Klebstoffauftrag
Adhäsion ist der Zustand, in dem zwei Oberflächen durch eine chemische oder physikalische Kraft oder eine Kombination aus beidem über ein Haftmittel verbunden sind. In diesem Abschnitt werden die Mechanismen der Haftung sowie die Klebstoffarten und -Funktionen erläutert.
Haftungsmechanismen
Die Mechanismen der Haftung lassen sich in die folgenden drei großen Untergruppen unterteilen.
Mechanische Verklebung
Zwei Oberflächen werden durch einen Klebstoff verbunden, der nach dem Füllen der Löcher und Unebenheiten auf den Oberflächen aushärtet. Dies wird als „Ankereffekt“ (oder „Verbindungseffekt“) bezeichnet.
- Zielmaterial
- Klebstoff
Physikalische Wechselwirkung
Verklebung durch physikalische Wechselwirkung ist das Prinzip der Adhäsion basierend auf der van der Waals-Kraft (intermolekulare Kraft), die die Anziehungskraft zwischen allen Molekülen ist. Diese Kraft wird auch als „sekundäre Bindungskraft“ bezeichnet.
- Zielmaterial
- Klebstoff
Chemische Wechselwirkung
Die chemische Wechselwirkung zwischen dem Zielmaterial und dem Klebstoff bewirkt eine chemische Bindung zwischen den Atomen, was zu einer relativ starken Haftung führt. Dies wird auch als „primäre Bindungskraft“ bezeichnet und beinhaltet kovalente Bindung und Wasserstoffbindung.
- Zielmaterial
- Klebstoff
- Chemische Bindung
Diese Klassifizierungen oben dienen nur als Beispiele. Es gibt viele Möglichkeiten, die Arten der Haftung zu klassifizieren, und einige können von den obigen Beschreibungen abweichen.
Arten und Funktionen von Klebstoffen
Klassifizierung von Klebstoffen
Die Haftung durch Beschichtung ist ein Verfahren zur Verklebung von Objekten mit einem Klebstoff, der ein Objekt benetzt und dann aushärtet. Es gibt verschiedene Arten von Klebstoffen, darunter flüssige und feste Typen. Feste Klebstoffe müssen durch Wärme geschmolzen werden. Die Objekte werden beim Aushärten des Klebstoffs verklebt. Klebstoffe lassen sich in die folgenden drei Haupttypen unterteilen.
- Ein- und Zweikomponentenkleber (z. B. Urethan oder Epoxid)
- Einkomponenten-Klebstoffe, die als Flüssigkleber klassifiziert sind, härten durch die Feuchtigkeit in der Luft oder durch Wärme aus. Zweikomponenten-Klebstoffe härten aus, wenn zwei Arten von Flüssigkeit – ein Harz und ein Härter – miteinander vermischt werden. Im Vergleich zu Schmelzklebstoffen bieten Zweikomponenten-Klebstoffe in der Regel eine höhere Haftfestigkeit.
- Schmelzklebstoffe
- Diese festen Klebstoffe (in Blöcken oder Granulat) müssen vor der Verwendung durch Wärme geschmolzen werden. Dieser Typ zeichnet sich durch eine kürzere Aushärtungszeit bei geringeren Voraussetzungen aus. Gängige Materialien sind Polyäther, Olefin, Gummi, EVA und PA.
- Reaktive Schmelzklebstoffe
- Reaktive Schmelzklebstoffe sind Klebstoffe mit hitzebeständigen Eigenschaften. Der Klebstoff härtet als Reaktion auf Feuchtigkeit in der Umgebungsluft aus. Diese Klebstoffe zeichnen sich durch niedrige Schmelz- und Beschichtungstemperaturen aus und werden für viele verschiedene Arten von Objekten eingesetzt.
Diese Klassifizierungen oben dienen nur als Beispiele. Es gibt viele Möglichkeiten, die Arten der Haftung zu klassifizieren, und einige können von den obigen Beschreibungen abweichen.
Funktionale Klebstoffe
Während das grundlegende Ziel von Klebstoffen darin besteht, Objekte miteinander zu verbinden, gibt es „funktionale Klebstoffe“, die eine Vielzahl von Klebeeigenschaften bieten, wie z. B. unterschiedliche Aushärtungsprozesse und Haftgeschwindigkeiten. Zusätzliche Werkstofffunktionen wie spezifische Leitfähigkeit, Haltbarkeit, Transparenz oder Elastizität können ebenfalls erreicht werden.
| Typ | Funktion |
|---|---|
| Sofort aushärtender Klebstoff | Klebstoffe, die schnell aushärten (in 5 Sekunden oder weniger). |
| Kontaktklebstoff | Eine Oberfläche ist mit Mittel A und die andere mit Mittel B beschichtet. Die Aushärtung beginnt, wenn Mittel A mit Mittel B in Kontakt kommt. Dies macht das vorherige Zusammenmischen der Mittel überflüssig. |
| UV-härtender Klebstoff | Diese Klebstoffe werden zur Verklebung von lichtdurchlässigen Werkstoffen eingesetzt. Der Klebstoff härtet sofort aus, wenn UV-Licht (ultraviolettes Licht) angewandt wird. |
| Anaerob härtender Klebstoff | Dieser Klebstoff durchdringt Spalten, wie sie z. B. um Schrauben herum auftreten, und härtet in Abwesenheit von Luft (Sauerstoff) aus. |
| Eigenschaft | Funktion |
|---|---|
| Transparenz | Bietet Transparenz mit einem Brechungsindex, der dem von Glaslinsen entspricht. |
| Leitfähigkeit | Bietet die Fähigkeit, elektromagnetische Wellen zu absorbieren, um Funkstörungen zu vermeiden. |
| Hitzebeständigkeit | Bietet eine hohe Hitzebeständigkeit (z. B. Aluminiumoxid, Zirkonoxid oder andere anorganische Stoffe). |
| Elastizität | Bietet ein sehr hohes Maß an Dehnbarkeit. Wird für Verbundwerkstoffe mit unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten oder für Verbindungen verwendet, die eine höhere Lebensdauer erfordern. |
| Steifigkeit | Bietet eine hohe Steifigkeit der zusammengefügten Abschnitte durch die Verwendung von sowohl „Punkt“-Verbindungen beim Widerstandsschweißen als auch „Flächen“-Verbindungen mit Klebstoffen (Schweißkleben). |
Darüber hinaus gibt es auch Klebstoffe, die verschiedene andere Eigenschaften und Funktionen wie Abdichtung, Isolierung, Flammschutz, Wärmeleitfähigkeit und Schaumbildung bieten.
Erweiterung der Einsatzmöglichkeiten von Klebstoffen
Während Klebstoffe und Beschichtungsanlagen vielfältiger und anspruchsvoller geworden sind, haben sich die Anwendungen des Klebens auch auf eine größere Vielfalt von Bereichen ausgeweitet. Insbesondere bei Strukturklebstoffen steigt die Nachfrage nach präzisen Klebeanwendungen wie der Klebstoffauftrag in geringfügiger Menge, wodurch die Anforderungen an ein dünneres Design für Displays (LCD und organische EL Displays) und intelligente Geräte (Smartphones, Tablets) erfüllt werden, sowie nach einer stärkeren Verklebung verschiedener Werkstoffe auf der Suche nach leichterem Gewicht und höherer Steifigkeit in der Automobil- und Luftfahrtindustrie.
Was ist ein Strukturkleber?
Im Allgemeinen ist ein Strukturkleber ein Klebstoff, der für hochfeste Verbindungen ausgelegt ist. Die Verwendung einer Beschichtung mit diesen Klebeeigenschaften ermöglicht die Verklebung von größeren Flächen, was zu einer starken Verklebung mit geringem Gewicht führt. Durch die Kombination von Flächenverklebung mit „Punkt“-Verklebung, wie z. B. Punktschweißen, Schrauben oder Nieten, kann eine Verklebung mit noch höherer Festigkeit erreicht werden. Ein typisches Beispiel ist das „Schweißkleben“, bei dem das Punktschweißen im Karosseriemontageprozess eingesetzt wird.
Anwendungsbereiche von Strukturklebstoffen
Werden Strukturklebstoffe seit mehr als einem halben Jahrhundert in der Luft- und Raumfahrtindustrie häufig eingesetzt, unter anderem für Flugzeuge, Hubschrauber, Überschallflugzeuge, die Raumsonde Apollo und Space Shuttles.
Heute wächst der Bedarf an Verbindungen verschiedener Werkstoffe durch den verstärkten Einsatz von Verbundwerkstoffen (Multi-Materialien) in Karosserien und anderen Produkten zur Reduzierung der Umweltbelastung und zur Steigerung der Produktivität. Infolgedessen haben hochfeste Strukturklebstoffe mit geringem Gewicht nicht nur in hochmodernen Bereichen wie der Raumfahrt, sondern auch in hochvolumigen Produktionsbereichen wie der Automobilindustrie Aufmerksamkeit erregt.
- Anwendungen von Strukturklebstoffen zum Verbinden verschiedener Werkstoffe
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Auf den Automobilsektor bezogen Anforderung Kleben von Verbundwerkstoffen zur Reduzierung von Gewicht und Erhöhung der Festigkeit in Karosserien Werkstoff Aluminium-Karosserie + kohlefaserverstärkte Kunststoffe im Innenraum Klebeverfahren Strukturkleber auf Urethanbasis + eine kleine Anzahl von Schrauben Sicherung verschiedener Motormagnete (z. B. FA-Servomotoren) Anforderung Verklebung verschiedener Werkstoffe mit großer Hitzebeständigkeit und hoher Festigkeit Werkstoff Nd (Neodym) Magnet + laminierter Kern Klebeverfahren SGA-Klebstoff (reaktiver Acrylklebstoff) Solarbatterie-Panel (für künstliche Satelliten) Anforderung Beständigkeit gegen Hitzezyklen (-150°C bis +200°C), Strahlungsbeständigkeit, Transparenz etc. Werkstoff Solarbatteriezelle + Deckglas Klebeverfahren Silikonkleber
