Sowohl 1- als auch 2-komponentige Klebstoffe lassen sich mit moderner Automationstechnik sauber und präzise verarbeiten. Sie ermöglichen neue konstruktive Möglichkeiten und bieten Rationalisierungs-Potenziale in der Montage.
Dr. Florian Garnich ist Leiter Geräteentwicklung bei der Henkel Loctite Deutschland GmbH, München
Der Name Loctite ist seit 50 Jahren ein Synonym für hochwertige Industrie-Klebstoffe, steht aber für mehr: Im September präsentierte sich Henkel Loctite auf der Fachmesse Motek erstmals mit einem breiten Spektrum von Dosierautomaten. Diese Geräte sorgen für einen zuverlässigen Klebstoffeinsatz in der industriellen Fertigung und steigern die Wirtschaftlichkeit durch Präzision und sparsame Verwendung. Die Bandbreite reicht von einfachen Kleinkartuschen-Dosiergeräten über 2-Komponentendosierer, Roboter und UV-Strahler bis hin zu Luftabsaug-Filtersystemen für die Arbeitsplätze.
Die längste Tradition in der industriellen Fertigung haben 1-komponentige Kleber, beispielsweise Cyanacrylate (Sekundenkleber), UV-härtende Acrylate und die unter Luftabschluss aushärtenden anaeroben Materialien. Am einfachsten lassen sie sich mit der so genannten Druck-/Zeitdosierung auftragen, die in der Montagepraxis am häufigsten eingesetzt wird. Der 1-komponentige Klebstoff wird dabei in einem Tank mit gefilterter Pressluft unter Druck gesetzt und einem Dosierventil zugeführt. Ein digitales Steuergerät öffnet das Ventil für einen präzisen Zeitabschnitt und steuert damit den Fluss.
Voraussetzung für eine ausreichend hohe Genauigkeit ist ein konstanter Druck. Bei den Loctite-Geräten sorgt dafür eine mechanische Regelung, bei der die Druckluft auf eine Regelmembran rückgekoppelt wird. Zusätzlich wird der Druck elektronisch überwacht.
Etwas größeren Aufwand erfordert das Verkleben von Bolzen oder Verschlussstopfen in Metallgehäusen mit anaeroben Klebstoffen. Die wirtschaftlichste Auftragsmethode ist in der Regel das Verschleudern des Klebstoffes in die Bohrung mit so genannten Rotorsprays. Die Schleuderscheiben rotieren, elektronisch überwacht, mit Drehzahlen von 4000 bis 8000 min-1. Ein vollautomatisches Steuergerät kontrolliert den gesamten Ablauf vom Einfahren der pneumatischen Vorschubeinheit über das Hochdrehen des Rotorsprays bis zum Öffnen des Dosierventils. Wird eine besonders hohe Genauigkeit gefordert, lässt sich der Durchfluss direkt am Ventil mit einem Sensor überwachen.
Für einen geschlossenen Raupenauftrag bieten sich kompakte x-/y-Roboter an – beispielsweise zum Verkleben von Dekorrahmen auf Handy-Halbschalen mit Sekundenklebern oder zum Fügen von Artikeln wie Sauerstoffmasken oder Blutfiltern mit UV-härtendem Klebstoff. Die Steuerungstechnik ist auf die Bedürfnisse der Klebtechnik abgestimmt. Sie ermöglicht ruckfreie Bewegungsabläufe, auch beim Setzen mehrerer Dosierungen: Die Ventile können in der laufenden Bewegung zu- und weggeschaltet werden. Je nach gewünschter Taktzeit härten angepasste UV-Lampen das Material in Sekundenschnelle aus. Über die Wahl des UV-Strahlers und damit der dominanten Wellenlänge lassen sich auch die Tiefenhärtung und die Oberflächentrocknung optimieren. Für medizinische Anforderungen sind UV-härtende Klebstoffe mit internationalen Zulassungen im Loctite-Programm.
Müssen kleine Bauteile vor zu hohen Temperaturen beim Aushärten geschützt werden, empfehlen sich Lichtleiter-Systeme. Sie transportieren nur das UV-Licht der benötigten Wellenlänge (und nicht den wärmenden Infrarot-Anteil) und fokussieren es lokal. Solche Systeme begrenzen auch den Aufwand für Schutzeinrichtungen. Zudem haben Loctite-Geräte eine UV-Leistungsüberwachung, um maximale Prozesssicherheit zu gewährleisten.
Ein besonderes technisches Highlight ist die berührungsfreie, volumengenaue Dosierung von 1-komponentigen UV-Acrylaten. Die Methode wird häufig zum hochautomatisierten Fügen von Edelstahl- Kanülen in Kunststoff- oder Glas-Spritzen verwendet. Aus hygienischen Gründen ist die richtige Klebstoffmenge hier besonders wichtig. Der Voludrop-Dosierer bringt die Acrylate prozesssicher durch volumetrische Verdrängung auf: Mit seinem pneumatischen Antrieb verleiht er dem Klebstoff-Tropfen einen derart großen Impuls, dass er zielgenau bis zu 10 cm große Distanzen überwindet.
Schnelle Reaktionszeiten weisen neben den 1-komponentigen Sekundenklebern und UV-Acrylaten auch 2-komponentige Klebstoffe auf. Wegen ihrer schwierigeren Handhabung waren sie in der Vergangenheit nicht gerade beliebt in der automatisierten Fertigung. Als besonderes Problem erwies sich das Zusetzen der Mischer im Stillstand. Die Geräte neigten zum Nachtropfen und verschmutzten so mit aushärtendem Material. Hier setzt Henkel Loctite auf moderne Automationstechnik. Durch Auslassventile mit einstellbarem Rücksaugeffekt lässt sich erreichen, dass der zähe Klebstofffaden an definierter Stelle abreißt. Die Ventile sind nur so einzustellen, dass kein vermischter Klebstoff zurückgesaugt wird und das Ventil zuklebt.
Chemisch stammen die 2-komponentigen hochfesten Strukturklebstoffe aus der Familie der Acrylate und Epoxidharze. Die Acrylate sind besonders reaktionsschnell mit Topfzeiten im Minutenbereich und zugleich unproblematisch in der Vermischung. Sie eignen sich in der Regel für Einsatztemperaturen bis 120 °C, in Ausnahmefällen auch darüber.
Die Epoxidharze müssen präziser im richtigen Verhältnis gemischt werden und reagieren etwas langsamer. Ihre Topfzeiten liegen im Bereich von 5 bis 120 min. Bei den langsameren Epoxid-Varianten lässt sich die Temperaturfestigkeit auf 150 °C und darüber steigern. Henkel Loctite kann hier auf die jahrzehntelange Erfahrung mit hochwertigen Hysol-Epoxiden für die Luft- und Raumfahrttechnik zurückgreifen, die bei Tragflächen und Leitwerken zum Einsatz kommen. Daraus entstand eine neue Produktlinie für die allgemeine Industrie, die für Verguss- und Strukturklebe-Anwendungen und den Reparaturbereich zur Verfügung steht. Ein Beispiel ist das Vergießen von Sensoren, die Kühlschmiermedien standhalten müssen. Tabellen ermöglichen die Auswahl des am besten geeigneten Klebstoffes abhängig von Substrat, Temperatur, Medienbeständigkeit und mechanischer Beanspruchung.
Ein besonders kompaktes und präzises Dosiergerät für 2-Komponenten-Klebstoffe ist der Twindispenser. In einem Gehäuse, kleiner als ein Schuhkarton, vereint er einen Doppelkolbendosierer, gesteuerte Ein- und Auslassventile, pneumatische Magnetventile, den elektrischen Kolbenantrieb und die gesamte Steuerung. Damit lassen sich feinste Raupen legen sowie präzise Vergussmengen dosieren. Gerade für sehr schnell reagierende 2-komponentige Klebstoffe bewährt sich der automatische Spülzyklus, der nach einer einstellbaren Wartezeit automatisch den statischen Mischer freispült. Eingesetzt wird der Twindispenser beispielsweise in der Hifi-Industrie. Bei Boxen mit höchsten Anforderungen wird die Lautsprecher-Membran auf die Masse der Klebstoffraupe abgestimmt, damit sie ihr optimales Schwingverhalten entfalten kann. Wehe, die Klebstoffraupe würde vom Soll-Gewicht abweichen!
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