<td width="81%" bgcolor="#E6E6E6"><p>Entwicklung der Polyacrylate, [[Harnstoff]]-Formaldehydharze, Polyurethane, Polychloroprene </p></td>
</tr>
<tr>
</tr>
</table>
<br />
===<u>Was versteht man eigentlich unter Kleben ?</u>===Unter Kleben (nach [[DIN ]] 16920) ist das oftmals nicht lösbare Verbinden/[[Fügen ]] zwischen verschiedenenoder gleichen Werkstoffen/Materialien zu verstehen. Das Verbinden/[[Fügen ]] geschieht mit Hilfe eines
Klebstoffes, welcher auf die Werkstoffe/Materialien aufgetragen oder zwischen ihnen eingebracht wird.
Kleben ist somit eine feste und dauerhafte Oberflächenverbindung.
===<u>Was ist ein Klebstoff? </u>===
Definition des Klebstoffes nach DIN 16920: Ein Klebstoff ist ein nichtmetallischer nicht [[metall]]ischer flüssiger, plastischer
oder fester Stoff der Fügeteile unterschiedlicher oder gleicher Materialien durch Flächenhaftung
(Adhäsion) und innerer Festigkeit (Kohäsion) zeitweise oder dauerhaft miteinander verbinden kann.
* häufig ist eine aufwendige Oberflächenbehandlung erforderlich
* u.U. lange Abbindezeiten bis zur Endfestigkeit der Verbindung
* vielfach Flächendruck Flächen[[druck]] und Wärme zum abbinden notwendig
* geringe Schäl-, Warm-, Dauerfestigkeit
* oft kein Zerstörungsfreies zerstörungsfreies Prüfen der Verbindung möglich
Da die Adhäsionskräfte nur eine minimale Reichweite haben (molekulare Größenordnung) und
Oberflächen im mikroskopischen Bereich eher zerklüftet und rauh sind, kommen sich zwei Materialien in
===<u>physikalisch abbindende Klebstoffe:</u>===
<p>Diese Arten der Klebstoffe sind häufig eine Lösung von natürlichen und makromolekularen Grundstoffen (z.B. [http://de.wikipedia.org/wiki/Kunstharz#Kunstharz Kunstharze], [http://de.wikipedia.org/wiki/Cellulosenitrat Nitrozellulose ] oder [http://de.wikipedia.org/wiki/KautschukKautschuk]) in organischen Lösemitteln (insb. [[Kohlenwasserstoffe|Kohlenwasserstoffe]]) bzw. Dispersionsmittel.</p>
<p>
Die Klebeschicht entsteht durch physikalische Vorgänge wie das Ablüften des [[Lösungsmittels sungsmittel]]s vor dem [[Fügen]], erstarren der Klebstoffschmelze oder Gelieren (bei einem mehrphasigen System).</p>
<p>
Diese Kleber sind besonders geeignet um [[Metalle ]] (undurchlässiges Werkstoffe) mit porösen Werkstoffen wie z.B. Holz zu verbinden. Hingegen sind sie ungeeignet um zwei undurchlässige Werkstoffpaarungen wie z.B. [[Metall ]] – [[Metall ]] zu verbinden, da bei größeren Klebeflächen ein ausreichendes Ablüften und somit eine gute Bindung nicht möglich ist. </p>
<p>
Physikalisch abbindende Klebstoffe sind thermoplastisch und sind somit wärmeempfindlich, sie haben eine erhöhte Kriechneigung und sind anfälliger gegen Lösungsmittel als chemisch abbindende Klebstoffe.<br />
Sie werden unterteilt in:</p>
<p><br />
<em><u>Kontaktklebstoff:</u></em> wird beidseitig auf die Oberflächen aufgetragen und nach Ablüften des Lösungsmittels innerhalb der Kontaktklebzeit (Herstellerangaben beachten) unter (starkem) [[Druck ]] gefügt.</p>
<p><br />
<em><u>Schmelzklebstoff:</u></em> wird in geschmolzenem Zustand ca. 150°C – 190°C aufgetragen und die Teile müssen vor erstarren der „Schmelze“ gefügt werden. (Bp. Heissklebepistole)</p>
<p>Reaktionsklebstoffe sind Klebstoffe, die durch zugesetzten Härter ([[Katalysator|Katalysator]]) oder weitere Komponenten [[chemische Reaktionen ]] auslösen, und somit sehr feste und dauerhafte Verbindungen eingehen. Meist werden Reaktionsklebstoffe aus zwei Stoffen zusammengemischt Grundstoff (Bindemittel) und Härter ([[Katalysator|Katalysator]]) daher werden sie auch Zwei-Komponenten-Kleber genannt. (bestehend aus Epoxidharzen, Acrylatharzen und weiteren Harzen). Weiter gibt es bei den Reaktionsklebstoffen die Gruppe der „Ein-Komponentenklebstoffe“ aus Cyanacrylat. ([[Sekundenkleber]]) Diese Klebstoffe benötigen eine „unsichtbare“ zweite Komponente, die Feuchtigkeit, die sie aus der Umgebungsluft beziehen. Im Allgemeinen gilt das abbinden der Reaktionsklebstoffe wird durch einen Katalysator, einwirken erhöhter Temperatur, Luftfeuchtigkeit oder durch entziehen des Sauerstoffes (anaerob) in gang gesetzt.<br>
<br>
Da Reaktionsklebstoffe keine [[Lösungsmittel ]] enthalten sind sie deshalb besonders geeignet für glatte, nicht poröse und feste Materialien wie z.B. [[Glas]], [[Metalle]], Keramik, [[Kunststoffe ]] und Gummi. Die Klebestellen sollten aber vor dem Fügen durch anschleifen von anhaftenden Oxidschichten befreit werden. Insbesondere gilt dies für Gummi, da es durch Einwirkung von [http://de.wikipedia.org/wiki/Ultraviolettstrahlung UV-Strahlen] und [[Ozon|Ozon]] geschädigt wird und keine klebefähige Schicht mehr hat. <br> Da die Abbindung u.U. Tage dauert ist es sinnvoll eine weitere dritte Komponente einen Beschleuniger hinzuzufügen.<br>
<td width="73%" valign="top"><p>Um eine möglichst hohe Adhäsion des Klebstoffes zu erreichen müssen die Oberflächen der zu fügenden Teile von Schmutz, Rost, Oxidschichten und Fett befreit werden. Zu glatte Oberflächen müssen vor dem verkleben/fügen durch abschmirgeln oder sandstrahlen angeraut werden. </p>
<p>Hier gilt auch die Herstellerangaben unbedingt beachten um ein optimales Ergebnis zu erzielen. Im Normalfall werden [[Lösemittelhaltige semittel]]haltige Klebstoffe entsprechend der Konsistenz beidseitig mit Pinsel oder Spachtel auf die Fügeteile aufgetragen, Dann sollten die Fügeteile eine Zeit „ruhen“, damit ein Großteil des [[Lösemittels semittel]]s verdunsten und der Grundstoff sich durch Adhäsion mit der Oberfläche verbinden kann. Nach genügender Abbindung des Klebstoffes werden beide Fügeteile unter [[Druck ]] zusammengefügt. Nun wird die Verbindung durch Kohäsion in der Klebeschicht hergestellt. Die Klebeschicht ist in der Regel nach ein bis zwei tagen aufgrund des Verdunstens des Lösemittels vollständig abgebunden.</p>
<p><br>
Bei Reaktionsklebstoffen wird das Gemisch aus den Komponenten einseitig auf eines der Fügeteile, mit der vorbereiteten Oberfläche, aufgetragen (entsprechend des Klebstoffes auch gestreut oder bei Klebefolien aufgelegt). Die Teile können in der Regel sofort gefügt werden, da ja kein [[Lösemittel ]] verdunsten muss. Entsprechend des Klebstoffes erfolgt das Abbinden mit oder ohne [[Druck]]/Wärmeeinfluss innerhalb weniger Minuten (Warmklebstoffen) oder in mehreren Tagen (Kaltklebstoffe).</p>
<p><br>
''Man sollte immer nur soviel Klebstoff anmischen wie gebraucht wird bzw. soviel wie während der Tropfzeit verarbeitet werden kann, da die Reaktion sofort nach dem vermischen der Komponenten einsetzt.''
<br />
<br />
== '''Auslegung/Gestaltung/Berechnung:''' ==
</tr>
</table>
<br />
Mit ausreichender Genauigkeit wird die unter der Belastung F bzw. T auftretende Beanspruchung als gleichmässig
verteilte Nennspannung berechnet.<br />
(Siehe Grafik / Formeln 5.3, 5.4, 5.5) Diese werden den zulässigen Spannungen gegenübergestellt.
Für den zugbeanspruchten Stumpfstoß gilt:
[[Bild:sigmak.jpg]] Verweis: RM 5.3
Für den zugscherbeanspruchten Überlappstoß gilt:
[[Bild:tauk.jpg]] Verweis: RM 5.4
Für die in Umfangsrichtung schubbeanspruchte Rundklebung gilt:
<p>Bei einem Schälversuch an dem Prüfkörper war zum Einreißen der </p> <p>Klebverbindung eine Kraft F1F<sub>1</sub>=450N und zum fortlaufenden Schälen </p> <p>die Kraft F2F<sub>2</sub>=180N erforderlich.</p>
<p>Zu ermitteln sind:</p>
<p> a: die absolute Schälfestigkeit σ_abs</p>
<tr>
<td width="31%"><div align="center">[[Klebverbindungen: Hilfen zum Lösungsweg|Hinweise zur Lösung ]]</div></td> <td width="25%"><div align="center">Lösung[[Klebverbindungen-Lösungen#Lösung-Aufgabe2|Lösung]]</div></td> <td><div align="center">Download: [[Media:Kleben-Aufgaben.pdf|Aufgaben Kleben ]] / Lösungen[[Media:Lösungen-Kleben.pdf|Lösungen]]</div></td>
</tr>
</table>
<br />
<br />
<br />
====Aufgabe 3:====
<br /><br />
<table width="72%" border="3" align="center">
<trvalign="top"> <td colspan="2"valign="top"><p>'''Berechnungsaufgabe 3:'''</p> <p>Das Ende eines Wasserrohres aus [http://de.wikipedia.org/wiki/Polyvinylchlorid Polyvinylchlorid] (PVC) mit Aussendurchmesser Außendurchmesser da=63mm und einer Wandstärke von t=3mm wird mit einer Kappe verschlossen, welche aufgeklebt werden soll. Es ist zu ermitteln ob die Klebverbindung bei einem maximalen Wasserdruck von p=4 bar sicher hält, wenn die Bindefestigkeit des Klebers bei 20mm Überlappungslänge. τ_KB<sub>KB</sub>= 8 N/mm2 beträgt. Standard Sicherheit 1,5-2,5. </p></td> <td width="44%"><div align="center">[[Bild:Kleb-aufg3a.jpg]]</div></td>
</tr>
<tr>
<td width="31%" valign="top"><div align="center">[[Klebverbindungen: Hilfen zum Lösungsweg|Hinweise zur Lösung ]]</div></td> <td width="25%"><div align="center">[[Klebverbindungen-Lösungen#Lösung-Aufgabe3|Lösung]]</div></td> <td><div align="center">Download: [[Media:Kleben-Aufgaben.pdf|Aufgaben Kleben ]] / Lösungen[[Media:Lösungen-Kleben.pdf|Lösungen]]</div></td>
</tr>
</table>
<br />
<br />
==Festigkeit und Einflüsse darauf:==
* Vorbereitung
* Umwelteinflüsse
<br />
Es gibt mehrere Faktoren die die Festigkeit der Klebverbindung beeinflussen:
<td height="107" valign="top"><ptable width="98%" border="0"> <tr> <td>'''Korrosionsbeständigkeit:''' Reaktionsklebstoffe sind im Allgemeinen beständiger als Lösungsmittelklebstoffen gegenüber [[Lösungsmitteln sungsmittel]]n (z.B. [[Alkohol]], [[Aceton]], [[Benzin]], etc.) und anderen Flüssigkeiten (z.B. Öle, [[Säurenure]]n, Laugen[[Lauge]]n, etc.) Bei Einwirkung von Wasser über einen längeren Zeitraum ergeben sich jedoch Festigkeitsminderungen (verstärkt noch durch Wärmeeinwirkung) durch Beeinträchtigung der Adhäsion und Kohäsion.</ptd> </tr> </table>
</td>
<td valign="top"><div align="left">Die Abbildung zeigt Das Festigkeitsverhalten eines Klebstoffes (Sicomet-Standard) bei verschiedenen Umwelteinflüssen über einen grösseren Zeitraum.</div></td>
<td height="93"><ptable width="98%" border="0"> <tr> <td>'''Warmfestigkeit:''' Klebstofffestigkeit ist stark Temperaturabhängig. Auch hier zeigen die warmabbindenden Klebstoffe ein besseres verhalten als die kaltabbindenden. Je nach Klebstoffsorte lässt sich kurzzeitige Beständigkeit bis zu +350°C realisieren, zu berücksichtigen ist dabei jedoch ein Festigkeitsverlust. In der Regel liegt die zulässige Dauertemperatur zwischen ca. +80°C und +150°C.</p></td> </tr> </table> ===Zugversuch:===Um die Festigkeit einer Klebverbindung zu demonstrieren wird ein Zugversuch durchgeführt.Dieser Versuch wurde "parallel" zum Thema [[Lötverbindung|Lötverbindungen]] durchgeführt. <table width="64%" border="2" align="center"> <tr> <td><div align="center">321</div></td> </tr> <tr> <td><div align="center">4321</div> </td>
</tr>
</table>
<div align="center"></div>
Versuch:
Ermittlung der Festigkeit mehrerer Klebeverbindungen.
Proben:
Prüfkörper: AlMg3 Sandgestrahlt 80x40x3 / 80x40x2
Klebstoff UHU Plus Endfest 300
Bedingungen:
Aushärtung des Klebstoffes bei verschiedenen Temperaturen:
20°C – 24 Stunden
70°C – 50 Minuten
180°C – 10 Minuten
Auftragsfläche ca. 40x15 mm ( 600mm2) / für 180°C zusätzlich 40x20 mm (800mm2)
Unverklebte Probenkörper Flachzugprobe 40x80x145
Durchführung: folgt nach versuchsende….
==Anwendungsgebiete und Belastbarkeit: ==
dass für so ziemlich jede Anwendung ein spezieller Klebstoff erhältlich ist. Hauptanwendungen in
Werkstätten sind
* [[Schraubenverbindungen|Schraubensicherung]]
* Verbinden von Werkstücken verschiedenster Materialien
* Verbinden von [[Achsen%2C_Wellen_und_Zapfen#Wellen|Wellen]]/Naben* FlächendichtungenFlächen[[dichtungen]]
Auch bei der Belastbarkeit muss man sich an die Vorgaben zum Verarbeiten des Klebstoffes halten um
eine optimale Verbindung zu erhalten. (siehe [[Klebverbindungen#Auslegung.2FGestaltung.2FBerechnung:| Zugversuch]])
==Gefahren von Klebstoffen für den Menschen: ==
<table width="100%" border="0">
<tr>
<td width="69%" valign="top">Das Hauptproblem des Klebens, stellen die [[Lösungsmittel ]] dar. Weitere enthaltene Problemstoffe sind (pilzabtötende Stoffe), Konservierungsmittel oder Weichmacher. Die größte Gefahr geht aber in erster Linie von den leichtflüchtigen Anteilen des Klebstoffes aus, welche je nach individueller Empfindlichkeit und Vorschädigung bei häufigerem Kontakt äußerst schwerwiegende Krankheiten und Zerstörungen anrichten können. Das Spektrum geht von Schleimhautreizungen über Kopfschmerzen, Übelkeit bis hin zur krebserregenden Wirkung einiger Komponenten und Schädigung von Leber und Niere (Entgiftung). Daher müssen bei der Verwendung von Klebstoffen eine ganze Reihe von Vorsichtsmaßnahmen und Richtlinien beachtet werden.
* Absauganlagen bzw. ausreichende Lüftung
* Körperschutz (Persönliche Schutzausrüstung)
</table>
== Besondere Anwendungen von Klebstoffen: ==* Experiment: [[Sekundenkleber in der Kriminalistik]]
Cyanacrylatklebstoff besser bekannt als Sekundenkleber ist ein 1-Komponentenkleber, welcher binnenkürzester Zeit Abbindet. Bei dem Abbindevorgang entstehen dämpfe mit deren Hilfe man Fingerabdrückesichtbar machen kann.<br />== Fragen: ==
Dieses verfahren wurde und wird in der Kriminalistik auch heute Zum Abschluss noch angewendet.[httpein paar einfache Fragen zum Thema Klebverbindungen://voigtlaender-technik.de/images/pdf/Latente%20Fingerspurenuntersuchung.pdf Voigtländer Kriminaltechnik]
<br />
<br />
<table width="89%" border="1" align="center">'''Geräte und Chemikalien:''' <tr> <td bgcolor="#CCCCCC">1. Welche Kräfte wirken beim Kleben? <br /td> Becherglas 250ml, Aluminiumfolie, kleine Aluminiumschale (gefertigt aus der Aluminiumfolie), Cyanacrylat(Sekundenkleber), Polyethylenfolie (Frischhaltefolie), Heizschrank (ca. 60°C vorgeheizt), Gummiband, Spritze 2ml,Einweg Handschuhe. Zange ( Pinzette) <td bgcolor="#CCCCCC"><div align="center">[[Klebverbindungen: Antworten#Frage_1:|Antwort]]<br /div><br /td> '''Sicherheit:''' <br /tr> <tr>Cyanacrylat ist reizend (Xi), kann innerhalb von Sekunden Haut <td bgcolor="#CCCCCC">2. Wofür sind physikalisch abbindende Klebstoffe geeignet und Augenlider verkleben. In gutgelüfteten Räumen verarbeiten.wöfür überhaupt nicht? </td> <td bgcolor="#CCCCCC"><div align="center">[[Klebverbindungen: Antworten#Frage_2:|Antwort]]<br /div><br /td> '''Durchführung:''' <br /tr> <tr>Auf ein ca <td bgcolor="#CCCCCC">3. 10x10 cm großes Stück Pe oder Aluminium Folie wird mittig ein oder mehrere FingerabdrückeWie sollten Klebverbindungen vorbereitet werden ? </td>durch anfassen bzw. berühren der Folie mit der Fingerkuppe, aufgebracht ggf. kann man den Bereich miteinem Edding markieren.Aus einem weiteren Stück Aluminiumfolie wird eine kleine schale geformt in welche später der Klebstoffeingefüllt wird. Größe <td bgcolor="#CCCCCC"><div align="center">[[Klebverbindungen: Antworten#Frage_3: ca. 10mm Durchmesser, Höhe ca. 5mm {{Mark|Wichtig!}} ist, das der Boden der schalekeine löcher aufweist wo Kleber entweichen kann.Mit der Spritze werden ca. 2ml Wasser in das Becherglas gegeben.In die Aluminiumschale wird eine ca. erbsengroße Menge Cyanacrylat gegeben {{Mark|!!ACHTUNG!!}} Die schalewird vorsichtig in das Becherglas gestellt. (Pinzette, Zange)Mit der Vorbereiteten Pe bzw. Aluminiumfolie wird das Becherglas verschlossen und mit einemGummiband fixiert. Die Folie ist so aufzulegen, das die Oberfläche mit dem Fingerabdruck nach innenzeigt.Man stellt nun das Gefäß in den Heizschrank bei ca. 60°C und für eine Dauer von ca. 20-30 Minuten.Antwort]]<br /div><br /td> '''Beobachtung:''' <br /tr>Fingerabdrücke werden als weißes Muster auf der Folie sichtbar. (siehe Foto)Durch Cyanacrylat sichtbar gemachte Fingerabdrücke. <tr> <table widthtd bgcolor="50%#CCCCCC" border>4. Was ist bei der Berechnung von Klebverbindungen zu beachten? </td> <td bgcolor="0#CCCCCC" ><div align="center">[[Klebverbindungen: Antworten#Frage_4:|Antwort]]</div></td> </tr>
<tr>
<tdbgcolor="#CCCCCC">5. Was ist Dir über Anwendungsgebiete von Klebstoffen bekannt und deren Festigkeit? </td> <td bgcolor="#CCCCCC"><div align="center">[[BildKlebverbindungen:Cyan-f.jpgAntworten#Frage_5:|Antwort]]</div></td>
</tr>
</table>
<br /> Download: [[Media:Cyanacrylatversuch.pdf|Der Versuch als *.pdf Dokument]]<br />