Download - Weiss Chemie und Technik GmbH & Co. KG
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1. Chemisch härtende Systeme<br />
1.1 Polyadditionsklebstoffe<br />
Technische Information DE 20/09<br />
Reaktionsmechanismen<br />
Klebstoff-Systeme<br />
Epoxidharz-Klebstoffe<br />
O<br />
O<br />
CH 3<br />
O<br />
CH 3<br />
Epoxidharz (Bisphenol A-Basis)<br />
O<br />
+<br />
R NH 2<br />
Amin-Härter<br />
Bei diesem Klebstoff-Typ findet eine<br />
Polyaddition zwischen einem Epoxidharz<br />
<strong>und</strong> einem Aminhärter statt.<br />
Additionsreaktion<br />
R 1<br />
O<br />
OH<br />
H<br />
N<br />
R<br />
usw.<br />
NCO R 1 NCO + HO<br />
R 2 OH + NCO R 1 NCO + HO<br />
R 2 OH + ...<br />
Polyisocyanat Polyol<br />
Polyisocyanat<br />
(Härter)<br />
(Binder)<br />
(Härter)<br />
Polyol<br />
2-K-PUR-Klebstoffe<br />
(Binder)<br />
Polyaddition<br />
O<br />
O<br />
O<br />
NCO R 1 NCO + HO<br />
R 2 OH + NCO R 1 NCO + HO<br />
R 2 OH<br />
O R 2 O C NH R 1 NH C O R 2 O C NH R 1 NH...<br />
Polyisocyanat Polyol<br />
Polyisocyanat Polyol<br />
(Härter)<br />
(Binder)<br />
Polyurethan<br />
(Härter)<br />
(Binder)<br />
Polyaddition NCO R 1 NCO H<br />
O<br />
O R 2 OH NCO R<br />
O 1 NCO O<br />
HO<br />
R 2 OH<br />
Polyisocyanat O R 2 O C<br />
Polyol<br />
NH R 1 NH<br />
Polyisocyanat<br />
C O R 2 O C Polyol NH R 1<br />
+ ...<br />
+ + + + ...<br />
NH ...<br />
(Härter)<br />
(Binder)<br />
(Härter)<br />
(Binder)<br />
Polyurethan<br />
Polyaddition<br />
O<br />
O<br />
O R 2 O C NH R 1 NH C O R 2<br />
O<br />
O C NH R 1 NH...<br />
Bei 2K-PUR-Klebstoffen findet eine<br />
Polyaddition zwischen der Polyol-<br />
Komponente (Binder) <strong>und</strong> dem Isocyanat<br />
(Härter-Komponente) statt. Das Ergebnis ist<br />
ein Polyurethan-Polymer.<br />
Polyurethan<br />
1-K-PUR-Klebstoffe<br />
NCO<br />
R<br />
Prepolymer<br />
+ n NCO<br />
NCO<br />
+<br />
R 1 NCO<br />
O H 2<br />
Feuchtigkeit<br />
NCO<br />
R<br />
NCO<br />
NH NH NCO<br />
C R 1<br />
O<br />
n<br />
Polyharnstoff<br />
NH O<br />
R C<br />
OH<br />
+ CO 2<br />
Kohlendioxid<br />
Bei den 1K-PUR-Klebstoffen entsteht aus<br />
der Reaktion des PUR-Prepolymers <strong>und</strong><br />
Feuchtigkeit (im Gegensatz zu den 2K-<br />
Systemen) ein Polyharnstoff. Als Nebenprodukt<br />
entsteht Kohlendioxid - dies führt<br />
zum Aufschäumen des Klebstoffs.<br />
1.2 Polymerisationsklebstoffe<br />
Cyanacrylat-Klebstoffe<br />
CH 2<br />
n CN C<br />
COO<br />
Cyanacrylat<br />
R<br />
-<br />
R 1 (z.B. Wasser) +M +<br />
Ionenkettenpolymerisation<br />
CN<br />
R 1 CH 2 C<br />
COOR<br />
CN<br />
CH 2 C M<br />
COOR<br />
n-1<br />
Cyanacrylat-Klebstoffe (sog. „Sek<strong>und</strong>enkleber“)<br />
enthalten saure anionische Polymerisationsinhibitoren.<br />
Werden diese z.B.<br />
durch den Zutritt von Feuchtigkeit neutralisiert,<br />
beginnt die Polymerisation <strong>und</strong> der<br />
Klebstoff härtet aus.<br />
- 2 -<br />
<strong>Weiss</strong> <strong>Chemie</strong> + <strong>Technik</strong> <strong>GmbH</strong> & <strong>Co</strong>.<strong>KG</strong>, Geschäftsbereich <strong>Chemie</strong>, Hansastraße 2, D-35708 Haiger,<br />
Tel. +49 (0)2773/815-0, Fax +49 (0)2773/815-200, E-Mail: ch@weiss-chemie.de, http://www.weiss-chemie.de
-<br />
1.3 Polykondensationsklebstoffe<br />
Technische Information DE 20/09<br />
Reaktionsmechanismen Seite 2<br />
Klebstoff-Systeme<br />
Hybrid (STP)-Klebstoffe<br />
OCH 3<br />
OCH 3 OCH 3<br />
n H 3 C Si R Si CH 3<br />
OCH 3<br />
+ H 2 O<br />
CH 3 OH<br />
(Vernetzungsreaktion, Polykondensation)<br />
CH 3<br />
R Si O<br />
R<br />
CH 3<br />
Si<br />
R<br />
CH 3<br />
Si<br />
O<br />
OCH 3<br />
O O O H C CH 3 3<br />
CH<br />
Si 3<br />
Si R Si O Si R<br />
H 3 C<br />
OCH 3 OCH 3 CH 3 OCH 3<br />
Si<br />
R<br />
Klebstoffe auf Basis von STP-/MS-<br />
Polymeren härten durch einen Zyklus aus<br />
Hydrolyse- <strong>und</strong> Kondensationsreaktionen<br />
der reaktiven Silylgruppen aus. Ausgelöst<br />
wird der Prozess durch Luftfeuchtigkeit in<br />
Gegenwart eines Katalysators, es entstehen<br />
sehr stabile Siloxangruppen. (In<br />
geringen Mengen entsteht als Nebenprodukt<br />
Methanol.)<br />
Harnstoff-Formaldehyd-(UF-)Harze<br />
n<br />
O<br />
H 2 N C NH CH 2 OH<br />
Harnstoff-Formaldehyd-(UF-)Harz<br />
+ H +<br />
- H 2 O<br />
O<br />
H 2 N C NH CH 2<br />
O<br />
NH C NH CH 2 OH<br />
n-1<br />
Werden Harnstoff-Formaldehyd (UF)-<br />
Leime in Wasser gelöst <strong>und</strong> durch Temperatureinwirkung<br />
<strong>und</strong>/oder Säuren aktiviert,<br />
setzt eine Polykondensation ein, die zu<br />
einem vernetzten Polymer führt.<br />
Wasserglas-Klebstoffe<br />
Na 2 O.(SiO 2 ) H 2 O n +<br />
Natronwasserglas<br />
+ CO 2<br />
SiO 2 .nH 2 O + Na 2 CO 3<br />
Polykondensation<br />
Polykieselsäure<br />
Einerseits härten diese Klebstoffe durch<br />
Austrocknen aus, parallel beginnt durch<br />
Einwirkung von Luft-CO 2 eine Polykondensation,<br />
die zu stark verzweigten Polykieselsäuren<br />
führt.<br />
Silikon-Dichtmasse (Acetat-vernetzend)<br />
R<br />
X<br />
Si O<br />
R<br />
Si O<br />
X<br />
Si R<br />
X R<br />
n<br />
X<br />
O<br />
X = CH 3<br />
O Acetat<br />
+ H 2 O<br />
Polykondensation<br />
X<br />
R Si O Si O Si R<br />
n<br />
X<br />
O<br />
R Si O Si O Si R<br />
X<br />
R<br />
R<br />
O<br />
R<br />
R<br />
X<br />
O<br />
R Si O Si O Si R<br />
X<br />
R<br />
R<br />
n<br />
R Si O Si O Si R<br />
n<br />
O<br />
X<br />
R<br />
R<br />
n<br />
X<br />
X<br />
+ 4 HX<br />
Acetat-vernetzende Silikon-Massen härten<br />
nach dem gleichen Mechanismus aus wie<br />
MS-Klebstoffe. Hier wird bei der durch<br />
Feuchtigkeit ausgelösten Polykondensation<br />
Essigsäure frei (Geruch!).<br />
- 3 -<br />
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2. Physikalisch abbindende Systeme<br />
2.1 Dispersionsklebstoffe<br />
Technische Information DE 20/09<br />
Reaktionsmechanismen Seite 3<br />
Klebstoff-Systeme<br />
Zum Beispiel Weißleime zählen zu den Dispersionsklebstoffen.<br />
Das Basismittel Wasser sorgt<br />
dafür, dass der eigentliche Klebstoff, nämlich<br />
das Kunstharz (Polyvinylacetat, PVAc), an die<br />
Stellen transportiert wird, wo es zur klebenden<br />
Wirkung kommen soll. Voraussetzung ist<br />
deshalb, dass die zu klebenden Teile, in<br />
diesem Fall Holz, Wasser aufnehmen <strong>und</strong><br />
dieses verdunsten lassen können. Wenn das<br />
Wasser seine Lösungs- <strong>und</strong> Transportfunktion<br />
erfüllt hat, muss es wieder entweichen können<br />
– der Leim trocknet/die Verleimung härtet aus.<br />
Zu Beginn des Abbindeprozesses ist die Klebekraft des Leims relativ gering. Die Werkstücke müssen mit<br />
Klemmen oder Schraubzwingen mit möglichst hohem Druck gepresst werden, bis das im Leim enthaltende<br />
Wasser vom Holz aufgenommen worden ist <strong>und</strong> der eigentliche Klebstoff zu trocknen beginnt. Außerdem<br />
wird beim Pressen das Kunstharz in die Poren der Holzoberfläche gedrückt <strong>und</strong> dabei gleichsam mit dem<br />
Werkstoff verzahnt. Die Haftfläche für den Leim beträgt nach diesem Vorgang ein Vielfaches der sichtbaren<br />
Oberfläche <strong>und</strong> steigert damit die Belastbarkeit der Klebeverbindung.<br />
2.2 Diffusionsklebstoffe<br />
Diese Klebstoffe enthalten Lösungsmittel, die die zu klebenden Substrate/Kunststoffe (z.B. PVC)<br />
anquellen/anlösen. Im Lösungsmittel enthaltene Polymere verbinden/verschweißen die Substratoberflächen,<br />
sodass es nach Trocknung der Lösungsmittel zur Aushärtung der Klebstoffe/Kaltverschweißung<br />
der geklebten Kunststoffe kommt.<br />
2.3 Kontaktklebstoffe (lösungsmittelhaltig)<br />
Diese Klebstoffe bestehen aus hochmolekularen, aber chemisch noch nicht vernetzten Komponenten.<br />
Durch Lösungsmittel werden sie in einen niedrigviskosen Zustand gebracht, der für eine gute Benetzung<br />
der zu klebenden Oberflächen notwendig ist.<br />
Der Kontaktklebstoff wird auf beide Klebeflächen aufgetragen; das Lösungsmittel verdunstet; nach der<br />
Fingerprobe werden die Fügeteile gepresst (hierbei laufen Diffusionsvorgänge zwischen den Klebstoffflächen<br />
ab); die Klebstoffe benötigen in der Regel noch 24 bis 48 St<strong>und</strong>en nach dem Fügen bis zum<br />
Erreichen der Endfestigkeit. Je größer der Anpressdruck, umso höher die Festigkeit der Klebeverbindung.<br />
2.3 Schmelzklebstoffe (Hotmelts)<br />
Schmelzklebstoffe befinden sich bei Raumtemperatur im festen hochmolekularen Zustand. Durch<br />
Erwärmung werden sie in den flüssigen Aggregatzustand versetzt, jetzt sind sie in der Lage die zu<br />
klebenden Oberflächen zu benetzen. Sofort nach dem Abkühlen können Kräfte übertragen werden.<br />
Durch Zusätze in dem Schmelzklebstoff kann eine sogenannte Nachvernetzung erzielt werden. Dabei hat<br />
der Klebstoff die Eigenschaft nach unterschreiten der Schmelztemperatur weiter zu vernetzen. Diese nachträgliche<br />
chemische Reaktion wird durch von außen einwirkende Feuchtigkeit initiiert.<br />
Unsere Gebrauchsanweisungen, Verarbeitungsrichtlinien, Produkt- oder Leistungsangaben <strong>und</strong> sonstigen technischen Aussagen sind nur<br />
allgemeine Richtlinien; sie beschreiben nur die Beschaffenheit unserer Produkte (Werteangaben/-ermittlung zum Produktionszeitpunkt) <strong>und</strong><br />
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