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Tutorial MenueAcrylpolymereLerneinheit 4 von 6

Polyacrylate

Wirkungsweise von Klebstoffen

Klebstoffe verbinden Werkstücke aus Materialien, wie Holz, Textilien, Papier, Glas, Metall oder Kunststoff, aufgrund der Oberflächenhaftung (Adhäsion) und der inneren Festigkeit (Kohäsion) miteinander; die verbundenen Körper werden durch einen makromolekularen Klebstoff-Film zusammengehalten. Dabei soll die Verbindung zwischen den verschiedenen Körpern fester sein als die zu verbindenden Materialien selbst. Bei einer mechanischen Belastung soll der Bruch nicht an der Klebefläche oder im Klebefilm auftreten, sondern in der Masse der verklebten Körper.

Adhäsion ist das Haftvermögen aufgrund von Wechselwirkungen zwischen Molekülen des Klebstoffs und Molekülen des zu verklebenden Werkstücks. Diese Haftung ist besonders gut, wenn polare Gruppen des Klebstoffs mit polaren Gruppen der Oberfläche wechselwirken.

Es gibt verschiedene Theorien zur Erklärung der Adhäsion: Die spezifische Adhäsion beruht auf Haupt- und Nebenvalenzbindungen, während die mechanische Adhäsion den Anteil der Verklammerung von gehärtetem Klebstoff und Fügeteil (durch Eindringen in Poren, Ritzen etc., "Druckknopf"-Effekt) beschreibt. Die Autoadhäsion geht von einer Diffusion der verschiedenen Materialien ineinander aus und spielt vor allem beim Verkleben von Kunststoffen eine Rolle.

Beim Auftragen sollten die Oberflächen der Werkstücke gut und gleichmäßig benetzt werden. Dazu ist eine geringe Viskosität des Klebstoffes vorteilhaft. Dies wird oft durch den Zusatz eines geeigneten Lösemittels erreicht. Außerdem sollte die Oberflächenspannung des Klebers möglichst gering sein, so dass selbst kleine Unregelmäßigkeiten in der Oberfläche des Fügeteils ausgefüllt werden. Dessen Oberfläche sollte möglichst groß und aufgeraut sein, außerdem sauber und frei von Staub, Fett, Feuchtigkeit und Oxidschichten.

Kohäsion ist der innere Zusammenhalt des Klebstoffmaterials. Ein entscheidendes Kriterium ist die Stabilität der Bindungen in den Polymeren. Je höher der Polymerisationsgrad, desto größer ist die Kohäsion. Bei Reaktionsklebstoffen wird eine besonders hohe Festigkeit durch den netzartigen Aufbau des ausgehärteten Kunststoffs erzielt. Da die Kohäsionskräfte oft schwächer sind als die Adhäsionskräfte, sollte man Klebstoff dünn auftragen.

Die Haftwirkung tritt erst ein, wenn der Klebstoff fest wird. Man unterscheidet zwischen physikalisch und chemisch abbindenden Klebern. Zu den erstgenannten gehören die Heißkleber, bei denen die Verflüssigung durch Schmelzen und das Aushärten durch Erstarren bewirkt wird. Diese bestehen größtenteils aus (Co-)Polymeren von Ethen, (Meth)acrylaten, Vinylchlorid, Vinylidenchlorid und Vinylacetat. Bei physikalisch abbindenden Klebstoffen in Lösung verdunstet das Lösemittel während des Abbindens und es bildet sich ein Film aus den bereits in der Lösung vorliegenden Polymerteilchen.

Chemisch abbindende Klebstoffe kommen als Ein- oder Zweikomponentensysteme in den Handel. Die Klebewirkung entsteht durch Polymerisations-, Polyadditions- oder Polykondensationsreaktionen, die in situ ablaufen. Daher werden sie auch Reaktionskleber genannt.

Einkomponentenkleber basieren auf reaktiven Monomeren, z.B. die anionisch polymerisierenden Cyanoacrylate. Der Härtungsprozess, das heißt die Polymerisation, wird hier durch die Luftfeuchtigkeit ausgelöst und läuft sehr schnell ab. Polycyanoacrylat wird daher in großem Umfang als Schnellkleber verwendet. Siehe auch Polycyanoacrylat

Abb.1
Methylcyanoacrylat ("Sekundenkleber")

Bei den Zweikomponentenklebern findet eine Vernetzungsreaktion zwischen zwei verschiedenen Monomeren statt. Ein Beispiel sind die Epoxidharze, die durch die Reaktion von Epoxiden mit Diaminen entstehen, oder Polyurethane, die sich durch Addition di- oder polyfunktioneller Hydroxy-Verbindungen an Di- oder Triisocyanate bilden.

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