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Werkstoffe und technische Entwicklung: das Rad

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Verbindungssystematik

StoffschlüssigeVerbindungen

FormschlüssigeVerbindungen

KraftschlüssigeVerbindungen

Löt-verbindungen

Schweiß-verbindungen

Bolzen-verbindungen

Schnapp-verbindungen

Feldschluss ReibschlussElastischer Schluss

Schraubverbindungen Nietverbindungen

Magnetismus Schwerkraft

Pressverbindungen

z.B. Kleben undPunktschweißen

Kleb-verbindungen

Mischformen

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Zukunftstechnologie Kleben

Werkstoff:Kombinationen

von verschiedenenWerkstoffen

Fügen:gezielte Integrationvon zusätzlichen

Funktionen

Konstruktion:Verbesserte

Eigenschaftender Bauteile

Verarbeitung:Erhalt derWerkstoff-

eigenschaften

Zukunftstechnologiefür Industrie

und Handwerk:Kleben

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Flaschenetikettierung

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Kleben im alten Ägypten

Beil aus der jüngeren Steinzeit

AztekischeBauwerke

27 Kleben/Klebstoffe Abb. 5

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Seepocke

27 Kleben/Klebstoffe Abb. 6

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Querschnitt einer Klebung

Grenzschichten

Oberfläche des Fügeteils/Adhäsionszone

Übergangszone

Kohäsionszone

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Die Beiträge zur Kohäsionsfestigkeiteines Klebstoffs

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Methoden der Oberflächenbehandlung

Oberflächen-vorbereitung

Reinigen,Entfetten,

Passendmachender Oberflächen

Oberflächen-vorbehandlung

mechanische,chemische,

physikalischeVerfahren

Oberflächen-nachbehandlung

Klimatisierung,Primer,

Haftvermittler,Haftreiniger

27 Kleben/Klebstoffe Abb. 9

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Einteilung der Klebstoffe nach derchemischen Basis

organischeVerbindungen

Klebstoffe

Silicone anorganischeVerbindungen

natürlicheBasis

Proteine,Kohlenhydrate,

Harze

synthetischeBasis

Kohlenwasserstoff-Verbindungen+ Sauerstoff,

Stickstoff,Chlor, Schwefel

keramische Bestandteile,Metalloxide,

Silicate,Phosphate,

Borate

27 Kleben/Klebstoffe Abb. 10

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Einteilung der organischen Klebstoffe und Siliconenach dem Verfestigungsmechanismus

physikalisch abbindendeKlebstoffe

chemisch härtendeKlebstoffe

Schmelzklebstoffe

lösungsmittelhaltigeNassklebstoffe

Kontaktklebstoffe

Dispersionsklebstoffe

wasserbasierte Klebstoffe

Haftklebstoffe

Plastisole

Polymerisationsklebstoffe:SekundenklebstoffeMethylmethacrylate (MMA)ungesättigte Polyesteranaerob härtende Klebstoffestrahlenhärtbare Klebstoffe

Polykondensationsklebstoffe:PhenolharzeSiliconePolyimideBismaleimideMS-Polymere

Polyadditionsklebstoffe:EpoxidharzePolyurethane

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Physikalisch abbindende Klebstoffe

Bezeichnung

Schmelzklebstoffe

lösungsmittelhaltigeNassklebstoffe

Kontaktklebstoffe

Dispersionsklebstoffe

weitere wasserbasierteKlebstoffe

Haftklebstoffe

Plastisole

Art der Abbindung

Erstarren der Schmelze

Verdunsten vonLösungsmitteln

Verdunsten von Wasser

durch Oberflächenkontaktdauerklebrige Schichten

Sol-Gel-Prozess durchErwärmung

Basisrohstoffe

Ethylen-Vinylacetat-Copolymere,Polyamide, Pol yester, u.a.

polymere Vinylverbindungen,Polymethylmethacrylat, Natur-und Synthesekautschuk, u.a.

Polychloroprene, Butadien-Acrylnitril-Kautschuk, u.a.

nicht wasserlösliche Polymeredes Vinylacetats, auch inVerbindung mit Comonomeren,Polyacrylsäureester, u.a.

Glutin, Casein, Dextrin, Methyl-cellulose, Polyvinylalkohol, u.a.

spezielle Polyacrylate, Polyvinyl-ether, Naturkautschuk, u.a.

PVC und Weichmacher

Anwendungsgebiete

Verpackungsindustrie,Druck-, Textil 0-, Schuh-,Holzverarbeitende Industrie,Fahrzeugbau, Elektrotechnik

Druck- und Verpackungs-industrie, PVC-Rohrklebung,Haushaltsklebstoffe

Fußbodenverklebungen,Matratzen- undSchuhherstellung,Automobilindustrie

Verpackungsindustrie,Schuhherstellung,Lebensmittelindustrie,Holzverarbeitende Industrie

Papier, Tapeten

Klebebänder für handwerklicheund industrielle Zwecke,Wundpflaster, Etiketten

Karosseriebau

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Grundstoffe von Schmelzklebstoffpolymeren

27 Kleben/Klebstoffe Abb. 13

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Auftrag durch Schmelzklebstoffpistolen

MöbelindustrieVerpackungsindustrie

Elektronik-industrie

27 Kleben/Klebstoffe Abb. 14

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Grundstoffe für lösungsmittelhaltige Nassklebstoffe

27 Kleben/Klebstoffe Abb. 15

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Stabilisierung der Klebstoffpartikel durchHilfsstoffe und Emulgatoren

HilfsmonomerEmulgatorAbstoßungskräfte

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Filmbildung einer Polyacrylatdispersionin der Klebfuge

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Page 18: Werkstoffe und technische Entwicklung: das Rad 27 Kleben/KlebstoffeFolie 1.

In Haftklebstoffen verwendete Kautschuke

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Aufbau von Haftklebebändern

Schutzpapier

Haftklebstoff

Trägermaterial

Haftklebstoff

Schutzpapier

Schutzpapier

Schutzpapier

Haftklebstoff

doppelseitiges Klebeband (Träger: Folie, Gewebe, Schaumstoff, etc.)

Transferklebeband, trägerloses Klebeband

27 Kleben/Klebstoffe Abb. 19

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Abbindemechanismus der Plastisole

Paste aus hartem PVC-Korn inflüssigem Weichmacher (Plastisol)

Anquellung der Paste bei 40 °C

Vorgelierung ab 100 bis 120 °C

Sol-Gel-Prozess bei 160 bis 180 °C

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Chemisch härtende Klebstoffe

BezeichnungCyanacrylate

Methylmethacrylate

Anaerob härtendeKlebstoffeStrahlenhärtbareKlebstoffePhenolformaldehydharze

Silikone

Polyimide

Epoxidharzklebstoffe

Polyurethane

Art der Härtung

Polymerisation

Polykondensation

Polyaddition

Basisrohstoffe

Cyanacrylsäureester

Methacrylsäuremethylester

Diacrylsäureester von Diolen

Epoxyacrylate, Polyesteracrylate

Phenole, Formaldehyd

Polyorganosiloxane

Aromatische Tetracarbonsäurean-hydride und aromatische Diamine

Oligomere Diepoxideund Polyamine oderPolyamidoamine

Di- und ggfs. trifunktionelleIsocyanate, Polyole

Anwendungsgebiete

Kleben von Kleinteilen; Kleben von Gläsern aller Art,Gewebeklebstoff, Sprühverbände

Kunststoffkleben in Automobil- undSchienenfahrzeugbau

Motoren, Elektromotoren, Schraubensicherungen,Welle-Nabe-Verbindungen

Kleben von Glas und transparenten Kunststoffen,Dentaltechnik

Holzwerkstoffe, Kleben von Brems- und Kupplungs-belägen, strukturelle Aluminiumsklebungen imFlugzeugbau

Dichtungen; Automobilbau, Elektrotechnik;Spezialanwendungen in Luft- und Raumfahrt

Metallklebungen im Luft- und Raumfahrtbereich

Strukturklebstoff im Fahrzeug- und Flugzeugbau,Karosseriebau, Elektronik, Verkleben von FVK,Reparaturklebungen

Karosseriebau, Verbinden von Materialien mit starkunterschiedlichen Last- und Temperaturdehnungs-verhalten, Glasscheibenkleben im Fahrzeugbau

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Page 22: Werkstoffe und technische Entwicklung: das Rad 27 Kleben/KlebstoffeFolie 1.

Verschiedene Ester der a-Canacrylsäure

a-Canacrylsäureester: Ladungsverteilung

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Aushärtung durch anionische Polymerisation

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Hydrolyse des Cyanacrylats

27 Kleben/Klebstoffe Abb. 24

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Aushärtung durch radikalische Polymerisationdes MMA

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Page 26: Werkstoffe und technische Entwicklung: das Rad 27 Kleben/KlebstoffeFolie 1.

Radikalische Polymerisation von TEGMA

Abfangen durch O2 und Bildungreaktionsträger TEGMA-Peroxid-Radikale

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Härtungssystem anaerob härtender Klebstoffe

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Schrauben sichern mit anaeroben Klebstoffen

Schrauben sichern.Die Schrauben eines Motorgehäuses werdengegen selbsttätiges Lösen gesichert. Bei Über-schreiten eines bestimmten Losbrechmomenteskann die Schraube wieder gelöst werden.

27 Kleben/Klebstoffe Abb. 28

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Glasdesign und Glasbau

27 Kleben/Klebstoffe Abb. 29

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Vorkondensation von Phenol mit Formaldehyd

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Page 31: Werkstoffe und technische Entwicklung: das Rad 27 Kleben/KlebstoffeFolie 1.

Aushärtereaktion des Phenolformaldehydharzes

Aushärtebedingungen:

100 - 140 °CDruck zur Vermeidung vonWasserdampfblasen in derKlebschicht

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Bremsbeläge

27 Kleben/Klebstoffe Abb. 32

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Hohe Kettenbeweglichkeit der Silicone durch starkunterschiedliche Bindungswinkel

27 Kleben/Klebstoffe Abb. 33

Page 34: Werkstoffe und technische Entwicklung: das Rad 27 Kleben/KlebstoffeFolie 1.

Blockierung von Siloxanen mit Vernetzern

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Page 35: Werkstoffe und technische Entwicklung: das Rad 27 Kleben/KlebstoffeFolie 1.

Hydrolyse und Polykondensationvernetzender Siloxane

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Page 36: Werkstoffe und technische Entwicklung: das Rad 27 Kleben/KlebstoffeFolie 1.

Kondensationsvernetzung von 2-K-RTV-Siliconen

27 Kleben/Klebstoffe Abb. 36

Page 37: Werkstoffe und technische Entwicklung: das Rad 27 Kleben/KlebstoffeFolie 1.

Herstellung und Aushärtung der Polyimide

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Page 38: Werkstoffe und technische Entwicklung: das Rad 27 Kleben/KlebstoffeFolie 1.

Polyaddition von Diaminen (2) anBisphenol-A-bis-Epoxid (1)

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Page 39: Werkstoffe und technische Entwicklung: das Rad 27 Kleben/KlebstoffeFolie 1.

Aushärtungsverlauf eines 2-K-Epoxidharzklebstoffsbei Raumtemperatur

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Bildung von Polyurethanen

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Isocyanate als Härter für 2-K-Systeme

27 Kleben/Klebstoffe Abb. 41

Page 42: Werkstoffe und technische Entwicklung: das Rad 27 Kleben/KlebstoffeFolie 1.

Deblockierung eines Isocyanates in der Wärme

27 Kleben/Klebstoffe Abb. 42

Page 43: Werkstoffe und technische Entwicklung: das Rad 27 Kleben/KlebstoffeFolie 1.

Aktivierung des isocyanatgruppenhaltigen Prepolymers durch Feuchtigkeit

27 Kleben/Klebstoffe Abb. 43

Page 44: Werkstoffe und technische Entwicklung: das Rad 27 Kleben/KlebstoffeFolie 1.

Hochgeschwindigkeitsfähre

27 Kleben/Klebstoffe Abb. 44

Page 45: Werkstoffe und technische Entwicklung: das Rad 27 Kleben/KlebstoffeFolie 1.

Kohäsionszunahme eines mit Feuchtigkeit härtendenreaktiven Polyurethan-Schmelzklebstoffs

Kohäsion

Zeit

Endfestigkeit

Anfangsfestigkeit

27 Kleben/Klebstoffe Abb. 45

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Beanspruchungsarten einer Klebung

a) Schälbeanspruchung b) Schub-Scherbeanspruchung c) Zug-Scherbeanspruchung

d) Zugbeanspruchung e) Druckbeanspruchung f) Torsionsbeanspruchung

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Zugscherversuch

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Page 48: Werkstoffe und technische Entwicklung: das Rad 27 Kleben/KlebstoffeFolie 1.

Keiltest

27 Kleben/Klebstoffe Abb. 48

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Schälversuch

27 Kleben/Klebstoffe Abb. 49

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Dachkonstruktion aus Holzlaminat-Trägern

27 Kleben/Klebstoffe Abb. 50

Page 51: Werkstoffe und technische Entwicklung: das Rad 27 Kleben/KlebstoffeFolie 1.

Klebstoffanwendungen im Karosseriebau

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Page 52: Werkstoffe und technische Entwicklung: das Rad 27 Kleben/KlebstoffeFolie 1.

Direct Glazing

27 Kleben/Klebstoffe Abb. 52

Page 53: Werkstoffe und technische Entwicklung: das Rad 27 Kleben/KlebstoffeFolie 1.

Kleben im Flugzeugbau

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Page 54: Werkstoffe und technische Entwicklung: das Rad 27 Kleben/KlebstoffeFolie 1.

Nahverkehrszug in Leichtbauweise

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Page 55: Werkstoffe und technische Entwicklung: das Rad 27 Kleben/KlebstoffeFolie 1.

Klebstoffanwendungen im Containerbau

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Page 56: Werkstoffe und technische Entwicklung: das Rad 27 Kleben/KlebstoffeFolie 1.

Punktförmiger Klebstoffauftrag auf einer Leiterplatte

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Page 57: Werkstoffe und technische Entwicklung: das Rad 27 Kleben/KlebstoffeFolie 1.

Kleben von Digital Versatile Discs (DVD)

27 Kleben/Klebstoffe Abb. 57

Page 58: Werkstoffe und technische Entwicklung: das Rad 27 Kleben/KlebstoffeFolie 1.

Klebungen im Elektromotorbau

Kabelstabilisierung Magnet Läufer-Welle-Verbindung

Kugellager-befestigung

Gehäuse-dichtung

Schrauben-sicherung

Typen-schild

Wuchten

Kollektor-Welle-Verbindung

Bürsten-halterung

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Page 59: Werkstoffe und technische Entwicklung: das Rad 27 Kleben/KlebstoffeFolie 1.

Folienlaminierung: Fertigprodukte

27 Kleben/Klebstoffe Abb. 59

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Beispiele selbstklebender Verbandmaterialien

27 Kleben/Klebstoffe Abb. 60

Page 61: Werkstoffe und technische Entwicklung: das Rad 27 Kleben/KlebstoffeFolie 1.

Eingeklebtes Hüftgelenks-Implantat

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Page 62: Werkstoffe und technische Entwicklung: das Rad 27 Kleben/KlebstoffeFolie 1.

Die drei Dimensionen einer nachhaltigen zukunftsverträglichen Entwicklung

Die nachhaltige zukunftsverträgliche Entwicklung (Sustainable Development) istein Leitbild, nach dem die Menschheit ihreZukunft verantwortungsvoll gestalten muss.Das Leitbild hat eine ökologische,eine ökonomische und einesoziale/gesellschaftlicheDimension.

Heute verpflichten wir unsgegenüber künftigenGenerationen, ihnen einelebenswerte Welt zuhinterlassen.

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Risikobewertung

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Substitution von lösungsmittelhaltigen Klebstoffen in der Bauklebstoffindustrie 1985-1997

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Page 65: Werkstoffe und technische Entwicklung: das Rad 27 Kleben/KlebstoffeFolie 1.

Klebstoffe beim Endverbraucher

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Schematischer Aufbau einer Freistrahl- undSprüh-Corona-Behandlung

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Page 67: Werkstoffe und technische Entwicklung: das Rad 27 Kleben/KlebstoffeFolie 1.

Toxikologisch begründete Gefahrensymboleund Gefahrenzeichen

27 Kleben/Klebstoffe Abb. 67

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Epoxidharzzubereitung XYZ

27 Kleben/Klebstoffe Abb. 68

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Exposition

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Page 70: Werkstoffe und technische Entwicklung: das Rad 27 Kleben/KlebstoffeFolie 1.

Rheometertypen

27 Kleben/Klebstoffe Abb. 70