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Klebstofffreies Niedertemperaturfügen flächiger Kunststoff-Metall-Kombinationen

Sunday (01.01.2040)
00:00 - 00:30 Uhr

Verklebungen von unterschiedlichen Werkstoffen stellen sehr hohe Ansprüche in Bezug auf die Adhäsion und, besonders im optischen Bereich, an die Qualität der Klebefuge. Nicht selten werden (lösemittelhaltige) Klebstoffe eingesetzt, die verschiedene nachteilige Effekte wie Emission, Kriechen oder Fugenkorrosion hervorrufen können. Für diverse Kunststoff-Metall-Materialpaarungen wurde durch Anwendung von Atmosphärendruck-Plasmaverfahren mit Precursoreinspeisung ein Prozess entwickelt, der ein klebstofffreies Fügen verschiedener bahnförmiger, flexibler Materialien bei niedrigen Temperaturen erlaubt (u.a. Haftkraft von max. 22 N/cm). Dabei wird ein Prozessgas mit Precursor verwendet, mit dem eine nanometerdicke Schicht auf die Bahn appliziert wird. Als besonders geeignet hat sich 3-Aminopropyltrimethoxysilan (APTMS) als Precursor gezeigt. Im Aldyne®-Verfahren ist es möglich, dieses Gasgemisch in den Elektrodenspalt einer dielektrische Barriereentladung (DBD), auch Corona genannt, als Prozessgas zu verwenden. Dadurch bildet der Precursor eine nanometerdicke Haftschicht, welche an die aktivierten Warenbahnen anbindet. Durch ein anschließendes Fügen bei moderatem Druck (740 N auf 400 mm²) und einer Temperatur deutlich unter 100 °C entstehen so haftfeste Verbindungen. Einschränkungen für den industriellen Einsatz dieser Technologie sind jedoch bislang Probleme mit der Qualitätssicherung (Analytik der Plasmapolymerschicht) sowie Elektrodenkontaminationen bei längeren Prozesszeiten (Niederschläge und damit Reduzierung der Leistungsfähigkeit der Elektroden). Untersuchungen zur Aufklärung der Korrelation zwischen Schichtdicke und Haftkraft erfolgten ellipsometrisch, wodurch selbst nanometerdicke Schichten auf Folien präzise bestimmt werden können. Damit lassen sich nicht nur Rückschlüsse über die applizierte Menge an Precursor, sondern auch Erkenntnisse zur physikalischen und chemischen Prozessen sowie damit einhergehenden Oberflächenveränderungen gewinnen. Mit Hilfe der Analytik können weiterhin Precursor-Konzentrationen im Prozessgas und Kontaminationsverhalten im Elektrodenraum qualifiziert und quantifiziert werden. Ziel ist, das Niedertemperaturfügen für die industrielle Anwendung aufzuskalieren und dadurch kleinen und mittelständischen Unternehmen besseren Zugang zu dieser Technologie zu ermöglichen.

Sprecher/Referent:
Dipl.-Ing. Andreas Lehm
Forschungsinstitut für Leder und Kunststoffbahnen gGmbH (FILK)
Weitere Autoren/Referenten:
  • Dr. Marko Eichler
    Fraunhofer-Institut für Schicht- und Oberflächentechnik IST
  • Vinzenz Schönberner
    Forschungsinstitut für Leder und Kunststoffbahnen gGmbH (FILK)
  • Hannes Till Meyer
    Fraunhofer-Institut für Schicht- und Oberflächentechnik IST