High Tack unterm Hermann

Das 7. Jowat-Symposium fand 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, statt.

“Zwei Jahre sind seit unserem letzten Jowat-Symposium vergangen. Die dynamische Entwicklung, die die Klebstofftechnologie in diesen zwei Jahren genommen hat, möchten wir Ihnen gern aufzeigen”, betonte Firmenchef Dr. Hannes Frank in seiner Begrüßungsrede.

Und dies erfolgte nicht nur in zahlreichen Fachvorträgen durch die Jowat-Mitarbeiter und Erfahrungsberichten aus dem Kreis der Anwender, sondern ebenso durch praktische Demonstrationen in den Werkstätten der Fachschule für Holztechnik Detmold. Dass dabei die einzelnen Themen bei den jeweils über 100 Symposiumsteilnehmern auf großes Interesse stieß, bewiesen die angeregten Diskussionsbeiträge.

Jowat-Geschäftsführer Michael Kriesten, der wieder die Moderation des Symposiums übernommen hatte, gab zunächst einen Überblick über Marktstellung und Bedeutung des Unternehmens Jowat, das als Familienunternehmen geführt, in Deutschland 240 und weltweit 450 Mitarbeiter beschäftigt. “Unser Ziel ist es, unsere Kunden weltweit mit Klebstoffen, chemischen Produkten zu versorgen und ihre Erwartungen durch Rundumservice wunschgemäß zu erfüllen”, so Kriesten. Jährlich produziere Jowat 45 000 to Klebstoffe, 50 Prozent davon werde exportiert. In seinen weiteren Ausführungen führte er in kurzen Statements die Zuhörer auf die jeweiligen Themenkomplexe ein. Auch der nachstehende Beitrag von Ing. (grad.) Dieter Kunkel, Anwendungstechnik/Technical Service und Dipl.-Ing. (FH) Theodor Hippold, Entwicklungsleiter PUR-Klebstoffe im Hause Jowat, gehörte zu den Referaten.

PUR-Hotmelts machen’s möglich! Den Referenten sei das Kleben eine pure Lust, vorzugsweise das Kleben mit reaktiven PUR-Schmelzklebstoffen, begann Dieter Kunkel den Fachvortrag:

Der Reiz – wohl Voraussetzung für das spätere Empfinden von Lust – liege beim Arbeiten mit Polyurethan-Schmelzklebstoffen in der Überlegenheit dieser Klebstoffsysteme. Sie würden die Herstellung hoch beanspruchbarer Klebeverbindungen erlauben, immer wieder Möglichkeiten eröffnen, neue Anwendungen zu erproben, und in dem ständig größer werdendem Spektrum der zu klebenden Werkstoffe häufiger und einfacher zum Erfolg führen als andere Klebstoffe. Sicherlich gebe es bei den PUR-Hotmelts auch einige Merkmale, die dem Anwender das Leben erschweren und objektiv einer Verbesserung bedürfen.

Da ist zum einen die Allophanat-Reaktion, eine nicht erwünschte Begleiterscheinung feuchtigkeitsvernetzender Polyurethan-Schmelzklebstoffe. Anwender kennen dieses Phänomen, das sich in einem Anstieg der Viskosität während der Verarbeitung äußert, nur zu gut. Diese temperatur- und zeitabhängige, chemische Reaktion des PUR-Hotmelts ist manchmal auch mit der Bildung von Gel-Körperchen in der Schmelze verbunden. Insbesondere bei der Verarbeitung mit Schlitzdüsen eine äußerst leidige Begleiterscheinung, welche sich in der Regel durch Streifenbildung im Auftrag abzeichnet und unter Umständen zu einer mangelhaften Klebung führen kann. Je höher die Temperatur des Klebstoffes in der Schmelze ist, desto eher ist ein Viskositätsanstieg zu erwarten (Abb. 1).

Zum anderen dauert die Vernetzung der Polyurethan-Schmelzklebstoffe – abhängig von der verfügbaren Feuchte während der Ummantelung sowie der Luftfeuchtigkeit und der Temperatur bei der Lagerung – bis zu mehreren Tagen (Abb. 2). Das muss nicht zwangsläufig zu Problemen führen. Es hinterlässt jedoch zumindest bei den Verantwortlichen für das Qualitätsmanagement ein flaues Gefühl im Magen, wenn die Profile aus der Anlage kommen, und der LKW zur Abholung schon an der Rampe steht.

“Mit diesen beiden Themen beschäftigen wir uns seit einigen Monaten und können Ihnen heute erste Ergebnisse unserer Arbeit präsentieren”, so Dieter Kunkel.

Den zweiten Teil des Fachvortrages hatte Entwicklungsleiter Theodor Hippold übernommen:

Wo der Anwendungstechniker die Lust ob der Vielfalt der zu klebenden Substrate empfindet, lässt die Vielfalt der heute verfügbaren Rohstoffe bei dem Entwickler pure Lust aufkommen. Neue niedrigviskose Harze mit verbesserter Verträglichkeit für reaktive Klebstoffsysteme ermöglichen es, das “Naturgesetz der thermischen Vernetzung” außer Kraft zu setzen, und PUR-Schmelzklebstoffe mit deutlich niedriger Verarbeitungstemperatur zu formulieren. Ein solches Produkt ist Jowatherm Reaktant 606.80 mit folgenden Eigenschaften:

Verarbeitungstemperaturen:

Walzenauftrag bei 80 bis 100 °C

Düsenauftrag bei 100 bis 120 °C

• hohe Viskosität

• geringere Isocyanatemission

• sehr feine Klebstofffuge (universell anwendbar)

• ausgezeichnete Adhäsion zu Massivholz.

Der geringe Anstieg der Viskosität bei der Wärmelagerung unter Ausschluss von Feuchtigkeit des neuen Produktes 606.80 im Vergleich zu 606.60 bestätigt unsere Arbeitshypothese, dass mit niedriger Verarbeitungstemperatur auch ein geringerer Viskositätsanstieg im Produkt stattfindet (Abb. 3). Bei den im Vergleich dargestellten Produkten ist ihre Affinität gegenüber dem zur späteren Vernetzung notwendigen Reaktionspartner, der Feuchtigkeit aus der Luft, allerdings gleich. Das bedeutet, dass bei der Verarbeitung, besonders mit Walzenauftragsanlagen (Kante und Ummantelung), die bekannten Maßnahmen wie die Verwendung von Stickstoff, trockener Luft oder das Ablassen des Klebstoffes bei Arbeitsende aus den Schmelzbehältern zu treffen sind.

Aus diesem Umstand heraus formuliert sich die nächste Herausforderung praktisch von selbst: Verringerung der Reaktivität von Jowatherm-Reaktant(r) 606.80 unter Beibehaltung der anderen positiven Klebeeigenschaften. Das Ergebnis lautet: Jowatherm-Reaktant(r) EP 10 606.80. Dieses Produkt weist im Grundgerüst die gleichen Bausteine auf wie 606.80, hat also ein gleich großes Haftungsspektrum mit dem Vorteil der verringerten Reaktivität gegenüber Luftfeuchtigkeit.

Diese Eigenschaft macht sich bei Einsatz von Jowatherm-Reak-tant(r) EP 10 606.80 dadurch bemerkbar, dass z. B. bei der Profilummantelung mit Walzen als Auftragssystem zum Arbeitsende das Klebstoffauftragsgerät abgeschaltet werden kann, ohne dass zusätzlich besondere Maßnahmen zu treffen sind. Am nächsten Morgen, also zu Arbeitsbeginn, werden die Aufschmelz- und Auftragsgeräte aufgeheizt und es kann – ohne dass eine Verhautung an der Klebstoffoberfläche stattgefunden hat – mit der Ummantelung wieder begonnen werden. Dieses Verhalten ist für die Dauer von 16 h bei einer relativen Luftfeuchtigkeit von 65 Prozent und einer Temperatur von 22 °C mehrmals überprüft und bestätigt worden.

Bei längerem Stillstand als von einem auf den anderen Tag, z. B. vor dem Wochenende, müssen allerdings die bekannten Reinigungsarbeiten durchgeführt werden.

Vergleicht man bei allen drei bisher genannten Produkten die Reaktivität in der Wärme, wird deutlich, dass die Verringerung der Reaktivität gegenüber der Feuchtigkeit zu einem Synergieeffekt geführt hat: Die Reaktivität in der Wärme ist bei Jowatherm-Reaktant(r) EP 10 606.80 nochmals deutlich gesunken (Abb. 6).

Wer einen in der Reaktivität derart gebremsten PUR-Hotmelt entwickelt und vorstellt, muss sich auf die Fragen einstellen: “Wie schnell ist denn dieser gebremste PUR-HM in der Vernetzung?” und “Wie passt diese gebremste Reaktivität zusammen mit der eingangs aufgestellten Forderung nach einer schnelleren Vernetzung, um möglichst zeitnah zur Ummantelung eine Qualitätsprüfung durchführen zu können?”

Denn wie soll dem Klebstoff erklärt werden: “Du hast in der Wärme und an der Grenzfläche zwischen Dir und der Luftfeuchtigkeit stabil zu sein, aber nach Deinem Auftrag auf die PVC-Folie und nach dem Andruck auf das Profil bitte schön möglichst spontan zu vernetzen!”

Um eine möglichst rasche Vernetzungsreaktion zu realisieren, bedient man sich in der Polyurethanchemie schon seit vielen Jahren einer ganzen Reihe von Katalysatoren, die auf die jeweiligen Reaktionspartner abgestimmt werden können. Beispiele hierzu findet man im Bereich der Farben und Lacke oder der Schaumstoffherstellung. Die hier eingesetzten Katalysatoren wirken allerdings nicht nur spezifisch auf die Vernetzungsreaktion des Klebstoffes mit der Luftfeuchtigkeit, sondern nehmen ebenfalls Einfluss auf die Reaktion des Isocyanates mit den Polyurethanpolymeren im Klebstoff (Allophanatreaktion), d. h. sie wirken sich nachteilig auf die Schmelzviskosität aus. So ist es zwar möglich, eine Formulierung zu realisieren, bei der der Klebstoff innerhalb weniger Minuten seinen Endzustand erreicht; jedoch bleiben dem Verarbeiter eines solchen Klebstoffes eben auch nur die entsprechenden wenigen Minuten für den Umgang mit demselben. Wird diese zur Verfügung stehende kurze Zeitspanne überschritten, ohne dass sämtliche Klebstoffreste aus dem Auftragsbecken verarbeitet sind, so wird dieses Auftragsgerät entweder komplett zerlegt und gereinigt werden müssen oder – im schlimmsten Fall – völlig unbrauchbar werden. Die Abb. 7 zeigt die derzeitige Situation.

Ist die Vernetzungsgeschwindigkeit langsam, so ist der Viskositätsanstieg des Polyurethan-Hotmelts gering, und umgekehrt, vernetzt der Klebstoff schnell, so ist der Viskositätsanstieg hoch und die maximale Verarbeitungszeit entsprechend gering.

Der Reiz, also der Grundstein für das spätere Empfinden von Lust, liegt nun darin, einen Ausweg aus dieser Situation zu finden. Ein sequentiell wirkender Katalysator, der eine kurze Reaktionszeit ermöglicht und dabei nur einen geringen Anstieg der Schmelzviskosität verursacht, müsste die Lösung bedeuten. Das Ergebnis der derzeitigen Forschungsarbeiten ist das Entwicklungsprodukt Jowatherm-Reaktant(r) EP 13 604.40.

Dieser reaktive Polyurethan-Hotmelt vernetzt derartig rasch, dass es bereits nach 90 Minuten nicht mehr möglich ist, die PVC-Folie von ummantelten PVC-Fensterprofilen zu lösen. Die Anforderung der RAL Güterichtlinie für folienummantelte Fensterprofile, die eine Mindestschälfestigkeit von 25 N/cm bei Raumtemperatur vorschreibt, wird bereits nach ca. 30 Minuten erzielt (Abb. 8).

“Gleichzeitig erreichen wir mit Jowatherm-Reaktant(r)EP13604.40 eine hohe Viskositätsstabilität in der Schmelze, wie ein Vergleich zu unserem, mittlerweile zum Klassiker gewordenen Jowatherm-Reaktant(r) 604.40 in Abb. 9 zeigt”, hob Theodor Hippold hervor. Allerdings handele es sich bei diesem neuen PUR-Hotmelt noch um ein Laborprodukt, dessen anwendungstechnische Erprobung bei Redaktionsschluss gerade erst angelaufen sei.

In der Vergangenheit habe man gelernt, die physikalischen Eigenschaften der reaktiven Polyurethan-Hotmelts wie Offene Zeit, Abbindezeit oder Anfangskohäsion so zu beeinflussen, wie es der Anwender für die jeweilige Verwendung gefordert hat.

“Bis zu einem gewissen Grad sind wir bereits heute in der Lage, auch die Chemie, und damit die Reaktivität der Polyurethan-Hotmelts, in nützlicher Weise zu beeinflussen. In der nahen Zukunft sollten auch die letzten Hemmschwellen beseitigt sein, denn nur beides zusammen macht Lust auf die Synthese von neuen, reaktiven Polyurethan-Hotmelts der 2. Generation”, schloß Theodor Hippold.

Bleibt zu ergänzen, dass eine gemütliche Abendveranstaltung in geselliger Runde noch viel Platz für Diskussionen und Informationsaustausch zwischen Anwendern, Maschinenherstellern und dem Klebstoffanbieter bot.

Dr.-Ing. Thorsten Neeb, Kaiserslautern, ist der Preisträger des “Jowat-Klebstoff-Forschungspreis 2000”. Seine Dissertation mit dem Thema: “Adhäsionsvorgänge an mechanisch vorbehandelten Metalloberflächen” wurde von Prof. Dr.-Ing. Walter Brockmann, Arbeitsgruppe Werkstoff- und Oberflächentechnik an der Universität Kaiserslautern, betreut.

In einer Feierstunde, die am 28. Oktober 2000 im Haus der Industrie- und Handelskammer Lippe zu Detmold stattfand, zeichneten die Jowat-Geschäftsführer Dr. Hannes Frank und Michael Kriesten den Wissenschaftler mit dem Preis aus.

Zuvor hatte Dr. Hannes Frank seine Laudatio mit dem Spruch eines schlesischen Schreinermeisters: “Gott gebe dass es klebe und eine Weile hebe” eingeleitet. Professor Dr. Otto-Diedrich Hennemann, Sprecher der sechsköpfigen Experten-Jury, unterstrich die Notwendigkeit, mit Ausschreibungen wie dem Jowat-Preis, den wissenschaftlichen Nachwuchs zu motivieren, denn “Forschung und Entwicklung sei ein zentrales Element für die Zukunft”.

Michael Kriesten appellierte in seinem Schlußwort an die Politik, durch das Schaffen günstiger Rahmenbedingungen ein erfolgreiches Wirtschaften der mittelständischen Betriebe auch in Zukunft zu fördern. Denn, “der Mittelstand ist Deutschlands stärkste Jobmaschine”, unterstrich er.

Im Anschluß an die Ehrung bot Unternehmens- und Zukunftsberater Matthias Horx einen Ausblick in die Zukunft in seinem Festvortrag.

Der Jowat-Klebstoff-Forschungspreis wurde anlässlich des 75jährigen Firmenbestehens 1994 gestiftet. Die mit 5000 Mark dotierte Auszeichnung würdigt herausragende Leistungen in Forschung und Entwicklung der Klebstofftechnologie. Den Rahmen für die aktuelle Verleihung bildet das alle zwei Jahre vom Unternehmen ausgerichtete Symposium für die Holz- und Möbelindustrie. o