Teil 1: Kleben
Das Werkstoffkunde-Lexikon nimmt Sie regelmäßig mit auf einen bunte Reise durch die Welt der dentalen Werkstoffe. Seit es den CAD/CAM-Prozess gibt, kommen ständig neue Materialien und (sogenannte?) neue Werkstoffklassen dazu, gleichzeitig erscheinen konventionelle in neuem Licht. Aus allen Richtungen werden viele Fragen aufgeworfen. Diese Rubrik soll Neues einordnen, manches wieder in Erinnerung rufen und vieles durchaus kritisch kommentieren. Dies soll Sie in Ihre tägliche Arbeit hinein begleiten. Prof. Peter Pospiech beschreibt die Vorteile und Faktoren einer erfolgreichen Klebung.
I. Theorie
Beim Kleben werden zwei Fügepartner durch einen dritten, nämlich den Klebstoff, miteinander verbunden. Dabei werden diese Verbundpartner weder thermisch noch mechanisch verändert. Die Vorteile einer Klebung gegenüber anderen Verbindungstechniken wie Schweißen, Löten oder Schrauben liegt darin, dass eine großflächige Kraftübertragung und eine weitestgehend spannungsarme Verbindung erzielt werden kann. So sind auch sehr artfremde Werkstoffe miteinander zu verbinden (z. B. Keramiken und Kunststoffe), die mit thermischen oder mechanischen Verfahren nur schwierig oder gar nicht verbunden werden könnten. Des Weiteren können auch Fügepartner miteinander verklebt werden, die etwas größere Passungenauigkeiten und Toleranzen aufweisen. Für eine erfolgreiche Klebung sind grundsätzlich drei Faktoren verantwortlich (siehe Abb.):
- Die Festigkeit der Grenzschichten Kleber- Fügepartner (Adhäsion)
- Die Eigenfestigkeit der Klebschicht (Kohäsion)
- Die Eigenfestigkeit der Fügepartner (Kohäsion)
Weil die Eigenfestigkeiten der Fügepartner in der Regel durch den Anwender wenig beeinflussbar sind, spielt die Ausführung des Klebeverbundes und damit die Erzielung einer hohen Adhäsion die ausschlaggebende Rolle.
Adhäsion
Allgemein wird unter Adhäsion das Haften eines Körpers als Ganzes an der Oberfläche eines anderen verstanden. Die Vorgänge in der Grenzschicht sind dabei sehr komplex. Im Wesentlichen sind drei Mechanismen am Resultat „Adhäsionskraft“ beteiligt:
- Intermolekulare Bindungen
- Chemische Bindungen
- Mechanische Verankerungen
Intermolekulare Bindungen
Die optimale Vorbereitung der Oberflächen ist unbedingte Voraussetzung für einen dauerhaften Kleberfolg. Durch deren Konditionierung soll eine sogenannte Aktivierung der Oberfläche erreicht werden. Dies bedeutet, dass die Oberflächenspannung bzw. -energie der zu verklebenden Werkstücke erhöht wird. Nur wenn diese Oberflächenenergie höher ist als die Kohäsionskräfte innerhalb der Klebermoleküle, kommt es zu einem guten Verspreiten des Klebers auf der Oberfläche und zu einer innigen Benetzung. Das ist die Voraussetzung dafür, dass die intermolekularen van-der-Waals- Kräfte wirksam werden können, die nur Reichweiten von 0,1-1 nm besitzen. Dieses enge Anfließen wird zudem von einer möglichst niedrigen Viskosität des verwendeten Klebers unterstützt. (Wird fortgesetzt)
Prof. Dr. Peter Pospiech
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