Fallbeispiel: Thermoplastische Kunststoffe und Metalle

Verkaufsdisplay, kombiniert aus unterschiedlichen thermoplastischen Kunststoffen und Metallen.

Die Aufgabe: ABS und PC kleben

Für eine neue anspruchsvolle Serie von hochwertigen Kosmetikprodukten einer international tätigen Marke, hat ein anerkannter Designer ein spezielles, exklusives Verkaufsdisplay für Shops in hochwertigen Verkaufsräumen entworfen. Das Design basiert auf glasklaren, sowie in edlen Farben gehaltenen Teilen aus den Kunststoffen PC (Polycarbonat) und ABS. Diese Kunststoffteile sollen in ihrer jeweiligen Form das gestalterische Design der Kosmetikverpackungen unterstreichen. Unterstützt wird die Formgebung dieser Displayregale durch Akzente setzende Metallelemente aus Edelstahl und gebürsteten, bedrucktem Aluminium.

Anwendungsbreite des Klebstoffes:

Die Klebung: 2-Komponenten Klebstoff

Diese Konstruktion unterliegt der Herausforderung, dass die Formgebung und der Materialmix sowie die Beanspruchungen im täglichen Einsatz in Verkaufsräumen im Einzelhandel, ausgesetzt sind. Es ist ein Anwendungsfall, in dem unterschiedliche Klebstoffsysteme und Formulierungen eingesetzt werden müssen.
Der ausführende Fachbetrieb, spezialisiert für Ausstattungen in Verkaufsräumen, verwendet hier folgende Klebsysteme:
Polycarbonat (PC) kleben, hier Makrolon® kleben, mit der bewährten Type (vormals Acrifix®108) im Quellschweißverfahren und fallweise mit dem Fugen füllenden Produkt, dem 2-K Kleber. Für Formteile aus ABS kleben, miteinander und in Kombination zu PC, den vergilbungsfreien, UV-stabilen Klebelack (Diffusionsklebstoff) (Nachfolgeprodukt von technicoll® L 402).
Aluminium kleben, für die Kombinationen mit Polycarbonat (PC) Makrolon® (PC) mit dem 2-K Produkt technicoll® 9403.
Edelstahl kleben, für die Kombination mit Polycarbonat (PC) Makrolon® mit dem 2-K Produkt technicoll® 9403.

Die Arbeitsmethoden

Die mittig, konstruktiv stützenden Teile aus PC sind als sog. T- Klebung ausgelegt. Das heißt, es wird in ein Element eine Nut mit 3 mm Tiefe und entsprechender Breite gefräst. Hier wird das lange Gegenstück passgenau in die Nut gefügt. Die Verarbeitung des Quellschweißklebers technicoll® 108 erfolgt aus einem handlichen Arbeitsfläschchen mit feiner Kanüle. An der Stoßfuge der beiden zusammengesteckten PC-Teile wird das Quellschweißmittel mittels der genannten Kanüle eingebracht. Das dünnflüssige Klebmittel dringt kapillar in diese Fuge ein und löst das PC-Material an. Die angelösten Oberflächen verbinden sich. Nach kurzer Zeit verflüchtigen sich die Lösemittel. Nachdem das Lösungsmittel nahezu rückstandsfrei verdunstet ist, erhält man so ein kaltverschweißtes Werkstück aus PC. 

Die beiden Außenbereiche der Konstruktion sind winkelförmig angeordnet. Diese Teile aus Polycarbonat sind als Gehrungsklebung ausgelegt. Da hier fertigungstechnisch, durch eine Hinterfräsung, geringe Toleranzen in der Fuge nicht vermeidbar sind, kann keine Kapillarklebung durch den nicht fugenfüllenden Klebstoff technicoll® 108 erfolgen. Hier ist der Einsatz eines fugenfüllenden Produktes mit 100 % Festkörper nötig. Die Klebungen werden hier mit dem glasklar aushärtenden 2-K Kleber technicoll® 9430-1 ausgeführt. Um eine maximal hohe Klebfestigkeit zu erzielen, wurde entschieden, zusätzlich mit dem speziell entwickelten Primer/Vorstrich technicoll® 9608 zu arbeiten. Die auf Gehrung gefrästen Makrolon® Teile werden parallel nebeneinander gelegt. Mit einem Klebeband werden die Stoßstellen rückseitig passgenau fixiert. Hierdurch wird verhindert, dass ungewollt Klebstoff austritt. Neben den Klebkanten erfolgte ein weiteres Abkleben mittels Klebeband, um eine saubere Kante der Klebfuge zu ermöglichen. Der Klebstoff wird mittels Auspresspistole (Typ technicoll® 50) und statischen Mischrohren (Typ Mischrohr 913447) aus 50 ml Doppelkammerkartuschen sauber und exakt appliziert. Sofort nach dem Klebstoffauftrag werden die auf Gehrung geschnitten Teile zusammengeklappt, der austretende Klebstoff entfernt und die abdeckenden Klebebänder entfernt. Der Härteprozess ist nach ca. 45 Minuten bei ca. +20 °C soweit vorgeschritten, dass die Handlingsfestigkeit erreicht ist und die Teile weiter verarbeitet werden können.

Diese Basiskonstruktion aus Polycarbonat wird mit zusätzlichen tiefgezogenen, farbigen und transparenten Formteilen aus dem Kunststoff ABS ergänzt. Die  Klebungen dieser ABS-Teile miteinander und mit PC-Teilen erfolgt mit dem transparenten, UV-beständigen und vergilbungsfreien Klebstoff technicoll® 9430-1 . Dieser lösungsmittelhaltige Ein-Komponenten-Klebstoff wurde speziell für transparente, thermoplastische Kunststoffe formuliert. Das ausgewählte Gemisch von Lösemitteln, ergänzt durch besondere Additive, verbessert das Anlösen der Kunststoffoberflächen damit sich diese optimal verbinden. Die genannten Füllstoffe bewirken ein langsameres Verflüchtigen der Lösemittel und damit verbunden auch eine längere Offene Zeit im Vergleich zu reinen Lösemitteln. Dies verbessert die Anlösung der Kunststoffoberflächen. Weiter füllen die enthaltenen Zusatzstoffe minimale Füge Spalten. Dieses Klebverfahren erbringt eine dauerhafte, stabile und alterungsbeständige Klebung der Plastikteile.

Zusätzlich müssen dekorative, metallische Applikationen aus Edelstahl und gebürsteten Aluminium an verschiedenen Positionen auf die Makrolon®-Basiskonstruktion geklebt werden. Die vorgegebene Materialkombination verlangt jedoch einen anderen Klebstoff als bei der Klebung der Teile aus PC miteinander.

Verwendet wird hier der 2-K Klebstoff, technicoll® 9403 auf Basis Methylmethacrylat (MMA).  Er zeigt sehr gute Klebeigenschaften zu Edelstahl, Aluminium und zu Polycarbonat (PC). Dieser Klebstoff wird ebenfalls aus 50 ml Doppelkammerkartuschen (auch Side-by-Side-Kartuschen genannt) mit Auspresspistolen (Typ technicoll® 50) und statischen Mischrohren (Typ Mischrohr 916225) verarbeitet. Es gilt zu beachten, dass die hier genannten 2-K Klebstoffe, welche auf unterschiedlichen Rohstoffen basieren, verschiedene Mischrohre benötigen. Bei den schmalen, ca. 1 bis 1,5 cm breiten und 70 bis 90 cm langen Blendenteilen aus Edelstahl genügt zur Klebung eine Applikation in Raupenform mit einem Durchmesser von ca. 3 mm. Die werblichen Tafeln aus Aluminium mit Flächen bis 35 x 60 cm müssen flächig auf den Untergrund aus PC geklebt werden. Hier wird der Klebstoff in oszillierenden Raupen appliziert und mittels fein gezahnter Spachtel zügig vollflächig auf das Aluminium verteilt. Die kurze Topfzeit von ca. 3 Minuten erlaubt kurze Taktzeiten, verlangt aber bei dieser Anwendung ein rasches Arbeiten. Die Endfestigkeit wird bereits nach ca. 6 Stunden bei Raumtemperatur erreicht.

Das Fazit: Konstruktive Klebung von Werkstoffkombinationen

Anspruchsvolle Konstruktionen aus unterschiedlichen Werkstoffkombinationen lassen sich mittels Klebstoffen technisch und wirtschaftlich optimal herstellen. Entscheidend ist, dass schon im Vorfeld eine sorgfältige Auswahl an geeigneten Klebern erfolgt. Klebstoffe ermöglichen kraftschlüssige und nicht sichtbare Verbindungen unterschiedlicher Materialien. Nur eine solche Verbindungstechnik erlaubte diese hochwertigen Verkaufsdisplays für exklusive Kosmetikprodukte herzustellen.