Kleben - Adhesive bonding

Kleben ist eine Fügetechnik, die bei der Herstellung und Reparatur einer Vielzahl von Produkten verwendet wird. Zusammen mit Schweißen und Löten , Kleben ist eine der grundlegenden Fügeverfahren. Bei dieser Technik werden Bauteile mit Klebstoffen miteinander verbunden . Die breite Palette an verfügbaren Klebstofftypen ermöglicht die Verbindung zahlreicher Materialien in so unterschiedlichen Produkten wie Fahrzeugen, Mobiltelefonen, Körperpflegeprodukten, Gebäuden, Computern und medizinischen Geräten.

Geschichte

Ein Klebstoff kann als ein Stoff definiert werden, der das Zusammenkleben zweier Oberflächen bewirkt. Nach dieser Definition könnte man davon ausgehen, dass der früheste „Klebstoff“ vor drei Milliarden Jahren entwickelt wurde, als Urzellen eine klebrige äußere Membran produzierten, die es ihnen ermöglichte, an benachbarten Zellen zu haften. Die erste Anwendung von Klebstoffen durch den Menschen lässt sich um 220.000 v. Chr. datieren, als mit Teer aus Birkenrinde Steinpfeilspitzen auf einen Schaft geklebt wurden.

Grundlagen

Gemäß der Definition von EN 923 : „Klebstoffe. Begriffe und Definitionen" Klebstoffe sind nichtmetallische Stoffe, die Werkstoffe durch flächige Verklebung ( Adhäsion ) verbinden können, wobei eine Verbindung eine ausreichende innere Festigkeit ( Kohäsion ) besitzt". Der Kleber bildet das Verbindungselement zwischen den beiden Fügeteilen, die ohne ihn nicht zusammenkleben würden. Klebstoffe können nach Chemie, Anwendung oder Reaktionsmechanismus gruppiert werden.

Adhäsion

Adhäsion ist laut IUPAC der „Prozess der Anhaftung eines Stoffes an die Oberfläche eines anderen Stoffes“. Wechselwirkungen zwischen Klebstoff und Substrat haben eine sehr kurze Reichweite von weniger als einem Nanometer . Daher ist eine gute Benetzung der zu verbindenden Materialien durch den Klebstoff im flüssigen Zustand erforderlich, um eine qualitativ hochwertige Verbindung herzustellen. Neben der Benetzungsfähigkeit müssen Klebstoff und Substrat kompatible Molekülgruppen aufweisen, damit eine Wechselwirkung zwischen Klebstoff und Substrat stattfinden und somit eine Haftung erreicht werden kann.

Die Adhäsionskräfte beruhen meist auf physikalischen Wechselwirkungen, beispielsweise zwischen polaren oder polarisierbaren Gruppen, auf Wasserstoffbrückenbindungen oder Van-der-Waals-Kräften . Beim Verkleben von Kunststoffen, insbesondere mit lösemittelhaltigen Klebstoffen, können auch Diffusionsprozesse eine Rolle spielen. Dabei wird der Kunststoff an der Substratoberfläche durch das im Klebstoff enthaltene Lösungsmittel angelöst. Dies führt zu einer erhöhten Beweglichkeit der Polymerketten des Kunststoffs, was wiederum ein Durchdringen mit denen des Klebstoffs ermöglicht. Letztlich treten zusätzliche Wechselwirkungen zwischen den Polymerketten des Klebstoffs und dem Substrat auf. Nach dem Verdampfen des Lösungsmittels bildet sich eine feste Verbindung. Auch bei bestimmten Klebstoff-Substrat-Kombinationen sind chemische Verbindungen wichtig, zum Beispiel bei der Verklebung von Glas mit Silikonklebern, Holz mit Polyurethanklebstoffen und Aluminium mit Epoxidklebstoffen. Die chemische Bindung führt zu einer deutlich höheren Haftung als die physikalische Bindung. Außerdem kann das Eindringen des flüssigen Klebstoffs in Hinterschneidungen nach dem Aushärten für zusätzliche Haftung sorgen.

Die Erzielung einer Haftung zwischen Klebstoff und Substrat erfordert nicht nur einen Klebstoff geeigneter Zusammensetzung für den Untergrund, sondern stellt auch hohe Anforderungen an die Substratoberfläche. Aufgrund der geringen Reichweite der Adhäsionskräfte ist die Beschaffenheit der Oberflächenschicht des Substrats entscheidend. Er muss ausreichend fest mit dem Untergrund verbunden sein. Viele Klebstoffe haften beispielsweise gut auf einer korrodierten Stahloberfläche. Allerdings ist die Korrosionsschicht – der Rost – nicht fest mit dem Untergrund verbunden. Unter Belastung kann es zu Versagen im korrodierten Material oder zwischen der Rostschicht und dem unkorrodierten Stahl kommen. Gleiches gilt für beschichtete Artikel. Der Klebstoff muss eine Haftung zur Beschichtung aufbauen. Die Beschichtung wiederum muss ausreichend fest mit dem Untergrund verbunden sein.

Ebenso behindern Verunreinigungen, insbesondere solche, die aufgrund ihrer geringen Oberflächenspannung einer Benetzung durch den Klebstoff entgegenwirken (zB Öle, Trennmittel etc.) die Adhäsionsinteraktion. Verunreinigungen bilden sozusagen eine Barriere zwischen Klebstoff und Untergrund, die aufgrund ihrer geringen Reichweite von den Adhäsionskräften nicht überbrückt werden kann.

Daher müssen Verunreinigungen in der Regel vor der Verklebung entfernt werden. Einige Spezialklebstoffe zeigen eine gewisse Verträglichkeit mit bestimmten Ölen. Sie sind in der Lage, bei der bei erhöhten Temperaturen stattfindenden Aushärtung des Klebstoffs bestimmte Öle aufzunehmen und so aus der Grenzschicht zwischen Klebstoff und Untergrund zu entfernen. Solche Klebstoffe werden beispielsweise in Karosseriewerkstätten verwendet. Sie ermöglichen das Verkleben von Blechteilen mit Korrosionsschutz und Ziehölen ohne vorherige Reinigung; Die Aushärtung des Klebstoffes erfolgt in den anschließend zur Lackhärtung eingesetzten Öfen bei Temperaturen zwischen ca. 150 und 200 °C.

Vorbehandlung

Durch die Vorbehandlung können Oberflächen gezielt modifiziert und damit haftfähiger gemacht werden. Neben der Beschichtung der Substrate mit einem Haftvermittler ( Primer ) zur Erzielung einer guten Haftung können Oberflächen auch durch verschiedene Methoden modifiziert werden, um sie für die Verklebung vorzubereiten. Die gängigsten Verfahren zur Oberflächenvorbehandlung sind in der nebenstehenden Abbildung aufgeführt.

Die Auswahl des Vorbehandlungsverfahrens ist anwendungsspezifisch unter Berücksichtigung

• Die zu verbindenden Materialien.
• Ihre Oberflächenbeschaffenheit.
• Art und Menge der Oberflächenverschmutzung.
• Der zum Verkleben der Substrate zu verwendende Klebstoff.
• Die Belastungen des geklebten Produkts über seinen Lebenszyklus (zB mechanisch, thermisch oder medial).

Die Auswahl sollte durch geeignete Tests validiert werden.

Aushärtung des Klebers - Kohäsion

Mit der Verfestigung des Klebstoffs nimmt seine innere Festigkeit, die Kohäsion , zu. Der Zusammenhalt beruht auch auf physikalischen Wechselwirkungen, in diesem Fall zwischen den klebenden Polymeren. Bei Klebstoffen, die durch eine chemische Reaktion, dh die Bildung von Polymeren durch eine chemische Reaktion der Klebstoffbestandteile, aushärten, spielen die resultierenden chemischen Bindungen eine wichtige Rolle.

Eigenschaften einer Anleihe

Die kohäsiven und adhäsiven Eigenschaften des Klebers in Kombination mit dem Untergrund bestimmen die Eigenschaften einer Verklebung. Während die Adhäsionseigenschaften wesentlich bestimmen, ob ein Klebstoff auf einem bestimmten Untergrund haftet, trägt die kohäsive Eigenschaft stark zu den mechanischen Eigenschaften der Verklebung, insbesondere zum tragfähigen Verformungsverhalten bei.

Klebeverbindungen unterliegen nicht nur bestimmten Alterungseigenschaften, sondern ihre Eigenschaften sind abhängig von den jeweiligen Umgebungsbedingungen, insbesondere der Temperatur. Auch können sowohl die adhäsionsbildenden Wechselwirkungen zwischen Klebstoff und Substrat, als auch die die Kohäsion verursachenden interintramolekularen Wechselwirkungen durch äußere Einflüsse (u.a. Temperatur, Feuchtigkeit, Chemikalien, Strahlung, mechanische Beanspruchung) nachteilig beeinflusst werden. Der Grad der Beeinträchtigung hängt von der Art der Bedingungen und deren Dauer ab; Dieser Vorgang wird Altern genannt. Daher sind bei der Planung einer Verklebung neben den tatsächlichen Umgebungsbedingungen auch deren mögliche Langzeitwirkungen auf Klebstoff und Untergrund zu berücksichtigen.

Aufgrund der Vielzahl von Parametern, die die Verklebung beeinflussen können und den teilweise widersprüchlichen Anforderungen an unterschiedliche Klebeverbindungen, ist klar, dass es den sogenannten „Allzweckkleber“ nicht geben kann.

Klebstoffauswahl

Die Auswahl eines geeigneten Klebstoffs für eine bestimmte Anwendung sollte sich an einem spezifischen Anforderungsprofil orientieren. Dieses Anforderungsprofil listet alle unmittelbar nachprüfbaren Anforderungen an das zu verklebende Bauteil und damit an die Verklebung und den Klebstoff auf. Dabei kann zwischen Anforderungen, die erfüllt werden müssen, und solchen, deren Erfüllung vorteilhaft, aber nicht zwingend erforderlich ist, unterschieden werden. Darüber hinaus sind Vorgaben aus dem Klebeprozess, auch aus vor- und nachgelagerten Prozessschritten, zu berücksichtigen. Das obige Diagramm gibt einen Überblick über die wichtigsten Parameter, die bei der Auswahl von Klebstoffen zu berücksichtigen sind.

Vor- und Nachteile des Klebens

Wie jede Fügetechnik bietet die Klebetechnik nicht nur vielfältige Möglichkeiten und viele Vorteile, sondern hat auch Grenzen, die bei der Planung und Auslegung von Klebeprozessen berücksichtigt werden müssen.

Vorteile des Klebens

Die wichtigsten Vorteile sind:

• Nahezu alle Materialien können durch Kleben mit sich selbst oder anderen Materialien verbunden werden.
• Durch die flächige Kraftübertragung wird eine gleichmäßige Verteilung der Kräfte über die gesamte Klebefläche erreicht. Dadurch werden die Substrateigenschaften optimal ausgenutzt.
• Durch die Wahl einer entsprechend großen Klebefläche können auch relativ hohe Kräfte zwischen dünnen Substraten übertragen werden, was insbesondere für Leichtbauanwendungen von Vorteil ist.
• Durch die Wahl eines elastischen Klebers können Bewegungen der Substrate relativ zueinander ausgeglichen werden. So ist es beispielsweise möglich, Bauteildehnungen bei Temperaturschwankungen auszugleichen und Schwingungen effektiv zu dämpfen, wodurch Materialschäden oder Ermüdung des Substrats vermieden werden.
• Durch Bohrungen für Nieten oder Schrauben etc. entsteht keine Materialbeschädigung des Untergrundes.
• Optisch ansprechende Oberflächen können erzielt werden.
• Mit der Verklebung ist keine oder nur eine geringe Wärmebelastung verbunden, so dass thermischer Verzug, thermische Spannungen oder Veränderungen des Gefüges und damit eine Veränderung der mechanischen Eigenschaften des Substrats weitestgehend vermieden werden.
• Untergrundtoleranzen können durch spaltfüllende Klebstoffe ausgeglichen werden
• Das Kleben ist für kleine und große Teile gleichermaßen geeignet. So werden in der Mikroelektronik nur wenige Mikrogramm Klebstoff pro Bauteil benötigt, während bei der Herstellung von Rotorblättern für Windkraftanlagen mehrere hundert Kilogramm pro Bauteil benötigt werden.
• Neben der Kraftübertragung können weitere Eigenschaften eingebaut werden, wie zum Beispiel:
  • Anschlussabdichtung.
  • Akustische Entkopplung und Dämpfung.
  • Elektrische Isolierung (Vermeidung von Kontaktkorrosion)
  • Elektrische Leitfähigkeit.
  • Wärmedämmung.
  • Wärmeleitfähigkeit (zum Beispiel Wärmemanagement von elektronischen Komponenten).

Nachteile

Es gibt viele Arten von Klebstoffen und sie werden oft mit Blick auf eine bestimmte Verwendung entwickelt. Was bei einigen Anwendungen als Nachteil eines bestimmten Klebstofftyps wahrgenommen werden könnte, kann daher bei anderen als Vorteil angesehen werden. Daher ist es wichtig, einen Klebstoff zu verwenden, der für die jeweilige Anwendung geeignet ist. Eigenschaften von Klebstoffen, die in bestimmten Situationen nachteilig sein können, sind:

• Im Allgemeinen wird keine sofortige Haftfestigkeit erreicht. Haftklebstoffe in doppelseitigen Klebebändern, schnellhärtendes „Sekundenkleber“ -Cyanacrylat und viele lichthärtende Klebstoffe erreichen jedoch nach Abschluss des Fügevorgangs oder sehr kurz danach zwar eine signifikante Anfangsfestigkeit, jedoch nicht die für die Anwendung erforderliche Endfestigkeit Weiterverarbeitung der geklebten Baugruppe.
• Je nach chemischer Basis weisen einige Klebstofftypen eine begrenzte thermische und chemische Beständigkeit auf und die mechanischen Eigenschaften der Verklebung sind temperaturabhängig. Wählen Sie daher einen Klebstofftyp, der für eine gute thermische und chemische Beständigkeit entwickelt wurde, wie z. B. reaktive Schmelzklebstoffe.
• Einige Klebstoffe können eine leichte Kriechneigung aufweisen. Wählen Sie einen Klebstoff, der nicht kriechen soll, wenn dies für Ihre Anwendung wichtig ist.
• Die Langzeitstabilität einer Verklebung unterliegt Alterungsprozessen, wählen Sie daher einen Klebstoff mit einer für Ihre Anwendung geeigneten Lebensdauer.
• Einige Klebstofftypen können nicht entfernt werden, ohne dass mindestens eines der Substrate beschädigt wird. Andere lassen sich leichter entfernen.
• Das Kleben ist ein sogenanntes „Sonderverfahren“, d. h. die Prüfung kann nicht vollständig zerstörungsfrei erfolgen. Daher muss ein Verständnis des Bonding-Prozesses beherrscht werden, um Fehler zu vermeiden. Die DIN 2304-1 (Klebtechnik – Qualitätsanforderungen an das Kleben – Teil 1: Prozesskette Kleben) legt die Anforderungen an eine qualitätsgerechte Gestaltung von lastabtragenden Klebeverbindungen entlang der Prozesskette des Klebens – von der Entwicklung über die Fertigung bis zur Nacharbeit – fest.
• Zusammen mit anderen Klebetechniken sind einige Klebstoffe und verwandte Materialien, die für den Klebeprozess benötigt werden (wie Reinigungslösungsmittel, Grundierungen usw.), gefährliche Stoffe und erfordern entsprechende Vorsichtsmaßnahmen bei der Handhabung.

Vergleich der Verbindungstechniken

Für bestimmte Anwendungen kann das Kleben Vorteile gegenüber anderen Fügeverfahren haben, wie die nebenstehende Tabelle am Beispiel des Fügens von Metallen im Karosseriebau zeigt.

Der Nachteil der fehlenden Soforthaftung vieler Klebstoffe kann durch die Verwendung eines geeigneten schnellhärtenden Klebstoffs oder einer Kombination eines Standardklebers mit einem zweiten, schnellhärtenden Klebstoff (z. B. doppelseitiges Klebeband) oder einer anderen Verbindung überwunden werden Verfahren wie Punktschweißen , Nieten , Schrauben oder Clinchen/Pressfügen . Bei diesen als Hybridfügen bezeichneten Verfahren kommt es aufgrund der verteilten Verbindung der Substrate zwischen den anderen Fügestellen zu einer deutlichen Reduzierung der Spannungsspitzen an genau diesen Fügestellen und es wird eine Momentanfestigkeit erreicht.

Anwendungen (Auswahl)

Moderne Klebstoffe sind aus der heutigen Welt nicht mehr wegzudenken. Sie sind in Alltags- und Spezialprodukten zu finden. Hier einige Beispiele aus verschiedenen Bereichen:

Automobilindustrie

Ohne Klebstoffe wäre die Produktion moderner Fahrzeuge nicht möglich. Hier zwei Beispiele:

Fahrzeugwindschutzscheiben

Heutige Windschutzscheiben bestehen aus Verbundsicherheitsglas, das aus zwei oder mehr Glasstücken besteht, die mit einer reißfesten, zähflüssigen, transparenten Schmelzklebefolie verbunden sind. Diese Folie sorgt unter anderem dafür, dass die Windschutzscheibe nach einem Bruch als Einheit intakt bleibt und minimiert so die Verletzungsgefahr durch Glassplitter. Wurden Windschutzscheiben zudem früher mit einer Gummidichtung an der Karosserie befestigt, sind sie heute fest verklebt und bilden einen integralen Bestandteil der Karosserie. Dies ist nur durch die Verwendung eines Klebstoffs mit den richtigen mechanischen Eigenschaften für die Anwendung möglich; Der Kleber bietet einerseits eine ausreichende Festigkeit, um die Frontscheibe an der Karosserie zu befestigen, und ist andererseits ausreichend elastisch, um Relativbewegungen zwischen Karosserie und Frontscheibe während der Fahrt auszugleichen und so einen Bruch zu verhindern. Da die eingeklebte Windschutzscheibe zur Steifigkeit des Fahrzeugs beiträgt, können an bestimmten Stellen dünnere Bleche verwendet werden, wodurch das Gewicht des Fahrzeugs und letztlich der Energieverbrauch reduziert werden.

Fahrzeugelektronik

Der Einzug von immer mehr Elektronik in Kraftfahrzeuge, von Motormanagementsystemen, Sicherheitskomponenten wie ABS und ESP und Fahrerassistenzsystemen bis hin zu komfortsteigernden Funktionen, wäre ohne moderne Klebstoffe nicht möglich. Aufgrund der geringen Größe der Steuergeräte, Sensoren, Kameras etc. werden die Möglichkeiten konventioneller Fügetechnologien schnell überschritten. Daher werden die heute verwendeten Bauteile überwiegend mit Klebstoffen verklebt.

Um die einwandfreie Funktion der Steuergeräte und zugehörigen Sensoren zu gewährleisten, muss die Elektronik sicher vor äußeren Einflüssen wie Feuchtigkeit, Salz, Kraftstoff und anderen Fahrzeugflüssigkeiten geschützt werden. Viele Sensoren sind daher gekapselt oder durch festsitzende Gehäuse geschützt. In beiden Fällen werden Klebstoffe verwendet. Beim Bauteilguss muss ein blasenfreies Vergießen erreicht werden und das ausgehärtete Vergussmaterial muss eine gewisse mechanische Stabilität aufweisen, um dem abrasiven Einfluss von Sand und Kies im Fahrbetrieb standzuhalten. Andererseits muss es eine ausreichende Elastizität aufweisen, um schockartige Temperaturwechsel aufgrund unterschiedlicher thermischer Ausdehnungsverhalten der elektronischen Bauteile zu vermeiden, die zu Undichtigkeiten oder zum Bruch von Lötstellen und damit zum Ausfall führen könnten.

Durch die stetig steigende Zahl elektronischer Bauteile steigt auch die Gefahr von Störungen durch unzureichende elektromagnetische Verträglichkeit (EMV). Um eine ausreichende EMV zu gewährleisten, werden Metallgehäuse verwendet, bei denen der Deckel mit speziellen, klebstoffhaltigen Füllstoffen verklebt wird. Dadurch wird nicht nur die erforderliche Dichtheit, sondern auch die erforderliche EMV sichergestellt.

Halbleiterwafer

Das Kleben hat den Vorteil einer relativ niedrigen Klebetemperatur sowie der Abwesenheit von elektrischer Spannung und Strom. Aufgrund der Tatsache, dass die Wafer keinen direkten Kontakt haben, ermöglicht dieses Verfahren die Verwendung unterschiedlicher Substrate, zB Silizium, Glas, Metalle und andere Halbleitermaterialien. Ein Nachteil besteht darin, dass kleine Strukturen während der Strukturierung breiter werden, was die Herstellung einer genauen Zwischenschicht mit enger Maßkontrolle erschwert. Darüber hinaus schränken die Möglichkeit von Korrosion durch entgaste Produkte, thermische Instabilität und das Eindringen von Feuchtigkeit die Zuverlässigkeit des Klebeprozesses ein. Ein weiterer Nachteil ist die fehlende Möglichkeit einer hermetisch dichten Verkapselung aufgrund der höheren Durchlässigkeit von Gas- und Wassermolekülen bei Verwendung organischer Klebstoffe.

Medizin und Medizintechnik

In der Medizin und Medizintechnik spielen Klebstoffe eine immer wichtigere Rolle. Das einfache Pflaster muss zum Beispiel auf unterschiedlichen Hauttypen gut haften, aber auch möglichst schmerzfrei zu entfernen sein. Darüber hinaus geben transdermale Pflaster Medikamente über einen längeren Zeitraum über die Haut in den Blutkreislauf ab, andere dienen der dauerhaften Befestigung von Sensoren, die beispielsweise zur kontinuierlichen Messung des Blutzuckerspiegels dienen. Diese Pflaster müssen bis zu 14 Tage sicher haften, teilweise unter extremen Bedingungen, zum Beispiel beim Duschen, Schwimmen, Sport oder in der Sauna. Dass diese Klebstoffe hautfreundlich sein müssen, versteht sich von selbst. Als Klebstoffe werden spezielle Haftklebstoffe auf Basis von Acrylaten oder Synthesekautschuk verwendet.

In der Chirurgie werden Klebstoffe bei der Behandlung bestimmter Operationswunden verwendet. Diese Klebstoffe basieren in der Regel auf Fibrin , dem natürlichen Klebstoff, der bei Blutungen das Blut gerinnt. Da Fibrin natürlich im Körper vorkommt, hat es den Vorteil, dass der Klebstoff nicht vom Körper abgestoßen wird. Zudem baut es sich im Laufe der Zeit von selbst ab, wodurch aufwendige Nachbehandlungen wie das Entfernen von Fäden überflüssig werden. Diese Eigenschaft ist besonders wichtig bei Operationen am Herzen oder am Magen-Darm-Trakt.

Auch in der Zahnheilkunde kommen innovative Adhäsive zum Einsatz. Sie werden nicht nur zum Auffüllen von Karies und zur Herstellung von Zahnersatz verwendet, sondern sind auch in der Kieferorthopädie von unschätzbarem Wert. Die Brackets, durch die die Drähte einer Zahnspange gefädelt werden, werden mit speziellen Klebstoffen an den Zähnen befestigt. Einerseits sollen die Brackets in der feuchtwarmen Umgebung des Mundes sicher gehalten, später aber rückstandsfrei wieder entfernt werden können.

Auch in der Medizintechnik sind Klebstoffe mittlerweile nicht mehr wegzudenken. Beispielsweise werden Nadeln meist auf Spritzen geklebt und Edelstahlkanülen müssen fest mit ihrem Kunststoffadapter verbunden werden. Aufgrund der hohen Produktionsmengen sind kurze Taktzeiten erforderlich. Häufig werden lichthärtende Klebstoffe verwendet, die nach wenigen Sekunden Bestrahlung mit Licht einer bestimmten Wellenlänge eine ausreichende Festigkeit erreichen und den anschließenden Sterilisationsprozess überstehen , bei dem sie Heißdampf, Ethylenoxid oder Gammastrahlung ausgesetzt werden können .

Die Herstellung von Endoskopen, bei denen eine spannungsfreie Befestigung von Linsen mit immer kleineren Abmessungen erforderlich ist, ist ein weiteres gutes Beispiel für die Leistungsfähigkeit moderner Klebstoffe. Hier gilt es neben der Klebkraft auch die unterschiedlichen Wärmeausdehnungen der Substrate auszugleichen. Auch in diesem Fall ist es wichtig zu verhindern, dass Spannungen, die die Bildqualität beeinträchtigen könnten, vom Objektivhalter auf das Objektiv übertragen werden.

Haushaltsgeräteindustrie

Auch bei der Herstellung von Haushaltsgeräten sind Klebstoffe weit verbreitet und erfüllen unterschiedliche Klebeanforderungen. Temperaturstabile Silikonklebstoffe werden beispielsweise bei der Herstellung von Cerankochfeldern oder zum Abdichten von Fenstern in Backofentüren verwendet. Die Compounds müssen Temperaturen bis 250 °C standhalten und dürfen selbstverständlich keine Schadstoffe freisetzen. Zum anderen werden Folientastaturen von Bedienfeldern sowie die Beschriftungsschilder für herkömmliche Bedienfelder mittels doppelseitigem Klebeband an den Geräten wie Backöfen, Kühlschränken, Waschmaschinen und Trocknern befestigt .

Auch bei der Herstellung von Elektrokleingeräten werden häufig Klebstoffe verwendet. Beispielsweise werden bei Kaffeemaschinen oft Kunststoffgriffe auf die Glaskannen geklebt. Im Vergleich zur Befestigung mittels Metallklemmring bietet das Kleben Vorteile im Herstellungsprozess, da ein Zerbrechen der Kannen vermieden wird. Ein weiterer Vorteil im Einsatz besteht darin, dass sich bei einem Metallspannring Schmutzpartikel und Feuchtigkeit zwischen Kannenkörper und Ring ansammeln können, was zur Korrosion des Spannrings führt und diesen unansehnlich macht. Mit der klebenden Befestigung des Griffs wird dieses Phänomen beseitigt. Zum Einsatz kommen Klebstoffe auf Polyurethan- oder Silikonbasis, entweder als Zweikomponenten- oder feuchtigkeitshärtendes System. Der verwendete Kleber muss unter anderem eine ausreichende Festigkeit, Spülmaschinentauglichkeit und eine ausreichende Elastizität aufweisen, um das unterschiedliche Wärmeausdehnungsverhalten von Glas und Kunststoff des Griffs auszugleichen und Glasbruch zu verhindern, und diese Leistung muss er auch beibehalten über die gesamte Lebensdauer der Kaffeemaschine, auch bei Temperaturen bis 100 °C.

Zudem wäre die Herstellung von Multifunktionsgeräten, wie sie zum Beispiel das Kochen, Rühren, Kneten, Mischen und Mahlen erleichtern, in der heutigen Form ohne moderne Klebstoffe nicht möglich. Das Herzstück solcher Geräte ist oft ein extrem leistungsstarker, bürstenloser Elektromotor. Einerseits benötigt es hohe Drehzahlen, um beispielsweise Nüsse zu mahlen, und andererseits hohe Drehmomente bei niedrigen Drehzahlen, um Teig zu kneten. Da einige dieser Geräte für den Einsatz beim Kochen geeignet sind, ist eine entsprechende Temperaturbeständigkeit erforderlich. Lichthärtende Klebstoffe sorgen dafür, dass Rotor und Stator, die beiden Hauptkomponenten des Motors, eine robuste Einheit bilden. Die Aushärtung des Klebers erfolgt innerhalb kürzester Zeit, so dass hohe Stückzahlen der Vorrichtung kostengünstig hergestellt werden können. Bei der Aushärtung bilden die im Klebstoff enthaltenen Photoinitiatoren unter Lichteinfluss hochreaktive Moleküle, die den chemischen Aushärtungsprozess des Klebharzes erleichtern.

Verpackungsindustrie

Die meisten Verpackungen für tiefgekühlte und mikrowellengeeignete Lebensmittel bestehen aus biologisch abbaubaren Folienverbunden. Natürlich müssen auch die zur Herstellung dieser Folienverbunde verwendeten Klebstoffe biologisch abbaubar sein. Dies wird durch den Einsatz von Molekülen natürlich vorkommender Polymere wie Cellulose und Stärke erreicht, die von Mikroorganismen mit Hilfe von Enzymen zu Wasser, Kohlendioxid und Biomasse abgebaut werden können.

Briefmarken

Die Penny Black war die weltweit erste selbstklebende Briefmarke, die in einem öffentlichen Postsystem verwendet wurde. Es wurde erstmals am 1. Mai 1840 in Großbritannien ausgestellt, war aber erst am 6. Mai gültig. Die Einführung von Haftbriefmarken ist eng mit der Entwicklung der Klebstofftechnologie verbunden. Damals bestanden Stempelkleber aus natürlich vorkommenden Rohstoffen wie Melasse, Kartoffelstärke und gelegentlich auch Fischleim, die jedoch schlecht funktionierten. So klebten die Briefmarken entweder zusammen oder fielen vorzeitig ab und verströmten einen unangenehmen Geruch. Außerdem mussten die Stempel vor dem Fixieren angefeuchtet werden, was oft durch Ablecken geschah. Aufgrund des unangenehmen Geschmacks war dies eher unbeliebt. Mit der Entwicklung synthetischer Klebstoffe Mitte des 20. Jahrhunderts wurde die Verwendung von geruchsneutralen Klebstoffen ohne unangenehmen Geschmack aus Polyvinylacetat oder Polyvinylalkohol übernommen. Dadurch wurde auch das Problem des Zusammenklebens und des vorzeitigen Abfallens der Briefmarken beseitigt. Heutzutage werden immer mehr Briefmarken angeboten, die nicht befeuchtet werden müssen. Diese selbstklebenden Briefmarken verwenden einen druckempfindlichen Klebstoff und müssen vor dem Aufkleben auf einen Brief nur von ihrem antihaftbeschichteten Trägerpapier entfernt werden.

Klebtechnische Normung, Aus- und Weiterbildung

Mit dem zunehmenden Einsatz der Klebetechnik in Industrie und Handwerk und den daraus resultierenden steigenden Anforderungen an die Qualität und Haltbarkeit verklebter Produkte wurden umfangreiche nationale und internationale Normen u.a. zur Charakterisierung, Klassifizierung und Prüfung von Klebstoffen entwickelt und Klebeverbindungen.

Kleben ist nur in wenigen Berufen Teil der Berufsausbildung, hier werden meist nur die für den jeweiligen Beruf relevanten Klebeprozesse vermittelt. Daraus resultierte ein Bedarf an professioneller Ausbildung des Personals, das mit der Entwicklung, Herstellung und Reparatur von geklebten Produkten befasst ist. Diesem Bedarf wurde durch die Einführung eines dreistufigen Ausbildungskonzepts Rechnung getragen. Die Ausbildung zum Klebpraktiker, Klebfachmann oder Klebtechniker ist nach den Richtlinien der EWF (European Federation for Welding, Joining and Cutting) möglich.

Darüber hinaus arbeiten Handelsverbände wie FEICA , der europäische Verband der Kleb- und Dichtstoffindustrie, mit Akteuren der Lieferkette zusammen, um Standards und Testmethoden zu entwickeln und zu harmonisieren sowie bewährte Praktiken in den Bereichen Gesundheit, Sicherheit und Umwelt zu fördern.

Literatur

• FEICA, Geschichte des Klebens und Klebens – Kleb- und Dichtstoffe . 2016
• Walter Brockmann et al.: Klebetechnik. Klebstoffe, Anwendungen und Prozesse. Wiley-VCH, Weinheim 2005, ISBN  3-527-31091-6 .
• Hermann Onusseit: Praktische Kenntnisse der Klebetechnik. Band 1: Grundlagen. Hüthig, 2008, ISBN  978-3-410-21459-5 .
• Gerd Habenicht: Angewandtes Kleben: Ein praktischer Leitfaden für fehlerfreie Ergebnisse. Wiley VCH, 2008, ISBN  978-3-527-62645-8 .
• Industrieverband Klebstoffe e. V.: manuelle Klebetechnik. Vieweg, Wiesbaden 2016, ISBN  978-3-658-14529-3 .
• FEICA / Industrieverband Klebstoffe e. V. Lehrmaterial: Lehrbuch Kleben/Klebstoffe .
• Elastisches Kleben in der Bauindustrie. Verlag moderne Industrie, Ralf Heinzmann, 2001 , ISBN  3-478-93265-3 .
• BOND it - Nachschlagewerk zur Klebetechnik . DELO Industrieklebstoffe, 2018.
• DVS-3310 Qualitätsanforderungen in der Klebetechnik. DVS Media, Februar 2012. (Richtlinie)
• DIN 6701 Kleben von Schienenfahrzeugen und Fahrzeugteilen. Beuth-Verlag, Berlin, 2007. (Standard)
• Detlef Symietz, Andreas Lutz: Strukturelles Kleben im Fahrzeugbau. Eigenschaften, Anwendungen und Leistungsfähigkeit eines neuen Fügeverfahrens. (= The Library of Technology , Band 291). Verlag Moderne Industrie, 2006, ISBN  3-937-88955-8 .
• DIN 2304-1 Klebetechnik - Qualitätsanforderungen an Klebeprozesse. Teil 1: Prozesskette. Kleben Beuth-Verlag, Berlin 2016.

Verweise

Externe Links

• Der Europäische Verband der Kleb- und Dichtstoffindustrie , FEICA.