Was ist Epoxid und wie wird es im Bauwesen verwendet?

Während Sie wahrscheinlich schon von Epoxid oder Epoxidharzen gehört haben, wissen Sie vielleicht nicht genau, was dieser gängige Klebstoff ist. Epoxid ist eine Art von Polymer, eine Gruppe chemischer Verbindungen, die aus großen Molekülen mit sich wiederholenden Untereinheiten bestehen. Die molekulare Struktur der Polymere verleiht ihnen ihre Zähigkeit und Elastizität, wodurch Polymere (sowohl natürliche als auch künstlich hergestellte) im täglichen Leben allgegenwärtig sind. Wolle, Gummi, Styropor und Epoxid sind nur einige der Polymere, die Sie wahrscheinlich schon kennen.

Dieses spezielle Polymer spielt eine wichtige Rolle im Bauwesen – als Klebstoff und in Beschichtungen. Epoxidharze enthalten Epoxide – hochreaktive Molekülgruppen -, die durch chemische Reaktionen aushärten (oder aushärten), die entweder durch die Verbindung mit anderen Stoffen oder durch Erhitzen auf eine hohe Temperatur hervorgerufen werden. Durch diesen Prozess wird ein Epoxidharz „vernetzt“, da sich die Polymerstränge zu einer gehärteten Struktur formen.

Epoxidklebstoffe

Vielseitig einsetzbar, langlebig und mit einem bemerkenswerten Grad an Hitzebeständigkeit können Epoxidklebstoffe in fast jeder Situation verwendet werden, in der zwei Materialien zusammengeklebt werden müssen – man denke nur an das Verbinden von Unterböden, das Verkleben eines Details mit einer größeren Struktur oder die Verstärkung eines Befestigungselements.

Epoxidklebstoffe können für eine Vielzahl von Materialien verwendet werden: Holz, Metall, Kunststoff, Mauerwerk und vieles mehr.

Vor- und Nachteile von Epoxidharzen

Epoxidklebstoffe sind eine von vielen Möglichkeiten, wenn es um Klebstoffe geht, aber ihre Stärken machen sie zu einer beliebten Wahl bei Bauprojekten.

Vorteile von Epoxidharzen:

• Festigkeit: Die polymere Struktur von Epoxidharzen schafft eine bemerkenswert starke Verbindung, die wasserdicht ist und hohen Temperaturen standhält.
• Kompatibilität: Epoxidharz kann eine breite Palette verschiedener Materialien verbinden, während andere gängige Klebstoffe in ihrer Verwendung eingeschränkt sind. Beispielsweise erfordern Polyvinylacetat-Klebstoffe poröse Oberflächen, während Epoxidharze eine größere Flexibilität bieten.
• Schnelligkeit: Die Aushärtezeit von Epoxidharzen ist unterschiedlich, aber bei einigen schnell wirkenden Klebstoffen kann die Aushärtung in weniger als einer Stunde abgeschlossen sein (wenn sie etwa 60 % ihrer endgültigen, vollständig ausgehärteten Festigkeit erreicht haben).

Nachteile von Epoxidharzen:

• Komplizierte Anwendung: Bei zweikomponentigen Epoxidharzen müssen zwei verschiedene Substanzen miteinander kombiniert werden, entweder von Hand oder durch ein Applikationssystem. In vielen Situationen ist es einfacher, zu einer Flasche Holzleim oder Superkleber zu greifen, und die resultierende Verbindung wird ausreichend stark sein.
• Belüftete Räume: Epoxiddämpfe sind gefährlich, und du solltest sie nur in gut belüfteten Räumen verwenden. Auch viele Epoxidharze funktionieren am besten, wenn sie auf lufttrockene Oberflächen aufgetragen werden.

Zwei Arten von Epoxidklebstoffen

Es gibt zwei Hauptarten von Epoxidklebstoffen, einteilige (oder hitzegehärtete) und zweikomponentige Epoxidklebstoffe. Einkomponentige Epoxide härten schneller aus, sind aber oft nicht so stark wie zweikomponentige Epoxide.

Wärmeaushärtende Epoxide

Wärmeaushärtende Epoxide haben viele industrielle Anwendungen, werden aber nicht oft im Bauwesen verwendet, da sie zum Aushärten hohe Temperaturen benötigen – selbst diejenigen, die auf der niedrigsten Wärmestufe reagieren, müssen Temperaturen von mindestens 200 Grad Fahrenheit ausgesetzt werden.

Dank seiner bemerkenswerten Widerstandsfähigkeit wird Epoxidharz in Produkten verwendet, die von elektronischen Bauteilen und medizinischen Geräten bis hin zu Infrarotteleskopen und Raketenwarnsystemen reichen.

Zweikomponenten-Epoxidharze

Bei zweikomponentigen Epoxidharzen werden die beiden Komponenten, die für die chemische Reaktion benötigt werden, getrennt verpackt. Wenn das Harz (oft als „Stahl“ bezeichnet) mit dem Härter gemischt wird, verwandelt sich das Ergebnis im Laufe von bis zu 24 Stunden von einer dicken Flüssigkeit in eine Spachtelmasse und schließlich in ein vollständig ausgehärtetes und gehärtetes Material. (Um Epoxidharz nach dem Aushärten zu entfernen, müssen Sie es abkratzen, wobei Sie es zunächst mit Alkohol oder Farbverdünner aufweichen müssen.)

Wie ihre wärmegehärteten Gegenstücke werden zweikomponentige Epoxidharze in der Industrie, in der Automobilindustrie, in der Luftfahrt und in anderen Fertigungsbereichen verwendet, und sie sind auch im Bootsbau besonders verbreitet. Sie werden auch bei Bauprojekten verwendet, u. a. zur Befestigung von Arbeitsplatten auf Untergründen, zur Befestigung von Betonelementen an anderen Elementen, die ebenfalls aus Beton, Stein oder Metall bestehen, und zur Befestigung von Zierleisten.

„J-B Weld dominiert definitiv den Markt für Zweikomponenten-Epoxidharze in den großen Geschäften“, bemerkt der professionelle Bauunternehmer Jordan Smith. J-B Weld und seine Konkurrenten verkaufen Zweikomponenten-Epoxidsysteme in vielen verschiedenen Systemen, von einfachen Tuben, die ein manuelles Mischen der Komponenten erfordern, bis hin zu Kartuschen für Spezialpistolen.

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Wie man ein Epoxidharz auswählt

Messung der Festigkeit

Auf den Verpackungen von Epoxidharzen werden in der Regel die Druck-, Biege- und Zugfestigkeit des Inhalts in Pfund pro Quadratzoll (psi) angegeben. Erhöhte Festigkeit in einem Bereich geht oft auf Kosten eines anderen Maßes.

Berücksichtigen Sie Ihre Prioritäten bei der Auswahl eines Epoxidharzes:

• Wenn Ihnen die direkte Druckfestigkeit am wichtigsten ist, d. h. wie viel Druck das Epoxidharz aushalten kann, wenn es von beiden Seiten zusammengedrückt wird, achten Sie auf die Druckfestigkeit. (Der Test hierfür besteht darin, das Epoxidharz von oben und unten zusammenzudrücken und zu sehen, wie viel Pfund Druck pro Quadratzoll es aushalten kann, bevor es versagt.)
• Wenn es Ihnen am wichtigsten ist, dass sich die verklebten Materialien biegen können, ohne zu brechen, achten Sie mehr auf die Biegefestigkeit.
• Wenn Sie am meisten darauf achten, dass die verklebten Materialien nicht auseinandergezogen werden können, konzentrieren Sie sich auf die Zugfestigkeit.

Aushärtungszeiten

Die für die Aushärtung erforderlichen Zeiträume variieren bei den Zweikomponenten-Epoxiden. Sie wird auch als „Topfzeit“ oder „Verarbeitungszeit“ bezeichnet und gibt an, wie lange es dauert, bis der Klebstoff aushärtet. Für kleine Projekte ist eine kurze Verarbeitungszeit normalerweise ausreichend. Für Projekte, die mehr Präzision erfordern und bei denen Sie möglicherweise Anpassungen vornehmen müssen, sollten Sie eine längere Verarbeitungszeit wählen, die Ihnen auch mehr Zeit gibt, eventuelle Fehler zu beheben. Stärkere Epoxidharze brauchen in der Regel länger zum Aushärten.

Viskosität

Die Viskosität eines Materials ist, in Jordan Smiths Worten, ein Maß dafür, wie „fließfähig“ es ist. Wasser hat eine hohe Viskosität, Melasse hat eine niedrige Viskosität. Wenn Sie befürchten, dass der Klebstoff während des Aushärtens tropft, sollten Sie einen Klebstoff mit hoher Viskosität wählen, der nicht zu fließfähig ist.

Wasserbeständigkeit

Die meisten Epoxidharze sind nach dem Aushärten wasserfest, aber einige sind so konzipiert, dass sie auch bei Kontakt mit Wasser aushärten können. Wenn Sie ein Loch in einem Tank oder eine undichte Verbindung zwischen Rohren reparieren wollen, wählen Sie einen Klebstoff, der für diese Aufgabe entwickelt wurde, wie z. B. WaterWeld von J-B Weld.

Alternativen zu Epoxidklebstoffen

Epoxidklebstoffe können zum Verkleben vieler verschiedener Materialien und zum Füllen von Löchern verwendet werden, von natürlichen Defekten in Holz bis hin zu kleinen Kratzern oder Spänen. Es gibt jedoch einige Alternativen, die Sie in Betracht ziehen sollten, entweder weil andere Klebstoffe mit bestimmten Materialien besser funktionieren oder wenn Sie etwas wollen, das einfacher zu verarbeiten ist als ein Epoxidharzsystem.

Kontaktzement

Dies ist ein Neopren-Kautschukklebstoff, der als allgemeiner Klebstoff verwendet werden kann, aber besonders wirksam ist, wenn zwei nicht poröse Materialien miteinander verbunden werden. Epoxidharze müssen in der Regel an der Luft trocknen, was bedeutet, dass sie oft nicht die beste Wahl sind, wenn Sie z. B. ein Laminat auf eine Arbeitsplatte kleben wollen. Sobald das Laminat an Ort und Stelle ist, kann die Luft den Klebstoff nicht mehr erreichen.

Epoxidkitt

Anstelle von zwei verschiedenen Flüssigkeiten sind bei Epoxidkitt die Komponenten in zwei verschiedenen Farben von Kitt eingebettet. Schneiden Sie eine Portion ab, kneten Sie den Kitt, bis er eine einheitliche Farbe hat, und verwenden Sie ihn dann für kleine Reparaturen, z. B. für Risse in Rohren, Löcher in beschädigtem Holz oder Absplitterungen im Beton. Obwohl Epoxidkitt unglaublich stark (und teuer) ist, ist er nicht für strukturelle Anwendungen gedacht, da seine Zugfestigkeit von etwa 900 psi nur ein Bruchteil derjenigen von Epoxidharz ist, die normalerweise im Bereich von 5.000 bis 8.000 liegt.

Super Glue

Dies ist ein Markenname für Cyanacrylat (auch als Krazy Glue vermarktet). Es ist zwar ein sehr starker Klebstoff, aber nicht vergleichbar mit Epoxidharz und eignet sich am besten für kleine Reparaturen von zwei Teilen, die genau zusammenpassen. Sein Vorteil ist die einfache Anwendung, aber um eine Verbindung mit ernsthafter struktureller Festigkeit herzustellen, ist ein Hochleistungskleber die bessere Wahl.

Epoxidbeschichtungen und -versiegelungen

Die besonderen Klebeeigenschaften von Epoxidharz – seine Haltbarkeit, Festigkeit und chemische Beständigkeit – machen es auch zu einer robusten Schutzbeschichtung oder Versiegelung. Wenn die Komponenten zusammengemischt und auf Materialien wie Beton oder Holz aufgesprüht werden, widerstehen sie sowohl Abrieb als auch Öl und anderen Flüssigkeiten. Hochleistungsepoxidharze trocknen mit einer klaren (wolkenfreien) Oberfläche.

Hinweis: Wenn Sie eine Epoxidharzbeschichtung auftragen, sollten Sie auf Luftblasen achten, die sich bilden können, wenn der Beton ausgast – eine Stachelwalze ist ein wirksames Mittel, um sie zu beseitigen.

Sonstige Verwendungen

Epoxidböden

Epoxidbodenbeschichtungen und Epoxidböden sind zwei verschiedene Behandlungen mit verwirrend ähnlichen Namen. Während eine Epoxidbodenbeschichtung eine relativ dünne Epoxidschicht ist, besteht ein Epoxidboden aus einer dickeren (mindestens zwei Millimeter) Epoxidschicht, die eine ununterbrochene, glänzende Oberfläche schafft, die in einer Vielzahl von Farben verlegt werden kann. Sie sind im gewerblichen Bereich häufiger anzutreffen als im Wohnungsbau, da ihre Haltbarkeit unter stark beanspruchten Bedingungen die zusätzlichen Kosten rechtfertigt.

Epoxidfarbe oder Acrylversiegelung

Epoxidfarbe hat auch einen Namen, der irreführend sein kann. Im Gegensatz zu einer Epoxidbeschichtung ist eine Epoxidfarbe (oder Acrylversiegelung) eine Acrylfarbe mit einem geringen Anteil an Epoxid. Sie ist haltbarer als normale Acrylfarbe, hat aber nicht die gleiche Festigkeit wie eine echte Epoxidharzbeschichtung. Sie ist jedoch preiswerter und trocknet schneller.

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