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Kleben ist heutzutage neben dem Schweißen, Schrauben oder Löten eine der wichtigsten Fügetechniken der Industrie, um Werkstoffe miteinander zu verbinden. Dies hat sich vor allem in der Metallverarbeitung durchgesetzt. Doch Klebeverbindungen eignen sich nicht nur für das Fügen von Metallen, sondern können ebenfalls bei der Produktion von Kunststoff-Komponenten und Produkten eingesetzt werden. Kunststoff kleben bietet in der industriellen Produktion zahlreiche Vorteile.

Aspekte eines sicheren Klebeprozesses

Neben der Verwendung des geeigneten Klebstoffes, spielt beim Klebeprozess eine durchdachte Planung von Anfang bis Ende eine wichtige Rolle. So können Anwendungsfehler und somit eine schlechte Verklebung verhindert werden. Kunststoff kleben wird zu einer effektiven Alternative zum Schrauben.

Konstruktion der Werkstoffteile

Eine gute Vorbereitung beginnt bereits bei der Konstruktion der Werkstoffe. Die Komponenten sollten „klebegerecht“ konstruiert sein. Das bedeutet beispielsweise, dass eine vollständige Benetzung der Kontaktflächen möglich ist. Dies ist wichtig, da die sogenannten Adhäsionskräfte, also die Haftkräfte zwischen Material und Kleber, mit weniger als einem Nanometer nur eine sehr geringe Reichweite aufweisen. Für eine haltbare Klebeverbindung muss eine optimale Verteilung des Klebstoffes auf dem Material unter Berücksichtigung der Benetzbarkeit gewährleistet werden

Zudem sollte die Kontaktfläche zwischen den zu verbindenden Teilen möglichst groß sein, um punktuelle Belastungen zu vermeiden. So wirken normalerweise auf eine Klebefuge äußere Kräfte, wie Zug- oder Druckbelastungen, die zu Spannungen führen können. Diese Spannungen können durch eine möglichst große Kontaktfläche gleichmäßig verteilt werden

Die Wahl des Kunststoffes hat ebenfalls aus Wirkung auf den Klebeprozess. Der Werkstoff darf keine Weichmacher enthalten. Dies können den Klebeprozess von vorn herein behindern oder über die Zeit ausdünsten und die Verklebung mit der Zeit lösen können.

Exkurs: Benetzbarkeit und Oberflächenenergie

Die Benetzbarkeit wird über die sogenannte Oberflächenenergie beschrieben, wobei Kunststoffe mit hoher Oberflächenenergie, wie Polyvinylchlorid (PVC), grundsätzlich einfacher zu benetzen sind. Als Kunststoffe mit niederenergetischen Oberflächen gelten beispielsweise Polypropylen (PP), Polytetrafluorethylen (PTFE) oder Polyethylen (PE).

Kunststoff kleben: die Oberflächenbehandlung

Beim industriellen Verkleben gehört die Oberflächenbehandlung vor dem eigentlichen Kleben zu einem der wichtigsten Punkte. Denn Schmutzpartikel auf der Oberfläche können die Benetzung und damit den gesamten Klebeprozess beeinträchtigen. Daher ist die gründliche Reinigung von Staubanhaftungen der erste Schritt für eine haltbare Verklebung.

Fürs Kunststoff kleben gilt es daher, Ölen, Schmier- oder anderen Trennmitteln, die beispielsweise aus dem Herstellungsprozess des Kunststoffs stammen können, gründlich zu entfernen. Dabei kommen unterschiedliche Verfahren zum Einsatz. So werden beispielsweise niedrigsiedende, organische Lösungsmittel, wie Aceton oder Alkohole eingesetzt, die leicht abgelüftet werden können. Zu den effektivsten und daher am häufigsten eingesetzten Verfahren gehören jedoch das Plasma- oder Corona-Verfahren sowie das Beflammen. Diese sind aus arbeitshygienisch Sicht deutlich unkritischer als der Umgang mit.

Zu weiteren Formen der Oberflächenbehandlung gehört die Nutzung sogenannte Primer oder Haftvermittler. Unmittelbar vor der Verklebung aufgebracht bilden diese eine Brücke zwischen der Oberfläche des Kunststoffs und dem Kleber. Bei der Nutzung chemisch wirkende Primer hingegen, wird die Oberflächenstruktur so verändert, dass sie von den Klebern vollständig benetzt werden können.

Schließlich kann durch mechanisches Aufrauen die Oberfläche vergrößert werden, was zu einer besseren Anhaftung des Klebstoffes führt.

Kunststoff kleben: Der richtige Kleber ist das A & O

Beim Kleben von Kunststoffen ist der richtige Kleber von immenser Bedeutung. Anders als beim industrielle Verkleben von Metallen, das mit nur einigen wenigen Klebstofftypen auskommt, erfordert das Verbinden von Kunststoffen miteinander wie auch das Verkleben von Kunststoffen mit Metallen spezielle, hierfür geeignete Kleber. Dabei ist oft der stärkste Klebstoff nicht unbedingt der beste für Kunststoffe. Es gibt eine Vielzahl von Faktoren, die bei der Auswahl des besten Kunststoffklebers zu berücksichtigen sind.

Dies liegt vor allem an der außerordentlich große chemische Vielfalt der Kunststoffe samt der daraus resultierenden, sehr unterschiedlichen physikalisch-chemischen Oberflächeneigenschaften. Um zu bestimmen, welcher Klebstoff für Kunststoff die höchste Haftfestigkeit aufweist, ist es oft notwendig, die genaue Beschaffenheit des Kunststoffs zu kennen – die Art sowie die Oberflächenbeschaffenheit. Zur Art des Kunststoffs gehören seine Benetzbarkeit und Oberflächenenergie. Diese bestimmen, welcher Kunststoffkleber eingesetzt werden kann.

Weiteren Anforderungen für einen Kleber für Kunststoff beinhalten:

das Einsatzgebiet
Beständigkeit der Klebestelle gegenüber äußeren Einflüssen wie Temperatur und Feuchtigkeit sowie gegenüber Lösungsmitteln und Chemikalien
bestimmten physikalischen Qualitätsparametern wie Härte, Beständigkeit bei mechanischer Belastung oder auch Elastizität

Für die meisten Kunststoffverklebungen können Cyanacrylatklebstoffe, UV-härtende Klebstoffe, MMAs sowie einige Epoxid- und Strukturklebstoffe verwendet werden.