Willkommen beim Industrieverband Klebstoffe e.V.

Klebstoffe sind aus unserem täglichen Leben nicht mehr wegzudenken. Mit ihren erstaunlichen, vielfältigen und bemerkenswerten Einsatzorten haben sie sich zu einem unserer ständigen Begleiter entwickelt. Viele Produkte – ob Bücher, Mobiltelefone, Fußböden, E-Reader, Matratzen, Autos und unzählige mehr – wären so, wie wir sie kennen, nicht denkbar ohne die Entwicklung immer leistungsfähigerer Klebstoffe. Sie machen unser Leben leichter und angenehmer, ermöglichen Innovationen und technische Weiterentwicklungen und sorgen für Arbeitsplätze. Dadurch ist das Kleben zu einer Zukunftstechnologie erwachsen, ohne die (fast) nichts mehr läuft.

Es gibt heutzutage kaum einen Industriezweig, der nicht auf den Einsatz dieser innovativen und prozesssicheren Verbindungstechnik setzt. Wenn es darum geht, verschiedene Werkstoffe unter Erhalt ihrer Eigenschaften langzeitbeständig miteinander zu kombinieren, ist die Klebtechnik unverzichtbar. Nur durch ihren Einsatz sind die Möglichkeiten für neue, prozesssichere Bauweisen gegeben. Zusätzlich können über das eigentliche Verbinden hinausgehende Eigenschaften in Bauteile integriert werden, so z.B. Schwingungsdämpfung, Abdichten gegen Flüssigkeiten und Gase, Ausgleich unterschiedlicher Fügeteildynamiken oder Korrosionsschutz. Wie keine andere Verbindungstechnik erlaubt das Kleben die Umsetzung fortschrittlichen Designs durch optimale Kombination technologischer, ökonomischer und ökologischer Aspekte. Dabei bedient die Klebtechnik ausnahmslos alle Abnehmerbranchen von A wie Automobil bis Z wie Zahnersatz, besitzt ein enormes Innovationspotenzial und gilt somit sowohl in Industrie, als auch im Handwerk als Schlüsseltechnologie.

Der Klebstoffindustrie kommt dabei eine ganz besondere Bedeutung zu. Sie gilt – sowohl im europäischen, als auch im globalen Wettbewerbsumfeld – als Technologieführer. Kleb- und Dichtstoffe „Made in Germany“ erfreuen sich einer weltweit steigenden Nachfrage. Etwa ein Drittel der in Deutschland produzierten Kleb- und Dichtstoffe werden exportiert.

Damit ist das Kleben mit weitem Abstand die wohl wichtigste Verbindungstechnologie des 21. Jahrhunderts.

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Die Geschichte des Klebens

Das Kleben ist eine der ältesten und wichtigsten Kulturtechniken der Menschheit. Mit einiger Sicherheit ist davon auszugehen, dass sich unsere Vorfahren auf der ganzen Welt klebriger Hilfsmittel bedienten.

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Der Gecko Superklebstoff

Es ist schon erstaunlich wie der Gecko an der Decke klebt und nicht herunterfällt oder an Glasscheiben entlang spaziert ohne zu verrutschen. Viele kleine Härchen an den Zehen des Geckos ermöglichen diese starke Haftung. Die Härchen vergrößern den Oberflächenkontakt damit die Füße besser haften bleiben können.

Mit Nanoröhrchen haben sowohl amerikanische als auch deutsche Wissenschaftler die winzigen Härchen nachgebaut und einen Superklebstoff entwickelt, der beispielsweise für neuartige Klebebänder und Haftstreifen verwendet werden könnte. Der Klebstoff besteht aus einer gleichmäßigen Anordnung kleiner Kohlenstoff-Nanoröhrchen, an deren Ende sich wiederum zahlreiche weitere Nanoröhrchen befinden.
Allerdings sind diese gewellt und miteinander verschlungen, so dass sich die Klebkraft in Richtung auftretender Scherkraft erhöht. Die Haftkraft kann bis zu 10 Kilogramm pro Quadratzentimeter betragen. Damit übertrifft der Klebstoff die außergewöhnlichen Hafteigenschaften des Geckos um das Zehnfache. Weitere Eigenschaften: Wie die Füße des Geckos kann der Superklebstoff problemlos von der Oberfläche gelöst und danach wiederverwendet werden.

E-Reader

1000 Bücher, die zusammen nur an die 200 Gramm wiegen und kaum Platz wegnehmen – vor Jahren ein unvorstellbares Phänomen. Heute „normal“. E-Reader haben den Markt erobert. Wie beim Klassiker aus Papier, leisten Klebstoffe auch hier einen wesentlichen Beitrag was Stabilität und Lesevergnügen angeht. Die gesamte Elektronik der Leitplatte ist geklebt. Hierbei kommen elektrisch leitfähige Klebstoffe zum Einsatz, die auf den Pikoliter genau dosiert werden können.

Das Hauptmerkmal eines E-Readers ist sein Display, das sich wie Papier liest. Lichthärtende Klebstoffe helfen, damit das Display eine lange Lebensdauer aufweist und auch stärkeren Belastungen standhält. Die temperatur- und lichtbeständigen Klebstoffe werden zur Kantenversiegelung eingesetzt und schützen die Displays vor eindringender Feuchtigkeit. Sie zeichnen sich durch eine absolute Dichtheit aus und ermöglichen eine hohe Festigkeit sowie transparente Klebungen. Durch Bestrahlung mit UV-Licht oder sichtbarem Licht, härtet der Klebstoff in Sekunden aus und trägt damit zu einem schnelleren Herstellungsprozess bei.
Die sehr kontrastreiche Anzeigetechnik auf Basis elektronischen Papiers bietet die gleichen Vorzüge wie ein Buch. Das gut lesbare Schriftbild mit hoher Auflösung strengt die Augen kaum an und auch bei direkter Sonneneinstrahlung bleibt alles gut lesbar. Aufgrund der ständigen Weiterentwicklung ist es nun sogar möglich, im Dunkeln zu lesen – ohne zusätzliche Leselampe. Das Display selbst leuchtet zwar nicht, aber kleine LEDs, die am Rand des Geräts eingebaut sind, verteilen das Licht über das gesamte Display. Und auch hier sind Klebstoffe beteiligt. Spezialklebstoffe mit hoher Klebkraft, Licht- und Wärmestabilität sowie hoher Feuchtigkeitsresistenz und optischer Transparenz werden bei der Herstellung von LEDs eingesetzt.

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Art / Aufbau des Klebens

Beim Kleben unterscheidet man zwischen physikalisch abbindenden Klebstoffen (ohne stoffliche Veränderung) und Kleben mit chemisch reagierenden Klebstoffen (Makromolekülbildung).

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So klebt’s!

Die Funktionsweise der unterschiedlichen Klebstoffe erklärt.

Wenn man z.B. zwei Holzteile miteinander verbinden will, eignet sich ein Dispersionsklebstoff hervorragend. Der besteht zu einem großen Teil aus Wasser. Der Klebstoff selbst ist ein Feststoff. Er wird (ähnlich wie Schmutzteilchen im Spülwasser) von Tensiden in einem Knäuel (“Micelle”) im Wasser in der Schwebe gehalten.

Wenn der Klebstoff aufgetragen wird, zieht das Wasser ins Holz. Dadurch brechen die Tensidkäfige auf und die fadenförmigen, “aufgeknäulten” (ziemlich langen) Klebstoffmoleküle “strecken” sich aus. Durch das herausziehende Wasser schrumpft die Klebstofffuge insgesamt um die Hälfte. Die Klebstoffketten legen sich dadurch eng aneinander. Die Adhäsion an Holz klappt besonders gut, weil der Klebstoff so genannte “polare” Stellen aufweist. Die lagern sich wiederum bevorzugt an den polaren Gruppen der Cellulose an. Holz besteht zu einem großen Teil aus Cellulose.

Wenn es mit der Klebung besonders schnell gehen soll, sind Sekundenklebstoffe die erste Wahl. Der Klebstoff im Sekundenkleber wird erst während der Klebung aus kleinen Einzelteilchen zusammengebaut. Der Klebstoff besteht aus diesen kleinen Bauteilchen, die durch eine Säure vor dem Zusammengehen geschützt sind. Wenn die beiden Klebteile zusammengepresst werden, reichen Spuren von Luftfeuchtigkeit an den Oberflächen aus, um einige Säureteilchen zu neutralisieren. Das setzt eine Reaktion in Gang, in der aus kurzen Molekülbauteilen lange Klebstoffmoleküle werden. Diese wachsen von der Werkstoffoberfläche aus in die Mitte und hinein auf die andere Seite der Klebefuge. Wenn die Ketten eine gewisse Länge erreicht haben erhärten sie.

In den Vielzweck-Klebstoffen steckt derselbe Klebstoff wie im Holzleim – nämlich Polyvinylacetat. Die Ketten sind aber viel kürzer. 30% des Klebstoffs sind in 70% Lösemitteln gelöst; d.h. sie sind von den Lösemitteln vollständig ummantelt, so dass sie nicht aneinander kleben können.
Wenn die Lösemittel verdampfen, zieht sich die Klebstofffuge stark zusammen. Die langen Molekülketten lagern sich aneinander und haften zusammen.

Klebestifte sind sehr praktisch. Gerade im Büro kann man schnell und problemlos Papier kleben. In Klebestiften wirken verschiedene Klebstoffe – je nach Hersteller. Einer davon ist z.B. der Zungenbrecher “Polyvinylpyrrolidon”. Ein anderer besteht aus teilweise abgebauter Stärke. Auch Stärke besteht aus langen Molekülketten, die daher eine Klebewirkung haben. Damit der Klebstoff überhaupt vom Stift auf das Papier gerieben werden kann, dürfen die Klebemoleküle sich nicht berühren. Dafür nutzt man einen Trick:

Der Klebestift besteht zur Hälfte aus Wasser. Man erhitzt es und löst darin Seife (Natriumstearat) sowie Abbauprodukte von natürlicher Stärke. Beim Erkalten wird daraus “fast” ein Feststoff. Durch das Reiben des Stiftes wird der sehr zähflüssige Klebstoff besonders gut in die rauhe Oberfläche des Papiers hinein gedrückt. Das Wasser zieht ein. Insgesamt schrumpft die Klebstofffuge dadurch um die Hälfte. Die Klebewirkung ergibt sich aus der Haftung der polaren Gruppen zwischen Stärke und Papier sowie den langen verknäulten Ketten.

Unseren besten Dank an…
© Axel Bach, WDR Köln, Quarks & Co. 2000 www.quarks.de