Reaktive Zweikomponenten-Klebstoffe neu gedacht: Das Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung IAP im Potsdam Science Park hat eine Mikrokapseltechnologie entwickelt, die Klebprozesse in Industrie und Montage grundlegend vereinfachen soll. Der Klebstoff bleibt sicher in Kapseln eingeschlossen und wird erst durch Druck aktiviert. Dr. Christian Neumann, Wissenschaftler am Fraunhofer IAP im Bereich Mikroverkapselung und Polysaccharidchemie, erklärt im Interview, wie die Technologie funktioniert, welche Branchen davon profitieren und was Industriepartner für eine Zusammenarbeit mitbringen sollten.
Aktivierung durch Druck
Wie funktioniert das Prinzip „Kleben auf Knopfdruck“ genau? Was passiert beim Verpressen der Mikrokapseln auf molekularer Ebene?
Beim Verpressen der Mikrokapseln sorgt der angewendete Druck für ein Zerbrechen der Kapselwand, sodass ein flüssiger Klebstoff austritt. Es werden unterschiedliche Substanzen freigesetzt, die sich miteinander vermischen und durch radikalische Polymerisation ein festes Klebstoffnetzwerk auf molekularer Ebene bilden.
Vorteile gegenüber klassischen Klebstoffen
Klassische Zweikomponenten-Klebstoffe müssen kurz vor der Verwendung gemischt werden. Welche konkreten Vorteile bietet die Verkapselung gegenüber diesem etablierten Verfahren in der industriellen Praxis?
Der entscheidende Vorteil liegt in der verbesserten Handhabung. Es müssen keine klebrigen Substanzen mehr in Behältern vor der Anwendung gemischt werden, und es fallen keine Reinigungsschritte von Klebstoffresten an. Der Klebstoff liegt sauber und verschlossen in der Kapsel vor und wird nur durch Druck freigesetzt. Weiterhin entfällt die Topfzeit der reaktiven Komponenten vollständig. Es liegt direkt eine „Ready to Use“-Lösung vor, ohne zeitliche Begrenzung im Auftrag.
Sicherheit im Arbeitsalltag
Die Presseinformation betont die erhöhte Arbeitssicherheit. Welche Gesundheits- oder Sicherheitsrisiken beim Umgang mit herkömmlichen Reaktivklebstoffen lässt die neue Technologie künftig entfallen?
Jeglicher Umgang mit flüssigen Klebstoffen birgt das Risiko, dass Mitarbeiter oder Produkte unbeabsichtigt in Kontakt mit den teils giftigen Substanzen kommen. Zudem können durch Leckagen größere Mengen auslaufen und ein ernstes Sicherheitsrisiko darstellen. Bei Produkten mit Mikrokapseln ist das ausgeschlossen: Sie sind weder klebrig, noch können Flüssigkeiten durch Leckagen austreten. Selbst bei einer Beschädigung der Kapseln werden nur mikroskopisch kleine Mengen freigesetzt, die durch die Nähe zum Initiator oder Vernetzer sofort abreagieren.
Erprobte Materialien und Anwendungen
Für welche Trägermaterialien und Bauteile ist die Technologie bereits erprobt, und wo sehen Sie die größten Potenziale in der Anwendung?
Der Funktionsnachweis ist in Beschichtungen für Schraubengewindesicherungen bereits erbracht und vom Markt getestet. Das Konzept wurde auf eine Flächenpressung übertragen. Gemeinsam mit Industriepartnern soll nun ein Textil als Trägermaterial entwickelt werden.
Welche Branchen oder Montageprozesse profitieren Ihrer Einschätzung nach am stärksten von dieser Entwicklung?
Es besteht großes Potenzial in der Substitution unterschiedlichster Füge- und Klebeprozesse. Da Klebprozesse in einer Vielzahl von Branchen eingesetzt werden, fokussiert sich das Fraunhofer IAP derzeit nicht auf einzelne Bereiche. Besonders vielversprechend sind jedoch die Automobilindustrie, der Maschinen- und Anlagenbau, die Baubranche sowie die Elektronikfertigung, also überall dort, wo Bauteile unter Druck oder durch Klebstoff zusammengefügt werden.
Zusammenarbeit mit Industriepartnern
Das Fraunhofer IAP sucht aktiv nach Industriepartnern für anwendungsnahe Tests. Was genau sollten Interessenten mitbringen, und wie läuft eine solche Zusammenarbeit konkret ab?
Interessierte Partner sollten einen Montageprozess mitbringen, der durch den Einsatz der Mikrokapseltechnologie verbessert werden kann. Das Institut ist für jede Idee offen, da jede Kundenstudie eigene Herausforderungen und Chancen mit sich bringt. Besonders vorteilhaft ist die Testung direkt beim Kunden unter anwendungsnahen Bedingungen. Eine Zusammenarbeit kann in Form eines Direktauftrags, eines öffentlichen Forschungsprojekts oder als Begleitung eines internen Projekts erfolgen, etwa als LOI, Beratung, Testung oder Musterbereitstellung.
Weg zur Serienreife
Wo steht die Technologie aktuell auf dem Weg zur Serienreife, und wann könnte sie in der Breite verfügbar sein?
Das Produkt ist aktuell noch nicht serienreif, da in Kundenstudien noch ein geeignetes Trägermaterial für die Mikrokapseln identifiziert werden muss. Die eingesetzten Mikrokapseln sind jedoch schnell skalierbar und können über das Industrienetzwerk des Fraunhofer IAP in ausreichenden Mengen bereitgestellt werden. Innerhalb der nächsten ein bis drei Jahre könnte die Serienreife erreicht werden.
