Wasserbasierte Klebstoffe

Emulsionsklebstoffe auf VAM-Basis

Es gibt zwei primäre Emulsionsarten auf VAM-Basis. Die erste umfasst Polyvinylacetat (PVA)-Klebstoffe. Diese aliphatischen, gummiartigen synthetischen Polymere zählen zu den thermoplastischen Polymeren. PVAs sind für die Verwendung auf porösen Materialien bestimmt, insbesondere Papier, Holz, Gewebe, Vliesstoffe, Stoff und einige Steinmaterialien. Am häufigsten werden Sie in der Papierindustrie für Anwendungen wie Wellpappe, Buchbinderei, Briefumschläge und Etikettierung eingesetzt.

Zur zweiten primären Emulsionsart gehören Vinylacetat-Ethylen (VAE)-Klebstoffe. Sie bieten deutliche Leistungsvorteile gegenüber den PVA-Klebstoffen. VAE-Klebstoffe verfügen über ähnliche Verarbeitungseigenschaften wie PVAs, haften jedoch besser auf nicht porösen Oberflächen. VAE-Klebstoffe weisen eine bessere Flexibilität und Wasserbeständigkeit sowie ausgezeichnete Klebeeigenschaften auf.

Der größte Anwendungsbereich sind flexible Verpackungen. Aufgrund ihrer Flexibilität, Feuchtigkeitsbeständigkeit und hervorragenden Werkstoffhaftung kommen sie zudem häufig in Kaschierungsanwendungen zum Einsatz. VAE-Klebstoffe sind in der Möbelindustrie, Buchbinderei und Textilbranche weit verbreitet. VAE-Klebstoffe werden auch gerne bei der Herstellung von Vliesstoffprodukten, beispielsweise im Bereich der Körperpflege verwendet.

Emulsionsklebstoffe auf Acrylbasis

Emulsionsklebstoffe auf Acrylbasis werden durch homogenes Emulgieren von Vinylacetat-, EVA- oder synthetischen Acrylharzpolymeren in Wasser hergestellt. Diese Klebstoffe bieten ein ausgewogenes Verhältnis zwischen:

• Schälfestigkeit – die Haftung zwischen dem Klebstoff und dem Werkstoff, die während des Aushärtungsprozesses zunimmt
• Scherung – die Fähigkeit des Produkts, an sich selbst zu haften
• Klebrigkeit (Tack) – die Geschwindigkeit, mit welcher der Klebstoff sofort auf dem Werkstoff haftet

Viele Acrylpolymere sind vernetzt, was sich positiv auf die Witterungs- und Alterungsbeständigkeit auswirkt und den Abbau durch andere Lösungsmittel verhindert. Zu einigen der gängigen Acrylklebstoffen gehören druckempfindliche Klebstoffe und Papier-Kaschierklebstoffe. Emulsionsklebstoffe auf Acrylbasis werden häufig zur Herstellung von Verpackungen, insbesondere Kartonagen, verwendet.

Natürliche oder biobasierte Klebstoffe

Natürliche Polymere werden aus organischen Stoffen entwickelt. Einige der bekanntesten sind pflanzlichen Ursprungs, wie Stärke und Dextrine, oder stammen aus Proteinquellen, wie Sojabohnen, Kasein und Milchalbumin. Klebstoffe auf natürlicher Basis mit Kaseinen haben relativ lange Trocknungszeiten, bilden sehr starke Klebverbindungen und sind wasserbeständig. Dextrine werden vor allem in der Papierindustrie verwendet und sind bei bestimmten Materialien äußerst langlebig. Wenn sie jedoch Wasser ausgesetzt werden, können sie sich zersetzen.

Klebstoffe auf natürlicher oder bio-basierter Basis werden in zwei Formen angeboten, als Flüssigklebstoff oder als Trockenpulver. Beide werden vor der Anwendung mit Wasser gemischt. Die Klebekraft entsteht, wenn das Wasser verdampft oder vom Werkstoff absorbiert wird. In der Regel werden die Klebstoffe für durchlässige Werkstoffe verwendet. Es gibt jedoch auch andere Methoden, die eine Trockenzeit erfordern, bevor der Klebstoff mit einem „Quick Tack“ aktiviert werden kann, um zwei undurchlässige Werkstoffe zu verkleben. Viele natürliche Klebstoffe sind verderblich und können nicht lange gelagert werden.

Naturkautschuk- und Polyvinylchlorid-Klebstoffe

Naturkautschuk gilt als einer der ersten Stoffe, die zum Verkleben von Werkstoffen verwendet wurden. Da Klebstoffe aus Naturkautschuk bei Erwärmung elastisch werden, gehören sie zu den beliebtesten Klebstoffen auf dem Markt und werden in der Regel zum Verkleben von organischen und porösen Materialien wie Leder, Papier, Stoffen sowie anderen Gummiprodukten verwendet. 

Klebstoffe aus Naturkautschuk bieten eine aggressive und sofortige Klebrigkeit und haben eine geringere Toxizität. Zur Erzielung verschiedener Haftstärken ist bei diesen chemischen Bausteinen die Zugabe von Klebrigmachern erforderlich. Klebstoffe auf Naturkautschukbasis sind wasserbeständig, flexibel und vielseitig. Sie eignen sich hervorragend für die Bekleidungs- und Schuhherstellung sowie für die Verstärkung der Rückseite von Teppichen und Vorlegern.

Flüssige Polyurethan-Klebstoffe

Die flüssigen Polyurethan-Klebstoffe (PUR-Klebstoffe) wurden für die Anwendung in extremen Umweltbedingungen entwickelt und sind reaktive feuchtigkeitsvernetzende Klebstoffe. Dank ihrer chemischen Zusammensetzung haften diese Klebstoffe auch auf schwer verklebbaren Werkstoffen mit niedriger Oberflächenenergie. Zu den Eigenschaften gehören eine starke Haftung und eine herausragende Kälte-, Hitze- und Feuchtigkeitsbeständigkeit. Die Klebstoffe werden vor allem im Bereich flexibler Verpackungen eingesetzt.

Flüssige Polyurethan-Klebstoffe erzeugen äußerst langlebige, hochelastische Bindungen. Die Klebstoffe reagieren mit der Feuchtigkeit in der Umgebung und bilden eine vernetzte, duroplastische Bindung. Sie haben kurze Offenzeiten, sind leicht aufzutragen und einfach zu säubern. Diese Formulierungen sind für das Verkleben von Materialien wie Teppiche, Holz, Schaumstoff, Metall und die meisten Kunststoffe geeignet. Sie werden nicht für Vinyl (PVC), Polypropylen, Polyethylen und Polyolefine empfohlen.

Additive für wasserbasierte Anwendungen

Einige wasserbasierte Klebstoffe enthalten zur Stabilisierung der chemischen Bausteine Additive wie Tenside und Emulgatoren. Manchmal werden weitere Inhaltsstoffe hinzugefügt, wie Entschäumer, Biozide, Pigmente, Flammschutzmittel, Antistatik- und Benetzungsmittel, um die verschiedenen Leistungsanforderungen des Klebstoffs zu unterstützen.

Additive sind sehr häufig Bestandteil wasserbasierter Klebstoffformulierungen für Anwendungen im Bereich Papierverpackungen und spielen eine wichtige Rolle bei den unterschiedlichen Papierverarbeitungsverfahren. Das am weitesten verbreitete Additiv ist wasserfestes Harz. Diese Formulierungen machen die Formel feuchtigkeitsbeständig oder wasserfest. Die Additive vernetzen sich mit Stärkemolekülen und erschweren dadurch das Auflösen der Mischung durch Wasser.

Klebstoffe mit wasserfesten Additiven (WRA) sollten innerhalb eines bestimmten Zeitraums nach Zugabe des Vernetzungsmittels verwendet werden. In vielen Fällen wird ein Farbstoff in die Formulierung eingearbeitet, damit der Anwender die Aushärtung des dem Klebstoff zugesetzten Additivs visuell nachverfolgen kann. Bei der Anwendung von Additiven sollten die Hersteller Folgendes beachten:

• Verwendung von frischem Klebstoff (weniger als 4 Stunden nach Zugabe von Harz)
• Anstreben einer Viskosität von 32–38 Sekunden
• Ein höherer Feststoffanteil (über 26 %) führt zu besseren Ergebnissen

Merlin-Verdünnungssystem

Konzentrierte wasserbasierte Klebstoffe werden in verschiedenen Branchen eingesetzt. Da es keinen Industriestandard für die Verdünnung der Klebstoffe auf den gewünschten Feststoffanteil oder die gewünschte Viskosität gibt, kann es zu Abweichungen in Bezug auf Leistung und Anwendung kommen. Das Merlin-Verdünnungssystem ist ein On-Line-Klebstoffverdünnungssystem für konzentrierte Klebstoffe und bietet ein vollständig automatisiertes Verfahren, das die derzeitigen manuellen Verdünnungsmethoden überflüssig macht. Der Klebstoff wird „nach Bedarf“ aus Vorratstanks zugeführt. Schweres Heben und Auskippen von Eimern entfällt, sodass die Bediener der Anlage nicht mit Chemikalien in Berührung kommen.

Das Merlin-Verdünnungssystem wird vor allem von Herstellern von Tissue-Produkten eingesetzt und bietet folgende Vorteile:

• Beseitigt das Risiko von Kontaminationen
• Steuert die Klebstoffkonzentration und passt sie an
• Passt den Feststoffanteil an die Verarbeitungsanforderungen an
• Verringert Schwankungen in der Klebstoffkonzentration

Extrusions-Transferanlage

Weichheit und Saugfähigkeit sind wichtige Eigenschaften, die Verbraucher von Tissue-Produkten erwarten. Um das gewünschte Qualitätsziel zu erreichen, müssen oft Einbußen in der Effizienz der Tissue-Produktionslinien in Kauf genommen werden. Das Schleuderverfahren und die Aufrechterhaltung der Klebeeigenschaften sind für Werke mit offenen Kesseln eine Herausforderung. Extrusions-Transferanlagen sind eine weit verbreitete Investition und ermöglichen eine sauberere und effizientere Produktionslinie.

Durch die Installation einer Extrusions-Transferanlage ist keine Reinigung/Entfernung der Kessel mehr erforderlich und die mit der Reinigung der Geräte verbundenen Sicherheitsrisiken werden reduziert. Ein weiterer Vorteil ist, dass die Hersteller leistungsfähigere und auf ihre spezifischen Produktionsanforderungen abgestimmte Klebstoffe anwenden können. Die Ergebnisse aus zahlreichen Systeminstallationen zeigen Folgendes:

• Verbesserte Laufzeit 5 bis 22 Minuten pro 12-Stunden-Schicht
• Geringere Add-on-Raten 15–50 %
• Weniger Abfall 35–50 %
• Höhere Sicherheit der Bediener durch weniger Reinigungsarbeiten

Überwachungssysteme für wasserbassierte Klebstoffe

Einblicke in die Klebstoffverwendung – Applikationsebenen und Umgebungsfaktoren – bieten wichtige betriebliche Erkenntnisse für die Anwendung wasserbasierter Klebstoffe. Die Systeme verfügen über mehrere Sensoren, die Echtzeit-Daten an ein Dashboard übertragen, sodass der Klebstoffverbrauch optimiert und die Ausfallzeiten an der Produktionslinie reduziert werden können. Sie ermöglichen außerdem die Benachrichtigung der Bediener über mögliche Ausfälle oder Fehlfunktionen der Anlage für wasserbasierte Klebstoffe.

Wenn sich eine aktive Charge auf der Produktionslinie befindet, werden unabhängig davon, ob die Produktionslinie gerade läuft oder nicht, grundlegende Informationen angezeigt. Zu diesen Daten gehören Start- und Endzeitpunkt, ob die Verarbeitung der Charge abgeschlossen ist und allgemeine Informationen über die wasserbasierten Klebstoffe (zum Beispiel Marke, Klebstoffname und Identifikationsnummern). Dadurch erhält der Bediener wichtige Details und kann mögliche Abweichungen von den Werkseinstellungen erkennen. Die Überwachungssysteme von Henkel liefern Folgendes:

• Daten zu den Umgebungsbedingungen, um eine optimale Haftung zu gewährleisten
• Verbrauchsangaben, um sicherzustellen, dass die Applikationsmengen im erforderlichen Bereich liegen
• Daten über den Anhaftungsprozess, um das Ermitteln von Unterbrechungen und das Nachverfolgen der Effizienz zu ermöglichen

AEROBOND-Schäumungstechnologie

Klebstoffanwendungen im Bereich Kaschierung und Wellpappenherstellung erfordern eine präzise Ausgewogenheit der Feuchtigkeit in den verwendeten Klebstoffen.  Eine fehlerhafte Dichte führt zur Verformung der Wellpappen oder zur Wellung der Schichten. Die AEROBOND-Schäumungstechnologie injiziert Luft in den Klebstoffstrom, um die Dichte zu reduzieren. Infolgedessen wird eine geringere Klebstoffmenge aufgetragen.  Darüber hinaus verbessert sie die Rheologie und gewährleistet, dass der Klebstoff an der aufgetragenen Stelle verbleibt.

Das Schäumen ist eine wichtige Komponente von Dünnschicht-Dosieranlagen, die in Litho-Laminieranwendungen eingesetzt werden. Zum Erreichen einer möglichst hohen Verarbeitungsgeschwindigkeit muss der Klebstoff eine „sehr gute Nassklebrigkeit“ aufweisen, um die Ablösung von Kanten zu verhindern. Die Verringerung der Klebstoffdichte ermöglicht es den Herstellern, eine möglichst hohe Gerätegeschwindigkeit zu erzielen, ohne dass Risse oder Kantenablösungen entstehen. Das Schäumen ermöglicht auch eine 100%ige Faserabtrennung.

Wenn Sie mehr über unsere Systeme erfahren oder branchenspezifische Informationen über unsere wasserbasierten Klebstoffe erhalten möchten, wenden Sie sich gerne jederzeit an ein Mitglied unseres Teams.