Fachinformationen rund um's Kleben von

Zink kleben

Das Metall Zink eignet sich hervorragend als Korrosionsschutz: Sei es bei verzinkten Blechen oder auch als witterungsbeständiges Zinkblech im Außenbereich. Gerade im Bauwesen etwa für Fassadenbekleidungen, bei Dacheindeckungen sowie -entwässerungen (z. B. Regenrinnen, Fallrohre) ist das beliebte Material verbreitet. Neben dem üblichen Falzen bzw. Löten hat sich gerade hier zunehmend auch das Kleben von Zink etabliert. Vorteil: Eine Klebeverbindung kann nicht nur die Wärmeausdehnung besser aufnehmen, sie ist oft auch wirtschaftlicher.

Kleine Materialkunde Zink

Bei Zink handelt es sich um ein bläulich-weißes, unedles Metall, das bei gewöhnlichen Temperaturen spröde und kristallförmig ist und bei Erwärmung über 150 °C dehnbar und formbar wird. Chemisch zählt Zink zur Gruppe der Übergangsmetalle, weil es in seinem Charakter eher den Erdalkalimetallen ähnlich ist. Das reaktive Metall Zink verbindet sich leicht mit Sauerstoff sowie anderen Nichtmetallen.

Geschichte

Als Legierungsbestandteil von Messing wurde Zink schon vor dem Mittelalter in Form von  Galmei-Erz gefördert und verarbeitet. Als eigenes Metall ist es allerdings erst vor rund 400 Jahren in Indien entdeckt und verwendet worden. Die ausgeprägt zackenförmige Erstarrung von Zink war auch für die Namensgebung des Metalls maßgebend: Zinke bedeutet so viel wie Zacke oder Zahn.

Technische Eigenschaften

Chemische Kennung Zn 30
Kristallstruktur hexagonal
Atommasse 65.409 g/mol
Dichte 7,14 g/cm3
Wärmeleitfähigkeit 113 W/mK
Schmelzpunkt 420 °C
Siedepunkt 908 °C
Zugfestigkeit 130 N/mm2

Gewinnung von Zink

Zink kommt nur selten gediegen (in reiner Form) vor. Es findet sich stattdessen überwiegend in gebunden Erzen. Die in der Natur meist verbreitetsten und für die Zinkgewinnung maßgeblichen Erze sind dabei Zinksulfiderze. Um solche weiter zu verarbeiten, muss zuerst eine Umwandlung der Zinksulfide in Zinkoxid vorgenommen werden, was in erster Linie mittels Rösten an Luft erfolgt. Die weitere Gewinnung von reinem Elektrolysezink mit einer Reinheit von 99,99 % findet entweder im trockenen Verfahren statt oder – wenn dafür ausreichend günstiger elektrischer Strom bereitsteht – im nassen Verfahren. Dafür wird das gewonnene Zinkoxid in Schwefelsäure (verdünnt) gelöst.

Verzinkung

Eine Hauptnutzung von Zink ist der Korrosionsschutz. Da Zink an der Luft einen witterungsfesten Schutzmantel aus Zinkoxid und -carbonat ausbildet, eignet es sich trotz seiner unedlen Eigenart, hervorragend zum Verzinken von Stahl- und Eisenteilen, aber auch für Außenteile wie etwa für Regenrinnen.

  • Das diskontinuierliche Feuerverzinken gilt als die älteste Verzinkungsmethode. Hierbei werden die zu schützenden Bauteile in ein flüssiges Zinkbad eingetaucht. Die erzielte Dicke der Zinkschichten reicht hierbei von 50 bis 150 µm.
  • Elektrolytisch wird die Zinkschicht beim alternativen galvanischen Verfahren aufgebracht und erreicht hier eine Stärke zwischen von 3 und 25 µm.
  • Beim eher wenig verbreiteten Spritzverzinken wird flüssiges Zink aufgeschmolzen und dann mittels Druckluft bei geringer thermischer Belastung für das Bauteil aufgesprüht.

In Summe geht knapp die Hälfte des gewonnenen Zinks in den Korrosionsschutz. Die andere Hälfte findet als Legierungsmetall für Kupfer-, Messing- oder Aluminium-Legierungen Verwendung.

Zinkdruckguss

Dieser umfasst in erster Linie Automobilzubehörteile sowie Bauelemente für den Maschinen- und Apparatebau. Hinzu kommen aus Zinkdruckguss gefertigte Beschläge aller Art, Komponenten für den Sanitärbereich, der Elektrotechnik, vielerlei Gebrauchsgegenstände für den Haushalt, Metallspielwaren bis hin zu kleinen Modellautos.

Zinkblech im Bauwesen

Verbreitet ist Zinkblech (nicht zu verwechseln mit o. a. feuerverzinktem Stahlblech) in der Dachdeckung und im Bauwesen, meist als legiertes Zinkblech bzw. als so genanntes Titanzink, was heute in der Regel fast ausschließlich verwendet wird. Denn inzwischen hat dieses das unlegierte Zink bzw. das bis vor rund 50 Jahren gängige Zinkblech ersetzt. Der Grund: Titanzink ist nicht nur korrosionsfester, sondern auch merklich weniger spröde und so mechanisch wesentlich belastbarer als herkömmliches Zinkblech. Massives, gewalztes Titanzinkblech wird in erster Linie zur Fassadenbekleidung, als Dacheindeckung bzw. -entwässerung (z. B. für Fallrohre, Regenrinnen, Gesimse), für Anschlüsse und Dachkehlen oder Außenfensterbänke verwendet. Es überdauert an die 100 Jahre und muss während dieser Zeitspanne weder repariert noch erneuert werden. Die Materialdicke liegt normalerweise um die 7/10 Millimeter. Eine der gängigsten Metalldachdeckungen ist die Doppelstehfalzdeckung (mittels doppeltem Falzen), bei der die Anschlussbleche spiralförmig ineinander verbunden werden. 

Zink kleben (statt löten)

Neben dem Falzen werden Dachrinnen, Fallrohre und dergleichen bislang vornehmlich gelötet und teilweise auch genietet. Längst hat sich für Zink hier aber auch das Kleben etabliert. Nicht nur, weil die Wärmeentwicklung beim Löten nicht selten schon einen ganzen Dachstuhl entzündet hat. Neben den Gefahren bedeutet das Löten aber auch eine absolut starre Verbindung. Wegen der Wärmeausdehnung des legierten Zinks von 22·10−6/K sollten Anschlüsse und Verbindungen von Zinkprofilen jedoch Materialbewegungen zulassen. Sonst würde eine wechselnde thermische Ausdehnung (bei intensiver Sonneneinstrahlung oder starkem Frost) zu kleinen Rissen und damit defekten Dachrinnen führen.

Das ist beim Kleben von Zink ganz anders: Bei richtig gewähltem Klebstoff wirkt dieser elastisch. Außerdem ist ein kontaktloses, korrosionsfreies Verkleben mit anderen Metallen, wie Kupfer oder Stahl möglich. Für Dachrinnen und andere Bauteile rund ums Haus an Dach und Fassade haben sich deswegen vor allem Polyurethan-Klebstoffe (PUR oder PU) durchgesetzt, aber auch Epoxidharz als 2-Komponenten-Klebstoff ist im Einsatz. 

Profitipp – Vorbereitung von Zink-Klebeflächen: Die Zinkoberfläche muss vor dem Kleben absolut sauber sein. Das heißt auch, dass die typische Weißrost- oder Zinkrost-Schutzschicht, die sich an Luft auf Zink bildet, zunächst vollständig entfernt werden muss. Um jedoch eine relativ dünne Verzinkung nicht zu beschädigen, dürfen keine Drahtbürsten verwendet werden. Äußerstenfalls darf vorsichtig abrasiv mit Edelstahlwolle oder feinem Schleifpapier gearbeitet werden. Besser ist allerdings eine Bürste mit Nylonbesatz. Gegebenenfalls muss das betreffende Bauteil im Anschluss etwa mit Soda, Isopropanol, Aceton oder Universalreiniger entfettet werden. 

Klebetechnische Lösungen bei Zink

  • Um blanke Metalle wie etwa Zinkblech miteinander, oder auch mit Aluminium, Kupfer, Messing und Stahl zu kleben, eignen sich in der Regel 2-Komponenten-Klebstoffe auf Basis von Epoxidharz. Ein Beispiel dafür ist Scotch-Weld DP 100 von 3M – ein schneller, transparenter 2-K-Klebstoff mit hoher Scherfestigkeit für statische Belastungen. Sind verzinkte Bleche durch hohe Temperaturen (bis +230 °C) belastet, so empfiehlt sich etwa der Scotch-Weld DP 760 – ebenfalls nicht fließender Zweikomponenten-Konstruktionsklebstoff auf Epoxidharzbasis, der bei Raumtemperatur härtet und ausgezeichnete Festigkeiten, sowie Alterungs- und chemische Beständigkeit mitbringt.
  • Vorteil beim Einsatz von Klebebändern zum Verbinden von verzinkten Blechen: Es sind keine Löcher für die Befestigung erforderlich, der Oberflächenschutz wird nicht beschädigt.
  • Werden für Zinkblech-Verklebungen anaerobe Klebstoffe oder Dichtmittel genutzt, also Einkomponentenklebstoffe, die bei Raumtemperatur unter Sauerstoffabschluss aushärten, empfiehlt sich ein lösemittelbasierter Aktivator (z. B. Scotch-Weld AC 64 oder RITE-LOK), der die Aushärtung beschleunigt. Dies erhöht die katalytische Wirkung von „passiven“ Metallen wie Zink, Edelstahl, Chrom oder Nickel sowie Substraten, bei denen die Aushärtung andernfalls sehr langsam oder eingeschränkt verlaufen würde. Eine Aktivierung ist ebenfalls bei Überbrückung großer Spaltmaße sinnvoll.

Zinkblech am Dach kleben in wenigen Schritten

  • Hersteller von Zinkblechen bieten meist auch spezielle Rinnenklebstoffe an. Zum Kleben müssen die Zinkteile mit entsprechenden Hilfsmitteln (z. B. Klemme) zusammengehalten werden. Da manche Klebstoffe eine dicke elastische Kunststoffraupe auf das Material auftragen, muss diese Tatsache zuvor z. B. beim Gefälle einer Dachrinne mit einberechnet werden.
  • Bei der Montage der Rinne stets am Ablauf beginnen: Erst die Dachrinne in den Rinnenhaltern fixieren und das ergänzende Rinnenstück in die montierte Rinne drehen und beide Teile mit einer Überlappung von rund 50 mm verbinden.
  • Nach der Oberflächen-Vorbehandlung wird die Klebstoffraupe nach den Herstellerangaben möglichst in einem Rutsch auf das Blech aufgetragen. Die beiden Bleche sollten anschließend einen Moment fest aneinander gedrückt werden, jedoch nicht so stark, dass viel herausquillt. Schließlich dient der Klebstoff auch als flexible Dichtschicht bei starken Temperaturschwankungen. Hier ist daher Gefühl gefragt. Überstehender Klebstoff muss direkt nach dem Zusammenfügen der Werkstücke mit einem Tuch abgewischt werden. Wichtig ist, dass der Klebespalt vollständig abgedichtet sein muss – er darf max. 2 mm breit sein.

    Achtung: Den Klebstoff nicht bei Temperaturen unter 5 °C verwenden. Die Klebstoffe härten meist unter Zufuhr von Luftfeuchtigkeit aus. Stehendes Wasser in der Dachrinne (z. B. durch Regen) behindert deswegen das Aushärten nicht. Trotz seiner Elastizität ersetzt ein Rinnenklebstoff nicht die Verwendung von Bewegungsausgleichselementen.