Transcript Im Falle eines Falles, kleben kann man ALLES Sara Metten

Im Falle eines Falles,
kleben kann man ALLES
Sara Metten
Gliederung
1. Definition
2. Geschichte
3. Physikalische Hintergründe


Adhäsion
Kohäsion
4. Verfestigungsmechanismen


physikalisch
chemisch
5. Einsatz
6. Lehrplan
7. Didaktische Aspekte
Definition Geschichte Physik. Hintergrund Verfestigungsmech. Einsatz Lehrplan Didakt. Aspekte
Definition
Nach DIN-Norm 16921
„ Ein Klebstoff ist ein nichtmetallischer
Werkstoff, der Werkstücke (Fügeteile)
durch Oberflächenhaftung (Adhäsion)
und innere Festigkeit (Kohäsion)
verbinden kann, ohne dass sich das
Gefüge der Werkstoffe wesentlich
verändert hat.“
Definition Geschichte Physik. Hintergrund Verfestigungsmech. Einsatz Lehrplan Didakt. Aspekte
Geschichte der Klebstoffe

8000 v. Chr.


1500


Naturkleber
Kautschuk nach Europa
1700 erste Leimfabrik in Holland
Demo 1
Stärkekleister
Definition Geschichte Physik. Hintergrund Verfestigungsmech. Einsatz Lehrplan Didakt. Aspekte
Geschichte der Klebstoffe

1905 "Bakelite" auf dem Markt

1932 erster Alleskleber

1934 erster Klebefilmstreifen

1960 erster Sekundenkleber

1969 erster Klebestift

bis heute neue Entwicklungen
Definition Geschichte Physik.
Physik. Hintergrund
Hintergrund Verfestigungsmech. Einsatz Lehrplan Didakt. Aspekte
Adhäsion
(lat. adhaerere = anhaften)

Aneinanderhaften von 2 Körpern aus versch.
Stoffen

bedingt durch
 elektrostatische
 van-der-Waals
 chemische

Kräfte
Kräfte
Bindung
Adhäsionskräfte wirken nur über sehr kleine
Entfernungen
Demo 2
Adhäsionskräfte
Definition Geschichte Physik.
Physik. Hintergrund
Hintergrund Verfestigungsmech. Einsatz Lehrplan Didakt. Aspekte
Voraussetzungen für eine Klebung
die Fügeteile müssen
 Fettfrei sein
 Staubfrei sein
 Klebstoff muss auf dem Fügeteil haften
 Abstand der zu verbindenden Phasen
< 0,5 nm
 Kontaktfläche muss groß sein
genügend zwischenmolekulare WW

Definition Geschichte Physik.
Physik. Hintergrund
Hintergrund Verfestigungsmech. Einsatz Lehrplan Didakt. Aspekte
Kohäsion
(lat. cohaerere = zusammenhängen)

innerer Zusammenhalt eines Stoffes durch

chemische Bindung

zwischenmolekulare Kräfte

Sonderfall der Adhäsion

wirkt nur über sehr geringe Entfernungen
Definition Geschichte Physik.
Physik. Hintergrund
Hintergrund Verfestigungsmech. Einsatz Lehrplan Didakt. Aspekte
Kräfte beim Kleben
Definition Geschichte Physik.
Physik. Hintergrund
Hintergrund Verfestigungsmech. Einsatz Lehrplan Didakt. Aspekte
Aufgabe:
Lösungsmittel (LM)
bringt
löst
Klebstoff in flüssige Form
die Bindung zwischen
Klebstoffmolekülen
Kohäsion
ganz oder teilweise
aufgehoben
Demo 3
Kleben durch
Anlösen
Definition Geschichte Physik. Hintergrund Verfestigungsmech. Einsatz Lehrplan Didakt. Aspekte
Klebstoffe
physikalisch abbindend
Schmelzklebstoffe
Kontaktklebstoffe
Nassklebstoffe
LM-haltig
Einkomponentenkleber
chemisch abbindend
Definition Geschichte Physik. Hintergrund Verfestigungsmech. Einsatz Lehrplan Didakt. Aspekte
Physikalisch abbindender Klebstoff

Polymere beim Klebstoffauftrag bereits
vorhanden

Polymergehalt von 40-70%

Klebewirkungen auf Grund von
physikalischen Vorgängen

Abbinden erfolgt durch Entweichen
des Lösemittels
Versuch 1
Darstellung eines
Heißsiegelklebstoffes
Definition Geschichte Physik. Hintergrund Verfestigungsmech. Einsatz Lehrplan Didakt. Aspekte
Veresterung von Phthalsäureanhydrid mit Glycerin
O
O
OH
+H
= ROH
O
O
OH
O
OH
OH
Phthalsäureanhydrid
Glycerin
O
O
ROH
O
O
OH
HO
OH
R
O
O
~H
OH
OH
RO
-H
OH
O
OR
Phthalsäureglycerinester
Definition Geschichte Physik. Hintergrund Verfestigungsmech. Einsatz Lehrplan Didakt. Aspekte
Kondensationsreaktion
OH
O
OH
OH
+H
O
O
O
O
OH
OH
OH
OH
OH
OH
O
HO
O
HO
OH
OH
Kondensation
O
O O
OH
Definition Geschichte Physik. Hintergrund Verfestigungsmech. Einsatz Lehrplan Didakt. Aspekte
Polykondensation
HO
O
HO
O
O
O
O
HO
O
O
OH
OH
O
O
O
O
linearer Polyester
n
Definition Geschichte Physik. Hintergrund Verfestigungsmech. Einsatz Lehrplan Didakt. Aspekte
Physikalisch abbindender Klebstoff
Kontaktklebstoff

Lösungsmittel muss vor dem Fügen fast
verdampft sein

Kräftiges Zusammenpressen notwendig

Rohstoffe:

Chlorbutadien mit Phenolharzen oder
elastomeren Polyurethanen
Versuch 2
Nachweis von
Doppelbindungen in
Pattex
Definition Geschichte Physik. Hintergrund Verfestigungsmech. Einsatz Lehrplan Didakt. Aspekte
Addition von Brom an die Doppelbindung
Cl
Cl
H2
C
Br
n Br2
C
H2
H
C
H2
n
Polychlorbutadien
H2
C
H
Bromoniumion
Cl
Br
C
H2
KI-Stärke Lsg.
H2
C
Br
H
Trans-bromiertes
Polychlorbutadien
n
Br
n
Definition Geschichte Physik. Hintergrund Verfestigungsmech. Einsatz Lehrplan Didakt. Aspekte
Br2 + 2 K+ + 2 I
-
I2 + K+ I - + Stärke
I2 + 2 K+ + 2 Br
K+ + I3 -/Stärke
-
Definition Geschichte Physik. Hintergrund Verfestigungsmech. Einsatz Lehrplan Didakt. Aspekte
Klebstoffe
physikalisch abbindend
Schmelzklebstoffe
Kontaktklebstoffe
Nassklebstoffe
LM-haltig
Einkomponentenkleber
chemisch abbindend
Polykon- PolymeriPolyaddition densation sation
Ein- oder Zweikomponentenkleber
Definition Geschichte Physik. Hintergrund Verfestigungsmech. Einsatz Lehrplan Didakt. Aspekte
Chemisch abbindende Klebstoffe

es liegen keine fertigen Polymere vor

nur Monomere oder Vorstufen von
Polymeren

zweite Komponente notwendig
Versuch 3
Polymerisation von
Sekundenkleber
Definition Geschichte Physik. Hintergrund Verfestigungsmech. Einsatz Lehrplan Didakt. Aspekte
Anionische Polymerisation
1. Startreaktion
H
OH

C
H
COOR
C 
H
HO
C
CN
COOR
C
CN
H
Cyanacrylsäureester
2. Kettenwachstum
H
HO
C
COOR
C

C
COOR
H
C 
H
CN
H
HO
H
C
CN
H
COOR
H
COOR
H
C
C
C
C
C
H
NC
H
CN
H
n

H
COOR
C
CN
COOR
C 
CN
n
Definition Geschichte Physik. Hintergrund Verfestigungsmech. Einsatz Lehrplan Didakt. Aspekte
3. Kettenabbruch
HO
H
COOR
H
COOR
H
C
C
C
C
C
H
NC
H
CN
H
HO
n
COOR
H2O
C
CN
H
COOR
H
COOR
H
COOR
C
C
C
C
C
C
H
NC
H
CN
H
CN
n
a - Cyanarylsäureester Polymer
H
OH
Definition Geschichte Physik. Hintergrund Verfestigungsmech. Einsatz Lehrplan Didakt. Aspekte
Chemisch abbindende Klebstoffe
Zweikomponenten Klebstoff

chemische Reaktion muss bis zur
Klebung blockiert sein
 mechanische
 chemische
Blockierung
Blockierung
Versuch 4
Darstellung eines ResorcinHarzklebers
Definition Geschichte Physik. Hintergrund Verfestigungsmech. Einsatz Lehrplan Didakt. Aspekte
Kondensationsreaktion von Resorcin mit Formaldehyd
OH

OH
O
H
CH2OH
C
H
H
HO
HO
Resorcin
Formaldehyd
OH
OH
CH2OH
HO
OH
H
CH2
- H2O
OH
OH
HO
Resorcin-Formaldehyd Kondensat
OH
Definition Geschichte Physik. Hintergrund Verfestigungsmech. Einsatz Lehrplan Didakt. Aspekte
Aushärtereaktion
OH
OH
OH
CH2
N
HO
HO
OH
OH
Triethanolamin
O
OH
OH
H
CH2
N
HO
HO
OH
OH
Definition Geschichte Physik. Hintergrund Verfestigungsmech. Einsatz Lehrplan Didakt. Aspekte
O
H
OH
O
OH
O
H
O
CH2
CH2
C
H
HO
H
OH
HO
OH
Halbacetal
H
H
OH
H
O
H
2
N
HO
OH
O
H
OH
CH2
HO
OH
Halbacetal
Definition Geschichte Physik. Hintergrund Verfestigungsmech. Einsatz Lehrplan Didakt. Aspekte
H
H
O
H
OH
O
H
OH
O
CH2
H2O
HO
OH
HO
OH
Halbacetal
OH
HO
C
H2
OH
O
Polykondensation
OH
Phenoplast
O
CH2
HO
OH
Vollacetal
Definition Geschichte Physik. Hintergrund Verfestigungsmech. Einsatz Lehrplan Didakt. Aspekte
Phenoplast

entsteht durch Kondensation von
Phenolen und Aldehyden

mit basischen Kondensationsmitteln
erfolgt dreidimensionale Vernetzung

mit sauren Kondensationsmitteln
entstehen Novolake
Definition Geschichte Physik. Hintergrund Verfestigungsmech. Einsatz Lehrplan Didakt. Aspekte
Einsatzgebiete

Haushalt (6,5 kg pro Person und Jahr)

Nahrungsmittelverpackung

Luft- und Raumfahrttechnik

Industrie

Medizin
Definition Geschichte Physik. Hintergrund Verfestigungsmech. Einsatz Lehrplan Didakt. Aspekte
Lehrplan (G8)

12.2 Kohlenstoffchemie II

Abdeckung folgender Themen
 Polymerisation
 Polyaddition
 Polykondensation
 Synthetische Makromoleküle
Definition Geschichte Physik. Hintergrund Verfestigungsmech. Einsatz Lehrplan Didakt. Aspekte
Didaktische Aspekte

Fächerübergreifender Unterricht

Fach Physik

Komplexes Denken

Einfach durchführbare Experimente

Alltagsbezug
Vielen Dank für Ihre
Aufmerksamkeit !