Klebstoff, Klebeband

Klebstoffe sind nach DIN 16920 „nichtmetallische Stoffe, die Fügeteile durch Flächenhaftung und innere Festigkeit verbinden können“. Bevor das Kleben genormt wurde, bediente sich die Natur dieser Technik: der fleischfressende Sonnentau stellt eine stoffschlüssige Verbindung zu seinen Opfern her, Wespen und Bienen kleben ihre Bauten; und wer das Meer kennt, kennt auch Muscheln und Seepocken, die fast unlösbar an Schiffsrümpfen und Steinen haften. Aber auch wir Menschen klebten schon recht früh - älter als das Schweißen, Schrauben oder Nieten ist der Einsatz von Klebstoffen allemal. Um 3500 v.Chr. kochten die Sumerer Tierhäute zur Herstellung von Klebstoffen; aus dem Ägypten des 5. vorchristlichen Jahrhunderts sind mit Furnier beklebte Möbel bekannt.

Adhäsion und Kohäsion

Zurück zur DIN-Norm: Die Fügeteile sollen einerseits durch Flächenhaftung zwischen Klebstoff und Fügeteil - die Adhäsion - und andererseits durch innere Festigkeit des Klebstoffs - die Kohäsion - verbunden werden.

Haftung zwischen Klebeteil und Klebstoff entsteht aus verschiedenen Gründen. Einerseits sind physikalische oder chemische Bindungskräfte auf molekularer Ebene verantwortlich. Dies ist zum Beispiel beim Kleben von Metallen oder einigen Kunststoffen der Fall. Sehr poröse Werkstoffe, wie zum Beispiel Holz, werden vom Klebstoff meist mechanisch verklammert. Der Klebstoff wandert (diffundiert) in die mikroskopisch feinen Oberflächenporen und härtet dann aus. Die Zusammensetzung des Klebstoffs und die Kombination Klebstoff-Werkstoff bestimmt die Stärke der Adhäsion.

Hat sich der Klebstoff mit den Materialoberflächen verbunden, ist noch der winzige Spalt zwischen den Fügeteilen zu überbrücken. Nach der Aushärtung muss der Klebstoff eine ausreichende innere Festigkeit - die Kohäsion - erreichen, damit die Klebung hält.

Eine Ausnahme vom Adhäsions-Kohäsions-Mechanismus bildet das Kleben von thermoplastischen Kunststoffen mit reinen Lösungsmitteln, wie zum Beispiel Dichlormethan oder Aceton. Hier wird vom Lösungsmittel die Oberfläche so angelöst, dass sich die langen Molekülketten aus dem festen Verbund lösen und sich mit den Ketten des anderen Fügeteils verbinden. Ist das Lösungsmittel verdampft, bleibt kein Klebstoff zurück, die innere Festigkeit der Fuge wird allein durch den Kunststoff bestimmt.

Beim Einsatz von Klebstoffen gilt es, den zeitlichen Verlauf des Aushärtens zu beachten. Der Erfahrung nach nimmt die Festigkeit einer Klebeverbindung von recht niedrigen Werten beim Zusammenfügen zunächst schnell, dann langsamer zu. Selbst bei schnell abbindenden Klebstoffen steigt die Festigkeit noch viele Stunden bis Tage an und erreicht erst mit der Zeit den Endwert. Dieser Wert nimmt jedoch, abhängig von Umwelteinflüssen, im Laufe von Wochen bis Monaten wieder ab, um schließlich einen konstant bleibenden Wert zu erreichen. (...)