Dosierung von Klebstoffen – eine Herausforderung

Klebstoffdosierung kann sehr anspruchsvoll sein. Entscheidend für den Erfolg ist die Wahl der richtigen Dosiersysteme.

Die Wahl der richtigen Dosierzubehörs hängt wesentlich vom Verhalten des adhäsiven Materials ab. Die beiden wichtigsten Materialeigenschaften sind Viskosität und Durchhärtung. Viskosität bezieht sich auf die Dichte des Klebstoffs, Durchhärtung auf die Art, wie ein Klebstoff aushärtet.

Beim Dosieren adhäsiver Materialien lassen sich Fluide in folgende Viskositätsklassen einteilen:

Viskosität
Gering bis 30 kcps
Mittel 30 k bis 100 kcps
Hoch 100 kcps und mehr

Zu den Härtungsverfahren für Klebstoffe gehören:

  • Lufttrocknung
  • UV-Härtung
  • Zweikomponentenkleber Epoxydharz

Bei vielen Dosieranwendungen für gering- und mittelviskose Klebstoffe ist ein Zeit/Druck-geregeltes Spritzensystem völlig ausreichend. Im Betrieb setzt das Dosiersystem die Kartusche für eine voreingestellte Zeit einer präzisen Menge Druckluft aus. Der kontrollierte Luftstoß treibt den Klebstoff aus der Kartusche, durch die Nadel und auf die Arbeitsfläche.

Der Nachteil des Spritzensystems ist, dass es für gute Wiederholbarkeitsraten über den gesamten Dosierprozess von zu vielen Variablen abhängt. Eine der Variablen ist der Innendurchmesser der Kartusche. Wenn der Innendurchmesser der Kartusche zu klein wird, nimmt die Dosierpunktgröße ab, während der Klebstoff abwärts wandert. Um diesem Problem zu begegnen, bietet OK International verschiedene TPD-Ventilsysteme zum Dosieren adhäsiver Stoffe.

Wenn Klebstoff-Dosieranwendungen mehr Beständigkeit und Steuerung erfordern, lässt sich ein Membranventil verwenden. In diesem Druckventil öffnet und schließt eine Membran den Fluidpfad. Während des Dosierzyklus‘ drängt der Druckluftstoß die Membran zurück und bahnt so dem Fluid einen Weg. Ist der Luftstoß vorbei, sorgt eine Feder dafür, dass die Membran den Pfad wieder schließt. Praktisch jedes nieder- bis mittelviskose Medium lässt sich mit einem der Membranventilsysteme von Techcon Systems dosieren.

Sollen Klebstoffe niedriger bis mittlerer Viskosität in Mikropunktgröße dosiert werden (also weniger als 0,002 ccm), ist das Mikro-Nadelventil ideal. Höherviskose Klebstoffe, bis zu 100,000 cps, lassen sich mit diesem Ventil präzise dosieren. Feuchtigkeitsempfindliche und schnell aushärtende Kleber erfordern jedoch ein anderes Ventil.

Für das Dispensen von Klebstoffen mit hoher Viskosität ist ein Kolbenventil eine bessere Wahl. Dieses Ventil verwendet einen mittels Druckluft getriebenen Kolben um den Klebstoffpfad zu öffnen und zu schließen. Anders als beim Nadelventil drückt der Luftstoß den Kolben nach unten, um den Weg frei zu machen. Pneumatisch gesteuert, wird das Ventil zum Ende des Dosierzyklus‘ über eine Kolbenfeder geschlossen.

Im Falle von Viskositätsfluktuationen, typisch für Epoxydharze, ist ein Drehspindelventil die bessere Lösung. Der Fluid-Druck muss entsprechend den Dichteänderungen angepasst werden, um die Wiederholbarkeitsrate stabil zu halten. Diese Methode verwendet eine rotierende Förderspindel mit einem Präzisions-DC-Motor, wodurch das adhäsive Material eine rotierende Verdrängungsbewegung erhält. Für Anwendungen, in denen Zweikomponentenkleber, schnell härtende Klebstoffe oder sehr abrasive Fluide zum Einsatz kommen, ist eine Ausführung mit Einweg-Förderspindel erhältlich. Alle benetzten Teile lassen sich einfach entsorgen, was den Aufwand für Reinigung und Reparatur senkt.