Springer-V erlag Berlin Beideiberg GmbH

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1 Habenicht Kleben

2 Springer-V erlag Berlin Beideiberg GmbH

3 Gerd Habenicht Kleben Grundlagen, Technologie, Anwendungen Dritte, völlig neubearbeitete und erweiterte Auflage mit 243 Abbildungenund 37 Tabellen ' Springer

4 Dr. rer. nat. Gerd Habenicht Universitätsprofessor, Inhaber des Lehrstuhls für Fügetechnik im Institut für Werkstoffe und Verarbeitung der Technischen Universität München Arcisstraße München ISBN Die Deutsche Bibliothek- Cip-Einheitsaufnahrne Habenicht, Gerd: Kleben: Grundlagen, Technologie, Anwendungen I Gerd Habenicht 3., völlig neubearb. und erw. Aufl.- ISBN ISBN (ebook) DOI I Dieses Werkist urheberrechtlich geschützt. Die dadurch begründeten Rechte, insbesondere die der übersetzung, des Nachdrucks, des Vortrags, der Entnahme von Abbildungen und Tabellen, der Funksendung, der Mikroverfilmung oder Vervielfältigung auf anderen Wegen und der Speicherung in Datenverarbeitungsanlagen, bleiben, auch bei nur auszugsweiser Verwertung, vorbehalten. Eine Vervielfältigung dieses Werkes oder von Teilen dieses Werkes ist auch im Einzelfall nur in den Grenzen der gesetzlichen Bestimmungen des Urheberrechtsgesetzes der Bundesrepublik Deutschland vorn 9. September 1965 in der jeweils geltenden Fassung zulässig. Sie ist grundsätzlich vergütungspflichtig. Zuwiderhandlungen unterliegen den Strafbestimmungen des Urheberrechtsgesetzes. Springer-VerlagBerlin Heidelberg 1986,1990 and 1997 Ursprünglich erschienen bei Springer-Verlag Berlin Heidelberg New Y ork 1997 Softcover reprint of the bardeover 3rd edition 1997 Die Wiedergabe von Gebrauchsnarnen, Handelsnarnen, Warenbezeichnungen usw. in diesem Buch berechtigt auch ohne besondere Kennzeichnung nicht zu der Annahme, daß solche Namen im Sinne der Warenzeichen- und Markenschutz-Gesetzgebung als frei zu betrachten wären und daher von jedermann benutzt werden dürften. Sollte in diesem Werkdirekt oder indirekt auf Gesetze, Vorschriften oder Richtlinien (z.b. DIN, VDI, VDE) Bezug genommen oder aus ihnen zitiert worden sein, so kann der Verlag keine Gewähr für die Richtigkeit, Vollständigkeit oder Aktualität übernehmen. Es empfiehlt sich, gegebenenfalls für die eigenen Arbeiten die vollständigen Vorschriften oder Richtlinien in der jeweils gültigen Fassung hinzuzuziehen. Herstellung: ProduServ GmbH Verlagsservice, Berlin Satz: Fotosatz Köhler ohg, Würzburg; Einbandgestaltung: Struve & Partner, Heidelberg SPIN: / o - Gedruckt auf säurefreiem Papier

5 Vorwort In den Vorworten zu der im Jahre 1986 erschienenen 1. und der im Jahre 1990 neubearbeiteten und erweiterten 2. Auflage dieses Buches wurde auf den besonderen interdisziplinären Charakter des Klebens aus Ingenieurwissenschaft, Chemie, Physik sowie Thermodynamik hingewiesen, der eine ausführliche Gesamtdarstellung des "Fertigungssystems Kleben" erfordert. Diesem Ziel soll ebenfalls die vorliegende 3. Auflage dienen. Vielfältige Innovationen bei der Klebstoffentwicklung, neue Anwendungen des Klebens, Fortschritte auf dem Gebiet der Rechneranwendung bei der Klebstoff- und Verfahrensauswahl sowie bei den Berechnungsmethoden haben dazu geführt, erneut eine vollständige Überarbeitung und Erweiterung des Inhalts vorzunehmen. Damit soll wiederum ein Beitrag geleistet werden, das große Entwicklungs- und Innovationspotential der Klebtechnik der Industrie, dem Handwerk und auch der Wissenschaft zugänglich zu machen. Wichtige Ergänzungen erfolgten auf den Gebieten der Strahlungshärtung, der elektrisch leitfähigen Klebstoffe sowie den Grundlagen des elastischen Klebens, dem Qualitätsmanagement bei der Herstellung von Klebungen und den analytischen Untersuchungsmethoden. Das Kapitel "Kleben der Kunststoffe" wurde neu gestaltet. Da der Umfang des Buches nicht in gleicher Weise wie das zugenommene Wissen gesteigert werden konnte, wurde besonderer Wert auf eine ausführliche und den entsprechenden Themenbereichen systematisch zugeordnete Auswahl der begleitenden Literatur gelegt. Dabei wurde in vermehrtem Umfang ebenfalls die Patentliteratur als Informationsquelle herangezogen. Somit sind in dem ergänzenden Literaturverzeichnis nunmehr insgesamt 2879 Veröffentlichungen, davon 1058 aus dem angelsächsischem Sprachraum sowie 127 Patent- und Offenlegungsschriften, zusammengestellt. Da die nationalen und internationalen Normen in besonderer Weise den aktuellen Wissensstand eines Fachgebietes wiederspiegeln, wird auf das im Anhang zitierte - und soweit wie möglich in Themenschwerpunkte gegliederte- Normenverzeichnis für das Gebiet des Klebens ergänzend hingewiesen. Einen besonderen Dank möchte ich den Damen und Herren aus Industrie und Wissenschaft sagen, die mich mit wertvollen Informationen unterstützt haben. Die sorgfältige Bearbeitung des Textes sowie die Gestaltung der Bilder, Tabellen und Formeln durch die Mitarbeiter meines Lehrstuhls sind ebenfalls

6 VI Vorwort mit großem Dank zu erwähnen. Dem Springer-Verlag bin ich erneut für die stets hilfreiche und konstruktive Zusammenarbeit sowie für die sorgfaltige Ausstattung sehr verbunden. Der Autor hofft, daß auch diese Neubearbeitung von der Fachwelt wohlwollend aufgenommen wird und zu weiteren konstruktiven Vorschlägen und- wo erforderlich - sachlicher Kritik als Grundlage für zukünftige Verbesserungen und Ergänzungen führt. München, im Herbst 1997 Gerd Habenicht

7 Inhaltsverzeichnis Verzeichnis der Formelzeichen Einleitung... XXI Einteilung und Autbau der Klebstoffe Begriffe und Definitionen Einteilung der Klebstoffe Einteilung nach der chemischen Basis Einteilung nach dem Abbindemechanismus Aufbau der Klebstoffe Chemischer Aufbau der Monomere Aufbau der Polymere.. Reaktionsmechanismen zur Polymerbildung Struktur der Polymere Klebstoffgrundstoffe Polymerisationsklebstoffe Einkomponenten-Polymerisationsklebstoffe Cyanacrylatklebstoffe.. Anaerobe Klebstoffe (Diacrylsäureester) Strahlungshärtende Klebstoffe Allgemeine Betrachtungen.... Aufbau strahlungshärtender Klebstoffsysteme Reaktionsmechanismen UV-Strahlung.... Energetische Betrachtungen UV-Strahler Photoinitiatoren Photosensibilisatoren Kationische Strahlungshärtung Lichthärtung.. Kombinationshärtung Elektronenstrahlhärtung Laserstrahlhärtung Anwendungen

8 VIII Inhaltsverzeichnis Aerobe Klebstoffe Zweikomponenten-Polymerisationsklebstoffe Methacrylatklebstoffe Verarbeitungssysteme der Methylmethacrylatklebstoffe Polymere Grundstoffe Polyvinylacetat (PVAC).. Polyvinylalkohol (PVAL) Polyvinylether Ethylen-Vinylacetat (EVA) Ethylen-Acrylsäure-Copolymere Polyvinylacetale Polystyrol (PS) Polyvinylchlorid (PVC)... Polyvinylidenchlorid (PVDC) Kautschukpolymere Styrol-Butadien-Kautschuk ( SBR) Styrol-Blockpolymere Chloroprenkautschuk ( CR) Nitrilkautschuk (NBR) Butylkautschuk (IIR) Polybutene Sonstige Thermoplaste Polyethylen (PE) Polypropylen {PP) Fluorierte Kohlenwasserstoffe ( Fluorthermoplaste) Polyadditionsklebstoffe Epoxidharzklebstoffe (EP) Aufbau der Epoxidharze Vernetzungsreaktionen der Epoxidharze Kalthärtende Epoxidharzklebstoffe... Warmhärtende Epoxidharzklebstoffe.. Zweikomponenten-Epoxidharzklebstoffe Lösungsmittelhaltige Epoxidharzklebstoffe Zähharte ("toughened") Epoxidharzklebstoffe Reaktive Epoxidharzschmelzklebstoffe Pulverförmige Epoxidharzklebstoffe Polyurethanklebstoffe (PUR) Einkomponenten-Polyurethanklebstoffe Zweikomponenten-Polyurethanklebstoffe Polyurethandispersionen Emulgatorhaltige Dispersionen..... Emulgatorfreie Dispersionen Lösungsmittelhaltige Polyurethanklebstoffe Reaktive Polyurethan-Schmelzklebstoffe Thermisch aktivierbare Polyurethanklebstoffe Radikalisch vernetzende Polyurethanklebstoffe

9 Inhaltsverzeichnis IX Polycyanurate Polykondensationsklebstoffe Formaldehydkondensate Phenol-Formaldehydharz-Klebstoffe (PF) Kresol-/Resorzin-Formaldehydharz-Klebstoffe Harnstoff-Formaldehydharz-Klebstoffe (UF) Melamin-Formaldehydharz-Klebstoffe Formaldehydemissionen Polyamide (PA) Polyester Gesättigte Polyester und Copolyester Ungesättigte Polyester Silicone Einkomponenten-RTV-Systeme Zweikomponenten-RTV-Systeme Silicon-Trennmittel Silanmodifizierte Polymere (SMP) Polyimide (PI) Polybenzimidazole Polysulfone Polysulfide Zusammenfassende Darstellung der Polyreaktionen Klebstoffe auf natürliche Basis Klebstoffe auf Basis tierischer Naturprodukte Klebstoffe auf Glutinbasis Klebstoffe auf Caseinbasis Kleben in der Natur Klebstoffe auf Basis pflanzlicher Naturprodukte Klebstoffe auf anorganischer Basis Klebstoffzusätze und haftvermittelnde Substanzen Härter Vernetzer Beschleuniger und Katalysatoren Weichmacher Harze Wachse Füllstoffe Stabilisatoren Haftvermittler Prim er Lösungsmittel Klebstoffarten Reaktionsklebstoffe Reaktionskinetische und physikalische Grundlagen Einfluß der Zeit 158

10 X Inhaltsverzeichnis Einfluß der Temperatur Einfluß des Drucks Abhängigkeit der Klebschichtdicke vom Anpreßdruck 165 Topfzeit Blockierte Reaktionsklebstoffe Chemisch blockierte Reaktionsklebstoffe 169 Mechanisch blockierte Reaktionsklebstoffe 170 Kalt- und warmhärtende Reaktionsklebstoffe 170 Kalthärtende Reaktionsklebstoffe Warmhärtende Reaktionsklebstoffe Lösungsmittelhaltige Reaktionsklebstoffe 172 Lösungsmittelklebstoffe 172 Kontaktklebstoffe Haftklebstoffe Grundlagen der Haftklebung 181 Klebschichtfestigkeit als Folge des strömungsmechanischen Verhaltens von Flüssigkeiten Klebschichtfestigkeit als Folge des Oberflächenspannungsverhaltens von Flüssigkeiten 183 Klebrigkeit (Tack) 184 Dispersionsklebstoffe 185 Schmelzklebstoffe 189 Aufbau der Schmelzklebstoffe 189 Charakteristische Merkmale der Schmelzklebstoffe 191 Verarbeitung der Schmelzklebstoffe 194 Eigenschaften der Schmelzklebstoffe 196 Heißsiegelklebstoffe 198 Kaschier-, Laminierklebstoffe 199 Wärmebeständige Klebstoffe 200 Klebstoffe für Anwendungen bei tiefen Temperaturen 205 Leitfähige Klebstoffe 205 Elektrisch leitende Klebstoffe 206 Isotrop leitende Klebstoffe 206 Anisotrop leitende Klebstoffe 211 Wärmeleitende Klebstoffe 213 Volumeneffekt bei Klebschichten mit Füllstoffen 214 Mikroverkapselte Klebstoffe 215 Plastisole Klebstoffolien Chemisch reagierende Klebstoffolien 218 Physikalisch abbindende Klebstoffolien 219 Klebebänder 220 Klebestreifen Dichtstoffe Einteilung und Aufbau der Dichtstoffe 226 Eigenschaften der Dichtstoffe

11 Inhaltsverzeichnis XI Gießharze 230 Polymermörtel 231 Eigenschaften der Klebschichten 233 Allgemeine Betrachtungen 233 Schubmodul Das Schubspannungs-Gleitungs-Verhalten 236 Die thermomechanischen Eigenschaften 241 Zustandsbereiche Abhängigkeit des Schubmoduls und des mechanischen Verlustfaktors von der Temperatur Abhängigkeit der Klebfestigkeit von der Temperatur 248 Elastizitätsmodul 250 Kriechen Kristallinität Klebschichtinhomogenitäten 261 Klebschichtmorphologie und strukturabhängiges mechanisches Verhalten Klebtechnische Eigenschaften der Fügeteilwerkstoffe 265 Oberflächeneigenschaften Oberflächenschichten Molekularer Aufbau und Polarität der Grenz- und Reaktionsschichten Oberflächenanalytische Untersuchungsmethoden 269 Geometrische Struktur Oberflächenspannung und Benetzungsvermögen 277 Diffusions- und Lösungsverhalten 277 Werkstoffeigenschaften 277 Festigkeit 277 Chemischer Aufbau 279 Wärmeleitfähigkeit 281 Wärmeausdehnungskoeffizient 281 Bindungskräfte in Klebungen 283 Die Natur der Bindungskräfte 284 Homöopolare Bindung (Atombindung, unpolare Bindung, kovalente Bindung) Heteropolare Bindung (Ionenbindung, polare Bindung, elektrostatische Bindung) 285 Metallische Bindung Zwischenmolekulare Bindungen 285 Dipolkräfte 286 Induktionskräfte Dispersionskräfte Wasserstoffbrückenbindung 288

12 XII Inhaltsverzeichnis Sorption Adhäsion Spezifische Adhäsion 293 Mechanische Adhäsion 300 Kohäsion Benetzung von Oberflächen durch Klebstoffe 303 Allgemeine Betrachtungen Thermodynamische Grundlagen 304 Benetzungwinkel Oberflächenspannung 305 Oberflächenenergie 306 Kritische Oberflächenspannung 306 Grenzflächenspannung 307 Adhäsionsarbeit 307 Kohäsionsarbeit 308 Benetzungsgleichgewicht 308 Benetzung als Folge unpolarer und polarer Kraftwirkungen 310 Zusammenhang zwischen Benetzung und Adhäsionsarbeit 312 Experimentelle Bestimmung des Benetzungsverhaltens von Oberflächen Randwinkelmessung Messung mittels Testflüssigkeiten 317 Eigenschaften von Klebungen 319 Vorteile und Nachteile von Klebungen 319 Vorteile von Klebungen 321 Nachteile von Klebungen Eigenspannungen in Klebungen 327 Eigenspannungen durch unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten von Fügeteilwerkstoff und Klebschicht Eigenspannungen durch Schwindung der Klebschicht 331 Eigenspannungen durch unterschiedliche Temperaturverteilungen Eigenspannungen durch Temperaturwechselbeanspruchung Eigenspannungen durch Alterungsvorgänge der Klebschicht Bruchverhalten von Klebungen 336 Adhäsionsbruch Kohäsionsbruch Bruchmechanische Betrachtungsweise 340 Verhalten von Klebungen bei Beanspruchungen durch mechanische Belastungen und Umgebungseinflüsse 342 Allgemeine Betrachtungen Alterung von Klebungen durch Feuchtigkeitseinflüsse 344

13 Inhaltsverzeichnis XIII Beanspruchungseinflüsse als Grundlage für die Berechnung von Metallklebungen Wirkung energiereicher Strahlen aufklebschichten Festigkeiten von Metallklebungen Allgemeine Betrachtungen Einflußgrößen auf die Festigkeit von Metallklebungen 366 Spannungen in Metallklebungen mit dünnen, verformungsarmen Klebschichten Zugspannungen - Zugfestigkeit Zugspannungen bei senkrechter und zentrischer (momentenfreier) Belastung Spannungen beim Auftreten eines Biegemoments 371 Zugspannungen bei exzentrischer Belastung 372 Schubspannungen- Schubfestigkeit Zugseherspannungen - Klebfestigkeit Spannungsverteilung bei unendlich starren Fügeteilen mit elastischer Klebschichtverformung ohne Auftreten eines Biegemoments Spannungsverteilung bei elastischen Fügeteilen mit elastischer Klebschichtverformung ohne Auftreten eines Biegemoments Spannungsverteilung bei elastischen Fügeteilen mit elastisch-plastischer Klebschichtverformung und Auftreten eines Biegemoments Klebfestigkeit Zusammenhang zwischen Klebfestigkeit und Klebschichtverformung Abhängigkeit der Spannungsverteilung von der Temperatur Experimentelle Bestimmung der Spannungsverteilung durch Schubspannungs-Gleitungs-Diagramme Schälspannungen - Schälwiderstand Einfluß der geometrischen Gestaltung der Klebfuge auf die Klebfestigkeit einschnittig überlappter Klebungen 392 Überlappungslänge Abhängigkeit der übertragbaren Last von der Überlappungslänge Abhängigkeit der übertragbaren Last von der Überlappungslänge und der Temperatur 398 Fügeteildicke Gestaltfaktor Überlappungsverhältnis 402 Überlappungsbreite 403 Klebfläche 403 Klebschichtdicke. 404

14 XIV Inhaltsverzeichnis Einfluß der Überlappungslänge, Fügeteildicke und Klebschichtdicke auf das Biegemoment Schäftung Berechnung der Spannungsverteilung in einschnittig überlappten Klebungen Spannungsverteilung bei Annahme eines linearen Spannungs-Verformungs-Verhaltens der Klebschicht Spannungsverteilung nach Volkersen Spannungsverteilung nach Goland und Reissner Vergleich der Berechnungsansätze nach Volkersen sowie Goland und Reissner mit experimentellen Ergebnissen Spannungsverteilung nach Hart-Smith Spannungsverteilung bei Annahme eines nichtlinearen Spannungs-Verformungs-Verhaltens der Klebschicht Spannungsverteilung auf der Grundlage theoretischer und experimenteller Ergebnisse Verfahren nach Frey Verfahren nach Winter und Meckelburg Verfahren nach Müller Verfahren nach Tombach Verfahren nach Eichhorn und Braig Verfahren nach Schlegel Verfahren nach Cornelius und Stier Berechnung der Spannungsverteilung mittels der Methode Finiter-Elemente Festigkeit bei statischer Langzeitbeanspruchung Festigkeit bei dynamischer Langzeitbeanspruchung Zugschwellfestigkeit Dauerschwingfestigkeit Festigkeit bei schlagartiger Beanspruchung Erhöhung der Festigkeit durch Kombinationsklebungen Spannungen in Metallklebungen mit dicken, elastischen Klebschichten Abschließende Bemerkungen zum Festigkeitsverhalten von Metallklebungen Berechnung von Metallklebungen Allgemeine Betrachtungen Berechnungsansätze Einfluß der unterschiedlichen Festigkeiten von Fügeteilwerkstoff und Klebschicht Einflußparameter für die Berechnung von Metallklebungen Berechnung auf Grundlage der Klebfestigkeit Berechnung auf Grundlage der Volkersen-Gleichung nach Schliekelmann.. 446

15 Inhaltsverzeichnis XV Abhängigkeit der übertragbaren Last von der überlappungslänge nach der Volkersen-Gleichung 452 Berechnungsbeispiele Berechnung unter Einbeziehung von Abminderungsfaktoren Klebnutzungsgrad Ergänzende Betrachtungen zu der Berechnung von MetalUdebungen Kleben runder Klebfugengeometrien Kleben rohrförmiger Fügeteile Einfluß der Klebschichtdicke auf die Festigkeit 464 Einfluß der Fügeteildicke und der überlappungslänge auf die Festigkeit Berechnung der in axialer Richtung übertragbaren Last bei überlappten Rohrklebungen Berechnung der in tangentialer Richtung übertragbaren Last bei überlappten Rohrklebungen 467 Kleben von Welle-Nabe-Verbindungen 467 Allgemeine Betrachtungen Berechnung von Welle-Nabe-Verbindungen 468 Einfluß der Nabenbreite Einfluß der Klebschichtdicke und der Rauhtiefe 470 übertragbares Torsionsmoment 472 Berechnungsbeispiel Festlegung von Abminderungsfaktoren 475 Klebschrumpfen Querpreßklebverbindungen Längspreßklebverbindungen Konstruktive Gestaltung von Metallklebungen 485 Vorhandensein ausreichender Klebflächen 486 Vermeidung von Spannungsspitzen 489 Technologie des Klebens Allgemeine Betrachtungen Oberflächenbehandlung der Fügeteile 498 Oberflächenvorbereitung 499 Säubern, Passendmachen 499 Entfetten Oberflächenvorbehandlung 503 Mechanische Oberflächenvorbehandlung 503 Kombinierte mechanische-chemisch/thermische Oberflächenvorbehandlung (SACO-, Silicoater-Verfahren) 506 Physikalische Oberflächenvorbehandlung 507 Chemische Oberflächenvorbehandlung Elektrochemische Oberflächenvorbehandlung 508

16 XVI Inhaltsverzeichnis Oberflächennachbehandlung Zusammensetzung der wichtigsten Beizlösungen 510 Klebstoffverarbeitung 512 Vorbereitung der Klebstoffe 512 Viskosität der Klebstoffe 514 Thixotropie der Klebstoffe 515 Mischen der Klebstoffe Dosieren und Auftragen der Klebstoffe 520 Abbinden der Klebstoffe Verfahren zum Abbinden der Klebstoffe 532 Herstellung von Klebungen 536 Kleben als Fertigungssystem 536 Allgemeine Betrachtungen 536 Klebtechnische Ausbildung 536 Auswahl von Klebstoffen Auswahl von Klebstoffen unter anwendungsspezifischen Gesichtspunkten Rechnergestützte Klebstoffauswahl Kenndaten des Klebvorgangs Fehlermöglichkeiten beim Kleben und Abhilfemaßnahmen 542 Sicherheits- und Umweltschutzmaßnahmen bei der Verarbeitung von Klebstoffen Klassifizierung wichtiger Klebstoffarten nach arbeitsphysiologischen und verarbeitungstechnologischen Gesichtspunkten Kombinierte Fügeverfahren Punktschweißkleben Vorteile gegenüber reinen Punktschweißverbindungen 552 Vorteile gegenüber reinen Klebungen 552 Verfahrensdurchführung Einfluß der Fügeteilwerkstoffe Mechanisches Verhalten von Punktschweißklebungen 554 Nieten - Kleben und Schrauben - Kleben 556 Falzen - Kleben 557 Durchsetzfügen-Kleben 557 Schrumpfen - Kleben 558 Kleben beölter Bleche 559 Kleben in feuchter Atmosphäre (Unterwasserkleben) 560 Demontage von Klebungen ("Entkleben") 561 Kleben metallischer Werkstoffe 565 Allgemeine Betrachtungen Klebbarkeit wichtiger Metalle 566 Aluminium und Aluminiumlegierungen 566 Beryllium 569 Blei

17 Inhaltsverzeichnis XVII Chrom, verchromte Werkstoffe 570 Edelmetalle 570 Kupfer Magnesium Messing Nichtrostende Stähle, Edelstähle 572 Nickel, vernickelte Werkstoffe 573 Stähle, allgemeine Baustähle 573 Titan Verzinkte Stähle, Zink 576 Kleben von Metallkombinationen 578 Kleben von Blechen mit organischen und anorganischen Beschichtungen Kleben der Kunststoffe und weiterer nichtmetallischer Werkstoffe Kleben der Kunststoffe Grundlagen Mechanische Oberflächenvorbehandlung 589 Reinigen der Oberfläche Aufrauhen der Oberfläche Chemische Oberflächenvorbehandlung 591 Physikalische Oberflächenvorbehandlung 593 Niederdruckplasma-Vorbehandlung 594 Vorbehandlung mittels Corona-Entladung 598 Thermische Vorbehandlung 603 Laser-Vorbehandlung 604 Ionenätzen, Sputtern Klebstoffe für Kunststoffe 605 Lösungsmittelklebstoffe 606 Diffusionsklebung Reaktionsklebstoffe 608 Schmelzklebstoffe 609 Klebbarkeit ausgewählter Kunststoffe Thermoplastische Kunststoffe, in organischen Lösungsmitteln löslich bzw. quellbar 610 Polyvinylchlorid (PVC) Polystyrol (PS) Polymethylmethacrylat, Acrylglas (PMMA) 611 Polycarbonat (PC) Celluloseacetat, Acetylcellulose (CA) 613 Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymere (ABS) 613 Thermoplastische Kunststoffe, in organischen Lösungsmitteln unlöslich 613 Polyethylen (PE) 613 Polypropylen (PP) 614

18 XVIII Polytetrafluorethylen, Teflon (PTFE) Polyamide (PA) Polyethylenterephthalat, Polyester (PET, SP) Polyimide (PI) Polyoxymethylen, Polyacetate (POM) Polyetherketone (PEK) Polyetherimide (PEI) Polysulfone (PSU) Polyphenylenether, Polyoxyphenylene (PEE) Polyphenylensulfide, Polyarylensulfide (PPS) Polyvinylidenfluoride (PVDF, PVF 2 ) Duromere Kunststoffe, in organischen Lösungsmitteln unlöslich.... Epoxidharz-Kunststoffe (EP) Formaldehydkondensate Polyurethanschaum Silicon-Kautschuk Faserverstärkte Kunststoffe Oberflächenvorbehandlung SM C/BMC-Formmassen Inhaltsverzeichnis Festigkeit und konstruktive Gestaltung von Kunststoftklebungen Kleben von Kunststoffen mit Metallen Spannungen in Kunststoff-Metall-Klebungen Konstruktive Gestaltung von Kunststoff-Metall-Klebungen Klebstoffe für Kunststoff-Metall-Klebungen.... Prüfung von Kunststoff- und Kunststoff-Metall-Klebungen Kleben von Glas Grundlagen Oberflächenbehandlung Klebstoffe Kleben von Glas mit Metallen Kleben von Keramik Kleben von Gummi... Gummi/Gummi-Klebung Klebstoffe Oberflächenvorbehandlung vulkanisierter Kautschuktypen Bindung unvulkanisierter Kautschuktypen... Ethylen/Propylen-Dien-Terpolymerisate (EPDM) Gummi/Metall-Bindung.... Vernetzung mittels Resorzin-Formaldehyd Vernetzung durch Polyisocyanate Kleben von Holz..... Allgemeine Betrachtungen Klebstoffe Kleben poröser Werkstoffe

19 Inhaltsverzeichnis XIX Industrielle Anwendungen des Klebens 649 Allgemeine Betrachtungen 649 Kleben in der Luft- und Raumfahrt 649 Kleben im Fahrzeugbau 653 Kleben im Maschinenbau Kleben in der Elektronik 658 Kleben in der Papierverarbeitung 660 Kleben in der Medizin Anwendungen des Klebens bei Reparaturen 662 Literatur zu weiteren industriellen Anwendungen 665 Prüfung und Qualitätssicherung von Klebstoffen und Klebungen Allgemeine Betrachtungen Qualitätsmanagement in der Klebtechnik Einzelmaßnahmen für ein Qualitätssicherungskonzept "Fertigungssystem Kleben" Zerstörende Prüfverfahren Prüfverfahren für statische Kurzzeitbeanspruchungen 672 Beanspruchung auf Zugscherung Beanspruchung auf Schub (Schubspannungs-Gleitungs- Verhalten, Verdrehscherfestigkeit) Beanspruchung auf Zug (Zugfestigkeit) Beanspruchung auf Druckscherung (Druckscherfestigkeit) 675 Beanspruchung auf Torsion (Torsionsscherfestigkeit, Losbrechmoment) Beanspruchung auf Schälung (Winkelschälversuch, Naß-Schäl-Test, Rollenschälversuch, Klettertrommelschälversuch, Folienschälversuch) Beanspruchung auf Spaltung (Biegeschälversuch, Keiltest) 679 Prüfverfahren für statische und dynamische Langzeitbeanspruchungen Prüfung der Zeitstandfestigkeit Prüfung der Dauerschwingfestigkeit 684 Prüfung bei schlagartiger Beanspruchung 685 Prüfverfahren für Langzeitbeanspruchung unter Alterungseinflüssen Allgemeine Betrachtungen Abkürzungsverfahren für Langzeitbeanspruchungen 686 Prüfung mittels Schallemissionsanalyse Zerstörungsfreie Prüfverfahren Akustische Verfahren auf Basis Ultraschall 692 Resonanzverfahren Impuls-Echo-Verfahren 693 Durchschallungsverfahren 693 Elektrische Verfahren 694

20 XX Inhaltsverzeichnis Thermische Verfahren 694 Strahlungsverfahren 695 Holographische Verfahren 695 Prüfung des Härtungsverlaufs von Klebstoffen und der resultierenden Klebschichteigenschaften Dynamisch-Mechanische-Thermoanalyse (DMTA) 696 Differential-Thermo-Analyse (DTA) 700 Dielektrische-Thermoanalyse (DETA) 700 Thermogravimetrische Analyse (TGA) 700 Infrarot-(IR)-Spektroskopie Chromatographie Weitere in der Literatur beschriebene Methoden 703 Anhang Verzeichnis von Normen, Richtlinien und Merkblättern zum Kleben und zu verwandten Gebieten Allgemeine Normen Definitionen und Prüfungen von Klebstoffen Prüfung von Metallklebstoffen und Metallklebungen 706 Alterungs- und Klimaprüfungen Oberflächenbehandlung und -prüfung Kurzbezeichnungen und Prüfung von Kunststoffen 708 Haftklebstoffe Schmelzklebstoffe 709 Kleben von Kunststoffen 709 Kleben von Holz 709 Kleben von Leder und Schuhwerkstoffen 710 Dichtstoffe Prüfung von Materialeigenschaften metallischer Werkstoffe 711 Definitionen und Messungen mechanischer, physikalischer und thermodynamischer Größen Verzeichnis ausgewählter ASTM-Methoden für die Prüfung von Klebstoffen und Klebungen Kurzzeichen für Klebstoffgrundstoffe und wichtige Kunststoffe (nach DIN 7728 Teill) Ausgewählte Umrechnungsfaktoren angelsächsischer Einheiten und SI-Einheiten für klebtechnische Berechnungen 716 Ausgewählte deutsch-englische und englisch-deutsche Begriffe aus dem Gebiet des Klebens Literatur Veröffentlichungen aus nationalen und internationalen Fachzeitschriften Bücher aus dem deutschen Sprachraum Bücher aus dem angelsächsischen Sprachraum 848 Stichwortverzeichnis

21 Verzeichnis der Formelzeichen Größe Einheit Bedeutung a mm,cm Probenlänge as cmncm-2 spezifische Schlagarbeit b mm,cm Probenbreite, Überlappungsbreite d mm Klebschichtdicke d mechanischer Verlustfaktor f mm-o,s Gestaltfaktor f Abminderungsfaktor!k Ka pillaritätskennzahl k Reaktionsgeschwindigkeitskonstante lü mm,cm Überlappungslänge n Spannungsspitzenfaktor p Pa, bar Druck PA Ncm-1 absoluter Schälwiderstand Pb Ncm-1 Biegeschälwiderstand Ps Ncm-1 relativer Schälwiderstand r mm,cm Radius s mm Fügeteildicke t s, min, h Zeit ü Überlappungsverhältnis V mm Verschiebung, Kriechverformung V cm3g-1 spezifisches Volumen Vs ms-1 Schlaggeschwindigkeit X mm Koordinate in Belastungsrichtung y mm Koordinate senkrecht zur Belastungsrichtung in der Fügeebene z mm Koordinate senkrecht zur Klebfläche A mm 2,cm 2 Klebfläche AB Nm Bruch-Schlagarbeit B mm,cm Nabenbreite D mm,cm Durchmesser Da mm,cm äußerer Durchmesser Di mm,cm innerer Durchmesser

22 XXII Verzeichnis der Formelzeichen Größe Einheit Bedeutung E Nmm-2 Elastizitätsmodul EF Nmm-2 Elastizitätsmodul des Fügeteilwerkstoffs EK Nmm-2 Elastizitätsmodul der Klebschicht Es Nmm-2 Elastizitätsmodul der reinen Polymersubstanz F N Prüfkraft, Last F N mittlere Trennkraft FB N Bruchlast FB Ncm-1 Einheitsbruchlast Fmax N Höchstkraft G Nmm-2 Schubmodul GK Nmm-2 Schubmodul der Klebschicht Gs Nmm-2 Schubmodul der reinen Polymersubstanz G (t) Nmm-2 Kriechmodul J(t) mm2 N-1 Kriechnachgiebigkeit Mb Nmm Biegemoment Mt Nmm,Nm Torsionsmoment, Drehmoment MLB Nmm,Nm Losbrechmoment N Schwingspielzahl Re Nmm-2 Streckgrenze des Fügeteilwerkstoffs Rm Nmm-2 Zugfestigkeit des Fügeteilwerkstoffs Rpo,2 Nmm-2 0,2-Dehngrenze des Fügeteilwerkstoffs Rmax )lm maximale Raubtiefe Rz )lm Raubtiefe (mittlere) T oc,k Temperatur Tg oc Glasübergangstemperatur Ts oc Schmelztemperatur Tz oc Zersetzungstemperatur wr cm 3 polares Widerstandsmoment a 0 Benetzungswinkel bzw. Fügeteilbiegung bzw. Schäftungswinkel a K-1 Wärmeausdehnungskoeffizient ß mm2 N-1 Schubzahl y 0 Verschiebungswinkel tany Gleitung, elastische Winkelverformung der Klebschicht tan y 8 Bruchgleitung YKF mnm-1, mjm-2 Grenzflächenspannung, Grenzflächenenergie Klebstoff-Fügeteil 8 Klebnutzungsgrad, Ausnutzungsgrad E -, o/o Dehnung EB -,% Bruchdehnung TJ mpas, Pas Viskosität

23 Verzeichnis der Formelzeichen XXIII Größe Einheit Bedeutung lt W cm-1 K-1 Wärmeleitfähigkeit lt nm, IQ-9 m Wellenlänge A logarithmisches Dekrement f1f Querkontraktionszahl (Poisson-Zahl) des Fügeteilwerkstoffes J1K Querkontraktionszahl (Poisson-Zahl) der Klebschicht V s-1 Frequenz e Qcm spezifischer Widerstand e gcm-3 Dichte (J' Nmm-2 Zugspannung (J'b Nmm-2 Biegespannung (J'B Nmm-2 Bruchspannung, Zugfestigkeit der Polymersub stanz (J'FG mnm-', mjm-2 Oberflächenspannung, Oberflächenenergie Fügeteil (J'KG mnm-1, mjm-2 Oberflächenspannung, Oberflächenenergie flüssiger Klebstoff (J'max Nmm-2 maximale Spannung (J'z Nmm-2 Normalspannung in der Klebschicht rs Nmm- 2 * Klebfestigkeit rsm(= rs) Nmm-2 mittlere Zugscherspannung beim Bruch der Klebung rsmax Nmm-2 maximale Zugscherspannung beim Bruch der Klebung rm Nmm-2 mittlere Zugscherspannung innerhalb des Festigkeitsbereichs rmax Nmm-2 maximale Zugscherspannung innerhalb des Festigkeitsbereichs rv Nmm-2 Druckscherfestigkeit hb Nmm-2 Losbrechfestigkeit rr Nmm-2 Torsionsscherfestigkeit rv Nmm-2 Verdrehscherfestigkeit rmt Nmm-2 Schubspannung infolge Torsionsbelastung rs/r Nmm-2 Zeitstand-Klebfestigkeit ( Zeitstandfestigkeit) ro Nmm-2 Dauerfestigkeit rschw Nmm-2 Schwellfestigkeit r= Nmm-2 Dauerstand-Klebfestigkeit (Dauerstandfestigkeit) r' Nmm-2 Schubspannung in der Klebschicht * Aufgrund entsprechender Festlegungen in den Normen (Abschn. 17.1) wird die Klebfestigkeit in der Einheit MPa (Mega-Pascal) angegeben. Da 1 Pa= 1 N/1 m2, ergibt sich 1 MPa = 1 Nmm-2

24 XXIV Verzeichnis der Formelzeichen Größe r~ r' r' r' m E V Einheit Nmm-2 Nmm-2 Nmm-2 Nmm-2 Bedeutung Bruchschubspannung mittlere Schubspannung in der Klebschicht Schubspannung infolge Fügeteildehnung Schubspannung infolge Fügeteilverschiebung