Klebverbindungen: Unterschied zwischen den Versionen

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UNDER CONSTRUKTION !
  <tr>
 
    <td><div align="center">[[Bild:Adhesed.gif]]</div></td>
 
    <td><div align="center">{{toc}}</div></td>
 
  </tr>
 
</table>
 
<p>&nbsp;</p>
 
<p>&nbsp;</p>
 
 
 
 
 
=Klebverbindungen=
 
 
 
== Vorwort ==
 
 
 
<div style="text-align: center;">
 
Dieser Artikel enthält sehr viele Informationen rund um das Thema Kleben. .....
 
 
 
Um direkt zu dem Bereich Entwicklung Konstruktion dieses Artikels zu gelangen bitte
 
 
 
<table width="18%" border="0" align="center">
 
  <tr>
 
    <td height="32" bgcolor="#CCCCCC"><div align="center">[[Klebverbindungen#5._Auslegung.2FGestaltung.2FBerechnung:| HIER KLICKEN!]]</div></td>
 
  </tr>
 
</table>
 
 
 
</div>
 
 
 
== 1. Allgemeines ==
 
 
 
=== Geschichtliches ===
 
 
 
<p><u>Kurzer Exkurs &uuml;ber die geschichtliche  Entwicklung der Klebstoffe:</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">&nbsp;</td>
 
    <td width="81%" bgcolor="#E6E6E6"><p>Sumerer und &Auml;gypter, benutzten f&uuml;r 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>&nbsp;</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 Polyacrylate,    Harnstoff-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>
 
 
 
=== Was versteht man eigentlich unter Kleben ?===
 
Unter Kleben (nach DIN 16920) ist das oftmals nicht lösbare Verbinden/Fügen zwischen verschiedenen
 
oder 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.
 
 
 
=== Was ist ein Klebstoff: ===
 
 
 
Definition des Klebstoffes nach DIN 16920: Ein Klebstoff ist ein nichtmetallischer flüssiger, plastischer
 
oder fester Stoff der Fügeteile unterschiedlicher oder gleicher Materialien durch Flächenhaftung
 
(Adhäsion) und innerer Festigkeit (Kohäsion) zeitweise oder dauerhaft miteinander verbinden kann.
 
 
 
 
 
=== Vorteile ===
 
 
 
* verbinden unterschiedlicher (unterschiedlichster) Werkstoffpaarungen möglich
 
* ungünstige Werkstoffbeeinflussungen durch Oxidieren, Aushärten und Ausglühen entfallen
 
* geringer thermischer Verzug aufgrund keiner bzw. nur gering vorliegender thermischer Werkstoffbeanspruchung
 
* keine Kontaktkorrosion
 
* keine Oberflächenbeschädigung
 
* kraft- und Spannungsverteilung ist gleichmäßig
 
* optisch anspruchsvolle Konstruktion möglich
 
* schwingungsdämpfend
 
* hohe Steifigkeit und Gewichtsersparnis aufgrund von Sandwichbauweise (Leichtbau)
 
* 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.
 
 
 
=== Nachteile ===
 
 
 
* häufig ist eine aufwendige Oberflächenbehandlung erforderlich
 
* u.U. lange Abbindezeiten bis zur Endfestigkeit der Verbindung
 
* vielfach Flächendruck und Wärme zum abbinden notwendig
 
* geringe Schäl-, Warm-, Dauerfestigkeit
 
* oft kein Zerstörungsfreies Prüfen der Verbindung möglich
 
* empfindlich gegen Schlag und Stoßbelastung
 
<br />
 
 
 
== 2. Funktionsweise von Klebstoffen ==
 
[[Bild:Ko-ad.jpg|thumb|Abb.1 © Vieweg Verlag]]
 
 
 
Wie eingangs schon erwähnt beeinflussen Adhäsion und Kohäsion die Klebeverbindung.
 
Unter Adhäsion versteht man hierbei die herrschenden Kräfte zwischen dem Kleber und dem Werkstoff
 
welcher mit dem Kleber in direktem Kontakt steht und unter Kohäsion die wirkenden Kräfte in der
 
Klebeschicht.
 
Grafik zur Verdeutlichung:
 
[[Bild:Ko-ad2.jpg|thumb|left|Abb.2 © Vieweg Verlag]]
 
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
 
der Realität nur selten so nahe, das es zu einer spürbaren Adhäsion (Grenzflächenhaftung) kommt. Nur
 
ein flüssiger Stoff kann sich den Oberflächenkonturen vollständig anpassen und als „Brückenmedium“ eine
 
Adhäsion bewirken. Da aber der innere Zusammenhalt (Kohäsion) von Flüssigkeiten im Normalfall äußerst
 
gering 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 ins
 
Spiel. Die benötigte Adhäsion ist gegeben und wenn ein Klebstoff aushärtet erhält er die nötige Kohäsion.
 
 
 
== 3. Einteilung von Klebstoffen ==
 
 
 
Klebstoffe können nach vielen verschiedenen Gesichtspunkten eingeteilt werden. z.B.
 
 
 
<p>- nach der Bindefestigkeit</p>
 
<p>- nach der Art des Abbindemechanismus</p>
 
<p>- nach Anwendungsgebieten</p>
 
<p>- nach Art des Grundwerkstoffes</p>
 
 
 
In der VDI-Richtline 2229, auf die im Folgenden eingegangen wird, werden Klebstoffe nach Art des
 
Abbindens eingeteilt:
 
 
 
<div style="text-align: center;">
 
[[Bild:einteilung.jpg]]
 
</div>
 
 
 
 
 
===3.1 physikalisch abbindende Klebstoffe: (Lösungsmittel-/Dispersionsklebstoffe)===
 
 
 
<p>Diese Arten der Klebstoffe sind h&auml;ufig eine L&ouml;sung von  nat&uuml;rlichen und makromolekularen Grundstoffen (z.B. Kunstharze, Nitrozellulose  oder Kautschuk) in organischen L&ouml;semitteln (insb. [[Kohlenwasserstoffe|Kohlenwasserstoffe]])&nbsp; bzw. Dispersionsmittel.</p>
 
<p>
 
  Die Klebeschicht entsteht durch physikalische Vorg&auml;nge  wie das Abl&uuml;ften des L&ouml;sungsmittels vor dem F&uuml;gen, erstarren der  Klebstoffschmelze oder Gelieren (bei einem mehrphasigen System).</p>
 
<p>
 
  Diese Kleber sind besonders geeignet um Metalle  (undurchl&auml;ssiges Werkstoffe) mit por&ouml;sen Werkstoffen wie z.B. Holz zu  verbinden. Hingegen sind sie ungeeignet um zwei undurchl&auml;ssige  Werkstoffpaarungen wie z.B. Metall &ndash; Metall zu verbinden, da bei gr&ouml;&szlig;eren  Klebefl&auml;chen ein ausreichendes Abl&uuml;ften und somit eine gute Bindung nicht  m&ouml;glich ist. </p>
 
<p>
 
  Physikalisch abbindende Klebstoffe sind thermoplastisch  und sind somit w&auml;rmeempfindlich, sie haben eine erh&ouml;hte Kriechneigung und sind  anf&auml;lliger gegen L&ouml;sungsmittel als chemisch abbindende Klebstoffe.<br />
 
<br />
 
Sie werden unterteilt in:</p>
 
<p><br />
 
  <em><u>Kontaktklebstoff:</u></em> wird beidseitig auf die Oberfl&auml;chen aufgetragen  und nach Abl&uuml;ften des L&ouml;sungsmittels innerhalb der Kontaktklebzeit  (Herstellerangaben beachten) unter (starkem) Druck gef&uuml;gt.</p>
 
<p><br />
 
  <em><u>Schmelzklebstoff:</u></em> wird in geschmolzenem  Zustand ca. 150&deg;C &ndash; 190&deg;C aufgetragen und die Teile m&uuml;ssen vor erstarren der  &bdquo;Schmelze&ldquo; gef&uuml;gt werden. (Bp. Heissklebepistole)</p>
 
<p><br />
 
  <em><u>Plastisole:</u></em><strong></strong> sind  l&ouml;sungsmittelfreie Klebstoffe die bei einer Temperatur von 140&deg;C bis 200&deg;C  abbinden.</p>
 
<p>&nbsp;</p>
 
 
 
<table border="1" cellpadding="0" width="100%">
 
  <tr>
 
    <td width="16%" valign="top"><p align="center"><strong>Klebstofftyp</strong> </p></td>
 
    <td width="11%" valign="top"><p align="center"><strong>Beispiel</strong> </p></td>
 
    <td width="18%" valign="top"><p align="center"><strong>Bedingungen</strong> </p></td>
 
    <td width="8%" valign="top"><p align="center"><strong>Kompo-nenten</strong> </p></td>
 
    <td width="13%" valign="top"><p align="center"><strong>Abbinde-</strong> <br>
 
            <strong>temperatur</strong></p></td>
 
    <td width="16%" valign="top"><p align="center"><strong>L&ouml;sungsmittel</strong> <br>
 
            <strong>Dispersionsmittel</strong></p></td>
 
    <td width="18%" valign="top"><p align="center"><strong>Anwendung</strong> </p></td>
 
  </tr>
 
  <tr>
 
    <td width="16%" valign="top"><p align="center">Schmelz-klebstoff</p></td>
 
    <td width="11%" valign="top"><p align="center">Polyester, <br>
 
    </p></td>
 
    <td width="18%" valign="top"><p>&nbsp;</p></td>
 
    <td width="8%" valign="top"><p align="center">1</p></td>
 
    <td width="13%" valign="top"><p align="center">warm</p></td>
 
    <td width="16%" valign="top"><p align="center">ohne</p></td>
 
    <td width="18%" valign="top"><p align="center">Papier,    Textilien, <br>
 
    Leder, Kunststoffe</p></td>
 
  </tr>
 
  <tr>
 
    <td width="16%" valign="top"><p align="center">Plastisol-klebstoff</p></td>
 
    <td width="11%" valign="top"><p align="center">PVC</p></td>
 
    <td width="18%" valign="top"><p align="center">+Weichmacher <br>
 
    und Haftvermittler</p></td>
 
    <td width="8%" valign="top"><p align="center">1</p></td>
 
    <td width="13%" valign="top"><p align="center">warm</p></td>
 
    <td width="16%" valign="top"><p align="center">ohne</p></td>
 
    <td width="18%" valign="top"><p align="center">Metalle, <br>
 
    Keramik</p></td>
 
  </tr>
 
  <tr>
 
    <td width="16%" valign="top"><p align="center">Kontakt-klebstoff</p></td>
 
    <td width="11%" valign="top"><p align="center">Polychloropen</p></td>
 
    <td width="18%" valign="top"><p>&nbsp;</p></td>
 
    <td width="8%" valign="top"><p align="center">1</p></td>
 
    <td width="13%" valign="top"><p align="center">kalt</p></td>
 
    <td width="16%" valign="top"><p align="center">verdunsten    vor <br>
 
    dem Kleben</p></td>
 
    <td width="18%" valign="top"><p align="center">Holz, Gummi, <br>
 
    Kunststoffe, Metalle</p></td>
 
  </tr>
 
</table>
 
<br />
 
 
 
=== 3.2 chemisch abbindende Klebstoffe: (Reaktionsklebstoffe)===
 
 
 
<p>Reaktionsklebstoffe sind &nbsp;Klebstoffe, die durch zugesetzten H&auml;rter  ([[Katalysator|Katalysator]]) oder weitere Komponenten chemische Reaktionen ausl&ouml;sen, und somit  sehr feste und dauerhafte Verbindungen eingehen. Meist werden  Reaktionsklebstoffe aus zwei Stoffen zusammengemischt Grundstoff (Bindemittel)  und H&auml;rter ([[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 &bdquo;Ein-Komponentenklebstoffe&ldquo; aus Cyanacrylat.  (Sekundenkleber) Diese Klebstoffe ben&ouml;tigen eine &bdquo;unsichtbare&ldquo; zweite  Komponente, die Feuchtigkeit, die sie aus der Umgebungsluft beziehen. Im Allgemeinen  gilt das abbinden der Reaktionsklebstoffe wird durch einen Katalysator,  einwirken erh&ouml;hter Temperatur, Luftfeuchtigkeit oder durch entziehen des  Sauerstoffes (anaerob) in gang gesetzt.<br>
 
    <br>
 
  Da Reaktionsklebstoffe keine L&ouml;sungsmittel enthalten sind sie deshalb besonders  geeignet f&uuml;r glatte, nicht por&ouml;se und feste Materialien wie z.B. Glas, Metalle,  Keramik, Kunststoffe und Gummi. Die Klebestellen sollten aber vor dem F&uuml;gen  durch anschleifen von anhaftenden Oxidschichten befreit werden. Insbesondere gilt  dies f&uuml;r Gummi, da es durch Einwirkung von [http://de.wikipedia.org/wiki/Ultraviolettstrahlung UV-Strahlen] und [[Ozon|Ozon]] gesch&auml;digt wird  und keine klebef&auml;hige Schicht mehr hat. <br>
 
  Da die Abbindung u.U. Tage dauert  ist es sinnvoll eine weitere dritte Komponente einen Beschleuniger  hinzuzuf&uuml;gen.<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]] ausgel&ouml;st. Bei den anaerob abbindenden Klebstoffen bleibt die  Reaktion aus, solange der [[Katalysator|Katalysator]] im Fl&uuml;ssigen Klebstoff mit Sauerstoff in  Ber&uuml;hrung kommt. Durch die Katalysatormenge und Temperatur&auml;nderungen ist die  Reaktionszeit beeinflussbar.</p>
 
<p><br>
 
  <em><u>Polyadditionsklebstoffe: </u></em><strong></strong>(Ein-  oder Mehrkomponentenkleber) Durch die Reaktion von mindestens zwei chemisch  unterschiedlichen und reaktionsf&auml;higen Stoffen, welche im [[Stöchiometrie|st&ouml;chiometrischen]] Verh&auml;ltnis miteinander gemischt werden entstehen diese Klebstoffe.<strong></strong></p>
 
<p><br>
 
  <em><u>Polykondensationsklebstoffe</u></em><em>:</em> reagieren bei  einem Anpressdruck &ge;0,4 N/mm2 unter abspalten fl&uuml;chtiger Stoffe und  einer Abbindetemperatur von ca. 120&deg;C bis 160&deg;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">+S&auml;ureanhydride</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>&nbsp;</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>&nbsp;</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>&nbsp;</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">Cyanacrylate</p></td>
 
    <td width="17%" valign="top"><p>&nbsp;</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>&nbsp;</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>&nbsp;</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>&nbsp;</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,&nbsp; <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 />
 
 
 
==4. Klebverbindungen herstellen:==
 
Aufgrund der großen Vielfalt von Klebstoffen mit ihren unterschiedlichen Eigenschaften kann man nur
 
allgemeine Richtlinien angeben. Für die richtige Verarbeitung und Anwendung eines Klebstoffes sind
 
immer die Herstellerangaben zu beachten.
 
===4.1 Vorbehandlung:===
 
 
 
<p>&nbsp;</p>
 
<table width="100%" border="0">
 
  <tr>
 
    <td width="73%" valign="top"><p>Um eine m&ouml;glichst hohe Adh&auml;sion des Klebstoffes zu erreichen m&uuml;ssen die Oberfl&auml;chen der zu f&uuml;genden Teile von Schmutz, Rost, Oxidschichten und Fett befreit werden. Zu glatte Oberfl&auml;chen m&uuml;ssen vor dem verkleben/f&uuml;gen durch abschmirgeln oder sandstrahlen angeraut werden. </p>
 
    <p></p></td>
 
    <td width="27%">[[Bild:Tabelle1.jpg|thumb|Haftgrundbehandlung versch. Werkstoffe © Vieweg Verlag]]</td>
 
  </tr>
 
</table>
 
 
 
=== 4.2 Klebvorgang: ===
 
 
 
<p>Hier gilt auch die Herstellerangaben unbedingt beachten  um ein optimales Ergebnis zu erzielen. Im Normalfall werden L&ouml;semittelhaltige  Klebstoffe entsprechend der Konsistenz beidseitig mit Pinsel oder Spachtel auf  die F&uuml;geteile aufgetragen, Dann sollten die F&uuml;geteile eine Zeit &bdquo;ruhen&ldquo;, damit  ein Gro&szlig;teil des L&ouml;semittels verdunsten und der Grundstoff sich durch Adh&auml;sion  mit der Oberfl&auml;che verbinden kann. Nach gen&uuml;gender Abbindung des Klebstoffes  werden beide F&uuml;geteile unter Druck zusammengef&uuml;gt. Nun wird die Verbindung  durch Koh&auml;sion in der Klebeschicht hergestellt. Die Klebeschicht ist in der  Regel nach ein bis zwei tagen aufgrund des Verdunstens des L&ouml;semittels vollst&auml;ndig  abgebunden.</p>
 
<p><br>
 
  Bei Reaktionsklebstoffen wird das Gemisch aus den  Komponenten einseitig auf eines der F&uuml;geteile, mit der vorbereiteten  Oberfl&auml;che, aufgetragen (entsprechend des Klebstoffes auch gestreut oder bei  Klebefolien aufgelegt). Die Teile k&ouml;nnen in der Regel sofort gef&uuml;gt werden, da  ja kein L&ouml;semittel verdunsten muss. Entsprechend des Klebstoffes erfolgt das  Abbinden mit oder ohne Druck/W&auml;rmeeinfluss 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 w&auml;hrend der Tropfzeit verarbeitet werden kann,  da die Reaktion sofort nach dem vermischen der Komponenten einsetzt.
 
 
 
=== 4.3 Nachbehandlung: ===
 
Je nach Einsatz der Werkstücke und des verwendeten Klebstoffes müssen die Klebefugen nachbehandelt
 
werden. Dies geschieht durch einfaches Entfernen von Kleberesten (sofern nicht schon beim Kleben
 
geschehen) durch abschmirgeln/-schleifen bis hin zum Lackieren der Fugen. Das versehen mit
 
Lacküberzügen ist besonders bei vielen Reaktionsklebern wichtig, da sie oftmals wasserempfindlich sind.
 
 
 
== '''5. Auslegung/Gestaltung/Berechnung:''' ==
 
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- und 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 />
 
 
 
=== 5.1 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 abh&auml;ngig sind. Die Einflussfaktoren sind &uuml;berdies nur sehr schwer zu erfassen und nur &uuml;berschl&auml;gig ber&uuml;cksichtigt. Ma&szlig;gebend f&uuml;r alle Anwendungsf&auml;lle sind die Angaben der Hersteller.</div></td>
 
    </tr>
 
  </table>
 
</div>
 
<br />
 
Wichtige Kenngrössen und deren Berechnung:
 
 
 
* '''Bindefestigkeit:''' ''(die wohl wichtigste Kenngrösse)'' Verweis: RM FS 4-1
 
 
 
Sie ist das Verhältnis zwischen Zerreißkraft (Bruchlast) zur Klebfugenfläche. Statische Bindefestigkeit.
 
 
 
[[Bild:tkb.jpg]]
 
 
 
 
 
* '''Schälfestigkeit:''' Verweis: RM FS 4-3
 
 
 
Sie ist der Widerstand gegen Schälbeanspruchung in N je mm Klebfugenbreite.
 
 
 
[[Bild:sf.jpg]]
 
 
 
* '''Zeitstands- und Dauerfestigkeit:''' Verweis: RM FS 4-2
 
 
 
Klebverbindungen, welche dauerbelastet werden neigen zur plastischen Verformung. Bei zeitstandsbelasteten Verbindungen kann bereits eine wesentliche geringere Belastung zum Bruch führen. Somit berechnet man die dynamische Bindefestigkeit folgendermaßen:
 
 
 
 
 
wechselnd: [[Bild:tklw.jpg]]
 
 
 
schwellend: [[Bild:tklsch.jpg]]
 
 
 
 
 
 
 
 
 
<table width="50%" border="1" align="center">
 
  <tr>
 
    <td><div align="center">Beanspruchungen verschiedener Klebnahtformen</div></td>
 
  </tr>
 
  <tr>
 
    <td>[[Bild:kl-form.jpg]]</td>
 
  </tr>
 
  <tr>
 
    <td>a) Stumpfsto&szlig;, zugbeansprucht unter L&auml;ngskraft F</td>
 
  </tr>
 
  <tr>
 
    <td>b) einfache &Uuml;berlappung, zugscherbeansprucht unter L&auml;ngskraft F</td>
 
  </tr>
 
  <tr>
 
    <td>c) Rundklebung, schubbeansprucht unter Torsionsmoment T</td>
 
  </tr>
 
</table>
 
[[Bild:sigmak.jpg]] Verweis: RM 5.3
 
 
 
[[Bild:tauk.jpg]] Verweis: RM 5.4
 
 
 
[[Bild:tauk2.jpg]] Verweis: RM 5.5
 
 
 
=== 5.2 Aufgaben ===
 
 
 
* 1
 
 
 
* 2
 
 
 
* 3
 
---
 
<br />
 
 
 
== 6. Festigkeit und Einflüsse darauf: ==
 
Die Festigkeit von Klebverbindungen ist von einer Vielzahl von Faktoren abhängig. Hier gilt angaben des
 
Herstellers beachten. Bp.
 
 
 
* Temperatur
 
* Verarbeitung
 
* Vorbereitung
 
* Umwelteinflüsse
 
 
 
Es gibt mehrere Faktoren die die Festigkeit der Klebverbindung beeinflussen:
 
 
 
* Korrosionsbeständigkeit
 
* Alterungsbeständigkeit/Zeit
 
* Warmfestigkeit
 
 
 
<table width="100%" border="0">
 
  <tr>
 
    <td height="107" valign="top"><p>'''Korrosionsbest&auml;ndigkeit:''' Reaktionsklebstoffe sind im Allgemeinen best&auml;ndiger als L&ouml;sungsmittelklebstoffen gegen&uuml;ber L&ouml;sungsmitteln (z.B. Alkohol, Aceton, Benzin, etc.) und anderen  Fl&uuml;ssigkeiten (z.B. &Ouml;le, S&auml;uren, Laugen, etc.) Bei Einwirkung von Wasser &uuml;ber einen l&auml;ngeren Zeitraum ergeben sich jedoch Festigkeitsminderungen (verst&auml;rkt noch durch W&auml;rmeeinwirkung) durch Beeintr&auml;chtigung der Adh&auml;sion und Koh&auml;sion.</p>
 
    </td>
 
    <td valign="top"><div align="left">Die Abbildung zeigt Das Festigkeitsverhalten eines Klebstoffes (Sicomet-Standard) bei verschiedenen Umwelteinfl&uuml;ssen &uuml;ber einen gr&ouml;sseren Zeitraum.</div></td>
 
  </tr>
 
  <tr>
 
    <td height="107" valign="top"><p>'''Alterungsbest&auml;ndigkeit:''' bei Metallklebungen ist abh&auml;ngig von der Art des verwendeten Klebstoffes, den zu f&uuml;genden Materialien, der Vorbehandlung der Oberfl&auml;che und besonders von sch&auml;digenden Umwelteinfl&uuml;ssen. Die warmabbindenden Klebstoffe sind in der Regel best&auml;ndiger als kaltabbindende Klebstoffe. Direkt nach dem Abbinden besitzen die Klebstoffe die gr&ouml;&szlig;te Bindefestigkeit, daraufhin stellt sich jedoch ein u.U. &uuml;ber l&auml;ngeren Zeitraum andauernder Festigkeitsabfall ein.</p>
 
    </td>
 
    <td rowspan="2" valign="top"><div align="left">[[Bild:Korrosion-kl.jpg|thumb||left|Korrosion © Vieweg Verlag]]</div></td>
 
  </tr>
 
  <tr valign="top">
 
    <td height="93"><p>'''Warmfestigkeit:''' Klebstofffestigkeit ist stark Temperaturabh&auml;ngig. Auch hier zeigen die warmabbindenden Klebstoffe ein besseres verhalten als die kaltabbindenden. Je nach Klebstoffsorte l&auml;sst sich kurzzeitige Best&auml;ndigkeit bis zu +350&deg;C realisieren, zu ber&uuml;cksichtigen ist dabei jedoch ein Festigkeitsverlust. In der Regel liegt die zul&auml;ssige Dauertemperatur zwischen ca. +80&deg;C und +150&deg;C.</p>
 
    </td>
 
  </tr>
 
</table>
 
 
 
 
 
 
 
 
 
=== 6.1 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>
 
 
 
6.4 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….
 
 
 
== 7. Anwendungsgebiete und Belastbarkeit: ==
 
So vielfältig die Welt der Klebstoffe ist so vielfältig sind auch ihre Anwendungsgebiete. Man kann sagen,
 
dass für so ziemlich jede Anwendung ein spezieller Klebstoff erhältlich ist. Hauptanwendungen in
 
Werkstätten sind
 
* Schraubensicherung
 
* Verbinden von Werkstücken verschiedenster Materialien
 
* Verbinden von Wellen/Naben
 
* Flächendichtungen
 
Auch bei der Belastbarkeit muss man sich an die Vorgaben zum Verarbeiten des Klebstoffes halten um
 
eine optimale Verbindung zu erhalten. (siehe [[Klebverbindungen#5._Auslegung.2FGestaltung.2FBerechnung:| Zugversuch]])
 
 
 
 
 
8. Berechnung von Klebverbindungen:
 
Eine optimale Bemessung und Berechnung erweist sich aufgrund von sehr vielen Einflussfaktoren welche
 
vom verwendeten Klebstoff abhängen als schwierig. Daher sind Berechnungen nur Richtwerte.
 
Bindefestigkeit (Zug-Scherfestigkeit)𝜏𝐾𝐵 : sie ist die wichtigste Kenngröße für die Berechnung einer
 
Klebverbindung. Sie ist das Verhältnis der Zerreißkraft Fm zur Klebefugenfläche AK.
 
Schälfestigkeit: ist der ungünstigste Faktor einer Klebverbindung und muss/sollte konstruktiv vermieden
 
werden. Berechnet wird der Widerstand gegen Schälbeanspruchung
 
Formeln : (RM TB s.24-26)
 
AKl mm2 Klebfugenfläche S 1 Sicherheit
 
b mm Klebfugenbreite σ N/mm Schälfestigkeit
 
F N Schälkraft σabs N/mm abs. Schälfestigkeit
 
Fm N Zerreißkraft σKB N/mm2 Zugfestigkeit
 
Fmax N Max. übertragb. Kraft τKB N/mm2 Zugscherfestigkeit
 
lü Mm Überlappungslänge
 
t mm kleinste Bauteildicke
 
Berechnungsaufgabe 1:
 
Bei einem Zugversuch am Prüfstab ergab sich eine Bruchlast Fm=5200N. Wie groß ist die Bindefestigkeit
 
τKB des verwendeten Reaktionsklebstoffes.
 
Lösung:
 
Berechnungsaufgabe 2:
 
Bei einem Schälversuch an dem Prüfkörper
 
war zum Einreißen der Klebverbindung
 
eine Kraft F1=450N und zum fortlaufenden
 
Schälen die Kraft F2=180N erforderlich.
 
Zu ermitteln sind:
 
A: die absolute Schälfestigkeit σabs
 
B: die relative Schälfestigkeit σrel
 
Lösung:
 
Berechnungsaufgabe 3
 
Das Ende eines Wasserrohres aus 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 p = 4 bar sicher hält, wenn die
 
Bindefestigkeit des Klebers bei 20mm Überlappungslänge.
 
τKB = 8 N/mm2 beträgt. Standard Sicherheit 1,5-2,5.
 
(Druck siehe auch TB s.42)
 
Lösung
 
Extra Berechnungsaufgabe:
 
Für die Klebverbindung eines Zahnrades mit einem Wellenzapfen ist ein Kaltkleber
 
verwendet worden, der bei der verwendeten Werkstoffpaarung eine statische
 
Bindefestigkeit τKB =15 N/mm2 hat.
 
Welche Leistung in kW kann von der Verbindung bei einer Drehzahl n=125 min-1
 
übertragen werden.
 
Lösung
 
 
 
== 9.Gefahren von Klebstoffen für den Menschen: ==
 
 
 
 
 
<table width="100%" border="0">
 
  <tr>
 
    <td width="69%" valign="top">Das Hauptproblem des Klebens, stellen die L&ouml;sungsmittel dar. Weitere enthaltene Problemstoffe sind (pilzabt&ouml;tende Stoffe), Konservierungsmittel oder Weichmacher. Die gr&ouml;&szlig;te Gefahr geht aber in erster Linie von den leichtfl&uuml;chtigen Anteilen des Klebstoffes aus, welche je nach individueller Empfindlichkeit und Vorsch&auml;digung bei h&auml;ufigerem Kontakt &auml;u&szlig;erst schwerwiegende Krankheiten und Zerst&ouml;rungen anrichten k&ouml;nnen. Das Spektrum geht von Schleimhautreizungen &uuml;ber Kopfschmerzen, &Uuml;belkeit bis hin zur krebserregenden Wirkung einiger Komponenten und Sch&auml;digung von Leber und Niere (Entgiftung). Daher m&uuml;ssen bei der Verwendung von Klebstoffen eine ganze Reihe von Vorsichtsma&szlig;nahmen und Richtlinien beachtet werden.
 
* Absauganlagen bzw. ausreichende Lüftung
 
* Körperschutz (Persönliche Schutzausrüstung)
 
* Lagerung in überschaubaren Mengen
 
* Beachten der Warnhinweise des Herstellers ([[R-Sätze]] und [[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.jpg|thumb|Beispiel für Warnhinweise.]]</div></td>
 
  </tr>
 
  <tr>
 
    <td colspan="2"></td>
 
  </tr>
 
</table>
 
 
 
== 10. Besondere Anwendungen: ==
 
 
 
Cyanacrylatklebstoff besser bekannt als Sekundenkleber ist ein 1-Komponentenkleber, welcher binnen
 
kürzester Zeit Abbindet. Bei dem Abbindevorgang entstehen dämpfe mit deren Hilfe man Fingerabdrücke
 
sichtbar machen kann.<br />
 
 
 
Dieses verfahren wurde und wird in der Kriminalistik auch heute noch angewendet.[http://voigtlaender-technik.de/images/pdf/Latente%20Fingerspurenuntersuchung.pdf Voigtländer Kriminaltechnik]
 
<br />
 
<br />
 
 
 
'''Geräte und Chemikalien:'''
 
<br />
 
 
 
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)
 
<br />
 
<br />
 
 
 
'''Sicherheit:'''
 
<br />
 
 
 
Cyanacrylat ist reizend (Xi), kann innerhalb von Sekunden Haut und Augenlider verkleben. In gut
 
gelüfteten Räumen verarbeiten.
 
<br />
 
<br />
 
 
 
'''Durchführung:'''
 
<br />
 
 
 
Auf ein ca. 10x10 cm großes Stück Pe oder Aluminium Folie wird mittig ein oder mehrere Fingerabdrücke
 
durch anfassen bzw. berühren der Folie mit der Fingerkuppe, aufgebracht ggf. kann man den Bereich mit
 
einem Edding markieren.
 
 
 
Aus einem weiteren Stück Aluminiumfolie wird eine kleine schale geformt in welche später der Klebstoff
 
eingefüllt wird. Größe: ca. 10mm Durchmesser, Höhe ca. 5mm {{Mark
 
|Wichtig!}} ist, das der Boden der schale
 
keine 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 schale
 
wird vorsichtig in das Becherglas gestellt. (Pinzette, Zange)
 
 
 
Mit der Vorbereiteten Pe bzw. Aluminiumfolie wird das Becherglas verschlossen und mit einem
 
Gummiband fixiert. Die Folie ist so aufzulegen, das die Oberfläche mit dem Fingerabdruck nach innen
 
zeigt.
 
 
 
Man stellt nun das Gefäß in den Heizschrank bei ca. 60°C und für eine Dauer von ca. 20-30 Minuten.
 
<br />
 
<br />
 
 
 
'''Beobachtung:'''
 
<br />
 
Fingerabdrücke werden als weißes Muster auf der Folie sichtbar. (siehe Foto)
 
Durch Cyanacrylat sichtbar gemachte Fingerabdrücke.
 
 
 
<table width="50%" border="0" align="center">
 
  <tr>
 
    <td>[[Bild:Cyan-f.jpg]]</td>
 
  </tr>
 
</table>
 
 
 
 
 
Download: [[Media:Cyanacrylatversuch.pdf|Der Versuch als *.pdf Dokument]]
 
 
 
==11. Normung:==
 
===11.1: DIN-Normen===
 
DIN 8593-8<br />
 
DIN 16920<br />
 
DIN 16921<br />
 
DIN EN 923<br />
 
DIN EN ISO 9664<br />
 
===11.2: VDI-Richtlinien:===
 
VDI 3821 Kunststoffkleben<br />
 
VDI 2229 Metallkleben<br /><br />
 
Alle DIN-Normen/VDI-Richtlinien kann man beim [http://www.beuth.de BEUTH Verlag] bzw. bei [http://www.vdi.de VDI]  beziehen.
 
 
 
==12. Weblinks:==
 
Hersteller:
 
 
 
*- [http://www.loctite.de Loctite]
 
*- [http://www.sika.de Sika]
 
*- [http://www.Uhu.de Uhu]
 
*- ...
 
 
 
Informationen:
 
*- [http://www.klebstoffe.com/index_02.htm Industrieverband Klebstoffe]
 
*- [http://video.tu-clausthal.de/vorlesungen/imw/ml1-ws0405/23112004/ml1-23112004.html TU-Clausthal]  (Folie 23: Löt und Klebverbindungen)
 
*- [http://www.ifam.fraunhofer.de/index.php?seite=/2804/ Fraunhofer IFAM]
 
*- …
 
 
 
==13.Quellen ==
 
Quellen
 
*Roloff/Matek: Maschinenelemente, Lehrbuch und Tabellenbuch, Vieweg Verlag, 18. Aufl. 2007,
 
ISBN 978-3-8348-0262-0
 
*Roloff/Matek Maschinenelemente Formelsammlung, Vieweg Verlag, 8. Aufl. 2006,
 
ISBN 978-3-8348-0119-7
 
*Roloff/Matek Maschinenelemente Aufgabensammlung, Vieweg Verlag,
 
ISBN 978-3-8348-0340-5
 
*Fertigungstechnik 2, Handwerk + Technik GmbH, 10. Auflage,
 
ISBN 978-3-582-02313-1
 
*Tabellenbuch Metall 43. Auflage mit Formelsammlung
 
ISBN 3-8085-1723-9
 
 
 
 
 
 
 
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Version vom 7. Oktober 2008, 21:25 Uhr

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