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Kreide für den Superkleber

erstellt von timo_meyer zuletzt verändert: 17.11.2016 13:36 — abgelaufen

Der Aufwand, der betrieben werden muss, um Hochleistungsklebstoffe mit verlässlicher Qualität herzustellen, ist hoch. Viele Klebstoffe könnten kostengünstiger und effizienter produziert werden, wenn man die Eigenschaften eines ihrer Hauptbestandteile besser verstehen würde: Kreide.

Kaum ein Klebstoff kommt ohne eine Beimischung von Füllstoffen aus. Mit ihnen lassen sich verschiedene mechanische und physikalische Eigenschaften steuern, zum Beispiel wie gut der Klebstoff haftet oder wie leicht er sich aus einer Kartusche pressen lässt. Durch Zugabe von Füllstoffen können Klebstoffe in größeren Temperaturbereichen eingesetzt und höheren Belastungen ausgesetzt werden. Als Füllstoff werden meist feste, anorganische Substanzen verwendet, zum Beispiel Quarzmehl oder Metallpulver. Auch auf Kreide wird bei der Herstellung von Hochleistungsklebstoffen gerne zurückgegriffen.

Das Problem: Wie alle Naturprodukte ist auch die Qualität von natürlich vorkommenden Kreiden deutlichen Schwankungen unterworfen. Lagerort und Alter des Sedimentgesteins haben entscheidenden Einfluss auf seine Zusammensetzung und somit auch auf seine Verarbeitungseigenschaften: Häufig ist nur mit großem Aufwand festzustellen, welche Kreidevorkommen zur Weiterverarbeitung geeignet sind und welche nicht. Bei fortschreitendem Abbau der Lagerstätten ändert sich zudem ständig die Zusammensetzung des gewonnenen Materials – verlässliche Aussagen über seine Qualität und Eigenschaften sind teuer und kosten Zeit.


Erhebliche Zeitersparnis


Doch auch wenn die Dichte, die chemische Zusammensetzung und die Partikelgröße von zwei eingesetzten Füllstoffen nahezu identische Werte aufweisen,  kommt es bei ihrer Verarbeitung immer wieder zu abweichenden Ergebnissen. Hierfür müssen folglich Merkmale der Rohstoffe verantwortlich sein, die bisher noch nicht in ausreichendem Maße bei der Bestimmung ihrer Eigenschaften berücksichtigt werden und deren genauere Untersuchung noch aussteht.

Diese Wissenslücke möchte das GEOTECHNOLOGIEN-Projekt „Füllstoffe“ schließen. Im Rahmen des Projekts werden die Eckdaten der beigemischten Minerale, zum Beispiel ihre Oberflächenbeschaffenheit, mit den mechanischen und chemischen Eigenschaften des Endprodukts verglichen. Auch die unterschiedlichen Merkmale von natürlich vorkommenden und chemisch modifizierten Füllstoffen werden unter die Lupe genommen. Dabei untersuchen die Forscher, wie sich eine gezielte Modifizierung der Partikeloberflächen des eingesetzten Materials etwa auf das Fließverhalten und die Aushärtung der Klebstoffe auswirkt.

„Natürlich haben Klebstoffe, wenn sie zum Einsatz kommen, auch heute schon eine hohe, reproduzierbare Qualität“, betont Projekt-Koordinator Professor Paul Ludwig Geiß, „sonst würden sie die Fabrik gar nicht erst verlassen.“ Doch vor allem die Prüfung und Zulassung neuer Materialien ließen sich noch erheblich beschleunigen, ist Geiß überzeugt: „Heute gehen Innovationszyklen mitunter nur sehr langsam von statten, eine bessere Kenntnis der eingesetzten Materialen kann auf diesem Forschungsfeld eine erhebliche Zeitersparnis bedeuten.“


Optimaler Mineralmix


Damit die Entwicklung von neuen Klebstoffen mit verbesserten Produkteigenschaften beschleunigt werden kann, muss der optimale Mineralmix der eingesetzten Füllstoffe gefunden werden. „Angenommen man hätte eine Reihe Töpfe gefüllt mit Mineralen unterschiedlicher Zusammensetzung“, wählt Geiß ein anschauliches Beispiel. „Wenn man dann die genauen Bestandteile der verschiedenen Töpfe kennt, hat man quasi ein Klavier, auf dem man spielen kann, um die Eigenschaften des Endprodukts gezielt einzustellen“, erklärt der Dozent der TU Kaiserslautern.

Wie nutzbringend optimierte Klebstoffe sein können, macht Paul Ludwig Geiß an einem Einsatzgebiet deutlich, wo eine hohe Verlässlichkeit lebenswichtig sein kann: „Zum Beispiel sind Klebstoffe, die beim Bau von Transportfahrzeugen eingesetzt werden, bei einem Crash hohen, plötzlichen Belastungen ausgesetzt. Ich könnte mir vorstellen, dass sich diese Produkte durch unser Verfahren verbessern ließen.“

RD, iserundschmidt 07/2009


„Füllstoffe“ ist ein Vorhaben aus dem GEOTECHNOLOGIEN-Förderschwerpunkt „Mineraloberflächen: Von atomaren Prozessen zur Geotechnik“. Die anderen Projekte dieses Kernbereichs finden Sie hier.

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