Wie sie entstehen und was sie in der Praxis leisten

Mehrlagige Haftklebstoffe für das Etikett

Dank neuartiger mehrlagiger Haftklebstoffe gelingt es, selbst „konventionelle“ Etiketten mit einem Zusatznutzen auszustatten, für die bislang Spezialmaterialien erforderlich waren. Wie funktioniert das? Und welche Vorteile resultieren daraus für den Drucker bzw. den Etikettenverwender? Ein Blick hinter den (Beschichtungs-)Vorhang.

Dieser Beitrag wurde verfasst von Marcus Gablowski

Herma hat nach eigener Einschätzung als erster im großen Stil mehrschichtige Haftmaterialien entwickelt und produziert. Inzwischen hat das Unternehmen praktisch sein komplettes Standardsortiment auf Mehrlagigkeit umgestellt.

Der Markterfolg dieser Haftmaterialien ist u.a. deshalb so groß, da sie Anwendern Mehrwert verschaffen, ohne dass für ihn höhere Kosten entstehen. Letzteres erklärt sich daraus, dass es sich – entgegen mancher Ansicht – eben nicht um ein kostspieliges Spezialmaterial handelt, sondern im Grunde um ein „konventionelles“, und damit aber auch prinzipiell universell einsetzbares Produkt, das jeweils ein sehr breites Anwendungsspektrum abdecken kann.

Und weil seine Klebstoffschichten auf Dispersionshaftklebern beruhen, die schon lange im Markt eingeführt und bewährt sind, zeichnet sich dieses Haftmaterial überdies auch durch hervorragende Verarbeitungseigenschaften aus – ein weiterer Punkt, der sie von vielen Spezialmaterialien deutlich unterscheidet.

Es galt lange Zeit als eine Art ungeschriebenes Gesetz: Wollte man bestimmte Eigenschaften von dem Haftmaterial optimieren, musste man an anderer Stelle Nachteile in Kauf nehmen. War es zum Beispiel das Ziel, das Migrationsrisiko zu senken, war das nur zu erreichen, indem man auf Haftkraft verzichtete. Wollte man umgekehrt eine besonders hohe Haftung erzielen, ging das zu Lasten der guten Verarbeitbarkeit und so weiter.

Dass man lediglich aufgrund einer Mehrschichtigkeit quasi das Beste aus zwei Welten vereinen kann, klingt zunächst wie eine im wahrsten Sinne des Wortes unglaubliche Geschichte. In Wahrheit steckt dahinter „nur“ ein sehr umfassendes Verständnis der rheologischen Vorgänge – und eine hartnäckige Entwicklungsmannschaft.

Was ist Mehrlagigkeit?

Für diejenigen, die sich mit dem Thema Mehrlagigkeit noch gar nicht befasst haben, sei hier eine kurze Erläuterung vorangestellt: Das herkömmliche Haftmaterial besteht aus einem Etikettenmaterial, einer einzelnen, homogenen Haftklebstoffschicht, einer Trennschicht (meist silikonbasierend) und einem Trägermaterial, dem sogenannten Liner.

Abbildung 2: Bei einem 2-Schicht-System muss die innere Klebstoff-Lage („intermediate layer“) keine spezifische Haftung aufbauen, Etikett, Etikettenmaterial, Herma, Trägermaterial, Weiterverarbeitung
Abbildung 2: Bei einem 2-Schicht-System muss die innere Klebstoff-Lage („intermediate layer“) keine spezifische Haftung aufbauen

Mehrlagige Haftklebstoffsysteme hingegen enthalten zwischen Etikettenmaterial und dem beschichteten Liner eine Haftklebstoffschicht, die wiederum aus mindestens zwei verschiedenen Einzellagen besteht. Der große Vorteil dieser Technologie besteht darin, dass die einzelnen Klebstofflagen unabhängig voneinander unterschiedliche Parameter beeinflussen können, wie im Folgenden noch ausführlich dargelegt wird.

Beispielsweise kann so der Temperaturbereich, in dem ein Etikett eingesetzt bzw. gespendet werden kann, erweitert werden. Bei idealer Kombination der Einzellagen kann damit die mögliche Etikettiertemperatur gesenkt und gleichzeitig eine höhere maximale Einsatztemperatur realisiert werden – natürlich immer unter Beibehaltung der restlichen Klebstoffperformance. Eine Verringerung des Kantenblutens bzw. des Klebstoffaustritts kann ebenso realisiert werden wie ein verbessertes Stanzverhalten.

Physikalische Zusammenhänge

Diese Phänomene werden im Folgenden näher erläutert. Dafür gilt es jedoch, zunächst ein paar grundlegende physikalische Zusammenhänge des Haftklebens darzustellen. Betrachtet man gewöhnliche Gegenstände, kann man ihnen verschiedene Eigenschaften zuschreiben. Diese können sich auf Form, Farbe, Größe, Geschwindigkeit und so weiter beziehen.

Durch die „Materialbrille“ betrachtet, können Materialien auch hart oder weich, spröde oder duktil (also z. B. dehnbar), fest oder flüssig sein. Etwas wissenschaftlicher ausgedrückt: Reale Gegenstände sind durch eine Kombination aus elastischen (festen) und viskosen (flüssigen) Anteilen charakterisiert. Mit diesen Stoffeigenschaften beschäftigt sich die Rheologie, die Fließkunde.

In rheologischer Betrachtungsweise lässt sich ein ideal elastischer (fester) Körper als eine Art Feder darstellen und beschreiben. Dies soll bedeuten: Ein idealer Festkörper, der mit einer Kraft belastet wird, wird deformiert. Wird die Kraft verdoppelt, wird er auch um die doppelte Strecke deformiert; wird die Kraft entfernt, „springt“ der ideal elastische Festkörper vollständig in seinen Ausgangszustand zurück. Im Gegensatz kann man den ideal viskosen Körper als einen Dämpfungstopf charakterisieren, wie es zum Beispiel der ölbefüllte Teil eines Stoßdämpfers ist.

Bildlich gesprochen bedeutet das: Wenn der Stempel im Dämpfungstopf eine Kraft erfährt, die ausreichend hoch ist, um den Stempel zu bewegen, bewegt sich dieser „unendlich“ weiter, bis die Kraft entfernt wird. Nach Ende der Krafteinwirkung bewegt sich der Stempel noch eine gewisse Zeit weiter, bis er zum Stillstand kommt.

Während die Energie im ideal elastischen Körper gespeichert und ggf. wieder abgegeben wird, geht die gesamte Energie, die in ein ideal viskoses System eingebracht wird, verloren bzw. wird dissipiert. Deshalb wird der elastische Anteil auch als Speichermodul (G‘) und der viskose Anteil auch als Verlustmodul (G‘‘) bezeichnet.

Ob ein Körper eher hart oder eher weich, eher flüssig oder eher fest erscheint, hängt jedoch nicht zuletzt von der Belastungsdauer bzw. der Belastungsgeschwindigkeit ab. Dies kann anhand zweier Beispiele veranschaulicht werden:

Beispiel 1:

Ein dickes Stahlseil, das sich bei kurzer, auch heftiger Belastung wie ein reiner Festkörper verhält, wird hängend mit einem sehr schweren Gegenstand belastet. Betrachtet man die Länge des Seils, wird man nach einer ausreichend langen Zeit feststellen, dass dieses im Laufe der Jahre, Jahrzehnte usw. länger wurde und auch nach Entfernung der Last nicht in seinen Ursprungszustand zurückgeht. Es wurde also plastisch verformt oder ist „geflossen“.

Beispiel 2:

Taucht man einen Finger langsam in eine Wasserschüssel, ist die wesentliche Kraft, die man spürt, die Auftriebskraft. Das Wasser verhält sich wie eine reine Flüssigkeit oder ideal viskos. Erhöht man jedoch die Belastungsgeschwindigkeit, zum Beispiel durch einen ungeschickten Sprung ins Schwimmbecken, kann derselbe Stoff sich schon sehr viel „härter“ anfühlen. Das kann so weit gehen, dass selbst robuste Gegenstände, wenn sie nur schnell genug auf die Wasseroberfläche auftreffen, auf derselben zerbersten.