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1 Vortrag Kleben DVS BV Köln, 02.02.2017 DVS BV Köln, 2017 Jan 2016 Quelle: TC-Kleben Kleben Möglichkeiten und Grenzen oder Warum hält der Klebehaken nicht an der Wand? Julian Band TechnologieCentrum Kleben DVS BV Köln, 2017 Jan 2016 Quelle: TC-Kleben TechnologieCentrum Kleben TC-Kleben GmbH Beraten - Kleben - Prüfen - Schulen - Zertifizieren Zugelassene Bildungsstätte des DVS als Klebtechnisches Zentrum Anerkannte Stelle gem. DIN 6701 für den Schienenfahrzeugbau Verbundpartner der GSI (Gesellschaft für Schweißtechnik International)

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Quelle: TC-Kleben

KlebenMöglichkeiten und Grenzen

oder Warum hält der Klebehaken nicht an der Wand?

Julian BandTechnologieCentrum Kleben

DVS BV Köln, 2017Jan 2016

Quelle: TC-Kleben

TechnologieCentrum Kleben TC-Kleben GmbH

Beraten - Kleben - Prüfen - Schulen - Zertifizieren

Zugelassene Bildungsstätte des DVS als Klebtechnisches ZentrumAnerkannte Stelle gem. DIN 6701 für den Schienenfahrzeugbau

Verbundpartner der GSI (Gesellschaft für Schweißtechnik International)

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Quarks & Co„Die Kunst des Klebens“

Sendung vom 25.01.2000

1.000 kg

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Quelle: TC-Kleben

1.000 kg

F = 9,81 m/s² * 1.000 kg = 9.810 N

Max. Zugfestigkeit des Klebstoffs:σ max = 25 MPa

A = F / σ max = 392,4 mm²

Notwendiger Durchmesser des Hakens: D = 2,2 cm

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Anforderungen an den Klebstoff

Adhäsionskräfte(Haftung am Material)

Kohäsionskräfte(innere Festigkeit des Klebstoffs)

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Quelle: TC-Kleben

Typische Probleme beim Kleben

Problem: Oberfläche

Problem: Klebstoffvielfalt

Problem: Klebstoffverarbeitung

Problem: Arbeitsplatzgestaltung

Problem: konstruktive Gestaltung

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Schlechte und gute Benetzung

Benetzung ist die Fähigkeit von flüssigen Klebstoffen sich auf Oberflächen zu verteilen.

Benetzung

(notwendige Voraussetzung für die Adhäsion)

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Oberflächenenergien

30

40 PVC

Epoxidharz

PolypropylenPolyethylen

20

50

Silicon

Teflon

mJ / m²

0

1000

2000

Kupfer

Nickel

Zink

Eisen

Chrom

Aluminium

Glas

Ben

etzb

arke

it

Oberflächenenergie

Entscheidend für die Benetzung sind die Oberflächenenergien und –spannungen und ausreichende Viskosität.

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Quelle: TC-Kleben

Abtragen aller adhäsionsmindernden Schichten

Modifikation der Oberfläche (Aktivieren)

Ziele der Oberflächenbehandlung

durch

Um die Adhäsion zu verbessern

Um die Langzeitstabilität zu verbessern

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Oberflächenvorbereitung (Reinigung)

Lösemittelreinigung Alkohole (Isopropanol, ...)

Alkane (Hexan, Pentan, ...)

Ester

Ketone (Butanon, Aceton, ...)

wässrige Reinigung mittels Tenside

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z. B. Schleifen, Strahlen, Bürsten

Reinigungseffekt Entfernung der Oxidschichten

Vergrößerung der Oberfläche durch Vergrößerung der Benetzungsfläche

Aktivieren der Oberfläche Bildung eines Triboplasmas aufgrund der hohen Energie

Mechanische Oberflächenbehandlung

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Aufbau einer optimalen evtl. sogar chemische Bindung des Klebstoffs an Oberfläche mittels einer molekularen Funktionsschicht

Haftung verbessernAlterungsbeständigkeit erhöhenOberflächenzustand konservieren

Molekulare Haftvermittlerschicht zwischen Klebstoff und Fügeteiloberfläche

Primer

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Quelle: TC-Kleben

Ausbildung chemischer Bindungen

Polymere

Primer

Haftvermittler

Fügeteil

O O O O O

Si

Si

O OH

OH

R2

R2

NH

NH

CH

2

CH

2

CH

CH

OH

OH

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Quelle: TC-Kleben

Typische Probleme beim Kleben

Problem: Oberfläche

Problem: Klebstoffvielfalt

Problem: Klebstoffverarbeitung

Problem: Arbeitsplatzgestaltung

Problem: konstruktive Gestaltung

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Quelle: TC-Kleben

Problem: was nehmen?

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Quelle: TC-Kleben

Problem: was nehmen?

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Quelle: TC-Kleben

Reaktionsklebstoffe Abbindende Klebstoffe

Durch chemische Reaktionen (Poly-Reaktionen)

entstehen aus Monomeren Polymere

Polymere sind fertig und verfestigen sich

durch einen physikalischen Prozess

Einteilung der Klebstoffe

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Quelle: TC-Kleben

Einteilung der Klebstoffe

Reaktionsklebstoffe Abbindende Klebstoffe

Durch Abdampfung:Lösemittelklebstoffe

DispersionsklebstoffeKontaktklebstoffe

Durch Erstarrung:Schmelzklebstoffe

Dauerhaft klebrige:Haftklebstoffe

ButylkautschukePolymerisation:

Klebstoffe 2-K-AcrylateSekundenklebstoffeAnaerobe KlebstoffeStrahlungshärtende

Polyesterharze

Polyaddition:EpoxidharzePolyurethane

Polykondensation:Silicone

MS-PolymerePhenolharze

PolyimidePolysulfide

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Quelle: TC-Kleben

An die Füge-Materialien- ausreichende Haftung (Adhäsion)

An die Gebrauchseigenschaften- ausreichende Festigkeit- ausreichende Elastizität- ausreichende Wärmestabilität- ausreichende Alterungsbeständigkeit

An den Prozess- ausreichende Verarbeitungszeit- ausreichende Aushärtegeschwindigkeit- ausreichende Vorbehandlung

Anforderungen an den Klebstoff

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Quelle: TC-Kleben

Typische Probleme beim Kleben

Problem: Oberfläche

Problem: Klebstoffvielfalt

Problem: Klebstoffverarbeitung

Problem: Arbeitsplatzgestaltung

Problem: konstruktive Gestaltung

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Quelle: TC-Kleben

Manuelle Gebinde

bei 2-Komponenten-Verarbeitung

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Härtungszeit

0 %

100 %

Zeit

Fes

tigke

it

Topfzeit

GelpunktHandfestigkeit Endfestigkeit

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Quelle: TC-Kleben

Typische Probleme beim Kleben

Problem: Oberfläche

Problem: Klebstoffvielfalt

Problem: Klebstoffverarbeitung

Problem: Arbeitsplatzgestaltung

Problem: konstruktive Gestaltung

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Problem: Sauberkeit

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Quelle: TC-Kleben

Problem: mangelnde Sorgfalt am Arbeitsplatz

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Quelle: TC-Kleben

Problem: unbesonnener Umgang mit Klebstoffen

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Quelle: TC-Kleben

Problem: Silicon (-öle)

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Quelle: TC-Kleben

Problem: Silicon (-öle)

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Quelle: TC-Kleben

Typische Probleme beim Kleben

Problem: Oberfläche

Problem: Klebstoffvielfalt

Problem: Klebstoffverarbeitung

Problem: Arbeitsplatzgestaltung

Problem: konstruktive Gestaltung

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Beispiel: Festigkeit

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Quelle: TC-Kleben

Last „F“

Mmax = W • σ max

W = 1/6 • b • h²

Drehmoment „M“

Zug- und Scherspannungen (σ, τ)

Beispiel: Festigkeit

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Konstruktionsbeispiele: Stoß

Mb

MbFF

Quelle: Habenicht

Probleme: Biegung, geringe Klebfläche, Zugspannungen

Besser Überlappung: größere Klebfläche, Schubspannungen

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Konstruktionsbeispiele: Eckverbindungen

Quelle: Habenicht

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Quelle: TC-Kleben

Konstruktionsbeispiele: Rohrverbindungen

Quelle: Habenicht

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Quelle: TC-Kleben

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Schadensfall: Mischverbindung

Glas-Tischplatte

Klebstoff

Al-Fuß

Auflageplatte

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Quelle: TC-Kleben

T=60°C

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Problem: Eigenspannungen

Glas-Tischplatte

0,2 m

0,9 m

Sonneneinstrahlung:

Oberflächentemperatur 40 °C

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Problem: Eigenspannungen

Glas, αGlas = 4 x 10-6 K-1

l0 = 0,2 m

Aluminium, αAl = 23 x 10-6 K-1

∆ l = ½ * (∆ lAl – ∆ lGlas)

∆ l

Der Klebstoff muss die

unterschiedlichen Ausdehnungen

kompensieren

∆ lAl = l0 * αAl * ∆ T ∆ lGlas = l0 * αGlas * ∆ T

∆ lAl

∆ lGlas

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Problem: Eigenspannungen

Sonneneinstrahlung: Oberflächentemperatur 40 °C

∆ l = 38 µm

bei einer Klebschichtdicke von d = 0,1 mm

Gleitung = 38 %

(Gleitung: Verhältnis Verschiebung/Klebschichtdicke)

Gleitfähigkeit des Klebstoffs laut Datenblatt: 20 %

d

∆ l

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Problem: Verfugung

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Quelle: TC-Kleben

Problem: Verfugung

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Quelle: TC-Kleben

von 4 mmauf 5 mm

ε = ∆l / l0

von 1 mmauf 2 mm

ε = 100 %

ε = 25 %

Problem: Verfugung

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Quelle: TC-Kleben

Vielen Dank für die

Aufmerksamkeit

Quelle: www.musa.at