Spezialklebstoffe. Gummi-Metall-Haftmittel Oberflächenbehandlung

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1 Spezialklebstoffe Gummi-Metall-Haftmittel Oberflächenbehandlung

2 Spezialklebstoffe Oberflächenvorbehandlungsmethoden vor der Beschichtung mit MEGUM und THIXON Vorbehandlung der Substrate MEGUM - und THIXON -Bindemittel werden zum Verbinden von natürlichem und synthetischem Kautschuk mit einer Vielzahl von festen und flexiblen Substraten benutzt. Das Reinigen und Vorbereiten der Oberfläche des Substrats vor dem Beschichten mit MEGUM- und THIXON-Bindemitteln ist ein sehr wichtiger Teil des Verbindungsprozesses. Es ist unmöglich, eine gute Bindung zwischen dem Substrat, MEGUM oder THIXON und dem Gummi herzustellen, wenn das Substrat nicht sowohl physikalisch als auch chemisch sauber ist. Nachdem das Substrat gereinigt wurde, muss es vor dem Beschichten mit MEGUM- oder THIXON-Bindemitteln vor einer erneuten physikalischen oder chemischen Verunreinigung geschützt werden. Die Substrat-Vorbereitung dient dazu: Eine saubere, stabile Verbindungsfläche des Substrats vor dem Beschichten mit MEGUM Zweischicht-Systemen oder THIXON-Primer und - Covercement oder MEGUM- oder THIXON-Einschicht-Haftmitteln zu erzeugen und zu bewahren Öl und Fett zu entfernen, die das MEGUM- oder THIXON-Bindemittel daran hindern, die Oberfläche richtig zu benetzen Verunreinigungen wie z.b. Rost zu entfernen, die einen Bruch oder eine Ablösung der Haftmittelschicht während des Einsatzes des Metall-Gummi-Teils verursachen könnten Eine erneute Oxidation oder Verunreinigung der frisch vorbereiteten Verbindungsfläche des Substrats zu verhindern Typische Substrate für die Metall-Gummi-Haftung Stahl ist der am häufigsten für Verbindungen zwischen Gummi und Metall benutzte Werkstoff, jedoch werden auch andere Materialien wie rostfreier Stahl, Aluminium, Messing, galvanisierte Metalle und Legierungen verwendet. MEGUM und THIXON dienen auch zum Verbinden von Gummi mit Kunststoffen, wie z.b glasfaserverstärktem Nylon, Phenol- und Epoxid-Harzen. Aber auch andere Substrate wie Natur- und Synthesefasern und Gewebesowie geätztes PTFE, Glas, Keramik, vulkanisierter und unvulkanisierter Kautschuk können zum Einsatz kommen. 2

3 Auswahl einer geeigneten Vorbereitungsmethode Sowohl chemische als auch mechanische Oberflächenvorbehandlungsmethoden oder Kombinationen von beiden können zur Anwendung kommen. Bei der Entscheidung, ob eine mechanische oder eine chemische Methode anzuwenden ist, sind mehrere Faktoren zu berücksichtigen. Zu ihnen gehören: Zusammensetzung des Substrats Größe, Anzahl und Konfiguration der Werkstücke Einsatzgebiet und Anfordungen an das Fertigteil Die Widerstandsfähigkeit des gebundenen Metall-Gummi-Elements gegen Umweltbelastungen und andere Einflüsse kann durch die gewählte Substrat-Vorbehandlungsmethode entscheidend beeinflusst werden. Stahl-Substrate, die vor der Haftmittelbeschichtung gemäß der empfohlenen Methoden phosphatiert wurden, ergeben Verbundteile, die sich als äußerst widerstandsfähig gegen hohe Umweltbelastungen während des Gebrauchs erweisen. In dieser Informationsschrift finden sich detaillierte Empfehlungen zur Vorbehandlung der Substrate vor der Beschichtung mit MEGUM und THIXON. Zur Beratung über die für Ihre Anwendung geeignete Substrat- Vorbehandlungsmethode bzw. Phosphatierbehandlung nach der Haftung steht Ihnen Ihr Berater des Technischen Service von Rohm and Haas gern zur Verfügung. Methoden zur Vorbehandlung der Substrate Allgemeine Übersicht über das Verfahren Die erste Phase der Vorbehandlung ist das Entfetten, durch welches eine gründliche Benetzung der Substratoberfläche durch den MEGUM- oder THIXONPrimer oder das MEGUM- oder THIXON-Einschicht- Haftmittel sichergestellt wird. In einem zweiten Schritt werden Verunreinigungen entfernt- wie z.b. Oxidschichten von metallischen Substraten - und eine frische, relativ oxidfreie Oberfläche erzeugt. Locker an dem metallischen Grundkörper anhaftende Oxidschichten oder eine zu große Zeitspanne zwischen dem Entfernen anhaftender Oxidschichten und dem anschließenden Auftrag von MEGUM- oder THIXON-Primer oder eines MEGUM- und THIXON-Einschichtsystems können bei mechanischer Beanspruchung des Fertigteils zur Ablösung der Haftung innerhalb der Oxidschicht führen. Geignet sind sowohl mechanische als auch chemische Vorbehandlungsmethoden. 3

4 Spezialklebstoffe Die Entfettung Stahlteile sind bei Anlieferung meist mit einer schützenden Öl- oder Fettschicht versehen, um Korrosion während des Transports oder der Lagerung zu verhindern. Die erste Phase der Substrat-Vorbehandlung besteht darin, diese schützenden Schichten zu entfernen, um sicherzustellen, dass bei nachfolgenden Prozessschritten eine ausreichende Benetzung der Metalloberfläche gewährleistet ist. Den meisten mechanischen Oberflächen-Vorbehandlungsverfahren ist eine Dampfentfettung, in welcher Öl und Fett durch die Einwirkung von kondensierenden Dämpfen eines geeigneten organischen Lösungsmittels entfernt werden, der eigentlichen mechanischen abrasiven Vorbehandlung vorgeschaltet. Der Lösemitteldampf kondensiert auf dem Substrat, Fett und Öl werden gelöst und tropfen in das Lösungsmittelreservoir zurück. Bei chemischen Reinigungsmethoden werden Behälter mit alkalischen Lösungen von Detergentien zum Entfernen von Öl und Fett benutzt. Anschliessend erfolgt ein Abspülen mit Wasser, damit im weiteren Prozessverlauf Verunreinigungen nicht in andere Behälter übertragen werden. Mechanische Vorbehandlungsmethoden Diese Methoden beruhen auf dem mechanischen Entfernen von Verunreinigungen von dem entfetteten Substrat. Es wird eine frische, saubere Oberfläche erzeugt und die Bindefläche aufgerauht und damit vergrößert. Die mechanisch vorbehandelte Oberfläche reagiert sehr schnell mit Luftsauerstoff, insbesondere bei hoher Luftfeuchtigkeit. Daher ist es wichtig, MEGUM oder THIXON so schnell wie möglich nach dem mechanischen Oberflächenabrieb aufzutragen, um das Risiko der Oxidation oder möglicher Verunreinigungen zu verringern. Zu den Methoden der mechanischen Vorbehandlung gehören das Strahlen mit Schleuderradanlagen oder Druckluft. Hierbei werden Strahlmittel verwendet, z. B. aus Hartgusskies, Stahlkies, Sand (SiO 2 ) oder Karborund (Al2O 3 ). Korngrößen im Bereich von 0,6 1,0 mm liefern die besten Ergebnisse. Strahlmittel aus Hartgusskies oder Stahl sind nicht geeignet für die Vorbehandlung von rostfreiem Stahl oder anderen Nichteisenmetall-Substraten. Weitere Methoden zum reinigenden Aufrauhen der Metalloberfläche sind das Schleifen oder die Behandlung mit einer Drahtbürste oder mit Schmirgelpapier. 4

5 Chemische Vorbehandlungsmethoden Bei chemischen Vorbehandlungsmethoden werden normalerweise Öl und Fett in einem Laugenbad entfernt, anschließend erfolgt eine Abspülung der Substrate mit Wasser, um Verunreinigungen der Behälter im weiteren Prozessverlauf zu vermeiden. Für bestimmte Fettarten (wie tierische Fette), die gegen Behandlung mit Laugen resistent sind,bietet sich z. B. alternativ die Lösemittelentfettung mit Kohlenwasserstoffen oder das Entfetten mit Perchlorethylen in gut geschlossenen Behältern an. Es empfiehlt sich, vor der Entscheidung für eine Entfettungsbehandlung einen Laborversuch durchzuführen. Lassen Sie sich von Ihrem Ansprechpartner für Technischen Service bei Dow beraten. Zu den Methoden der chemischen Vorbehandlung gehören das Phospatieren, das Beizen mit Säure, das Eloxieren und die Galvanotechnik. Das Phosphatieren wird angewandt bei eisenhaltigen Oberflächen; es schliesst eine chemische Konversion der Substratoberfläche ein. Hierdurch wird eine erhöhte Korrosionsbeständigkeit und somit eine Steigerung der Lebensdauer des Fertigteils erreicht. Prüfliste für die Substratoberflächenbehandlung vor der Anwendung von MEGUM oder THIXON Reinigung und Vorbereitung des Metalls Die Reinigung und Vorbereitung des Metalls erfolgt chemisch, mechanisch oder als Kombination chemischer and mechanischer Oberflächenvorbehandlungsmethoden. Stellen Sie sicher, dass die richtige und bestgeeignetste Vorbehandlungsmethode angewandt wird und achten Sie auf die genaue Prozessabfolge. Nichteisen-Substrate, rostfreier Stahl und Kunststoffe sollten mit NE-Strahlmittel gestrahlt werden. Stellen Sie sicher, dass die Oberfläche der Substrate entfettet ist, bevor MEGUM oder THIXON aufgetragen werden. Beim Sandstrahlverfahren ist es ratsam, die Oberfläche der Substrate vor und nach dem Sandstrahlen zu entfetten. Der erste Entfettungsvorgang vermindert das Risiko der Kontamination des Strahlmittels mit Öl und Fett, das zweite Entfetten entfernt Restfett und Abriebrückstände aus dem Strahlverfahren. 5

6 Spezialklebstoffe Sorgfältige Handhabung Vorbehandelte, entfettete Werkstücke sind sorgfältig zu behandeln, um eine erneute Verunreinigung der Haftfläche vor dem Auftragen von MEGUM oder THIXON zu vermeiden. Ein Arbeiten mit sauberen, fusselfreien Handschuhen wird empfohlen. Verunreinigungen der entfetteten Werkstücke durch Öl, Fett oder Staub vor und nach der Beschichtung mit MEGUM sind zu vermeiden, ebenso das Kondensieren von Feuchtigkeit. Die vorbereiteten Metallteile sollten bei Raumtemperatur gelagert werden. Kalte Metallteile sollten nicht in relativ warme, feuchte Räume gebracht werden, in denen das Kondensieren von atmosphärischem Wasserdampf wahrscheinlich ist. Zu grosse Zeitspannen sind zu vermeiden Je größer die Zeitspanne zwischen der mechanischen oder chemischen Vorbehandlung des Substrats und der Beschichtung mit MEGUM oder THIXON, desto größer ist die Gefahr einer Oxidation und/oder einer Verunreinigung der Oberfläche durch Staub, Schmutz, Öle, Fette, Feuchtigkeit und Formentrennmittel; anders gesagt, diese Zeitspanne ist mitentscheidend für die endgültige Haftungsqualität. Mechanisch vorbehandelte Metalle Die durch die mechanische Vorbehandlung erzeugten aktiven Metalloberflächen zeigen eine hohe Anfälligkeit bezüglich Oxidation durch Luftsauerstoff (Flugrost). Schneller als unlegierter Stahl oxidieren Aluminium, Messing und rostfreier Stahl. Durch feuchte und/oder saure Atmosphäre wird dieser Vorgang noch beschleunigt, insbesondere wenn durch Temperaturwechsel Feuchtigkeit auf den Oberflächen kondensiert (dies geschieht vor allem, wenn kalte Metallteile in eine relativ warme Umgebung mit hoher Luftfeuchtigkeit gebracht werden). Für Stahl ist eine Zeitspanne von zwei Stunden zwischen der Vorbehandlung und der Beschichtung mit MEGUM oder THIXON akzeptabel. Während dieser zwei Stunden erfolgt eine gewisse Oxidation des Substrats, die jedoch im allgemeinen nicht so stark ist, dass die Qualität der Haftung beeinträchtigt wird, sofern die empfohlenen Vorsichtsmaßregeln bezüglich der Handhabung, der Lagerung und des Transports beachtet wurden. Gegebenenfalls kann diese Zeitspanne von 2 Stunden zwischen der Vorbehandlung und der Beschichtung mit MEGUM oder THIXON überschritten werden, wenn Handhabung, Lagerung und Transport in einer trockenen Umgebung erfolgen und die Teile gegen Verunreinigungen durch Öl, Fett, Staub usw. geschützt werden. 6

7 Bei mechanisch vorbehandelten Nichteisenmetallen und Substraten aus rostfreiem Stahl kann die Oxidation sehr schnell erfolgen; daher sollte in diesen Fällen die Zeitspanne zwischen der Vorbehandlung und der Beschichtung mit MEGUM oder THIXON höchstens 30 Minuten betragen. Chemisch vorbehandelte Metalle Die für Metall-Gummi-Teile empfohlenen Phosphat- Vorbehandlungen erzeugen relativ dünne Phosphatschichten (gewöhnlich 3-5 mμ); stellenweise unbehandelte Oberflächenbereiche sind anfällig gegen Oxidation. Die Oxidation wird durch hohe Luftfeuchtigkeit, die Anwesenheit anderer atmosphärischer Verunreinigungen (saure Bestandteile) oder durch saure Rückstände von der Phosphatierung, als Ergebnis einer unzureichenden Spülung, beschleunigt. Transport und Lagerung der phosphatierten Teile kann mitentscheidend dafür sein, ob die Haftoberfläche der Oxidation ausgesetzt ist, weshalb phosphatierte Metallteile vor dem Gebrauch durch Lagerung in gut verschlossenen Behältern vor Feuchtigkeit und anderen Verunreinigungen zu schützen sind. Wenn die Phosphatierung nicht am gleichen Ort wie die Beschichtung mit MEGUM und THIXON erfolgt (z.b. wenn die Phosphatierung durch Zulieferer erfolgt), ist besonders darauf zu achten, dass die Teile während des Transports und der Lagerung vor Feuchtigkeit und Verunreinigungen geschützt werden; die phosphatierten Teile sollten bis zum Gebrauch in gut verschlossenen Behältern gelagert werden. Beim Eingang phosphatierter Teile sind diese einer genauen Prüfung zu unterziehen, um sicherzustellen, dass keine Korrosion stattgefunden hat. Wenn der Prozess der Phosphatierung, der Transport und die Lagerung der Teile korrekt durchgeführt werden und eine genaue Prüfung der phosphatierten Metallteile vor der Beschichtung stattfindet, ist normalerweise eine Zeitspanne von 24 Stunden zwischen der Phosphatierung und dem MEGUM- und THIXON-Auftrag akzeptabel. Sofern die Teile korrekt phosphatiert und durch geeignete Lagerung in verschlossenen Behältern vor Oxidation und Verunreinigungen durch Feuchtigkeit, Dunst, Öl, Fett und anderen Verunreinigungen geschützt wurden, kann die Zeitspanne von 24 Stunden ohne Beinträchtigung der Qualität der Haftung überschritten werden. 7

8 Spezialklebstoffe Oberflächenverunreinigung Die Verunreinigung der Substrat-Oberfläche ist ein Problem, das sowohl mechanisch als auch chemisch vorbehandelte Teile betrifft. Der Schutz der Teile während des Transports und der Lagerung ist wichtig, um eine gute Qualität der Haftung zu gewährleisten. Der Ort, an dem die mechanische Vorbehandlung durchgeführt wird, sollte möglichst vom Ort der Beschichtung mit MEGUM und THIXON getrennt sein (Staub). Die Haftmittelbeschichtung sollte auch von der Vulkanisation örtlich getrennt sein (Formtrennmittel). Durch dieses Prinzip der räumlichen Trennung kann das Risiko einer Verunreinigung von vorbehandelten und mit MEGUM oder THIXON beschichteten Teilen verringert werden. Wirkungen der Verunreinigung Haftungsfehler können durch nicht ausreichende oder ungleichmässige Vorbehandlung verursacht werden. Gleiches gilt für Fehler während der Handhabung, des Transports oder der Lagerung. Mit Hilfe von analytischen Methoden, wie z.b. Rasterelektronenmikroskopie kombiniert mit EDAX (Energy-Dipsersive Analysis of X-Rays), ist es gewöhnlich möglich festzustellen, ob der Haftungsfehler durch Oxidation oder Verunreinigung des Substrats verursacht wurde. Eine Trennung der Haftverbindung an der Berührungsfläche zwischen MEGUM- oder THIXON-Primer und Metallsubstrat bzw. MEGUM- oder THIXON-Primer und Substrat deutet auf eine Verunreinigung der Haftfläche hin; durch eine Verunreinigung des Substrats kann jedoch auch die Haftung zwischen dem MEGUM- oder THIXON-Primer und der MEGUM- oder THIXON-Deckschicht beeinträchtigt werden. Beides führt zu einer Verringerung der zu erwartenden Festigkeitswerte. Wenn dies als mögliche Fehlerursache wahrscheinlich ist, müssen das Vorbehandlungsverfahren sowie die Lagerungs- und Transportbedingungen auf potentielle Verunreinigungsquellen überprüft werden. Eine Verkürzung der Zeitspanne zwischen der Vorbehandlung und der Beschichtung mit MEGUM oder THIXON kann sich als hilfreich erweisen. Vorbehandlung von Kunststoffen Kunststoffe werden oft bei ihrer Herstellung an der Oberfläche durch Formentrennmittel verunreinigt. Derartige Verunreinigungen können gewöhnlich durch Entfetten mit einem geeigneten Lösungsmittel entfernt werden. Falls dies nicht ausreichend ist, kann auch eine mechanische Vorbehandlung nötig sein. Dies ist vorzugsweise das Strahlen mit einem nichtmetallischen Medium wie Korund; es empfiehlt sich eine nachfolgende Entfettung. 8

9 Silikon-Formtrennmittel sind besonders hartnäckig und schwer zu entfernen. Hersteller der Kunststoffteile sollten angewiesen werden, kein Silikon-Trennmittel zu verwenden. Nähere Einzelheiten über die Vorbehandlung von Kunststoffen in Tabelle 2. Über uns Dow Automotive Systems bietet technologie- und werkstoffgerechte Lösungen für den Innen- und Außenbereich, Antrieb, strukturelle Verstärkung der Fahrzeuge, Akustik, Emissionskontrolle und Anwendungen bei Ersatzteilen für die Automobilindustrie und die kommerziellen Transportindustrien. 9

10 Spezialklebstoffe Tabelle 1: Vorbehandlung von Eisen- und Nichteisenmetall-Substraten Metall Baustahl Entfettung Und Mechanische Vorbehandlung Sieche (Anm ) Entfetten, Abschleifen, Entfetten und Auftragen von MEGUM oder THIXON innerhalb von 2 Stunden Chemische Vorbehandlung Phosphatieren: in wässeriger Lösung entfetten und phosphatieren (Anm. 3) MEGUM oder THIXON so schnell wie möglich nach der Behandlung auftragen Edelstahl Aluminium Messing oder Kupfer Zink Entfetten, Abschleifen, Entfetten und MEGUM oder THIXON innerhalb von 30 Minuten auftragen Nichteisen-Strahlmittel benutzen Entfetten, abschleifen, entfetten und MEGUM oder THIXON innerhalb von 30 Minuten auftragen Nichteisen-Strahlmittel benutzen Entfetten, abschleifen, entfetten und MEGUM oder THIXON innerhalb von 30 Minuten auftragen Nichteisen-Strahlmittel benutzen Entfetten, abschleifen, entfetten und MEGUM oder THIXON innerhalb von 30 Minuten auftragen Abbeizen mit Säure: z.b. mit Salpetersäure - mit Wasser spülen, trocknen und MEGUM oder THIXON so schnell wie möglich auftragen Abbeizen mit Säure: mit Salz-, Salpeter-, Oxal- oder mit Chromsäure vorbehandeln. MEGUM oder THIXON so schnell wie möglich nach der Vorbehandlung auftragen Eloxieren oder mit Alkali reinigen, dann mit Chrom- oder Schwefelsäure beizen Beizen mit Säure, oder Vorbehandlung mit Ammoniumpersulfat oder Eisen-(III)-chlorid Phosphatieren oder mit Säure beizen, MEGUM oder THIXON so schnell wie möglich nach der Vorbehandlung auftragen Verzinktes Metall Sherardisierte Oberflächen (Zink) Nichteisen-Strahlmittel benutzen Entfetten, abschleifen, entfetten Entfetten Öl und/oder Fett können von der porösen sherardisierten Oberfläche absorbiert werden. Auf gründliche Entfettung achten. Abschleifen Mit verdünnter Säure beizen, Dow wegen Empfehlung konsultieren Anm.: 1 Mechanische Behandlungsmethoden: Abschleifen zum Entfernen von Oberflächenoxidation und anderen Verunreinigungen, Entfetten zum Entfernen von Öl, Fett und Rückstandspartikeln aus dem Abschleifprozess. Empfohlen werden zum Abschleifen u.a. Hartgusseisen (0,6 1,0 mm Partikelgröße), Aluminiumoxid (braun, eckig, Partikelgröße 0,7 0,9 mm), sowie Silicium- oder Korundstrahlgut. Andere Methoden beinhalten Abschleifen der Oberfläche mit Schmirgelleinen oder Abbürsten mit Drahtbürste. Anm.: 2 Entfettungsmittel: Als Entfettungsmittel eignen sich chlorierte Lösemittel wie Perchlorethylen und andere Entfettungslösemittel mit hohem Siedegrad. Dampfentfettungsprozesse sind zu bevorzugen. Anm.: 3 Chemische Behandlungsmethoden für Normalstahlsubstrate: i) wässrige Entfettung unter Verwendung von Säure oder Lauge ii) Aktivierung iii) Phosphatierung mit Zink- oder Eisenphosphat Lassen Sie sich vom Technischen Service der Dow über chemische Reinigungsmethoden und Vorbehandlungsprozesse beraten. 10

11 Tabelle 2: Vorbehandlung von Kunststoffen und vulkanisierten Gummisubstraten Kuntstoff Mechanische Vorbehandlung ( Siehe Anm. 1 4 ) Dampf- Chemische Wischentfettung Strahlen Schleifen Entfettung 2 Vorbehandlung Polyamid Ja Aceton oder MEK 3 Ja Ja Ameisensäure (inkl. glasfaserverst. Nylon) Polyester Ja Aceton Ja Ja - Polyacetal Nein Aceton Ja Ja Beizen mit Säure Phenolharze Ja Aceton oder MEK 3 Ja Ja - PTFE Ja Ja Nein Nein Ätzen mit Natrium Polycarbonat Nein Methanol oder IPA 3 Ja Ja - Epoxid-Harz Ja Acetone oder MEK 3 Ja Ja - ABS Aceton Aceton Ja - Beizen mit Säure Polyamid Aceton oder MEK 3 Ja Ja - - Polyethylen, Polypropylen Ja Nein Nein - Flammbehandlung oder Coronaentladung Anm.: 1 Entfettung: Die Wahl des Entfettungsmittels kann entscheidend sein, einige organische Lösungsmittel können Rissbildung bewirken oder bestimmte Kunststoffe an- oder auflösen. Anm.: 2 Dampfentfettung: Perchlorethylen wird empfohlen. Anm.: 3 Tauch- oder Wischentfettung: MEK ist Methylethylketon, IPA ist Isopropylalkohol. Anm.: 4 Sandstrahlmittel: Empfohlen ist eine Partikelgröße zwischen 0,6 und 1,0 mm. 11

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