Bestimmung der Haftfestigkeit organischer Haftvermittlerschichten mit Hilfe additiv gefertigter Prüfkörper

Schneider, H.; Bollin, A.; Dilger, K.; Hartwig, S.

Für die Bestimmung der Haftfestigkeit organischer Überzüge – wie z.B. Lacken – nach ASTM D 4541 [1] werden Prüfkörper aus Aluminium oder Stahl mit einem Strukturklebstoff auf die zu prüfende lackierte Oberfläche geklebt. In einem Kopfzugversuch wird anschließend die Festigkeit der Verbindung mechanisch charakterisiert. Beim Übertragen der Charakterisierungsmethode auf die Bestimmung der Haftfestigkeit eines thermoplastischen Kunststoffs auf einer Glasoberfläche existieren neben der zu prüfenden Grenzfläche zwischen organischem Überzug und Werkstoffoberfläche noch zwei weitere Grenzflächen zwischen Thermoplast und Klebstoff und zwischen Aluminium-Prüfkörper und Klebstoff. Die Charakterisierung, die die prinzipielle Eignung von Haftvermittlerschichten für hybride Glas-Thermoplast-Verbunde angibt, gestaltet sich mithilfe entsprechend der Norm geklebter Aluminiumprüfkörper schwierig. Aufgrund von Elastizitätsunterschieden ist bei einem Fügeverbund mit dem Aufbau Aluminiumprüfkörper-Klebstoff-Thermoplast-Haftvermittler-Glas grenzschichtnahes kohäsives Versagen im Klebstoff an der Aluminium-Klebstoff-Grenzfläche oder im thermoplastischen Werkstoff an der Klebstoff-Thermoplast-Grenzfläche als schwächstes Glied der Fügekette zu erwarten. Eine Möglichkeit diese Problematik zu umgehen bildet die Anwendung von additiven Verfahren. Der Aufbau eines thermoplastischen Probekörpers auf einer mit Haftvermittler versehenen Glasoberfläche kann durch Schmelzschichtung im FFF- bzw. FDM- und FLM-Verfahren (Fused Filament Fabrication/ Fused Deposition Modeling/ Fused Layer Modeling) erreicht werden. Probekörper dieser Art verfügen ausschließlich über den zu prüfenden Materialübergang zwischen Glas und Kunststoff. Aufgrund der durch Schmelzschichtung bedingten geringeren mechanischen Festigkeitseigenschaften setzen diese Probekörper eine an die Lastübertragung angepasste Probengeometrie voraus. Haftvermittlerschichten sind in ihren Anwendungen vielfältigen Umweltbeanspruchungen ausgesetzt. Der Kontakt zu Ölen oder Wasser sowie das Einwirken ultravioletten Lichts kann die haftvermittelnde Wirkung an der Grenzfläche beeinträchtigen. Daher eignet sich eine kleine Probengeometrie der Kopfzugproben für die Auslagerung und Prüfung besonders vieler Proben. Weitere Schwerpunkte der vorliegenden Betrachtung sind Reproduzierbarkeit und Validität sowie mögliche Anwendungsfälle dieser Prüfmöglichkeit.

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Schneider, H. / Bollin, A. / Dilger, K. / et al: Bestimmung der Haftfestigkeit organischer Haftvermittlerschichten mit Hilfe additiv gefertigter Prüfkörper. Düren 2021. Shaker.

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