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Kleben von Metallen und im Leichtbau

Kleben von Metallen und im Leichtbau
Beste Verbindungen zu Metallen

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Schüttgutbehälter benötigen häufig eine Schallisolierung etwa gegen brechendes Glas. Die verwendeten NBR-Gummimatten (Schichtstärke von 5 mm) werden mit dem speziellen technicoll Gummi-Metall-Kleber mit der GFK-Wand des Behälters verklebt. Bild:Ruderer Klebetechnik
Klebstoffe beim Leichtbau mit Metallen? Das Thema ist wesentlich vielfältiger und umfangreicher als nur die Verklebung in der Automobil- oder Luftfahrtindustrie. Generell lässt sich die Beständigkeit von geschweißten, gestanzten oder genieteten Bauteilen durch zusätzliches Kleben erhöhen.

» Dipl. Ing. (FH) Jens Ruderer, Geschäftsführer Ruderer Klebetechnik in Zorneding

Stetige Entwicklungen neuer Materialien führen auch im Bereich der Metallverarbeitung zu immer neuen und höheren Ansprüchen der Verbindungstechniken. Konstrukteure und Techniker greifen dabei verstärkt auf die Methode des Klebens zurück, um die Werkstoffe dauerhaft miteinander zu verbinden. Egal, ob geschweißte, gestanzte oder genietete Bauteile, durch zusätzliches Kleben lässt sich die Haltbarkeit der Verbindung erhöhen. Außer diesen Kombinationen der Verbindungstechniken, die auch als Hybridfügen bekannt sind, hat sich in letzter Zeit ebenfalls das Kleben als solches zur dauerhaften Verbindung von blanken und beschichteten Metallen etabliert.

Die Kraftübertragung bei so verbundenen Werkstoffen erfolgt dabei nicht punktuell, sondern über die gesamte Fläche der Klebung, sodass die entsprechenden Belastungen gleichmäßig auf die Bauteile wirken. Außerdem werden beim Verarbeiten des Klebstoffes die Oberflächen thermisch nicht beansprucht. Nur mit einer durchdachten und konsequenten Leichtbauweise lassen sich bei Produktentwicklungen Gewicht und Bauteildicken reduzieren und so Energieressourcen und Materialkosten sparen. Dieses Konzept lässt sich häufig nur mit einem Materialmix aus Metallen und anderen Werkstoffen realisieren. Und genau das stellt besondere Anforderungen an die Verbindungstechnik. Vielfach müssen dünnwandige Metalle, empfindliche Oberflächen, dreidimensional verformte Baugruppen oder kleinste Bauteile unsichtbar, material- und wärmeschonend gefügt werden. Konventionelle Fügemethoden wie Schrauben, Nieten oder Schweißen sind nicht geeignet, aber eben auch nicht jede Klebetechnik.

Art der Werkstoffe bestimmt die Verbindungsqualiltät

Aufgrund der Vielzahl von unterschiedlichsten Materialien finden dementsprechend auch diverse Klebstoffsysteme (unter anderem von technicoll) Verwendung. Ausschlaggebend für die Qualität und Langlebigkeit einer Klebung sind vor allem die Art der Werkstoffe, die Geometrie der zu verbindenden Oberflächen und nicht zuletzt der Klebstoff selbst. Um eine möglichst ideale Benetzung der Oberflächen mit Klebstoff zu garantieren, müssen die Eigenschaften des Klebstoffes, wie Zusammensetzung und Viskosität, auf die zu klebende Oberfläche hin abgestimmt werden. Beispielsweise stellen passgenaue Fügeteile, bei denen kleine Flächen miteinander verbunden werden, andere Ansprüche an den Klebstoff, als bei Flächenkaschierungen notwendig sind. Kriterien, wie die Beständigkeit im Vergleich mit mechanischen Belastungen bei verschiedenen Temperaturen, sich ändernden Witterungseinflüssen oder auch beim Kontakt mit Lösemitteln und anderen Chemikalien, sind für die Klebstoffauswahl ausschlaggebend. Aufgrund der ständigen Verbesserung bestehender Werkstoffe ergeben sich wachsende Anwendungsgebiete, auf denen immer wieder neue Anforderungen an potenziell geeignete Klebstoffe gestellt werden.

Schüttgutbehälter benötigen häufig eine Schallisolierung. Bei Altglasbehältern wird diese Dämmung oft mit Gummimatten vorgenommen. Die Gummimatte dämpft zum einen das Geräusch, welches beim Aufschlag des Glases am Behälterboden erfolgt und zum anderen die Geräusche, die durch an die Wände prallende Glassplitter verursacht werden. Zu kleben war eine NBR-Gummimatte (Schichtstärke von 5 mm) mit der Metallwand des Behälters. Die Klebeflächen müssen einfach und schnell mit dem Klebstoff benetzbar sein und eine Anfangshaftung aufweisen. Für diese Anwendung sind Kontaktklebstoffe auf Basis Polychloropren geeignet. Der in diesem Fall verwendete technicoll Gummi-Metall-Klebstoff zeichnet sich besonders durch die hohe Festigkeit auf Gummi aus. Als vielseitiger lösemittelhaltiger Kontaktklebstoff hat er eine lange KontaktKlebezeit von bis zu 25 min. und eignet sich besonders für das hybride Kleben von Flächen aus Kunststoff, Gummi oder Holz mit Metallen. Die mit dem technicoll Gummi-Metall-Kleber hergestellte Klebung besitzt eine gute Wärmebeständigkeit und kann durch Zusatz von technicoll 8355 noch erhöht werden. Aufgrund der hohen Elastizität können trotz minimaler Klebschichtdicke unterschiedliche Materialausdehnungen ausgeglichen werden. Für strukturelle Klebungen von Metallen hat sich der Einsatz von Epoxidharzklebstoffen bewährt. Je nach Anwendungsfall sind diese reaktiven Klebstoffsysteme in dünnflüssigen bis hin zu standfesten Varianten verfügbar. Um Fehlklebungen auszuschließen und sicherzustellen, dass die reaktiven Komponenten im richtigen Verhältnis homogen vermischt sind, werden sie unter anderem aus Doppelkammerkartuschen mit Statikmischer und Auspresspistole verarbeitet.

Die in den Produktinformationen ausgewiesene Topfzeit gibt Auskunft über die maximale Verarbeitungszeit der miteinander vermengten Komponenten. Nach dem Klebstoffauftrag werden die Bau- beziehungsweise Fügeteile fixiert und der Klebstoff härtet nahezu ohne Volumenabnahme fugenfüllend aus. Generell zeichnen sich Epoxidharzklebstoffe durch eine hohe Alterungsbeständigkeit bei sich ändernden Witterungsbedingungen, starken Temperaturschwankungen und unter dem Einfluss von Lösemitteln beziehungsweise anderen Chemikalien aus. Diese Eigenschaften kommen vor allem bei Anwendungen im Fahrzeugbau und bei Metall verarbeitenden Betrieben positiv zum Tragen.

Zweikomponentige Klebstoffe für beschichtete Oberflächen

Für strukturelle Klebungen von Metallen mit beschichteten, lackierten Oberflächen und Kunststoffen bieten sich auch reaktive, zweikomponentige Klebstoffe auf Acrylatbasis, beispielsweise MMA-Klebstoffe von technicoll, an. Die vergleichsweise geringe Topfzeit von wenigen Minuten ermöglicht eine relativ schnelle Weiterbearbeitung der über kleine Flächen verbundenen Werkstoffe. Klebungen von Verbundplatten, bei denen größere Flächen unterschiedlichster Materialien zur Verfügung stehen, lassen sich dagegen nur mit speziell dafür entwickelten Klebstoffen bewerkstelligen. Dafür ist beispielsweise ein vielseitiger, lösemittelfreier, reaktiver Zweikomponentenklebstoff von technicoll auf Polyurethanbasis (PUR) mit langer Verarbeitungszeit geeignet.

Sollten eine Anfangshaftung oder eine schnelle Weiterverarbeitung der geklebten Bauteile notwendig sein, so bietet sich die Verwendung von Kontaktklebstoffen an. Diese Klebstoffe werden, je nach Viskosität, manuell oder automatisiert mithilfe von Sprühpistole, Pinsel, Spachtel, Rakel oder Walze beidseitig aufgetragen. Nach dem Verdunsten des Lösemittels werden die mit Klebstoff benetzten Oberflächen zusammengelegt und unter möglichst hohem Druck kurz gegeneinandergepresst. Voraussetzung dabei bleibt jedoch immer, dass die zu klebenden Substrate passgenau sind, da die Kontaktklebstoffe nicht fugenfüllend aushärten und somit keine größeren Spalten überbrücken können. Kontaktklebstoffe auf wässriger Basis besitzen eine deutlich längere Ablüftzeit als lösemittelhaltige Kontaktklebstoffe. Daher muss bei Verwendung der wässrigen Systeme auch mit Einbußen hinsichtlich der Verarbeitungsgeschwindigkeit gerechnet werden.

Kleben und Dichten im Metallbau

Je nach Klebeanwendung ist eine elastische und vibrationshemmende Verbindung erforderlich, die zugleich auch eine abdichtende Funktion übernehmen muss. Gerade im Karosserie-, Fahrzeug-, Apparate- und Schiffsbau sowie in der Klima- und Lüftungstechnik spielt bei Verklebungen im Sichtbereich auch der optische Faktor eine große Rolle. Der technicoll 9707 RLT Silber ist ein metallfarbener, lösemittelfreier, leistungsstarker Hybridklebstoff für spannungsausgleichende Klebungen und Abdichtung unterschiedlichster Materialien im Innen- und Außenbereich. Dieser geruchlose und festelastische Kleb- und Dichtstoff hält Wasserbelastungen und Chemikalien stand, ist temperatur-, witterungs- und alterungsbeständig und frei von Lösemitteln und Silikonen. Der technicoll 9707 RLT Silber ist für den Einsatz in Raumlufttechnischen Anlagen (RLT) zugelassen, da er die VDI-Richtlinien für eine gesundheitlich verträgliche Atemluft erfüllt.

Das Ziel: Die Entwicklung universell einsetzbarer Klebstoffe

Um Metalle kleben zu können bedarf es besonders zuverlässiger Klebstoffe. Für die richtige Auswahl eines für Metall geeigneten Klebstoffs ist es neben dem Einsatzbereich vor allem wichtig, um welche Art von Metall es sich handelt. Bei der Auswahl des individuell passenden Klebstoffs unterstützt die Ruderer Klebetechnik GmbH sowohl mit ihrem umfangreichen Sortiment an Spezial-Klebstoffen, als auch mit dem Know-how im Rahmen einer individuellen Anwendungsberatung durch die Klebe-Experten.

Gegenwärtige Entwicklungen neuer Klebstoffrezepturen zielen darauf ab, möglichst universell einsetzbare Klebstoffe mit einem breiten Anwendungsspektrum zu realisieren. Allerdings lassen sich diese Ansprüche nur bedingt umsetzen, da die Anforderungen, die an die Klebstoffe und Klebungen gestellt werden, äußerst unterschiedlich geartet sind. Bis ein idealer „Alleskleber“ gefunden ist, bleibt die Klebstoffauswahl und die fachgerechte Verarbeitung leider nicht selbsterklärend. Interessenten, die eingehende Informationen über Klebstoffe und die vielfältigen Anwendungsmöglichkeiten benötigen, kommen um eine spezifische Anwendungsberatung nicht herum, zum Beispiel: beratung@technicoll.de.

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