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Fügeverfahren dienen zum Verbinden von Formteilen oder Halbzeugen. Diese Verbindungen können lösbar oder nicht lösbar sein. Man unterscheidet Kleben, Schweißen sowie die Herstellung von Schnapp-, Schraub- und Nietverbindungen.
3.1. KLEBEN
Das Kleben von Kunststoffen ist ein Fügeverfahren, bei dem gleiche oder unterschiedliche Werkstoffe mit speziellen Klebstoffen, die im allgemeinen unlösbar sind, miteinander verbunden werden. Durch das Kleben entsteht eine gleichmäßige Spannungsverteilung in der Klebefuge, die Struktur der Fügeteile wird allerdings meist nicht verändert. in den meisten Fällen wird gleichzeitig eine Abdichtung erreicht. Die Klebeverfahren sind leicht zu erlernen und benötigen nur einen geringen Aufwand an Investitionen, deswegen sind sie auch für die Einzel- und Serienfertigung geeignet. Ein Nachteil allerdings ist die niedrige Festigkeit der Verbindungen, deshalb ist eine Überlappung der Fügeteile angebracht; die Klebeverbindung wird dann auf Scherung und nicht auf Zug beansprucht. Mit einer Alterung des Klebstoffs und somit auch einer Versprödung sollte gerechnet werden.
3.1.1. WICHTIGE EINFLUßFAKTOREN AUF DIE GÜTE DER KLEBEVERBINDUNG
Wichtig für eine gute Klebeverbindung sind eine hohe innere Festigkeit des Klebstoffs (Kohäsion) und eine hohe Haftfestigkeit des Klebstoffs an den beiden Fügeteiloberflächen (Adhäsion).
Eine hohe Kohäsion wird bei thermoplastischen Klebstoffen durch langkettige Moleküle erreicht (zum Beispiel: Kautschukklebstoffe), durch eine Polymerisation der Ausgangskomponenten des Klebstoffs oder durch eine Vernetzung bei duroplastischen Klebstoffen. Je dünner die Klebstoffschicht ist, desto höher ist die Kohäsion.
Wichtigste Einflußgröße auf die Adhäsion ist die Sauberkeit der Oberflächen. Um diese Sauberkeit zu erreichen, müssen die Fügeflächen gründlich gereinigt und entfettet werden.Durch ein eventuelles Aufrauhen der Fügeflächen wird die Oberfläche vergrößert und es wird in vielen Fällen ein "mechanisches Verhaken" des Klebstoffs im Fügeteil erreicht. Um die Benetzung der Fügeflächen mit Klebstoff zu verbessern, können die Fügeteile nach dem Klebstoffauftrag zusammengedrückt werden und gegebenenfalls erhitzt werden. Bei Kunststoff-Fügeteilen wird dadurch vielfach eine Diffusion der Klebstoffmoleküle in die Fügeteile erreicht.
Durch Weichmacher und Füllstoffe werden die Kohäsion und die Adhäsion ebenfalls beeinflußt.
3.1.2. KLEBSTOFFARTEN
Man unterscheidet physikalisch abbindende und chemisch reagierende Klebstoffe.
Physiklisch abbindende Klebstoffe: Die Kleblösungen sind organische Lösiungsmittel, die vielfach mit Kunststoffen eingedickt sind. Durch Verdunsten des Lösungsmittels wird die Klebfestigkeit erhöht, allerdings besteht die Gefahr der Spannungsrißbildung in den Fügeteilen.
Klebedispersionen bestehen aus thermoplastischen Bindemitteln, die in Wasser dispergiert werden. Das Wasser muß dabei durch mindestens ein Fügeteil verdunsten können.
Beispiel: Milch- oder Weißleim für Holz
Kontaktklebstoffe bestehen aus synthetischem Kautschuk, der in Lösungsmitteln gelöst ist. Nach dem Klebstoffauftrag auf beide Fügeflächen und kurzem "Ablüften" werden die Klebeflächen zusammengedrückt.
Beispiel: Kautschukspezialklebstoffe
Heißsiegelklebstoffe bestehen aus thermoplastischen Bindemitteln, die über Lösungsmittel oder direkt auf die Fügeteiloberfläche aufgetragen werden. Sie werden späater durch Wärme aufgeschmolzen und durch Druck verklebt.
Beispiel: heißsiegelfähige Pappen in der Verpackungsindustrie
Schmelzklebstoffe sind thermoplastische Klebstoffe ohne Lösungsmittel, die auf die Schmelztemperatur erhitzt werden und auf ein Fügeteil aufgetragen werden. Im geschmolzenen Zustand wird die zweite Fügefläche aufgedrückt.
Chemisch reagierend Klebstoffe:
Bei Einkomponentenklebstoffen, meist sogenannte Schnellklebstoffe, erfolgt die chemische Vernetzung der Ausgangskomponenten durch Erwärmung auf eine gestimmte Temperatur oder durch die katalytische Wirkung der Fügeteiloberflächen
Zwei- oder Mehrkomponentenklebstoffe bestehen aus niedermolekularen Substanzen, die vor dem klebstoffauftrag in einem bestimmten Verhältnis gemischt werden. Die Vernetzung erfolgt durch eine chemische Reaktion, eingeleitet durch beigemischte Katalysatoren. Nach der Abbindezeit, je nach Temperatur bis zu mehreren Stunden, erhält man hohe Festigkeit der Klebeverbindung.
Beispiel: EP-Harze für Kunststoff- und Metallklebungen
3.1.3. AUSFÜHRUNG VON KLEBVERBINDUNGEN
Klebeverbindungen sind so zu gestalten, daß keine wesentlichen Scherkräfte auf die Klebstelle wirken. Stumpfstoß-Verbindungen sind nur bei großen Klebeflächen und kleinen Beanspruchungen zulässig.Wegen der einfachen Ausführung und guten Festigkeit wird bevorzugt die einschnittige Überlappung angewendet. Bei der Laschung, insbesondere bei der zweischnittigen Laschung werden Schälkräfte weitgehend vermieden.
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