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VUV-Bonding

Entwicklung einer innovativen Fügemethode zum klebstofffreien Verbinden von Kunststoffen mittels VUV-Strahlung

In der Kunststofftechnik etablierte Fügeverfahren wie Kleben, mechanisches Verbinden oder Schweißen sind häufig problembehaftet, wenn spezielle Anforderungen an die resultierenden Verbindungen hinsichtlich Transparenz, Morphologie, Dichtigkeit oder Alterungsbeständigkeit gestellt werden. Der Einsatz vakuumultravioletter Strahlung stellt eine vielversprechende Alternative zu den klassischen Fügeverfahren dar. Die Oberflächen der polymeren Fügepartner konnten mittels VUV so modifiziert werden, dass Verbindungen bei Temperaturen deutlich unterhalb der jeweiligen Fließgrenze des Bulk-Materials realisiert werden konnten, ohne Klebstoffe oder mechanische Verbindungselemente einzusetzen. Neben einer Feinstreinigung sowie der Erhöhung der Polarität der Materialien beruht der Effekt insbesondere auf einem lokalen Herabsetzen der Erweichungstemperatur, was auf molekularer Ebene Verschlaufungen von Polymerketten und damit eine Lastübertragung über die Fügeebene hinweg ermöglicht. Mit Blick auf eine praxisnahe Umsetzbarkeit bzw. Prozessintegration der VUV-Technologie konnte zudem demonstriert werden, dass bestehende Fügeanlagen um die VUV-Technologie erweiterbar und deutlich geringere Prozesstemperaturen im Vergleich zu Schweißprozessen möglich sind. VUV-unterstützte Fügeprozesse bieten damit ein hohes Potenzial für Energie- und CO2-Einsparungen.