Fallbeispiel PP Spritzgussteil 2K Klebstoff technicoll 9410

PP kleben - Spritzgussteile aus Polypropylen (PP) mit 2-K Kleber miteinander kleben

Die Aufgabe: Kunststoffgehäuse aus PP kleben (Plastik kleben)

Bei einem neuen Modell eines Rasenmäher-Roboters, musste spritzgusstechnisch bedingt, ein Gehäuseteil aus Polypropylen (PP) in zwei getrennten Hälften hergestellt werden. Diese Gehäusehälften lassen sich nur mittels Klebstoff kraftschlüssig verbinden. Somit ist hier die Klebtechnik ein wichtiger Bestandteil in der Konstruktion. Jedoch ist der Kunststoff Polypropylen, kurz PP genannt, schlecht zu kleben. Konstrukteure und Klebstoffspezialisten haben hier im frühen Planungsstadium eng zusammen gearbeitet.

Die Klebung: Mit 2-Komponenten-Klebstoff den Kunststoff PP ohne Vorbehandlung kleben (ohne Primer)

Polypropylen (PP), sowie die Kunststoffe Polyethylen (PE, HDPE, LDPE) gehören zur Gruppe der Polyolefine. Diese verfügen über eine niederenergetische Oberfläche. Derartige Kunststoffe sind schlecht zu kleben. PP kleben und PE kleben sind immer wieder eine Herausforderung in der Klebetechnik. Bei den genannten Werkstoffen kommen völlig andere Klebsysteme als bei hochenergetischen Oberflächen, wie z. B. bei Metallen, zum Einsatz. Diese Art von Oberflächenzustand lässt sich für den Laien dadurch erkennen, dass sich z. B. ein Wassertropfen nicht ausbreitet, sondern kugelartig rund bleibt. Natürlich gibt es hierfür auch professionellere Prüfmethoden, wie Testtinte u. a. Verfahren. Für derartige Kunststoffe wurden aufwändige Vorbehandlungssysteme, wie Flamm-, Corona- und Plasmavorbehandlungen entwickelt. Diese lassen sich in der Praxis oft nicht wirtschaftlich durchführen. Im vorliegenden Fall wurde eine Klebung ohne technische Vorbehandlung gefordert.

Zur Herstellung von thermoplastischen Spritzgussteilen stehen viele unterschiedliche Kunststoffe zur Verfügung. All diese Materialien bieten verschiedene Nutzungseigenschaften. Polypropylen kombiniert z. B. eine hohe mechanische Festigkeit (gute Schlag- und Stoßfestigkeit) mit sehr guter Beständigkeit gegen chemische Medien (wie nicht oxidierende Säuren und Laugen) und versprödet bei höheren Temperatur nicht. Diese Eigenschaften waren bei der Auswahl des Kunststoffes ausschlaggebend.

In enger Zusammenarbeit zwischen der Konstruktionsabteilung des Kunststoffbetriebes und den Anwendungsberatern des Klebstofflieferanten, konnte die Geometrie optimiert werden. Die Steckverbindung (Nut und Federtechnik) erfüllt die idealen konstruktiven Voraussetzungen um hier eine dauerhafte Klebverbindung zu realisieren. Sehr wichtig ist zudem, dass die Klebflächen absolut sauber sind, dies heißt, frei von Trennmitteln, Ölen und Fetten sowie losen Stäuben. Unmittelbar vor Ausführung der Klebung erfolgt eine Reinigung mit Hilfe des lösemittelhaltigen Kunststoffreinigers technicoll® 9902 und Reinigungsfilzen im Einmal-Verfahren, d. h. kein hin und her wischen.

Die Auswahl an geeigneten Klebstoffen ist bei Polyolefinen sehr gering. Für diese konstruktiven Klebungen von PP miteinander, kommt die spezielle Formulierung technicoll® 9410-1 zum Einsatz. Hierbei handelt es sich um einen Zweikomponenten Klebstoff auf Rohstoffbasis Acrylat, im Mischungsverhältnis 100:100 Volumenteilen. Die Verarbeitung wird mit geeigneter 2-K Auspresspistole (z. B. technicoll® 50) und statischem Mischrohr 916225 durchgeführt.

Hierbei handelt es sich um einen lösungsmittelfreien, Fugen füllenden 2-K Kleber mit einer kurzen Topfzeit bzw. Verarbeitungszeit von nur 4 Minuten und der damit verbundenen raschen Härtezeit. Mittels aufgesteckter Mischdüse wird die benötigte Menge in die vorbereitete Klebe-Nut exakt dosiert und eingebracht. Die Nut und Federverbindung der Kunststoffschalen wird unmittelbar nach dem Klebstoffauftrag gefügt. Schon nach ca. 40 Minuten bei Raumtemperatur ist eine ausreichend hohe Anfangsfestigkeit erreicht, so dass die frisch geklebten Gehäuseteile dem nächsten Fertigungsschritt zugeführt werden können. Die Fuge wird optimal ausgefüllt und nach endgültiger Aushärtung liegt hier ein hochfestes, beständiges, geklebtes Gehäuse vor. Die Klebung ermöglicht eine so dichte Fuge, dass der Rasenmäher-Roboter einer üblichen Bewitterung, z. B. Regen ausgesetzt werden kann.

Vor Markteinführung wurden mit einigen Geräten der Nullserie, ausgiebige Eignungsprüfungen, gemäß Lastenheft, durchgeführt. Der Einsatzbereich dieser Rasenmäher-Roboter unterliegt weltweit unterschiedlichsten Witterungs- und Klimabedingungen. Die mechanischen Belastungen, die auf solche Geräte zudem einwirken, sind ebenfalls hart und vielfältig.

Das Fazit: Auch PP und PE lassen sich dauerhaft und sicher kleben

Hier zeigt sich, auch schwierig zu klebende Kunststoffe wie PP und PE lassen sich bei Kleb-gerechter Konstruktion auch ohne aufwändige technische Vorbehandlung wirtschaftlich, sicher und dauerhaft kleben. Die landläufige Aussage, Plastik kleben ist schwierig, ist nicht falsch, jedoch mit ausreichendem Fachwissen möglich. Ein enges Zusammenspiel zwischen Konstrukteuren und Klebespezialisten ist unabdingbar.