Technisches Wissen: Klebetechnik

Wissenswertes zu Klebstoffen

Was bedeutet Kleben?
Unter dem Oberbegriff „Kleben“ versteht man „das kraftschlüssige Verbinden zweier Fügeteile mit Hilfe eines Klebstoffes“. Gemäß DIN 16920 wird ein Klebstoff wie folgt definiert: „Nichtmetallischer Werkstoff, der Fügeteile durch Flächenhaftung und innere Festigkeit verbinden kann.“

Die Wirkung von Klebstoffen beruht auf der Oberflächenhaftung (Adhäsion) und den Anziehungskräften der Klebstoffmoleküle untereinander (Kohäsion).
Der Klebstoff schlägt „Brücken“ zwischen den Oberflächen der zu verbindenden Stoffe.

Für ein optimales Verklebungsergebnis müssen folgende Voraussetzungen gegeben sein:

• Abstimmung auf die zu verklebenden Werkstoffe
• Abstimmung auf die Anforderungen
• korrekte Verarbeitung des Klebstoffes

Vorteile des Klebens

Vorteile gegenüber herkömmlichen Verbindungen
Unveränderte Oberfläche und Gefügestruktur
Gewichtsersparnis
Dichtende Verbindungen
Verbinden unterschiedlicher Werkstoffe mit Verringerung von Korrosion

Vorteile des „Klebens“ gegenüber herkömmlichen Verbindungsverfahren

Gleichmäßigere Spannungsverteilung über die gesamte Klebefläche. Dies wirkt sich sowohl auf die statische, wie auch auf die dynamische Festigkeit besonders günstig aus. Bei einem Festigkeitsvergleich von geklebten gegenüber genieteten und autogen geschweißten Blechstreifen im Zugscherversuch tritt z. B. der Bruch bei der Schweißverbindung bei 54 % der Festigkeit des Blechstreifens ein, bei der Nietverbindung bei 70 % und bei der Klebeverbindung bei 100 %. Während die Bruchstelle bei der Autogenschweißung in der Einbrandkerbe der Schweißübergangszone und bei der Nietung in der Lochleibung liegt, reißt das geklebte Teil außerhalb der Überlappung. Das heißt also, dass Schweißen und Nieten lokale Spannungsspitzen ergeben, wohingegen die Kräfte beim Kleben gleichmäßig aufgenommen und verteilt werden.

Eine geklebte Verbindung gewährleistet eine gleichmäßige Kraftverteilung über die ganze verbundene Fläche und eine Integrität des Bauelements:

Unveränderte Oberfläche und Gefügestruktur

Die beim Schweißen auftretenden Temperaturen können zu einer Änderung der Gefügestruktur und damit der mechanischen Eigenschaften der Werkstoffe führen. Außerdem wird hierbei, wie auch beim Nieten und Schrauben, die sichtbare Oberfläche verändert. Beim Kleben dagegen bleibt die Oberfläche unverändert, was zu einem sauberen Bild und zu verbesserten aerodynamischen Eigenschaften führt. Durch die Verbindung auf der gesamten Fläche ist die Schwingungsdämpfung bei einer Klebefuge wesentlich besser als bei genieteten oder geschweißten Verbindungen.

Gewichtsersparnis

Klebstoffe erfreuen sich besonders im Leichtbau besonderer Beliebtheit, da hier Teile von geringer Stärke verbunden werden müssen (dünner als 0,5 mm), was durch Löten und Schweißen äußerst problematisch bis unmöglich ist.

Dichtende Verbindungen

Klebstoffe dienen gleichzeitig als Dichtstoff gegen Druck- oder Flüssigkeitsverlust. Außerdem verhindert die Klebstoffschicht das Eindringen von Kondenswasser und die mögliche Korrosion.

Verbinden unterschiedlicher Werkstoffe mit Verringerung von Korrosion

Die Bildung von Lokal-Elementen und damit verbundene Kontakt-Korrosion beim Verbinden unterschiedlicher Metalle wird durch die isolierende Klebstoffschicht verhindert. Die Klebstoffschicht verhält sich normalerweise magnetisch neutral sowie elektrisch und thermisch isolierend.

Konstruktive Besonderheiten des Klebens

Beanspruchung auf Zug
Beanspruchung auf Scherung
Beanspruchung auf Spaltung
Beanspruchung auf Schälung

Beanspruchung auf Zug

Kräfte wirken senkrecht zur Klebstoffschicht: gleichmäßige Beanspruchung der gesamten Klebefläche.

Beanspruchung auf Scherung

Kräfte wirken in gleicher Ebene wie die Klebstoffschicht, parallel zu dieser; gleichmäßige Beanspruchung der gesamten Klebefläche. Meist spricht man von der Zugscherfestigkeit, da sie im Allgemeinen durch Zug bestimmt wird.

Beanspruchung auf Spaltung

Kräfte wirken so, dass ein Teil der Verbindung stark belastet wird, während der andere Teil unbelastet bleibt; ungleichmäßige Beanspruchung der gesamten Klebefläche.

Beanspruchung auf Schälung

Kräfte wirken nur auf eine dünne Linie am Ende der Verbindung, so dass nur ein Bruchteil der ganzen Klebefläche ausgenützt wird; ungleichmäßige Beanspruchung der gesamten Klebefläche.