CIPG-Flüssigdichtungen: UV-aushärtende Dichtsysteme für automatisierte Prozesse

Wo sehen wir bei Flüssigdichtungssystemen heute noch echte Innovationspotenziale? Oder ist diese Technik bereits ausgereift? Flüssigdichtungen an sich sind etabliert. Die Innovation liegt heute weniger im Material an sich, sondern in der Prozessintegration, in der Aushärtetechnologie oder in der Funktionsintegration.

Moderne Systeme ermöglichen ein schnelles Aushärten, bessere Haftung auf schwierigen Substraten und höhere Prozesssicherheit. Um in dieses Thema ein bisschen tiefer einzusteigen, habe ich mich heute Mark Reuter, Sales Market Expert Automotive von Höder Adhesives ins Studio eingeladen. Mark, schön, dass du da bist. Du bist das erste Mal bei uns und ich denke, der ein oder andere kennt dich.

Trotzdem wäre es schön, ein, zwei Worte zu dir, dass unsere Zuschauer dich ein bisschen eingruppieren können. Sehr gerne. Ich bin der Klebstoffbranche mittlerweile seit 19 Jahren treu. Ich habe vor 19 Jahren bei einem japanischen Hersteller von Kleb- und Dichtstoffen angefangen zu arbeiten.

Ich war dort im technischen Vertrieb tätig, bevor ich dann als Business Development Manager weitergemacht habe. Die gleiche Position habe ich dann angetreten, als ich bei Panacol anfing, mittlerweile heißen wir Hönle. Zwischendurch habe ich mich dann als Produktmanager einbringen können und aktuell nenne ich mich Sales and Market Expert Automotive. Das heißt, ich fokussiere mich in meiner Tätigkeit auf den Automobilbereich.

Aber du hast mit den sogenannten CIPGs, denn das ist unser Thema. Da sollten wir auch noch mal klären, was das eigentlich bedeutet, weil ich glaube, der ein oder andere kann mit CIPG nichts anfangen. Da hast du aber auch einen Schwerpunkt drin. Genau, das CIPG ist im Englischen eine Abkürzung für Cured in Place Gasket.

Das ist also ein Lichtsystem, was sich ganz wesentlich von allem anderen unterscheidet, was man am Markt findet. Das Material wird nämlich im flüssigen Zustand appliziert, wird dann durch UV-Licht ausgehärtet. Und erst dann werden die Bauteile gefüllt. Ist zunächst mal nachvollziehbar.

UV-Technologie nennt man, aber trotzdem ein bisschen abstrakt. Das heißt, welche Vorteile bieten CIPGs gegenüber bestehenden Dichtsystemen? Und zwar jetzt nicht nur von der eigentlichen Arbeit, der Dichtwirkung, sondern vom Gesamtprozess. Nennen wir Zykluszeiten, Automatisierung, Logistik.

Das sind ja alles Themen, die da, wenn man den Gesamtprozess anschaut, eine Rolle spielen. Wo sind da die großen Unterschiede? Wo seht ihr die? Du hast schon ein paar ganz wesentliche Punkte angesprochen.

Wenn wir das Materialhandling betrachten, dann braucht man natürlich, wenn man eine Feststoffdichtung verwendet, also eine Stanzdichtung oder diesen klassischen O-Ring, die wir kennen. Natürlich immer jemand, der das Material von A nach B transportiert, der es einlegt. Beziehungsweise wir brauchen eine Maschine dafür, die es dann entsprechend auf die Kontur fügt. Bei dem CIPG ist es so, da hat man eine Kartusche oder auch einen Hobock im Lager stehen.

Und den kann man dann in die entsprechende Dosieranlage einspannen. Man ist da weitestgehend unabhängig vom Bauteildesign. Und kann das Material dann zu einem Zeitpunkt und auch an einem Ort applizieren, wo man es möchte. Also vom Ansatz her soweit verstanden.

Wir haben im Grunde ein flüssiges System, was wir mit einer Applikation übertragen. Das heißt, also ich sehe da auch bei komplexen Geometrien einen Ansatz. Weil je komplexer sowas wird, desto aufwendiger wird es ja auch für eine Feststoffdichtung. Nicht nur in der Herstellung, sondern nachher auch im Applizieren.

Dass ich eben keine Spaltmaße habe, die irgendwo eine Unsichtigkeit hervorzieht. Ist absolut richtig, ja. Es geht bei den Feststoffdichtungen einfach darum, bei jeder Änderung in der Bauteilgeometrie, bei jeder Designänderung ein neues Bauteil zu fertigen. Durch ein entsprechendes Stanzwerkzeug, was verändert werden muss.

Oder eben Spritzgusswerkzeug, was natürlich enorme Kosten verursacht. Gerade in der Prototypenphase, wenn sich immer mal wieder was ändert am Bauteil. Und dieses Problem ist also durch den Einsatz vom CIPG komplett eliminiert. Das stellt sich gar nicht genau genommen.

Es ist eine Feststoffdichtung im Grunde ein effektives Spaltmaß. Das heißt, wir können ja nicht irgendwo partiell ausgleichen. Was mit dem CIPG durchaus möglich ist. Das Material wird verpresst, um überhaupt diese Dichtwirkung herzustellen.

Und durch das viskoelastische Verhalten von dem Material, passt sich das der Oberflächenkontur der Flügelpartner sehr gut an. Das heißt, auch Rautiefen werden ausgefüllt. Und dadurch werden dann alle Kanäle, die Gefahr laufen, Material durchzulassen, also diese Durchschusskanäle, komplett geschlossen. Wir haben da was vorbereitet.

Du hast es mitgebracht. Wir können mal in die Nahaufnahme gehen. Dann kann man das den Zuschauern sehr schön zeigen. Das ist im Grunde jetzt ein Musterteil, was ihr aufgebracht habt.

Da sieht man sehr schön die Raube. Was wir jetzt einfach mal machen, um es ein bisschen zu demonstrieren. Zum einen, wenn man hier jetzt einen Glasträger aufträgt, wir können es also anheben. Das heißt, ich habe eine Oberflächenklebrigkeit.

Ist das gewollt? Genau, wir nennen das Techiness. Das ist in dem Fall gewollt, weil wir das Material in dem Fall mit einer Wellenlänge von 365 Nanometern ausgehärtet haben. Es ist ja ein Polyacrylat, also ein Acrylatsystem.

Und ob die Oberfläche jetzt trocken ist oder klebrig, hängt maßlos ab. von den Belichtungsparametern ab. Wie gesagt, in dem Fall 365 Nanometer. Es besteht auch die Möglichkeit, das mit 405 Nanometern zu machen.

Oder, wenn man sagt, man möchte die Oberfläche eher trocken haben, dann wird man ein System nehmen mit einem höheren UVC-Anteil, sprich eine Gasentladungslampe. Und es ist klar, wenn es weniger stark klebt, dann kann man auch nachher, und das ist genau das Prinzip, was dahinter steht, die Bauteile leichter demontieren bzw. den Deckel runternehmen, ohne dass man die Dichtraupe vom Substrat mit runterreißt. Das heißt, man kann es anschließend auch wieder montieren.

So, und wenn wir jetzt mal gucken, man sieht also hier sehr schön, wie es das Material nachgibt. Es ist also flexibel. Es ist nicht fest, es hat eine gewisse Grundschorhärte, aber man sieht sehr schön, dass das Material im Ausgleich ist. Man sieht hier, dass es also von der Ellipse breit wird.

Ja. Und wenn ich es nachlade, also wenn ich den Druck wegnehme, geht es wieder fast zurück. Richtig. Im konkreten Anwendungsfall würde es ja so aussehen, zumindest aus maschinenbautechnischer Sicht, dass man eine Nut einbringt in das Bauteil, in die Flanschoberfläche, weil die Nut natürlich für die Klebraupe, für die Dichtraupe eine wunderbare Orientierungshilfe ist.

Also sprich, die Dichtraupe bleibt in der Nut liegen und wird dann auch wirklich in die Nut verpresst, sodass man nachher eigentlich null Spalt hat. Das muss man entsprechend dann bei der Designauslegung mit berücksichtigen, wenn man das Nutdesign plant. Das heißt, das ist so ein bisschen der Vorteil bei wechselndem Spaltmaß und unterschiedlichem Spaltmaß. Genau.

Jetzt haben wir ein Flüssigsystem, wir müssen es belichten. Wie sieht es aus mit den Beständigkeiten? Also Kombination Medienkontakt, Temperaturzyklen, Langzeitverhalten. Gibt es da schon Erfahrungen?

Habt ihr schon Werte, mit denen man auch bei dem Kunden dann die Beratung, ich sage mal, finalisiert? Weil das sind ja Fragen, die aus der Praxis kommen. Wir haben Getriebeöl, wir haben sonst irgendwelche Kühlmittel, was auch immer. Ja, diese Langzeitbeständigkeit ist eigentlich das Wichtigste für so ein System, weil wir natürlich garantieren wollen, dass es nicht nur fünf Jahre, sondern im Optimalfall 15 oder 20 Jahre lang hält.

Das heißt, wir machen in der Produktentwicklung in der Regel 1000 Stunden Tests. Da werden die Materialien mit entweder Chemikalien oder Temperatur beaufschlagt über den Zeitraum. Dann gibt es eine Möglichkeit, einen Dauertemperaturtest zu machen in Form von Auslagerung. Auch diese sogenannten Temperaturschocks, diese Wechseltests.

All das haben wir gemacht und da gibt es dann entsprechend auch Auswertungen dazu, die wir den Kunden, die interessiert sind, dann auch zur Verfügung stellen können. Druckbeständigkeit, Mikroleckage, auch ein Thema? Das wichtigste Merkmal oder die wichtigste Produkteigenschaft beim CRPG ist eigentlich der sogenannte Druckverformungsrest, also das Rückstellvermögen des Produkts. Das heißt, das Material wird natürlich im verbauten Zustand verpresst.

In der Regel 25 bis 30 Prozent von der Raupe wird komprimiert und es ist wichtig, dass dieser Flächendruck, diese Flächenpressung aufrechterhalten wird, um die Dichtigkeit zu gewährleisten. Und es ist natürlich so, dass das Material im Laufe der Zeit degradiert, relaxiert. Dadurch, so muss man eigentlich befürchten, springt die Dichtraupe oder kommt nicht mehr wieder in den ursprünglichen Zustand zurück. Und je weiter die Dichtraupe das kann, also je weiter die hoch kommt, wieder in Richtung 100 Prozent, desto besser ist das.

Und das, was dann auch an der Deformation übrig bleibt, das bezeichnet man als Druckverformungsrest. Und je kleiner der ist, desto besser performt dann letztendlich auch das Dichtmittel. Machen wir vielleicht zum Schluss noch eine Frage, auch die Thematik der Kreislaufwirtschaft und der Nachhaltigkeit. Ich sage jetzt mal so CMR, PFAS, vielleicht auch die Reparaturfähigkeit der Feststoffdichtung.

Das muss ich zerlegen, muss alles sauber machen. Wie sieht es damit aus? Das sind jetzt so ein paar Punkte, die man vielleicht im Abschluss nochmal mit... Ja, also die Demontierbarkeit, Demontage und auch die Wiederverwendbarkeit ist auch wieder ein ganz, ganz wesentliches Element.

Und Charakteristikum dieses Klebstoffs, beziehungsweise, das ist ja kein Klebstoff, sondern eigentlich ein Dichtmittel. Du hast gerade die Reparaturfähigkeit angesprochen. Wir kürzen das ab als MRO. Das steht für Maintenance, Repair and Overall.

Kommt logischerweise aus dem Englischen. Beschreibt aber einfach den Punkt, dass das Material, wenn... Es geht ja eigentlich immer um eingehauste Elektronikkomponenten, die in sich in einem Gehäuse befinden. Und wenn man das Gehäuse öffnet, zieht dann die Klappe oder den Deckel auf, dann soll das Material, wie ich schon gesagt habe vorhin, auf dem Bodensubstrat haften bleiben und man will die Klebstoffraupe nicht mit abziehen.

Genau vor dem Hintergrund, dass man, wenn diese Komponenten innen drin ausgetauscht oder repariert wurden, den Deckel einfach wieder verschließt und dann über einen definierten Drehmoment natürlich wieder den Anpressdruck schafft auf der Raupe und die Dichtwirkung dann wieder da ist. Und somit natürlich in Sachen Nachhaltigkeit oder auch Circular Economy eine Luftmarke setzt, absolut, weil man das Material eben wiederverwenden kann und somit ist man nachhaltig in dem Moment. Und das ist auch ein ganz wichtiger Aspekt in der Produktentwicklung gewesen. Flüssig, UV-vernetzend, CMR noch ein Thema, ganz kurz?

CMR ist gar kein Thema. Also wir wissen, dass momentan aufgrund von unterschiedlichen nationalen und auch EU-Regularien immer mehr Beschränkungen und Einschränkungen auf uns zukommen, daran sind wir uns bewusst. Aber bei dem Material ist es so, dass wir da absolut CMR-frei sind. Das kann sich theoretisch in den nächsten Jahren ändern, das wissen wir aus der Erfahrung.

Aber aktuell sind wir da, so gesehen, auf der sicheren Seite. Es ist also PFAS-frei und es ist auch nicht CMR markiert. Ja, Marc, du hast uns auch ein Video mitgebracht. Da geht es um das Dispensen oder Chatten von CIPGs.

Was ist das Besondere oder wo seht ihr da die Anwendungsvorteile? Ja gut, beim Chatten haben wir den Vorteil, dass es ein kontaktloses Dosieren ist. Man kann in einer gewissen Distanz, in einem gewissen Abstand zum Substratusmaterial aufbringen, in der gewünschten Kontur. Dabei ist letztendlich der Fantasie keine Grenze gesetzt.

Man kann, wie gesagt, 2D- und auch 3D-Konturen problemlos abfahren und das macht es dann wieder sehr einfach und flexibel vor allen Dingen. Und wir haben es den UV-Belichtung direkt hinten dran. Das heißt, wie lange dauert es, was die reine Belichtungsdauer angeht? Das hängt auch wieder von der Wellenlänge ab.

Also ob wir es mit 405, 365 Nanometer machen oder mit einer Gasentladungslampe. Wir haben bei uns in den Versuchen im Labor, um das einfach mal zu verdeutlichen, eine 4 mm Dichtraupe genommen, die also einen Durchmesser von 4 mm hat. Das ist schon relativ viel und die härten wir mit 300 Milliwatt pro Quadratzentimeter aus. Bei der 365 Nanometer Wellenlänge in 25 Sekunden bei 405 sind es 10 Sekunden und bei der Gasentladungslampe sind es 15 Sekunden.

Also extrem schnell. Wir sind im Sekundenbereich. Wir sind deutlich im Sekundenbereich und wenn die Dichtraupen schmaler werden, was eher der Anwendungsfall ist oder dem entspricht, vielleicht 2 bis 3 Millimeter maximal, dann geht es entsprechend schneller. Das heißt, die UV-Dosis, die eingebracht wird ins Material, ist sehr niedrig.

Das haben wir auch gebenchmarkt mit Wettbewerbern, Marktbegleitern. Das ist wirklich vergleichsweise wenig, was wir an Energie bzw. UV-Dosis zur Verfügung stellen müssen. Marc, vielen Dank.

Wenn Sie mehr Informationen benötigen, wenn Sie Anwendungsfälle haben, wenn Sie sagen, das ist eine Thematik, mit der ich mich gerne tiefer auseinandersetzen möchte, rufen Sie uns an, kontaktieren Sie uns über die Homepage, über E-Mail, über Telefon. Wir helfen Ihnen gerne weiter zusammen. Vielen Dank, Herr Höhle, zusammen mit Marc Reuter. Vielen Dank fürs Zuschauen.