Chemisch/morphologische Änderungen von Klebungen durch

F R A U N H O F E R - I N S T I T U T F Ü R ferti g un g ste c hnik un d an g e w an d te materia l fors c hun g I F A M
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1 Gealterte Klebstoffraupe.
2 Ungealterte und gealterte Klebstoffprobe.
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Chemisch/morphologische
Änderungen von Klebungen
durch Alterung
Fraunhofer-Institut für
Die Alterung von Klebverbindungen ist
Trotz langjähriger Forschung ist nur ein Teil
Fertigungstechnik und
ein bekanntes Phänomen und bestimmt
der Alterungsmechanismen bekannt. Die
Angewandte Materialforschung IFAM
neben Fertigungsfehlern die Lebensdauer
Kenntnis dieser Alterungsmechanismen kann
– Klebtechnik und Oberflächen –
eines geklebten Bauteils. Daher sind die
helfen, die Alterung der Klebverbindung
Wiener Straße 12
Alterungsvorgänge in Klebverbindungen
vorherzusagen oder Strategien zur
28359 Bremen
von wirtschaftlichem Interesse. Am
Verzögerung der Alterung zu finden.
Fraunhofer IFAM werden Alterungsvor-
Alterungsvorgänge werden ab dem Zeitpunkt
Institutsleiter
gänge von Klebstoffen mit den folgenden
bedeutsam, zu dem sie eine oder mehrere
Prof. Dr. Bernd Mayer
Zielen untersucht:
Funktionen des geklebten Bauteils in technisch
relevantem Maße herabsetzen. Die Alterung
Kontakt
Aufklärung von Schadensfällen/Untersu-
einer Klebverbindung kann sich durch
chung von Alterungsmechanismen
verschiedenste Merkmale auszeichnen, z. B.:
Klebstoffe und Polymerchemie
Erarbeiten von Strategien zur Verlang-
Dr. Jana Kolbe
samung von Alterungsvorgängen
Abnahme der Klebfestigkeit
Telefon +49 421 2246-446
Hilfestellung bei der Qualitätssicherung
Vergilbung
[email protected]
geklebter Bauteile
Versprödung/Erweichung
Einfluss der Klebstoffzusammensetzung
Rissbildung
Dr. Kerstin Albinsky
(z. B. Additive) auf das Alterungsverhalten
Telefon +49 421 2246-440
Bereitstellung von Daten zur
Zum besseren Verständnis der Alterungs-
[email protected]
Abschätzung der Lebensdauer geklebter
vorgänge wird neben biologischer Alterung
Verbindungen
insbesondere zwischen chemischer und
www.ifam.fraunhofer.de
physikalischer Alterung von Klebstoffen
© Fraunhofer IFAM
differenziert.
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Physikalische Alterung
Chemische Alterung
Die physikalische Alterung von Polymeren
Die chemische Alterung kann nach
Alterungsmechanismen, wobei sich Kleb-
basiert vor allem auf räumlicher Umord-
verschiedenen Mechanismen ablaufen.
stoff, Fügeteil und Umgebung wechselseitig
nung oder Änderung der Morphologie.
Die gängigen Alterungsmechanismen sind
beeinflussen können.
Diese Prozesse haben eine Änderung der
Hydrolysereaktionen (z. B. mit Wasser),
mechanischen Kennwerte des Klebstoffes
oxidative Alterung (in Gegenwart von Sau-
Am Fraunhofer IFAM werden sowohl
zur Folge. Eine physikalische Alterung
erstoff), thermische Degradation (Spaltung
Klebstoffe als auch Klebverbindungen
kann durch mechanische Belastungen,
polymerer Ketten durch Temperaturein-
untersucht. Alle einschlägigen Methoden
durch Temperaturwechsel aber auch durch
wirkung) und Photodegradation (Spaltung
zur beschleunigten Alterung sowie zur
eindiffundierende Stoffe wie Wasser,
polymerer Ketten durch Strahlung). Bei
Prüfung der Proben werden am Institut
Lösemittel und Weichmacher hervorgerufen
Einwirkung reaktionsfreudiger Medien sind
durchgeführt und bilden die Basis für die
werden. So kann ein in den Klebstoff
viele weitere Mechanismen möglich.
Ermittlung der Mechanismen und Reaktio-
Meist kommt es zu einer Kombination
verschiedener Degradationsvorgänge und
eindiffundierendes Medium durch Quellung
nen, die bei der Alterung ablaufen. Genutzt
den Glasübergang verbreitern, die Glas-
werden können beispielsweise:
übergangstemperatur verringern oder aber
durch Auswaschen von Klebstoffbestand-
Rheologische Methoden
teilen zur Versprödung und/oder Erhöhung
Chromatographische Verfahren
der Glasübergangstemperatur führen.
(z. B. Pyrolyse GC-MS)
Spektroskopische Methoden
(z. B. FTIR, Raman)
Chemilumineszenz
Thermoanalytische Methoden
(z. B. TGA-MS)
Mikroskopische Methoden (z. B. TEM)
Das Wissen um Alterungsvorgänge und
deren Beeinflussung ist ein wesentlicher
Baustein für zuverlässiges Kleben. Das
Fraunhofer IFAM in Bremen unterstützt Sie
gerne bei Ihren spezifischen Anwendungen.
Übersicht über Alterungsvorgängen in Klebstoffen.
3 + 4 Messung der Chemilumineszenz zur Erfassung der thermischen Oxidation; Analysegerät (links) sowie die dabei
verwendete Probe (rechts).

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