Ein kompletter Leitfaden zu Klebstoffen

Klebung vs. mechanische Befestigung

Eine Klebung, also eine Verbindung mithilfe eines Klebstoffs, hat Vorteile gegenüber alternativen Verbindungstechniken wie Nähen, thermischen Verbindungsverfahren und mechanischer Befestigung.

Die Verbindung zweier Oberflächen mithilfe eines Klebstoffs hat mehrere Vorteile:

• Gleichmäßige Verteilung der Belastung auf die Klebeflächen
• Flexibilität im Hinblick auf die Verbindung ganz unterschiedlicher Oberflächen
• Kosteneffektives, leicht mechanisierbares Verfahren
• Verbesserungen bei ästhetischer Wirkung und Design
• Mehr Freiheit beim Design

Dem stehen aber auch mehrere Nachteile von Klebstoffen gegenüber:

• Größere Probleme beim Trennen von Oberflächen im Rahmen von Testverfahren
• Reduzierte Stabilität bei extremen Temperaturen (Hitze oder Kälte)
• Relativ geringe Klebkraft bei der Verklebung größerer Gegenstände mit kleiner Oberfläche

Verwendungszwecke von Klebstoffen

Zwar denkt man bei der Verwendung von Klebstoffen vor allem an Reparaturen im häuslichen Umfeld, aber Klebstoffe werden auch in Konstruktion und Fertigung häufig eingesetzt, um Teile oder Komponenten miteinander zu verbinden.

Darüber hinaus lassen sich Klebstoffe noch für ganz andere Zwecke nutzen. In der Technik dienen sie oft als Dichtungsmittel, um Vertiefungen zu füllen oder eine Schutzschicht auf poröse Oberflächen aufzubringen Beim Aushärten verstärkt ein solches Mittel empfindliche Bauteile, schützt sie vor Kontakt mit Luft und Flüssigkeiten und verhindert dadurch Rostschäden, Verunreinigungen und Korrosion. Viele Dichtungsmittel enthalten Silikon.

Wie funktionieren Klebstoffe?

Die Wissenschaft konnte die Funktionsweise von Klebstoffen bis heute noch nicht vollständig klären. Eine wirksame Klebung beruht auf dem Zusammenwirken von zwei Naturkräften – Kohäsion (Tendenz einer Substanz, zusammenzuhalten) und Adhäsion (Tendenz einer Substanz, an einer anderen Substanz zu haften). Mit anderen Worten, es genügt nicht, dass ein Klebstoff an einer Oberfläche haftet. Er muss auch in sich stabil halten. Andernfalls würde die Verbindung unter Druck oder unter der Einwirkung eines Gewichts nachgeben (aufbrechen oder sich durch Scherkräfte lösen).

Der genaue Wirkmechanismus der Adhäsion ist komplex und von Substanz zu Substanz unterschiedlich. Im Prinzip jedoch sind zwei chemische Kräfte daran beteiligt – Adsorption und Chemisorption. Adsorption ist die elektrostatische Anziehung zwischen den Molekülen des Klebstoffs und der Oberfläche, auf die er aufgetragen wird. Chemisorption dagegen ist eine starke molekulare Bindung zwischen dem Klebstoff und der Oberfläche, auf die er aufgetragen wird.

Warum sind Klebstoffe klebrig?

Die Antwort auf diese häufig gestellte Frage erfordert komplexe chemische Erläuterungen. Chemisch gesehen, enthalten die meisten Klebstoffe Polymere. Dabei handelt es sich um lange Molekülketten, die sich leicht miteinander (Kohäsion) und mit anderen Substanzen (Adhäsion) verbinden. Bei der Herstellung wird den meisten Klebstoffen Wasser zugesetzt, damit sie nicht sofort aushärten. Wenn die Tube später geöffnet wird und der Klebstoff der Luft ausgesetzt ist, beginnt das Wasser zu verdunsten. Zurück bleiben Polymere, die an Oberflächen aller Art haften.

Kategorien moderner Klebstoffe

Moderne Klebstoffe lassen sich im Wesentlichen drei Kategorien zuordnen:

Klebstoffe auf Lösungsmittelbasis

Lösungsmittel können – wie der Name schon sagt – andere Substanzen lösen, sodass eine Flüssigkeitslösung entsteht. Klebstoffe auf Lösungsmittelbasis enthalten Polymere in gelöster Form. Wird der Klebstoff aufgetragen, verdunstet das Lösungsmittel, härtet aus und schafft eine Klebeverbindung.

Klebstoffe auf Wasserbasis

Klebstoffe auf Wasserbasis, auch „Dispersionsklebstoffe“ genannt, werden als Lösung oder als Trockenpulver zum Anrühren mit Wasser angeboten. Wenn das Wasser verdunstet oder von der Oberfläche absorbiert wird, auf die der Klebstoff aufgetragen wurde, gerinnen die zurückbleibenden wasserlöslichen Polymere, die zuvor in der Flüssigkeit verteilt waren, und bilden eine Klebeverbindung.

Gängige Klebstoffe auf Wasserbasis sind:

• Bastelkleber
• Latexkleber
• Stärkeleim

Klebstoffe auf Polymerbasis

Polymerklebstoffe sind auch als Emulsionskleber bekannt. In der Regel sind sie von milchig-weißer Farbe und bestehen aus Polymeren, die starke Verbindungen eingehen können, beispielsweise Polyvinylacetat (PVA). Klebstoffe auf Polymerbasis sind wärmeempfindlich. Sie schmelzen bei bestimmten Temperaturen und härten beim Abkühlen wieder aus. Polymerklebstoffe eignen sich ideal als Holzleim.

Klebstofftypen

Im Handel sind verschiedene Klebstofftypen erhältlich, von vertrauten Marken für den Hausgebrauch bis hin zu hochspezialisierten Produkten für die Fertigung. Im Folgenden werden verschiedene gängige Klebstofftypen vorgestellt:

Neben den oben erwähnten gibt es noch weitere Klebstofftypen, darunter:

Anaerober Klebstoff

Das Besondere bei anaerobem Klebstoff besteht darin, dass er ausschließlich unter Sauerstoffabschluss und bei Vorhandensein von Metallionen aushärtet. Er wirkt zwar rasch, aber bis zur vollständigen Aushärtung dauert es in der Regel etwa 24 Stunden. Angesichts seiner spezifischen Eigenschaften wird anaerober Klebstoff normalerweise zur Verklebung von Metallen verwendet.

Typische Einsatzgebiete:

• Schrauben und Muttern
• Dichtungen
• Abdichtung von Schraubenköpfen

Phenolklebstoff

Phenolklebstoff enthält Formaldehyd. Es handelt sich um einen Flüssigklebstoff, der hohen Temperaturen und Belastungen standhält, ohne sich zu verformen oder zu brechen.

Polyimidklebstoff

Polyimidklebstoff ist in flüssiger und fester Form erhältlich, beispielsweise als Klebestift. Diese Klebstoffe gibt es in unterschiedlicher Viskosität. Sie haften gut an Leder, Holz, Keramik, Metallen und Kunststoffen.

Häufig gestellte Fragen

Bei welcher Temperatur schmilzt Sekundenkleber?

Der Schmelzpunkt von ausgehärtetem Sekundenkleber liegt bei 187 °C.

Wie hoch ist die Klebkraft von Zweikomponentenkleber (Epoxidkleber)?

Zweikomponentenkleber (Epoxidkleber) hat eine sehr hohe Klebkraft. Es gibt Sorten mit einer Biegebruchfestigkeit bis zu 17.500 psi (Pfund pro Quadratzoll). Als Biegebruchfestigkeit bezeichnet man die Widerstandskraft eines Materials gegenüber Biege- und Zugkräften.

Woraus bestehen Heißkleberstifte?

Heißkleberstifte bestehen aus verschiedenen Polymeren von unterschiedlicher Klebkraft und Qualität, darunter:

• Polyester
• Ethylenmethylacrylat (EMA)
• Polyethylen
• Ethylenvinylacetat (EVA)

Ist Heißkleber wasserfest?

Nein. Heißkleber bildet eine wirksame Klebeverbindung bei porösen Materialien, indem er in die Poren eindringt und aushärtet. Poröse Materialien sind jedoch naturgemäß nicht wasserfest und eine Klebung mit Heißkleber löst sich, wenn das Material Wasser zieht und aufquillt. Zudem senkt Wasser in der Regel die Temperatur eines Materials, was dazu führt, dass der Klebstoff schrumpft und an Klebkraft verliert. Exposition gegenüber niedrigen Temperaturen ist ein wirkungsvolles Verfahren zum Lösen von Heißkleber.

Bei welcher Temperatur schmilzt Heißkleber?

Heißkleber schmilzt in der Regel bei 79,4 °C, wird aber normalerweise bei erheblich höheren Temperaturen von 149 bis 288 °C verarbeitet.

Wie verklebt man Kunststoff mithilfe einer Heißklebepistole?

Beim Verkleben von Kunststoff mit einer Heißklebepistole gehen Sie nach folgenden Schritten vor:

1. Wählen Sie eine Heißklebepistole für Klebstoffstifte von 11 bis 12 mm mit einer Betriebstemperatur bis 194 °C.
2. Wählen Sie einen Spezialklebstoff für Kunststoffe, beispielsweise Polyolefin.
3. Prüfen Sie, ob die Düse der Heißklebepistole frei von Klebstoffrückständen ist.
4. Setzen Sie einen neuen Klebestift in die Öffnung an der Rückseite der Heißklebepistole ein.
5. Schließen Sie die Heißklebepistole an eine Steckdose an und warten Sie, bis der Klebstoff heiß genug ist.
6. Tragen Sie den Klebstoff sparsam auf. Drücken Sie dazu nur leicht auf den Auslöser und bringen Sie die zu verklebenden Gegenstände in die gewünschte Position.
7. Warten Sie, bis der Klebstoff vollständig getrocknet ist.