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Schmelzklebstoffe und reaktive Schmelzklebstoffe in der Industrie - eine Evolutionsgeschichte

Unauffällig jedoch unverzichtbar. Klebstoffe sind vermutlich so alt wie die Menschheit selbst und seit jeher ein unersetzlicher Bestandteil unseres Alltags. Bereits in der Steinzeit wurde Birkenpech durch Trockendestillation am Holzfeuer hergestellt und als Klebstoff eingesetzt. Archäologen konnten das bei der Ausgrabung eines steinzeitlichen Waffendepots nachweisen.

Heutzutage kommen Klebstoffe in sämtlichen Alltagsgegenständen vor. Wie unsere Alltagsgegenstände sind auch die darin eingesetzten Klebstoffe einer ständigen Evolution ausgesetzt. Diese Evolution wurde in den letzten Jahrzehnten massiv beschleunigt. Viele neue Produkte und Produktionsverfahren haben das Kleben als Verbindungstechnik stark gefördert. Im letzten Jahrhundert konnte der Klebstoffmarkt ein rasantes Wachstum hinlegen. Dabei wurde eine enorme Vielfalt unterschiedlichster Klebstofftypen entwickelt.

Industrieklebstoffe müssen hohe Anforderungen erfüllen

Das Anforderungsprofil eines industriellen Klebstoffs hängt u. a. von den zu verklebenden Materialien ab.  Kunststoffe, Holz und Holzwerkstoffe, Metalle sowie mineralische Werkstoffe werden in unzähligen Anwendungen miteinander verklebt. Je nach Zweck soll eine Klebstoffverbindung bestimmte Eigenschaften haben. Flexibel, starr, wiederablösbar oder dauerhaftfest sind dabei typische Anforderungen. Weiterhin ist eine langlebige Beständigkeit gegen äußere Einflüsse wichtig. Starke Temperaturschwankungen, Chemikalien, Feuchtigkeit, Witterungseinflüsse oder mechanische Lasten können eine Klebstoffverbindung belasten.

Die Anforderungen an den Herstellprozess eines Produktes und die damit verbundene Wirtschaftlichkeit spielen ebenso eine große Rolle. Industrielle Klebstoffsysteme werden häufig durch automatisierte Produktionsverfahren realisiert. Beim späteren Anwender werden sie dann mittels spezieller Aufschmelzgeräte in einen verarbeitungsfähigen Zustand gebracht und über geeignete Fördereinheiten zu den Auftragsaggregaten wie beispielsweise Breitschlitzdüse, Sprühdüse oder Walze transportiert. Die Verarbeitungstechniken in der klebstoffverarbeiteten Industrie sind vielfältig. Das Ziel sind hohe Produktionsgeschwindigkeiten und eine perfekt auf die Anwendung abgestimmte Klebung.

Schmelzklebstoffe und reaktive Schmelzklebstoffe punkten durch eine besonders hohe Individualisierbarkeit

Jede Klebstoffverbindung inkl. dessen Produktionsprozess hat eigene, spezifische Anforderungen. Unzählige Verarbeitungsprozesse realisieren unzählige Fügeverfahren. In der Industrie haben sich Schmelzklebstoffe als besonders anpassungsfähig erwiesen. Im Folgenden werden typische Industriezweige dargestellt in denen Schmelzklebstoffe verarbeitet werden.

Nicht reaktive Schmelzklebstoffe

Nicht reaktive Schmelzklebstoffe basieren auf einem thermoplastischen Basispolymer. Durch Zugabe weiterer Komponenten kann der Klebstoff präzise auf ein gewünschtes Anforderungsprofil hin formuliert werden. Diese Zusatzstoffe sind meistens synthetische Harze, Öle oder Wachse. Zu den nicht reaktiven Schmelzklebstoffen gehören beispielsweise EVA-Schmelzklebstoffe, Polyamid-Schmelzklebstoffe oder Polyolefin-Schmelzklebstoffe.

EVA-Schmelzklebstoffe - Klebstoffe auf Basis von Ethylenvinylacetat

EVA-Schmelzklebstoffe sind in der Industrie weit verbreitet. Grund dafür sind ein besonders gutes Preis-Leistungsverhältnis sowie eine hinreichend gute thermische Stabilität.

EVA-Klebstoffe kommen in folgenden Industriezweigen zum Einsatz:

  • Verpackungsindustrie

  • Buchbindeindustrie

  • Möbelindustrie

Polyamid-Schmelzklebstoffe

Im Gegensatz zu EVA-Klebstoffen können Polyamid-Schmelzklebstoffe deutlich speziellere Anwendungen realisieren. Polyamid-Schmelzklebstoffe sind besonders beständig gegen Chemikalien und halten einem sehr breiten Temperaturspektrum stand. Dieses kann bei entsprechender Formulierung zwischen -40°C und +140°C liegen. Diese Eigenschaften sind für folgende Industriezweige besonders wichtig:

  • Automobilindustrie

  • Filterindustrie

  • Textilindustrie

Reaktive Schmelzklebstoffe

Technisch fortgeschritten und unglaublich anpassungsfähig sind reaktive Schmelzklebstoff-Systeme. Diese bieten einige Vorteile gegenüber nicht reaktiven Klebstoffsystemen. Neben der physikalischen Aushärtung des Hotmelts findet zusätzlich eine chemische Reaktion statt. Diese wird bspw. durch Luftfeuchtigkeit oder UV-Strahlung erzeugt. Der Klebstoff ist nach der chemischen Reaktion nicht mehr aufschmelzbar, was die Qualität der Klebung in vielerlei Hinsicht positiv beeinflusst. Klebstoffverbindungen mit z. B. reaktiven PUR-Hotmelts sind sehr beständig gegen Hitze, Kälte, Feuchtigkeit und mechanische Belastungen. Die hohe Flexibilität in der Klebstoff-Formulierung ermöglicht maßgeschneiderte Klebstoffsysteme, die so besonders hohen Anforderungsprofilen nachkommen.

Typische Einsatzgebiete reaktiver Schmelzklebstoffe sind:

  • Automobilbau
  • Holzverarbeitung
  • Möbelindustrie
  • Buchbinderei
  • Herstellung von Schuhen und Textilien
  • Filterherstellung
  • Elektronikindustrie

Reaktive Polyurethan Schmelzklebstoffe (PUR-Schmelzklebstoffe)

Anwendungen mit reaktiven Polyurethan Klebstoffsystemen sind die Königsdisziplin in der Klebetechnik. In den letzten Jahrzehnten haben sich reaktive Polyurethan Klebstoffsysteme stark entwickelt. Mit dem richtigen Knowhow können Klebstoffverbindungen der höchsten Qualitätsstufe erreicht werden. Solch eine Klebstoffverbindung, hat eine enorme Beständigkeit gegenüber äußeren Einflüssen. Dies sind bspw. stark schwankende Temperaturen, andauernde mechanische Belastungen und die Beständigkeit gegen Chemikalien.

Reaktive PUR-Schmelzklebstoffe ermöglichen extrem feste Klebstoffverbindungen, bei perfekt abgestimmten Produktionsprozessen.

Reaktive Schmelzklebstoffe in Micro-Emission Qualität

Emissionsreduzierte Produkte bestimmen aktuell den Trend auf dem Markt der reaktiven Schmelzklebstoffe. Im Rahmen der REACH-Verordnung hat die europäische Union beschlossen den Umgang mit PUR-Klebstoffen noch sicherer zu machen. Die REACH-Verordnung soll den Schutz der menschlichen Gesundheit und der Umwelt vor den Risiken, die durch Chemikalien entstehen können, verbessern. Weiterhin sorgt ein allgemeines Interesse an schadstoffarmen und umweltfreundlicheren Produkten für eine steigende Nachfrage an emissionsreduzierten PUR-Hotmelts. Hinsichtlich Verklebungsqualität und Verarbeitungseigenschaften bieten emissionsreduzierte Hotmelts identisch gute Eigenschaften. Darüber hinaus bieten sie folgende Vorteile:

  • Umweltfreundliches Herstellungsverfahren

  • Keine Kennzeichnungspflicht mit P- und H-Sätzen

  • Sicheres und einfaches Handling

  • Kostengünstigere Anlagentechnik dank vereinfachter Absauganlagen

  • Identische Verklebungseigenschaften

Biobasierte Schmelzklebstoffe (Hotmelts)

Ebenfalls stark im Trend liegen PUR-Klebstoffsysteme auf Basis nachhaltiger, pflanzlicher Rohstoffe. Wichtig dabei ist, dass die eingesetzten pflanzlichen Rohstoffe nicht für die Produktion von Nahrungsmittel in Frage kommen. Mit biobasierten Schmelzklebstoffen können genau wie bei herkömmlichen PUR-Hotmelts hervorragende Klebeleistungen erwartet werden.

Kleben als Verbindungstechnik der Zukunft

In den letzten Jahrzenten haben Schmelzklebstoffe die Fügetechnik revolutioniert.  Das Kleben gilt nach wie vor als eine sehr zukunftsträchtige Verbindungstechnik, mit entscheidenden Vorteilen gegenüber vielen anderen Fügeverfahren. Eine stets wachsende Vielfalt unterschiedlichster Materialien trifft auf eine enorm anpassungsfähige Klebstofftechnologie. Das Resultat sind perfekt auf die Anwendung abgestimmte Verbindungen, die in einem sehr wirtschaftlichen Produktionsverfahren realisiert werden können.

Generell gilt, ein Klebstoff ist nur so gut wie dessen Verarbeitung. Die perfekte Klebstoffverbindung ist ein enges Zusammenspiel zwischen der Formulierung des Klebstoffs und dessen Verarbeitung beim Anwender. Die Ingenieure von KLEIBERIT haben jahrzehntelange Erfahrung und konnten in den vielfältigen Bereichen industrieller Klebeprozesse für maßgeblich effiziente Lösungen sorgen. Das anwendungsspezifische Knowhow von KLEIBERIT wird weltweit geschätzt. Marktbekannte Hersteller von klebstoffverarbeitenden Maschinen, sowie klebstoffverarbeitende Unternehmen aus den vielfältigsten Branchen profitieren vom umfangreichen Knowhow aus dem Hause KLEIBERIT. Eine Übersicht der industriellen Anwendungen, in denen KLEIBERIT Klebstoffe verarbeitet werden finden Sie hier.

 

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Quellen

www.klebstoff-presse.com/fileadmin/redaktion/ivk/Kuriose_Klebstoff-Fragen.pdf, aufgerufen am 08.07.2021

 

www.welt.de/wissenschaft/article3718912/Zweikomponenten-Kleber-aus-der-Steinzeit.html aufgerufen am 08.07.2021

www.welt.de/wissenschaft/article7698868/Forscher-entdecken-Klebstoff-an-Steinzeitwaffen.html, , aufgerufen am 09.07.2021

de.wikipedia.org/wiki/Schmelzklebstoff, aufgerufen am 09.07.2021

echa.europa.eu/de/regulations/reach/understanding-reach, aufgerufen am 09.07.2021

Möbelfertigung: Ausgabe 3, 2019 – Ligna Spezial. „Sichere Produkte sind in Jedermanns Interesse“

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