Technik im Detail

Haftkleben und Klebstoffrheologie – wie geht das?

Filamentbildung Haftetikett
Blick auf die Ablösekante eines Haftetiketts mit transparentem Obermaterial. Deutlich ist eine Filamentbildung zu sehen (Quelle: Dr. Renke Wilken)

Der Umgang mit selbstklebenden Produkten wie z.B. Haftetiketten ist selbstverständliche Praxis im täglichen Leben. Dass Haftetiketten auf nahezu allen Oberflächen mehr oder weniger gut haften, wird hingenommen und in aller Regel nicht weiter hinterfragt. Ebenso wird erwartet, dass der Haftklebstoff nicht fließt oder ausblutet. Das alles ist aber das Ergebnis geschickt eingestellter rheologischer Klebstoffeigenschaften. Dr. Renke Wilken erläutert die Hintergründe.

Filamentbildung Haftetikett
Blick auf die Ablösekante eines Haftetiketts mit transparentem Obermaterial. Deutlich ist eine Filamentbildung zu sehen (Quelle: Dr. Renke Wilken)

Das Haftkleben ist eine Sonderform des Fügeverfahrens „Kleben“. Im Normenwerk ist das Kleben dadurch gekennzeichnet, dass zum Fügen ein Klebstoff verwendet wird, der seinerseits als ein nichtmetallischer Werkstoff definiert wird, der Fügeteile durch Flächenhaftung (Adhäsion) und innerer Festigkeit (Kohäsion) miteinander verbinden kann. Der Klebstoff bildet dabei zwischen den Fügeteilen eine Klebschicht, die über Adhäsion und Kohäsion eine kraftschlüssige Verbindung der Fügeteile herstellt.

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Für Haftklebstoffe gibt es darüber hinaus noch zwei weitere Bedingungen, nämlich dass die von ihnen gebildeten Klebschichten erstens nach beliebiger Zeit und zweitens schon unter geringem Druck auf den Fügeteilen haften. Im Falle von Haftetiketten wird dadurch eine kraftschlüssige Verbindung zwischen Obermaterial und zu beklebender Oberfläche hergestellt.

Aus den Zusatzbedingungen folgt, dass eine Haftklebstoffschicht auf Dauer in einem hochviskosen, also dickflüssigen oder pastösen Zustand, oder in einem plastisch verformbaren Zustand verbleiben muss, während andere Klebstoffarten[1] zwar im viskosen Zustand appliziert werden und Adhäsion ausbilden. Die gebildeten Klebstofffilme verfestigen danach oder härten aus, um dadurch eine möglichst hohe Kohäsion und eine hohe Klebungsfestigkeit zu erreichen. Beim Haftklebstoff dagegen ändert sich nach dem Ausbilden der Adhäsion (verkleben unter geringem Druck) die Kohäsion im Vergleich zum Applikationszustand nicht. Trotz der grundsätzlichen Unterschiede zwischen Haftklebstoffen und anderen Klebstoffarten sind die physikalischen Grundvorgänge beim Aufbau von Adhäsion und Kohäsion bei allen Klebstoffen gleich. Und um die soll es zunächst gehen.

Warum haftet ein Haftklebstoff?

Die moderne Theorie des Haftens, also der Adhäsion, basiert auf der Adsorptionstheorie. Sie hat sich weitgehend durchgesetzt, weil sie in der Lage ist, qualitative Aussagen über die Verklebbarkeit von Fügeteilen zu machen und in gewissen Grenzen sogar die zu erwartenden Klebungsfestigkeiten zu prognostizieren. Die Adsorptionstheorie geht davon aus, dass das Haften auf der Ausbildung von Nebenvalenzbindungen (Wasserstoffbrückenbindungen, Van-der-Waals-Bindungen) zwischen Klebstoffmolekülen und dem Fügeteil zurückzuführen ist. Daraus ergeben sich schon wichtige Ansatzpunkte für die chemische Formulierung von Haftklebstoffen oder auf die gezielte Veränderungen der Oberflächenchemie von Fügeteilen z. B. durch Corona-Vorbehandlung.

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