Polyurethanklebstoffe – Eigenschaften, Arten und Anwendungen

Polyurethanklebstoffe sind definitiv ein Meilenstein in der Baubranche.  Sie zeichnen sich durch  die Verwendung als Primer  für die Herstellung von Sandwichplatten aus, deren Kern aus Styropor, Polyurethan oder Mineralwolle bestehen kann. Was sind also Polyurethanklebstoffe, welche Arten gibt es und welche Vorteile haben sie?

Veröffentlicht: 23-01-2025

Was sind Polyurethanklebstoffe?

Polyurethanklebstoffe sind eine Art von Klebstoff, die sich durch außergewöhnliche Haftung und Elastizität  auszeichnen. Dies ist das Ergebnis der Polymerisation von Isocyanat-haltigen Komponenten und Polyolen. Diese Produkte  generieren Bindungen mit hoher Beständigkeit gegen Wetterbedingungen, Temperatur, Wasser und verschiedene Chemikalien.

Wichtig ist, dass sie im Vergleich zu herkömmlichen Klebstoffen widerstandsfähiger gegen Wasser, Lösungsmittel, Öle und andere Chemikalien sind und auch eine hohe Beständigkeit gegen Wetterbedingungen und UV-Strahlung aufweisen. Daher ist ihre Verwendung in Branchen, die eine hohe Scher- und Zugfestigkeit erfordern, wie dem Bauwesen, der Automobilindustrie oder der Möbelherstellung, besonders geschätzt.

Schlüsselmerkmale von Polyurethanklebstoffen

  • Adhäsion. Hohe Adhäsionsfähigkeit auf vielen Oberflächen, z. B. Metallen, Holz, Kunststoffen, Keramik und Beton. Ihre molekulare Struktur ermöglicht die Bildung starker Bindungen mit verschiedenen Substraten, was entscheidend für die Haltbarkeit der Verbindungen ist.
  • Flexibilität. Diese Eigenschaft wird besonders für Anwendungen geschätzt, bei denen Materialien dynamischen Belastungen, thermischer Ausdehnung oder anderen mechanischen Verformungen ausgesetzt sind.
  • Chemische Beständigkeit und Widerstandsfähigkeit gegen Wetterbedingungen. Dazu gehören Hydrolyse, Ozon, UV-Strahlung und viele Chemikalien, was sie ideal für den Außenbereich macht.
  • Thermische Beständigkeit. Dies ermöglicht ihre Verwendung sowohl bei sehr niedrigen als auch bei hohen Temperaturen.

Konstruktion und Herstellung von Sandwichplatten

Die Herstellung von Sandwichplatten ist eine der neuesten Technologien. Diese Verbundplatten bestehen aus Deckschichten und einem konstruktiv-isolierenden Kern. Im Produktionszyklus werden der Kern und die Deckschichten mit Polyurethankleber verbunden. Immer häufiger werden Verbindungen aus mehreren Isolierplatten als Fräsen hergestellt. Der Kern der Platte wird aus Materialien wie Polyurethanschaum (Sprühisolierungen), Mineralwolle, expandiertem und extrudiertem Polystyrol u.a. hergestellt. Im Folgenden wird die Struktur einer beispielhaften Sandwichplatte dargestellt. Eine solche Platte mit Stahlbeschichtung, unabhängig von Verwendungszweck, Eigenschaften oder Hersteller, sollte sich zusammensetzen aus:

  • zwei Stahlblechen, beliebig profiliert, die die äußeren Verkleidungen bilden. Sie entscheiden über das Aussehen der Platte und sind für die Funktionalität verantwortlich, insbesondere unter konstruktiven Gesichtspunkten;
  • einer thermischen Isolationsschicht, die sich im Inneren befindet und die entsprechenden Parameter für die Wärme- und Schalldämmung gewährleistet. Sie sorgt auch dafür, dass der Abstand zwischen der Verkleidung und der für die im System auftretenden Kräfte erforderlichen Distanz aufrechterhalten wird.

Die Norm PN-EN 14509:2013-12 „Selbsttragende isolierende und tragende Sandwichplatten mit beidseitiger Metallverkleidung. Fertigprodukte. Spezifikationen.“ besagt, dass ein Produkt mit solchem Aufbau ein selbsttragendes Konstruktionsbauteil darstellen kann.

Lesen: https://www.products.pcc.eu/de/blog/montage-von-sandwichplatten-schritt-fuer-schritt-zu-einer-dauerhaften-konstruktion/

Abb.1 Aufbau einer beispielhaften Sandwichplatte: 1 – Stahblechlkern, 2 – Zinkschicht, 3 – Passivierungsschicht, 4 – Schutzlack, 5 – Klebstoff, 6 – Grundierung, 7 – dekorative Deckschicht, 8 – Kern aus Wärmedämmmaterial. http://www.inzynierbudownictwa.pl/technika,materialy_i_technologie,artykul,lekkie_pokrycia_z_plyt_warstwowych,9890

Arten von Polyurethanklebstoffen

Polyurethanklebstoffe sind in zwei Hauptarten erhältlich: einkomponentige und zweikomponentige. Ihre Einteilung wirkt sich hauptsächlich auf die Art der Anwendung aus und damit auf den Anwendungsbereich in den einzelnen Branchen.

Einkomponenten-Klebstoffe

Einkomponenten-Polyurethanklebstoffe sind so formuliert, dass sie alle notwendigen Komponenten in einer Mischung enthalten. Ihr Aushärtungsprozess beginnt nach dem Auftragen des Klebstoffs auf die Oberfläche und der Exposition gegenüber Luft.

Einkomponenten-Polyurethanklebstoffe finden in vielen Bereichen Anwendung, u.a. im Bauwesen, in der Automobilindustrie und in der Möbelherstellung, und bieten gute Haftungseigenschaften sowie Beständigkeit gegen Wetterbedingungen und Chemikalien. Darüber hinaus werden sie für ihre einfache Anwendung geschätzt.

Zweikomponenten-Klebstoffe

Zweikomponenten-Polyurethanklebstoffe bestehen aus zwei separaten Komponenten,  die kurz vor der Verwendung gemischt  werden  müssen. Die erste Komponente ist Polyol und die zweite Isocyanat. Das Mischen dieser beiden Komponenten initiiert eine chemische Reaktion, die zur Aushärtung des Klebstoffs führt.

Diese Kategorie von Klebstoffen bietet höhere Festigkeit und bessere Beständigkeit gegenüber extremen Bedingungen. Daher werden sie dort eingesetzt, wo besondere mechanische und chemische Haltbarkeit erforderlich ist (z. B. in der Bauindustrie bei der Montage schwerer Elemente).

Beispiel: https://www.products.pcc.eu/de/id/1086336/sil-pur-80/

Anwendung von Polyurethanklebstoffen in der Industrie

Polyurethan-Klebstoffe finden  aufgrund ihrer  außergewöhnlichen Eigenschaften (hohe mechanische Festigkeit, Elastizität und Widerstandsfähigkeit gegenüber verschiedenen Wetterbedingungen und Chemikalien)  in verschiedenen  Industriezweigen eine breite Anwendung. Besondere Erwähnung verdienen die folgenden Branchen, die Polyurethankleber am häufigsten verwenden: Bauwesen, Industrie und Automobilbranche.

Bauwesen

Polyurethan-Klebstoffe werden im Bauwesen  aufgrund ihrer Haltbarkeit, Elastizität und Widerstandsfähigkeit gegenüber Wetterbedingungen eingesetzt. Sie gelten als ideal für die Verbindung von Bauelementen, z. B. Wandpaneele,  Dach- und Bodenisolierungen sowie für die Montage  von Fenstern und Türen.

Holz- und Möbelindustrie

In der Holz- und Möbelindustrie werden Polyurethan-Klebstoffe aufgrund ihrer starken Bindungsfähigkeit und Feuchtigkeitsbeständigkeit geschätzt, was bei der Herstellung von Möbeln und anderen Holzprodukten von großer Bedeutung ist. Zusätzlich werden sie zum Verbinden verschiedener Komponenten verwendet, z. B. von Holzrahmen bis hin zu laminierten Oberflächen.

Automobilbranche

Hier werden diese unter  anderem  beim Einbau von Scheiben, Karosserieteilen  und Innenraumkomponenten von Fahrzeugen herangezogen.  Durch ihre Verwendung wird eine leichte und dennoch stabile Fahrzeugkonstruktion ermöglicht, was sich positiv auf die Leistung und Kraftstoffeffizienz auswirkt.

Verpackungsindustrie

In der Verpackungsindustrie werden Polyurethanklebstoffe zur Herstellung von Mehrschichtverpackungen eingesetzt, die starke und haltbare Verbindungen erfordern. Ihre Beständigkeit gegen Wasser und Öle macht sie ideal für Lebensmittel-, Kosmetik- oder Chemikalienverpackungen, bei denen die Integrität der Verpackung und der Schutz des Inhalts Priorität haben. Diese Klebstoffe werden sowohl bei flexiblen  als auch bei harten Verpackungen  eingesetzt und gewährleisten Sicherheit und Haltbarkeit beim Transport und bei der Lagerung von Produkten.

Ein Set aus verschiedenen Kleberflaschen in Kunststoffverpackungen mit unterschiedlich farbigen Kappen

Vorteile von Polyurethanklebstoffen

#1. Hohe Widerstandsfähigkeit gegen Wetterbedingungen   

Polyurethan-Klebstoffe sind besonders widerstandsfähig gegen Witterungseinflüsse (z. B. Feuchtigkeit, Temperatur und  UV-Strahlung),  weshalb  sie sich hervorragend für Anwendungen im Außenbereich eignen, wo sich andere Klebstoffarten schneller abnutzen.

#2. Flexibilität

Polyurethan zeichnet sich durch natürliche Elastizität aus, die es den Klebstoffen ermöglicht, Haltbarkeit und Integrität auch bei dynamischen Belastungen, Vibrationen oder Änderungen aufrechtzuerhalten. Temperaturen. Diese Flexibilität ist entscheidend für Anwendungen, die die Fähigkeit zum Dehnen und Drehen ohne Reißen oder Brechen erfordern.

#3. Hohe Bindungskraft

Polyurethan-Klebstoffe generieren außergewöhnlich starke Verbindungen zwischen verschiedenen Materialien, u.a. Metalle, Holz, Kunststoffe und Beton. Die Festigkeit dieser Verbindungen entsteht durch das tiefe Eindringen des Klebstoffs in die Mikroporen der Materialien, wodurch die Haftkraft verstärkt wird.  Daher sind sie eine ausgezeichnete Wahl bei der Möbelproduktion, im Bauwesen und für alle Anwendungen, wo eine sehr große Haltbarkeit erfordern.

#4. Schnelles Aushärten

Viele Polyurethanklebstoffe zeichnen sich durch eine verhältnismäßig kurze Aushärtungszeit aus, was in sich schnell ändernden, dynamischen  Produktionsbedingungen von Bedeutung ist. Darüber  hinaus ermöglicht eine schnelle Aushärtung die Beschleunigung der Montage-  und Produktionsprozesse, was die Effizienz steigert und Standzeiten reduziert.

Wie man Polyurethanklebstoffe richtig  anwendet. Praktische Tipps

  1. Vorbereitung der Oberflächen

Bevor Sie Polyurethanklebstoff auftragen, stellen  Sie sicher, dass die zu verklebenden Oberflächen  sauber, trocken  und frei von Fetten und anderen  Verunreinigungen sind. Eine gründliche Reinigung der Oberflächen  kann das Entfetten  mit einem Lösungsmittel und ein leichtes Mattieren umfassen.

  1. Präzises Mischen (für Zweikomponentenklebstoffe)

Bei der Verwendung eines Zweikomponentenklebers ist es entscheidend, die Komponenten A (Polyol) und B (Isocyanat) gründlich zu vermengen, um die optimale Bindungsfestigkeit zu erreichen. Achten Sie darauf, die vom Hersteller empfohlenen Mischverhältnisse einzuhalten und mischen Sie die Bestandteile sorgfältig, um eine gleichmäßige chemische Reaktion sicherzustellen.

  1. Anwendung der richtigen Klebstoffmenge

Mehr ist nicht immer besser. Ein Überschuss an Polyurethankleber kann unschön aussehen und ist schwer zu entfernen, wenn er aus dem Verbund austritt. Zu wenig Kleber hingegen kann die notwendige Haftkraft nicht gewährleisten..

  1. Kontrolle der Umfeldbedingungen

Polyurethankleber reagieren mit Feuchtigkeit, daher ist es wichtig, die Umgebungsbedingungen während der Anwendung zu kontrollieren. Zu hohe Luftfeuchtigkeit kann den Aushärteprozess beschleunigen und die Verarbeitungszeit verkürzen, während zu niedrige Luftfeuchtigkeit ihn verlangsamen kann. Die optimalen Bedingungen für die meisten  Polyurethankleber sind Raumtemperatur und eine moderate Luftfeuchtigkeit.

Angebot der Hersteller

Als Hersteller von Spezialchemikalien bietet die Gruppe PCC in ihrem Portfolio zweikomponentige wie auch einkomponentige Polyurethanklebstoffe an. Ein Beispiel für einen zweikomponentigen Klebstoff ist Ekoprodur 1331B2.  Er zeichnet sich als Kleber für PWS-Schaumstoffplatten aus, eignet sich jedoch auch für Platten mit einem Kern aus Mineralwolle oder Polyurethan. Besonders hervorzuheben ist, dass er eine reduzierte Emission flüchtiger organischer Verbindungen (VOC) aufweist, da er keine Treibmittel enthält, die die Ozonschicht abbauen. Eine weitere Empfehlung für einen Zweikomponentenkleber ist RokaPur PR2K 105 K und Ekoprodur KW1.

Unter den Produkten finden wir auch Ekoprodur KW-A2 (das als Polyolkomponente dient) sowie EKOPROMER G20, die Bestandteile eines Zweikomponentenklebers auf Polyurethanbasis sind. EKOPROMER G20 kann auch allein als Einkomponentenkleber im Bauwesen verwendet werden. Ein charakteristisches Merkmal ist seine dauerhafte Verbindung von Baumaterialien und ausgezeichnete Haftung.

Unter den verfügbaren Klebern für Polystyrol- oder Faserplatten, die unter anderem mit Metall verbunden werden können, ist ein Beispiel für einen Einkomponentenkleber EKOPRODUR RB-2. Es handelt sich um ein Prepolymer auf Basis von Diphenylmethandiisocyanat (MDI). Besonders hervorzuheben ist seine Vielseitigkeit, er ist zudem einfach in der Anwendung und kann sowohl manuell, z. B. mit einem Spachtel, als auch maschinell aufgetragen werden. Er zeichnet sich durch eine hohe Temperaturtoleranz bei der Anwendung sowie eine hervorragende Haftung auf Untergründen aus verschiedenen Materialien aus. Weitere Einkomponentenkleber im Angebot sind RokaPur PR1K_15 (ein Einkomponenten-Primer für Sandwichplatten).

Es steht eine breite Palette von Polyurethanklebstoffen bereit, die sich durch einzigartige Eigenschaften für verschiedene Anwendungen auszeichnen. Allerdings ist ihre Schlüsselrolle bei der Herstellung von Sandwichplatten von entscheidender Bedeutung und stellt eine zukunftsweisende Richtung in der Baubranche dar.

Quellen:
  1. http://inzynierbudownictwa.pl/lekkie-pokrycia-z-plyt-warstwowych/
  2. https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/B9781845694357500031
  3. https://fastenerandfixing.com/products-plus-tools/pros-and-cons-of-polyurethane-adhesives/

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