Leime und Kontaktkleber: Theoretische Grundlagen Eigenschaften — Anwendung

1 Einleitung.- 1.1 Historische Übersicht.- 1.2 Die wissenschaftliche Untersuchung des Haftprozesses.- A. Theorie des Bindungsvorganges.- I Physikalische Probleme.- 2 Die Molekularkräfte.- 2.1 Zusammenhang zwischen Molekularkräften, Kohäsion und Adhäsion.- 2.2 Verschiedene Arten kleinster Partikel. Moleküle.- 2.3 Das Dipolmoment.- 2.4 Van der Waalssche Kräfte.- 2.5 Unpolare Moleküle. Londons Dispersionskräfte.- 2.6 Schwach polare Moleküle. Keesoms Orientierungskräfte.- 2.7 Stark polare Moleküle. Polare chemische Bindungskräfte erster Ordnung.- 2.8 Metalle. Polare chemische Bindungskräfte erster Ordnung.- 2.9 Unpolare Atome. Unpolare chemische Bindung erster Ordnung.- 3 Spezifische Kohäsionsarbeit (?) und spezifische freie Oberflächenenergie (?).- 3.1 Der Zusammenhang zwischen den Größen ? und ?.- 3.2 Die Bestimmung von ? durch Zerreißversuche.- 3.3 Die Bestimmung von ? durch Messung der Oberflächenspannung von Flüssigkeiten.- 3.4 Meßmethoden zur Bestimmung der Oberflächenspannung von Flüssigkeiten.- 3.5 Die freie Oberflächenenergie fester Körper.- 3.6 Zusammenfassung.- 4 Die Adhäsionsbindung flüssig/flüssig.- 4.1 Allgemeines.- 4.2 Die Grenzfläche flüssig/flüssig. Freie Grenzflächenenergie ?12 und Adhäsionsarbeit ?12.- 5 Die Grenzfläche fest/flüssig.- 5.1 Die Adhäsionsarbeit fest/flüssig (?12).- 5.2 Randwinkel und Benetzung (?).- 5.3 Die Gültigkeit der Gleichungen von Young und Young-Dupré.- 5.4 Adhäsionsarbeiten an der Grenzfläche fest/flüssig.- 5.5 Die Bedeutung der Benetzung und des Randwinkels beim Verleimen.- 5.6 Verbesserung der Benetzung.- 5.7 Die Abhängigkeit des Randwinkels von der Oberflächenbeschaffenheit des festen Körpers.- 5.8 Oberflächenrauhigkeit.- 5.9 Porosität.- 5.10 Randwinkelhysteresis.- 5.11 Die Messung des Randwinkels.- 6 Die Viskosität.- 6.1 Physikalische Grundbegriffe.- 6.2 Turbulenz.- 6.3 Nicht-Newtonsche Flüssigkeiten.- 6.4 Meßverfahren.- 7 Der Kapillardruck und seine Auswirkungen.- 7.1 Die Druckwirkung gekrümmter Flüssigkeitsoberflächen.- 7.2 Die Eindringgeschwindigkeit.- 7.3 Adhäsion zwischen zwei festen Oberflächen durch eine vermittelnde Flüssigkeitsschichte.- 7.4 Klebkraft.- 7.5 Klebrigkeit.- 7.6 Die viskoelastische Fuge.- 8 Die Grenzfläche fest/fest.- 8.1 Die Bildung fester Verbindungen durch Kohäsion und Adhäsion.- 8.2 Scheinbare Kohäsion fester Oberflächen ohne Flüssigkeitszwischenschichte.- 8.3 Die Grundregel des Verleimens (Verklebens).- 8.4 Verschiedene Bindungsarten.- 8.5 Der Einfluß von Adsorption.- 8.6 Die Adhäsionsarbeit fest/fest.- 8.7 Regeln zur Erzielung guter technischer Adhäsion.- 8.7.1 Benetzung.- 8.7.2 Ähnliche Polaritäten.- 8.7.3 Spannungen in der Leimschichte.- 8.7.4 Die mechanischen Eigenschaften von Haftstoff und Unterlage.- 8.7.5 Mechanische Schwächen der festen Oberfläche.- 8.7.6 Zusammenfassung.- 8.7.7 Verklebung mit Kontaktklebstoffen.- 8.8 Leim- und Klebfugen.- 9 Die Eigenschaften hochpolymerer Stoffe.- 9.1 Fugenfes igkeit und Molekülgröße des Haftstoffes.- 9.2 Kolloide Stoffe — hochpolymere Stoffe.- 9.3 Molekülform und Viskosität.- 9.4 Die beiden festen Aggregatzustände hochpolymerer Stoffe.- 9.5 Viskoelastizität.- II Chemische Probleme.- 10 Bildungsreaktionen polymerer Substanzen.- 10.1 Funktionalität.- 10.2 Polymerisation und Polykondensation.- 10.3 Polymerisation.- 10.4 Mischpolymerisation (Copolymerisation).- 10.5 Polymerisationsmethoden.- 10.6 Heterogene Katalyse.- 10.7 Polykondensation.- 10.8 Polyaddition.- B Eigenschaften der wichtigsten Leime und Kontaktkleber.- 11 Übersicht über die gebräuchlichsten Leime und Kontaktkleber.- 11.1 Einteilung.- 11.2 Hochpolymere, physikalisch bindende Leime und Kontaktkleber.- 11.3 Niedrigpolymere chemisch bindende (härtende) Leime.- 11.4 Natürliche und synthetische Rohstoffe.- 11.5 Die Namen synthetischer Leime und Kontaktkleber.- 12 Einige leim- und klebetechnische Begriffe.- 12.1 Leimen und Kleben.- 12.2 Einige weitere Bezeichnungen.- 13 Hochpolymere, physikalisch bindende Leime und Kontaktkleber (Naturprodukte).- 13.1 Glutinleim.- 13.1.1 Allgemeines.- 13.1.2 Ausgangsmaterial. Makromolekulare Proteine.- 13.1.3 Herstellungsmethoden von Glutin bzw. Glutinleim.- 13.1.4 Eigenschaften und Anwendungsgebiete der verschiedenen Glutinleimsorten.- 13.1.5 Indirekte Prüfungsmethoden.- 13.1.6 Das Bereiten der Leimlösung.- 13.1.7 Glutinleim in der Schleifmittelindustrie.- 13.1.8 Glutinleim in der Papierindustrie.- 13.1.9 Glutinleim als Holzleim.- 13.1.10 Modifizierte Glutinleime.- 13.2 Kaseinleim.- 13.2.1 Allgemeines.- 13.2.2 Kasein. Eigenschaften.- 13.2.3 Rohstoffe und Herstellung von Kasein.- 13.2.4 Die Herstellung von Kaseinleim.- 13.2.5 Die Anwendung von Kaseinleim-Kaltbindern (Holz).- 13.2.6 Heißbinder.- 13.3 Sojaleim.- 13.4 Blutalbuminleim.- 13.4.1 Allgemeines.- 13.4.2 Die Herstellung von Blutalbumin.- 13.4.3 Die Herstellung von Blutalbuminleim.- 13.5 Stärke als Leim und Verdickungsmittel.- 13.5.1 Allgemeines.- 13.5.2 Rohmaterial und Herstellung von Stärke.- 13.5.3 Chemischer Aufbau der Stärke.- 13.5.4 Neutrale Kleister (ohne hydratisierende Zusätze).- 13.5.5 Stärke- und Dextrinleime.- 13.6 Wasserlösliche Celluloseäther.- 13.6.1 Allgemeines.- 13.6.2 Ausgangsmaterial.- 13.6.3 Die Herstellung von Celluloseäthern.- 13.6.4 Die praktische Anwendung von Celluloseäthern.- 13.7 Naturkautschuk.- 13.7.1 Allgemeines.- 13.7.2 Rohmaterial und chemische Struktur.- 13.8 Wasserglasleim.- 13.8.1 Allgemeines.- 13.8.2 Wasserglas: chemische Zusammensetzung und Molekülform.- 13.8.3 Die Herstellung von Wasserglas.- 13.8.4 Die Anwendung von Wasserglas.- 14 Hochpolymere, physikalisch bindende Leime und Kontaktkleber (synthetische Produkte).- 14.1 Polyvinylacetatleim (PVAc-Leim).- 14.1.1 Allgemeines.- 14.1.2 Ausgangsmaterial.- 14.1.3 Die Herstellung von Polyvinylacetat.- 14.1.4 PVAc-Dispersionen.- 14.1.5 PVAc-Holzleime.- 14.1.6 Die Anwendung von PVAc-Holzleimen.- 14.1.7 Beständigkeit und Festigkeit von PVAc-Holzleimen.- 14.1.8 Modifizierte (erweichte) PVAc-Leime.- 14.2 Polyvinylalkohol und Polyvinylformal.- 14.3 Klebstoffe aus Polyvinyläthern.- 14.4 Leime und Klebstoffe aus Polyacryl- und Polymethacrylverbindungen.- 14.4.1 Allgemeines.- 14.4.2 Chemische Struktur und Ausgangsmaterial der Acrylverbindungen.- 14.5 Polyäthylen.- 14.5.1 Allgemeines.- 14.5.2 Rohstoff und Herstellung.- 14.5.3 Bestrahlung von Polyäthylen.- 14.5.4 Schmelzbinder.- 14.6 Polyisobutylen.- 14.7 Polystyrol.- 14.8 Polyvinylchlorid.- 14.9 Klebstoffe auf Elastomerbasis.- 14.9.1 Dien-Elastomergrundstoffe.- 14.9.1.1 Allgemeines.- 14.9.1.2 Herstellungsmethoden und Polymerisationsreaktionen der monomeren Diene.- 14.9.1.3 Vernetzungsreaktionen.- 14.9.1.4 Alterung.- 14.9.2 Elastomerklebstoffe. Allgemeines.- 14.9.3 Permanente Kontaktkleber („Tape“).- 14.9.3.1 Allgemeines.- 14.9.3.2 Rohstoffe: Elastomere.- 14.9.3.3 Rohstoffe: Harze und andere Zusätze.- 14.9.3.4 Zusammensetzung von permanenten Kontaktklebmassen.- 14.9.3.5 Träger.- 14.9.3.6 Überzüge.- 14.9.3.7 Die Haftfestigkeit von Klebebändern.- 14.9.3.8 Schubfestigkeit von Klebebändern.- 14.9.4 Temporäre Kontaktkleber.- 14.9.4.1 Allgemeine Richtlinien für temporäre Kontaktkleber.- 14.9.4.2 Rohstoffe: Elastomere.- 14.9.4.3 Rohstoffe: Harze.- 14.9.4.4 Die Zusammensetzung und Festigkeit von temporären Chlorbutadien-(Chloropren-) und Nitrilkautschukklebern.- 14.9.4.5 Das praktische Arbeiten mit temporären Kontaktklebern.- 15 Chemisch bindende (härtende) Leime (wasserabspaltend).- 15.1 Aminoplastleime.- 15.2 Harnstoff-Formaldehydharzleim (HF-Leim).- 15.2.1 Allgemeines.- 15.2.2 Rohstoffe.- 15.2.3 Die Herstellung von Harnstoff-Formaldehydharzleimen.- 15.2.4 Das Härten von HF-Leim.- 15.2.5 Die Anwendung von HF-Leim.- 15.2.6 HF-Leimfilm.- 15.2.7 Alkalisch reagierende Substanzen.- 15.3 Melamin-Formaldehydharzleim (MF-Leim).- 15.3.1 Allgemeines.- 15.3.2 Rohstoffe.- 15.3.3 Die Herstellung von MF-Leimen.- 15.3.4 Die Anwendung von MF-Leimen.- 15.3.5 Naßfeste Papiere.- 15.3.6 MF-Schichtpreßstoffe.- 15.4 Phenoplastleime.- 15.4.1 Allgemeines.- 15.4.2 Rohstoffe.- 15.5 Phenol-Formaldehydharzleime (PF-Leime).- 15.5.1 Bildungsreaktion.- 15.5.2 Herstellung.- 15.5.3 Das Härten von PF-Leimen.- 15.5.4 Die Verleimung von Holz.- 15.5.5 Die Verleimung von Holz/Metall.- 15.5.6 Die MetaUverleimung (Metall/Metall).- 15.5.7 Schichtpreßstoffe aus mit PF-Harz getränkten Papieren.- 15.6 Kunstharzleime aus substituierten und höheren Phenolen.- 15.7 Kresol-Formaldehydharzleime.- 15.8 Resorcin-Formaldehydharzleime (RF-Leime).- 16 Chemisch bindende (härtende) Leime (ohne Spaltprodukte).- 16.1 Epoxydharzleime.- 16.1.1 Allgemeines.- 16.1.2 Die Komponenten von Epoxydharzleimen.- 16.1.3 Die Herstellung der Epoxydkomponente.- 16.1.4 Die Härtung von Epoxydharzleimen.- 16.1.5 Anwendungsvorschriften und Eigenschaften von Epoxydharzleimen.- 16.2 Ungesättigte Polyesterharzleime („Polyesterharzleim“).- 16.2.1 Allgemeines.- 16.2.2 Die ungesättigte Polyesterkomponente, Rohstoffe und Darstellung.- 16.2.3 Die Härtung von ungesättigtem Polyesterharz.- 16.2.4 Anwendung und Eigenschaften von ungesättigten Polyesterharzleimen.- 16.3 Polyurethanleime.- 16.3.1 Allgemeines.- 16.3.2 Die Komponenten von Polyurethanleimen.- 16.3.3 Die Vernetzungsreaktion (Urethanbildung).- 16.3.4 Die Anwendung von Polyurethanleimen.- C Festigkeit und Beständigkeit.- 17 Festigkeit von Leim- und Klebfugen.- 17.1 Allgemeine Begriffe.- 17.2 Absolute und mittlere Festigkeiten.- 17.3 Einige spezielle Prüfmethoden.- 17.3.1 Schub-Zugprüfung (Überlappungsprobe).- 17.3.2 Die Überlappungsfuge, Prüfmethoden.- 17.3.3 Zugbelastete Leimfuge (Stumpfer Stoß).- 17.3.4 Zugbelastete Leimfuge; Prüfungsmethoden.- 17.3.5 Schälfestigkeit.- 17.3.6 Schälfestigkeit; Prüfungsmethoden.- 17.3.7 Statische Langzeitprüfung.- 17.3.8 Dynamische Langzeitprüfung durch Wechselbelastung.- 18 Die Beständigkeit von Haftstoffverbindungen gegen äußere Einflüsse; „Alterungsbeständigkeit“.- 18.1 Allgemeines.- 18.2 Die Alterungsbeständigkeit von Holzleimen.- 18.3 Die Alterungsbeständigkeit von Metalleimen.- D Die Technik des Verleimens (Verklebens).- 19 Die wichtigsten technischen Arbeitsvorgänge.- 19.1 Oberflächenvorbehandlungen.- 19.1.1 Holz (poröses Material); Maßtoleranzen.- 19.1.2 Holz (poröses Material), Oberflächenvorbehandlung.- 19.1.3 Metalle, Oberflächenvorbehandlung.- 19.1.4 Nicht gereinigte glatte Metalloberflächen.- 19.2 Das Auftragen von Leimen.- 19.2.1 Maßnahmen zur Konstanthaltung des Leimauftrages.- 19.2.2 Auftragen härtender Leime.- 19.2.3 Benetzung.- 19.2.4 Auftragsmenge.- 19.2.5 Wartezeit (Zeitspanne zwischen Leimauftrag und Schließen der Presse).- 19.3 Blasenbildung durch Dampfdruck.- 19.4 Der Preßdruck.- 19.4.1 Der Preßdruck beim Verleimen als Funktion physikalisch-mechanischer Faktoren.- 19.4.2 Das Verleimen ebener Fugenflächen.- 19.4.3 Das Verleimen unebener Fugenflächen mit Fugenfüllern.- 19.4.4 Die kritische Dicke der Leimschichte.- 19.4.5 Druckwahl; praktische Gesichtspunkte.- 19.4.6 Der Preßdruck beim Kontaktverkleben.- 19.4.7 Die Druckverteilung auf inhomogenen Unterlagen.- 19.5 Preßzeiten.- 19.5.1 Die Preßzeiten physikalisch bindender Leime.- 19.5.2 Preßzeiten und Preßtemperaturen chemische bindender Leime.- 19.6 Verschiedene Erwärmungsmethoden.- 19.6.1 Allgemeines.- 19.6.2 Erwärmung in geheizten Pressen.- 19.6.3 Die Hochfrequenzverleimung von Holz.- 19.6.4 Erwärmung der Leimfuge durch elektrisch erhitzte Widerstände.- 19.6.5 Erwärmung der Leimfuge durch Infrarotstrahlung.