Polycarbonat kleben ohne Risse

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Dank ihres Leichtbaupotenzials machen Polycarbonat und PC-Blends derzeit Karriere in der Automobilindustrie. Doch werden sie unbeschichtet verklebt, entstehen oft unerklärliche Risse im Kunststoff. Jetzt ist das Rätsel gelöst.

Polycarbonat und Polycarbonat-Blends bieten im Automobilbau mehr Gestaltungsfreiheit als Glas oder Metall. Auch ihr Leichtbaupotenzial ist höher: Klares oder getöntes PC an Stelle von Glas etwa spart dank seiner halb so großen Dichte viel Gewicht.
Doch das Kleben der Kunststoffe ist nicht einfach. Als prinzipiell geeignet haben sich pastöse 1K-Klebstoffe in Verbindung mit einem Primer erwiesen. Wird Polycarbonat aber ohne Beschichtung mit diesem PUR-System verklebt, können unterhalb der Klebraupe erst Risse, dann Brüche entstehen. Was diese verursacht und wie sie zu vermeiden sind, das wollten die Daimler AG und das Institut für Füge- und Schweißtechnik der TU Braunschweig herausfinden.

Lösemittel und Weichmacher schwächen das Material

In der Zeitschrift „adhäsion“ schildern Ulrich Berges von Daimler und Prof. Dr.-Ing. Klaus Dilger von der TU Braunschweig jetzt ihre Untersuchungsergebnisse. Danach migrieren sowohl Lösemittel aus dem Primer als auch Weichmacher aus dem Klebstoff in die Oberfläche des Kunststoffes. Einzeln richten diese keinen Schaden an. Zusammen aber lassen sie Risse mit einer Tiefe von 30 bis 50 μm entstehen, die die oberflächennahe Schicht schwächen. Belasten später hohe Temperaturen die Klebverbindung, kann es zum Materialversagen direkt unterhalb der Klebraupe kommen.
Das Dilemma: Weder die Lösemittel noch die Weichmacher sind nach aktuellem Wissensstand verzichtbar. Doch im Aufbringen einer zweiten Primerschicht fanden Berges und Dilger „eine sehr elegante Lösung“: Mit der Barriere konnten sie die Migrationsvorgänge verhindern, die zu den Rissen führen. Eine aufwändige Lackierung oder Umspritzung der Klebflächen ist damit nicht mehr nötig. Die Lösung wurde von der Daimler AG zum Patent angemeldet und wird schon in Serie eingesetzt.