Klebetechnik als Schlüsseltechnologie des 21. Jahrhunderts!

Aufgrund der Zunahme der Vielfalt neuer Werkstoffe und der Tatsache, dass das Fügeverfahren Kleben in der Lage ist, unterschiedlichste Werkstoffkombinationen unter Erhalt der Werkstoffeigenschaften miteinander zu verbinden, wird die Klebetechnik häufig als die Schlüsseltechnologie des 21. Jahrhunderts bezeichnet. Aber auch schon heute ist die Klebetechnik ein nicht mehr wegzudenkender Bestandteil industrieller Produktion.

 

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Klebstoffe können je nach Anwendung, Zusammensetzung oder Verfestigungsmechanismus in unterschiedliche Gruppen unterteilt werden. Die gängisten Unterteilungen haben wir im Folgenden aufgeführt und erklärt!

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Epoxidharz-Klebstoffe sind zweikomponentig aus Harz und Härter aufgebaut und können sowohl bei Raumtemperatur als auch bei höheren Temperaturen aushärten. Da der ausgehärtete Klebstoff eine sehr hohe Festigkeit besitzt, wendet man diese Klebstoff-Klasse häufig für strukturelle Verklebungen zum Beispiel im Fahrzeug- und Flugzeugbau an.
Methylmethacrylat-Klebstoffe sind zwei-komponentige Reaktionsklebstoffe welche hauptsächlich zur strukturellen Verklebung von Metallen und Kunststoffen eingesetzt werden. Die wesentlichen Eigenschaften sind. Hohe Festigkeit, hohe Elastizität und schnelle Aushärtung. Durch diese Kombination aus hoher struktureller Festigkeit und Elastizität ergeben sich viele Vorteile im Vergleich zu anderen Klebstoffsystemen, die entweder hochfest, aber relativ spröde (z.B. Epoxidharze) oder elastisch, aber mit geringer Festigkeit (z.B. Polyurethan) sind.
Diese Gruppe von Klebstoffen wird als 1K-System angewendet. Das Besondere dabei ist, dass die Härtereaktion nur unter Ausschuss von Sauerstoff (anaerob) und in Anwesenheit von Metallionen startet, wenn der Klebstoff in einer engen metallischen Klebfuge von der Umgebungsluft abgeschlossen wird. Es können nur metallische Werkstoffe damit geklebt werden: da für die Aushärtung freie Metallionen als Reaktionspartner benötigt werden muss mindestens ein Fügepartner in der Lage sein, freie Metallionen abzugeben. Bei solchen Metall-Nichtmetall-Verklebungen empfiehlt sich der Einsatz eines Aktivators. Aus diesem Mechanismus ergibt sich das Hauptanwendungsgebiet dieser Klebstoffe als Schraubensicherung und zur Wellen- und Flanschverklebung.
Cyanacrylat-Klebstoffe sind im Allgemeinen besser bekannt unter dem Begriff Sekunden- oder auch Superkleber. Voraussetzung für den Start der Polymerisation, die zur Aushärtung führt, ist das Vorhandensein polarer Gruppen oder Teilchen, beispielsweise die OH-Ionen in der Feuchtigkeitsschicht an der Fügeoberfläche. Verklebungen mit Cyanacrylat-Klebstoffen sind nicht feuchtigkeits- oder temperaturstabil, da unter entsprechenden Bedingungen das Polymer wieder gespalten wird. Außerdem lassen sich nur kleine Flächen richtig verkleben. Verbindungen lassen sich mit Hilfe von Aceton wieder lösen.
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Kontaktklebstoffe (auch Kraftkleber) können sowohl Lösemittelklebstoffe als auch Dispersionsklebstoffe sein, die im Kontaktklebeverfahren verarbeitet werden. Als Bindemittel für diesen Klebstofftyp werden Polymere verwendet, die nach Verdunsten des Lösemittels nach einer gewissen Zeit vom amorphen zum kristallinen Zustand übergehen, wobei sich ihre Festigkeit stark erhöht. Die Klebung ist sofort nach dem Fügen belastbar. So lassen sich beispielsweise auch zwei Metallplatten großflächig mit lösemittelhaltigen Klebstoffen kleben.
Schmelzklebstoffe - oft auch als Hotmelts bezeichnet - sind bei Raumtemperatur fest und werden durch Aufschmelzen verarbeitbar. Die heiße Klebstoffschmelze wird auf das zu verklebende Teil aufgebracht und sofort mit dem zweiten Teil innerhalb der Offenzeit gefügt. Unmittelbar nach dem Abkühlen und Erstarren des Klebstoffs ist die Verbindung fest und funktionsfähig.
Hierbei handelt es sich um eine relativ neue Klebstoffart. Die Vernetzung entsteht wie bei Silikonen durch die Reaktion mit Luftfeuchtigkeit. MS Polymere sind meistens zähelastisch mit einer hohen Klebkraft. Mitunter werden Sie auch Hybridklebstoffe genannt, weil Polymere und Silian ein Hybrid ergeben.
Polyurethan Klebstoffe sind als 1- oder 2-Komponenten-Klebstoffe erhältlich, welche durch Polyaddition aushärten können. Die Einkomponenten-PUR-Klebstoffe härten unter Zugabe von Luftfeuchtigkeit und/oder Wärme aus. Es besteht die Möglichkeit, beide Aushärtemechanismen zu verbinden, so dass eine erste Handlingsfestigkeit durch die Luftfeuchtehärtung, die Endfestigkeit der Verklebung aber erst unter Wärmeinwirkung eintritt. In den Verkehrsmitteln wie Straße, Schiene, Luft und Wasser spielen sie eine Rolle, ebenso in der Schuhindustrie, Glasverarbeitung, Buchbinderei etc.
Eine besondere Form der PUR-Klebstoffen stellen die reaktiven Schmelzklebstoffe dar, die ähnlich wie die normalen (nichtreaktiven) Schmelzklebstoffe vor der Verarbeitung erwärmt werden müssen, später aber durch Reaktion mit Wassermolekülen chemisch vernetzen.
Silikon-Polymere unterscheiden sich grundsätzlich von den anderen hier behandelten Polymertypen, da das Rückgrat der Silikone nicht wie bei den üblichen organischen Polymeren aus Kohlenstoffketten aufgebaut ist. Vielmehr wechseln sich in der Hauptkette Silicium-Atome und Sauerstoff-Atome ab.
Für die Kleb- und Dichtsysteme werden sogenannte Prepolymere eingesetzt, deren Kettenenden durch funktionelle Gruppen so ausgestaltet sind, dass sie unter Einwirkung von Luftfeuchtigkeit oder nach Zugabe eines Härters zu einem hochmolekularen Polymer vernetzen.
Anwendungsgebiete sind heutzutage weniger Klebstoffe als vielmehr Dichtstoffsysteme, wie man sie als Sanitärsilikone kennt.
Haftvermittler sind wie Klebstoffe chemisch reaktive Substanzen, so dass man die Anwendungshinweise wie Ablüftzeit, Offenzeit, Haltbarkeitsdatum etc. exakt beachten muss. Haftvermittler kommen dort zum Einsatz, wo eine Verklebung nur mit dem Klebstoff nicht die geforderten Ergebnisse gebracht hat. Haftvermittler und Aktivatoren verbessern demzufolge die Haftung des Klebstoffs zum Substrat oder verbessern die Alterungsbeständigkeit einer Verklebung.
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Kundenunterstützung bis hin zur Anlagentechnik

Kundenspezifische Verklebungen

Klebstoffsuche & -versuche inklusive Klebetests

 

Lohnfertigung von Einzelanfertigungen bis zu Serienprodukten

Projektbegleitung bei komplexen Klebeanwendungen

Vor-Ort Beratung

Schulungen und Anwender-Workshops

Die steigende Anzahl unterschiedlicher Werkstoffe schafft neue Herausforderungen. Erst wenn Fügeteile aus verschiedenen Werkstoffen zu einem Bauteil werkstoffgerecht gefügt worden sind, lassen sich deren vorteilhafte Eigenschaften zur möglichst optimalen Erfüllung der gestiegenen Anforderungen auch nutzen. Industriell lange bewährte Fügetechniken wie das Löten, Schweißen, Nieten oder Schrauben stoßen hier an Grenzen: Die traditionellen Verbindungstechniken haben wohlbekannte Nachteile. Bei thermischen Verfahren wie dem Schweißen verändert der Werkstoff innerhalb der Wärmeeinflusszone seine spezifischen Eigenschaften. Mechanische Verfahren wie Nieten oder Schrauben wiederum ermöglichen nur eine punktförmige Kraftübertragung; außerdem muss man in die zu verbindenden Werkstücke auch noch Löcher bohren,den Werkstoff als "verletzen" und damit u.U. schwächen.

Die Einführung der Klebtechnik als Fertigungsverfahren in einem Betrieb bedarf sorgfältiger Planungsarbeit sowohl im Bereich des Personals wie auch bei den technischen und wirtschaftlichen Rahmenbedingungen. Sollen die Voraussetzungen für eine optimale Klebung im Rahmen eines Fertigungsprozesses geschaffen werden, ist es unbedingt nötig, ein Anforderungsprofil für das komplette Bauteil zu erstellen. Dazu müssen Informationen aus vielen unterschiedlichen Bereichen gesammelt, bewertet und gewichtet werden. Diese Informationen setzen sich aus den Bereichen Planung, Forschung und Entwicklung, Konstruktion, Produktion, den Herstellerdaten von Fügeteilen und Klebstoff sowie den Wünschen und Anforderungen des Endkunden zusammen. Soll ein geeigneter Klebstoff ausgewählt werden, so reicht es nicht, lediglich die zu verklebenden Werkstoffe zu betrachten. Dieses Vorgehen kann nicht zu einem optimalen Ergebnis führen, da zusätzlich zum System Klebstoff-Werkstoff auch die fertigungsspezifischen Aspekte sowie die späteren Belastungen gleichrangig in die Betrachtung mit einbezogen werden müssen. Der wesentliche Unterscheid zwischen Klebstoffen liegt also nicht nur in der Ausbildung der Haftungskräfte, sondern auch in ihrem Verhalten innerhalb eines Verbundes bei mechanischer Belastung sowie Temperatur- und Alterungseinflüssen.

So sind bei Klebstoffen in erster Linie die folgenden Einflussgrößen zu berücksichtigen:

1) Werkstoff

2) Fertigung/Prozessführung

3) Klebstoff

4) Beanspruchung