Klebstoff kann austauschbar mit Klebstoff, Zement, Schleim oder Paste verwendet werden und ist jede Substanz, die auf eine Oberfläche oder beide Oberflächen von zwei getrennten Gegenständen aufgebracht wird, die sie miteinander verbinden und ihrer Trennung widerstehen. Adjektive können in Verbindung mit dem Wort „adhäsiv“ verwendet werden, um Eigenschaften zu beschreiben, die auf der physikalischen oder chemischen Form der Substanz, der Art der verbundenen Materialien oder den Bedingungen, unter denen sie aufgetragen wird, beruhen.

Die Verwendung von Klebstoffen bietet viele Vorteile gegenüber Bindetechniken, wie Nähen, mechanisches Befestigen, thermisches Verbinden, usw. Dazu gehören die Fähigkeit, verschiedene Materialien miteinander zu verbinden, die Belastung effizienter über die Verbindung zu verteilen, die Kosteneffektivität eines leicht mechanisierten Prozesses. eine Verbesserung des ästhetischen Designs und erhöhte Designflexibilität. Nachteile der Verwendung von Klebstoff umfassen eine verringerte Stabilität bei hohen Temperaturen, eine relative Schwäche beim Binden großer Objekte mit einer kleinen Bindungsoberfläche und eine größere Schwierigkeit beim Trennen von Objekten während des Testens. Klebstoffe werden typischerweise nach der Adhäsionsmethode organisiert. Diese werden dann in reaktive und nicht-reaktive Klebstoffe organisiert, was darauf hinweist, ob der Klebstoff chemisch reagiert, um auszuhärten. Alternativ können sie organisiert werden, je nachdem, ob der Rohbestand natürlichen oder synthetischen Ursprungs ist oder durch ihre beginnende physikalische Phase.

Klebstoffe können natürlich vorkommen oder synthetisch hergestellt werden. Die früheste menschliche Verwendung von klebstoffähnlichen Substanzen war vor etwa 200.000 Jahren, als Neandertaler Teer aus der Trockendestillation von Birkenrinde für die Bindung von Steinwerkzeugen an Holzgriffen herstellte. Die ersten Hinweise auf Klebstoffe in der Literatur erschienen erstmals um 2000 v.Chr. Die Griechen und Römer leisteten einen großen Beitrag zur Entwicklung von Klebstoffen. In Europa wurde Klebstoff bis zur Zeit zwischen 1500 und 1700 nicht häufig verwendet. Von da an bis in die 1900er Jahre nahm der Klebstoffverbrauch und die Entdeckung relativ allmählich zu. Erst seit dem letzten Jahrhundert hat sich die Entwicklung von synthetischen Klebstoffen rasant beschleunigt, und die Innovation auf diesem Gebiet setzt sich bis heute fort.

Eigenschaften:
Guter Kontakt
Die meisten Materialien kleben nicht zusammen, weil es für die Haftung zweier Objekte notwendig ist, dass die Atome der Materialien, aus denen die Objekte bestehen, eine Anziehungskraft auf die anderen ausüben. Auf der anderen Seite müssen viele Atome nahe beieinander sein, damit diese Kraft wichtig ist.

Objekte aus starren Materialien haben meist eine raue Oberfläche. Wenn zwei Objekte in Kontakt gebracht werden, berühren sich nur die Oberseiten der Unebenheiten und haften daher nicht (siehe Rauheit und Adhäsion). Der Klebstoff andererseits „umgeht“ die Rauhigkeit, um mit dem größten Teil der Oberfläche jedes der Objekte in Kontakt zu kommen, selbst wenn es rauh ist.

In Ermangelung eines solchen Mechanismus zur Umgehung der Rauheit ist die tatsächlich in Kontakt stehende Oberfläche zu schwach und die Haftung ist sehr gering. Dies ist der Grund, warum die meisten Objekte nicht aneinander haften.

Eine starke Dissipation
Ein Klebstoff widersteht dem Ablösen nicht nur, weil er eine hohe Kraft benötigt, um mit dem Ablösen zu beginnen, sondern noch mehr, da eine große Menge an Energie zugeführt werden muss, um sich abzuschälen.

Typen
Klebstoffe werden typischerweise nach der Adhäsionsmethode organisiert. Diese werden dann in reaktive und nicht-reaktive Klebstoffe organisiert, was darauf hinweist, ob der Klebstoff chemisch reagiert, um auszuhärten. Alternativ können sie organisiert werden, je nachdem, ob der rohe Vorrat natürlichen oder synthetischen Ursprungs ist oder durch seine beginnende physikalische Phase.

Durch Reaktionsfähigkeit
Es gibt zwei Arten von Klebstoffen, die durch Trocknung aushärten: Klebstoffe auf Lösungsmittelbasis und Polymerdispersionsklebstoffe, auch bekannt als Emulsionskleber. Klebstoffe auf Lösungsmittelbasis sind eine Mischung von Bestandteilen (typischerweise Polymere), die in einem Lösungsmittel gelöst sind. Weißleim, Kontaktklebstoffe und Kautschukzemente gehören zur Familie der Trockenklebstoffe. Wenn das Lösungsmittel verdampft, härtet der Klebstoff aus. Abhängig von der chemischen Zusammensetzung des Klebstoffs haften sie mehr oder weniger stark an unterschiedlichen Materialien.

Polymerdispersionsklebstoffe sind milchig-weiße Dispersionen, die oft auf Polyvinylacetat (PVAc) basieren. Sie werden weitgehend in der Holz- und Verpackungsindustrie eingesetzt. Sie werden auch bei Stoffen und stoffbasierten Komponenten sowie bei technischen Produkten wie Lautsprecherkonen verwendet.

Druckempfindlich
Haftklebstoffe (PSA) bilden eine Verbindung durch Anwendung von leichtem Druck, um den Klebstoff mit dem Adhärenden zu verbinden. Sie sind so konstruiert, dass sie ein Gleichgewicht zwischen Durchfluss und Strömungswiderstand aufweisen. Die Bindung bildet sich, weil der Klebstoff weich genug ist, um zu dem Adhärenden zu fließen (d. H. „Nass“). Die Verbindung hat eine Festigkeit, weil der Klebstoff hart genug ist, um der Strömung zu widerstehen, wenn auf die Verbindung Spannung ausgeübt wird. Sobald der Klebstoff und der Adhärend in enger Nachbarschaft sind, werden molekulare Wechselwirkungen, wie Van-der-Waals-Kräfte, in die Bindung involviert, was signifikant zu ihrer Endfestigkeit beiträgt.

PSAs sind für dauerhafte oder entfernbare Anwendungen konzipiert. Beispiele für dauerhafte Anwendungen umfassen Sicherheitsetiketten für Kraftgeräte, Folienbänder für HVAC-Kanalarbeiten, Kraftfahrzeug-Innenverkleidungen und schall- / vibrationsdämpfende Folien. Einige Hochleistungs-Dauerhaftklebemassen weisen hohe Haftwerte auf und können selbst bei erhöhten Temperaturen Kilogramm Gewicht pro Quadratzentimeter Kontaktfläche tragen. Permanente Haftklebemassen können anfänglich entfernbar sein (zum Beispiel, um falsch gekennzeichnete Waren wiederzugewinnen) und nach mehreren Stunden oder Tagen eine Adhäsion an einer dauerhaften Verbindung aufbauen.

Entfernbare Klebstoffe sind so konzipiert, dass sie eine temporäre Verbindung bilden und idealerweise nach Monaten oder Jahren entfernt werden können, ohne Rückstände auf dem Fügeteil zu hinterlassen. Entfernbare Klebstoffe werden in Anwendungen wie Oberflächenschutzfolien, Abdeckbändern, Lesezeichen und Notizpapieren, Strichcodeetiketten, Preismarkierungsetiketten, Werbegrafikmaterialien und für den Hautkontakt (Wundpflegebehandlungen, EKG-Elektroden, Sportband, Analgetikum und transdermales Medikament) verwendet Patches usw.). Einige entfernbare Klebstoffe sind so konstruiert, dass sie wiederholt kleben und lösen. Sie haben eine geringe Adhäsion und können im Allgemeinen nicht viel Gewicht tragen. Haftkleber wird in Post-it Notes verwendet.

Haftklebstoffe werden entweder mit einem flüssigen Träger oder in 100% fester Form hergestellt. Gegenstände werden aus flüssigen Haftklebemassen hergestellt, indem der Klebstoff aufgetragen und das Lösungsmittel oder der Wasserträger getrocknet wird. Sie können weiter erhitzt werden, um eine Vernetzungsreaktion einzuleiten und das Molekulargewicht zu erhöhen. 100% feste Haftklebemassen können niedrigviskose Polymere sein, die beschichtet und dann mit Strahlung zur Erhöhung des Molekulargewichts und zur Bildung des Haftmittels reagieren, oder sie können hochviskose Materialien sein, die zur Verringerung der Viskosität ausreichend erhitzt werden, um eine Beschichtung zu ermöglichen, und dann auf ihr Endmaß abgekühlt werden bilden. Hauptrohstoff für PSA sind Acrylat-basierte Polymere.

Kontakt
Kontaktklebstoffe werden in starken Bindungen mit hoher Scherstabilität wie Laminaten verwendet, wie zum Beispiel beim Verbinden von Formica mit einer Holztheke, und bei Schuhen, wie beim Befestigen von Laufsohlen an Oberteilen.

Naturkautschuk und Polychloropren (Neopren) sind häufig verwendete Kontaktklebstoffe. Beide dieser Elastomere unterliegen einer Spannungs-Kristallisation. In der Bauindustrie wird ein spezieller, proprietärer Klebstoff verwendet, der als „flüssige Nägel“ bekannt ist. Dies gilt auch für Aufgaben wie das Versiegeln von Kunstrasen.

Kontaktklebstoffe müssen auf beide Oberflächen aufgetragen werden und einige Zeit trocknen, bevor die beiden Oberflächen zusammengeschoben werden. Einige Kontaktklebstoffe benötigen bis zu 24 Stunden zum Trocknen, bevor die Oberflächen zusammengehalten werden. Sobald die Oberflächen zusammengeschoben sind, bildet sich die Bindung sehr schnell. In der Regel ist es nicht notwendig, lange Zeit Druck auszuüben, so dass Klemmen weniger benötigt werden.

Heiß
Heiße Klebstoffe, die auch als Heißschmelzklebstoffe bekannt sind, sind Thermoplaste, die in geschmolzener Form (im Bereich von 65-180 ° C) aufgetragen werden und sich beim Abkühlen verfestigen, um starke Bindungen zwischen einer breiten Palette von Materialien zu bilden. Heißschmelzen auf Ethylen-Vinyl-Acetat-Basis sind wegen ihrer einfachen Handhabung und der breiten Palette gängiger Materialien, die sie verbinden können, besonders beliebt im Handwerk. Eine Heißklebepistole ist eine Heißklebepistole (Bild rechts). Die Leimpistole schmilzt den festen Klebstoff und lässt dann die Flüssigkeit durch ihren Zylinder auf das Material laufen, wo sie erstarrt.

Thermoplastischer Klebstoff könnte um 1940 von Procter & Gamble als eine Lösung für das Problem erfunden worden sein, dass wasserbasierte Klebstoffe, die üblicherweise in Verpackungen zu dieser Zeit verwendet wurden, in feuchtem Klima versagten, wodurch Verpackungen geöffnet wurden.

Reaktiv
Mehrteilig
Mehrkomponentenklebstoffe härten durch Mischen von zwei oder mehr Komponenten, die chemisch reagieren. Diese Reaktion führt dazu, dass sich Polymere zu Acrylaten, Urethanen und Epoxiden vernetzen – siehe duroplastische Polymere.

Es gibt mehrere kommerzielle Kombinationen von Mehrkomponentenklebstoffen, die in der Industrie verwendet werden. Einige dieser Kombinationen sind:

Polyesterharz – Polyurethanharz
Die einzelnen Komponenten eines Mehrkomponentenklebers sind von Natur aus nicht klebend. Die einzelnen Komponenten reagieren nach dem Mischen miteinander und zeigen erst beim Aushärten volle Haftung. Die Mehrkomponentenharze können entweder lösungsmittelbasiert oder lösungsmittelfrei sein. Die in den Klebstoffen vorhandenen Lösungsmittel sind ein Medium für den Polyester oder das Polyurethanharz. Das Lösungsmittel wird während des Härtungsprozesses getrocknet.

Vorgemischte und gefrorene Klebstoffe
Vorgemischte und gefrorene Klebstoffe (PMFs) sind Klebstoffe, die gemischt, entlüftet, verpackt und gefroren werden. Da es für PMFs erforderlich ist, vor der Verwendung gefroren zu bleiben, werden sie, sobald sie bei -80 ° C gefroren sind, mit Trockeneis versandt und müssen bei oder unter -40 ° C gelagert werden. PMF-Klebstoffe beseitigen Mischfehler beim Endverbraucher und reduzieren die Exposition von Härtern, die Reizstoffe oder Toxine enthalten können. PMFs wurden in den 1960er Jahren kommerziell eingeführt und werden häufig in der Luft- und Raumfahrt und Verteidigung eingesetzt.

Ein Teil
Einteilige Klebstoffe härten über eine chemische Reaktion mit einer externen Energiequelle wie Strahlung, Wärme und Feuchtigkeit.

Ultraviolett (UV) -lichtaushärtende Klebstoffe, die auch als lichthärtende Materialien (LCM) bekannt sind, sind aufgrund ihrer schnellen Aushärtezeit und starken Haftfestigkeit in der Fertigungsindustrie populär geworden. Lichthärtende Klebstoffe können in Sekundenschnelle aushärten, und viele Formulierungen können unähnliche Substrate (Materialien) verbinden und harten Temperaturen standhalten. Diese Eigenschaften machen UV-härtende Klebstoffe für die Herstellung von Artikeln in vielen industriellen Märkten wie Elektronik, Telekommunikation, Medizin, Luft- und Raumfahrt, Glas und Optik unverzichtbar. Im Gegensatz zu herkömmlichen Klebstoffen verbinden UV-lichthärtende Klebstoffe nicht nur Materialien miteinander, sondern sie können auch zum Versiegeln und Beschichten von Produkten verwendet werden. Sie sind in der Regel auf Acrylbasis.

Heißhärtende Klebstoffe bestehen aus einer vorgefertigten Mischung aus zwei oder mehr Komponenten. Wenn Hitze angewendet wird, reagieren die Komponenten und vernetzen. Diese Art von Klebstoff umfasst duroplastische Epoxide, Urethane und Polyimide.

Feuchtigkeitshärtende Klebstoffe härten aus, wenn sie mit der auf der Substratoberfläche oder in der Luft vorhandenen Feuchtigkeit reagieren. Diese Art von Klebstoff umfasst Cyanacrylate und Urethane.
Nach Herkunft
Natürlich
Natürliche Klebstoffe werden aus organischen Quellen hergestellt, wie zum Beispiel pflanzliche Stärke (Dextrin), natürliche Harze oder Tiere (z. B. die Milchproteincasein- und Haut-basierten Tierleime). Diese werden oft als Bioadhäsive bezeichnet.

Ein Beispiel ist eine einfache Paste, die durch Kochen von Mehl in Wasser hergestellt wird. Klebstoffe auf Stärkebasis werden bei der Herstellung von Wellpappe und Papiersäcken, beim Wickeln von Papierhülsen und bei Tapetenklebstoffen verwendet. Kaseinleim wird hauptsächlich zum Verkleben von Glasflaschenetiketten verwendet. Tierleime werden traditionell in der Buchbinderei, der Holzverbindung und in vielen anderen Bereichen verwendet, werden aber heutzutage weitgehend durch synthetische Klebstoffe ersetzt, außer in Spezialanwendungen wie der Herstellung und Reparatur von Saiteninstrumenten. Albumin, das aus der Proteinkomponente von Blut hergestellt wurde, wurde in der Sperrholzindustrie verwendet. Masonite, eine Holzfaserplatte, wurde ursprünglich unter Verwendung von natürlichem Holzlignin, einem organischen Polymer, verbunden, obwohl die meisten modernen Spanplatten, wie MDF, synthetische wärmehärtende Harze verwenden.

Synthetik
Synthetische Klebstoffe basieren auf Elastomeren, Thermoplasten, Emulsionen und Duroplasten. Beispiele für wärmehärtbare Klebstoffe sind: Epoxid-, Polyurethan-, Cyanacrylat- und Acrylpolymere. Der erste kommerziell hergestellte synthetische Klebstoff war Karlsons Klister in den 1920er Jahren.

Anwendung
Applikatoren verschiedener Klebstoffe werden entsprechend dem verwendeten Klebstoff und der Größe der Fläche, auf die der Klebstoff aufgetragen wird, ausgelegt. Der Klebstoff wird auf eines oder beide der zu verbindenden Materialien aufgetragen. Die Stücke werden ausgerichtet und Druck wird hinzugefügt, um die Haftung zu unterstützen und die Verbindung von Luftblasen zu befreien.

Übliche Arten, einen Klebstoff aufzutragen, umfassen Bürsten, Walzen, die Verwendung von Filmen oder Pellets, Sprühpistolen und Auftragskanonen (z. B. Dichtpistole). Alle diese können manuell oder automatisiert als Teil einer Maschine verwendet werden.

Damit ein Klebstoff wirksam ist, muss er drei Haupteigenschaften aufweisen. Es muss in der Lage sein, das Substrat zu benetzen. Es muss aushärten [Anmerkung: nicht alle Klebstoffe härten] und schließlich muss es in der Lage sein, eine Last zwischen den zwei Oberflächen / Substraten, die geklebt werden, zu übertragen.

Adhäsion, die Verbindung zwischen Klebstoff und Substrat kann entweder durch mechanische Mittel erfolgen, bei denen der Klebstoff in kleine Poren des Substrats eindringt, oder durch einen von mehreren chemischen Mechanismen. Die Stärke der Adhäsion hängt von vielen Faktoren ab, einschließlich der Mittel, mit denen sie auftritt.

In einigen Fällen tritt eine tatsächliche chemische Bindung zwischen dem Klebstoff und dem Substrat auf. In anderen halten elektrostatische Kräfte wie in statischer Elektrizität die Substanzen zusammen. Ein dritter Mechanismus beinhaltet die Van-der-Waals-Kräfte, die sich zwischen Molekülen entwickeln. Ein viertes Mittel beinhaltet die feuchtigkeitsgestützte Diffusion des Klebstoffs in das Substrat, gefolgt von Härten.

Die Qualität der Verklebung hängt stark von der Fähigkeit des Klebstoffes ab, die Substratfläche effizient zu bedecken (benetzen). Dies geschieht, wenn die Oberflächenenergie des Substrats größer ist als die Oberflächenenergie des Klebstoffs. Hochfeste Klebstoffe haben jedoch eine hohe Oberflächenenergie. Daher ist ihre Anwendung für niederenergetische Materialien wie Polymere problematisch. Um dieses Problem zu lösen, kann eine Oberflächenbehandlung verwendet werden, um die Oberflächenenergie als Vorbereitungsschritt vor dem Kleben zu erhöhen. Wichtig ist, dass die Oberflächenvorbereitung eine reproduzierbare Oberfläche liefert, die konsistente Bindungsergebnisse ermöglicht. Zu den üblicherweise verwendeten Oberflächenaktivierungstechniken gehören die Plasmaaktivierung, die Flammenbehandlung und das Nasschemie-Priming.