Für die Herstellung einer luftdichten Gebäudehülle werden in vielfältigen Anwendungen Klebebänder als Dichtstoff eingesetzt – oft mehrere 100 Meter pro Gebäude. Klebebänder haben sich in dieser Anwendung etabliert und müssen mehrere Jahrzehnte ihre Aufgabe erfüllen. Dieser Artikel gibt einen Überblick über die Klebetechnik sowie die Eigenschaften der bauüblichen Klebebänder.
Klebebänder wirken auf den ersten Blick ähnlich, manche gar identisch: Betrachtet man unterschiedliche Produkte, so bestehen sie alle aus einem Träger. Dieser besteht, je nach geplanter Anwendung des Klebebandes, aus Papier, Kunststofffolie oder Vlies. Auf das Trägermaterial ist der Klebstoff aufgebracht, der unterseitig durch eine Schutzfolie oder ein Schutzpapier abgedeckt wird. Die unterschiedlichen Träger ermöglichen unterschiedliche Anwendungsbereiche. Beispielsweise muss ein Band, das innen und außen eingesetzt werden kann, einen UV-stabilisierten Träger besitzen – ein Fensteranschlussklebeband einen überputzbaren Vlies-Träger. Dieser Unterschied ist leicht erkennbar. Betrachtet man den Klebstoff selbst, so ist ein Unterschied nicht so leicht festzustellen, auch die Datenblätter geben oft nicht genug Informationen.
Herstellung der Klebebänder
Klebebänder zur Herstellung der Luftdichtheit werden hauptsächlich in zwei Produktionsweisen hergestellt. Die größte Gruppe – circa 80 bis 85 Prozent – wird als Dispersionskleber produziert. Dabei werden die in Wasser gelösten Acrylate im flüssigen Zustand auf das Trägermaterial aufgebracht. Damit die Dispersion homogen bleibt und sich die Acrylate überhaupt in Wasser lösen, sind der Dispersion Emulgatoren beigemischt. Diese haben die Aufgabe, Wasser um sich herum anzulagern. Im weiteren Produktionsfortschritt wird dann in langen Trockentunneln das Wasser verdunstet. Die gelösten Acrylate verbinden sich miteinander, bilden lange Molekülketten und entwickeln so ihre Klebrigkeit. Die Emulgatoren bleiben ohne weitere Funktion in dem Klebefilm zurück.
Eine exklusivere Gruppe von Klebebändern wird mit einem Kleber auf Feststoffbasis aus Reinacrylat hergestellt. Diese Produktionstechnik ist relativ neu und technisch aufwendiger als die für Klebebänder mit Acrylatdispersionen. Dabei wird der Kleber als zähe Masse auf das Trägermaterial aufgebracht, und die einzelnen Acrylatmoleküle werden durch gezielte Energiezugabe so vernetzt, dass die gewünschten Klebeeigenschaften entstehen.
Honig und Stein oder Adhäsion und Kohäsion
Vergleicht man flüssigen Honig mit einem Stein, dann lassen sich Adhäsion und Kohäsion gut demonstrieren. Honig hat eine gute Adhäsion und klebt daher ausgezeichnet an Oberflächen. Er hat aber eine so schlechte innere Festigkeit (Kohäsion), dass er durch sein Eigengewicht abtropft. Ein Stein hat eine große innere Festigkeit, also Kohäsion, und eine sehr geringe Adhäsion. Es gilt: Eine gute Adhäsion hat eine geringe Kohäsion zur Folge und umgekehrt. Ein gutes Klebeband ist die perfekte Einstellung aus großer Kohäsion und großer Adhäsion.
Vom Faultier, dem Eichhörnchen und dem Gecko
Spannend ist die Frage, wie und wieso ein Klebeband klebt. Die Verbindung zum Untergrund wird über verschiedene Mechanismen erreicht. Eine Folie oder eine Glasscheibe wirken auf den ersten Blick glatt, betrachtet man die Oberfläche jedoch stark vergrößert, zeigt sich ein ganz anderes Bild mit Hügeln und Tälern. Diese Struktur wird vom Kleber umflossen, und er verkrallt sich in der Oberfläche wie das Eichhörnchen am Baum oder umfasst die Struktur wie ein Faultier einen Ast.
Ist der Kleber in direktem Kontakt mit der Oberfläche, bilden sich zwischen beiden Elementen auf molekularer Ebene Anziehungskräfte, die sogenannten Van-der-Waals-Kräfte. Je dichter der Kleber an die Oberfläche kommt, desto mehr Kräfte können entstehen, und somit erhöht sich auch die Klebkraft auf dem Untergrund. Das Prinzip ist vom Gecko bekannt, der kopfüber an glatten Oberflächen wie Glasscheiben laufen kann. Dies ist aufgrund der großen Zahl sehr feiner Hafthaare an den Füßen des Geckos möglich, die die Kontaktfläche vergrößern, wodurch ausreichend starke Adhäsionskräfte entstehen.
Immer mit der Ruhe: Aufbau der Klebekraft
Es kann einige Zeit dauern, bis der Kleber vollständig in den Untergrund geflossen ist und sich fest mit diesem verbindet. Die Klebekraft baut sich in der Regel innerhalb von Stunden auf. Der Grund, warum alle Hersteller ein Andrücken der Klebebänder empfehlen, lässt sich aus den oben erklärten Wirkungsweisen ableiten: Ein Kleber muss nahe an den Untergrund gebracht werden, um diesen umfließen zu können.
Der Einfluss der Oberflächenspannung
Die Qualität einer Verbindung ist immer abhängig von dem Verbindungsmittel, dem Untergrund und der Verarbeitung. Dass nicht alle Folien zum Verkleben geeignet sind, sieht man an den verwendeten Trennfolien. Das Klebeband lässt sich von ihnen leicht lösen. Dann gibt es Folien, auf denen das Band gut hält, sich aber unter Zug wieder ablösen lässt. Und zuletzt gibt es auch Folien, von denen das Klebeband nicht zu entfernen ist.
Ursächlich dafür ist die Oberflächenspannung von Folien. Diese Spannung einer Folie beschreibt, wie gut diese von einem Kleber benetzt werden kann, also wie gut sich der Kleber der Oberfläche der zu verklebenden Folie nähern kann. Die Oberflächenspannung einer Folie ist nicht sichtbar, und auch in Datenblättern wird dieser Wert nur von wenigen Herstellern angegeben.
Der Wassertropfentest
Wie kann man aber auf der Baustelle die Oberflächenspannung abschätzen? Eine Möglichkeit ist der Wassertropfentest. Dazu gibt man einen Tropfen Wasser auf die Oberfläche der Folie und schaut, wie gut er die Oberfläche spontan benetzt. Je größer die Oberflächenspannung (Oberflächenenergie) der Folie, desto eher wird der Wassertropfen aus seiner Tropfenform gezogen und desto besser halten Verklebungen mit einem Luftdichtungsband. Dieser Test liefert keine exakte Aussage, hat sich aber als praxistauglich erwiesen.
Empfohlen werden für die dauerhaft luftdichte Verklebung Folien mit einer Oberflächenspannung von mehr als 40 N/mm. In der Baupraxis kommen häufig Folien zum Einsatz, die deutlich unter diesen Wert liegen. Um dem Markt Klebebänder zu bieten, die trotzdem auf diesen minderwertigen Oberflächen kleben, werden besonders bei den Acrylatdispersionsklebebändern große Mengen an Harzen zugemischt. Die Harze kleben aggressiv auf den schlechten Oberflächen. Das Problem dabei: Harze können mit Sauerstoff oxidieren und infolgedessen über die Nutzungsdauer verspröden und ihre Klebkraft verlieren. Um dieses Risiko auszuschließen, macht es Sinn, bei der Wahl des Klebebands darauf zu achten, dass dieses ausschließlich Reinacrylate enthält.
Acrylatklebebänder können neben den Verklebungen von Bahnenüberlappungen auch für den Anschluss an flankierende Bauteile wie Holz, Stein, Holzfaserplatten, Putz und Beton eingesetzt werden, sofern die Oberfläche weitestgehend eben, staubfrei und abriebfest ist. Ansonsten kann man die Oberfläche mit einem Primer vorbehandeln. Primer für Acrylatbänder werden flüssig aufgebracht und haben im Vergleich zu einem Tiefengrund eine andere Wirkweise. Ein Tiefengrund dringt tief in die Oberfläche ein und verfestigt ihn. Ein Primer für ein Acrylatklebeband ist so eingestellt, dass er in den Untergrund eindringt, aber auch auf der Oberfläche einen Film bildet, der Unebenheiten ausgleicht. Solche Primer haben sich in der Praxis bewährt. Entscheidend ist, dass der Primer zum Klebeband passt, denn es sollte immer im System gedacht werden.
Widerstand gegen Feuchte – warum gibt es Unterschiede?
Klebebänder müssen Feuchtebelastungen nach der Montage sicher widerstehen. Die erste Schutzschicht ist der verwendete Träger. Eine Folie ist offensichtlich wasserfester als ein Papier. Feuchte kommt aber nicht immer nur von außen, sondern häufig auch aus dem Untergrund. Dann kehrt sich der Vorteil der äußeren Schutzwirkung der Folie um, da die Feuchte nicht durch die Folie entweichen kann und sich zwischen Kleber und Folie staut.
Wie bereits beschrieben, enthalten Acrylatdispersionskleber nach der Herstellung Emulgatoren im Klebefilm. Emulgatoren haben die Eigenschaft, Wasser anzulagern, was sie auch nach Jahren noch tun. Kommt ein Acrylatdispersionskleber wieder mit Wasser in Kontakt, so reemulgiert der Kleber, färbt sich oft weiß und kann an Klebkraft verlieren. Absolut wasserfest sind Reinacrylate, da sie nicht mit Wasser reagieren – so bleibt ihre Klebkraft erhalten.
Neue Normung von Verbindungsmitteln schafft eine Vergleichsebene
Lange waren Klebebänder nicht normativ geregelt, auch gab es keine einheitlichen Mindestanforderungen, die von den Produkten erfüllt werden sollten. Mit der Norm DIN 4108 Teil 11 „Wärmeschutz und Energie-Einsparung in Gebäuden – Teil 11: Mindestanforderungen an die Dauerhaftigkeit von Klebeverbindungen mit Klebebändern und Klebemassen zur Herstellung von luftdichten Schichten“ wurde diese Lücke nun geschlossen, und es wurden einheitliche und vergleichbare Mindestanforderungen für Klebebänder formuliert. Die Norm bietet verschiedene Zugfestigkeitstests auf genormten Untergründen aus Holz und Folie sowie die Möglichkeit, Systeme (Folie und Klebeband) von Herstellern zu prüfen. Viele der in diesem Artikel formulierten Anforderungen an ein Klebeband finden sich in der Norm wieder. So werden die Bänder zum Beispiel getestet, um die in der Realität lange wirkenden geringen Zugbelastungen oder den Alterungsprozess zu simulieren. Die Norm bietet eine gute Grundlage, um Klebebänder miteinander zu vergleichen und damit eine Entscheidungsbasis für die Verarbeitung und Planung zu finden.
Fazit: Dauerhafte Klebeverbindung nur mit gutem System und richtiger Verarbeitung
Dauerhafte Klebeverbindungen auf Baustellen sind möglich und funktionieren sicher. Dennoch kommt es immer wieder zu Bauschäden, da sich Verbindungen lösen. Um Klebeverbindungen sicher planen und auch prüfen zu können, ist Wissen über die Grundlagen der Klebetechnik und die tatsächlich wirkenden Belastungen auf der Baustelle entscheidend. Nur durch eine gute Verarbeitung, einen hochwertigen Untergrund und ein geeignetes Klebeband wird ein optimales Ergebnis erzielt. Mit Herstellern, die die Entwicklung und die Oberflächenqualität transparent kommunizieren und über eine lange Markterfahrung und einen technischen Service verfügen, lässt sich sicherlich ein gewinnbringendes Tandem bilden.