Kleben wie gedruckt

Siebdruckfähige Haftklebstoffe haben sich dank ihrer qualitativen Weiterentwicklung viele industrielle Anwendungsbereiche erschlossen. Welche siebdruckfähigen Haftklebstoffe sind auf dem Markt verfügbar und wo liegen ihre bevorzugten Einsatzgebiete? Für die Verarbeitung von flüssigen Klebstoffen hat sich neben der üblichen Gieß-, Spritz-, Roll- und Rakelapplikation das Siebdruckverfahren etabliert.

 

 

Bereits Anfang der 70er Jahre begann man die spezifischen Vorteile des Siebdruckverfahrens für die Klebstoffverarbeitung zu nutzen. Heute finden wir mit Haftklebstoffen siebgedruckte Materialien in vielen Industriebranchen, wie z.B. beim Automobilbau, in der Haushaltsgeräte- und Elektronikindustrie, bei der Herstellung optischer Anzeigeinstrumente sowie in der Werbemittel- und Schilderindustrie. Die Vielfalt dieser Gebiete bedingt eine ebenso große Vielfalt der Substrate, die selbstklebend ausgerüstet werden müssen.

Klebkraft auf verschiedenen Untergründen am Beispiel von KIWOPRINT D 159

Dies beginnt beim einfachen Karton, reicht über Metallfolien und Lackfilme bis in die Kunststoffindustrie, bei der Folien, Schäume und Hartmaterialien von fast allen gängigen Kunststoffen (PVC, Polycarbonat, Polyester, Polyethylen, Polypropylen, PMMA, PUR usw.) selbstklebend ausgerüstet werden.

 

Beim Siebdruckverfahren wird der flüssige Klebstoff mit einer Rakel durch eine Druckform auf den Bedruckstoff (Substrat) gedrückt. Diese Druckform besteht aus einem Polyestergewebe, das offene Maschen im Bereich der Klebstoffkontur aufweist und ansonsten keinen Klebstoff durchlässt.

 

Durch die Auswahl des Siebgewebes (Fadenzahl, Fadendurchmesser) wird die Klebstoffschichtdicke definiert. Für technische Anwendungen sind heute Trocken-Schichtdicken von 50µm üblich; für Sonderanwendung, wo ein breiterer Fügespalt zu verfüllen ist, sind bis 160 µm möglich.

 

Klebstoffgruppen

Die siebdruckfähigen, bei Raumtemperatur flüssigen Haftklebstoffe liegen in der Regel als Lösungsmittelsysteme, wässrige Dispersionen oder UV-vernetzende 100%-Systeme vor. Alle drei Systeme haben ihre spezifischen Vor- und Nachteile. 

 

Lösemittelhaltige Haftklebstoffe:

Die Vorteile der Lösungsmittelsysteme sind begründet in der guten Verdruckbarkeit, dem sehr guten Oberflächenverlauf und der außerordentlich kurzen Ablüftezeit. Es kann daher schon nach kurzer Zeit mit Silikonpapier abgedeckt, bzw. weitere Verarbeitungsschritte können eingeleitet werden. Die Nachteile dieser Produkte liegen in der Entflammbarkeit der verwendeten Lösungsmittel sowie einer gewissen Geruchsbelästigung. Hinzu kommen Reinigungsprozesse mit Lösungsmittelreinigern bzw. -verdünnern.

 

Während die ersten siedruckfähigen Haftklebstoffe Anfang der 70er Jahre schwächer klebende Schichten für mehr dekorative Zwecke ergaben, sind die heutigen Produkte hinsichtlich Schälwert, Tack-Wert, UV-Beständigkeit und Wärmestandfestigkeit für Industrieanwendungen optimiert. Es stehen Formulierungen auf Kautschuk- und auf Acrylharzbasis zur Verfügung, die sich im Preis- und Eigenschaftsprofil unterscheiden. Beiden Produktgruppen gemeinsam ist eine sehr gute Wasser- und Wasserdampfbeständigkeit, was vor allem beim Einsatz in Kondenswasserklimata zum Tragen kommt.

 

Dispersionshaftklebstoffe:

Die Vorteile der wässrigen Systeme liegen in der umweltfreundlichen Verarbeitung. Die Produkte sind nicht brennbar und kaum geruchsbelästigend. Die Nachteile der Dispersionen liegen in einer etwas schlechteren Verdruckbarkeit, wobei insbesondere die offene Zeit im Drucksieb betroffen ist. Die Trocknungszeit ist länger als bei den lösemittelhaltigen Produkten.

 

Dank der Ablösung von Polyvinylacetat durch Acrylharz-Copolymere als Bindemittel für siedruckfähige Dispersionshaftklebstoffe war es möglich, auch mit dieser Produktgruppe in Anwendungen vorzustoßen, die bisher nur lösungsmittelhaltigen Formulierungen vorbehalten waren. Eine gute UV-Beständigkeit, eine hohe Wärmestandfestigkeit und die Fähigkeit sich gegen Weichmacherwanderung zu sperren, sind Vorteile dieser Stoffklasse. Dem steht als Nachteil eine begrenzte Wasser- und Wasserdampfbeständigkeit gegenüber.

 

UV-vernetzbare Haftklebstoffe:

Erst seit wenigen Jahren gibt es flüssige 100% - Produkte, die nach dem Druckprozess durch UV-Bestrahlung zum Haftklebstoff vernetzen. Die Vorteile dieser Produktgruppe liegen hauptsächlich in einer problemlosen Verarbeitung durch lange Sieboffenhaltung, sehr gute Verdruckbarkeit mit exzellentem Verlauf, rasche „Trocknung“ durch chemische Vernetzung und umweltschonende Verarbeitung, da 100% Klebstoff. Demgegenüber steht ein Mehraufwand an Equipment für die Trocknung und eine umfangreichere Prozesskontrolle. Das heute zur Verfügung stehende Produktsortiment der UV-Haftklebstoffe weist zwar noch nicht die Vielseitigkeit der Dispersionsprodukte auf – jedoch wird mit Hochdruck an der Komplettierung dieser Produktlinie gearbeitet.

 

Anwendungsbeispiele

 

Übertragung eines Nasstransfers
Temporäre Tattoos werden als Lacktransfers mit speziell geprüften Klebstoffen hergestellt
Instrumentenanzeigen werden häufig mit Siebdruckklebstoff verklebt
Großformatige Blenden sind Beispiele wo hohe Klebstoff-Schichtdicken benötigt werden
Heizungsblenden im Automotivbereich
Rückstandsfrei wiederablösbare Werbefolien

Mit Haftklebstoffen ausgerüstete Selbstklebeartikel haben eine breite  industrielle Anwendung gefunden. Der besondere Vorteil der Siebdruckapplikation dieser  Klebstoffklasse liegt hauptsächlich in der exakt begrenzbaren Klebstoffkontur. Diese millimetergenaue Platzierung, auch von feinen filigranartigen, freistehenden Klebstoffgeometrien, lässt sich von  keiner anderen Verarbeitungstechnik erzielen.

 

Ein besonderes Einsatzgebiet für siebdruckfähige Haftklebstoffe auf Lösungsmittelbasis ist das Lacktransfer. 

 

Hierbei handelt es sich um Abziehbilder, die im Dekorbereich oder in der Werbebranche Verwendung finden. Aufgrund des glatt verlaufenden Klebstofffilms werden hierfür nur lösungsmittelhaltige Formulierungen auf Kautschuk- oder Acrylharzbasis eingesetzt. Wo Farblosigkeit und UV-Beständigkeit gefordert werden, kommen Acrylharz-Haftklebstoffe zur Anwendung, ansonsten empfiehlt sich ein preiswerterer, kautschukbasierender Haftklebstoff. Je nach Einsatzgebiet und Motivgröße unterscheidet man zwischen Nass- und Trockentransfers. 

 

Hauptanwendung für Siebdruckklebstoffe ist die selbstklebende Ausrüstung von Frontfolien.

 

Für optische Anzeigeinstrumente kommen insbesondere Polyester- und Polycarbonatfolien zum Einsatz, auf die Anzeigetexte, Sichtfenster und Skalen in verschiedenen, auch transparenten Farben gedruckt werden. Diese mit Haftklebstoff bedruckten Stanzlinge werden dann auf Spritzgussgehäuse und Lichtleiter aus PMMA, PS, ABS, PA usw. verklebt. Haupteinsatzgebiete sind der Armaturenbereich im Automobilbau sowie Bedienungselemente einer Vielzahl elektrischer Geräte. Für dieses Einsatzgebiet sind siebdruckfähige Acrylatdispersionen prädestiniert. Insbesondere der hohe Festkörpergehalt erlaubt das Aufbringen höherer Schichtdicken. Diese sind beim Bekleben von Spritzgussartikeln mit den unvermeidbaren Einfallstellen notwendig. Entsprechend formulierte Haftklebstoffe weisen ein aggressives Tack-Verhalten auf, was für ein erfolgreiches Bekleben von schwierigen Substraten wichtig ist. Darüber hinaus ist der Klebstofffilm transparent und sehr gut wärme- sowie UV-beständig.

 

Gedruckt wird mit Siebdruckgeweben zwischen 21 und 43 Drähten/cm, in Sonderfällen bis 8 Drähte/cm.  Nach der Trocknung im Umluftofen bzw. Trockenkanal wird mit Silikonpapier ab- gedeckt und - falls erforderlich – anschließend gestanzt.  

Zur Erzielung eines optimalen und reproduzierbaren Klebergebnisses empfiehlt es sich im industriellen Einsatz, die Verklebung mittels Anpressen durch einen beheizten Silikongummistempel durchzuführen (z.B. Pressdauer 4-5 s, Stempeltemperatur ca. 40° C, Pressdruck 3 - 4 bar).

 

Als weiteres Einsatzbeispiel seien Folientastaturen genannt, deren oberste Folie zum Erkennen und Bedienen der darunter liegenden Schaltkreise dient.

 

Sie wird im Siebdruck unterseitig mit Dispersionshaftklebstoff oder lösemittelhaltigem, kautschukbasierendem Haftklebstoff ausgerüstet. Nach dem Ablüften kann somit diese Bedienungsfolie auf den darunter liegenden Overlayer aufgeklebt werden.

 

Dieser Overlayer bildet die zweite Folie der Gesamtschaltung und ist unterseitig entsprechend dem gewünschten Schaltbild z.B. mit einer Silberleitpaste bedruckt. Um einen Kontakt herzustellen, wird eine weitere ebenfalls mit Silberleitpaste ausgerüstete Folie unterlegt. Um einen Kontakt dieser Underlayer-Folie mit dem Overlayer zu vermeiden, wird der Spacer zwischen diese beiden Folien geklebt, der sich im Siebdruck selbstklebend ausrüsten lässt. Noch im Versuchsstadium befindet sich der Weg, den Spacer komplett als Haftklebstoff zu drucken.

 

Ebenso ist es möglich, die komplette Folientastatur auf ihrer Unterseite selbstklebend auszurüsten, um sie später leichter an ihrem Einsatzort platzieren zu können.

 

Selbstklebefolien und -schäume

 

Die Möglichkeit der partiellen Ausrüstung von Folien und Schäumen mit Haftklebstoffen wird überall da genutzt, wo früher Klebebänder als Befestigungsmittel dienten. Die Auswahl des jeweiligen Haftklebstoffsystems richtet sich nachdem jeweiligen Anforderungsprofil. Einschränkungen gibt es praktisch nur bei der Verwendung von Weich-PVC, da hier die Gefahr der Weichmachermigration in die Klebstoffschicht besteht sowie bei exotischen Compounds, die z. B. PVDF o. ä. enthalten.

 

Insbesondere für kurzlebige Werbeaktionen im Fast-Food-Bereich werden beidseitig mit Motiven bedruckte Kunststofffolien eingesetzt. Bei derartigen Hinterglas-Anwendungen muss die Folie nach wenigen Wochen rückstandsfrei entfernbar sein, was durch die Verwendung von stark kohäsiven und UV-beständigen Acrylatsystemen gewährleistet ist.

 

Aus einer Vielzahl weiterer Anwendungsgebiete seien hier abschließend noch die Schaumverklebung von Mousepads, rasterpunktförmige Transferklebstofffilme, rauten und linienförmige Klebsysteme für Fotoalben, haftklebrige Dokumentensicherungssysteme und Abreibebuchstaben bzw. Motive erwähnt.

 

 

Semipermanente Werbefolien für den Fußbodenbereich
Weiß pigmentierter Siebdruckklebstoff erhöht die Farbbrillianz auf dunklem Untergrund

Resümee

Vorteile des Siebdruckverfahrens: 

  • exakt begrenzbare Klebstoffkontur, auch bei feinen Linien, frei stehenden Punkten und komplizierten geometrischen Mustern
  • kein Overspray, Stanzabfall oder sonstiger Klebstoffverlust durch  flächige Beschichtung
  • genau definierbare und reproduzierbare Schichtdicken durch Auswahl verschiedener Siebdruckgewebe (von 5 -160 µm Trockenschichtdicke pro Arbeitsgang)
  • wirtschaftliche Serienfertigung durch hohe Auftragsgeschwindigkeit und Verarbeitung im Mehrfachnutzen.

Durch die Umsetzung neuer Rohstoffe mit den dazugehörigen Trocknungs- und Vernetzungstechnologien in die Siebdruckanwendung werden sich in der Zukunft sicherlich noch viele weitere Einsatzmöglichkeiten für siebdruckfähige Haftklebstoffe ergeben.

 

 

Schälwerte von KIWOPRINT D 159 auf unterschiedlichen Substraten

Schälwert geprüft nach PSTC 1. Gemessen mit Zugprüfmaschine Typ L 500, Fa.Lloyd Instruments, Lastzelle 100 N, Klasse 1, DIN 51221 für Zug und Druck, 180°-Schältest, mit 21-140 (T) auf 125 µm-Polycarbonatfolie gedruckt, gemessen nach 72 Stunden Lagerung bei Normalklima (nach DIN 50014-20/65-1), Angabe in N/cm. Traversengeschwindigkeit 300 mm/min. Verklebt mittels Handroller (nach PSTC Standard: Rollengewicht 10 pounds, 5 x angerollt pro Richtung). Klebefläche 2,5 x 10 cm.

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