Fallbeispiel: Gerätegehäuse seismologische Messungen

Spezielles Gerätegehäuse für seismologische Messungen

Die Aufgabe: Edelstahl, Messing und Aluminium miteinander kleben

Hier berichten wir über die Herstellung von speziellen seismologischen Messgeräten. Diese unterliegen bei der Nutzung extremen klimatischen Umgebungsbedingungen. Eine Kleb-technische Herausforderung unter Verwendung mehrerer unterschiedlicher metallischer Werkstoffe. Die Materialien Edelstahl, Messing und Aluminium müssen miteinander und in Kombination zueinander geklebt werden. Die Klebflächen sind konstruktiv relativ gering bemessen (z. B. 1,3 mm breit und bis zu 600 mm lang, sowie viele punktförmige Flächen im Ø ca. 5 mm). Die einzelnen Gerätegehäuse bestehen aus einer Rahmenkonstruktion aus Edelstahlprofilen mit Eckwinkelverbindungsteilen, die eingeklebt werden. Die Gehäuseverkleidungen bestehen aus 3 mm dicken, strukturell verformten Aluminiumplatten, einseitig Pulverlack beschichtet. Die nicht beschichteten Flächen werden Kleb-technisch mit der Edelstahlkonstruktion verbunden. Diese Klebung muss zudem auch eine abdichtende Funktion übernehmen. Die innenliegenden Gerätehalter zur Aufnahme von weiteren Messinstrumenten bestehen aus gefrästen Messingteilen.

Das Lastenheft umfasste neben der dauerhaften Klebfestigkeit über viele Jahre eine klimatische Beständigkeit. Da diese Geräte, zur Überwachung von Vulkanaktivitäten, weltweit in Außenbereichen mit wechselnden klimatischen Bedingungen stehen, muss die Klebung in Temperaturbereichen von -40 °Cbis +100 °C, stundenweise sogar bis +140 °C standhalten. Einflüsse wie Regen, Schnee und Eis sowie Sand und Stäube bis hin zu Stürmen, wirken in unterschiedlicher Intensität auf diese Klebung ein. Aus dem Erdinneren austretende Gase wirken als weitere Belastung auf diese Klebung. Diese treten in unterschiedlichen Konzentrationen auf. Die Einwirkung dieser Gase erfordert eine hohe Chemikalienbeständigkeit des Klebstoffes. Häufig kondensieren diese Gase auf der Gehäuseoberfläche und den Klebstoffraupen. Eine Schädigung der Klebung darf hierdurch nicht erfolgen.

Anwendungsbreite unserer 2-K Epoxidharzklebstoffe:

Die Klebung: 2-K Epoxidharzklebstoff (EP) und 1-K Kontaktklebstoff

Der Hersteller dieser Messgeräte hat etwa ein Jahr lang verschiedene Klebstoffe hinsichtlich der o. g. Anforderungen getestet und nach Abschluss der intensiven Testreihen den Zwei-Komponenten-Klebstoff  zum Einsatz freigegeben.

Die Verarbeitung dieses Klebstoffes erfolgt aus Doppelkammerkartuschen mit statischem Mischrohr und geeigneter Auspresspistole. Die große Bedarfsmenge ermöglichte bei dieser Anwendung den Einsatz von kostengünstigen 420 ml Kartuschen. Die Pistolen wurden an sogenannten Balancern aufgehängt, um den Werkern die Arbeit zu erleichtern. An einigen Arbeitsplätzen mit kleineren Klebstellen erfolgte die Klebung aus kleinen handlichen 50 ml Doppelkartuschen, ebenfalls unter Einsatz von Mischrohren und pneumatischen Auspresspistolen. Durch die Verwendung dieser Kartuschen mit statischen Mischrohren war es möglich, hier eine exakte und saubere Verarbeitung zu realisieren. Die Applikation des gemischten Klebstoffes, mittels Mischrohr in Raupen-Form von 1 bis 3 mm Durchmesser (je nach gewählter Düsenöffnung) erlaubte ein zügiges sauberes Arbeiten.

Zur Vorbehandlung der Klebflächen wurde eine sorgfältige Reinigung durchgeführt. Alle Klebflächen müssen frei von Fetten, Ölen und anderen trennenden Substanzen sein. Der Reiniger technicoll® 9901, ein spezielles Lösungsmittelgemisch zur Reinigung von metallischen Oberflächen, wurde hier aus anwendungsfreundlichen Spraydosen verwendet. Die Klebflächen wurden besprüht und im Einmal Verfahren mittels Zelltücher abgewischt. Bei den sehr kleinen Klebflächen der Geräteaufnahmen aus Messing, erfolgte zusätzlich ein Anschleifen der Oberflächen mittels Schleifpapier in Körnung 180. Mit diesem Anschleifen erzielt man eine Vergrößerung der Klebfläche auf diesen Teilen und entfernt gleichzeitig die vorhandene Oxidschicht.

Dieser pastöse Klebstoff mit einer Viskosität von ca. 180.000 mPas und einer Topfzeit von ca. 120 Minuten bei +20 °C, benötigt eine entsprechend lange Aushärtezeit von mehr als acht Stunden bei Raumtemperatur. Die geklebten Teile wurden gut fixiert in bereitgestellte fahrbare Regale, bis zur weiteren Verarbeitung, gelagert.

Die Ausstattung dieser Apparate mit der jeweiligen Messtechnik, erfolgt über eine Revisionsöffnung, welche über eine Schraubverbindungen zugängig ist. Speziell geformte Gummidichtungen sind in den Öffnungsbereich der Revisionsklappe eingeklebt. Diese Klebung erfolgt mit dem hoch wärmefesten Kontaktklebstoff.technicoll® 9101 Somit sind die elektronischen Messeinheiten in diesen Gehäusen vor Witterungseinflüssen geschützt.