Beschreibung
P 1137 – Reinigen und Aktivieren bandverzinkter Stahlhalbzeuge zum Kleben durch eine Kombination aus Kohlendioxid Schneestrahlen und Haftvermittlerapplikation
In den Bereichen Fahrzeugbau, erneuerbare Energien und im Bauwesen besteht aus wirtschaftlichen und ökologischen Erwägungen zunehmend der Wunsch, bandverzinkte Stahlbauteile klebtechnisch kostengünstig und rationell zu verbinden und die gefügten Bauteile ohne nachfolgende Oberflächenbeschichtungen einzusetzen. Für das klebtechnische Fügen ergibt sich die Herausforderung, auf der zum Korrosionsschutz konzipierten, fertigungs- und handhabungsbedingt kontaminierten Oberfläche, eine beständige Haftung zu erreichen und die korrosive Unterwanderung der Klebung zu verhindern. Traditionelle Vorbehandlungsmethoden bergen dabei die Gefahr, die recht dünne Bandverzinkung zu beschädigen. Eine zusätzliche chemische Aktivierung der Oberflächen über die Applikation von Haftvermittlern stellt als zusätzlichen Verfahrensschritt in vielen Anwendungen eine nicht zu akzeptierende technologische bzw. wirtschaftliche Hürde dar.
Auf dieser Grundlage wurde im Rahmen des Forschungsprojekts die Eignung der ombination von CO2-Schneestrahlbehandlung mit simultaner prozesstoleranter Haftvermittlerapplikation zu einem einstufigen Verfahren zur Vorbehandlung bandverzinkter Stahlfeinbleche vor dem Kleben untersucht. Zunächst wurden unabhängig voneinander die grundlegende Wirkung der CO2-Schneestrahlbehandlung sowie einer manuellen Haftvermittlerapplikation identifiziert. Ausgehend davon wurde die kombinierte einstufige Vorbehandlung validiert. Durch die Korrelation oberflächenanalytischer Charakterisierungen mit den Ergebnissen zerstörender Prüfungen und Beständigkeitsuntersuchungen konnte ein sicher beherrschbarer Vorbehandlungsprozess für bandverzinkte Stahlhalbzeuge abgeleitet werden. Sowohl für elektrolytisch verzinkte (ZE), als auch feuerverzinkte Stahloberflächen (Z, ZM) lässt sich eine reproduzierbare Steigerung von Festigkeit und Beständigkeit von Klebungen mit raumtemperaturhärtenden Klebstoffen durch die einstufige Vorbehandlung erzielen.
Wesentliche Kriterien zur Erzielung beständiger Klebverbunde sind dabei die Intensität der CO2-Schneestrahlbehandlung, die sowohl Reinigungsleistung als auch physikalische Aktivierung der Oberflächen beeinflusst und die Dosiermenge des Haftvermittlers im Rahmen der simultanen Applikation. Die Ergebnisse des Forschungsvorhabens ermöglichen die Bereitstellung eines vollautomatisierbaren klebtechnischen Vorbehandlungsverfahrens für bandverzinkte Stahlhalbzeuge mit auch für KMU vertretbarem Aufwand, bei Verzicht auf nachfolgende teure Korrosionsschutzbeschichtungen und eröffnen so dem Werkstoff Stahl ein breites Feld industrieller Anwendungen. Ein Praxisleitfaden leitet zudem die Ertüchtigung des Vorbehandlungsprozesses für die jeweilige Anwendung an und zeigt darüber hinaus Methoden zur prozessnahen Überwachung und Steuerung der Herstellung langzeitbeständiger Klebungen auf. Das entwickelte Vorbehandlungsverfahren zeigt sich dabei vor allem hinsichtlich Prozesssicherheit traditionellen handgeführten Verfahren überlegen.
Veröffentlichung:
2019
Autoren:
Univ.-Prof. Dr.-Ing. P. L. Geiß
