Untersuchungen zum Adhäsions-, Festigkeits- und Alterungsverhalten von Kunststoffklebverbindungen:
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1991
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| adam_text | Titel: Untersuchungen zum Adhäsions-, Festigkeits- und Alterungsverhalten von Kunststoffklebverbindungen
Autor: Temme, Ulrich
Jahr: 1991
INHALTSÜBERSICHT
SEITE
0. Verzeichnis der wichtigsten Formelzeichen 6
1. Einleitung 7
2. Stand der Erkenntnisse auf dem Gebiet des 8
Kunststoffklebens
2.1 Adhäsionsmechanismen 8
2.1.1 Spezifische Adhäsion 9
2.1.1.1 Benetzungstheorie 9
2.1.1.2 Polarisationstheorie 10
2.1.1.3 Die Morphologie des Festkörpers und der 11
Klebschicht
2.2 Festigkeits- und Alterungsverhalten 12
3. Aufgabenstellung 14
4. Versuchswerkstoffe 17
4.1 Fügeteilwerkstoffe 17
4.2 Klebstoffe 19
5. Grundlagen zu den angewandten 25
Oberflächenvorbehandlungsverfahren
6. Probenformen und -herStellung 28
6.1 Prüfkörper für Benetzungsversuche 28
6.2 Probekörper für den Zugscherversuch 28
6.3 Probekörper für den Keilspaltversuch 29
7. Beschreibung der Dntersuchungsmethoden und 31
der Versuchseinrichtungen
7.1 Dynometermessung 31
1
SEITE
7.2 Elektronenspektroskopie für chemische 32
Analysen (ESCA)
7.3 Rasterelektronenmikroskopie (REM) 33
7.4 Zugscherversuch 33
7.5 Keilspaltversuch 34
8. Bedeutung der Benetzung beim Kunststoffkleben 36
8.1 Grundlagen der Benetzungstheorie 36
8.1.1 Oberflächenspannung bzw. Oberflächenenergie 36
(OFÜ, 0F1)
8.1.2 Kritische Oberflächenspannung oKr 37
8.1.3 Grenzflächenspannung oGr 37
8.1.4 Benetzungs- bzw. Randwinkel o 38
8.1.5 Benetzungsgleichgewicht 39
8.2 Meßmethoden zur Bestimmung des 41
Benetzungswinkels a
8.2.1 Die Tropfenaufsetz- bzw. Winkelokularmethode 41
8.2.2 Die Gewichtsmethode zur Ermittlung der Aus- 42
ziehkräfte von Festkörpern aus Flüssigkeiten
bekannter Oberflächenspannungen
8.2.2.1 Berechnung des Randwinkels a mit Hilfe der 43
Ausziehkraft
8.2.2.2 Optimierung der Probengeometrie 43
8.3 Berechnungsverfahren zur Ermittlung der 44
Fügeteiloberflächenspannung
8.3.1 Optimierung der Berechnungsmethode zur 46
Bestimmung der Fügeteiloberflachen- und
Grenzflächenspannung
8.3.1.1 Berechnung von oFü und oGr für Kleine 47
Randwinkel
8.3.1.2 Erweiterung des Verfahrens auf Große 49
Randwinkel
8.4 Benetzungsverhalten der untersuchten 50
Kunststoffe
2
SEITE
8.4.1 Messung der Ausziehkräfte und analytische 51
Bestimmung der Fügeteiloberflachen- und
Grenzflächenspannung
8.4.1.1 Einfluß der Oberflächenspannung 57
verschiedener Meßflüssigkeiten auf die
Fügeteiloberflächenspannung
8.4.1.2 Einfluß der Ausziehgeschwindigkeit auf die 59
sich bildenden Meniskuskurven
8.4.1.3 Reproduzierbarkeit der Ergebnisse 60
9. Elektronenspektroskopische Untersuchungen an unter- 61
schiedlich vorbehandelten KunststoffOberflächen
9.1 Theoretische Grundlagen 61
9.2 Versuchsdurchführung und Auswertung 65
9.3 Zusammenhang zwischen den ESCÄ-Resultaten 68
und den Ergebnissen der Benetzungsunter-
suchungen
10. Morphologie der Kunststoff - Fügeteiloberflache 71
10.1 Oberflächenstruktur von Polybutylentereph- 71
thalat
10.2 Oberflächenstruktur von Polyamid 6.6 74
10.3 Oberflächenstruktur von Polypropylen 76
11. Folgerungen aus den Oberflächenanalysen 78
12. Festigkeitsverhalten der Kunststoffklebver- 80
bindungen bei zügiger Beanspruchung
12.1 Versuchsdurchführung und Auswertung 80
12.1.1 Einfluß der Oberflächenvorbehandlung 80
auf die Festigkeit von Kunststoffkleb¬
ver bindungen
12.1.1.1 Polybutylenterephthalat 80
12.1.1.2 Polyamid 6.6 83
3
SEITE
12.1.1.3 Polypropylen 84
12.1.2 Einfluß einer Temperaturwechselbeanspruchung 86
auf die Klebfestigkeit von unbehandelten
und vorbehandelten PBT-Zugscherproben
12.1.3 Einfluß einer Feuchtelagerung auf die Festig- 88
keit von Kunststoffklebverbindungen
12.1.3.1 Polybutylenterephthalat 88
12.1.3.2 Polyamid 6.6 90
12.1.3.3 Polypropylen 91
13. Vergleich der Ergebnisse aus den Festigkeits- 93
Untersuchungen vor und nach Klimalagerung mit
denen der Oberflächenanalyseverfahren
13.1 Aussagefähigkeit der Oberflächenanalyse- 93
verfahren bei PBT - Klebverbindungen
13.2 Aussagefähigkeit der Oberflächenanalyse- 97
verfahren bei PA 6.6 - Klebverbindungen
13.3 Aussagefähigkeit der Oberflächenanalyse- 99
verfahren bei PP - Klebverbindungen
14 Rasterelektronenmikroskopische Bruchflächen- 102
analysen an Kunststoffklebverbindungen
14.1 Mikroskopische Beschaffenheit von 103
Bruchflächen schubbeanspruchter
PBT - Klebverbindungen
14.1.1 Einfluß der Feuchtelagerung 112
14.1.2 Einfluß der Fügeteilmorphologie 116
14.2 Mikroskopische Beschaffenheit von Bruch- 125
flächen schubbeanspruchter PA 6.6 - Kleb¬
verbindungen
14.2.1 Einfluß der Fügeteilmorphologie 130
14.3 Mikroskopische Beschaffenheit von Bruch- 133
flächen schubbeanspruchter PP - Klebver¬
bindungen
4
SEITE
14.4 Erkenntnisse aus den REM - Bruchflächen- 138
analysen
15. Charakterisierung der Haftungseigenschaften von 140
Kunststoffklebverbindungen anhand des modifi¬
zierten Keilspaltversuches
15.1 Versuchsdurchführung und Auswertung 140
15.1.1 Einfluß der Vorbehandlung auf das 141
Adhäsionsverhalten von PBT - Klebver¬
bindungen
15.1.2 Einfluß der Vorbehandlung auf das 146
Adhäsionsverhalten von PA 6.6 - Klebver¬
bindungen
15.1.3 Einfluß der Corona - Vorbehandlung auf das 153
Adhäsionsverhalten von PP - Klebverbindungen
15.2 Erkenntnisse und Folgerungen aus den 156
Ergebnissen der Keilspaltversuche an
Kunststoffklebungen
16. Schlußfolgerungen aus den Dntersuchungsergebnissen 158
17. Zusammenfassung 161
18. Literatur 163
5
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