DD229864A1

DD229864A1 - Verfahren und vorrichtung zur bestimmung der haftfestigkeit

Info

Publication number: DD229864A1
Application number: DD27111884A
Authority: DD
Inventors: Lothar Starke; Gerhard Fienhold; Norbert Koelzsch
Original assignee: Tech Hochschule C Schorlemmer
Priority date: 1984-12-19
Filing date: 1984-12-19
Publication date: 1985-11-20

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der Haftfestigkeit zwischen flaechenfoermigen Schichtverbunden und eine Vorrichtung zur Durchfuehrung des Verfahrens. Ziel der Erfindung ist es, die Bestimmung der Haftfestigkeiten zwischen flaechenfoermigen Schichtverbunden mit hoher Genauigkeit zu ermoeglichen und die Vergleichbarkeit zwischen Messungen an unterschiedlichen Materialien und/oder Probekoerpern unterschiedlicher Schichtdicken zu gewaehrleisten. Dazu wird die Aufgabe geloest, ein Verfahren zu entwickeln und eine Vorrichtung zu schaffen, die unter Anwendung des Schaelprinzips einen konstanten Schaelwinkel und eine konstante Lage von Kraftangriffspunkt und Schaelpunkt in einer Ebene garantiert. Bei dem Verfahren wird der Schichtverbund, bestehend aus einer starren und einer biegeschlaffen Schicht mittels eines Schaelvorganges registrierend getrennt, indem die biegeschlaffe Schicht im Bereich des Schaelvorganges geometrisch gefuehrt und der Schichtverbund im Gleichmass mit der Abzugsgeschwindigkeit in Richtung der Schaelzone reibungsarm bewegt wird. Die entwickelte Vorrichtung besteht aus einer ebenen Probenauflage fuer den Schichtverbund und einem Fuehrungselement fuer die biegeschlaffe Schicht. Fig. 1

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der Haftfestigkeit zwischen flächenförmigen Schichtverbunden und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Das Verfahren ist besonders geeignet für die Ermittlung der Haftfestigkeit zwischen verschiedenen Polymerschichten und für die Untersuchung von Metallbeschichtungen.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Es ist bekannt, die Haftfestigkeit von Farbanstrichen zu bestimmen, indem Klebestreifen auf die Farboberfläche aufgebracht und die Farbschicht über die Klebestreifen registrierend von dem starr befestigten Untergrund abgezogen wird.

Nachteile dieser Verfahren sind einmal, daß die erfaßbaren Haftkräfte durch die Haftfestigkeit und die Zugfestigkeit des Klebestreifens begrenzt werden, zum anderen verändert sich während des Abschälens der Farbschicht ständig der horizontale Abstand zwischen Schälpunkt und Kraftangriffspunkt, was die ständige Veränderung des Schälwinkels nach sich zieht. Der Schälwinkel beeinflußt sehr wesentlich das Meßergebnis.

Die Verfahren, die auf dieser Grundlage arbeiten, sind also nur für begrenzte Haftkräfte und bestimmte Oberflächenschichten geeignet und besitzen eine geringe Reproduzierbarkeit. Im Schälversuch nach ASTM D 1000-7Oa werden zwei verklebte Schichtstreifen im Winkel von 180° abgeschält. Dieses Verfahren hat den Nachteil, daß beide Schichten die gleiche Steifigkeit und eine hohe Flexibilität besitzen müssen, was seine Anwendbarkeit sehr einschränkt. Nachteilig hat sich außerdem erwiesen, daß durch die örtlich unterschiedlichen elastischen und plastischen Verformungsanteile der Schälvorgang sehr ungleichmäßig abläuft und deshalb hohe Streuungen der Meßergebnisse auftreten.

Im WP 75823 werden die verbundenen Schichten auf ein konzentrisch drehbar gelagertes, sogenanntes Schälrad gespannt und die obere Schicht senkrecht über der Drehachse abgezogen. Durch die notwendigerweise hohe Trägheit des Schälrades bewirkt die objektiv vorhandene Schälgeschwindigkeitsschwankung eine Beeinflussung der Lage zwischen Schäl- und Kraftangriffspunkt und verändert innerhalb des Versuches häufig den Schälwinkel. Die hieraus resultierenden Meßwertschwankungen erfordern einen hohen Prüfaufwand. Zudem wird der Schälwinkel durch die Steifigkeit der oberen Schicht und die Haftfestigkeit des Verbundes bestimmt, so daß das Verfahren keinen Vergleich verschiedenartiger Proben ermöglicht.

In der TGL 25496/02 wird eine Apparatur zur Bestimmung der Haftfestigkeit empfohlen, worin der Probekörper in einer Parallelogrammaufhängung fest eingespannt ist. Während des Abschälens verschiebt sich das Parallelogramm, so daß Schälpunkt und Kraftangriffspunkt immer in einer Ebene gehalten werden.

Nachteilig ist hierbei jedoch, daß die Verschiebung des Masseschwerpunktes der Apparatur während des Versuches einen systematischen Fehler bedingt und die Reibungsverluste in den Bewegungspunkten des Parallelogramms große Meßwertstreuungen und eine geringe Reproduzierbarkeit bewirken.

Ziel der Erfindung

Die Erfindung hat das Ziel, die Bestimmung der Haftfestigkeit zwischen flächenförmigen Schichtverbunden mit hoher Genauigkeit zu ermöglichen und die Vergleichbarkeit zwischen Messungen an unterschiedlichen Materialien und/oder Probekörpern unterschiedlicher Schichtdicken zu gewährleisten.

Darlegung des Wesens der Erfindung

— Die technische Aufgabe

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Bestimmung der haftfestigkeit zwischen flächenförmigen Schichtverbunden zu entwickeln, das unter Anwendung des Schälprinzips eine hohe Prüfsicherheit bei der Versuchsdurchführung garantiert und die vergleichende Beurteilung verschiedenartiger Schichtsysteme ermöglicht, sowie eine Vorrichtung-zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen, die einen konstanten Schälwinkel und eine konstante Lage von Kraftangriffspunkt und Schälpunkt in einer Ebene sichert.

— Merkmale der Erfindung

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird der Schichtverbund, bestehend aus einer starren und einer biegeschlaffen Schicht, mittels eines Schälvorganges registrierend getrennt, indem die biegeschlaffe Schicht im Bereich des Schälvorganges geometrisch geführt und der Schichtverbund im Gleichmaß mit der Abzugsgeschwindigkeit in Richtung der Schälzone reibungsarm bewegt wird.

Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens besteht aus einer ebenen Probenauflage für den Schichtverbund und einem Führungselementfür die biegeschlaffe Schicht. Die Probenauflage zur reibungsarmen Bewegung des Schichtverbundes besteht vorzugsweise aus Rollen, während die Führung der biegeschlaffen Schicht entweder einen Gleitstein verschiedener Geometrie oder eine Rolle darstellt.

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Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachfolgend am Beispiel näher erläutert werden.

Die zugehörige Zeichnung zeigt einen Längsschnitt durch eine bevorzugte Ausführungsform der Vorrichtung als Zusatzeinrichtung für eine Werkstoffprüfmaschine.

Die Probenauflage 1 ist über die Streben 2 an einer Befestigungsplatte 3 aufgehängt, die über den Adapter 4 mit einer Kraftmeßeinrlchtung 5 verbunden ist. Die Auflagerollen 6 dienen zur Aufnahme des Prüfkörpers 7, dessen biegeschlaffe Schicht 8 um die Strecke a von der biegesteifen Schicht 9 getrennt ist. Die biegeschlaffe Schicht 8 ist über die Führungsrolle 10 gelegt und mittels der Spannklemme 11 an der Traverse 12 befestigt.

Die Anwendung der Erfindung wurde mit der beschriebenen Vorrichtung für folgende Anwendungsfälle nachgewiesen. Es wurde die Haftfestigkeit zwischen Polyethylen hoher Dichte und drei verschiedenen Kautschuktypen und zwischen Stahl und PE-Wirbelsinterschichten bei unterschiedlicher Untergrundvorbehandlung untersucht. Die Ergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle zusammengefaßt.

Als Haftfestigkeit wurde die mittlere notwendige Schälkraft, bezogen auf die Probenbreite, definiert. Die Traversengeschwindigkeit betrug 20 mm/min.

Die PE-Kautschukschichtverbunde wurden in einer beheizbaren Hydraulikpresse bei 140°C hergestellt, nachdem die Kautschukschichten zur Dimensionsstabilisierung in der gleichen Presse bei 120⁰C mit Nesselgewebe verbunden wurden. Die PE-Schichtdicke betrug 4mm und die Kautschukschichten schwankten zwischen 1 und 2mm.

Die PE-8eschichtungen der 2mm starken Stahlplatten wurden in einer üblichen Wirbelsinteranlage hergestellt. In allen Fällen wurden Prüfkörper mit einer Breite von 20 mm und einer Länge von 100 mm eingesetzt.

Schicht 1	Schicht2	Haftfestigkeit N/mm
PE	Kautschuk 1	6,6
PE	Kautschuk 2	13,8
PE	Kautschuk 3	16,6
Stahl¹¹ .	PE	0,12
Stahl²¹	PE	0,21
Stahl³¹	PE	0,19

¹¹ Vorbehandlung durch Bürsten ²¹ Vorbehandlung durch Schmirgeln ³¹ Vorbehandlung durch Flammstrahlen

Claims

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Erfindungsanspruch:

1. Verfahren zur Bestimmung der Haftfestigkeit zwischen Schichtverbunden aus einer starren und einer biegeschlaffen Schicht mittels eines Schälvorganges, gekennzeichnet dadurch, daß die biegeschlaffe Schicht im Bereich des Schälvorganges geometrisch geführt und der Schichtverbund mit der Abzugsgeschwindigkeit bei geringer Reibbeanspruchung in Richtung der Schälzone bewegt wird.
2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Vorrichtung aus einer ebenen Probenauflage (6) mit geringer Reibung zum Schichtverbund und einem Führungselement (10) für die biegeschlaffe Schicht besteht.
3. Vorrichtung nach Punkt 2, gekennzeichnet dadurch, daß die Probenauflage mit einer glatten Kunststoffoberschicht versehen ist,
4. Vorrichtung nach Punkt 2, gekennzeichnet dadurch, daß die ebene Probenauflage aus Rollen besteht.
5. Vorrichtung nach Punkt 2, gekennzeichnet dadurch, daß das Führungselement eine Rolle darstellt.
6. Vorrichtung nach Punkt 2, gekennzeichnet dadurch, daß das Führungselement einen Gleitstein darstellt.

Hierzu 1 Seite Zeichnung