LÜNEBURG. Der Kleber. ZfP-Sonderpreis der DGZfP beim Regionalwettbewerb Jugend forscht. Fenja Murken

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1 ZfP-Sonderpreis der DGZfP beim Regionalwettbewerb Jugend forscht LÜNEBURG Der Kleber Fenja Murken Schule: Gymnasium Osterholz-Scharmbeck Loger Straße Osterholz-Scharmbeck Jugend forscht 2011

2 Inhaltsverzeichnis 1.0 EINLEITUNG THEORETISCHER TEIL PRAKTISCHER TEIL Auswahl der Materialien/ der Kleber Vorbereitung der Proben Kleben der Proben Simulation der verschiedenen klimatischen Bedingungen Die mechanische Prüfung der Klebverbindung MESSERGEBNISSE AUSWERTUNG DER KLEBER: AUSWERTUNG DER KOMBINATIONEN: FEHLERBEHANDLUNG: DANKSAGUNGEN... 15

3 1.0 Einleitung Als ich gerade heiße Schokolade getrunken habe, ist der Henkel meiner Lieblingstasse abgebrochen. Durch diesen tragischen Unfall wollte ich sie unbedingt wieder reparieren. Da ich keinen geeigneten Kleber im Haus hatte, bin ich in den Selbstbaumarkt gegangen und Stand vor einem Regal mit vielen verschiedenen Klebern. Welcher Kleber war nun für meine Tasse der Richtige? Hier entstand meine Idee zum Projekt. Ich wollte herausfinden, welche Unterschiede es zwischen den verschiedenen Klebern gibt. 2.0 Theoretischer Teil Wissenschaftler wissen heute immer noch nicht genau wie Kleber wirklich funktionieren. Aber klar ist: Ein Kleber muss zwei Eigenschaften haben. Einmal muss er an fremdem Material gut haften (Adhäsion) und er muss eine hohe innere Festigkeit haben (Kohäsion). Adhäsion hat was mit dem Verhältnis der Oberflächenenergien der beiden Körper zu tun, dabei muss der Kleber eine niedrigere Oberflächenenergie haben. Bei Teflon z.b. ist die Oberflächenenergie so klein, dass praktisch nichts darauf haftet. Deshalb nimmt man das so gern für Pfannen. Atomistisch ist Adhäsion Wechselwirkungen (meist elektrische) zwischen Klebstoffmolekülen und den Materialmolekülen. Die Kohäsion beim Kleber wird entweder durch chemische Reaktionen (bei Zweikomponentenklebern) oder durch das Verdunsten von Lösungsmitteln erreicht. In beiden Fällen bleibt ein Knäuel von langkettigen Molekülen über, die sich gegenseitig halten. Wobei es aber sehr darauf ankommt, bei welchen Flächen die Adhäsion groß ist. Man kann es sich z.b. schlecht vorstellen, etwas mit zu verkleben. Oberflächen sind verschieden und deshalb gibt es auch verschiedene Kleber. Ein Glaskleber stellt starke Brücken zum Glaskristall her, ein Holzkleber hat es mit einer hydrophileren Oberfläche zu tun. Das verlangt natürlich eine andere Chemie. Um zu prüfen wie haltbar eine Klebverbindung ist, kann man die Zugscherfestigkeit ermitteln. Dabei handelt es sich um eine mechanische Prüfung, bei der die Klebverbindung solange belastet wird, bis es zum Bruch kommt. Die Zugscherfestigkeit lässt sich mithilfe folgender Formel berechnen: Gemessen wird die Bruchkraft oder Bruchlast FB in N, die der Höchstkraft Fmax entspricht. τ B = F max = A F max Iü * b τ Β = Zugscherfestigkeit F max = Bruchlast in N I ü = Überlappungslänge in mm b= mittlere Probenbreite in mm A= Klebefläche Die Art des auftretenden Bruches, ob es sich nämlich um einen Adhäsionsbruch Kohäsionsbruch, Fügeteilbruch oder einer Kombination der Brucharten handelt, kann Aufschluss geben, über die Qualität der Klebung oder Hinweise liefern, ob bei der Fertigung dieser Klebverbindung Fehler aufgetreten sind.

4 Als günstiger Hinweis auf eine qualitativ hochwertige Klebung kann in der Regel ein Kohäsionsbruch ( oder Fügeteilbruch) gewertet werden, da man in diesem Falle (Klebstofftypische Festigkeiten vorausgesetzt) Fehler bei der Oberflächenbehandlung weitgehend ausschließen kann. Werden zu geringe Festigkeiten erzielt, können Kohäsionsbrüche z.b. durch Mischungsfehler des Klebstoffes oder unzulässige Temperatur bzw. Feuchtbeanspruchungen der Klebschicht hervorgerufen werden. Adhäsionsbrüche lassen oft auf einen Oberflächenvorbehandlungsfehler schließen z.b. Verunreinigungen, Kondenswasserbildung, zu geringe Oberflächespannung, Korrosion. 3.0 Praktischer Teil 3.1 Auswahl der Materialien/ der Kleber Um herauszufinden welcher Kleber welche Materialien klebt, musste ich mir einige Kleber, sowie einige Materialien auswählen. Freundlicherweise haben mir die Firmen MEM und Henkel einige Kleber zur Verfügung gestellt. Ferner wollte ich die geklebten Proben unterschiedlichen klimatischen Bedingungen aussetzen um herauszufinden, wie sich diese auf die Klebeverbindung auswirken. Ich habe mich für verschiedene Materialien entschieden, die ich aus meinem alltäglichen Leben kenne und die weit verbreitet sind. Stahl Aluminium Kunststoff Glas Bei den Klebern fiel mir die Auswahl schon schwerer. Es sollten aber unterschiedliche Kleber sein, die laut Packung unterschiedliche Materialien verkleben. Zu dem sollten 1-Komponenten Kleber, Alleskleber und 2-Komponenten Kleber dabei sein. Art Kleber Laut Aufschrift geeignet für: Powerkleber Holz, Kunststoffe, Leder, Gummi, Marmor, Stein, Gewebe, Keramik, Steingut, Glas, Metall, fliesen Montagekleber Dekorbalken, Zierprofilen, Styropor, Hart PVC, Isolierplatten, Spanplatten, Fuß- und Sockelleisten, Gipskartonplatten, Holz, keramische Fliesen, Fensterbänke, etc. 2K Kraftmix Metall, Metallliegierungen, in Kombi mit Glas, Keramik, Holz, Stein, Porzellan, Kunststoffe Kleben statt Bohren Holz, Putz, Beton, Gips, Styropor, Keramik, Stein, PVC, Kork, ABS, Kunststoffe 2K Epoxid Techniocoll Metall, Keramik, Holz, viele Kunststoffe 8256/8259 SicoMet 1K Epoxid Monopox alle Metalle, Kunststoffe, Keramik 1K Polyurethan Sikaflex Stahl, Holz, Glas, Kunststoffe Alleskleber Pattex Um die Zugscherfestigkeit an der Zugmaschine prüfen zu können, benötigt man spezielle Proben. Diese wurden mir freundlicherweise vom Fraunhofer Institut in Bremen zur Verfügung gestellt.

5 3.2 Vorbereitung der Proben Zu der Vorbereitung der Proben gehört dass Entfetten und das Anschmiergeln der Klebfläche im Kreuzschliff. Das Entfetten mit Aceton ist dazu da, dass die Proben sauber sind und keine fettige Oberfläche haben. Das Anschmiergeln dient dazu, dass die Oberfläche rauer wird und der Kleber besser haftet. Klebefläche 25 mm ca. 12,4 mm 3.3 Kleben der Proben Um die Proben hinterher der mechanischen Prüfung aussetzen zu können, musste ich eine bestimmte Klebfläche einhalten. Die Klebefläche beträgt ca. 12,5 mm x 25 mm. Damit die einzelnen Proben richtig übereinander lagen und die Klebefläche eingehalten wurde, konnte ich auf eine spezielle Klebevorrichtung zurückgreifen. Folgende Kombinationen von Stahl, Aluminium, Kunststoff und Glas wurden nach den beschriebenen Verfahren verklebt: Aluminium-Kunststoff Aluminium-Stahl Aluminium-Aluminium Kunststoff-Stahl Kunststoff-Kunststoff Kunststoff-Glas Stahl-Stahl Die Proben wurden je nach Beschreibung verklebt und in der Haltung mit einem zusätzlichen Gewicht beschwert, um einen gewissen (immer gleichen) Druck zu erzeugen. Anschließend ließ ich die Kleber aushärten. Da ich verschiedene Kleber (1K, 2K, etc.) verwendet habe, waren auch die Aushärtungszeiten unterschiedlich. Zudem mussten Technicol, SicoMet 77,Sikaflex, Kleben statt Bohren, Montagekleber, Kraft Mix und der Powerkleber in der Wärme aushärten. Bei den jeweiligen Aushärtungszeiten habe ich mich an den Begleitblättern der einzelnen Klebstoffe orientiert. 3.4 Simulation der verschiedenen klimatischen Bedingungen Meine verklebten Proben sollten den normalen Umgebungseinflüssen ausgesetzt werden. Am Beispiel meiner Tasse muss der Henkel im Geschirrspüler bei mindestens 60 C halten. Zudem muss die Klebung resistent sein. Ferner sollten die Klebungen beständig sein. Z.B. im Kühlschrank bzw. in der Kühltruhe. Also wählte ich folgende Bedingungen für meine Proben:

6 1. Probe im Trockenschrank bei 60 C für 7 Tage 2. Probe im Gefrierschrank bei -14 C für 7 Tage 3. Probe im bad bei Raumtemperatur (21 C) für 7 Tage 4. probe bei Raumtemperatur (21 C) für 7 Tage 5. Eine sprobe bei Raumtemperatur 3.5 Die mechanische Prüfung der Klebverbindung Nun wollte ich wissen, welche Kräfte meine Klebungen aushalten. In der Fachsprache spricht man von der Prüfung der Zugscherfestigkeit (s. 2). Beim Fraunhoferinstitut in Bremen hatte ich die Möglichkeit die Zugscherfestigkeit zu ermitteln. Bevor die Proben in die Zwick Z030 eingespannt wurden, musste ich die genaue Überlappungsbreite und Überlappungslänge bestimmen. Die Zugmaschine ist mit einem PC verbunden, der dann automatisch die Klebfläche berechnet. Rechenbeispiel: A= a* b = 24,8mm*11,4mm = 282,7mm² Die Proben wurden wie folgt eingespannt, um die Zugscherfestigkeit zu prüfen. Fügeteil Klebstoff Fügeteil Zugkraft (F) Zugkraft (F) Die Prüfgeschwindigkeit der Maschine war so gewählt, dass die Klebung bei stetig steigender Belastung innerhalb von 65 ± 20s zerstört wird. Der Computer gibt die max. Kraft (Fmax) an und berechnet daraus automatisch die Zugscherfestigkeit in MPa. Rechenbeispiel: τ B = F max 1398,12 N = = 4,95 N A 282,7mm² mm ² =4,95MPa Anschließend wurden die einzelnen Proben im Hinblick auf die aufgetretenen Brüche begutachtet, die Aufschluss über die Klebung geben.

7 4.0 Messergebnisse ermittelte klimatische ermittelte Zugscherfestigkeit identifizierte Kleber verklebte Proben Bedingungen F max in N in MPa Bruchart Technicol Stahl/Stahl 6943,80 23,06 Mischbruch 5914,70 20,97 Mischbruch 3728,80 13,33 Mischbruch 4584,10 14,92 Mischbruch 4842,70 16,14 Mischbruch Stahl/Kunststoff 2562,40 8,90 Adhäsion 2791,00 9,22 Mischbruch 2179,10 7,32 Mischbruch 1668,10 5,67 Mischbruch 2567,20 8,49 Adhäsion Aluminium/Aluminium 5337,47 15,81 Kohäsion 4165,86 13,89 Adhäsion 3761,01 9,71 Adhäsion 2570,51 8,16 Kohäsion SicoMet 77 Stahl/Stahl 678,02 2,17 Adhäsion 720,13 2,38 Adhäsion 655,20 2,10 Adhäsion 958,53 3,02 Mischbruch ,80 3,06 Adhäsion Stahl/Aluminium 1100,80 3,29 Adhäsion 1104,50 3,36 Adhäsion 508,30 1,53 Adhäsion 1256,90 3,99 Adhäsion 1567,00 4,38 Adhäsion ,90 5,10 Adhäsion Aluminium/Aluminium ,60 4,90 Adhäsion Aluminium/Kunststoff 989,10 2,88 Adhäsion 788,90 2,39 Adhäsion 710,60 1,85 Adhäsion 698,40 1,97 Adhäsion 1112,50 3,53 Adhäsion ,80 4,72 Kohäsion Kunststoff/Kunststoff 1424,36 4,10 Kohäsion 1250,40 3,62 Kohäsion 1069,39 3,29 Kohäsion 1370,84 3,92 Adhäsion 794,42 2,37 Adhäsion

8 Sikaflex Stahl/Aluminium 1278,61 3,81 Kohäsion 836,67 2,32 Kohäsion 924,10 3,08 Mischbruch 460,68 1,54 Adhäsion 319,69 1,21 Kohäsion Aluminium/Kunststoff 1520,39 5,28 Kohäsion 301,12 1,05 Mischbruch 167,89 1,77 Adhäsion 694,12 2,63 Kohäsion 607,37 1,69 Mischbruch Monopox Stahl/Stahl ,00 29,00 Adhäsion Stahl/Aluminium ,20 18,80 Adhäsion Aluminium/Aluminium ,10 13,87 Adhäsion Aluminium/Kunststoff 2. 74,00 0,25 Kohäsion Pattex Stahl/Stahl ,90 0,46 Adhäsion Stahl/Aluminium ,90 1,38 Kohäsion Aluminium/Aluminium ,00 1,22 Kohäsion Aluminium/Kunststoff ,80 0,93 Adhäsion Kunststoff/Kunststoff ,10 0,88 Kohäsion Kleben statt Kunststoff/Kunststoff 472,62 1,45 Mischbruch Bohren 318,62 0,99 Kohäsion 300,00 0,97 Kohäsion 296,31 0,98 Kohäsion Montage- Kunststoff/Kunststoff 730,99 2,25 Kohäsion kleber 355,80 1,09 Kohäsion 182,75 0,56 Kohäsion 451,57 1,35 Mischbruch Kraft Mix Stahl/Stahl 1914,13 5,50 Adhäsion 808,34 0,28 Adhäsion 1150,72 4,25 Adhäsion 824,40 3,06 Adhäsion 661,94 1,77 Adhäsion Stahl/Aluminium 2482,10 7,94 Mischbruch 1298,71 3,85 Adhäsion 852,42 2,64 Kohäsion 1246,98 4,16 Mischbruch Aluminium/Kunststoff 2364,07 7,57 Mischbruch 1321,68 4,28 Adhäsion 1083,50 3,04 Adhäsion 1398,12 4,95 Mischbruch 1117,03 3,10 Adhäsion Kunststoff/Kunststoff 2368,58 7,29 Fügeteilbruch 707,42 2,25 Mischbruch 654,01 1,80 Adhäsion 562,96 2,16 Adhäsion 576,02 1,83 Mischbruch Powerkleber Kunststoff/Glas konnte nicht gemessen werden

9 *Die Probe 2. stellt jeweils eine weitere sprobe dar. Da nur eine begrenzte Anzahl von Proben zur Verfügung stand, konnte ich nicht alle möglichen Kombinationen ausprobieren. Ferner konnten die mit Glas geklebten Proben am IFAM aufgrund der fehlenden Vorrichtung nicht untersucht werden. Zur Beurteilung der Brucharten wurde die Abbildung von Seite 2 verwendet. Hier ein Beispiel für eine gerissene Probe : Kombination: Stahl-Kunststoff Kleber: Kraft Mix Probe wurde in gelagert. Hier liegt ein Adhäsionsbruch vor, weil der Kleber, wie deutlich zu sehen, sich vom Stahlteil gelöst hat und nun allein auf dem Kunststoffteil haftet. 5.0 Auswertung der Kleber: Hier habe die verschiedenen Kleber unter den verschiedenen Einflussfaktoren ausgewertet und verglichen. Technicol: Die Fügeteilverbindungen Stahl mit Stahl hielten im, zu den mit Stahl mit Kunststoff und Aluminium mit Aluminium Verbindungen besser, egal welchen unterschiedlichen Bedingungen sie auch ausgesetzt waren. Am besten klebte die Verbindung Stahl mit Stahl unter der Bedingung von Wärme. Bei den meisten Brüchen handelt es sich um einen Mischbruch, d.h. Kohäsions-, sowie Adhäsionsbruch. Ausnahmen bilden hier die Kombinationen Stahl mit Kunststoff (, ) und Aluminium mit Aluminium (, ), die nur Adhäsionsbrüche aufweisen. Und bei der Kombination Aluminium mit Aluminium (, ), welche nur Kohäsionsbrüche aufweist. Im allgemeinen sind die Zugscherfestigkeitswerte bei den Proben am besten, welche der klimatischen Bedingung ausgesetzt wurden, z.b. mit einer Zugscherfestigkeit von 23,06 MPa. Der Favorit wäre hier Stahl mit Stahl, unter der Bedingung von Wärme. SicoMet 77: Insgesamt erreicht man bei der Kombination von Aluminium mit Stahl höhere Zugscherfetigkeiten als bei den anderen Kombinationen. Allerdings ist im einzelnen der höchste Zugscherfestigkeitswert bei der Kombination Stahl mit Aluminium. Außerdem sieht man, dass,, und einen negativen Einfluss auf die Festigkeit des Klebstoffes haben, besonders stark fällt die Zugscherfestigkeit bei ab. Zudem sind überwiegend Adhäsionsbrüche entstanden. Die Ergebnisse der Zugscherprüfung zeigen, dass Stahl mit Stahl und Aluminium mit Kunststoff nicht so gut kleben wie die anderen geprüften Kombinationen

10 Sikaflex: Die Kombination Aluminium mit Kunststoff unter der klimatischen Bedingung erhält mit einen Zugscherfestigkeitswert von 5,28 MPa einen der besten Werte. Die beste Klebfestigkeit erhält man indem man den Klebstoff der aussetzt. Sikaflex ist ein 1-Komponenten-Kleber der bei Wärme aushärtet. Die zusätzliche Auslagerung in der (60 C) hat hier zu einer weiteren Aushärtung des Klebers geführt., und haben negative Auswirkungen auf den Kleber. Allerdings hat die sprobe hier den geringsten Wert aller getesteten Proben, was schon verwunderlich ist. Möglicherweise war der Kleber nicht vollständig ausgehärtet. Hier wäre der Favorit Aluminium mit Kunststoff unter der klimatischen Bedingung. Monopox: Im allgemeinen erhält die Klebeverbindung von Stahl mit Stahl den besten Wert mit einer Zugscherfestigkeit 29 MPa. Es zeigt sich deutlich dass der Kleber für die Kombination Kunststoff und Aluminium nicht geeignet ist, da hier die Zugscherfestigkeit gerade einmal 0,25 MPa ist, einen der geringsten Werte überhaupt. Dieses ist auch die einzigste Probe bei der ein Kohäsionsbruch vorliegt, in den anderen sind es Adhäsionsbrüche. Da hier keine verschiedenen Umweltbedingungen vorliegen, kann man die Werte leider nicht so gut mit den anderen Klebern vergleichen. Der Favorit ist somit eindeutlich die Kombination Stahl mit Stahl. Pattex: Auch bei diesen Proben liegen leider nur sproben vor. Im Gegensatz zu anderen Proben sind hier recht niedrige Zugscherfestigkeitswerte ermittelt wurden. Den besten Wert hat die Kombination Stahl mit Aluminium, den schlechtesten Wert die Kombination Stahl mit Stahl. Bei der Stahl mit Stahl und Kunststoff mit Kunststoffverbindung liegen jeweils Adhäsionsbrüche vor. Die anderen drei Proben weisen einen Kohäsionsbruch vor. Der Favorit ist hiermit die Kombination Stahl mit Aluminium. Pattex ist laut Hersteller ein Alleskleber. Wie die Werte aber zeigen, kleben nicht alle Materialien gleich gut. Besonders schlecht schneidet die Kombination Stahl mit Stahl ab, gefolgt von der Kombination Kunststoff mir Kunststoff und Aluminium mit Kunststoff. Das ist schon verwunderlich, denn Alleskleber werden im Haushalt verwendet, wo viele Kunststoffe auftreten. Wobei Stahl mit Aluminium hingegen im Haushalt weniger eingesetzt wird, erhält es hier im ziemlich hohe Zugscherfestigkeiten. Kleben statt Bohren: Den besten Wert erhält die Probe, welche der klimatischen Bedingung ausgesetzt wurde. und wirken sich auch hier negativ aus. Die führt wohl zu einer weiteren Aushärtung des Klebers, die sich bei den Zugversuchen positiv auswirken. Im allgemeinen sind auch hier die Werte nicht sehr hoch. Es liegen hauptsächlich Kohäsionsbrüche vor, außer bei der Probe in der liegt ein Mischbruch vor. Montagekleber: Hier sind die Zugscherfestigkeitswerte schon etwas höher als beim vorherigen Kleber, aber im Gegensatz zu anderen Klebern immer noch recht niedrig. Den besten Wert erzielt wieder die Probe in der. allerdings scheint die Belastungsfähigkeit des Klebers stärker zu beeinflussen. Auch hier liegen hauptsächlich Kohäsionsbrüche vor, allerdings macht die sprobe mit den Mischbruch eine Ausnahme.

11 Kraft Mix: Die Fügeteilverbindungen Stahl mit Aluminium aber auch Aluminium mit Kunststoff haben im allgemeinen die besten Zugscherfestigkeitswerte erzielt. Von allen Proben hat die Kombination Stahl mit Aluminium unter der klimatischen Bedingung mit einer Zugscherfestigkeit von 7,94 MPa den höchsten Wert erzielt. Bei den meisten Brüchen handelt es sich um Adhäsionsbrüche, Ausnahmen sind bei den Kombinationen Stahl mit Aluminium (, ), Aluminium mit Kunststoff (, ) und Kunststoff mit Kunststoff (, ) mit Mischbrüchen und Stahl mit Aluminium () mit einen Kohäsionsbruch. Die Probe mit der Verbindung Stahl mit Stahl erhält mit der Probe in der einen sehr niedrigen Wert, was sich daraus schließen lässt dass hier Fehler beim Verkleben gemacht wurden. Und auch bei den sproben mit den Kombinationen Stahl mit Stahl und Kunststoff mit Kunststoff wurden recht niedrige Ergebnisse erzielt, wodurch man auch hier davon ausgehen kann dass die Proben wahrscheinlich nicht gut gesäubert wurden und so der Kleber nicht optimal auf dem Fügeteilen haften konnte. Eine Besonderheit stellt die Kombination Kunststoff mit Kunststoff unter der klimatischen Bedingung dar wo ein Fügeteilbruch ermittelt wurde. Der Favorit wäre bei diesem Kleber die Verbindung Stahl mit Aluminium, welche der ausgesetzt wird. Fazit: Die Zugscherfestigkeiten sind bei allen Klebern unterschiedlich ausgefallen. Zudem haben sich in den meisten Fällen, und negativ auf die Klebungen ausgewirkt, d.h. die Zugscherfestigkeit ist gefallen, im Hinblick auf die sprobe. Die behandlung hat in vielen Fällen einen positiven Einfluss, d.h. die Zugscherfestigkeit ist gestiegen. Die Kleber Pattex, Kleben statt Bohren und der Montagekleber haben insgesamt nur sehr geringe Zugscherfestigkeiten erzielt, d.h. sie sind eher eingeschränkt nutzbar. Bei größeren Belastungen würde ich auf andere Kleber zurückgreifen. Technicol und Monopox zeichnen sich durch besonders hohe Zugscherfestigkeiten aus. Hier stimmen die Angaben der Hersteller (kleben Metalle und Kunststoffe) mit meinen Messwerten überein. Zudem wurden generell die höchsten Zugscherfestigkeiten erreicht. Die letzte Gruppe bilden die Kleber SicoMet 77, Sikaflex und Kraft Mix. Insgesamt wurde eine mittlere Zugscherfestigkeit erreicht. Besonders auffällig ist hier der Abfall der Zugscherfestigkeit bei der Einlagerung in. Möglicherweise löst sich hier der Kleber. Die Eigenschaften verbessern sich wieder bei. Bei den Brüchen sind keine signifanten Unterschiede zu erkennen. Es sind sowohl Adhäsions- / Kohäsion- und Mischbrüche möglich. Fügeteilbrüche sind eher selten und in der Praxis auch nicht gewünscht. Auch wenn ich keine Keramikproben testen konnte, so kann man doch im Hinblick auf meine defekte Tasse sagen, dass hier der Technicol eine gute Wahl wäre. Gerade am Henkel treten hohe Kräfte auf, die einen Kleber mit entsprechender Zugscherfestigkeit erfordern. Auch Monopox zeigt sehr hohe Zugscherfestigkeiten.

12 6.0 Auswertung der Kombinationen: Hier geht s um die Frage: Welcher Kleber klebt welche Kombination am besten bzw. bei welchen Probenpaaren erhält man die höchste Zugscherfestigkeit? Zugscherfestigkeit (in MPa) Stahl/Stahl Technicol SicoMet 77 Sikaflex M. P. KsB Montage Kraft Mix Anmerkung: Sikaflex, Kleben statt Bohren und der Montagekleber wurden in dieser Kombination nicht getestet. Bei der Kombination Stahl mit Stahl ist deutlich zu erkennen, dass der Kleber Monopox mit 29 MPa der beste Kleber für diese Kombination ist. Aber auch der Technicol schneidet mit Werten von bis zu 23 MPa (probe) gut ab. Die anderen Werte dieses Klebers liegen zwischen 13,33 und 20,97 MPa. SicoMet77 (2,1 bis 3,06 MPa)und der Kraft Mix (0,28 bis 5,5 MPa) erzielen hier nur recht niedrige Werte, besonders die Kraft Mix probe. Zugscherfestigkeit (in MPa) Stahl/Aluminium Technicol SicoMet 77 Sikaflex M. P. KsB Montage Kraft Mix Anmerkung: Technicol, Kleben statt Bohren und der Montagekleber wurden in dieser Kombination nicht geprüft.

13 In der Kombination Stahl mit Aluminium ragt auch hier der Monopox mit 18,8 MPa deutlich heraus. Zwar ist der Wert hier niedriger als bei der Stahl mit Stahl Kombination aber immer noch sehr hoch. Der zweitbeste Wert wäre hier die Kraft Mix probe mit einen Wert von ca. 8 MPa. Die anderen Werte dieses Klebers sind hier zwischen 2,64 und 4,16 MPa. Die Zugscherfestigkeitswerte des SicoMet liegen hier zwischen 1,33 MPa und 5,88 MPa. Die Werte vom Sikaflex liegen ungefähr im selben Bereich wie die des SicoMet77, sind aber etwas niedriger. Der Pattex schneidet hier mit am schlechtesten ab, mit einem Zugscherfestigkeitswert von 1,38 MPa. Zugscherfestigkeit (in MPa) Aluminium/Kunststoff) Technicol SicoMet 77 Sikaflex M. P. KsB Montage Kraft Mix Anmerkung: In dieser Kombination wurden Technicol, Kleben statt Bohren und der Montagekleber nicht getestet. Bei der Kombination Aluminium mit Kunststoff sind recht unterschiedliche Zugscherfestigkeitswerte erzielt wurden. Den höchsten hat hier die Kraft Mix-probe mit 7,57 MPa. Die restlichen Kraft Mix Werte liegen alle zwischen 3 und 5 MPa. Den zweitbesten Zugscherfestigkeitswert erzielt hier die Sikaflex probe mit 5,28 MPa. Die restlichen Werte dieses Klebers sind alle recht niedrig. Beim SicoMet 77 sind Zugscherfestigkeitswerte zwischen 1,8 und 4,7 MPa erzielt wurden. Im Gegensatz zu den meisten Proben ist hier die 2.sprobe die Beste, die Werte liegen recht nah beieinander. Pattex hat mit knapp einen MPa einen sehr kleinen Wert, aber Monopox hat mit einen Zugscherfestigkeitswert von 0,25 Mpa den niedrigsten Wert überhaupt erzielt, obwohl dieser Kleber sonst sehr gut abgeschnitten hat. Stahl/Kunststoff Zugscherfestigkeit (in MPa) Technicol SicoMet 77 Sikaflex M. P. KsB Montage Kraft Mix Anmerkung: In dieser Kombination wurde nur der Technicol geprüft.

14 Bei der Kombination Stahl mit Kunststoff wurde nur der Technicol getestet, welcher hier allerdings, im vergleich zu anderen Kombinationen, durchschnittliche Werte erzielt. Den besten Zugscherfestigkeitswert hat hier die probe mit 9,22 MPa erzielt, gefolgt von der probe und sprobe mit 8,49 MPa und 8,9 MPA. Leider ist hier kein weiterer möglich. Aluminium/Aluminium Zugscherfestigkeit (in MPa) Technicol S.77 Sikaflex M. P. KsB Montage Kraft Mix Anmerkung: In dieser Kombination wurden Sikaflex, Kleben statt Bohren, Montagekleber und Kraft Mix nicht getestet. Bei der Kombination Aluminium mit Aluminium wurden recht unterschiedliche Zugscherfestigkeitswerte ermittelt. Der Beste ist hier der Kleber Technicol mit 15,81 MPa. Bei der, und sprobe sinken hier die Werte deutlich ab. Auch der Monopox mit einem Zugscherfestigkeitswert von 13,87 MPa schneidet hier gut ab. SicoMet77 (4,9 MPa) und Pattex (1,22 MPa) haben hier sehr niedrige Werte erzielt. Kunststoff/Kunststoff Zugscherfestigkeit (in MPa) Technicol SicoMet 77 Sikaflex M. P. KsB Montage Kraft Mix Anmerkung: Die Kleber Technicol, Sikaflex und Monopox wurden in dieser Kombination nicht getestet.

15 Bei der Kombination Kunststoff/ Kunststoff sind mittlere Zugscherfestigkeitswerte erzielt wurden. Den besten Wert hat hier der Kraft Mix unter der klimatischen Bedingung mit einer Zugscherfestigkeit von 7,29 MPa. Alle anderen Werte dieses Klebers sind hier zwischen 1,8 und 2,3 MPa und somit recht niedrig. Der zweit beste Kleber wäre hier der SicoMet77 welcher in der Hitzprobe einen Wert von 4,1 MPa erzielt hat. Der Kleber würde sich hier besonders gut eignen, da er unter allen klimatischen Bedingungen min. 2,37 MPa standgehalten hat und die Werte sehr nah beieinander liegen. Montagekleber, Kleben statt Bohren und Pattex schneiden deutlich schlechter ab mit Werten zwischen 0,56 und 2,25 MPa. Fazit: Die höchsten Zugscherfestigkeitswerte wurden bei der Kombination Stahl/ Stahl mit dem Kleber Monopox erreicht. Das gilt auch für die Kombination Stahl/ Aluminium und Aluminium/ Aluminium. Er ist nicht geeignet für die Kombination Aluminium/ Kunststoff, d.h. dieser Kleber eignet sich besonders gut zum Verkleben von Metallen. Dicht gefolgt von dem Kleber Technicol, der ebenfalls bei der Kombination Stahl/ Stahl und Stahl/ Kunststoff, Aluminium/ Aluminium gute Zugscherfestigkeiten erzielen konnte. Die klimatischen Bedingungen und haben nur bedingt Einflüsse. Dieser Kleber eignet sich zum Verkleben von Metallen auch in Kombination mit Kunststoff. Der Kleber Kraft Mix klebt besonders gut Kunststoff/ Kunststoff, Aluminium/ Kunststoff und Stahl/ Aluminium. Unter einfluss verbessert sich die Eigenschaft deutlich. Insgesamt sind die Zugscherfestigkeiten jedoch geringer als bei den Klebern Monopox und Technicol. Der am häufigsten von mir benutzte Kleber ist der SicoMet 77. In allen getesteten Kombinationen sind Zugscherfestigkeitswerte um 5 MPa herum ermittelt wurden. Dieser Kleber wäre universell einsetzbar sowohl für Metalle, als auch für Kunststoffe und deren Kombinationen. Dies wäre aus meiner Sicht ein typischer Alleskleber, vorausgesetzt die Kräfte die auftreten sind nicht allzu hoch. Bei Sikaflex liegen die Zugscherfestigkeiten von 1-5 MPa. Unter einfluss verbessert sich die Zugscherfestigkeit deutlich (siehe Aluminium/ Kunststoff- Kombination). Er ist lediglich für geringe Belastungen einsetzbar. Der in der Werbung angepriesene Alleskleber Pattex verklebt zwar Stahl/ Aluminium, Aluminium/ Aluminium, Aluminium/ Kunststoff, Kunststoff/ Kunststoff und Stahl/ Stahl, erreicht aber mit Abstand die geringsten Zugscherfestigkeiten. Im Haushalt wo keine großen Kräfte auftreten, ist er sicherlich einen kleine Hilfe, somal dieser Kleber auch ohne Durchsicht der Gebrauchsanweisung direkt und einfach einsetzbar. Stellt man höhere Ansprüche an die Kleber so sind Monopox und Technicol (und Kraft Mix), die Favoriten. Allerdings bedarf es hier eines sorgfältigen Studierens der Gebrauchsanweisung. 7.0 Fehlerbehandlung: Speziell die Abweichung bei meinen sproben (/ 2.) mag daran liegen, dass die einzelnen Fügeteile nicht genügend entfettet bzw. geschmirgelt wurden. In der Praxis wird zum entfetten ein Ultraschallbad verwendet. Ich habe es per Hand mit Handschuhen und einen Tuch gemacht. Ist die Klebfläche nicht genügend entfettet kann der Kleber nicht so gut haften. Dies führt zu niedrigen Zugscherfestigkeiten, aber auch zu unterschiedlichen Brucharten. Möglicherweise sind auch die ermittelten Werte für die Klebflächen nicht ganz genau. Hier

16 habe ich die Überlappungsbreite mit einer Schieblehre gemessen. Manchmal ließ sich diese aber schlecht anlegen, da etwas Kleber herausgequollen war. 8.0 Danksagungen IFAM Fraunhofer Institut Bremen MEM Bauchemie GmbH Henkel AG & Co. KgaA