Kleben: Leitfaden für die praktische Anwendung und Ausbildung

159 Pages·1995·3.783 MB·German

by  Gerd Habenicht (auth.)

Gerd Habenicht
Kleben
Aus dem Programm _________- -....
Fertigungstechnik
Umformtechnik
von K. Gruning
Spanlose Fertigung: Stanz en
von W. Hellwig und E. Semlinger
Handbuch Klebstoffe 1994/1995
vom Industrieverband Klebstoffe (Hrsg.)
Fertigungsme8technik
von E. Lemke
Kleben
von G. Habenicht
Fertigungstechnik mit Kleb- und Dichtstoffen
von W. Endlich
Praktische Oberflachentechnik
von K.-P. Muller
Zerspantechnik
von E. Pauksch
SchweiBtechnik
von H.-J. Fahrenwaldt
SchweiBtechnisches Konstruieren und Fertigen
von V. Schuler (Hrsg.)
Vieweg ________________
~
Gerd Habenicht
Kleben
Leitfaden fur die praktische Anwendnng
nnd Ansbildnng
Mit 74 Abbildungen
I I
Vl8weg
Die Deutsche Bibliothek - CIP-Einheitsaufnahme
Habenicht, Gerd:
Kleben: Leitfaden flir die praktische Anwendung
und Ausbildung I Gerd Habenicht. - Braunschweig;
Wiesbaden: Vieweg, 1995
(Viewegs Fachbiicher der Technik)
ISBN 978-3-528-04969-0 ISBN 978-3-322-92872-6 (eBook)
DOI 10.1007/978-3-322-92872-6
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© Friedr. Vieweg & Sohn Verlagsgesellschaft mbH, Braunschweig I Wiesbaden, 1995
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Gedruckt auf saurefreiem Papier
v
Vorwort
Von den drei Fiigeverfahren Schwei/3en, Laten und Kleben ist das Kleben zwei
fellos das alteste, wie aus erhaltenen Darstellungen in jahrtausende alten Wand
malereien hervorgeht. Auch das mit dem Kleben sehr eng verwandte Verfahren
des Kleb-Dichtens ist seit Urzeiten bekannt und wurde bereits beim Bau der
Arche Noah in der Bibel beschrieben: ,,Mache dir einen Kasten von Tannenholz,
und mache Kammem drinnen, und verpiche ihn mit Pech inwendig und auswen
dig." (1. Mose, Kap. 6, Vers 14). Das gleiche Verfahren wird noch heute beim
Kalfatem im Schiffbau angewendet. Zu erwahnen ist ebenfalls, da/3 von den drei
genannten Verfahren nur das Kleben auch in der Natur vorkommt. Zum Bau ihrer
Waben verwenden z.B. die Bienen karpereigene klebende Sekrete, die gemein
sam mit feinsten Holzfasem feste geklebte Konstruktionen ergeben, Schwalben
kleben ihre Nester an ein Mauerwerk, der Sonnentau fangt sich mittels klebender
Substanzen an seinen Tentakeln Insekten als Nahrung und letztlich beruht eben
falls der Bau eines Spinnennetzes auf der Anwendung des Klebens. Auch der
Mensch produziert als Blutbestandteil einen ,,Klebstoff', das Fibrinogen, das sich
durch eine chemische Reaktion in Fibrin umwandelt und auf diese Weise die
Gewebebestandteile einer Wunde "verklebt".
Trotz der in der alteren und jiingeren Vergangenheit immer weiter entwickelten
Anwendungsmaglichkeiten des Klebens sind die Kenntnisse iiber Klebstoffe und
deren Verarbeitung nur begrenzt vorhanden und kaum jemand denkt daran, da/3
das Kleben - solI es erfolgreich durchgefiihrt werden - als Fertigungsverfahren
erlemt werden mu/3. Sieht es doch so einfach aus (und wird haufig auch so
dargestellt), da/3 es keiner besonderen Kenntnisse bedarf, urn zwei Werkstoffe
nach Aufbringen des Klebstoffs und Zusarnmendriicken der Fiigeteile fest mitein
ander zu verbinden. Halt dann die Klebung nicht, liegt es am Klebstoff und vor
weiteren Anwendungen werden Zweifel an der Verlal3lichkeit dieses Fiigeverfah
rens geweckt. DaB diese Zweifel allerdings unbegriindet sind, zeigt sich durch
eine Vielzahl von erfolgreichen Anwendungen bei gro/3en Beanspruchungen, z.B.
an geklebten Rotorblattem bei Hubschraubem oder in die Karosserie eingekleb
ten Glasscheiben bei Automobilen.
Das vorliegende Buch solI dazu beitragen, sowohl die Grundlagen zu einer
erfolgreichen Anwendung des Klebens im industriellen, handwerklichen oder
auch privaten Bereich zu vermitteln, als auch die notwendigen Informationen fiir
eine klebtechnische Ausbildung zu geben. Der Autor hat sich die Aufgabe ge
stellt, kein wissenschaftliches Buch zu verfassen, sondem die wesentlichen
Sachverhalte zu beschreiben, die fiir eine erfolgreiche Anwendung des Klebens
unerlaJ3lich sind. Dazu geharen die Ausfuhrungen iiber die Chemie der Klebstof-
VI Vorwort
fe, die Art der Bindungskrafte, die Hinweise flir die Herstellung von Klebungen
in gleicher Weise wie die Beschreibung von Fehlermaglichkeiten und deren
Vermeidung sowie SicherheitsmaBnahmen, Priifungen und Gestaltungsgrundsat
ze. Zur Aneignung des Wissensstoffes wird empfohlen, das Buch von Anfang
beginnend durchzuarbeiten und nicht einzelne Kapitel wahllos zu lesen, da ins
besondere hinsichtlich der Fachbegriffe und deren Erkliirung ein kontinuierlicher
Aufbau gewahlt wurde.
Die bei einem derartigen Buch anzustrebende Ktirze der Darstellungen machte in
vielen Fallen Beschrankungen zwingend erforderlich, fiir zusatzliche Informatio
nen sind in dem am SchluB aufgeflihrten Literaturverzeichnis ausgewahlte Bticher
und Schriften zusammengestellt, die dann auch Hinweise zu gezielten Themen in
Fachzeitschriften ermoglichen. Ein herzlicher Dank gilt meinem Mitarbeiter,
Herm Dr.-Ing. Matthias Baumann, flir die sorgfaltige Gestaltung der Bilder. Viele
Anregungen habe ich aus Kreisen der Industrie und von Instituten erhalten. Auch
hierflir sei an dieser Stelle ein besonderer Dank gesagt.
Mage das vorliegende Buch der beabsichtigten Zielsetzung einer Wissensvermitt
lung tiber das Kleben dienen und somit zu einer erfolgreichen Anwendung dieses
Ftigeverfahrens beitragen.
Miinchen, Marz 1995 Gerd Habenicht
VII
Inhaltsverzeichnis
1 Einfiihrung ........................................................................................... .
2 Der Aufbau der Klebstoffe ........................ ............ ............................... 4
3 Die Einteilung der Klebstoffe ............................ ................................... 9
4 Die Klebstoffarten ................................................................................ 13
4.1 Reaktionsklebstoffe ......................................................................... 13
4.1.1 Die Topfzeit.......................................................................... 14
4.1.2 EinfluB der Zeit auf die Klebstoffaushiirtung......................... 15
4.1.3 EinfluB der Temperatur auf die Klebstoffaushiirtung ............. 16
4.1.4 Zweikomponentige (2K-) und einkomponentige (IK-)
Reaktionsklebstoffe.. ............................... .............................. 18
4.1.4.1 2K- Reaktionsklebstoffe......................................... ... 19
4.1.4.2 lK-Reaktionsklebstoffe............................................ 19
4.2 Wichtige Reaktionsklebstoffe .......................................................... 21
4.2.1 Epoxidharz-Klebstoffe .......................................................... 21
4.2.2 Polyurethan-Klebstoffe ......................................................... 24
4.2.2.1 2K-PUR-Reaktionsklebstoffe ................................... 26
4.2.2.2 lK-PUR-Reaktionsklebstoffe ................................... 26
4.2.2.3 Reaktive PUR-Schmelzklebstoffe ............................ 28
4.2.2.4 lK-PUR-Losungsrnittelklebstoffe............................. 28
4.2.2.5 2K-PUR-Losungsmittelklebstoffe............................. 29
4.2.2.6 PUR-Dispersionsklebstoffe ...................................... 29
4.2.3 Acrylat-Klebstoffe ........................ ................................ ........ 29
4.2.3.1 Cyanacrylat-Klebstoffe ............................................ 31
4.2.3.2 Strahlungshiirtende Klebstoffe.................................. 33
VIII Inha1tsverzeichnis
4.2.3.3 Methacry1at-K1ebstoffe ............................................ 33
4.2.3.4 Anaerobe K1ebstoffe ................................................ 36
4.2.4 Pheno1harz-K1ebstoffe........................................................... 37
4.2.5 Silicone................................................................................. 38
4.3 Physikalisch abbindende K1ebstoffe................................................. 40
4.3.1 Schme1zklebstoffe................................................................. 41
4.3.2 Losungsmitte1klebstoffe ........................................................ 42
4.3.3 Kontaktklebstoffe.................................................................. 45
4.3.4 Dispersionsk1ebstoffe ............................................................ 46
4.3.5 Hafiklebstoffe ....................................................................... 47
4.3.6 K1ebestreifen......................................................................... 50
4.3.7 K1ebstoffolien ....................................................................... 50
5 Die Eigenschaften der Klebschichten .................................................. 52
6 Die Bindungskrafte ............................................................................... 55
6.1 Die Bindungskriifie zwischen K1ebschicht und Fiigeteil................... 55
6.2 Die Bindungskriifie innerha1b einer K1ebschicht .............................. 59
7 Die Herstellung von K1ebungen ........................................................... 62
7.1 Oberfliichenbehand1ung ................................................................... 62
7.1.1 Oberfliichenvorbereitung....................................................... 63
7.1.1.1 Siiubem.................................................................... 63
7.1.1.2 Passendmachen........................................................ 63
7.1.1.3 Entfetten .................................................................. 63
7.1.2 Oberfliichenvorbehand1ung............................... .................... 66
7.1.2.1 Mechanische Oberfliichenvorbehand1ung ................. 67
7.1.2.2 Physikalische und chemische Oberfliichen-
vorbehand1ung ......................................................... 69
7.1.3 Oberfliichennachbehand1ung ................................................. 71
7.2 K1ebstoffverarbeitung...................................................................... 73
Inhaltsverzeichnis IX
7.2.1 Mischen der Klebstoffe ......................................................... 73
7.2.2 Aufiragen der Klebstoffe....................................................... 78
7.2.3 Fixieren der Fiigeteile ........................................................... 80
7.2.4 Ausharten der Klebstoffe....................................................... 82
8 Auswahl eines geeigneten Klebstoffs .................................................... 85
9 Das Kleben wichtiger Werkstoffe ........................................................ 93
9.1 Metalle ............................................................................................ 93
9.2 Kunststoffe...................................................................................... 93
9.3 Glas ................................................................................................. 97
9.4 Gummi............................................................................................ 99
9.5 Holz................................................................................................. 99
9.6 Porose Werkstoffe ........................................................................... 100
9.7 Reparaturkleben............................................................................... 100
10 Fehlermoglichkeiten beim Kleben und Abhilfema6nahmen .............. 103
11 Sicherheitsma6nahmen bei der Verarbeitung von Klebstoffen .......... 106
1l.1 Voraussetzungen bei der Klebstoffverarbeitung am Arbeitsplatz...... 106
1l.2 Verhaltensregeln bei der Verarbeitung von Klebstoffen ................... 108
12 Priifung von Klebungen ....................................................................... 110
13 Gestaltung von Klebungen .............................. ..................................... 117
14 Fragenkatalog zur Priifung des erarbeiteten Wissens ........................ 124
15 Literatur ............................................................................................... 134
16 Ausgewilhlte Begriffe der Klebtechnik ................................................ 136
17 Sachwortverzeichnis ............................................................................. 141
1 Einfiihrung
Das Kleben ist eines der Fiigeverfahren, die zur Herstellung von Verbindungen
unterschiedlicher Werkstoffe, die wiederum in den verschiedenartigsten Formen
und Abmessungen vorliegen k6nnen, dienen. Neben dem Kleben sind das
SchweiBen und L6ten, weiterhin das Schrauben, Nieten, Falzen, Pressen, Klem
men oder auch Verzahnen zu erwahnen. Das SchweiBen, L6ten und Kleben haben
dabei gemeinsam, daB diese Verbindungsarten mittels eines gesondert zugegebe
nen Werkstoffs,
dem SchweiBzusatzwerkstoffbeim SchweiBen,
dem Lot beim L6ten,
dem Klebstoff beim Kleben,
hergestellt werden. Daher bezeichnet man sie auch als ,,stoffschlUssige" Verbin
dungen.
Daneben gibt es
formschliissige Verbindungen, z.B. Falzen, Verzahnen sowie
kraftschliissige Verbindungen, z.B. Pressen, Klemrnen, Schrauben und Nieten .
•
Schweil>en Falzen
Press en
Leten
Ver:zahnen
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Kleben
(Leimen. Kitten, Dichlen) Klemmen
Bild 1.1 Einteilung der Fiigeverfahren