Klebstoffe

Klebstoffe

Definition:

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

Adhäsion entsteht weil

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

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 , Nitrocellulose, PVC, Polyacrylate

- anlösende Klebstoffe

b) Lösungsmittel verdunstet vor dem Abbinden (z.B. Kontakt- , Haftklebstoffe )

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

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

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