Klebstoffe und ihre Anwendung. Thomas Willenpart

Transkript

1 Klebstoffe und ihre Anwendung Thomas Willenpart

2 Inhalt I. Eine kurze Geschichte des Klebens II. Die Marke UHU III. Was ist Klebstoff? IV. Physikalisch-chemische Grundlagen V. Einteilung von Klebstoffen 2

3 I. Eine kurze Geschichte des Klebens Beispiele aus der Natur 3

4 I. Eine kurze Geschichte des Klebens Vor Jahren: - Erster Nachweis von Klebstoffnutzung - Birkenteer als Ein-Komponenten-Klebstoff - Nicht sehr witterungsbeständig und brüchig Vor Jahren: - Erster Nachweis eines Mehr-Komponenten-Klebstoffs - Pflanzengummi gemischt mit Eisenoxid - Stärker und witterungsbeständig 4

5 I. Eine kurze Geschichte des Klebens v. Chr.: - Babylonier nutzen bitumenhaltigen Kitt zum Verkleben von Statuen - Mesopotamier u. Ägypter nutzen Asphalt zum Tempelbau 5

6 I. Eine kurze Geschichte des Klebens v. Chr.: - Sumerer kochen aus Tierhäuten Leim v. Chr.: - Ägypter nutzen tierische Leime für Holzfurnier-Arbeiten 6

7 I. Eine kurze Geschichte des Klebens 500 v. Chr.: - Casein als Bindemittel für Farbpigmente - Im alten Griechenland gibt es den Beruf des Leimsieders 1400: - Azteken mischen Tierblut unter Zement 7

8 I. Eine kurze Geschichte des Klebens 1690: - In den Niederlanden öffnet erste Leimfabrik 1888: - Erster gebrauchsfertiger Tapetenkleister 8

9 I. Eine kurze Geschichte des Klebens 1905: - Apotheker August Fischer kauft die Chemische Fabrik Ludwig Hoerth in Bühl 1932: - Erster Kunstharzklebstoff der Welt: Der Alleskleber ist geboren 9

10 II. Die Marke UHU 1905 August Fischer, ein dt. Pharmazeut übernimmt die chem. Fabrik L. Hörth in Bühl und beginnt mit Klebstoffen zu experimentieren DER ALLESKLEBER UHU stic Klebestift

11 UHU flinke flasche UHU wird Teil der Bolton Group UHU patafix UHU SEKUNDEN- KLEBER MINIS Poly Max

12 Erschaffung einer Bolton Adhesives: neuen Marke Vereinigung der Stärken von UHU und Bison International Air Max Ambiance UHU Max Repair UHU stic ReNATURE

13 Wußten sie dass.. schon in der Steinzeit geklebt wurde. Pfeil und Bogen wurde verklebt. Die Spitze des Pfeils, damals aus Stein, wurde mit Birkenharz in den Pfeil geklebt... Geckos an Glasscheiben haften? Die Fußhaare der Geckos spalten sich in Milliarden von kleinen Enden auf. Dadurch wird die Kontaktfläche zwischen Fuß und Glasscheibe stark vergrößert... die Babyloner (ca v. Chr.) kochten aus Tierhäuten Leim und verwendeten Asphalt als Bindemittel beim Bau von Häusern... Klebstoffe auch in der Medizin verwendet werden. Wunden, Operationen, Zahnarzt etc... in einem Auto etwa 18kg Klebstoff enthalten sind (Windschutzscheibe, Türdämmung, Airbag...) 18

14 Beispiele für Einsatzfelder 19

15 Beispiele für Einsatzfelder Schuh und Textilindustrie Tabakindustrie Medizin 20

16 III. Was ist Klebstoff? Klebstoff ist ein nichtmetallischer Werkstoff, der Körper durch Adhäsion (Oberflächenhaftung) und Kohäsion (innere Festigkeit) verbinden kann, ohne dass sich das Gefüge und der Körper wesentlich verändern. (DIN 16920) feste Verbindung von zwei Teilen, erzeugt durch eine Klebstoffschicht. Trocknet/härtet durch chemische Reaktion oder Trocknung aus und hält damit die Materialien zusammen. 21

17 III. Was ist Klebstoff? Die Vorteile des Klebens + Verschiedenartige Materialien können unter Beibehaltung ihrer spezifischen Merkmale gefügt werden Ermöglicht Verbindungen aus sehr dünnen Materialien Leichtbau, Laminieren Korrosionsbeständigkeit Hilft Werte zu erhalten Reparieren statt Wegwerfen Verarbeitung ist leise, sauber und funktioniert ohne weitere Werkzeuge Keine Schwächung der Fügeteile durch Bohrungen

18 III. Was ist Klebstoff? Die Nachteile des Klebens - Oft lange Abbindezeiten bis zur Endfestigkeit Klebschichten und deren Grenzschichten können durch Umwelteinflüsse geschädigt werden Zerstörungsfreies Prüfen meist nicht möglich Wärmebeständigkeit ist begrenzt Meist Oberflächenbehandlung der Fügeteile nötig 23

19 IV. Physikalisch-chemische Grundlagen Prinzipielle Funktionsweise eines Klebstoffs Die Klebstoffe bestehen aus Harzen bzw. aus Kautschuken, die durch Lösemittel z. B. Alkohol, Aceton, Benzin bzw. Wasser verflüssigt werden. Dazu muss entweder ein Lösungsmittel verdunsten oder eine Reaktionskomponente zugeführt werden Daher unterscheidet man in: Lösemittelhaltige Klebstoffe Lösemittelfreie Klebstoffe Reaktionsklebstoffe Klebstoffe härten i.d.r. zu Kunststoffen aus 24

20 IV. Physikalisch-chemische Grundlagen Eine Verklebung ist eine Verbindung von Teilen durch eine Klebstoffschicht. Der Klebstoff härtet durch Trocknung oder durch chemische Reaktion aus und hält dadurch die Materialien zusammen. Zwei Faktoren beeinflussen die Haltbarkeit einer Verklebung: Adhäsion und Kohäsion 25

21 IV. Physikalisch-chemische Grundlagen Bindungskräfte in Klebungen Adhäsion Bindungskräfte zw. Klebstoff und angrenzenden Materialoberflächen Oberfächenhaftung Umso stärker, je inniger der Kontakt zu den Materialoberflächen Benetzung Kohäsion Molekulare Bindungskräfte im Klebstoff selbst innere Festigkeit Optimal ist eine dünne und gleichmäßige Klebstoffschicht 26

22 Die Festigkeit der Verklebung ist abhängig von der Menge des Klebstoffauftrags ,9 9,8 9,7 9,4 8 8,6 Festigkeit [N/mm²] 6 7 5,5 4 3,5 2 1, ,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 Schichtdicke [mm] 0,5 27

23 Adhäsion und Kohäsion in der Praxis 28

24 IV. Physikalisch-chemische Grundlagen Oberflächenbehandlung Oberflächenvorbereitung Säubern Entfetten Passendmachen der Oberfläche bei geringen Belastungen genügen diese Verfahren 29

25 V. Einteilung von Klebstoffen Einteilung nach der Aushärtungsart Physikalisch abbindende Klebstoffe: Lösungsmittelklebstoffe Dispersionsklebstoffe Schmelzklebstoffe Haftklebstoffe Chemisch reagierende Klebstoffe: 2-Komponenten-Epoxidharzklebstoffe Klebstoffe mit modifizierten Polymeren Cyanacrylat-Klebstoffe 30

26 V. Einteilung von Klebstoffen Physikalisch abbindende Klebstoffe Klebstoffe mit Lösungsmitteln: Polymere sind in organischem Lösungsmittel gelöst Lösungsmittel sind lediglich Verarbeitungshilfsmittel Sie müssen ablüften oder in die Fügeteile eindringen können Mindestens ein Fügeteil muss durchlässig sein Fixieren unter Anpressdruck führt zu Verhakung der Polymere Für manche Kunststoffe nicht geeignet 31

27 V. Einteilung von Klebstoffen Physikalisch abbindende Klebstoffe Klebstoffe mit Lösungsmitteln: Test- Klebung Lösungsmittel für manche Kunststoffe nicht geeignet Bei lösungsmittelfreien Klebstoffen ist das Lösungsmittel Wasser Gleiche Festigkeiten, aber längere Trocknungszeit Wasser wellt Papier 32

28 V. Einteilung von Klebstoffen Physikalisch abbindende Klebstoffe Klebstoffe mit Lösungsmitteln: Test- Klebung In der Regel für Nassverklebung Bei unporösen Materialien Kontaktverklebung Beide Seiten einstreichen Ablüften lassen Unter starkem Anpressdruck fügen Nicht mehr korrigierbar! 33

29 V. Einteilung von Klebstoffen Physikalisch abbindende Klebstoffe Dispersionsklebstoffe: Klebstoff schwimmt in Wasser Mindestens ein Material muss porös sein Klebstoff darf nicht gefrieren, sonst komplette Phasentrennung Werkstücke müssen i.d.r. längere Zeit fixiert werden Meist zum Verkleben von Holz Holzfeuchte bestimmt Abbindezeit Metalle, Gläser, etc. nicht miteinander verklebbar

30 V. Einteilung von Klebstoffen Physikalisch abbindende Klebstoffe Schmelzklebstoffe: Durch Wärmezufuhr verflüssigt Thermoplast offene Zeit anhängig von Temperatur und Wärmeleitfähigkeit der Materialien Generell kurze Abbindezeiten erlauben hohe Geschwindigkeiten Keine chemische Veränderung durch Aufheizen - Abkühlen Klebungen können durch Wärmezufuhr wieder gelöst werden Low Melt (ca. 110 C) und Hot Melt (ca. 220 C)

31 V. Einteilung von Klebstoffen Physikalisch abbindende Klebstoffe Haftklebstoffe: Polymere mit permanenter Klebrigkeit i.d.r. auf unpolare Träger aufgebracht Monomere werden per UV-Strahlung zu Polymeren ausgehärtet Zur Verbesserung der Klebrigkeit oft Harze zugesetzt Haftung entsteht durch Anpressdruck Pressure Sensitive Adhesive Keine Korrektur mehr möglich Eignung als Fixierhilfen für andere Klebungen Bessere Haftung wenn Klebeband u. Untergrund erwärmt werden Klebstoffschicht wird beweglicher

32 V. Einteilung von Klebstoffen Chemisch reagierende Klebstoffe 2-Komponenten-Epoxidharzklebstoffe: Aushärtung durch die Vermischung der beiden Komponenten Hohe Festigkeit auf fast allen Materialien Starke Verbindungen auch bei kleinen Klebeflächen Sehr schlagfest, witterungs- und alterungsbeständig Sehr gute Temperatur- und Chemikalienbeständigkeit 37

33 V. Einteilung von Klebstoffen Chemisch reagierende Klebstoffe Test- Klebung 2-Komponenten-Epoxidharzklebstoffe: Mischungsverhältnis beachten Mischen bis eine homogene Masse entsteht Reaktion ist exotherm es entsteht Hitze Topfzeit beachten Verschlüsse nicht vertauschen Thermische Vernetzung möglich 38

34 V. Einteilung von Klebstoffen Chemisch reagierende Klebstoffe 2-Komponenten-Epoxidharzklebstoffe: 39

35 V. Einteilung von Klebstoffen Chemisch reagierende Klebstoffe Klebstoffe mit modifizierten Polymeren: Neuste Entwicklung: Universeller Reparaturklebstoff UHU Max Repair Auf fast allen Materialien (porös und nicht-porös) sehr hohe Festigkeiten Härtet flexibel aus beständig gegen Vibrationen Spaltüberbrückend, transparent und überstreichbar

36 V. Einteilung von Klebstoffen Chemisch reagierende Klebstoffe Klebstoffe mit modifizierten Polymeren: UHU Max Repair: Wasserbeständig/spülmaschinenfest Temperaturbeständig bis 120 C Witterungs- und UV-beständig keine Versprödung 43

37 V. Einteilung von Klebstoffen Chemisch reagierende Klebstoffe Cyanacrylat-Klebstoffe: Meist als Sekundenkleber bekannt Sehr schnelle Polymerisation über Luftfeuchtigkeit Aushärtung sollte unter Luftabschluss stattfinden Sehr niedrig viskos wenig geeignet für poröse Oberflächen Wenig bis keine Spaltüberbrückung Ausgehärtet sehr starr 44

38 V. Einteilung von Klebstoffen Chemisch reagierende Klebstoffe Cyanacrylat-Klebstoffe: Nicht für Flächenverklebungen geeignet Verklebt fast alle Materialien Wenig für Glas geeignet Versprödung durch UV-Licht Kühl und aufrechtstehend lagern Maximal Monate haltbar Test- Klebung 45

39 Tipps für die Klebstoff-Beratung bei Ihnen im Geschäft Fragen stellen: Welche Materialien will der Kunde kleben? In welcher Anwendung wird die Verklebung verwendet? Wie sind die Umgebungsbedingungen? Welche Kräfte wirken? Was passiert, wenn die Klebung nicht hält? Hilfsmittel: Klebeberater-App (auf s Handy laden oder UHU Anwendungsberatung (07223 / 284-0) 46

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41 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit. (K)leben Sie Wohl Thomas Willenpart