Fachinformationen rund um's Kleben von

Polystyrol kleben

Polystyrol (PS) ist im Alltag einer der am meisten vertretenen Massenkunststoffe. Dieser findet sich in Lebensmittelverpackungen /-dosen oder CD-Hüllen ebenso, wie in Steckdosen. Als lösungsmittellöslicher und polarer Kunststoff ist Polystyrol zwar prinzipiell eher gut zu kleben, doch kommt es bei Klebstoffauswahl und -verfahren immer auf den zweiten Werkstoff an, mit dem PS verbunden werden soll.

Polystyrol (Kurzzeichen PS) ist ein transparenter, geschäumt weißer, amorpher bzw.  teilkristalliner Thermoplast. Der Berliner Apotheker Eduard Simon stellte bereits 1839 fest, dass Styrol über einen längeren Zeitraum zu einer dickflüssigen, gallertartigen Masse eindickt. Er vermutete eine Oxidation und gab dem Gel den Namen „Styroloxyd“. Im Ludwigshafener I.G.-Farben-Werk begann man 1931 mit der großtechnischen Produktion von Polystyrol. Inzwischen zählt Polystyrol zu den Massenkunststoffen und nimmt die vierte Stelle in der Produktionsrangfolge der Standardkunststoffe nach Polyvinylchlorid, Polypropylen und Polyethylen ein.

Styrol weist außergewöhnliche Polymerisationseigenschaften auf. Deswegen lässt sich Polystyrol leicht durch die Polymerisation von Styrol gewinnen. Das Rohpolymerisat liegt zunächst in flüssiger Form vor und härtet dann aus. So kommt der fertige Kunststoff als Granulat auf den Markt, um zu Behältern und anderen Plastikteilen verarbeitet zu werden.

Technische Daten Polystyrol

Dichte1.050 kg/m3
Elektrische Leitfähigkeit 11−15 S/m
Oberflächenenergie 38 mN/m (kleberelevant)
Wärmeleitfähigkeit 0,165 W/mK

PS ist nur bedingt wärmebeständig und daher nur bis maximal 70 °C einsetzbar. Gegenüber Mineralsäuren und wässrigen Laugen ist Polystyrol hingegen beständig. Zu unpolaren Lösungsmitteln wie Aldehyden, Ketonen und Benzin jedoch nicht. Festes amorphes Polystyrol ist hart, schlagempfindlich und glasklar. Beim Beklopfen erzeugt es den typischen z.B. von Butterdosen bekannten scheppernden, beinahe glasartigen Klang. Biegt oder bricht man es, riecht es merklich nach Styrol.

Anwendungsfelder von Polystyrol

Das von Hause aus transparente Thermoplast Polystyrol kommt in zahlreichen Bereichen des Alltags vor. Seine Verbreitung in Industrie und Haushalt verdankt der Werkstoff seiner leichten Verarbeitbarkeit (sowie auch seinem niedrigen Preis). Polystyrol wird z.B. für Massenartikel wie Joghurtbecher oder Blister-Verpackungen eingesetzt. Polystyrol ist hier wegen seiner physiologischen Unbedenklichkeit für Lebensmittelverpackungen unbegrenzt zugelassen. Es findet sich aber auch in der klassischen CD-Verpackung, ebenso wie im Gehäuse eines Mixers oder im Modellbau. Aufgrund der positiven Isolationseigenschaften ist Polystyrol auch in der Elektrotechnik recht verbreitet: Es wird nicht nur in Schaltern, Spulenkörpern und Gehäusen (High Impact Polystyrene, HIPS) für Elektrogeräte, sondern auch zur Isolation von Kabeln eingesetzt. Das weiße, eher grobporige expandierte Polystyrol (EPS) ist als Schaumstoff, u.a. unter dem Handelsnamen Styropor bekannt und im Bauwesen als Dämmstoff verbreitet. Und das feinporigere extrudierte Polystyrol (XPS) als geschlossenzelliger, harter Dämmstoff.

Kleben von Polystyrol

Generell ist es wichtig, beim Plastik kleben zwischen thermoplastischen sowie duroplastischen Kunststoffen zu unterscheiden. Diese verfügen über jeweils verschiedene Klebeeigenschaften. Im Gegensatz zu duroplastischen Kunststoffen werden thermoplastische Kunststoffe wie Polystyrol bei Hitze weich oder flüssig. Außerdem sind thermoplastische Kunststoffe nicht lösungsmittelbeständig. Als polarer und lösungsmittellöslicher Kunststoff ist Polystyrol daher prinzipiell ganz gut zu kleben.

Polystyrol mit Polystyrol kleben

Polystyrol kann mit Polystyrol gut mit reinen Lösungsmitteln (z. B. Dichlormethan) angelöst werden. Nach der Fügung sind beide Teile nahezu nahtlos miteinander verschweißt. Hierzu braucht man nur die passenden Fügeteile zusammenhalten und das Lösungsmittel etwa mit einem Pinsel in die Fuge oder auf die Klebfläche zu streichen und kurz abwarten. Das Lösungsmittel kriecht meist sogar von alleine in die Fuge. Hier löst Polystyrol das Material an und klebt die Teile. Da das Lösungsmittel jedoch schnell verdunstet, ist diese Technik nicht geeignet für großflächige Klebungen. Aber Vorsicht: Dichlormethan ist Gesundheitsschädlich – daher nicht einatmen und Hautkontakt vermeiden! Nach ein paar Stunden ist die Verbindung oft sogar so stabil, dass bei einer Zerstörung des Bauteils eher das Plastikmaterial daneben als die Klebestelle nachgibt.

Mit anderen Kunststoffen wie Polycarbonat, ABS oder Acrylglas kann Polystyrol ebenfalls mit Hilfe von Dichlormethan verbunden werden.

Auch Handelsüblicher Nitroverdünner, der größtenteils aus Xylol besteht, löst Polystyrol sehr gut an und verfügt hier über eine brauchbare Klebewirkung. Das gilt auch für Tetrahydrofuran (THF), das etliche Kunststoffsorten anlöst: neben Polystyrol auch PVC und Polyurethan.  Es gibt natürlich auch fertige Lösemittelklebstoffe im Handel: Zu ihnen zählt etwa der Kunststoffklebstoff Scotch Weld 4693 von 3M, der sich nicht nur zum Kleben von Polystyrol mit sich selbst, sondern auch mit vielen anderen Kunststoffen wie Polyethylen, Polypropylen, Polyamid, Acrylglas, Hart-PVC, Polycarbonat oder ABS eignet.

Kleben von PS mit anderen Kunststoffen wie PMMA, PC, PE, PP oder Polyester gelingt mit reaktiven PUR-Schmelzklebstoffen (Polyurethan). Dabei handelt es sich um einkomponentige, lösemittelfreie, feuchtigkeitsvernetzende Klebstoffe. Sie verfügen durch den schnellen Festigkeitsaufbau über eine hohe Soforthaftung – vergleichbar mit konventionellen Schmelzklebstoffen – sowie bedingt durch die Nachvernetzung des Polyurethananteils über eine große strukturelle Endfestigkeit. Beispielhaft erwähnt sei hier der 3M Hot-Melt-Schmelzklebstoff Scotch Weld 3764.

PS mit Metallen kleben

Beim Kleben von Metallen sollte zuvor stets beachtet werden, dass hier immer die Oberflächenveredelung (z.B. Eloxierung etc.) geklebt wird. Für Anwendungen mit sichtbaren Fugen kommt hier etwa 3M Scotch-Weld DP 610 in Frage, ein schnellhärtender, glasklarer 2-Komponenten-PUR Konstruktionsklebstoff, mit dem sich viele Kunststoffe wie PS mit geprimerten und auch lackierten Metalloberflächen kleben lassen. Der Klebstoff eignet sich aber auch für das Kleben von PS mit anderen transparenten  Kunststoffen wie PMMA (z. B. Plexiglas, Acrylglas), PC (Polycarbonat, z. B. Makrolon) und PVC. Ebenso wie für Verbindungen mit Holz – ob grundiert, lackiert oder mit Kunststoff beschichtet.

Cyanacrylat / Sekundenkleber

Bevorzugt für kleine Klebeflächen und hier auch zum Kleben mit anderen Materialien wie z.B. ABS (Acrylnitril-Butadien-Styrol) oder PPE, Holz, Glas und Keramik führt auch Sekundenkleber zu guten Ergebnissen. Jedoch sollten die Klebeflächen vorher mit Methanol geeinigt und entfettet werden. Anschließend kurz trocknen und ablüften lassen.