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KlebefibelEine Übersicht zum Thema: Kleben.

Kleben ist eine einfache und vielseitige Fügetechnik, aber deshalb Fügeverfahren angewandt, für dauerhafte Verbindungen bedarf es jedoch einiger Kenntnisse, die es zu beachten gilt. Diese Übersicht soll wichtige Faktoren benennen und zusammenfassen, damit der geneigtberfolg gelangt.

Klebefibel Eine Übersicht zum Thema: Kleben.

Kleben ist eine einfache und vielseitige Fügetechnik, aber deshalb nicht anspruchslos. Bereits im Kindergarten wird dieses Fügeverfahren angewandt, für dauerhafte Verbindungen bedarf es jedoch einiger Kenntnisse, die es zu beachten gilt. Diese Übersicht soll wichtige Faktoren benennen und zusammenfassen, damit der geneigte Leser zu einem befriedigenden Kl

Eine Übersicht zum Thema: Kleben.

nicht anspruchslos. Bereits im Kindergarten wird dieses Fügeverfahren angewandt, für dauerhafte Verbindungen bedarf es jedoch einiger Kenntnisse, die es zu beachten gilt. Diese

e Leser zu einem befriedigenden Kle-

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Klebefibel Inhaltsverzeichnis

Inhaltsverzeichnis

Einleitung .................................................................................................................................................................................. 1

1.1 Von der Kunst der Natur zur modernen Wissenschaft und Technik ............................................................................ 1

1.2 Kleben – ein Fügeverfahren ........................................................................................................................................ 2

1.2.1 Definitionen und Begriffe ..................................................................................................................................... 2

1.2.2 Vor- und Nachteile des Klebens .......................................................................................................................... 3

1.3 Einteilung der Klebstoffe ............................................................................................................................................. 4

Haftungsmechanismen ............................................................................................................................................................. 7

2.1 Adhäsion ..................................................................................................................................................................... 7

2.2 Kohäsion ..................................................................................................................................................................... 9

2.3 Oberflächenspannung/Benetzung ............................................................................................................................. 10

Klebstoffchemie ...................................................................................................................................................................... 13

3.1 Ausgewählte Klebstoffsysteme ................................................................................................................................. 14

3.1.1 Reaktionsklebstoffe ........................................................................................................................................... 14

3.1.2 Lösungsmittelklebstoffe ..................................................................................................................................... 19

3.1.3 Dispersionsklebstoffe ........................................................................................................................................ 20

3.1.4 Kontaktklebstoffe ............................................................................................................................................... 20

3.1.5 Haftklebstoffe, Klebebänder .............................................................................................................................. 21

3.1.6 Schmelzklebstoffe ............................................................................................................................................. 22

3.1.7 Plastisolklebstoffe ............................................................................................................................................. 23

3.1.8 Anorganische Klebstoffe ................................................................................................................................... 23

Oberflächenvorbehandlung ..................................................................................................................................................... 24

4.1 Physikalische Oberflächenvorbehandlung ................................................................................................................ 24

4.1.1 Mechanische Verfahren .................................................................................................................................... 24

4.1.2 Energetische Oberflächenvorbehandlung ......................................................................................................... 24

4.2 Chemische Oberflächenvorbehandlung .................................................................................................................... 25

4.3 Haftvermittler (Primer) ............................................................................................................................................... 25

Verarbeitung ........................................................................................................................................................................... 26

5.1 Verarbeitung von Haftklebstoffen/Klebestreifen ........................................................................................................ 26

5.2 Verarbeitung von wasserbasierenden Klebstoffen .................................................................................................... 26

Produkte und Spezielles ......................................................................................................................................................... 28

6.1 Klebstoffauswahl ....................................................................................................................................................... 29

6.2 Kleben im passiven technischen Brandschutz .......................................................................................................... 30

6.2.1 Aufschäumende Baustoffe ................................................................................................................................ 30

6.2.2 Energieverzehrenden Baustoffe/Brandschutzplatten ........................................................................................ 32

6.2.3 Dichtstoffe ......................................................................................................................................................... 33

Eigenschaften wichtiger Werkstoffe ........................................................................................................................................ 34

7.1 Metalle ...................................................................................................................................................................... 34

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Klebefibel Inhaltsverzeichnis

7.2 Kunststoffe ................................................................................................................................................................ 35

7.3 Lacke und Beschichtungen ....................................................................................................................................... 36

7.4 Gläser ....................................................................................................................................................................... 37

7.5 Hölzer ....................................................................................................................................................................... 37

7.6 Kautschuk- und Gummiprodukte ............................................................................................................................... 37

7.7 Poröse Materialien .................................................................................................................................................... 38

Prüfmethoden ......................................................................................................................................................................... 39

8.1 Prüfung der Klebfestigkeit ......................................................................................................................................... 39

8.2 Prüfung der Scherfestigkeit ....................................................................................................................................... 40

8.3 Prüfung des Schälwiderstandes ................................................................................................................................ 41

8.4 Prüfverfahren für Kurz- und Langzeitbeanspruchungen – Alterungsuntersuchungen ............................................... 42

Klebefehler – „Erste Hilfe“ ....................................................................................................................................................... 43

9.1 Bruchbilder ................................................................................................................................................................ 43

9.2 Klebgerechte Konstruktion ........................................................................................................................................ 45

9.3 Mögliche Fehlerquellen und Korrekturvorschläge ..................................................................................................... 46

9.4 Qualitätssicherung .................................................................................................................................................... 48

Gewährleistung ....................................................................................................................................................................... 49

Ausgewählte Fachbegriffe ....................................................................................................................................................... 50

Ausgewählte Normen .............................................................................................................................................................. 60

Literaturverzeichnis ................................................................................................................................................................. 61

Stichwortverzeichnis ............................................................................................................................................................... 62

Anhang.................................................................................................................................................................................... 64

Als Grundlage/Vorlage für diese Zusammenfassung dienten im Wesentlichen die Bücher von Gerd Habenicht (1) und Her-mann Onusseit (2) sowie der Artikel von Eckehart Wistuba. (3)

Alle Rechte sind vorbehalten, insbesondere das Recht auf Vervielfältigung und Verbreitung sowie Übersetzung. Kein Teil dieser Fibel darf in irgendeiner Form ohne schriftliche Genehmigung von der Rolf Kuhn GmbH reproduziert werden oder unter Verwendung elektronischer Systeme verarbeitet, vervielfältigt oder verbreitet werden.

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Einleitung

Der Schlüssel für den Vorsprung im Wettbewerb

Schweißen, Pressen und Nieten sind Beispiele für Fügebewähren. Kleben erweitert die Palette der Möglichkeiten und ist, obwohl sehr lange bekannt, vallem durch die hohe Entwicklungsdynamik in der jüngeren VergangenheitVerbindungstechnik gereift. Da mit dieser flexiblen Methode nend und ohne strukturelle Veränderung gefügtre Materialkombinationen zugänglich, wobeite unverändert und in Kombination erhalten bleiben Grund wird Kleben insbesondere für den Hochtechnoloder Verbund höchsten Anforderungen standhalten

In Kombination mit anderen Fügeverfahren Vorteilen der anderen Fügetechniken genuverblüffend einfache, haltbare und wirtschaftliche Lösung.

1.1 Von der Kunst der Natur zur modernen Wissenschaft und Technik

Wie in vielen Bereichen des Lebens steht die Natur bei der modernen liefert neben Rohstoffen und Anwendungen auch Lösungsansätze. Einige Beispiele aus der Tierund Pflanzenwelt zeigen, wie von der Natur gelernt und so die Technologie des Klebens weiterenwickelt werden kann.

Die Feldwespe zerkaut, frisst und verdaut Holz, wobei die Cellulosefasern des Holzes sukzessive verkürzt und mit Wasser versetzt werden. Nach dem Ausscheiden Beim Trocknen der Masse verfilzen die Cellulosefasern und der Klebstoff wird fest. Die Feldwespe vermag mit dieser Klebtechnik recht beständige Nester zu konstruieren und der Mensch verwdieses Klebprinzip bei der Anwendung von Tapetenkleister.

Der Gummibaum produziert mit der Gummimilch einen Dispersionsklebstoff auf wässriger Basis. Mit der Dispersion von Polymeren (Naturlatex) in Wasser wird die Möglichkeit erschlossen, das umwelfreundliche Lösungsmittel Wasser zu verwenden und trotzdem eine beständige, wasserresistente Klebung zu erhalten.

Die Honigbiene setzt die Idealform eines Schmelzklebstoffs als Nestches bei der Körpertemperatur der Biene flüssiggen Form verfestigt. Zusätzlich kommt die Honigbiene völlig ohne Lösungsmittel aus.

Die Seepocke, eine heimische Krebsart, setzt einen Zweiksich dauerhaft an einen beliebigen Untergrund zu haften. Dabei zeichnet sich das Sekret aus der Zementdrüse des Krebses durch eine hohe Wasser

Für den Menschen ist das Kleben eine uralte Methode, feste Stoffe miteinander zu verbinden und gehört zu den ältesten, angewandten Techniken. Bereits vor ca. 10000 Jahren wurden SpeerBeilspitzen mit Hilfe von Birkenharz befestigt. Später wurden zu Bauzwecken unterschiedlichePflanzenharze, Eiweiß und Asphalt verwendet. In der Zeit um ca. 1500 v. Chr. wurde in Ägypten das Kleben „professionalisiert“ und Klebstoffe gezielt aus tierischen Häuten ausgekocht, woraus sich der Beruf des Leimkochers (Kellopsos) ergab. Diese Kunst hiechen und Römern, die ihrerseits das Kleben weiterentwickelten. Als Beispiel für den Status quo der damaligen Klebqualität kann ein Eichenholzkästchen aus der Römerzeit herangezogen werden, das um 1886 in Breslau gefunden wurde und an dem nach fast 2000 Jahren immer noch vier der usprünglich fünf aufgeklebten Metallmünzen fest haften. Die industrielle Entwicklung der Klebstoffe setzte 1690 ein, als in Holland die erste handwerkliche Leimfabrikals Klebstoff in England patentiert. Die Ausgangsmaterialien für die Klebstoffe stammten jahrhudertelang aus der Natur (Harze, Wachse, KautschukDie Geschichte der synthetisch modifizieVulkanisierbarkeit von Kautschuk durch Goodyear

Klebefibel Einleitung

Schlüssel für den Vorsprung im Wettbewerb: Klebtechnik – praktisch, schonend und flexibel

und Nieten sind Beispiele für Fügeverfahren, die sich im industriellen Alltag die Palette der Möglichkeiten und ist, obwohl sehr lange bekannt, v

Entwicklungsdynamik in der jüngeren Vergangenheit zu einer gleichwertigen mit dieser flexiblen Methode praktisch alle festen Materialien sch

gefügt werden können, sind neue, bislang nicht realisierbkombinationen zugänglich, wobei die vorteilhaften Eigenschaften jeder Einzelkompone

erhalten bleiben (Verbundwerkstoffe). Nicht zuletzt aus diesem für den Hochtechnologiesektor zu einer Schlüsselanwendung, wo

standhalten muss. (4)

anderen Fügeverfahren können die Vorzüge des Klebens zusammen mit den genutzt werden. Bei Kunststoffen ist das Kleben häufig eine

fend einfache, haltbare und wirtschaftliche Lösung.

Von der Kunst der Natur zur modernen Wissenschaft und Technik

Wie in vielen Bereichen des Lebens steht die Natur bei der modernen Fügetechnik Kleben Pate und liefert neben Rohstoffen und Anwendungen auch Lösungsansätze. Einige Beispiele aus der Tierund Pflanzenwelt zeigen, wie von der Natur gelernt und so die Technologie des Klebens weiteren

Die Feldwespe zerkaut, frisst und verdaut Holz, wobei die Cellulosefasern des Holzes sukzessive ersetzt werden. Nach dem Ausscheiden ist der Nestbauklebstoff bereit.

eim Trocknen der Masse verfilzen die Cellulosefasern und der Klebstoff wird fest. Die Feldwespe vermag mit dieser Klebtechnik recht beständige Nester zu konstruieren und der Mensch verwendet dieses Klebprinzip bei der Anwendung von Tapetenkleister.

Der Gummibaum produziert mit der Gummimilch einen Dispersionsklebstoff auf wässriger Basis. Mit der Dispersion von Polymeren (Naturlatex) in Wasser wird die Möglichkeit erschlossen, das umwelfreundliche Lösungsmittel Wasser zu verwenden und trotzdem eine beständige, wasserresistente

Die Honigbiene setzt die Idealform eines Schmelzklebstoffs als Nestbauklebstoff ein: Wachs, weches bei der Körpertemperatur der Biene flüssig ist und sich nach dem Abkühlen zu einer beständ

kommt die Honigbiene völlig ohne Lösungsmittel aus.

mische Krebsart, setzt einen Zweikomponenten-Reaktionsklebstoff ein, um sich dauerhaft an einen beliebigen Untergrund zu haften. Dabei zeichnet sich das Sekret aus der

drüse des Krebses durch eine hohe Wasser- und enorme Langzeitbeständigkeit aus. (5)

Kleben eine uralte Methode, feste Stoffe miteinander zu verbinden und gehört zu den ältesten, angewandten Techniken. Bereits vor ca. 10000 Jahren wurden Speer-Beilspitzen mit Hilfe von Birkenharz befestigt. Später wurden zu Bauzwecken unterschiedliche

zenharze, Eiweiß und Asphalt verwendet. In der Zeit um ca. 1500 v. Chr. wurde in Ägypten das Kleben „professionalisiert“ und Klebstoffe gezielt aus tierischen Häuten ausgekocht, woraus sich der Beruf des Leimkochers (Kellopsos) ergab. Diese Kunst hielt später Einzug bei den Grichen und Römern, die ihrerseits das Kleben weiterentwickelten. Als Beispiel für den Status quo der damaligen Klebqualität kann ein Eichenholzkästchen aus der Römerzeit herangezogen werden, das

und an dem nach fast 2000 Jahren immer noch vier der ugeklebten Metallmünzen fest haften. Die industrielle Entwicklung der Klebstoffe

setzte 1690 ein, als in Holland die erste handwerkliche Leimfabrik entstand. 1754 wurde Fischleim Klebstoff in England patentiert. Die Ausgangsmaterialien für die Klebstoffe stammten jahrhu

dertelang aus der Natur (Harze, Wachse, Kautschuke usw.), die zum Teil bis heute benützt werden. Die Geschichte der synthetisch modifizierten Rohstoffe startet mit der Entdeckung der Vulkanisierbarkeit von Kautschuk durch Goodyear um 1840. Über die chemische Veränderung

und flexibel.

, die sich im industriellen Alltag die Palette der Möglichkeiten und ist, obwohl sehr lange bekannt, vor

gleichwertigen scho-

t realisierba-die vorteilhaften Eigenschaften jeder Einzelkomponen-

Nicht zuletzt aus diesem anwendung, wo

mit den Bei Kunststoffen ist das Kleben häufig eine

Fügetechnik Kleben Pate und liefert neben Rohstoffen und Anwendungen auch Lösungsansätze. Einige Beispiele aus der Tier- und Pflanzenwelt zeigen, wie von der Natur gelernt und so die Technologie des Klebens weiterent-

Die Feldwespe zerkaut, frisst und verdaut Holz, wobei die Cellulosefasern des Holzes sukzessive ist der Nestbauklebstoff bereit.

eim Trocknen der Masse verfilzen die Cellulosefasern und der Klebstoff wird fest. Die Feldwespe endet

Der Gummibaum produziert mit der Gummimilch einen Dispersionsklebstoff auf wässriger Basis. Mit der Dispersion von Polymeren (Naturlatex) in Wasser wird die Möglichkeit erschlossen, das umwelt-freundliche Lösungsmittel Wasser zu verwenden und trotzdem eine beständige, wasserresistente

klebstoff ein: Wachs, wel-nach dem Abkühlen zu einer beständi-

ein, um sich dauerhaft an einen beliebigen Untergrund zu haften. Dabei zeichnet sich das Sekret aus der

Kleben eine uralte Methode, feste Stoffe miteinander zu verbinden und - und

Beilspitzen mit Hilfe von Birkenharz befestigt. Später wurden zu Bauzwecken unterschiedliche zenharze, Eiweiß und Asphalt verwendet. In der Zeit um ca. 1500 v. Chr. wurde in Ägypten

das Kleben „professionalisiert“ und Klebstoffe gezielt aus tierischen Häuten ausgekocht, woraus lt später Einzug bei den Grie-

chen und Römern, die ihrerseits das Kleben weiterentwickelten. Als Beispiel für den Status quo der damaligen Klebqualität kann ein Eichenholzkästchen aus der Römerzeit herangezogen werden, das

und an dem nach fast 2000 Jahren immer noch vier der ur-geklebten Metallmünzen fest haften. Die industrielle Entwicklung der Klebstoffe

entstand. 1754 wurde Fischleim Klebstoff in England patentiert. Die Ausgangsmaterialien für die Klebstoffe stammten jahrhun-

usw.), die zum Teil bis heute benützt werden. der Entdeckung der

. Über die chemische Veränderung

Vögel benutzen zum Nestbau geklebte Verbundwerkstoffe, Spinnen spinnen klebende Netze u.v.m..

Geklebtes Steinzeitbeil.

Kleben im alten Ägypten.

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eines Naturstoffs wurde ein halbsynthetischer Kunststoff mit neuen technologischen bzw. mechani-schen Eigenschaften erhalten. Der nächste und entscheidende Schritt hin zu den vollsynthetischen Rohstoffen gelang Anfang des 20. Jahrhunderts. Unter dem Produktnamen Bakelite kam 1905 der erste echte Kunststoff, ein hitzegehärtetes Phenolharz, auf den Markt, deren technische Nutzung eng mit dem Namen Baekeland verknüpft ist. Die Entwicklung der synthetischen Kunst- und Kleb-stoffe, die fortan parallel verlief, war eingeleitet und nahm rasant Schwung auf. Polychloropren, Buna (Polybutadien) und Silikonkautschuk wurden synthetisiert und es folgten Epoxidharze, Polyu-rethane, Methacrylat- und Cyanacrylat-Klebstoffe. Heute kann bei der Entwicklung von Klebstoffen aus dem vollen Repertoire der zugänglichen Chemierohstoffe geschöpft werden, und die Leistungs-fähigkeit dieser Produkte zeigt sich daran, dass im modernen Flug- und Fahrzeugbau tragende Konstruktionen in der Serienfertigung geklebt werden.

1.2 Kleben – ein Fügeverfahren

Die Herstellung von Verbindungen aus Werkstoffen gleicher Art oder aus Werkstoffkombinationen wird als Fügen bezeichnet. Es lassen sich drei Methoden nach Art der Verbindung unterscheiden:

− kraftschlüssig (z.B. Pressen, Klemmen, Schrauben, Nieten)

− formschlüssig (z.B. Falzen, Verzahnen)

− stoffschlüssig (z.B. Schweißen, Löten, Kleben)

Die Bezeichnung „stoffschlüssig“ resultiert aus der Tatsache, dass die Verbindung durch einen zusätzlichen Stoff, z.B. Schweißzusatzstoff, Lot oder den Klebstoff, aufgebaut wird.

1.2.1 Definitionen und Begriffe

Kleben − Das Fügen mittels Klebstoff.

Klebung − Die Verbindung von Fügeteilen mittels Klebstoff.

Klebschicht − Klebstoffschicht zwischen Fügeteilen.

Klebstoff − Nach DIN 16920 wird ein Klebstoff definiert als „nichtmetallischer Werkstoff, der Körper durch Oberflächenhaftung und innere Fes-tigkeit (Adhäsion und Kohäsion) verbinden kann, ohne dass sich das Gefüge der Körper wesentlich ändert“.

− Nach DIN EN 923 wird ein Klebstoff definiert als „nichtmetallischer Werkstoff, der Fügeteile durch Flächenhaftung (Adhäsion) und in-nere Festigkeit (Kohäsion) verbinden kann“.

− Klebstoffe können unter Raumbedingungen flüssig, pastös oder fest sein. Sie werden in einem fließfähigen Zustand appliziert, be-netzen die Fügeteile und binden danach ab (Verfestigung).

Grenzschicht − Bereich zwischen Klebschicht und Werkstoffoberfläche, in der die Adhäsionskräfte wirken.

Klebfuge − Spalt oder Zwischenraum zwischen zwei Klebflächen gefüllt mit einer Klebstoffschicht.

Klebfläche − Die zu klebende oder geklebte Fläche des Fügeteils.

Fügeteil − Zu verbindende Werkstücke.

Abbinden/Aushärten − Verfestigung des Klebstoffs durch physikalische und/oder chemi-sche Prozesse.

Hinweis: Ein „Kleber“ ist jemand, der mit einem Klebstoff klebt! (1)

Definition eines Klebstoffs: Ein Klebstoff ist ein nichtme-tallischer Stoff, der Fügeteile durch Flächenhaftung (Adhä-sion) und innere Festigkeit (Kohäsion) verbinden kann.

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Abbildung 1: Begriffe der Klebtechnik.

1.2.2 Vor- und Nachteile des Klebens

Kleben hat gegenüber anderen Fügetechniken bemerkenswerte Vorteile:

− Flächige Kraftübertragung ohne Schwächung der Fügeteile. Zum Vergleich: Beim Nieten oder Schrauben schwächen Bohrungen die Fügeteile und Kräfte werden punktförmig über-tragen.

− Keine extremen Bedingungen (z.B. hohe Temperaturen) während des Fügeprozesses. Schweißen und z.T. auch Löten beanspruchen die Fügeteile durch hohe Temperaturen und können thermische Veränderungen der Materialeigenschaften bewirken. Kleben vermeidet solche Bedingungen, so dass auch temperatursensible Werkstoffe gefügt werden können.

− Kombination von unterschiedlichsten Materialien. Durch Klebungen lassen sich verschie-denartige Werkstoffe unter Beibehaltung ihrer spezifischen Eigenschaften verbinden. Da-durch können sich innovative Verbundwerkstoffe ergeben.

− Das Kleben erlaubt die Verknüpfung von sehr dünnen (< 500 µm) Materialien. Ein Aspekt, der besonders für Leichtbaukonstruktionen von Bedeutung ist und die Grundlage für die viel-fältigen Gestaltungen von Folienverbunden im Bereich der Verpackungen darstellt.

− Die Klebschicht kann zusätzliche Funktionen z.B. Isolator, Gassperre o.ä. übernehmen und schützt die Fügeteile, dadurch dass sie die Klebfuge vollständig ausfüllt, vor möglicher Kor-rosion.

− In Kombination mit form- und kraftschlüssigen Fügeverfahren können Steifigkeit, Festigkeit, Korrosionsbeständigkeit und Dichtigkeit optimiert werden.

Als Nachteile lassen sich folgende Punkte anführen:

− Die thermische Stabilität von Klebungen ist begrenzt. Je nach Klebstoffkomposition liegen die maximalen Temperaturen für eine Dauerbelastung im Bereich von 120 – 300 °C.

− Klebstoffe können altern, d.h. die Stabilität der Verbindung kann mit der Zeit nachlassen.

− Die Herstellung von Klebungen stellt hohe Ansprüche an die Sorgfalt und beinhaltet mindes-tens einen zusätzlichen Arbeitsschritt, die Oberflächenvorbehandlung (reinigen, aktivieren, modifizieren).

− Die Grenzschichten sowohl auf der Seite der Klebstoffe als auch auf der der Fügeteile sind bis zum Verkleben äußerst anfällig gegen schädigende Umwelteinflüsse (Feuchtigkeit, Staub u.a.m.).

− Zerstörungsfreie Prüfmethoden zum Testen von Klebverbindungen (Bauteilprüfungen) exis-tieren bis auf wenige Ausnahmen praktisch nicht.

Eine exakte Prozessführung (Temperatur, Feuchtigkeit, Druck, Zeit) bis zum Erreichen der End-klebkraft ist für eine erfolgreiche Klebung, wie bei allen anderen Hochleistungstechnologien, obliga-torisch. Das Fehlen von umfassenden, zerstörungsfreien Prüfungen stellt besonders im industriellen Bereich entsprechend hohe Ansprüche an die Fertigungsqualität.

Zusatzfunktionen wie Korro-sionsschutz, Vibrationsdämp-fung, elektrische Leitfähigkeit und das Abdichten gegen Flüssigkeiten oder Gase lassen sich über den Kleb-stoff in die Verbindung integ-rieren.

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1.3 Einteilung der Klebstoffe

Der Begriff Klebstoff fasst hochmolekuladie im täglichen Sprachgebrauch als Leim, Kleister, Kleber usw. bezeichnet werden. vom speziellen Einsatz ist allen Klebstoffen gemein, dass sie zwischen die zu verbindenden Körper im fließfähigen Zustand appliziert werden, die Oberflächen der Materialien benetzen und chemischund/oder physikalisch abbinden, wobei die Klebschicht ausgebildet wirdmöglichen Anwendung mit allen Varianten der Verarbeitung sowie der unüberschaubaren Zahl von Formulierungen und Rezepturen von Klebstoffsystementen Kriterien zur Unterscheidung ergibt sich aus der Entwicklungsgeschichte in natürliche und künsliche Klebstoffe, basierend auf der Herkunft der verwendeten Rohstoffe. liegenden Chemie lassen sich die Klebstoffe außerdem sofort den Bereichen Organik (des Kohlenstoffs, mit wenigen AusnahmenPSE) zuordnen, wobei die Silikone mit ihrem anorganischen Polymerrückgrat und den organischen Seitenketten eine Zwischenposition einnehmen.

Abbildung 2: Einteilung der Klebstoffe nach ihrer chemischen Basis.

Dass die erste Unterscheidung in natürliche und synthetische Klebstoffe unter die Kategorie der organischen Verbindungen fällt, ist der Tatsache geschuldet, dass die meisten natürlichen Rohstofe (Baumharze, Pflanzensäfte, Wachse, Eiweiß, Gelatine, Casein, Stärke usw.) sowie die ersten synthetischen Ausgangsmaterialien der Kohlenstoffchemie entstammen und dazu drung in der Anorganik weniger üblich ist. Außerdem ist die überwältigende Mehrheit aller Klebstoder Gruppe der Organika, den organischen Polymereverfügen z.T. über herausragende Vorteile bei Sptieren als Beispiel), ihre Verwendung geht jedoch gegenüber den künstlich hergestellten Klebstoffen stark zurück.

Der eigentliche Abbindemechanismus, der Weg auf dem ein Klebstoff diekann ebenfalls zur Klassifizierung der Klebstoffe herangezogen werden. Zu Unterscheiden sind chemisch und physikalisch abbindende Systeme. als Reaktionsklebstoffe bezeichnet, liegen zunächst reaktive Prepolymere) vor, die durch z.B. eine zweite reaktive Komponente, Sauerstoff, Wasser oder einen äußeren Einfluss, z.B. Druck, Temperatur, Licht usw., eine Reaktion eingehen und eine festeschicht bilden. Bei diesem Prozess, der als stehen wiederum Polymere. Bei den physikalisch abbindenden Klebstoffen bereits vollständig ausgebildet vor und müssen, da diese hochmolekularen Verbindungen unter Normalbedingungen fest sind, zur Applikation in einen stehen mehrere Möglichkeiten zur Verfüverstanden, die die Polymere in organischen Lösungsmitteln gelöst

Klebstoffe

anorganische

Verbindungen


lare organische oder anorganische Werkstoffe zusammenals Leim, Kleister, Kleber usw. bezeichnet werden. Unabhängig

vom speziellen Einsatz ist allen Klebstoffen gemein, dass sie zwischen die zu verbindenden Körper im fließfähigen Zustand appliziert werden, die Oberflächen der Materialien benetzen und chemisch

, wobei die Klebschicht ausgebildet wird. Die große Bandbreite der Varianten der Verarbeitung sowie der unüberschaubaren Zahl von von Klebstoffsystemen legt eine Einteilung nahe. Eines der älte

zur Unterscheidung ergibt sich aus der Entwicklungsgeschichte in natürliche und künsliche Klebstoffe, basierend auf der Herkunft der verwendeten Rohstoffe. Aus Sicht der zugrunde

Klebstoffe außerdem sofort den Bereichen Organik (die Chemie , mit wenigen Ausnahmen) bzw. Anorganik (die Chemie aller übrigen Elemente de

one mit ihrem anorganischen Polymerrückgrat und den organischen einnehmen.

Einteilung der Klebstoffe nach ihrer chemischen Basis.

Dass die erste Unterscheidung in natürliche und synthetische Klebstoffe unter die Kategorie der Verbindungen fällt, ist der Tatsache geschuldet, dass die meisten natürlichen Rohsto

fe (Baumharze, Pflanzensäfte, Wachse, Eiweiß, Gelatine, Casein, Stärke usw.) sowie die ersten r Kohlenstoffchemie entstammen und dazu diese Differenzi

rung in der Anorganik weniger üblich ist. Außerdem ist die überwältigende Mehrheit aller Klebstoorganischen Polymeren, zu zuordnen. Die natürlichen Klebstoffe

verfügen z.T. über herausragende Vorteile bei Spezialanwendungen (Caseinklebstoffe zum Etikegeht jedoch gegenüber den künstlich hergestellten Klebstoffen

, der Weg auf dem ein Klebstoff die Endfestigkeit erreicht, kann ebenfalls zur Klassifizierung der Klebstoffe herangezogen werden. Zu Unterscheiden sind chemisch und physikalisch abbindende Systeme. Bei den chemisch abbindenden Systemen, auch

liegen zunächst reaktive Kleinstbausteine (Monomereeine zweite reaktive Komponente, Sauerstoff, Wasser oder einen

äußeren Einfluss, z.B. Druck, Temperatur, Licht usw., eine Reaktion eingehen und eine feste Kle, der als Härten, Aushärten oder Abbinden bezeichnet wird, en

stehen wiederum Polymere. Bei den physikalisch abbindenden Klebstoffen liegen die Polymere und müssen, da diese hochmolekularen Verbindungen unter

kation in einen fließfähigen Zustand überführt werden. Dafür ügung. Unter Lösungsmittelklebstoffen werden Klebstoffe

die Polymere in organischen Lösungsmitteln gelöst enthalten. Liegen die Polymere

Klebstoffe

organische

Verbindungen

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Silikone

zusammen, Unabhängig

vom speziellen Einsatz ist allen Klebstoffen gemein, dass sie zwischen die zu verbindenden Körper im fließfähigen Zustand appliziert werden, die Oberflächen der Materialien benetzen und chemisch

Bandbreite der Varianten der Verarbeitung sowie der unüberschaubaren Zahl von

ältes-zur Unterscheidung ergibt sich aus der Entwicklungsgeschichte in natürliche und künst-

zugrunde Chemie

Chemie aller übrigen Elemente des one mit ihrem anorganischen Polymerrückgrat und den organischen

Dass die erste Unterscheidung in natürliche und synthetische Klebstoffe unter die Kategorie der Verbindungen fällt, ist der Tatsache geschuldet, dass die meisten natürlichen Rohstof-

fe (Baumharze, Pflanzensäfte, Wachse, Eiweiß, Gelatine, Casein, Stärke usw.) sowie die ersten iese Differenzie-

rung in der Anorganik weniger üblich ist. Außerdem ist die überwältigende Mehrheit aller Klebstoffe zu zuordnen. Die natürlichen Klebstoffe

ezialanwendungen (Caseinklebstoffe zum Etiket-geht jedoch gegenüber den künstlich hergestellten Klebstoffen

Endfestigkeit erreicht, kann ebenfalls zur Klassifizierung der Klebstoffe herangezogen werden. Zu Unterscheiden sind

abbindenden Systemen, auch Kleinstbausteine (Monomere,

eine zweite reaktive Komponente, Sauerstoff, Wasser oder einen Kleb-

bezeichnet wird, ent-die Polymere

und müssen, da diese hochmolekularen Verbindungen unter Dafür

ösungsmittelklebstoffen werden Klebstoffe Liegen die Polymere

Zum Klassifizieren der Kleb-stoffe sind mehrere Systeme in Gebrauch. Je nach Kleb-stoffbasis bis hin zu verschie-denen Anwendungen und Lieferformen werden Kleb-stoffe eingeteilt.

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„schwimmend“ in Wasser als Medium vor, hadispergere = feinverteilen). In beiden Fällen ist es notwendig, dass die flüssige Phase aus der Kleschicht entweichen kann. Das Verdampfen entspricht einem physikalischen einer chemischen Reaktion, woraus die Unterscheidung sultiert. Eine lösungsmittelfreie Variante bildezufuhr verflüssigt und als Schmelze aufgetragen werden. stoffschmelze ergibt sich die fertige Klebung. gen auf entsprechende Trägermaterialienne Klebrigkeit verfügen, wird die Klebungdrucks erhalten. Druck und Temperatur sowie die Veränderung dieser Größen zählenkalischen Parametern. Der Gesamtmechanismus reagierenden Klebstoffen Abbinden oder Verfestig

Abbildung 3: Einteilung der Klebstoffe nach ihre

Die Grenzen bei den Einteilungskriterien Dispersionsklebstoffe ebenso Kontaktklebstoffe und Schmelzklebstoffe Haftklebstoffe sein. binden einige Klebstoffsysteme sowohl physikalisch als auch chemisch ab.

Weitere Unterscheidungsmerkmale ergeben sich aus Anwendersteilen die Klebstoffe in kalt- und warmhärtend ein.weisen auf das Verarbeitungsverfahren hin. Den Verwendungszweck tragen Tapetenkleister, Holleim, Etikettierklebstoff oder Metallklebstoff bereits in der Bezeichnung. Lösungsmittelklebstoff, Klebstofffolie oder Leimpulver deuten die Lieferform an. Polyurethanoder Methylmethacrylatklebstoff enthalten die chemische Basis, den Klebstoffgrundstoff, bereits im Namen.

chemisch abbindend

(härtend)

- Cyanacrylate- Methylmethacrylate- ungesättigte Polyester- anaerob härtende Systeme- strahlenhärtende Systeme- Phenolharze- Silikone- Polyimide- Silanmodifizierte (MS) Polymere- Epoxidharze- Polyurethane


„schwimmend“ in Wasser als Medium vor, handelt es sich um Dispersionsklebstoffe (lateinischIn beiden Fällen ist es notwendig, dass die flüssige Phase aus der Kle

schicht entweichen kann. Das Verdampfen entspricht einem physikalischen Vorgang und nicht etwa , woraus die Unterscheidung als physikalisch abbindende Systeme r

bildet die Gruppe der Schmelzklebstoffe, die durch Wärmchmelze aufgetragen werden. Nach dem Fügen und Abkühlen der Kle

die fertige Klebung. Bei Haftklebstoffen, die als Polymerschicht, aufgetrTrägermaterialien, vorliegen und durch Zusätze (z.B. Harze) über eine eig

ie Klebung durch Aufbringen eines ausreichenden hohen AnpresTemperatur sowie die Veränderung dieser Größen zählen zu den phys

mechanismus wird im Vergleich zum Härten bei den chemisch Abbinden oder Verfestigen genannt.

lebstoffe nach ihrem Abbindemechanismus.

sind fließend und Überscheidungen möglich: z.B. können Kontaktklebstoffe und Schmelzklebstoffe Haftklebstoffe sein. Dazu

Klebstoffsysteme sowohl physikalisch als auch chemisch ab.

ergeben sich aus Anwendersicht: Verarbeitungstemperatuund warmhärtend ein. Haft-, Kontakt-, Schmelz- oder 2K-Klebstoffe

f das Verarbeitungsverfahren hin. Den Verwendungszweck tragen Tapetenkleister, Holleim, Etikettierklebstoff oder Metallklebstoff bereits in der Bezeichnung. Lösungsmittelklebstoff, Klebstofffolie oder Leimpulver deuten die Lieferform an. Polyurethan-, Epoxidharz-, Cyanacrylat

enthalten die chemische Basis, den Klebstoffgrundstoff, bereits im

Klebstoffe

physikalisch abbindend

(verfestigend)

- Lösungsmittelklebstoffe- Dispersionsklebstoffe- Schmelzklebstoffe- Haftklebstoffe

delt es sich um Dispersionsklebstoffe (lateinisch: In beiden Fällen ist es notwendig, dass die flüssige Phase aus der Kleb-

und nicht etwa eme re-

Schmelzklebstoffe, die durch Wärme-Kleb-

aufgetra-vorliegen und durch Zusätze (z.B. Harze) über eine eige-

Anpress-zu den physi-

chemisch

sind fließend und Überscheidungen möglich: z.B. können Dazu

icht: Verarbeitungstemperaturen Klebstoffe

f das Verarbeitungsverfahren hin. Den Verwendungszweck tragen Tapetenkleister, Holz-leim, Etikettierklebstoff oder Metallklebstoff bereits in der Bezeichnung. Lösungsmittelklebstoff,

, Cyanacrylat- enthalten die chemische Basis, den Klebstoffgrundstoff, bereits im Die Kategorie „Alleskleber“,

die einen „Universalklebstoff“ beschreiben soll, der für alle Materialien, alle Belastungen und Verwendungen geeignet ist und als solcher beworben wird, existiert bis heute nicht.

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Hermann Onusseit schlägt in seinem Buch, Praxiswissen Klebtechnik, (2) eine Einteilung der Kleb-stoffsysteme nach der zeitlichen Abfolge der für die Herstellung einer Klebung notwendigen Schritte vor und unterscheidet Adhäsions/Kohäsions- bzw. Kohäsions/Adhäsions-Systeme. Bei der ersten Gruppe, der Adhäsions/Kohäsions-Systeme, handelt es sich um die klassischen Klebstoffsysteme, bei denen der Klebstoff flüssig auf einen oder beide Fügepartner aufgetragen wird. Nach der Benet-zung wird die Adhäsion ausgebildet und anschließend gefügt. Die Kohäsion entsteht beim Abbinden des Klebstoffs in der Klebfuge. Für ein ungestörtes Abbinden des Klebstoffs ist ein fixieren der Fü-geteile notwendig. Bei den Kohäsions/Adhäsions-Systemen wird ein fester Klebstoff in die Klebfuge gebracht. Der Klebstofffilm kann bereits auf einem der Fügepartner aufgebracht sein, z.B. beschich-tete Etiketten, Bänder, Briefmarken oder Spiegelbeschichtungen, oder als separate Klebstofffolie, z.B. doppelseitige Haftklebebänder oder thermoplastische Filme, vorliegen. Im eigentlichen Füge-prozess muss durch Anwendung eines äußeren Einflusses (z.B. Temperatur, Druck oder Lösungs-mittel) in erster Linie die Oberfläche des Klebstoffs soweit mobilisiert werden, dass eine ausrei-chende Benetzung der Fügeteile und Ausbildung von Adhäsion erreicht wird. Dabei geht die Film-kohäsion vor allem beim Einsatz von Temperatur und Lösungsmitteln zurück und muss sich nach dem Fügen erneut aufbauen. Die Haftklebstoffbeschichtungen behalten dagegen ihre Kohäsion, da es sich um quasi hochviskose, kohäsive Flüssigkeiten handelt, die eine hohe Mobilität der Kleb-stoffmoleküle erlauben.

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Klebefibel Haftungsmechanismen

Haftungsmechanismen

Bei der Definition von Klebstoffen wird bereits auf den nichtmetallischen Charakter der Werkstoffe hingewiesen, wodurch sich Klebstoffe von den Schweiß- und Lötzusatzwerkstoffen unterscheiden, die aus Metallen bzw. Metalllegierungen bestehen. Diese werden thermisch zu einer Schmelze verflüssigt und bauen unter Einbeziehung von Anteilen der Fügeteile eine Verbindung auf. Die Fes-tigkeit der Verbindung, die mit diesen Fügeverfahren erreicht werden kann, beruht damit auf der Metallbindung. Klebungen erreichen ihre Stabilität im Verbund aus einer Überlagerung gleich meh-rerer Kräfte, die sich gegenseitig beeinflussen. Die Adhäsion und die Kohäsion sind in der Kleb-technik in diesem Zusammenhang wichtige Begriffe, auf die im Folgenden etwas näher eingegan-gen werden soll.

2.1 Adhäsion

Im Alltag kann die Adhäsion (lateinisch: adhaerere = anhaften) vielfältig beobachtet werden, z.B. Fingerabdrücke auf beliebigen Untergrund, Staub an Lacken, Kreide an einer Tafel oder Kondensat an Spiegeln und in manchen Fällen im größeren Maßstab, wenn z.B. Glasscheiben oder polierte Metallflächen zusammenhaften und sich kaum trennen lassen. Die Ursache für dieses Phänomen sind brachliegende, nicht kompensierte Kräfte geringer Reichweite, die an allen festen und flüssigen Stoffen (kondensierten Phasen) an den Oberflächen zu finden sind. Im Inneren der Stoffe sind diese Kräfte zwischen den einzelnen Atomen und/oder Molekülen gleichmäßig verteilt und tragen zu den makroskopischen Eigenschaften der Substanzen bei.

Abbildung 4: Adhäsionskräfte an der Phasengrenze mit einer Reichweite von wenigen Å (Angström = 10-10 m).

Die Voraussetzung für die Ausbildung einer ausreichend großen Adhäsion ist damit, dass sich die Materialien bzw. genauer die Oberflächen der Materialien dicht genug und flächig, mit einer hohen Zahl von Kontaktpunkten zur Kompensation der Gewichtskräfte, annähern können. Auch zwischen zwei Holzklötzen wirkt Adhäsion, jedoch bedingt durch die in der Regel gröberen Oberflächen, mit stärker ausgebildeten Reliefstrukturen außerhalb atomarer Dimensionen, können sich die Atome bzw. Moleküle in Oberflächennähe nicht in der Art und Weise nahe kommen, dass die Holzklötze aneinander kleben bleiben. Durch Anpressdruck kann u.U. eine hinreichend große Adhäsion er-reicht werden, wenn die Oberflächenatome/-moleküle eine gewisse Beweglichkeit aufweisen oder ihre Struktur fein und anpassungsfähig gegenüber dem zweiten Fügepartner ist. In der Praxis erfül-len benetzende Flüssigkeiten diese Aufgabe, weshalb die meisten Klebstoffe im fließfähigen Zu-stand eingesetzt werden.

Abbildung 5: Adhäsionskräfte in der Grenzschicht zwischen zwei kondensierten Phasen.

Bindungsabstände [nm] und Bindungsenergien [kJ/mol] im Vergleich. Chemische Bindungen:

− kovalent 0.1 – 0.4 nm 150 – 950 kJ/mol

− ionisch 0.2 – 0.3 nm 400 – 800 kJ/mol

− metallisch 0.3 – 0.5 nm 100 – 400 kJ/mol

Zwischenmolekulare Wech-selwirkungen:

− van-der-Waals-Kräfte 0.4 – 0.5 nm 2 – 15 kJ/mol

− Wasserstoffbrückenbindung ca. 0.2 nm 20 – 30 kJ/mol Selbst polierte Oberflächen weisen Unebenheiten von 10 – 100 nm auf.

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Die Adhäsion bildet die Summe mechanischer, physikalischer und chemischer Kräfte, die generell zwischen zwei Körpern wirken und die nicht unabhängig voneinander sind. Die Reichweite dieser Kräfte beträgt nur wenige Bruchteile eines Nanometers (max. 0.5 × 10-9 m), womit den Oberflächen eine besondere Bedeutung zukommt. Formal wird gelegentlich die mechanische Adhäsion, unter der die Verklammerung oder Verankerung eines Klebstoffs in den Unebenheiten und Poren der Fügeteiloberfläche verstanden wird, von der spezifischen Adhäsion, die die übrigen Beiträge zu-sammenfasst, abgetrennt. Dieser Anteil, der bildlich gut darstellbar ist, spielt jedoch nur eine unter-geordnete Rolle und kommt, wenn überhaupt, nur bei stark porösen Materialien wie Papier, Holz, Keramik oder Kunststoffschäumen zum Tragen. Dass dennoch die Haftung eines Klebstoffs auf mechanisch und/oder chemisch aufgerauten Oberflächen zunimmt, beruht auf der Ausdehnung der wirksamen Oberfläche sowie der Zunahme der aktiven Zentren, wie Fehlstellen, Ecken und Kanten, durch die die Wechselwirkungskräfte an der Grenzfläche (Fügeteil/Klebstoff) zunehmen. Die me-chanische Adhäsion kann aber auch gezielt und konstruktiv in eine Verbindung eingebracht werden. Der Klebstoff umfließt dann z.B. Hinterschneidungen und steigert damit die Festigkeit der Klebung.

Chemische Wechselwirkungen (WW) gehören zur spezifischen Adhäsion. Kovalente Bindungen zwischen Kleb- und Werkstoff können einen Beitrag zur Gesamtadhäsion leisten, wenn auf beiden Seiten reaktive funktionelle Gruppen oder Moleküle vorliegen und die Bedingungen beim Fügen so eingestellt sind, dass die chemische Reaktion ablaufen kann. Der Anteil durch kovalente Bindungen an der Gesamtadhäsion kann in einigen Spezialfällen bis zu 50% betragen. Insgesamt werden chemische Reaktionen zwischen Fügeteil und Klebstoff jedoch nur bei wenigen Kombinationen beobachtet, z.B. Polyurethan und Papier, Holz und Glas, Epoxidharz und Aluminium oder Silikon und Glas. Wichtig ist die Unterscheidung einer Reaktion zwischen Klebstoff und Fügeteil und einer Reaktion innerhalb der Klebschicht wie bei den Reaktionsklebstoffen, den chemisch abbindenden Klebstoffen, die nicht zwingend für eine Reaktion zwischen Klebstoff und Fügeteil sind. Interphasige Ionenbindungen können bei Gläsern oder Metallen auftreten.

Der wesentliche Beitrag zur Adhäsion an der Grenzfläche heterogener Systeme stammt von van-der-Waals-Kräften. Diese Kräfte sind relativ schwache, zwischenmolekulare Anziehungskräfte elekt-rischen Ursprungs, die sich in drei Kategorien einteilen lassen und zu den van-der-Waals-Bindungen führen:

− Dipol-Dipol-Wechselwirkung zwischen zwei Dipolen (Keeson-WW).

− Dipol-induzierter Dipol-Wechselwirkung zwischen einem Dipol und einem polarisierbaren Molekül (Debye-WW).

− Induzierter Dipol-induzierter Dipol-Wechselwirkung zwischen zwei polarisierbaren Molekülen (London-Kräfte, Londonsche Dispersionswechselwirkung).

Die elektrische Anziehung zwischen Dipolmomenten (permanenten und/oder induzierten) ist maß-geblich für die Adhäsion von Klebstoffen an Fügeteiloberflächen verantwortlich, wobei die Bin-dungsenergie (E) mit der sechsten Potenz des Abstands abnimmt. Damit wird die Haftung eines Klebstoffs zur Fügeteiloberfläche in einer Grenzschicht von nur wenigen Nanometern (10-9 m) ent-schieden.

Keeson-WW: �� = �� Debye-WW: � = �αµ� London-WW: �� = ��ν�α�

r = Abstand µ = Dipolmoment k = Boltzmann-Konstante

T = absolute Temperatur h = Plancksche Konstante α = Polarisierbarkeit

ν0 = Frequenz der Nullpunktbewe-gung

Zur Veranschaulichung der van-der-Waals-Kräfte wird an dieser Stelle gerne der Gecko als Beispiel erwähnt. Geckos können senkrechte Flächen erklettern, dabei übermittelt eine sehr hohe Zahl fein-ster Hafthärchen aus Keratin (Spatulae) an der Besohlung der Tiere die benötigte van-der-Waals-Kraft und hält es, wenn nötig auch kopfüber, auf allen Oberflächen fest. Die Klebkraft eines Geckos kann theoretisch bis zu 400 N erreichen. (6)

Im Vergleich zu Atom- und Ionenbindungen sind van-der-Waals-Bindungen schwache Bindungen, und in der Regel dominieren die London-Kräfte.

Hierarchisch von Nano- zu Mikrostrukturen organisierte Fußsohlen eines Geckos (lediglich 200 Nanometer lange und genauso dünne Spatulae ordnen sich zu Setae, Streifen von 100 Mikrometer Länge und sechs Mikrometer Breite, woraus sich wiederum 400 bis 600 Mikrometer lange Lamellen an den Zehen bilden). (6)

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2.2 Kohäsion

Gegenüber der Adhäsion, die aus Bindungskräften zwischen zwei ungleichen Phasen hervorgeht, beruht die Kohäsion (lateinisch: cohaerere = zusammenhängen) auf Bindungskräften in einer einzi-gen Phase. Die Kohäsion bewirkt den inneren Zusammenhalt eines Stoffs und ist umso größer je formbeständiger ein Stoff ist. Schon daraus ergibt sich, dass ideale Gase keine und Flüssigkeiten nur sehr kleine Kohäsionswerte innehaben, während sich Feststoffe zum Teil durch sehr große Kohäsion auszeichnen. Die möglichen Beiträge zur Kohäsion sind vergleichbar zu denen der spezi-fischen Adhäsion, nur dass innerhalb einer Substanz kovalente, metallische und/oder ionische Bin-dungen wesentlich bedeutender sind. Aus diesen Bindungsanteilen resultiert, besonders wenn sie dreidimensional durch den gesamten Stoff orientiert sind, eine hohe Festigkeit (z.B. Diamant = dreidimensional ausgerichtete, kovalente C–C-Einfachbindungen). An der Phasengrenze führt die Kohäsion zur Grenz- oder Oberflächenspannung und schließlich sogar anteilig zur Adhäsion.

Für eine Klebschicht ist neben der Adhäsion die Kohäsion eine wichtige Größe. Z.B. reichen wenige Tropfen Wasser zwischen zwei Glasscheiben aus, um eine Scheibe mit der anderen anheben zu können. Sie haften durch die verbindenden Adhäsionskräfte des Wassers aneinander. Die Glas-scheiben verrutschen jedoch bei einer geringen Schräglage gegeneinander, weil Wasser unter Normalbedingungen flüssig ist und damit eine geringe Kohäsion besitzt. Bei tieferen Temperaturen (< 0 °C) kann die Haftung auch bei Schräglage ausreichend sein, wenn das Wasser vollständig gefroren (fest) ist.

Klebstoffe zeichnen sich dadurch aus, dass sie im fließfähigen Zustand aufgetragen werden, aber nach dem Abbinden als Feststoff zwischen zwei weiteren Feststoffen angesehen werden können und somit das Verschieben der Fügeteile gegeneinander unterbinden. Für Klebstoffe auf Basis organischer Polymere sind folgende Beiträge für die Kohäsion verantwortlich:

− Kovalente Bindungen zwischen den Atomen der Klebstoffpolymere.

− Kovalente Bindungen zwischen einzelnen Polymersträngen, die bis zur dreidimensionalen Vernetzung führen können (Duromere).

− Elektrische Anziehung über Dipolmomente (permanente und/oder induzierte, van-der-Waals-Kräfte, Wasserstoffbrückenbindungen) zwischen den einzelnen Klebstoffkomponenten.

− Molekulare Verschlaufungen der Klebstoffpolymere.

Die einzelnen Beiträge wirken sich bereits auf die Eigenschaften des nicht abgebundenen Kleb-stoffs aus und beeinflussen das Fließverhalten (Rheologie) und die Zähigkeit (Viskosität) bei der Verarbeitung. Die maximal erreichbare Festigkeit im abgebundenen Zustand wird durch die Kompo-sition des Klebstoffs vorgegeben, kann allerdings über die Führung des Abbindeprozesses deutlich reduziert werden. Nur bei optimalem und störungsfreiem Abbinden kann die theoretisch mögliche Kohäsion erreicht werden.

Abbildung 6: Zonen einer Klebschicht.

Durch die Wechselwirkung auf Grund der Haftung an eine Oberfläche wird sowohl die chemische Zusammensetzung als auch die Struktur des Klebstoffs in der Adhäsionszone verändert, womit sich ebenfalls die makroskopischen Eigenschaften des Klebstoffs in diesem Bereich ändern. Auf die

Die Qualität einer Klebung hängt von der Adhäsion, der Haftung zwischen Klebschicht und Werkstoffoberfläche, und der Kohäsion, der inneren Stabilität im Werkstoff und in der Klebschicht, ab.

Adhäsion: Anziehungskräfte zwischen zwei Materialien.

Kohäsion: Anziehungskräfte innerhalb eines Stoffs.

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Adhäsionszone folgt die Übergangszone, in der die Eigenschaften kontinuierlich zu denen in der Kohäsionszone übergehen. Die für Klebstoffe in Datenblättern angegebenen Werte gelten im enge-ren Sinne nur für den Klebstoff im Bereich der Kohäsionszone. Reißdehnung, E-Modul, Shore-Härte oder Temperaturfestigkeit sind Kennwerte für Klebstoffe und können über den molekularen Aufbau des Klebstoffs gesteuert werden. Die wichtigsten Einflussgrößen sind Anzahl und Größe der Sei-tengruppen, die Polarität sowie das Molekulargewicht bzw. die Molekulargewichtsverteilung im Klebstoffpolymer. Ferner wirken sich Zusatzstoffe wie Weichmacher, Verdicker, Härter, Füllstoffe, Lichtschutzmittel u.a.m. auf das Eigenschaftsbild der Komposition aus.

Genauso wie der Werkstoff Einfluss auf die Eigenschaften der Klebschicht nimmt, kann auch der Klebstoff die Eigenschaften des Werkstoffs in Oberflächennähe variieren, so dass sich rund um die Phasengrenze eine klebstoffseitige und eine wertstoffseitige Grenzschichthälfte ausbildet.

Abbildung 7: Schematischer Aufbau einer Klebverbindung.

Mit Adhäsion ist die Haftung zwischen zwei Phasen und mit Kohäsion die Haftung innerhalb einer Phase gemeint. Die Grenzschicht ist als Wirkungsbereich der Adhäsionskräfte definiert.

2.3 Oberflächenspannung/Benetzung

Die Oberflächenspannung leitet sich von der Beobachtung ab, dass Flüssigkeiten wie Wasser oder Quecksilber scheinbar spontan kugelförmige Tropfen mit möglichst geringer Oberfläche bilden ohne zu zerfallen, als ob sie von einer Haut umspannt wären. Eine Kugel stellt dabei die günstigste geometrische Form mit dem kleinsten Verhältnis von Volumen zu Oberfläche dar. Je höher die Oberflächenspannung einer Substanz ist, umso größer ist das Bestreben nach einer kleinen Ober-fläche und damit zur Kugelform, auch wenn von außen Gegenkräfte wie z.B. die Schwerkraft wir-ken. Besonders auffällig ist dieses Verhalten bei Quecksilber trotz der vergleichsweise hohen Dichte dieses Elements.

Die Oberflächenspannung ist eine direkte Folge der Kohäsionskräfte. Im inneren einer Phase wer-den die Kohäsionskräfte, die in alle Raumrichtungen wirken, durch die gleichartige Umgebung kom-pensiert. An der Phasengrenze eines Stoffs ändert sich die Umgebung und damit die wirkenden Kräfte. In der Regel resultiert eine in das Phaseninnere gerichtete Restkraft (��), die von Natur aus minimiert wird, wodurch sich bei Flüssigkeiten mit ihren beweglichen Teilchen die angestrebte Ku-gelform erklären lässt.

Abbildung 8: Oberflächenspannung am Beispiel einer flüssigen Phase.

� = d�d�

Die Oberflächenspannung (σ) ist als Quotient aus der notwendigen Arbeit (dW) zur Veränderung der Oberfläche (dA) definiert und wird in SI-Einheiten mit J/m2 = N/m angegeben. Oberflächenspannung [N/m]:

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Die Kohäsionskräfte sind besonders für Feststoffe von Bedeutung. Daraus ergibt sich, dass neben Flüssigkeiten auch Feststoffe wie Metalle, Gläser oder Kunststoffe eine Oberflächenspannung auf-weisen. Nur ist sie hier nicht so augenscheinlich, da die Teilchen in Feststoffen feste (Gitter-) Plätze einnehmen und sich innerhalb der Phase nicht frei bewegen können. Erst in der Schmelze wird dieses Phänomen deutlich.

Die Oberflächenspannung eines Festkörpers kann auf verschiedenen Wegen bestimmt werden. Eine einfache und schnelle Lösung bieten sogenannte Testtinten, häufig gefärbte Ethanol-Wasser-Gemische oder Lösungen von unterschiedlichen Tensiden mit abgestuften Oberflächenspannungen (16 – 82 mN/m). Nacheinander aufgetragen auf die zu untersuchende Oberfläche gibt der Verlauf der Tinten einen Hinweis auf die Oberflächenspannung des Werkstoffs. Auf niederenergetischen Oberflächen zieht sich ein Tropfen zusammen und selbst nach gründlicher Reinigung entsteht kein konstanter Tintenfilm. Steht keine Tinte zur Verfügung kann ein Test mit einem Wassertropfen wei-terhelfen. Genauere Messungen ordnen den Randwinkel (ϑ, s.u.), den unterschiedliche Testflüssig-keiten auf dem zu messenden Prüfkörper bilden, ein. Zur Apparatur gehört dann eine Lichtquelle und eine Optik, die mit einem Winkelmesser und einer Projektionsskala verbunden ist.

Das Verhalten von Flüssigkeiten, sich auf festen Oberflächen mehr oder weniger selbstständig ohne Einwirkung äußerer Einflüsse (z.B. walzen, pinseln) auszubreiten, wird als Benetzung bezeichnet, und ist von der Differenz der beteiligten Oberflächenspannungen abhängig. Der Randwinkel (ϑ), auch Benetzungswinkel oder Kontaktwinkel genannt, der sich zwischen einer ebenen, glatten, fes-ten Oberfläche und einem Flüssigkeitstropfen ausbildet, gilt als Maß für die Benetzbarkeit, wobei die Gleichung von Young den Zusammenhang zu den Grenzflächenspannungen (fest/gasförmig (σS), flüssig/gasförmig (σL) und flüssig/fest (σLS)) herstellt.

Youngsche-Gleichung: �� = ��

Je kleiner der Randwinkel ist, umso größer ist die Benetzbarkeit. Für einen Flüssigkeitstropfen auf einer festen Oberfläche bedeutet dies, dass sich der Tropfen spontan und vollständig auf der Ober-fläche verteilen wird, wenn die Adhäsionskräfte zwischen Flüssigkeit und Feststoff die nicht kom-pensierten Kohäsionsrestkräfte der Flüssigkeit in Oberflächennähe (Oberflächenspannung) deutlich überschreiten. Günstige Voraussetzungen dafür sind eine hohe Oberflächenspannung des Fest-stoffs und eine geringe Oberflächenspannung der Flüssigkeit oder allgemein, je größer die Differenz beider Oberflächenspannungen, umso besser ist die Benetzung.

Die auf einer horizontalen Oberfläche aufgebrachte Flüssigkeitstropfen (Abbildung 9), illustrieren die Benetzung und ihre Unterteilung. Bei einer spontanen Spreitung der Flüssigkeit liegt eine sehr gute und bei Werten von ϑ ≤ 30 ° noch eine gute Benetzung vor. Quecksilbertropfen behalten häufig ihre Kugelform und benetzten eine Oberfläche nicht (ϑ ≈ 180 °).

Abbildung 9: Benetzung von Flüssigkeiten auf festen Oberflächen.

Der Randwinkel (ϑ) kann über die Gleichung von Young als Maß für die Benetzbarkeit herangezogen werden.

σS = Oberflächenenergie des Feststoffs

σL = Oberflächenspannung der Flüssigkeit

σLS = Grenzflächenenergie flüssig/fest

ϑ = Randwinkel

Bei ϑ = 0 ° → vollständige, ϑ = 180 ° → keine Benetzung.

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Die Benetzung ist der Grund dafür, dass Klebstoffe normalerweise flüssig appliziert werden. Sie müssen sich auf Oberflächen ausbreiten, wofür eine gewisse Fließfähigkeit (niedrige Viskosität) gefordert ist. Mindestens müssen sie ausreichend bewegliche Oberflächenmoleküle aufweisen. Durch Druck wird eine bessere Benetzung erzielt, warum unter Druck gehärtete Klebungen eine höhere Festigkeit erreichen.

Abbildung 10: Links: hochviskoser Klebstoff; Rechts: niedrigviskoser Klebstoff.

Außerdem ist das Benetzungsverhalten der Fügeteile für die Güte der Klebung von entscheidender Bedeutung. Ohne eine ausreichende Benetzung wird das Ergebnis der Klebung nicht befriedigend ausfallen, da für eine Bindung zwischen Klebstoff und Fügeteil durch Adhäsion eine Annäherung in atomaren Größenordnungen Grundvoraussetzung ist, und dies wird über die Benetzung erlangt. Eine gute Benetzung während der Applikation garantiert allerdings keine gute Haftung nach dem Abbinden des Klebstoffs, denn neben dem Zugang ist auch eine gute Wechselwirkung der aktiven Strukturen von Klebstoff und Werkstoffoberfläche selbst erforderlich.

Zur Orientierung fasst Tabelle 1 Werte für Oberflächenspannungen zusammen. Die Einheit ist mN/m = Milli (10-3) Newton pro Meter. Aus Sicht der klebtechnischen Praxis sollte der Klebstoff für eine gute Benetzung eine geringere Oberflächenspannung als die zu klebende Werkstoffoberfläche aufweisen, gegebenenfalls müssen die Klebstoffe den Oberflächen angepasst werden. In einigen Fällen existieren Möglichkeiten, um die Oberflächeneigenschaften der Werkstoffe für das Kleben zu modifizieren (Oberflächenvorbehandlung).

Tabelle 1: Größenordnungen von Oberflächenspannungen.

Material Oberflächenspannung

Metalle 1000 – 3000 mN/m

Gläser 250 – 350 mN/m

Wasser 72.75 mN/m

Quecksilber 472 mN/m

Kunststoffe 20 – 60 mN/m

Klebstoffe 30 – 50 mN/m

Große Oberflächenspannungsdifferenzen ergeben sich von Klebstoffen zu Metallen, warum sich Metalle nach entsprechender Vorbehandlung gut bis sehr gut (Ausnahme: Edelmetalle wie Gold, Silber, Platin usw. wegen ihres edlen Charakters) kleben lassen. Auf der anderen Seite ist das Kle-ben von Kunststoffen nur unter speziellen Voraussetzungen möglich.

Zum Test der Oberflächenspannung eines Werkstoffs mittels Wassertropfen: benetzt Wasser eine Oberfläche wird auch ein Klebstoff wegen der geringeren eigenen Oberflächenspannung gegenüber Wasser die Oberfläche benetzten.

Oberflächenspannungen einzelner Werkstoffe [mN/m]:

Polytetrafluorethylen = 18.5 Silikone = 24 Naturkautschuk = 24 Polypropylen = 29 Polyethylen = 31 Polystyrol = 33 Polyvinylchlorid = 40 Epoxidharz = 47 Zink = 1020 Aluminium = 1200 Gold = 1550 Kupfer = 1850 Nickel = 2450 Eisen = 2550

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Klebefibel Klebstoffchemie

Klebstoffchemie

Die Mehrheit der verwendeten Klebstoffe gehört zur Gruppe der synthetischen, organischen Poly-mere und wird nach den üblichen Synthesemethoden der Polymerchemie wie Polymerisation, Poly-kondensation oder Polyaddition hergestellt.

Als Polymerisation sind Reaktionen von Monomeren mit reaktiven Doppelbindungen zu verstehen, die nach Initialisierung durch Radikale, Kationen oder Anionen über Kettenwachstumsreaktionen in Makromoleküle übergehen.

Polymerisation

E

RR

+ + + E

RR

S S

S = Initiator/Starter = R• (Radikal), M+ (Kation), X- (Anion); E = Endgruppe (Kettenabbruch); R = Rest

Polykondensationen umfassen Reaktionen von polyfunktionellen Verbindungen, bei denen in den Stufenwachstumsreaktionen niedermolekulare Verbindungen wie z.B. Wasser abgespalten werden.

Kondensation

- H2OHOOH

O

HO

O

OH+

O

HO

O

OOH

Terephthalsäure + 1,2-Ethandiol Vorstufe zu Polyethylenterephthalat (PET)

Reaktionen von mindestens zwei verschiedenen, funktionalisierten Monomeren, die durch Addition zu Polymeren führen, werden als Polyaddition bezeichnet.

Addition

HO (CH2)4 OH O C N (CH2)6 NH

O

O (CH2)4 OHO C N (CH2)6 N C O +

1,6-Hexandiisocyanat + 1,4-Butandiol Vorstufe zu Polyurethan

Die Reaktionsgleichungen zeigen lediglich das erste Glied der Kette und keine Polymere. Von Poly-Polymeren wird erst ab einer Anzahl von etwa 20 Kettengliedern gesprochen, darunter (bis etwa 3 Kettengliedern) ist die Rede von Oligomeren. Bei den ausgewählten Beispielen für die (Poly-) Kon-densation und die (Poly-) Addition wechseln sich die Bausteine nach einer exakten Reaktionsglei-chung in der Polymerkette ab, es resultieren ABABABAB-Polymere, daher ist auf ein genaues Mi-schungsverhältnis der einzelnen Komponenten zu achten. Ansonsten wird die Komponente im Überschuss in der Klebschicht zurückbleiben und diese schwächen.

Geradkettige, lineare Polymere werden durch Polymerisation von monofunktionellen bzw. durch Polykondensation oder Polyaddition von bifunktionellen Ausgangsverbindungen erhalten. Die Pro-dukte sind zumeist löslich, ohne Abbaureaktionen schmelzbar und werden den Thermoplasten zugeordnet. Typische thermoplastische Standardpolymere sind PS (Polystyrol), PE (Polyethylen), PP (Polypropylen) oder PVC (Polyvinylchlorid). Etwas höherwertig und für anspruchsvollere An-wendungen geeignet sind beispielsweise PC (Polycarbonat), POM (Polyoxymethylen) oder PMMA (Polymethylmethacrylat). Als Klebstoff kommen Polymerisate der (Meth)acrylsäureesther oder Vi-nylester in Lösung bzw. als Dispersion oder des Isobutylens als Haftklebstoff in Frage. Hinzu kom-men die Copolymerisate etwa von Ethylen und Vinylacetat (EVA), die Styrol-Butadien-

Beispiele für Substituenten an der Vinyl-Gruppe:

OR = = Vinylacetat

R = = Ethylen

O

OHR = = Acrylsäure

O

R = = Styrol

R

= Vinylgruppe

R = = Vinylchlorid

H

Cl

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Blockpolymerisate (SBR) oder die häufig als Basis für Schmelzklebstoffe dienenden Polyethylenterephthalate. Diese Systeme gehören zu den physikalisch abbindenden Klebstoffen. Höher funktionalisierte Ausgangsmaterialien führen zu engmaschigen, dreidimensionalen Netzwer-ken, den Duroplasten. Duroplaste (beispielsweise vernetzte Epoxidharze oder Polyurethane) kön-nen nicht unzersetzt geschmolzen werden und sind in der Regel schwer löslich. Diese Rohstoffe können jedoch die Basis für Reaktionsklebstoffe bilden. Ergänzend sei erwähnt, dass von Elastomeren oder Kautschuken gesprochen wird, falls die Maschenweite des Netzwerks sowie die Beweglichkeit der Polymerketten groß und die Glastemperatur kleiner als die Gebrauchstemperatur ist. Elastomere sind ebenfalls nicht schmelzbar, lassen sich jedoch mit geeigneten Lösungsmitteln (stark) quellen und haben mehr oder weniger elastische Eigenschaften.

Ein möglichst großes Molekulargewicht der Klebstoffpolymere wirkt sich im Allgemeinen positiv sowohl auf die Kohäsion als auch auf die Adhäsion aus. Für die Löslichkeit, Schmelztemperatur und Viskosität werden größere Molekulargewichte bei gleichem Polymertyp jedoch ungünstiger, so dass für Klebstoffe, die als Lösung, Dispersion oder Schmelze eingesetzt werden, ein Kompromiss für die Verarbeitung gefunden werden muss. Bei den Reaktionsklebstoffen dagegen wird häufig bewusst ein möglichst großes Molekulargewicht inklusive Vernetzungsreaktionen angestrebt.

3.1 Ausgewählte Klebstoffsysteme

Im Folgenden sollen einige Klebstoffsysteme vorgestellt werden ohne Anspruch auf Vollständigkeit.

3.1.1 Reaktionsklebstoffe

Bei Reaktionsklebstoffen (chemisch abbindende Klebstoffe) wird der eigentliche Klebstoff erst in der Klebfuge durch eine chemische Reaktion gebildet. Zunächst liegen die Komponenten als reaktive Monomere bzw. Prepolymere vor. Je nach Art der Komponenten können die zuvor genannten Polymerreaktionen ablaufen. Nach einer Initialisierung (z.B. durch Mischen von 2 Komponenten) startet die Reaktion und der Klebstoff härtet innerhalb eines für das System typischen Zeitraums aus, was Stunden bis Tage dauern kann. Neben der Zeit ist die Temperatur eine wichtige Einfluss-größe bis zum Erreichen der Endfestigkeit. Als Faustregel kann gelten, dass eine Temperaturerhö-hung um 10 °C die Reaktionszeit halbiert (Arrhenius Gleichung). Außerdem kann bei einer höheren Temperatur ein höherer Vernetzungsgrad und damit eine höhere Endfestigkeit erzielt werden.

Die Reaktionsklebstoffe werden in Ein- und Mehrkomponenten-Systeme unterteilt. Bei den Einkomponenten-Systemen (1-K-Klebstoffe) ist eine effiziente physikalische oder chemische Blockade der Klebstoffe notwendig, damit diese nicht zu früh (Transport, Lagerung, Applikation) abreagieren. Daher sind Verpackungen und Auftragseinheiten für diese Produkte mit Sorgfalt aus-zuwählen. Erst in der Klebfuge soll der Klebstoff nach Aufhebung der Blockade durch einen äuße-ren Einfluss (erhöhte Temperatur, Strahlung, Feuchtigkeit, Ausschluss von Sauerstoff usw.) aushär-ten. Bei genauer Betrachtung können einige dieser Systeme auch den Zweikomponenten-Systemen zugeordnet werden, da sie einen Reaktionspartner (z.B. Wasser) aus der Umgebung benötigen. Diese Tatsache ist beim Einsatz solcher Klebstoffe zu beachten und es muss sichergestellt werden, dass der notwendige Reaktionspartner in ausreichender Menge vorhanden ist. Die Mehrkomponen-ten-Systeme bestehen aus mindestens zwei (die Überzahl dieser Klebstoffe sind Zweikomponen-ten-Systeme (2-K-Klebstoffe) bestehend aus Harz und Härter) getrennt hergestellten und angelie-ferten Reaktionspartnern, wodurch sie mechanisch blockiert sind. Durch Mischen der Komponenten im richtigen, vorgegebenen Verhältnis setzt die Reaktion gewöhnlich spontan, also bei Raumtempe-ratur (RT), ein, was auf eine Wärmetönung (exotherme Reaktion) hindeutet, die zu berücksichtigen ist. Die Temperaturabhängigkeit zeigt sich auch bei diesen Systemen, so dass besonders bei grö-ßeren Ansätzen die Topfzeit, die Zeitspanne, in der solche Systeme brauchbar verarbeitet werden können, verkürzt wird. Wichtige Reaktionsklebstoffe sind: Epoxid-, Polyurethan-, Phenol- und Aminoplast-Klebstoffe sowie Klebstoffe auf Silikonbasis, wobei in der Praxis auch Kombinationen zum Einsatz kommen.

ln ! = ln � − �#$%

Arrhenius Gleichung:

A = präexponentieller Faktor

Ea = Aktivierungsenergie R = Gaskonstante T = absolute Temperatur

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3.1.1.1 Epoxidharzklebstoffe

Unter den Reaktionsklebstoffen nehmen die Epoxidharzklebstoffe eine sehr wichtige Stellung ein. Wegen der großen strukturellen Variabilität der organische Grundbausteine (R) lassen sich vielfälti-ge Kompositionen realisieren und zugeschnitten auf unterschiedlichste Anwendungen umsetzten. Sie bestehen immer aus Harz und Härter und werden als heißhärtende 1-K-Klebstoffe, als kalthär-tende 2-K-Klebstoffe und als reaktive 1-K-Schmelzklebstoffe angeboten. Bei den heißhärtenden 1-K-Systemen liegen Harz und Härter bereits im exakten Mischungsverhältnis vor, die Reaktion setzt jedoch erst bei erhöhter Temperatur ein. Das gleiche gilt für die reaktiven 1-K-Schmelzklebstoffe, die bei 60 – 80 °C appliziert werden. Der Klebstoff verfestigt durch Abkühlen und bindet zusätzlich chemisch ab, so dass duroplastische, nicht lösliche und nicht erneut schmelzbare (im Gegensatz zu thermoplastischen Schmelzklebstoffen) Klebschichten mit einer hohen Festigkeit erhalten werden. Die kalthärtenden 2-K-Klebstoffe werden als Lösungen eingesetzt, jedoch können die Fließeigen-schaften von Harz und Härter durch chemische Modifikationen gezielt eingestellt werden, so dass im Allgemeinen relativ wenig Lösungsmittel erforderlich ist.

Kennzeichnend für diese Gruppe von Klebstoffen ist die Epoxid-Gruppe, ein gespannter, reaktiver Dreiring gebildet aus zwei Kohlenstoffatomen und einem Sauerstoffatom, die in den Molekülen der Harzkomponente enthalten ist. Als Härter werden nucleophile Verbindungen (z.B. Amine) verwen-det, die unter Ringöffnung an die Epoxid-Gruppe addieren.

+R1

O O H2NR2

NH2

R1NH

R2NH

R1

OH OHNH

R2

OH

Harz (mit zwei Epoxid-Gruppen) + Härter (ein Diamin) Additionsprodukt von Harz und Härter

Über die Wahl der Komponenten und Verarbeitungsbedingungen werden die Eigenschaften der Klebschicht eingestellt. Im gewählten Beispiel könnte das primäre Amin (nur ein organischer Rest (R2) am Stickstoffatom) an ein zweites Epoxid addieren, aber auch die gebildete Hydroxyfunktion (OH-Gruppe) könnte addieren (Reaktionsgeschwindigkeiten: –NH2 > –NH > –OH, –OH reagiert erst bei höheren Temperaturen), so dass sich vernetzte Strukturen (Duromere) ergeben, was in der Regel angestrebt wird. Über den Aufbau von Harz und Härter mit jeweils mehr als zwei funktionellen Gruppen ließen sich weitere Vernetzungspunkte integrieren. Die Klebungen mit Epoxidharzsyste-men zeichnen sich auf Grund der im Allgemeinen hohen Vernetzung durch eine hohe Festigkeit auch bei höheren Temperaturen (100 – 200 °C, Dauer-Wärmefestigkeit), eine gute Alterungsbe-ständigkeit und einer geringen Feuchtigkeitsempfindlichkeit aus. Außerdem zeigen sie kaum eine Neigung zum Kriechen und haften auf vielen Werkstoffen. Insbesondere sind sie für Metallklebun-gen geeignet und finden daher breite Anwendung im Fahr- und Flugzeugbau sowie im Bausektor. Durch die hohe Festigkeit der duromeren Klebschichten sind Epoxidharzklebstoffe für strukturelle Klebungen geeignet, allerdings kann diese Steifigkeit ihre Anwendung auch einschränken.

3.1.1.2 Polyurethanklebstoffe

Für die Polyurethanklebstoffe (kurz PUR- oder PU-Klebstoffe) ist die Isocyanat-Gruppe (–N=C=O) die charakteristische Einheit in den Ausgangsverbindungen der Härterkomponenten. Wie bei den Epoxidharzklebstoffen können Nucleophile addieren. Als Harz werden Polyole (Verbindungen mit mehr als einer OH-Gruppe) verwendet, so dass nach der Addition die namensgebende Funktionali-tät, die Urethan-Gruppe (–NH–CO–O–), im Molekül enthalten ist.

+NR1

NHO

R2

OHCO

CO

R1NH

OR2

O NH

R1NH

O

O O OR2

Härter (mit zwei Isocyanat-Gruppen) + Harz (ein Diol) Additionsprodukt von Härter und Harz

Rohstoffe für Klebstoffe: natürlich

pflanzlich

− Eiweiß; Stärke (Dextrin); Gummiarabikum; Traganth; Alginat; Pektine; Naturharze; Latex

tierisch

− Glutin (Haut-, Leder-, Knochenleime); Casein; Blutalbumin

künstlich

physikalisch abbindend

− trocknende Systeme (Lö-sungen, Dispersionen): Celluloseester, -ether; syn-thetische Kautschuke, z.B. Polychlorbutadien, Copolymerisate von Buta-dien mit Acrylnitril bzw. Styrol; Polyvinylester, Polyvinylether, Polyacrylsäureester; Chlor-kautschuk; Polyurethanelastomere

− abkühlende Systeme (Schmelzen): Ethylencopolymerisate; Polyalkylenterephthalate; Polyamide; Butadien-Blockpolymerisate

chemisch abbindend

− Epoxide; Urethane; Konden-sationsprodukte von Harn-stoff, Melamin und Phenol; Silikone; (Meth)acrylate; Cyanacrylate (3)

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Die Flexibilität bei der Gestaltung der organischen Grundbausteine (R) ermöglicht wie bei den Epo-xidharzklebstoffen die Entwicklung von unterschiedlichsten Klebstoffsystemen für verschiedenste Anwendungen. Erhältlich sind sie als feuchtigkeitshärtende und als heißhärtende 1-K-Klebstoffe, als kalthärtende 2-K-Klebstoffe und als reaktive 1-K-Schmelzklebstoffe, ferner sind sie in Lösungsmit-telklebstoffen und wässrigen Dispersionsklebstoffen im Gebrauch. In allen Fällen werden die Eigen-schaften der Klebschicht durch die Wahl der Ausgangsverbindungen (z.B. Anzahl der funktionellen Gruppen in den Monomeren) bestimmt, so dass die Systeme zu Elastomeren (weichelastisch) oder zu Duromeren (hart) aushärten können.

Die feuchtigkeitshärtenden 1-K-Klebstoffe bestehen aus nicht flüchtigen, viskosen Polyurethan-Prepolymeren mit endständigen Isocyanat-Gruppen, die zum Teil durch Wasser aus der Umgebung unter Abspaltung von Kohlenstoffdioxid (CO2) zu Aminen (–NH2) umgesetzt werden. Die gebildeten Amine addieren anschließend als Nucleophile an noch vorhandene Isocyanat-Gruppen, wodurch sich die Klebschicht von außen nach innen verfestigt. In der Regel werden gummielastisch, flexible Verbindungen erhalten, warum feuchtigkeitshärtenden 1-K-Polyurethanklebstoffe besonders für Klebungen von Materialien mit unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten geeignet sind.

Die heißhärtenden 1-K-Systeme enthalten chemisch geschützte Isocyanat-Komponenten sowie Polyurethan-Prepolymeren mit OH-Endgruppen. Die Schutzgruppen am Isocyanat können bei er-höhter Temperatur abgespalten werden, so dass nach der Freisetzung die gewohnte Reaktion ab-laufen kann. Die erforderlichen Temperaturen zur Aushärtung dieser hochfesten Systeme liegen im Bereich von 100 – 200 °C und im Allgemeinen werden zähharte Klebschichten mit einer bestimmten Elastizität erhalten.

Die 2-K-Polyurethanklebstoffe funktionieren nach der üblichen Art und Weise für 2-K-Systeme. Nach dem Mischen der Komponenten setzt die Reaktion ein und der Klebstoff härtet aus. Die Aus-härtung kann durch Temperaturerhöhung sowie Zugabe von Katalysatoren beschleunigt werden, womit gleichzeitig die Festigkeit der Klebung vergrößert wird.

Die Lösungsmittel- und Dispersionsklebstoffe auf Polyurethanbasis können als reaktive 2-K-Systeme mit für die Bedingungen speziell vorbereiteten Einzelkomponenten oder als physikalisch abbindende 1-K-Systeme vorliegen.

Die große Vielfalt der Grundsysteme (feuchtigkeitshärtende 1-K-Klebstoffe bis physikalisch abbin-dende Dispersionsklebstoffe) sowie die hohe Variabilität der organischen Grundbausteine, mit der Möglichkeit die Klebschichten von weichelastisch bis hart einzustellen, haben zu einer breiten An-wendung von Polyurethanklebstoffen geführt. Sie werden z.B. in der Schuh-, Verpackungs- und Fahrzeugindustrie oder im Bausektor (u.a. als Schäume) eingesetzt. Anders als bei den Epoxid-harzklebstoffen wird bei den Polyurethanklebstoffen ein mehr oder weniger ausgeprägtes elasti-sches Verhalten angestrebt, das bis hin zu tieferen Temperaturen erhalten bleibt (gute Kälteflexibili-tät), womit sie sich besonders zum Fügen von flexiblen Werkstoffen (z.B. Förderbänder) eignen. Daneben zeichnen sich Polyurethanklebstoffe durch eine außergewöhnlich gute Adhäsionsband-breite, eine hohe mechanische Festigkeit, eine sehr gute Witterungs-, eine gute Chemikalienbe-ständigkeit und einer hohen Wärmestandfestigkeit aus. Die Gesundheitsgefährdung durch Isocyanatverbindungen ist bei der Verwendung von Polyurethanklebstoffen zu Bedenken.

3.1.1.3 Acrylatklebstoffe

Den Acrylatklebstoffen ist die Acryl-Gruppe gemein. Die Carbonylfunktion polarisiert durch ihren elektronenziehenden Charakter (Elektronenakzeptor) die Doppelbindung, so dass an der endstän-digen Methylen-Einheit eine positive Partialladung erhalten wird, an die zum Start der Polymerisati-on ein Nucleophil als Initiator addieren kann. Zusätzlich stabilisiert die Carbonyl-Gruppe die carbanionische Zwischenstufe.

ROn

RO

n

Zur Polymerisation der Acrylate wird ein Initiator benötigt. Polymerisationsprodukt: Polyacrylat.

O

R

Acryl-Gruppe

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Die reaktiven Acrylatklebstoffe kommen als 1-K- und 2-K-Systeme in den Handel. Die 1-K-Systeme benötigen zum Start der Polymerisationsreaktion einen „Starter“ aus der Umgebung, der die anioni-sche Polymerisation einleitet, z.B. Hydroxid-Ionen (OH-) aus der Luftfeuchtigkeit und deren Auto-protolyse. Die bekanntesten Vertreter der 1-K-Systeme sind die Cyanacrylatklebstoffe, die um-gangssprachlich häufig „Sekundenkleber“ genannt werden. Die Monomere bilden die Klebstoffbasis, daher sind diese Klebstoffe meist sehr dünnflüssig, und reagieren erst in der Klebfuge zum eigentli-chen Klebstoffpolymer aus.

OH

ORO

CNHO

CN

ORO ORO

CNδ

δ

δ

δ

Hydroxid leitet die anionische Polymerisation ein, die dann selbstständig weiterläuft.

Bereits nach kurzer Zeit werden durch die schnelle Polymerisationsreaktion, begünstigt durch die Anwesenheit von einer Cyano- und einer Ester-Gruppe (zwei Elektronenakzeptoren mit stabilisie-rendem Einfluss auf die Zwischenstufe), handfeste Klebungen erhalten. Die Endfestigkeit stellt sich jedoch erst nach mehreren Stunden ein. Die Klebschichten aus Cyanacrylatklebstoffen weisen eine hohe mechanische Festigkeit auf, sie sind jedoch wenig flexibel, spröde und außerdem feuchtig-keitsempfindlich. Das gebildete Klebstoffpolymer wird durch Wasser wieder aufgespalten. Als Thermoplasten ist die Wärmebeständigkeit limitiert und auf Grund der Dünnflüssigkeit der Klebstoffe sind die Klebstoffschichtdicken meist gering (≤ 100 µm). (Für größere Schichtdicken stehen speziell eingedickte Systeme zur Verfügung, bei denen aber sichergestellt werden muss, dass ausreichend Feuchtigkeit in die Klebfuge gelangt, sonst droht der Abbruch der Polymerisationsreaktion.) Stark alkalische Bedingungen oder eine sehr hohe Luftfeuchtigkeit (> 80%) können zu zu schnellen Reak-tionen führen (Schockhärtung), was Spannung in der Klebfuge und damit eine reduzierte Festigkeit der Klebung ergeben kann. Die hohe Adhäsionsbandbreite (Metalle, Gläser, Kunststoffe, Kerami-ken) hat jedoch zu einer vielfältigen Anwendung im Gebiet der Mikroelektronik, der Optik und der Fahrzeugtechnik geführt, wo Kleinteile gefügt werden und sehr geringe Klebspalte möglich sind. Außerdem finden sie Verwendung in der Medizin als Gewebeklebstoffe und Sprühverbände.

Ein Beispiel für ein 2-K-System ist Methylmethacrylat (MMA, Plexiglas). Gegenüber den Cyanacrylaten ist in diesem System die elektronenziehende Cyano-Gruppe durch eine elektronen-schiebende Methyl-Gruppe (Elektronendonator) in den Monomeren ausgetauscht, wodurch die Reaktivität der Doppelbindung der Art reduziert wird, dass die Hydroxid-Ionen aus der Luftfeuchtig-keit der Umgebung keine anionische Polymerisation mehr einleiten können. Die Polymerisation wird radikalisch geführt und setzt erst durch Zugabe eines Radikalstarters (z.B. Dibenzoylperoxid) sowie eines Beschleunigers (z.B. N,N-Dimethyl-p-toluidin) ein. Alle drei Bestandteile sind notwendig, um die Reaktion zu starten, wodurch die Gestaltung der 2-K-Systeme sehr flexibel wird.

OO

O

O

N

Beschleuniger

Peroxid

OO

O

O

+

O

O

+ CO2

Bildung des Radikalstarters.

Z.B. können die 2-K-Systeme aus einer Komponente mit dem im Methylmethacrylat-Monomer ge-lösten Beschleuniger und die zweite Komponente mit dem im Methylmethacrylat-Monomer gelösten Radikalbildner aufgebaut sein, oder eines der drei Bestandteile wird getrennt auf einem Fügeteil aufgebracht und die beiden übrigen Bestandteile auf dem zweiten, so dass erst beim Fügen die drei

Eine weitere Möglichkeit zum Einleiten einer Polymerisati-onsreaktion ist die Aktivierung einer C=C-Doppelbindung durch UV-Licht. Strahlungs-härtende Klebstoffe werden zum Fügen von Glas-Glas- und Glas-Metall-Klebungen und bei UV durchlässigen Kunststoffen (z.B. Plexiglas) eingesetzt.

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Bestandteile zusammenkommen und die Polymerisationsreaktion einsetzt. Natürlich sind auch Varianten erhältlich, bei denen alle drei Komponenten kurz vor dem Kleben vermischt werden, wo-bei dann, je nach Einstellung des Gesamtsystems, eine Topfzeit zu beachten ist.

O O O+

n - 1

n

Radikalkettenpolymerisation.

Anders als bei den zuvor beschriebenen Systemen (Harz zu Härter = 1 : 1) werden bei den Polyme-risationen nur geringe Mengen (ca. 3 – 5%) der Härter-Komponenten zum Start der Reaktion benö-tigt. Geringere Mengen verlangsamen die Reaktion, größere Konzentrationen vermindern die End-festigkeit. Ähnliches gilt für eine Temperatursteigerung während der Reaktion.

Ausgehärtete Methylmethacrylatklebstoffe gehören zu den Thermoplasten, sind jedoch relativ tem-peraturbeständig (bis etwa 100 °C, kurzzeitig bis 180 °C). An vielen Kunststoffen weisen Methylmethacrylatklebstoffe gute Hafteigenschaften auf, weshalb sie zum Kleben von Kunststoffen miteinander sowie zum Kleben von Kunststoffen und Metallen verwendet werden. Außerdem kön-nen sie zum strukturellen Kleben von Metallen eingesetzt werden. Die Flexibilität und Elastizität lässt sich in einem bestimmten Rahmen variieren. Über die Viskositätseinstellung des Grundsys-tems können auch größere Spaltbreiten überbrückt werden. Typische Einsatzgebiete für diese Klebstoffgruppe sind im Fahrzeugbau angesiedelt.

3.1.1.4 Ungesättigte Polyesterklebstoffe (UP)

Ester (R1COOR2) sind Kondensationsprodukte von Carbonsäuren (R1COOH) mit Alkoholen (R2OH). Ungesättigte Polyesterklebstoffe sind Polymere aufgebaut aus Di- oder Polycarbonsäuren sowie Polyolen, die zusätzlich Kohlenstoff-Kohlenstoff Doppelbindungen (C=C, ungesättigt) im Polymer enthalten.

+

OOH

HOO

HOOH - H2On n

OO

HOO

OHn

Fumarsäure und 1,2-Propandiol (1,2-Propylenglycol) bilden einen ungesättigten Polyester.

Die Doppelbindungen können durch die Carbonsäure und/oder den Alkohol in den Klebstoff einge-bracht werden. Damit sind ungesättigte Polyesterklebstoffe als reaktive Prepolymere zu betrachtet, da die enthaltenen Doppelbindungen für weitere Reaktionen zur Verfügung stehen. Zusätze zur Copolymerisation (z.B. Styrol), die nebenbei als Lösungsmittel für die Polyesterpolymere fungieren und die Viskosität des Gesamtsystems bei der Verarbeitung beeinflussen, oder auch die Polyester-ketten untereinander können über eine Radikalkettenpolymerisation vernetzt werden. Dazu werden z.B. organische Peroxidhärter als Initiatoren bei erhöhter Temperatur eingesetzt. Je nach Wahl der Ausgangsverbindungen und Reaktionsbedingungen lassen sich die Eigenschaften der Klebschicht einstellen, die von gummielastisch bis spröde und hart reichen.

Die Anwendungen von ungesättigten Polyestern sind vielfältig. Sie werden z.B. in der Möbel-, Bau-, Fahrzeug- und Apparateindustrie sowie im Bootsbau verwendet und dienen zur Herstellung von Formteilen und Spachtelmassen (z.B. Autoreparatur).

3.1.1.5 Silikone

In Silikonen wird das Rückgrat der Makromoleküle durch periodisch alternierende Silicium- und Sauerstoffatome gebildet. Organische Strukturen sind lediglich in Seitenketten enthalten, wodurch sie eine Sonderposition zwischen den organischen und anorganischen Verbindungen einnehmen

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und Systeme mit speziellen Eigenschaften zulassen.

SiOO SiSi

R

R R

R

R R

Anorganisches Rückgrat von Silikonen mit alternierenden Silicium- und Sauerstoffatome sowie organi-schen Resten (R) in den Seitenketten.

Die hohe Beweglichkeit in der Hauptkette der Silikonpolymere hat, neben vergleichsweise geringen zwischenmolekularen Kräften einzelner Makromoleküle untereinander, eine hohe Elastizität bis hin zu tiefen Temperaturen (-90 °C) zur Folge, ohne dass sich andere Eigenschaften wesentlich än-dern. Durch die hohe Bindungsenergie zwischen Silicium und Sauerstoff ergibt sich eine hohe Dau-erwärmebeständigkeit bis über 200 °C sowie eine gute UV- und herausragende Feuchtigkeits- und Witterungsbeständigkeit. Nachteilig wirkt sich die im Allgemeinen geringe mechanische Belastbar-keit der Klebungen aus, so dass sie hauptsächlich als Dichtstoffe in Form reaktiver Einkomponenten-Systeme (RTV-1-Systeme, Raum-Temperatur-Vulkanisation) eingesetzt werden. Die Kleb- und Dichtstoffe auf Silikonbasis bestehen aus Silikonprepolymeren mit geschützten Ket-tenenden, die durch Luftfeuchtigkeit (RTV-1-Systeme) oder nach Zusatz eines Härters (RTV-2-Systeme) nach dem Mechanismus der Polykondensation oder der Polyaddition aushärten. Es ste-hen bei den RTV-1-Systemen sauer vernetzende (Freisetzung von Essigsäure), alkalisch vernet-zende (Freisetzung von Aminen) und neutral vernetzende (Freisetzung von z.B. Alkoholen) Syste-me zur Verfügung, die auf die zu fügenden Werkstoffe abgestimmt werden. Voraussetzung für die vollständige Aushärtung der Systeme ist eine ausreichende Menge Feuchtigkeit. Ist dies nicht ge-geben kommen RTV-2-Systeme zum Einsatz, z.B. wenn dicke Klebschichten (> 6 mm) oder groß-flächige Klebungen von wasserundurchlässigen Materialien angestrebt werden. Die besonderen Eigenschaften und die große Variabilität der Silikonklebstoffe haben zu einem breiten Anwendungs-spektrum von der Elektrotechnik über die Produktion von Haushaltsgeräten und den Fahrzeugbau bis hin zur Luft- und Raumfahrtechnik geführt.

3.1.2 Lösungsmittelklebstoffe

Lösungsmittelklebstoffe enthalten alle Komponenten eines Klebstoffs gelöst oder wenigstens angepastet in organischen Lösungsmitteln oder Lösungsmittelgemischen (Ester, Ketone, Alkohole), die lediglich für die Verarbeitung, zum Auftragen, von Bedeutung sind und aus der Klebschicht voll-ständig entweichen können müssen.

Abbildung 11: Abhängigkeit des Lösungsmittelgehalts in der Klebschicht von der Zeit.

Die Bezeichnung von Lö-sungsmittelklebstoffen als „Nassklebstoffe“ dient zur Differenzierung zu Kontakt-klebstoffen hinsichtlich der Verarbeitung. „Nassklebstoff“ ist jedoch keine allgemein gültige Klebstoffkennzeich-nung.

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Beim Fügen von lösungsmittelundurchlässigen Materialien (Metalle, Gläser, Duroplaste) ist eine Mindesttrockenzeit einzuhalten, nach der der Hauptteil an Lösungsmitteln abgelüftet ist, aber noch ausreichend viel in der Klebschicht vorhanden ist, um eine gute Benetzung des zweiten Fügeteils sicherzustellen. Auch bei durchlässigen, saugfähigen Materialien (Papier, Holz, Leder) empfiehlt sich die Mindesttrockenzeit abzuwarten. Anschließend muss der eigentliche Fügeprozess innerhalb der offenen Zeit des Klebstoffsystems durchgeführt werden. Nach überschreiten der maximalen Trockenzeit ist die Klebschicht bereits so weit verfestigt, dass eine genügende Benetzung der zwei-ten Fügeteiloberfläche nicht mehr gegeben ist. Der Klebstoffanteil in Lösungsmittelklebstoffen be-trägt etwa 15 – 25%. Typische Polymere in Lösungsmittelklebstoffen sind Natur- und künstliche Kautschuke, Polyvinylalkohol und Copolymere, Polyvinylacetat und Copolymere, Acrylate, Polyure-thane und Nitrocellulose, die auch als Gemische und in Kombination mit klebrig machenden Harzen zum Einsatz kommen.

Der thermoplastische Charakter der Klebstoffgrundstoffe inklusive ihrer Vor- und Nachteil (z.B. Kriechen) ist bei der Verwendung von Lösungsmittelklebstoffen zu Berücksichtigen. Außerdem geht der Trend aus ökologischen und ökonomischen Gründen (Arbeitsschutz) eher weg von Lösungsmit-telklebstoffen. Trotzdem haben lösungsmittelbasierende Klebstoffsysteme ihre Berechtigung. Sie zeigen auf vielen Materialien gute Benetzungseigenschaften und können zum Diffusionskleben (Quell- oder Kaltschweißen) bei thermoplastischen Kunststoffen (z.B. PVC) eingesetzt werden.

3.1.3 Dispersionsklebstoffe

Unter einer Dispersion ist eine feinste Verteilung einer festen Substanz in einer flüssigen Phase zu verstehen, ohne dass die feste Phase gelöst ist. Sie schwimmt sozusagen in der flüssigen Phase. Bei vergleichbaren flüssig-flüssig Systemen ist die Rede von Emulsionen (z.B. Milch). Es handelt sich damit um Mehrphasensysteme mit dem Dispersionsmittel als äußere, durchgehende (kohären-te) Phase und der dispersen Phase als innere, verteilte (inkohärente) Phase. Bei Dispersionskleb-stoffen, die quantitativ zu den wichtigsten Klebstoffsystemen gehören, dient Wasser in den meisten Fällen als flüssige Phase, in der die Klebstoffpolymere als feste Phase dispergiert vorliegen und sich auf Grund der Größe der Partikel (Teilchengröße ≤ 500 nm (feindispers), ≥ 500 – 2000 nm (mitteldispers), > 2000 nm (grobdispers)) sowie Zusätzen (Stabilisatoren, Emulgatoren) nicht ab-scheiden (sedimentieren). Typische Feststoffgehalte liegen im Bereich von 40 – 70%. Das Abbin-den dieser Klebstoffgruppe wird durch das Entfernen der flüssigen Phase eingeleitet. Übrig bleiben die Klebstoffpolymere, die zur Klebschicht verschmelzen (Filmbildung), wobei eine Mindestfilmbil-dungstemperatur nicht unterschritten werden darf. Polyvinylacetat, Acrylate, Kautschuke, Polyure-thane und Polychloropren sind wichtige Basen für Dispersionsklebstoffe. Beim Einsatz von Disper-sionsklebstoffen ist zu beachten, dass die flüssige Phase entweichen können muss, daher sind undurchlässige Werkstoffe wie Metalle und Gläser mit ihnen nicht klebbar.

3.1.4 Kontaktklebstoffe

Kontaktklebstoffe sind in der Regel einkomponentige Lösungsmittel- oder Dispersionsklebstoffe, die auf beiden Fügepartnern aufgetragen werden und aus denen das Lösungsmittel vor dem Fixieren soweit abgedampft sein muss, dass sich die Klebschichten berührtrocken anfühlen. Nach dieser Ablüftzeit (je nach Klebstoffmenge 5 – 20 Minuten) werden die Fügeteile mit einem möglichst gro-ßen Anpressdruck gefügt, wobei die Polymermoleküle ineinander diffundieren und verschlaufen. Zudem können kristalline Strukturen in der Klebschicht zur Festigkeit nach kurzer Zeit beitragen. Der Auftrag auf beide Fügeteile inklusive Ablüftens empfiehlt sich immer dann, wenn die zu kleben-den Materialien lösungsmittelundurchlässig (Metalle, Gläser, Kunststoffe) sind. Einseitige Verkle-bungen, der Auftrag des Klebstoffs auf nur einem Fügepartner (Nasskleben), können dann ange-wendet werden, wenn mindestens ein Fügeteil lösungsmitteldurchlässig oder saugfähig ist (Leder, Textilien, Holz). Bei einseitiger Anwendung ist das vollständige Abtrocknen vor dem Fügen nicht erforderlich.

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3.1.5 Haftklebstoffe, Klebebänder

Haftklebstoffe sind hochviskose, dauerklebrige, nicht aushärtende Klebstoffe, die auf die Sonder-form der Applikation abgestimmt sind. Unter Berücksichtigung der Mindestverarbeitungstemperatur, über die das Fließverhalten und damit die Benetzung beeinflusst wird, bilden sie durch Druck Adhä-sion zum Substrat aus (engl.: pressure sensitive adhesives (PSA)). Zu niedriger Anpressdruck oder eine zu geringe Verarbeitungstemperatur (zu hohe Viskosität des Klebstofffilms) führen häufig zu Klebfehlern. Möglichst glatte Oberflächen der Fügeteile begünstigen die Benetzung, während raue Oberflächen die Benetzung verzögern oder gar hemmen. Nach dem Fügen fließen Haftklebstoffe noch zu einem energetisch günstigen Zustand, so dass sich die Endfestigkeit erst nach Stunden bis mehreren Tagen einstellt.

Oberflächenklebrige, kohäsive Filme können viele Klebstoffsysteme bilden. Eine ausreichende Beweglichkeit der Klebstoffmoleküle ist Voraussetzung dafür und ist schon bei der Formulierung der Systeme zu berücksichtigen, ohne dass die Kohäsion der Klebschicht zu stark erniedrigt wird. Dabei bestimmt das Basispolymer die Kohäsion, Harze und Weichmacher die Adhäsion. Weitere Eigen-schaften werden durch spezielle Zusätze gesteuert. In der Praxis haben sich Systeme auf Basis von natürlichen und synthetischen Kautschuken, Ethylenvinylacetat-Copolymeren, Acrylaten sowie Silikonen durchgesetzt.

Zu unterscheiden sind drei Anwendungstypen:

− wieder verklebbar zerstörungsfrei ablösbar, lassen sich erneut verkleben (z.B. Verpackungen, Notizzettel);

− lösbar rückstandsfrei ablösbar, jedoch nicht erneut verklebbar, in der Regel haben diese Systeme eine höhere Haftung als wieder verklebbare Klebstoffe;

− permanent klebend sind für den Dauereinsatz gedacht und nicht ohne sichtbare Veränderung/Zerstörung ablösbar (z.B. TÜV-Plaketten).

Wieder verbklebbare Systeme sind im Allgemeinen relativ niedrigviskose Haftklebstoffe mit geringer Kohäsionsfestigkeit, wodurch die Benetzung beschleunigt und schnell eine vergleichsweise hohe Anfangshaftung erreicht wird, allerdings auf Kosten der Endfestigkeit. Für dauerhafte Klebungen mit hoher Endfestigkeit finden Systeme Anwendung, die eine hohe Viskosität und eine größere Kohäsi-onsfestigkeit aufweisen, was eine geringere Anfangshaftung und eine längere Zeitspanne zur Be-netzung und bis zum Erreichen der Endfestigkeit zur Folge hat.

Die Anwendungsmöglichkeiten für Selbstklebeprodukte sind breit gefächert z.B. als Beschichtungen auf Wundpflastern und Notizzetteln bis hin zu unterschiedlichsten Klebebändern für Handwerk und Industrie. Abbildung 12 zeigt den schematischen Schichtaufbau eines doppelseitigen Klebebands. Zwischen Klebstoff und Träger können Primer (Haftvermittler) aufgetragen sein.

Abbildung 12: Schematischer Schichtaufbau eines doppelseitigen Klebebandes.

Von den Klebebändern klar abzutrennen sind Klebstofffo-lien, die überwiegend auf blockierten Zweikomponen-ten-Systemen (Reaktions-klebstoffen) basieren und unter Druck und Wärme oder in Spezialfällen durch Lö-sungsmittel abbinden.

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Typische Klebstoffe für doppelseitige Klebebänder sind Synthese- und Naturkautschuk, Reinacrylat oder modifizierte Acrylate. Je nach Anwendung entscheidet sich, welcher Haftklebstofftyp zum Ein-satz kommt. Durchführbar ist ein Klebstoffauftrag in Schichtdicken von 20 bis über 450 g/m2.

Trägermaterialien sind vergleichsweise dünne, flexible Materialien, die mit dem Klebstoff beschich-tet werden. Beispiele sind Folien aus PP, PE, PET, PVC, Aluminium oder Kupfer, Spezialpapiere, Schaumstoffe, Gewebe und Gelege. Trägerlose Klebebänder, sogenannte Transferklebebänder, sind ebenfalls möglich.

Liner (Trennfolien) trennen die einzelnen Klebschichten von einander und bestehen aus schlecht haftenden Materialien, wie silikonisierte Papiere (Flächengewichte von 70 – 140 g/m2) oder Folien (in Stärken von etwa 30 – 100 µm). Wo silikonisierte Materialien nicht eingesetzt werden können, bieten sich geprägte Folien an.

Haftklebstoffe basierend auf natürlichen oder synthetischen Kautschuken zeichnen sich durch sehr hohe Klebkräfte unter Normalbedingungen (RT) aus und eignen sich besonders zum Kleben von unpolaren Werkstoffen (z.B. Polyethylen, Polypropylen). Ihre Temperatur- und Alterungsbeständig-keit ist maximal durchschnittlich. Empfindlich reagieren sie auf tiefe (< 10 °C) sowie erhöhte (> 50 °C) Temperaturen und die UV-Beständigkeit ist gering. Demgegenüber zeichnen sich Acrylat-Haftklebstoffe besonders durch weitgehende Unempfindlichkeit im Hinblick auf Oxidation sowie UV-Strahlung und gute Alterungs- und Temperaturbeständigkeit aus. Durch die polaren Seitenketten zeigen sie eine gute Adhäsion auf polaren Werkstoffen (z.B. Glas, Metall). Haftklebstoffe auf Basis von Silikonen können sehr kleine (< 25 mN/m) Oberflächenspannungen aufweisen, wodurch sie sich für Klebungen auf sehr niederenergetischen Werkstoffen eignen. Dazu kommt eine hohe Tem-peratur- (etwa -70 – 250 °C) neben guter Licht- und Oxidationsbeständigkeit. Viele Einsätze im medizinischen Bereich sind durch die gute Hautverträglichkeit begründet.

Beispiele für Kautschuktypen, oben Naturkautschuk (cis-1,4-Polyisopren), unten ein synthetischer Kaut-schuk aus Styrol und Isopren.

Haftklebstoffe oder viel mehr thermoplastische Klebstoffe, denen viele Haftklebstoffe zuzurechnen sind und dazu als quasi hochviskose Flüssigkeiten vorliegen, zeigen unter Belastung einen Hang zum Kriechen. Durch einen höheren Grad an Vernetzung im Klebstoff kann der Kriechneigung der Klebschicht entgegengewirkt werden.

3.1.6 Schmelzklebstoffe

Die Schmelzklebstoffe (Hotmelts) sind den Thermoplasten zuzuordnen und werden vor dem Auftra-gen durch Schmelzen verflüssigt. Sie sind als Pulver, Granulat, Folien, Stangen und Blöcke erhält-lich und werden zwischen 80 und 240 °C verarbeitet, abhängig von der Basis des Klebstoffs (Polyu-rethane, Ethylenvinylacetat-Copolymere, Polyester, Polyolefine, Polyamide usw.). Die offene Zeit dieser Klebstoffsysteme wird durch den Abkühlvorgang der heißen Schmelze bestimmt und kann sehr kurz sein. Außerdem wird sie stark von der Wärmeleitfähigkeit der Fügeteile beeinflusst, die die thermische Energie aus dem Klebstoff ableiten. Daher ist besonders bei Metallklebungen ein

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Vorheizen der Fügeteile von Vorteil. Merkmale dieser Einkomponenten-Systeme sind die Lösungs-mittelfreiheit, die kurze Zeitspanne zur Verfestigung (hohe Produktionsgeschwindigkeit) und die Reversibilität der Klebung (Lösen durch Erwärmen), da die Klebstoffe durch Aufheizen und Abküh-len (chemisch) nicht verändert werden. Die vergleichsweise einfache Verarbeitung hat zu einem breiten Anwendungsspektrum geführt, z.B. in der Schuhindustrie, Textilindustrie, Holz- und Möbel-industrie, Verpackungsindustrie u.v.m.. Begrenzt wird ihr Einsatz durch die thermische Beständig-keit der Fügepartner (z.B. Verformungen bei thermoplastischen Kunststoffen).

3.1.7 Plastisolklebstoffe

Als Plastisole werden Dispersionen von festen Kunststoffpartikeln (vorrangig PVC) in hochviskosen Weichmachern bezeichnet. Das zweiphasige System (Sol) geht durch eine Erwärmung auf Tempe-raturen von 120 – 180 °C in ein einphasiges System (Gel) über, wobei der Weichmacher in den gequollenen Thermoplasten eingelagert (Sol-Gel-Prozess) und die Klebschicht ausgebildet wird.

3.1.8 Anorganische Klebstoffe

Die Basis für anorganische Klebstoffe bilden z.B. Silikate, Metalloxide und Borate. Sie werden über-überwiegend dort eingesetzt, wo sehr hohe Dauerwärmebeständigkeiten (300 bis über 1000 °C) gefordert sind (z.B. Glaskolben/Sockelklebungen bei Glüh- und Halogenlampen). Neben der thermi-schen Stabilität zeichnet sie außerdem eine deutlich größere Formstabilität im Vergleich zu organi-schen Klebstoffen aus, was in der Papierindustrie bei der Herstellung von Hülsen ausgenutzt wird. Besonders zu erwähnen sind Wassergläser. Wassergläser sind sirupartige, klare, wässrige Natri-um- bzw. Kaliumsilikat Lösungen unterschiedlicher Zusammensetzung und Konzentration, die aus der Schmelze von Quarzsand und Soda (Na2CO3 • 10 H2O) bzw. Pottasche (K2CO3) gewonnen werden. Wassergläser binden durch das Verdunsten des Wassers und Polykondensation zu amor-pher Polykieselsäure ab. Abgebundene Klebstofffilme aus Natron- oder Kaliwasserglas sind nicht wasserfest, sie rehydratisieren und lösen sich allmählich in Wasser wieder auf. Wasserunlöslichkeit kann durch chemische Modifikation (z.B. Zugabe von mehrwertigen Metallionen, die unlösliche Silikate bilden) erreicht werden.

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Klebefibel Oberflächen

Oberflächenvorbehandlung

In Anbetracht der wirkenden Mechanismen zum Erreichen einer qualitativ guten und beständigen Klebung, ist die Forderung an die Beschaffenheit der Oberfläche des zu verklebenden Fügeteils von enormer Wichtigkeit. Auf praktisch allen der normalen Atmosphäre ausgesetzten Oberflächen findet man lose, durch Adsorption anhaftende Verunreinigungen. Um ein optimales Klebergebnis zu erzie-len ist es nötig diese losen Anhaftungen wie Trennmittel, Öl, Fett, Staub und Dreck vorab zu entfer-nen. Dies gilt auch für Oxidschichten wie z.B. der typischen Rostschicht auf Stahl. Werden diese schwach haftenden Schichten nicht entfernt, so besteht die Gefahr, dass der Klebstoff eine vorran-gige Verbindung zu dieser Schicht aus lose anhaftenden Partikeln aufbaut und es unter Belastung zu einer Ablösung dieser Partikelschicht inklusive Klebstoffs kommt.

Eine weitere wichtige Voraussetzung für eine qualitativ hochwertige Klebung ist eine ausreichende Benetzbarkeit der Fügeteiloberfläche, d.h. der gewählte Klebstoff soll nicht von innen abperlen, sondern sich flächig auf der Fügeteiloberfläche ausbreiten. Damit diese Ausbreitung passiert, bedarf es eines Gleichgewichts zwischen den vorliegenden Oberflächenspannungen (siehe Kapitel 2.3 Oberflächenspannung/Benetzung (Seite 10)). Bei unzureichender Benetzung muss die Oberfläche modifiziert oder mit einem geeigneten Haftvermittler (Primer) beschichtet werden.

Da das Ergebnis einer Oberflächenvorbehandlung meist von kurzer Dauer ist, sollte die Durchfüh-rung der Klebung entweder direkt danach oder in einem möglichst kurzen Zeitabstand erfolgen.

4.1 Physikalische Oberflächenvorbehandlung

Zu den physikalischen Oberflächenvorbehandlungsverfahren gehören alle mechanischen Verfahren wie das Abwischen, Abbürsten, Absaugen, sowie das Schleifen oder Strahlen. Ferner alle energeti-schen Verfahren wie das Beflammen, Corona-Entladungen oder Plasmavorbehandlung.

4.1.1 Mechanische Verfahren

Im einfachsten Fall das Abwischen mit entsprechenden Reinigungsgeräten (z.B. ein sauberes Tuch), evtl. unter Zuhilfenahme von geeigneten Reinigungsmitteln wie Wasser oder organischen Lösungsmitteln wie Benzin, Alkohol, Ester oder Ketone (Aceton). Dabei ist darauf zu achten, im Vorfeld die Materialverträglichkeit des Lösungsmittels an einer weniger sichtbaren Stelle zu testen.

Bei sehr schwacher Partikelanhaftung, kann eine vorab Reinigung durch Absaugen oder Abbürsten völlig ausreichend sein. Fester anhaftende Partikel oder Oberflächenschichten müssen evtl. durch Schleifen oder Strahlen entfernt werden. Wobei der Schleifstaub wieder mit einem geeigneten Rei-nigungsmittel zu entfernen ist. Positiver Zusatzeffekt, häufig wird dabei die wirksame Oberfläche vergrößert. Bei unpolaren Materialien (z.B. Produkte mit hohen Anteilen an Polyethylen, Polypropylen, Teflon) reicht diese Art der Vorbehandlung im Allgemeinen jedoch nicht aus, um optimale Fügeteiloberflächen zu erhalten.

4.1.2 Energetische Oberflächenvorbehandlung

Zu den energetischen Oberflächenvorbehandlungen zählt das Beflammen, so wie die Plasma- und Corona-Vorbehandlung. All diese Verfahren haben zum Ziel, durch gezieltes energetisches Einwir-ken auf die Oberfläche, sei es in Form einer Flamme, eines Plasmastrahls oder eines Lichtbogens, polare Gruppen an der Oberfläche zu erzeugen, wodurch die Benetzungseigenschaften deutlich verbessert werden. Vorrangig werden diese Verfahren Inline bei der Produktion eingesetzt. Einzig mit relativ geringem apparativem Aufwand lässt sich das Beflammen, durch eine offene, sauberer Gasflamme durchführen.

Plasma.

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Klebefibel Oberflächen

4.2 Chemische Oberflächenvorbehandlung

Zu den chemischen Oberflächenvorbehandlungsmethoden gehören die nasschemischen Verfahre-ne wie das Beizen von Metallen und Kunststoffen wie auch die chemischen Verfahren des Chromie-rens, Phosphatierens, Ozonisierens, Fluorierens oder Hydrophobierens.

Meist werden dabei verdünnte Säuren verwendet, die die metallischen Oberflächen von schlecht-haftenden Schichten befreien, zu einem Aufrauen der Oberfläche führen oder bei Kunststoffen pola-risierend wirken.

Beim Chromieren und Phosphatieren werden mittels oxidischen Beizens festhaftende Schichten (Chromat-, Phosphat- oder Oxidschicht) aufgebracht, welche die Adhäsionseigenschaften deutlich verbessern.

Beim den trockenchemischen Verfahren wird Ozon oder Fluor in der Gasphase mit der Kunststoff-oberfläche in Kontakt gebracht. Die Reaktionen bewirkt eine Erhöhung der Oberflächenenergie.

4.3 Haftvermittler (Primer)

Eine weitere Art der Oberflächenvorbehandlung ist der Einsatz von Haftvermittlern (Primer). Hierbei handelt es sich um chemische Systeme, die im Allgemeinen nach einer vorherigen physikalischen Vorbehandlung auf die Fügeteiloberfläche als dünne organische Schicht (1 g/m2) aufgetragen wer-den. Dünne Schichten sind notwendig, da größere Schichtdicken zu einer Verringerung der Klebfes-tigkeit führen können.

Der Auftrag erfolgt im einfachsten Fall mittels Pinsel oder Rolle oder im Produktionsprozess mit automatisierten Sprüh-, Tauch- oder Walzenauftragsgeräten.

Haftvermittler wirken über unterschiedliche bifunktionelle chemische Gruppen. Das führt dazu, dass die meisten Haftvermittler chemische Bindungen zu den beiden Partnern (Fügeteil und Klebstoff) eingehen und somit eine hoch qualitative Verklebung gewährleisten.

„Die entscheidende Aufgabe

bei der Durchführung der

Oberflächenbehandlung ist

zusammenfassend die Schaf-

fung definierter Oberflächen-

eigenschaften für reprodu-zierbare Klebergebnisse.“ (1)

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Klebefibel Applikation und Montage

Verarbeitung

Es gibt eine Vielzahl von Applikationsmöglichkeiten. Während im Haushalts- und Handwerksbereich viele Klebstoffe direkt aus der Verpackung, beispielsweise aus Kartuschen (z.B. Silikone) oder durch einfache Geräte wie Pinsel, Bürsten und Rakel oder in Form von Klebebändern aufgetragen werden, werden im Industriebereich im Allgemeinen automatische Auftragssysteme eingesetzt.

Hier reicht die Palette von einfachen Walzen oder Scheiben, die den Klebstoff aus Klebstoffbecken schöpfen über unterschiedlichste Düsensysteme bis hin zu vollautomatischen, computergesteuerten Roboterapplikationen.

Ganz gleich wie der Klebstoff appliziert wird, sollte immer versucht werden, dass man einen mög-lichst gleichmäßigen, geschlossenen Klebstofffilm erreicht. Im Allgemeinen reicht ein dünner ge-schlossener Film zum Erlangen der gewünschten Festigkeit. Ausnahmen können vorliegen, wenn der Klebstoff beispielsweise Fertigungstoleranzen ausgleichen soll oder auf Grund nicht ausrei-chender Vorbehandlungsmöglichkeiten eine raue Oberfläche zu benetzen ist. Auch wenn bei Belas-tungen Kräfte elastisch aufgenommen werden sollen, z.B. wenn die unterschiedliche Ausdehnung von verschiedenen Fügeteilen ausgeglichen werden muss oder zusätzliche Dämpfungseigenschaf-ten gewünscht werden. In all diesen Fällen muss die Klebstofffilmdicke den Anforderungen speziell angepasst werden.

5.1 Verarbeitung von Haftklebstoffen/Klebestreifen

Zur Erstellung der eigentlichen Klebung wird das Haftklebstoff beschichtete Fügeteil nach Abziehen der Schutzfolie, auf das zweite Fügeteil aufgelegt. Um die Benetzung zwischen Klebstoff und Füge-teiloberfläche zu beschleunigen und eine gute Adhäsion zu erzielen, wird im Allgemeinen mit einem bestimmten Anpressdruck gearbeitet. Wichtig ist auch, dass die vorgeschriebene Verarbeitungs-temperatur eingehalten wird, da die Haftklebstoffe im Prinzip hochviskose Flüssigkeiten darstellen. Bei nicht ausreichendem Anpressdruck oder zu geringen Verarbeitungstemperaturen (Viskosität zu hoch), kann es zu Klebefehlern wie Blasen oder Ablösungen kommen.

Die eigentliche Adhäsion erfolgt bei Haftklebstoffen wie bei anderen Klebstoffen über zwischenmo-lekulare Wechselwirkungen. Da es sich bei Haftklebstoffen aber auch in der fertigen Klebung noch um eine viskose Flüssigkeit handelt, fließen die Klebstoffe so lange bis sie einen energetisch opti-malen Zustand erreicht haben. Daher nimmt in der Regel die Festigkeit einer mit vorbeschichteten Haftklebstoffen hergestellten Fügung, nach dem Fügen noch eine Zeit lang zu. Die Endfestigkeit der Klebung wird erst nach Stunden oder Tagen erreicht.

Haftklebstoffe auf Basis von Acrylaten zeichnen sich durch gute Alterungs- und UV-Lichtbeständigkeit aus. Da sie von Natur aus polar sind, zeigen sie eine gute Adhäsion auf polaren Substraten wie Glas oder Metallen.

Betrifft: Aufschäumende Platten-/ Rollen-/ Streifenmaterialien mit Selbstklebefolie.

5.2 Verarbeitung von wasserbasierenden Klebstoffen

Wasserbasierende Systeme werden schon seit Jahrtausenden als Klebstoffe eingesetzt. Sie lassen sich einfach und ohne großen apparativen Aufwand verarbeiten. Im Haushalt und im Handwerk werden sie oft direkt aus der Verpackung, wie Kunststoffflaschen oder Kartuschen, appliziert.

Da diese Klebstoffe relativ lange offene Zeiten aufweisen, ist auch ein flächiges Auftragen mit Pinsel und Rakel möglich. Im industriellen Bereich werden solche Systeme sowohl mit offenen Systemen, wie Walzen und Segmenten, als auch mit geschlossenen Düsensystemen aufgetragen.

Da das Abbinden dieser Systeme durch das Verdunsten bzw. Wegschlagen des Wassers in die Substrate erfolgt, muss bei der Verarbeitung auf die unter Umständen längeren Abbindezeiten ge-

Kartuschenpistole zum Auftrag aus Kartuschen.

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Klebefibel Applikation und Montage

achtet werden. Bei feuchtigkeitsempfindlichen Substraten ist ferner darauf zu achten, dass durch das Wasser keine Probleme entstehen können (z.B. Wellenbildung bei Papier, Rostbildung bei Metallen). Da wasserbasierende Klebstoffe von Mikroorganismen angegriffen werden können, ist darauf zu achten, dass die Verarbeitung immer mit sauberen Geräten erfolgt, so dass keine mikro-bielle Kontamination erfolgen kann. Wie bei allen wasserbasierenden Systemen ist darauf zu ach-ten, dass diese Klebstoffe frostfrei gelagert und verarbeitet werden.

Betrifft: ROKU® PUR Kleber 1-K-1013

ROKU® Kleber T-NV, T-MV, T-HV

ROKU® Brandschutzkitt 1000

Kerafix® Firestop Putty

(Der Inhalt der Kapitel 4 und 5 ist sinngemäß und teilweise wörtlich dem Buch „Präxiswissen Klebe-technik“, Band 1: Grundlagen, von Hermann Onusseit, Verlagsgruppe Hüthig Jehle Rehm GmbH, ISBN: 978-3-7785-4011-4, entnommen.)

Auftragssystem für flüssige Klebstoffe.

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Produkte und Spezielles

Bei der Verarbeitung von Klebstoffen sind wie bei anderen Fertigungsverfahren Maßnahmen zum sicheren Umgang zu beachten, die dem Schutz von Menschen, Wertgegenständen und der Umwelt gelten. Auf Grund der hohen Anzahl verschiedener Rezepturbestandteile und unterschiedlicher Verarbeitungsverfahren besteht kaum eineanzugeben. Hinweise können den jeweiligen Sicherheitsdatenblätter, die die sicherheitsrelevanten chemischen, physikalischen, toxikologischen und ökologischen Daten zum chemischen Stoffen und Zubereitungen sowie Angaben zur sicheren Lagerung, Handhabung und zum Transport enthalten, entnommen werden.Merkblättern/Produktdatenblättern, die in der Regel von den Klebstoffgestellt werden, enthalten. Der Industrieverband Klebstoffe e.V., dem mehr als 100 Klebstoffbeband- und Klebrohstoffhersteller angehören, vertritt die deutsche KlebstoffindustrieVerband können Informationen zu Gesetzen, Richtlinien, Umweltthemen u.v.m. bezogen werden (http://www.klebstoffe.com).

Voraussetzungen für die Verarbeitung von Klebstoffen an Arbeitsplätzen sollten folgende sein:

− Ausreichende Belüftung bzw. Absaug

− Bereitstehende Feuerlöscher (Pulverlöscher).

− Nur wirklich erforderliche Mengen Klebstoff am Arbeitsplatz aufbewahren.

− Bereitstellen von gut gekennzeichneten und verschließbaren Abfallbehältern für Lösungsmittel, Klebstoffreste usw. (unausg

− Bereitstellen von Arbeitskitteln, Schutzbrillen, Einmalhandschuhen, Atemschutzmasken, Hautcreme, Augendusche, Körperdusche und saugfähigen Materialien zum Binden ausglaufener, flüssiger Produkte (z.B. Kiese

− Telefonnummern von Ärzten und Feuerwehr.

− Kennzeichnung gefährlicher Stoffe.

Zu Verhaltensregeln bei der Verarbeitung von Klebstoffen am Arbeitsplatz zählen folgende Punkte:

− Am Arbeitsplatz nicht Essen, Trinken oder Rauchen

− Arbeitsschutzkleidung tragen.

− Arbeitsplatz sauber halten.

− Lösungsmittel und Chemikalien nicht in den Ausguss gießen

− Stoffe nicht in unbeschriftete Behälter füllen, insbesondere nicht in Lebensmittelbehälter (lere Getränkeflaschen, Marmeladengläser

− Beim verdünnen von Säuren und Basen immer Wasser vorlegen und die Säure/Base wegen der exothermen Reaktion hinzugeben (Merkspruch: geschieht das Ungeheure.“).

− Mit Chemikalien kontaminierte Kleidung sofort entfernen

− Bei Hautkontakt mit Chemikalien betroffene Partien sofort mit viel Wasser abwaschen.

− Bei Augenkontakt mit Chemikalien Auge bei geöffnetem Lid mit viel Wasser (Augendusche, Augenspülflasche) spülen und sofort Arzt aufsuchen.

− Korrekte Entsorgung aller anfallenden Abfälle, bei Klebstoffen ist zu unterscheiden:

a. Flüssige oder pastöse Klebstoffreste gelten grundsätzlich als Sondermüll.

b. Reste von Lösungsmittelklebstoffen in gekennzeichneten und gut verschlossenen Bhältern der Sondermüllentsorgung zuführen.

c. Verunreinigte Verpackungen sind wie der Stoff selbst zu behandeln.

d. Ausgehärtete Klebstoffreste können mit dem Hausmüll entsorgt werden.

Klebefibel Produkte und Spezielles

sind wie bei anderen Fertigungsverfahren Maßnahmen zum sicheren Umgang zu beachten, die dem Schutz von Menschen, Wertgegenständen und der Umwelt gelten. Auf Grund der hohen Anzahl verschiedener Rezepturbestandteile und unterschiedlicher

kaum eine Möglichkeit pauschal gültige Sicherheitsmaßnahmen ben. Hinweise können den jeweiligen Sicherheitsdatenblätter, die die sicherheitsrelevanten

schen, physikalischen, toxikologischen und ökologischen Daten zum sicheren Umgang sowie Angaben zur sicheren Lagerung, Handhabung und

enthalten, entnommen werden. Weitere wichtige Informationen sind in technischen blättern/Produktdatenblättern, die in der Regel von den Klebstoffherstellern zur Verfügung

gestellt werden, enthalten. Der Industrieverband Klebstoffe e.V., dem mehr als 100 Klebstoff-, Klund Klebrohstoffhersteller angehören, vertritt die deutsche Klebstoffindustrie. Über diesen

Gesetzen, Richtlinien, Umweltthemen u.v.m. bezogen werden

Voraussetzungen für die Verarbeitung von Klebstoffen an Arbeitsplätzen sollten folgende sein:

elüftung bzw. Absaugung.

Bereitstehende Feuerlöscher (Pulverlöscher).

Nur wirklich erforderliche Mengen Klebstoff am Arbeitsplatz aufbewahren.

Bereitstellen von gut gekennzeichneten und verschließbaren Abfallbehältern für Putzmittelusw. (unausgehärtete Klebstoffreste gelten als Sondermüll!).

Bereitstellen von Arbeitskitteln, Schutzbrillen, Einmalhandschuhen, Atemschutzmasken, reme, Augendusche, Körperdusche und saugfähigen Materialien zum Binden ausg

flüssiger Produkte (z.B. Kieselgur, Blähglimmer, Sand).

Telefonnummern von Ärzten und Feuerwehr.

Kennzeichnung gefährlicher Stoffe.


Essen, Trinken oder Rauchen.

und Chemikalien nicht in den Ausguss gießen.

Stoffe nicht in unbeschriftete Behälter füllen, insbesondere nicht in Lebensmittelbehälter (le, Marmeladengläser usw.).

Beim verdünnen von Säuren und Basen immer Wasser vorlegen und die Säure/Base wegen der exothermen Reaktion hinzugeben (Merkspruch: „Erst das Wasser dann die Säure, sonst

Mit Chemikalien kontaminierte Kleidung sofort entfernen.

Bei Hautkontakt mit Chemikalien betroffene Partien sofort mit viel Wasser abwaschen.

Bei Augenkontakt mit Chemikalien Auge bei geöffnetem Lid mit viel Wasser (Augendusche, Augenspülflasche) spülen und sofort Arzt aufsuchen.

enden Abfälle, bei Klebstoffen ist zu unterscheiden:

Flüssige oder pastöse Klebstoffreste gelten grundsätzlich als Sondermüll.

Reste von Lösungsmittelklebstoffen in gekennzeichneten und gut verschlossenen Btern der Sondermüllentsorgung zuführen.

einigte Verpackungen sind wie der Stoff selbst zu behandeln.

Ausgehärtete Klebstoffreste können mit dem Hausmüll entsorgt werden.


sind wie bei anderen Fertigungsverfahren Maßnahmen zum sicheren Umgang zu beachten, die dem Schutz von Menschen, Wertgegenständen und der Umwelt gelten. Auf Grund der hohen Anzahl verschiedener Rezepturbestandteile und unterschiedlicher

gültige Sicherheitsmaßnahmen ben. Hinweise können den jeweiligen Sicherheitsdatenblätter, die die sicherheitsrelevanten

Umgang mit sowie Angaben zur sicheren Lagerung, Handhabung und

Weitere wichtige Informationen sind in technischen herstellern zur Verfügung

, Kle-. Über diesen

Gesetzen, Richtlinien, Umweltthemen u.v.m. bezogen werden

Putzmittel, ehärtete Klebstoffreste gelten als Sondermüll!).

Bereitstellen von Arbeitskitteln, Schutzbrillen, Einmalhandschuhen, Atemschutzmasken, reme, Augendusche, Körperdusche und saugfähigen Materialien zum Binden ausge-


Stoffe nicht in unbeschriftete Behälter füllen, insbesondere nicht in Lebensmittelbehälter (lee-

Beim verdünnen von Säuren und Basen immer Wasser vorlegen und die Säure/Base wegen „Erst das Wasser dann die Säure, sonst

Bei Augenkontakt mit Chemikalien Auge bei geöffnetem Lid mit viel Wasser (Augendusche,

Reste von Lösungsmittelklebstoffen in gekennzeichneten und gut verschlossenen Be-

Beispielhaft: Gefahrensymbo-le, die im Zusammenhang mit Klebstoffen auftreten können.

Die unteren nach GHS.

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Sicherheitsdatenblätter können weitergehe

6.1 Klebstoffauswahl

Folgende schematische Aufstellung gibt zu berücksichtigende Faktoren zur Klebstoffauswahl an, um zum angestrebten Klebergebnis zu gelangen.

Abbildung 13: Faktoren zur Klebstoffauswahl

Viele der genannten Faktoren sind im industriellen Maßstab durdene Anlagen, Wünsche der Kunden und gesetzliche Vorgaben Trotzdem stehen aus dem schier unendlichen Angebot an Klebstoffen jeweiligen Anforderungsprofil parat. Die Einbeziehung eines Klebstoffherstellers in die Entwicklung eines neuen Produkts oder Prozesses ist dabei zu empfehlen.

Die aufzutragende Klebstoffmenge wird hauptsächlich durch die RauheitDer Klebstoff muss die Unebenheiten in der Oberfläche ausgleichen können und gleichzeitig eine geschlossene Klebschicht zur Übertragung der

Abbildung 14: Klebschichtdicke und Rauheit der Oberfläche

Zur Orientierung kann angegeben werden, dass die Klebschichtdicke maximalen Rauheit (Rmax) gleichkommen sollte. Allgemein liegen die Werte für zwischen 50 und 200 µm, daher sind auch Klebschichten in diesen

Klebstoffauswahl

Anforderungen an die Klebung- mechanisch- chemisch- Feuchtigkeit

Fügeteileigenschaften- mechanisch - physikalischchemisch - Oberfläche- Abmessungen - Form


Sicherheitsdatenblätter können weitergehende Informationen bereithalten.

fstellung gibt zu berücksichtigende Faktoren zur Klebstoffauswahl an, um zum angestrebten Klebergebnis zu gelangen.

Faktoren zur Klebstoffauswahl.

Viele der genannten Faktoren sind im industriellen Maßstab durch das eigentliche Produkt, vorhane Anlagen, Wünsche der Kunden und gesetzliche Vorgaben (z.B. Arbeitsschutz) festgelegt.

Trotzdem stehen aus dem schier unendlichen Angebot an Klebstoffen fast immer Lösungen zum Einbeziehung eines Klebstoffherstellers in die Entwicklung

eines neuen Produkts oder Prozesses ist dabei zu empfehlen.

Die aufzutragende Klebstoffmenge wird hauptsächlich durch die Rauheit der Fügeteile bestimmt. benheiten in der Oberfläche ausgleichen können und gleichzeitig eine

schlossene Klebschicht zur Übertragung der auftretenden Kräfte bilden.

Klebschichtdicke und Rauheit der Oberfläche.

Zur Orientierung kann angegeben werden, dass die Klebschichtdicke (d) mindestens dem Wert der gleichkommen sollte. Allgemein liegen die Werte für die Rauheit häufig

auch Klebschichten in diesen Dicken gebräuchlich.

Klebstoffauswahl

Anforderungen an die Klebungmechanisch - physikalischchemisch - TemperaturFeuchtigkeit - Zeit

Prozessparameter- Auftragssystem - Aushärtung- Anpresssystem - Temperatur- Gesetzliche Regelungen - Ökologische Forderungen

physikalischOberfläche


fstellung gibt zu berücksichtigende Faktoren zur Klebstoffauswahl an,

das eigentliche Produkt, vorhan-festgelegt.

Lösungen zum Einbeziehung eines Klebstoffherstellers in die Entwicklung

der Fügeteile bestimmt. benheiten in der Oberfläche ausgleichen können und gleichzeitig eine

mindestens dem Wert der häufig

Noch ein Wort zur Oberflä-che: Wie bereits mehrfach erwähnt hängt die Qualität einer Klebung nicht allein vom Klebstoff ab, sondern gleichsam vom chemischen Aufbau und speziell von der Oberflächenbeschaffenheit der zu fügenden Werkstoffe. In dem Zusammenhang ist folgendes unterscheidbar.

− Die geometrische Oberflä-che ergibt sich aus den Abmessungen der Klebflä-che und geht z.B. in die Berechnung der Klebfestig-keit ein.

− Die wahre Oberfläche berücksichtigt die Rauheit der Oberfläche und ist um ein vielfaches größer als die geometrische Oberfläche (selbst auf polierten Oberflä-chen werden noch Uneben-heiten von 10 – 100 nm gemessen, bestimmbar nach der BET-Methode).

− Die wirksame Oberfläche stellt die tatsächliche Grenz-fläche zwischen Klebstoff und Fügeteil dar. Sie bildet sich während der Benetzung aus und ist kleiner als die wahre Oberfläche, da der Klebstoff nicht in alle Poren fließen wird. Gestützt wird diese Annahme durch die Tatsache, dass unter Druck durchgeführte Klebungen höhere Klebfestigkeiten erreichen.

Seite 30


6.2 Kleben im passiven technischen Brandschutz

Im Bereich der aufschäumenden und energieverzehrenden Baustoffe sowie Brandschutzplatten für den passiven technischen Brandschutz spielt Kleben eine wichtige Rolle vor allem dann, wenn auf mechanische Befestigungen verzichtet werden soll und beim Aufbau von Sandwichelementen. Das Kleben bietet den Vorteil einer schnellen, sauberen und wirtschaftlichen Lösung und ist stellenweise ohne echte Alternative. Eine optimale Klebung ist dabei Voraussetzung sowohl für die Funktion im Brandfall als auch für die Dauerhaftigkeit der Verbindung.

6.2.1 Aufschäumende Baustoffe

Die aufschäumenden Baustoffe der Rolf Kuhn GmbH werden im Wesentlichen mit fünf verschiede-nen Selbstklebeeinrichtungen ausgerüstet. Auf Grund der angestrebten Langlebigkeit der Verbin-dungen basieren die im Einsatz befindlichen Klebstoffe auf Acrylat. Kundenspezifische Entwicklun-gen sind möglich.

Über die unterschiedlichen Trägermaterialien werden Eigenschaften der doppelseitigen Klebebän-der wie z.B. die Reißfestigkeit (Reißkraft), Schlagfestigkeit, Abriebfestigkeit und Durchlässigkeit gegenüber mobilen Stoffen beeinflusst. Der Klebstoff bestimmt Eigenschaften wie z.B. die Klebkraft (Adhäsion), Anfangsklebkraft (Tack), Scherfestigkeit und die Kohäsion, wobei die eigentliche Kleb-stoffmasse (Dicke) noch Auswirkungen auf die überbrückbare maximale Rauheit der Fügepartner sowie das Kriechverhalten hat. In der Regel wird nicht nur aus wirtschaftlichen Gründen eine mög-lichst dünne Klebschicht angestrebt, um der Kriechneigung der Haftklebstoffe entgegenzuwirken.

6.2.1.1 SK-Band 4965

SK-Band 4965 ist ein doppelseitig klebendes, transparentes Klebeband auf Acrylatbasis (modifizier-tes Acrylat) mit einer Polyesterfolie als Träger. Es ist mit einer roten Folie abgedeckt, zeichnet sich durch eine gute Haftung auf verschiedenen Kunststoffen wie ABS und sogar EPDM aus und ist sehr beständig gegen Weichmacher. Zusätzlich ist die Alterungs- sowie die Feuchtigkeitsbeständigkeit sehr gut. Temperaturbeständigkeit: kurzfristig 200 °C, langfristig 100 °C.

SK-Band 4965 ist ein Klebeband mit einer sehr langen Tradition (über 30 Jahre) und findet Anwen-dungen in verschiedensten Bereichen z.B. in der Automobilindustrie. Es hat sein Potential in dauer-haften Klebungen durch die enormen Erfahrungswerte nachgewiesen und ist u.a. durch Untersu-chungen der Technischen Universität Kaiserslautern positiv bewertet worden. Die durchgängige PET-Folie als Trägermaterial erhöht die Reißfestigkeit der Klebschicht und bietet den Vorteil einer echten, mechanischen Trennung der beiden Fügepartner, falls unerwünschte Wechselwirkungen (z.B. Weichmacherwanderung) zu erwarten wären. Bei Klebungen mit SK-Band 4965 ist jedoch zu berücksichtigen, dass trotz einer Gesamtdicke von 205 µm nur vergleichsweise geringe Rauheit überbrückt werden können, da von beiden Seiten die PET-Folie als erster Fügepartner angesehen werden muss und sich die Klebstoffschichten auf den beiden Seiten nicht „helfen“ können.

6.2.1.2 SK-Band 4970

SK-Band 4970 ist ein doppelseitiges Klebeband auf Acrylatbasis (modifiziertes Acrylat) mit einer PVC-Folie als Träger. Es zeichnet sich durch hohe Klebkräfte aus, bietet eine sichere Verklebung selbst auf rauen Haftgründen und ist sehr beständig gegen Weichmacher. Zusätzlich ist die Alte-rungs- sowie die Feuchtigkeitsbeständigkeit sehr gut. Temperaturbeständigkeit: kurzfristig 70 °C, langfristig 60 °C.

Für SK-Band 4970 gilt ähnliches wie für SK-Band 4965. Die geschlossene PVC-Folie erhöht die Reißfestigkeit der Klebschicht und trennt die Fügepartner voneinander, so dass unerwünschte Wechselwirkungen unterbunden werden.

Wichtige Utensilien zur Verarbeitung von Selbstkle-beprodukten.

1. Fusselfreie Einweg-Tücher (Papier/Stoff), 2. Geeignete Reinigungsmittel, 3. Scharfes Messer, 4. Andruckrolle.

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6.2.1.3 SK-Band DSB 80

SK-Band DSB 80 ist ein doppelseitiges Klebeband auf Acrylatbasis (modifiziertes Acrylat) mit einem PES/PVA-Gittergelege als Träger. Er zeichnet sich durch hohe Klebkräfte und extrem hohen Tack bei gleichzeitig herausragender Feuchtigkeits- und Klimabeständigkeit im verklebten Zustand aus. Der Klebefilm zeigt eine ausgezeichnete Adhäsion auf vielen Untergründen u.a. zu unpolaren Ober-flächen wie z.B. PE- und PP-Folien und non-woven Kunststoffvliese. Darüber hinaus ist er APEO-frei. Temperaturbeständigkeit: von -40 °C bis +80 °C.

SK-Band DSB 80 ist eine Entwicklung jüngeren Datums und hat sich bereits in der Praxis bewährt. Trotz einer geringeren Schichtdicke von nur 150 µm steht durch die Verwendung eines offenen Gittergeleges als Träger die gesamte Klebstoffmasse zum Ausgleich von Unebenheiten auf beiden Seiten der Klebung zur Verfügung.

6.2.1.4 SK-Band DSB 230

SK-Band DSB 230 ist ein doppelseitiges Klebeband auf Acrylatbasis (Reinacrylat) mit einem PES/PVA-Gittergelege als Träger. Er zeichnet sich durch eine stark aufbauende Klebkraft und eine hohe Feuchtigkeits- und Klimabeständigkeit im verklebten Zustand aus. Gemessen an anderen Reinacrylaten besitzt dieses Produkt einen hervorragenden Tack. Zudem zeigt es eine ausgezeich-nete Adhäsion zu unpolaren Oberflächen wie z.B. PE- und PP-Folien sowie zu grobporigen und rauen Materialien wie z.B. Spanplatten. Temperaturbeständigkeit: von -40 °C bis +90 °C.

SK-Band DSB 230 ist zurzeit das einzige Klebeband in Verwendung, das auf einem Reinacrylat basiert. Durch die höhere Oberflächenspannung eines Reinacrylates gegenüber modifizierten Acrylaten werden Klebungen auf unpolaren Oberflächen (z.B. Pulverbeschichtungen) schwieriger. Außerdem dauert es etwas länger bis die Endfestigkeit erreicht wird. Die Klebstoffschichtdicke von 240 µm bei einem offenen Gittergelege erlaubt relativ raue Oberflächen der Fügepartner. Der Vorteil dieses Klebebandes liegt in dem geringen Schrumpf bei kurzfristig sehr hohen Temperaturen (bis etwa 180 °C, interessant bei einer Pulverbeschichtung über die Klebung hinweg).

6.2.1.5 SK-Band DSB 240

SK-Band DSB 240 ist ein doppelseitiges Klebeband auf Acrylatbasis (modifiziertes Acrylat) mit einem PES/PVA-Gittergelege als Träger. Es zeichnet sich durch eine hohe Klebkraft und eine her-ausragende Feuchtigkeits- und Klimabeständigkeit im verklebten Zustand aus. Gemessen an ande-ren modifizierten Acrylatklebstoffen besitzt dieses Produkt sowohl bei Raumtemperatur als auch bei niedrigen Temperaturen einen sehr hohen Tack. Der Klebefilm zeigt zudem eine ausgezeichnete Adhäsion zu unpolaren Oberflächen wie z.B. PE- und PP-Folien sowie zu grobporigen und rauen Materialien (z.B. Spanplatten und OSB-Platten). Temperaturbeständigkeit: von -40 °C bis +70 °C.

Die Basis (modifiziertes Acrylat) bei SK-Band DSB 240 entspricht der von SK-Band DSB 80. Der einzige Unterschied ist die deutlich größere Klebstoffschichtdicke (240 µm) bei SK-Band DSB 240, so dass rauere Werkstoffe sicher und dauerhaft gefügt werden können. Die etwas geringere obere Grenze bei der Temperaturbeständigkeit spiegelt die erhöhte Kriechneigung bei größerem Kleb-stoffauftrag wieder.

Tabelle 2: Tabellarische Zusammenfassung einiger Eckdaten der SK-Bänder.

SK-Band Basis Dicke Träger Liner

4965 mod. Acrylat 205 µm PET-Folie rote MOPP-Folie,

braunes Trennpapier

4970 mod. Acrylat 240 µm PVC-Folie braunes Trennpapier

DSB 80 mod. Acrylat 150 µm PES/PVA-Gittergelege Polyolefin-Folie, Releasepapier

DSB 230 Reinacrylat 240 µm PES/PVA-Gittergelege Polyolefin-Folie, Releasepapier

DSB 240 mod. Acrylat 240 µm PES/PVA-Gittergelege Polyolefin-Folie, Releasepapier

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Tabelle 3: Gegenüberstellung der Eigenschaften von Haftklebstoffen.

+ = gut 0 = durchschnittlich – = schwach

Reinacrylat mod. Acrylat Natur-kautschuk

Synthese-kautschuk

Haftung auf

polaren Substraten

unpolaren Substraten

+

0

+

0

0

0

+

+

Klebkraft 0 + + +

Wärmescherfestigkeit 0 0 0 –

Temperaturbeständigkeit + + 0 –

Lösemittelbeständigkeit + + – –

Alterungsbeständigkeit + + – –

Innenanwendung + + + +

Außenanwendung + + – –

6.2.2 Energieverzehrenden Baustoffe/Brandschutzplatten

Energieverzehrende Baustoffe verbrauchen im Brandfall durch eine endotherme Reaktion Energie, wobei oft zuvor gebundenes Wasser freigesetzt wird. Die hohe Wärmekapazität des Wassers führt zu dem gewünschten Effekt einer Abkühlung der benachbarten Materialien.

6.2.2.1 ROKU® PUR Kleber 1-K-1013

ROKU® PUR Kleber 1-K-1013 zeichnet sich durch ein besonders breites Haftungsspektrum auf unterschiedlichen Werkstoffen aus und wird als zähelastischer Flächenklebstoff bei vielen Industrie-anwendungen besonders zur Sandwichherstellung verarbeitet und dient als Konstruktionsklebstoff in der Holzverarbeitung und anderen Industriebereichen. Er eignet sich zur Verklebung von ver-schiedenen Materialien, z.B. PVC-hart, GFK (geschliffen), Alu, HPL etc. auf diverse Dämmstoffe wie PUR-, PS-Schaum und Mineralwolle und besitzt eine gute Wärmestandfestigkeit und Witterungsbe-ständigkeit. Im ausgehärteten Zustand ist ROKU® PUR Kleber 1-K-1013 überlackierbar.

ROKU® PUR Kleber 1-K-1013 wird im passiven technischen Brandschutz zum Kleben von Brand-schutzplatten und Sandwichelementen sowie zur Befestigung von Dämmstoffen z.B. in Türen ver-wendet.

6.2.2.2 ROKU® Kleber T-NV, T-MV und T-HV

ROKU® Kleber T-NV, T-MV und T-HV (Baustoffklassifizierung A1 (nicht brennbar) nach DIN 4102, Teil 2) sind auf Wasserglas basierende niedrigviskose (dünnflüssig) bzw. hochviskose (dickflüssig) Kleber zum Verbinden saugfähiger Dämmstoffe z.B. Mineral-, Steinwolle oder Gipsplatten unterei-nander, auf saugfähigen Untergründen oder auf verzinkten Stahl- und Edelstahlblechen beispiels-weise in Brandschutztüren. Als Besonderheit ist die extrem hohe Wärmestandfestigkeit (über 800 °C) zu nennen.

ROKU® Kleber T-NV, T-MV und T-HV wird in vergleichbarer Art und Weise wie ROKU® PUR Kleber 1-K-1013 in Brandschutzsektor eingesetzt, bietet jedoch den Vorteil, dass das vorhandene Rest-wasser (4 – 6%) im abgebundenen Zustand zusätzlich einen energieverzehrenden Effekt hat, womit höhere Feuerwiderstandszeiten im Brandfall erreicht werden.

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6.2.3 Dichtstoffe

Dichtstoffe gehören im weitesten Sinne zu den Klebstoffen. Im passiven technischen Brandschutz spielen Dichtstoffe ebenfalls eine Rolle. Daher sollen sie an dieser Stelle der Vollständigkeit halber erwähnt werden.

6.2.3.1 Kerafix® Brandschutzsilikon

Kerafix® Brandschutzsilikon ist ein schwer entflammbarer (Baustoffklassifizierung B1 nach DIN 4102, Teil 1), neutral vernetzender Einkomponenten-Dichtstoff für den Innen- und Außenbereich. Das Material ist lösungsmittel- und halogenfrei, d.h. es bilden sich keine toxischen oder korrosiven Gase im Brandfall. Besonderheiten: Kerafix® Brandschutzsilikon ist witterungsbeständig und elas-tisch. Zudem hat es eine ausgezeichnete Haftung auf z.B. Glas.

Temperaturbeständigkeit: von -40 °C bis +180 °C

Kerafix® Brandschutzsilikon kann beispielsweise zum Abdichten von Fugen zwischen raumab-schließenden Wänden, Anschlüssen zwischen Wand und Decke, bzw. Boden, Fensteranschlussfu-gen, Brandschutzverglasungen, Rohrdurchbrüchen, Kabeldurchführungen, Ventilationskanälen usw. eingesetzt werden.

6.2.3.2 Kerafix® Firestop Putty

Kerafix® Firestop Putty (Baustoffklassifizierung B2 (normal entflammbar) nach DIN 4102, Teil 1) ist ein im Brandfall aufschäumender Dichtstoff auf einer wässerigen Dispersionsbasis. Kerafix® Firestop Putty expandiert bei Brandbeanspruchung bereits ab 140 °C und bildet dabei einen festen, hitzeisolierenden Kohlenstoffschaum, wodurch die Weiterverbreitung von Feuer und Rauch verhin-dert wird. Das Material wird in der anwendungsfreundlichen Kartuschenform geliefert und ist lö-sungsmittelfrei. Besonderheit: Kerafix® Firestop Putty enthält keine halogenierten Verbindungen, die bei Brand korrosive oder toxische Gase verursachen können.

Kerafix® Firestop Putty kann zum Abdichten/Verschließen von Rohrdurchbrüchen und Kabeldurch-führungen, von Dehnungsfugen, Brandschutztüren, Brandschutzfenster, Verglasungen, von An-schlüssen zwischen Wand und Decken bzw. Boden, von Fugen im Fertigteilbau und Leichtbauwän-den, von Öffnungen, Rissen, Spalten, Hohlräumen und Fugen bei Reparaturarbeiten verwendet werden

Seite 34

Klebefibel Eigenschaften wichtiger Werkstoffe

Eigenschaften wichtiger Werkstoffe

„Grundsätzlich gilt, dass jeder Klebstoff nur so gut ist, wie er und die zu klebenden Fügeteile verar-beitet werden. Misserfolge sind in den meisten Fällen nicht dem Klebstoff, sondern den nicht sach-gemäßen Bedingungen seiner Verarbeitung anzulasten.“ (1)

7.1 Metalle

Zum Verständnis soll zunächst der typische Schichtaufbau von metallischen Werkstoffen aufgezeigt werden.

Abbildung 15: Oberflächenschichten von Metallen.

Bei der Produktion kann die Oberfläche des Grundwerkstoffs im Bezug auf mechanische und metal-lurgische Eigenschaften (Kaltverformung) bewusst verändert werden. Auf dieser Lage wird die Reaktionsschicht ausgebildet als Folge von chemischen Reaktionen (z.B. Rosten beim Eisen) der meisten Metalle mit Reaktanten aus der Umgebung (Sauerstoff, Wasser u.a.m.). Die Haftung dieser natürlichen Schicht ist häufig gering, so dass sie keine Basis für den Klebstoffauftrag darstellt und mechanisch durch Bürsten, Schleifen, Strahlen oder chemisch durch Beizen entfernt werden muss. Anschließend kann auf die saubere Oberfläche über chemische Reaktionen unter definierten Be-dingungen gezielt eine Reaktionsschicht mit guten Haftungseigenschaften aufgebracht werden (z.B. Primer). In der Adsorptionsschicht wird eine dünne Schicht werkstofffremder Substanzen (z.B. Feuchtigkeit, Gase) direkt an der Oberfläche gebunden. Die Verunreinigungsschicht beinhaltet u.a. Stäube. Die beiden letztgenannten Schichten lassen sich durch Abwischen mit sauberen Tüchern unter Verwendung geeigneter Reinigungsmittel verhältnismäßig leicht entfernen, bilden sich jedoch relativ schnell wieder neu aus, weshalb die Zeitspanne zwischen Oberflächenvorbehandlung und Klebstoffauftrag möglichst gering sein sollte.

Primer (Haftvermittler) sind meist bifunktionelle, niedermolekulare Substanzen in wässrigen oder organischen Lösungsmitteln, die in dünner Schicht direkt nach der Fertigung des Werkstoffs oder direkt nach durchgeführter Oberflächenvorbehandlung auf die frische Oberfläche der Werkstoffe aufgetragen werden. Nach dem Trocknen bilden Primerschichten sehr gute Voraussetzungen für feste und beständige Klebungen und können nebenbei die Metalle vor Korrosion schützen. Die Funktionalitäten der Primer sind so ausgerichtet, dass eine Gruppe mit der Oberfläche und die an-dere mit dem Klebstoff reagiert. Dabei werden kovalente Bindungen aufgebaut und der Klebstoff an der Werkstoffoberfläche fixiert. Die Primerwahl sollte daher sowohl auf den zu verwendenden Kleb-stoff als auch auf den Werkstoff abgestimmt sein.

Metalle zeichnen sich im Allgemeinen durch eine hohe Festigkeit, gute Wärmeleitfähigkeit, schlech-te Löslichkeit, Undurchlässigkeit gegenüber Gasen und Flüssigkeiten und einen hohen Schmelz-punkt aus. Für eine Klebschicht bedeutet eine hohe Festigkeit der Fügepartner, dass sie ebenfalls nur einer geringen Verformungsbeanspruchung standhalten muss. Die Wärmeleitfähigkeit der Fü-gepartner ist vor allem beim Auftrag von Schmelzklebstoffen zu beachten, die zu schnell abkühlen könnten. Durch die geringe Löslichkeit der Fügepartner finden weder Lösungs- noch Diffusionsvor-gänge statt. Die Undurchlässigkeit gegenüber Gasen und Flüssigkeiten wird bei der Verwendung von Lösungsmittel- und Dispersionsklebstoffen wichtig. Die vorgeschriebenen Trockenzeiten vor dem Fixieren sind unbedingt einzuhalten, um einen Einschluss von Lösungsmittelresten zu vermei-den. Die hohe Temperaturbeständigkeit der Fügeteile erlaubt eine hohe Temperatur während des Fügeprozesses, z.B. beim Einsatz von Reaktionsklebstoffen.

Wärmeleitfähigkeitswerte (λ) [W/cmK] (Watt pro Zentimeter × Kelvin) ausgewählter Werkstoffe:

− Edelstähle 0.2 – 0.6 − Eisen 0.8 − Messing 1.2 − Aluminium 2.3 − Kupfer 3.8 − Silber 4.3 − Gläser 0.01 − Kunststoffe 0.002 – 0.004

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Eine fachgerechte Oberflächenvorbehandlung ist für metallische Werkstoffe von großer Bedeutung. Mindestens sollten folgende Schritte enthalten sein 1. Entfetten, 2. Schleifen/Bürsten/Strahlen und 3. Entfetten.

7.2 Kunststoffe

Saubere Metalloberflächen besitzen fast durchgängig die chemischeKlebungen erforderlich sind. Im Vergleich nach ihrer Oberflächenspannung sehr unterschiedlich ausgeprägt. Teflon als Beispiel gehört zur Gruppe der Werkstoffe, die am schwersten zu kleben ist. Polyethylen und Polypropylen sind weitere Beispiele. Außerdem ist die Festigkeit von Kunststofffügeteilen inMetallen und eher vergleichbar mit den Festigkeitswliegt in ihrem Verhalten gegenüber organischen sind löslich oder mindestens oberflächlich quellbar, was für Klebungen ges Kriterium ist und ausgenutzt wird. Duromere dagegen sind generell unlöslich, daher ist eine genaue Kenntnis über den zu klebenden Kunststoff für eine erfolgreiche Klebung ausschl

Abbildung 16: Unterscheidungen beim Kleben von Kunststoffen

Auch bei Kunststoffen bilden sich Adsorptionsschichten und Verunreinigungsschichten aus, die vor den Klebungen sorgfältig zu entfernen sind. gängen im Bereich der Kunststoffoberfläche, dann keine weitere Oberflächenvorbehandlung nowendig. Demgegenüber bedürfen unlösliche Kunststoffe Oberflächen, um die Benetzbarkeit und Ausbildung von adhäsiven Bindungen zu gewährleisten.mechanischen Verfahren sind vergleichbar zu denen, die bei Metallen (Schleifen, Bürsten, Strahlen) eingesetzt werden. Zu Berücksichtigen ist jedoch die geringere Festidie Verfahren sehr kontrolliert angewendet werden sollten (z.B. Einschluss des Strahlmittels in die Oberfläche). Bei Polyolefinen hat sich das sogenannte SACOeines chemisch modifizierten Strahlmittels eine für Klebungen geeignete Oberfläche erhalten wird.

Thermoplaste

unlöslich in organischen

- mechanische und/oder physikalische Oberflächenbehandlung- Kleben mit Reaktionsklebstoffen

löslich in organischen Lösungsmittel

- Kleben mit Klebstofflösungen(Diffusionskleben)


achgerechte Oberflächenvorbehandlung ist für metallische Werkstoffe von großer Bedeutung. folgende Schritte enthalten sein 1. Entfetten, 2. Schleifen/Bürsten/Strahlen und

Saubere Metalloberflächen besitzen fast durchgängig die chemischen Voraussetzungen, die für Im Vergleich dazu ist bei Kunststoffen das Benetzungsverhalten

sehr unterschiedlich ausgeprägt. Teflon als Beispiel gehört zur Gruppe der Werkstoffe, die am schwersten zu kleben ist. Polyethylen und Polypropylen sind weitere Beispiele. Außerdem ist die Festigkeit von Kunststofffügeteilen in der Regel deutlich geringer als bei

Festigkeitswerten der Klebstoffe. Ein weiterer Unterschied organischen Lösungsmitteln. Einige Kunststoffe (Thermoplaste)

tens oberflächlich quellbar, was für Klebungen von Kunststoffen ein wichtDuromere dagegen sind generell unlöslich, daher ist eine

genaue Kenntnis über den zu klebenden Kunststoff für eine erfolgreiche Klebung ausschlaggebend.

Unterscheidungen beim Kleben von Kunststoffen.

Auch bei Kunststoffen bilden sich Adsorptionsschichten und Verunreinigungsschichten aus, die vor zu entfernen sind. Bei Diffusionsklebungen ist, wegen den Lösungs

gen im Bereich der Kunststoffoberfläche, dann keine weitere Oberflächenvorbehandlung nonlösliche Kunststoffe einer besonderen Vorbehandlung

, um die Benetzbarkeit und Ausbildung von adhäsiven Bindungen zu gewährleisten.sind vergleichbar zu denen, die bei Metallen (Schleifen, Bürsten, Strahlen)

den. Zu Berücksichtigen ist jedoch die geringere Festigkeit der Kunststoffe, so dass die Verfahren sehr kontrolliert angewendet werden sollten (z.B. Einschluss des Strahlmittels in die Oberfläche). Bei Polyolefinen hat sich das sogenannte SACO-Verfahren bewährt, bei dem mit Hilfe

Strahlmittels eine für Klebungen geeignete Oberfläche erhalten wird.

Kleben von Kunststoffen

Duroplaste

unlöslich in organischen Lösungsmittel

- mechanische und/oder physikalische Oberflächenbehandlung- Kleben mit Reaktionsklebstoffen

unlöslich in organischen Lösungsmittel

mechanische und/oder physikalische Oberflächenbehandlung

Kleben mit Reaktionsklebstoffen

Eigenschaften wichtiger Werkstoffe

achgerechte Oberflächenvorbehandlung ist für metallische Werkstoffe von großer Bedeutung. folgende Schritte enthalten sein 1. Entfetten, 2. Schleifen/Bürsten/Strahlen und

Voraussetzungen, die für ist bei Kunststoffen das Benetzungsverhalten je

sehr unterschiedlich ausgeprägt. Teflon als Beispiel gehört zur Gruppe der Werkstoffe, die am schwersten zu kleben ist. Polyethylen und Polypropylen sind weitere

der Regel deutlich geringer als bei Ein weiterer Unterschied

Lösungsmitteln. Einige Kunststoffe (Thermoplaste) von Kunststoffen ein wichti-

Duromere dagegen sind generell unlöslich, daher ist eine aggebend.

Auch bei Kunststoffen bilden sich Adsorptionsschichten und Verunreinigungsschichten aus, die vor en ist, wegen den Lösungsvor-

gen im Bereich der Kunststoffoberfläche, dann keine weitere Oberflächenvorbehandlung not- der

, um die Benetzbarkeit und Ausbildung von adhäsiven Bindungen zu gewährleisten. Die sind vergleichbar zu denen, die bei Metallen (Schleifen, Bürsten, Strahlen)

gkeit der Kunststoffe, so dass die Verfahren sehr kontrolliert angewendet werden sollten (z.B. Einschluss des Strahlmittels in die

Verfahren bewährt, bei dem mit Hilfe Strahlmittels eine für Klebungen geeignete Oberfläche erhalten wird.

Beispiele für Kunststoffe mit Abkürzungen (Abk.):

Abk. Kunststoff

Thermoplaste

EVA Ethylenvinylacetat

PC Polycarbonat

PE Polyethylen

LDPE PE geringer Dichte

HDPE PE hoher Dichte

PET Polyethylen-

terephthalat

PMMA Polymethyl-

methacrylat

PP Polypropylen

PS Polystyrol

PTFE Polytetra-

flourethylen

PVC Polyvinylchlorid

Duroplaste

EP Epoxidharze

MF Melaminharze

PF Phenolharze

PUR * Polyurethane

Elastomere

BR Polybutadien

CR Polychloropren

EPM/EPDM Ethylen-Propylen-

Kautschuk

SI Silikonkautschuk

* je nach Vernetzungsgrad auch

Thermoplast oder Elastomer.

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Die physikalischen Verfahren nutzen elektrische oder thermische Energie zur Anregung einer Hilfs-substanz, die an der Kunststoffoberfläche abreagiert. Dabei werden die Oberflächen in erster Linie durch Reaktionen von Sauerstoff mit den oberflächennahen Polymermolekülen chemisch verändert, was zu einer besseren Benetzung und gleichzeitig zum Aufbau von Haftungskräften führt. Genannt seien folgende Methoden:

Beflammen (Kreidl-Verfahren)

− Behandlung der Oberfläche mit Brenngas-Sauerstoff-Flamme (Sauerstoff im Überschuss) mit chemischen und physikalischen Veränderung der Oberfläche inklusive Oxidation; geringer Auf-wand.

Corona-Verfahren − Hochspannungsentladung unter Luftatmosphäre bei Normaldruck zwischen zwei Elektroden bei ca. 10 – 20 kV und 10 – 30 kHz, da-durch Bildung von Sauerstoffatomen und Ozon, die mit dem Poly-mer an der Oberfläche reagieren.

Niederdruckplasma − In einer Plasmakammer werden unter vermindertem Druck reakti-ve Gase (Sauerstoff, Wasserstoff, Fluor) durch Mikrowellen ange-regt und in einen energiereichen Zustand überführt, die dann mit den Oberflächen der Fügeteile reagieren können.

Atmosphärendruck-Plasma

− Sonderfall eines Plasmas, da bei Normaldruck; in der Plasmadüse wird durch Hochspannungsentladung (5 – 15 kV, 10 – 100 kHz) ein gepulster Lichtbogen erzeugt; das Prozessgas (ölfreie Druck-luft) wird angeregt und in Plasmazustand überführt, dieses Plasma gelangt durch einen Düsenkopf auf die Oberfläche des zu behan-delnden Materials; lässt sich in Linie einsetzen.

Einer besonderen Erwähnung bedürfen Kunststoffe, die Weichmacher enthalten (z.B. Weich-PVC). Unter Weichmachern sind Substanzen zu verstehen, die Kunststoffen, Farben usw. zugesetzt wer-den, um den thermoplastischen Bereich des Ausgangsmaterials hin zu tieferen Temperaturen zu variieren. Beispiele für Weichmacher sind schwerflüchtige Ester, fette Öle oder Weichharze. Diese Verbindungen mit relativ niedrigem Molekulargewicht werden physikalisch in den Kunststoff einge-bettet und sind nicht mit den Makromolekülen über kovalente Bindungen verknüpft. Sie sorgen für Unruhe zwischen den einzelnen Polymersträngen, vergleichbar mit Fleischklößchen zwischen Spa-ghetti, und bewirken damit eine leichtere Verformbarkeit des Grundmaterials. Wie bei allen nieder-molekularen Zusätzen kann es mit der Zeit und besonders bei höheren Temperaturen, wegen der Beweglichkeit bzw. dem Entmischungsbestreben der Zusatzstoffe, zu einer Wanderung an die Oberfläche (Ausschwitzen, Ausblühen) kommen. (7) Für Klebungen bedeutet dies, dass die Weich-macher langsam aus dem Kunststoff heraus in die Klebschicht einwandern und die Klebung allmäh-lich wegen „Weichwerdens“ versagt. In solchen Fällen können bei Raumtemperatur vernetzende Reaktionsklebstoffe einen Vorteil bieten.

Beim Kleben von Kunststoffen mit Metallen ist die Undurchlässigkeit der Metalle gegenüber flüchti-gen Bestandteilen zu berücksichtigen. Diffusionsklebungen sind demzufolge in dieser Kombination nicht anwendbar und Kunststoffe nach einer Oberflächenbehandlung mit z.B. Reaktionsklebstoffen zu verkleben.

7.3 Lacke und Beschichtungen

Lacke (Nasslacke, Pulverlacke) bestehen aus Bindemitteln, Additiven, Pigmenten/Farbstoffen, Füll-stoffen und ggf. Lösungsmitteln. Die Basis stellen die Bindemittel (Filmbildner) dar, die die übrigen Bestandteile in sich einschließen und die Oberflächenbeschaffenheit der Beschichtung maßgeblich bestimmen. Als Bindemittel werden Makromoleküle oder Makromoleküle bildende organische Aus-gangsverbindungen (z.B. Alkydharze, Chlorkautschuk, Polyesteracrylate, 2-K-Systeme aus Polyes-ter/Polyisocyanat-Kombinationen u.v.m.) eingesetzt. Diese Systeme können zur Gruppe der Durop-laste oder Thermoplaste gehören und sind klebtechnisch wie diese zu behandeln, womit bei Kle-

Bei der Werkstoffkombination Metall und Kunststoff ist das unterschiedliche Ausdehnen der Werkstoffe bei Wärme zu beachten. Das Verhältnis der Ausdehnungskoeffizienten beträgt etwa 1:5 (Metall zu Kunststoff). Für lange Kleb-nähte oder große Klebflächen ist infolgedessen eine elasti-sche Klebung empfehlens-wert. Gläser dehnen sich nur etwa halb so stark aus wie Metalle (z.B. Aluminium, Stähle, Kupfer) und typische Kleb-schichten (Acrylate, Epoxid-harze usw.) übertreffen Gläser bei der Wärmeaus-dehnung sogar um das zehnfache.

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bungen auf Lacken und Beschichtungen eine genaue Kenntnis des verwendeten Systems wie bei den Kunststoffen selbst wesentlich ist.

Additiven und hier besonders den oberflächenaktiven Additiven muss zusätzlich Aufmerksamkeit geschenkt werden, da diese nicht wie die übrigen Bestandteile vom Bindemittel vollständig einge-schlossen werden. Allgemein erfüllen Additive in Lacken spezielle chemische oder technische Auf-gaben. Beispiele sind Dispergierhilfsmittel, Verlaufsmittel, Entschäumer, Oberflächenadditive u.v.m.. Diese Hilfsmittel sind in der Regel grenzflächenaktiv, wobei die Oberflächenspannung des Gesamt-systems herabgesetzt wird. Die Eigenheit der oberflächenaktiven Additive, über die Beschichtungs-eigenschaften wie Glanz, Härte, Verlauf, Gleitwiderstand u.a.m. gesteuert werden, ist, dass sie sich zusätzlich an der Oberfläche der Beschichtung anreichern und damit besonders oberflächenspan-nungserniedrigend wirken. Beispiele für diese oberflächenaktiven Additive sind Tenside, fluorierte Verbindungen, Silikonöle oder modifizierte Polysiloxane. (8) Auf diese Weise beladene Oberflächen stellen jedoch kaum eine Grundlage für nachfolgende Beschichtungen inklusive Klebschichten dar und bedürfen einer intensiven Vorbehandlung bis hin zur Entfernung.

7.4 Gläser

Gläser weisen auf Grund ihrer chemischen Struktur ein ausgeprägtes Adsorptionsverhalten gegen-über Feuchtigkeit auf, die den Aufbau von Haftungskräften hemmen kann. Mechanische oder che-mische Oberflächenvorbehandlungen stehen wegen des erheblichen Aufwands (z.B. Ätzen mit Flusssäure) nur beschränkt zur Verfügung. Daher ist eine sorgfältige Oberflächenreinigung mit organischen Lösungsmitteln (Aceton, Ethanol, Isopropanol usw.) meist die einzige Alternative. Da-bei ist zu beachten, dass die Adsorptionsschicht ziemlich schnell neu ausgebildet wird und dass die organischen Lösungsmittel beim Verdunsten der Umgebung Wärme entziehen, was dann zu einer verstärkten Adsorption von Feuchtigkeit im Bereich der Klebfläche führen kann (Kondensation). Empfehlenswert ist deshalb ein Erwärmen der Klebfläche auf 40 – 45 °C (z.B. mit Föhn) nach der Reinigung und kurz vor dem Klebstoffauftrag.

Bei Werkstoffkombinationen (Glas-Metall, Glas-Kunststoff) sind vor allem die unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten bei Temperaturschwankungen zu berücksichtigen. Um Spannungen in der Klebfuge zu vermeiden, sollte die Klebschicht ausreichend elastisch sein.

7.5 Hölzer

Bei Naturprodukten stellt die Schaffung von möglichst einheitlichen Ausgangsvoraussetzungen zur Weiterverarbeitung die eigentliche Herausforderung dar. Aus Sicht des „Klebers“ zählen bei Hölzern der Feuchtigkeitsgehalt sowie die mehr oder weniger poröse Oberfläche zu den Faktoren, die un-bedingt kontrolliert sein sollten. Daran orientiert sich die Wahl des aufzutragenden Klebstoffs mit Auswirkungen auf die Auftragsmenge und das Abbindeverhalten.

Bei Hölzern haben Weißleime (chemische Basis: Polyvinylacetat (PVA)) eine besondere Bedeu-tung, wegen der sehr hohen Festigkeit der Klebungen (Verleimungen), und Kontaktklebstoffe eig-nen sich in Kombination mit Kunststoffbeschichtungen, Leder, Textilien oder Funiere.

7.6 Kautschuk- und Gummiprodukte

Kennzeichnend für diese Produktgruppe ist ihre Elastizität (Dehnbarkeit), deshalb sollten sich ver-bindende Klebschichten mitverformen können. Besonders geeignet sind Lösungsmittelklebstoffe mit Gummi- bzw. Kautschukanteilen, die nach dem Prinzip der Diffusionsklebung funktionieren, und Kontaktklebstoffe. Für Stumpfstoßklebungen bieten sich Reaktionsklebstoffe (Polyurethane und Cyanacrylate) an. Die weitverbreiteten EPDM-Gummis mit ihren vielfältigen Zusammensetzungen lassen sich nur sehr eingeschränkt kleben, was ausführliche Vorversuche erfordert. Eine mechani-sche Oberflächenvorbehandlung durch Aufrauen oder sogar Abschälen sollte, wegen einer Diffusi-

Als Gummi werden vulkani-sierte (vernetzte) natürliche oder synthetische Kautschu-ke bezeichnet. Unterschieden wird zwischen Weich- und Hartgummi je nach Vernet-zungsgrad. Die Basis bilden die Kautschuke, die unvernetzte, aber vernetzbare Polymere mit gummielastischen Eigen-schaften sind.

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on niedermolekularer Bestandteile im Gummi an die Oberfläche oder bedingt durch die für die Ferti-gung/Verarbeitung notwendigen Beschichtungen (z.B. Talkum), unbedingt erfolgen.

7.7 Poröse Materialien

Wie die Kategorie „poröse Materialien“ bereits andeutet, ist die Oberflächenbeschaffenheit das ausschlaggebende Kriterium für diese Werkstoffgruppe. Dazu gehören z.B.:

− Papier, Pappe, Karton

− Holz, Sperrholz, Spanplatten, Kork

− Textilien, Leder, Filz

− Porzellan, gebrannter Ton, Keramik, Marmor, Beton

− Kunststoffschäume

Bei der Auswahl eines geeigneten Klebstoffs sind daher besonders die Oberflächenstruktur (Poren-größe und Rauheit) und das Verformungsverhalten der Werkstoffe zu beachten, woran sich die Viskosität und die Flexibilität der Klebschicht ausrichten müssen, um eine formschlüssige Adhäsion zu erreichen.

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Klebefibel Prüfmethoden

Prüfmethoden

Zunächst soll der Begriff Festigkeit eingeführt und erläutert werden. Wie selbstverständlich werden unterschiedlichen Werkstoffen eine differenzierbare Festigkeit zugeordnet, z.B. gilt Stahl als fest, stabil und belastbar, während Knetmasse eher als weich, duktil und formbar angesehen wird. Die Festigkeit beschreibt den mechanischen Widerstand eines Werkstoffs gegen eine von außen ein-wirkende Kraft, die zu einer plastischen Verformung oder gar Trennung/Zerreißen führt. Sie ist vom atomaren bzw. molekularen Aufbau des Werkstoffs abhängig und wird hauptsächlich durch die Kohäsion im Werkstoff bestimmt. Die Festigkeit ist eine stoffspezifische Eigenschaft und wird ver-einbarungsgemäß auf die Fläche (Querschnitt) bezogen, auf die die Kraft einwirkt.

&'�()*!')( = *+öß(.ö*/)�ℎ'1'/2�(34*&/ä�ℎ' 6 7

..�8

Mit dem Bezug auf eine Fläche werden die ermittelten Festigkeitswerte unabhängig von den eigent-lichen Abmessungen eines Prüfkörpers und damit vergleichbar.

In der Technik werden je nach Beanspruchung der betrachteten Probe diverse Festigkeitstypen unterschieden, z.B. Zug-, Scher-, Biege-, Knick-, Druck-, Torsionsfestigkeit u.a.m., wobei sich der Festigkeitswert auf ein bestimmtes Ereignis (Dehnung, Bruch, Riss) bezieht. Die Einheit der Festig-keit entspricht einer Kraft pro Fläche, was wiederum einer Druckangabe gleichkommt. Daher wer-den Festigkeitswerte auch mit den Einheiten des Drucks angegeben.

7..� = 10; 7

.� =!*

. ∙ �� = 10;=2 = 1>=2

(M = Mega = 106)

Die in der Literatur häufig angegeben Festigkeitswerte in MPa (Megapascal) lassen sich direkt in die Einheit N/mm2 umrechnen.

Prüfungen an Klebungen dienen zur Ermittlung ihrer Klebfestigkeit. Um vergleichbare und reprodu-zierbare Ergebnisse unterschiedlicher Prüfstellen (z.B. Hersteller und Anwender) zu erhalten, sind die Prüfbedingungen in Prüfnormen genau vorgeschrieben. Die entsprechenden Normen werden vom Deutschen Institut für Normung (DIN) und dem Europäisches Komitee für Normung (CEN) in Zusammenarbeit mit interessierten Fachgruppen veröffentlicht. Im Bereich der Klebtechnik enthal-ten diese Normen u.a. Angaben zu den einzusetzenden Werkstoffen, den Abmessungen der Prüf-körper, die zu verwendende Prüfmethode (Prüfapparatur, Geschwindigkeit) und u.U. Details zur Oberflächenvorbehandlung der Prüfkörper und weitere wichtige Prüfkriterien.

Genauso wie die Technik sich kontinuierlich weiterentwickelt, werden die Normenwerke diesen Veränderungen angepasst. Informationsquellen zu den jeweils aktuellsten Ausgaben bietet das Internet unter http://www.beuth.de, http://www.cen.eu oder http://www.din.de.

Zu unterscheiden sind zerstörende und zerstörungsfreie Prüfverfahren. Zur letzten Gruppe gehört z.B. das Ultraschalverfahren, das u.a. im Flugzeugbau eingesetzt wird und auf der Messung von Schallwellen, deren Ausbreitung im Prüfkörper durch Fehlstellen gestört wird, beruht. Die überwie-gende Mehrzahl der Prüfmethoden ist jedoch zerstörend. Mittels spezieller, genormter Prüfkörper wird die Festigkeit von Klebungen bestimmt.

8.1 Prüfung der Klebfestigkeit

Nach DIN EN 1465 „Klebstoffe – Bestimmung der Zugscherfestigkeit von Überlappungsklebungen“ ist folgender Aufbau zur Prüfung der Zugscherfestigkeit an einschnittig überlappenden Probekörper einzuhalten.

Weitere mögliche Einheiten des Drucks wären: 1 Pa = 1 × 10-5 bar

= 9.8692 × 10-6 atm = 7.5006 × 10-3 Torr = 1.4504 × 10-4 psi

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Abbildung 17: Prüfung nach DIN EN 1465.

Die maximale Kraft (Fmax) beim Bruch der Klebung bezogen auf die Klebfläche (A = b × lü) ist nach dieser Norm die Zugscherfestigkeit (?@, Klebfestigkeit, Einheit: MPa = N/mm2).

?@ = &A#B� = &A#B

C ∙ /ü

Die mit dieser Methode ermittelten Werte sind für konstruktive Berechnungen nur eingeschränkt von Nutzen. Durch den exzentrischen Kraftangriff kommt es zu Fügeteildehnungen/-verformungen, die in das Messergebnis eingehen. Erhalten wird eine komplexe Überlagerung von Klebstoff- und Füge-teileigenschaften und nicht ein allein für die Klebschicht charakteristischer Festigkeitswert.

Abbildung 18: Verformungen bei einer Prüfung nach DIN EN 1465.

8.2 Prüfung der Scherfestigkeit

Reine Festigkeitswerte können sich nach der Norm ISO 11003-2 „Klebstoffe – Bestimmung des Scherverhaltens von Strukturklebstoffen – Teil 2: Scherprüfverfahren für dicke Fügeteile“ ergeben.

Abbildung 19: Prüfung nach ISO 11003-2.

Der exzentrische Kraftangriff wird durch die Symmetrie der Fügeteile im Bereich der Krafteinleitung und die Fügeteilverformung durch die größere Dicke (5.0 mm statt 1.6 mm) der Fügeteile sowie einer reduzierten Überlappungslänge eliminiert. Die Prüfergebnisse basieren infolge der homoge-nen Spannungsverteilung auf einem definierten Schubspannungszustand und sind meist unabhän-gig von den Fügeteilen. Klebschichtkennwerte wie Schubfestigkeit, Schubmodul oder das Verfor-mungsverhalten sind verfügbar und können zu exakteren Berechnungen herangezogen werden.

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8.3 Prüfung des Schälwiderstandes

Der Schälwiderstand (ps) wird nach der Norm DIN EN 1464 „Klebstoffe – Bestimmung des Schälwi-derstandes von Klebungen – Rollenschälversuch“ geprüft.

Abbildung 20: Prüfung nach DIN EN 1464.

Bei dieser Prüfung wirkt die Belastung durch die Kraft (F) nicht wie bei den Zugscherversuchen auf eine Fläche ein, sondern entlang der Bruchkante (a-–-b). Die restliche Klebschicht bleibt unbelastet. Damit wird in diesem Verfahren nicht eine Festigkeit als Kraft pro Fläche gemessen, sondern die Kraft auf eine Linie bezogen und Schälwiderstand genannt. Abbildung 21 zeigt schematisch ein Schäldiagramm, das erhalten wird, wenn die benötigte Kraft über die abgeschälte Strecke aufge-zeichnet wird.

Abbildung 21: Schematisches Schäldiagramm.

Zur Ermittlung der mittleren Trennkraft (F̅) wird auf Grund der Schwankungen zu Beginn und am Ende der Abzüge lediglich der Bereich von 30 – 90% der abgeschälten Probenstrecke ausgewertet. Unter Berücksichtigung der Probenbreite (b) ergibt sich der Schälwiderstand (ps, Einheit: N/mm) zu:

EF = &GC

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Dieses Verfahren vermag Unterschiede in Adhäsions- und Kohäsionsverhalten der Klebschichten mit hoher Empfindlichkeit anzuzeigen, daher wird es überwiegend zur vergleichenden Beurteilung von Klebstoffen und Oberflächenvorbehandlungen eingesetzt. Haftklebstoffe (Klebebänder, Klebe-etiketten) werden ebenfalls auf diese Weise geprüft.

8.4 Prüfverfahren für Kurz- und Langzeitbeanspruchungen – Alterungs-

untersuchungen

Nur selten werden Klebverbindungen ausschließlich unter Normalbedingungen verwendet, was Prüfungen unter Einsatzbedingungen notwendig macht. Dabei werden genormte Prüfkörper, in der Regel einschnittig überlappte Klebungen, Temperatureinflüssen und/oder natürlichen oder künstli-chen Klimaten ausgesetzt und nach Vorgabe der jeweiligen Norm getestet.

Die Belastungsarten von Klebungen in typischen Kurzzeittest fasst folgende Aufstellung zusammen:

− Feucht-Warm, mit definierter Feuchtigkeit (relative Luftfeuchtigkeit oder Wasserlagerung) und Temperatur. Dieser Test zeigt Quellvorgänge in der Klebschicht an.

− Temperaturwechsel in feuchter Umgebung zwischen 40 und 80 °C. Durch Ausdehnung und Kontraktion wird die Klebung belastet und Wasser diffundiert in die Klebung.

− Korrosive Medien, z.B. der Salzsprühtest. Diese aggressiven Prüfungen beanspruchen die Klebungen besonders stark und zeigen mögliche Schädigungen in relativ kurzer Zeit.

Wichtige Normen neben einer Vielzahl von firmenspezifischen Testverfahren sind:

DIN EN ISO 9142 „Klebstoffe – Auswahlrichtlinien für Labor-Alterungsbedingungen zur Prüfung von Klebverbindungen“

DIN EN ISO 10365 „Klebstoffe – Bezeichnung der wichtigsten Bruchbilder“

ISO 14615 „Klebstoffe – Haltbarkeit von hochbelastbaren Klebstoffverbindungen – Lagerung in Feuchte und Temperatur unter Belastung“

DIN EN ISO 9227 „Korrosionsprüfungen in künstlichen Atmosphären – Salzsprühnebel-prüfungen“

DIN 5328 „Prüfung von Metallklebstoffen und Metallklebungen – Bedingungen für die Prüfung bei verschiedenen Temperaturen“

DIN 54456 „Prüfung von Konstruktionsklebstoffen und -klebungen – Klimabestän-digkeitsversuch“

Unabhängig von der Prüfmethode ist eine exakte Analyse des Versagens der Klebung notwendig. Hierbei können Bruchart-Zeit-Bilder helfen, mit denen der Versagensmechanismus über die Prüfzeit beobachtet wird (Adhäsionsbruch, Kohäsionsbruch, Korrosion usw.). Die Verringerung der Festig-keit gegenüber einer „frischen“ Probe gilt als Maß für die Schädigung der Klebung. Diese Verände-rungen werden über Abminderungsfaktoren berücksichtigt.

Insgesamt vermögen erst diese komplexen Funktionsprüfungen aus Umwelt-, Klima- und mechani-schen Belastungen, eine Aussage über das Verhalten der Klebung im täglichen Gebrauch zu ge-ben. Allerdings ist eine Übertragung der Ergebnisse aus Kurzzeitversuchen auf ein Langzeitverhal-ten schwierig und kritisch zu betrachten, da unter verschärften Bedingungen geprüft wird und dabei Ursache und Wirkung nicht immer eindeutig sind. Der zu findende Kompromiss für Kurzzeitprüfun-gen aus denen auf ein Langzeitverhalten geschlossen werden soll, ist zwischen einem möglichst geringen Zeitaufwand und möglichst praxisnahen Prüfbedingungen zu suchen.

„Wird ein Ei kurzzeitig (5

Minuten) einer Temperatur

von 100 °C unterworfen, wird

daraus ein Frühstücksei. Wird

ein Ei einer Langzeitbean-

spruchung (28 Tage) bei nur

37 °C ausgesetzt entsteht

daraus ein Küken.“ (1)

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Klebefibel Klebefehler – „Erste Hilfe“

Klebefehler – „Erste Hilfe“

Eine fehlerfreie Klebung beginnt bereits bei der richtigen Konstruktion der Klebflächen sowie der Auswahl eines geeigneten Klebstoffs. Darüber hinaus ist eine bestmögliche Prozessführung wäh-rend des Klebens von bestimmender Bedeutung für das Endergebnis. Fügeteilvorbehandlung, Ap-plikation und Abbindezeit sollten optimal aufeinander abgestimmt sein. Mit einer genauen Definition aller Parameter während des Klebens kann eine konstante Qualität der Klebungen erreicht werden. Für eine fehlerlose Klebung werden höchste Anforderungen an die Qualität der Klebflächen gestellt. Daher ist eine gründliche Vorbereitung der Klebflächen essentiell. Damit hohe Klebkräfte aufgebaut werden können, müssen die Klebflächen trocken, frei von Staub, Öl, Trennmitteln und anderen Verunreinigungen sein. Statistisch können 70 Prozent der Schadensfälle bei Klebungen, wo die Haftung ausbleibt, auf verunreinigte Oberflächen zurückgeführt werden. Da fehlerhafte Klebungen in der Regel erst im Einsatz sichtbar werden, eine Nachbesserung bereits verklebter Verbindungen aber nur schwer oder gar nicht möglich ist und zerstörungsfreie Prüfungen am Endprodukt so gut wie nicht existieren, sind Strategien zur Fehlervermeidung nötig. Neben Eingangsprüfungen der Werkstoffe und Klebstoffe bedingt der komplexe Gesamtprozess die Überwachung aller Fertigungs-schritte (z.B. Reinigung, Applikation, Aushärtung) sowie der entsprechenden Prozessparameter (Temperatur, Druck, Zeit usw.).

Die Qualität einer Klebung hängt letztendlich von der Adhäsion, der Haftung zwischen Klebschicht und Werkstoffoberfläche, und der Kohäsion, der inneren Stabilität im Klebstoff, ab. Die Wirkprinzi-pien der Adhäsion sind mannigfaltig, aber die entscheidenden Prozesse spielen sich im Bereich von wenigen Nanometern (10-9 m) ab. Damit wird die Bedeutung der korrekten Vorbehandlung der Fü-geteiloberflächen beim Kleben, die Maßnahmen zur Reinigung und Aktivierung umfassen können, deutlich. Ziel sollte eine saubere Oberfläche mit guter Benetzung, die funktionelle Gruppen zur Wechselwirkung mit dem Klebstoff aufweist, sein. Normalerweise kann davon ausgegangen wer-den, dass auf Grund der hohen Qualitätsstandards bei den Klebstoffherstellern die Zusammenset-zung der Klebstoffe konstant bleibt. Sollten trotzdem fehlerhafte Klebungen auftreten, sind im We-sentlichen drei Faktoren ursächlich: 1. falsche Klebstoffwahl, 2. unsachgemäße Verarbeitung und 3. Änderungen an den Fügepartnern oder im Fügeprozess selbst, falls zuvor gute Ergebnisse erhalten wurden.

9.1 Bruchbilder

Bei der Fehleranalyse spielt das „Bruchbild“ eine wichtige Rolle. Abbildung 7 (Seite 10) zeigt sche-matisch den Aufbau einer Klebverbindung mit den verschiedenen Schichten, in denen sie brechen kann. Grundsätzlich können vier Versagensbereiche unterschieden werden: 1. zwischen Klebstoff und Werkstoff (Adhäsionsbruch), 2. im Klebstoff, 3. im Werkstoff (jeweils Kohäsionsbruch) und 4. direkt an der Grenzschicht zwischen Werkstoff und Klebstoff (Grenzschichtbruch).

Von einem Adhäsionsbruch ist im strengen Sinne nur dann die Rede, wenn der Bruch exakt ent-lang der Phasengrenzfläche erfolgt. Klebstoff und Werkstoff verbleiben vollständig auf ihrer jeweili-gen Seite. Diese Definition führt dazu, dass Adhäsionsbrüche höchst selten auftreten und auf metal-lischen oder anorganischen Klebflächen praktisch nie beobachtet werden.

Abbildung 22: Adhäsionsbruch.

„Die meisten Fehler beim

Kleben entstehen nachweis-

lich dadurch, dass die Bedin-

gungen zur Herstellung

beanspruchungsgerechter

Klebungen nicht eingehalten

werden, da die technischen,

physikalischen und chemi-

schen Zusammenhänge nicht

bekannt sind und daher auch

nicht befolgt werden können.

Qualitätsmängel der verarbei-

teten Klebstoffe lassen sich

als Ursache für das Versagen

einer Klebung nur selten nachweisen!“ (1)

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Ein Kohäsionsbruch kann entweder im Klebstoff oder im Werkstoff auftreten. Typisch für einen Kohäsionsbruch ist die tiefe des Bruches. Bei einem klebstoffseitigen Kohäsionsbruch haftet eine durchgehende Klebstoffschicht am Werkstoff, beim werkstoffseitigen Kohäsionsbruch bedeckt eine durchgängige Werkstoffschicht den Klebstoff.

Abbildung 23: Kohäsionsbruch (Links: im Klebstoff; Rechts: im Werkstoff).

Der Bruch verläuft jeweils durch den von der Klebung unbeeinflussten Bereich der Schicht und nicht an der Phasengrenze.

An der Phasengrenze zwischen Werkstoff und Klebstoff beeinflussen sich beide Komponenten und zeigen in einer dünnen Schicht andere Eigenschaften als in tieferen Lagen. Die Schichtdicke kann eine Moleküllage bis zu mehreren µm betragen. Bricht dort die Klebung, handelt es sich um einen Grenzschichtbruch, der für die richtige Charakterisierung von einem Kohäsionsbruch zu unter-scheiden ist. Fehlerhafterweise wird diese Bruchart häufig als Adhäsionsbruch bezeichnet.

Abbildung 24: Grenzschichtbruch (klebstoff- oder werkstoffseitig).

Bei einem Mischbruch treten Adhäsions-, Kohäsions- bzw. Grenzschichtbruch örtlich verteilt ne-beneinander auf. Das Bruchbild zeigt auf der Werkstoffoberfläche Bereiche mit und ohne Klebstoff bzw. Materialreste vom Werkstoff auf der Bruchfläche des Klebstoffs. Zur genauen Beschreibung des Mischbruchs gehören daher Angaben, welche Brucharten gemischt auftreten.

Abbildung 25: Mischbruch (Links: im Klebstoff; Rechts: im Werkstoff).

Adhäsionsbrüche deuten auf fehlende Adhäsion hin und damit in den meisten Fällen auf eine unzu-reichende Oberflächenvorbehandlung. Waren die Klebungen zuvor zufriedenstellend, ist dieses Versagen ein Hinweis auf geänderte Oberflächeneigenschaften/Oberflächenvorbehandlung der Fügepartner oder auf Änderungen im Fügeprozess selbst (Anpressdruck, -zeit, Luftfeuchtigkeit, Temperatur). Eine ungünstige Klebstoffwahl kann ebenfalls die Ursache für Adhäsionsbrüche sein.

Mischbrüche werden mit sehr hoher Wahrscheinlichkeit durch unvollständige oder ungleichmäßige Oberflächenvorbehandlungen verursacht.

Kohäsionsbrüche im Klebstoff weisen auf eine zu geringe Klebfläche hin aber auch auf Störungen während des Abbindeprozesses.

Allgemein wird angestrebt, dass bei einer Überlastung ein Kohäsionsbruch im Werkstoff auftritt.

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9.2 Klebgerechte Konstruktion

Zu einer gelungenen Klebung gehört neben der Auswahl eines geeigneten Klebstoffs und einer optimalen Verarbeitung eine klebgerechte Konstruktion der Fügeteile. Die grundlegende Aufgabe einer Klebung besteht in der Übertragung von Kräften und die Spannungen durch diese Belastun-gen unter den gegebenen Umgebungseinflüssen fortwährend auszuhalten. Die maximal erreichba-ren Adhäsionskräfte hängen direkt von der Größe der Klebfläche ab, womit eine möglichst große Klebfläche die Basis für eine dauerhaft erfolgreiche Klebung darstellt.

Abbildung 26: Einfach überlappte und Stumpfstoß-Verbindung.

Daneben ist der Charakter der angreifenden Kräfte für die Klebung von Bedeutung. Scher-, Zug-, Druck- und Torsionskräfte sind bei ausreichend großer Klebfläche weniger problematisch, da die Kräfte flächig verteilt werden.

Abbildung 27: Scher- und Zugbelastungen einer Klebung.

Abbildung 28: Druck- und Torsionsbelastungen einer Klebung.

Alle Klebungen sind gegenüber Spalt- und Schälkräften empfindlich, da diese nur auf einen kleinen Bereich der Klebfläche, auf eine Linie, wirken, so dass auch nur eine geringe Klebstoffmasse ent-gegensteht. Diese Belastungen sind grundsätzlich konstruktiv zu vermeiden.

Abbildung 29: Spalt- und Schälbelastungen einer Klebung.

Bei Stumpfstoßklebungen ist die Klebschicht in der Regel das schwächste Glied in der „Festigkeits-Kette“ und wird unter Belastung als erstes brechen. Beim Kleben von Kunststoffen ist dies nicht unbedingt der Fall, da Kleb-schichten und Kunststoffe vergleichbare Festigkeitswer-te aufweisen. Daher sind Stumpfstoßklebungen bei Kunststoffen möglich und sogar üblich.

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Möglichkeiten zur Vermeidung von Spalt- und Schälbelastungen zeigt Abbildung 30.

Abbildung 30: Mögliche Maßnahmen gegen Spalt- und Schälbelastungen: zusätzliche Nieten/ Schrauben; Vergrößerung der Klebfläche; Umfalzen; Erhöhung der Steifigkeit.

Dynamische Wechselbelastungen (Vibrationen) können Klebverbindungen ebenfalls beeinträchti-gen. Besonders bei Außenanwendungen müssen Klebungen weiteren Faktoren wie Wärme, Kälte, Feuchtigkeit, UV-Strahlung und anderen Umwelteinflüssen standhalten. Daneben wird Beständig-keit gegen chemische Einflüsse (Lösungsmittel, Säuren, Basen, Chlor usw.) gefordert.

9.3 Mögliche Fehlerquellen und Korrekturvorschläge

Die folgende Zusammenstellung soll dabei helfen, mögliche Fehler beim Kleben zu erkennen und gibt Vorschläge zur Korrektur, um Fehlerwiederholungen zu vermeiden.

Beobachtung 1: Unregelmäßige bis schlechte Benetzung der Oberfläche.

Mögliche Fehlerquelle Korrekturvorschlag

Oberflächenverunreinigung durch

Stäube, Öle, Fette, Oxide, Trennmittel.

− Reinigung der Oberflächen durchführen bzw. wiederholen.

− Eignung der verwendeten Reinigungsmittel/-systeme

überprüfen (manche Rückstände sind sehr schwer löslich).

− Oberflächen nach der Reinigung nicht anfassen

(ggf. Handschuhe tragen).

− Überprüfung der Reinigungsutensilien auf Sauberkeit (nur

saubere, fusselfreie Einweg-Tücher (Papier/Stoff) verwen-

den).

− Reinigungsmittel/-systeme bzw. Lösungsmittel auf Verun-

reinigungen überprüfen (ggf. austauschen).

− Ablüftzeit einräumen, bis die Lösungsmittel vollständig

verdunstet sind.

− In trennmittelfreier Umgebungsatmosphäre kleben.

− Weitere Fehlerquellen, wie z.B. verunreinigte Druckluft

u.a.m. überprüfen.

Feuchtigkeitsniederschlag auf der

Klebfläche durch Temperatur-

unterschiede.

− Fügeteile (ggf. auch den Klebstoff) klimatisieren.

Zu hohe Viskosität bei Lösungsmittel-

klebstoffen.

− Die Klebstoffviskosität erneut einstellen mit Hilfe geeigne-

ter Verdünner oder Lösungsmittel.

Zu hohe Viskosität bei Reaktionskleb-

stoffen.

− Ansatz/Mischungsverhältnis überprüfen und ggf. korrigie-

ren.

− Topfzeit überschritten, dann Klebstoff aushärten lassen

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und entsorgen. Neuen Ansatz verwenden. (Verdünnungs-

versuche sind zum Scheitern verurteilt!)

Zu hohe Viskosität bei Schmelzkleb-

stoffen.

− Temperatur der Schmelze erhöhen (Fügeteile ggf. vor-

wärmen).

Weichmacher diffundiert an Kunst-

stoffoberflächen.

− Oberflächenreinigung (ggf. mechanisch) durchführen.

Inhomogener Klebstoff. − Klebstoff erneut gründlich durchmischen.

Reste von Schutzfolien bzw.

–papieren.

− Oberflächenreinigung (ggf. mechanisch) durchführen.

Beobachtung 2: Nicht ausreichende Haftung an den Oberflächen, Adhäsionsbrüche.


Oberflächenverunreinigung, Feuch-

tigkeitsniederschlag, Weichmacher

oder Reste von Schutzfolien bzw. –

papieren.

− s.o.

Topfzeit bei Reaktionsklebstoffen

überschritten.

− Neuen Ansatz verwenden.

Klebschicht zu dünn, weil Klebstoff

von porösem Fügeteil aufgesogen

wird (Wegschlagen).

− Zweite Klebschicht auftragen.

− Viskosität des Klebstoffs erhöhen.

Unzureichende Haftung bereits vor-

handener Schichten (Lacke, usw.) auf

den Fügeteilen.

− Zusätzliche Schicht (mechanisch) entfernen, Oberfläche

reinigen und ggf. primern.

Beobachtung 3: Nicht ausreichende Festigkeit der Klebschicht, Kohäsionsbrüche.


Inhomogener Klebstoff, Topfzeit bei

Reaktionsklebstoffen überschritten,

Klebschicht zu dünn

− s.o.

Ungleichmäßige oder unvollständige

Aushärtung der Klebstoffschicht.

− Mischungsverhältnis überprüfen und ggf. korrigieren.

− Überprüfung von Misch- und Dosiereinheiten.

− Homogenität der Klebstoffe überprüfen.

− Zeit- und Temperaturführung bei warmhärtenden Klebstof-

fen überprüfen.

− Zeit zum Abbinden verlängern und/oder Temperatur wäh-

rend des Abbindens erhöhen.

Beginnende Aushärtung vor dem Fi-

xieren der Fügeteile bei großen Kleb-

flächen.

− Klebstoffe mit längeren offenen Zeiten wählen.

− Zeitzyklus verkürzen.

Zu geringe Luftfeuchtigkeit bei der

Verarbeitung von 1K-Systemen (z.B.

1K-Polyurethanklebstoffen oder

Cyanacrylate).

− Verarbeitungsräume klimatisieren.

− Ggf. geringere Schichtdicken bei Cyanacrylaten.

Unregelmäßige bzw. zu geringe

Schichtdicke des Klebstoffs.

− Planheit der Fügeteile überprüfen, ggf. Grate entfernen.

− Gleichmäßigen Anpressdruck aufbringen.

Luft- bzw. Lösungsmitteleinschlüsse

(„Lunkerstellen“).

− Rührgeschwindigkeit reduzieren ggf. unter Vakuum rüh-

ren/mischen.

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9.4 Qualitätssicherung

Kleben im industriellen Maßstab umfasst folgende Fertigungsschritte:

− Planen

− Bevorraten

− Vorbereiten

− Bereitstellen

− Mischen/Dosieren

− Auftragen

− Fügen

− Fixieren

− Aushärten

− Handhaben der fertigen Klebung

Jeder einzelne Schritt im Fertigungsprozess ist für das Gesamtergebnis von enormer Bedeutung. Besonders weil zerstörungsfreie Prüfungen an Klebverbindungen nur sehr beschränkt zur Verfü-gung stehen und/oder mit einem extrem hohen messtechnischen Aufwand verbunden sind, ist eine Prozess begleitende Qualitätssicherung gefordert. Die Klebschicht/Klebung wird unter der Verant-wortung des Anwenders ausgebildet und ihre Qualität kann durch gegebene Fertigungsvorausset-zungen in verschiedene Richtungen gelenkt werden. Sorgfältige Planung mit Blick auf technische und personelle Begebenheiten ist eine notwendige Grundvoraussetzung.

Folgende Punkte können helfen zu einem guten Klebergebnis zu gelangen:

Planung − Aus- und Weiterbildungsmaßnahmen der Mitarbeiter.

− Berücksichtigung der Klebung bereits während der Konstruktionsphase.

− Ausarbeitung firmenspezifischer Vorschriften bzw. Normen.

− Klebstoffauswahl (inklusive ausführlicher Prüfungen).

Klebstoff − Kontrolle der Lieferantenangaben an Hand der Etiketten zur Vermeidung von Verwechslungen.

− Kontrolle der technische Daten des Klebstoffs (Viskosität, Dichte, Festkörper-gehalt, Farbe usw.).

− Kontrolle der Lagerbedingungen (Lagerzeit, Lagertemperatur usw.).

− Testklebungen durchführen und prüfen.

Werkstoff − Oberflächenzustand kontrollieren (Sauberkeit).

− Benetzungsverhalten testen (mit Testtinten oder Wassertropfen).

− Ebenmäßigkeit der Klebfläche kontrollieren (Rauheit, Grate usw.).

− Abmessungen und Toleranzen kontrollieren.

Die Forderung nach einem Qualitätsmanagement im Sinne der DIN EN ISO 9001 erstreckt sich auch auf das Fügeverfahren Kleben. Abgeleitet von der schweißtechnischen Ausbildung wurde ein vergleichbares System für den Fertigungsprozess Kleben ausgearbeitet, Ausbildungsinhalte in Merkblättern und Richtlinien festgelegt und europaweit eingeführt. Klebfachkraft, Klebpraktiker und Klebfachingenieur sind Ausbildungsstufen dieser Qualifizierungsmaßnahmen.

„Qualität kann nicht erprüft

werden, sie muss integraler

Bestandteil des Fertigungs-systems sein!“ (1)

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Klebefibel Gewährleistung

Gewährleistung

Unsere Beratungen in Wort und Schrift sollen Ihre eigene Arbeit unterstützen. Sie gelten als unver-bindlicher Hinweis – auch in Bezug auf etwaiger Schutzrechte Dritter – und befreien Sie nicht von der Notwendigkeit der praxisgerechten eigenen Prüfung der Produkte auf ihre Eignung für die be-absichtigten Verfahren und Anwendungen. Da sich die Verarbeitung und der Einsatz der Produkte unserer Kontrolle entziehen, können wir hierfür keinerlei Gewährleistung übernehmen. Produktbe-schreibungen enthalten keine Aussage über eine Haftung für etwaige Schäden. Sollte dennoch eine Haftung in Frage kommen, so ist diese für alle Schäden auf den Wert der gelieferten und eingesetz-ten Ware begrenzt. Im Übrigen gelten unsere allgemeinen Geschäftsbedingungen.

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Klebefibel Ausgewählte Fachbegriffe

Ausgewählte Fachbegriffe

Abbinden (1) − Klebstoffverfestigung durch physikalische und/oder chemische Vorgänge.

Abbindezeit − Zeitspanne, innerhalb der ein Klebstoff die für die bestimmungsgemäße Beanspru-chung erforderliche Festigkeit erreicht.

Abhesives − Beschichtungen mit Klebstoff abweisenden Eigenschaften auf Basis spezieller Sili-konverbindungen für z.B. Liner.

Ablüftzeit − Zeitspanne, die bei der Verwendung von Reinigern, Aktivatoren oder Primern abge-wartet werden muss, bis die Lösungsmittel vollständig verdunstet sind und ein Kleb-stoff aufgetragen werden kann.

Abminderungsfaktoren − Faktoren, die alterungs- und fertigungsbedingte Einflüsse bei der Berechnung der Festigkeit berücksichtigen.

Absetzen − Sedimentation von Füllstoffen in flüssigen Klebstoffen.

Absorption − Allgemein bezeichnet der Begriff Absorption (lateinisch: absorptio = Aufsaugung) das Auflösen (in sich Aufnehmen) von etwas, z.B. Strahlen, Teilchen usw..

Acrylatklebstoff − Ein Polymerisationsklebstoff, der sich von der Acrylsäure ableitet.

Adhäsion − Haftung zwischen zwei kondensierten Phasen, ausgelöst durch atomare oder mole-kulare Anziehungskräfte (Adhäsionskräfte).

Adhäsionsbruch − Bruch einer Klebung exakt entlang der Phasengrenze Fügeteil-Klebschicht.

Adhäsionskräfte − Anziehungskräfte zwischen zwei kondensierten Phasen, hauptsächlich verursacht durch elektrische Wechselwirkungen (van-der-Waals-Kräfte).

Adsorption − Anlagerung von festen, flüssigen oder gasförmigen Stoffen an eine Oberfläche.

Ätzen − Reaktionen mit Säuren (saures Ätzen) oder Laugen (alkalisches Ätzen).

Aktivatoren − Reagenzien, die eine Reaktion initialisieren/einleiten/starten. Aktivatoren nehmen an der Reaktion Teil und werden verbraucht.

Aktive Oberfläche − Tatsächliche Grenzfläche zwischen Klebstoff und Werkstoff. Die aktive Oberfläche kann durch mechanische, chemische oder physikalische Vorbehandlungen vergrößert werden.

Alterung − Unter Alterung sind physikalische und chemische Eigenschaftänderungen eines Stof-fes nach längerem Lagern oder bei Gebrauch zu verstehen. Bei Klebungen führt sie in der Regel zu einer Abnahme der Festigkeit.

Amine − Amine sind organische Derivate des Ammoniaks (NH3), bei dem ein oder mehrere Wasserstoffatome durch organische Reste ersetzt wurden.

Amorph − Griechisch: amorph = ohne Gestalt, unregelmäßig aufgebaute Materialien bei denen die Atome keine geordneten Strukturen aufweisen, Gegenteil: kristallin.

Anfangsfestigkeit − Auch Hand- oder Handhabungsfestigkeit, Festigkeit, die ein Klebstoff kurz nach dem Fixieren entwickelt.

Anisotrop − Richtungsabhängigkeit einer Stoffeigenschaft oder eines Vorgangs; Gegenteil: Iso-trop.

Ansatz − Eine (Reaktions-) Mischung von verschiedenen Ausgangsverbindungen in einem be-stimmten, vorgegebenen Verhältnis (z.B. Reaktionsklebstoffe).

Atmosphärendruckplasma − Physikalisch-chemisches Verfahren zur Oberflächenvorbehandlung, besonders von Kunststoffen. Durch Hochspannungsentladung wird ein Plasma erzeugt, das mit der Oberfläche reagiert und diese dadurch aktiviert. Es ist ein Sonderfall eines Plasmas, da es bei Normaldruck arbeitet.

Atome − Kleinste Einheit der Elemente des PSE (Periodensystem der Elemente).

Ausdehnungskoeffizient − Kennzahl, die das temperaturabhängige Verhalten eines Stoffes im Hinblick auf Ver-änderungen seiner Abmessungen beschreibt.

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Aushärtung − Siehe Abbinden.

Aushärtungsbedingungen − Bedingungen unter denen ein Klebstoff abbindet, wird durch z.B. Temperatur, Zeit, Luftfeuchtigkeit usw. entscheidend beeinflusst.

Aushärtungszeit − Siehe Abbindezeit.

Autoklav − Gasdicht verschließbarer Druckbehälter für die thermische Behandlung von Stoffen unter Überdruck.

Beflammen − Behandlung der Oberfläche, besonders von Kunststoffen, mit einer Brenngas-Sauerstoff-Flamme (Acetylen, Propan oder Butan, Sauerstoff im Überschuss) mit chemischen und physikalischen Veränderung der Oberfläche inklusive Oxidation, wo-durch eine bessere Benetzung erreicht wird.

Beizen − Chemisches Ablösen von Reaktionsschichten von Metallen mittels verdünnter Säu-ren.

Benetzung − Benetzung beschreibt die Fähigkeit von Flüssigkeiten bzw. in der Klebtechnik von Klebstoffen, sich auf festen Oberflächen gleichmäßig auszubreiten. Abhängig ist das Benetzungsvermögen eines Systems von der jeweiligen Oberflächenspannung des festen und flüssigen Mediums.

Benetzungswinkel − Siehe Randwinkel.

Beschleuniger − Bestandteil, der die Reaktionszeit verkürzt.

Biegefestigkeit − Materialkennwert für Werkstoffe der angibt, wie stark sie durch Biegung bis zum Bruch belastet werden können. Dimension: N/mm2 (MPa).

Bindemittel − Grundstoff, der die Eigenschaften der Beschichtung maßgeblich bestimmt.

Blockierte Reaktionskleb-stoffe

− Reaktionsklebstoffe, die durch mechanische (z.B. getrennte Packungseinheiten, Mik-roverkapselung) oder chemische (spezielle Formulierungen von Harz bzw. Härter) Maßnahmen an einer Reaktion gehindert werden.

Brucharbeit − Die bis zum Bruch eines Werkstoffs oder einer Klebung aufzuwendende Arbeit.

Bruchdehnung − Materialkennwert, der die Dehnung bezogen auf die Ausgangslänge (in %) eines Werkstoffs bis zum Bruch angibt. Bei Elastomeren auch als Reißdehnung bezeichnet.

Bruchkraft − Die zum Bruch des Werkstoffs benötigte Kraft.

Caseinklebstoff − Klebstoff auf tierischer Basis, hergestellt aus dem bei der Milchverarbeitung anfallen-den Säurekasein. Verwendung als Holzklebstoff und in der Verpackungsindustrie (Etikettierleim).

Cleaner − Englisch für Reinigungsmittel.

Copolymer − Polymer, aufgebaut aus zwei oder mehr Monomereinheiten mit verschiedenen Grundstrukturen.

Corona-Verfahren − Methode zur Oberflächenvorbehandlung von Kunststoffen, beruhend auf den Einbau reaktiver Atome aus der Gasphase durch Hochspannungsentladung in die Oberfläche von Kunststoffen.

Cyanacrylatklebstoff − Schnell aushärtender Reaktionsklebstoff („Sekundenklebstoff“).

Dextrin − Chemisch veränderte Stärke, Grundstoff für Dextrinleim.

Dextrinklebstoff − Wässriger Klebstoff auf der Basis abgebauter Stärke.

Dichte (ρ) − Stoffgröße: Masse (m) pro Volumen (V): ρ = m/V, Einheiten: kg/m3; kg/dm3 = kg/L; g/cm3 = g/mL.

Diffusion − Selbstständige Vermischung von Gasen, Flüssigkeiten, Feststoffen in- und miteinan-der auf Grund der Atom- bzw. Molekülbewegung. Beim Kleben wichtig z.B. Diffusion von Wasserdampf in Kleb-/Grenzschichten oder Diffusion von Lösungsmitteln durch poröse Fügeteile beim Abbinden von Klebstoffen.

Dipol − Moleküle mit unterschiedlicher elektrischer Ladungsverteilung.

Dispersion − In einer Flüssigkeit dauerhaft feinstverteilter Stoff (z.B. ein Polymer).

Dispersionsklebstoffe − Beinhalten Wasser als Lösungsmittel, in dem die Polymerteilchen in Folge ihrer äu-

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ßerst kleinen Partikelgröße „schwimmen“. Sie binden nach Entfernung des Wassers durch „Zusammenschmelzen“ der Partikel zu einer Klebschicht ab.

Dissoziation − Zerfall von Molekülen in wässriger Lösung in positiv oder negativ geladene Ionen (s.a. Ionen).

Doppelbindung − In der organischen Chemie die Verbindung von zwei Kohlenstoffatomen durch zwei Valenzen (C=C). Die Doppelbindungen sind Voraussetzung für die Aushärtung von Polymerisationsklebstoffen.

Duromer − Kunststoff/Klebschicht, bestehend aus Molekülstrukturen, die durch kovalente Bin-dungen engmaschig miteinander vernetzt sind. Duromere sind nicht schmelzbar, nicht plastisch verformbar und in Lösungsmitteln unlöslich.

Duroplast − Siehe Duromer.

Einfriertemperatur − Siehe Glasübergangstemperatur.

Einkomponenten-Klebstoff − Klebstoff, der nicht mit einem weiteren Klebstoffbestandteil gemischt werden muss.

Elastizität − Eigenschaft eines Stoffs, sich unter Einwirkung einer Kraft zu verformen und nach Entlastung wieder den ursprünglichen Zustand einzunehmen.

Elastizitätsmodul − Materialkennwert, der das Verhältnis von Spannung zu Dehnung bei der mechani-schen Belastung eines festen Körpers beschreibt. Dimension: N/mm2 (MPa).

Elastomere − Im Gegensatz zu den Thermoplasten und Duromeren weitmaschig vernetzte Polymermoleküle, die bei zunehmender Temperatur nicht schmelzen und über ein großes reversibles Dehnvermögen verfügen.

Elektromagnetisches Spekt-rum

− Darstellung der elektromagnetischen Strahlung nach Strahlungsenergie und Wellen-länge. Wichtige Bereiche (nach abnehmender Wellenlänge und damit verbunden zu-nehmender Energie): Radio-, Mikrowellen, Infrarotstrahlung, sichtbares Licht, UV-, Röntgen-, Gammastrahlung.

Emulgator − Bestandteil von Dispersionen mit der besonderen Eigenschaft, die Polymerteilchen in der wässrigen Phase in Schwebe zu halten und somit deren Absetzen zu verhindern.

Emulsion − Flüssigkeit mit feiner Verteilung einer zweiten Flüssigkeit. Es liegt keine Lösung vor.

Endfestigkeit − Von einem Klebstoff unter Normbedingungen maximal erreichbare Festigkeit. Die in Klebstoff-Datenblättern angegebenen Verbundfestigkeiten (z.B. Klebfestigkeit) sowie die Werkstoffkennwerte des Klebstoffs (z.B. E-Modul, Reißfestigkeit und Reißdeh-nung) werden am endfesten, d.h. vollständig ausgehärteten Klebstoff bestimmt.

Erweichungspunkt − Temperatur oder (in der Regel) Temperaturbereich, kennzeichnet den Übergang vom festen in den plastischen/teigigen und dann folgend in den flüssigen Zustand eines Stoffs, z.B. bei Gläsern, Thermoplasten (s.a. Glasübergangstemperatur).

Extensive Größe − Eine Zustandsgröße, die sich mit der Größe des betrachteten Systems ändert.

Festigkeit − Widerstand, den ein Körper einer Verformung durch von außen einwirkende Kräfte entgegensetzt. Dimension: N/mm2 (MPa), siehe auch Klebfestigkeit.

Fixieren − Das Festhalten der Fügeteile mit oder ohne Druck in der gewünschten Lage während des Aushärtevorgangs.

Fixierklebstoff − Klebstoff, der zur Fixierung von Bauteilen vor der weiteren Verarbeitung eingesetzt wird, z.B. Bauelemente auf Leiterplatten vor dem Löten, Drahtenden von Spulen nach dem Wickeln. Die Klebschicht wird in der Regel keinen mechanischen Belastungen unterworfen.

Flammbehandlung − Siehe Beflammen.

Flammpunkt − Kriterium für die Entflammbarkeit brennbarer Flüssigkeiten mit Einteilung in Gefah-renklassen. Der Flammpunkt ist die niedrigste Temperatur, bei der sich aus einer Flüssigkeit so viele Dämpfe entwickeln, dass sich ein entflammbares Dampf-Luft-Gemisch bildet, z.B. Gefahrenklassen für Klebstoffe oder Lösungsmittel:

A I = Flammpunkt < 21 °C

A II = Flammpunkt 21 °C – 55 °C

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A III = Flammpunkt > 55 °C – 100 °C.

Fotoinitiator − Substanzen, die bei UV- oder lichtstrahlungshärtenden Klebstoffen die Polymerisati-onsreaktion starten.

Fügen − Das Zusammenbringen von Fügeteilen.

Fügeteilbruch − Versagen einer Klebung bei mechanischer Belastung im Fügeteilwerkstoff, also au-ßerhalb der Klebschicht. Zeigt an, dass die Klebfestigkeit größer als die Fügeteilfes-tigkeit ist.

Fügeteile − Feste Körper, die miteinander verbunden werden sollen oder miteinander verbunden sind.

Füllstoff − Klebstoffbestandteil in fester, feinverteilter Form, der die Verarbeitungseigenschaften des Klebstoffs und die Eigenschaften der Klebschicht gezielt verändert (z.B. Metall-partikel in elektrisch leitfähigen Klebstoffen, Quarzmehl, Kreide, Ruß zur Erhöhung der Viskosität). Füllstoffe sind keine Reaktionspartner bei der Klebstoffaushärtung.

Funktionelle Gruppe − In der Chemie versteht man unter funktionellen Gruppen (auch charakteristische Gruppen) Atomgruppen in organischen Verbindungen, die die Stoffeigenschaften und das Reaktionsverhalten der sie tragenden Verbindungen maßgeblich bestimmen.

Gel − Ein halbfestes, kolloidales System, das aus einem in einer Flüssigkeit dispergierten Feststoff besteht. Kann durch Temperaturerhöhung oder auch Wasserentzug in den Solzustand überführt werden.

Gelatine − Ein in Wasser lösliches bzw. quellbares Eiweißprodukt, das aus Kollagen gewonnen wird.

Gelzeit − Bei Zweikomponentensystemen die Zeitspanne, in der ein gebrauchsfertiger Kleb-stoffansatz vom fließfähigen in den ablauffesten Zustand übergeht.

Glasübergangstemperatur − (Abk. Tg, auch Einfriertemperatur). Eine für Polymere charakteristische Temperatur oder ein Temperaturbereich, unterhalb dessen diese in einem hart/spröden Zustand vorliegen. Ist in der Regel mit einer starken Veränderung der mechanischen und phy-sikalischen Eigenschaften der Polymere verbunden.

Glutinleim − Aus eiweißhaltigen Produkten, insbesondere tierischen Abfällen (Knochen) herge-stellter Leim auf wässriger Basis.

Grundstoff − Siehe Bindemittel.

Härter − Klebstoffbestandteil, der das chemische Abbinden eines Klebstoffs durch Polymerisa-tion, Polykondensation oder Polyaddition bewirkt und dem Klebstoffharz zugesetzt oder beigemischt wird, häufig auch als „2. Komponente“ bezeichnet.

Haftklebstoff − In Lösungsmittel oder als Dispersion vorliegender Klebstoff, der nach dem Abbinden dauerklebrig bleibt.

Haftung − Siehe Adhäsion.

HaftvermittIer − Chemische Verbindungen, die als Klebstoffzusätze oder Oberflächenbeschichtungen die Haftfestigkeit und/oder Alterungsbeständigkeit von Klebungen verbessern (s.a. Primer).

Handhabungsfestigkeit − Festigkeit einer Klebung, die eine Weiterverarbeitung im Arbeitsprozess erlaubt.

Harz − Sammelbegriff für feste oder zähflüssige, organische, nicht kristalline Produkte mit mehr oder weniger breiter Verteilung der molaren Masse. Normalerweise haben Har-ze einen Schmelz- oder Erweichungsbereich, sind im festen Zustand spröde und bre-chen dann muschelartig. Sie neigen bei Raumtemperatur zum Fließen. Neben Har-zen als Zusatzstoffe zu Klebstoffen tragen einige Klebstoffgrundstoffe, z.B. Epoxid-harze, Phenolharze, Polyesterharze ebenfalls diese Bezeichnung.

Hautbildung − Beginnende oberflächliche Verfestigung (Aushärtung) eines auf ein Fügeteil aufgetra-genen Reaktionsklebstoffs. Durch die Hautbildung wird die Benetzung des zweiten Fügeteils erschwert oder gar verhindert.

Hautbildungszeit − Zeitspanne vom Klebstoffauftrag bis zur beginnenden oberflächlichen Verfestigung des Klebstoffs, ab der ein Verkleben nicht mehr möglich ist.

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HeißsiegeIklebstoff − Ein auf den Fügeteilen als feste Klebschicht befindlicher Schmelzklebstoff, der durch Wärmeeinwirkung aufschmilzt und die Fügeteile nach Abkühlung miteinander verbin-det.

Homogenisierung − Gleichmäßige Verteilung von zwei oder mehreren Stoffen in flüssig/flüssig oder flüs-sig/fest Systemen durch Mischen oder Rühren.

Homopolymer − Polymer, das nur aus einer Art von Monomereinheiten bei gleichartiger Reaktionswei-se der Monomere aufgebaut ist.

Hotmelt − Klebstoff, der bei erhöhter Temperatur als Schmelze aufgetragen wird und beim Er-kalten physikalisch abbindet, siehe Schmelzklebstoff.

Inhibitor − Substanz, die in geringer Konzentration chemische Reaktionen hemmt, z.B. Sauer-stoffinhibierung strahlungshärtender Klebstoffe.

Initiator − Substanz, die bereits in geringer Konzentration eine chemische Reaktion einleitet, z.B. Fotoinitiatoren bei UV-strahlungshärtenden Klebstoffen.

Intensive Größe − Eine Zustandsgröße, die unabhängig von der Größe des betrachteten Systems ist.

Ionen − Positiv oder negativ geladene Atome oder Moleküle, z.B. Na+- und Cl--Ionen in einer wässrigen Kochsalzlösung (s.a. Dissoziation).

Isotrop − (Iso (griech.) = gleich; tropos (griech.) = Richtung) In allen Raumrichtungen gleiche Eigenschaften eines Stoffs. Gegenteil: Anisotrop.

Kalthärtung − Aushärtung von Klebstoffen ohne Wärmezufuhr. Temperaturen unter Raumtempera-tur verzögern, über Raumtemperatur beschleunigen die Reaktion.

Kaschieren − Großflächiges Verbinden von Folien durch Klebstoffe.

Katalysator − Chemische Verbindungen, die chemische Reaktionen einleiten, die ohne sie nicht ablaufen würden. Im Gegensatz zu Aktivatoren sind Katalysatoren nicht Bestandteil im Produkt.

Kautschuk − Weitmaschig vernetzte Polymere mit niedrigen Glasübergangstemperaturen. Unter-scheidung in natürliche (Naturkautschuk) und synthetische (Nitril-, Butyl-, Styrol-, Chloropren-) Kautschuke.

Kelvinskala − Einheit K; Temperaturskala, deren Bezugspunkt 0 K dem absoluten Nullpunkt von -273.16 °C entspricht; demnach sind 0 °C = 273.16 K, 100 °C = 373.16 K usw. Der Unterschied zu der Celsius-Skala besteht darin, dass die Kelvinskala sich nicht auf die Eigenschaften spezieller Stoffe bezieht. Eine Temperaturdifferenz von beispiels-weise -20 bis +40 °C wird demnach mit dem Wert 60 K angegeben, der Siedepunkt des Wassers als Stoffkonstante mit 100 °C.

Klebebänder − Auch Selbstklebebänder genannt, bestehen aus Kunststoff-, Kunststoffschaum-, Me-tall-, Papier- oder Textilbändern, mit oder ohne Verstärkung, die ein- oder beidseitig mit einer Haftklebstoffschicht versehen sind.

Kleben − Fügen gleicher oder ungleicher Werkstoffe mittels Klebstoff.

Klebestreifen − Bestehen aus Papier- bzw. Kraftpapierstreifen, ggf. verstärkt, die mit einer durch Wasser oder Wärme aktivierbaren Klebstoffschicht versehen sind.

Klebfestigkeit − Zum Trennen einer Verklebung benötigt Kraft bezogen auf eine definierte Fläche.

Klebfläche − Die zu klebende oder geklebte Fläche eines Fügeteils.

Klebfuge − Der Raum zwischen zwei Fügeteilen ausgefüllt mit Klebstoff.

Klebschicht − Ausgehärteter Klebstoff zwischen zwei Fügeteilen.

Klebstoff − Ein Klebstoff ist ein nichtmetallischer Stoff, der Fügeteile durch Flächenhaftung (Ad-häsion) und innere Festigkeit (Kohäsion) verbinden kann.

Klebstoffart − Auf den verschiedenen Klebstoffgrundstoffen aufgebaute Klebstoffe mit speziellen Verarbeitungseigenschaften (z.B. Schmelzklebstoffe, Haftklebstoffe), Verwendungs-zwecken (z.B. Tapetenkleister, Holzleim), Verarbeitungstemperaturen (z.B. Kaltleim, warmhärtende Klebstoffe), Lieferformen (z.B. Klebstofffolie, Lösungsmittelklebstoff).

Klebstofffolien − Bestehen aus Zweikomponenten-Reaktionsklebstoffen, die für Transport und Lage-

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rung auf einem nicht haftenden Trägermaterial aufgetragen werden, das vor der Ver-arbeitung wieder entfernt wird. Die Aushärtung erfolgt über eine chemische Reaktion unter Anwendung von Wärme und Druck. Klebstofffolien sind auch als physikalisch abbindende Folien im Handel, siehe Heißsiegelklebstoff.

Kleister − Klebstoff in Form eines wässrigen Quellproduktes, das zum Unterschied von Leimen schon in geringer Grundstoffkonzentration eine hochviskose, nicht fadenziehende Masse bildet.

Kohäsion − Innere Festigkeit eines Werkstoffs. In der Klebtechnik ein allgemein auf die Kleb-schichtfestigkeit bezogener Begriff.

Kohäsionsbruch − Versagen einer Klebung durch Bruch in der Klebschicht.

Kohäsionskräfte − Wirken zwischen den Molekülen innerhalb der Klebschicht. Eine ausreichende Kohä-sionsfestigkeit setzt die Einhaltung der vorgeschriebenen Aushärtungszeit und -temperatur sowie eine homogene Mischung der Klebstoffkomponenten voraus.

Kollagen − Eiweißprodukt, aus tierischer Haut und tierischen Knochen gewonnen. Basisgrund-stoff für Gelatineleime.

Komponenten − Bestandteile eines Reaktionsklebstoffs, die vor der Verarbeitung in dem vom Kleb-stoffhersteller vorgeschriebenen Mischungsverhältnis gemischt werden müssen, um eine gleichmäßige und vollständige Aushärtung der Klebschicht zu erzielen.

Kondensierte Phase − Bezeichnung für Stoffe in gebundenem Zustand (flüssig/fest), im Gegensatz zum gas-förmigen Zustand.

Kontaktklebstoffe − Klebstoffe, die sich nach dem Abdunsten der Lösungsmittel („Berührtrockenheit“) durch Druckanwendung zu einer Klebschicht verfestigen.

Kontaktwinkel − Siehe Randwinkel.

Korrosion − Schädigung oder Veränderung von in der Regel metallischen Werkstoffen im Oberflä-chenbereich durch chemische oder elektrochemische Reaktionen.

Kriechen − Bleibende Verformung einer Verbindung oder eines Werkstoffs nach einer mechani-schen Beanspruchung. In der Klebtechnik besonders bei Klebschichten wichtig.

Kristallinität − Im Gegensatz zu amorph das Vorhandensein von kristallinen Anteilen in Polymerstrukturen (z.B. Polyethylen, Polyamide).

Künstliche Klebstoffe − Klebstoffe, aufgebaut auf Grundstoffen, die keinen natürlichen Ursprung haben.

Lagerstabilität − Zeitraum, in dem eine unter vorgeschriebenen Bedingungen gelagerte Substanz, z.B. ein Klebstoff, ihre Anwendungseigenschaften beibehält und der vor der Anwendung nicht überschritten werden darf.

Laminieren − Verbinden von (meistens) großflächigen, flexiblen Fügeteilen (z.B. Folien, Furniere) mittels eines Klebstoffs zu einem Verbundwerkstoff.

Leim − Klebstoff, bestehend aus tierischen, pflanzlichen oder synthetischen Grundstoffen und Wasser als Lösungsmittel.

Leitfähige Klebstoffe − Klebstoffe, deren Klebschichten durch Zugabe entsprechender Füllstoffe in der Lage sind, elektrischen Strom (Silberpartikel) oder Wärme (Aluminiumoxid, Bornitrid) zu lei-ten.

Lichthärtende Klebstoffe − Klebstoffe, deren Aushärtung bei Bestrahlung mit sichtbarem Licht im Wellenlängen-bereich von 400 – 500 nm (Nanometer) abläuft.

Lösungsmittel − Flüssigkeiten, die andere Stoffe (z.B. Polymere) lösen können, ohne sich und den gelösten Stoff zu verändern. Verwendung z.B. als Reiniger, Verdünner oder flüchtige Komponente in lösungsmittelhaltigen Klebstoffen.

Lösungsmittelklebstoffe − Klebstoffe, in denen die klebschichtbildenden Substanzen (Polymere) gelöst oder angepastet sind. Je nach Beschaffenheit der Fügeteile müssen die Lösungsmittel vor dem Fixieren ganz oder teilweise verdampfen.

MAK-Wert − Maximale-Arbeitsplatz-Konzentration, produktspezifischer Wert von chemischen Sub-stanzen, der die durch sie verursachte gesundheitsschädliche Verunreinigung der Luft am Arbeitsplatz definiert (Dimension: ppm = parts per million = mg/kg). Informati-

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onen über MAK-Werte sind in den Sicherheitsdatenblättern der jeweiligen Substan-zen angegeben.

Maximale Trockenzeit − Zeitspanne nach dem Auftragen des Klebstoffs, die gerade noch eine Klebung er-möglicht. Wird die maximale Trockenzeit überschritten, haben sich die Polymerschichten auf den Fügeteilen bereits so verfestigt, dass sie beim Fixieren kei-ne feste Klebschicht mehr ausbilden können.

Mechanische Adhäsion − Ausbildung von Adhäsionskräften durch formschlüssige Verbindung der Klebschicht in geometrische Oberflächenstrukturen (Poren, Kapillaren).

Methylcellulose − Ein Ether, hergestellt durch teilweise Methylierung der Hydroxyl-Gruppen der Cellulo-se.

Mikroverkapselter Klebstoff − Reaktive Klebstoffmischung, bei der die (flüssigen) Komponenten in Form feinster Tröpfchen jeweils mit einer Schutzhaut verkapselt sind, die eine Reaktion während der Lagerung verhindert. Erst beim Zerstören der Kapselwand, z.B. durch Aufschrau-ben einer Mutter auf eine derartig beschichtete Schraube, kommt es zu einer chemi-schen Reaktion und der Ausbildung einer Klebschicht.

Mindesttrockenzeit − Bei Lösungsmittelklebstoffen die Zeit zwischen dem Klebstoffauftrag und dem Fixie-ren der Fügeteile, um den wesentlichen Anteil der Lösungsmittel aus dem flüssigen Klebstofffilm verdampfen zu lassen.

Mischbruch − Versagen einer Klebung durch anteilige Formen von Adhäsions-, Kohäsions- und Grenzschichtbruch, verursacht in der Regel durch unsachgemäße Klebstoffverarbei-tung sowie Oberflächenvorbehandlung.

Mischleim − Kombination von tierischen und/oder pflanzlichen Leimen mit synthetischen Klebstof-fen.

Mischungsverhältnis − Vom Klebstoffhersteller vorgeschriebenes Verhältnis, in dem die Klebstoffkomponen-ten vor der Verarbeitung zu mischen sind. Sehr wichtig für die Erzielung der maxima-len Klebfestigkeit.

Moleküle − Chemische Substanzen, aufgebaut aus gleichen oder verschiedenen Atomen.

Monomere − Ausgangsstoffe, aus denen durch chemische Reaktionen polymere Molekülstrukturen entstehen.

Nanometer − Längeneinheit, 1 nm = 10-9 m.

Natürliche Klebstoffe − Klebstoffe, die aus Naturprodukten (Eiweiß, Latex, Stärke etc.) hergestellt werden.

Naturkautschuk − Aus Pflanzenmilch (Gummibaum) hergestelltes, weitmaschig vernetztes Polymer mit gummiartigen Eigenschaften.

Oberflächenbehandlung − Oberbegriff für Verfahren, mit denen die Oberflächen von Werkstoffen in einen für die Verklebung geeigneten Zustand gebracht werden bzw. hinsichtlich ihrer Klebbarkeit optimiert werden können. Unterschieden werden Verfahren der Oberflächenvorberei-tung, Oberflächenvorbehandlung sowie Oberflächennachbehandlung.

Oberflächenspannung − Maß, das die Benetzbarkeit von festen Oberflächen bzw. das Benetzungsvermögen von Flüssigkeiten charakterisiert. Flüssigkeiten mit einer niedrigen Oberflächenspan-nung breiten sich auf festen Oberflächen gleichmäßig aus, hohe Oberflächenspan-nungen führen zum Abperlen von einer Oberfläche (z.B. Quecksilbertropfen).

Offene Zeit − Maximaler Verarbeitungszeitraum eines Klebstoffs.

Oligomere − Polymere mit einer nur begrenzten Anzahl von Monomeren (etwa 3 ≤ n ≤ 20).

Oxide − Chemische Verbindungen mit Sauerstoff, z.B. Eisenoxid (FeO/Fe2O3 = Rost) oder Wasser (H2O = Wasserstoffoxid) oder Kohlendioxid (CO2).

Pascal − Einheit des Drucks (1 Pa = 1 N/m2).

Physikalisch abbindende Klebstoffe

− Klebstoffe, die bereits als Polymere vorliegen, die durch Lösungsmittel oder Wasser bzw. durch Aufschmelzen oder Druck in eine flüssige Form überführt werden und nach einem Verdunstungs- oder Abkühlvorgang eine Klebschicht bilden (z.B. Lö-sungsmittel-, Dispersions-, Schmelzklebstoffe).

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Plasma − Gas mit einer merklichen Konzentration an freien Elektronen und Kationen (auch 4. Dimension genannt). Entsteht durch eine Plasmaentladung; im Einsatz vorwiegend zur Oberflächenvorbehandlung von Kunststoffen (siehe auch Atmosphärendruck-plasma).

Plastifizierung − Siehe Weichmacher.

Plastisol − Klebstoff, bestehend aus Polymeren (z.B. Polyvinylchlorid) in Weichmachern, der sich beim Erwärmen durch (physikalische) Einlagerung des Polymers in den Weichmacher zu einer Kleb- oder Dichtstoffschicht verfestigt (Sol-Gel-Umwandlung).

Polarität − Bedingt durch die unterschiedlichen Elektronegativitäten der Elemente des PSE ergibt sich eine unterschiedliche Ladungsverteilung in kovalenten Bindungen.

Polyaddition − Eine chemische Reaktion bei der sich zwei verschieden aufgebaute Monomere A und B aneinander anlagern, um ein Polymer AB zu bilden.

Polykondensation − Im Unterschied zu Polyadditions- und Polymerisationsklebstoffen entsteht bei der Re-aktion ein Nebenprodukt, z.B. Wasser.

Polymer − Aus Monomeren oder Prepolymeren durch Polyaddition, Polykondensation oder Polymerisation aufgebaute chemische Verbindungen. Klebstoffe bestehen im ausge-härteten Zustand grundsätzlich aus Polymeren.

Polymerisation − Polymerbildung aus Monomeren oder Prepolymeren, die über eine C=C-Doppelbindung verfügen.

Prepolymer − Vorstufe von Polymeren mit noch vorhandenen reaktiven Eigenschaften.

Primer − Substanzen, die die Adhäsion zwischen Fügeteiloberfläche und Klebstoff verbessern und Alterungsvorgänge verzögern. Im Gegensatz zu Haftvermittlern werden Primer auf die Fügeteiloberflächen aufgebracht, Haftvermittler werden in der Regel dem Klebstoff zugesetzt (s.a. Haftvermittler, ).

Randwinkel − Maß für die Benetzbarkeit einer festen Oberfläche durch eine Flüssigkeit (eines Kleb-stoffs). Eine gute Benetzung liegt bei Randwinkeln (ϑ) unterhalb von 30 ° vor.

Reaktionsgeschwindigkeit − Zeitliche Änderung der Konzentrationen bei chemischen Reaktionen.

Reaktionsklebstoff − Klebstoff, der durch eine chemische Reaktion aushärtet und bei dem die Aushärtung von der Zeit, Temperatur, Druck oder auch Feuchte abhängig ist.

Reaktive Gruppe − Funktionelle Gruppen an Monomeren oder Prepolymeren, die über eine chemische Reaktion die Bildung von Polymeren ermöglichen, z.B. Epoxid- oder Amino-Gruppen bei Epoxidharzklebstoffen.

Reaktive Schmelzklebstoffe − Klebstoffe, die sowohl über eine Abkühlung aus der Schmelze abbinden als auch an-schließend über eine chemische Reaktion aushärten.

Relative Luftfeuchtigkeit − Ist das Verhältnis der tatsächlich enthaltenen Menge zur maximal möglichen Menge an Wasser in der Luft.

Rheologie − Teilgebiet der Physik, das sich mit der Beschreibung, Erklärung und Messung des Fließverhaltens von fließfähigen Substanzen befasst.

Schälwiderstand − Widerstandsfähigkeit einer Klebung gegenüber linienförmig einwirkenden Schälkräf-ten, die hohe Spannungsspitzen in der Klebschicht erzeugen, Dimension: N/mm oder N/cm.

Schmelzklebstoffe − Schmelzklebstoffe werden schmelzflüssig auf die Fügeteile aufgetragen und binden durch Abkühlung ab.

Schubmodul − Verhältnis zwischen der Schubspannung und der Schiebung (Gleitung) im Falle einer einfachen Schubverformung.

Sedimentation − Siehe Absetzen.

Sekundenklebstoff − Siehe Cyanacrylatklebstoff.

Sicherheitsdatenblatt − Vom Hersteller zu erstellendes Formblatt über besondere Eigenschaften chemischer Substanzen, insbesondere hinsichtlich möglicher von ihnen ausgehender Gefahren.

Silane − Organische Siliciumverbindungen, Verwendung insbesondere zur Verbesserung der

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Haftungs- und Alterungseigenschaften von Oberflächen.

Silikone − Kleb- und Dichtstoffe, deren Grundgerüst auf –Si–O–-Bindungen beruht. Werden als 1- und 2-Komponenten-Systeme angeboten (RTV-1 und RTV-2). Zeichnen sich durch hohe Temperaturbeständigkeit sowie große Alterungsbeständigkeit aus.

Sol − Siehe Gel.

Spreitung − Ungehindertes Ausbreiten einer Flüssigkeit auf einer Oberfläche, stellt die optimale Art einer Benetzung dar.

Stabilisator − Klebstoffbestandteil, der dazu dient, die Eigenschaft des Klebstoffs und/oder der Klebschicht gegenüber Lagerungs-, Verarbeitungs- und Beanspruchungseinflüssen zu erhalten.

Stärke − Pflanzliches Produkt, sog. Kohlenhydrat, bestehend aus den Elementen Kohlenstoff, Wasserstoff und Sauerstoff. Grundstoff für wässrige Klebstoffe (Kleister, Leime).

Stärkeklebstoffe − Wässrige Klebstoffe auf Basis natürlicher Stärke.

Strahler − In der Klebtechnik Strahlungsquelle für die Härtung von UV- und lichthärtenden Kleb-stoffen.

Strahlungshärtende Kleb-stoffe

− Durch elektromagnetische Strahlung aushärtende Klebstoffe, insbesondere UV-Strahlung oder sichtbares Licht.

Strukturelles Kleben − Konstruktive Gestaltung mit hoher Festigkeit bzw. Steifigkeit bei gleichmäßiger und günstiger Spannungsverteilung durch Kleben (Gegensatz: Fixierkleben, z.B. bei Ta-peten).

Taupunkt − Temperaturwert, bei dem bei Abkühlung eines Dampf-Gas-Gemisches die Sättigung erreicht wird und bei weiterer Abkühlung eine Kondensation eintritt, z.B. Kondensati-on von Wasserdampf auf kalten Oberflächen, s.a. relative Luftfeuchtigkeit.

Temperaturbeständigkeit − Bei Klebstoffen eine wichtige Eigenschaft im Einsatz bei erhöhten Betriebstemperatu-ren. Bei Überschreitung dieser Temperatur beginnt die chemische Zersetzung und damit verbunden eine irreversible Schädigung der Klebschicht.

Thermoplast − Kunststoff (Klebschicht) mit vorwiegend geraden oder verzweigten Polymerstrukturen der (die) bei Wärmezufuhr vom festen über den weichen/plastischen in den schmelz-flüssigen Zustand übergeht. Bestimmte Arten der Thermoplaste sind in organischen Lösungsmitteln löslich.

Thixotropie − Eigenschaft bestimmter flüssiger Systeme, nach Zugabe sog. Thixotropierungsmittel (z.B. Kieselsäureprodukte) bei mechanischer Einwirkung (z.B. Rühren, Streichen) vo-rübergehend eine niedrigere Viskosität einzunehmen. Für Klebstoffe ergeben sich folgende Vorteile: Kein Ablaufen an vertikalen Oberflächen, Erzielung höherer Kleb-schichtdicken, Vermeidung oder Verringerung des Eindringens von Klebstoffen in po-röse Fügeteiloberflächen.

Topfzeit − Zeit, innerhalb der ein reaktiver Klebstoff nach dem Mischen der Komponenten verar-beitet werden muss.

Trennpapier − Mit speziellen Silikonen abhäsiv beschichtete Papiere, um Klebebänder aufwickeln oder Klebeetiketten anwendungsgerecht bereitstellen zu können.

UV-Härtung − Härtung von Klebstoffen mittels elektromagnetischer Strahlung bei Wellenlängen im Bereich von UV-A 315 – 380 nm, UV-B 280 – 315 nm, UV-C 200 – 280 nm (nm = Nanometer). Die Energie der Strahlung nimmt mit abnehmender Wellenlänge zu.

Valenz(en) − Wertigkeit – beschreibt das Bindungsvermögen chemischer Elemente.

Verarbeitungstemperatur − Temperatur des Klebstoffs bzw. dessen räumlicher Umgebung während der Verarbei-tung.

Verarbeitungszeit − Maximal zur Verfügung stehender Zeitraum nach vollständigem Mischen eines mehrkomponentigen Klebstoffs für die Verarbeitung.

Verdünner − Flüssige, organische Verbindungen, die die Feststoffkonzentration und/oder die Vis-kosität einer Substanz herabsetzt.

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Vernetzen − Reaktion, die zum dreidimensionalen Verknüpfen von Molekülketten führt. Die Ver-netzung ist eine Reaktionsart bei der Aushärtung von Klebstoffen.

Viskosität − Kenngröße zur Beschreibung der Fließeigenschaften eines Stoffs, die durch die inne-re Reibung der Moleküle bedingt sind. Sie ist definiert durch die Kraft in Newton (N), die erforderlich ist, um in einer Flüssigkeitsschicht von 1 cm2 Flächengröße und 1 cm Höhe die eine Grenzfläche parallel zur gegenüberliegenden anderen Grenzfläche mit einer Geschwindigkeit 1 ms-1 zu verschieben. Einheit: Pas, Pascal × Sekunde. In der Klebtechnik wird häufig in der Dimension: mPas = 10-3 Pa × s, Millipascal × Sekunde, gerechnet. Wasser besitzt eine Viskosität von 1 mPas.

Vorbehandlung − Siehe Oberflächenvorbehandlung.

Wärmeausdehnung − Temperaturbedingte Volumen- bzw. Längenzunahme eines Körpers. Als Maß gilt der Wärmeausdehnungskoeffizient α in der Dimension 10-6 K-1, Werte α: Stähle 10 – 20, Aluminium und Al-Legierungen 20 – 25, Gläser 5 – 10, Kunststoffe/Klebschichten 50 – 100.

Wärmebeständigkeit − Temperatur- und Zeitverhalten einer Klebung, bei dem keine Veränderung der Festig-keitseigenschaften erfolgt.

Wärmeleitfähigkeit − Vermögen eines Stoffs, die Wärme in sich zu leiten oder zu übertragen. Dimension: W/cmK (Watt pro Zentimeter × Kelvin).

Warmhärtender Klebstoff − Klebstoff, der für eine Aushärtung ein vorgegebenes Temperatur-Zeit-Profil erfordert.

Wartezeit (geschlossene) − Zeitraum, während dem eine Klebung durch Fixieren gehalten werden muss, bis die Festigkeit so groß ist, dass die Fügeteile durch äußere Krafteinwirkungen nicht mehr gegeneinander verschoben werden können.

Wartezeit (offene) − Zeitraum, der zwischen dem Klebstoffauftrag und dem Vereinigen der Fügeteile liegt.

Weichmacher − Niedermolekulare organische Verbindungen, die physikalisch, also nicht durch eine chemische Reaktion, in die Polymerstruktur eingebaut sind und somit zu einer größe-ren Verformbarkeit und/oder Plastifizierung des Polymers beitragen. Können unter geeigneten Bedingungen (höhere Temperatur) aus der Polymerstruktur ausdiffundie-ren (Weichmacherwanderung).

Wellenlänge − Bezeichnung λ, Maß für die Länge einer periodischen Schwingung bei elektromagne-tischen Wellen (siehe elektromagnetisches Spektrum), Einheit: nm (Nanometer).

Zähharte Klebstoffe − Klebstoffe, in deren Polymernetzwerk zur Verbesserung der mechanischen Eigen-schaften kautschukelastische Bestandteile chemisch eingebaut sind.

Zugfestigkeit − Bruchspannung eines Werkstoffs bzw. einer Klebung bei Zugbeanspruchung.

Zugscherfestigkeit − Festigkeit einer einschnittig überlappten Klebung durch eine exzentrisch angreifende Kraft bis zum Bruch.

Zweikomponenten-Klebstoff − Chemisch reagierender Klebstoff, bei dem einer Komponente (in der Regel der Harz-komponente) eine zweite Komponente (Härter) zugemischt werden muss.

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Klebefibel Ausgewählte Normen

Ausgewählte Normen

DIN 8593 „Fertigungsverfahren Fügen – Teil 0: Allgemeines; Einordnung, Unterteilung, Begriffe; Teil 1: Zusammensetzen; Einordnung, Unterteilung, Begriffe; Teil 2: Füllen; Einordnung, Unterteilung, Begriffe; Teil 3: Anpressen, Einpressen; Einordnung, Unterteilung, Begrif-fe; Teil 4: Fügen durch Urformen; Einordnung, Unterteilung, Begriffe; Teil 5: Fügen durch Umformen; Einordnung, Unterteilung, Begriffe; Teil 6: Fügen durch Schweißen; Einordnung, Unterteilung, Begriffe; Teil 7: Fügen durch Löten; Einordnung, Unterteilung, Begriffe; Teil 8: Kleben; Einordnung, Unterteilung, Begriffe“

DIN 53281 „Prüfung von Metallklebstoffen und Metallklebungen; Proben, T1 Klebflächenvorbehand-lung, T2 Herstellung, T3 Kenndaten des Klebevorganges“

DIN 53282 „Prüfung von Metallklebstoffen und Metallklebungen; Winkelschälversuch.“

DIN 53284 „Prüfung von Metallklebstoffen und Metallklebungen; Zeitstandversuch an einschnittig überlappten Klebungen“

DIN 53286 „Prüfung von Metallklebstoffen und Metallklebungen; Bedingungen für die Prüfung bei verschiedenen Temperaturen“

DIN 53287 „Prüfung von Metallklebstoffen und Metallklebungen – Bestimmung der Beständigkeit gegenüber Flüssigkeiten“

DIN 54455 „Prüfung von Metallklebestoffen und Metallklebungen; Torsionsscher-Versuch“

DIN 54456 „Prüfung von Konstruktionsklebstoffen und -klebungen – Klimabeständigkeitsversuch“

DIN EN 1464 „Klebstoffe – Bestimmung des Schälwiderstandes von Klebungen – Rollenschälversuch“

DIN EN 1465 „Klebstoffe – Bestimmung der Zugscherfestigkeit von Überlappungsklebungen“

DIN EN 14869-1 „Strukturklebstoffe – Bestimmung des Scherverhaltens struktureller Klebungen – Teil 1: Torsionsprüfverfahren unter Verwendung stumpf verklebter Hohlzylinder“

DIN EN 15337 „Klebstoffe – Bestimmung der Scherfestigkeit von anaeroben Klebstoffen unter Verwen-dung von Bolzen-Hülse-Probekörpern“

DIN EN 15870 „Klebstoffe – Bestimmung der Zugfestigkeit von Stumpfklebungen“

DIN EN ISO 1043-1 „Kunststoffe – Kennbuchstaben und Kurzzeichen – Teil 1: Basis-Polymere und ihre be-sonderen Eigenschaften“

DIN EN ISO 6270-2 „Bestimmung der Beständigkeit gegen Feuchtigkeit – Teil 2: Verfahren zur Beanspru-chung von Proben in Kondenswasserklimaten“

DIN EN ISO 6721-1 „Kunststoffe – Bestimmung dynamisch-mechanischer Eigenschaften – Teil 1: Allgemei-ne Grundlagen“

DIN EN ISO 9142 „Klebstoffe – Auswahlrichtlinien für Labor-Alterungsbedingungen zur Prüfung von Kleb-verbindungen“

DIN EN ISO 9227 „Korrosionsprüfungen in künstlichen Atmosphären – Salzsprühnebelprüfungen“

DIN EN ISO 9664 „Klebstoffe – Verfahren zur Prüfung der Ermüdungseigenschaften von Strukturklebun-gen bei Zugscherbeanspruchung“

DIN EN ISO 10365 „Klebstoffe – Bezeichnung der wichtigsten Bruchbilder“

ISO 11003-2 „Klebstoffe – Bestimmung des Scherverhaltens von Strukturklebstoffen – Teil 2: Scher-prüfverfahren für dicke Fügeteile“

ISO 14615 „Klebstoffe – Haltbarkeit von hochbelastbaren Klebstoffverbindungen – Lagerung in Feuchte und Temperatur unter Belastung“

ASTM D 3762 – 03(2010) „Standard Test Method for Adhesive-Bonded Surface Durability of Aluminum (Wedge Test)“

ASTM D 2293 „Prüfung der Fließeigenschaften von Klebstoffen für Metall im Druckscherversuch“

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Klebefibel Literaturverzeichnis

Literaturverzeichnis

1. Habenicht, Gerd. Kleben - erfolgreich und fehlerfrei. 5., überarbeitete und ergänzte Auflage. Wiesbaden : Vieweg + Teubner, 2008.

2. Onusseit, Hermann, [Hrsg.]. Praxiswissen Klebtechnik. Heidelberg, München, Landsberg, Berlin : Hüthig Jehle Rehm, 2008. Bd. 1: Grundlagen.

3. Wistuba, Eckehardt. Kleben und Klebstoffe. Chemie in unserer Zeit. 1980, 4, S. 124.

4. IFAM - Frauenhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung. Klebtechnik - Die Schlüsseltechnologie für den Vorsprung im Wettbewerb. Bremen : s.n.

5. Andreas Hirth, Dieter Wöhrle. Schülerlabor - Chemie Nr. 7 - Klebstoffe.

6. Podbregar, Nadja. scinexx. Die Gecko-„Kopierer“: Den Haft- und Klebetricks der Natur auf der Spur. [Online] 23. März 2007. http://www.g-o.de/dossier-344-1.html.

7. Brahm, Martin. Polymerchemie kompakt: Grundlagen - Struktur der Makromoleküle - Technisch wichtige Polymere und Reaktivsysteme. 2., überarbeitete und ergänzte Auflage. Stuttgart : Hirzel, 2009.

8. Brock, Thomas, Groteklaes, Michael und Mischke, Peter. Lehrbuch der Lacktechnologie. [Hrsg.] Ulrich Zorll. 2., berichtigte Auflage. Hannover : Vincentz, 1998.

Weitere Quellen:

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[Online] http://www.rio.de.

[Online] http://www.me.tu-dresden.de.

[Online] http://de.wikipedia.org.

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Klebefibel Stichwortverzeichnis

Stichwortverzeichnis

Abbindemechanismus ..................................................... 4 Abbinden ..................................................................... 2, 4 Acrylatklebstoffe ............................................................ 16 Additive ......................................................................... 37 Adhäsion ................................................................... 7, 10 Adhäsions/Kohäsions-Systeme ...................................... 6 Adhäsionsbruch ............................................................ 43 Adhäsionszone ............................................................... 9 Adsorptionsschicht ........................................................ 34 anorganische Klebstoffe................................................ 23 Anpressdruck .................................................................. 7 Atmosphärendruck-Plasma ........................................... 36 Aushärten .................................................................... 2, 4 Baekeland ....................................................................... 2 Bakelite ........................................................................... 2 Beflammen .............................................................. 24, 36 Beizen ........................................................................... 25 Benetzbarkeit ................................................................ 11 Benetzung ..................................................................... 11 Benetzungswinkel ......................................................... 11 Chromieren ................................................................... 25 Corona .......................................................................... 24 Corona-Verfahren ......................................................... 36 Cyanacrylatklebstoff ...................................................... 17 Debye-WW ...................................................................... 8 Diffusionsklebung .......................................................... 35 Dispersionsklebstoffe .................................................... 20 Druckkräfte .................................................................... 45 Duroplast ....................................................................... 14 Einkomponenten-Systemen .......................................... 14 Elastomer ...................................................................... 14 Epoxid-Gruppe .............................................................. 15 Epoxidharzklebstoffe ..................................................... 15 Festigkeit ....................................................................... 39 Fließverhalten ................................................................. 9 Fluorieren ...................................................................... 25 formschlüssig .................................................................. 2 Fügen .............................................................................. 2 Fügeteil ........................................................................... 2 Grenzschicht ............................................................. 2, 10 Grenzschichtbruch ........................................................ 44 Haftklebstoffe ................................................................ 21 Haftvermittlern ............................................................... 25 Härten ............................................................................. 4 Hotmelts ........................................................................ 22 Hydrophobieren ............................................................ 25 Kautschuk ..................................................................... 14 Keeson-WW .................................................................... 8 Kleben ............................................................................. 2 Klebfläche ....................................................................... 2 Klebfuge .......................................................................... 2 Klebschicht ...................................................................... 2 Klebstoff .......................................................................... 2 Klebung ........................................................................... 2 Kohäsion ................................................................... 9, 10 Kohäsions/Adhäsions-Systeme ...................................... 6 Kohäsionsbruch ............................................................ 44 Kohäsionszone ............................................................. 10 kondensierten Phasen .................................................... 7 Kontaktklebstoffe .......................................................... 20

Kontaktwinkel ................................................................ 11 kraftschlüssig ................................................................... 2 Liner .............................................................................. 22 London-WW .................................................................... 8 Lösungsmittelklebstoffe ................................................. 19 maximale Trockenzeit .................................................... 20 Methylmethacrylat ......................................................... 17 Mindesttrockenzeit......................................................... 20 Mischbruch .................................................................... 44 Naturkautschuk ............................................................. 22 Niederdruckplasma........................................................ 36 Oberflächenspannung ................................................... 10 Oberflächenvorbehandlung ........................................... 24 Oligomer ........................................................................ 13 Ozonisieren ................................................................... 25 Phasengrenze ............................................................... 10 Phosphatieren ............................................................... 25 Plasma .......................................................................... 24 Plastisole ....................................................................... 23 Polyaddition ................................................................... 13 Polykondensation .......................................................... 13 Polymer ......................................................................... 13 Polymerisation ............................................................... 13 Polyurethanklebstoffe .................................................... 15 pressure sensitive adhesives ........................................ 21 Primer ...................................................................... 25, 34 Randwinkel .................................................................... 11 Rauheit .......................................................................... 29 Reaktionsklebstoffe ................................................... 4, 14 Reaktionsschicht ........................................................... 34 Rheologie ........................................................................ 9 Schälkräfte .................................................................... 45 Schälwiderstand ............................................................ 41 Scherkräfte .................................................................... 45 Schmelzklebstoffe ......................................................... 22 Schockhärtung .............................................................. 17 Sekundenkleber ............................................................ 17 Selbstklebeprodukte ...................................................... 21 Silikone .......................................................................... 18 Spaltkräfte ..................................................................... 45 stoffschlüssig ................................................................... 2 synthetischer Kautschuk ................................................ 22 Testflüssigkeit ................................................................ 11 Testtinte ......................................................................... 11 Thermoplast .................................................................. 13 Topfzeit .......................................................................... 14 Torsionskräfte ................................................................ 45 Trägermaterial ............................................................... 22 Trennfolien .................................................................... 22 Übergangszone ............................................................. 10 Ungesättigte Polyesterklebstoffe ................................... 18 Urethan-Gruppe ............................................................ 15 van-der-Waals-Kräften .................................................... 8 Verfestigen ...................................................................... 5 Verunreinigungsschicht ................................................. 34 Viskosität ......................................................................... 9 Weichmacher ................................................................ 36 Youngsche-Gleichung ................................................... 11 Zähigkeit .......................................................................... 9 Zugkräfte ....................................................................... 45

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Klebefibel Stichwortverzeichnis

Zugscherfestigkeit ......................................................... 39 Zweikomponenten-Reaktionsklebstoff ............................ 1

Zweikomponenten-Systeme .......................................... 14

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Klebefibel Anhang

Anhang

Im Anhang werden einige firmenspezifische Hinweise angeführt.

Die Neugier steht immer an erster Stelle eines Problems, das gelöst werden will. Galileo Galilei

Kleben – eine Kunst, erlernt im Kindergarten?

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Klebefibel – Anhang Verarbeitungshinweise

Verarbeitungshinweis für einseitig selbstklebende, aufschäumende Baustoffe

Einseitig selbstklebend ausgerüstete, aufschäumende (intumeszierende) Baustoffe bieten den Vorteil einer schnellen, sauberen und wirtschaftlichen Verarbeitung gegenüber anderen Systemen zur Befestigung.

Um die Vorzüge dieses Systems voll nutzen zu können, beachten Sie bitte die folgenden Verarbeitungshinweise.

Oberflächenbeschaffenheit

Die zu beklebende Oberfläche muss trocken, frei von Staub, Öl, Fett, Oxiden, Trennmitteln und anderen Verun-reinigungen sein. Feuchtigkeitsniederschlag auf der Kleb-fläche (z.B. Kondensation auf kaltem Werkstoff in warmen Produktionsräumen) ist unbedingt zu vermeiden. Nach Möglichkeit glatte, geschlossene Oberflächen bekleben. Bei rauen, unebenen Klebflächen sind dickere, ausglei-chende Klebebänder zu verwenden.

Oberflächenreinigung

Zur Reinigung der Oberflächen nur saubere, fusselfreie Einweg-Tücher (Papier/Stoff) unter Verwendung von materialverträglichen Lösemitteln wie Benzin, Alkohole, Ester oder Ketone einsetzten, Reinigungsmittel/-systeme, die keine Rückstände hinterlassen und den Untergrund nicht angreifen. Beim Umgang mit Lösemitteln und Che-mikalien sind Sicherheitsvorschriften der Hersteller zu beachten. Die Klebflächen nie anfassen. Nach dem Rei-nigen eine Ablüftzeit einräumen, bis die Lösemittel voll-ständig verdunstet sind und dann zügig kleben, um eine erneute Verschmutzung (Staub/Fingerabdrücke) zu ver-meiden.

Hinweis: Lösemittel entziehen beim Verdunsten der Um-gebung Wärme, so dass sich der Werkstoff abkühlt. Es droht Kondensation, daher erst kleben, wenn der Werk-stoff wieder auf Raumtemperatur (RT) ist.

Mechanische Oberflächenreinigung

Kann mit Lösemitteln keine geeignete Oberfläche erzielt werden, sollte ein leichtes Anschleifen erfolgen (z.B. bei Oxiden, Trennmitteln oder pulverbeschichteten Unter-gründen). Die Klebflächen sollten vor und nach dem An-schleifen mit geeigneten Reinigungsmitteln gesäubert werden. Die Lösungsmittelverträglichkeit von Lacken und Kunststoffen ist vorher zu prüfen.

Kritische Oberflächen

Unproblematische Verbindungspartner sind in der Regel Metalle und hochenergetische Kunststoffe (z.B. ABS, Polycarbonat, Hart-PVC, Glas).

Kritische Oberflächen bilden Polyolefine, Gummi, Teflon, Silikone, pulverbeschichtete Materialien. Auch bei weich-gemachten Kunststoffen ist Vorsicht geboten, da die Weichmacher den Klebestoff verändern können. Daher sollte insbesondere bei kritischen Oberflächen ein aus-führlicher Test vorausgehen.

Temperatur

Eine günstige Verarbeitungstemperatur liegt zwischen 18 °C und 25 °C in trockenen Räumen. Werkstoff- und Umgebungstemperatur sollten übereinstimmend sein (Gefahr: Kondensatbildung). Verarbeitungstemperaturen unter 10 °C sind zu vermeiden.

Hinweis: Bei tiefen Temperaturen werden die Klebestoffe zu hart, bei hohen zu weich.

Andruck

Die Haftung eines Klebebandes ist unmittelbar abhängig vom Kontakt, den der Klebstoff zu den Klebflächen hat.

Ein kurzer, hoher Andruck (z.B. mit Andruckrolle, Rakel, Flächenpresse) sorgt für einen guten Oberflächenkontakt. Hart eingestellte Klebebänder erfordern einen stärkeren Andruck als weiche. Die Art und Höhe des Andruckes ist aber auch abhängig vom Werkstoff (dünn- oder dickwan-dig usw.) und von der Geometrie der Bauteile. (Faustre-gel: 20 N/cm2)

Hinweis: Auf trennmittelfreie Verarbeitungsgeräte/Hände achten!

Endklebkraft

Bis zum Erreichen der Endklebkraft ist eine Aufziehzeit von mindestens 24 h erforderlich. Druck und/oder Wärme beschleunigen diesen Vorgang, da bei den viskoelastischen Klebebändern das Fließverhalten ver-bessert wird. Erst danach sollten die Verklebungen im Außenbereich gelagert, weitertransportiert oder belastet werden.

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Belastung

Die Klebverbindungen sind so zu konstruieren, dass keine Spaltbelastung oder Schälspannung auftritt. Scher- und Zugbelastungen müssen sich auf die gesamte Klebfläche verteilen können. Stauchungen und Spannungen an den Enden der Fügepartner sind unbedingt zu vermeiden.

Hinweis: Dauernde Spannung beeinträchtigt die Festigkeit der Klebung. Die Klebung sollte frühestens nach 24 h belastet werden.

Lagerung

Einseitig selbstklebende, aufschäumende Baustoffe sind im Originalkarton bei RT (18 – 25 °C) und normaler Luft-feuchtigkeit (50 – 70%) zu lagern und vor direkter Son-neneinstrahlung (UV-Licht) zu schützen. Unter diesen Bedingungen können sie etwa 1 Jahr gelagert werden.

Auflagefläche

Die gesamte Klebfläche der einseitig selbstklebenden, aufschäumenden Baustoffe sollte auf dem Untergrund aufliegen und zur Verklebung beitragen.

Es wird dringend davon abgeraten, einseitig selbstkle-bende, aufschäumende Baustoffe über Ecken hinaus (weder innen noch außen) zu verkleben.

Bearbeitung der einseitig selbstklebenden,

aufschäumenden Baustoffe

Vermeiden Sie das Abheben der Trennfolie sowie Ver-schmutzungen der Klebfläche während dem Zuschneiden der aufschäumenden Baustoffe mit SK-Band. Schneiden Sie zuerst durch den Liner, die Klebeschicht und dann durch den Baustoff.

Überprüfen Sie die Passgenauigkeit (0.5 – 1.0 mm Luft-spalt an beiden Seiten) des Zuschnittes.

Entfernen Sie ein kleines Stück des Liners und setzen Sie den zu verklebenden, aufschäumenden Baustoff passge-nau an. Anschließend wird der Liner langsam unter dem Baustoff herausgezogen, während dieser gleichzeitig angepresst wird.

Für eine optimale Verklebung verwenden Sie eine An-druckrolle.

Hinweis: Unnötige Belastungen (Spannung/Stauchung) sind unbedingt zu vermeiden. Die Endklebkraft wird frü-hestens nach 24 h erreicht.

Bei Bohrungen durch den aufschäumenden Baustoff hindurch ist die Elastizität des Baustoffmaterials zu be-achten.

Bohrlöcher im aufschäumenden Baustoff sollten immer größer sein als das eigentliche Bohrloch. Dadurch können zusätzlich auftretende Spaltkräfte (z.B. durch Verschrau-bungen, die an der Verklebung ziehen und den Baustoff ablösen) vermieden werden.

Belastung weniger kritisch, wenn vollflächig

Belastung konstruktiv vermeiden

1. Reinigung/

Trocknung

2. Ansatz

(passgenau)

3. Applikation

4. Andruck

5. Endklebkraft

abwarten

Scherkraft

Zugkraft Spaltkraft

Schälkraft

Seite 67


Verarbeitungshinweis für einseitig selbstklebende Vorlegebänder

(Kerafix® 2000, Kerafix® Blähpapier Grad N, Kerafix® Flexlit)

Einseitig selbstklebend ausgerüstete Vorlegebänder bie-ten den Vorteil einer schnellen, sauberen und wirtschaftli-chen Verarbeitung gegenüber anderen Befestigungssys-temen.

Um die Vorzüge dieses Systems voll nutzen zu können, beachten Sie bitte die folgenden Verarbeitungshinweise.

Oberflächenbeschaffenheit

Die zu beklebende Oberfläche muss trocken, frei von Staub, Öl, Fett, Oxiden, Trennmitteln und anderen Verun-reinigungen sein. Feuchtigkeitsniederschlag auf der Kleb-fläche (z.B. Kondensation auf kaltem Werkstoff in warmen Produktionsräumen) ist unbedingt zu vermeiden. Nach Möglichkeit glatte, geschlossene Oberflächen bekleben.

Oberflächenreinigung

Zur Reinigung der Oberflächen nur saubere, fusselfreie Einweg-Tücher (Papier/Stoff) unter Verwendung von materialverträglichen Lösemitteln wie Benzin, Alkohole, Ester oder Ketone einsetzten, Reinigungsmittel/-systeme, die keine Rückstände hinterlassen und den Untergrund nicht angreifen. Beim Umgang mit Lösemitteln und Che-mikalien sind Sicherheitsvorschriften der Hersteller zu beachten. Die Klebflächen nie anfassen. Nach dem Rei-nigen eine Ablüftzeit einräumen, bis die Lösemittel voll-ständig verdunstet sind und dann zügig kleben, um eine erneute Verschmutzung (Staub/Fingerabdrücke) zu ver-meiden.

Hinweis: Lösemittel entziehen beim Verdunsten der Um-gebung Wärme, so dass sich der Werkstoff abkühlt. Es droht Kondensation, daher erst kleben, wenn der Werk-stoff wieder auf Raumtemperatur (RT) ist.

Mechanische Oberflächenreinigung

Kann mit Lösemitteln keine geeignete Oberfläche erzielt werden, sollte ein leichtes Anschleifen erfolgen (z.B. bei Oxiden, Trennmitteln oder pulverbeschichteten Unter-gründen). Die Klebflächen sollten vor und nach dem An-schleifen mit geeigneten Reinigungsmitteln gesäubert werden. Die Lösungsmittelverträglichkeit von Lacken und Kunststoffen ist vorher zu prüfen.

Kritische Oberflächen

Kritische Oberflächen bilden Polyolefine, Gummi, Teflon, Silikone und pulverbeschichtete Materialien. Auch bei weichgemachten Kunststoffen ist Vorsicht geboten, da die Weichmacher den Klebstoff verändern können. Daher sollte insbesondere bei kritischen Oberflächen ein aus-führlicher Test vorausgehen.

Temperatur

Eine günstige Verarbeitungstemperatur liegt zwischen 18 °C und 25 °C in trockenen Räumen. Werkstoff- und Umgebungstemperatur sollten übereinstimmend sein (Gefahr: Kondensatbildung). Verarbeitungstemperaturen unter 10 °C sind zu vermeiden.

Hinweis: Bei tiefen Temperaturen werden die Klebstoffe zu hart, bei hohen zu weich.

Andruck

Die Haftung eines Klebebandes ist unmittelbar abhängig vom Kontakt, den der Klebstoff zu den Klebflächen hat.

Ein kurzer Andruck sorgt für einen guten Oberflächen-kontakt.

Hinweis: Auf trennmittelfreie Verarbeitungsgeräte/Hände achten!

Endklebkraft

Bis zum Erreichen der Endklebkraft ist eine Aufziehzeit von mindestens 24 h erforderlich. Druck und/oder Wärme beschleunigen diesen Vorgang, da bei den viskoelastischen Klebebändern das Fließverhalten ver-bessert wird. Erst danach sollten die Verklebungen im Außenbereich gelagert, weitertransportiert oder belastet werden.

Belastung

Die Klebverbindungen sind so zu konstruieren, dass keine Spaltbelastung oder Schälspannung auftritt. Scher- und Zugbelastungen müssen sich auf die gesamte Klebfläche

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verteilen können. Stauchungen und Spannungen an den Enden der Fügepartner sind unbedingt zu vermeiden.

Hinweis: Dauernde Spannung beeinträchtigt die Festigkeit der Klebung. Die Klebung sollte frühestens nach 24 h belastet werden.

Belastung weniger kritisch, wenn vollflächig

Belastung konstruktiv vermeiden

Bearbeitung der einseitig selbstklebenden

Vorlegebänder

Vermeiden Sie das Abheben der Trennfolie sowie Ver-schmutzungen der Klebfläche während dem Bearbeiten der Vorlegebänder mit SK-Band.

Lösen Sie die Anfass-Schluppe in einem spitzen Winkel (etwa 180 °) und anschließend mit Hilfe der Anfass-Schluppe die Trennfolie von dem SK-Band des Vorlege-bandes. Der Anfang des Vorlegebandes ist durch eine Umschlagklebfolie geschützt. In diesem Bereich haftet das SK-Band nicht. Schneiden Sie dieses kurze Stück ab, ohne die Trennfolie zu durchschneiden. Ziehen Sie etwas Trennfolie in einem spitzen Winkel ab, um das einseitig selbstklebende Vorlegeband passgenau ansetz-ten zu können. Die Trennfolie wird unter dem Vorlege-band flach heraus gezogen und das Vorlegeband leicht angepresst. Das Vorlegeband wird auf Länge geschnitten, ohne die Trennfolie zu durchtrennen. Die Trennfolie dient beim nächsten Ansatz selbst als Anfass-Schluppe! Zur Optimierung der Haftung wird das Vorlegeband mit einer Hartschaumwalze gleichmäßig angedrückt und abschließend die Endklebkraft abgewartet.

Hinweis: Unnötige Belastungen (Spannung/Stauchung) sind unbedingt zu vermeiden. Die Endklebkraft wird frü-hestens nach 24 h erreicht.

1. Reinigung/

Trocknung

2. Lösen der

Anfass-Schluppe

in spitzem Win-

kel

3. Lösen der

Trennfolie mit

Anfass-Schluppe

4. Entfernen des

geschützten An-

fangs

5. Passgenauer

Ansatz

6. Trennfolie flach

herausziehen

7. Applikation

8. Ablängen ohne

die Trennfolie zu

durchschneiden

9. Trennfolie dient

als Anfass-

Schluppe

10. Andruck

11. Endklebkraft

abwarten

Scherkraft

Zugkraft Spaltkraft

Schälkraft

Seite 69


Auflagefläche

Die gesamte Klebfläche der einseitig selbstklebenden Vorlegebänder sollte auf dem Untergrund aufliegen und zur Verklebung beitragen.

Es wird dringend davon abgeraten, einseitig selbstkle-bende Vorlegebänder über Ecken hinaus (weder innen noch außen) zu verkleben.

Lagerung

Einseitig selbstklebende Vorlegebänder sind in der Origi-nalverpackung bei RT (18 – 25 °C) und normaler Luft-feuchtigkeit (50 – 70%) zu lagern und vor direkter Son-neneinstrahlung (UV-Licht) zu schützen. Unter diesen Bedingungen können sie etwa 1 Jahr gelagert werden.

Anfass-Schluppe

Sollte die Trennfolie einmal bündig mit dem übrigen Vor-legband abschließen, lässt sich eine neue Anfass-Schluppe wie folgt erzeugen.

Schneiden Sie quer zum Vorlegeband, etwa 2 cm vom bündigen Abschluss entfernt, auf der Seite ohne Kleb-schicht vorsichtig mit einem scharfen Messer durch das Vorlegeband und die Klebschicht bis auf die Trennfolie, ohne die Trennfolie selbst zu durchschneiden. Knicken Sie das kurze Stück vorsichtig ab und trennen Sie es vom übrigen Vorlegebande und schließlich von der Trennfolie. Die überstehende Trennfolie kann wie oben beschrieben als Anfass-Schluppe verwendet werden.

1. Schnitt durch

Vorlegeband und

Klebschicht

2. Abknicken

3. Kontrolle des

Schnitts

4. Lösen des

Abschnitts vom

Restmaterial

5. Lösen des

Abschnitts von

der Trennfolie

6. Trennfolie bleibt

am Restmaterial

7. Abschnitt

komplett ge-

trennt

8. Trennfolie dient

als Anfass-

Schluppe

9. weitere Vorge-

hensweise wie

oben beschrie-

ben

Seite 70

Klebefibel – Anhang Handhabung, Lagerung/Transport

Hinweise zur Handhabung und Lagerung/Transport der aufschäumenden Baustoffe

Im passiven technischen Brandschutz werden aufschäu-mende Baustoffe als flexible Lösungen in Konstruktionen eingesetzt, um Brandübertragungen zu verhindern. Sie reagieren physikalisch-chemisch auf Temperatureinwir-kung und Verändern im Brandfall ihr Volumen, sie schäumen auf, wodurch Fugen und Öffnungen geschlos-sen werden können. Bauliche Anlagen lassen sich damit in Brandabschnitte auftrennen, wodurch die Rettung von Menschen und Tieren sowie wirksame Löscharbeiten möglich werden.

Um die Funktionen der aufschäumenden Baustoffe zu erhalten und voll nutzen zu können, sind folgende Hinwei-se einzuhalten.

Anwendungsbereich

Die aufschäumenden Baustoffe wurden speziell für die Verwendung im Inneren von baulichen Anlagen zur Ein-dämmung von Feuer und Rauch (Brandausbreitung) und Abtrennung von Brandabschnitten entwickelt.

Handhabung

Nicht knicken!

Die technischen Eigenschaften der aufschäumenden Baustoffe werden durch Knicke und Brüche nicht negativ beeinflusst, dennoch wird empfohlen das Knicken bzw. Brechen der Baustoffe zu vermeiden, da die Verarbeitbarkeit beeinträchtigt werden kann.

Lagerung/Transport

Vor Feuchtigkeit/Nässe schützen.

Hohe Feuchtigkeit kann zum Quellen der aufschäumenden Baustoffe führen. Nässe kann in den Baustoff eindringen und neben dem Quellen u.U. Bestand-teile herauslösen.

Rollen flach liegend lagern!

Um eine gute Verarbeitbarkeit zu erhal-ten, wird empfohlen unnötige Verfor-mungen der Rollenware zu vermeiden.

Vor Hitze (> 30 °C) schützen.

Hohe Temperaturen begünstigen die Verformung der Rollenware, daher sollten hohe Temperaturen vermieden werden.

Vor direkter Sonneneinstrahlung schüt-zen.

Direkte Sonneneinstrahlung kann den aufschäumenden Baustoff aufheizen und damit Verformungen und Verkle-bungen verursachen.

Frostfrei lagern.

Bei tiefen Temperaturen werden die aufschäumenden Baustoffe zunehmend steifer und lassen sich damit schwerer verarbeiten.

Nicht in der Nähe von Hitzequellen, Funken oder offenem Feuer lagern.

Die aufschäumenden Baustoffe reagieren als Brand-schutzmaterialien auf Temperatureinwirkung und können bei entsprechenden Bedingungen bereits mit dem Auf-schäumen beginnen.

Verarbeitung

Empfohlen wird die Verarbeitung bei 18 – 25 °C.

Hinweis: Die Flexibilität der Baustoffe hängt von der Temperatur ab. Bei zu tiefen Temperaturen wird der Baustoff steif, bei zu hohen weich.

Die Angaben erfolgen nach besten Wissen, wurden, soweit

möglich, durch Versuche gestützt und gelten als unverbindliche

Beratung. Es ist zu empfehlen, in Zweifelsfällen einen den örtli-

chen Bedingungen angepassten Test durchzuführen. Die Mitar-

beiter der Bereiche Verkauf und Technik stehen jederzeit bera-

tend zur Verfügung.

> 18 °C

< 25 °C

> 30 °C

Seite 71

Klebefibel – Anhang Periodensystem der Elemente

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 Ia IIa IIIb IVb Vb VIb VIIb VIIIb Ib IIb IIIa IVa Va VIa VIIa VIIIa

1

1

H Wasserstoff

1.0079

Periodensystem der Elemente (PSE)

2

He Helium

4.0026

2

3

Li Lithium

6.941

4

Be Beryllium

9.0122

Ordnungszahl ––

Elementsymbol –– Elementname ––

relative Atommasse [u] ––

6

C Kohlenstoff

12.011

H = gasförmig (bei RT)

Br = flüssig (bei RT)

C = fest (bei RT)

Am = synthetisch

5

B Bor

10.811

6

C Kohlenstoff

12.011

7

N Stickstoff

14.007

8

O Sauerstoff

15.999

9

F Fluor

18.998

10

Ne Neon

20.179

3

11

Na Natrium

22.990

12

Mg Magnesium

24.305

�� = seltene Erden █ = Nichtmetalle

█ = Halbmetalle

█ = Metalle

█ = Nebengruppenelemente (Metalle)

13

Al Aluminium

26.982

14

Si Silicium

28.086

15

P Phosphor

30.974

16

S Schwefel

32.065

17

Cl Chlor

35.453

18

Ar Argon

39.948

4

19

K Kalium

39.098

20

Ca Calcium

40.078

21

Sc Scandium

44.956

22

Ti Titan

47.867

23

V Vanadium

50.942

24

Cr Chrom

51.996

25

Mn Mangan

54.938

26

Fe Eisen

55.845

27

Co Cobalt

58.933

28

Ni Nickel

58.693

29

Cu Kupfer

63.546

30

Zn Zink

65.409

31

Ga Gallium

69.723

32

Ge Germanium

72.64

33

As Arsen

74.922

34

Se Selen

78.96

35

Br Brom

79.904

36

Kr Krypton

83.798

5

37

Rb Rubidium

85.468

38

Sr Strontium

87.62

39

Y Yttrium

88.906

40

Zr Zirconium

91.224

41

Nb Niob

92.906

42

Mo Molybdän

95.94

43

Tc Technetium

98.9063

44

Ru Ruthenium

101.07

45

Rh Rhodium

102.906

46

Pd Palladium

106.42

47

Ag Silber

107.868

48

Cd Cadmium

112.411

49

In Indium

114.818

50

Sn Zinn

118.71

51

Sb Antimon

121.760

52

Te Tellur

127.60

53

I Iod

126.904

54

Xe Xenon

131.293

6

55

Cs Cäsium

132.905

56

Ba Barium

137.327

57

La Lanthan

138.905

72

Hf Hafnium

178.49

73

Ta Tantal

180.948

74

W Wolfram

183.84

75

Re Rhenium

186.207

76

Os Osmium

190.23

77

Ir Iridium

190.217

78

Pt Platin

195.084

79

Au Gold

196.976

80

Hg Quecksilber

200.59

81

Tl Thallium

204.383

82

Pb Blei

207.2

83

Bi Bismut

208.98

84

Po Polonium

208.982

85

At Astat

209.987

86

Rn Radon

222.018

7

87

Fr Francium

223.02

88

Ra Radium

226.025

89

Ac Actinium

227.028

Lanthanoide 6

58

Ce Cer

140.116

59

Pr Praseodym

140.908

60

Nd Neodym

144.242

61

Pm Promethium

146.915

62

Sm Samarium

150.36

63

Eu Europium

151.964

64

Gd Gadolinium

157.25

65

Tb Terbium

158.925

66

Dy Dysprosium

162.50

67

Ho Holmium

164.93

68

Er Erbium

167.259

69

Tm Thulium

168.934

70

Yb Ytterbium

173.04

71

Lu Lutetium

174.967

Actinoide 7

90

Th Thorium

232.038

91

Pa Protactinium

231.036

92

U Uran

238.029

93

Np Neptunium

237.048

94

Pu Plutonium

244.064

95

Am Americium

243.061

96

Cm Curium

247.07

97

Bk Berkelium

247.07

98

Cf Californium

251.08

99

Es Einsteinium

252.083

100

Fm Fermium

257.095

101

Md Mendelevium

258.098

102

No Nobelium

259.101

103

Lr Lawrencium

262.11

Naturkonstanten:

Größe Symbol Zahlenwert

Boltzmann-Konstante k 1.38066 × 10-23 JK-1

Gaskonstante R = kNA 8.31441 JK-1mol-1

Avogadrosche Konstante NA 6.02205 × 10-23 mol-1

Atomare Masseneinheit mu 1.66056 × 10-27 kg

Plancksche Konstante h

ћ = h/2π

6.62618 × 10-34 Js

1.05459 × 10-34 Js

Vorsätze/Faktoren:

f p n µ m c d k M G

femto pico nano mikro milli centi deci kilo mega giga

10-15 10-12 10-9 10-6 10-3 10-2 10-1 103 106 109

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