Klebstoffformulierungen mit geringer Ausgasung wurden für unbemannte Plattformen entwickelt, bei denen molekulare Verunreinigungen die Optik, Elektronik und Nutzlastintegrität beeinträchtigen können. Diese Materialien werden in UAVs in großer Höhe, vakuumtauglichen Systemen und versiegelten Sensorbaugruppen eingesetzt. Sie minimieren die VOC-Freisetzung und erfüllen die ASTM E595-Grenzwerte für TML und CVCM, um Bildgebungsnutzlasten, Avionik und Verbundstrukturen zu schützen.
Dieser Leitfaden stellt Anbieter von Epoxid-, Silikon-, UV-härtenden und elektrisch leitfähigen Klebstoffen mit geringer Ausgasung vor, die optisches Bonding, Komponentenbefestigung, Wärmemanagement und CTE-tolerante Dämpfung unterstützen.
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Elektronikbeschichtungen, Montageklebstoffe und Materialien für konforme Beschichtungsmaskierungen
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Einführung in ausgasungsarme Klebstoffe
Ausgasungsarme Klebstoffe sind eine wichtige Komponente für unbemannte Luftfahrzeuge (UAVs) in großer Höhe, unbemannte Systeme, die im Vakuum betrieben werden, oder Plattformen, die mit hochempfindlichen Nutzlasten ausgestattet sind. Diese Klebstoffe wurden entwickelt, um die Freisetzung von flüchtigen organischen Verbindungen (VOCs) und kondensierbaren Stoffen zu minimieren, die empfindliche Elektronik und Optik beeinträchtigen können.
Der Hauptgrund für die Spezifizierung von Materialien mit geringer Ausgasung ist die Vermeidung molekularer Verunreinigungen. In der Luft- und Raumfahrt sowie in der Verteidigungstechnik gelten zwei Messgrößen und eine Standardregel für diese Spezifikation:
Damit ein Material für die meisten Anwendungen mit hoher Zuverlässigkeit als „ausgasungsarm“ oder „NASA-zugelassen“ gilt, muss es in der Regel die Prüfnorm ASTM E595 erfüllen, die folgende Anforderungen stellt: TML ≤ 1,0 % und CVCM ≤ 0,10 %.
Entwickler sollten das ASTM E595-Zertifikat vom Klebstoffhersteller anfordern. Für anspruchsvolle optische Systeme erfordern einige Plattformen einen CVCM von nur 0,05 % oder besser.
Ausgasungsarmer Klebstoff von Dymax, der 9801.
Die Materialauswahl wird durch die Empfindlichkeit der Komponente, das thermische Profil und die strukturellen Anforderungen bestimmt.
Bei elektrooptischen/infraroten (EO/IR) Nutzlasten, Hyperspektralkameras und Laser-Entfernungsmessern beeinträchtigt Verunreinigung unmittelbar die Leistung. Optische Klebstoffe müssen die radiometrische Genauigkeit und Fokusstabilität aufrechterhalten, indem sie die Bildung von Molekülfilmen auf Linsen oder Detektorarrays verhindern. Außerdem müssen sie die thermische Ausdehnungsdifferenz zwischen Metallen, Glas und Verbundgehäusen ausgleichen.
UV-härtende Klebstoffe mit geringer Ausgasung werden aufgrund ihrer schnellen Aushärtungszeiten und ihrer Fähigkeit, als Klebstoffe mit niedriger Viskosität formuliert zu werden, die ohne übermäßige Wärme in enge Spalten eindringen, für die schnelle Verklebung von Linsen, Glasfasern und Prismen bevorzugt. Silikonklebstoffe mit geringer Ausgasung werden für die flexible Dämpfung und Zugentlastung um Detektorarrays herum verwendet, um den Unterschied im Wärmeausdehnungskoeffizienten (CTE) auszugleichen.
Klebstoffe sind unerlässlich, um Komponenten gegen die starken Vibrationen und Temperaturwechsel zu sichern, denen Hochleistungs-UAVs und -UGVs ausgesetzt sind, und sie müssen eine vorhersagbare Dimensionsstabilität sowie stabile elektrische und thermische Eigenschaften bieten.
Epoxidklebstoffe mit geringer Ausgasung (ein- und zweikomponentig) sind das Arbeitspferd für die Befestigung von Komponenten, Unterfüllungen und die Befestigung von Kühlkörpern und bieten eine hervorragende mechanische Festigkeit und Stabilität der Glasübergangstemperatur (Tg). Elektrisch leitfähige Klebstoffe mit geringer Ausgasung (in der Regel silbergefüllte Epoxidharze) sind entscheidend für die Herstellung einer durchgehenden EMI-Abschirmung und die Erdung empfindlicher Sensoren und dienen häufig als zuverlässige Alternative zum herkömmlichen Löten in empfindlichen Baugruppen.
Während Verunreinigungen innerhalb des Strukturlaminats weniger häufig vorkommen, müssen die Klebefugen in der Nähe von Avionikräumen oder inneren Hohlräumen den Ausgasungsstandards entsprechen. Sie müssen eine hohe mechanische Festigkeit, Ermüdungsbeständigkeit und minimale Freisetzung flüchtiger Stoffe in benachbarte Nutzlasträume gewährleisten.
Zweikomponentige Epoxidklebstoffe mit geringer Ausgasung bieten die hohe Haftfestigkeit und Haltbarkeit, die für Verbundwerkstoff-Flugzeugzellen, Radome und Steuerflächen erforderlich sind. Ihre minimale Freisetzung flüchtiger Stoffe schützt die empfindliche Elektronik, die in oder in der Nähe dieser Strukturen integriert ist.
| Klebstofftyp | Hauptvorteil | Typische Anwendung in UxS | Wichtige Überlegungen |
| Epoxidharz (geringe Ausgasung) | Höchste mechanische Festigkeit, chemische Beständigkeit, hohe Tg. | Strukturelle Verbindungen, Befestigung von Bauteilen, Verbinden von Kühlkörpern. | Erfordert Wärmeaushärtung (thermische Belastung); vollständige Aushärtung sicherstellen, um TML/CVCM zu erfüllen. |
| UV-Aushärtung (geringe Ausgasung) | Sehr schnelle Aushärtungsgeschwindigkeit, geringe Schrumpfung, präzise Dosierung. | Optisches Verkleben, Drahtbefestigung, vorübergehende Befestigung. | Begrenzte Aushärtungstiefe; für schattige Bereiche muss eine doppelte Aushärtung oder thermische Nachhärtung verwendet werden. |
| Silikon (geringe Ausgasung) | Flexibilität, großer Temperaturbereich, Stoß-/Vibrationsdämpfung. | Ausgleich von CTE-Unterschieden, Sensorverguss/Verkapselung. | Muss so formuliert sein, dass die Siloxanmigration (eine häufige optische Verunreinigung) minimiert wird. |
| Elektrisch leitfähig | Elektrische Erdung und Durchgängigkeit (EMI/RFI-Abschirmung). | Montage von HF-Komponenten, Erdungsflächenverbindungen. | Aufrechterhaltung einer stabilen Leitfähigkeit unter thermischer Belastung und Feuchtigkeit. |
| Klebeband/Klebebahn | Saubere Anwendung, gleichmäßige Dicke, Nachbearbeitbarkeit. | Befestigung von Kabelbäumen, thermische Schnittstellenschichten. | Wählen Sie Polyimid oder spezielle Acryl-/Silikonvarianten für geringe Ausgasungseigenschaften. |
Bei der Auswahl eines Silikonklebstoffs mit geringer Ausgasung ist Vorsicht geboten. Standard-Allzwecksilikone sind dafür bekannt, dass sie Siloxanmoleküle freisetzen, die leicht kondensieren und Optiken und empfindliche elektronische Kontakte beschädigen können. Geben Sie immer Folgendes an:
Durch die strikte Anwendung der Norm ASTM E595 und die Auswahl von Chemikalien, die für eine minimale Freisetzung flüchtiger Stoffe optimiert sind, stellen Ingenieure sicher, dass unbemannte Systeme auch in den anspruchsvollsten Hochvakuum- und Hochtemperaturumgebungen ihre maximale Leistung beibehalten.
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