Rheologische Untersuchungen sind in der Qualitätssicherung von Klebstoffen weit verbreitet. Bei prozessnahen Messungen müssen jedoch die Wechselwirkungen zwischen Klebstoff und Substrat berücksichtigt werden.
Links: mögliche Wechselwirkung im Versuchsaufbau zwischen (A) Werkzeug (B) Klebstoff (C) Karton (D) Klebstoff zu Befestigung des Kartons – rechts: Messspaltänderung durch Quellen der befeuchteten Kartondecklage mit einer (E) und zwei (F) Decklagen
HNEE
Das Abbinden von Klebstoffen ist für die Prozessführung als auch für die Entwicklung neuer Produkte entscheidend. Je nach Art des Klebstoffes beeinflussen chemische Reaktionen oder physikalische Effekte das Abbinden. Klebstoffe schrumpfen zum Beispiel durch Wasserabgabe oder expandieren beispielsweise durch CO2-Bildung. Diese Effekte beeinflussen sowohl die mechanischen Eigenschaften der Klebstoffverbindung als auch die Abbindekinetik. Für die Optimierung des Verfahrens sind daher beide Eigenschaften von Interesse. Hiermit haben sich Forschende des Fachbereichs Holzingenieurwesen der Hochschule für Nachhaltige Entwicklung Eberswalde (HNEE) gemeinsam mit der Anton Paar Germany GmbH im Rahmen eines Forschungsprojekts näher befasst. Dabei ging es darum, zunächst die Eigenschaften von Klebstoffen mit rheologischen Methoden zu charakterisieren und anschließend die Anlagentechnik sowie Prozesse auszulegen. Durch oszillierende Messungen war es möglich, Flüssigkeiten quasi im Ruhezustand zu untersuchen und auch den Übergang vom flüssigen in den festen Bereich zu messen.
Multi-Task-Versuche
Um eine Vielzahl an Informationen über die adhäsiven und kohäsiven Eigenschaften des Materials in einer Messung zu erhalten, wurde jede Probe in einem Multi-Task-Versuch gemessen. Dieser Versuch ist eine Kombination aus hintereinander geschalteten Einzelmethoden, um zeiteffizient mehr Informationen in einer Messung zu erhalten. Das Ziel bestand in der der Charakterisierung des Abbindens, sobald der Klebstoff mit dem Substrat in Kontakt kommt. Hierbei konnten nicht nur Informationen über die Aushärtekinetik, sondern auch über die konvektiven oder diffusiven Transportmechanismen durch das Substrat in den Karton gewonnen werden.
Die Multi-Task-Messungen am Beispiel von Verpackungsklebstoffen zeigten nach Angaben der Projektpartner das Potential der Rheologie im Bereich der Klebstoff-Anwendungstechnik auf. Durch die Vielseitigkeit rheologischer Messungen in Verbindung mit einer individuellen Rheometerkonfiguration sei es somit möglich, die prozessnahe Charakterisierung von Klebstoffsystemen zu optimieren.