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In der Brennstoffzellenfertigung war die Fixierung von Gas-Diffusionsschichten bislang an Klebebänder gebunden. Delo, Hersteller von Industrie-Klebstoffen mit Sitz in Windach bei München, bringt mit dem Photobond PS4140 eine flüssige Alternative auf den Markt. Es handelt sich nach Unternehmensangaben um den weltweit ersten flüssigen PSA (Pressure-Sensitive Adhesive, druckempfindlicher Haftklebstoff) für diesen Anwendungsfall.
Was der Wechsel vom Band zum Flüssigklebstoff bringt
Konventionelle Klebebandlösungen erfordern Zuschnitt. Dabei entsteht Materialverschnitt, der in der Serienfertigung Kosten verursacht. Der flüssige PSA wird dagegen direkt auf das Bauteil dosiert. Die Dosiergeometrie ist frei wählbar. Einen Zuschnitt braucht es nicht.
Der Auftrag erfolgt vollautomatisiert. Geeignete Technologien sind das pneumatische Jet-Ventil, Slot-Die-Coating sowie Sieb- und Schablonendruck. Delo empfiehlt für den automatisierten Einsatz das eigene Jet-Ventil Delo-Dot PN5. Die Integration in bestehende Rolle-zu-Rolle-Prozesse ist laut Hersteller vorgesehen.
Technische Kennwerte im Überblick
Die Aushärtung erfolgt per UV- oder VIS-Licht. Im VIS-Bereich bei 400 nm dauert sie je nach Belichtungsintensität zwischen 5 und 16 Sekunden. Der Energieeintrag ist damit gering. Nach dem Aushärten ist die Oberfläche sofort klebrig, auf Englisch: tacky. Nach dem Fügen unter leichtem Druck ist die Verbindung unmittelbar weiterverarbeitbar. Das verkürzt die Taktzeit in der Linie.
Der Klebstoff erreicht eine Schälfestigkeit von bis zu 0,9 N/mm auf PET/PET. Das ist relevant, weil Brennstoffzellenkomponenten häufig aus Polyethylenterephthalat bestehen. Die Glasübergangstemperatur liegt bei minus 10 Grad Celsius, womit die Verbindung auch bei niedrigen Temperaturen flexibel und stabil bleibt.
Beständigkeit unter Betriebsbedingungen
Brennstoffzellen arbeiten dauerhaft unter hoher Luftfeuchtigkeit. Der Photobond PS4140 nimmt lediglich 0,7 Gewichtsprozent Wasser auf. Das Volumen des ausgehärteten Klebstoffs bleibt damit stabil. Delo hat die mechanische Stabilität des Produkts nach Lagerung in betriebsrelevanten Medien bei typischer Betriebstemperatur bestätigt. Genauere Angaben zu den Medien und Temperaturen macht das Unternehmen in der Produktmitteilung nicht.
Als Einkomponentensystem ist das Produkt zwischen 0 und 25 Grad Celsius lagerstabil. Eine Zweikomponentenmischung entfällt, was die Handhabung in der Produktion vereinfacht.
Bedeutung für die Brennstoffzellenproduktion
Die Skalierung der Brennstoffzellenproduktion steht in Europa auf der Agenda mehrerer Automobilzulieferer und Nutzfahrzeughersteller. Ein Engpass ist die Fertigungsgeschwindigkeit bei Membranbaugruppen. Jeder Prozessschritt, der Zeit kostet oder Ausschuss erzeugt, wirkt sich auf die Stückkosten aus.
Der Wechsel von Klebeband auf flüssigen PSA setzt an zwei Stellen an: Er reduziert Materialverschnitt und ermöglicht kürzere Taktzeiten durch sofortige Weiterverarbeitbarkeit. Für Fertigungsplaner, die Linien für Stack-Komponenten aufbauen oder optimieren, ist das ein konkreter Parameter.
Ob und wie weit das Produkt in laufenden Projekten bereits qualifiziert ist, teilt Delo nicht mit. Für den Serieneinsatz ist eine Qualifikation durch den Abnehmer erforderlich. Das gilt besonders für Anwendungen in der Mobilität, wo Lebensdauer- und Zuverlässigkeitsanforderungen streng definiert sind.
Fazit
Der flüssige PSA von Delo adressiert einen Fertigungsprozess, der bislang auf manuell oder halbautomatisch verarbeitete Klebebänder angewiesen war. Für Produktionsverantwortliche in der Brennstoffzellenbranche steht die Qualifikation im eigenen Prozess im Vordergrund.
