Kleben und dehnen lassen

Als General Motors 1963 erstmals Frontscheiben in die Karosserie von Testwagen einklebte, läutete der Autokonzern den Abschied von den vorgefertigten Gummidichtungsringen ein. In der US-Autoindustrie und bald darauf auch international sind Klebeverbindungen seit 1978 Standard – aus Kosten-, aber auch aus Sicherheitsgründen, um im Unglücksfall das Brechen der Scheibe zu erschweren. Auch in anderen Branchen wurden elastische Klebeverbindungen zur Schlüsseltechnologie – vor allem dort, wo immer wieder zeitlich veränderliche Kräfte auf die Verklebung einwirken.

In Straßen- und Schienenfahrzeugen sind elastische Klebungen weitverbreitet, um Teile mit der tragenden Struktur, etwa mit der Karosserie oder dem Fahrzeugrahmen, zu verbinden. In der Baubranche wiederum kommen elastische Flächenabdichtungen zum Einsatz, um thermische Spannungen des Untergrunds auszugleichen und zuverlässig Risse zu überbrücken.

Inwieweit elastische Klebstoffe oder Flächenabdichtungen diesen Anforderungen genügen, hängt von den verwendeten Bindemitteln und vom Know-how des Compoundierers ab. Mit der neuen Produktreihe GENIOSIL^® XT stehen erstmals silanterminierte Polymere zur Verfügung, deren Formulierungen zu reiß- und scherfesten, zugleich aber hochelastischen und außerordentlich weiterreißbeständigen Materialien aushärten.

Wie auch immer die dynamischen Belastungen zustande kommen, stets bauen sie mechanische Spannungen in der Klebschicht auf, die sich in ihrer Stärke ständig ändern. Ist die Klebschicht elastisch, folgt sie der Relativbewegung der Fügeteile. Auf diese Weise verteilt sie die Spannungen über die Klebfläche und mildert lokale Spannungsspitzen ab.

Bislang werden für dynamisch hochbelastbare Klebungen fast ausschließlich polyurethanbasierte Klebstoffe eingesetzt, für Flächenabdichtungen auch Formulierungen auf Basis von Polymethylmethacrylat. Dies könnte sich jetzt ändern: „Unsere silanmodifizierten Polymere der neuen Produktreihe GENIOSIL^® XT von WACKER können so formuliert werden, dass die ausgehärteten Endprodukte in ihren mechanischen Eigenschaften den gängigen Klebstoffen und Abdichtungen entsprechen“, erklärt Lidia Miszke, Business Development Managerin bei WACKER SILICONES.

Bei der neuen Reihe handelt es sich um silanterminierte Polyether. Sie vernetzen, wie dies für Silane typisch ist, bei Kontakt mit Luftfeuchtigkeit und härten auf diese Weise aus. „Die neuen Polymere wurden so optimiert, dass sie einerseits dünnflüssig sind, andererseits eine hohe Anzahl von Silylgruppen pro Volumen besitzen“, erklärt Dr. Lars Zander, der in der Anwendungstechnik von WACKER in Burghausen die Entwicklung von GENIOSIL^® XT geleitet hat. „Als Folge bilden die neuen Polymere bei der Aushärtung ein festes, aber zugleich elastisches Netzwerk.“ Klebschichten und Abdichtungsmembrane auf Basis der neuen Polymere erreichten eine hohe innere Festigkeit, seien aber zugleich stark dehnbar und weiterreißbeständig.

Wegen ihrer niedrigen Viskosität lassen sich die neuen silanmodifizierten Polymere GENIOSIL^® XT 50 und GENIOSIL^® XT 55 problemlos ohne Lösemittelzusatz weiterverarbeiten. Das ist ein Vorteil gegenüber vielen gängigen Bindemitteln. Auch kann der Compoundierer die Polymere mit oder ohne Weichmacher formulieren, ebenso mit oder ohne Füllstoffe. Dies schafft ebenfalls erheblichen Freiraum, um das Endprodukt exakt auf die Anwendung abzustimmen. So werden auch hochgefüllte und damit kostengünstige Endprodukte möglich. Darüber hinaus können die Kleb- und Dichtstoffe, die mit den neuen Polymeren formuliert wurden, beliebig eingefärbt werden. Das eröffnet den Konstrukteuren neue Gestaltungsmöglichkeiten.

„In ihren Haftungsspektren sind die mit GENIOSIL^® XT formulierten Produkte den polyurethanbasierten Systemen überlegen“, betont WACKER-Managerin Lidia Miszke. „Je nach Formulierung haften sie auf vielen gebräuchlichen Werkstoffen, ohne dass die Substrate zuvor grundiert werden müssen.“ Vorteilhaft sei auch ihre im Vergleich zu Polyurethanen geringe Feuchtigkeitsempfindlichkeit. GENIOSIL^® XT enthalte zudem keine freien Isocyanate und könne somit zu kennzeichnungsfreien Kleb- und Dichtstoffen formuliert werden.

Als alpha-silanterminiertes Polymer benötigt GENIOSIL^® XT 50 keinen zinnorganischen Katalysator, um eine schnelle Aushärtung zu erreichen. Es eignet sich deshalb zur Herstellung von zinnfreien Industrieklebstoffen und rissüberbrückenden Flächenabdichtungen. Mit GENIOSIL^® XT 50 lassen sich Reißfestigkeiten bis etwa 9 N/mm² und Weiterreißwiderstände bis ungefähr 50 N/mm erreichen (gemessen nach ASTM D 624 B-91). Die mechanischen Eigenschaften des ausgehärteten Endprodukts sind so gut, dass bei Flüssigabdichtungen für Flachdächer sogar ein Verzicht auf die bislang notwendige Armierung mit einem Vlies denkbar ist. Verzichtet der Compoundierer auf Füllstoffe, kann er hochtransparente Klebstoffe und Abdichtungen herstellen.