Zweikomponentenklebstoff

Zweikomponentenkleber

Aus zwei wird eins

Klebstoffe, die aus zwei Komponenten (2K) bestehen, bilden sehr feste und dauerhafte Verbindungen. Und dies, wie etwa bei neu entwickelten 2K-Acrylat-Klebstoffen schon innerhalb weniger Minuten bei einer extremen Scherfestigkeit. Deswegen eignen sie sich auch zum Kleben einer Vielzahl von Materialien – nicht nur im Industriebereich.

Zweikomponentenklebstoff, auch 2K-Klebstoff genannt, zählt zu den chemisch abbindenden Klebstoffen (Reaktionsklebstoffe), der aus zwei Komponenten besteht: Einem Harz, das als Binder fungiert (bestehend aus Epoxidharzen, Acrylatharzen und andere Harzen), und Härter (Katalysator). Ggfs. kommen noch Additive wie Stabilisatoren, Thixotropiermittel, Beschleuniger, weitere sowie Farb- oder Füllstoffe hinzu. Werden diese beiden Komponenten erst kurz vor der Anwendung vermischt, wird eine chemische Reaktion in Gang gesetzt, die dazu führt, dass der Klebstoff aushärtet.

Zweikomponentensysteme härten durch chemische Reaktionen wie Polyaddition, Polykondensation und Polymerisation aus. Die Aushärte-Reaktion wird meist bereits bei Raumtemperatur gestartet, die Abbindezeit lässt sich aber i.d.R. durch Wärme stark verkürzen. Die verschiedenen Zweikomponentenklebstoffe benötigen unterschiedlich lange, bis sie reagieren und aushärten. Konkret bilden sich dabei durch die chemische Reaktion Makromoleküle, die ein stabiles Netz ergeben, zu einer strapazierfähigen, robusten Masse werden und somit sehr feste und dauerhafte Verbindungen eingehen.

Daher lässt sich der Zweikomponentenklebstoff für eine feste Verbindung unterschiedlichster Materialien verwenden, darunter Stein, aber auch Beton oder Holz. Da 2K Reaktionsklebstoffe keine Lösungsmittel enthalten sind sie deshalb auch besonders geeignet für glatte, nicht poröse und feste Materialien wie z.B. Glas, Metalle, Keramik, aber auch für Gummi und Kunststoffe wie Polycarbonat, PVC, GFK, PMMA.

Arten von Reaktionsklebstoffen

  • Polymerisationsklebstoffe: (Ein- oder Zweikomponentenklebstoffe) Die Polymerisation wird durch die Reaktion mit dem Katalysator ausgelöst.
  • Polyadditionsklebstoffe: Durch die Reaktion von mindestens zwei chemisch unterschiedlichen und reaktionsfähigen Stoffen, welche im stöchiometrischen Verhältnis miteinander gemischt werden
  • Polykondensationsklebstoffe: reagieren bei einem Anpressdruck ≥0,4 N/mm2 unter abspalten flüchtiger Stoffe. Diese Nebenprodukte der Aushärtereaktion setzen u.U. Kondensate (Flüssigkeits- oder Gasmoleküle) frei, die unter Umständen die Fügeteiloberflächen angreifen oder zum Aufschäumen der Klebstoffschicht führen können.

Zweikomponentenklebstoffe und ihre Vorzüge

Zweikomponentenklebstoffe sind recht weit verbreitet, weil sie gut lagerfähig sind und erst mit der Mischung beginnen abzubinden und zudem ohne Lösemittel, mit all ihren Nachteilen, auskommen. Sie haben den Vorteil, dass sie langzeitbeständig und wärmefest sind. Und dabei kommt es auf die Mischung an, denn über das Mischverhältnis von Härter und Binder können die Eigenschaften des Zweikomponentenklebstoffess gut gesteuert werden. Zweikomponentenklebstoffe sind im Gegensatz zu den meisten anderen Klebstoffen resistent gegen Öle und andere aggressive Stoffe. Bei Metallverbindungen sollten die Klebestellen aber vor dem Fügen durch anschleifen von anhaftenden Oxidschichten befreit werden.

Beispiele für zweikomponentige Klebstoffe:

  • Ungesättigte Polyesterharze (UP-Harze)
  • Epoxidharze (EP-Harze)
  • Methylmethacrylatklebstoff
  • Fibrinkleber (Medizin)

Beispiele für 2K-Klebstoffe:

KunststofftypReaktionsbedingungenAnzahl der
Komponenten
AbbindetemperaturReaktionsprodukteAnwendung
EpoxidSäureanhydride2warmMetalle, Keramik,
Kunststoffe
 
EpoxidPolyamine2kaltMetalle, Keramik,
Kunststoffe
 
PolysocyanatePolyole2kaltMetalle, Keramik,
Kunststoffe
 
Harnstoff
Formaldehyd
Styrol oder
Methacrylate
2kaltbleiben in der
Klebeschicht
Metalle, Keramik,
Kunststoffe

Weitere Beispiele / neue Entwicklungen

  • 2K Epoxyklebstoffe bilden eine sehr reaktionsfähige, chemische Verbindung. Nach der Vermischung erreicht der 2K-Klebstoff eine außerordentliche Festigkeit bei einer Temperaturbeständigkeit bis 120 °C. Er eignet sich zum Verkleben von Metallen, Keramik, Glas, Stein und vielen harten Kunststoffen.

Aktuell sind neuartige 2K Acrylat-Klebstoffe, wie etwa Acrylat-Klebstoffe von 3M auf den Markt gekommen, die die Mängel bisheriger Acrylat-Klebstoffe beseitigen – dazu gehören:

  • intensiver und strenger Geruch
  • längere Aushärtezeiten – einhergehend mit Verzögerungen im Produktionsprozess
  • geringere Schlagfestigkeit (wodurch die Verklebung spröde werden kann)
  • begrenzte Haltbarkeit.

So härtet der neu entwickelte 2K Acrylat-Klebstoff nun sehr schnell aus und entfaltet seine Scherfestigkeit von 6,9 MPa schon in weniger als neun Minuten. Damit härtet er fast doppelt so schnell aus wie herkömmliche Acrylat-Klebstoffe. Zudem wurde die Schlagfestigkeit des lösemittelfreien Klebstoffes verbessert: Er ist über dreimal schlagfester als bisherige Acrylat-Klebstoffe, findet nicht nur auf verschmutzten oder leicht öligen Oberflächen Anwendung und strahlt nur noch eine sehr geringe Geruchsbelästigung aus, was ein komfortableres Arbeiten ermöglicht.

Zweikomponentenklebstoffe auf synthetischer Kautschukbasis (Kontaktkleber) sind geeignet für die rasche, unkomplizierte und zuverlässige Verklebung von Teilen aus PTFE. Sie verfügen über eine ausgeprägte Soforthaftung. Dadurch lassen sich etwa auch Klebungen an Decken oder senkrechten Flächen gut durchführen.

Die Auswahl eines geeigneten 2K-Klebstoffes sollte u.a. nach folgenden Kriterien erfolgen:

  • der Eignung für spezielle Werkstoffe
  • hohe Temperaturbeständigkeiten
  • kurze oder lange Verarbeitungszeiten
  • Zähelastische, flexible oder harte Formulierungen
  • Viskosität, d.h. von sehr gut bis nicht fließend (thixotrop)
  • besonders hohe Leistungsfähigkeit und Beständigkeiten

Anwendung und Arbeitsweise von Zweikomponenten-Kleber

Auch bei 2K-Klebern gilt, was eigentlich auf alle Klebstoffe zutrifft. Voraussetzung für eine gute Haftwirkung sind saubere, trockene und fettfreie Oberflächen. Dabei kann selbst die Berührung der Oberfläche mit den Händen zu Fettrückständen führen, die eine einwandfreie Haftung verhindern. Wichtig ist daher eine gründliche Oberflächenbehandlung. Insbesondere sollten alle an den Oberflächen anhaftenden Öl-, Fett-, Farb-, Wachs- und Trennmittel entfernt werden. Dafür sind geeignete Lösungsmittel zu verwenden.

Die Adhäsionsfähigkeit eines 2K-Klebers beruht vor allem auf seiner Fähigkeit, sich mit den mikroskopisch kleinen Poren und Vertiefungen des Materials zu verbinden. Im Zusammenspiel mit der Kohäsionsfähigkeit des Klebers bestimmt diese Oberflächenhaftung die erreichbare Qualität der Verklebung.

Um eine maximale Adhäsion zu erreichen, sollten die Oberflächen mechanisch aufgeraut werden. Dies kann je nach Oberfläche durch Schmirgeln, Schleifen oder Sandstrahlen erfolgen. Dadurch wird die Oberfläche des Materials erhöht und die Haftfähigkeit des Klebers verbessert. Bei unipolaren Kunststoffen wie Polyethylen (PE), Polypropylen (PP) oder Polytetrafluorethylen (PTFE) sollte die Oberfläche zusätzlich mit einem geeigneten Primer vorbehandelt werden.

2K-Kleber werden grundsätzlich nur einseitig aufgetragen, bevor die beiden zu verklebenden Flächen fest zusammengepresst werden. Dabei gilt nicht das Prinzip mehr ist besser, sondern es sollte stets nur die benötigte Klebstoffmenge verwendet werden. Das heißt, austretender überflüssiger Klebstoff sollte unbedingt vermieden werden. Für ein einwandfreies Aushärten des Klebers ist es nämlich erforderlich, dass ausreichend Luftfeuchtigkeit eindringen kann.

Die Aushärtezeit wird stark von äußeren Einflüssen bestimmt. Hier sind vor allem Kriterien wie Temperatur und Feuchtigkeit von entscheidender Bedeutung. Höhere Temperaturen führen zu einer schnelleren Reaktion und meist auch einer höheren Festigkeit, während niedrigere Temperaturen die Reaktionsgeschwindigkeit herabsetzen.

Wichtig ist auch, dass die Abbindereaktion von 2K-Klebern nicht schlagartig erfolgt, sondern eine gewisse Zeit benötigt. Sie setzt unmittelbar nach dem Zusammenfügen der beiden zu verklebenden Flächen ein und kann je nach Umgebungsbedingung mehrere Stunden in Anspruch nehmen. Dabei erhöht sich zunächst die Viskosität des Klebers, das heißt, er wird erst zähflüssig, um dann zunehmend in einen festen Zustand überzugehen.

Sicheres Arbeiten mit Zweikomponenten-Klebern

2-Komponenten-Kleber (2K-Kleber) auf der Basis von Polyurethatn (PU oder PUR) oder Epoxidharz haben keine Lösungsmittel. Es gehen von ihnen also keine sehr hohen gesundheitlichen Gefahren durch giftige Dämpfe aus. Auch besteht kein Grund, auf eine ausreichende Belüftung zu achten. Dennoch sind auch diese Kleber nicht ganz ungefährlich.

Gesundheitliche Gefahren gehen hier vor allem von den verwendeten Härtern aus. Bei PUR-Klebern sind das Isocyanate, bei Epoxidharz-Klebern sind es die enthaltenen Amine. Auch die Harze selbst sind gesundheitlich nicht ganz unbedenklich. Beeinträchtigungen durch diese Stoffe entstehen vor allem beim direkten Hautkontakt. Hier kann es durchaus zu allergischen Reaktionen kommen. Auch ein Einatmen von Dämpfen kann zu einer reizenden Wirkung führen.

Vor allem von Epoxidharz-Klebern geht eine stark sensibilisierende Wirkung aus. Ein direkter Hautkontakt sollte daher unbedingt vermieden werden.

Einen deutlichen Hinweis auf die vorhandene Toxizität eines 2-Komoponenten-Klebers liefert das auf der Verpackung aufgedruckte Gefahrensymbol. Nach dem harmonisierten System zur Kennzeichnung von Chemikalien der Europäischen Union werden 2K-Klebstoffe allgemein als reizend, gesundheitsschädlich und umweltgefährlich eingestuft.

Auskunft über die vom jeweiligen Kleber ausgehenden Gefahren gibt die H-Kennzeichnung (H seht hier für Hazards=Gefahren). Dabei gibt es unterschiedliche Gruppierungen:

  • H200: Physikalische Gefahren
  • H300: Gesundheitsgefahren
  • H400: Umweltgefahren

H411 deutet zum Beispiel auf eine Gefahr für Wasserorganismen hin. H317 verweist auf die Gefahr möglicher Hautreizungen. H318 warnt vor schweren Augenschäden beim Kontakt mit dem Klebstoff. H335 deutet auf eine mögliche Reizung der Atemwege hin. Diese Gefahren werden auch durch entsprechende orangefarbene Symbole gekennzeichnet.

Ergänzend dazu liefert die P-Kennzeichnung Hinweise über die empfohlenen Vorsichtsmaßnahmen im Umgang mit dem Klebstoff. Auch hier wird zwischen unterschiedlichen Gruppierungen unterschieden:

  • P200: Prävention
  • P300: Reaktion
  • P400: Aufbewahrung
  • P500: Entsorgung

P280 weist zum Beispiel darauf hin, dass bei Auftragen des Klebers auf jeden Fall Schutzhandschuhe zu tragen sind. Empfohlen wird auch ein Augenschutz. P302 gibt den Hinweis, dass bei direktem Hautkontakt die betroffene Hautpartie unbedingt mit viel Wasser zu waschen ist. Kennzeichnungen wie P305, P351 oder P338 weisen darauf hin, dass bei Augenkontakt die Augen mehrere Minuten lang behutsam mit Wasser gespült werden sollten.

Von den 3M™ Klebe-Experten: Unverbindliche Beratung für Ihr Unternehmen

Durch Aktivieren des Kontrollkästchens erkläre ich mich ausdrücklich einverstanden, per E-Mail Newsletter, Werbematerialien, Umfragen und Informationen zu Aktionen und Angeboten von der 3M Deutschland GmbH und seinen angeschlossenen Unternehmen (wie hier beschrieben) zu erhalten. Ich bestätige und bin damit einverstanden, dass meine personenbezogenen Daten von der 3M Deutschland GmbH und seinen angeschlossenen Unternehmen gemäß der Datenschutzrichtlinie von 3M verarbeitet werden und dass meine personenbezogenen Daten in die USA übertragen und dort gespeichert und/oder verarbeitet werden. Die Datenschutzbestimmungen der USA können von denen meines Wohnsitzes abweichen.