2017 Vortrag Band DVS BV Köln [Kompatibilitätsmodus]€¦ · 3 Vortrag Kleben DVS BV Köln,...
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Vortrag KlebenDVS BV Köln, 02.02.2017
DVS BV Köln, 2017Jan 2016
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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DVS BV Köln, 2017Jan 2016
Quelle: TC-Kleben
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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Quelle: TC-Kleben
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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Quelle: TC-Kleben
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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Quelle: TC-Kleben
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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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
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Quelle: TC-Kleben
Problem: was nehmen?
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Quelle: TC-Kleben
Problem: was nehmen?
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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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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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Quelle: TC-Kleben
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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Quelle: TC-Kleben
Konstruktionsbeispiele: Stoß
Mb
MbFF
Quelle: Habenicht
Probleme: Biegung, geringe Klebfläche, Zugspannungen
Besser Überlappung: größere Klebfläche, Schubspannungen
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Quelle: TC-Kleben
Konstruktionsbeispiele: Eckverbindungen
Quelle: Habenicht
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Konstruktionsbeispiele: Rohrverbindungen
Quelle: Habenicht
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Quelle: TC-Kleben
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Quelle: TC-Kleben
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Quelle: TC-Kleben
Schadensfall: Mischverbindung
Glas-Tischplatte
Klebstoff
Al-Fuß
Auflageplatte
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Quelle: TC-Kleben
T=60°C
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Quelle: TC-Kleben
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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Quelle: TC-Kleben
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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Quelle: TC-Kleben
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