Fachinformationen rund um's Kleben von

PP kleben

Der vielseitige Kunststoff Polyethylen ist heute aus dem Alltag nicht mehr wegzudenken. Er findet sich u.a. in Rohrleitungen, Regentonnen, Spülmaschinen sowie einer Vielzahl von Industriebauteilen. Die Klebung des Materials ist wegen seiner abweisenden Oberflächeneigenschaften jedoch nicht ganz unproblematisch. Leistungsfähige Klebesysteme am Markt bieten allerdings heute praktikable Lösungen hierfür.

Kleine Materialkunde PP

Polypropylen (kurz PP) gehört wie Polyethylen (PE) zu den Polyolefinen. Es handelt sich um einen Thermoplast, der Kunststoff lässt sich also bei bestimmten Temperaturen einfach verformen. Bei Normaltemperaturen ist PP jedoch steifer, härter sowie fester als Polyethylen und wie längst nicht so umweltschädlich wie andere Kunststoffe, zudem gut recycelbar. PP ist schweißbar, besitzt eine höhere Oberflächenhärte und ist chemisch beständiger als PE. Weil PP geruchlos und hautverträglich ist, ist es für Anwendungen im Lebensmittelbereich und der Pharmazie gut geeignet, es ist physiologisch unbedenklich. PP eignet sich zum Spritzgießen, Extrudieren, Blasformen, Warmumformen, Schweißen, Tiefziehen, sowie für die spanende Verarbeitung. Außerdem kann aus ihm Schaumstoff hergestellt werden. PP kann zur Stabilisierung mit mineralischen Füllstoffen wie z. B. Talkum, Kreide oder Glasfasern gefüllt werden. Dadurch wird das Spektrum der mechanischen Eigenschaften (Steifigkeit, Gebrauchstemperaturen, etc.) deutlich erweitert.

Geschichte von Polypropylen

Zum ersten Mal wurde Polypropylen 1954 von dem Chemiker Karl Rehn in den Farbwerken Hoechst und zeitgleich von Giulio Natta am Politecnico di Milano synthetisiert. Natta, der Polypropylen als Erster zum Patent anmeldete, begann 1957 die großtechnische Synthese in der italienischen Firma Montecatini. Heute ist Polypropylen, das unter den Handelsnamen Hostacom, Moplen, Isplen, Canplast verbreitet ist, nach PE der (nach Umsatz) weltweit zweitwichtigste Kunststoff.

Strukturformel von Polypropylen

Einsatzgebiete von Polypropylen

PP, das in der Industrie in Form von von Platten, Vollstäben oder Rohren angeboten wird, findet eine breite Anwendung im Maschinen- und Flugzeugbau, in der Elektrotechnik und im Bauwesen sowie im Heim- und Konsumbereich z.B. als:

  • Armaturen, Fittings und Rohrleitungen, Regentonnen
  • Innenauskleidung von Spülmaschinen, Handbrausegriffen, Kabelummantelungen
  • Gießformen für Polyesterharz, Spritzgussteile, Plattenware
  • Einwegbecher, Joghurt-Becher, Schuhabsätze,
  • Flaschenverschlüsse, wiederverwendbare Behälter
  • im chemischen Behälterbau und für Verkleidungen von Maschinen
  • im Fahrzeugbau für Innenausstattungen von PKW, für Armaturenbretter und Batteriegehäuse oder als Crashabsorber-Elemente
  • in der Elektrotechnik für Trafogehäuse und Isolierfolien, als Draht- und Kabelummantelung.

Kleben von Polypropylen

Polypropylen ist der Kunststoff mit der geringsten Dichte und hat deshalb die Besonderheit, dass er nur eine sehr geringe Oberflächenenergie aufweist. Durch diese Beschaffenheit der Oberfläche geht nur schwer eine Wechselwirkung mit anderen Stoffen ein, z.B. mit Farben oder mit Klebstoffen. PP wird auch durch die meisten chemischen Substanzen, wie organische Lösungsmittel und Fette nicht angegriffen, zudem ist es beständig gegenüber den meisten Säuren und Laugen. PP zählt demzufolge und aufgrund seiner niedrigen Oberflächenenergie von nur 30 in mJ/m2 zu den nur sehr schwer zu klebenden Materialien.

Oberflächenbehandlung von Polypropylen vor dem Kleben

Wegen der ungünstigen Klebeeigenschaften wird vor dem Kleben bei Polypropylen üblicherweise eine Oberflächenvorbehandlung notwendig: Dies gelingt meist nur nach intensiver Aktivierung der Oberfläche, z.B. durch Korona-Entladung oder Beizen mit Schwefelsäure. Die Fügeflächen müssen mit Isopropanol gereinigt werden, um sie staub- und ölfrei zu machen. Speziell entwickelte Plastikklebstoffe bereiten die Oberfläche jedoch praktischerweise mittels Aktivator vor und ermöglichen so die Verklebung solcher Werkstoffe. Bei Verwendung von Cyanacrylat-Klebstoffen (Sekundenkleber) ist ein geeigneter Primer zu verwenden, der die Oberflächenenergie erhöht.

Geeignete Klebstoffsysteme für Polypropylen

1-Komponenten-Klebstoff

Klebstoff: Cyanacrylat, Sekundenkleber

Cyanacrylat-Klebstoffe werden 1-komponentig verarbeitet und härten (polymerisieren) schlagartig aus. Wegen dieser schnellen Reaktion sind sie auch unter dem Namen Sekundenkleber oder Sofortklebstoffe bekannt. Die Polymerisation wird in Gang gesetzt durch den Kontakt mit schwach basischen Oberflächen.

Anwendung: PE/PP gegen beliebige Flächen, bevorzugt kleine Flächen. Klebeflächen mechanisch aufrauen, mit Aceton entfetten und mit Loctite primern.

2-Komponenten-Klebstoff

Klebstoff: z.B. Scotch-Weld DP 8005 (3M). Der zähelastische Zweikomponenten-Klebstoff besteht aus der Basis Methyl-Methacrylate und als Härter mod. Amine.

Anwendung: Strukturelles Kleben von PE/PP, bevorzugt größere Flächen

Eigenschaften:

  • Sehr kurze Verarbeitungszeit
  • Schneller Festigkeitsaufbau
  • Kleben von PP, PE, TPE etc.
  • Zähelastisch, hohe Scherfestigkeit, gute Schälkraft, gute Schlagfestigkeit
  • Ebenso wie DP8010 wurde DP8005 speziell für die Verbindung von schwer zu klebenden Kunststoffen mit niedriger Oberflächenenergie entwickelt.

Vorarbeiten: Bis vor einiger Zeit galt das konstruktive Kleben von PP miteinander oder mit anderen Werkstoffen ohne vorherige Oberflächenvorbehandlung wie z.B. Primern als nicht umsetzbar. Jetzt jedoch nur noch Klebeflächen reinigen, entstauben und entfetten – fertig.

VHB Klebebänder

Klebstoff: z.B. VHB Klebebänder 4932 und 4952 (3M); Basis : Acrylatklebstoff

Anwendung: Kleben von PP-Komponenten z. B. im Flugzeugbau, der Fahrzeug-, Elektro- und Elektronikindustrie

Eigenschaften:

  • Sehr kurze Verarbeitungszeit
  • Temperaturbeständigkeit – kurzfristig bis 150°C, langfristig bis 120°C

Transferklebebänder

Klebstoff: Transferklebebänder mit modifiziertem Acrylatklebstoff 300 LSE, Low Surface Energy (3M).

Die neue Klebstoffserie 360 wurde speziell für das schnelle und sichere Verbinden von Substraten wie PP, ABS, HDPE, LDPE oder Nylon sowie pulverbeschichteten und mit UV-Farbe behandelten Untergründen entwickelt.

Anwendung: Spezialgebiet ist das Verbinden und Laminieren von Werkstoffen wie z. B. Kunststoffen (PP), Metall, Glas, Keramik, Pappe.

Eigenschaften:

  • Hohe Anfangshaftung
  • Dauerhafte Klebkraft

Auch wenn der Farbigkeit von Klebstoffen bisher eher weniger Bedeutung beigemessen wurde, da der Klebstoff, respektive die Verklebung, meist nicht sichtbar sind, legen immer mehr marktgängige Produkte den Fokus auf die Transparenz der Substrate. Denn durch die zunehmende Verarbeitung von transparenten Werkstoffen (z.B. Plexiglas) zusammen mit PP steigen auch die optischen Ansprüche an die Klebstoffe: Für die transparente Verklebung bestimmter Kombinationen aus den genannten Werkstoffen eignen sich u.a. auch sogenannte Kaltschweißmittel, Diffusionsklebstoffe (Klebelacke, Kontaktklebstoffe).

Profitipps – PP kleben

Weil sich Polypropylen so schwer kleben lässt, aber gleichzeitig ein so beliebtes Material ist, gab es schon lange Bestrebungen, spezielle Klebstoffe für PP auf den Markt zu bringen:

  • Es gibt Produkte im Handel, die einen speziellen Aktivator zur „Oberflächenaktivierung“ enthalten. Dieser Aktivator muss vor dem Kleben auf die Oberfläche aufgebracht werden, die sich nun “aktiviert” und dann mit dem Spezialklebstoff klebt werden kann. Allerdings haben diese “speziellen Sekundenkleber” den Nachteil, dass ihre Anwendung auf kleine Klebeflächen bei passgenau zusammenfügbaren Teilen beschränkt ist und sich auch keine auf Dauer wasserfesten Verklebungen herstellen lassen.
  • Bessere Ergebnisse erzielt man mit Produkten von Unternehmen, die sich auf die Herstellung technischer Klebstoffe spezialisiert haben.
  • Nicht geeignet für eine wirklich feste Verklebung von Polypropylen sind übrigens sogenannte Haftklebstoffe, die für PP häufig angeboten werden. Sie bewirken nur eine haftklebrige Verbindung, sie bleiben also dauerhaft klebrig und können immer wieder abgelöst werden.
  • Falls sich der richtige Klebstoff für PP-Subsparte mal nicht finden lässt bzw. wenn die Anwendung in dem speziellen Fall zu schwierig ist, erreicht man bisweilen auch das Ziel einer dauerhaften Verbindung, wenn man den Kunststoff einfach erwärmt und so neu verbindet. Dazu gibt es im Handel spezielle Heißluftpistolen und entsprechende Schweißstäbe, mit denen man sogar Risse wieder verschweißen kann.
  • Klebstoffe, die PP dauerhafter kleben, nennen sich im Handel häufig z. B. Blitzkleber, sie enthalten meist Cyanacrylat. Hier müssen für eine feste Verbindung lange Trockenzeiten eingehalten werden. Verbreitet sind auch Kontaktklebstoffe, meist mit Cyclohexan als Wirkstoff, das ebenfalls mit einer Anlösung des Kunststoffs arbeitet, bei der aber nicht unbedenkliche Dämpfe entstehen können. Hier sollte man sich beim Kauf auf jeden Fall über die Sicherheit bei der Anwendung informieren, auch die Sicherheitshinweise auf der Packung sollten unbedingt beachtet werden.