Polycarbonat kleben

Der wasserklare Kunststoff zeichnet vor allem durch seine glasähnlichen optischen Eigenschaften aus. Der besondere Vorteil liegt dabei jedoch bei dem im Vergleich zu Glas geringeren Gewicht von Polycarbonat. Der Werkstoff wird deswegen gerne für Leichtbauzwecke genommen, wie etwa für Panoramadächer oder transparente Abdeckungen von Bauwerken. Zwar gilt der lösungsmittellösliche Kunststoff prinzipiell als gut zu kleben, doch reagiert er empfindlich. Die Folge können Spannungsrisse sein. Außerdem ist bei der Auswahl eines Klebstoffs darauf zu achten, die optischen Eigenschaften nicht zu beeinträchtigen.

Anfang der 50er Jahre des letzten Jahrhunderts wurde Polycarbonat erstmals von dem Chemiker Hermann Schnell (Bayer AG – heute Covestro) entwickelt und industriell hergestellt. Es kam als Makrolon in den Handel. Lexan ist heute eine weitere international bekannte Marke des saudischen Herstellers SABIC.

Der wasserklare Kunststoff zeichnet sich in der Verwendung vor allem durch seine glasähnlichen optischen Eigenschaften aus. Der besondere Vorteil liegt dabei jedoch in dem relativ zu Glas geringeren Gewicht des Materials. Polycarbonat ist außerdem deutlich schlagfester als Glas. Hinzu kommen die hohe Festigkeit, Steifigkeit, Härte und eine hohe Wärmeformbeständigkeit. Der Werkstoff splittert auch nicht – jedenfalls nicht bei geringen Aufprallenergien. Allerdings ist Polycarbonat kerbempfindlich und weist nur eine geringe Abriebfestigkeit auf. Zudem ist es verhältnismäßig teuer. Das Material wird deswegen auch fast nur dort verwendet, wo ähnliche Kunststoffe zu zerbrechlich, zu wenig formstabil, zu weich, zu kratzempfindlich bzw. nicht ausreichend transparent sind.

Polycarbonate verfügen zudem über gute elektrische Isolationseigenschaften. Außerdem ist PC  beständig gegen verdünnte Säuren, viele Öle und Fette sowie gegen Ethanol, jedoch unbeständig gegen Ketone und Ester.

Brennprobe: Polycarbonat ist eigentlich schwer entflammbar – nach dem Entfernen der Zündquelle erlischt die Flamme. Bis dahin verbrennt PC mit leuchtend rußender Flamme. Es bilden sich Blasen und der verkohlte Kunststoff riecht nach Phenol.

• Klebeflächen vorerst sorgfältig mit einem weichen und in Isopropylalkohol getränkten Tuch von Fett, Schmutz sowie anderen Fremdstoffen befreien.
• Bei Verwendung eines Lösungsmittelklebstoffs diesen dünn auf nur eine Klebefläche auftragen (ein Klebstoffüberschuss schwächt die Verbindungen). Bei einem Pinselauftrag entlang der Klebefuge kriecht das Lösungsmittel fast von alleine in die Fuge.
• Klebeflächen umgehend aufeinanderlegen und kurzzeitig andrücken, um einen schlüssigen Kontakt zu bewirken. Bei rechtwinkligen Stoßklebungen von Plattenflächen, in die zunächst eine Nut einfräsen, in die das Lösemittel aufgetragen wird. Dann die zweite Platte in die Nut einfügen.
• Die geklebten Teile besitzen bereits nach einigen Minuten eine gute Anfangsfestigkeit für das weitere Teile-Handling.

Ebenso wie PMMA (Polymethylmethacrylat) oder SAN wird der transparente Kunststoff PC oft auch als Alternative zu Glas genutzt, beispielsweise bei:

• Flugzeugfenstern
• Autoscheinwerfer-Streuscheiben
• Verglasung von Gewächshäusern oder Wintergärten
• Solarpanelen
• Gehäuse für Unterwasserkameras
• Schutzhelme, -brillen und Visiere
• optische Linsen sowie Brillengläser
• Rohlinge von DVDs, CDs sowie Blu-ray Discs
• als einbruchhemmende oder schussfeste Verglasung
• im Vitrinen-, Laden-, und Messebau sowie für Leuchtreklame-Gehäuse
• für medizinische Einmalprodukte (Polycarbonat ist gut biokompatibel)

Auch im Bausektor kommt es zum Einsatz. Beispielsweise sparen Panoramadächer aus Polycarbonat statt Glas dank ihrem Leichtbaupotenzial reichlich Gewicht. Deswegen finden sie sich auch als transparente Abdeckung von Sportstadien oder Bahnhöfen. So bestehen etwa die restaurierten Fenster des Brüsseler Atomiums aus beschichtetem PC.

Als polarer und lösungsmittellöslicher Kunststoff ist PC zwar prinzipiell gut zu kleben, besonders bei passgenauen, glatten Stoß- und Gehrungsklebungen etwa mittels Lösungsmitteln wie Dichlormethan und Dichlorethan. Lösemittel und Weichmacher können das Material jedoch schwächen, da PC hier empfindlich für Spannungsrisse ist. Auch eine vorhandene Kratzfestbeschichtung kann die Verklebung beeinträchtigen. Daher sollte zuvor stets eine Klebung an Randstellen sorgfältig getestet werden, um spätere Schäden zu vermeiden. Gerade für die Beibehaltung der optischen Eigenschaften sind transparente, farblose Lösemittel-Klebstoffe eine gute Wahl. Vorteilhaft dabei ist, dass die Nähte von PC-PC-Verbindungen praktisch unsichtbar bleiben. Falls Stoß- und Gehrungsklebungen mit konstruktionsbedingt relativ kleinen Klebeflächen vorgenommen werden, empfiehlt sich der Einsatz eines Primers, der die Festigkeit erhöht.

Profitipp: Durch die Zugabe von Spänen des PC-Materials (circa 8 % Anteil) zum Lösemittel, ergibt sich ein nahezu perfekter Klebelack mit verringerter Verdunstungsgeschwindigkeit und erhöhter Viskosität, was das Auftragen und die Handhabung des Klebemittels erleichtert.

Für solche Anwendungen sind anwendungsfertige Lösemittelklebstoffe, wie etwa der 3M Scotch-Weld 4475 zu empfehlen. Dabei handelt es sich um einen öl-, fett- und weichmacherbeständigen Mehrzweck-Klebstoff auf Copolymere-Basis, mit dem sich Polycarbonat gegeneinander sowie mit anderen transparenten Kunststoffen wie Acrylglas (PMMA), aber auch mit Polyacetat, Hart- und Weich-PVC verkleben lässt.

Sicherheitshinweis: Beim Kleben mit Lösungsmitteln, die Karzinogene enthalten oder toxisch sein können, ist auf eine gute Belüftung zu achten.

Für fugenfüllende bzw. großflächigere Klebungen von PC gegeneinander oder gegen andere Materialien (z. B. transparente Kunststoffe oder lackierte Metalle) eignen sich etwa 2-Komponenten-Klebstoffe auf Basis von modifiziertem Polyurethan. Hier empfiehlt es sich, die Klebeflächen zuvor anzurauen, mit Methanol zu bestreichen und dann ablüften und trocknen zu lassen.

Ein Beispiel hier ist Scotch-Weld DP 610, ein schnellhärtender, glasklarer 2-Komponenten-Konstruktionsklebstoff auf PUR-Basis für Polycarbonat in Verbindung mit zahlreichen anderen Kunststoffen, wie ABS, PS, PET sowie lackierten und geprimerten Metalloberflächen.

Cyanacrylat Sekundenkleber funktionieren zum Kleben von Polycarbonat gegeneinander oder gegen andere Materialien – jedoch bevorzugt bei kleineren Klebeflächen. Zur Haftverbesserung sollten die Oberflächen angeraut und mit Methanol gereinigt sowie entfettet werden. Zu nennen sind hier beispielsweise der Scotch-Weld PR100 (mittelviskos) oder PR 1500 (hochviskos) für hochfestes Kleben von PC mit ABS, PA, PVC sowie Elastomeren wie Gummi, EPDM und SBR.

Stabile Verbindungen dickerer PC-Platten miteinander oder mit Hartkunststoffen, Metallen oder mineralischen Materialien lassen sich mittels Silikonkautschuk realisieren.

Auch Schmelzklebstoffe – so genannte Hot Melts, wie z. B. der Scotch-Weld 3764 – eignen sich, um Polycarbonat mit Kunststoffen z. B. PMMA, Polystyrol, Polyester, Polyolefinen wie PE, PP zu kleben. Hot Melts ergeben eine ausgezeichnete Schlagfestigkeit und die niedrige Viskosität erlaubt dünne Klebfugen.

Auch Klebebänder eignen sich ideal, um Polycarbonatplatten etwa mit Stahl Aluminium, Edelstahl, verzinktem / lackierten Stahl, Glas/Epoxid, Keramik, ABS oder Hart-PVC zu fügen. So kleben die 3M VHB-Bänder (4950, 4930, 4920) auch auf schwer zu verklebenden Kunststoffen, Lacken und Pulverlacken zuverlässig.

Beim Kleben von PC mit handelsüblichen Primern, Lösungsmitteln und Klebstoffen (z.B. PUR) kann es zur Ausbildung von Rissen kommen, die in der Folge das Material schwächen. Der Grund dafür: Die Weichmacher des Klebstoffes wie auch die Lösemittel aus dem Primer können in die Außenschicht des Kunststoffes einziehen. Jeder Stoff für sich würde zwar keinen Schaden anrichten, doch in der Kombination entstehen Risse, die bis zu 40 μm tief ins Material reichen und so oberflächennahe Schichten schädigen können. Gemeinsame Untersuchungen der TU Braunschweig sowie der Daimler AG in der Fertigungsindustrie haben ergeben, dass das Aufbringen einer zweiten Primerschicht als Barriere solche schädlichen Migrationsvorgänge verhindert.