Epoxidharze vs. Acrylatklebstoffe: Welcher Klebstoff ist der richtige für Ihr Projekt?

Epoxidklebstoffe und strukturelle Acrylatklebstoffe sind zwei in der Industrie sehr häufig verwendete Klebstoffprodukte. Beide sind aufgrund ihrer hohen Klebkraft sehr beliebt. Dennoch gibt es wichtige Unterschiede zwischen ihnen, die Sie berücksichtigen müssen, bevor Sie das richtige Produkt für Ihre Anwendung wählen. In diesem Artikel erfahren Sie, was Epoxid- und Acrylatklebstoffe sind, welche Gemeinsamkeiten und Unterschiede sie aufweisen und wie Sie herausfinden, welcher Klebstoff für Ihr Projekt geeignet ist.

Epoxidharze und Acrylatklebstoffe: ihre chemische Natur

Sowohl Epoxidharze als auch strukturelle Acrylatklebstoffe basieren auf der Chemie von duroplastischen Polymeren. Das bedeutet, dass beide nach dem Aushärten nicht durch Erhitzen wieder flüssig gemacht werden können. Beide erreichen ihre hohe mechanische Festigkeit durch Vernetzung, einen Prozess, bei dem sich einzelne Polymerketten in einem Klebstoff chemisch verbinden und ein zusammenhängendes Netzwerk bilden, während der Klebstoff aushärtet. Sie unterscheiden sich jedoch in ihrer Monomerstruktur, ihren Aushärtungsmechanismen und ihren späteren Klebeeigenschaften.

Epoxidharze: Starre, hochfeste Netzwerke

Epoxidklebstoffe bestehen aus zwei Teilen: einem Harz und einem Härter. Wenn die Harzkomponenten mit dem Härter reagieren, bilden sie starre Molekularstrukturen. Während des Aushärtens bilden diese Moleküle ein stark vernetztes Netzwerk.

Aufgrund dieser fest haftenden Struktur sind Epoxidharze:

• Entwickeln Sie außergewöhnliche Härte und Stärke
• Bietet starke Widerstandsfähigkeit gegen Hitze, Chemikalien und langfristige Belastung
• Behält die Dimensionsstabilität bei minimaler Schrumpfung während der Aushärtung bei

Diese Steifigkeit macht Epoxidklebstoffe ideal für Anwendungen, bei denen Komponenten unter ständiger Belastung sicher fixiert bleiben müssen. Ihre Steifigkeit bedeutet, dass sie im Allgemeinen weniger in der Lage sind, Stöße, Vibrationen oder Bewegungen zu absorbieren. Sie können jedoch so formuliert werden, dass sie dies tun, falls erforderlich.

Strukturelle Acrylatklebstoffe: Robuste, flexible Netzwerke

Strukturelle Acrylatklebstoffe werden aus schnell reagierenden flüssigen Komponenten hergestellt, die schnell lange Molekülketten bilden, die sich dann zu einem festen Netzwerk verbinden. Dieses Netzwerk ist in der Regel flexibler und weniger starr als das von Epoxidharzen. Strukturelle Acrylate basieren entweder auf Standard-Acrylacrylaten oder Methacrylatmonomeren wie Methylmethacrylat (MMA). Acrylatklebstoffe neigen dazu:

• Absorbieren Sie Energie, anstatt zu zerbrechen
• Gute Leistung bei Stößen, Vibrationen und zyklischer Belastung
• Härtet deutlich schneller aus als herkömmliche Epoxidharze
• Klebt zuverlässig auch auf unvollkommenen oder leicht verschmutzten Oberflächen

Aufgrund ihrer molekularen Struktur sind strukturelle Acrylatklebstoffe für ihre Zähigkeit und einfache Handhabung bekannt und eignen sich daher gut für die Hochgeschwindigkeitsfertigung und anspruchsvolle Montageumgebungen.

Die verschiedenen Arten von strukturellen Acrylatklebstoffen

Es gibt verschiedene Arten von strukturellen Acrylatklebstoffen, die jeweils ihre eigenen Vor- und Nachteile haben. Neben den bereits erwähnten MMAs gibt es drei Haupttypen von Acrylklebstoffen:

• Oberflächenaktivierte Acrylatklebstoffe
• Einkomponentige Acrylatklebstoffe
• Zweiteilige Acrylatklebstoffe

Oberflächenaktivierte Acrylatklebstoffe

Diese erfordern die Verwendung eines Initiators oder Beschleunigers vor dem Verkleben. Zu diesem Zweck können Produkte wie Permabond Initiator 41M oder Permabond A905 verwendet werden. Diese hinterlassen eine aktive Schicht auf der Oberfläche des Substrats, die dann mit dem Klebstoff reagiert und die Aushärtung auslöst. Zu den Vorteilen von oberflächenaktivierten Acrylaten gehört, dass sie nicht gemischt werden müssen und dass sich die Festigkeit sehr schnell entwickelt, wenn sie zusammen mit einem Initiator verwendet werden.

Einkomponentige Acrylatklebstoffe

Diese werden gebrauchsfertig geliefert (kein Mischen erforderlich), wobei die Aushärtung häufig durch Wärme oder anaerob (in Gegenwart von Metall / in Abwesenheit von Sauerstoff) eingeleitet wird. Ihre Aushärtungsgeschwindigkeit und Festigkeitsentwicklung kann durch die Verwendung eines Initiators beschleunigt werden, wie bei oberflächenaktivierten Acrylaten. Sie sind bequem in der Anwendung und bieten eine gute Haftfestigkeit auf vielen Substraten. Produkte wie Permabond TA437 fallen in diese Kategorie. Sie bieten eine ausgezeichnete Hitzebeständigkeit und sind ideal für die Verklebung von Motormagneten.

Vorgemischte Zweikomponenten-Acrylatklebstoffe

Diese werden in Kartuschen geliefert, bei denen die beiden Teile bei der Abgabe über eine statische Mischdüse miteinander vermischt werden. Das bedeutet, dass kein manuelles Mischen erforderlich ist, da das Produkt gebrauchsfertig aus der Düse kommt. Sie bieten eine hohe Haftfestigkeit und mechanische Leistung und können höhere Temperaturen oft besser vertragen als andere Acrylate. Allerdings besteht bei der Verwendung statischer Mischdüsen das Risiko von Produktverlusten, da das Produkt in der Düse austrocknet.

Da strukturelle Acrylatklebstoffe so reaktiv sind und weniger auf ein stöchiometrisches Mischungsverhältnis angewiesen sind, können sie mit kürzeren Mischdüsen als ein Epoxidklebstoff verwendet werden. Einige Sorten können auch “Raupe auf Raupe” aufgetragen werden, wie z.B. Permabond TA440, bei dem die A- und B-Seite übereinander oder auf gegenüberliegende Teile aufgetragen werden können, die dann zusammengefügt werden können.

MMA-Acrylatklebstoffe

MMA-Klebstoffe sind hochfeste, zweikomponentige strukturelle Acrylatklebstoffe, die bei Raumtemperatur schnell aushärten. Sie bieten eine hohe Schlag- und Vibrationsfestigkeit sowie eine konstante Gesamtklebekraft. Sie eignen sich hervorragend für die Verklebung einer Vielzahl von Substraten, einschließlich ungleicher Materialien. Sie sind jedoch entflammbar und gelten daher als DG für den Versand in großen Mengen und haben eine begrenzte Temperaturbeständigkeit.

MMA vs. Nicht-MMA – Vor- und Nachteile

Zu den Vorteilen von MMA-Acrylatklebstoffen gegenüber Nicht-MMA Acrylatklebstoffen gehören:

• Gleichbleibend hohe Haftkraft
• Ausgezeichnete Vibrations-, Stoß- und Belastungsfestigkeit
• Klebefreie Aushärtung
• Bietet Umweltschutz für die Verbindung, da Sie in einer Hohlkehle verkleben können
• Einige Permabond MMA-Klebstoffe wie TA4208 enthalten Haftvermittler, die eine Verklebung durch ölige Oberflächen oder Oxidschichten ohne Oberflächenbehandlung ermöglichen.

Einige Vorteile von Nicht-MMA-Klebstoffen sind:

• Sicherer Transport und Handhabung – MMA-Klebstoffe sind brennbar und für den Transport mit DG gekennzeichnet
• Leichter zu lagern – MMA-Klebstoffe müssen im Kühlschrank aufbewahrt werden, während andere Arten von Acrylglas bei Raumtemperatur gelagert werden können.
• Nicht gemischte strukturelle Acrylatklebstoffe führen zu weniger Abfall
• Leichter über eine große Fläche zu verteilen
• Geruchsarme Optionen verfügbar
• Kann höheren Temperaturen standhalten – MMA-Klebstoffe erreichen in der Regel eine Höchsttemperatur von 120°C (248°F)
• Einige härten viel schneller aus und erreichen eine gute Festigkeit als MMA-Klebstoffe – denken Sie an oberflächenaktivierte Acrylate

Nicht alle Epoxidharze sind gleich!

Genauso wie nicht alle strukturellen Acrylatklebstoffe gleich sind, sind es auch Epoxide nicht! Epoxidklebstoffe gibt es in zwei verschiedenen Ausführungen: 1-Komponenten- und 2-Komponenten-Epoxidharze. Beide Typen erreichen eine sehr hohe Festigkeit auf einer Vielzahl von Substraten, aber es gibt wichtige Unterschiede zwischen ihnen, die sich auf die Wahl des Klebstoffs auswirken. Einkomponentige Epoxide werden mit vorgemischtem Harz und Härter verkauft, daher die Bezeichnung ‘einkomponentig’. Zweikomponenten-Epoxide hingegen werden als Teil A und Teil B verkauft und müssen vor dem Verkleben im richtigen Verhältnis gemischt werden. Viele Permabond 2-Komponenten-Epoxide werden in Kartuschen mit einer Mischdüse verkauft, d.h. der Klebstoff wird in der Düse gemischt und ist somit sofort einsatzbereit. Wenn Sie den Klebstoff jedoch in großen Mengen kaufen, müssen Sie die Teile A und B zunächst manuell miteinander vermischen – dies ist ein zusätzlicher Schritt im Klebeprozess.

Ein weiterer wichtiger Aspekt ist, dass 1-Komponenten-Epoxidharze zum Aushärten Wärme benötigen. Dies geschieht oft durch Induktion oder in einem Ofen. Ohne Wärme bleiben einkomponentige Epoxidharze flüssig und härten nicht aus. Das ist wichtig zu wissen, denn bei 1-Komponenten-Epoxiden müssen Ihr Produktionsprozess und die zu verklebenden Teile eine Aushärtung durch Wärme zulassen. Was die Lagerung betrifft, so sollten 1-Komponenten-Epoxide im Kühlschrank aufbewahrt werden, während 2-Komponenten-Epoxide bei Raumtemperatur gelagert werden können.

Mehr über 1- und 2-Komponenten-Epoxidharze erfahren Sie in diesem Artikel.

Hauptunterschiede zwischen Epoxidharzen und Acrylatklebstoffen

Wir wissen also, dass sowohl Epoxidharze als auch strukturelle Acrylatklebstoffe starke, robuste Klebstoffe sind, die durch Vernetzung eine hohe Haftfestigkeit erreichen. Aber abgesehen davon, woher wissen Sie, welcher Klebstoff für Ihr Projekt am besten geeignet ist? Im Folgenden werden wir die wichtigsten Unterschiede zwischen diesen beiden Klebstofftypen in mehreren wichtigen Bereichen erörtern:

• Kraftentwicklung & Leistung
• Kompatibilität der Substrate
• Langlebigkeit (Temperatur-, Chemikalien- und Vibrationsbeständigkeit)
• Versand & Lagerung
• Fähigkeit zur Anpassung an individuelle Projektanforderungen
• Preisgestaltung

Fangen wir an!

Epoxidharze vs. Acrylatklebstoffe: Festigkeitsentwicklung & Leistung

Es gibt große Unterschiede darin, wie schnell Epoxidklebstoffe und strukturelle Acrylatklebstoffe an Festigkeit gewinnen. 1-Komponenten-Epoxidklebstoffe entwickeln aufgrund ihrer Wärmehärtung tatsächlich sehr schnell Festigkeit. Die volle Festigkeit kann in einigen Fällen in weniger als einer Stunde erreicht werden, je nach Klebstoff und Heizmethode. 2-Komponenten-Epoxide hingegen härten bei Raumtemperatur aus, können aber durch Wärmezufuhr beschleunigt werden. Bei einem 2-Komponenten-Epoxid härtet es umso schneller aus, je wärmer die Aushärtungsumgebung ist, und andersherum. Ein standardmäßiges 2-Komponenten-Epoxid, das bei Raumtemperatur (23°C/73°F) ausgehärtet ist, benötigt zwischen 24 und 48 Stunden, um seine volle Stärke zu erreichen. Teurere Epoxidharzsysteme auf Mercaptanbasis härten jedoch viel schneller aus und erreichen ihre volle Festigkeit bei Raumtemperatur in 3-4 Stunden.

Strukturelle Acrylatklebstoffe erreichen bei Raumtemperatur schnell eine hohe Festigkeit, je nach Technologie. Bei 23°C (73°F) erreicht ein MMA-Kleber wahrscheinlich schon nach 2-3 Stunden eine gute, verarbeitbare Festigkeit. Ein oberflächenaktivierter Acrylatklebstoff kann, wenn er mit einem Initiator oder Aktivator verwendet wird, in nur 5 Minuten eine Arbeitsfestigkeit erreichen!

In Bezug auf die Leistung sind Epoxidharze tendenziell steifer als Acrylatklebstoffe. Sie bieten eine hohe Scher- und Druckfestigkeit, aber – abgesehen von einigen gehärteten Sorten – eine relativ geringe Schälfestigkeit. Acrylatklebstoffe hingegen haben eine hohe Scher- und Schälfestigkeit sowie eine gute Stoß- und Vibrationsfestigkeit. In der folgenden Tabelle finden Sie einige Werte für die Scher- und Schälfestigkeit der einzelnen Klebstoffe auf Stahl und Aluminium.

Gewinner: Strukturelle Acrylatklebstoffe

Epoxidharze vs. Acrylatklebstoffe: Substratkompatibilität

Epoxidharze eignen sich hervorragend für Metalle, Verbundwerkstoffe und Keramik, sind aber nur bedingt für Kunststoffe geeignet. Sie können nicht durch ölige oder anderweitig verunreinigte Oberflächen hindurchkleben, aber sie können nach dem Aushärten lackiert oder pulverbeschichtet werden.

Strukturelle Acrylatklebstoffe haften gut auf Metallen, Verbundwerkstoffen, Keramik und Glas. Darüber hinaus bieten viele von ihnen eine gute Leistung auf Kunststoffen, selbst auf schwierigen Materialien wie Polyolefinen und Nylon. Bestimmte strukturelle Acrylate wie Permabond TA4208 Schwarz sind in der Lage, durch ölige Oberflächen und Oxidschichten hindurch zu kleben, wie sie auf Aluminium zu finden sind.

Gewinner: Strukturelle Acrylatklebstoffe

Epoxidharze vs. Acrylatklebstoffe: Haltbarkeit

Epoxidharze haben eine ausgezeichnete Umweltbeständigkeit und sind daher für Außenanwendungen bestens geeignet. Produkte wie Permabond ET503, ein zweikomponentiges Epoxidharz, sind ideal für Außenanwendungen und härten bei Temperaturen von bis zu 5°C (41°F) aus. Epoxidharze sind außerdem gut wasser- (sogar salzwasser-) und feuchtigkeitsbeständig und widerstehen auch polaren Lösungsmitteln gut. Wenn es jedoch um Temperaturen geht, neigen zweikomponentige Standard-Epoxide dazu, extremer Hitze oder Kälte nicht standzuhalten, da sie normalerweise eine sekundäre Hitzehärtung erfordern. Einkomponentige Epoxidharze wie ES5516 sind hier jedoch besser geeignet. Da sie nach dem Aushärten recht starr und steif sein können, sind Epoxidharze im Vergleich zu strukturellen Acrylatklebstoffen weniger stoß- und vibrationsfest.

Strukturelle Acrylatklebstoffe bieten ebenfalls eine ausgezeichnete Umweltbeständigkeit, die jedoch vielleicht nicht so hoch ist wie die eines Epoxidharzes. Sie halten auch Belastungen, Stößen und Vibrationen gut stand, und es sind auch Hochtemperaturqualitäten erhältlich.

Der Gewinner: Beide

Epoxidharze vs. Acrylatklebstoffe: Versand & Lagerung

Epoxidharze gelten als Gefahrgut (aber nicht als gefährlich) für den Versand. 1-Komponenten-Epoxide sollten idealerweise im Kühlschrank aufbewahrt werden, da sie bei Raumtemperatur eindicken können. 2-Komponenten-Epoxide können bei Raumtemperatur gelagert werden und sind sowohl in Kartuschen als auch in loser Form 12 Monate haltbar.

MMA-Kleber gelten aufgrund ihrer Entflammbarkeit als Gefahrgut (DG) für den Versand. Dies kann ihre Beschaffung erschweren und verteuern, obwohl kleine Mengen in der Regel in Ordnung sind. Sie sollten gekühlt aufbewahrt werden und ihre Haltbarkeit kann etwas begrenzt sein, wenn sie in großen Mengen gekauft werden. Bei Nicht-MMA-Klebstoffen hingegen gibt es diese Einschränkungen nicht, da sie nicht entflammbar sind und bei Raumtemperatur gelagert werden können.

Gewinner: Epoxide

Epoxidharze vs. Acrylatklebstoffe: Möglichkeit der Anpassung/des Anpassens

Epoxidharzklebstoffe sind recht anpassungsfähig. Es ist ziemlich einfach, ihre Rheologie (Dicke), Aushärtungsgeschwindigkeit, Farbe, Temperaturbeständigkeit und Zähigkeit zu verändern. Sie können auch lebensmittelkonform gemacht werden, um die FDA- und EU-Bestimmungen zu erfüllen. Da die Formulierungen im Allgemeinen stabil sind, müssen Sie normalerweise keine Langzeitlagerungstests durchführen, bevor Sie ein maßgeschneidertes Epoxidharz verwenden.

Bestimmte strukturelle Acrylatklebstoffe hingegen lassen sich nur schwer anpassen, da dies zu einer Instabilität des Klebstoffs führen kann. Dies ist vor allem bei strukturellen Acrylatklebstoffen auf MMA-Basis ein Problem. Es ist nicht unmöglich, diese anzupassen, aber es dauert wesentlich länger als bei Epoxidharz. Kein strukturelles Acrylatklebstoff kann lebensmitteltauglich gemacht werden, da es Rohstoffe enthält, die auf der Liste der verbotenen Substanzen für den Kontakt mit Lebensmitteln stehen, wie von der FDA und der EU festgelegt.

Gewinner: Epoxide

Epoxidharze vs. Acrylatklebstoffe: Preisgestaltung

MMA-Klebstoffe sind in der Regel deutlich teurer als jede Art von Epoxidharz. Nicht-MMA-Qualitäten sind ähnlich teuer wie Mercaptan- oder gehärtete Epoxidharze, und alle diese sind viel teurer als Standard-Epoxidharze.

Gewinner: Epoxide

Zusammengefasst: Epoxidharze:

• Bieten hohe Haftkraft
• Kann nach dem Aushärten ziemlich starr sein
• Sind gut auf Metallen, Keramik und Verbundwerkstoffen, aber nicht auf Kunststoffen
• Hervorragende Umweltverträglichkeit
• Kann eine gute Hitzebeständigkeit aufweisen
• Kann leicht individuell angepasst werden
• Sind einfacher zu versenden und zu lagern
• Kann lebensmitteltauglich gemacht werden

Während strukturelle Acrylatklebstoffe:

• Bieten hohe Haftkraft
• Haftet gut auf Metallen, Keramik, Verbundwerkstoffen und Kunststoffen
• Haben eine gute Haltbarkeit
• Kann komplizierter zu versenden sein (MMA)
• Sind schwieriger anzupassen (MMA)
• Sie sind tendenziell teurer

Epoxidharze vs. Acrylatklebstoffe: Wie man sich entscheidet & Anwendungsbeispiele

Wir werden uns jetzt auf einige spezifische Anforderungen konzentrieren, die viele Hersteller haben, und welche Art von Klebstoff wir in jedem Fall empfehlen würden.

• Wenn Sie einen Klebstoff benötigen, der stark ist und schnell aushärtet: Wählen Sie einen strukturellen Acrylatklebstoff oder ein Epoxidharz auf Mercaptanbasis.
• Wenn Sie eine große Klebefläche haben: Beide können gut funktionieren, aber achten Sie darauf, dass Sie in diesem Fall kein MMA verwenden, da es sich im Allgemeinen nicht so leicht über eine große Fläche verteilen lässt.
• Wenn Ihre Anwendung ölige/fettige Oberflächen oder Oxidschichten beinhaltet: Wählen Sie einen Acrylatklebstoff wie z.B. Permabond TA4208.
• Wenn Sie eine lange Topfzeit/offene Zeit benötigen: Ein Standard-Epoxid oder ein Standard-Acrylkleber sind beide gute Optionen. Vermeiden Sie hier Acrylatkleber auf MMA-Basis, da diese in der Regel eine viel kürzere offene Zeit haben.
• Wenn Ihre Anwendung strengen Umweltbedingungen ausgesetzt ist: Ein Epoxidharz ist hier wahrscheinlich besser geeignet. Ziehen Sie ein gehärtetes Produkt wie Permabond ET503 in Betracht.
• Wenn Ihre Anwendung Kunststoffe wie Polyethylen, Polypropylen oder Nylon umfasst: Verwenden Sie einen Acrylatklebstoff. Die Permabond TA46XX Reihe von strukturellen Acrylatklebstoffen klebt anspruchsvolle Kunststoffe, ohne dass eine Oberflächenbehandlung erforderlich ist. Permabond TA4550 klebt viele Arten von Nylon sehr effektiv.

Weitere Überlegungen

• Wenn Ihre Anwendung Hitzebeständigkeit erfordert: Beide sind geeignet. Permabond ES5516 ist ein einkomponentiges Epoxidharz, das sich ideal für die Verklebung von Motormagneten der Klasse H in Elektrofahrzeugen eignet. Permabond TA437 (strukturelles Acryl) ist ebenfalls ideal für die Verklebung von Magneten und hält bis zu 200°C/392°F stand.
• Wenn Sie einen lebensmittelechten Klebstoff benötigen: Epoxidharz ist die beste Wahl. Strukturelle Acrylatklebstoffe können nicht nach FDA- oder EU-Standards lebensmittelecht gemacht werden. Permabond ET5164 ist ein zweikomponentiges Epoxidharz, das die FDA- und EU-Vorschriften für den Kontakt mit Lebensmitteln erfüllt.
• Wenn Sie ein individuelles Produkt wünschen: Ein Epoxidharz lässt sich im Allgemeinen leichter anpassen als ein struktureller Acrylatklebstoff. Vor allem MMA-Klebstoffe sind schwer anzupassen.
• Für einen einfacheren Versand: Im Großen und Ganzen sind Epoxide einfacher. MMA-Kleber, die üblichen und beliebten Acrylate, gelten aufgrund ihrer Entflammbarkeit als DG.
• Wenn der Preis eine Rolle spielt: Ein Epoxidharz ist wahrscheinlich billiger, besonders wenn Sie es in großen Mengen kaufen.

Letzte Überlegungen

Epoxidharze und strukturelle Acrylatklebstoffe sind beides starke, dauerhafte Klebstoffe, die den Herstellern eine Reihe von Vorteilen bieten. Ihre Verwendung in der Industrie ist weit verbreitet und beide werden mit neuen Produktinnovationen weiterhin beliebt sein. Hier haben wir aufgezeigt, wann und warum Sie für Ihr Projekt entweder einen Epoxid- oder einen strukturellen Acrylklebstoff wählen sollten. Wenn Sie jedoch weitere Hilfe benötigen oder Ihre Anwendung mit uns besprechen möchten, wenden Sie sich bitte an unser technisches Team.