Kleben

spezifische Adhäsion→ elektromagnetische Wechselwirkungen

• in der Regel irreversibel
• Wasserstoffbrückenbindungen, metallische Bindungen, Nebenvalenzbindungen, van-der-Waals-Kräfte

Oberflächenvorbereitung: Reinigen, Entfetten und Passendmachen der Oberfläche
Oberflächenvorbehandlung: Oberflächenabtrag und Aktivierung der Oberfläche (mechanisch, chemisch, physikalisch)
Bsp. Stahl: Standardreihenfolge für das erfolgreiche Vorbereitung
                        1.) Entfetten mit Lösungsmittel
                        2.)Strahlen (ölfreie Druckluft)
                        3.)Abblasen (ölfreie Druckluft)
                        4.) Entfetten mit Lösungsmittel
Oberflächennachbehandlung: Korrosionsschutz, Haftverbesserung und Konservierung des Oberflächenzustandes

Lösemittel-, Wasseremission; Druck; Erwärmung/Abkühlung; Gelierung
"Folie 60 - Klebstoffe_2017"
 

Topfzeit: Zeit in der der fertig "gemischte" Klebstoff verarbeitet werden kann

"Folie 13 - Einführung"

Zugscherprobe für 2 "dicke" Fügeteile

Erläuterung:

"Folie 8 - Prüfverfahren"; "Folie 15 - Mechanische Eigenschaften"

• Belastung auf Schub
• "Kleben braucht Fläche!"→Klebfläche im Notfall durch Hilfselemente vergrößern
• mech. Belastung möglichst über ges. Klebfläche→ gleichmäßige Beanspruchung
• Vermeidung von Spannungsspitzen und Schälbelastung
• Ausführung als flächenhafte Verbindungen
• Kraftfluss möglichst nicht verändern

Thermisch:     Beflammen → Gasflamme mit Sauerstoffüberschuss (bei ausreichender Bauteildicke und ebenen Klebeflächen)
Plasma:           Corona→ Umwandlung freie Sauerstoff-Moleküle in Ozon durch hochenergetische Elektronen, Aufbrechen der stabilen Polymere und deren Oxidation durch Ozon
                        Atmosphärenplasma → Entfernung von losen Oberflächenbestandteilen
                                                                Aktivierung der Oberfläche durch fokussierten Plasmastrahl

Nachweis der Wirksamkeit: Kontaktwinkelmessgerät, Testtinten, Infrarotspektroskopie

Vorteile hinsichtlich Werkstoff/Verfahren/Fügen/Konstruktion

physikalisch: Lösemittel-, Wasseremission; Druck; Erwärmung/Abkühlung; Gelierung
Chemisch: Härtungsreaktion, Verarbeitungstemperatur (warm- oder kalthärtend), Anzahl der Komponenten

Haftungsmechanismen:
Adhäsion:       -mechanische Adhäsion→ formschlüssige Verankerung am Fügeteil (meist unrelevant)
                       -spezifische Adhäsion (elektromagnetische Wechselwirkung)
Kohäsion:       innere Festigkeit/Anziehung der einzelnen Polymere untereinander

nach Verfestigungsmechanischmus
         Abbindender Kleb-/Dichtstoff: als Klebstoff im flüssigen Zustand
         Reaktionskleb-/dichtstoff: Verbindung mittels chem. Reaktion von Monomeren zu Polymeren

nach Polymerstruktur
         Thermoplaste, Elastomere, Duromere

nach Festigkeitsklasse
         Dichtklebung, elastische Klebung, Fixierklebung, Semistrukturklebung, Strukturklebung
                                 →                    Festigkeit                                 →

1.) umso größer die Überlappungslänge, umso höher die Bruchlast
2.) umso größer die Überlappungslänge, umso geringer die Zugscherfestigkeit
Klebfestigkeit sinkt aufgrund steigender Spannungsspitzen

bei langanhaltender statischer mechanischer Beanspruchung in eine Richtung, ähnlich Dauerbruch
aneinander abgleitende Polymerketten → Aufbrechen von physikalischen Wechselwirkungen

-durch gezielte Abgrenzung der verschieden edlen Metallen, z.B. durch eine vollständig abgrenzende Klebstoffschicht, keine Leitfähigkeit in thermischer, mechanischer oder eben elektrischer Sicht
der weniger edle Werkstoff wird durch Abtrag zerstört

Thermoplast: bei Zimmertemperatur hart und spröde
ab der Glasübergangstemperatur Änderung des Zustandes
→wird weich und verliert Festigkeitseigenschaften

Duromere: bis zur chemischen Zersetzung im festen Zustand
→temperaturstandfest, hart und spröde

-bspw. um die Fügepartner voneinander zu isolieren, Schutz vor Korrosion
-flächige Kraftübertragung
-Klebeverbindung als zusätzliche Dämpfung in der Fügestelle→ dynamische Festigkeit
-Leichtbaupotenzial

Bsp.: Metall-Faserverbundwerkstoff-Verbindungen
               Stanzniet-hybrid-Mischverbindung

Fügen unter Verwendung eines Klebstoffes, d.h. eines nichtmetalliscgen Werkstoffes, der Fügeteile durch Flächenhaftung und innere Festigkeit (Adhäsion und Kohäsion) verbinden kann.

Ein Klebstoff ist ein nichtmetallischer Stoff, der Werkstofffe durch Oberflächenbenetzung (Adhäsion) so verbinden kann, dass die Verbindung eine ausreichende innere Festigkeit (Kohäsion) besitzt.

Einkomponentenkleber: Aktivierung durch Wärme

Zweikomponentenkleber: Aktivierung durch Mischen der Komponenten
                                               (bis zur Topfzeit Zeit zur Verarbeitung, danach hart)

• Glaskorrosion...
• Bondlinekorrosion...im Wasser dissoziierte, korrosionsfördernde Stoffe (z.B. Chlorid-, Sulfationen) bewirken Schädigungsmechanismen->diese elektrochemische Korrosion beginnt an den ungeschützten Fügeteilkanten und führt zur Klebschichtunterwanderung
• Unterwanderungskorrosion...Zerstörung eines geklebten Fügeteils durch einen Bruch der außerhalb der Klebefuge startet

Kleben:

• Kein Wärmeeinfluss
• verschiedene Fügepartner

Löten:

• wenig Wärmeeinfluss
• verschieden Fügepartner

Schweißen:

• Wärmeeinfluss
• meist gleiche Fügepartner

Oberflächenvorbereitung: Reinigen, Entfetten und Passendmachen der Oberfläche

Vorbehandlung:
Beizen: runterholen der Oxidschicht
Anodisieren: definierte Oxidschicht wird aufgebaut
Probleme mit der Eigenstabilität - Oxidschicht erst abtragen und dann neu aufbauen
Langzeitbeständige Klebungen aus AL-Legierungen lassen sich mit Konstruktionsklebstoffen ohne spezielle Oberflächenbehandlung bis heute nicht herstellen

Oberflächennachbehandlung: Korrosionsschutz, Haftverbesserung und Konservierung des Oberflächenzustandes