Klebefähigkeit

Durch Kleben werden Kartonoberflächen dauerhaft mitein- ander verbunden. Das Verfahren wird auch verwendet, um Faltschachteln herzustellen oder zu verschließen und grafischen Produkten funktionelle Eigenschaften zu verleihen. Die Klebefähigkeit ist daher eine wichtige Kartoneigenschaft. Eine kalkulierbare und zuverlässige Klebefähigkeit erreicht man durch die sorgfältige Wahl der Oberflächenleimung, der Spaltfestigkeit und des Pigmentstrichs.

Bei der Herstellung von Taschenbüchern wird Karton mit sehr guter Klebefähigkeit benötigt. Der Bucheinband darf sich nicht lösen oder delaminieren. Die Klebeverbindung muss der festeste Teil des ganzen Buches sein.

Jeder Designer, der neue ansprechende Kartonverpackungen entwerfen will, benötigt dazu elastische, feste und zähe Materialien, die mit herkömmlichen Klebstoffen gut zu kleben sind. Sehr starke Klebeverbindungen sind besonders dort notwendig, wo der Klebstoff nur punktuell aufgebracht wird.

Die Klebefähigkeit ist wichtig für eine hohe Effizienz der Verpackungslinie und gute Laufeigenschaften. Die Klebenaht muss außerdem auch den Kräften widerstehen, die während der Lebensdauer der Verpackung durch den Inhalt auf sie ausgeübt werden.

Kartonauswahl

Verläuft das Abpacken vollautomatisch bei hoher Geschwindigkeit, ist eine zuverlässige Klebefähigkeit extrem wichtig. Das muss bei der Auswahl des Kartons berücksichtigt werden. Eine Klebenaht muss schnell aushärten und dann den Belastungen durch das Produkt standhalten. Sie muss während der gesamten Lebensdauer der Schachtel intakt bleiben.

Ein fester Karton mit guten Oberflächeneigenschaften wie Oberflächenfestigkeit und Absorptionsvermögen ist eine wesentliche Voraussetzung für eine gute Klebefähigkeit. Die Vorbehandlung der Oberfläche, d. h. die Oberflächenleimung, und die Zusammensetzung der Streichmasse sind dabei die entscheidenden Faktoren für die Klebefähigkeit. Die Anforderungen an den Karton verändern sich mit der Art des verwendeten Klebstoffs. Auch das muss bei der Auswahl des Kartons berücksichtigt werden.

Chromokarton (Holzstoff mit Zellstoff in den Außenlagen) und vollgebleichter Zellstoffkarton (reiner Zellstoff) weisen eine außerordentlich gute Klebefähigkeit auf.

Merkmale der Klebefähigkeit

Das allgemein anerkannte Kriterium zur Beurteilung der Klebefähigkeit ist das Reißverhalten einer Klebenaht zwischen einer pigmentgestrichenen Oberfläche und (üblicherweise) der Rückseite einer Schachtellasche. Der Karton muss fest sein bzw. eine hohe Spaltfestigkeit aufweisen, um eine gute Klebefähigkeit gewährleisten zu können. Ist der Karton nicht sehr fest, reißen die Fasern schnell und die Klebefähigkeit gilt fälschlicherweise als gut. Sowohl Kartonfestigkeit als auch Faserriss bestimmen die Klebefähigkeit.

Wenn die Klebenaht versagt oder die Bindung des Pigmentstrichs nur ungenügend ist, gilt die Klebeverbindung als schlecht. Das Verfahren sagt nichts über die eigentliche Festigkeit der Naht im Vergleich zwischen verschiedenen Materialien aus, da es sich immer um eine Funktion des schwächsten Glieds in der Konstruktion handelt. Die Klebefähigkeit eines Kartons kann sich je nach Art des verwendeten Klebstoffsystems unterscheiden (z. B. Systeme auf Wasserbasis oder Heißkleber).

Die Klebefähigkeit eines wasserlöslichen Klebstoffs wird nach dem Reißverhalten der vollständig ausgebildeten, trockenen Klebenaht zwischen zwei Kartonoberflächen beurteilt.

Die Klebeverbindung muss fest genug sein, damit die Schachtel direkt nach Verlassen der Klebemaschine weiter verarbeitet werden kann. Deshalb muss der Klebstoff auch entsprechend seiner Absorptionseigenschaften ausgewählt werden, d. h. er muss die zum Karton und zum Klebeverfahren passende Trockenzeit besitzen.

Ein großes Verhältnis von Oberflächenfestigkeit zu Spaltfestigkeit ist vorzuziehen. Eine gute Klebeverbindung zeigt bei der Prüfung Faserriss und zuverlässige Festigkeit. Die Klebefähigkeit muss gegen Druckeigenschaften wie Druckfarbenabsorption und Ablegen abgewogen werden.

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Beurteilung der Klebefähigkeit

Eine Klebeverbindung bricht an der schwächsten Stelle. Klebefähigkeit ist eine dimensionslose Eigenschaft, die das Verhalten einer Klebenaht bei übergroßer Belastung beschreibt. Weist die Rissstelle vollständigen Faserriss auf, ist eine gute Klebefähigkeit vorhanden. Das ent-spricht einem günstigen Verhältnis zwischen der Festigkeit der Klebenaht und der Spaltfestigkeit des Kartons. Der Klebstoff selbst ist der festeste Teil der Klebeverbindung.

Wenn die Klebenaht versagt oder die Bindung des Pigmentstrichs nur ungenügend ist, gilt die Klebeverbindung als schlecht.

Heißklebefähigkeit

Prüfung einer Klebenaht, wobei die Klebenaht
parallel zum Zeigefinger verläuft.

Die Klebefähigkeit mit Heißklebern wird nach dem Reißverhalten der Schmelzklebenaht zwischen einer pigmentgestrichenen Oberfläche und (üblicherweise) der Rückseite einer Schachtellasche beurteilt. Auch hier ist ein großes Verhältnis von Oberflächenfestigkeit zu Spaltfestigkeit sowie eine gute Benetzbarkeit erforderlich. Eine gute Klebeverbindung zeigt bei der Prüfung vollständigen Faserriss (d. h. mit dem abgerissenen Kartonstreifen werden die gesamte Klebenaht, die Strichlage des Basiskartons sowie einige Fasern der anderen Kartonoberfläche entfernt). Im Gegensatz dazu weist ein Sprödbruch des Pigmentstrichs auf eine mangelhafte Klebeverbindung hin.

Ist die Kartonoberfläche fest genug, tritt bei einer guten, voll ausgebildeten Klebeverbindung vollständiger Faserriss auf. Als Grundregel kann hier gelten, dass ein Pigmentstrich, der eine gute Klebefähigkeit aufweist, auch eine gute Heißklebefähigkeit besitzt. Bei einer bestimmten Pigmentzusammensetzung müssen Strichfestigkeit und Heißklebefähigkeit gegen Druckfarbenabsorption und Ablegen abgewogen werden.

Unterschiedlicher Aufbau der Kartonlagen

Eine gute Klebefähigkeit ist ein wichtiger Faktor für eine optimale Kartonoberfläche.
Der Pigmentstrich, der nach der Oberflächenleimung aufgetragen wird, muss mit Bindemitteln gefestigt werden, um die Anforderungen des Druckvorgangs zu erfüllen und eine gute Klebefähigkeit zu gewährleisten. Wird jedoch zu viel Bindemittel verwendet, leidet darunter das Absorptionsvermögen, das für den Druckvorgang notwendig ist. Dies zeigt die Problematik der Ausgewogenheit zwischen den unterschiedlichen Eigenschaften eines Pigmentstrichs.

Eine Kunststoffbeschichtung besitzt aufgrund der chemischen Bestandteile des Kunststoffs eine relativ niedrige Oberflächenspannung. Die meisten Kleber können solche Oberflächen nicht benetzen. Deshalb muss die Beschichtung an der Oberfläche immer durch Verfahren wie eine Corona- oder Flammbehandlung verändert werden. Dabei wird der Kunststoff polarisiert, indem Sauerstoff in die Oberflächenmoleküle eingebracht wird.

Wichtige Eigenschaften

Folgende Kartoneigenschaften sind für Klebeverfahren von Bedeutung:
• Oberflächenfestigkeit
• Zugfestigkeit
• Stauchwiderstand
• Planlage und Dimensionsstabilität
• Gutes Rillverhalten
• Oberflächenspannung und Benetzbarkeit
• Oberflächenspannung und Benetzbarkeit
• Delaminierungswiderstand, Spaltfestigkeit.

Messgeräte

Die Klebefähigkeit wird während der Verfahrenskontrolle geprüft, was bedeutet, dass schnelle Messverfahren erforderlich sind, aber auch bei der Produktkontrolle, die sich mehr mit der praktischen Anwendung beschäftigt und mehr Zeit in Anspruch nehmen kann.

Das mag erklären, warum es keine international anerkannten einheitlichen Prüfverfahren für die Klebefähigkeit gibt. Die unterschiedlichen Anforderungen sind der Grund für die Vielfalt der hierfür entwickelten Verfahren.

Verfahren
  Gerät
  Klebstoff
  Beschreibung
Klebefähigkeitsprüfung   PIRA-Klebefähigkeits-prüfer
  Hernia 2334 (star
ker Klebstoff)
Hernia 1161
(schwacher
Klebstoff)
  Die Klebefähigkeitsprüfung beinhaltet das Aufbringen des Klebstoffs auf die Druckseite des Kartons. Die Klebenaht wird dann gegen die Rückseite des Kartons gepresst. So entsteht eine Klebeverbindung unter standardisierten Bedingungen. Die Klebeverbindung trocknet mindestens sechs Stunden lang und wird dann geöffnet, um den Grad des Faserrisses feststellen zu können.
 ASSTI-Verfahren   ASSTI (Trocknungs-
geschwindigkeitsprüfer)
  Emulsionskleber
  Für die ASSTI-Messung der Trocknungsgeschwindigkeit wird eine Klebenaht mit Emulsionskleber hergestellt. Die Prüfmuster werden unter konstantem Druck über immer längere Zeiträume zusammengepresst, bis der Punkt erreicht ist, an dem die Klebenaht hält, wenn der Druck nicht mehr ausgeübt wird.
Zeitmessung bis zum Faserriss   75 μm Sheencube-
Prüfvorrichtung
  Emulsionskleber
  Bei der Zeitmessung bis zum Faserriss wird eine mit Emulsionskleber hergestellte Klebenaht geprüft. Dazu wird die Klebezeit gemessen, die nötig ist, um bei Trennung der verklebten Kartonprodukte einen beidseitigen Faserriss herbeizuführen.
Acetat-
Klebeverbindungstest
  75 μm Sheencube-
Prüfvorrichtung Instron
  Emulsionskleber   Beim Acetat-Klebeverbindungstest wird eine mit Emulsionskleber hergestellte Klebenaht zwischen einer Kartonoberfläche und einem Zellulose-Actetat-Film geprüft. Nach 24 Stunden Trocknungszeit werden Haftfestigkeit und Rissart beurteilt.

 

 

 

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