Plexiglas kleben

Plexiglas und Acrylglas sind heute in zahlreichen Gegenstände des täglichen Gebrauchs verbaut, von Möbeln über Aquarien oder Lichtkuppeln bis zu Flugzeugverglasungen. Zum fachmännischen, dauerhaften Kleben des niederenergetischen Kunststoffs sind heute geeignete, leistungsfähige Klebelösungen verfügbar.

Plexiglas wurde nahezu zur selben Zeit in England, Spanien und Deutschland erfunden, nämlich um 1928. Dr. Otto Röhm aus Deutschland war es dann, der es einige Jahre später zur Serienreife brachte. Die flexiblen Kunststoffplatten, die durchsichtig wie Glas, aber auch intransparent sein können, ließ er dann unter dem Markennamen Plexiglas schützen. Über die Rechte an der Markenbezeichnung verfügt heute die Firma Evonik Industries und diese steht für den Kunststoff PMMA. PMMA ist die Kurzbezeichnung für Polymethylmethacrylat. Plexiglas und Acrylglas sind zwar prinzipiell chemisch sehr ähnlich, dennoch gibt es hier Qualitätsunterschiede.

Hinzu kommt, dass vieles im Alltag, was unter dem Namen Plexiglas angeboten wird, überhaupt kein Plexiglas ist: Insbesondere Wellplatten, beispielsweise für die Überdachung einer Gartenlaube oder Pergola, werden häufig fälschlich als Plexiglas angeboten, bestehen aber in Wirklichkeit aus Polycarbonat oder PVC, was beim Kleben des Materials einen großen Unterschied ausmachen kann. Ähnliches gilt für sogenanntes Hobbyglas aus dem Baumarkt. Die Begriffe „Plexiglas“ oder „Acrylglas“ hingegen beziehen sich ausschließlich auf Produkte aus PMMA.

Anwendungsbeispiele PMMA / Plexiglas

• Optik: Brillen- und Uhrgläser, Lupen, Linsen, Prismen, Streuscheiben
• Elektrotechnik/Elektronik: Flachbildschirme, Leuchtenabdeckungen, Schutzscheiben
• Fahrzeugindustrie: Oberlichte von Bussen, Flugzeugverglasungen, Wohnwagenfenster
• Bauwesen: Lichtkuppeln, Duschkabinen, Schutzverglasungen, Leuchten und Leuchtdecken
• Sonstiges: Aquarien, Modelle, Schutzverglasungen von Maschinen, Warenautomaten

Für das Kleben auf niederenergetischen Kunststoffen wie PMMA ist die Oberflächenenergie von zentraler Bedeutung. Denn die Auswahl der Klebebänder, Klebstoffe und Kennzeichnungsprodukte hängt stark von der Energie der zur klebenden Oberfläche ab. So hat Polymethylmethacrylat (PMMA) eine Oberflächenenergie von nur 36 mN / m. Im Vergleich dazu weisen Metalle Werte zwischen 1.000 und 5.000 mN / m und somit gute Klebeeigenschaften auf.

Gemessen wird diese Energie in der Praxis meist über spezielle Tinten. Ist eine Oberfläche niederenergetisch (z. B. PMMA oder PTFE), zieht sich die Tinte zusammen. Selbst bei guter Reinigung entsteht kein konstanter Tintenfilm. Vielfach lässt sich heute die Basis des jeweiligen Kunststoffs beim Hersteller oder Lieferanten erfragen. Ist dies nicht möglich, kann der Test mit einem Wassertropfen helfen.

Vom Prinzip her gibt es zwei verschiedene Mechanismen einer Verklebung bei Plexiglas.

1) Quellverklebung von Plexiglas

Hier werden die Substrat-Oberflächen mit Hilfe eines geeigneten Lösemittels angelöst. Beim Zusammenfügen der Substrate verschlaufen sich die Moleküle in einander. Nach Ausdunstung des Lösemittels kann diese Verklebung quasi wie eine Verschweißung betrachtet werden. Hier gilt aber das Prinzip „der Gleichheit“ d.h. polare Lösemittel lösen polare Werkstoffe und unpolare Lösemittel lösen unpolare Werkstoffe an.

Polare Kunststoffe: PMMA, PC, ABS, PVC, PETG

Polare Lösemittel: z.B. kurzkettige Alkohole, Aceton

2) Chemische Verbindung der Substrate

Der Klebstoff geht eine chemische Bindung mit dem Substrat ein. Bei richtiger Anwendung bildet diese Art der Verklebung die stärkste Haftung auf dem Substrat.

In der Praxis verbreitet zum Kleben von PMMA ist vor allem die chemische Verbindung der Substrate. Hier eignen sich daher unter anderem styrolfreien MMA-Klebstoffe auf Acrylatbasis. Da sich PMMA und MMA in der Chemie sehr ähnlich sind, werden hier sehr gute Haftergebnisse erzielt. Allerdings muss die Klebung sorgfältig geprüft werden, da je nach PMMA-Formulierung durch den MMA-Klebstoff Spannungsrisse entlang der Oberfläche entstehen können.

Zur Verklebung von Metall und Plexiglas eigenen sich hingegen die 2-Komponenten-Epoxidharz-Klebstoffe. Für das Kleben von Plexiglas mit anderen Werkstoffen wie z. B. Glas und Stein, aber auch Metall kommen in erster Linie elastische Klebstoffe, vorzugsweise auf Silikon-Basis zur Anwendung. Für kleinere Klebeflächen und sehr passgenaue Teile sind auch „Sekundenkleber“ auf Cyanacrylatbasis geeignet.

Klebstoff-Arten, die für Verklebungen zwischen Plexiglas mit anderen Werkstoffen verwendet werden können:

Klebstoffe auf Acrylatbasis

Auf dem Markt sind etwa zähelastische 2-Komponenten-Konstruktionsklebstoffe auf Acrylatbasis, mit denen sich hochfest auf niederenergetischen Oberflächen kleben lässt. Diese Produkte, wie etwa die aus der 3M Scotch-Weld-Reihe, zeichnen sich durch eine sehr kurze Verarbeitungszeit ohne Vorbereitung der Oberflächen aus. Solche Konstruktionsklebstoffe eignen sich für das strukturelle Verbinden vieler Kunststoffe – neben PMMA auch von ABS, GFK, PC, PE, und PP sowie zum hochfesten Kleben von Metallen wie Aluminium, Kupfer, Messing und Stahl. Für die wirtschaftliche, schnelle, saubere und exakte Verarbeitung mit geringen Rüstzeiten dieser 2-Komponenten-Konstruktionsklebstoffe haben die Anbieter leistungsfähige Verarbeitungssysteme mit Doppelkartuschen, Handauftragsgeräten oder Druckluftpistolen im Programm.

Schmelzklebstoffe

Schmelzklebstoffe (auch Heißklebestoffe, Heißkleber, Hotmelt) überzeugen beim Kleben von Plexiglas durch ausgezeichnete Schlagfestigkeit. Diese lösungsmittelfreien Klebstoffe sind bei Raumtemperatur mehr oder weniger feste Produkte, die im heißen Zustand auf die Klebefläche aufgetragen werden und beim Abkühlen eine feste Verbindung herstellen.

Plexiglassilikone

Kunststoffsilikon oder auch spezielle Plexiglassilikone haften auch ohne Primer gut auf fast allen Kunststoffen mit niedriger Oberflächenspannung wie eben PMMA (ausgenommen PE, PP und PTFE). Verbreitet für Plexiglas sind hier neutral vernetzende 1K-Silicon-Klebstoff auf Alkoxy-Basis. Sie sind geruchsarm, nicht korrosiv, haben eine hohe Kerb- und Reißfestigkeit und weisen eine sehr gute Witterungs-, Alterungs- und UV-Beständigkeit auf. Zudem verursachen sie an nicht vorgespanntem Plexiglas keine Spannungsrisse.

Anwendungsgebiete von Klebstoffen auf Silikonbasis:

• Kleben und Abdichten im Kunststoff-, Gewächshaus- und Wintergartenbau selbst bei Witterungs-, Alterungs- und UV-Belastungen.
• Wasserdichte Verbindungen von Aquarien mit Silikon. Hier sind auch spezielle Aquarium-Silikone, schnellhärtende Silikon-Dichtstoffe auf Acetatbasis für die Abdichtung von Aquarien, Vitrinen und Ganzglaskonstruktionen auf dem Markt.

• Die Klebeflächen müssen sauber, staubfrei, trocken und fettfrei sein: Durch die hohe Transparenz des Materials sind Staubeinschlüsse jederzeit sichtbar. Zum Reinigen der Klebeflächen verwendet man am besten Isopropylalkohol oder Spiritus Feuerzeugbenzin, keinesfalls aber Azeton: dies löst Plexiglas auf.
• Was nicht mit Klebstoff in Berührung kommen darf, sollte sorgfältig abgeklebt werden; einige Plexiglas-Klebstoffe lösen das Material oberflächlich leicht auf. Sorgfältiges Arbeiten ist also Plicht!
• Teile entsprechend fixieren (bei schmaler Kante, Quader oder Plexiglasrohr auf Plexiglasfläche kleben), so dass Plexiglas-Platten lotrecht kleben.
• Acrylklebstoff kriecht meist selbständig in den Klebespalt hinein.
• Beim Verwenden von Silikonkautschuk: mit Druck auftragen; Klebefläche durch Überziehen mit einem angefeuchteten Werkzeug glätten; Begrenzungsstreifen abziehen, bevor sich Haut gebildet hat. Bausilikon sollte man nur dann anwenden, wenn flächig geklebt wird und die aufgeklebte Plexiglasplatte nicht transparent ist. Andernfalls würde der Klebstoff durchscheinen.
• Für ein optimales Klebeergebnis ist es von Vorteil, bei Klebstoffen auf Acrylbasis die Teile vor und nach der Verklebung wenn möglich bei ca. 70 °C zu tempern.