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EIN kleben, Klebstoff oder Klebstoff ist ein Zwischenprodukt, das zwei oder mehr Teile dauerhaft miteinander verbindet.

Ein Leim kann sowohl natürlichen als auch künstlichen Ursprungs sein. Einige moderne Klebstoffe sind extrem stark und im modernen Bauwesen und in der Industrie sehr wichtig.

Kleber aus einer Tube
Visualisierung einer Klebeverbindung
Knochenkleber

Kleber

sehen Liste der Klebstoffe für den Hauptartikel zu diesem Thema.

Es gibt unzählige klebt. Einige Typen sind:

Naturanwendungen

sehen Anwendungen mit Naturleim für den Hauptartikel zu diesem Thema.

Es gibt verschiedene Anwendungen von Klebstoffen in der Natur. Spinnen verwenden Fäden mit Klebstoff, um ihre zu halten Spinnennetz drehen. Es gibt auch Spinnen, die, um ihre Beute zu fangen, mit Leimfäden "schießen". Um ein Wegschwimmen zu verhindern, verankern sich Muscheln mit Byssusfäden (Klebeprotein) im Substrat.

Klebeprozess

Kleben ist im Gegensatz zum Schweißen und Löten ein Verbindungstechnik die fast alle Materialien miteinander verbinden können. Im Gegensatz zum Schweißen und Löten müssen die zu verbindenden Materialien beim Kleben nicht erwärmt werden. Außerdem wird die Kraft gleichmäßig von einem Material auf ein anderes übertragen. Für eine gute Leimverbindung sind die richtige Leimwahl und ein kontrollierter Leimprozess wichtig.

Der Klebeprozess besteht aus:

  • Reinigung der Substrate (Substrat)
  • Untergrund vorbereiten
  • Auftragen des Klebers
  • die reaktion des klebers

Reinigungstechniken

Der Zweck der Reinigungstechniken besteht darin, „fremde“ Stoffe (Schmutz oder Rost) vom Untergrund (Untergrund) zu entfernen. Diese Fremdstoffe wirken sich negativ auf die Haftung des Klebstoffs auf dem Untergrund aus.

Die Reinigungstechniken können unterteilt werden in:

Mechanische Reinigung

  • Scheinen: Strahlgut (Metallkugeln) wird mit hoher Geschwindigkeit auf den Untergrund geschossen. Dadurch wird der Schmutz mechanisch entfernt. In der Vergangenheit wurde Sand als Strahlmittel verwendet. Wegen der Gefahr von Asbestose (Staublunge) Sand als Strahlmittel ist verboten.
  • Hochdruckwasser: (warmes) Wasser, das manchmal mit Seife versetzt wurde, wird mit einem Hochdrucksprühgerät auf den Untergrund gesprüht.
  • Schleifen: verwenden Sandpapier der Schmutz kann mechanisch vom Untergrund entfernt werden. Bei dieser Reinigungsmethode besteht die Gefahr, dass der Schmutz verschmiert oder in den Poren verschmiert wird. Es wird daher empfohlen, den Untergrund vor dem Schleifen (chemisch) zu reinigen.
  • Chemische Reinigung (kann gesundheitsschädlich sein)
  • Lösungsmittel: Der Schmutz wird mit Hilfe eines Lösungsmittels in Lösung gebracht und kann anschließend mechanisch (mit einem Tuch) entfernt werden. Lösungsmittel können bestehen aus Kohlenwasserstoffe, Alkohole, Ester oder Ketone. (Farbentferner ist ein Lösungsmittel). Beispiele für Lösungsmittel sind MEK, Verdünner, Terpentin, Xylol, Aceton, Benzol, Chlorothen.
  • Tenside: Tenside sind Tenside mit Molekülen, an denen auf der einen Seite Wasser und auf der anderen Fett oder Öl haften kann. Wird ein Tensid auf den Untergrund aufgetragen, haftet es auf dem Fett oder Öl. Die Schmutzpartikel lösen sich dann und können anschließend leicht mit Wasser abgewaschen werden.
  • Alkalien: Alkalien sind Base oder Laugen, die mit (pflanzlichen) Fetten eine chemische Reaktion eingehen. Bei der Reaktion entsteht Seife (organisches Salz). Da die Seife wasserlöslich ist, lässt sich der Schmutz leicht mit Wasser abwaschen.
  • Säuren: ein Acid reagiert mit einem Mineral (Oxid oder Kreide). Mit dem Beizprozess Durch Aufbringen einer abgeschwächten (verdünnten) Säure wird das auf dem Substrat vorhandene Mineral chemisch in ein Gas umgewandelt.

Untergrund geeignet machen

Nicht jede Oberfläche ist sofort geeignet, um Kleber direkt darauf aufzutragen. Metalle (wie Stahl und Aluminium) muss zunächst vor Korrosion (Oxidation) geschützt werden. Bei der Herstellung von Kunststoffgegenständen werden manchmal Additive (Trennmittel) verwendet, um das Werkstück leichter aus dem Werkzeug zu lösen; diese Stoffe müssen vor dem Verkleben von der Oberfläche entfernt werden. Es gibt auch Kunststoffe mit so einem niedrigen Oberflächenspannung dass der Klebstoff nicht auf die Oberfläche fließen kann. Dies ist der Fall bei Polypropylen (PP), Polyethylen (SPORT), Teflon (PTFE), Polyoxymethylen (POM), Silikon und thermoplastischElastomere (TPE). Die Oberfläche wird dann ionisiert um eine bessere Haftung des Klebers zu ermöglichen. Demineralisiertes Wasser hat eine Oberflächenspannung von 73 und PTFE eine Oberflächenspannung von 17. Dadurch verbleibt das Wasser als konvexer Tropfen an der Oberfläche. Die Oberflächenspannung des PTFE-Substrats ist unbehandelt, nämlich zu gering. Anhand eines kleinen Tests mit demineralisiertem Wasser kann man sich beispielsweise einen ersten Eindruck über die Verklebungsfähigkeit der Oberfläche in diesem Moment machen.

Für den zu verklebenden Untergrund behandeln Dabei kommen verschiedene Materialien und Techniken zum Einsatz:

  • Grundierung: Primer sind oft verdünnte Klebstoffe, die gut in die Poren des Materials eindringen und eine gute Haftung bieten. Den Grundierungen werden häufig Haftverbesserer und Korrosionsinhibitoren zugesetzt. Weitere Informationen finden Sie unter Grundierungen.
  • Plasma: Ein Gas wird durch ein Radio- oder Hochfrequenzfeld zu einem Feld angeregt Plasma. Dieses Plasma wird die Oberfläche beschädigen (die äußeren C-H-Bindungen der Polymere aufbrechen) und somit eine bessere Verbindung mit dem Klebstoff ermöglichen.
  • Mechanisches Aufrauen: Durch mechanisches Aufrauen wird die Klebefläche vergrößert, damit sich der Klebstoff besser mechanisch verankern kann. Da die Haftkraft hauptsächlich auf die Van-der-Waals-Kräfte diese Methode ist nicht sehr effektiv. sehen Klebstofffehlermechanismus.
  • flammend: Wenn eine Flamme über die Oberfläche geführt wird, wird die Oberfläche beschädigt. Auf diese Weise werden die Polymere aufgebrochen, um eine bessere Verbindung mit dem Klebstoff zu ermöglichen.
  • Corona-Behandlung: EIN Corona tritt auf, wenn das umgebende Gas bei einer ausreichend hohen Spannung zwischen zwei Leitern ionisiert wird. Dieses Ionisation erleichtert die Verklebung des Untergrundes mit dem Kleber. Die Oberfläche wird sozusagen aktiviert. Diese Technik ist weit verbreitet in Folien.
  • Galvanisieren: Bei der galvanisieren das Substrat ist mit einer dünnen Metallschicht bedeckt. Diese Schicht verhindert, dass der Klebstoff das darunterliegende Metall oxidiert (rostet).
  • Lackieren: es Farbe des Substrats wird häufig verwendet, um zu verhindern, dass die Substrate zwischenzeitlich oxidieren. Der Klebevorgang kann auf diese Weise später erfolgen.

Techniken zum Auftragen von Leim

Kleberreaktionen

Die Adhäsionsreaktionen lassen sich in zwei Arten einteilen:

  1. Physikalische Klebereaktionen
  2. Chemische Klebereaktionen

Physikalische Klebereaktionen

Bei dieser Art von Klebstoff findet keine chemische Reaktion statt. Die körperlichen Reaktionen können wiederum unterteilt werden in:

  • Lösungsmittelverlust: Das Lösungsmittel lässt man eine gewisse Zeit verdunsten und dann werden die Oberflächen zusammengepresst. Beispiele für diese Klebstoffe sind; Reifenkleber, Holzleim und Papierkleber. sehen Lösungsmittelkleber.
  • Aushärtung durch Kühlung: Bei dieser Verklebungsart wird die Klebemasse als heiße Flüssigkeit auf die zu verklebende Fläche aufgetragen. Durch Abkühlen entsteht eine Verbindung. Beispiele für diese Klebstoffe sind; Thermoplaste wie EVA, PA und Polyesterkleber. sehen klebender Kleber und Plastisolkleber.
  • Klebstoffe: Bei diesem Klebstofftyp ist die Klebemasse gummiartig und die Klebkraft dauerhaft. sehen klebender Kleber.
  • Schmelzklebstoffe: Bei dieser Art von Klebstoff verschmelzen die Komponenten miteinander. sehen Heißkleber.

Chemische Klebereaktionen

Charakteristisch für diese Klebstoffe ist, dass die Aushärtung des Klebstoffs durch eine chemische Reaktion erfolgt. In den meisten Fällen sind mehrere Komponenten vorhanden, die in Kombination eine chemische Reaktion auslösen. Die Reaktion kann auch durch Licht- oder Wärmeeinwirkung erfolgen.

Die chemischen Reaktionen können weiter unterteilt werden in:

  • Reaktion zwischen zwei Komponenten: Bei diesen Zweikomponenten-Klebstoffen erfolgt die Reaktion, weil die Komponenten miteinander reagieren. Beispiele für diese chemischen Reaktionsklebstoffe sind: Epoxid-, Phenol-, Acrylat-, Cyanacrylat- und Polyurethanklebstoffe. sehen Liste der Klebstoffe.
  • Reaktion durch Feuchtigkeit: Die zweite für die chemische Reaktion notwendige Komponente ist in der Umwelt vorhanden. Beispiele für Klebstoffe, die die zweite Komponente aus der Umgebung entfernen, sind Urethan-, Silikon- und Zementklebstoffe.
  • Anaerobe Reaktion: der Klebstoff reagiert unter Sauerstoffausschluss, siehe anaerober Kleber.
  • UV- oder Elektronenstrahlungshärtung: durch UV oder Elektronenstrahlung kommt ein Polymerisation im Gange.
  • keine Mischung: Jede Komponente wird separat auf einen der beiden zu verklebenden Teile aufgetragen. Die Aushärtung des Klebers erfolgt erst, wenn die Teile miteinander in Kontakt kommen. sehen Acrylkleber.

Konzepte

Konzepte des Klebeprozesses: (1) Applikationszeit (2) Offene Zeit (3) Presszeit (4) Abbindezeit

Im Klebeprozess werden folgende Begriffe verwendet:

  • Bewerbungszeit. Dies ist die Zeit, die benötigt wird, um den Klebstoff auf die Oberfläche aufzutragen.
  • Offene Zeit. Dies ist die Zeit, in der der Kleber noch nicht reagiert. Innerhalb dieser Zeit muss der Kleber aufgetragen werden. Wird der Klebstoff später aufgetragen, wird keine vollständig starke Verbindung hergestellt.
  • Drücken Sie Zeit. Dies ist relativ gesehen die minimale Zeit, die benötigt wird, um die zu verklebenden Teile in Position zu halten.
  • Einstellzeit. Dies ist die gesamte Prozesszeit, die benötigt wird, um eine 100 % starke Klebeverbindung herzustellen. Normalerweise folgt der Kraftaufbau der in der Abbildung gezeigten „S“-Kurve.
  • Zweikomponentenkleber oder 2K Kleber. Zeigt an, dass die Klebeverbindung entsteht, wenn zwei Komponenten in Kontakt kommen, um die Reaktion auszulösen.
  • Einkomponentenkleber oder 1K Kleber. Zeigt an, dass die Klebeverbindung nur aus einer aufzutragenden Komponente besteht. Üblicherweise wird die für die Reaktion notwendige zweite Komponente der Umgebung (Sauerstoff und Feuchtigkeit) entnommen.

Designrichtlinien

Das Entwerfen beginnt mit der richtigen Modellierung einer Klebeverbindung. Bei einer Klebeverbindung ist das Steifigkeitsverhältnis (Elastizitätsmodul) zwischen Klebemasse und zu verklebendem Material ist von großer Bedeutung. Beispielsweise muss bei einer Verklebung von Stahl mit einem PU-Kleber die Klebefläche 100-mal größer sein, um die gleichen Kräfte wie der Stahl übertragen zu können. Ein weiterer sehr wichtiger Aspekt, den es zu berücksichtigen gilt, ist die kriechen des Klebers.

Klebeverbindung testen

Grundsätzlich kann eine Klebeverbindung nur durch Belastung bis zum Zusammenfallen geprüft werden. Daher ist die Qualitätssicherung des Klebeprozesses die einzige Möglichkeit, eine qualitativ hochwertige Klebeverbindung zu erhalten. Um Erkenntnisse über die Klebverbindung zu gewinnen, werden Probekörper der Klebverbindung angefertigt. Diese werden dann ausgiebig getestet. Die am häufigsten verwendeten sind Schältests (gruselig: Peel-Tests) und Klimatests.

Nahtmechanismus

sehen Klebstoff-Haftmechanismen für den Hauptartikel zu diesem Thema.

Bis in die 1920er Jahre wurde das Kleben des Klebers als mechanische Verankerung der Klebemasse erklärt. Bis dahin schien dies eine logische Erklärung für poröse Materialien wie Papier und Holz zu sein. Bei der erfolgreichen Verklebung von glatten Oberflächen (auch Glas) erwies sich diese Erklärung jedoch als nicht mehr haltbar. Heute wird angenommen, dass es eine Kombination aus molekularen Kräften, chemischer Bindung und mechanischer Verankerung ist.

Klebstofffehlermechanismus

sehen Klebstofffehlermechanismus für den Hauptartikel zu diesem Thema.

Ein Leimfehlermechanismus ist die Art und Weise, wie eine Leimfuge brechen kann. Da es sich bei der Klebeverbindung um eine Ansammlung von in sich einfachen Prozessschritten handelt, kann es viele Gründe geben, warum eine Klebeverbindung versagt. Die meisten Ursachen für das Versagen der Klebeverbindung sind auf Klebstoff Brüche.

Leistungen

Die Vorteile einer Klebeverbindung sind:

  • EIN gleichmäßige Spannungsverteilung. Im Gegensatz zu einer Schraubverbindung trägt die gesamte Klebefläche zur Kraftübertragung bei. Dadurch wird die Belastung in und auf der Fuge gleichmäßig über die Fläche verteilt.
  • Keine Strukturänderung: Die Materialstruktur der zu verbindenden Materialien wird im Gegensatz zum Schweißen oder Löten nicht verändert oder beschädigt. Beim Schweißen oder Löten wird die Struktur des Materials verändert.
  • Gewichtseinsparung: Da im Gegensatz zu einer Schraubverbindung die gesamte Fläche zur Kraftübertragung beiträgt, kann die Konstruktion unter dem Strich leichter gestaltet werden.
  • Gasdicht: Im Gegensatz zu einer Schraubverbindung ist eine Klebeverbindung gasdicht.
  • Verschiedene Materialien sind klebefähig. Materialien wie Glas und Aluminium können miteinander verbunden werden.
  • Die Verbindung ist abnehmbar ohne das geklebte Material zu beschädigen. In vielen Fällen lässt sich die Klebeverbindung leicht lösen.
  • Kontaktkorrosionsfrei: Da die Materialien voneinander getrennt sind, gibt es keine Kontaktkorrosion (galvanische Korrosion).
  • Kleben von große Flächen ist ganz einfach möglich.
  • Klebeverbindungen sind begrenzt elastisch, die Vibrationen dämpft.
  • Die Vorbeugung von Mikroschlupf.

Nachteile

Die Nachteile einer Klebeverbindung sind:

  • Die Wahl des Klebstoffs hängt von der Art des Materials, der Anwendung und der Umgebung ab, in der er verwendet wird.
  • Eingeschränkte Nutzung: Einfluss statischer und dynamischer Kräfte, chemischer (Feuchtigkeit, Lösungsmittel, Reinigungsmittel, Salze, Säuren, ...) und physikalischer (Temperatur, Vibration, UV- und sonstige Strahlung) Prozesse haben einen negativen Einfluss auf die Lebensdauer der Klebeverbindung. Die richtige Wahl des Klebers ist daher sehr wichtig.
  • Vorab nicht überprüfbar auf Festigkeit: Eine Klebeverbindung kann nicht vorab auf Festigkeit geprüft werden, ohne sie zu brechen. Durch die Kontrolle des Klebeprozesses ist es wahrscheinlich, dass die Klebeverbindung die erforderliche Qualität erreicht.
  • Konstruktiv nicht überall verwendbar: Da die Klebeverbindung eine begrenzte Kraft übertragen kann, ist ein relativ große Klebefläche erforderlich, um die erforderlichen Kräfte zu übertragen. Eine Klebeverbindung kann Schälkräften nicht standhalten.
  • Bei einigen Anwendungen, wie z Flugzeugbau dient zum Aushärten des Klebers a Autoklav notwendig.

Geschichte

Die Entdeckung von zwei Met Bitumen mindestens 36.000 Jahre alte zusammengeklebte Ziegel beweisen (nach Eric Buda, Universität Paris), dass die Verwendung von Leim wahrscheinlich so alt ist wie die Menschheit. Die Technik der Bindung mit Birkenplatz kann 43.000 Jahre alt sein. Folgende Meilensteine ​​sind bekannt:

Siehe auch

Externe Links

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