Das Kleben ist eines der Fügeverfahren, die zur Herstellung von Verbindungen unterschiedlicher Werkstoffe, die wiederum in den verschiedenartigsten Formen und Abmessungen vorliegen können, dienen. Neben dem Kleben sind das Schweißen und Löten, weiterhin das Schrauben, Nieten, Falzen, Pressen, Klemmen oder auch Verzahnen zu erwähnen. Das Schweißen, Löten und Kleben haben dabei gemeinsam, daß diese Verbindungsarten mittels eines gesondert zugegebenen Werkstoffs,
dem Schweißzusatzwerkstoff beim Schweißen,
dem Lot beim Löten,
dem Klebstoff beim Kleben,
hergestellt werden. Daher bezeichnet man sie auch als „toffschlüssige“ Verbindungen.
Die Klebstoffe sind hinsichtlich ihres chemischen Aufbaus den „organischen“ Verbindungen zuzuordnen. Im Gegensatz zu der „anorganischen” Chemie, in der die Stoffe aus der unbelebten Natur behandelt werden (z.B. Mineralien, Metalle), befaßt sich die organische Chemie mit den Verbindungen des Kohlenstoffs als zentralem Element der vielfältigen Stoffe, die die belebte Natur ausmachen (z.B. pflanzliche und tierische Produkte wie Holz, Eiweiße, Harze, Fette, Erdöl).
Berücksichtigt man die vielfältigen Möglichkeiten, nach denen Klebstoffe aufgebaut sein können, und die dazugehörigen Varianten für ihre Verarbeitung, so kommt man auf tausende verschiedene „Rezepturen“, die sich im praktischen Einsatz befinden. Dadurch hat es der Anwender auch schwer, den richtigen Klebstoff zu finden und oft hört man daher die Frage: „Welcher Klebstoff eignet sich für das Kleben bestimmter Werkstoffe?“. Erleichtern kann man sich die Beantwortung dieser Frage, wenn man versucht, die Klebstoffe nach bestimmten Eigenschaften zu ordnen. Ein wichtiges Ordnungsmerkmal ist dabei, ob der Klebstoff in Form von Monomeren oder von Polymeren verarbeitet wird (Kap. 2).
In den vorangegangenen Kapiteln sind bereits einige Klebstoffarten erwähnt worden, z.B. die Reaktionsklebstoffe, Lösungsmittelklebstoffe oder auch Schmelzklebstoffe. Im folgenden sollen nun die wichtigsten Klebstoffarten vorgestellt und hinsichtlich charakteristischer Eigenschaften beschrieben werden.
Aus dem aufgetragenen flüssigen Klebstoff bildet sich nach den in Kapitel 4 beschriebenen Möglichkeiten chemischer Reaktionen oder physikalischer Vorgänge die Klebschicht. Im Sinne einer exakten Ausdrucksweise sprechen wir demnach von einem
Klebstoff, solange er noch nicht ausgehärtet ist und von einer
Klebschicht nach der erfolgten Aushärtung des Klebstoffs.
Eine häufig gestellte Frage bezieht sich auf die Art und Weise, wie eine Klebschicht so fest auf einer Oberfläche wie beispielsweise der eines Metalls oder eines Glases halten kann. Die gängige Antwort lautet dann, daß man die Oberfläche ja im allgemeinen aufrauht oder auch von vornherein rauhe Oberflächen vorhanden sind, in denen sich der Klebstoff oder die ausgehärtete Klebschicht „verhaken“ kann.
Nachdem nunmehr die Grundlagen über den Aufbau der Klebstoffe und die Klebstoffarten sowie die in Klebungen wirksamen Bindungsverhältnisse bekannt sind, gilt es, die für die Herstellung von Klebungen wichtigsten Verfahrensschrit-te zu beschreiben. Dabei lassen sich zwei Gruppen unterscheiden (Bild 7.1):
Verfahren, die der Ausbildung der Adhäsionskräfte dienen. Hierzu gehören die Oberflächenbehandlung der Fügeteile und der Klebstoffauftrag;
Verfahren, die die Kohäsionsfestigkeit der Klebschicht bestimmen. In diesem Fall sind die Bedingungen hinsichtlich Zeit, Temperatur und Druck bei der Klebstoffaushärtung zu beachten.
Die im Bereich der Klebtechnik am häufigsten gestellte Frage ist die nach dem geeigneten Klebstoff für das zu lösende Klebproblem, und der Fragesteller ist häufig enttäuscht, weil eine eindeutige Antwort nicht gegeben werden kann. Die Verunsicherung wird gefördert durch das schier unendliche Angebot an Klebstoffen, aber auch durch die häufig auf den Verpackungen angegebenen „Versprechungen“über die unbegrenzten Möglichkeiten der Anwendung der einzelnen Typen. Wenn dann noch unverständliche chemische Fachausdrücke hinzukommen, wundert es nicht, daß so mancher Anwender — vielleicht auch unterstützt durch eigene schlechte Erfahrungen — dem Kleben kein großes Zutrauen entgegenbringt. So soll dann in diesem Abschnitt versucht werden, Hinweise für eine sachgemäße Klebstoffauswahl zu geben, wobei die folgenden Vorbemerkungen erforderlich sind, um die Auswahlkriterien trotz der vielfältigen Einflußgrößen überschaubar zu gestalten:
1.
Die Hinweise beschränken sich auf die wichtigsten Werkstoffe, Metalle, Kunststoffe (Thermoplaste, Duromere, Schäume), Keramik, Glas und deren mögliche Kombinationen. Für Papiere, Pappen, Holz, Kautschukpolymere werden im allgemeinen physikalisch abbindende Systeme (Lösungsmittel-, Dispersions-, Schmelzklebstoffe) eingesetzt. In diesen Fällen ist die Kleb-stoffauswahl hinsichtlich Fertigungsvoraussetzungen und Beanspruchungen weitgehend überschaubar.
2.
Die verschiedenen Möglichkeiten der Oberflächenvorbehandlung sind in die Systematik der Klebstoffauswahl nicht miteinbezogen. Bis auf sehr spezielle Klima- und Feuchtigkeitsbeanspruchungen bei Langzeiteinwirkung, für die sehr aufwendige chemische und elektrochemische Behandlungsverfahren erforderlich sind, kann davon ausgegangen werden, daß eine Verfahrenskombi-nation Entfetten — Strahlen, Schleifen oder Bürsten — Entfetten für die meisten Anwendungen ausreichend ist.
3.
In den Tabellen 4.1 und 4.2 (Kap. 4) sind die für ein ergänzendes Verständnis der folgenden Ausführungen notwendigen Angaben für die wichtigsten Klebstoffe gemacht.
Im Hinblick auf die zweckmäßige Klebstoffauswahl gelten grundsätzlich die in Kapitel 8 dargestellten Zusammenhänge. Von den beschriebenen Klebstoffen sind -je nach dem durch den Fertigungsablauf vorgegebenen Voraussetzungen -die lösungsmittelfreien Reaktionsklebstoffe auf Basis von Epoxidharzen, Polyurethanen und Acrylaten geeignet. Einschränkungen ergeben sich bei lösungs-mittelhaltigen Klebstoffen wegen der zu fordernden Lösungsmittelfreiheit der aufgetragenen Klebschicht vor der Fügeteilfixierung. Bei Verwendung von Schmelzklebstoffen muß eine Vorwärmung der Fügeteile erfolgen. Als zwingende Voraussetzung für dauerhafte Klebungen ist in jedem Fall eine mechanische Oberflächenvorbehandlung einschließlich einer vorherigen und nachträglichen Entfettung durchzufuhren.
Bei der Anwendung des Klebens sind in gleicher Weise wie bei anderen Fertigungsverfahren Maßnahmen zu beachten, die dem Schutz des Menschen, des Betriebes und der Umwelt gelten. Im Gegensatz zum Schweißen und Löten finden beim Kleben fast ausschließlich organische Produkte Verwendung, die in verschiedene Gefahrenklassen zur Sicherstellung des Gesundheits- und Brandschutzes einzuordnen sind. Wegen der Vielfalt vorhandener Rezepturbestandteile und Verarbeitungsverfahren besteht keine Möglichkeit, den einzelnen Klebstoffen jeweils produktbezogene Merkmale in bezug auf einzuhaltende Verarbeitungs-vorschriften zuzuordnen. Daher werden im folgenden allgemein gültige und anzuwendende Vorschriften aufgeführt, deren Beachtung bei der Verarbeitung von Klebstoffen selbstverständlich sein sollte.
Die wichtigsten Prüfungen an Klebungen sind darauf ausgerichtet, deren Festigkeit unter genau definierten Bedingungen zu ermitteln. Damit derartige Prüfungen an verschiedenen Prüfstellen, z.B. beim Klebstoffhersteller und beim Klebstoffanwender, auch Ergebnisse liefern, die miteinander verglichen werden können, sind die Prüfbedingungen exakt festgelegt und verbindlich. Hierzu dienen Prüfnormen, die vom Deutschen Institut fur Normung (DIN) und dem Europäischen Normenwerk (EN) in Zusammenarbeit mit den interessierten Fachgruppen herausgegeben werden. So enthalten die Normen für Prüfungen im Bereich der Klebtechnik z.B. Angaben über den Werkstoff und die Abmessungen der Prüfkörper, die anzuwendende Prüfmethode (Prüfmaschine, Prüfgeschwindigkeit), ggf. auch die Oberflächenvorbehandlung der Prüfkörper und weiter zu berücksichtigende Prüfkriterien.
Wenn Klebungen bei einer Beanspruchung durch Kräfte „halten” sollen, muß nicht nur der richtige Klebstoff ausgewählt werden, sondern es muß auch die Anordnung der Fügeteile in der Klebfuge „klebgerecht” gestaltet sein.
Die im folgenden angegebene Literatur beschränkt sich bewußt auf zusammenfassende Darstellungen in Fachbüchern, da diese — im Gegensatz zu Fachzeitschriften-Veröffentlichungen — von dem interessierten Leser leichter zu beschaffen sind. Die erwähnten Fachbücher geben in sehr umfangreichem Maße die Möglichkeit, sich über Spezialliteratur zu Einzelthemen zu informieren.
In diesem Kapitel werden weitere für die Klebtechnik wichtige Fachbegriffe, die aufgrund ihres im Vergleich zu den Ausfiihrungen des vorliegenden Buches speziellen Charakters nicht ausführlich beschrieben werden konnten, mittels kurzer Definitionen erlautert. Sie sollen dazu dienen, ggf. Veröffentlichungen in der Fachliteratur besser zu verstehen.
