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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

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)







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



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

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

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

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










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