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Kleben - Grundlagen und praktische Hinweise

 

Kleben - Adhäsion

DIN-EN 923: Klebstoff ein "nicht metallischer Stoff, der Werkstoffe durch Oberflächenhaftung (Adhäsion) so verbinden kann, daß die Verbindung eine ausreichende innere Festigkeit (Kohäsion) besitzt."

Kleben beruht also auf   "Adhäsion", die das Haften der geklebten Teile mit dem Klebstoff bewirkt. Eine Mechanische Verzahnung liefert kaum einen Anteil an der Haftung.

Adhäsion entsteht durch ist die Wechselwirkungen zwischen den Molekülen an der Oberfläche:

Molekularkräfte: Sekundäre Bindungen oder Valenzen werden wirksam. Die daraus entstehende anziehende Kräfte zwischen Molekülen sind:

  • van der-Waalsche Kräfte
  • elektrische Dipolkräfte (Debeye-Kräfte) über 4 bis 6 µm
  • Wasserstoffbrücken über 2 bis 3 µm

Diese Kräfte nehmen mit dem Abstand a in der Größenordnung 1/a3 bis 1/a5 ab.

Oberflächenrauhigkeit verhindert normalerweise die Wirkung der molekularen Anziehungskräfte, da ein natürlicher Abstand gehalten wird.

Erst das Einbringen von Klebstoff, der in die Rauhtiefen  eindringt, ermöglicht das Wirksamwerden der molekularen Anziehungskräfte.

Eine intensive Benetzung der Oberfläche durch den Klebstoff ist deshalb Voraussetzung für eine gute Klebung.

Adhäsion

Kohäsion

Folgerungen für das Kleben

Wir müssen unbedingt eine Haftgrundvorbereitung vornehmen:

Entfernen von allen Fremdstoffen, die eine Ausbildung der Adhäsion verhindern.

  • Schmutz, Lack
  • Zunder, Rost, Oxydschichten
  • Wasser
  • Eloxalschichten
  • und vor allem Fett.

Dazu ist die Oberfläche sorgfältig zu reinigen:

  • mechanisch durch Schmirgeln, Feilen
  • Bürsten, Schleifen, (Radiergummi, Glasradierer)

Die wirksame Oberfläche wird dabei vergrößert (jedoch darf die Rauhtiefe nicht zu groß sein). Wichtig: Auch Schleifpapier und Feile müssen fettfrei sein !

Oberfläche durch Lösungsmittel entfetten:

  • Brennspiritus (in Tropfflasche)
  • Azeton Beachte: technisches Azeton ist meist nicht fettfrei !

Lösungsmittel müssen selbst tatsächlich auch fettfrei sein. Benzin und Azeton in der Apotheke kaufen !

Weitere Grundsätze:

  • Verwendete Lappen oder Watte sollten absolut fettfrei sein
  • Küchenrolle oder Toilettenpapier an Stelle von Lappen nutzen
  • Bei der Handhabung das Lösungsmittel nicht verschmutzen
  • Lösungsmittel auf Lappen oder Wattebausch schütten.
  • Oberfläche nicht mit Fingern berühren, Nicht auf Oberfläche blasen!
  • Vorsicht mit Spülmitteln: Sie sind meist rückfettend und verschmutzen die zu reinigende Oberfläche!
  • Vorsicht mit Wattestäbchen: Kunststoff ist oft nicht lösungsmittelfest!

Nach der Haftgrundvorbereitung sofort Kleben, da sonst durch Anlagerung von Sauerstoff, Wasserdampf oder Staub die Klebewirkung sehr schnell wieder verschlechtert wird.

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Arten von Klebstoffen

Man unterscheidet zwei große Gruppen von Klebstoffen:

Chemisch reagierend (Reaktionsklebstoffe): Diese Klebstoffe werden fest, weil eine chemische Reaktion stattfindet. Ganz offensichtlich ist dies bei Zweikomponenten-Klebstoffen: Erst durch Mischen von zwei Substanzen wird der eigentliche Klebstoff hergestellt, indem eine Polymerisation eingeleitet wird.
Bei chemisch reagierenden Einkomponentenklebstoffen kommt die zweite Substanz, die das Abbinden einleitet, oft aus der Umgebung. Es kann Luftsauerstoff, Luftfeuchtigkeit (z.B. bei Sekundenkleber) oder Licht sein. Es gibt sogar Klebstoffe, denen eine Komponente entzogen werden muss (z.B. der Sauerstoff), damit der Abbindevorgang einsetzt. Solche anaeroben Klebstoffe werden zum Beispiel zum Sichern von Schrauben benutzt. Sie werden in speziellen Flaschen aus Sauerstoff-durchlässigem Kunststoff gelagert.

Beispiele:

Einkomponenten Klebstoffe (Cyanoacrylat-Basis):

Sekundenkleber, (Zack, Uhu Blitz etc.).
Sie sind in verschiedener Viskosität erhältlich: Dünn-, dickflüssig oder universal.
Dünnflüssig z.B. für Balsaholz; Dickflüssig reagiert etwas langsamer. Luftfeuchte wirkt katalytisch
Im Winter bei sehr trockener Luft oder bei niedrigen Temperaturen erfolgt Härtung nur sehr langsam. Hier Beschleuniger verwenden.

Zweikomponenten Klebstoffe (Epoxy- oder Phenolharze): (Kalt- oder warm härtend)

5 min Epoxy, Epoxiharz, Stabilit expreß u.a.
Topfzeit: Zeit zwischen Anrühren und dem Beginn des Aushärtens, d.h. dem Beginn des Gelierens: Hierdurch wird die Viskosität herabgesetzt. Der Klebstoff kann nicht mehr ausreichend in die Oberflächenrauhigkeiten eindringen, Klebefläche wird entscheidend verringert!

Physikalisch abbindend: Hier sind die Klebstoffmoleküle als lange Molekülketten schon im Klebstoff enthalten. Dabei kann es sich um eine echte Lösung handeln oder auch um eine Dispersion. Beim Abbinden entweicht die Flüssigkeit, die Polymoleküle verknäulen sich und bilden eine zähe Masse, die immer härter wird. Der Klebstoff trocknet einfach. (Nasskleben, Kontaktkleben).
Auch Schmelzkleben Haftkleben und sind physikalische Verfahren.

Beispiele:

Patex, Rudol, Uhu hart, Ponal u.a. (bei Pattex Kleber ca. 15 Minuten ablüften lassen ! Danach ist Klebung noch innerhalb von 2 Stunden möglich)

Weitere Tipps
  • Eventuell beschränkte Lagerfähigkeit der Kleber beachten !
  • Gebrauchsanweisung des Herstellers lesen !
  • Nicht jeder Klebstoff haftet auf jeder Oberfläche gleich gut.
  • Möglichst dünne Klebeschichten !
 

Schutzmaßnahmen

  • Einatmen der Lösungsmitteldämpfe vermeiden
  • Hände schützen durch Gummihandschuhe oder Einmalhandschuhe
  • Hände nach Berührung mit Klebstoffen sofort waschen mit kaltem Wasser (Poren der Haut bleiben geschlossen !)
Formgebung der Klebenaht

Bei hohen Ansprüchen an die Klebung diese nur auf Scherung und Zug beanspruchen.
Belastbarkeit gegen Biege- und Schälbeanspruchung ist grundsätzlich geringer.

stumpfer Stoß

schlecht !

Schäftung

besser !

 

 

Laschung

gut !

Abschälen

sehr schlecht !

Spalt Beanspruchung

ganz schlecht !

Klebertabelle (UHU)


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