Fachinformationen rund um's Kleben von

PET kleben

Der thermoplastische Kunststoff Polyethylenterephthalat (kurz PET) bildet nicht nur die Basis für die bekannte PET-Flasche. Er findet sich auch in einer Vielzahl technischer Produkte, etwa für Bauteile mit komplexen Konturen und engen Toleranzen. Kleben – richtig gemacht – stellt hier eine effiziente Fügetechnik dar. Nach dem Aktivieren der PET-Oberfläche gelingt dies gut mit modernen, leistungsfähigen Klebstoffen.

Kleine Materialkunde PET

Bei Polyethylenterephthalat (kurz PET) handelt es sich um ein mittels Polykondensation hergestelltes Thermoplast aus der Familie der Polyester. Die Ausgangsprodukte von PET werden meist aus Erdöl oder Erdgas gewonnen. Zur Herstellung von PET werden diese Stoffe zu langen Kettenmolekülen verbunden. In neueren Verfahren wird Ethandiol (Ethylenglycol) mit Terephthalsäure durch so genannte Esterbindungen direkt aneinandergehängt. Daher stammt auch der Name: „Poly“ (viele) und „ester“ (für die Art der Bindung). Am Ende der Polykondensation erhält man eine zähflüssige Schmelze, die in dünne Fäden gepresst, abgekühlt und zu Granulat geschnitten wird.

Geschichtliches

Die Entdeckung von PET entspringt einer Erfindung der beiden Engländer J. T. Dickson und John Rex Whinfield. 1941 gelang beiden die Herstellung eines Polyesters aus Terephthalsäure und Ethylenglycol in den Laboreinrichtungen des englischen Textilunternehmens Calico Printers Association. Anschließend konnten sie daraus erstmals Fasern erzeugen. Mit Ausnahme der USA erhielt ICI 1947 hierfür die weltweiten Patente. Die Versuchsproduktion von PET-Fasern begann ICI zwei Jahre später unter der Marke „Terylene“. Du Pont erwarb die Herstellungsrechte für die USA den Markennamen „Dacron“. Hierzulande kamen die PET-Fasern später und unter den Markennamen „Diolen“ sowie „Trevira“ auf den Markt. Damit hat PET eine führende Stellung unter den Synthesefasern inne. Mit einer weltweiten Produktion von über 40 Millionen Tonnen im Jahr zählt PET heute zu den meistproduzierten Kunststoffen. Die Handelsnamen sind: Ultradur, Hostadur oder Impet.

Eigenschaften

Als thermoplastischer Kunststoff ist PET unter Hitze gut formbar und kann in nahezu jede beliebige Form gebracht werden. In festem Zustand ist das teilkristalline Material allerdings wenig dehnbar und demzufolge sehr formbeständig, daneben überaus zug- und bruchfest, knitterfrei, reißfest und besitzt eine hohe Schlagzähigkeit. Gleichzeitig erlaubt es nur eine geringe Feuchtigkeitsaufnahme. Gegenüber konzentrierten anorganischen Säuren, wie Salz-, Salpeter- oder Schwefelsäure, ist PET allerdings unbeständig.

Technische Eigenschaften

Dichte 1,40 g·cm−3
Elastizitätsmodul 4400 N·mm−2
Thermischer Ausdehnungskoeffizient 7·10−5/K
Schmelzpunkt 245–260 °C

Einsatzbereiche

Polyethylenterephthalat ist in allerlei Anwendungen verbreitet wird unter anderem zu Textilfasern (Polyester), Folien und Verpackungen verarbeitet. Zu den bekanntesten Verwendungen zählen die PET-Kunststoffflaschen. Wegen seiner amorphen Verarbeitungsmöglichkeiten sowie aufgrund seiner Farblosigkeit hohen Lichtdurchlässigkeit wird es bevorzugt auch für Lebensmittelverpackungen eingesetzt.

Als technischer Kunststoff ist PET sehr gut zerspanbar und es eignet es sich für Bauteile mit komplexen Konturen und engen Toleranzen. Beispiele sind:

  • Präzisionsgleitlager
  • Zahnräder
  • Kupplungen
  • Pumpenteile
  • Gleit- und Verschleißleisten
  • Isolierteile
  • Werkstoff für Gefäßprothesen
  • Anwendungen in der Elektro- und Feinwerktechnik
  • Kabinenhauben

Klebeeigenschaften von PET

Anhand seiner Strukturformel ist erkennbar, dass PET polar ist: Die Kohlenstoffatome sind positiv polarisiert und die benachbarten Sauerstoffatome sind dementsprechend negativ polarisiert. Diese polaren Eigenschaften sorgen für starke zwischenmolekulare Kräfte. Dadurch kann der Klebstoff keine ausreichende Haftung (Adhäsion) zur Oberfläche des Kunststoffes aufbauen; die Festigkeit der Verklebung ist gering – bei Belastung löst sich die Verbindung relativ schnell wieder.

Polyethylenterephthalat zählt daher zu den Kunststoffen, die nur sehr schlecht bzw. nicht geklebt werden können. Um hier Verbesserungen zu erzielen, empfiehlt es sich, die Oberflächen dieses Kunststoffes mit physikalischen und/oder chemischen Verfahren zu aktivieren, damit sie geklebt werden können. Eine effektive Oberflächenbehandlung kann zum Beispiel durch eine fünfminütige Anwendung heißer Natronlauge (bei 80oC) erfolgen. Ein Anrauen der Klebefläche (etwa mittels schleifen) ergibt darüber hinaus eine bessere Haftung.

Profitipp: Grundsätzlich empfiehlt es sich auch darauf zu achten, dass die Belastung von PET-Klebungen über die ganze Klebeschicht verteilt ist und die Verbindung sollte auch nicht auf Abschälung, sondern nur auf Zug oder Druck beansprucht werden.

Geeignete Klebstoffarten für PET

Wegen der großen Lösemittelbeständigkeit eignen sich bei PET vorwiegend Klebungen mit Reaktionsklebstoffen (Epoxidharz). Aber auch Cyanacrylat (Sekundenkleber) und Klebstoffe auf Basis von modifiziertem Polyurethan bringen hier gute Ergebnisse.

Kleben von PET mit Kunststoffen wie ABS, PC, PS sowie mit lackierten / geprimerten Metallen sowie Holz gelingt mit Klebstoffen mitPolyurethan-Formulierung, wie etwa dem flexiblen 3M Konstruktionsklebstoff Scotch-Weld DP 609. Dieser verfügt über eine kurze Verarbeitungszeit, hohe Schälkräfte, gute Alterungseigenschaften, das Fließverhalten ist eher gering.

Wenn es darum geht, das thermoplastische PET mit transparentem Kunststoff oder auch Holz (grundiert, lackiert oder beschichtet mit Kunststoff) zu kleben, ist man etwa auch mit dem glasklaren 2-Komponenten-Konstruktionsklebstoff 3M Scotch-Weld DP 610 (Basis PUR) auf der sichern Seite. Schnelle Verarbeitung bei guten Fließeigenschaften sowie eine gute Witterungsbeständigkeit machen das schnellhärtende Produkt zu einem sichern Verbindungsmittel für PET mit vielen Kunststoffen wie PS, PC, ABS und lackierten Oberflächen.

Als thermoplastischer Kunststoff ist PET mit anderen thermoplastischen oder duroplastischen Kunststoffen sowie mit grundierten, lackierten Metallen auch mittels Epoxidharz-Klebstoffengut zu kleben. Beispielsweise mit dem 3M Scotch-Weld DP 490 von – einem zähelastischen Zweikomponenten-Konstruktionsklebstoff, der bei Raumtemperatur aushärtet. Er klebt mit hoher Festigkeiten PET mit Kunststoffen wie ABS, PVC-hart, PC, PMMA, aserverbundwerkstoffen wie GFK, CFK, SMC oder Metallen. Die Zugscherfestigkeiten auf Kunststoffen wie PET liegen bei 2 MPa.

Cyanacrylat / Sekundenkleber bringen gute Klebeergebnisse mit PET gegenüber einer Vielzahl anderer Materialien, aufgrund der kurzen Verarbeitungszeit allerdings bevorzugt bei kleinen Flächen.

Vorbereitung: Zur Haftverbesserung Oberflächen zuerst anrauen, anschließend Reinigen und Entfetten.

PET-Teile lassen sich auch gut mit doppelseitigem Klebeband auf Acrylbasis mit anderen Werkstoffen (Kunststoff, GFK, Glas, Metall) verbinden.

Als Neuentwicklungen sind inzwischen auch so genannte „ausschaltbare Klebstoffe“ auf dem Markt, die das PET-Recycling erleichtern indem eine Kontamination des Recyclingbades mit den Resten der Beschichtungsfolien vermieden wird. Ein hochentwickelter Klebstoff-Folien-Verbund sorgt dafür, dass die Klebstoff-Haftung des beim Befeuchten im späteren Recyclingbad wieder „ausgeschaltet“ wird. Auf diese Weise löst sich das Etikett sauber von den geschredderten PET-Flocken und lässt sich anschließend an der Oberfläche des Bades abschöpfen. Die reinen PET-Flocken sinken im Bad nach unten ab.