Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Verklebung von WPC-Materialien – kein Problem mit der richtigen Vorbehandlung

15.06.2012
Wood Polymer Composites (WPC) besitzen eine unpolare Oberfläche und lassen sich mit verschiedenen Oberflächenvorbehandlungen so aktivieren, dass eine haftfeste, beständige Verklebung möglich ist.
Forschungsarbeiten von INNOVENT zeigen, dass für die meisten Materialien die Beflammung einfach anzuwenden und gut geeignet ist. Die Gasphasenfluorierung liefert die besten Ergebnisse bei der Aktivierung der WPC-Materialien unabhängig vom Klebstoff.

Wood Polymer Composites bzw. auf deutsch Holz-Polymer-Verbundwerkstoffe sind naturfaserverstärkte Werkstoffe, welche die Vorteile des nachwachsenden Rohstoffs Holz mit denen von modernen Polymeren zu einem Hochleistungswerkstoff für vielfältige Anwendungen verbindet. WPC mit seinem Holzanteil von meist 50-80 % bietet gegenüber Holz bzw. Kunststoffen verbesserte Steifigkeit, Stabilität gegen Feuchtigkeit, Verziehen, Splittern und Befall durch Mikroorganismen. Die Formgebung erfolgt mittels Extrusion oder Spritzguss und ermöglicht damit vielfältige Geometrien. WPC wird angewendet vom Möbelbau über Bodenbeläge bis zu Teilen im Automotive-Bereich. Die bislang wichtigste Anwendung ist die für Bodendielen, wodurch besonders tropische Hölzer eingespart werden. Die Zuwachsraten waren in den vergangenen Jahren meist zweistellig.

Darstellung der Haftfestigkeiten [MPa] verschiedener Klebstoffsysteme in Abhängigkeit von der Oberflächenvorbehandlung des WPC. INNOVENT e.V.

Bedingt durch die verwendeten Polymere (meist PP oder PE, seltener PVC) sind Oberflächen von WPC-Teilen jedoch bislang kaum zufriedenstellend zu verkleben, sondern müssen geschraubt oder mit Klammersystemen gehalten werden. Daher hat Innovent im Rahmen eines Forschungsvorhabens mit deutschen und europäischen Forschungsstellen Vorbehandlungsverfahren entwickelt, welche eine Verklebung des Werkstoffs ermöglichen.

Hierfür wurden mehrere Klebstoffarten wie z. B. 1K- und 2K-PU- und Epoxy-Klebstoffe in Kombination mit verschiedenen Verfahren zur Oberflächenvorbehandlung untersucht, welche alle ohne den Einsatz von organischen oder wässrigen Lösungen auskommen.

Es haben sich drei Verfahren als besonders geeignet erwiesen:
- Atmosphärendruck-Plasmabehandlung
- Beflammung
- Gasphasenfluorierung
Alle Verfahren haben spezielle Vorteile. Die Wahl des Verfahrens hängt von den speziellen Gegebenheiten beim Anwender ab. Mittels der Vorbehandlungsverfahren ist es möglich, WPC-Teile so zu verkleben, dass die Haftfestigkeit von Werten von unter 1 MPa für unbehandelte Oberflächen auf 7-9 MPa und damit im Bereich der Zugfestigkeit des Werkstoffs steigt. Selbst Lagerzeiten zwischen Vorbehandlung und Verklebung von bis zu 6 Monaten verringern die Haftfestigkeiten kaum.

Bei der Atmosphärendruck-Plasmabehandlung wird ein mittels Hochfrequenzentladungen erzeugtes Plasma durch eine Düse auf die zu behandelnde Oberfläche geblasen. Die so behandelten WPC-Oberflächen zeichnen sich durch sehr hohe spezifische Oberflächenenergien aus und das Verfahren benötigt lediglich Strom und Druckluft.

Die Beflammung aktiviert die Oberflächen durch kurzen Kontakt mit einer Gasflamme und zeichnet sich durch hohe Haftfestigkeiten, sehr große Behandlungsgeschwindigkeiten von bis zu 48 m/min und flexible Einsatzmöglichkeiten aus.

Beide Verfahren eignen sich besonders für kontinuierliche Vorbehandlung großer Flachen und lassen sich problemlos mit den zur WPC-Herstellung verwendeten Extrusionslinien kombinieren. Durch Handgeräte ist selbst die selektive Behandlung kleiner Flächen unmittelbar vor der Verklebung möglich, wodurch nur die zu verklebenden Stellen behandelt werden müssen. Dadurch sind beide Verfahren besonders für kleinere Unternehmen in Möbelbau oder Terrassenmontage gut geeignet.

Die Gasphasenfluorierung aktiviert die Oberflächen durch die Reaktion mit gasförmigem Fluor und erzielt die höchsten Haftfestigkeiten und die höchste Langzeitbeständigkeit aller getesteten Verfahren. Außerdem ist die Gasphasenfluorierung von der Geometrie der zu behandelnden Oberflächen unabhängig und damit für kleine Teile und wechselnde Formen besonders geeignet. Allerdings ist der erforderliche technische Aufwand in Form einer Fluorierkammer mit Gaszuführung für eine Gasphasenfluorierung höher als für Plasmabehandlung und Beflammung. Durch die lange Haltbarkeit der Vorbehandlung ist die Behandlung beim WPC-Produzenten jedoch problemlos möglich.

Die WPC-Vorbehandlung ermöglicht eine haftfeste, langzeitstabile Verklebung von WPC und eröffnet dem vielseitig einsetzbaren Biowerkstoff damit neue Anwendungsfelder.

Ansprechpartner: Dr. Arnd Schimanski, Geschäftsführender Direktor INNOVENT e.V., as@innovent-jena.de

Andrea Gerlach | idw
Weitere Informationen:
http://www.innovent-jena.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Materialwissenschaften:

nachricht Poröse kristalline Materialien: TU Graz-Forscher zeigt Methode zum gezielten Wachstum
07.12.2016 | Technische Universität Graz

nachricht Bioabbaubare Polymer-Beschichtung für Implantate
06.12.2016 | Karlsruher Institut für Technologie

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Materialwissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Rätsel um Mott-Isolatoren gelöst

Universelles Verhalten am Mott-Metall-Isolator-Übergang aufgedeckt

Die Ursache für den 1937 von Sir Nevill Francis Mott vorhergesagten Metall-Isolator-Übergang basiert auf der gegenseitigen Abstoßung der gleichnamig geladenen...

Im Focus: Poröse kristalline Materialien: TU Graz-Forscher zeigt Methode zum gezielten Wachstum

Mikroporöse Kristalle (MOFs) bergen große Potentiale für die funktionalen Materialien der Zukunft. Paolo Falcaro von der TU Graz et al zeigen in Nature Materials, wie man MOFs gezielt im großen Maßstab wachsen lässt.

„Metal-organic frameworks“ (MOFs) genannte poröse Kristalle bestehen aus metallischen Knotenpunkten mit organischen Molekülen als Verbindungselemente. Dank...

Im Focus: Gravitationswellen als Sensor für Dunkle Materie

Die mit der Entdeckung von Gravitationswellen entstandene neue Disziplin der Gravitationswellen-Astronomie bekommt eine weitere Aufgabe: die Suche nach Dunkler Materie. Diese könnte aus einem Bose-Einstein-Kondensat sehr leichter Teilchen bestehen. Wie Rechnungen zeigen, würden Gravitationswellen gebremst, wenn sie durch derartige Dunkle Materie laufen. Dies führt zu einer Verspätung von Gravitationswellen relativ zu Licht, die bereits mit den heutigen Detektoren messbar sein sollte.

Im Universum muss es gut fünfmal mehr unsichtbare als sichtbare Materie geben. Woraus diese Dunkle Materie besteht, ist immer noch unbekannt. Die...

Im Focus: Significantly more productivity in USP lasers

In recent years, lasers with ultrashort pulses (USP) down to the femtosecond range have become established on an industrial scale. They could advance some applications with the much-lauded “cold ablation” – if that meant they would then achieve more throughput. A new generation of process engineering that will address this issue in particular will be discussed at the “4th UKP Workshop – Ultrafast Laser Technology” in April 2017.

Even back in the 1990s, scientists were comparing materials processing with nanosecond, picosecond and femtosesecond pulses. The result was surprising:...

Im Focus: Wie sich Zellen gegen Salmonellen verteidigen

Bioinformatiker der Goethe-Universität haben das erste mathematische Modell für einen zentralen Verteidigungsmechanismus der Zelle gegen das Bakterium Salmonella entwickelt. Sie können ihren experimentell arbeitenden Kollegen damit wertvolle Anregungen zur Aufklärung der beteiligten Signalwege geben.

Jedes Jahr sind Salmonellen weltweit für Millionen von Infektionen und tausende Todesfälle verantwortlich. Die Körperzellen können sich aber gegen die...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Firmen- und Forschungsnetzwerk Munitect tagt am IOW

08.12.2016 | Veranstaltungen

NRW Nano-Konferenz in Münster

07.12.2016 | Veranstaltungen

Wie aus reinen Daten ein verständliches Bild entsteht

05.12.2016 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Herz-Bindegewebe unter Strom

08.12.2016 | Biowissenschaften Chemie

Eine Extra-Sekunde zum neuen Jahr

08.12.2016 | Physik Astronomie

Wenn der Fluss krank ist – Fachseminar zu Gewässerökologie und Gewässerschutz

08.12.2016 | Seminare Workshops