DE3024161A1

DE3024161A1 - Zweikomponentenkleber und verfahren zum schlupffreien aufbringen von folienartigen dehnungsmesseinrichtungen auf probenoberflaechen

Info

Publication number: DE3024161A1
Application number: DE19803024161
Authority: DE
Inventors: Khalil Haker
Original assignee: Bofors America Inc
Current assignee: Bofors America Inc
Priority date: 1979-06-29
Filing date: 1980-06-27
Publication date: 1981-01-08
Also published as: GB2051819A; FR2460724A1; JPS5636562A

Description

Zweikomponentenkleber und Verfahren zum schlupffreien Aufbringen von folienartigen Dehnungsmesseinrichtungen auf Probenoberflächen

Die Erfindung betrifft einen Zweikomponentenkleber und ein Verfahren der in den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 9 definierten Gattungen.

Insbesondere betrifft die Erfindung das Aufbringen von aus elektrischen Widerständen bestehenden Dehnungsmessern, beispielsweise folienartigen, nicht-poröse Träger aufweisenden Dehnungsmessern in stabiler Form und mit geringem Schlupf auf die Oberflächen von Substraten. Der Ausdruck "schlupffrei" bedeutet hierbei den Schlupf eines Dehnungsmessers relativ zu derjenigen Testoberfläche, auf die er aufgebracht werden soll. Ein mögliches Erweichen und/oder unerwünschtes Nachgeben auch der Klebmasse, was zu einem derartigen Schlupf führen und entsprechende Meßfehler zur Folge haben könnte, müssen soweit wie möglich verhindert werden. Dabei geht es vor allem um die Herstellung von Epoxidmischungen von Harzen, Härtern und Lösungsmitteln, die bei hoher Topfzeit leicht aufgebracht und gehärtet werden können, damit die Oberflächendehnungen einer belasteten Probe sehr exakt auf und durch den Träger eines folienartigen Dehnungsmessers übertragen werden.

Genaue Messungen zur Charakterisierung von Phänomenen wie Kraft, Drehmoment, Gewicht und Druck werden gewöhnlich mit Hilfe von Dehnungsmesseinrichtungen vorgenommen, die gitterartig angeordnete,dünne,leitende Stränge aufweisen, deren Widerstände sich ändern, wenn die darunter liegenden Pr oben ober flächen, an denen sie befestigt sind, Formänderungen unterliegen, die mit derartigen Phänomenen in Beziehung stehen. Sowohl aus Draht bestehende als auch folienartige Dehnungsmesseinrichtungen werden für derartige Zwecke vielfach eingesetzt und eignen sich gut zur

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Herstellung in hochminiaturisierter, zusammengesetzter Form, wobei die empfindlichen Meßstränge und ihre Endanschlüsse bzw. Zuleitungen zunächst mit einer dünnen, isolierenden, als Unterlage dienenden Schicht, einem sogenannten "Träger" fest verbunden werden, die die Stränge elektrisch isoliert und trägt und eine bequeme Handhabung derselben ermöglicht. Drahtartige Dehnungsmesser werden zuweilen auf Trägern ausgebildet, die aus imprägniertem Papier bestehen, das seinerseits mittels eines einfachen Cellulosezements auf der Oberfläche einer Probe befestigt werden kann, und die Meßdrähte werden u.a. auch in wärmehärtendem Phenolharz eingeschmolzen. Der zuletzt genannte Typ der "Bakelit"-Dehnungsmesser macht die Anwendung von wärmehärtenden Phenolharzzementen erforderlich, um sie richtig auf den Proben zu befestigen. Folienartige Dehnungsmesser werden dagegen heute auf Trägern aus Materialien wie Polyimid, glasfaserverstärkten Phenolharzen, mit Nitrocellulose imprägniertem Papier oder Epoxidphenolharz ausgebildet. Aus welchem Material der Träger jedoch auch immer bestehen mag, bereitet es hinsichtlich der Genauigkeit Probleme, den Träger gleichförmig, dicht und stabil an der belasteten Probe zu befestigen, und die Leistungsfähigkeit des Dehnungsmessers kann nicht besser sein, als es die genannte Verbindung zuläßt.

Zusätzlich zu den genannten Cellulose- und Phenolharzklebern sind auch bereits Zweikomponentenkleber bekannt, die in abgepackter, jedoch getrennter Form ein Harz und einen Aktivator enthalten, die beim Zusammengeben bei Zimmertemperatur eine selbstpolymerisierende Mischung bilden und ihre beste Festigkeit schneller erreichen, wenn sie zusätzlich durch Erwärmung ausgehärtet werden (vgl. "The Strain Gage Primer" von CC. Perry und H.R. Lissner, McGraw-Hill Book Company, Inc., New York, 1955, Seiten 29 bis 38). Es ist auch bereits beschrieben worden, Epoxidharz bei Zimmertemperatur in einer nicht-klebrigen Schicht anzuwenden, die zu Klebzwecken durch Erhitzen fließfähig gemacht werden kann (US-Patent 3,609,624).

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Zu den ernsthaften Problemen, die sich beim Verkleben bzw. Verbinden von folienartigen Dehnungsmessern ergeben, gehört auch die Ausbildung einer möglichst dünnen Klebeschicht zu dem Zweck, daß diejenigen Vorteile, die sich aufgrund der Verwendung einer äußerst dünnen Folienschicht und eines dünnen Trägers ergeben, nicht dadurch wieder aufgehoben werden, daß diese Teile aufgrund des darunter liegenden Klebers einen unerwünscht großen Abstand von der Oberfläche des Testkörpers aufweisen. Problematisch ist ferner, daß die dünne Klebschicht weder Klumpen noch Poren aufweisen sollte, da diese zu Abstandsänderungen und Zerstörungen der Dehnungsmesser oder auch dazu führen könnten, daß irgendwelche Teile des Trägers unbefestigt sind. Außerdem sollte der Träger diejenigen Oberflächen des Trägers und der Probe, mit denen er*zusammenwirken soll, leicht benetzen und sich gleichförmig auf diesen ausbreiten. Sehr wichtig ist außerdem, daß ein derartiger Kleber keinen bedeutendsi Schlupf des Dehnungsmessers bewirken darf. Der Schlupf wird am besten mittels eines Klebers vermieden, der nahezu vollständig aushärtet, anstatt restliche thermoplastische Eigenschaften zu behalten, und der nicht so hohe Vernetzungstemperaturen erfordert, daß Beschädigungen der Folien, des Trägers, der Anschlußleitungen oder dergleichen auftreten können. Klebematerialien, die frisch gemischt und schnell angewendet werden müssen, bevor ihre Aushärtung störend wirken kann, sind schließlich sehr unbequem für den Benutzer.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Verbindungsmöglichkeit für folienartige, mit nicht-porösen Trägern hinterlegte Dehnungsmesser oder dergleichen zu schaffen, die leicht hergestellt werden kann und einen geringen Schlupf bewirkt. Insbesondere soll ein Zweikomponentenkleber für diesen Zweck geschaffen werden, der bei relativ geringen Härtetemperaturen eine nahezu vollständige Vernetzung ermöglicht, eine vergrößerte Topfzeit besitzt und eine geringe Viskosität aufweist, so daß er

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auf einfache Weise hergestellt und angewendet werden kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe sind insbesondere die kennzeichnenden Merkmale der Patentansprüche 1 und 9 vorgesehen.

Dem Zweikomponentenkleber kann im Bedarfsfall Tetrahydrofuran als Lösungsmittel beigemengt werden, u.z. in gleichen und so großen Mengen bezüglich der beiden anderen Teile, daß die sich ergebende Mischung fließfähig und ausreichend benetzend ist und daher mittels einer Bürste oder dergleichen gleichförmig dünn auf die Testoberfläche und die Unterseite des Trägers aufgebrecht werden kann. Nach Vermischung seiner Teile besitzt der erfindungsgemäße Kleber eine beträchtliche Topfzeit, beispielsweise bis zu vier Wochen, innerhalb von der er benutzt werden kann, wenn er gegen Verunreinigung gesichert aufbewahrt, keinen erhöhten Temperaturen ausgesetzt und vermieden wird, daß sein Lösungsmittel übermäßig verdampft. Nach dem Aufbringen des Klebers auf die Probe und den Träger werden diese beiden, vorzugsweise unter Einsatz eines schützenden und Druck verteilenden Polsters, gegeneinander verspannt. Darauf erfolgt eine Vorhärtung bei etwa 121⁰C (25O⁰F) für etwa zwei Stunden. Danach verbleibt die erhaltene Dehnungsmesseinheit aus eigenem Vermögen in ihrer Lage. Darauf folgen dann noch eine abschließende Här.tung nach Art der Wärmehärtung und eine nahezu vollständige Vernetzung, die sicherstellt, daß die dünne Klebschicht sowohl hart 1st als auch einen festen, kleinen, zur Vermeidung von Schlupf geeigneten Elastizitätsmodul aufweist, indem eine etwa vierstündige Nachhärtung bei einer Temperatur vorgenommen wird, die wenigstens etwa 27⁰C (50⁰F) größer als bei der vorherigen Härtung ist.

Durch das spezielle Gewichtsverhältnis des Trimellitsäureanhydridhärters bezüglich des Harzes wird der Vorteil erzielt, daß der Kleber hinsichtlich der Härtung fehlerlos

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ist und außerdem leicht und bequem gehandhabt werden kann. Tetrahydrofuran kann dabei als Lösungsmittel wirken, das die im Einzelfall erwünschte Viskosität herstellt oder den Härter in einen zweckmäßigen flüssigen Zustand versetzt.

Weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung wird nachfolgend in Verbindung mit der beiliegenden Zeichnung an Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf einen folienartigen, von einem Träger getragenen und mittels dessen an der darunter liegendei Oberfläche eines verformbaren Testelements befestigten Dehnungsmessers;

Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie H-II der Fig. 1; und

Fig. 3 in Form eines Blockdiagramms die Anwendung des erfindungsgemäßen Klebers und seiner Bestandteile.

In den Fig. 1 und 2 ist eine folienartige, elektrische Widerstände aufweisende Dehnungsmesseinrichtung gezeigt, die ein aus parallelen, leitenden, aus Metall bestehenden Strängen oder Fäden 5 bestehendes Gitter oder Netz 4 aufweist. Die Leitungen 5 sind mit Hilfe von Anschlußstücken 4· in Serie verbunden und an vergrößerte Anschlüsse angeschlossen, an die externe Leitungen angelötet werden können. Ein Träger 6, auf dem die Leitungen 5 durch Fotoätzung und unter Anwendung allgemein bekannter Substanzen ausgebildet worden sind, besteht vorzugsweise aus einem äußerst dünnen Film aus irgendeinem bekannten, nicht-porösen Material wie beispielsweise Polyimid, Phenolharz oder Epoxidharz, und die empfindlichen Leitungen sind in dauernder Anlage mit der Oberfläche des Trägers in dem Zustand, in dem sie hergestellt wurden, innig mit dem Träger verbunden. Der effektive Widerstand der Leitungen 5 ändert sich, wenn die Leitungen 5 aufgrund von

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elastischen Verformungen einer Oberfläche 7 verlängert oder gestaucht werden-_t die durch induzierte Zug- oder Druckspannungen verursacht werden, die auf eine Probe 8 ausgeübt werden. Die Probe kann beispielsweise eine Säule, ein Balken, eine Welle oder eine Membran aus Stahl sein.

Optimale Meßergebnisse können nur erhalten werden, wenn die Dehnungsmesseinrichtung gleichförmig dicht und fest mit der Oberfläche 7 verbunden ist. Daher bildet eine Klebschicht 9, durch welche der Träger 6 an der Oberfläche 7 befestigt ist, ein kritisches Glied in der Reihe von Faktoren, die die Meßgenauigkeit, die langfristige Betriebssicherheit und eine hohe Stabilität schädlich beeinflussen. Fehler aufgrund von Schlupfeffekten ergeben sich insbesondere dann, wenn die Klebschicht 9 aufgrund mangelnder Härte Relativverschiebungen zwischen der Probenoberfläche und der Dehnungsmesseinrichtung zuläßt. Der für die Klebschicht verwendete Kleber sollte bei guter Benetzung und ohne Bildung von Klumpen oder Poren leicht auf Metallproben und nicht-poröse Träger aufgetragen und einfach und ohne unangemessene Kosten hergestellt werden können sowie eine erhöhte Topfzeit besitzen, um die Leichtigkeit, die Bequemlichkeit und die Wirtschaftlichkeit beim Gebrauch, d.h. beim Befestigen von Dehnungsmesseinrichtungen zu fördern. Dabei sollten die mit dem Kleber hergestellten Dehnungsmesseinheiten relativ schnell und bei vernünftigen Temperaturen die für die dauerhafte Fixierung der Verbindung und die spätere Schlupffreiheit erforderliche Härtung erfahren und danach sehr hohen Temperaturen, beispielsweise 278 bis 306 ⁰C (278 bis 306 ⁰F) standhalten können, ohne nach der Art von Thermoplasten weich oder in anderer Weise beschädigt zu werden.

Die erfindungsgemäßen Kleber, die diesen Anforderungen genügen, mußten teilweise empirisch ermittelt werden, weil technische Gewissheit und betriebssichere Voraussagen

welcher
über die Frage, /Kleber geeignet sein könnte oder nicht, auf diesem Gebiet praktisch nicht möglich sind. Erfindungs-

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gemäß enthält ein geeigneter Kleber als ersten Bestandteil ein ausgewähltes Epoxidharz oder eine innig vermischte Kombination eines solchen Epoxidharzes und eines speziellen Losungsmittels, nämlich Tetrahydrofuran; Ein separater zweiter Bestandteil ist ein spezieller Härter, nämlich Trimellitsäureanhydrid,'das in einem vorgewählten Gewichtsverhältnis zum Harz und mit oder ohne demselben Lösungsmittel Tetrahydrofuran angewendet wird. Beide Bestandteile werden vorgefertigt und separat abgepackt. Gemäß Fig. schließt die Herstellung des Epoxidharz-Bestandteils entsprechend einem Block 10 vorzugsweise die Separierung einer vorgewählten Menge eines flüssigen Harzes, z.B*" des von der Firma Shell Chemical Company unter.der Bezeichnung Epon-828 vertriebenen Harzes, oder eines geschmolzenen und anschließend in Tetrahydrofuran gelösten Harzes wie beispielsweise das von der Firma Ciba-Geigy unter der Bezeichnung vertriebene Kresol-Novolak-Harz ECN-1235 ein. Die Herstellung des zweiten Bestandteils Trimellitsäureanhydrid umfaßt entsprechend einem Block 11 die Pulverisierung von Trimellitsäureanhydridflocken in ein trockenes Pulver mit einer. Porengröße von 37 Mikron oder weniger oder die Auflösung der Flocken in Tetrahydrofuran als Lösungsmittel. Wenn der Klebstoff aufgetragen werden soll, werden die beiden Bestandteile innig miteinander vermischt (Block 12), wobei das Gewicht des Trimellitsaureanhydrids in der Mischung auf wenigstens etwa 35% und nicht mehr als etwa 45% im Vergleich zu dem Gewicht des Harzes¹ gewählt wird.' Während der nachfolgenden Topfzeit der Mischung, die von etwa ,vierundzwanzig Stunden bis vier Wochen betragen kann, was von der Art des verwendeten Harzes und der Benutzung des.Tetrahydrofurans als Lösungsmittel abhängt, wird die Mischung mittels eines Spatels, · einer Bürste oder eines anderen Applikators auf d.en Träger einer Dehnungsmesseihrichtung und die saubere Oberfläche einer Probe (Block 13) aufgetragen..Entsprechend Block-14 wird die Dehnungsmesseinrichtung dann gegen die Probe gedrückt und eine erste Vorhärtung für etwa zwei Stunden bei etwa 121 ⁰C (250 ?F) vorgenommen^ Anschließend wird gekühlt,

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die Verspannung gelöst und eine etwa vierstündige Nachhärtung bei einer Temperatur vorgenommen, die wenigstens etwa 27 ⁰C (50 ⁰F) höher als beim vorherigen Härten ist (Block 15), wobei eine gleichförmig dünne, harte und innig verbindende Schicht 9 erhalten wird, welche die Dehnungsmesseinrichtung betriebssicher und stabil in einer für Präzisionsmessungen geeigneten Lage an der Probe hält.

Beispiel A

Es wird ein Zweikomponentenkleber für die Verklebung von Dehnungsmesseinrichtungen hergestellt, der eine ausgezeichnete Widerstandsfähigkeit gegenüber Feuchtigkeit und chemischen Einflüssen besitzt und über einen Temperaturbereich von etwa -178 bis 278 ⁰C (-320 bis 500 ⁰F) ausreichend funktionsfähig ist. Der Kleber wird unter Verwendung eines viskosen, klaren, flüssigen Epoxidharzes und eines Trimellitsäureanhydrids in Form von weißem Pulver für die beiden Komponenten hergestellt. Das flüssige Epoxidharz ist derart gewählt, daß es eine Viskosität im Bereich von 1OTSl bis 16& oise und ein Epoxidäquivalent von 185 bis 192 aufweist, wie dies beispielsweise für Epon-828 zutrifft, das von der Firma Shell Chemical Company oder der Firma Miller-Stephenson Company, Inc., hergestellt und vertrieben wird, und vorzugsweise abgedichtet in kleine Behälter verpackt, die mit einem vorgewählten Gewicht an Harz gefüllt sind. Das trockene Pulver des Härters wird durch Pulverisation von Trimellitsäureanhydridflocken auf eine Korngröße von etwa 37 Mikron oder weniger erhalten und separat und trocken in kleine Behälter abgepackt, die jeweils so viel Trimellitsäureanhydrid an Gewicht enthalten, wie es etwa 35 bis 45% des Gewichtes des flüssigen Harzes entspricht, mit dem der Härter vermischt werden soll. Wenn wesentlich weniger als 35 Gew.% vorliegen, neigt die resultierende Mischung zu unerwünscht langen Härtezeiten, und es besteht auch die Möglichkeit, daß sich eine unvollständige Vernetzung oder eine nur teilweise Härtung ergeben, was dazu führen würde, daß die resultierende

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Klebschicht thermoplastische Eigenschaften aufweisen und weich werden würde, was Verschiebungen bzw. Schlupf zur Folge haben könnte. Venn auf der anderen Seite mehr als 45 Gew.% an Härter verwendet wird, kann die Klebschicht eine verringerte Festigkeit gegenüber Scherung und eine unerwünschte Empfindlichkeit gegenüber Bruch aufweisen.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform enthalten kleine, mit dem flüssigen Harzbestandteil gefüllte Beutel etwa 7 g Epoxidharz, während die dazu gehörigen Beutel mit etwa 3 g des pulverisierten Trimellitsäureanhydrids gefüllt sind. Größere Beutel mit etwa 35 g an Harz werden zusammen mit Beuteln verwendet, die etwa 15 g an Pulver enthalten. Während des Verpackungsvorgangs sollten weder die Flüssigkeit noch das Pulver einer Umgebung mit einer relativen Feuchtigkeit oberhalb von 50% ausgesetzt werden und selbst bei unterhalb dieses Wertes liegenden Feuchtigkeiten sollten die Bestandteile vor der Trockenversiegelung nicht länger als etwa eine Stunde der Umgebung ausgesetzt sein, da die Feuchtigkeitsaufnahme für dieses Epoxidsystem schädlich ist und einen Wert von etwa 0,01% nicht überschreiten darf.

Die beiden Bestandteile werden beispielsweise durch Kneten innig miteinander vermischt, bevor der Klebstoff zum Ankleben einer Dehnungsmesseinrichtung an eine Testfläche benutzt werden soll. Der klebstoff wird dann innerhalb einer Topfzeit von vierundzwanzig Stunden, die sich durch Aufrechterhaltung einer Umgebungstemperatur von 22 ⁰C (40 ⁰F) etwas ausdehnen läßt ^ wird der Klebstoff dann in einem dünnen, zu einer gleichförmigen Dicke geglätteten Überzug auf die Rückseite des Trägers der Dehnungsmesseinrichtung und die zu messende Oberfläche aufgetragen. Danach wird die Dehnungsmesseinrichtung auf die Oberfläche aufgesetzt, wobei die beiden Überzüge in innigen Kontakt gelangen, worauf ein Silikon-Gummipolster oder dergleichen zusammen mit einer dünnen, dazwischen liegenden Teflonschicht über die Dehnungsmesseinrichtung gelegt wird,

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um ein Festkleben des Polsters an dem klebrigen überzug zu verhindern. Es folgen nun die Verspannung bei einem Druck von etwa 1,4 bis 2,2 kp/cm (20 bis 350 psi) und die etwa zweistündige Vorhärtung bei etwa 121 ⁰C (250 ⁰F). Nachdem die Einheit wieder auf Zimmertemperatur abgekühlt ist, werden das Polster und die Teflonschicht entfernt, worauf sich feststellen läßt, daß die verschiedenen Teile der Dehnungsmesseinheit die erwünschte räumliche Lage einnehmen. Es schließt sich nun eine etwa vierstündige Nachhärtung bei einer Temperatur, die etwa um 27 ⁰C (50 ⁰F) größer als die beabsichtigte maximale Betriebstemperatur für die Dehnungsmeßeinheit oder als die vorhergehende Härtetemperatur ist (je nachdem, welche größer ist),oder eine etwa vierstündige Nachhärtung bei etwa 250 ⁰C (450 ⁰F)Z⁰DIe Dehnungemeßeinheit ist dann fertig und kann für stabile und betriebssichere Messungen in der oben beschriebenen Weise benutzt werden.

Beispiel B

Zwei

Es wird ein zweiter Komponentenkleber hergestellt, der noch größeren Temperaturen standhält (bis 305 ⁰C, 550 ⁰F), die sehr erwünschte hohe Topfzeit besitzt (bis etwa vier Wochen nach dem Vermischen) und nur flüssige Bestandteile enthält, die ihn besonders zum Auftragen mittels einer Bürste oder dergleichen geeignet machen. Der eine Bestandteil des Klebers ist ein gelöstes, durchsichtiges, halbfestes Harz, das geschmolzen und in Tetrahydrofuran gelöst ist. Ein für diese Zwecke geeignetes halbfestes Harz ist beispielsweise ein Kresol-Novolak-Harz mit einem Molekulargewicht von 540, einem Gewicht pro Epoxid von 200, einer Epoxid-Typ-Funktionalität von 1,7 und einem Schmelzpunkt von etwa 53 ⁰C (95 ⁰F). Als geeignet hat sich besonders das Harz ECN-1235 erwiesen, das von der Firma Ciba-Geigy Corporation, New York, kommerziell hergestellt und vertrieben wird. Dieses Harz wird zunächst bei etwa 125 ⁰C (225 ⁰F) geschmolzen, bis es völlig verflüssigt ist, und dann auf Zimmertemperatur abgekühlt.

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Danach wird Tetrahydrofuran (mit Fischer- Zertifikat) in einem Gewichtsverhältnis zum Harz von 1,4 unter Rührung beigegeben, bis das Harz sich vollständig aufgelöst hat. Der Härter wird aus weißen Trimellitsäureanhydridflocken hergestellt, die beispielsweise von der Firma Amoco Chemicals Corporation, Illinois, kommerziell erhältlich sind, indem Tetrahydrofuran in einem Gewichtsverhältnis von 3,5 zu den Flocken beigegeben und die Mischung gerührt wird, bis sich die Flocken vollständig aufgelöst haben. Beide Bestandteile werden dann getrennt voneinander abgepackt, beispielsweise in kleine Flaschen, die 12 Gramm des Harzbestandteils bzw. 9 g des Härterbestandteils enthalten. Wenn die derart verpackten Bestandteile vor ihrer Anwendung zum Ankleben einer folienartigen Dehnungsmeßeinrichtung auf eine Probe miteinander vermischt werden, beträgt das Gewichtsverhältnis des Trimellitsäureanhydrids zum Harz 40%, was innerhalb des in dem obigen Beispiel A erwähnten Intervalls von 35 bis 45 Gew.% liegt und aus denselben Gründen erforderlich ist.

Die beiden Bestandteile ergeben, nachdem sie frisch miteinander vermischt worden sind, eine nutzbare Topfzeit von etwa vier Wochen, sofern die Bestandteile verschlossen und frei von Verunreinigungen aufbewahrt wurden. Der Träger der Dehnungsmesseinrichtung und die Probenoberfläche werden nun mittels einer Bürste leicht überzogen, und die so "erhaltenen Überzüge werden, bevor sie miteinander verbunden werden, etwa fünf bis zehn Minuten trocknen gelassen, bis sie einen klebrigen Zustand einnehmen. Die nachfolgenden Schritte des Verspannens, Vorhärtens, Kühlens, Entspannens und Nachhärtens werden dann entsprechend dem obigen Beispiel A mit der Ausnahme durchgeführt, daß bei der Verspannung ein höherer Druck von etwa 3,5 bis 4,9 kp/cm (50 bis 70 psi) vorgezogen wird.

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Claims

Patentanwalt

Diplom-Physiker

Reinfried Frhr. v. Schorlemer

D-35OO Kassel Brüder-Grimm-Platz 4 Telefon (O561) 153 35

D 5030

BOPORS AMERICA, INC., Waltham, Connecticut, USA Patentansprüche

) Zweikomponentenkleber zum schlupffreien Aufkleben einer nicht-porösen Dehnungsmeßeinrichtung auf die Oberfläche einer Probe, gekennzeichnet durch zwei separate, zum Zusammenwirken bestimmte, abgemessene Mengen an flüssigem Epoxidharz einerseits und einem Trlmellitsäureanhydridhärter andererseits, dessen Anteil relativ zum Epoxidharz 35 bis 45 Gew.% beträgt.

2) Zweikomponentenkleber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Epoxidharz die Eigenschaften von Epon-828 aufweist und der Härter das Trimellitsäureanhydrid in Pulverform bei einer Korngröße von nicht mehr als 37 Mikron enthält.

3) Zweikomponentenkleber nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Epoxidharz das abgdtihlte Produkt einer Schmelze von halbfestem, in Tetrahydrofuran gelöstem Kresol-Novolak-Harz und der Härter das flüssige Produkt einer Lösung von trockenem Trimellitsäureanhydrid in Tetrahydrofuran ist.

A) Zweikomponentenkleber nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Epoxidharz in flüssiger Form die Eigenschaften von ECN-1235 hat und in den beiden abgemessenen Mengen im wesentlichen dieselben Gewichtsanteile an Tetrahydrofuran enthalten sind.

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ORIGINAL INSPECTED

5) Schlupffreie Dehnungsmesseinrichtung mit einem folienartigen Dehnungsmesser, der von einem nicht-porösen Träger getragen ist, dessen Rückseite mittels einer dünnen Schicht eines Klebers auf eine Metalloberfläche eines elastisch verformbaren Abtastelements aufgeklebt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Kleber ein vollständig vernetzter Epoxid-

harzkleber ist, der aus einer Mischung von flüssigem Epoxidharz mit Trimellitsäureanhydrid hergestellt ist, dessen Gewichts anteil bezüglich des Epoxidharzes 35-4-5 Gew.% beträgt, und daß die Mischung zunächst bei erhöhter Temperatur unter Zusammendrücken des Trägers und der Probe vorgehärtet und dann bei noch größerer Temperatur zwecks Vervollständigung der Vernetzung ohne Zusammendrücken des Trägers und der Probe nachgehärtet worden ist.

6) Dehnungsmesseinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung aus flüssigem Epoxidharz mit den Eigenschaften von Epon-828 und Trimellitsäureanhydrid in Pulverform besteht.

7) Dehnungsmesseinrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung das gekühlte Produkt einer Schmelze von halbfestem,in Tetrahydrofuran gelöstem Kresol-Novolak-Harz enthält, wobei das halbfeste Harz die Eigenschaften von ECN-1235 besitzt, und daß das Tetrahydrofuran beim Aushärten ausgetrieben ist.

8) Dehnungsmesseinrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorhärtung unter einem Druck von wenigstens 1,4 kp/cm (20 psi) bei etwa 121⁰C (25O⁰F) für etwa zwei Stunden erfolgt, wohingegen die Nachhärtung für etwa vier Stunden bei einer Temperatur vorgenommen wird, die etwa 27⁰C (50⁰F) größer als die beabsichtigte Betriebstemperatur oder die bei der Vorhärtung angewendete Temperatur ist, je nachdem, welche der beiden Temperaturen größer ist, oder etwa 232⁰C (450⁰F) beträgt.

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9) Verfahren zur Herstellung einer schlupffreien Verbindung zwischen einem nicht-porösen Bauteil, z.B. einem Träger für einen folienartigen Dehnungsmesser, und einer Oberfläche einer Probe, dadurch gekennzeichnet, daß je eine erste und eine zweite getrennte Menge von Epoxidharz in flüssiger Form bzw. von Trimellitsäureanhydrid hergestellt werden, daß das Epoxidharz und das Trimellitsäureanhydrid zwecks Bildung einer fließfähigen Mischung miteinander vermischt werden, wobei der Anteil des Trimellitsäureanhydrids bezüglich des Epoxidharzes etwa 35 bis 45 Gew.% beträgt, daß dann die fließfähige Mischung in einer dünnen Schicht zwischen die Probenoberfläche und die Rückseite des Bauteils gebracht wird und daß schließlich die Mischung unter Aufrechterhaltung einer vorgewählten Lage des Bauteils relativ zur Probe der Aushärtung überlassen wird.

10) Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Herstellung der ersten Menge an Epoxidharz das Abpacken eines flüssigen Epoxidharzes mit einer Viskosität von etwa 10(5 bis 161$ -e vorsieht, während die zweite Menge durch Pulverisieren von Trimellitsäureanhydridflokken in ein feines Pulver und Abpacken desselben hergestellt wird.

11) Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das flüssige Epoxidharz die Eigenschaften von Epon-828 aufweist und die fließfähige Mischung innerhalb von 24 Stunden nach dem Mischen der beiden separaten Mengen aufgebracht wird.

12) Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Menge von Epoxidharz dadurch hergestellt wird, daß ein halbfestes Kresol-Novolak-Harz vollständig geschmolzen wird, während die zweite Menge durch Lösen von trockenem Trimellitsäureanhydrid in Tetrahydrofuran hergestellt wird.

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13) Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Herstellen der ersten Menge außerdem das Lösen des geschmolzenen Kresol-Novolak-Harzes nach dessen Abkühlung auf Zimmertemperatur in Tetrahydrofuran einschließt.

14) Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewichtsverhältnis des Tetrahydrofurans zum geschmolzenen Harz etwa 1,4, das Gewichtsverhältnis des Tetrahydrofurans zum Trimellitsäureanhydrid dagegen etwa 3,5 beträgt und daß die Aushärtung bei Temperaturen vorgenommen wird, durch die das Tetrahydrofuran-Lösungsmittel ausgetrieben wird.

15) Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Kresol-Novolak-Harz die Eigenschaften von ECN-1235 besitzt und die flüssige Mischung innerhalb von etwa vier Wochen nach dem Vermischen der beiden Mengen aufgebracht wird.

16) Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die fließfähige Mischung als dünner Überzug auf die Probenoberfläche und die Rückseite des Trägers der Dehnungsmesseinrichtung aufgebracht wird und daß die Dehnungsmesseinrichtung und die Probe zwecks Aushärtung des Klebers unter Druck gegeneinander verspannt und auf erhöhter Temperatur gehalten werden.

17) Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Aushärtung bei einer Verspannung unter einem Druck von etwa 1,4 bis 2,2 kp/cm (20 bis 30 psi) für etwa zwei Stunden bei einer Temperatur von etwa 121⁰C (250⁰F) erfolgt, daß die Verspannung dann gelöst und die Dehnungsmesseinheit abgekühlt wird und daß schließlich eine etwa vierstündige Nachhärtung bei einer Temperatur erfolgt, die um etwa 27⁰C (50⁰F) größer als die beabsichtigte Betriebstemperatur oder die bei der Vorhärtung angewendete Temperatur ist, Je nachdem, welche der beiden Temperaturen größer ist, oder etwa 232⁰C (450° F) beträgt.

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18) Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorhärtung bei einer Verspannung unter einem Druck von 3,5 bis 4,9 kp/cm (50 bis 70 psi) für etwa zwei Stunden bei einer Temperatur von etwa 212°C (250⁰F) erfolgt, daß die Verspannung dann gelöst und die Dehnungsmesseinheit auf Zimmertemperatur abgekühlt wird, und daß dann eine etwa vierstündige Nachhärtung bei einer Temperatur vorgenommen wird, die etwa 27 C (50 F) größer als die beabsichtigte Betriebstemperatur oder die bei der Vorhärtung gewählte Temperatur ist, ,je nachdem, welche der beiden Temperaturen größer ist, oder etwa 232⁰C (450⁰F) beträgt.

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