Rationale Wissensbasis für das Klebstoffdesign

Wissenschaftler untersuchen eine ganz spezielle Klasse von Klebstoffen und entwickeln Modelle, die deren bessere Anpassung erleichtern. Die Simulationen könnten gut und gern auch das rationale Design von hochleistungsfähigen und umweltfreundlichen Produkten voranbringen.

Industrielle Technologien

In Kompositmaterialien, die aus mehr einer einzelnen Komponente bestehen, spielen Spannungen und Wechselwirkungen an den Grenzflächen eine entscheidende Rolle für die resultierende Stabilität, Haltbarkeit und Verformung. Wissenschaftler riefen das EU-finanzierte Projekt Modify ("Multi-scale modelling of interfacial phenomena in acrylic adhesives undergoing deformation") ins Leben, um Wissen und Verständnis über dieser Phänomene bei weichen nanostrukturierten Klebstoffen zu erweitern. Die Forscherinnen und Forscher konzentrierten sich insbesondere auf die Wechselwirkungen zwischen den weichen Latexpartikeln in Acrylhaftklebstoffen (pressure-sensitive adhesive, PSA) sowie der Grenzfläche zwischen Klebstoff und Substrat. Bei vielen maßgeblichen Anwendungen geht es um den Kontakt zwischen einem weichen Polymer und einem harten Substrat. Deshalb werden Modelle beider Typen relevante Screening-Instrumente für eine Vielzahl von Produkten sein. Modify entwickelte ausgeklügelte Multiskalenmodelle der Spannungsübertragung an Innenflächen zwischen Latexpartikeln mit Polymeren verschiedener Topologien. Zusätzlich untersuchten die Wissenschaftler die Spannungsübertragung an Hart-Weich-Grenzflächen zwischen Substrat und weichem Klebstoff als eine Funktion der chemischen Zusammensetzung beider Teile. Sie bezogen mikroskopische physikochemische Wechselwirkungen an Grenzflächen in Bezug auf die Materialzusammensetzungen ein. Untersuchungen auf molekularer Ebene wurden durch Experimente auf Meso- und Makroebene ergänzt, um das Klebeverhalten auf geeignete Weise zu beschreiben. Da Deformationen in weichen Klebstoffen den Bruch innerer Hohlräume verursachen, die zur Bildung dünner und höchst elastischer Fäden führen, untersuchten die Forscher, in welcher Beziehung diese zur Ausgangsformulierung des Klebstoffs stehen. Polymerviskosität und Flüssigkeitsströmung (Rheologie) wurden gleichermaßen in die Multiskalenmodelle einbezogen. Obgleich die Arbeit eine gewisse Herausforderung darstellte, war es erforderlich, ein wissensbasiertes rationales Design von Acrylathaftklebern für spezielle Leistungsmerkmale zu realisieren. Der europäische Markt für Haftkleber ist recht groß. Dies gilt umso mehr, wenn mit Haftklebern hergestellte Produkte einbezogen werden. Die steigenden Energiekosten und der immer höhere Druck durch die Gesetzesgebung wecken den Bedarf an energieeffizienten und umweltfreundlichen Produktionsverfahren und Materialien mit guter Recycelbarkeit. Eine erfolgreiche Modellierung der Mechanismen des Klebeprozesses und von dessen Fehlern wird direkten Einfluss auf die Anpassung und das Design von Haftklebern haben, die sämtlichen Leistungsspezifikationen und Umweltanforderungen gerecht werden, und damit die Wettbewerbsfähigkeit der EU auf einem großen globalen Markt stärken.

Multi-scale modelling of interfacial phenomena in acrylic adhesives undergoing deformation

Rationale Wissensbasis für das Klebstoffdesign

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