mechanische und strahlende Belastung berücksichtigen � Fügeteile (Material, Lagerung, Vorbehandlung, Größe Klebefläche, Festigkeit, usw.)� Klebstoff (Material, Lagerung, Verarbeitung, Viskosität, Anlagentechnik, usw.)� Produktion (Umgebungsbedingungen, Taktzeiten, Auftragsart, usw.)� Arbeits- und Umweltschutz� Personalqualifizierung

Klebung planen (1)

AnforderungslisteErstellung unter Einbeziehung aller beteiligten Institutionen

Quelle: IVK

Prozesskette Klebtechnik

Prozesskette Klebtechnik

Quelle: IVK

Werkstoffeigenschaften beachten (2)

Werkstoffeigenschaften beachten

� Unterschiedliche Werkstoffe wie Kunststoffe, Metalle, GFK, Glas, Holzwerkstoffe usw.

� Materialeigenschaften beachten z.B. elektrische / thermische Leitfähigkeit, Verformbarkeit usw.

� Oberflächeneigenschaften wie galvanische Überzüge, Lackierungen, Legierungen, besondere Materialeigenschaften (wie bei PA 6.6) usw.

� Inhaltsstoffe der Werkstoffe, die Auswirkungen auf die Klebung haben können

� Spannungsrissproblematik bei Kunststoffen

� Eigenschaften der Werkstoffe (Edelstahl, Aluminium, Glas, Holz usw.)

Werkstoffeigenschaften beachten (2)

Werkstoffeigenschaften beachten

Baustahl: Durch Einwirkung von Sauerstoff und eines Elektrolyten (z. B. Wasser) bilden sich Eisenoxide (Rost) an der Oberfläche.Eisenoxide sind, anders als Aluminiumoxid, nicht fest mit dem Grundwerkstoff verbunden, d. h. sie müssen vor dem Kleben entfernt werden.Bei ausschließlich geschliffenen Oberflächen besteht die Gefahr einer nachträglichen chemischen Veränderung der Oberfläche unter der Klebschicht (Korrosion).

Edelstahl:Zusätzliche Legierungsbestandteile: Chrom, Nickel und Molybdän (auch Kupfer möglich)Chemisch sehr träge Oberflächenschicht ("Passivierung"), die eine Korrosion weitgehend verhindert; Dies führt oft zu Einsatzbedingungen mit hoher Feuchte- und Temperaturbelastung.Durch die Passivierung der Oberflächenschicht ist die Bildung physikalischer Wechselwirkungen z. B. mit dem Klebstoff in Form von Adhäsionskräften stark eingeschränkt.Eine ausschließlich mechanische Vorbehandlung ergibt daher oft eine nur unzureichende Langzeitbeständigkeit.

Prozesskette Klebtechnik

Prozesskette Klebtechnik

Quelle: IVK

Klebung gestalten (3)

Klebung gestalten

� Festlegung Beanspruchungsart (Druck-/Zugbelastung, Scher-Schubbelastung, Schälbelastung)

� Belastungsarten (statische, dynamische, Crash, Impact, thermische, mediale, strahlende, Kombinationen)

� Anforderungen an Anwender (Auseinandersetzung mit Werkstoffen, Prozesse, klebgerechte Gestaltung)

� Beachten Unterschiede strukturelles Kleben und elastisches Kleben

� Eigenschaften der Klebstoffsysteme (Schichtdicke, Performance, Abspaltungen)

� Belastungsgerechte Gestaltung der Klebung (Ausdehnungsgerecht, Korrosionsgerecht, Fertigungsgerecht, Risikogerecht usw.)

� Berechnung von Klebungen (verschiedene analytische und numerische Verfahren, wichtig ist eine auf den Einzelfall bezogene Auswahl und Durchführung

Klebung gestalten (3)

Klebung gestalten

Quelle: IVK

Prozesskette Klebtechnik

Prozesskette Klebtechnik

Quelle: IVK

Den richtigen Klebstoff auswählen (4)

Klebstoffauswahl

� Fügeteile beachten (Werkstoff, Eigenschaften, Oberflächen, Belastbarkeit, Beständigkeit, Geometrie und Größe Klebefläche usw.)

� Arbeitsplatz- und Umweltschutz (Gefährdungspotential Klebstoff/Hilfsmittel, Schutzmaßnahmen, Lagerung, Entsorgung, gesetzliche Bestimmungen)

� Prozessführung (Integration, Takt, Stückzahl, Oberflächenbehandlung, Viskosität und Fließeigenschaften, Auftragsart, Fixierung, Aushärtung, Toleranzen)

� Qualitätssicherung (Wareneingangskontrolle, Lagerbedingungen, Inline-Kontrolle, QS-Maßnahmen für Produktionsschritte usw.)

� Beanspruchungen (statische, dynamische, Crash, Impact, thermische, mediale, strahlende usw.)

� Langzeitbeständigkeit (Definition geplanter Lebensdauer, Festlegung Alterungsteste)

� Festlegung Klebstoffsystem (Polyurethan, Epoxid, Silikon, Acrylate usw. 1-K / 2-K)

Den richtigen Klebstoff auswählen (4)

Klebstoffauswahl

Quelle: IVK

Den richtigen Klebstoff auswählen (4)

Für alle Klebstoffe gilt:

� Eigenschaften sind produktabhängig. Für produktspezifische Informationen die Datenblätter zu Hilfe ziehen und/oder den Hersteller kontaktieren.

� Vor der Verarbeitung des Klebstoffes unbedingt das Technische Merkblatt lesen

� Haltbarkeit überprüfen

� Sachgerechte Lagerung sicherstellen

� Klebstoffe, Hilfsstoffe und Fügeteile akklimatisieren

� Untere und obere Temperaturgrenze für die Verarbeitung beachten; unterhalb von 50 C ist in der Regel kein Kleben mehr möglich!

� Kleben erfordert Sauberkeit.

� Fixierung erst bei Erreichen der Handfestigkeit lösen

Prozesskette Klebtechnik

Prozesskette Klebtechnik

Quelle: IVK

Oberflächenbehandlung (5)

Oberflächenbehandlung

Klebtechnische Anforderungen an eine Oberfläche

� Oberfläche muss fest mit dem Grundwerkstoff verbunden sein� Oberfläche sollte gut benetzbar sein� Oberfläche sollte gut klebbar sein� Oberfläche darf sich nach dem Kleben nicht mehr unkontrolliert verändern

Ziele der Oberflächenbehandlung

� Verbesserung der Benetzung� Verbesserung der Adhäsion� Verbesserung der Reproduzierbarkeit der Oberfläche� Verbesserung der Langzeitbeständigkeit der Klebung

Oberflächenbehandlung (5)

Oberflächenbehandlung

Art und Umfang der Oberflächenbehandlung richten si ch nach

� dem Fügeteilwerkstoff� dem Klebstoff� dem aktuellen Zustand der Oberfläche� den zu erwartenden Beanspruchungen im Gebrauch� den Richtlinien für Arbeits- und Umweltschutz.

Typische Oberflächenbehandlungsmethoden von Fügetei len

� Alle Werkstoffe – Reinigen und Entfetten� Metalle – Schleifen, Strahlen, Beizen, Flammenpyrolyse, Primern� Kunststoffe – Schleifen, Strahlen, Beflammen, Plasma, Primern� Hölzer – Schleifen, Hobeln, Primern� Gläser / Keramiken - Primern� FVK (Faserverbundwerkstoffe) – Schleifen, Strahlen, Peel-Ply, Beflammen, Plasma, Primern

Oberflächenbehandlung (5)

Aufbau Fügeteiloberfläche

Quelle: IFAM

Oberflächenbehandlung (5)

Adsorptionsschicht / ReaktionsschichtOberflächenanalytik AlMgSi 0,5 Profil

Profil A Profil B Profil A Profil B

Na 0.75 - Na - -O 37.79 29.79 O 42.07 41.37N 1.88 - N 2.89 2.96

Mg 13.39 13.59 Mg - -C 39.3 56.61 C 37.24 39.22Al 6.88 - Al 17.8 16.45

Vor Abschleifen Nach Abschleifen

Während der Extrusion, bei 320-3800 C migriert Magnesium an die Oberfläche und bildet eine instabile Schicht. Diese Schicht kann durch Anschleifen entfernt werden. Quelle: unbekannt

Prozesskette Klebtechnik

Prozesskette Klebtechnik

Quelle: IVK

Gebrauchssicherheit der Klebung nachweisen (6)

Gebrauchssicherheit nachweisen

� Geeignete Prüfverfahren für Festigkeit festlegen (zerstörungsfreie und zerstörende Prüfungen)

� Einteilung von Defekten (zerstörungsfreie Prüfung)

� Beurteilung Bruchbild (zerstörende Prüfung)

� Alterungsteste festlegen (Klima- Wechseltest, Licht / UV, Medienlagerung, Kombiteste wie VDA -Wechseltest (Salzsprühnebel, Kondenswasser, RT Lagerung), Freibewitterung u.a.)

� Gegenüberstellung realer und laboraler Alterung wegen Korrelation

� Sicherheitsfaktoren festlegen (statische, dynamische, thermische Belastung u.a.)

Gebrauchssicherheit der Klebung nachweisen (6)

Gebrauchssicherheit nachweisen

Quelle: IVK

Prozesskette Klebtechnik

Prozesskette Klebtechnik

Quelle: IVK

Fertigung vorbereiten (7)

Fertigung vorbereiten

� Qualifizierung des Fertigungsprozesses (Festlegen Qualitätsspezifikationen, Sicherstellung Funktion der Maschinen, Optimierung Fertigungsabläufe, usw.)

� Lastenheft / Anforderungsliste beachten ggfls. erweitern

� Erstellen von Arbeitsplatzanweisungen

� Prozessschritte Fertigungsphase beachten (Umgebung, Lagerung, Hilfsstoffe usw.)

� Arbeits- und Umweltschutz

� Gefahrstoffe beim Kleben

� Schutzmaßnahmen (Gefährdungspotential, PSA, Abluft usw.)

� Entsorgung

Fertigung vorbereiten (7)

ArbeitsplatzanweisungGenerelle Anforderungen an Arbeitsanweisungen:

� Fachlich zutreffend � Vollständig� Aktuell� Verständlich und anschaulich� Übersichtlich (evtl. Langfassung für Schulung, Kurzfassung für täglichen Gebrauch in Fertigung)

� Dokumentation (qualitätsrelevanter Daten Charge, Öffnungsdatum, MHD usw.)� Optimale Umgebungsbedingungen herstellen� Fügeteile, Primer, Klebstoffe akklimatisieren� Material zurecht legen� Arbeits- und Umweltschutz sicherstellen� Passgenauigkeit prüfen� Fügeteile, Klebstoff und Hilfsstoffe prüfen� Oberflächen prüfen und behandeln� Primer- und Klebstoffauftrag Dosierung / Art� Fügen / Fixieren / Aushärten

Prozesskette Klebtechnik

Prozesskette Klebtechnik

Quelle: IVK

Klebung fachgerecht ausführen (8)

Klebung fachgerecht ausführen

Klebstoffverarbeitung

� manuelle Verarbeitung von Klebstoffen

� Maschinelle Verarbeitung von Klebstoffen

� Klebstoffverarbeitung mit Roboter

Quelle: IVKQuelle: IFAM Quelle: IVK

Klebung fachgerecht ausführen (8)

Klebung fachgerecht ausführen

Klebstoffauftrag

� Raupenauftrag� Punktauftrag � Sprühauftrag� Walzenauftrag� Swirlauftrag� Wirbelauftrag� Spinnauftrag� Rakel� Verguss� Auftrag im Lackverfahren

Quelle: IVK

Weitere Informationen

Weitergehende Informationenim Themenpark Klebtechnik

Stockmeier UrethanesHalle 6 Stand B 45/5

Industrieverband Klebstoffe Halle 6 Stand B 45/4

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Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit Hannover Messe 6. Suppliers Convention vom 07.04. - 11.04.2014

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