Heißklebeverfahren

Detaillierte Einsichten in die Industrie für Wellpappe offenbaren die hohe Relevanz des Heißklebeverfahrens. In der Produktion von Wellpapp-Verpackungen kommt diese Methode häufig und mit hervorragenden Resultaten zum Einsatz. Durch die schnelle Anfangsfestigkeit, die exakte Dosierbarkeit und die gute Automatisierbarkeit ermöglicht das Verfahren stabile, reproduzierbare Verklebungen bei hohen Taktzahlen. Neben Standardkonstruktionen profitieren insbesondere Mehrpunktklebungen, Automatikböden und komplexe Zuschnitte von der prozesssicheren Klebstoffapplikation. Hinzu kommen kurze Rüstzeiten, digital steuerbare Auftragsmuster und eine hohe Prozessrobustheit gegenüber schwankenden Substratqualitäten. Moderne Anlagen erlauben ein lückenloses Monitoring des Klebstoffkreislaufs und unterstützen eine gleichbleibende Qualität über unterschiedliche Formate und Losgrößen hinweg.

Definition: Was versteht man unter Heißklebeverfahren?

Als Heißklebeverfahren wird in der Industrie ein Verfahren bezeichnet, bei dem mithilfe von Hitze ein Klebstoff aktiviert wird. Der schmelzfähige Klebstoff wird erhitzt, häufig bis zu Temperaturen von 150 – 200 Grad Celsius (je nach System auch darunter oder darüber). Anschließend wird er auf die zu verklebenden Flächen aufgetragen und erstarren gelassen. Hierbei findet eine thermische Aktivierung und anschließend eine physikalische Abkühlung des Klebstoffs statt. Das Heißklebeverfahren ist essenziell für die Herstellung von Wellpapp-Verpackungen. In der Praxis werden die Begriffe Heißkleber, Heißschmelzklebstoff und Hotmelt synonym verwendet. Bei reaktiven Systemen (z. B. PUR-Hotmelts) folgt auf die physikalische Erstarrung zusätzlich eine chemische Nachvernetzung durch Luft- bzw. Substratfeuchte, wodurch die Beständigkeiten in Temperatur- und Feuchtezonen steigen.

Verwendete Systeme sind typischerweise thermoplastische Schmelzklebstoffe wie EVA-, PO/APAO- oder reaktive PUR-Hotmelts. Wichtige Kenngrößen sind Viskosität (z. B. 1.500–5.000 mPa·s bei 160 °C), Offenzeit, Abbindezeit, Wärmestandfestigkeit sowie die Benetzungs- und Adhäsionseigenschaften auf Liner und Wellenmaterial. Ergänzend werden Erweichungspunkt (Ring-und-Kugel), Dichte, Schmelz- und Förderstabilität, Kälteflexibilität und Klebnahtfestigkeit betrachtet. Die Auswahl erfolgt anhand Substratgrammaturen, Porosität, Oberflächenenergie, geforderter Temperaturbeständigkeit und der gewünschten Alterungsstabilität.

Funktionsweise des Heißklebeverfahrens in der Wellpapp-Industrie

Die Funktionsweise des Heißklebeverfahrens ist sowohl simpel als auch zweckmäßig. An der Klebestation wird der Heißkleber erhitzt und die Wellpapp-Produkte laufen durch diese Station. Hier werden sie dann gleichmäßig und präzise mit dem Klebstoff versehen. Im Anschluss darauf durchlaufen sie eine Kühl- beziehungsweise Kompressionsstrecke, in der die Klebstoffverbindung erhärtet und der endgültige feste Zustand erreicht wird. Dieser Ablauf ermöglicht eine effiziente und wirtschaftliche Herstellung von Wellpappkartons. Ein geschlossener Klebstoffkreislauf mit Schmelzgerät, Pumpe, beheizten Schläuchen und Auftragsköpfen minimiert thermische Alterung und reduziert Kontamination.

Auftragswerkzeuge sind je nach Maschine Düsen (Punkt-, Raupen- oder Schlitzauftrag), Sprühköpfe oder Auftragswalzen. Das Auftragsbild (Linie, Punktmuster, Raupe) und das Auftragsgewicht (z. B. 5–20 g/m² bzw. g/m) werden an Format, Material und Geschwindigkeit angepasst. Eine definierte Kompressionsstrecke mit Anpressdruck stellt den innigen Kontakt während der Abbindephase sicher. Pattern-Steuerungen synchronisieren die Klebstoffapplikation mit Falt- und Transportbewegungen, vermeiden Leimfahnen und unterstützen definierte Start-/Stop-Kanten.

Prozessparameter und Maschinenabstimmung

• Temperaturfenster: Zu niedrige Temperaturen führen zu unzureichender Benetzung, zu hohe zu thermischer Schädigung (Verkoken). Typische Einstellungen liegen material- und klebstoffabhängig bei 150–190 °C, PUR oft darunter.
• Liniengeschwindigkeit: Höhere Geschwindigkeiten erfordern eine angepasste Offenzeit und gegebenenfalls größere Düsenquerschnitte.
• Anpressdruck und Verweilzeit: Ausreichende Kompression (z. B. 0,2–1,0 s) stabilisiert die Fügestelle und reduziert Rückfederung der Wellpappe.
• Umgebungsbedingungen: Staub, Feuchtegehalt der Wellpappe und Temperatur der Zuschnitte beeinflussen die Adhäsion.
• Düsengeometrie und Abstand: Schlitzbreite, Düsenwinkel und Abstand zur Oberfläche prägen Auftragsbreite und Kantenqualität.
• Auftragsmenge: Zu geringe Mengen verursachen Fehlstellen, zu hohe führen zu Austritt und Verschmierungen; die Menge wird an Grammatur und Porosität angepasst.
• Materialspannungen: Bahnlauf, Faltkräfte und Rückfederung beeinflussen die Fügezone; Führungselemente und Niederhalter stabilisieren den Prozess.
• Filterung und Scherung: Geeignete Filter verhindern Partikel in Düsen; die Pumpe sollte ausreichende, aber materialschonende Scherung liefern.

Qualitätssicherung

• Inline-Überwachung: Temperatur- und Drucksensorik, Auftragsbildkontrolle, Musterprüfung.
• Prüfungen: Abzugs- und Scherfestigkeit, Faserabrissbeurteilung, Klimatests (z. B. bei erhöhter Luftfeuchte), Funktionsprüfungen an Klebelaschen und Automatikböden.
• Dokumentation: Prozessfenster, Chargenverfolgung des Klebstoffs, regelmäßige Wartung der Auftragsköpfe.
• Stichproben und Grenzmuster: Prüfpläne mit definierten Abnahmekriterien; visuelle Grenzmuster für Kanten-, Füll- und Austrittsbild.
• Prozessfähigkeit: Auswertung von Cp/Cpk für kritische Parameter (Temperatur, Auftragsgewicht, Kompressionszeit) zur Absicherung der Wiederholgenauigkeit.

Anwendungsbereiche für das Heißklebeverfahren bei Wellpapp-Produkten

Die Anwendungsbereiche für das Heißklebeverfahren sind äußerst vielseitig und reichen von der Produktion kleiner Wellpapp-Boxen bis hin zu großflächigen Verpackungen. Dabei stellt es eine sichere und zuverlässige Methode zur Herstellung stabiler Verbindungen dar. Darüber hinaus sind auch Sonderformen und individuelle Formate mit dem Heißklebeverfahren realisierbar. Dies macht das Verfahren zu einer wertvollen Ressource in der Wellpappverpackungsindustrie. Ebenso lassen sich POS-Displays, Träger für Einlagen, Inlays und Verstärkungen prozesssicher fügen, auch bei variierenden Faltfolgen und komplexen Rillbildern.

• Transport- und Versandverpackungen: FEFCO-0201-Kartons, Automatikboden-Konstruktionen, Wrap-Around, Shelf-Ready-Lösungen.
• Mehrpunktklebungen: 4- und 6-Punkt, Steckbodenkonzepte, Trays und Einsätze.
• E-Commerce-Anwendungen: Klebelaschen, Verschlussstreifen, integrierte Aufreißlösungen; sauberer Auftrag für funktionale Öffnungs- und Rücksendesysteme.
• Sonderformate: Dünne Mikro- und feinwellige Qualitäten, mehrlagige Verbunde, gefräste oder gestanzte Zuschnitte mit komplexen Faltfolgen.
• Displays und Aktionspräsenter: Trägerstrukturen, Rippen und Traversen aus Wellpappe mit definierten Klebnähten.
• Kantenschutz- und Polsterelemente: Verkleben von Schutzprofilen und Einlagen zur Stabilisierung sensibler Güter.

Für kleine Serien bis hin zu hohen Losgrößen erlaubt das Verfahren eine reproduzierbare Verklebung – von Versandzuschnitten über Trays bis zu praxisbewährte Boxen für unterschiedliche Versand- und Schutzanforderungen. Auch bei Serienwechseln mit unterschiedlichen Formaten bleibt die Applikation durch programmierbare Muster, definierte Kompressionswege und schnell wechselbare Düsen stabil. In Verbindung mit mehrlagigen Wellpappqualitäten lassen sich funktionale Verpackungslösungen mit hoher Kanten- und Flächenstabilität realisieren.

Vor- und Nachteile von Heißklebeverfahren

Die Nutzung des Heißklebeverfahrens bringt sowohl Vorteile als auch Nachteile mit sich. Zu den positiven Aspekten zählen insbesondere die hohe Festigkeit der Klebeverbindungen und die Möglichkeit, eine breite Palette von Materialien zu verarbeiten. Zudem erweist sich das Verfahren als schnell und effizient, was zu einer erhöhten Produktionsleistung führt. Der Hauptnachteil besteht in der Notwendigkeit einer Heizquelle, die sowohl eine Gefahr darstellt als auch Energiekosten verursacht. Außerdem kann der Klebstoff bei unsachgemäßer Anwendung gesundheitsschädlich sein. Ergänzend ist zu beachten, dass Werkzeuge und Schläuche kontinuierlich auf Temperatur gehalten werden müssen, was Energie bindet, jedoch durch Standby- und Absenkmodi reduziert werden kann.

• Vorteile im Überblick:
  • Sofortfestigkeit ohne Verdunstungs- oder Trocknungszeiten, dadurch kurze Zykluszeiten.
  • Gute Spaltüberbrückung und definierte Klebnahtgeometrie, passend für unterschiedliche Materialstärken.
  • Sauberer, dosierbarer Auftrag; wenig Feuchteeintrag in die Wellpappe.
  • Kompatibilität mit automatisierten Linien und Pattern-Steuerungen.
  • Geringe Emissionen während der Verarbeitung im Vergleich zu lösemittelhaltigen Systemen.
  • Weitgehend unempfindlich gegenüber Papierfeuchte, dadurch robuste Prozesse auch bei Klimaschwankungen.
• Potenzielle Nachteile und Grenzen:
  • Wärmeempfindlichkeit der Fügestelle bei hohen Umgebungstemperaturen (abhängig vom Klebstofftyp); PUR-Hotmelts erhöhen die Temperatur- und Feuchtebeständigkeit.
  • Risiko des Fädenziehens oder Verkokens bei nicht optimalen Einstellungen.
  • Sicherheitsaspekte: Verbrennungsgefahr, Hautkontakt vermeiden, geeignete PSA und Schulung notwendig.
  • Energiebedarf für Aufheizen und Halten der Temperatur; regelmäßige Wartung zur Effizienzsicherung erforderlich.
  • Begrenzte Kälteflexibilität bei bestimmten Klebstoffen; Auswahl gemäß Einsatzprofil notwendig.
  • Empfindlichkeit gegenüber Staub- und Partikeleintrag im Auftragsbereich (Düsenschutz und Filtration vorsehen).

Materialverträglichkeit und Nachhaltigkeitsaspekte

Heißschmelzklebstoffe sind in der Regel lösemittelfrei und werden in geringen Mengen aufgetragen. In der Altpapieraufbereitung stören die Klebstoffanteile üblicherweise nicht, sofern Auftragsmengen und Rezepturen angepasst sind. Für Anwendungen mit Lebensmittelbezug sind die jeweils relevanten Leitlinien und Konformitäten zu beachten (z. B. stoffliche Eignung gemäß einschlägiger Papierrichtlinien). Die Auswahl des Systems erfolgt in Abhängigkeit von Substrat, Belastung, Temperaturprofil und gewünschter Alterungsbeständigkeit.

Aus Sicht der Kreislaufführung sind homogene Klebnähte und maßvolle Auftragsmengen vorteilhaft. Eine saubere Trennung von Papierfasern wird durch geeignete Rezepturen und definierte Prozessfenster unterstützt. Bei reaktiven Systemen ist auf eine ausreichende Aushärtung zu achten, damit sich die mechanischen Eigenschaften stabil einstellen und der weitere Lebenszyklus der Verpackung nicht beeinträchtigt wird.

Maschinen- und Anlagenkomponenten

Ein typischer Aufbau umfasst Schmelzgerät (Tank oder Platten-Schmelzer), Förderpumpe (z. B. Zahnradpumpe), beheizte Schläuche, Filtereinheiten und den Auftragskopf mit Düse. Temperaturzonen werden einzeln geregelt, um den Klebstoff schonend zu fördern und lokale Überhitzung zu vermeiden. Rückschlagventile und Anti-Tropf-Funktionen sichern saubere Start-/Stop-Punkte. Eine klare Kennzeichnung der Temperaturbereiche sowie Schutzabdeckungen an heißen Zonen erhöht die Betriebssicherheit.

Wartung und Reinigung

• Regelmäßiger Filterwechsel und Kontrolle der Siebeinsätze zur Vermeidung von Partikelablagerungen.
• Reinigung von Düsen und Schlitzwerkzeugen nach Stillständen; definierte Abschalt- und Spülprozeduren nutzen.
• Überprüfung der Schläuche auf Knickstellen und thermische Alterung; rechtzeitiger Austausch erhält die Förderstabilität.
• Kalibrierung von Temperatur- und Drucksensoren im Rahmen geplanter Instandhaltung.

Arbeitsschutz und Ergonomie

• Persönliche Schutzausrüstung: Hitzebeständige Handschuhe, Schutzbrille, geeignete Arbeitskleidung.
• Vermeidung von Hautkontakt und Aerosolbildung; geschlossene Systeme und Absaugung einsetzen, wo erforderlich.
• Klare Sperrbereiche an heißen Komponenten, Einweisung des Bedienpersonals und dokumentierte Betriebsanweisungen.
• Ergonomische Düsen- und Rollenpositionierung zur Reduzierung manueller Nacharbeit an Klebelaschen.

Energieeffizienz und Prozessoptimierung

• Temperaturabsenkung im Standby-Betrieb reduziert thermische Belastung und Energieeinsatz.
• Isolierung von Tanks, Schläuchen und Köpfen zur Minimierung von Wärmeverlusten.
• Bedarfsgerechte Pumpensteuerung (Druck-/Mengenkonstanz) stabilisiert das Auftragsbild bei wechselnden Geschwindigkeiten.
• Kontinuierliche Datenerfassung für Auftragsgewicht, Temperatur und Druck als Grundlage für vorausschauende Instandhaltung.

Häufige Fehlerbilder und Abhilfe

• Unzureichende Haftung: Temperatur erhöhen, Viskosität prüfen, Auftragsmenge anpassen, Oberflächen sauber und trocken halten.
• Fädenziehen (Stringing): Temperatur feinjustieren, Düsenabstand reduzieren, alternative Klebstoffrezeptur mit kürzerer Offenzeit wählen.
• Verkokung/Verfärbung: Stillstandszeiten vermeiden, Filter und Schläuche warten, Tanks regelmäßig reinigen.
• Rückfederung der Klebelasche: Anpressdruck und Kompressionsweg erhöhen, Auftragsbild verbreitern oder Punkt-/Linienmuster optimieren.
• Unregelmäßiges Auftragsbild: Düsengeometrie prüfen, Luftblasen im System vermeiden, Förderdruck stabilisieren.
• Klebstoffaustritt an Kanten: Auftragsmenge reduzieren, Start-/Stop-Punkte präzisieren, Kompressionsdruck anpassen.
• Offenzeit überschritten: Liniengeschwindigkeit reduzieren oder Klebstoff mit längerer Offenzeit einsetzen.

Vergleich zu alternativen Klebetechnologien

Gegenüber wasserbasierten Systemen (z. B. Dispersions- oder Stärkeklebstoffen) bietet das Heißklebeverfahren eine sofortige Belastbarkeit und geringe Prozessanfälligkeit gegenüber Papierfeuchte. Dispersionsklebstoffe punkten hingegen bei Kälte- und Wärmebeständigkeit bestimmter Anwendungen. Die Wahl des Systems erfolgt nach technischen Anforderungen, Materialmix, Prozessumgebung und wirtschaftlichen Kriterien. Mechanische Fügeverfahren wie Heften oder Klammern sind für spezielle Aufgaben geeignet, verändern jedoch das Erscheinungsbild und können zusätzliche Materialeinträge verursachen. Klebebänder ermöglichen definierte Verschlüsse, erfordern jedoch eigene Applikatoren und beeinflussen die Rezyklierbarkeit je nach Träger und Klebstoffsystem.

Normen und Prüfmethoden

• Festigkeitsprüfung der Klebnaht über Abzugs-, Scher- und Peeltests unter definierten Klimabedingungen.
• Bewertung des Faserabrisses zur Beurteilung der Adhäsion an Liner und Welle.
• Funktionsprüfungen an Automatikböden, Klebelaschen und Mehrpunktklebungen über den gesamten Temperatur- und Feuchtebereich des Einsatzes.
• Dokumentation von Prozessfenstern, Rückverfolgbarkeit von Klebstoffchargen und Prüfintervallen gemäß internem Qualitätssystem.

Zusammenfassung:

• Das Heißklebeverfahren ist ein effizienter Prozess zur Herstellung von Verpackungen aus Wellpappe, bei dem ein geschmolzener Klebstoff aufgetragen wird, der beim Abkühlen schnell aushärtet.
• Durch seine starke Klebekraft und Haltbarkeit wird dieses Verfahren häufig für robuste und strapazierfähige Verpackungsarten verwendet, was es ideal für den Schutz und Transport von Waren macht.
• Als ein sauberes und kontrollierbares Verfahren reduziert das Heißkleben die Produktionszykluszeit und verbessert die Produktivität, während es gleichzeitig eine sichere und zuverlässige Art der Verpackung bietet.
• Prozessentscheidend sind Parameter wie Temperatur, Auftragsbild, Anpressdruck, Offenzeit und Liniengeschwindigkeit; Qualitätsprüfungen sichern konstante Ergebnisse.
• Die Auswahl des passenden Klebstoffsystems (EVA, PO/APAO, PUR) richtet sich nach Beanspruchung, Klimabeständigkeit und Materialeigenschaften der Wellpappe.
• Arbeitsschutz, regelmäßige Wartung und eine saubere Maschinenführung minimieren Risiken und erhalten die Prozessstabilität.
• Durch geeignete Anlagenkomponenten, Filterung und Pattern-Steuerung werden reproduzierbare Klebnähte bei hohen Taktzahlen ermöglicht.
• Nachhaltigkeitsaspekte werden durch geringe Auftragsmengen, lösemittelfreie Rezepturen und eine prozesssichere Verarbeitung unterstützt.