DD203560A1 - METHOD FOR THE PRODUCTION OF ADHESIVE COMPOUNDS - Google Patents
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Abstract
Insbesondere sollen metallische Werkstoffe mit besonders hoher statischer und dynamischer Festigkeit mittels einer Klebverbindung gefuegt werden. Dieses Herstellungsverfahren hat zum Ziel, Metallklebverbindungen fuer alle organischen Klebstoffe zu entwickeln, indem aufgabengemaesz eine gleichmaeszige Spannungsverteilung in Klebverbindungen durch eine definiert mehrfach unterbrochene Klebfuge, unabhaengig von der Art und Lieferform des Klebstoffes, erreicht werden soll. Erfindungsgemaesz wird dem organischen Klebstoff eine geringe Menge von 0,1 bis 2,5% einer fluessigen Substanz zugesetzt, die unter Haertebedingungen, wie Druck und/ oder Temperatur durch Verdampfen zu einer gleichmaeszig verteilten Mikrovakuolenbildung in der Klebfuge fuehrt. Hochbelastbare Konstruktionsklebverbindungen solcher Art werden vor allem im Maschinenbau und Metalleichtbau u.ae. verwendet.In particular, metallic materials with particularly high static and dynamic strength are to be filled by means of an adhesive bond. This manufacturing process has the goal to develop metal adhesive bonds for all organic adhesives by tasks gleichzeszige stress distribution in adhesive bonds by a defined multiple interrupted bond joint, regardless of the type and delivery form of the adhesive to be achieved. According to the invention, a small amount of from 0.1 to 2.5% of a liquid substance is added to the organic adhesive which, under conditions of extreme pressure such as pressure and / or temperature, leads to uniformly distributed micro-vacuole formation in the adhesive joint. Heavy-duty construction adhesive joints of this type are used mainly in mechanical engineering and metal lightweight construction u.ae. used.
Description
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Verfahren zur Herstellung von KlebverbindungenProcess for the production of adhesive bonds
Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Klebverbindungen, vorzugsweise metallischer Werkstoffe, mit besonders hoher statischer und dynamischer Festigkeit, die im Bereich der Grundwerkstoffestigkeit liegt.The invention relates to a method for producing adhesive bonds, preferably metallic materials, with particularly high static and dynamic strength, which is in the range of the base material strength.
Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions
Es ist bekannt, daß mit organischen Klebstoffen hergestellte Metallklebverbindungen mit steigender Überlappungslänge einen starken Abfall ihrer mittleren Zugscherfestigkeit erfahren. Ursache hierfür ist die ungleichmäßige Spannungsverteilung über die Länge der Klebfuge mit ausgeprägten Spannungsspitzen an den Überlappungsenden. Bei statischer oder dynamischer Belastung derartiger Klebverbindungen tritt bereits bei relativ geringer Werkstoffdehnung ( - 0,2 %), von den Überlappungsenden ausgehend, ein Bruch der Klebverbindung ein. Konstruktionsklebverbindungen mit Klebnahtwertigkeiten im Bereich der Grundwerkstofffestigkeit sind dadurch nicht erreichbar. Es wurde bereits vorgeschlagen, einen Abbau derIt is known that metal adhesive bonds made with organic adhesives experience a large decrease in their mean tensile shear strength with increasing overlap length. The reason for this is the uneven distribution of stress over the length of the bondline with pronounced stress peaks at the overlap ends. In the case of static or dynamic loading of such adhesive bonds, a break in the adhesive bond occurs even at relatively low material elongation (-0.2%), starting from the overlap ends. Structural adhesive joints with bond strength in the area of the base material strength are therefore not achievable. It has already been proposed to dismantle the
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Spannungsspitzen an den Überlappungsenden durch Anwendung einer Klebstoffkombination zu erreichen, die in Klebfugenmitte aus einem harten und an den Überlappungsenden aus einem elastischen Klebstoff besteht. Die hierbei erforderliche Verträglichkeit und gleiche Härtungscharakteristik der beiden Klebstoffe sowie der damit verbundene technologische Aufwand haben eine praktische Anwendung bisher nicht bekannt werden lassen,To achieve peak stresses at the overlap ends by using an adhesive combination that consists of a hard adhesive at the center of the joint and an elastic adhesive at the overlap ends. The required compatibility and the same curing characteristics of the two adhesives, as well as the associated technological effort, have hitherto not disclosed a practical application.
Nach BG-Reg.üTr. 28 969 (1974) wird zum Erreichen einer gleichmäßigeren Spannungsverteilung in Klebverbindungen eine mehrfach unterbrochene Klebfuge vorgeschlagen, die dadurch erzeugt wird, daß flüssige Klebstoffe streifenförmig aufgetragen oder Klebfolien perforiert werden. Eine Anwendung dieses Verfahrens ist jedoch dadurch stark eingeschränkt, daß nur wenige Klebstoffe in Folienform vorliegen und streifenförmig aufgetragene flüssige Klebstoffe unter den Härtebedingungen (Druck, Temperatur) eine undefinierbare Veränderung des Auftragsbildes und damit der Spannungsverteilung in der Klebfuge erfahren.According to BG-Reg.üTr. 28 969 (1974) is proposed to achieve a more uniform stress distribution in adhesive bonds a multi-interrupted bond joint, which is produced by the fact that liquid adhesives are applied in strips or perforated adhesive films. However, an application of this method is severely limited by the fact that only a few adhesives are in film form and strip-applied liquid adhesives under the curing conditions (pressure, temperature) experience an indefinable change in the application image and thus the stress distribution in the bondline.
Ziel der ErfindungObject of the invention
Es ist Ziel der Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung von vorzugsweise Metallklebverbindungen zu entwickeln, daß für alle organischen Klebstoffe anwendbar ist und hochbelastbare Konstruktionsklebverbindungen gewährleistet, deren Festigkeit im Bereich der Grundwerkstoffestigkeit liegt.It is an object of the invention to develop a process for the preparation of preferably metal adhesive bonds, which is applicable to all organic adhesives and ensures high-strength construction adhesive joints whose strength is in the range of the base material strength.
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Das Wesen der ErfindungThe essence of the invention
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gleichmäßige Spannungsverteilung in Klebverbindungen durch eine definiert mehrfach unterbrochene Klebfuge zu erreichen, unabhängig von der Art und Lieferform des Klebstoffs.The invention has for its object to achieve a uniform stress distribution in adhesive bonds by a defined multiple interrupted bond joint, regardless of the type and delivery form of the adhesive.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß dem organischen Klebstoff eine geringe Menge, vorzugsweise 0,1 bis 2,5 % einer flüssigen Substanz zugesetzt wird, die unter den Härtebedingungen, wie Druck;Temperatur durch Verdampfen zu einer gleichmäßig verteilten Mikrovakuolenbildung in der Klebfuge führt.According to the invention, the object is achieved by adding to the organic adhesive a small amount, preferably 0.1 to 2.5%, of a liquid substance which under the curing conditions, such as pressure, temperature by evaporation leads to a uniformly distributed micro-vacuole formation in the adhesive joint ,
Als geeignete Substanzen kommen dabei z.B. Wasser oder bei den üblichen Härtetemperaturen siedende Lösungsmittel u.a. in Präge.Suitable substances are e.g. Water or at the usual hardening temperatures boiling solvent u.a. in embossing.
Bei hygroskopischen Klebstoffen kann auch auf den Zusatz derartiger Substanzen verzichtet werden, wenn der auf die Fügeteile aufgetragene Klebfilm innerhalb einer gewissen offenen Wartezeit klimatisiert, d.h. einem Raumklima mit definierter Luftfeuchtigkeit ausgesetzt wird. Die hierbei aus der Luft aufgenommene Feuchtigkeit führt bei anschließenden HärtetemperaturenIn the case of hygroscopic adhesives, it is also possible to dispense with the addition of such substances if the adhesive film applied to the parts to be joined is conditioned within a certain open waiting time, i. is exposed to a room climate with defined humidity. The moisture absorbed from the air leads to subsequent hardening temperatures
>1000C ebenfalls zu der gewünschten Yakuolenbildung in der Klebfuge.> 100 0 C also to the desired Yakuolenbildung in the Klebfuge.
Eine weitere erfindungsgemäße Möglichkeit zur Erzeugung von Mikrovakuolen in der Klebfuge besteht darin, einem Klebstoff einen Füllstoff mit einem geringen Restfeuchtigkeitsgehalt, vorzugsweise 0,1 bis 1 % zuzusetzen und anschließend bei Temperaturen > 1000C zu härten.Another possibility according to the invention for producing microvaculols in the adhesive joint is to add to a glue a filler having a low residual moisture content, preferably from 0.1 to 1 %, and then to cure at temperatures of> 100 ° C.
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Eine weitere Möglichkeit ist auch durch das Klimatisieren der Fügeteile vor dem Klebstoffauftrag gegeben, da der sich dabei auf der Oberfläche einstellende Wasserfilm bei Härtetemperaturen > 10O0C ebenfalls zur Mikrovakuolenbildung in der Klebfuge führt.A further possibility is also given by the air conditioning of the parts to be joined before the application of adhesive, since the resulting on the surface water film at curing temperatures> 10O 0 C also leads to micro-vacuole formation in the joint.
Durch die erfindungsgemäß erzeugte Mikrovakuolenbildung in der Klebfuge entsteht in der Klebverbindung eine den sog. Sandwich-Konstruktionen ähnliche Zeil-Struktur mit gleichmäßiger Spannungsverteilung und damit hoher statischer und dynamischer Festigkeit, die bei optimaler Überlappungslänge die Grundwerkstoff estigkeit erreicht bzw. sogar übertrifft.The inventively produced micro-vacuole formation in the joint results in the adhesive joint a so-called sandwich structures similar Zeil structure with uniform stress distribution and thus high static and dynamic strength, which reaches the base material estigkeit with optimal overlap length or even exceeds.
Ausführungsbeispielembodiment
Die Erfindung soll nachstehend an zwei Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Mit einem handelsüblichen kalthärtenden Klebstoff auf Epoxidharzbasis wurde bei einer Überlappungslänge der Klebverbindung von 10 mm bei einer Al Mg 3 - Legierung eine mittlere Zugscherfestigkeit nach TGL 14 910/02 von 17,8 N/mm2 erreicht. Bei Zugabe von 30 % Quarzmehl mit einem Restfeuchtegehalt von etwa 0,5 % zum Klebstoff und einer Ultraschallbehandlung der Klebfuge von 5 Sekunden, wobei im Klebstoff Temperaturen von etwa 120...1500C entstehen, kommt es durch Verdampfen des fassers zu der angestrebten Mikrovakuolenbildung in der Klebfuge und die Zugscherfestigkeit erhöht sich auf 19,6 U/mm Berücksichtigt man, daß durch die Vakuolenbildung in der Klebfuge der tragende KlebstoffquerschnittThe invention will be explained in more detail below with reference to two embodiments. With a commercially available cold-curing adhesive based on epoxy resin, an average tensile shear strength according to TGL 14 910/02 of 17.8 N / mm 2 was achieved with an overlap length of the adhesive bond of 10 mm for an Al Mg 3 alloy. When adding 30 % quartz powder with a residual moisture content of about 0.5% to the adhesive and an ultrasonic treatment of the bond line of 5 seconds, wherein the adhesive temperatures of about 120 ... 150 0 C, it comes by evaporation of the barrel to the desired Micro-vacuole formation in the bondline and the tensile shear strength increased to 19.6 U / mm Considering that by the formation of vacuoles in the joint, the load-bearing adhesive cross-section
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um etwa 50 % verringert wird, so beträgt die tatsächliche Festigkeitssteigerung, bezogen auf den Klebstoffquerschnitt über 100 %. Mit steigender Überlappungslänge steigt in beiden Fällen (ohne bzw. mit US) die Bruchlast an und fällt die mittlere Zugscherfestigkeit ab, ein Werkstoffbruch der Fügeteile wird jedoch lediglich bei den US-behandelten Prüfkörpern bei einer Überlappungslänge von 40 mm erreicht. ·is reduced by about 50 % , the actual increase in strength, based on the adhesive cross-section over 100%. With increasing overlap length increases in both cases (with or without US), the breaking load and decreases the average tensile shear strength, but a material fracture of the joining parts is only achieved in the US-treated specimens with an overlap length of 40 mm. ·
Mit einem weiteren bereits füllstoffhaltigen Epoxidharzklebstoff wurde bei dem gleichen Fügeteilwerkstoff und einer Überlappungslänge von 10 mm eine mittlere Zugscherfestigkeit von 23,6 H/mm erreicht. Bei einer Klimatisierung des aufgetragenen Klebstoffs von 5 min bei 75 % relativer Luftfeuchte und anschließender Temperaturschockhärtung von 15 min bei 110°C kommt es ebenfalls zur Mikrovakuolenbildung in der Klebfuge, und die Zugscherfestigkeit steigt auf 32,0 TT/mm an. Auf den eigentlichen tragenden Klebstoffquerschnitt bezogen, bedeutet dies eine Festigkeitssteigerung von etwa 150 %.With another epoxy resin adhesive which already contained the filler, an average tensile shear strength of 23.6 H / mm was achieved for the same joining part material and an overlap length of 10 mm. When the applied adhesive is air-conditioned for 5 minutes at 75 % relative humidity and then thermally shock-cured for 15 minutes at 110 ° C., micro-vacuole formation also occurs in the bondline, and the tensile shear strength increases to 32.0 TT / mm. Based on the actual load-bearing adhesive cross section, this means an increase in strength of about 150%.
Bei Vergrößerung der Überlappungslänge auf 30 mm tritt auch hier ein Materialbruch nur bei der Klebfuge mit Vakuolenbildung auf.When the overlap length is increased to 30 mm, a material break occurs only with the adhesive joint with vacuole formation.
Claims (5)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DD23186881A DD203560A1 (en) | 1981-07-17 | 1981-07-17 | METHOD FOR THE PRODUCTION OF ADHESIVE COMPOUNDS |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DD23186881A DD203560A1 (en) | 1981-07-17 | 1981-07-17 | METHOD FOR THE PRODUCTION OF ADHESIVE COMPOUNDS |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DD203560A1 true DD203560A1 (en) | 1983-10-26 |
Family
ID=5532414
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DD23186881A DD203560A1 (en) | 1981-07-17 | 1981-07-17 | METHOD FOR THE PRODUCTION OF ADHESIVE COMPOUNDS |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DD (1) | DD203560A1 (en) |
-
1981
- 1981-07-17 DD DD23186881A patent/DD203560A1/en unknown
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