Mit nachwachsenden Rohstoffen kleben - Lösungshinweise

Einführung

Klebstoffe können physikalisch abbinden oder chemisch aushärten.

Bei einer chemischen Aushärtung bilden sich während der Härtung neue chemische Bindungen zwischen den Klebstoffmolekülen in der endgültigen Klebefläche aus. Dadurch härtet der Klebstoff sehr stark.

Beim physikalischen Abbinden wird ein Klebstoff in einem Lösungsmittel aufgetragen. Beim Aushärten verdampft das Lösungsmittel, die Klebstoffmoleküle rücken näher aneinander und härten durch gegenseitige Anziehung: Kohäsion und durch Anziehung an das zu klebende Material: Adhäsion.

Adhäsion und Kohäsion entstehen durch Wechselwirkungen zwischen den Molekülen: Van der Waals-Kräfte zwischen unpolaren Molekülen und Dipol-Dipol-Wechselwirkungen zwischen polaren Molekülen. Unter letzteren ist die Wasserstoffbrücke hervor zu heben, bei der ein leicht positiv geladenes Wasserstoffatom einer polaren Bindung durch ein leicht negativ geladenes anderes Atom eines anderen Moleküls angezogen wird.

Beim Kleben mit einem Kleister aus Cellulose oder mit dem Holzleim Ponal verdampft das Lösungsmittel Wasser.

Ein einkomponentiger Sekundenkleber ist ein Beispiel für einen Klebstoff mit chemischer Aushärtung. Er enthält Cyanacrylat, das beim Kleben zu Makromolekülen polymerisiert.

Hintergrundinformation

Aus Holz kann man Cellulose isolieren, indem man die Lignine und Pentosen abtrennt. Zellstoff besteht aus reiner Zellulose. Daraus kann man Papier und Pappe herstellen, aber auch Textilien wie z.B. Viskosefasern.

Tapeten werden mit Celluloseklebern geklebt, genauer Methylcellulose, ein Methylether der Cellulose. Metylan, das ist der Handelsname, wird aus Methanol und Cellulose hergestellt, Stärkekleister wird v.a. aus Kartoffelstärke hergestellt. Er wird in großem Umfang bei der Produktion von Wellpappe verwendet. Die Adhäsion und die Kohäsion wird bei diesen Kleistern durch Wasserstoffbrücken zwischen den Hydroxylgruppen (-OH) der Traubenzuckermoleküle gebildet, aus denen die Cellulose und die Stärke bestehen. Bei Methylcellulose (Metylan) sind allerdings einige -OH-Gruppen durch die Verätherung mit Methanol blockiert.

Ponal ist ein Leim auf Polyurethanbasis.

Praktische Hinweise

Aus einem Kleister aus Wasser und Cellulose oder Stärke muss das Lösungsmittel Wasser entweichen. Da es eine hohe Siedetemperatur hat, kann man am besten saugfähige Materialien kleben wie Papier und Pappe. Holz kann damit am besten auf seinen Stirnflächen geklebt werden, da das Wasser in die Gefäße des Holzes eindringen kann.

Bei der Verwendung von Metylan sollte man die Schülergruppen verschiedene Mischungsverhältnisse wählen lassen, dann kann man auch aus den verschiedenen Ergebnissen eine Grafik erstellen lassen: Abhängigkeit der Klebekraft von dem Mischungsverhältnis von Metylan mit Wasser.