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Entwicklung maßgeschneiderter Compounds
Neben klassischen Thermoplasten wie Polyolefinen, Polyvinylchlorid, Polyestern, Polyamiden, Polycarbonaten oder Styrolcopolymeren sowie deren Blends forschen wir an der Entwicklung von Biopolymeren, Wood Polymer Composites (WPC), Hochleistungskunststoffen, Nanocomposites und thermoplastischen Elastomeren (TPE).
Verarbeitung und Weiterbearbeitung von Kunststoffprodukten
Wir arbeiten an Themen mit starkem Bezug zur industriellen Umsetzung. Dabei können wir auf ein großes Netzwerk vertrauen, das unsere Kompetenzen ergänzt. So gelingt es uns, innovative Lösungen für Ihre Fragestellungen zu entwickeln.
Fehler entdecken und Gefahren minimieren
In der Kunststoffindustrie werden unterschiedliche Prüfmethoden zur Prozessüberwachung und Bauteilprüfung eingesetzt. Sie helfen bei der Schadensanalyse, Qualitätskontrolle und Produktüberwachung.
Auch im Abfall stecken wertvolle Rohstoffe
Wir arbeiten an Themen mit starkem Bezug zur industriellen Umsetzung. Dabei können wir auf ein großes Netzwerk vertrauen, das unsere Kompetenzen ergänzt. So gelingt es uns, innovative Lösungen für Ihre Fragestellungen zu entwickeln.
Analog war gestern – Industrie 4.0 ist die Zukunft
Die Digitalisierung ist ein Eckpfeiler der modernen Industrie. Sie birgt ein enormes Potenzial, um die Leistungen in der Produktion deutlich zu steigern und damit die Wettbewerbsfähigkeit in Deutschland zu stärken.
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Kleben
Durch das Kleben können gleiche oder verschiedene Fügeteile mittels Klebstoff stoffschlüssig verbunden werden. Dies eröffnet viele Vorteile im Vergleich zu anderen Fügeverfahren wie dem Schweißen oder Nieten. Fügeteile werden nicht mechanisch geschwächt, Kräfte werden flächig übertragen, Klebstoffe können Wärme leiten, isolieren oder dämpfen und relativ freie Designs mit flexiblen Verbindungen können realisiert werden. Deswegen hat sich das Kleben in den letzten Jahrzehnten branchenübergreifend als Fügeverfahren des 21. Jahrhunderts durchgesetzt.
Allerdings ist das Kleben technisch anspruchsvoll und die Auslegung und Fertigung muss fachgerecht erfolgen. Wir lassen Sie beim Kleben nicht im Regen stehen! Neben unserer Forschung im Bereich der Klebtechnik bieten wir Ihnen eine Vielzahl an Dienstleistungen an. Durch unsere industrienahe Ausrichtung stehen wir Ihnen abgestimmt auf die Bedürfnisse Ihres Betriebs und Ihrer Klebeprozesse gerne mit Rat und Tat zur Seite.
Dienstleistungen
In Abhängigkeit von den Umweltbedingungen treten bei fast allen Klebungen im Laufe der Einsatzdauer Veränderungen auf. Diese zeigen sich zum Beispiel in der Reduktion der inneren Festigkeit des Klebstoffs, der Zunahme der Sprödigkeit, oder der Abnahme der Adhäsion zum Fügeteilwerkstoff.
Dies kann sich für jede Klebung in Abhängigkeit von Klebstoff, Verarbeitungs- und Härtungsbedingungen, Fügeteilwerkstoff sowie Herstellung, Oberflächenbehandlung und Beanspruchungen unterscheiden. Deshalb ist es wichtig das Alterungsverhalten möglichst am Originalverbund zu überprüfen, um Abminderungsfaktoren und Bemessungswerte für die Beanspruchbarkeit ermitteln zu können. Hierfür bieten wir verschiedene beschleunigte Alterungstests für Klebverbindungen an, wie zum Beispiel
- Klimawechseltest (DIN EN 9142, PV1200, BMW PR 308.2, …)
- Salzsprühnebeltest (DIN EN ISO 9227, …)
- Kataplasmatest
- UV-Alterung
- Immersionstests (Medienlagerung)
- Warmlagerung (Konstantklimatest)
- Ermüdungseigenschaften
Da das Kleben zu den speziellen Prozessen zählt, bei denen keine zerstörungsfreie Prüfung zu 100 % möglich ist, müssen Klebverbindungen entsprechend richtig ausgelegt, geprüft und validiert werden. Dazu muss nicht nur der Klebstoff, sondern auch die Fügeteile als Gesamtsystem analysiert werden. Am SKZ stehen eine Vielzahl an Mess- und Prüfmethoden zur Charakterisierung der mechanischen, thermischen und rheologischen Eigenschaften zur Verfügung. Darüber hinaus kann auch bei Teilfragestellungen mit Inline-Prüfverfahren zur Qualitätssicherung unterstützt werden.
Sie haben ein klebtechnisches Problem? Sie suchen eine praktikable Lösung für die Ermittlung spezifischer klebtechnischer Prozess- oder Qualitätsparameter? Wir unterstützen Sie bei der Klebstoffauswahl für individuelle Anwendungen und Fertigungsprozesse, suchen für Sie gezielt nach geeigneten Füge- und Prüfmethoden, vermitteln Ihnen Kontakte und führen Voruntersuchungen zur Eignungsprüfung durch. Durch unsere geschulten Mitarbeiter sowie langjährige Erfahrung und Vernetzung können wir auf Ihre individuellen Aufgabenstellungen eingehen. Dieses Wissen erstreckt sich von den industriellen Methoden bis hin zu neuen Technologien, die sich noch in der Entwicklung oder auf dem Sprung in erste Praxisanwendungen befinden. Wir unterstützen Sie außerdem gerne bei Initiierung und Durchführung von geförderten Projekten zur Weiterentwicklung und Anpassung Ihrer Produkte an die Bedürfnisse der Klebstoff- und Kunststoff-verarbeitenden Industrie. Sprechen Sie uns gerne an!
Sie möchten einen neuen Klebstoff einsetzen und wollen diesen zunächst auf die Eignung testen? Sie führen einen Materialwechsel durch? Wir untersuchen für Sie die praktische sowie theoretische klebtechnische Machbarkeit und helfen Ihnen bei der Integration des klebtechnischen Verfahrens in Ihren Prozess. Hierzu können wir mit neuen Materialien Prüfkörper in verschiedensten Geometrien spritzgießen (beispielsweise Zug-Scher) und anschließend Prüfkörper kleben. Nach der mechanischen Prüfung inklusive Bruchbildbewertung und gegebenenfalls Alterungsversuchen fassen wir die Versuche und Ergebnisse für Sie übersichtlich in einem Bericht zusammen. In den Machbarkeitsstudien prüfen wir somit die Eignung von Klebstoffsystemen gemäß Kunden-Anforderungen und -Vorgaben. Sie erhalten eine Aussage über die Eignung des Klebstoffs bzw. des Substrats. Diese Untersuchungen führen wir in enger Abstimmung mit Ihnen praxisnah in Produktionsprozessen oder auf Basis theoretischer Betrachtungen durch. Diese Machbarkeitsstudie bietet Ihnen die Sicherheit, dass Ihre Investition zielführend und in der Folge zu einer Optimierung Ihrer Klebeprozesse und damit zu höherer Effizienz führt. Außerdem unterstützen wir Sie gerne bei der Initiierung von geförderten Projekten zur Weiterentwicklung und Anpassung Ihrer Produkte an die Bedürfnisse der Klebstoff- und Kunststoff verarbeitenden Industrie.
Sie suchen nach einem neuen Fügeverfahren für Metalle bzw. Kunststoffverbindungen? Oder nach einer geeigneten Oberflächenvorbehandlung für einen schnellhärtenden 2K-Klebstoff? Ob 1K oder 2K, lösemittelhaltige oder lösemittelfreie Klebstoffe… für spezielle Aufgabenstellungen entwickeln wir gerne für Sie ein individuelles Klebesystem. Dies umfasst sowohl die passende Oberflächenvorbehandlungsmethode als auch Handling der Substrate und die Klebstoffauswahl. Hierbei greifen wir auf unser eigenes Entwicklungs-Know-How und auf bestehende Lösungen am Markt zurück und adaptieren diese auf Ihre Bedürfnisse. Die gesamte von uns angebotene Klebsystementwicklung erstreckt sich über die Auswahl von optimalen Parametern für die Oberflächenvorbehandlung über die Klebstoffauswahl bis hin zu geeigneten Verarbeitungsparametern. Bereits hier können zerstörungsfreie Prüfungen oder eine Prozessüberwachung berücksichtigt werden. In enger Zusammenarbeit mit Ihnen konzipieren, konstruieren, entwickeln und fertigen wir geklebte Produkte als Einzelstücke bis hin zur Kleinserie für Sie.
Sie möchten Informationen über Ihre Verklebungen erhalten, die mit bloßem Auge nicht sichtbar sind? Das SKZ bietet die Integration und ggf. individuelle Anpassung zerstörungsfreier Inline-Messtechnik zur Prozessüberwachung oder als Laborprüfmethode an. Auf diese Weise können z. B. Aussagen über den Klebstoffauftrag oder den Aushärtefortschritt applizierter Klebstoffe getroffen werden und Verklebungen auf anwendungsspezifische Qualitätsmerkmale hin geprüft werden. So ist etwa die Detektion von Fehlstellen wie eine reduzierte Haftung, Luft- und Fremdmaterialeinschlüsse, die zu verminderten mechanischen Eigenschaften führen, möglich.
Hierzu bietet das SKZ eine kostenneutrale Einschätzung Ihrer Prüfaufgabe an und ermöglicht vergleichende Untersuchungen mit verschiedenen Verfahren u. a. auf Basis Ultraschall, Terahertz, Thermografie und Shearografie an.
Kontakt:
Giovanni Schober | +49 931 4104-464 | g.schober@skz.de
Als Experten auf dem Gebiet der Kunstststofftechnik sind wir bestrebt, unser jahrzehntelang erworbenes Wissen an unsere Kunden weiterzugeben. Von der Materialentwicklung über Fertigungsprozesse bis hin zur Anwendung verschiedener Prüf- und Messmethoden – in unseren zahlreichen praxisorientierten Kursen erwerben Sie als Teilnehmer das nötige Wissen im Umgang mit dem Werkstoff Kunststoff. Dies beginnt bei der Wahl der richtigen Werstoffe und der Einhaltung fertigungsgerechter Konstruktionsregeln, ersteckt sich über die richtige Handhabung von Geräten und Maschinen zur Herstellung und Bearbeitung von Kunststoffbauteilen und endet beim richtigen Verständnis von Qualitätskriterien und dem damit verbundenen Einsatz von Prüf- und Messwerkzeugen.
Die Zusammenführung von Menschen aus unterschiedlichen Bereichen des Unternehmens sowie aus unterschiedlichen Brachen zum Austausch von Erfahrungen und fachlichem Know-how steht neben der reinen Wissensvermittlung für uns ebenfalls an vorderster Stelle. Unsere zahlreichen Fachveranstaltungen bilden dabei den idealen Ort für einen freien Austausch von Gedanken. Renommierte Referenten aus unterschiedlichsten Branchen und exzellente Fachvorträge machen die SKZ-Fachtagungen zu beliebten Treffpunkten innerhalb der Kunststoffbranche.
Modernste Ausstattung für beste Ergebnisse und Produkte
Ein Blick in unser Technikum. Wir bieten Ihnen Dienstleistungen auf höchstem Niveau, fordern Sie uns heraus! Gemeinsam finden wir auch für Ihr Problem eine Lösung.
Technische Ausstattung
Zur mechanischen, physikalischen und chemischen Vorbehandlung von Kunststoffoberflächen
steht ein automatisierter Vorbehandlungsstand und folgende Geräte für Versuchsreihen zur Verfügung.
- Niederdruckplasma (verschiedene Gase und Präkursoren möglich)
- Atmosphärendruckplasma (rotierende und statische Düsen)
- Atmosphärendruckplasmabeschichtungszelle
- Corona (direkt und indirekt)
- Kaltaktives Plasma
- Beflammen
- VUV-Strahler
- UV-Laser
- CO2-Laser
- Primer
Zur Herstellung von Prüfkörpern für mechanische Prüfungen oder zur Präparation von Proben
für optische Analysen stehen folgende Vorrichtungen und Geräte zur Verfügung.
- Klebevorrichtungen (z.B. Zug-Scher-Prüfkörper mit variabler Klebstoffschichtdickeneinstellung, Dreipunktbiegeprüfkörper, Schälprüfkörper, usw.)
- UV-Aushärteofen und Wärmeöfen
- Vakuum-Einbettsystem
- Präzisionstrenner
- Schleif- und Poliergeräte
- Präzisions-Spritzendosiersystem
- Peristaltische Schlauchpumpe
- Druckzeitdosiersystem
- Kartuschenpressen verschiedene Mischungsverhältnisse und Volumina (manuell, pneumatisch, elektrisch)
- Pneumatisches Heißsprühsystem
- Mechanische Prüfverfahren
- Bestimmung der Zugfestigkeit nach DIN EN ISO 527
- Bestimmung der Zugfestigkeit von Stumpfklebungen mittels Centrifugal Adhesion Testing Technologie (CAT-Technologie) nach DIN EN 15870 mit LUMiFrac
- Zugscherprüfung (Zugscherfestigkeit) nach DIN EN 1465
- Dreipunktbiegeprüfung nach DIN EN ISO 178
- Schälprüfung (Rollenschälfestigkeit) in Anlehnung an VDI 2019 und DIN EN 1464
- Inline-Qualitätssicherung
- Infrarotkameras zur Überwachung der reaktiven Klebstoffaushärtung sowie der Oberflächenvorbehandlung
- Hochgeschwindigkeits-Kamerasysteme
- Terahertz (THz) und Unilaterale Kernspinresonanz (NMR) zur Überwachung von Klebstoffaushärteprozessen
- Mikroskopie und chemische Oberflächenanalytik
- Auflicht- und Durchlichtmikroskope
- Röntgenphotoelektronenspektroskopie (XPS/ESCA)
- Molekülspektroskopie (FT-IR, Raman)
- Elektronenmikroskopie (REM-EDX/ESEM)
- Rasterkraftmikroskopie (AFM)
- Thermophysikalische Analytik
- Kalorimetrische Analyse (DSC) zur Bestimmung von Reaktions- und Härteverläufen sowie Glasübergangstemperaturen
- Heiztischmikroskop zur visuellen Bewertung von Umwandlungs- und Reaktionsprozessen (Temperaturbereich von -196 bis 600 °C)
- Thermogravimetrie (TG) zur Bestimmung von Zersetzungspunkten und Füllstoffgehalten
- Temperatur- und Wärmeleitfähigkeitsmessungen
- Thermomechanische Analyse (TMA) zur Bestimmung des thermischen Längenausdehnungskoeffizienten
- Dielektrische Analyse (DEA) zur Charakterisierung der Klebstoffhärtung (Härtungskinetik)
- Dynamische-mechanische Analyse (DMA) zur Untersuchung des viskoelastischen Materialverhaltens: Glasübergangstemperatur, E-Modul, Speichermodul, Verlustmodul
- Rheometer zur Bewertung der rheologischen Verarbeitungseigenschaften von Polymerschmelzen, Klebstoffen, Pasten, Ölen, Fetten und Gelen: Speichermodul, Verlustmodul, Härtungskinetik, Topfzeit, Fließkurve, Viskositätskurve
- Klimawechseltest (DIN EN 9142, PV1200, BMW PR 308.2, …)
- Salzsprühnebeltest (DIN EN ISO 9227, …)
- Kataplasmatest (DIN EN ISO 9142; Anhang E2)
- UV-Alterung (DIN EN ISO 4892-1, -2, -3)
- Immersionstests (Medienlagerung, DIN EN ISO 175)
- Warmlagerung (Konstantklimatest)
- Ermüdungseigenschaften
5 Grundlagen, auf die es beim Kleben ankommt
1. Materialauswahl
Die Verwendung des richtigen Klebstoffes für die spezifischen Kunststoffe, ist von großer Bedeutung. Nicht alle Klebstoffe sind für alle Kunststoffarten geeignet.
2. Oberflächenvorbereitung
Die zu verklebenden Oberflächen müssen sauber, trocken und fettfrei sein. Rückstände wie Staub, Öl oder Schmiermittel, können die Haftung des Klebstoffs beeinträchtigen . Je besser die Oberflächenvorbereitung, desto stärker ist die Klebeverbindung. Gegebenenfalls ist eine Oberflächenvorbereitung zu empfehlen. Mittels Aktivierung der Oberfläche oder Mithilfe von Haftvermittlern können Verklebungen verbessert oder ermöglicht werden.
3. Auftragen des Klebstoffs
Ein gleichmäßiges Auftragen des Klebstoffes auf beide zu verbindenden Oberflächen ist ideal. Die richtige Menge des Klebstoffes ist ebenfalls zu beachten - zu viel kann zu Überläufen führen und die Optik der Teile beeinträchtigen, während zu wenig nicht ausreicht, um eine starke Verbindung zu gewährleisten.
4. Druck und Aushärtung
Nach dem Zusammenfügen der Teile ist konstanter Druck nötig, um eine gleichmäßige Verteilung des Klebstoffs zu gewährleisten. Einige Klebstoffe erfordern möglicherweise auch eine bestimmte Menge an Zeit und/oder Wärme, um vollständig auszuhärten. Anweisungen des Herstellers bezüglich der Aushärtezeit und der idealen Temperaturbedingungen sind stets zu beachten.
5. Testen und Überprüfen
Überprüfung der Qualität der Klebeverbindung, insbesondere wenn die Teile später starken Belastungen oder Umwelteinflüssen ausgesetzt sind ist unerlässlich.
Aktuelle Forschungsprojekte und Veröffentlichungen
3 Fragen – 3 Antworten zum Kleben von Kunststoffen
Die Auswahl des richtigen Klebstoffs für eine spezifische Anwendung ist nicht trivial. Dabei gilt es zunächst ein Anforderungsprofil für den Klebstoff zu erstellen. Dieses sollte die Fügeteilmaterialien, Applikationsbedingungen, mechanische Beanspruchungen sowie Beständigkeit gegen äußere Einflüsse beinhalten, um einen kleinen Einblick zu geben. Auf Basis des Anforderungsprofils können anschließend Klebstoffklassen ausgewählt und gezielt Klebstoffe recherchiert werden. Die Auswahl des richtigen Klebstoffs ist entscheidend für eine dauerhafte und zuverlässige Verbindung von Kunststoffen. Folgende Arten von Klebstoffen werden aktuell je nach Anwendungsfall eingesetzt:
- Reaktive Klebstoffe
- Lösemittelklebstoffe
- Haftklebstoffe
- Hotmelts
- Pressure sensitive adhesives
- Einkomponentige Klebstoffe
- Zweikomponentige Klebstoffe
- Warmhärtende Klebstoffe
- UV-härtende Klebstoffe
- Epoxidklebstoffe
- Polyurethanklebstoffe
- Acrylatklebstoffe
- Biokompatible Klebstoffe
- Silanmodifizierte Klebstoffe
- Cyanacrylate
- Silikonklebstoffe
- Phenolharzklebstoffe
Gerne unterstützen wir Sie bei der Erstellung von Anforderungsprofilen und bei der Klebstoffrecherche!
Tritt ein Versagen bei einer Klebung auf, kommen hierfür verschiedene Ursachen in Frage. Oftmals ist das Versagen der Klebung auf Anwenderfehler zurückzuführen. Zunächst empfiehlt es sich, das Bruchbild näher zu betrachten und die Schädigung zu lokalisieren. Tritt das Versagen hauptsächlich im Klebstoff, im Fügeteil oder in der Grenzfläche auf? Wie wurde das Bauteil belastet und welche Alterungseffekte und äußere Einflüsse haben stattgefunden? Je nach Bruchbild können somit gezielte Maßnahmen abgeleitet werden.
Trotz vieler positiver Eigenschaften gibt es im Bereich der Klebetechnik Grenzen:
- Begrenzte thermische Belastbarkeit der Klebstoffe und der Klebungen
- Kritisches Alterungsverhalten unter dem Einfluss bestimmter Medien
- Kriechneigung
- Geringe Festigkeit bei Schälbeanspruchung
- Spezifische Prozessführung erforderlich (Oberflächenbehandlung, Klebstoffauftrag, Aushärtung)
- Begrenzte Reparaturmöglichkeiten
- Zerstörungsfreie Qualitätsprüfung nur bedingt möglich
- Wiederlösbarkeit oft nur mit hohem Aufwand möglich
- Oft Fixiervorrichtungen bis zum Erreichen der Handlingsfestigkeit erforderlich
Gerne unterstützen wir Sie bei der Fehlersuche und beraten Sie zum richtigen Handling im Umgang mit Klebstoffen.
Bei realen Klebverbindungen treten nicht nur einzelne mechanische Belastungen auf, sondern ein Sammelsurium an Belastungen und äußeren Einflüssen. Darunter fallen Feuchte und Temperatur, Strahlung, Flüssigkeiten (Medien), Mikroorganismen und viele mehr. Dies kann zu einer Reduktion der inneren Festigkeit des Klebstoffs, der Zunahme der Sprödigkeit, oder der Abnahme der Adhäsion zum Fügeteilwerkstoff führen. Deshalb ist es wichtig, beschleunigte bzw. zeitraffende Alterungstest einzusetzen, um das Alterungsverhalten möglichst am Originalverbund zu überprüfen und bei der Auslegung zu berücksichtigen.
Wir empfehlen Ihnen ebenso unser Whitepaper zum Thema Prüfmöglichkeiten von Klebverbindungen
Studien- und Abschlussarbeiten beim SKZ
Im Rahmen eines Studiums können die erforderlichen Studien- oder Abschlussarbeiten beim SKZ absolviert werden.
Studien- und Abschlussarbeiten beim SKZ
Im Rahmen eines Studiums können die erforderlichen Studien- oder Abschlussarbeiten beim SKZ absolviert werden.
