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Klebstoffe




Klebstoffe

Definition:

"Nichtmetallischer Stoff, der Fügeteile durch Flächenhaftung und innere Festigkeit (Adhäsion und Kohäsion []) verbinden kann." (DIN 16920)

Adhäsion entsteht weil



spezifische Adhäsion

·   sich van-der-Waals-Kräfte und Wasserstoffbrückenbindungen zwischen Klebstoff und Fügeteil ausbilden oder (thermodynamisch betrachtet) Klebschicht und Fügeteil unterschiedliche Oberflächenenergieen haben (Adsorptionstheorie)

·   sich zwischen Klebstoff und Fügeteil chemische Bindungen ausbilden (Chemisorptionstheorie)

·   der Klebstoff in Unebenheiten des Fügeteils eindringt und sich beim Härten fest damit verklammert (mechanische Adhäsion)

·   Klebstoffmoleküle in das Fügeteil diffundieren (Auto(ad)häsion)

·   Luftbläschen zwischen dem Klebstoff und dem Fügeteil beim Härten eingeschlossen werden. Beim Auseinanderziehen vergrößern sich die Bläschen, ein Unterdruck entsteht, der die Adhäsion bewirkt

Kohäsion wird durch

·   mechanische Stabilität der chemischen Bindungen erzielt

·   den Polymerisationsgrad bestimmt (log (Zugfestigkeit) ~ Polymerisationsgrad )

Aufbau von Klebstoffen

Klebstoffe sind grundsätzlich Polymere.

Natürliche Klebstoffe: Grundstoffe sind Stärke, Proteine, Cellulose-Ether und -Ester, Gummi, Harze[1]

Künstliche Klebstoffe:   ·        mit Kunststoffen sehr eng verwand, wobei nur Thermoplaste und Duromere für leistungsfähigere Klebstoffe geeignet sind

                                 ·   Einsatz von Homo- und Copolymere

                                 ·   funktionelle Gruppen:         Hydroxy-, Amino-, Carboxyl-, Carbonyl-, Cyan-, Merkapto- (-SH), Chlorid-, -Vinyl-, Allyl- (-CH2-CH=CH2), Isocyanat- (-N=C=O), Epoxid- () Gruppe

Abbindemechanismen

·   physikalisch:               in Lösung:  a)         Lösungsmittel verdunstet während des Abbindens

                          - Adhäsionsklebstoffe (z.B. "Alleskleber")

                            Grundstoffe: Kautschuke[2], Nitrocellulose, PVC, Polyacrylate

                          - anlösende Klebstoffe




                 b)  Lösungsmittel verdunstet vor dem Abbinden (z.B. Kontakt-[3], Haftklebstoffe[4])

lösungsmittelfrei:       Plastisol- oder Schmelzklebstoffe

                          Grundstoffe: PVC, Ethylen-Vinyl-Copolymere

·   chemisch:                    Bildung von Polymeren und teilweise Reaktionen mit der Fügeteiloberfläche oder durch Vulkanisation

Anwendungen

z.B. im Maschinenbau, Konsumartikel, Bau, Verpackungen, Medizin, Luft- und Raumfahrt

Buchbinden:   Polyvinylacetat (mit Weichmachern)

Briefumschläge:         Dextrin-Leime

Verpackungen:           Stärke, Dextrin, Polyvinylalkohole, Polyvinylacetat, Kautschuke,

Kunststoffe:    Polyurethane, PVC, meist Lösungsmittel

Holz:               Polyvinylacetat, Resorcin- oder Melamin-Harze, Diisocyanate, Harnstoff

Schuhe:           Kautschuke, Polyacrylate, Polyvinylacetat

Elastomere:     halogenierte Polymere (Kleben durch Vulkanisation!)

Beispiele für Klebstoffe:

Polybenzimidazole: (z.B. Raketenbau)

Polyacrylate:

Klebstoff (z.B. tesa®-Film):         R = (CH3)4

Kunststoff (z.B. Plexiglas):          R = CH3

Cyanacrylat: (z.B. Sekundenkleber: OH- -Ionen aus Luftfeuchtigkeit)

Quellen: Facharbeit, "Kleben mit Luft" (SZ, 16.02.1999, S. V2/11)



[1] Harze: Feste, harte bis weiche, polymere Stoffgemische, die meist nicht kristallin sind und einen Schmelz- und Erweichungsbereich haben. Sie sind in organischen Substanzen löslich.

[2] v.a. Styrol-Butadien- und Styrol-Isopren-Blockpolymere, Chloroprenkautschuk, Nitrilkautschuk und Butylkautschuk

[3] Kontaktklebstoff: scheinbar trockener Klebstoff(film), der unter Druckeinwirkung arbeitet

[4] Haftklebstoff: Klebstoff, der nach beliebiger Zeit unter geringem Druck haftet und auch nach dem Trocknen klebrig bleibt










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