Es gibt viele Arten von Klebstoffen
Es gibt viele Arten von Klebstoffen für verschiedene Anwendungen.
Diverse Klebstoffe werden verwendet, um die Kundenanforderungen im Produktionsprozess zu erfüllen. Man kann sie folgendermaßen unterteilen:
Einteilung Klebstoffe nach chemischen Aufbau
Anorganische Klebstoffe
In dieser Kategorie befinden sich Zement und andere Materialien mit sehr hoher Temperaturbeständigkeit über 1000°C, allerdings bilden sie die kleinere Gruppe.
- Silikonbasierte (Natriumsilicate und Silicate)
- Kalziumbasierte (Zement und Gips)
Organische Klebstoffe
Die meisten Klebstoffe sind organisch.
- Thermoplastische Harze
- Wärmeaushärtende Klebstoffe
- Gummis und Elastomere
Einteilung nach Aufbau
Wasserbasierte Klebstoffe
Es gibt wasserbasierte Klebstoffe, die aus einer Mischung von Harz in Wasser bestehen.
- Epoxidharzbasierte
- Polyvinylacetatbasierte
- Nitrilkautschukbasierte
Lösungsmittelhaltige
Es gibt Klebstoffe die entstehen durch das Verdunsten von Lösungsmittel in Harzen.
- Phenolharze
- Polyvinylacetate
- Chloroprenekautschukbasierte
Lösungsmittelfreie Klebstoffe
Es gibt Klebstoffe, die durch chemische Reaktion aushärten.
- Epoxidharze
- Akrylat-Harze
- Silikone
Feste Klebstoffe
Es gibt Klebstoffe in fester Form, wie z.B. Pulver, Pasten, Filme.
- Epoxidharze
- Styrol-Butadien-Kautschuk basierte
Einteilung nach Verfestigungsmechanismus
Aushärtende durch Entweichen von Flüssigkeiten
Diese Klebstoffe härten durch das Verdunsten von organischem Lösungsmittel aus.
- Polyvinylacetat
- Nitrilkautschukbasierte
Feuchtigkeitsaushärtende Klebstoffe
Sie härten durch die Reaktion mit Luftfeuchtigkeit aus (z.B. Sekunden-Klebstoffe und Silikon Flüssigdichtungen)
- Cyanakrylat-basierte
- Silikonbasierte
Wärmeaushärtende Klebstoffe
Der Härter befindet sich bereits im Klebstoff und startet die Aushärtereaktion bei Wärmezufuhr (z.B. Einkomponentige Epoxidharze)
- Epoxidharze
- Akrylate
Klebstoffe mit Härter
Die Aushärtung findet statt wenn Harz mit Härter gemischt wird (z.B. Zweikomponentige Epoxidharze)
- Epoxidharze
- Silikon
Anaerobaushärtende Klebstoffe
Sie härten durch den Abschluss von Sauerstoff und Kontakt mit Metallionen. Sie werden vor allem bei Gewinde- und Rohrverbindungen verwendet.
- Akrylat bassierte (Akrylatharze)
UV-Aushärtende Klebstoffe
Sie härten durch UV-Licht in Sekunden aus. Sie werden für das Kleben und Abdichten vor allem von Glas und transparenten Kunststoffelementen verwendet.
- Akrylatharze
- Epoxidharze
Schmelzklebstoffe
Die Schmelzklebstoffe sind in warmem Zustand auf die Fügeteilen aufzutragen. Sie härten und Bilden eine Klebstelle nach dem Abkühlen. Sie werden vor allem in Verpackungs- und Druckindustrie verwendet.
- Styrol-Kautschuk-basierte Haftklebstoffe
Druckempfindliche Klebstoffe
Sie verbinden die Fügeteile durch den Anpressdruck bei Raumtemperatur. Sie werden vor allem bei Klebebändern verwendet.
- Akrylate
Haftklebstoffe abbindend durch wiederholten Feuchtigkeitkontakt
Diese Klebstoffe dienen zum Verkleben von z.B. Briefmarken, Etiketten usw.. Das Verbinden findet nach dem erneuten Befeuchten einer getrockneten Klebefläche statt.
- Chloroprene-Kautschuk-basierte
- Stärkebasierte
Was ist eigentlich Adhäsion?
Hier wird kurz das Konzept der Adhäsion erklärt. Man soll bei den Design-Anforderungen vor allem diejenigen Faktoren berücksichtigen, die die Stärke der Adhäsion beeinflussen.
Faktoren der Adhäsionsstärke
Bindungskraft zwischen den Molekülen eines Klebstoffs und Fügeteilen.
Benetzung von Klebstoffen
Die richtige Benetzung der Oberfläche von Fügeteilen ist die Voraussetzung für gute Adhäsion. Die entscheidende Rolle hier spielen Oberflächenspannung und Kontaktwinkel.
Bindungsmechanismus in der Kontaktstelle
Es gibt mehrere Theorien über Bindungsmechanismus. Die Adhäsionsstärke unterscheidet sich jeweils bei bestimmten Klebprozess.
Kohäsion von Klebstoffen
Typ und Material von Klebstoffen
Die Adhäsionsstärke ist von der Art und des Typs eines Klebstoffs abhängig.
Benetzung und Kontaktwinkel
Im Idealfall benetzt der Klebstoff voll die Oberfläche von Fügeteilen.
Keine Benetzung Begrenzte Benetzung Idealfall – volle Benetzung
Bindungsmechanismus
Es gibt mehrere Theorien über Bindungsmechanismus zwischen Fügeteilen und Klebstoffen. Einige davon werden in den folgenden Beispielen dargestellt:
Theorie der chemischen Bindungen
Der Klebstoff startet eine chemische Reaktion zwischen eigenen Molekülen und Molekülen des Fügeteils. Durch die chemischen Bindungen ist diese Art von Verbund sehr stark.
Theorie der mechanischen Wechselwirkungen
Zwischen den Wasserstoff-Atomen von Klebstoff und Fügeteilen entstehen gegenseitige Anziehungskräfte. Sie beeinflussen die Adhäsionsstärke jedoch viel schwächer als die chemischen Bindungen.
Durch Ausbuchtungen und Auswölbungen auf der Oberfläche erhöht sich die Fläche und der Klebstoff erstarrt nach Aushärtung in den Ausbuchtungen, dadurch entsteht eine Verankerung der Materialien.
Die Verbindungskraft wird durch elektrostatische Wechselwirkung erzeugt. Die Klebekraft ist eher schwach einzuordnen.
Gegenseitige Diffusions Theorie
Verbindungskraft zwischen zwei Oberflächen deren Oberflächen durch den Klebestoff an gelöst wurden. Weil beide Oberflächen angelöst wurden und der Klebstoff in die Struktur der Oberflächen eindringen kann, ist hierbei die Klebekraft relativ groß.
Eine Klebung kann verschiedene Kräfte übertragen im Bezug auf die Wirkungsrichtung. Bei der Auswahl von Applikationsmethode sollen folgende Belastungsarten berücksichtigt werden:
Zugkraft
Scherkraft
Spaltkraft
Schälkraft
Klebstoffauswahl
Bei der Klebstoffauswahl soll folgendes berücksichtigt werden:
Wie groß sind die Kräfte, die übertragen werden müssen
- geforderte Adhäsionskraft
- chemische Beständigkeit
- Struktur der zu verklebenden Teilen
- Dauerbeständigkeit
- Temperatur und Feuchtigkeit bei der Produktion
Material und Oberfläche von Fügeteilen
- Kontamination durch Öl und andere Mittel
- Adhäsionshemmende Material bzw. Oxidschicht
- Rauheit oder Glätte von Oberflächen
Verarbeitbarkeit und Automatisierung
- Zulässige Aushärtezeit und Alterungszeit
- Handhabungszeit
- Lagerbedingungen
- Anwendbarkeit
Health and safety Sicherheitsvorschriften
- Auswirkungen auf die äußere Umgebung
- Gesetzliche Vorschriften (Feuerwehr Recht, Betriebssicherheitsgesetz, etc.)
- Sicherheits- und Notfallmaßnahmen für die Arbeitnehmer