Im Falle eines Falles, kleben kann man ALLES Sara Metten
Download
Report
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 !