Auf dem Weg ins Jahr 2000

Veranstaltet wurde das 6. Jowat-Symposium wieder in Zusammenarbeit mit der Fachschule für Holztechnik, Detmold; dem Verband der Deutschen Möbelindustrie e.V., Bad Honnef; dem Verband der Lippischen Holzindustrie und Kunststoffverarbeitung e.V., Detmold und dem Verband der Westfälischen Holzindustrie und Kunststoffverarbeitung e.V., Herford.

Aufgrund der hohen Teilnehmerzahl – aus Deutschland und den Anliegerstaaten hatten sich über 200 Interessenten zur Teilnahme angemeldet – mußte das 6. „Jowat-Symposium auf zwei Termine gelegt werden. Zu den Themen: „Rund um die Kante“, „Rund ums Haus“ und „Rund ums Profil“ wurden die neuesten Klebstoffe und Maschinentechniken diskutiert und in den Werkstätten der Fachschule für Holztechnik, Detmold, praktisch demonstriert. Die Maschinenindustrie und die Fachschule hielten dafür einen Maschinenpark nach dem neuesten technischen Stand bereit: Vom modernsten Bearbeitungszentrum, neuester Profilummantelungstechnik mit Walzen- und Schlitzdüsenauftrag über gerade Kantenanleimmaschinen bis hin zu Soft- und Postforminganlagen und der 3D-Technologie.

Ausreichend Gelegenheit für Diskussionen und den Informationsaustausch zwischen Verarbeitern, Maschinenherstellern und dem Klebstoffanbieter bot eine gemütliche Abendveranstaltung in geselliger Runde.

In der Klebstofftechnologie habe das Unternehmen Jowat seit jeher große Kompetenz bewiesen. Diese zu erhalten, weiter auszubauen und Transparent zu machen sei ebenso das Ziel, wie den Kunden praxisgerechte Lösungen anzubieten, hob Dr. Hannes Frank in seiner Begrüßungsrede hervor.

Jowat- Geschäftsführer Michael Kriesten, der wieder die Moderation des Symposiums übernommen hatte, führte in kurzen Statements die Zuhörer in die jeweiligen Themenkomplexe ein.

Mit einem Bericht über den Stand der Klebstoffentwicklung für Bearbeitungszentren und Formteildurchlaufmaschinen eröffnete der Leiter der Abteilung Marketing-Services, Armin Erb, die Vortragsreihe. Sein Referat: „Geformte Kanten zeigen Ecken“, veröffentlichen wir im nachfolgenden Beitrag.

Die vollautomatische Kantenbelegung geformter Werkstücke hat in den vergangenen 8 bis 10 Jahren eine rasante Entwicklung durchlaufen. Den Forderungen der Anwender an die Maschinenindustrie wurde mit neuen bzw.- kontinuierlich weiterentwickelten Verfahren Rechnung getragen. Am Anfang stand das Bearbeitungszentrum (BAZ), welches für vorbeschichtete Kantenmaterialien (überwiegend thermoplastische PVC-Kanten) ausgelegt war. Mittels Zufuhr von Wärme (durch Heißluft oder IR-Strahler) wurde der rückseitig beschichtete Schmelzklebstoff reaktiviert und das Kantenband anschließend konturgetreu an das Werkstück mittels einer Andruckrolle ange-preßt.

In Abbildung 1 sind einige Beispiele dargestellt, welche auf einem modernen Bearbeitungszentrum mit integriertem Klebstoffauftragssystem gefertigt wurden.

Es zeigte sich sehr schnell, daß die üblichen gefüllten Vorbeschichtungsschmelzklebstoffe den Ansprüchen nicht vollständig gerecht wurden. Nun waren die Klebstoffchemiker gefordert, geeignete Produkte zu entwickeln. Da ziemlich zeitgleich die ungefüllten Kantenschmelzklebstoffe in den Markt eingeführt wurden, lag es nahe, diese Produkte auch für die Vorbeschichtung von Kantenbändern für die BAZ-Verklebung zu prüfen. Die ersten Versuche waren so überzeugend, daß auf Anhieb eine deutliche Verbesserung erzielt wurde; teilweise war erst mit diesen Produkten eine akzeptable Verklebung möglich. Allerdings fehlte damals noch das konkrete Basiswissen über das unterschiedliche Verhalten zwischen den gefüllten und ungefüllten Kantenschmelzklebstoffen. Fundierte Aussagen, welcher Klebstoff wann und warum eine sichere Verklebung mit einem spezifischen Kantenband und einer vorgegebenen Geometrie des Werkstückes gewährleistet, konnten nur in vielen empirischen Versuchen beim Anwender erarbeitet werden. Eine Übertragung dieser Erkenntnisse auf weitere Anwender war nicht immer gegeben.

Mittlerweile wurden viele dieser Defizite durch gemeinsame Aktivitäten der Maschinenindustrie, der Klebstoffhersteller und der Kantenbandproduzenten aufgearbeitet. Heute verfügen wir über ein breites Wissen in diesem Bereich, welches uns ermöglicht, eindeutige Aussagen zu den Abhängigkeiten und auch Grenzen des Verfahrens zu machen. Da bei konventionellen Kantenanleimmaschinen mit relativ konstanten Vorschubgeschwindigkeiten gearbeitet wird, muß bei der Klebstoffauswahl in erster Linie auf „Offene Zeit“ bzw. „Abbindegeschwindigkeit“ geachtet werden. Sehr vereinfacht formuliert: Für langsame Vorschubgeschwindigkeiten ein Klebstoff mit längerer offener Zeit, für schnellaufende Anlagen ein Klebstoff mit einer schnelleren Abbindezeit. Bei den BAZ’s und den Formteildurchlaufmaschinen sind teilweise drastische Geschwindigkeitsänderungen zu berücksichtigen (Beispiel BAZ: im Radienbereich mit ca. 0,3 m/min und auf geraden Strecken hoch bis auf ca. 20 m/min). Erschwerend kommt hinzu, daß bei geformten Werkstücken insbesondere in den Radienbereichen sehr starke Spannungen durch das verformte Kantenmaterial auftreten, welche durch den Klebstoff aufgefangen werden müssen. Bei vergleichenden Untersuchungen wurden mit ungefüllten Klebstoffen deutlich bessere Ergebnisse erzielt: Das Kantenband liegt insbesondere vor und hinter dem Radius viel enger an dem Werkstück an und die Verbundfestigkeit ist ebenfalls wesentlich höher. Dieses unterschiedliche Verhalten gefüllter und ungefüllter Schmelzklebstoffe läßt sich am besten am „Verarbeitungsfenster“, wie in Abbildung 2 dargestellt, erläutern.

Die beiden Kurven des großen Diagramms zeigen den Verlauf der Viskositätszunahme oder, anders formuliert, den Anstieg der Kohäsion nach der Klebstoffapplikation bei 210 °C von zwei ausgewählten Kantenschmelzklebstoffen (gefüllt und ungefüllt). Nach der Applikation kühlen die Klebstoffe sehr schnell ab, wobei die Viskosität anfangs nur geringfügig ansteigt. Bis etwa 150 °C liegen beide Produkte noch als homogene reine Schmelzen mit nahezu identischen Viskositätsverhalten vor. Doch wie in dem darüberstehenden kleinen Diagramm dargestellt, ist der erste wichtige Unterschied bereits hier feststellbar. Die wesentlich längere Periode der Hitzeklebrigkeit des ungefüllten Schmelzklebstoffes ermöglicht ein breiteres Anwendungsfenster, was insbesondere für die unterschiedlichen Vorschubgeschwindigkeiten bei den Formteildurchlaufmaschinen und den BAZ’s von Wichtigkeit ist. Hinzu kommt noch eine bessere Benetzung der Werkstoffe durch die intensivere Hitzeklebrigkeit der ungefüllten Schmelzklebstoffe, welches sich in wesentlich höheren Klebfestigkeiten äußert. Wird die Klebung außerhalb der Hitzeklebrigkeitsphase – aber noch innerhalb der Offenen Zeit – durchgeführt, liefert der ungefüllte Klebstoff, so zeigen Untersuchungen, deutlich bessere Ergebnisse im Vergleich zu dem gefüllten Produkt. Werden Klebungen in diesem Bereich durch geführt, so ist immer noch eine Seriensicherheit gewährleistet, allerdings wird die „optimale“ Festigkeit nicht mehr ganz erreicht.

Versuche, gefüllte Schmelzklebstoffe mit einer vergleichbaren Hitzeklebrigkeitsperiode zu entwickeln, ergaben längere offene und Abbindezeiten, welche dann zwangsläufig zu Fugenöffnungen vor und/oder hinter den Radien führten, da die Anfangsfestigkeit nicht ausreichend war.

Im Temperaturbereich von etwa 150 bis 120 °C treten dann erste Verfestigungen im Klebstoff ein und die Viskosität/ Kohäsion steigt auch schon etwas stärker an. Bei weiterem Abkühlen schließt sich dann die Phase der Kristallisation und der vollständige Übergang von flüssig nach fest an. Hier zeigt der ungefüllte Schmelzklebstoff seinen zweiten wichtigen Vorteil: den wesentlich steileren Anstieg der Viskosität bzw. den schnelleren Aufbau der Kohäsion. Dieses Verhalten ist insbesondere bei der Nachbearbeitung von Vorteil, da der ungefüllte Klebstoff deutlich höheren mechanischen Beanspruchungen widerstehen kann. Zudem wird auch eine bessere und engere Verbindung zum Trägerwerkstoff gewährleistet, da bei der Abkühlung des Kantenbandes die Spannungen im Kantenmaterial ebenfalls zunehmen und diese vom Klebstoff aufgefangen werden müssen.

Im nachhinein kann man sogar sagen, daß die Formteilbelegung erst durch die ungefüllten Kantenschmelzklebstoffe ihre Bedeutung, welche sie heute zweifelsohne hat, erreichte.

Nahezu parallel zu der Einführung der BAZ’s für vorbeschichtete Kantenbänder wurden auch die ersten Anlagen mit integriertem Klebstoffauftragssystem eingeführt. Die Vorteile dieses Verfahrens sind naheliegend: keine „doppelte“ Vorratshaltung von beschichteten und unbeschichteten Kantenbändern, die separate Vorbeschichtung entfällt – zumal diese meist extern erfolgte und mit logistischen Problemen behaftet ist. Daher werden heute fast überwiegend BAZ’s mit integriertem Klebstoffauftragssystem vertrieben, während Anlagen für die Reaktivierung vorbeschichteter Kanten eher die Ausnahme bilden. Nach unserem Kenntnisstand werden ausschließlich ungefüllte oder sehr leicht gefüllte Schmelzklebstoffe auf diesen Anlagen gefahren, was sich aus den vorstehend genannten Gründen ergibt.

Da es sich bei den Bearbeitungszentren um eine Einzelteilfertigung handelt und nicht immer eine „360°-Rundumverleimung“ gefordert ist, war die Entwicklung von Durchlaufmaschinen für „einseitig“ geformte Werkstücke die nächste Konsequenz. Vor etwa 4 Jahren wurden die ersten Anlagen dieses Typs im Markt eingeführt. Auch hierbei sind die ungefüllten Schmelzklebstoffe aufgrund ihres breiten Verarbeitungsfensters nicht mehr wegzudenken.

Die Produktpalette der ungefüllten Schmelzklebstoffe wurde und wird stetig verbessert, um den steigenden Anforderungen der Kunden gerecht zu werden. Mit einer Palette von 4 bis 5 Produkten lassen sich die meisten Anforderungen abdecken. Dabei unterscheiden sich die Produkte insbesondere in drei Eigenschaften:

• Viskosität

• Hitzeklebrigkeit/Offene Zeit/Abbindezeit

• Erweichungsbereich

Die Abbildung 3 verdeutlicht die Unterschiede einiger ausgewählter Produkte, welche in der Formteilbelegung von Bedeutung sind. Bei der Auswahl des Klebstoffes müssen die Gegebenheiten vor Ort berücksichtigt werden: Art der Anlage (nicht jedes BAZ ist gleich!), Art des Kantenmaterials, Dicke und Breite des Kantenmaterials, Geometrie der Werkstücke (enge Radien) und weitere Faktoren sowie Einsatz des Möbelteils, ob in der Küche, im Bad usw.. Daher ist es an dieser Stelle sehr schwer, eine anschauliche und eindeutige Darstellung der Anwendungsgebiete der einzelnen Klebstoffe zu geben. Die Klebstoffauswahl sollte im gemeinsamen Gespräch mit unseren technischen Mitarbeitern und unter Berücksichtigung der oben genannten Punkte erörtert werden.

Mit der derzeit zur Verfügung stehenden Maschinentechnik, den gängigen Kantenbandmaterialien und der vorhandenen Klebstoffpalette lassen sich viele Anforderungen erfüllen, allerdings gibt es auch Grenzen. Ganz allgemein kann man heute von einer Seriensicherheit mit 3 mm PVC-Dickkanten bei 30er Außen- und 50er Innenradien ausgehen. Bei vergleichbaren ABS-Kanten liegt aufgrund der höheren Biegewerte dieses Werkstoffes die Seriensicherheit im Bereich von 40er Außen- und 60er Innenradien. Für PP-Kanten gilt in etwa das gleiche wie für ABS, obwohl PP-Kanten einen niedrigeren Biegewiderstand aufweisen. Hier sind wieder andere Eigenschaften dieses Werkstoffes für die Problematiken verantwortlich. Sicherlich werden auch in Einzelfällen bereits heute engere Radien belegt, das erfordert aber meist sehr viel „Fingerspitzengefühl“ des Bedienungspersonals.

Um unseren Kunden in Zukunft noch mehr Sicherheit in der Kantenanleimung geformter Werkstücke bieten zu können, um noch kompliziertere und schwierigere Geometrien zu ermöglichen und die Gebrauchseigenschaften der Fertigteile zu erhöhen, ist eine Kooperation aller Beteiligten erforderlich. Die ersten Schritte hierzu sind bereits unternommen. Für die nahe Zukunft erwarten wir noch viele Verbesserungen, zum Nutzen unserer Kunden.

Dr. Wolfgang Pohlmann aus Braunschweig ist der Preisträger des „Jowat-Klebstoff-Forschungspreis 1998“. Die Jowat-Geschäftsführer Dr. Hannes Frank und Michael Kriesten nahmen die feierliche Preisverleihung vor, die im Rahmen des 6. Jowat-Symposiums „Die Klebstofftechnologie auf dem Weg ins Jahr 2000“ am 24. Oktober 1998 im neuen Gebäude der IHK Industrie und Handelskammer Lippe zu Detmold stattfand. Mit dem „Jowat-Klebstoff-Forschungspreis 1998“ sollen herausragende, innovative Leistungen auf dem Gebiet der Forschung und Entwicklung in der Klebstofftechnologie gewürdigt werden. Den mit 5000 DM dotierten Preis hatte der Klebstoffhersteller Jowat anläßlich seines 75jährigen Firmenjubiläums 1994 gestiftet.

Der Titel von Dr. Pohlmanns preiswürdiger Dissertation lautet „Geklebte Bändchenverbindungen für planare Mikro- und Millimeterwellenschaltungen“. Anwendungsorientiert, wissenschaftlich originell und wesentlich – mit diesen Merkmalen hatte der Beitrag von Dr. Wolfgang Pohlmann die Experten-Jury für den „Jowat-Klebstoff-Forschungspreis 1998“ überzeugt.

Dr. Pohlmann habe mit seiner Arbeit, so Dr. Frank bei der Preisvergabe, einen wesentlichen Beitrag zur breiteren Anwendung der Klebtechnik im Bereich der Mikroelektronik geleistet.

Der Preisträger, der mit der Hochfrequenztechnik und der Klebtechnik gleich zwei komplexe Fachgebiete in seine Dissertation einbezogen hat, studierte Elektrotechnik an der Technischen Universität Braunschweig. Im Juli 1998 promovierte er dort mit der jetzt preisgekrönten Arbeit. Michael Kriesten forderte in seiner Ansprache die Politiker auf, durch das Schaffen günstiger Rahmenbedingungen ein erfolgreiches Wirtschaften der mittelständischen Betriebe auch in Zukunft zu fördern. Im Anschluß an die Ehrung referierte Professor Dr. Horst Opaschowski als Festredner zum Thema „Wie leben und arbeiten wir nach dem Jahr 2000?“ n