Oberflächenenergie

Für eine gute Verklebung ist die Adhäsion der Verbindung von entscheidender Bedeutung. Der Begriff Adhäsion beschreibt die Haftkraft zwischen den Fügepartnern. Diese Haftkraft wird von der Temperatur, Witterung, Alter der Verbindung und der inneren Festigkeit (Kohäsion) des Klebstoffes beeinflusst. Adhäsives Versagen einer Verbindung beinhaltet die vollständige Trennung des Klebstoffs von der zu verklebenden Oberfläche. Kohäsionsversagen beschreibt die Zerstörung des inneren Zusammenhalts eines Klebstoffes.
Zur Ausbildung einer adhäsiven Bindung ist eine molekulare Annäherung des Klebstoffes an die Substratoberfläche notwendig (Abb. 2). Eine gute Benetzung eines Festkörpers durch eine Flüssigkeit ist gegeben, wenn die Oberflächenspannung σ_L (Index L= Liquid; entspricht dem Klebstoff) der Flüssigkeit kleiner oder gleich der Oberflächenspannung σ_S (Index S= Solid; entspricht dem Substrat) des Festkörpers ist. Liegt der Wert der Oberflächenspannung des Substrates höher als der des Haftklebstoffes, stellt sich ein weitgehend von der Oberflächenspannung der Substrate unabhängiges Schälverhalten ein (Abb. 2) [2, 4]. Ist σ_S/σ_L< 1, liegen tendenziell ungünstigere Verhältnisse vor.

Haftklebstoffe mit niedriger Oberflächenspannung zeigen auf einer großen Zahl von Substraten eine gute Anfangshaftung (Tack) [2]. Wie in Abb. 1 zu sehen, gelten die vorher beschriebenen Zusammenhänge zwischen den Verhältnissen σ_S/σ_L und den resultierenden Schälwiderständen sowohl für die Anfangshaftung (direkt nach dem Verkleben) als auch nach längerer Verweilzeit (s. a. [4]). Die meisten Normen und Verfahren zur Beurteilung der Schälkraft verwenden als Substrat einen Werkstoff mit hoher Oberflächenspannung wie z.B. Metall. Dieser besitzt eine Oberflächenspannung von rd. 2000 mN/m (Eisen). Für die Auswahl eines geeigneten Klebebandes ist zu beachten, dass die typischerweise als Luftdichtheitsschichten eingesetzten Materialien, z.B. PE-Folien, eine Oberflächenspannung in einem Bereich von rd. 30 mN/m aufweisen. Diese Werte weichen beträchtlich von dem des Werkstoffs Metall ab.