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Fügen durch Kleben

01. Was ist Kleben?

Kleben ist nach DIN 8593 Teil 8 die stoffschlüssige Verbindung artgleicher oder verschiedener Werkstoffe mit einem ausgehärteten Zusatzstoff, dem Kleber. Er kann artfremd oder artgleich sein.

02. In welche Gruppen lassen sich Klebstoffe einteilen?

Die wichtigste Einteilung ist die Unterscheidung in physikalisch abbindende und chemisch reagierende Klebstoffe. Weitere Unterscheidungen sind schwierig, da sich die Verarbeitungseigenschaften und Einsatzgebiete überschneiden. Gebräuchlich ist noch die Differenzierung in Kalt- und Warmkleber, Ein- bzw. Zweikomponentenkleber sowie Haft-, Kontakt- und Festkleber.

Klebstoffarten
UnterscheidungsmerkmalKlebstoffartWirkungBeispiele
Prinzip der Verfestigungchemisch reagierendchemische Reaktion, Vernetzung und AushärtungEpoxidharz, Polyurethan, Silicon, Diacrylat, Cyancrylat
physikalisch reagierendVerdunsten des Lösungsmittels und ErstarrenPVC-Lösung, Acrylatdispersion, Ethylen-Vinylacetat, Plastisol, Schmelzklebstoffe, Kontaktklebstoffe
VerarbeitungstemperaturKaltkleberkalthärtendEinkomponenten-Kleber
WarmkleberAushärten durch Wärme und DruckZweikomponenten-Kleber
Anzahl der KomponentenEinkomponenten-Kleberenthalten bereits alle Bestandteile gemischt (fertig vorbereitet)PVC, Polyethylen, Polychloropren, Cyancrylat
Zweikomponenten-KleberAushärten durch Zugabe von HärternEpoxid-Polyaminoamid, Epoxid-Silikon
KlebfestigkeitHaftkleberlösbarIsolierband, Haftfolien
Kontaktkleberleicht bis schwer lösbarKleber für Bodenbeläge und Karosserieauskleidungen
FestkleberunlösbarPolyurethane, Epoxidharze

03. Für welche Einsatzgebiete eignen sich Klebstoffe?

  • Kleben von Metall-Metall-Verbindungen, z. B.:

    • Sichern von Schrauben

    • Befestigung von Lagern und Buchsen

    • Abdichtung von Gehäusen

    • Branchen: Fahrzeug- und Flugzeugbau, Elektroindustrie

  • Kleben von Metall-Nichtmetall-Verbindungen

  • Kleben von Nichtmetall-Nichtmetall-Verbindungen

  • Herstellen von Verbundstoffen, z. B.

    • Metall-Papier-Folien

    • Isolierungen in der Elektroindustrie (Metall-Kunststoff-Verbindungen)

    • Beläge in der Baustoff- und Möbelindustrie

    • Aufbringen von Bremsbelägen.

Hinweise für den Einsatz und die Verarbeitungseigenschaften verschiedener Klebstoffarten enthalten die Tabellenwerke sowie die DIN EN 923. Wegen der sehr differenzierten Eigenschaften spezieller Klebstoffe empfiehlt es sich bei schwierigen Anwendungen die Hersteller zu kontaktieren.

Für die Herstellung von Metall-Metall-Verbindungen werden z. B. eingesetzt:

  • Epoxidharze

    • mit Polyaminen

    • mit Carbonsäureanhydriden (Härtetemperatur: > 100 °C)

  • Polyurethane

  • Acrylverbindungen.

04. Welche Merkmale bestimmen die Auswahl der Klebstoffe?

Beispiele:

  • Oberfläche der zu verbindenden Werkstoffe

  • Art der Werkstoffe (z. B. Metall, Kunststoff, Holz)

  • Größe und Richtung der Belastung an die Werkstoffverbindung

  • Umgebungsbedingungen beim Einsatz der Werkstoffverbindung.

05. Welche Vor- und Nachteile haben Klebstoffverbindungen?

Klebstoffverbindungen
VorteileNachteile
  • vielfach geringe Kosten
  • Verbindung unterschiedlicher Materialarten → Verbundstoffe
  • geringes Gewicht → Leichtbau
  • keine Gefügeveränderung durch thermische Einwirkung
  • keine Korrosion
  • Schwingungsdämpfung und dynamische Festigkeit
  • geeignete Beanspruchungsart: Torsion und Scherung
  • Zeitaufwand beim Aushärten
  • nicht geeignet bei Beanspruchung auf Schälung und Spaltung
  • Möglichst große Fügeflächen sind anzustreben
  • sorgfältige Vorbehandlung der Werkstoffoberfläche erforderlich
  • anfällig bei Wärmeeinwirkung

06. In welchen Arbeitsschritten erfolgt die Herstellung von Klebeverbindungen?

  1. Vorbereiten der Klebestellen:

    • Die Klebestellen müssen sauber, fett-, öl- und staubfrei sein.

    • entfernen schadhafter Werkstückoberflächen (mechanisch, chemisch)

    • Ggf. Vorbehandlung des Untergrunds mit Primern, Aufrauhen, Anfeuchten, Strahlen, Beizen u. Ä. erforderlich.

    • Verfahren zur Vorbehandlung der Klebflächen können den Tabellenwerken entnommen werden.

  2. Mischen und Dosieren des Klebers:

    • Hinweise des Herstellers beachten

    • Verarbeitungsdauer lt. Herstellerhinweis beachten (Topfzeit; vgl. Frage 07.).

  3. Auftragen des Klebstoffs

    • Gleichmäßiges Benetzen des Klebers auf der Werkstoffoberfläche

    • Blasen, Perlen bzw. leere Flächen vermeiden

    • In der Regel ist Raumtemperatur empfohlen.

  4. Zusammenpressen der zu fügenden Teile:

    • Verschieben der Teile vermeiden

    • Bei Lösungsmittelklebern wird jedes Werkzeugteil mit Kleber benetzt; der Fügevorgang erfolgt erst nach vollständigem Ablüften des Klebers.

  5. Wartezeit bis zum Aushärten des Klebers einhalten; die Wartezeit kann bei höherer Raumtemperatur ggf. verkürzt werden.

07. Was bezeichnet man als „Topfzeit“?

Innerhalb der Topfzeit kann die aufbereitete Mischung eines Zweikomponentenklebers verarbeitet werden.

08. Auf welchen Kräften beruht die Wirkung der Klebstoffverbindung?

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  1. Adhäsionskräfte stellen die Verbindung zwischen Kleber und Werkstoff her.

  2. Kohäsionskräfte wirken im Klebstoff und bestimmen die Festigkeit.

09. Wie sind gute Klebeverbindungen konstruktiv zu gestalten?

Dazu ausgewählte Beispiele:

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10. Welche Gefährdungen können beim Kleben auftreten?

Beispiele:

  • Haut- und Augenkontakt

  • Freisetzung von Dämpfen

  • Lagerung (Gefahrstoff)

  • Erwärmung.

11. Welche Sicherheitsmaßnahmen sind beim Einsatz von Klebstoffen zu beachten?

  • Brand- und Explosionsschutz

  • für gute Belüftung (ggf. Absaugung) sorgen

  • erforderliche persönliche Schutzausrüstung, wie z. B. Knieschützer, Schutzbrille, Atemschutz (A2P2-Filter), Handschuhe (Nitrilkautschuk) zur Verfügung stellen

  • Hautkontakt vermeiden

  • Hautschutz-, Hautreinigungs-, Hautpflegemittel zur Verfügung stellen.

12. Welche Vor- und Nachteile können Klebeverbindungen bieten?

Vorteile von Klebeverbindungen, z. B.:

  • keine Veränderung der Werkstücke

  • Fügen – auch bei unterschiedlichem Material

  • gleichmäßige Kraftübertragung

  • ggf. Gewichtsersparnis

  • ohne Veränderung der Oberfläche.

Nachteile von Klebeverbindungen, z. B.:

  • hoher Aufwand

  • kann sich bei Temperatureinwirkung verändern

  • Klebstoffe sind Gefahrstoffe

  • die Kontrolle ist problematisch (keine zerstörungsfreie Kontrolle)

  • alterungsanfällig.