Kleben ist das Verbinden verschiedenartiger oder gleicher Werkstoffe durch Oberflächenhaftung mittels Klebstoffe. Klebverbindungen gehören zu der Gruppe der [[stoffschlüssige Verbindungen|stoffschlüssigen Verbindungen]]. Hier findet man die Kurzerklärung zu Ausdrücken aus dem Bereich [http://www.uhu.de/indexx.html Kleben] Klebeberatung--> Kleben von A-Z
==Vorwort==
<div style=== Vorteile ==="text-align: center;">*Verbinden gleicher und verschiedenartiger Werkstoffe möglich*keine ungünstigen Werkstoffbeeinflussungen durch Ausglühen, Aushärten und Oxidieren*keine bzwDieser Artikel enthält sehr viele Informationen rund um das Thema Kleben. ..... geringe thermische Werkstoffbeanspruchung und damit geringer Wärmeverzug*dichte, spaltfreie und isolierende Verbindung*keine Oberflächenschädigung*keine Kontaktkorrosion*keine Querschnittsminderung der Bauteile durch Löcher wie bei [[Schraubenverbindungen |Schrauben- ]]oder [[Nietverbindungen]] -> daraus ergibt sich auch eine Gewichtsminderung
*kerbfreie Verbindungen der Bauteile*gleichmäßige Kraft- und Spannungsverteilung*schwingungsdämpfend*optisch anspruchsvolle Um direkt zu dem Bereich Entwicklung Konstruktion möglich*Sandwichbauweise ermöglicht hohe Steifigkeit und Gewichtsersparnis (Leichtbau)dieses Artikels zu gelangen bitte
<table width="18%" border="0" align= Nachteile "center"> <tr> <td height="32" bgcolor="#CCCCCC"><div align=*meist aufwendige Oberflächenbehandlung der Fügeteile erforderlich*z"center">[[Klebverbindungen#Auslegung. T2FGestaltung. lange Abbindzeiten bis zur Endfestigkeit der Verbindung*vielfach Wärme zum Abbinden notwendig *Kriechneigung bei Langzeitbeanspruchung*geringe Schäl-, Warm- und Dauerferstigkeit2FBerechnung:| HIER KLICKEN!]]</div></td>*empfindlich gegen Schlag- und Stoßbelastung </tr>*zerstörungsfreies Prüfen der Verbindung vielfach nicht möglich</table>
''Frage 1:'' Welche Vor- und Nachteile haben mit Wärme</Temperatur zu tun?[[Klebverbindung:Antworten#Frage_1|Antwort 1]]div>
==Allgemeines==
== Funktion =<u>Geschichtliches</u>===Klebeverbindungen beruhen auf Adhäsion (Anziehungskräfte an den Grenzflächen zweier Stoffe) zwischen dem Klebstoff und den zuverklebenden Werkstoffen und Kohäsion (Kräfte zwischen den Molekülen eines Stoffes) des Klebstoffes selber. Die Aufgabe des Klebstoffes ist es, in die Oberflächenrauhheit der Werkstoffe einzudringen und die zwischenmolekularen Kräfte (Adhäsion) zu aktivieren. Voraussetzung ist, dass der Klebstoff erst eine geringe [[Viskosität]] und Oberflächenspannung besitzt. Nach dem Abbinden muss er aber eine große [[Viskosität]] entwickeln, um eine hohe Kohäsion zu erreichen.
''Frage 2<p><u>Kurzer Exkurs über die geschichtliche Entwicklung der Klebstoffe:'' Welche Vorausetzung benötigt </u></p><table border="0" cellpadding="0" width="100%"> <tr> <td width="19%" valign="top" bgcolor="#E6E6E6"> Ca. 5000 -2000 v. Chr.</td> <td width="81%" bgcolor="#E6E6E6"><p>Birkenharz diente zum Befestigen von Harpunen- und Speerspitzen im Schaft</p></td> </tr> <tr> <td width="19%" valign="top" bgcolor="#E6E6E6"> </td> <td width="81%" bgcolor="#E6E6E6"><p>Sumerer und Ägypter, benutzten für ihre Tempel Asphalt. Weitere Rohstoffe aus denen sie Klebstoff gewinnen konnten waren: Erdpech und Baumharz. </p></td> </tr> <tr> <td width="19%" bgcolor="#E6E6E6"><p>1754</p></td> <td width="81%" bgcolor="#E6E6E6"><p>Zum ersten mal wurde ein Klebstoff ( ein Tischlerleim ) in England patentiert.</p></td> </tr> <tr> <td width="19%" bgcolor="#E6E6E6"><p>um 1870 </p></td> <td width="81%" bgcolor="#E6E6E6"><p>Synthetische Klebstoffe </p></td> </tr> <tr> <td width="19%" bgcolor="#E6E6E6"><p> </p></td> <td width="81%" bgcolor="#E6E6E6"><p>Entdeckung der Nitrozellulose </p></td> </tr> <tr> <td width="19%" bgcolor="#E6E6E6"><p>um 1900 </p></td> <td width="81%" bgcolor="#E6E6E6"><p>Entwicklung der Phenol-Formaldehydharze </p></td> </tr> <tr> <td width="19%" bgcolor="#E6E6E6"><p>um 1912 </p></td> <td width="81%" bgcolor="#E6E6E6"><p>Entwicklung von PVAc </p></td> </tr> <tr> <td width="19%" bgcolor="#E6E6E6"><p>bis 1935 </p></td> <td width="81%" bgcolor="#E6E6E6"><p>Entwicklung der KlebstoffPolyacrylate, um die zwischenmolekularen Kräfte zu aktivieren? [[Klebverbindung:Antworten#Frage_2 |Antwort 2Harnstoff]]-Formaldehydharze, Polyurethane, Polychloroprene </p></td> </tr> <tr> <td width="19%" bgcolor="#E6E6E6"><p>um 1940 </p></td> <td width="81%" bgcolor="#E6E6E6"><p>Entwicklung der Epoxidharze </p></td> </tr> <tr> <td width="19%" bgcolor="#E6E6E6"><p>um 1950 </p></td> <td width="81%" bgcolor="#E6E6E6"><p>Entwicklung der Cyanacrylate (Sekundenkleber) </p></td> </tr></table><br />
== Art der Klebstoffe =<u>Was versteht man eigentlich unter Kleben ?</u>===Es gibt verschiedene Möglichkeiten, Klebstoffarten zu unterscheiden z.B. Unter Kleben (nach Anwendungstechnik . Laut [http:[DIN]] 16920) ist das oftmals nicht lösbare Verbinden/[[Fügen]] zwischen verschiedenenoder gleichen Werkstoffen/wwwMaterialien zu verstehen.vdi.deDas Verbinden/vdi/vrp/richtliniendetails/index.php?ID=1363373 VDI-Richtlinie 2229[[Fügen]] werden Klebstoffe aber nach der Art des [http:geschieht mit Hilfe einesKlebstoffes, welcher auf die Werkstoffe//deMaterialien aufgetragen oder zwischen ihnen eingebracht wird.wikipediaKleben ist somit eine feste und dauerhafte Oberflächenverbindung.org/wiki/Abbinden Abbindens] unterschieden:
physikalisch abbindende und chemisch abbindende Klebstoffe.===<u>Was ist ein Klebstoff?</u>===
=== Physikalisch abbindende Klebstoffe ===Es sind oftmals Lösungen von natürlichen oder synthetischen [httpDefinition des Klebstoffes nach DIN 16920://de.wikipedia.org/wiki/Makromolekül makromolekularen] Grundstoffen in organischen [[Lösungsmittel| Lösungsmitteln]] bzw. in Dispersionsmittel. Das "Kleben" entsteht durch physikalische Vorgänge z. B. Ablüften des Ein Klebstoff ist ein nicht [[Lösungsmittel| Lösungsmittelmetall]] vor dem Fügenischer flüssiger, Erstarren der Klebstoffschmelze usw.plastischerTeilweise beruhen sie auch auf bestimmten chemischen Reaktionen oder fester Stoff der Grundstoffe z.B. mit dem Luftsauerstoff. Diese Kleber sind geeignet zum Verbinden von Metallen mit porösen Werkstoffen wie Holz, Leder u.ä. Fügeteile unterschiedlicher oder gleicher Materialien durch FlächenhaftungGänzlich ungeeignet sind sie bei der Verbindung zweier Metalle, da der Ablüftvorgang dort stark beeinträchtigt bzw. nicht möglich ist (besonders bei großen KlebeflächenAdhäsion). Physikalisch abbindende Klebverbindungen sind thermoplastisch und innerer Festigkeit (unter Wärme verformbarKohäsion) oftmals wärmeempfindlich. Sie haben unter Belastung eine stärkere Kriechneigung und ihre [[Lösungsmittel| Lösungmittel]]beständigkeit ist geringer als bei chemisch abbindenden Klebstoffenzeitweise oder dauerhaft miteinander verbinden kann.
Man unterteilt physikalisch abbindende Klebstoffe in===<u>Vorteile:</u>===
'''Kontaktklebstoffen:''' werden auf beide zu verklebenden Teile aufgetragen* verbinden unterschiedlicher (unterschiedlichster) Werkstoffpaarungen möglich* ungünstige Werkstoffbeeinflussungen durch Oxidieren, Aushärten und Ausglühen entfallen* geringer thermischer Verzug aufgrund keiner bzw. Nach dem Ablüften des [[Lösungsmittel| Lösungsmittels]] können die Teile unter hohem Druckaufwand miteinander verklebt werden. Dies geht aber nur innerhalb des Zeitraumes, in dem ein Kontaktkleben gering vorliegender thermischer Werkstoffbeanspruchung* keine Kontaktkorrosion* keine Oberflächenbeschädigung* kraft- und Spannungsverteilung ist gleichmäßig* optisch anspruchsvolle Konstruktion möglich ist * schwingungsdämpfend* hohe Steifigkeit und Gewichtsersparnis aufgrund von Sandwichbauweise (KontaktklebezeitLeichtbau)* Verbindungen sind dicht, spaltfrei und isolierend* Querschnittsminderung der Bauteile aufgrund von Löchern für Schraubverbindungen oder Nietverbindungen entfällt. Daraus ergibt sich u.U. auch eine Gewichtsminderung.
'''Schmelzklebstoffen===<u>Nachteile:''': werden geschmolzen aufgetragen (Schmelztemperatur zwischen 150°C und 190°C). Die zu verklebenden Teile müssen vor der Erstarrung des Klebers gefügt werden.</u>===
'''Plastisole:''' lösungsmittelfreie Klebstoffe, die bei einer Temperatur von 140°C * häufig ist eine aufwendige Oberflächenbehandlung erforderlich* u.U. lange Abbindezeiten bis 200°C zur Endfestigkeit der Verbindung* vielfach Flächen[[druck]] und Wärme zum abbinden.notwendig* geringe Schäl-, Warm-, Dauerfestigkeit* oft kein zerstörungsfreies Prüfen der Verbindung möglich* empfindlich gegen Schlag und Stoßbelastung<br />
=== Chemisch abbindende Klebstoffe =Funktionsweise von Klebstoffen==Auch Reaktionsklebstoffe genannt, sind Klebstoffe auf Kunstharzbasis, welche durch die Reaktion mit geeigneten Stoffen ([http[Bild://de.wikipedia.org/wiki/Katalysator Katalysatoren]) hohe Haftfestigkeit und Klebewirkung erreichen. Wegen des Zusammenwirkens des Grundstoffes (Bindemittel) und des Härters (Katalysator) werden sie auch ZweiKo-Komponenten-Kleber genanntad. Das Abbinden wird durch den Katalysator, Einwirken erhöhter Temperaturen, Luftfeuchtigkeit oder bei anaerob (ltjpg|thumb|Abb. Duden1 Quelle: ohne Sauerstoff lebend) abbindenden Klebstoffen durch Entziehen des Sauerstoffs ausgelöst. Der Abbindvorgang kann Tage dauern, so dass es sinnvoll sein kann einen Beschleuniger einzusetzen (dritte Komponente). Da keine Ablüftung notwendig ist, sind Reaktionsklebstoffe besonders geeignet undurchlässige Werkstoffe, wie z.B. Metall, Glas, Keramik, Kunststoff zu verbinden. Allgemein lassen sich aber Werkstoffe aller Art miteinander verkleben. RM]]
Bei chemisch abbindenden Klebstoffen unterscheidet Wie eingangs schon erwähnt beeinflussen Adhäsion und Kohäsion die Klebeverbindung.Unter Adhäsion versteht manhierbei die herrschenden Kräfte zwischen dem Kleber und dem [[Werkstoff]]welcher mit dem Kleber in direktem Kontakt steht und unter Kohäsion die wirkenden Kräfte in derKlebeschicht.Grafik zur Verdeutlichung:[[Bild:Ko-ad2.jpg|thumb|left|Abb.2 Quelle: RM]]Da die Adhäsionskräfte nur eine minimale Reichweite haben (molekulare Größenordnung) undOberflächen im mikroskopischen Bereich eher zerklüftet und rauh sind, kommen sich zwei Materialien inder Realität nur selten so nahe, das es zu einer spürbaren Adhäsion (Grenzflächenhaftung) kommt. Nurein flüssiger Stoff kann sich den Oberflächenkonturen vollständig anpassen und als „Brückenmedium“ eineAdhäsion bewirken. Da aber der innere Zusammenhalt (Kohäsion) von Flüssigkeiten im Normalfall äußerstgering ist und sie somit als verbindendes Element nicht geeignet sind müssen sie die Eigenschaft haben,nachdem sie sich an die Oberfläche geschmiegt haben zu verfestigen. Hier kommen nun die Klebstoffe insSpiel. Die benötigte Adhäsion ist gegeben und wenn ein Klebstoff aushärtet erhält er die nötige Kohäsion.
'''Polymerisationsklebstoffe''' (Ein- oder Zwei-Komponenten-Kleber): Durch den Katalysator wird die [http://de.wikipedia.org/wiki/Polymerisation Polymerisation] ausgelöst.Bei anaerob abbindenden Klebstoff bleibt die Klebewirkung aus, solange der Klebstoff mit Luftsauerstoff in Berührung kommt, der Katalysator im flüssigen Klebstoff ist dann inaktiv.Die Reaktionszeit ist ==Einteilung von der Katalysatormenge oder Temperaturänderungen beeinflussbar.Klebstoffen==
'''Polyadditionsklebstoffe''' (Ein- oder Mehr-Komponenten-Kleber): entsteht durch die Reaktion zweier chemisch unterschiedlichen, reaktionsfähigen Stoffe. Sie Klebstoffe können nach vielen verschiedenen Gesichtspunkten eingeteilt werden im [http://de.wikipediaz.org/wiki/Stöchiometrisch stöchiometrischen] Verhältnis miteinander vermischtB.
'''Polykondensationsklebstoffe:''' reagieren unter Druck von <=4 Np>- nach der Bindefestigkeit</p><p>- nach der Art des Abbindemechanismus</p><p>- nach Anwendungsgebieten</p><p>- nach Art des Grundwerkstoffes</mm² indem sich flüchtige Stoffe abspalten bei einer Abbindtemperatur von ca. 120°C bis 160°C .p>
''Frage 3:'' Was ist In der Unterschied zwischen physikalisch abbindenden und chemisch abbindenden Klebstoffen? [[KlebverbindungVDI-Richtline 2229, auf die im Folgenden eingegangen wird, werden Klebstoffe nach Art desAbbindens eingeteilt:Antworten#Frage_3 |Antwort 3]]
<div style== Kräfte =="text-align: center;">[[Bild:einteilung.jpg]]Klebverbindungen sind vorzugsweise auf Druck</Zug oder Scherung zu belasten. Es sollten Biege- und Schälbelastungen vermieden werden!div>
== Haltbarkeit/Beständigkeit ==
'''[[Zeitstand]]s- und Dauerfestigkeit===<u>physikalisch abbindende Klebstoffe:'''Bei konstanter Dauerlast neigt der Klebstoff zu plastischer Verformung(Kriechneigung). Dies ist abhängig von der Belastungshöhe, Temperatur, Eigenschaften der Fügeteile und den Zustand des ausgehärteten Klebstoffes. Bei Zeitstandsbelastungen kann bereits eine wesentlich geringe Belastung als im Kurzzeitversuch (statische Bruchlast) zum Bruch führen. Es besteht also ein Zusammenhang zwischen der Belastungshöhe und Lebensdauer (je höher die Belastung je geringer die Lebensdauer). Genaue Angaben liegen über Dauerfestigkeit nicht vor. Deshalb ist es empfehlenswert, besonders bei Großserienfertigung, den [[Klebverbindung#Hersteller.2FLieferant| Klebstoffhersteller]] in die spezielle Problemlösung einzubinden.</u>===
'''Korrosionsbeständigkeit:'''Die Beständigkeit gegenüber <p>Diese Arten der Klebstoffe sind häufig eine Lösung von Lösungmitteln natürlichen und makromolekularen Grundstoffen ( z.B. Aceton[http://de.wikipedia.org/wiki/Kunstharz#Kunstharz Kunstharze], Benzin[http://de.wikipedia.org/wiki/Cellulosenitrat Nitrozellulose] oder [http://de.wikipedia.org/wiki/Kautschuk Kautschuk]) in organischen Lösemitteln (insb. [[Kohlenwasserstoffe|Kohlenwasserstoffe]]) bzw. Dispersionsmittel.</p><p> Die Klebeschicht entsteht durch physikalische Vorgänge wie das Ablüften des [[Lösungsmittel]]s vor dem [[Fügen]], Alkoholerstarren der Klebstoffschmelze oder Gelieren (bei einem mehrphasigen System) und anderen Flüssigkeiten .</p><p> Diese Kleber sind besonders geeignet um [[Metalle]] (undurchlässiges Werkstoffe) mit porösen Werkstoffen wie z.B. ÖlHolz zu verbinden. Hingegen sind sie ungeeignet um zwei undurchlässige Werkstoffpaarungen wie z.B. [[Metall]] – [[Metall]] zu verbinden, Wasserda 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, Laugen) ist bei den Reaktionsklebstoffen besser sie haben eine erhöhte Kriechneigung und sind anfälliger gegen Lösungsmittel als bei den Lösungsmittelklebstoffenchemisch abbindende Klebstoffe. Doch bei längeren Einwirkungen von Wasser kommt es bei einigen Klebstoffarten, besonders bei erhöhten Temperaturen zu Festigkeitsminderungen <br /><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 (Beeinträchtigung 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 Adhäsion und Kohäsion „Schmelze“ gefügt werden. (Bp. Heissklebepistole)</p><p><br /> <em><u>Plastisole:</u></em><strong></strong> sind lösungsmittelfreie Klebstoffe die bei einer Temperatur von 140°C bis 200°C abbinden.</p><p> </p>
'''Warmfestigkeit===<u>chemisch abbindende Klebstoffe:'''Die Festigkeit der Klebstoffe ist stark temperaturabhängig. Warmabbindende Klebstoffe haben ein günstigeres Verhalten als Kaltabbindende. Kurzzeitige Temperaturbeanspruchungen sind bei einigen Klebern unter Berücksichtigung der der Festigkeitsminderung möglich. Die zulässige Dauertemperatur liegt je nach Klebstoff zwischen +80°C und +150°C.(Reaktionsklebstoffe)</u>===
''Frage 4<p>Reaktionsklebstoffe sind Klebstoffe, die durch zugesetzten Härter ([[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:'' Welcher Zusammenhang besteht zwischen Belastungshöhe //de.wikipedia.org/wiki/Ultraviolettstrahlung UV-Strahlen] und [[Ozon|Ozon]] geschädigt wird und Belastungsdauer einer Klebverbindung? keine klebefähige Schicht mehr hat. <br> Da die Abbindung u. U. Tage dauert ist es sinnvoll eine weitere dritte Komponente einen Beschleuniger hinzuzufügen.<br> <br> Reaktionsklebstoffe werden unterteilt in:</p><p><br> <em><u>Polymerisationsklebstoffe: </u></em><strong></strong>(Ein- oder Zweikomponentenkleber) Die Polymerisation wird durch die Reaktion mit dem [[Katalysator|Katalysator]] ausgelöst. Bei den anaerob abbindenden Klebstoffen bleibt die Reaktion aus, solange der [[KlebverbindungKatalysator|Katalysator]] im Flüssigen Klebstoff mit Sauerstoff in Berührung kommt. Durch die Katalysatormenge und Temperaturänderungen ist die Reaktionszeit beeinflussbar.</p><p><br> <em><u>Polyadditionsklebstoffe:Antworten#Frage_4 </u></em><strong></strong>(Ein- oder Mehrkomponentenkleber) Durch die Reaktion von mindestens zwei chemisch unterschiedlichen und reaktionsfähigen Stoffen, welche im [[Stöchiometrie|Antwort stöchiometrischen]] Verhältnis miteinander gemischt werden entstehen diese Klebstoffe.<strong></strong></p><p><br> <em><u>Polykondensationsklebstoffe</u></em><em>:</em> reagieren bei einem Anpressdruck ≥0,4N/mm2 unter abspalten flüchtiger Stoffe und einer Abbindetemperatur von ca. 120°C bis 160°C.</p><p><br> <u>Beispiele:</u></p><table border="1" cellpadding="0" width="98%"> <tr> <td width="20%" valign="top"><div align="center"><strong>Kunststofftyp</strong> </div></td> <td width="17%" valign="top"><p align="center"><strong>Reaktions-</strong> <br> <strong>bedingungen</strong></p></td> <td width="16%" valign="top"><p align="center"><strong>Anzahl der</strong> <br> <strong>Komponenten</strong></p></td> <td width="15%" valign="top"><p align="center"><strong>Abbinde-</strong> <br> <strong>temperatur</strong></p></td> <td width="15%" valign="top"><p align="center"><strong>Reaktions-</strong> <br> <strong>produkte</strong></p></td> <td width="17%" valign="top"><p align="center"><strong>Anwendung</strong> </p></td> </tr> <tr> <td width="20%" valign="top"><p align="center">Epoxid</p></td> <td width="17%" valign="top"><p align="center">+Säureanhydride</p></td> <td width="16%" valign="top"><p align="center">2</p></td> <td width="15%" valign="top"><p align="center">warm</p></td> <td width="15%" valign="top"><p> </p></td> <td width="17%" valign="top"><p align="center">[[Metalle]], Keramik, <br> Kunststoffe</p></td> </tr> <tr> <td width="20%" valign="top"><p align="center">Epoxid</p></td> <td width="17%" valign="top"><p align="center">+Polyamine</p></td> <td width="16%" valign="top"><p align="center">2</p></td> <td width="15%" valign="top"><p align="center">kalt</p></td> <td width="15%" valign="top"><p> </p></td> <td width="17%" valign="top"><p align="center">[[Metalle]], Keramik, <br> Kunststoffe</p></td> </tr> <tr> <td width="20%" valign="top"><p align="center">Polysocyanate</p></td> <td width="17%" valign="top"><p align="center">+Polyole</p></td> <td width="16%" valign="top"><p align="center">2</p></td> <td width="15%" valign="top"><p align="center">Kalt</p></td> <td width="15%" valign="top"><p> </p></td> <td width="17%" valign="top"><p align="center">[[Metalle]], Keramik, <br> Kunststoffe</p></td> </tr> <tr> <td width="20%" valign="top"><p align="center">[http://de.wikipedia.org/wiki/Cyanoacrylate Cyanacrylate]</p></td> <td width="17%" valign="top"><p> </p></td> <td width="16%" valign="top"><p align="center">1</p></td> <td width="15%" valign="top"><p align="center">Kalt</p></td> <td width="15%" valign="top"><p> </p></td> <td width="17%" valign="top"><p align="center">[[Metalle]], Keramik, <br> Kunststoffe, Gummi</p></td> </tr> <tr> <td width="20%" valign="top"><p align="center">Methacrylate</p></td> <td width="17%" valign="top"><p> </p></td> <td width="16%" valign="top"><p align="center">1</p></td> <td width="15%" valign="top"><p align="center">Kalt</p></td> <td width="15%" valign="top"><p> </p></td> <td width="17%" valign="top"><p align="center">[[Metalle]]</p></td> </tr> <tr> <td width="20%" valign="top"><p align="center">Harnstoff<br> Formaldehyd</p></td> <td width="17%" valign="top"><p align="center">+[[Styrol]] oder <br> Methacrylate</p></td> <td width="16%" valign="top"><p align="center">2</p></td> <td width="15%" valign="top"><p align="center">Kalt</p></td> <td width="15%" valign="top"><p align="center">bleiben in der <br> Klebeschicht</p></td> <td width="17%" valign="top"><p align="center">[[Metalle]], Keramik, <br> Kunststoffe</p></td> </tr> <tr> <td width="20%" valign="top"><p align="center">Silicon-Harze</p></td> <td width="17%" valign="top"><p align="center">+ Feuchtigkeit</p></td> <td width="16%" valign="top"><p align="center">1</p></td> <td width="15%" valign="top"><p align="center">Kalt</p></td> <td width="15%" valign="top"><p align="center">verdunsten <br> beim Kleben</p></td> <td width="17%" valign="top"><p align="center">Keramik</p></td> </tr></table><br />
== Normung Klebverbindungen herstellen:==Aufgrund der großen Vielfalt von Klebstoffen mit ihren unterschiedlichen Eigenschaften kann man nurallgemeine Richtlinien angeben. Für die richtige Verarbeitung und Anwendung eines Klebstoffes sindimmer die Herstellerangaben zu beachten.=== DIN-Normen <u>Vorbehandlung:</u>===
Auswahl<p> </p><table width="100%" border="0"> <tr> <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></p></td> <td width="27%">[[Bild:Tabelle1.jpg|thumb|Haftgrundbehandlung versch. Werkstoffe Quelle: RM]]</td> </tr></table>
<p>Hier gilt auch die Herstellerangaben unbedingt beachten um ein optimales Ergebnis zu erzielen. Im Normalfall werden [[DINLösemittel]] 16920 haltige Klebstoffeentsprechend der Konsistenz beidseitig mit Pinsel oder Spachtel auf die Fügeteile aufgetragen, Dann sollten die Fügeteile eine Zeit „ruhen“, damit ein Großteil des [[Lösemittel]]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 wä Klebstoffverarbeitunghrend der Tropfzeit verarbeitet werden kann, Begriffe da die Reaktion sofort nach dem vermischen der Komponenten einsetzt.''
[[DIN]] 53281 Teil 1===<u>Nachbehandlung:</u>===Je nach Einsatz der Werkstücke und des verwendeten Klebstoffes müssen die Klebefugen nachbehandeltwerden. Dies geschieht durch einfaches Entfernen von Kleberesten (sofern nicht schon beim Klebengeschehen) durch abschmirgeln/-3 Prüfung von Metallklebstoffen und Metallklebungen schleifen bis hin zum Lackieren der Fugen. Das versehen mitLacküberzügen ist besonders bei vielen Reaktionsklebern wichtig, da sie oftmals wasserempfindlich sind.<br /><br />
[[DIN]] EN 923 Klebstoffe - Benennungen und Definitionen
[[DIN]] EN ISO 9664 Klebstoffe - Verfahren zur Prüfung der Ermüdungseigenschaften von Strukturklebungen bei Zugscherbeanspruchung
=='''Auslegung/Gestaltung/Berechnung:''' =VDI=Grundsätzlich gilt: '''Klebgerecht konstruieren und richtige Wahl des Klebers''' (siehe RM TB 5-2) Weiter ist zu beachten: * Klebefläche ausreichend dimensionieren (Überlappungen bevorzugen)* Scherbeanspruchung in der Klebefuge anstreben* Zugbeanspruchung nur in besonderen Fällen zulassen* Fugenspalt so klein wie möglich halten* Schälbeanspruchung unter allen Umständen vermeiden (konstruktive Maßnahmen z.B. Versteifungen)* Schutz vor Witterung und Feuchtigkeit (z.B. Lacküberzug)<br /><br /><div style="text-align: center;">[[Bild:beanspruchung1.jpg]]</div> Beispiel für eine Klebgerechte Konstruktion wenn Stumpf an Stumpf liegt: <div style="text-align: center;">[[Bild:Beanspruchung2.jpg]]</div> [[Bild:bsp.jpg|thumb|Weitere Beispiele einer klebgerechten Konstruktion]]Folgernd lässt sich sagen:<br />In Bezug auf auftretende Kräfte: * '''Bevorzugt sollten Klebverbindungen auf Druck/Zug oder Scherung belastet werden.*Biege-Richtlinienund Schälbelastungen sollten vermieden werden.'''<br />In Bezug auf Abmessungen: * '''Je grösser die Kraft ist die übertragen wird, desto grösser muss die Klebefläche sein.'''<br /><br /><br /><br /><br /> ===Berechnungsgrundlagen:=== <div align="center"> <table width="87%" border="3"> <tr> <td align="center" bgcolor="#CCCCCC"><div align="center">Folgendes sind vereinfachte Berechnungen und ergeben lediglich Richtwerte, da sehr viele Einflussfaktoren, vom verwendeten Klebstoff abhängig sind. Die Einflussfaktoren sind überdies nur sehr schwer zu erfassen und nur überschlägig berücksichtigt. Maßgebend für alle Anwendungsfälle sind die Angaben der Hersteller.</div></td> </tr> </table></div><br />Wichtige Kenngrössen und deren Berechnung:
Auswahl* '''Bindefestigkeit:''' ''(die wohl wichtigste Kenngrösse)'' Verweis: RM FS 4-1
[http://wwwSie ist das Verhältnis zwischen Zerreißkraft (Bruchlast) zur Klebfugenfläche.vdiStatische Bindefestigkeit.de/vdi/vrp/richtliniendetails/index.php?ID=1363373 VDI 2229] Metallkleben; Hinweise für Konstruktion und Fertigung
Hier können nur ein paar allgemein gültige Angaben gemacht werden. Es sind immer die Vorgaben des [[Klebverbindung#Hersteller.2FLieferant| Herstellers]] zu beachten!
===Vorbereitung der Klebflächen===Glatte Oberflächen müssen aufgerauht werden z.B. durch Sandstrahlen.Die Klebeflächen müssen außerdem von Schmutz, Oxidschichten, Rost oder von Fett befreit werden, damit die Adhäsion des Klebstoffs gleichmäßig zum Tragen kommt. * '''Schälfestigkeit:''' Verweis: RM FS 4-3
===Klebvorgang===Sie ist der Widerstand gegen Schälbeanspruchung in N je mm Klebfugenbreite.
Bei Lösungsmittelklebstoffen wird der Kleber gleichmäßig auf die Klebflächen verteilt (nach [[Klebverbindung#HerstellerBild:sf.2FLieferant| Herstellerjpg]]angaben!). Der größte Teil des Lösungsmittel verdunstet und der Grundstoff kann sich durch Adhäsion mit der Klebfläche verbinden (Abbinden). Die zu verklebenden Teile werden dann unter Druck zusammen gefügt und die Klebkraft wird durch die Kohäsion der Klebstoffteilchen herbeigeführt. Wichtig ist es den richtigen Zeitpunkt der Kontaktklebzeit zu finden. Das vollständige Ablüften des Lösungsmittel und das Erreichen der gesamten Klebkraft dauert in der Regel 1 - 3 Tage.
Reaktionsklebstoffe werden auf die Klebflächen aufgetragen * '''Zeitstands- und können gleich miteinander verbunden werden. Die Reaktion der Klebstoffkomponenten setzt sofort nach dem Verbinden ein. Das Abbinden dauert je nach Klebstoff wenigen Minuten oder aber mehrere Tage. Lange Abbinddauer läßt sich durch Verwendung eines Beschleunigers verringern.Dauerfestigkeit:''' Verweis: RM FS 4-2
''Frage 5:'' Welche Vorbereitungen müssen für Klebverbindungen, welche dauerbelastet werden neigen zur plastischen Verformung. Bei zeitstandsbelasteten Verbindungen kann bereits eine Klebverbindung getroffen werden?[[Klebverbindungwesentliche geringere Belastung zum Bruch führen. Somit berechnet man die dynamische Bindefestigkeit folgendermaßen:Antworten#Frage_5 |Antwort 5]]
== Dimensionierung ==
=== Auslegung/Gestaltung ===
Grundvorraussetzung ist eine klebgegerechte Konstruktion und die Wahl des richtigen Klebers.
Desweiteren gilt
*Überlappungsverbindungen bevorzugen
*kleine Klebeflächen vermeiden
*Schäl- und Biegebeanspruchung vermeiden
*nur auf Scher-, Druck- und Zugbeanspruchung belasten
Weitere Konstruktionshinweise finden sich im wechselnd: [http[Bild://www.konstruktionsatlas.de/index.htm?verbindungstechnik/fuegen/kleben/kleben_konstrtklw.htm Konstruktionsatlasjpg]]
=== Abmaße ===Im Allgemeinen giltschwellend:Je größer die Klebefläche desto größer die übertragbaren Kräfte[[Bild:tklsch.jpg]]
=== Berechnung ===
Da viele Einflussfaktoren vom verwendeten Klebstoff abhängen (schwer erfassbar) sind Berechnungen nur Richtwerte. Darum ist es wichtig sich an die Vorgaben des Herstellers halten!!!!
<table width="72%" border="3" align="center"> <tr valign="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 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<sub>KB</sub>= 8 N/mm2 beträgt. Sicherheit 1,5-2,5. </p></td> <td width="44%"><div align="center">[[Bild:Klebverb ZugkraftKleb-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]] / [[Media:Lösungen-Kleben.JPGpdf|Lösungen]]</div></td> </tr></table><br /><br />
Zugscherkraft==Festigkeit und Einflüsse darauf:==Die Festigkeit von Klebverbindungen ist von einer Vielzahl von Faktoren abhängig. Hier gilt angaben desHerstellers beachten. Bp.
[[Bild* Temperatur* Verarbeitung* Vorbereitung* Umwelteinflüsse<br />Es gibt mehrere Faktoren die die Festigkeit der Klebverbindung beeinflussen:Klebverb Zugscherkraft.JPG]]
''Frage 6:'' Welche Vorgaben muss man bei der Gestaltung einer Klebverbindungen beachten? * [[Korrosion]]sbeständigkeit* Alterungsbeständigkeit/Zeit* Warmfestigkeit
[[Klebverbindung:Antworten#Frage_6 |Antwort 6]]
==== Übungsaufgabe ====
Zwei Bauteile sollen so miteinander verklebt werden, dass sie eine Schubkraft (Zugscherkraft) von 500 N bei Zimmertemperatur (ca. 20°) halten können. Wie groß muss die Überlappungslänge l<sub>ü</sub> sein, wenn die Klebefläche quadratisch ist? Zum Kleben wird Loctite 638 verwendet, außerdem hat der Konstrukteur eine dreifache Sicherheit bestimmt.
(Benutze zur Lösung Roloff/Matek Formelsammlung und Tabellen)
<table width="100%" border= Sicherheit "0"> <tr> <td height="107" valign="top"><table width="98%" border="0"> <tr> <td>'''Korrosionsbeständigkeit:''' Reaktionsklebstoffe sind im Allgemeinen beständiger als Lösungsmittelklebstoffen gegenüber [[Lösungsmittel]]n (z.B. [[Alkohol]], [[Aceton]], [[Benzin]], etc.) und anderen Flüssigkeiten (z.B. Öle, [[Säure]]n, [[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.</td> </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> </tr> <tr> <td height=Bei der Anwendung"107" valign="top"><table width="98%" border="0"> <tr> <td>'''Alterungsbeständigkeit:''' bei [[Metall]]klebungen ist abhängig von der Art des verwendeten Klebstoffes, den zu fügenden Materialien, der Vorbehandlung der Oberfläche und besonders von schädigenden Umwelteinflüssen. Die warmabbindenden Klebstoffe sind Chemikalien und können in der Regel beständiger als kaltabbindende Klebstoffe. Direkt nach dem menschlichen Körper durch VerschluckenAbbinden besitzen die Klebstoffe die größte Bindefestigkeit, Einatmen und Handkontakt gesundheitlich beeinträchtigendaraufhin stellt sich jedoch ein u.U. über längeren Zeitraum andauernder Festigkeitsabfall ein.</td> </tr> </table> </td> <td rowspan="2" valign="top"><div align="left" style="text-align: center;"> <div align="center">[[Bild:Korrosion-kl.jpg|thumb||left|Korrosion Quelle: RM]] </div> </div></td> </tr> <tr valign="top"> <td height="93"><table width="98%" border="0"> <tr> <td>'''Warmfestigkeit:''' Klebstofffestigkeit ist stark Temperaturabhängig. Personen Auch hier zeigen die mit Klebstoffen arbeitenwarmabbindenden Klebstoffe ein besseres verhalten als die kaltabbindenden. Je nach Klebstoffsorte lässt sich kurzzeitige Beständigkeit bis zu +350°C realisieren, müssen über zu berücksichtigen ist dabei jedoch ein Festigkeitsverlust. In der Regel liegt die richtige Handhabung informiert seinzulässige Dauertemperatur zwischen ca. Sicherheitsdatenblätter kann man bei jedem Klebstoff-Lieferanten anfordern+80°C und +150°C.</td> </tr> </table> </td> </tr></table>
=== Anwendungsgebiete und Belastbarkeit =: ==So vielfältig die Welt der Klebstoffe ist so vielfältig sind auch ihre Anwendungsgebiete. Man sollte Klebverbindungen nur auf Scher-kann sagen, Zug- oder Druck belastendass für so ziemlich jede Anwendung ein spezieller Klebstoff erhältlich ist. Wie groß die auftretenden Kräfte sein dürfen, läßt sich berechnen. Dies Hauptanwendungen inWerkstätten sind aber nur Richtwerte!Es ist oft ratsam, genaue Informationen über den passenden Klebstoff und * [[Schraubenverbindungen|Schraubensicherung]]* Verbinden von Werkstücken verschiedenster Materialien* Verbinden von [[Achsen%2C_Wellen_und_Zapfen#Wellen|Wellen]]/Naben* Flächen[[dichtungen]]Auch bei der Belastbarkeit muss man sich an die Belastbarkeit beim Klebstoffhersteller erfragenVorgaben zum Verarbeiten des Klebstoffes halten umeine optimale Verbindung zu erhalten.
[[Bild==Gefahren von Klebstoffen für den Menschen:Klebverb Belastung.JPG]]==
''Frage 7:'' Was ist bei der Anwendung von Klebstoffen sicherheitstechnisch zu beachten?
[[Klebverbindung:Antworten#Frage_7 |Antwort 7]]
<table width="100%" border= Einsatzgebiet =="0"> <tr> <td width="69%" valign== Anwendungen ===Klebstoffe bzw"top">Das Hauptproblem des Klebens, stellen die [[Lösungsmittel]] dar. Klebverbindungen Weitere enthaltene Problemstoffe sind fast überall vertreten(pilzabtötende Stoffe), Konservierungsmittel oder Weichmacher. Die größte Gefahr geht aber in erster Linie von den leichtflüchtigen Anteilen des Klebstoffes aus, zwei interessante Einsatzgebiete sind die Medizin- 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 Elektrotechnik: neben Niere (Entgiftung). Daher müssen bei der benötigten Klebkraft Verwendung von Klebstoffen eine ganze Reihe von Vorsichtsmaßnahmen und Haltbarkeit spielen auch toxikologische Gesichtspunkte Richtlinien beachtet werden. * Absauganlagen bzw. ausreichende Lüftung* Körperschutz (Persönliche Schutzausrüstung)* Lagerung in überschaubaren Mengen* Beachten der Warnhinweise des Herstellers ([[R-Sätze]] und Sterilisationsbeständigkeit bzw[[S-Sätze]])<br />Informationen über den sicheren Umgang mit Klebstoffen kann man bei jedem Klebstoffhersteller anfordern.</td> <td width="31%"><div align="center">[[Bild:warn. elektrische Eigenschaften nach dem Aushärten eine wichtige Rollejpg|thumb|Beispiel für Warnhinweise.]]</div></td> </tr> <tr> <td colspan="2"></td> </tr></table>
=== Verwendung =Besondere Anwendungen von Klebstoffen ==Es gibt inzwischen viele Verwendungsmöglichkeiten * Experiment: [[Sekundenkleber in der Industrie, zum Beispiel:Kriminalistik]]
== Fragen: ==
*SchraubensicherungZum Abschluss noch ein paar einfache Fragen zum Thema Klebverbindungen:*Gewinde- <br /><br /><table width="89%" border="1" align="center"> <tr> <td bgcolor="#CCCCCC">1. Welche Kräfte wirken beim Kleben? </td> <td bgcolor="#CCCCCC"><div align="center">[[Klebverbindungen: Antworten#Frage_1:|Antwort]]</div></td> </tr> <tr> <td bgcolor="#CCCCCC">2. Wofür sind physikalisch abbindende Klebstoffe geeignet und Flächendichtenwöfür überhaupt nicht? </td> <td bgcolor="#CCCCCC"><div align="center">[[Klebverbindungen: Antworten#Frage_2:|Antwort]]</div></td> </tr> <tr>*Fügen <td bgcolor="#CCCCCC">3. Wie sollten Klebverbindungen vorbereitet werden ? </td> <td bgcolor="#CCCCCC"><div align="center">[[Klebverbindungen: Antworten#Frage_3:|Antwort]]</div></td> </tr> <tr> <td bgcolor="#CCCCCC">4. Was ist bei der Berechnung von Klebverbindungen zu beachten? </td> <td bgcolor="#CCCCCC"><div align="center">[[Klebverbindungen: Antworten#Frage_4:|Antwort]]</div></td> </tr> <tr> <td bgcolor="#CCCCCC">5. Was ist Dir über Anwendungsgebiete von Welle Klebstoffen bekannt und Nabenverbindungenderen Festigkeit? </td> <td bgcolor="#CCCCCC"><div align="center">[[Klebverbindungen: Antworten#Frage_5:|Antwort]]</div></td> </tr></table>*Verbinden von unterschiedlichen Werkstoffen<br /><br />
''Frage 8==Normung:'' Welche Verwendungsmöglichkeiten gibt es bei Klebverbindungen?===== DIN-Normen===[[Klebverbindung:Antworten#Frage_8 |Antwort DIN]] 8593-8Fertigungsverfahren [[Fügen]]; Kleben; <br />[[DIN]] 16920 Klebstoffe und Klebstoffverarbeitung<br />[[DIN]] 16921<br />[[DIN]] EN 923 Definition von Klebstoffen und Benennungen <br />[[DIN]]EN ISO 9664<br />
== Kosten =VDI-Richtlinien===Bei gleichen Vorraussetzungen und Belastungen VDI 3821 Kunststoffkleben<br />VDI 2229 [[Metall]]kleben<br /><br />Alle DIN-Normen/VDI-Richtlinien kann man davon ausgehen, dass Klebverbindungen ein Drittel weniger Kosten als beim [[Schweißverbindungen |Schweiß-]http://www.beuth.de BEUTH Verlag] bzw . bei [[Lötverbindungen |Lötverbindungen]http://www.vdi.de VDI] verursachen. Es begründet so, dass für die Herstellung von Schweiß- und Lötverbindungen mehr Arbeitsgänge notwendig sind, bzw Ressourcen verbraucht werden (Strom, Material) beziehen.
''Frage 9==Weblinks:'' Wenn eine Schweißverbindung 9 Euro kostet, wie teuer wird ungefähr eine Klebverbindung?==[[KlebverbindungHersteller:Antworten#Frage_9 |Antwort 9]]