Ein zauberhaftes Klebeband - Evonik Industries AG

Product Story Nr. 01, 31. Juli 2008
Elektronische Geräte können in naher Zukunft noch viel kleiner,
leichter und leistungsstärker werden. Machbar wird das durch
ein innovatives High-Tech-Klebebandsystem, das durch die
Zusammenarbeit der Lohmann GmbH & Co KG mit Evonik
Industries entstanden ist. Kein Witz: Die Haftleistung erhöht
sich um 300 Prozent. Doch es kann nicht nur Kleben, sondern
bietet auch die Möglichkeit des „Entklebens“ – auch damit
„Mann“ wieder Bodenhaftung bekommt.
Ein zauberhaftes
Klebeband
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Product Story Nr. 01, Seite 2, 31. Juli 2008
Ein halbes Kilo schwer und 33 Zentimeter lang – das waren die Maße des Motorola
International 3200, das im Jahr 1994 auf den Markt kam. Seine Besonderheit: Als
erstes Mobiltelefon funktionierte es in volldigitalen Mobilfunknetzen, konnte SMS
versenden und empfangen. GSM – Global System for Mobile Communications –
nennt sich dieser heute weltweit verbreitete Standard. Er war der Beginn einer neuen
Handy-Generation, die europaweite Mobilität erlaubte und die analogen Systeme
ablöste. Und mal ehrlich: Wer hat heute kein Mobiltelefon?
Viel hat sich seit den 90ern getan. Immer kleiner, leichter und leistungsstärker sind
Mobiltelefone geworden. Auch in der Festigkeit wurden neue Maßstäbe gesetzt.
Hätte man das Motorola 3200 aus mittlerer Höhe fallen lassen, wären viele Einzelteile
übrig geblieben; heutige Handys halten da schon deutlich mehr aus. Jetzt kann eine
völlig neue Klebetechnik Design und Funktionalität erneut revolutionieren. Denn mit
ihr lassen sich heutige Handygrößen ohne Weiteres noch einmal halbieren – und das
bei gleicher Leistung und gleichem Preis. Handys im Armbanduhrenformat rücken
damit greifbar nah.
Die Grenzen schienen schon erreicht
Möglich macht dies ein unscheinbar anmutendes Klebebandsystem, das es in sich hat.
Daran arbeitet zur Zeit die Lohmann GmbH & Co KG in Neuwied, ein international
agierender Spezialist für doppelseitige Haftklebebänder. Lohmann machte sich dafür
eine Erfindung von Evonik zunutze. Die Forscher im Geschäftsfeld Chemie des Konzerns
entwickelten gemeinsam mit Professor Paul Roth von der Universität Duisburg
einen innovativen Klebstoff-Zusatz mit Namen MagSilica ® . Er sorgt dafür, dass Teile
wesentlich rascher und mit deutlicher höherer Festigkeit geklebt werden können als
bisher. Diese stärkere Klebekraft wiederum erlaubt eine Miniaturisierung der zu klebenden
Teile, denn die hatten ihre festgelegte Größe bislang teilweise nur deshalb,
damit der Klebstoff auf ihnen hält.
Aus dem Band werden Formen gestanzt, mit
denen Bauteile für elektronische Geräte zusammen
geklebt werden.

Product Story Nr. 01, Seite 3, 31. Juli 2008
Gelungen ist diese Neuerung zu einem Zeitpunkt, als die Grenzen des Haftklebens
erreicht schienen. Herkömmliche Klebebänder schafften nur einen Bruchteil der Haftfestigkeit
von strukturellen Flüssigklebstoffen. Flüssigkleber jedoch sind bei kleinsten
Teilen nur unter Schwierigkeiten einsetzbar – da eignen sich viel besser hochtechnologische,
formgerecht gestanzte Klebebänder. Solche Stanzteile sind eine Spezialität der
Lohmann Klebebandgruppe. MagSilica ® von Evonik passte daher genau in die
Forschungsa ktivitäten der Klebeband-Experten.
Dieser neuartige Füllstoff, kombiniert mit innovativen Ansätzen aus der Klebstoffchemie,
ergab eine Lösung, die die beiden Welten Flüssigklebstoff und Haftklebstoff
in sich vereint. DuploCOLL ® RCD (rapid curing on demand) heißt dieses neue Klebebandsystem
von Lohmann. Es sieht aus wie ein klassisches Haftklebeband und wird
auch so verarbeitet, erreicht jedoch durch einen nachgeschalteten Härtungsprozess
Festigkeiten, wie sie von konventionellen Haftklebebändern nicht erreicht werden
können. Für die notwendigen kurzen Taktzeiten kommt nun MagSilica ® , quasi als
Turbolader, zum Einsatz. Durch die Einarbeitung von 5 bis 15 Prozent MagSilica ® in
die Klebstoffmatrix verkürzt sich die Aushärtezeit drastisch. Statt bisher 5 bis 30
Minuten beträgt sie nun nur noch 30 bis 60 Sekunden. Erreicht wird das durch die
induktive Aushärtung: Der Härtungsprozess wird mit Hilfe elektrischer Spannung vollzogen,
wobei die Energie ganz gleichmäßig eingebracht wird. So ist eine spannungsarme
Verklebung innerhalb von Sekunden möglich.
DuploCOLL ® RCD haftet dabei auch auf unterschiedlichsten Oberflächen wie zum Beispiel
Kunststoff, Glas oder Stahl und leistet signifikant mehr als herkömmliches Klebeband.
„Mit DuploCOLL ® erzielen wir ca. 300 Prozent mehr Haftleistung als mit einem
konventionellen High-Performance-Klebeband“, erläutert Dr. Hansjörg Ander, bei
Lohmann der Leiter Forschung & Entwicklung. „Vor dem Einsatz von MagSilica ® war
so etwas absolut undenkbar, da wäre eine Steigerung um 50 oder 60 Prozent schon
ein Riesen-Erfolg gewesen.“ Was das bedeutet, wird ungefähr fassbar, wenn man sich
die Tragekraft eines an die Wand geklebten Kunststoffhakens verdeutlicht: Hielt er
bislang, mit herkömmlichem Haftkleber befestigt, etwa 3-5 Kilogramm, so würde sich
diese Leistung jetzt auf 20-40 Kilo erhöhen.
300 Prozent mehr Haftleistung als ein konventionelles
High-Performance-Klebeband
erreicht das neue Produkt DuploCOLL ® RCD.

Product Story Nr. 01, Seite 4, 31. Juli 2008
Kleben auf Knopfdruck
Erreicht wurde dieser Fortschritt unter anderem mit Hilfe der Nanotechnologie. In
herkömmliche Klebstoffe lagerten die Evonik-Forscher Nanomaterialien ein, die
super paramagnetisch reagieren – das bedeutet, dass diese Partikel mit Hilfe elektromagnetischer
Wechselfelder erwärmt werden können. Damit verfügen sie über völlig
neue Eigenschaften. „Kleben auf Knopfdruck,“ sagt Harald Herzog, Manager New
Business Development Aerosil bei Evonik, „so könnte man wohl am einfachsten bezeichnen,
was mit MagSilica ® möglich wird.“ Und tatsächlich wird der Aushärtungsprozess
so zu sagen prompt und auf Kommando in Gang gesetzt und beendet. Ein derartiger
Kleber wird im Hochfrequenzbereich erwärmt, wo er sich rasant schnell
erhitzt. In wenigen Minuten werden auf diese Weise enorme Festigkeitswerte erreicht,
lange Aushärtezeiten entfallen.
Ein weiterer Vorteil: Erhitzt wird jeweils nur die Klebestelle, der Rest des Bauteils
dagegen wird gar nicht oder allenfalls moderat erwärmt. „Die Induktionshärtung beschleunigt
den gesamten Verarbeitungsprozess noch einmal deutlich,“ erklärt Herzog,
„denn das Bauteil kann unmittelbar weiterverarbeitet werden. Der Klebstoff wird
erhitzt, die Klebeverbindung wird ausgehärtet, der Rest des Bauteils bleibt kühl. Dadurch
können auch temperaturempfindliche Materialien, wie zum Beispiel Kunststoffe,
ohne Schädigung verklebt werden.“ Und ökonomisch ist es auch noch: Auf diese
Weise werden die Taktzeiten drastisch verkürzt und das Verfahren spart erheblich Zeit
und Energie.
Mehr Platz für neue Funktionen
Schneller zu verarbeiten, fester in der Verbindung, kleiner im Erscheinungsbild –
so lässt sich zusammenfassen, was mit dem Einsatz von DuploCOLL ® RCD in elektronischen
Geräten möglich wird.
Da mag mancher sich fragen: Müssen Handys wirklich noch kleiner werden? Schon
jetzt sind die meisten Tasten kleiner als die Fingerspitzen, die darauf herumdrücken ...
Deshalb heißt die Antwort auch: Nein, sie müssen nicht unbedingt. Zwar lässt sich der
Einsatz von DuploCOLL ® RCD zweifellos hervorragend für eine weitere Verkleinerung
der Geräte nutzen. Und das gilt nicht nur für Handys, sondern auch in Bereichen,
in denen „kleiner“ immer noch auch „funktioneller“ bedeutet – man denke etwa an
tragbare Computer, Digitalkameras, DVD-Spieler, Stereoanlagen, Haushaltgeräte oder
auch Hörgeräte und andere medizinische Apparaturen. Doch auch dort, wo es nicht
noch kleiner werden soll, wird auf jeden Fall Platz gewonnen. Und der kann ganz
praktisch für neue Funktionalitäten und Designvarianten genutzt werden.
Denn schließlich ist ein Handy schon längst viel mehr als ein Telefon. Internetzugang,
Musik, Filme, elektronische Tageszeitung, soziale Netzwerke – all das ist mit dem ehemals
nur zum Telefonieren gedachten Apparat heute möglich und wird in Zukunft immer
mehr gefragt sein. Dass das Gerät bei all dem funktionell und leicht zu bedienen
bleibt, dazu kann eine Miniaturisierung der Bauteile erheblich beitragen.

Product Story Nr. 01, Seite 5, 31. Juli 2008
Nicht auf Elektronik beschränkt
Ein weiteres innovatives Einsatzfeld des extrastarken Klebstoffsystems mit MagSilica ®
eröffnet sich in einem anderen Bereich: Die Automobilindustrie wird von den neuen,
mit MagSilica ® möglichen Verfahren ganz erheblich profitieren. Seitdem Autos immer
Energie sparender sein sollen, wird hier ohnehin schon verstärkt auf die Klebetechnik
gesetzt. Klebeverbindungen erlauben es nämlich, leichtere Materialien, wie zum
Beispiel Aluminium oder Kunststoffe, zu verwenden, die sich durch Löten oder
Schweißen nicht verbinden ließen. Auf diese Weise reduziert der Einsatz von einem
Kilogramm Klebstoff das Fahrzeuggewicht gleich um 25 Kilogramm. Da liegt es klar
auf der Hand, dass die Verwendung von Klebeverfahren einen deutlich niedrigeren
Kraftstoffverbrauch bedeutet.
Bislang allerdings hatte die Klebetechnik im Automobilbau zwei entscheidende
Nachteile: Zum einen benötigten Klebstoffe viel Zeit zum Aushärten. Für metallfreie
Verbindungen wird dieses Manko durch MagSilica ® und die induktive Aushärtung im
Hochfrequenzbereich entfallen. Und zum anderen waren die Verbindungen nicht ohne
Weiteres wieder lösbar – ein deutliches Handycap bei Reparatur und Recycling. Auch
dafür bietet MagSilica ® einen Lösungsansatz. Das Klebstoffadditiv hat nämlich noch
eine weitere zauberhafte Eigenschaft: Entsprechend dafür ausgelegte Verbindungen
eröffnen die Möglichkeit, diese auch problemlos wieder zu lösen.
Potenzial für die Autoindustrie
Genauso rasch und unkompliziert wie hier geklebt wird, könnte die Klebeverbindung
auch wieder gelöst werden. Möglich wird das durch die MagSilica ® -Nanokomposite.
Sie sind in den Klebstoff eingebunden und können bei erneutem selektivem Erwärmen
die zuvor aufgebaute Klebeverbindung wieder zerstören und somit ganz einfach
wieder lösen. Schädigungen, wie sie beim Erwärmen mit Schweißbrennern oder
Lasern auftreten, werden hier minimiert. So verbinden sich die Vorteile des Klebens
mit positiven Eigenschaften, die bislang nur geschraubten Verbindungen vorbehalten
waren. Selbst wärmeempfindliche Materialien lassen sich durch einen mit dem
MagSilica ® versetzten Klebstoff zusammenfügen, ohne dass das Material Schaden
nimmt. So steht jetzt schon fest: Hochleistungsklebstoffe auf der Basis von MagSilica ®
werden den Automobilbau beim Verbinden von Kunststoffteilen revolutionieren.
Nicht nur bei der Serienfertigung, auch bei der Reparatur eröffnen sich ganz neue
Möglichkeiten. Ebenso beim Recycling: Wenn der fahrbare Untersatz irgendwann
ausgedient hat, können die unterschiedlichen Kunststoffkomponenten ohne großen
Aufwand sortenrein getrennt und recycelt werden. Darauf hat die Autoindustrie schon
lange gewartet.
Eine feste Verbindung dank MagSilica ® .
Bei Reparatur und Recycling lässt Sie sich
allerdings auch problemlos wieder lösen.