Verlag > Werkstattstechnik online > Premiumartikel
   

wt-online - Ausgabe 08-2001, S. 523

Kompletter Beitrag im pdf-Format 523.pdf

Maschinenelemente

Elastische MS-Kleb- und Dichtstoffe

Hauptmerkmale des elastischen Klebens sind zum einen die relativ dicke Klebschicht, zum anderen die hohe Elastizität des Klebstoffs. Elastische Kleb-/Dichtstoffe weisen ein hohes Rückstellvermögen und eine hohe zulässige Gesamtverformung auf. Nach der Durchhärtung lassen sie sich durch äußere Krafteinwirkung (Dehnung oder Stauchung) reversibel formen. Die Technik des elastischen Klebens kann somit überall dort eingesetzt werden, wo feste Verbindungen zwar erwünscht sind, aber noch eine gewisse Elastizität zum Ausgleich von Bewegungen erforderlich ist. Das elastische Kleben stellt also eine Sonderform des Klebens dar. Während beim konventionellen Kleben hohe Festigkeiten bei geringer Spaltüberbrückung erzielt werden, erreicht man mit elastischem Kleben mittlere Festigkeiten bei mittlerer Spaltüberbrückung.

Die elastischen Klebstoffe weisen eine deutlich geringere Zug- und Zugscherfestigkeit als konventionelle Strukturklebstoffe auf (Bild
1). Wenn die Fügefläche richtig gestaltet wird, können die Verklebungen " je nach Basischemie des verwendeten Klebstoffs " ganz unterschiedliche Eigenschaftsprofile besitzen, die für die Funktionsfähigkeit und Dauerhaftigkeit einer elastischen Klebung entscheidend sind. Für elastische Verklebungen kann im Prinzip jeder Klebstoff verwendet werden, der über ausreichende Dehnfähigkeit und Haftung zum Untergrund verfügt.In den letzten Jahrzehnten wurden Polyurethane und Silikone nicht nur als Dichtstoff, sondern auch erfolgreich als elastischer Klebstoff eingesetzt. Dann wurde vor knapp 15
Jahren mit dem damals noch neuen MS-Polymer eine weitere Klasse von elastischen feuchtigkeitsreaktiven Dichtstoffen entwickelt. Ihre Eigenschaften wurden ständig verbessert, so dass sie bereits seit einigen Jahren als elastische Klebstoffe verwendet werden können, die auch höheren mechanischen Ansprüchen genügen.

Diese silanmodifizierten Polymere besitzen chemisch reaktive Vernetzungsstellen, die dafür sorgen, dass das Polymer durch Zutritt von Luftfeuchtigkeit zu einem elastischen Formkörper ausvulkanisiert. Die Vorteile des elastischen Klebens liegen auf der Hand:: Im Gegensatz etwa zu Klebstoffen auf Polyur
ethan-Basis benötigen MS-Klebstoffe keinen Primer, der sonst zur Vorbehandlung auf die zu klebende Oberfläche gesprüht oder gestrichen werden muss, um zu haften. Da der Primer sozusagen "eingebaut" ist, muss auch kein Produkt dazugekauft und zusätzlich zeitintensiv aufgetragen werden. Diese Eigenschaft macht die MS-Produkte besonders wirtschaftlich. Der integrierte Primer sorgt dafür, dass die lösungsmittelfreien MS-Klebstoffe selbst auf schwierigen Untergründen ein breites, universelles Haftspektrum aufweisen. Dies gilt ganz besonders auf kritischen Aluminiumsubstraten. Selbst auf poliertem Edelstahl haftet der Klebstoff. Das gleiche gilt für die Mehrzahl der Kunststoffe.

Zwar verhindern die zu verklebenden Substrate im Normalfall den Eintritt von UV-Strahlen, doch zeigt sich in der Praxis, dass die Klebefuge in vielen Fällen der Sonne ausgesetzt ist. Daher kommt der hohen Witterungs- und UV-Stabilität der MS-Stoffe besondere Bedeutung zu. Forcierte UV-Tests im Labor zeigten, dass nach sechswöchiger intensiver Bestrahlung mit UV-Licht beim MS-Klebstoff keine Schädigung auftrat. Bei anderen Kleb-/Dichtstoffen dagegen waren neben einer typischen Vergilbung deutliche Risse erkennbar.MS-Kleb-/Dichtstoffe sind nicht kennzeichnungspflichtig nach der Gefahrstoffverordnung. Sie sind leicht verarbeitbar (Bild
2), überlackierbar und praktisch geruchlos. Sie sorgen für eine kraftschlüssige Verbindung der Fügeteile durch Flächenhaftung und innere Festigkeit. Die elastischen Kleb-/Dichtstoffe sind problemlos in der Lage, die auftretenden dynamischen Belastungen dank der Elastizität des Klebstoffs aufzunehmen und auszugleichen. Für Konstrukteure ergeben sich hieraus mehrere Vorteile. Frühzeitige Materialermüdung wird vermieden, da Kräfte gleichmäßig übertragen werden. Beim elastischen Kleben mit MS-Polymeren lassen sich auch ganz unterschiedliche Werkstoffe miteinander optimal verbinden. Fertigungs- und Fügeteiltoleranzen lassen sich ausgleichen. Die Klebstoffe reduzieren zudem den Lärm, da sie schlag-, schwingungs- und vibrationsdämpfend wirken. Schließlich ergeben sich auch optische Vorteile für das Endprodukt dank erweiterter Designmöglichkeiten und einer Sichtfläche, die in einem einwandfreien, weil unbeschädigten Zustand bleibt.

Um die hohe Leistungsfähigkeit der MS-Klebstoffe voll ausnutzen zu können, müssen bestimmte Einflussfaktoren berücksichtigt und die Verarbeitung professionell vorbereitet werden. Natürlich ist auf eine klebgerechte Konstruktion der Fügeteile und die Auswahl der geeigneten Kleb- und Werkstoffe zu achten. Zu den wichtigsten Kriterien zählt die Gestaltung der Klebefuge (Bild
3). Durch deren richtige Konstruktion wird eine gleichmäßige Verteilung der aus der Krafteinwirkung resultierenden Spannungen in der Klebefuge ermöglicht. Ungünstige Belastungsarten wie Spalt- und Schälbeanspruchungen sollten vermieden werden. Geeignete konstruktive Gegenmaßnahmen können hohe statische Lasten verhindern. Kommt es dennoch dazu, reduzieren die elastischen Klebstoffe bei geeigneter Konstruktion die ungünstigen Spannungsspitzen an den Randzonen der Klebefuge. Die Klebschichtdicke ist nach den Anforderungen zu bestimmen (Bild
4). Mit zunehmender Schichtdicke können Klebeverbindungen mehr Verformung elastisch aufnehmen.

Dank einer breiten Palette unterschiedlich fester MS-Klebstoffe kann eine Vielzahl völlig verschiedener Dicht- und Klebanwendungen abgedeckt werden. Ein wesentlicher Unterscheidungsfaktor ist der Aushärtungsmechanismus. Hier wird zwischen einkomponentigen und zweikomponentigen Systemen unterschieden. Im ersten Fall härtet der Kleber allein durch Kontakt mit Luftfeuchtigkeit aus. Dieser Prozess geschieht also um so schneller, je höher die relative Luftfeuchtigkeit und je größer die Klebstoffkontaktfläche zur Luftfeuchtigkeit ist. Bei zweikomponentigen Klebern beginnt die Durchhärtung zu einem elastischen Material " unabhängig von der Luftfeuchtigkeit " sofort nach der Durchmischung der beiden Komponenten, die eine sorgfältige Verarbeitung erfordert. Dies kann zum Beispiel dann notwendig sein, wenn bei besonders tiefen Klebefugen die Wassermoleküle der Luft einen langen Diffusionsweg überwinden müssen, um bis zur Dichtstoffmitte vorzudringen, und die Aushärtung daher länger dauern würde.Besonders im industriellen Serieneinsatz ist es von Vorteil, wenn sich mit einem 2-Komponenten-System die Wartezeit verkürzen lässt. Selbst wenn der Beschleuniger unterdosiert ist " was in der Praxis durchaus vorkommen kann " oder sogar völlig fehlt, härtet das System aus. Das heißt, ein solcher Stoff kann auch als 1-K-Dichtstoff eingesetzt werden und enthält dadurch eine eingebaute hohe Verarbeitungssicherheit " ein unschätzbarer Vorteil für die Anwender. Dank der hohen Nassfestigkeit des Klebstoffs haften angedrückte Teile praktisch von selbst. Das bedeutet eine hohe Montageproduktivität. Einsatz finden solche Klebstoffe unter anderem beim Verkleben von Beplankungen oder Verblendungen, Leisten, Platten, Bauelementen aus Kunststoff oder Metall an Gehäusen.Typische 1-K-Dichtstoffe werden für Abdichtungen beispielsweise an Blechüberlappungen oder Anschlussfugen sowie für weichelastische Verklebungen verwendet. Gut geeignet sind sie auch für Flüssiggastanker. Hier dichten sie die thermische Isolierhülle der Gasbehälter ab, denn diese Stoffe sind elastisch genug, die Vibrationen des Schiffskörpers auszuhalten. Sie fangen die heftigen Schläge atlantischer Stürme ab und vertragen Temperaturschwankungen von tropischer Hitze bis hin zu den eisigen -164
µC der verflüssigten Gase. Dieser Wert entstünde, wenn das für den Transport verflüssigte Erdgas durch ein Leck im eigentlichen Tank in die äußere Hülle entweichen würde. Sie bliebe trotzdem dicht.

Autor:
Schnabl, L.

Der vollständige Beitrag ist erschienen in:
wt-online 08-2001, Seite 523
Sie können diese Ausgabe gerne bei uns bestellen.


IMPRESSUM  |  DATENSCHUTZ  |  © VDI Fachmedien GmbH & Co. KG 2019
Login für registrierte Benutzer

Passwort vergessen?

Sind Sie neu hier?