Klebtechnik und Oberflächentechnik

In der industriellen Bauteilfertigung werden Trennmittel in vielen Bereichen eingesetzt, z. B. beim Spritzgießen in der Kunststoff-Herstellung, beim Druckguss in der Fertigung von Aluminium-Bauteilen oder in der Produktion von Faserverbundmaterialien. Damit solche Bauteile weiterverarbeitet werden können, müssen die häufig hinderlichen Rückstände von Trennmitteln ausreichend entfernt werden. Speziell in den Bereichen der Klebtechnik und der Oberflächentechnik hat das Fraunhofer IFAM weitreichende Expertise im Umgang mit Trennmittelrückständen und kann daher in allen Fragen hinsichtlich des Nachweises von Trennmitteln und geeigneter Reinigungskonzepte unterstützen.

Oberflächenanalyse als Grundlage für die Reinigung

Trennmittelrückstände wirken sich bei adhäsionsspezifischen Fertigungsprozessen wie Kleben und Beschichten prinzipiell haftungsmindernd aus. So z.B. können Klebverbindungen bereits direkt nach der Fertigung oder vorzeitig im Einsatz versagen. Bei Lackierungen beispielsweise können Trennmittelrückstände zu großflächigen Lack-Delaminationen oder zu punktförmigen Benetzungsstörungen wie Lackkratern führen.

Für einen qualitätsgesicherten Prozess muss die Art und Menge der Trennmittelrückstände auf der Oberfläche festgestellt werden. Hierzu setzen unsere Expertinnen und Experten oberflächensensitive Analysetechniken ein, die die chemische Zusammensetzung der Bauteiloberflächen detailliert erfassen. Dazu gehören z. B.:

• Photoelektronenspektroskopie (XPS)
• Flugzeit-Sekundärionenmassenspektrometrie (TOF-SIMS)

So können die jeweiligen Oberflächenqualitäten bewertet werden, um im Anschluss auf dieser Basis ein geeignetes Reinigungsverfahren auszuwählen und mit analytischer Unterstützung zu qualifizieren.

Langzeitstabiler Fertigungsprozess durch qualifizierte Reinigung

Auf Basis der durch die Oberflächenanalysen gewonnenen Erkenntnisse lassen sich gezielt geeignete Reinigungsverfahren auswählen. Mit diesen können die Trennmittelrückstände entweder entfernt oder aber soweit chemisch umgewandelt werden, dass sie im Hinblick auf die Adhäsionseigenschaften kein Problem mehr darstellen. Neben anderen Techniken kommen bspw. diese Reinigungsverfahren infrage:

• nasschemische Verfahren
• Plasmareinigung
• Beflammung

Mit Hilfe der Oberflächenanalytik lässt sich dann ein qualifizierter Reinigungsprozess entwickeln, bei dem die jeweiligen Prozessparameter optimal auf die chemische Struktur und die Konzentration der Trennmittelrückstände abgestimmt werden können. Mit diesem Reinigungsprozess lässt sich schließlich ein langzeitstabiler Fertigungsprozess etablieren.

Die Arbeitsgruppe Oberflächen- und Nanostrukturanalytik unter der Leitung von Dr. Thorsten Fladung beschäftigt sich mit der chemischen und topographischen Charakterisierung von Grenzflächen. Mit Hilfe von oberflächenempfindlichen Analysetechniken können dabei grenzflächenbasierte Phänomene wie z.B. Adhäsion und Korrosion im Detail untersucht und die entsprechenden Materialeigenschaften auf dieser Basis gezielt optimiert werden.