Fügetechnologie Kleben

eine Anleitung für den zeitgemäßen und sicheren Klebprozess in Industrie und Handwerk
1. Auflage 2019
ISBN: 978-3-527-34492-5
Verlag: Wiley-VCH GmbH

Buch, Deutsch, 368 Seiten, Format (B × H): 177 mm x 254 mm, Gewicht: 857 g

Kleben gehört zu den wärmearmen Fügetechniken und ist in der Lage, praktisch alle technisch nutzbaren Werkstoffe miteinander und untereinander flächig und stoffschlüssig zu verbinden. Die hierbei durch Adhäsion entstehende Verbindung wird sehr schonend aufgebaut, da der Klebvorgang weder großer Hitze (wie beim Schweißen oder Löten), noch strukturschwächende Löcher (wie beim Nieten oder Schrauben) bedarf. Die in der Regel großflächig ausgelegte Klebung sorgt zudem für eine relativ gleichmäßige Spannungsverteilung im Bauteil. In einem klar strukturierten 5-Phasensystem bietet Fügetechnologie Kleben hier eine detaillierte Anleitung für die Schritte, die für den Aufbau eines sicheren und stabilen Klebprozesses zur Herstellung eines qualitativ hochwertigen Bauteils notwendig sind. Berücksichtigt werden dabei unter anderem die Vorbehandlung der zu verklebenden Werkstoff oberflächen, die Auswahl der geeigneten Klebstoffe, die Dimensionierung der Verklebung sowie die Prozessschritte zur Dosierung beziehungsweise Aushärtung der Klebstoffe. Dem Anwender werden so moderne und nachhaltige Materialien sowie klebtechnische Verfahren präsentiert, mit einem besonderen Fokus auf Oberflächenbehandlungsmöglichkeiten, Klebstoffe und Verarbeitungsmethoden relevant für Industrie und Handwerk.

Autoren/Hrsg.

Klingen, Jürgen

Fachgebiete

• Technische Wissenschaften Verfahrenstechnik | Chemieingenieurwesen | Biotechnologie Chemische Verfahrenstechnik
• Technische Wissenschaften Maschinenbau | Werkstoffkunde Technische Mechanik | Werkstoffkunde Materialwissenschaft: Polymerwerkstoffe
• Technische Wissenschaften Verfahrenstechnik | Chemieingenieurwesen | Biotechnologie Technologie der Kunststoffe und Polymere
• Technische Wissenschaften Maschinenbau | Werkstoffkunde Produktionstechnik Fertigungstechnik

Inhaltsverzeichnis

Vorwort
GESCHICHTE DES KLEBENS VON DER STEINZEIT BIS HEUTE
Die Anfänge der Klebtechnik
Kleben von Mittel- bis zum Industriezeitalter
Geschichte des Klebens 1845-1960
Geschichte des Klebens 1960 bis heute
 
POSITION DER KLEBTECHNIK IN INDUSTRIE UND HANDWERK
Einleitung
Vor- und Nachteile des Klebens
Kleben in Industrie und Handwerk
Moderne Klebstoffsysteme für Industrie und Handwerk
 
DER KLEPROZESS: QUALITÄTS- UND PROJEKTMANAGEMENT
Einführung
Qualitätsmanagement
Projektmanagement
Qualitätsanforderungen an Klebprozesse nach DIN 2304
 
PLANUNG (PHASE 1)
Einleitung
Erstellen des Projektauftrags für die Entwicklung eines Klebprozesses
Rollenbeschreibungen der für den Projekterfolg relevanten Personen
 
KONZEPT (PHASE 2)
Einleitung
Grundlagen des Klebens
Werkstoffe und deren Oberflächen
Beanspruchung von Klebverbunden
Klebtechnische Oberflächenbehandlung der Werkstoffe
Klebstoffe für Industrie und Handwerk
Kleben auf Metall-, Kunststoff- und Glasoberflächen
Kriterien für die Auswahl der Klebstoffe
 
MACHBARKEIT (PHASE 3)
Einleitung
Manuelle Herstellung einer Klebverbindung
Eigenschaften und Prüfverfahren
Gestaltung und Dimensionierung von Klebverbindungen
 
ENTWICKLUNG DES KLEBPROZESSES (PHASE 4)
Einleitung
Fertigungsprozess Kleben
Herstellungsverfahren zum Aufbau der Adhäsion
Herstellungsverfahren zum Aufbau der Kohäsion
 
EINFÜHRUNG DES KLEBPROZESSES (PHASE 5)
 
MODERNE ANWENDUNGEN IN INDUSTRIE UND HANDWERK
Einleitung
Kleben im Leichtbau
Kleben im Fassadenbau
Kleben auf niederenergetischen Werkstoffen
Kleben mit strukturellen 2K-Klebstoffen
Kleben mit Hochleistungsklebebandsystemen
 
Stichwortverzeichnis
 

 

Vorwort ix

1 Geschichte des Klebens von der Steinzeit bis heute 1

1.1 Die Anfänge der Klebtechnik 1

1.2 Kleben vom Mittel- bis zum Industriezeitalter 2

1.3 Geschichte des Klebens 1845–1960 4

1.4 Geschichte des Klebens 1960 bis heute 8

2 Position der Klebtechnik in Industrie und Handwerk 11

2.1 Einleitung 11

2.2 Vor- und Nachteile des Klebens 12

2.3 Kleben in Industrie und Handwerk 16

2.4 Moderne Klebstoffsysteme für Industrie und Handwerk 17

3 Der Klebprozess: Qualitäts- und Projektmanagement 25

3.1 Einführung 25

3.2 Qualitätsmanagement 25

3.3 Projektmanagement 26

3.3.1 Teil 1 – Planungs-, Konzept- und Machbarkeitsphase 28

3.3.2 Teil 2 – Entwicklungs- und Einführungsphase 28

3.3.3 Gate Reviews 28

3.3.4 Die „Process Map“ 31

3.4 Qualitätsanforderungen an Klebprozesse nach DIN 2304 32

4 Planung (Phase 1) 37

4.1 Einleitung 37

4.2 Erstellen des Projektauftrags für die Entwicklung eines Klebprozesses 38

4.3 Rollenbeschreibungen der für den Projekterfolg relevanten Personen 39

5 Konzept(Phase2) 43

5.1 Einleitung 43

5.2 Grundlagen des Klebens 45

5.2.1 Adhäsion 45

5.2.2 Benetzung 47

5.2.3 Kohäsion 52

5.3 Werkstoffe und deren Oberflächen 54

5.3.1 Einleitung 54

5.3.2 Metalle 54

5.3.3 Kunststoffe 66

5.3.4 Glas 69

5.4 Beanspruchung von Klebverbunden 72

5.4.1 Langzeitverhalten von Klebverbunden 73

5.4.2 Feuchtebeanspruchung 74

5.4.3 Beanspruchung durch korrosiveMedien 74

5.4.4 Temperaturwechselbeanspruchungen 76

5.4.5 Eigenspannungen in Klebungen 76

5.5 Klebtechnische Oberflächenbehandlung derWerkstoffe 79

5.5.1 Einführung 79

5.5.2 Eigenschaften der Metalloberflächen 84

5.5.3 Eigenschaften von Kunststoff- und Glasoberflächen 86

5.5.4 Klebtechnische Vorbereitung der Oberfläche 89

5.5.5 Klebtechnische Oberflächenvorbehandlung 95

5.6 Klebstoffe für Industrie und Handwerk 114

5.6.1 1K-Klebstoffe 116

5.6.2 2K-Klebstoffe 171

5.7 Kleben auf Metall-, Kunststoff- und Glasoberflächen 181

5.7.1 Kleben auf Metalloberflächen 181

5.7.2 Kleben auf Kunststoffoberflächen 189

5.7.3 Kleben auf Glasoberflächen 191

5.8 Kriterien für die Auswahl der Klebstoffe 195

5.8.1 Festlegung desWerkstoffs 196

5.8.2 Gestaltung und Dimensionierung des Klebverbundes 196

5.8.3 Beanspruchungen des Klebverbundes 198

5.8.4 Art der Oberflächenbehandlung 198

5.8.5 Art des Fertigungsprozesses 200

5.8.6 Auswahl der Klebstoffe 201

5.8.7 Praktische „Guidelines“ zur Auswahl der Klebstoffe 201

6 Machbarkeit (Phase 3) 203

6.1 Einleitung 203

6.2 Manuelle Herstellung einer Klebverbindung 204

6.2.1 Vorbereitung 204

6.2.2 Durchführung 211

6.3 Eigenschaften und Prüfverfahren 242

6.3.1 Eigenschaften von Klebverbindungen 242

6.3.2 Prüfverfahren in der Klebtechnik 257

6.4 Gestaltung und Dimensionierung von Klebverbindungen 270

6.4.1 Konstruktive Gestaltung von Klebverbindungen 270

6.4.2 Dimensionierung von Klebverbindungen 280

6.4.3 Abschließende Bemerkung zur konstruktiven Gestaltung und Dimensionierung von Klebverbindungen 287

6.4.4 Beispiele zur Dimensionierung von Klebverbindungen 287

7 Entwicklung des Klebprozesses (Phase 4) 295

7.1 Einleitung 295

7.2 Fertigungsprozess Kleben 296

7.3 Herstellungsverfahren zum Aufbau der Adhäsion 300

7.3.1 Klebstoffvorbereitung 300

7.3.2 Dosieren und Auftragen des Klebstoffs 306

7.4 Herstellungsverfahren zum Aufbau der Kohäsion 315

7.4.1 Mischen der Klebstoffkomponenten 315

7.4.2 Fügen und Fixieren 322

7.4.3 Aushärten der Klebstoffe 322

8 Einführung des Klebprozesses (Phase 5) 325

9 Moderne Anwendungen in Industrie und Handwerk 327

9.1 Einleitung 327

9.2 Kleben im Leichtbau 328

9.3 Kleben im Fassadenbau 332

9.4 Kleben auf niederenergetischen Werkstoffen 334

9.5 Kleben mit strukturellen 2K-Klebstoffen 338

9.6 Kleben mit Hochleistungsklebebandsystemen 345

Stichwortverzeichnis 349

Über Autor(innen)

Jürgen Klingen studierte Chemie an der Universität Duisburg, die Promotion erfolgte bei Prof. Robert Gillard an der University of Wales (Department Applied Chemistry) auf dem Gebiet der Vernetzung von auf Polyisopren basierenden Klebstoffen.
Für mehr als 35 Jahre war er in verschiedenen Funktionen in Forschung, Entwicklung und Anwendungstechnik für die Firma 3M Deutschland GmbH tätig, ein Jahr in der Konzernforschung in St. Paul/Minnesota, USA, wo er an neuen Hochleistungsklebsystemen für den Europäischen Markt arbeitete. Für seine Forschungsarbeiten in diesem Bereich erhielt er den 3M Corporate Circle of Technical Excellence Award. Von 1996 bis 2017 leitete Dr. Klingen das European Corporate Materials and Process Laboratory der 3M in Neuss und war in dieser Funktion für die Technologieentwicklung von neuen Klebstoff en, Klebebändern, Folien, Beschichtungen und Polymerverabeitungsverfahren für Europa zuständig.
Seit Ende 2017 arbeitet er für Aboso-Consulting als Berater für die Entwicklung von Klebprozessen in Industrie und Handwerk. Dr. Klingen ist Mitautor von 2 Fachbüchern und Inhaber mehrerer Patente auf dem Gebiet der Klebtechnologie.