Date post: | 05-Apr-2015 |
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Im Falle eines Falles,Im Falle eines Falles,
kleben kann man ALLESkleben kann man ALLES
Sara MettenSara Metten
GliederungGliederung1. Definition1. Definition2. Geschichte2. Geschichte3. Physikalische Hintergründe3. Physikalische Hintergründe
AdhäsionAdhäsion KohäsionKohäsion
4. Verfestigungsmechanismen4. Verfestigungsmechanismen physikalischphysikalisch chemischchemisch
5. Einsatz5. Einsatz6. Lehrplan6. Lehrplan7. Didaktische Aspekte7. Didaktische Aspekte
Definition Verfestigungsmech.Physik. Hintergrund Geschichte Einsatz Lehrplan Didakt. Aspekte
Definition Definition Nach DIN-Norm 16921Nach DIN-Norm 16921
„ „ Ein Klebstoff ist ein Ein Klebstoff ist ein nichtmetallischer Werkstoff, der nichtmetallischer Werkstoff, der Werkstücke (Fügeteile) durch Werkstücke (Fügeteile) durch Oberflächenhaftung (Adhäsion) Oberflächenhaftung (Adhäsion) und innere Festigkeit (Kohäsion) und innere Festigkeit (Kohäsion) verbinden kann, ohne dass sich verbinden kann, ohne dass sich das Gefüge der Werkstoffe das Gefüge der Werkstoffe wesentlich verändert hat.“wesentlich verändert hat.“
Definition
Definition Verfestigungsmech.Physik. Hintergrund Geschichte Einsatz Lehrplan Didakt. Aspekte
Geschichte der KlebstoffeGeschichte der Klebstoffe
8000 v. Chr.8000 v. Chr.
Naturkleber Naturkleber
15001500
Kautschuk nach EuropaKautschuk nach Europa
1700 erste Leimfabrik in Holland1700 erste Leimfabrik in Holland
Geschichte
Demo 1
Stärkekleister
Definition Verfestigungsmech.Physik. Hintergrund Geschichte Einsatz Lehrplan Didakt. Aspekte
Geschichte der KlebstoffeGeschichte der Klebstoffe
1905 "Bakelite" auf dem Markt1905 "Bakelite" auf dem Markt
1932 erster Alleskleber1932 erster Alleskleber
1934 erster Klebefilmstreifen1934 erster Klebefilmstreifen
1960 erster Sekundenkleber1960 erster Sekundenkleber
1969 erster Klebestift1969 erster Klebestift
bis heute neue Entwicklungenbis heute neue Entwicklungen
Geschichte
Definition Verfestigungsmech.Physik. Hintergrund Geschichte Einsatz Lehrplan Didakt. Aspekte
Adhäsion Adhäsion (lat. adhaerere = anhaften)(lat. adhaerere = anhaften)
Aneinanderhaften von 2 Körpern aus Aneinanderhaften von 2 Körpern aus versch. Stoffenversch. Stoffen
bedingt durchbedingt durch elektrostatische Kräfte elektrostatische Kräfte van-der-Waals Kräftevan-der-Waals Kräfte chemische Bindungchemische Bindung
Adhäsionskräfte wirken nur über sehr Adhäsionskräfte wirken nur über sehr kleine Entfernungenkleine Entfernungen
Physik. Hintergrund
Demo 2
Adhäsionskräfte
Definition Verfestigungsmech.Physik. Hintergrund Geschichte Einsatz Lehrplan Didakt. Aspekte
die Fügeteile müssendie Fügeteile müssen Fettfrei seinFettfrei sein Staubfrei seinStaubfrei sein
Klebstoff muss auf dem Fügeteil Klebstoff muss auf dem Fügeteil haftenhaften
Abstand der zu verbindenden Phasen Abstand der zu verbindenden Phasen < 0,5 nm < 0,5 nm
Kontaktfläche muss groß seinKontaktfläche muss groß sein
genügend zwischenmolekulare WWgenügend zwischenmolekulare WW
Voraussetzungen für eine Voraussetzungen für eine KlebungKlebung
Physik. Hintergrund
Definition Verfestigungsmech.Physik. Hintergrund Geschichte Einsatz Lehrplan Didakt. Aspekte
KohäsionKohäsion (lat. cohaerere = zusammenhängen)(lat. cohaerere = zusammenhängen)
innerer Zusammenhalt eines Stoffes durchinnerer Zusammenhalt eines Stoffes durch
chemische Bindungchemische Bindung
zwischenmolekulare Kräftezwischenmolekulare Kräfte
Sonderfall der AdhäsionSonderfall der Adhäsion
wirkt nur über sehr geringe Entfernungenwirkt nur über sehr geringe Entfernungen
Physik. Hintergrund
Definition Verfestigungsmech.Physik. Hintergrund Geschichte Einsatz Lehrplan Didakt. Aspekte
Kräfte beim Kleben
Physik. Hintergrund
Definition Verfestigungsmech.Physik. Hintergrund Geschichte Einsatz Lehrplan Didakt. Aspekte
Lösungsmittel (LM)Lösungsmittel (LM) Aufgabe:Aufgabe:
bringt Klebstoff in flüssige Form bringt Klebstoff in flüssige Form
löst die Bindung zwischen löst die Bindung zwischen
KlebstoffmolekülenKlebstoffmolekülen
Kohäsion ganz oder teilweise aufgehobenKohäsion ganz oder teilweise aufgehoben
Physik. Hintergrund
Demo 3
Kleben durch Anlösen
Definition Verfestigungsmech.Physik. Hintergrund Geschichte Einsatz Lehrplan Didakt. Aspekte
Klebstoffe
chemisch abbindendphysikalisch abbindend
Schmelz-klebstoffe
Kontakt-klebstoffeNassklebstoffe
LM-haltig
Einkomponentenkleber
Verfestigungsmech.
Definition Verfestigungsmech.Physik. Hintergrund Geschichte Einsatz Lehrplan Didakt. Aspekte
Physikalisch abbindender Physikalisch abbindender KlebstoffKlebstoff
Polymere beim Klebstoffauftrag Polymere beim Klebstoffauftrag bereits vorhandenbereits vorhanden
Polymergehalt von 40-70%Polymergehalt von 40-70%
Klebewirkungen auf Grund von Klebewirkungen auf Grund von physikalischen Vorgängenphysikalischen Vorgängen
Abbinden erfolgt durch EntweichenAbbinden erfolgt durch Entweichen des Lösemittels des Lösemittels
Verfestigungsmech.
Versuch 1
Darstellung eines Heißsiegelklebstoffes
Definition Verfestigungsmech.Physik. Hintergrund Geschichte Einsatz Lehrplan Didakt. Aspekte
O
O
O
O
O
OH
OH
O
RO
OH
+ H
O
O
OH
OH
OH OH
O
O
OH
ROH
HO
R
~ H- H
OH
O
OR
O
= ROH
Veresterung von Phthalsäureanhydrid mit Glycerin
Verfestigungsmech.
Phthalsäureglycerinester
Phthalsäureanhydrid Glycerin
Definition Verfestigungsmech.Physik. Hintergrund Geschichte Einsatz Lehrplan Didakt. Aspekte
OH
O
O
O
OH
OH
+ HOH
OH
O
O
OH
OH
OH
OH
O
O
OH
OH
O OHO
O
HO
HO
Kondensation
Kondensationsreaktion
Verfestigungsmech.
Definition Verfestigungsmech.Physik. Hintergrund Geschichte Einsatz Lehrplan Didakt. Aspekte
O OO O
HO
HO O OHOO
HO
O O
O O
OH
n
linearer Polyester
Verfestigungsmech.
Polykondensation
Definition Verfestigungsmech.Physik. Hintergrund Geschichte Einsatz Lehrplan Didakt. Aspekte
Physikalisch abbindender Physikalisch abbindender KlebstoffKlebstoff
KontaktklebstoffKontaktklebstoff
Lösungsmittel muss vor dem Fügen fast Lösungsmittel muss vor dem Fügen fast verdampft seinverdampft sein
Kräftiges Zusammenpressen notwendigKräftiges Zusammenpressen notwendig
Rohstoffe:Rohstoffe:
Chlorbutadien mit Phenolharzen oder Chlorbutadien mit Phenolharzen oder elastomeren Polyurethanenelastomeren Polyurethanen
Verfestigungsmech.
Versuch 2
Nachweis von Doppelbindungen
in Pattex
Definition Verfestigungsmech.Physik. Hintergrund Geschichte Einsatz Lehrplan Didakt. Aspekte
Addition von Brom an die Doppelbindung
CH2
H2C
Cl
H n
n Br2
CH2
H2C
Cl
H nBr
BrKI-Stärke Lsg.
CH2
H2C
Cl
H n
BrBr
Polychlorbutadien
Bromoniumion
Trans-bromiertes Polychlorbutadien
Verfestigungsmech.
Definition Verfestigungsmech.Physik. Hintergrund Geschichte Einsatz Lehrplan Didakt. AspekteVerfestigungsmech.
Br2 + 2 K+ + 2 I - I2 + 2 K+ + 2 Br -
I2 + K+ I - + Stärke K+ + I3 -/Stärke
Definition Verfestigungsmech.Physik. Hintergrund Geschichte Einsatz Lehrplan Didakt. Aspekte
Klebstoffe
chemisch abbindendphysikalisch abbindend
Schmelz-klebstoffe
Kontakt-klebstoffeNassklebstoffe
LM-haltig
Poly-addition
Polykon-densation
Polymeri-sation
Einkomponentenkleber
Ein- oder Zwei-komponentenkleber
Verfestigungsmech.
Definition Verfestigungsmech.Physik. Hintergrund Geschichte Einsatz Lehrplan Didakt. Aspekte
Chemisch abbindende Chemisch abbindende KlebstoffeKlebstoffe
es liegen keine fertigen Polymere es liegen keine fertigen Polymere vorvor
nur Monomere oder Vorstufen von nur Monomere oder Vorstufen von PolymerenPolymeren
zweite Komponente notwendigzweite Komponente notwendig
Verfestigungsmech.
Versuch 3
Polymerisation von Sekundenkleber
Definition Verfestigungsmech.Physik. Hintergrund Geschichte Einsatz Lehrplan Didakt. Aspekte
C C
COOR
CNH
H
HO C C
COOR
CNH
H
C C
COOR
CNH
H
n
C C
COOR
NCH
H
HO C C
COOR
CN
C
H
H
C
COOR
CN
H
Hn
Anionische Polymerisation
2. Kettenwachstum
C C
COOR
CNH
H
OH
C C
COOR
CNH
H
HO
1. Startreaktion
Cyanacrylsäureester
Verfestigungsmech.
Definition Verfestigungsmech.Physik. Hintergrund Geschichte Einsatz Lehrplan Didakt. AspekteVerfestigungsmech.
- Cyanarylsäureester - Polymer
3. Kettenabbruch
C C
COOR
NCH
H
HO C C
COOR
CN
C
H
H
C
COOR
CN
H
Hn
H2O
C C
COOR
NCH
H
HO C C
COOR
CN
C
H
H
C
COOR
CN
H
Hn
H OH
Definition Verfestigungsmech.Physik. Hintergrund Geschichte Einsatz Lehrplan Didakt. Aspekte
Chemisch abbindende Chemisch abbindende KlebstoffeKlebstoffe
Zweikomponenten KlebstoffZweikomponenten Klebstoff
chemische Reaktion muss bis zur chemische Reaktion muss bis zur Klebung blockiert seinKlebung blockiert sein
mechanische Blockierungmechanische Blockierung
chemische Blockierungchemische Blockierung
Verfestigungsmech.
Versuch 4
Darstellung eines Resorcin-Harzklebers
Definition Verfestigungsmech.Physik. Hintergrund Geschichte Einsatz Lehrplan Didakt. Aspekte
OH
CH2OH
OH
OH
H
HO
- H2O
OH
CH2
HO OH
OH
Resorcin-Formaldehyd Kondensat
Kondensationsreaktion von Resorcin mit Formaldehyd
OH
C
O
H H
HO
OH
CH2OH
HO
H
Resorcin Formaldehyd
Verfestigungsmech.
Definition Verfestigungsmech.Physik. Hintergrund Geschichte Einsatz Lehrplan Didakt. Aspekte
Aushärtereaktion
Verfestigungsmech.
OH
CH2
HO OH
OH
N
OH
OH
HO
OH
CH2
HO OH
O
N
OH
OH
HO
H
Triethanolamin
Definition Verfestigungsmech.Physik. Hintergrund Geschichte Einsatz Lehrplan Didakt. AspekteVerfestigungsmech.
OH
CH2
HO OH
O
O
C
H H
OH
CH2
HO OH
O
O
H
H
N
OH
OH
HO
H
OH
CH2
HO OH
O
O
H
H
Halbacetal
2
H
H
Halbacetal
Definition Verfestigungsmech.Physik. Hintergrund Geschichte Einsatz Lehrplan Didakt. AspekteVerfestigungsmech.
OH
CH2
HO OH
O
O
H
H
Halbacetal
H
H
OH
HO OH
O
H2O
OH
CH2
HO OH
O
OH
CH2
OHHO
O
Vollacetal
PhenoplastPolykondensation
Definition Verfestigungsmech.Physik. Hintergrund Geschichte Einsatz Lehrplan Didakt. Aspekte
PhenoplastPhenoplast
entsteht durch Kondensation von entsteht durch Kondensation von
Phenolen und AldehydenPhenolen und Aldehyden
mit basischen mit basischen
Kondensationsmitteln erfolgt Kondensationsmitteln erfolgt
dreidimensionale Vernetzungdreidimensionale Vernetzung
mit sauren Kondensationsmitteln mit sauren Kondensationsmitteln
entstehen Novolakeentstehen Novolake
Verfestigungsmech.
Definition Verfestigungsmech.Physik. Hintergrund Geschichte Einsatz Lehrplan Didakt. Aspekte
EinsatzgebieteEinsatzgebiete
Haushalt (6,5 kg pro Person und Haushalt (6,5 kg pro Person und Jahr)Jahr)
NahrungsmittelverpackungNahrungsmittelverpackung
Luft- und RaumfahrttechnikLuft- und Raumfahrttechnik
IndustrieIndustrie
MedizinMedizin
Einsatz
Definition Verfestigungsmech.Physik. Hintergrund Geschichte Einsatz Lehrplan Didakt. Aspekte
Lehrplan (G8)Lehrplan (G8)
12.2 Kohlenstoffchemie II12.2 Kohlenstoffchemie II
Abdeckung folgender ThemenAbdeckung folgender Themen PolymerisationPolymerisation PolyadditionPolyaddition PolykondensationPolykondensation Synthetische Synthetische MakromoleküleMakromoleküle
Lehrplan
Definition Verfestigungsmech.Physik. Hintergrund Geschichte Einsatz Lehrplan Didakt. Aspekte
Didaktische AspekteDidaktische Aspekte
Fächerübergreifender UnterrichtFächerübergreifender Unterricht
Fach PhysikFach Physik
Komplexes DenkenKomplexes Denken
Einfach durchführbare Einfach durchführbare ExperimenteExperimente
AlltagsbezugAlltagsbezug
Didakt. Aspekte
Vielen Dank für Ihre Vielen Dank für Ihre
Aufmerksamkeit !Aufmerksamkeit !