Bei Klebstoffen ist Kaltverschweißung das besonders schnelle Verkleben eines Klebstoffes bei Raumtemperatur, wobei die Verbindung ähnlich stark wie eine echte Schweißnaht sein kann. Dabei werden die Oberflächen der zu verbindenden Materialien – oft Metalle oder Kunststoffe – durch chemische Reaktion oder Lösungsmittel miteinander „verschweißt“ und nicht nur verklebt.
Wie funktioniert die Kaltverschweißung mit Klebstoffen?
Die Oberflächen der zu verbindenden Werkstoffe werden entweder chemisch oder mittels Lösungsmittel so stark miteinander verbunden werden, dass die entstandene Verbindung einer echten Schweißnaht entspricht – und das ohne Hitze. Dabei gibt es keine Veränderung der Gefügestruktur und keine thermischen Spannungen im Material.
Wichtige Schritte und Mechanismen der Kaltverschweißung:
- Oberflächenvorbereitung: Beide Fügeflächen werden mit einem Klebstoff bestrichen, der ein Lösungsmittel enthält, das die Oberfläche des Kunststoffs leicht anlöst.
- Anlösen und Verschlaufung: Das Lösungsmittel öffnet die Oberfläche der Kunststoffe, sodass die Polymerketten beider Teile sich gegenseitig durchdringen und verschlaufen – vergleichbar mit ineinandergeschobenen Bürstenborsten.
- Verbindung unter Druck: Nach kurzer Einwirkzeit werden die zwei Fügeteile unter Druck zusammengedrückt, um die Verschlaufung der angelösten Polymerketten zu fördern.
- Lösemittel verdunstet: Sobald das Lösungsmittel verdunstet ist, verfestigt sich die Verbindung aufgrund von Kohäsionskräften zwischen den Polymerketten und Adhäsionskräften zur Oberfläche des Werkstoffs.
- Sehr feste und oft unlösbare Verbindung: Die resultierende Verbindung ist sofort nach dem Abbinden extrem belastbar und kann einer klassischen Schweißnaht (thermisch erzeugt) in Festigkeit ähnlich sein.
Welche Klebstoffe werden beim Kaltschweißen eingesetzt?
Viele Kaltschweiß-Klebstoffe haften so stark, dass die verbundenen Teile direkt nach dem Kleben kaum noch voneinander zu trennen sind. Häufig eingesetzt werden beispielsweise Butylkleber (besonders für Bau und Industrie) oder spezielle Kaltschweißmittel für Bodenbeläge und Reparaturen.
In welchen Anwendungen wird das Kaltschweißen mit Klebstoffen eingesetzt?
Die Kaltverschweißung wird vorrangig bei der Verbindung von PVC, Vinyl oder Metallteilen genutzt, etwa beim Verlegen von Bodenbelägen oder für Metallreparaturen. Die Technik ist besonders in Bereichen von Vorteil, in denen eine hohe Temperaturbelastung oder aufwendiges Schweißen unerwünscht und eine schnelle, starke Verbindung erforderlich ist.
Die wichtigsten Anwendungsbranchen sind:
- Bau- und Bodenbelagsindustrie: Hier wird Kaltverschweißen vor allem zum Verbinden von PVC- und Vinyl-Bodenbelägen eingesetzt, z.B. beim Verlegen von Fußböden und beim Abdichten von Fugen.
- Fahrzeugbau und Automobilindustrie: In der Automobilindustrie kommt die Technik beim Verbinden und Abdichten von Karosserieteilen, bei der Montage und Reparatur von Kunststoff- und Metallteilen sowie bei elektrischen und elektronischen Bauteilen zum Einsatz.
- Elektro- und Elektronikindustrie: Die Klebetechnik wird in der Elektronik intensiv genutzt, etwa zur Fixierung und Abdichtung von Bauteilen, Kontakten, Leiterplatten oder bei Reparaturen, bei denen die Demontage auf ein Minimum beschränkt bleiben soll.
- Möbelindustrie: Hier werden kaltverschweißende Klebstoffe und Kontaktkleber für die Herstellung und Montage von Möbelteilen sowie beim Anbringen von Scharnieren oder Verklebungen an Glasmöbeln verwendet.
- Verpackungs-, Papier- und Buchbindereiindustrie: Kaltverschweißende Klebstoffe sind Standard beim Kleben von Verpackungen, Papierwaren und Büchern, insbesondere für selbstklebende Umschläge und aromadichte Verpackungen.
Kaltverschweißung bei Kunststoffen
Für die Kaltverschweißung bei Kunststoffen eignen sich vor allem Kunststoffe, die über eine gewisse Löslichkeit oder Quellbarkeit verfügen.
Besonders geeignet sind folgende Kunststoffe:
- Polyvinylchlorid (PVC): PVC ist der am häufigsten kaltverschweißte Kunststoff, gerade bei Bodenbelägen, Wandbelägen oder Rohren. Spezialpasten oder Lösungsmittel (Kaltschweißmittel) sorgen für zuverlässige, feste Nähte bei Raumtemperatur.
- CV (chloriertes Polyvinyl) und Vinyl: Auch andere vinylbasierte Beläge und chlorierte Vinylarten lassen sich mit Kaltschweißmittel bei Raumtemperatur sehr gut verbinden.
- Polyethylenterephthalat-Glykol (PET-G) und EVA: Für spezielle Anwendungsgebiete wird beim Hochfrequenzschweißen – eine Sonderform der Kaltverschweißung – ebenfalls häufig PET-G oder EVA eingesetzt.
Kunststoffe, die weniger gut geeignet sind für das Kaltverschweißen:
- Polyethylen (PE) und Polypropylen (PP): Diese weitverbreiteten Thermoplaste lassen sich zwar hervorragend mit thermischen Verfahren wie Heißluft-, Heizplatten- oder Extrusionsschweißen verschweißen, sind aber für klassische Kaltverschweißung mit Lösungsmitteln ungeeignet, da sie kaum löslich und wenig quellbar sind.
- ABS, POM etc.: Auch diese Kunststoffe lassen sich meist nicht klassisch kaltverschweißen, sondern besser mit wärme- oder reibungsbasierten Verfahren verbinden.