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Klebstoffe. Kleben – ein alltägliches Phänomen Gliederung 1.Definition „Klebstoff“ 2.Adhäsion und Kohäsion 3.Aufbau eines Klebstoffes 4.Einteilung der.

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1 Klebstoffe

2 Kleben – ein alltägliches Phänomen

3 Gliederung 1.Definition „Klebstoff“ 2.Adhäsion und Kohäsion 3.Aufbau eines Klebstoffes 4.Einteilung der Klebstoffe nach ihrem Abbindemechanismus a)Physikalisch abbindende Klebstoffe b)Chemisch abbindende Klebstoffe 5.Einsatz von Klebstoffen

4 Definition: Klebstoff nach DIN-NORM Klebstoff ist ein nicht metallischer Werkstoff, der Körper durch Oberflächenhaftung und innere Festigkeit (Adhäsion und Kohäsion) verbinden kann, ohne dass sich das Gefüge der Körper wesentlich ändert.

5 Adhäsionskräfte Haftung am Werkstoff Geringe Reichweite (1 µm) An Grenzflächen von festen Stoffen Mechanische Adhäsion: Verankerung des Klebstoffs in Oberflächenporen Spezifische Adhäsion: zwischenmolekulare oder chemische Bindungskräfte

6 Kohäsionskräfte Intermolekulare Kräfte zwischen einzelnen Klebstoffmolekülen Beeinflussung durch: –Molekulargewicht –Anzahl und Größe der Seitengruppen –Polarität

7 Steckbrief: Klebstoff Muss flüssig sein Geringe Oberflächenspannung Nach dem Trocknen ein Feststoff Dünn und gleichmäßig auftragen

8 Aufbau eines Klebstoffes Demonstration 1: Klebstoff aus Styropor Demonstration 2: Klebstoff auf „Stärkebasis“

9 Aufbau eines Klebstoffes Grundstoff, d.h. Bindemittel Lösungs- oder Dispersionsmittel Zusatzstoffe Natürliche und synthetische Polymere Schnell verdunstende organische Lösungsmittel oder Wasser Konservierungsmittel, Härter, Weichmacher, Erhöhung der Wasserbeständigkeit, Farbgebung, Alterungsschutz, Schutz vor Oxidation

10 Klebstoffe Einkomponentensysteme „Lösungsmittelfrei“ Lösungs- / Dispersions- / Emulsionsmittel entweicht –Vor dem Kleben –Nach dem Kleben Schmelzklebstoffe physikalisch abbindendchemisch abbindend Polymerisation Polyaddition Polykondensation Ein- oder Zweikomponentensysteme

11 Flaschen- etikettierung Papier Glutinleim Pflanzliche Naturprodukte Caseinleim Polyvinylalkohol- klebstoff Wasserbasierte Klebstoffe Papier, Tapeten Papier, Pappe, Holz

12 Versuch 1: Darstellung und Analyse von Stärkekleister Kleister: Klebstoff auf Stärkebasis Muss aufquellen

13 Stärke Amylose Lösliche Stärke 20 % Einige hundert Glucose- einheiten Amylopektin Unlösliche Stärke 80 % Einige tausend Glucose- einheiten

14 Amylose 1 4 

15 Amylopektin 1 4  6

16 Säurekatalysierte Acetalspaltung

17

18 Fehling-Probe Cu 2+ (aq) + 2 OH - (aq) + 2 C 4 H 4 O 6 2- (aq)  [Cu(C 4 H 3 O 6 ) 2 ] 4- (aq) + 2 H 2 O 2 Cu 2+ (kompl) + 2 e OH - (aq)  Cu 2 O (s) + H 2 O RCHO + 2 Cu 2+ (kompl) + 4 OH - (aq)  RCOOH + Cu 2 O (s) + 2 H 2 O +2 +1

19 Schuhindustrie Papier, Holz Polyvinylacetat Polyacrylat Polyurethan, Polychloropren Kautschuk Dispersionsklebstoffe Fliesen-, Boden-, Wandbeläge, Haftklebstoff Alternative zu lösungsmittel- haltigem Kontaktklebstoff

20 Versuch 2: Analyse von Holzleim Nachweis von Wasser als Lösungsmittel: CuSO 4(s) + 5 H 2 O  CuSO 4  5 H 2 O (s) weiß blau Analyse von Polyvinylacetat als Bindemittel: Leim: Wässrige Lösung eines Klebstoffs Ursprünglich: Klebstoff auf Basis tierischer Eiweiße (z. B. Knochenleim)

21 Verseifung von Polyvinylacetat Acetation Polyvinylalkohol

22 Nachweis der Verseifungsprodukte Nachweis des Polyvinylalkohols: Nachweis des Acetations: gelb rot [Ce(NO 3 ) 6 ] 2- (aq) + ROH  [Ce(OR)(NO 3 ) 5 ] 2- (aq) + HNO 3(aq) 3 Fe 3+ (aq) + 5 OAc - (aq) + H 2 O  [Fe 3 O(OAc) 6 ] + (aq) + 2 HOAc (aq)

23 Metall Kunststoff, Haftklebstoff Polyester Polyacrylat Lösungsmittelhaltige Nassklebstoffe

24 Versuch 3: Herstellung eines Polyesterharzes Harz: Kondensationsprodukt aus mehrwertigen Alkoholen und Dicarbonsäuren bzw. Anhydriden Mechanismus der Veresterung: Glycerin Phtalsäureanhydrid

25 Polykondensation des Phtalsäuremonoesters:

26

27 +

28 Weitere physikalisch abbindende Klebstoffe Kontaktklebstoff Haftklebstoff Schmelzklebstoff

29 Klebstoffe Ein- oder Zweikomponentensysteme physikalisch abbindendchemisch abbindend Polymerisation Polyaddition Polykondensation „Lösungsmittelfrei“ Lösungs-, Dispersions-, Emulsionsmittel entweicht –Vor dem Kleben –Nach dem Kleben Schmelzklebstoffe Einkomponentensysteme

30 Kunststoff Glas, Kunststoff, Dentaltechnik Holz, Aluminium Kleinteile, Glas, Gewebe, Sprühverband Cyanacrylate Methylmeth- acrylate Phenolform- aldehydharze Strahlen- härtende Klebstoffe Polymerisationsklebstoffe

31 Versuch 4: Schnellpolymerisation von Sekundenkleber Cyanacrylat

32 Karosserie, Glasscheiben Fahrzeug-, Flugzeugbau, Karosserie, Elektrotechnik Polyurethan Epoxidharz Polyadditionsklebstoffe

33 Versuch 6: Reaktivklebstoff auf Ricinusölbasis Ricinusöl

34 Wirkungsweise des Aktivators Diphenylmethan-4,4‘- diisocyanat + + Diazabicyclo- [2.2.2]octan

35 Bildung des Urethans

36 Bildung des Polyaddukts

37 Metall Dichtungen, Automobilbau, Elektrotechnik, Luft-, Raumfahrt Polyimide Silicone Polyadditionsklebstoffe

38 Einsatz von Klebstoffen Büro und Haushalt (pro Kopfverbrauch: 6 kg / Jahr) Nahrungsmittelverpackungen Medizin Handwerk Automobilindustrie Flugzeugbau und Raumfahrt Elektrotechnik


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