Kleben - erfolgreich und fehlerfrei: Handwerk, Praktiker, Ausbildung, Industrie

278 Pages·2016·5.4 MB·German

by  Gerd Habenicht (auth.)

Gerd Habenicht
Kleben – erfolgreich
und fehlerfrei
Handwerk, Praktiker, Ausbildung, Industrie
7. Auflage
Kleben - erfolgreich und fehlerfrei
Gerd Habenicht
Kleben - erfolgreich und
fehlerfrei
Handwerk, Praktiker, Ausbildung, Industrie
7., überarbeitete und aktualisierte Auflage
Mit 85 Abbildungen
GerdHabenicht
Wörthsee,Deutschland
ISBN978-3-658-14695-5 ISBN978-3-658-14696-2(eBook)
DOI10.1007/978-3-658-14696-2
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Lektorat:ThomasZipsner
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Vorwort
Seitdem die 6. Auflage aus dem Jahre2011 auf dem Marktist, haben Verlag und Autor
sichentschieden,derinteressiertenFachwelteine7.Auflageanzubieten.DieGründefür
diese Entscheidung sind vielfältig, nicht nur, weil neue beeindruckende Anwendungen
wie Windkraftanlagen und die Solartechnik mit vielen klebtechnischen Problemstellun-
genundLösungenHerausforderungenwaren.AuchdieBürokratiewarmitGesetzenund
Regelungen sehr aktiv, als Beispiel ist REACH zu nennen. Dazu kommt, dass die mo-
derneWissensvermittlungüberInternetdenVerlagenneueKonzepteabverlangt,hierals
BeispielE-Book.AktuellsinddieAngebotezumdigitaleninteraktivenE-MagazinAdhä-
sionunddasWissensportal„SpringerProfessional“,dasauchbeimLesenklebtechnischer
Aufgabenhilfreichseinkann.
Erweitert wurden die Kapitel „Industrielle Anwendungen“, „Berechnung und Prü-
fung“,„KlebtechnischeNormen“,insbesondereDIN2304.
Da in den bisher eingegangenenBuchbesprechungendas Kapitel über „Ausgewählte
FachbegriffederKlebtechnik“einbesonderspositivesEchogefundenhat,wurdendiesem
weitere informative Begriffe mit entsprechenden Erklärungen hinzugefügt. Das Kapitel
„Literatur“ wurde aktualisiert und mit Hinweisen über Informationsmöglichkeiten aus
demInternetzumPatent-undNormenwesenergänzt.
Im Vorwort zu der 6. Auflage wurde bereits erwähnt, dass auf Empfehlungen der
Klebstoff herstellenden Industrie das vorliegende Fachbuch in englischer Übersetzung
angeboten wird, um im Zuge der Globalisierung auch im Ausland ausbildungsrelevan-
teInformationeninenglischerSprachezurVerfügungstellenzukönnen.UnterdemTitel
„AppliedAdhesiveBonding–APracticalGuideforFlawlessResults“istdiesesFachbuch
imWiley-VCHVerlag2009erschienen(ISBN:978-3-527-32014-1).
V
VI Vorwort
Die über 20-jährige sehr kooperative und inzwischen fast freundschaftliche Zusam-
menarbeit mit dem Lektorat von Herrn Thomas Zipsner und der stets sehr hilfreiche
organisatorische Beistand von Frau Imke Zander haben auch bei dieser Auflage dazu
beigetragen,denAutorzudemvorliegendenFachbuchwiederzuermutigen.Dafür„Herz-
lichenDank“.
MögediesesgemeinschaftlicheWerkweiterhinzueiner„erfolgreichenundfehlerfrei-
en“AnwendungdesKlebensführen.
Wörthsee/Steinebach,2016 GerdHabenicht
Inhaltsverzeichnis
1 Einführung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1.1 KlebenalsFügeverfahren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1.2 VorteileundNachteiledesKlebens . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
1.3 BegriffeundDefinitionen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
2 AufbauundEinteilungderKlebstoffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
2.1 AufbauderKlebstoffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
2.1.1 KohlenstoffalszentralesElement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
2.1.2 Monomer–Polymer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
2.1.3 Polymerbildung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
2.2 EinteilungderKlebstoffe. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
2.2.1 Klebstoffe, die durch eine chemische Reaktion aushärten
(Reaktionsklebstoffe) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
2.2.2 Klebstoffe,dieohneeinechemischeReaktionaushärten
(physikalischabbindendeKlebstoffe). . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
2.2.3 LösungsmittelhaltigeundlösungsmittelfreieKlebstoffe . . . . . . 12
2.2.4 KlebstoffeaufnatürlicherundkünstlicherBasis . . . . . . . . . . . 12
2.2.5 KlebstoffeauforganischerundanorganischerBasis . . . . . . . . . 12
2.2.6 AnwendungsbezogeneKlebstoffbezeichnungen . . . . . . . . . . . 13
2.3 KlebstoffzusätzeundhaftvermittelndeSubstanzen . . . . . . . . . . . . . . 14
2.3.1 Härter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
2.3.2 Vernetzer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
2.3.3 Beschleuniger,Katalysatoren. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
2.3.4 Haftvermittler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
2.3.5 Füllstoffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
3 VomKlebstoffzurKlebschicht . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
3.1 Reaktionsklebstoffe–Grundlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
3.1.1 Topfzeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
3.1.2 MischungsverhältnisderKomponenten . . . . . . . . . . . . . . . . 18
3.1.3 EinflussderZeitaufdieKlebstoffaushärtung . . . . . . . . . . . . . 19
VII
VIII Inhaltsverzeichnis
3.1.4 EinflussderTemperaturaufdieKlebstoffaushärtung . . . . . . . . 20
3.2 Zweikomponentige(2K-)undeinkomponentige(1K-)Reaktionsklebstoffe 22
3.2.1 2K-Reaktionsklebstoffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
3.2.2 1K-Reaktionsklebstoffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
3.3 EigenschaftenderKlebschichten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
3.3.1 Thermoplaste . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
3.3.2 Duromere. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
3.3.3 Elastomere . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
3.3.4 ThermomechanischeEigenschaften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
3.3.5 Kriechen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
4 WichtigeReaktionsklebstoffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
4.1 Epoxidharzklebstoffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
4.1.1 Epoxidharzklebstoffe,zweikomponentig. . . . . . . . . . . . . . . . 29
4.1.2 Epoxidharzklebstoffe,einkomponentig. . . . . . . . . . . . . . . . . 31
4.1.3 ReaktiveEpoxidharz-Schmelzklebstoffe . . . . . . . . . . . . . . . . 31
4.1.4 EigenschaftenundVerarbeitungderEpoxidharzklebstoffe. . . . . 32
4.2 Polyurethan(PUR-)Klebstoffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
4.2.1 Polyurethanklebstoffe,zweikomponentig(lösungsmittelfrei) . . . 33
4.2.2 Polyurethanklebstoffe,einkomponentig(lösungsmittelfrei) . . . . 34
4.2.3 ReaktivePolyurethan-Schmelzklebstoffe(lösungsmittelfrei) . . . 36
4.2.4 Polyurethan-Lösungsmittelklebstoffe,einkomponentig . . . . . . . 36
4.2.5 Polyurethan-Lösungsmittelklebstoffe,zweikomponentig . . . . . . 37
4.2.6 Polyurethan-Dispersionsklebstoffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
4.3 Acrylatklebstoffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
4.3.1 Cyanacrylatklebstoffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
4.3.2 StrahlungshärtendeKlebstoffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
4.3.3 Methacrylatklebstoffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
4.3.4 AnaerobeKlebstoffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
4.4 UngesättigtePolyesterharze(UP-Harze) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
4.5 Phenolharzklebstoffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
4.6 Silicone . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
4.7 ZusammenfassungReaktionsklebstoffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
4.8 Klebstofffolien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
4.9 Dichtstoffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
4.10 Polymermörtel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
5 PhysikalischabbindendeKlebstoffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
5.1 Schmelzklebstoffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
5.2 Lösungsmittelklebstoffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
5.3 Kontaktklebstoffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
5.4 Dispersionsklebstoffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
Inhaltsverzeichnis IX
5.5 Plastisole . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
5.6 Haftklebstoffe,Klebebänder. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
5.7 Klebestreifen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
5.8 Klebestifte. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
5.9 KlebstoffeaufBasisnatürlicherRohstoffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
5.9.1 Caseinleime . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
5.9.2 Glutin(schmelz)leime . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66
5.9.3 Dextrinleime . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66
5.10 KlebstoffeaufanorganischerBasis. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66
6 BindungskräfteinKlebungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69
6.1 BindungskräftezwischenKlebschichtundFügeteil(Adhäsion) . . . . . . 69
6.2 Benetzung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71
6.3 Oberflächenspannung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73
6.4 Oberflächenenergie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74
6.5 BindungskräfteinnerhalbeinerKlebschicht(Kohäsion) . . . . . . . . . . . 75
7 HerstellungvonKlebungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77
7.1 Oberflächenbehandlung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78
7.1.1 Oberflächenvorbereitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78
7.1.2 Oberflächenvorbehandlung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80
7.1.3 Oberflächennachbehandlung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85
7.2 Klebstoffverarbeitung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86
7.2.1 VorbereitungderKlebstoffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86
7.2.2 MischenderKlebstoffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87
7.2.3 AuftragenderKlebstoffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91
7.2.4 FixierenderFügeteile . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94
7.2.5 AushärtenderKlebstoffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95
7.3 Reparaturkleben . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98
7.3.1 MetallischeBauteile . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98
7.3.2 Kunststoffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100
7.4 FehlermöglichkeitenbeimKlebenundAbhilfemaßnahmen . . . . . . . . 102
7.5 SicherheitsmaßnahmenbeiderVerarbeitungvonKlebstoffen . . . . . . . 104
7.5.1 VoraussetzungenbeiderKlebstoffverarbeitungamArbeitsplatz . 105
7.5.2 VerhaltensregelnbeiderVerarbeitungvonKlebstoffen . . . . . . . 106
7.6 Qualitätssicherung–Qualitätsmanagement . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107
7.7 KlebtechnischeAusbildung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109
8 Klebstoffauswahl . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111
8.1 Vorbemerkungen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111
8.2 EinflussgrößenaufdieKlebstoffauswahl . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112
8.2.1 Fügeteileigenschaften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113
X Inhaltsverzeichnis
8.2.2 AnforderungenandieKlebung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113
8.2.3 VoraussetzungeninderFertigung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114
8.2.4 VerarbeitungstechnischeEinflussgrößenderKlebstoffe. . . . . . . 115
8.2.5 EigenschaftsbezogeneEinflussgrößenderKlebstoffe
undKlebschichten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115
8.3 Auswahlkriterien. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119
9 KlebtechnischeEigenschaftenwichtigerWerkstoffe. . . . . . . . . . . . . . . 125
9.1 Metalle. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125
9.1.1 AllgemeineGrundlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125
9.1.2 Oberflächenvorbehandlung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127
9.1.3 KlebbarkeitwichtigerMetalle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127
9.1.4 KlebstoffefürMetallklebungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129
9.2 Kunststoffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129
9.2.1 AllgemeineGrundlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129
9.2.2 KlassifizierungderKunststoffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130
9.2.3 IdentifizierungvonKunststoffen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130
9.2.4 Oberflächenvorbehandlung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132
9.2.5 Kunststoffe,dieinorganischenLösungsmittelnlöslich
oderquellbarsind . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135
9.2.6 Kunststoffe,dieinorganischenLösungsmittelnnichtlöslich
oderquellbarsind . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137
9.2.7 Faserverbundwerkstoffe(Composites) . . . . . . . . . . . . . . . . . 138
9.2.8 Kunststoffschäume . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 138
9.2.9 KlebenvonKunststoffenmitMetallen . . . . . . . . . . . . . . . . . 139
9.2.10 KlebenweichmacherhaltigerKunststoffe . . . . . . . . . . . . . . . 140
9.3 Glas. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 140
9.3.1 Oberflächenvorbehandlung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 140
9.3.2 Glas-Glas-Klebungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141
9.3.3 GlasklebungenmitstrahlungshärtendenKlebstoffen . . . . . . . . 141
9.3.4 Glas-Metall-Klebungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143
9.4 GummiundKautschukprodukte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 144
9.5 HolzundHolzprodukte. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145
9.6 PoröseWerkstoffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 147
10 Festigkeit,BerechnungundPrüfungvonKlebungen . . . . . . . . . . . . . . 149
10.1 BegriffderFestigkeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 149
10.2 PrüfverfahrenundNormen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151
10.2.1 PrüfungderKlebfestigkeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152
10.2.2 SpannungenineinschnittigüberlapptenKlebungen . . . . . . . . . 153
10.2.3 PrüfungderSchubfestigkeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155
10.2.4 PrüfungderZugfestigkeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155