In vielen Fällen müssen verschiedene Werkstücke, Produkte, Stoffe, fachmännisch sogenannte Substrate, mit einander verbunden werden. Oftmals ist eine Verschweißung, Vernietung oder Verschraubung nicht möglich oder nicht erwünscht. In diesen Fällen greifen die Entwickler auf Verklebungen mit Klebstoffen zurück. Aber was ist denn eine Verklebung, wie funktioniert diese, was passiert beim Verkleben und welche Vorteile bzw. Nachteile resultieren daraus? Diese Fragen kommen auf, wenn der Anwender eine Verklebung realisieren muss.
Wir möchten Ihnen den Vorhang über der Welt der Klebstoffe und des Klebens etwas öffnen und das Grundlegende vermitteln.
Die Verklebung ist eine Methode verschiedene Substrate mit Hilfe von Klebstoffen miteinander zu verbinden. Um die Verklebung bestens für den jeweiligen Anwendungsfall anzupassen, sollten vorher die Anforderungen an die Verklebung definiert werden. Anforderungsbeispiele.
-Substrate müssen nach dem Zusammenbringen nachjustiert werden können
-Kraftübertragung
-Elastizität
-Wiederlösbarkeit
-Anwendungstemperaturen
-Chemikalienbeständigkeit
-Witterungsbeständigkeit
-Spalte und Spaltfüllvermögen
Aus den einzelnen Aspekten kann ein Verklebungsanforderungsprofil erstellt werden. Dieser ist neben dem Substrataufbau ein wichtiger Bestandteil der Klebstoffauswahl.
Vom Prinzip her gibt es nur 3 verschiedene Mechanismen einer Verklebung.
1 Physikalische Verbindung der Substrate.
Die Substrate besitzen eine raue Oberfläche. Der Klebstoff kriecht in die Poren und härtet aus. Mechanische Verankerung.
2 Chemische Verbindung der Substrate.
Der Klebstoff geht eine chemische Bindung mit dem Substrat ein. Bei richtiger Anwendung bildet diese Art der Verklebung die stärkste Haftung auf dem Substrat.
3 Quellverklebung.
Die Substratoberflächen werden mit Hilfe eines geeigneten Lösemittels angelöst. Beim Zusammenfügen der Substrate verschlaufen sich die Moleküle in einander. Nach Ausdunstung des Lösemittels kann diese Verklebung wie eine Verschweißung betrachtet werden. Die oben genannte Mechanismen beschreiben die Haftung ( Adhäsion ) des Klebstoffs auf der Sedimentoberfläche. Allerdings sollte der Kleber auch innere Festigkeit aufweisen, die so genannte Kohäsion. Diese beschreibt die Elastizität einer Verklebung. Die Adhäsion steht proportional und direkt in Beziehung zu der Substratoberfläche. Je größer die Oberfläche ist, umso Stärker werden die Substrate gehalten. Hier raus ergibt sich ein wesentlicher Vorteil einer Verklebung, und zwar wird hier im Gegensatz zur einer Verschraubung eine große Fläche zur Verbindung genutzt. Durch diese Tatsache können höhere Kräfte übertragen werden. Als Beispiel sollte an dieser Stelle die Verklebung der Tragflächen an Flugzeugen gebracht werden. Der größte Nachteil einer Verklebung liegt darin, dass die Substrate nicht mehr von einander zerstörungsfrei getrennt werden können. Allerdings wird momentan auf diesem Sektor viel geforscht und die ersten Ergebnisse sind vielversprechend.
Wie bereits schon erwähnt, für eine optimale Verklebung/Klebstoffauswahl ist ein Verklebungsanforderungsprofil und die Beschaffenheit der Substrate ausschlaggebend. Als allerwichtigstes Kriterium für alle Substrate, gilt eine saubere Oberfläche!!! Hier sollte nach dem Verklebungsmechanismus unterschieden werden.
1 physikalische Verbindung der Substrate.
-Bei einer physikalischen Verklebung kommt es eher auf die Oberflächenbeschaffenheit der Substrate. Die Oberfläche sollte rau und porös sein.
2 Quellverklebung.
-Bei einer Quellverklebung muss das Lösemittel die Substrate anlösen. Hier gilt das Prinzip " der Gleichheit" d.h. polare Lösemittel lösen polare Werkstoffe und unpolare Lösemittel lösen unpolare Werkstoffe an.
Polare Kunststoffe: PC, PMMA, ABS, PVC, PETG
Polare Lösemittel: kurzkettige Alkohole, Aceton
Unpolare Kunststoffe: PS, COP, COC
Unpolare Lösemittel: Benzine, Cyclohexan.
3 Chemische Verbindung der Substrate.
-Komplizierter wird es bei einer chemischen Verklebung. Hier muss der Klebstoff eine chemische Verbindung mit dem Substrat eingehen. Ohne fundierte Kenntnisse in der Chemie werden hier die schönsten Testorgien getrieben. An dieser Stelle sollte der Anwender sich an einen Fachmann wenden. Um hier einen gescheiten Überblick zu vermitteln, muss zu weit ausgeholt werden, was sicherlich den Rahmen dieses Beitrages sprengen würde. Auch der richtige Umgang mit reaktiven Klebstoffen sollte nicht vernachlässigt werden. Merken: reaktive Stoffe sind in meisten Fällen durch die hohe Reaktivität mindestens giftig!!! Handschuhe und Augenschutz sind hier die geringsten Schutzmaßnahmen.
Widmen wir uns dem eigentlichen Thema, den Klebstoffen. Diese werden nach folgendem Prinzip eingeteilt:
1 physikalisch abbindende Klebstoffe
1.1 Schmelzklebstoffe
1.2 Lösungsmittelhaltige Nassklebstoffe
1 chemisch abbindende Klebstoffe