Oberflächenvorbehandlung zur Verbesserung der Haftungseigenschaften

Mit weiteren verschiedenen Oberflächenvorbehandlungen, kann eine deutlich verbesserte Haftung des Klebstoffes auf dem Material erzielt werden. Bei den „normalen“ Metallen genügt in der Regel das bereits beschriebene Reinigen. Weitere Möglichkeiten werden nachfolgend beschrieben, um optimale Klebeergebnisse zu erzielen.

Mechanischen Oberflächenvorbehandlungen:
Zu den mechanischen Oberflächenvorbehandlungen zählen das Schleifen, Bürsten und Strahlen. Sie dienen zum Aufrauen der Oberfläche und sind nach dem Entfetten durchzuführen, um keine Fettreste tief in den Werkstoff des Fügeteiles einzuarbeiten. Diese Oberflächenvorbehandlungen vergrößern die Oberfläche und der Klebstoff kann sich zusätzlich formschlüssig in der Oberfläche verankern. Das Strahlen ist nicht für dünne Fügeteile geeignet, da es die Oberfläche verdichtet. Es entstehen Spannungen im Werkstück, die es verformen. In der zum Strahlen verwendeten Druckluft sind eventuell noch Ölreste vorhanden. Deshalb ist anschließend nochmals eine Entfettung vorzunehmen.

Chemische Oberflächenvorbehandlung:
Das Beizen gehört zu den chemischen Oberflächenvorbehandlungsverfahren. Dabei werden mit verdünnten Säuren die nicht rein metallischen Schichten von der Oberfläche der Fügeteile entfernt. Dieses Verfahren unterliegt strengen Sicherheitsvorschriften, so dass es sehr aufwändig ist und nur bei hohen Anforderungen an die Klebung, wie z.B. im Flugzeugbau, durchgeführt wird.

Physikalische Oberflächenbehandlungsverfahren:
Zu diesen Verfahren gehören das Corona-Verfahren, Plasmaverfahren und das Beflammen. Diese Verfahren werden meist für Kunststoffe verwendet, es können jedoch auch metallische Werkstoffe behandelt werden. Kunststoffe haben die Eigenschaft, sich schwer benetzen zu lassen, was aber die Voraussetzung für eine gute Klebung ist. Bei den physikalischen Verfahren werden nun Sauerstoffatome in die Oberfläche „eingebaut“, die die Benetzungseigenschaft und die Hafteigenschaften verbessern.

Beim Corona-Verfahren wird mittels einer Elektrode ein Funkenregen auf die zu behandelnde Oberfläche gebracht. Dabei entsteht Ozon, der in dem elektrischen Feld in die Oberfläche eingelagert wird. Als Elektroden werden Alu-Strangpressprofile für Folien, Ketten für Formkörper und feine Nadelspitzen für kleinflächige Bereiche verwendet.

Beim Plasmaverfahren werden Sauerstoffatome in die Oberfläche eingebaut und dadurch die Oberflächenspannung erhöht. Dies hat eine bessere Benetzbarkeit des Klebestoffs zur Folge. Man unterscheidet zwei Verfahren:
• Niederdruck-Plasmaverfahren: hier wird das Plasma in einer Kammer im fast Vakuum auf das Werkstück aufgebracht. Dadurch ist dieses Verfahren nur für relativ kleine Werkstücke (Größe der Kammer) einsetzbar.
• Plasmaverfahren bei Atmosphärendruck: hier wird aus einer Plasmadüse mit Hilfe von Luft Plasma auf die Oberfläche des zu behandelnden Werkstoffes aufgebracht. Die Größe der Werkstücke ist beliebig. Große Oberflächen werden entweder durch Verfahren einer Düse oder durch eine Reihenschaltung von Düsen behandelt (Folien, Platten). Es werden Oberflächenspannungen von
60 N/m erreicht.

Beim Beflammen wird mit einer Gasflamme, die einen Sauerstoffüberschuss besitzt, die Oberfläche kurzzeitig erhitzt, ohne den Kunststoff anzuschmelzen.
(UHU-Vertrieb GmbH)

Welche Vorteile haben Epoxidharzklebstoffe für den Anwender?

Epoxidharze sind beständig gegen Feuchtigkeit, Öl, verdünnte Säuren, Laugen und viele Lösungsmittel. Feuchtigkeit, verdünnte Säuren, verdünnte Laugen und Mineralöl beeinträchtigen die Bindefestigkeiten auch bei längerer Einwirkung kaum. Sie sind alterungs﷓ und witterungsbeständig. Kälte, selbst sehr niedrige Temperaturen, beeinflussen den Klebstoff nicht. Bei Temperaturen unterhalb – 60°C erniedrigen sich die Zugscherfestigkeitswerte auf etwa 75 – 80% der bei Raumtemperatur gemessenen Werte; werden die Proben wieder auf Raumtemperatur erwärmt, so werden auch die ursprünglichen Klebefestigkeiten wieder erreicht.

Was sind Epoxidharzklebstoffe?

Epoxidharzklebstoff sind lösemittelfreie 2-Komponenten Reaktionsklebstoffe die sich durch hohe Sicherheit in der Verarbeitung und außerordentliche Zuverlässigkeit im Ergebnis auszeichnen.
Epoxidharze sind Polymere die je nach Reaktionsführung unter Zugabe geeigneter Härter einen duroplastischen Kunststoff von hoher Festigkeit und chemischer Beständigkeit ergeben. Werden Epoxidharz und Härter gemischt, erfolgt je nach Zusammensetzung und Temperatur die Aushärtung. Die Aushärtung der Produkte ist abhängig von Temperatur und Zeit. Wärme kann die Aushärtung beschleunigen. Der Wärmeeinsatz wird durch Temperaturbeständigkeit von Materialien und Klebstoff, sowie den Ausdehnungkoeffizienten der zu fügenden Materialien bestimmt. Abhängig vom Material können für den gleichen Klebstoff unterschiedliche Temperaturen-/ Zeitkombinationen gewählt werden. Im allgemeinen gilt: Je höher die Temperatur, desto dünnflüssiger wird der Klebstoff und desto besser wird die Vernetzung und damit die Festigkeit des Klebstoffs. Epoxidharzklebstoffe werden immer dann eingesetzt, wenn die Fügestelle extremen Belastungen standhalten muss. Bei ausreichendem Klebstoffauftrag überbrücken UHU plus Klebstoffe kleinere Unebenheiten in den Fügeflächen. Sie können – bei einer optimalen Fuge von 0,1mm – auch fugenfüllend eingesetzt werden.

Superklebstoff nach Naturvorbild

Einem Team von US-Wissenschaftlern um Zhong Lin Wang vom Georgia Institute of Technology in Atlanta ist es gelungen, mit einer neuen Klebesubstanz aus mikroskopisch kleinen Kohlenstofffasern eine Haftkraft von 100 Newton pro Quadratzentimeter zu erreichen.
Vorbild war die Unterseite von Geckofüßen, die auf senkrechten Wänden oder Decken problemlos haften. Sie ist übersät von winzigen, an den Enden gespaltenen Härchen, die eine starke Haftung an die Oberfläche erreichen. Der Durchmesser der Fasern beträgt nur wenige Nanometer (Nanometer = Millionstel Millimeter). Diese sind an den Röhrenspitzen gewellt und vielfach verschlungen. Dieser Aufbau wurde von den Forschern imitiert. Der Klebstoff sei dennoch einfach wieder von der Oberfläche abzulösen, teilen die Forscher im Fachmagazin „Science“ mit. Dies ist ja auch beim Vorbild eine wichtige Eigenschaft. Anders als die sehr große Klebewirkung senkrecht zur Röhrenausrichtung weist der Klebstoff aber gegenüber Zugkräften parallel zur Röhrenausrichtung sehr geringe Kräfte auf. An Wänden angeklebte Gegenstände lassen sich daher relativ leicht wieder entfernen. Man darf gespannt sein über die Anwendungsmöglichkeiten.

Neue oder geänderte Normen (Stand: Juli 2008)

EN 923+Al:2OO8-O3
Klebstoffe : Benennungen und Definitionen
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EN 1903:2008-02
Klebstoffe : Prüfverfahren für Klebstoffe für Boden- und Wandbeläge aus Kunststoff oder Gummi
Bestimmung der Maßänderungen nach beschleunigter Alterung
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E prEN 12808-1:2008-02
Mörtel und Klebstoffe für Fliesen und Platten: Teil 1: Bestimmung der Chemikalienbeständigkeit von Reaktionsharzmörteln
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EN 15425:2008-02
Einkomponenten-Klebstoffe auf
Polyurethanbasis für tragende Holzbauteile – Klassifizierung und Leistungsanforderungen

Neue oder geänderte Normen (Mai 2008)

DIN EN 14814:2008-03
Klebstoffe für Druckrohrleitungssysteme aus thermoplastischen Kunststoffen für Fluide -Festlegungen
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DIN EN 15416-2:2008-03
Klebstoffe für tragende Holzbauteile ausgenommen Phenolharzklebstoffe und Aminoplaste – Prüfverfahren – Teil 2: Statische Belastungsprüfung an Prüfkörpern mit mehreren Klebstofffugen bei Druck-Scherbeanspruchung
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DIN EN 15416-3:2008-03
Klebstoffe für tragende Holzbauteile ausgenommen Phenolharzklebstoffe und Amionplaste – Prüfverfahren -Teil3: Prüfung der Kriechverformung unter zyklischen Klimabedingungen an Prüfkörpern bei Biege-Scherbeanspruchung

Neue oder geänderte Normen

E prEN 1903:2007-10
Klebstoffe - Prüfverfahren für Klebstoffe für Boden- und Wandbeläge aus Kunststoff oder Gummi – Bestimmung der Maßänderungen nach beschleunigter Alterung
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EN 13999-1/AC:2OO7-1O
Klebstoffe - Kurzzeitverfahren zum Messen der Emissionseigenschaften von lösemittelarmen oder lösemittelfreien Klebstoffen nach der Applikation – Teil 1: Allgemeines Verfahren
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E prEN 15425:2007-10
Klebstoffe - Einkomponentenklebstoffe auf Polyurethanbasis für tragende Holzbauteile – Klassifizierung und Leistungsanforderungen