Anwendungs­gebiete der Klebtechnik

Die Klebtechnik gilt heute als die innovative Verbindungstechnologie des 21. Jahrhunderts und die Unternehmen der deutschen Klebstoffindustrie – auch im internationalen Wettbewerbsumfeld – als Technologieführer. Von der Klebtechnik werden wesentliche Beiträge zur Entwicklung innovativer Produkte geleistet und sie bietet der Industrie branchenübergreifend in allen Bereichen die Voraussetzung für die Erschließung neuer, zukunftsorientierter Märkte.
Anfang der 80er Jahre des letzten Jahrtausends arbeiteten in einem öffentlich geförderten Forschungsprojekt erstmals Polymerchemiker aus der Klebstoffindustrie zusammen mit Ingenieuren aus der Automobilindustrie, um erfolgreich ein Verfahren für das Kleben von geölten Blechen in der Automobilfertigung zu entwickeln und prozesssicher einzuführen.

Dieses erfolgreiche interdisziplinäre Zusammenspiel von Chemie und Ingenieurswissenschaften initiierte weitere Projekte, systematische Forschung und Entwicklung. Als Anfang der 90er Jahre ein akkreditiertes Personalqualifizierungssystem für Klebstoffverarbeiter und -hersteller eingeführt wurde, waren alle notwendigen Voraussetzungen geschaffen, die Klebstoffindustrie als innovativen Systempartner auf die Erfolgsspur zu setzen.

Auch kleinen und mittelständischen Unternehmen wird durch Einsatz der Klebtechnik die Möglichkeit gegeben, sich ihrem Wettbewerb durch Schaffung innovativer Produkte zu stellen.

Um die Vorteile der Klebtechnik im Vergleich zu anderen Fügeverfahren erfolgreich nutzen zu können, muss der gesamte Prozess von der Produktplanung über die Qualitätssicherung bis hin zur Mitarbeiterqualifizierung sachgerecht umgesetzt werden. Dies lässt sich allerdings nur erreichen, wenn Forschung und Industrie eng zusammenarbeiten, so dass die Forschungsergebnisse zügig und unmittelbar in die Entwicklung innovativer Produkte und Produktionsprozesse einfließen können.

Der Industrieverband Klebstoffe e.V. hat es sich u.a. zur Aufgabe gemacht, diese Entwicklung zu fördern, um so den Einsatz der Klebtechnik in allen Bereichen zu verstärken. Als Mitglied des Vorstands der DECHEMA-Fachgruppe “Klebtechnik” und des “GAK” (Gemeinschaftsausschuss Kleben) begleitet der Industrieverband Klebstoffe die Koordinierung öffentlich geförderter Forschungsprojekte im Bereich Klebtechnik.

Das Potenzial der Klebstoffindustrie ist weder technologisch noch marktmäßig auch nur annähernd ausgeschöpft. Für die Zukunft sind deutliche Wachstumsopportunitäten zu erkennen – sei es in Richtung wiederlösbare Klebbindungen oder die Übernahme von Funktionen durch Klebstoffe, die bisher von anderen Materialien übernommen wurden.

Das Anwendungsspektrum für Klebstoffe im Bereich Papier- und Verpackung reicht von aromadichten Verpackungen über selbstklebende Briefumschläge bis hin zu manipulationssicheren Medikamentenschachteln, und ebenso breit gefächert ist die Palette unterschiedlicher Klebstoffarten, die in diesem Bereich ihren Einsatz finden.

Die moderne Form von Vertrieb, Selbstbedienung, Fertiggerichten und Tiefkühlkost wäre ohne Klebstoffe zur Herstellung von undurchlässigen Verpackungsmaterialien wie Verbundfolien oder zum hermetischen Verschluss von Verpackungen (z.B. Kaffeeverpackungen) undenkbar. Verbundfolien werden mit kleinsten Mengen von Kaschierklebstoff (ca. 1 g/m²) bei Geschwindigkeiten von bis zu 300 m/min hergestellt. Tief- und hochtemperaturbeständige Klebstoffe ermöglichen die Herstellung von Tiefkühl- und Mikrowellenverpackungen. Dabei versteht es sich von selbst, dass Klebstoffe zur Herstellung von Lebensmittelverpackungen den strengen Vorschriften des Lebensmittelgesetzes genügen.

Zur Herstellung von Etiketten hält die Klebstoffindustrie eine breite Palette unterschiedlicher Klebstoffe mit unterschiedlichen Eigenschaftsprofilen bereit. Dieses Spektrum reicht von “leicht ablösbar” zur Produktion von Haft-Merkzetteln bis hin zu “bombenfest”, beispielsweise zur Herstellung von TÜV-Plaketten. Flaschenetiketten werden heute mit einer Geschwindigkeit von bis zu 80.000 Flaschen pro Stunde aufgeklebt. Die dafür verwendeten Kaseinklebstoffe sind eiswasserbeständig, damit sich die Etiketten bei der Kühlung von Wein-, Sekt- oder Champagnerflaschen nicht ablösen – gleichzeitig aber auch recyclinggerecht, damit Etiketten für Mehrwegflaschen in Reinigungsanlagen leicht und wenig umweltbelastend abgelöst werden können.

Ohne ein Bindemittel wie Klebstoff wäre die Herstellung von Papier und damit die Produktion von Zeitungen und das Binden von Büchern, Katalogen etc. nicht möglich. Briefmarken würden ohne Klebstoffe ebenso wenig haften wie der Verschluss von Briefumschlägen. Klebstoffe dienen somit der Dokumentation und der Weitergabe von Informationen. Dies gilt für den traditionellen Weg (Papier und Tinte) ebenso wie für die moderne Dokumentation und Kommunikation mittels elektronischer Medien – quasi vom Papyrus bis zum PC.

Kleben im Baubereich

Tapeten, Bodenbeläge oder Isolierglasfenster gehören heute zu den selbstverständlichen Annehmlichkeiten unseres täglichen Lebens, die nur durch den Einsatz von Kleb- und Dichtstoffen möglich gemacht werden. Unterschiedliche Bodenbeläge wie z.B. Linoleum, Gummi- und Textilbeläge sowie Fliesen und Parkett haben nicht nur ihre spezifischen Eigenschaften, sondern ebenfalls spezielle Anwendungsbereiche mit unterschiedlichen Anforderungsprofilen. Klebstoffe zur Verlegung dieser Materialien müssen daher auf die jeweiligen Anforderungen zugeschnitten sein.

Tapeten werden in der Regel mit Klebstoffen auf der Basis von Celluloseethern geklebt; für schwerere Tapetenqualitäten bietet die Klebstoffindustrie stärker belastbare Spezialklebstoffe an.

In Gewerbeobjekten, öffentlichen Bauten und speziellen Einrichtungen werden an die Klebstoffe jedoch deutlich höhere Anforderungen gestellt. So werden zum Beispiel Gummibeläge in Flughäfen und Bahnhöfen maschinell nass gereinigt, so dass der Klebstoff nicht nur die immensen Kräfte der Rotationsbürsten der Reinigungsmaschinen auszuhalten hat, sondern er muss ebenfalls dem in die Klebefuge eindringenden Wasser widerstehen. Insbesondere im OP-Bereich von Krankenhäusern oder in Räumen mit EDV-Anlagen ist die elektrische Leitfähigkeit von Belag und Klebstoff eine unbedingte Voraussetzung. In Laboratorien muss der eingesetzte Klebstoff für keramische Beläge chemikalienbeständig sein.

Emissionskontrollierte Verlegewerkstoffe

Neben der mechanischen Beanspruchung, die ein Klebstoff zu bestehen hat, fordern kritische Verbraucher mit Recht verläßliche Aussagen über Raumluftbelastungen. Verlangt werden Baustoffe, die keine flüchtigen, organischen Stoffe (Emissionen) an die Raumluft abgeben und nicht zu Gerüchen führen.

Führende Unternehmen der deutschen Klebstoffindustrie haben deshalb die Gemeinschaft Emissionskontrollierte Verlegewerkstoffe, Klebstoffe und Bauprodukte e.V. (GEV) gegründet. Zweck dieser Initiative ist es, Planern, Verbrauchern und Fachhandwerkern firmenübergreifend und wettbewerbsneutral eine einfache und verlässliche Orientierungshilfe bei der Beurteilung und Auswahl von Verlegewerkstoffen unter Gesichtspunkten des Verbraucher-, Umwelt- und Arbeitsschutzes zu geben.

Das Produkt-Kennzeichnungssystem EMICODE

Verlegewerkstoffe, die mit dem GEV-Zeichen EMICODE EC1 PLUS als “sehr emissionsarm” gekennzeichnet sind, bieten größtmögliche Sicherheit vor Raumluftbelastung. Dem System EMICODE liegen eine exakt definierte Prüfkammeruntersuchung und strenge Einstufungskriterien zugrunde. Sie wurden vom Technischen Beirat der GEV mit fachlicher Unterstützung durch das Umweltinstitut Eurofins, das Teppich Forschungsinstitut (TFI) und die Gemeinschaft umweltfreundlicher Teppichboden (GuT) erarbeitet.

In regelmäßigen Fachtagungen informiert die Technische Kommission Bauklebstoffe über aktuelle Themen und Fragestellungen aus dem Bereich “Klebstoffe in der Fußbodentechnik”.

In der Automobilindustrie ist Kleben zu einer Schlüsseltechnologie geworden, die andere Fügetechnologien mehr und mehr ersetzt. 9 % der gesamten jährlichen Klebstoffproduktion entfallen auf die Fahrzeugbranche. Ein Auto enthält heute rd. 15 – 18 kg Klebstoff. Sowohl Motor- als auch Karosserieteile werden geklebt, und dies aus gutem Grund: geklebte Autos schneiden im Crashtest allgemein besser ab als geschweißte. Dafür gibt es eine einfache Erklärung. Ein Klebstoff verbindet, ohne die Fügeteile zu beeinträchtigen. Durch die Erwärmung durch das Schweißen werden die spezifischen Eigenschaften des Werkstoffes verändert und beim Nieten oder Schrauben werden Löcher gebohrt, die die Fügeteile verletzen und damit schwächen. Beim Kleben hingegen bleiben die Fügeteile unversehrt. Moderne Klebstoffsysteme sind somit zu einem Sicherheitsfaktor in der Automobilindustrie geworden. Auch direkt eingeklebte Front- und Heckscheiben erhöhen die Steifigkeit von Karosserien und erlauben die Konstruktion von Fahrzeugen, die mit niedrigen CW-Werten zu einer erheblichen Energieeinsparung beitragen.

Klebstoffe, z.B. auf der Basis von Polyurethan, halten die Karosserie eines Autos auch bei hohen Geschwindigkeiten und unebenen Straßen sicher zusammen. Selbst Motoren sind bei 5.000 Umdrehungen mit Klebstoff verlässlich verbunden. Da in Motoren extreme Temperaturen entstehen, wurden speziell wärmehärtende Klebstoffe entwickelt, womit z.B. Laufbuchsen in Dieselmotoren geklebt werden. Zur Befestigung von Innenverkleidungen an Autotüren benötigt man Klebstoffe, die unter Druck abbinden. Die Werkstücke können so in rationeller Arbeitsweise erst mit dem Klebstoff beschichtet und später zusammengefügt werden. Beim Pressen wird der Haftklebstoff fest und verbindet Kunststoff sicher mit Metall. Dies spart Zeit und Geld bei der Montage. Die Anwendung von 2-Komponenten-Klebstoffen erlaubt die Klebung von Bodenplatten aus Faserverbundstoff auf Aluminiumkarosserien. Dadurch werden gegenüber herkömmlichen Fügeverfahren 10 % Gewicht eingespart.