5.3.1.3 Klebstoffabbinden

Abbinden heißt Festwerden: Die Klebstoffteilchen untereinander bilden einen geschlossenen Film und verbinden sich fest (Kohäsion). Bei Leimen und Dispersionsklebstoffen, die Wasser als Lösungs- oder Dispergiermittel beinhalten, geschieht dies durch Wegschlagen der Flüssigkeit ins Material bzw. durch Verdunsten. Schmelzklebstoffe, die durch Aufheizen flüssig werden, binden ab durch Abkühlen (Wiedererstarren). Dies läuft bei Raumtemperatur ausreichend rasch ab und bedarf in der Regel keiner Nachhilfe.

PUR-Schmelzklebstoffe erreichen ihre Festigkeit nicht nur durch physikalische Vorgänge wie Abkühlen, sondern zusätzlich durch eine chemische Reaktion. Die vorpolymerisierten Klebstoffmoleküle reagieren durch Feuchtigkeitsaufnahme zu einem festen Film.

Die in der grafischen Industrie eingesetzten feuchtigkeitsvernetzenden Polyurethan-Schmelzklebstoffe reagieren relativ langsam, da die Feuchtigkeit aus der Umgebung aufgenommen werden muss und somit immer ein Diffusionsprozess der eigentlichen chemischen Reaktion vorangestellt ist. Für hohe Produktionsgeschwindigkeiten und besonders für Prozesse, bei denen die grafischen Produkte sofort nach Verkleben belastet werden, reichen gewöhnlich die mit reaktiven Polyurethan-Schmelzklebstoffen erzielten Festigkeiten nicht aus. Die Lösung mit katalysierten feuchtigkeitshärtenden Polyurethan-Schmelzklebstoffen zu arbeiten bringt zwar eine gewisse Verbesserung, jedoch liegt die chemische Abbindezeit immer noch im Stundenbereich.

Um wirklich innerhalb von Sekunden zu hohen Festigkeiten zu kommen, boten sich Systeme an, die mit Strahlen, wie z. B. UV-Strahlen, härten. Solche UV-Systeme sind seit langem aus anderen Klebstoffanwendungen, z. B. in der Herstellung von Klebebändern, bekannt.

Während die erste Vernetzung mit UV-Licht innerhalb von Sekunden nach der Applikation geschieht und so zu einer ausreichenden Festigkeit führt, so dass der Rundeprozess möglich ist, führt die anschließende Reaktion der Isocyanatgruppen mit Feuchtigkeit zu der bekannten, hohen Festigkeit der Klebstofffilme, die zu den hochqualitativen Eigenschaften der mit reaktiven Polyurethan-Schmelzklebstoffen gefertigten Produkte führen.

Um diese Klebstoffe verarbeiten zu können, ist es erforderlich, dass zwischen dem Klebstoffauftrag und der Zuführung des Umschlages im Klebebinder eine UV-Lampe installiert ist. Ansonsten werden die gleichen Aufschmelz- und Auftragsgeräte gebraucht, wie sie für die Verarbeitung von reaktiven Polyurethan-Schmelzklebstoffen bekannt sind.

Sorgfalt ist darauf zu verwenden, dass alle Schmelzklebstoffe ausreichend heiß und flüssig bleiben, bis die zu klebende zweite Oberfläche zugeführt und innerhalb der so genannten „offenen Zeit“ mit dem Klebstoff festen Kontakt erhalten hat.

Das Abbinden der wasser- oder lösemittelhaltigen Klebstoffe erfordert zugunsten des Maschinen-Ausstoßes vielfach eine Beschleunigung durch künstliches Trocknen.

Hierfür werden eingesetzt:

• Ventilatoren – sie bewegen die Luft, führen feuchte, durch Verdunsten angereicherte Luft ab und trockene Luft zu,

• Heizelemente – sie trocknen durch Hitze – wie elektrische Strahler (z. B. Infrarot), Kontakthitze wird abgegeben von beheiztem Metall (z. B. Trockenzylinder beim Rollenkaschieren), Gasflammenheizung,

• Hochfrequenztrocknung – Reibungshitze kleinster Klebstoffteilchen (Moleküle), die im Hochfrequenzfeld zu raschestem Polwechsel veranlasst werden,

• IR Trocknung.

Vergleich der Trocknungsgeschwindigkeit nach Dispersionsklebstoffauftrag:

• Natürliche Raumtrocknung im Stapel: 60 – 120 Min.

• Infrarotstrahler: 6 – 10 Min.

• Hochfrequenztrocknung: Verdampft Wasser in Sekunden, nachfolgende Kühlung: 2 – 3 Min.

Merke

Künstliche Trocknung ist überlegt und sorgfältig einzusetzen. Hitze kann den Abbindeprozess auch stören!