Forschungsbereich

Primer & Chemischer Oberflächenbehandlung

Primer & Haftvermittler für
Klebeprozesse

Primer für Klebeanwendungen haben die primäre Funktion, eine für die Anwendung ausreichende Haftung her- und sicherzustellen. Dies beinhaltet einerseits die Schaffung einer festen Verbindung zum Untergrund und andererseits die Realisierung der festen Anbindung des Klebstoffes. Diese haftvermittelnde Wirkung soll auch unter den üblichen Umgebungseinflüssen, denen der Verbund ausgesetzt ist (Temperatur, Medien usw.), erhalten bleiben.

Primer für Klebeanwendungen haben keine einheitliche chemische Natur, sondern sind chemisch sehr vielgestaltig und werden entsprechend der zu erfüllenden Funktion formuliert, ausgewählt und eingesetzt.
Es kann sich dabei zum Beispiel um:

  • dünne (Co)Polymerschichten handeln,
  • um Systeme auf Basis von Silizium, Titan- oder Zirconiumverbindungen oder um
  • Formulierungen mit sonstigen speziell auf den konkreten Fall abgestimmten Funktionen.

Wesentlich ist dabei, dass das Primersystem die entsprechende Funktionalität für den konkreten Anwendungsfall aufweist, um seine Aufgaben zu erfüllen.

So ist es zum Beispiel für die gute Anhaftung an Metalle in der Regel günstig, wenn die Primer / Haftvermittler eine Chelatfunktion tragen, um sich in die Koordinationssphäre der Metallatome "festzubeißen". An Oberflächen, die reaktive OH-Gruppen aufweisen, kann oft mit Formulierungen von Silanhaftvermittlern fest angebunden werden. Aktivierungsprimer für die Verklebung von Polyolefinen mit Cyanacrylaten sind meist schwach basische Verbindungen (z. B. Amine, Phosphine), die in oberflächennahe Hohlräume eindringen, dort die Benetzung mit Cyanacrylat fördern und die anionische Polymerisation initiieren. So entstehen fest haftende "Druckknopfverbunde".

Primer sind immer im Kontext der gesamten Anforderungen an den Klebeverbund zu betrachten und auszuwählen bzw. zu formulieren, dazu gehören Substrat (inkl. dessen Vorbehandlung), Klebstoff, das Anforderungsprofil an den Klebeverbund und die fertigungstechnischen Gegebenheiten.

Neben rein chemischen Primersystemen können auch verschiedene Vorbehandlungstechniken, wie Silikatisierung, mechanochemische Ober­flächenbearbeitung oder Modifizierung der Benetzbarkeit von Substratoberflächen zur Haftfestigkeitsverbesserung betragen.

Wir unterstützen Sie gern bei der Auswahl, Formulierung und Anwendung von Primern für Ihre Klebeanwendung und stehen für Ihrer Fragen und Anregungen zur Verfügung.
 

Entwicklungs- und Anwendungsbeispiele

Kleben von PTFE (Teflon)

Kleben von PTFE (Teflon)

Mit der entwickelten Technologie aus Primer und angepasster Applikationstechnik kann eine Scherfestigkeit verklebter Proben (aus z. B. Teflon und Stahl) bis in die Nähe der Eigenfestigkeit von PTFE erreicht werden. Je nach verwendetem Klebstoff sind ein- bzw. zwei Vorbehandlungsschritte erforderlich.

Vorteile:

  • PTFE-Oberflächenbeschichtung erfolgt dauerhaft auch auf großen Flächen
  • kein Einsatz von "harter" Chemie
  • Durchführung der Vorbehandlung unter "normalen" Umgebungsbedingungen möglich
  • Einsatz von kommerziellen Klebstoffe bei anschließende Verklebung möglich
  • entwickeltes Primersystem ist wenig umweltbelastend
  • Verbund ist gesundheitlich unbedenklich nach beendeter Reaktion des Primersystems

Das entwickelte Primersystem ist auch für die Verklebung von Silikonen mit Cyanacrylatklebstoffen geeignet.

 

Haftgrundverbesserung von Kunststoffen mittels IR-Laser

Chemische Oberflächenmodifizierung zur Haftgrundverbesserung von Kunststoffen mittels IR-Laser

Ungefärbte schwer klebbare Kunststoffe (PE, PP, POM, PTFE) werden unter Mithilfe eines IR-Festkörperlasers chemisch so modifiziert, dass diese für nachfolgende Verklebungen und Beschichtungen sehr gute Haftgrundeigenschaften aufweisen. Grundlage sind Haftvermittlerformulierungen auf Basis geeigneter Polymere und IR-Sensibilisatoren sowie weiteren Zusätzen, welche nach Auftrag und Trocknung auf die Oberfläche durch anschließende Laserbehandlung thermisch aktiviert und verankert werden.


    Gegenüber konventionellen Vorbehandlungstechniken werden folgende Vorteile gesehen:

    • Auch ungefärbte Kunststoffe können mittels Laser aktiviert werden.
    • Die Aktivierung (Haftgrundverbesserung) geht über die sonst von Lasern bekannte Erhöhung der Oberflächenrauhigkeit hinaus.
    • Die thermische Belastung der Substrate ist gering.
    • Durch die hohe Ortsauflösung der Laserbestrahlung (min. 50 Mikrometer) können die vorzubehandelnden Flächen sehr genau bearbeitet werden, ohne angrenzende Strukturen zu schädigen.
    • Bei Bedarf und/oder wenn vorteilhaft, kann der Laser gleichzeitig die Oberfläche mikrostrukturieren, um eine zusätzliche Haftungsverbesserung zu erreichen.

    weitere Schwerpunkte zum Thema Primer & Haftvermittlung

    Dr. Jörg Leuthäußer

    Bereichsleiter
    Primer und Chemische Oberflächenbehandlung

    E-Mail
    Telefon: +49 3641 2825 48