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Kleben-Keyvisual

Der Kleber ist selten schuld

Klebstoffe werden in Reinform oder als Gemisch aus verschiedensten Stoffen hergestellt und haben jeweils spezielle Eigenschaften. Die große Palette an unterschiedlichen Klebemitteln ist nötig, da es aufgrund der verschiedenartigen Untergründe, Einsatzgebiete und Anforderungen einen echten „Alleskleber“ nicht geben kann.

Haften, Verkrallen, Kleben

Ein Klebstoff haftet durch physikalische Wechselwirkung an der zu verklebenden Oberfläche. Dieses Phänomen der Haftung wird Adhäsion genannt. Die Adhäsionskräfte können jedoch nur über eine sehr geringe Distanz von etwa einem tausendstel Millimeter übertragen werden. Hier kommt das zweite Phänomen der Haftung ins Spiel: die Verkrallung. Je besser das Klebemittel die Unebenheiten eines Untergrundes ausfüllt, desto größer ist die Kontaktfläche, an der die Adhäsionskräfte wirken können. Die Ladung des viskosen Klebemittels wird Oberflächenspannung genannt und deren Stärke ist in der Regel relativ hoch. Die als Oberflächenenergie bezeichnete Ladung des Untergrundes bestimmt, wie gut dieser benetzt werden kann. Für eine sichere Verklebung sind möglichst hohe Oberflächenspannungen und Oberflächenenergien und eine möglichst geringe Differenz zwischen ihnen von Vorteil. Somit beeinflussen einerseits die Rauigkeit des Untergrundes - also seine Struktur - und andererseits seine chemisch-physikalischen Eigenschaften die Haftung. Auf rauen Oberflächen wie Putz, Mauerwerk oder sägerauem Holz ist deshalb der Einsatz von geeigneten Klebemassen einem Klebeband mit seiner verhältnismäßig geringen Klebstoffdicke vorzuziehen. Bis das Klebemittel die Oberflächenstruktur angenommen hat, oder dieses - bei pastösen Klebemassen - abgebunden hat, dauert es immer eine gewisse Zeit. Haftung ist also zeitabhängig.

Links: Klebeband auf rauem Untergrund. Wenig Verkrallung, geringe Kontaktfläche und dadurch geringer Ladungsaustausch (Adhäsion).

Rechts: Klebemasse auf rauem Untergrund. Hoher Grad der Verkrallung, große Kontaktfläche und dadurch guter Ladungsaustausch (Adhäsion).


Bild: Dörken

Links: Klebeband auf rauem Untergrund. Wenig Verkrallung, geringe Kontaktfläche und dadurch geringer Ladungsaustausch (Adhäsion).

Rechts: Klebemasse auf rauem Untergrund. Hoher Grad der Verkrallung, große Kontaktfläche und dadurch guter Ladungsaustausch (Adhäsion).


Bild: Dörken

Prinzip der Benetzbarkeit von Untergründen mit unterschiedlichen Oberflächenenergien
durch einen viskosen (Kleb-)Stoff mit hoher Oberflächenspannung. Links: schlecht benetzbarer Untergrund mit geringer Oberflächenenergie; keine Haftung (Adhäsion); Mitte: gut benetzbarer Untergrund mit mittlerer Oberflächenenergie; mittelgute Haftung (Adhäsion); rechts: gut benetzbarer Untergrund mit hoher Oberflächenenergie; gute Haftung (Adhäsion).
Bild: Dörken

Prinzip der Benetzbarkeit von Untergründen mit unterschiedlichen Oberflächenenergien
durch einen viskosen (Kleb-)Stoff mit hoher Oberflächenspannung. Links: schlecht benetzbarer Untergrund mit geringer Oberflächenenergie; keine Haftung (Adhäsion); Mitte: gut benetzbarer Untergrund mit mittlerer Oberflächenenergie; mittelgute Haftung (Adhäsion); rechts: gut benetzbarer Untergrund mit hoher Oberflächenenergie; gute Haftung (Adhäsion).
Bild: Dörken

Verklebungen können keine Kräfte aufnehmen

Auf einer Baustelle trifft der Verarbeiter auf Untergründe aus Kunststoff, Holz, Holzwerkstoffen, Metall oder mineralischen Materialien mit unterschiedlichsten Eigenschaften. Verklebungen sollen zudem oft eine Verbindung zwischen zwei verschiedenartigen Materialien schaffen, etwa um eine Fuge luftdicht auszubilden. Dabei können Verklebungen kein Ersatz für eine eventuell erforderliche mechanische Sicherung sein. Verklebungen sollten daher keinen auch noch so gering erscheinenden dauernd wirkenden Zugkräften ausgesetzt werden, da dies ein Kriechen und somit Ablösen zur Folge haben kann. So kann beispielsweise die ungestützte Auflast einer Zwischensparrendämmung zum Ablösen des Klebebandes von der Luft- und Dampfsperre am Sparren führen. Dies gilt besonders bei Einblasdäm­mungen. DIN 4108-7:2011-01 weist deshalb darauf hin, dass dies bei der Planung und Ausführung zu beachten ist.

Das Problem mit dem Untergrund

Sandende, stark faserige, feuchte, staubige oder auf andere Weise verschmutzte Untergründe sind für eine Verklebung nicht geeignet. Grund ist, dass die Oberfläche entweder in sich keinen ausreichenden Zusammenhalt hat und deshalb nicht tragfähig ist oder dass Fremdstoffe zwischen Klebemittel und Untergrund liegen und dabei wie eine Trennschicht wirken. Eine Verschmutzung ist dabei oft mit bloßem Auge nicht erkennbar oder wird unterschätzt. Die zu verklebenden Bereiche, müssen jedoch in jedem Fall gereinigt werden. Werden dafür chemische Mittel verwendet, dürfen diese keine die Haftung beeinflussenden Rückstände - etwa in Form von paraffin-, also wachsähnlichen Substanzen - hinterlassen. Solche Stoffe können auch in minderwertigen Folien in Form von Rückständen aus Recyclingmaterial oder aus chlorparaffinbasierten Flammhemmern vorhanden sein. Diese können aus­schwitzen und so nachträglich eine funktionsfähige Verklebung lösen. Nicht tragfähige Untergründe können durch einen Haftgrund verfestigt werden. Der verwendete Primer muss dabei in seinen Werkstoffeigenschaften auf das Klebemittel und auf den Untergrund abgestimmt sein. Er sollte in ausreichender Menge aufgetragen werden, um in die Poren einzudringen, und lange genug ablüften. Feuchtigkeit im Untergrund, bedingt durch Nieder­schläge oder stehendes Wasser, kann die Haftung beispielsweise durch Diffusions- und Kondensationsprozesse negativ beeinflussen. Dies gilt besonders für Dispersionsklebstoffe.

Schlecht benetzbarer Untergrund; das Wasser bildet aufgrund seiner Oberflächenspannung eine Kugel.
Bild: Dörken

Schlecht benetzbarer Untergrund; das Wasser bildet aufgrund seiner Oberflächenspannung eine Kugel.
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Gut benetzbarer Untergrund; die Oberflächenenergie ist hoch genug, um das Wasser zu spreiten.
Bilder: Dörken

Gut benetzbarer Untergrund; die Oberflächenenergie ist hoch genug, um das Wasser zu spreiten.
Bilder: Dörken

Nicht tragfähiger, in diesem Fall mineralischer Untergrund. Der Zusammenhalt der Oberfläche ist geringer als die Haftkraft des Klebemittels. 
Bild: Dörken

Nicht tragfähiger, in diesem Fall mineralischer Untergrund. Der Zusammenhalt der Oberfläche ist geringer als die Haftkraft des Klebemittels.
Bild: Dörken

Haben Klebebänder sich erst einmal gelöst, besteht die Gefahr, dass die Klebefläche verschmutzt wird. Eine ausreichende Haftkraft kann dann nicht mehr erreicht werden.
Bild: Dörken

Haben Klebebänder sich erst einmal gelöst, besteht die Gefahr, dass die Klebefläche verschmutzt wird. Eine ausreichende Haftkraft kann dann nicht mehr erreicht werden.
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Einbau unter Spannung

Klebebänder werden oft unter Spannung eingebaut. Dies geschieht zum Beispiel dann, wenn sie in Ecken und Falten hineingedrückt werden. Auch wenn die dabei erforderliche Kraft gering erscheint, entstehen dadurch im Klebebandträger hohe Zugspannungen. Wird das Band zum Beispiel in einen rechtwinkligen Knick gedrückt, in dem es an den beiden Seiten nur einen Zentimeter nicht anliegt, wird es dabei um mehr als 40 Prozent gedehnt. Die Rückstellneigung der üblichen Klebebänder führt dann zum Ablösen in diesem Bereich. Hier helfen nur das Einschneiden des Bandes und das Überkleben der dadurch entstehenden Fehlstelle. Ist eine solche Dehnung des Bandes erforderlich,  können spezielle Klebebänder mit hoher Dehnfähigkeit und geringer Rückstellneigung verwendet werden.

Das Problem mit der Zugspannung bedeutet jedoch nicht, dass Klebebänder grundsätzlich nicht angedrückt werden dürfen. Im Gegenteil: Damit der Klebstoff die Kontur des Untergrundes annimmt, ist ein ausreichender Anpressdruck über die gesamte Fläche erforderlich. Dies ist aufgrund der Anatomie der Hand und der bauseitigen Gegebenheiten nicht immer möglich. Daher empfiehlt es sich, druckverteilende Hilfsmittel wie Andruckrollen einzusetzen. Klebemassen hingegen sollten in etwa 8 mm Dicke aufgetragen und danach nicht zu stark angedrückt werden. Sonst wird der Klebstoff auf ein zu geringes Maß reduziert und seine Leistungsfähigkeit damit beeinträchtigt.

Ablösen des Klebebandes im Bereich des Sparrens infolge eines Durchhangs der Zwischensparrendämmung.
Bild: Dörken

Ablösen des Klebebandes im Bereich des Sparrens infolge eines Durchhangs der Zwischensparrendämmung.
Bild: Dörken

Erkennbares Maß der Dehnung nach Einschneiden des Klebebandes. Dieser Bereich muss nachfolgend neu überklebt werden.
Bilder: Dörken

Erkennbares Maß der Dehnung nach Einschneiden des Klebebandes. Dieser Bereich muss nachfolgend neu überklebt werden.
Bilder: Dörken

Wichtige Randbedingungen

Klebeverbindungen auf der Baustelle werden durch Temperatur, Luftfeuchtigkeit und Wind beeinflusst. Bei niedrigen Temperaturen bewegen sich die Atome oder Moleküle eines Klebebandes deutlich weniger. Der Klebstoff wird damit härter und somit weniger klebrig. Außerdem kann die Feuchtigkeit auf dem Untergrund höher sein als bei wärmeren Temperaturen, was wiederum die Verklebung beeinflusst. Auch die Luftfeuchtigkeit ist in Betracht zu ziehen - beispielsweise beim Abbinden von pastösen Klebemassen auf Dispersionsbasis. Das als Lösemittel in der Masse vorhandene Wasser kann mit zunehmender Luftfeuchtigkeit immer weniger ausdiffundieren. Als Ergebnis bindet die Masse nur stark verzögert ab. Wind kann durch Zug die zeitabhängige Steigerung der Klebkraft negativ beeinflussen. Dies kann dazu führen, dass pastöse Klebemassen zwar an beiden Oberflächen haften; dazwischen, wo die Masse noch weich ist, kann es jedoch zum Bruch kommen. Diese Bruchflächen sind dann der Luft ausgesetzt und binden ab, so dass keine ausreichende Ver­bindung mehr gegeben ist. Auch Klebebänder können im Aufbau der Haftung behindert werden. Haben sie sich erst gelöst, besteht die Gefahr, dass die Klebefläche verschmutzt wird. Eine ausreichende Haftkraft kann dann nicht mehr erreicht werden.

Wahl des Klebemittels

Bei der Wahl der Klebemittel trifft der Verarbeiter auf eine Vielzahl von Materialien, die auf den ersten Blick oft identisch und austauschbar erscheinen. Im praktischen Einsatz können sie sich jedoch durchaus unterschiedlich verhalten. Für den Ausführenden ist es zum aktuellen Zeitpunkt daher ratsam, möglichst im System zu bleiben, denn hier geht es auch um Fragen der Gewährleistung. Wird auf dem Untergrund eines Herstellers das Klebemittel eines anderen Herstellers verwendet, führt dies nicht selten dazu, dass der Auftraggeber einen Nachweis darüber erwartet, dass dies zulässig ist. Der ist vom Verarbeiter jedoch nicht immer leicht beizubringen. Aufgrund der Vielzahl von Klebemitteln und Untergründen sowie deren ständiger Weiterentwicklung können sowohl Klebemittel- wie auch Untergrundhersteller nicht jede mögliche Kombination prüfen und wechselseitige, manchmal sogar schädigende Beeinflussungen erkennen.

So sind OSB-Platten im Holzrahmenbau zur Herstellung der Luftdichtheitsschicht sehr beliebt. Abgesehen von der Frage, ob damit eine hinreichende Luftdichtheit erreicht werden kann, sollte mit dem Hersteller geklärt werden, ob diese Platten Stoffe wie etwa Hexanal freisetzen können. Hexanal ist eine natürliche flüchtige organische Verbindung, die durch Oxidation von ungesättigten Fettsäuren entsteht. Obwohl die Haftung von geeigneten Klebemitteln auf OSB-Platten grundsätzlich sehr gut ist, können solche flüchtigen Verbindungen die Qualität einer Klebeverbindung auf Dauer negativ beeinträchtigen.

Autor: Sascha Diver

Keyvisual und Teaserbild: Dörken

 

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