Grundlagen Klebverbindungen

Kleben ist Fügen unter Verwendung eines Klebstoffes, d.h. eines nichtmetallischen Werkstoffes, der Fügeteile durch Flächenhaftung und innere Festigkeit ( Adhäsion und Kohäsion ) verbinden kann. Um eine optimale Flächenhaftung zu erreichen, muss der Klebstoff die Klebeflächen wie eine Flüssigkeit benetzen. Zu diesem Zweck enthält er entweder Lösungs- oder Dispersionsmittel, oder er wird als Schmelze bzw. als Gemisch reaktionsfähiger Stoffe (Reaktionsklebstoffe) auf die zu beklebende Fläche aufgetragen (DIN 8593).

Vorteile

Konstruktion stärker ausführbar
Verbindlichkeit ohne Wärmezufuhr
glatte Oberfläche, saubere Kontur
Klebnähte gas- und flüssigkeitsdicht
höhere Korrosionsbeständigkeit
Isolation gegen elektrischen Strom
Dämmung gegen Wärme und Körperschall
Vibrationsdämpfung
durch Wärme trennbar
geringer Raumbedarf
geringes Gewicht
gleichmäßige Spannungsverteilung
keine Veränderung der Werkstoffeigenschaften der Verbindungspartner

Nachteile

relativ geringe Warmfestigkeit
mechanische und chemische Klebflächenvorbehandlung notwendig
Anpassung an Einzelfall oft schwierig (sehr viele Klebsorten notwendig)
geringe Festigkeit
teuer (abh. vom Einzelfall)

Adhäsion und Kohäsion

Bild: Adhäsion und Kohäsion am Beispiel eines Flüssigkeitstropfens auf der schiefen Ebene

Als Adhäsion bezeichnet man die Anziehungskräfte an der Grenzfläche zweier Stoffe, die Kohäsion kennzeichnet die Kräfte zwischen den Molekülen eines Stoffes. Die Moleküle im Grenzflächenbereich streben zum Zusammenschluss mit gleichen als auch mit ungleichen Molekülen - siehe nachfolgende Bilder.

Bild: Wirken der zwischenmolekularen Kräfte (spezifische Adhäsion)

Würden die zu verbindenden Teile im Klebebereich eine Oberflächenrautiefe von Rmax ≤ 0,003 µm aufweisen,so wäre nach einem einfachen Aufeinanderlegen der Teile ein Trennen auf Zug nur unter erheblichem Kraftaufwand möglich. Ursache hierfür sind zwischenmolekulare Kräfte, deren Reichweite max. 0,003 µm beträgt.

Bild: Kräfte in einer Klebverbindung mit bearbeiteten Oberflächen der Bauteil

Aufgabe des Klebstoffes ist es, in die Oberflächenrauheiten der Werkstoffe einzudringen und die zwischenmolekularen Kräfte wirksam werden zu lassen. Die Klebverbindung ist abhängig von der Adhäsion zwischen Klebstoff und Werkstoff 1, von der Kohäsion des Werkstoffes selbst und der Adhäsion zwischen Klebstoff und Werkstoff 2. Verunreinigte Werkstoffoberflächen verringern insgesamt die Adhäsionskraft, so dass zur Vermeidung von Schmutzeinschlüssen eine sorgfältige Vorbehandlung der Oberfläche vor Aufbringen des Klebstoffes erfolgen muss (siehe auch die nachfolgenden Abschnitte).