Kleben

4 Eigenschaften der Klebschichten (S.263)

4.1 Allgemeine Betrachtungen
Während des Abbindeprozesses entstehen aus den Klebstoffen die Klebschichten, die in ihren Eigenschaftsmerkmalen den Kunststoffen zuzuordnen sind. Wegen der vorhandenen Wechselwirkungen lassen sich die Eigenschaften der Klebschichten nur zum Teil losgelöst von den Eigenschaften der Fügeteile betrachten, sie können für sich allein demnach das Verhalten der Klebungen nur unvollkommen beschreiben.

Erst die Kombination von Klebschicht und Fügeteiloberfläche ergibt die entsprechenden Haftungskräfte und somit einen wesentlichen Teil der Gesamteigenschaften, die für die Festigkeit einer Klebung von entscheidendem Ein.uss sind. Dennoch gibt es Eigenschaftsmerkmale, die die einzelnen Klebstoffe in ihrer zur Klebschicht ausgehärteten Form unterscheiden. Als vorwiegend klebschichtspeziffische Faktoren sind in diesem Zusammenhang der Schubmodul, das Schubspannungs-Gleitungs-Verhalten, der Elastizitätsmodul, das Kriechverhalten, die Kristallinität und die Klebschichthomogenität zu sehen.

Aus diesen Faktoren ergibt sich dann das von Klebstoff zu Klebstoff unterschiedliche mechanische, physikalische und chemische Verhalten. Die besonderen Anforderungen an Klebschichten bestehen darin, die über die Fügeteile einwirkenden Kräfte zu übertragen. Dabei kommt dem Abbau bzw. der Reduzierung ggf. auftretender Spannungsspitzen eine besondere Bedeutung zu. Je mehr eine Klebschicht diese Spannungsspitzen durch elastische und/oder plastische Verformungen auszugleichen vermag, desto größer wird der Anteil der lastübertragenden Klebfläche und um so höher ist bei einer möglichst großen inneren Festigkeit (Kohäsionsfestigkeit) die Festigkeit der Klebung.

So gewinnt das deformationsmechanische Verhalten der Klebschichtpolymere für die Festigkeitsbetrachtungen besonderes Gewicht. Diese Aussage wird ergänzt durch die große Bedeutung von Klebungen mit „dicken, elastischen" Klebschichten, wie sie vorzugsweise im Fahrzeugbau eingesetzt werden (Abschn. 15.3).

Die Grundlagen für die konstruktive Auslegung und Berechnung von Klebungen, nach der diese weitgehend gestaltet werden, beruhen im Wesentlichen auf den Arbeiten zum Einsatz des Klebens im Flugzeugbau (Abschn. 15.2). Hierbei standen und stehen möglichst hohe Klebfestigkeiten (Abschn. 8.3.3.4) im Vordergrund. Diese wiederum lassen sich

– im Kurzzeitversuch nach DIN EN 1465 gemessen – mit „dünnen" (0,05– 0,2 mm) Klebschichten und stark vernetzten, also „verformungsarmen", Klebschichtpolymeren vorteilhaft erreichen. Somit bestand die Aufgabe, Konstruktionsrichtlinien und Berechnungsverfahren auch für elastische und dicke Klebschichten (bis zu 5 mm) in gleicher Weise systematisch zu erarbeiten.

Wegen der großen Bedeutung dieser Thematik werden die wichtigsten Grundlagen hierzu in Abschnitt 8.10 separat behandelt. Da die Eigenschaften der Klebschichten maßgebend von den Härtungsparametern Temperatur, Zeit und Druck bestimmt werden, sind werkstoffspeziffische Kennwerte, die als Berechnungsgrundlage dienen können, nur durch systematische Untersuchungen zu erhalten.

Allgemein ist festzustellen, dass die Duromere aufgrund ihres Vernetzungszustands höhere Klebschichtfestigkeiten aufweisen als die Thermoplaste, bei letzteren kommt noch die Kriechneigung (Abschn. 4.6) hinzu. Die optimalen Eigenschaftskriterien für Klebschichten lassen sich somit wie folgt deffinieren:

Ausbildung fester und alterungsbeständiger Haftungskräfte zu den Fügeteilober Flächen (zu erreichen u.a. durch Einbau polarer Gruppen in das Makromolekül);

hohe Kohäsionsfestigkeit bei gleichzeitigem Vorhandensein eines begrenzten Verformungsvermögens als Voraussetzung für den Abbau von Spannungsspitzen in der Klebfuge (zu erreichen u.a. durch „innere Weichmachung" hochvernetzter Makromoleküle, Abschn. 4.4.3);