Klebebänder für Höchstleistungen

Konzipiert für höchste statische, thermische und chemische Anforderungen, sind Hochleistungsklebebänder weltweit bereits in unzähligen Gebäuden und Produkten im Einsatz. Die Bandbreite reicht dabei von anspruchsvollen Verklebungen in Verkehrsmitteln, z.B. in Autos, Hochgeschwindigkeitszügen oder Flugzeugen, über Anwendungen in medizinisch-technischen Geräten bis hin zu aufwändigen Verbindungen an Hochhausfassaden. In jedem dieser Einsatzbereiche müssen Klebebänder Höchstleistungen erzielen, Leichtbauprinzipien entsprechen und den hohen Sicherheits- und Qualitätsvorschriften standhalten. Unter Berücksichtigung der notwendigen Bemessungs- und Verarbeitungsrichtlinien haben sich geklebte Verbindungen in den letzten Jahren vermehrt im Fassadenbau bewährt und etabliert. Dabei ist eine außergewöhnlich hohe und dauerhafte Klebekraft bei Metallverbindungen die entscheidende Grundvoraussetzung für eine sichere Befestigung. Da geklebte Fassaden nur mit bauaufsichtlicher Zulassung genehmigungsfähig sind, erwirken viele Klebstoffhersteller Systemzulassungen für die Kombination des Klebstoffs mit konkreten Fassadenplatten, durch die maximale Formatgrößen, Befestigungsabstände, Unterkonstruktion und Einbauhöhen geregelt sind. Bei Glasfassaden sind ab einer Höhe von 8 m und bei Überkopfausführung zusätzliche mechanische Absturzsicherungen mit Winkelprofilen, umlaufenden Leisten oder nicht sichtbaren Drähten vorgeschrieben.

Vergleich zu anderen Fügeverfahren. In der modernen Architektur schaffen Stahl und Glas viele gestalterische Freiräume, die mit Eleganz, konstruktiver Sicherheit und Langlebigkeit einhergehen müssen. An Gebäuden mit Stahlstrukturen und Fassadenelementen aus Metall und Glas bietet der Einsatz von Hochleistungsklebebändern besonders in ästhetischer Hinsicht Vorteile, denn das Erscheinungsbild bleibt durch den Wegfall von Nieten und Schrauben ungestört. Ein wichtiger Aspekt im Metallbau ist zudem die Reduzierung des Korrosionsrisikos, welches durch Leckagen oder Bohrungen entsteht. Geklebte und durchgehend verbundene Anbauteile bieten außerdem eine zusätzliche Dichtfunktion und somit einen deutlich besseren Schutz vor dem Eindringen von Schmutz oder Wasser in die Fügekonstruktion. Zeit- und kostenintensive Vor- und Nacharbeiten werden reduziert, die schnelle Befestigung und eine hohe Soforthaftung tragen zur Beschleunigung von Fertigungsprozessen und zur Senkung von Arbeitskosten bei. Für den Verarbeiter ist sicherlich auch das Thema Platzeinsparung ein nicht zu unterschätzender Faktor, denn nicht jeder Metallbaubetrieb verfügt über derart große Flächen, dass riesige Misch- und Dosieranlagen, wie sie bei der Verarbeitung mit Silikon benötigt werden, aufgestellt werden können. Bei der Verarbeitung von Klebebändern entfällt das Aufstellen großer Anlagen und eine Vielzahl von Fassadenaufträgen kann direkt und schnell im eigenen Unternehmen realisiert werden. Da etwa 80 % der Klebeleistung unmittelbar nach dem Pressen der Klebfuge erreicht ist, sind vorgefertigte Fassadenelemente sofort transportfähig und unter Umständen auch bereit zur Montage.

Einsatzbereiche im Metallbau. Metallbauer setzen für den Baubereich zertifizierte und allgemein bauaufsichtlich zugelassene Klebebänder in verschiedenen Bereichen ein:

- Fenster- und Glasfassadenbau: Hier gibt es verschiedene härtungsfreie und zudem lösemittelfrei hergestellte Hochleistungs-klebebänder (Structural Glazing Tapes), die eine schnelle und saubere Montage an Aluminium und PVC gewährleisten. Sie sind nach European Technical Approval – ETA-09/0024 zugelassen und bieten eine hohe Zuverlässigkeit bei Stößen, Wind, Schwingungen und thermischen Ausdehnungen.

- Vorgehängte hinterlüftete Fassadenelemente: Als nachhaltiger Baustoff ist Aluminium auf dem Vormarsch. Daher eignen sich hier spezielle Klebebänder, die für die Verbindung von Glas auf Aluminium und Aluminium auf Aluminium entwickelt wurden. Die nach European Technical Approval – ETA-10/0149 zugelassenen Hochleistungsklebebänder (Structural Cladding) ermöglichen zusätzlich die Verwendung dünnerer Bleche und verfügen über ein hohes Maß an akustischer und thermischer Dämpfung.

- Pfosten-Riegelfassade: Im Fall einer Pfosten-Riegelfassade mit Aluminium und Stahl ist eine mechanische Verbindung üblich und kann nicht durch eine Klebung ersetzt werden.

- Weitere Einsatzbereiche: Das Fügeverfahren mit Klebebändern ist gängig an Türen und Industrietoren. Ein starker Zuwachs bei der Verwendung von Klebebandlösungen lässt sich bei Trennwandsystemen mit unterschiedlichsten Fügepartnern verzeichnen.

Vorbehalte aufklären. Nach wie vor existieren jedoch auch Vorbehalte gegen das Kleben im Metallbau. Gründe dafür sind häufig starke Unsicherheit aufgrund mangelnder Erfahrung und Aufklärung sowie unüberschaubarer Bauvorschriften. Dabei stellen sich den Verarbeitern Fragen nach den zu schaffenden Bedingungen, Zulassungen, Vorbehandlungs- oder Reinigungsmethoden oder schlicht nach der Auswahl des richtigen Produktes für die jeweilige Anwendung. In diesen Fällen bieten große Hersteller von Klebstoffen oder Klebebändern in Kooperation mit renommierten Instituten für Klebetechnik – dazu zählen das Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung IFAM in Bremen und die TC-Kleben GmbH in Übach-Palenberg – Fortbildungen zum Thema „Metalle kleben“ an. Mit steigender Tendenz werden dort Fassaden- und Metallbauer im Rahmen eines einwöchigen Lehrgangs zu Klebpraktikern (EAB) ausgebildet. Neben einem Grundverständnis für das Kleben werden vor allem praktische Erfahrungen vermittelt, die eine fachgerechte und selbständige Klebung unter Berücksichtigung aller wichtigen Faktoren bis zur geeigneten Materialauswahl ermöglichen.

Zuverlässigkeit durch Viskoelastizität. Vor der Wahl des richtigen Materials muss ein Blick auf die besonderen Herausforderungen im Metallbau geworfen werden. Dazu gehört z.B. im Bereich Fassadenbau der Umgang mit dynamischen Wechselbelastungen, wie sie unter anderem durch Windböen oder andere starke Witterungseinflüsse entstehen. Diesen Faktoren muss eine strukturelle Klebung mit Blick auf die einwirkenden Zug-, Scher-, Spalt- und Schälkräfte auf Dauer standhalten. Auch die Beständigkeit der Klebeverbindung gegen Hitze, Kälte, Witterung und UV-Strahlung ist von zentraler Bedeutung für ihre Langlebigkeit – eine Herausforderung für Forscher und Anwender gleichermaßen. Die Lösung liegt nicht nur in der Entwicklung besonders hochwertiger Klebstoffe, sondern in der Viskoelastizität, wie sie beispielsweise 3M VHB Klebebänder bieten (VHB steht für Very High Bond, d.h. höchste Klebkraft). Der Unterschied zwischen herkömmlichen PE-Schaumklebebändern und VHB-Klebebändern zeigt sich im Produktaufbau. Während bei ersteren nur auf der Ober- oder Unterseite ein dünner Klebstofffilm vorhanden ist, bestehen VHB- Produkte vollständig aus einem Acrylatklebstoff. Der viskoelastische Aufbau ermöglicht ein Einfließen in die Oberfläche. Dabei härtet das Klebeband nicht aus, sondern bleibt flexibel und baut eine 100-prozentige Benetzung auf. Anders als Schaumklebebänder dehnen sie sich bis zu 50 % ihrer Dicke in vertikaler Richtung, ohne zu reißen oder sich abzulösen. Die extreme Elastizität sowie die Fähigkeit, Energie aufzunehmen, Kräfte zu absorbieren und Schubverformungen durch thermische Ausdehnungsdifferenzen bis zu 300 % ihrer Dicke zu entspannen, sind für den Fassadenbau entscheidende Vorteile.

Testergebnisse zeigen Stärke. Doch was halten solche Klebebänder tatsächlich aus, und wie sicher sind sie bei extremen Stoß- und Schockbelastungen? Am Beispiel eines Pendelschlagversuchs, der zur Manifestierung der Sicherheit speziell im Fassadenbau durchgeführt wurde, zeigt sich die Haltbarkeit der Klebeverbindung. Der Hersteller der Klebebänder führte eine Prüfung nach der vorgeschriebenen DIN EN 12600 durch, da z.B. bei absturzsichernden Verglasungen ein Nachweis über die aufzunehmenden Stoßlasten gefordert wird. Ein Doppelreifen-Pendel wurde als 50 kg schwerer, elastischer Stoßkörper aus unterschiedlichen Fallhöhen gegen eine ca. 1,7 m² große Flachglasprobe fallen gelassen. Der „weiche“ Pendelkörper simuliert dabei den Anprall eines menschlichen Körpers und soll die Sicherheit insbesondere bei Glasfassaden gewährleisten. Zunächst wurden die Scheibe und der Rahmen gereinigt, bevor das Klebeband aufgebracht und beide Elemente abschließend unter Druck miteinander verbunden wurden. Sobald das Pendel mit einer Masse von 50 kg aus einer Fallhöhe von 900 mm auf die geklebte Glaskonstruktion traf, erfuhr die Scheibe eine Beschleunigung von 30 G. Das Klebeband absorbierte die enormen Kräfte des Aufpralls mühelos und sorgte für den Erhalt einer stabilen Konstruktion. Sogar bei der Verdopplung der Masse auf 100 kg und Anheben der Fallhöhe auf 1200 mm hielt die Klebebandkonstruktion den starken Kräften und Schwingungen stand. Die Beschleunigung der Scheibe betrug dabei etwa 60 G – dies ist ein Impuls, der etwa 70-mal größer ist als der beim Abschuss einer Gewehrkugel. Damit haben die VHB-Konstruktionsklebebänder ihre Position als einzige in Europa zugelassene Klebebänder für Glas- und Fassadenkonstruktionen unterstrichen. Zusätzlich gibt es Tests zur Alterungsbeständigkeit, wie sie z.B. nach den Leitlinien für die europäische technische Zulassung (ETAG) vorgeschrieben sind. Im Fall von geklebten Glaskonstruktionen handelt es sich um ETAG 002.

Analyse und Materialwahl. Selbstverständlich muss der Auswahl des richtigen Klebebandes eine gründliche Analyse der Anwendung und des Materials vorausgehen. Die Entscheidung für ein Produkt ist stark an diesen Faktor gekoppelt. Eine wichtige Einflussgröße für die funktionsgerechte Verklebung von Metall mit Metall und Metall mit Glas ist die optimale Vorbereitung der Fügeflächen, die trocken, frei von Staub, Öl, Trennmitteln und anderen Verunreinigungen sein müssen. Gerade im Metallbau spielt Sauberkeit eine bedeutende Rolle, denn Öle oder Späne können die Materialverbindung negativ beeinträchtigen. Der Arbeitsplatz, an dem geklebt wird, sollte daher stets sauber und räumlich von anderen Arbeitsbereichen getrennt sein. Vor dem Verkleben müssen die Fügepartner mit Spezialreinigern von Staub, Öl, Fett und Schmutz befreit werden. Außerdem sollte eine Überforderung des Materials durch eine genaue Berechnung der zu tragenden Lasten ausgeschlossen werden. Werden also alle Prozessschritte angefangen bei der Auswahl über die Reinigung bis hin zur richtigen Klebetechnik beachtet, ist eine dauerhafte und sichere Verbindung gewährleistet. Zudem ist es wichtig, dass besondere Anforderungen der Klebetechnik bereits bei Projektbeginn einfließen, um Reklamationen und zusätzliche Kosten für Nacharbeiten zu vermeiden.

Fazit. Kleben bietet im Metallbau viele Vorteile, die auch mit architektonischer Ästhetik verknüpft sind. Sowohl Klebstoffhersteller als auch Bauaufsichtsbehörden streben bei allen Weiterentwicklungen im Bereich des Klebens gemeinsam sichere Anwendungslösungen an, die auch in Zukunft Raum für gestalterische Ideen in der Architektur zulassen. ⇥red ◊