„Schwierige“ Kunststoffe zuverlässig verbinden

Die Kunststoffe Polyethylen (PE), Polypropylen (PP) und Polyoxymethylen (POM) sind die am häufigsten verwendeten Kunststoffe in der Industrie und im Gewerbe. Bei diesen teilkristallinen Thermoplasten handelt es sich um gesättigte Kohlenwasserstoffe, die sich bei Energiezufuhr verflüssigen und verformen lassen. Thermoplaste sind sehr leicht und robust und besitzen eine hohe Festigkeit und Steifigkeit und werden unter anderem für Lebensmittelverpackungen, medizinische Einwegmaterialien, Spritzgussteile, Behälter, Dichtungen, Getriebeteile, Rohre oder Fasern eingesetzt. Polyolefine wie PE und PP sind wegen ihrer besonderen und speziellen Eigenarten sehr beliebt. Sie sind robust und meist günstig in der Herstellung. Die meist anzutreffenden Typen sind PP sowie PE / LDPE / HDPE und POM. Das Kleben von PE, PP und POM stellt jedoch aufgrund der niedrigen Oberflächenenergie und der damit verbundenen schlechten Benetzbarkeit dieser Materialien eine besondere Herausforderung dar – es stellt sich die Frage: Wie klebt man Polyethylen (PE), Polypropylen (PP) und POM? Für das Kleben dieser Kunststoffe kommen individuell nach Anforderung unterschiedliche Klebstofftechnologien zum Einsatz, die es ermöglichen, die gestellten klebtechnischen Anforderungen dieser Polyolefine zu erfüllen und sie trotz ihrer geringen Oberflächenenergie klebtechnisch zu verbinden. Aufwendige und kostenintensive physikalische Oberflächenaktivierungstechnologien wie Plasma- oder Coronasysteme sind mit modernen Klebstoffen nicht notwendig und sparen dem Anwender beim Kleben von PE, PP oder POM Zeit, Kosten und Ressourcen. Auch ein weiterer Arbeitsschritt durch die Verwendung eines Primers ist bei Hightech-Klebstoffen in der Regel nicht notwendig.

Sämtliche Klebstoffe für Kunststoff sind in ihrer Formulierung exakt auf die jeweiligen Einsatz- und Anwendungsbereiche abgestimmt. Ob für Montage- oder Reparaturverklebungen, für klein- oder großflächige Verklebungen im indirekten Kontakt mit Lebensmitteln – mit den neuen Formulierungen moderner Klebstoffe ist das Kleben von schwierig zu verklebenden Substraten wie PE, PP und POM noch nie so einfach, produktiv, prozesssicher und qualitativ hochwertig wie jetzt. Professionelle Anwender finden aktuell leistungsfähige Klebstoffsortimente für das Verkleben von Kunststoffteilen in verschiedensten Anwendungen der Produktions- und Prozessindustrie – einige Anwendungsbeispiele aus der Praxis sind in den nachfolgenden Kapiteln aufgeführt. Polyolefine sind aufgrund ihres Preises und der außergewöhnlichen Beständigkeit gegen Medien wie Säuren und Basen sowie thermischen Eigenschaften ein beliebter Kunststoff. Diese Eigenschaften bewirken, dass Polyolefine (Vergleich PE, PP) ohne Vorbehandlung nur sehr schwer bis nicht zu kleben sind. Für die Umverpackung von vielen Nahrungsmittelverpackungen wird ein Klebstoff benötigt, der die PE und Pappbestandteile miteinander klebt. Der Klebstoff muss wegen der unebenen Oberfläche fugenfüllend sein und sehr schnell härten. Aufgrund von Prozess- und Verarbeitungsgeschwindigkeiten kommt eine aufwendige Vorbehandlung des Materials nicht infrage. Die Erfordernisse der schnellen Aushärtung und damit kurzen Taktzeiten erfüllt nur ein Schmelzklebstoff. Speziell für Polyolefine hat das Unternehmen Ruderer Technicoll 9310 entwickelt. Dieser Klebstoff fügt die Materialien PE miteinander und PE mit Pappe hervorragend, ohne dass eine Vorbehandlung der Oberfläche notwendig ist. Zudem entspricht das Produkt der FDA-Richtlinie 21 CFR §175.105 für die Umverpackung von Lebensmitteln. Die einfache Anwendung des Klebstoffs wie auch der Verzicht auf eine Vorbehandlung der Oberfläche sind bei der Verklebung von Lebensmittelverpackungen ausschlaggebend. Auch in der Filterindustrie spielt der hochwirksame Schmelzklebstoff Technicoll 9310 ebenfalls eine zentrale Rolle, wo PE und/oder PP mit Filtermaterial (Textil) dauerhaft geklebt werden müssen. Für großflächige, dauerklebrige Kaschierungen von PE- und PP-Folien und -Platten wurde der Haftklebstoff Technicoll 9221 entwickelt.

Arbeits- und Sicherheitsschuhe werden auf dem Bau, in der Logistik, in der Werkstatt, der Produktion oder auch in der Montage in der Industrie eingesetzt. Auch an Sonderschuhe, wie sie im Militär, bei Polizei und Feuerwehr eingesetzt werden, werden höchste Anforderungen gestellt. Alle Schuhe haben die Aufgabe, den Fuß zu schützen. Je nach Anwendungsgebiet liegt die Bequemlichkeit, die Festigkeit, die Dauerbelastbarkeit oder die Temperaturbeständigkeit im Fokus. Um die Sicherheit von Arbeitern in Gefährdungsbereichen zu erhöhen, werden die Sicherheitsschuhe kontinuierlich weiterentwickelt. In diesem Fall ist das Augenmerk nicht ausschließlich auf die Gefahr von oben, sondern auf den Schutz nach unten gerichtet. Um Schnitte durch beispielsweise Metalle oder Glas zu verhindern, wird zwischen Schuh und Sohle eine Metallschicht eingebracht. Auch die Ableitfähigkeit ist bei Sicherheitsschuhen wichtig. Vor allem in Bereichen, in denen statische Aufladung zur Gefahr werden kann. Die Anforderungen an die Verklebung sind hierbei sehr groß, denn die Beweglichkeit des Schuhs muss erhalten bleiben. Gleichzeitig muss die Klebschicht innerhalb der Lebensdauer des Schuhs die Ableitfähigkeit gewährleisten und eine sehr gute Beständigkeit gegen Feuchtigkeit aufweisen.

Die hohen Anforderungen an einen Klebstoff lassen nur einen lösemittelbasierten 1K-Kontaktklebstoff auf Basis Polychloropren (CR) zu. Dieser weist eine sehr gute Haftung zu Metallen und Gummi wie auch zu Leder beziehungsweise Textilien auf. Polychloroprenklebstoffe, auch Neopren-Klebstoffe genannt, verfügen über eine sehr hohe Dehnfähigkeit. Diese kann etwa mit dem Klebstoff Technicoll 8053 ebenfalls erreicht werden. Polychloroprene haften im Allgemeinen sehr gut auf Gummi (NBR, SBR, SBS) und blanken Metallen, selbst Buntmetallen wie Kupfer, Messing oder Bronze. Ebenfalls ist die Haftung zu Textilien und Leder sowie Holz sehr gut. Wenn die Polychloroprene mit einem Vernetzer versehen werden, ist die Langzeithaftung auf Leder und sogar Kunstleder deutlich besser. Denn dadurch können Fette aus dem Leder oder Weichmacher aus dem Kunstleder vom Klebstoff aufgenommen werden, ohne dass dieser die Klebkraft verliert. Ein weiterer Vorteil dieser Klebstoffgruppe ist die sofortige Handlings-Festigkeit nach dem Fügen, sodass die Taktzeit in der Produktion deutlich verkürzt werden kann. Je nach Art des Sicherheitsschuhs variiert die Anzahl der Prozessschritte. Der Vorteil der Kontaktklebstoffe ist die sofortige Festigkeit. Die Ablüftezeit ist je nach Polychloropren-Kontaktklebstoff-Typ unterschiedlich und kann von 1 bis 3 min. bis zu 20 min. reichen. Interessanter als die Zeit, in der die Lösemittel ablüften müssen, bevor gefügt werden kann, ist die Kontaktklebezeit. Dies ist die Zeit, innerhalb der die mit Klebstoff beschichteten Substrate passgenau gefügt werden müssen. Vor allem in der Herstellung von Sicherheitsschuhen hat sich eine lange Kontaktklebezeit bewährt, da so mehrere Komponenten wie EVA- oder PUR-Sohle mit der Metallsohle und Gummilaufsohle zusammen in einem Schritt gefügt werden können. Nach dem Fügen wird ein kurzer, hoher Druck benötigt, um die sofortige Anfangsfestigkeit zu erzielen.

Das Kleben von Kunststoff in der kunststoffverarbeitenden Industrie erfordert hochwertige Industrieklebstoffe, die so hergestellt sind, dass sie thermische Spannungen ausgleichen und sich den physikalischen und mechanischen Eigenschaften ihrer Werkstoffe komplett anpassen. Sie brauchen eine beschleunigte Aushärtung, extreme Klebekraft und hohe Widerstandskraft, etwa gegenüber Witterungseinflüssen, Temperaturschwankungen, Stößen, Schall und Vibrationen. Unabhängig davon, ob es sich dabei um klein- oder großflächige Verklebungen handelt. Die Klebestellen müssen zudem so konstruktiv gestaltet sein, dass weder zu geringe noch überdimensionierte Klebespalten entstehen. Um all diese Herausforderungen mit der jeweils besten Klebstofflösung zu erfüllen, bietet Ruderer Klebetechnik Anwendern ein breites Sortiment an Klebstoffen aus der Industrie und unterstützt individuell mit Klebeversuchen bei komplexen Projekten. Zur Klebung von PE, PP und POM miteinander sowie mit anderen Werkstoffen wie verstärkte Kunststoffe wie CFK, GFK, Metalle, Holz oder lackierte Materialien stellt das Unternehmen Anwendern aus der Produktionsindustrie und Prozessautomatisierung eine Reihe von Spezialklebstoffen zur Verfügung, die hochfeste Strukturklebungen garantieren. Die unter der hauseigenen Marke Technicoll entwickelten Produkte basieren auf der 2K-Technologie, auf lösemittelhaltigen Kontaktklebstoffen sowie Hotmeltsystemen.

Quelle: Ruderer Klebetechnik