Klebstoff

Klebstoff, auch bekannt als Kleber, Zement, Schleim, oder Einfügen,^[1] ist eine nicht-metallische Substanz, die auf ein oder beide Oberflächen von zwei getrennten Elementen angewendet wird, die bindet sie zusammen und widersteht ihrer Trennung.^[2]

Die Verwendung von Klebstoffen bietet bestimmte Vorteile gegenüber anderen Bindungstechniken wie z. Nähen, mechanische Befestigungen, oder Schweißen. Dazu gehören die Fähigkeit, verschiedene Materialien miteinander zu binden, die effizientere Verteilung der Spannung über ein Gelenk, die Kostenwirksamkeit eines leicht mechanisierten Prozesss und eine größere Flexibilität bei der Konstruktion. Zu den Nachteilen des Klebstoffgebrauchs zählen eine verminderte Stabilität bei hohen Temperaturen, die relative Schwäche bei der Bindung großer Objekte mit einer kleinen Bindungsoberfläche und eine größere Schwierigkeit bei der Trennung von Objekten während des Tests.^[3] Klebstoffe werden typischerweise nach der Methode der Adhäsion organisiert, gefolgt von reaktiv oder nicht reaktiv, ein Begriff, der sich darauf bezieht, ob der Klebstoff chemisch reagiert um zu härten. Alternativ können sie entweder durch ihren Start organisiert werden Physische Phase oder ob ihr roher Bestand von natürlicher oder synthetischer Herkunft ist.

Klebstoffe können natürlich oder synthetisch erzeugt werden. Der früheste menschliche Gebrauch von klebungsartigen Substanzen war vor ungefähr 200.000 Jahren.^[4] Wenn Neandertaler Teer aus der trockenen Destillation der Birkenrinde zur Verwendung in Bindungssteinwerkzeugen an Holzgriffe produzierten.^[5] Die ersten Verweise auf Klebstoffe in der Literatur erschienen ungefähr 2000 v. Chr. Die Griechen und Römer leisteten große Beiträge zur Entwicklung von Klebstoffen. In Europa wurde der Kleber erst im Zeitraum von 1500–1700 n. Chr. Eingesetzt. Von da an bis zum 1900er -Jahre -Anstieg der Klebstoffeinsatz und der Entdeckung waren relativ allmählich. Erst seit dem letzten Jahrhundert wird die Entwicklung von synthetischen Klebstoffen schnell beschleunigt, und die Innovation auf diesem Gebiet setzt sich bis zur Gegenwart fort.

Geschichte

Der Beweis für die früheste bekannte Verwendung von Klebstoffen wurde in Zentralitalien entdeckt, als zwei Steinflocken teilweise mit Birkenrand bedeckt sind Teer und ein dritter entdeckter Stein aus der Zeit des mittleren Pleistozäns (ca. vor 200.000 Jahren) wurden gefunden. Es wird angenommen, dass dies der älteste entdeckte menschliche Gebrauch von Teer ist.verwirrt Steine.^[4]

Der Birken-Bark-Tar-Klebstoff ist ein einfacher Einkomponentenkleber. Eine Studie aus dem Jahr 2019 zeigte, dass die Birkenteerproduktion ein sehr einfacher Prozess sein kann - was das Verbrennen der Birkenrinde in der Nähe der glatten vertikalen Oberflächen unter offenen Luftverhältnissen umfasst.^[6] Obwohl klebrig genug, sind pflanzliche Klebstoffe spröde und für Umweltbedingungen anfällig. Die erste Verwendung von zusammengesetzten Klebstoffen wurde in Sibudu, Südafrika, entdeckt. Hier wurden 70.000 Jahre alte Steinsegmente, die einst in AX-Gäste eingeführt wurden unter nassen Bedingungen.^[7] Die Fähigkeit, stärkere Klebstoffe zu produzieren, ermöglichte es den Menschen mit mittlerer Steinzeit, Steinsegmente an Stöcken in größeren Variationen zu befestigen, was zur Entwicklung neuer Werkzeuge führte.^[8]

Neuere Beispiele für den adhäsiven Gebrauch durch prähistorische Menschen wurden an den Grabstätten der alten Stämme gefunden. Archäologen, die die Standorte untersuchten, stellten fest, dass die Stammesangehörigen vor ungefähr 6.000 Jahren zusammen mit Nahrungsmitteln, die in gebrochenen Tontöpfen mit Baumharzen repariert wurden, ihre Toten begraben hatten.^[9] Eine weitere Untersuchung durch Archäologen entdeckte die Verwendung von bituminös Zemente, um Elfenbeinaugäben an Statuen in babylonischen Tempeln zu befestigen, die auf ungefähr 4000 v.^[10]

Im Jahr 2000 enthüllte eine Zeitung die Entdeckung eines 5.200-jährigen Mannes mit dem Spitznamen "The"Tyrolischer Iceman"oder" Ötzi ", der in einem Gletscher in der Nähe der österreichischen Iditalgrenze aufbewahrt wurde. Mehrere seiner Habseligkeiten wurden mit ihm gefunden, einschließlich zwei Pfeile mit Feuersteinpfeilspitzen und einem Kupfer Hatchet, die jeweils Beweise für den organischen Kleber verwendet haben, um den Stein oder den Verbinden des Steins oder zu verbinden Metallteile an den Holzwellen. Der Kleber wurde als analysiert als Tonhöhe, was die Erwärmung von Teer während seiner Produktion erfordert. Der Wiederaufnahme dieses Teer erfordert eine Transformation der Birkenrinde mittels Wärme in einem Prozess, der als Pyrolyse bezeichnet wird.^[11]

Die ersten Verweise auf Klebstoffe in der Literatur erschienen ungefähr 2000 v. Chr. Weitere historische Aufzeichnungen über die Verwendung von Klebstoff sind aus dem Zeitraum von 1500–1000 v. Chr. Artefakte aus dieser Zeit umfassen Gemälde, die Holzkleben von Operationen zeigen, und ein Sarg aus Holz und Klebstoff im König Tutanchamun Grab.^[9] Andere alte ägyptische Artefakte verwenden Tierkleber zur Bindung oder Laminierung. Ein solches Laminierung von Holz für Bögen und Möbel soll ihr Leben verlängert und wurde mit der Verwendung erreicht Kasein (Milchprotein) -basierte Klebstoffe. Die alten Ägypter entwickelten auch Stärkepasten für die Bindung von Papyrus zu Kleidung und a Gips-artiges Material aus kalziniertem Gips.^[12]

Von 1 bis 500 n. Chr. Unterbrachten die Griechen und Römer große Beiträge zur Entwicklung von Klebstoffen. Holzfurnier und Einlegearbeit wurden entwickelt, die Produktion von Tier- und Fischklassen raffiniert und andere verwendete Materialien. Pasten auf Eierbasis wurden verwendet, um goldene Blätter zu verbinden, in denen verschiedene natürliche Zutaten wie Blut, Knochen, Versteck, Milch, Käse, Gemüse und Körner eingebaut wurden.^[9] Die Griechen begannen die Verwendung von Limette geschlagen Als Mörtel, während die Römer die Mörserentwicklung durchmischten, indem sie Kalk mit Vulkanasche und Sand mischten. Dieses Material, bekannt als puzzolanischer Zement, wurde zum Bau des römischen Kolosseums und des Pantheons verwendet.^[12] Die Römer waren auch die ersten Personen, von denen bekannt war, dass sie Teer und Bienenwachs als Kessel und Versiegelung zwischen den Holzbrettern ihrer Boote und Schiffe verwendet haben.^[9]

In Zentralasien der Aufstieg der Mongolen In ungefähr 1000 n. 1 können teilweise auf den guten Bereich und die Kraft der Bögen von Dschingis Khans Horden zurückgeführt werden. Diese Bögen bestanden aus einem Bambuskern mit Horn auf dem Bauch (in Richtung des Bogenschützen) und Sehne auf der Rückseite, zusammen mit zusammen mit Tierkleber.^[13]

In Europa fiel der Kleber bis zum Zeitraum von 1500 bis 1700 negativ zu.^[14] Zu dieser Zeit weltbekannte Kabinett und Möbelhersteller wie Thomas Chippendale und Duncan Phyfe begann, Klebstoffe zu verwenden, um ihre Produkte zusammenzuhalten.^[9] 1690 wurde in den Niederlanden die erste kommerzielle Klebstoffanlage gegründet. Diese Pflanze erzeugte Klebstoffe aus Tierhäuten.^[15] Im Jahr 1750 wurde das erste britische Klebenpatent für Fischkleber ausgestellt. In den folgenden Jahrzehnten des nächsten Jahrhunderts wurde die Herstellung von Casein -Kleben in deutschen und schweizerischen Fabriken erlebt.^[9] Im Jahr 1876 wurde der erste US -Patent (Nummer 183.024) an die Ross Brothers für die Herstellung von Kaseinkleber ausgegeben.^[9][16]

Die ersten US -Briefmarken wurden verwendet Stärkebasierte Klebstoffe Als er 1847 ausgestellt wurde, wurde 1867 das erste US -Patent (Nummer 61.991) für Dextrin (ein Stärkungsderivat) ausgestellt.^[9]

Naturalgummi wurde erstmals als Material für Klebstoffe ab 1830 verwendet.^[17] was den Ausgangspunkt des modernen Klebstoffs markierte.^[18] Im Jahr 1862 wurde ein britisches Patent (Nummer 3288) für die Beschichtung von Metall mit Messing von Messing ausgestellt Elektrodeposition um eine stärkere Bindung an Gummi zu erhalten.^[15] Die Entwicklung des Automobils und die Notwendigkeit von Gummi -Stoßdämmen erforderten stärkere und haltbarere Bindungen von Gummi und Metall. Dies führte die Entwicklung von in starker Säuren behandelten zyklisierten Gummi aus. Bis 1927 wurde dieses Verfahren zur Herstellung von Thermoplastik auf Lösungsmittelbasis verwendet Gummizemente für Metall zu Gummibindung.^[19]

Klebrige Klebstoffe auf natürlicher Gummi wurden 1845 erstmals bei einer Unterstützung von Henry Day (US-Patent 3.965) verwendet.^[19] Später wurden diese Arten von Klebstoffen in chirurgischen und elektrischen Stoffbändern verwendet. Bis 1925 wurde die druckempfindliche Bandindustrie geboren.^[3] Heute, Sticky Notes,, Tesafilmund andere Bänder sind Beispiele für druckempfindliche Klebstoffe (PSA).^[20]

Ein wichtiger Schritt bei der Entwicklung synthetischer Kunststoffe war die Einführung von a Thermoset -Kunststoff bekannt als Bakelit Phenol im Jahr 1910.^[21] Innerhalb von zwei Jahren wurde Phenolharz als Beschichtungslack auf Sperrholz angewendet. In den frühen 1930er Jahren erlangte die Phenole als Kleberharze an Bedeutung.^[22]

In den 1920er, 1930er und 1940er Jahren wurde aufgrund der ersten und zweiten Weltkriege große Fortschritte bei der Entwicklung und Produktion neuer Kunststoffe und Harze erlebt. Diese Fortschritte verbesserten die Entwicklung von Klebstoffen erheblich, indem sie neu entwickelte Materialien ermöglichten, die eine Vielzahl von Eigenschaften aufwiesen. Mit sich verändernden Bedürfnissen und sich ständig weiterentwickelnden Technologien setzt sich die Entwicklung neuer synthetischer Klebstoffe fort.^[21] Aufgrund ihrer geringen Kosten werden jedoch natürliche Klebstoffe immer noch häufiger verwendet.^[23]

Wirtschaftliche Bedeutung

Im Laufe der Zeit und während ihrer Entwicklung haben Klebstoffe eine stabile Position in einer zunehmenden Anzahl von Produktionsprozessen erhalten. Viele wichtige Produkte beinhalten einen Klebstoff im Produktionsprozess. Marktforscher prognostizierten a Umsatz von fast 50 Milliarden US -Dollar für die Welt Klebstoffmarkt insbesondere im Jahr 2019. die wirtschaftliche Entwicklung von Entwicklungsländer China, Indien, Russland und Brasilien werden in Zukunft zu einer steigenden Nachfrage nach Klebstoffen führen.^[24]

Um die fortgesetzte Entwicklung in der Klebstofftechnologie zu fördern, hat der American Sealants Council einen jährlichen Innovationspreis für neue Klebstoff- und Dichtungstechnologie.

Typen

Klebstoffe werden typischerweise nach der Adhäsionsmethode organisiert. Diese werden dann zu reaktiven und nicht reaktiven Klebstoffen organisiert, was sich darauf bezieht, ob der Klebstoff chemisch reagiert um zu härten. Alternativ können sie organisiert werden, ob der Rohbestand von natürlicher oder synthetischer Herkunft oder von ihrem Start ist Physische Phase.^[25]

Durch Reaktivität

Nicht reaktiv

Trocknen

Es gibt zwei Arten von Klebstoffen, die durch Trocknen härten: Lösungsmittelbasierte Klebstoffe und Polymerdispersionsklebstoffe, auch bekannt als Emulsionsklebstoffe. Lösungsmittelbasierte Klebstoffe sind eine Mischung von Zutaten (typischerweise Polymere) in a gelöst Lösungsmittel. weißer Kleber, wenden Sie sich an Klebstoffe und Gummizemente sind Mitglieder der Klebstoff trocknen Familie. Wenn das Lösungsmittel verdunstet, härtet der Klebstoff. Abhängig von der chemischen Zusammensetzung des Klebstoffs haften sie an verschiedenen Materialien mehr oder weniger Grad.

Polymer-Dispersionsklebstoffe sind milchisch-weiße Dispersionen häufig basierend auf Polyvinylacetat (PVAC). Sie werden ausgiebig in der Holzbearbeitung und der Verpackungsbranche eingesetzt. Sie werden auch mit Stoffen und stoffbasierten Komponenten und in technischen Produkten wie Lautsprecherkegeln verwendet.

Druckempfindlich

Druckempfindliche Klebstoffe (PSA) bilden eine Bindung durch die Anwendung des Lichtdrucks, um den Klebstoff mit dem Anhänger zu heiraten. Sie sind so konzipiert, dass sie ein Gleichgewicht zwischen Fluss und Strömungswiderstand haben. Die Bindung bildet sich, weil der Klebstoff weich genug ist, um zum Anhänger zu fließen (d. H. "nass"). Die Bindung hat eine Festigkeit, da der Klebstoff hart genug ist, um dem Fluss zu widerstehen, wenn die Bindung auf Spannung angewendet wird. Sobald der Klebstoff und der Anhänger in unmittelbarer Nähe sind, molekulare Wechselwirkungen, wie z. Van der Waals kräftig, engagiere dich in die Bindung und trägt erheblich zu seiner endgültigen Stärke bei.

PSAs sind entweder für dauerhafte oder abnehmbare Anwendungen ausgelegt. Beispiele für dauerhafte Anwendungen umfassen Sicherheitsetiketten für Stromausrüstung, Folienband für HVAC Kanalarbeit, Automobil -Innenausstattung und Klang-/Vibrationsdämpfungsfilme. Einige dauerhafte PSAs mit hoher Leistung weisen hohe Adhäsionswerte auf und können selbst bei erhöhten Temperaturen pro Quadratzentimeter Kontaktkilogramm unterstützen. Permanente PSAs können zunächst abnehmbar sein (z. B. um fehlzündliche Waren zurückzugewinnen) und eine Haftung an eine dauerhafte Anleihe nach mehreren Stunden oder Tagen aufbauen.

Abnehmbare Klebstoffe sind so konzipiert, dass sie eine vorübergehende Bindung bilden, und können idealerweise nach Monaten oder Jahren entfernt werden, ohne Rückstände auf dem Anhang zu hinterlassen. Abnehmbare Klebstoffe werden in Anwendungen wie Oberflächenschutzfilmen verwendet. Maskierungsbänder, Lesezeichen und Notenpapiere, Barcode -Etiketten, Preismarkierungsetiketten, Werbegrafikmaterialien und für Hautkontakt (Wundversorgung, EKG -Elektroden, Sportband, analgetische und transdermale Drogenflecken usw.). Einige abnehmbare Klebstoffe sind so konzipiert, dass sie wiederholt kleben und nicht stecken.^[26] Sie haben eine geringe Haftung und können im Allgemeinen nicht viel Gewicht unterstützen. Druckempfindlicher Klebstoff wird in verwendet Post-it-Notizen.

Druckempfindliche Klebstoffe werden entweder mit einem Flüssigkeitsträger oder in einer 100% igen festen Form hergestellt. Artikel werden aus flüssigen PSAs hergestellt, indem der Klebstoff beschichtet und das Lösungsmittel- oder Wasserträger abtrocknet wird. Sie können weiter erhitzt werden, um a zu initiieren Vernetzung Reaktion und Erhöhung Molekulargewicht. 100% feste PSAs können niedrige Viskositätspolymere sein, die beschichtet und dann mit Strahlung umgesetzt werden, um das Molekulargewicht zu erhöhen und den Klebstoff zu bilden, oder sie können hohe Viskositätsmaterialien sein, die erhitzt werden, um die Viskosität so ausreichend zu reduzieren, um die Beschichtung zu ermöglichen, und dann zu ihrem Finale abgekühlt werden bilden. Haupt Rohstoff für PSAs sind Acrylat-Basierte Polymere.

Kontakt

Wenden Sie sich an Klebstoffe werden in starken Bindungen mit hoher Scherresistenz verwendet Laminatewie Bindung Formica zu einem Holzschalter und in Schuhwerk, wie beim Anbringen von Außensohlen an Obermaterial. Natürliches Gummi und Polychloropren (Neopren) werden üblicherweise Kontaktklebstoffe verwendet. Beide Elastomere unterziehen sich Dehnungskristallisation.

Kontaktklebstoffe müssen auf beide Oberflächen aufgetragen werden und einige Zeiten zum Trocknen zugelassen werden, bevor die beiden Oberflächen zusammengedrängt werden. Einige Kontaktklebstoffe benötigen bis zu 24 Stunden, bis die Oberflächen zusammengehalten werden sollen.^[27] Sobald die Oberflächen zusammengeschoben sind, bildet sich die Bindung sehr schnell.^[28] Es ist normalerweise nicht erforderlich, lange Druck auszuüben, sodass weniger benötigt wird Klemmen.

Heiß

Heiße Klebstoffe, auch bekannt als Heiße Schmelzeklebstoffe, sind Thermoplastik in geschmolzener Form (im Bereich von 65–180 ° C) angewendet, was beim Abkühlen festigen, um starke Bindungen zwischen einem weiten Materialbereich zu bilden. Ethylen-Vinylacetat-Basierte heiße Melzen sind aufgrund ihrer Benutzerfreundlichkeit und der breiten Palette der gemeinsamen Materialien, denen sie beitreten können, besonders beliebt. Eine Klebstoffpistole (rechts dargestellt) ist eine Methode zum Auftragen heißer Klebstoffe. Die Klebstoffpistole schmilzt den festen Klebstoff und lässt die Flüssigkeit dann durch ihren Lauf auf das Material gehen, wo sie festigt.

Thermoplastischer Kleber kann um 1940 von 1940 erfunden worden sein Procter & Gamble Als Lösung für das Problem, dass Klebstoffe auf Wasserbasis, die zu diesem Zeitpunkt üblicherweise in der Verpackung verwendet wurden, in feuchten Klimazonen versagte und die Pakete öffnen.

Reaktiv

Anaerob

Anaerobe Klebstoffe heilen in Abwesenheit von Sauerstoff in Kontakt mit Metall.^[29] Sie funktionieren gut in einem eng anliegenden Raum, wie wenn sie als verwendet werden Gewindesperrflüssigkeit.

Mehrpartner

Mehrkomponentenklebstoffe Härten durch Mischen von zwei oder mehr Komponenten, die chemisch reagieren. Diese Reaktion veranlasst Polymere^[30] hinein Acrylate, Urethane, und Epoxis (sehen Thermosetting -Polymer).

Es gibt mehrere kommerzielle Kombinationen von Mehrkomponentenklebstoffen in der Industrie. Einige dieser Kombinationen sind:

• Polyesterharz - Polyurethanharz
• Polyole - Polyurethanharz
• Acrylpolymere - Polyurethanharze

Die einzelnen Komponenten eines Mehrkomponentenklebers sind von Natur aus nicht klebend. Die einzelnen Komponenten reagieren miteinander, nachdem sie gemischt wurden, und zeigen die vollständige Adhäsion nur bei der Heilung. Die Mehrkomponentenharze können entweder auf Lösungsmittelbasis oder lösungsmittelfrei sein. Die in den Klebstoffen vorhandenen Lösungsmittel sind ein Medium für das Polyester oder das Polyurethanharz. Das Lösungsmittel wird während des Aushärtungsprozesses getrocknet.

Vorgemischte und gefrorene Klebstoffe

Vorgemischte und gefrorene Klebstoffe (PMFs) sind Klebstoffe, die gemischt, depretiert, verpackt und gefroren sind.^[31] Da es für PMFs erforderlich ist, vor dem Gebrauch eingefroren zu bleiben, werden nach dem eingefrorenen bei –80 ° C sie versandt Trockeneis und müssen bei oder unter –40 ° C gelagert werden.^[32] PMF -Klebstoffe beseitigen Mischfehler durch den Endbenutzer und verringern die Exposition von Härtungsmitteln, die Reizstoffe oder Toxine enthalten können.^[33] PMFs wurden in den 1960er Jahren kommerziell eingeführt und werden häufig in der Luft- und Raumfahrt und Verteidigung eingesetzt.^[34]

Ein Teil

Einteilige Klebstoffe härten über eine chemische Reaktion mit einer externen Energiequelle, wie z. Strahlung, Wärme, und Feuchtigkeit.

Ultraviolett (UV) Lichthärtungsklebstoffe, auch bekannt als Lichthärtungsmaterialien (LCM) sind aufgrund ihrer schnellen Aushärtungszeit und starken Bindungsstärke im verarbeitenden Gewerbe beliebt geworden. Leichte Härtungsklebstoffe können in nur einer Sekunde heilen, und viele Formulierungen können unterschiedliche Substrate (Materialien) verbinden und harte Temperaturen standhalten. Diese Eigenschaften machen UV -Heilung Klebstoffe, die für die Herstellung von Artikeln in vielen Industriemärkten wie Elektronik, Telekommunikation, Medizin, Luft- und Raumfahrt, Glas und optisch wesentlich sind. Im Gegensatz zu herkömmlichen Klebstoffen verbinden UV -Lichtklebstoffe nicht nur Materialien, sondern sie können auch zum Versiegeln und Beschichten von Produkten verwendet werden. Sie basieren im Allgemeinen auf Acryl.

Hitzehärtungsklebstoffe bestehen aus einer vorgefertigten Mischung aus zwei oder mehr Komponenten. Wenn die Wärme angewendet wird, reagieren und vernetzen Sie die Komponenten. Diese Art von Klebstoff umfasst Thermoset Epoxis, Urethane, und Polyimide.

Feuchtigkeitshärtungsklebstoffe Heilung, wenn sie mit der auf der Substratoberfläche oder in der Luft vorhandenen Feuchtigkeit reagieren. Diese Art von Klebstoff umfasst Cyanoacrylate und Urethane.

Durch Herkunft

Natürlich

Natürliche Klebstoffe werden aus organischen Quellen wie Gemüse hergestellt Stärke (Dextrin), natürliche Harze oder Tiere (z. B. das Milchprotein Kasein^[35] und verstecktbasiert Tierkleber). Diese werden oft als als bezeichnet Bioadhesive.

Ein Beispiel ist eine einfache Paste, die durch Kochen von Mehl in Wasser hergestellt wird. Stärkebasierte Klebstoffe werden in verwendet Wellbrett und Papiersack Produktion, Papierrohrwicklung und Tapetenklebstoffe. Der Kaseinkleber wird hauptsächlich zum Kleberglasflaschenetiketten verwendet. Tierklessche wurden traditionell für Buchbindeln, Holzverbinden und viele andere Bereiche verwendet, werden jedoch nun weitgehend durch synthetische Klebstoffe ersetzt, außer in speziellen Anwendungen wie der Produktion und Reparatur von Streichinstrumenten. Eiweiß Hergestellt aus der Proteinkomponente des Blutes wurde in der verwendet Sperrholz Industrie. Masonit, ein Holz -Hardboard, wurde ursprünglich mit Naturholz gebunden Lignin, ein Organisches Polymer, obwohl die meisten modernen Teilchenplatten wie MDF Verwenden Sie synthetische Thermosettungsharze.

Synthetik

Synthetische Klebstoffe werden aus organische Verbindungen. Viele basieren auf Elastomere, Thermoplastik, Emulsionen, und Thermosets. Beispiele für Thermosettierungsklebstoffe sind: Epoxid, Polyurethan, Cyanoacrylat und Acryl- Polymere. Der erste kommerziell produzierte synthetische Klebstoff war Karlsons Klister in den 1920er Jahren.^[36]

Anwendung

Applikatoren verschiedener Klebstoffe sind nach dem verwendeten Klebstoff und der Größe des Bereichs, auf den der Klebstoff angewendet wird, ausgelegt. Der Klebstoff wird entweder auf eines oder beide der verbundenen Materialien angewendet. Die Teile sind ausgerichtet und es wird Druck hinzugefügt, um die Haftung zu unterstützen und die Bindung von Luftblasen zu befreien.

Zu den gemeinsamen Möglichkeiten, einen Klebstoff anzuwenden, gehören Pinsel, Walzen, Filme oder Pellets, Sprühpistolen und Applikatorpistolen (Pistolen (z.B., Kesselwaffe). All dies kann als Teil einer Maschine manuell oder automatisiert werden.

Haftmechanismen

Damit ein Klebstoff wirksam ist, muss es drei Haupteigenschaften haben. Erstens muss es dazu in der Lage sein nass das Basismaterial. Benetzung ist die Fähigkeit einer Flüssigkeit, den Kontakt mit einer festen Oberfläche aufrechtzuerhalten. Es muss auch die Festigkeit nach der Anwendung erhöhen und schließlich in der Lage sein, die Last zwischen den beiden Oberflächen/Substraten zu übertragen, die eingehalten werden.^[37]

Adhäsion kann die Bindung zwischen Klebstoff und Substrat entweder mit mechanischer Mitteln auftreten, bei denen sich der Klebstoff in kleine Poren des Substrats oder durch einen von mehreren chemischen Mechanismen bewegt. Die Stärke der Adhäsion hängt von vielen Faktoren ab, einschließlich der Mittel, mit denen sie auftritt.

In einigen Fällen eine tatsächliche chemische Bindung tritt zwischen Klebstoff und Substrat auf. In anderen halten die elektrostatischen Kräfte wie bei statischer Elektrizität die Substanzen zusammen. Ein dritter Mechanismus betrifft die Van der Waals kräftig Das entwickelt sich zwischen Molekülen. Ein viertes Mittel ist die Feuchtigkeitsdiffusion des Klebers in das Substrat, gefolgt von Härten.

Methoden zur Verbesserung der Haftung

Die Qualität der klebenden Bindung hängt stark von der Fähigkeit des Klebstoffs ab, den Substratbereich effizient abzudecken (nass). Dies geschieht, wenn die Oberflächenenergie des Substrats ist größer als die Oberflächenenergie des Klebstoffs. Hochfeste Klebstoffe haben jedoch eine hohe Oberflächenenergie. Daher verbinden sie sich nur schlecht an Polymere oder andere Materialien mit geringer Oberfläche. Um dieses Problem zu lösen, kann die Oberflächenbehandlung verwendet werden, um die Oberflächenenergie als Vorbereitungsschritt vor der Kleberbindung zu erhöhen. Wichtig ist, dass die Oberflächenvorbereitung eine reproduzierbare Oberfläche liefert, die eine konsistente Bindungsergebnisse ermöglicht. Die häufig verwendeten Oberflächenaktivierungstechniken umfassen Plasmaaktivierung, Flammenbehandlung und nasse Chemie Priming.^[38]

Versagen

Es gibt mehrere Faktoren, die zum Versagen von zwei haften Oberflächen beitragen könnten. Sonnenlicht und Hitze können den Klebstoff schwächen. Lösungsmittel können sich verschlechtern oder Klebstoff auflösen. Körperliche Belastungen können auch die Trennung von Oberflächen verursachen. Bei der Belastung kann das Debonding an verschiedenen Stellen im Klebstoffgelenk auftreten. Die Hauptfrakturarten sind die folgenden:

Kohäsionsfraktur

Kohäsionsfraktur wird erhalten, wenn sich ein Riss im Schüttgutpolymer ausbreitet, was den Klebstoff darstellt. In diesem Fall werden die Oberflächen beider Adhärenden nach der Debonding durch gebrochenes Klebstoff abgedeckt. Der Riss kann sich in der Mitte der Schicht oder in der Nähe einer Schnittstelle ausbreiten. In diesem letzten Fall kann der zusammenhängende Fraktur als "zusammenhängend in der Nähe der Grenzfläche" bezeichnet werden.

Kleberfraktur

Kleberfraktur (manchmal bezeichnet als als Grenzflächenfraktur) ist beim Debonding zwischen dem Klebstoff und dem Anhänger. In den meisten Fällen geht das Auftreten von Klebstofffrakturen für einen bestimmten Klebstoff mit einer geringeren Frakturzähigkeit einher.

Andere Arten von Frakturen

Weitere Arten von Frakturen sind:

• Das gemischt Typ, der vorkommt, wenn sich der Riss an einigen Stellen in einem zusammenhängenden und anderen Grenzflächen in anderen Stellen ausbreitet. Gemischte Frakturflächen können durch einen bestimmten Prozentsatz an Klebstoff- und Kohäsionsgebieten gekennzeichnet werden.
• Das Wechselrissweg Geben Sie ein, der auftritt, wenn die Risse von einer Schnittstelle zur anderen springen. Diese Art von Fraktur erscheint in Gegenwart von Zugstress in der Klebstoffschicht.
• Fraktur kann auch im Klebstoff auftreten, wenn der Klebstoff schwieriger ist als der Anhänger. In diesem Fall bleibt der Klebstoff intakt und ist immer noch an ein Substrat und die Überreste des anderen gebunden. Wenn man beispielsweise ein Preisetikett entfernt, bleibt der Klebstoff normalerweise auf dem Etikett und der Oberfläche. Dies ist ein zusammenhängendes Versagen. Wenn jedoch eine Papierschicht an der Oberfläche festgehalten bleibt, ist der Klebstoff nicht gescheitert. Ein weiteres Beispiel ist, wenn jemand versucht, sich auseinander zu ziehen Oreo Kekse und alle Füllungen bleiben auf einer Seite; Dies ist eher ein Klebstoffversagen als ein zusammenhängendes Versagen.

Design von Klebstoffverbindungen

In der allgemeinen Entwurfsregel müssen die materiellen Eigenschaften des Objekts größer sein als die während seiner Verwendung erwarteten Kräfte. (d. H. Geometrie, Lasten usw.). Die technische Arbeit besteht aus einem guten Modell zur Bewertung der Funktion. Für die meisten Klebstoffverbindungen kann dies verwendet werden Frakturmechanik. Konzepte wie die Spannungskonzentration Faktor und die Dehnungssenergiefreisetzungsrate Kann verwendet werden, um das Versagen vorherzusagen. In solchen Modellen wird das Verhalten der Kleberschicht selbst vernachlässigt und nur die Anhänger werden berücksichtigt.

Der Fehler hängt auch sehr von der Öffnung ab Modus des Gelenks.

• Modus i ist ein Öffnungs- oder Zugmodus, in dem die Ladungen zum Riss normal sind.
• Modus II ist ein Schubmodus für Gleit- oder In-Ebenen, in dem die Rissoberflächen senkrecht zur Vorderkante des Risses in Richtung übereinander gleiten. Dies ist normalerweise der Modus, für den der Klebstoff den höchsten Widerstand gegen Frakturen aufweist.
• Modus III ist ein zerreißender oder Antiplantäenmodus.

Wenn die Lasten normalerweise festgelegt sind, resultiert ein akzeptables Design nach Möglichkeit aus der Kombination eines Materialauswahlverfahrens und der Geometrie -Modifikationen. In klebrig gebundenen Strukturen werden die globale Geometrie und Lasten durch strukturelle Überlegungen festgelegt und das Entwurfsverfahren konzentriert sich auf die materiellen Eigenschaften des Klebstoffs und auf lokale Änderungen der Geometrie.

Das Erhöhen des Gelenkwiderstands wird normalerweise durch Entwerfen seiner Geometrie erhalten, damit:

• Die gebundene Zone ist groß
• Es ist hauptsächlich im Modus II geladen
• Die stabile Rissausbreitung folgt dem Auftreten eines lokalen Versagens.

Haltbarkeit

Einige Klebstoff und Klebstoffe haben eine begrenzte Haltbarkeit. Die Lebensdauer der Haltbarkeit hängt von mehreren Faktoren ab, deren größter Temperatur ist. Klebstoffe können ihre Wirksamkeit bei hohen Temperaturen verlieren und immer steifer werden.^[39] Andere Faktoren, die die Haltbarkeit beeinflussen, sind die Exposition gegenüber Sauerstoff oder Wasserdampf.

Siehe auch

• Kleberoberflächenkräfte
• Aufprallkleber
• Klebeband
• Blu-Tack
• Klebestift
• Schleim- dicke, klebrige Substanz, die von fast allen Pflanzen und einigen Mikroorganismen erzeugt wird
• Versiegelung
• Holzkleber-Klebstoff aus natürlichen oder synthetischen Rohstoffen für die Bindung von Holz- und Holzmaterialien auf Holzbasis

Verweise

Literaturverzeichnis

• Ebnesajjad, Sina (2010). "Geschichte der Klebstoffe". Handbuch für Klebstoffe und Oberflächenvorbereitung: Technologie, Anwendungen und Fertigung. Amsterdam: Elsevier. ISBN 9781437744613.
• Kinloch, Anthony J. (1987). Adhäsion und Klebstoffe: Wissenschaft und Technologie. London: Chapman und Hall. ISBN041227440X
• Lau, John H.; Wong, C. P.; Lee, Ning-Cheng; Lee, S. W. Ricky (2002). Elektronikherstellung: mit Bleifreiheit, Halogenfrei und leitfähiger Materialien. McGraw-Hill Professional. ISBN 978-0-07-138624-1.
• Mittal, K. L.; Pizzi, A. (2003). Handbuch der Klebetechnologie. New York: Marcel Dekker. ISBN 0824709861.
• Todd, Robert H.; Allen, Dell K.; Alting, Leo (1994). Referenzhandbuch für Herstellungsprozesse. Industrial Press Inc. ISBN 0-8311-3049-0.

Externe Links

• Bildungsportal für Klebstoffe und Dichtungsmittel
• Roymech: Die Theorie der klebenden Bindung
• 3M -Klassifizierung von Kleber und Bändern
• Datenbank mit Klebstoffen zum Anbringen verschiedener Materialien