Faktoren, die das beschleunigte Altern und die Lebensdauer von Klebstoffen beeinflussen

Die Alterung eines Klebstoffs ist eine Änderung der Eigenschaften des Materials oder des Bondkopfs im Laufe der Zeit. Zu den Faktoren, die die Alterung des Klebstoffs beeinflussen, gehören: mechanische Beanspruchung, Temperatur, Strahlung und Medien. Das Altern wird durch eine Kombination mehrerer Faktoren verursacht, aber diese Faktoren sind schwer zu messen und gründlich vorherzusagen. Einige im Klebstoff selbst enthaltene Substanzen können auch die Haftungseigenschaften verändern. Zusätzlich zur Beeinflussung durch verschiedene Faktoren variiert auch der Ort der Alterung, die während des Verbindens auftritt. Alterung kann auf zusammenhängenden Schichten, Klebeschichten oder Substratmaterialien auftreten.

 

1. Auswirkungen von Lösungsmitteln auf Klebstoffe

 

Bei Metallsubstraten steht die Verbindung in engem Zusammenhang mit der Absorption von Wasserdampf durch Korrosion des Substrats. Die Korrosion des Untergrunds führt innerhalb kurzer Zeit zu einem raschen Versagen der Klebeverbindung, weshalb auch die Korrosion ein kritischer Aspekt ist. Zum Beispiel: Salz, Säure, Alkali und andere Lösungsmittel. Darüber hinaus kann auch Feuchtigkeit in die ausgehärtete Leimschicht eindringen (diffundieren) und von der Leimschicht aufgenommen werden. Diese absorbierte Feuchtigkeit verringert die Festigkeit des Klebstoffs. Weil Wasser als Gleitmittel zwischen Polymerketten wirkt und das Gleiten von Molekülketten erleichtert. Die Geschwindigkeit des Eindringens von Wasser in die Klebstoffschicht ist gering, aber kontinuierlich. Bei einer Temperatur von 40 ° C beträgt die Penetrationsrate von Wasser für das Polymer mit vernetzter Struktur ungefähr einige Millimeter pro Monat. Nach dem Trocknen der Klebeverbindung steigt die Kohäsionsfestigkeit wieder an, sie kann jedoch nicht auf das ursprüngliche Niveau zurückkehren. Das größte Problem bei feuchtigkeitsbelasteten Klebeverbindungen ist die verminderte Haftung zwischen Untergrund und Kleber. Die Haftung wird schwächer, wenn Wasser in die Klebefuge eindringt. Das Schwächen der Adhäsion des Klebstoffs auf dem Substrat ist normalerweise ebenfalls ein langsamer Prozess. Die chemische Bindung zwischen dem Klebstoff und der Oberfläche des Substrats ist besser als die Wasserbeständigkeit der physikalischen Wechselwirkungskraft. Sobald die chemische Bindung aufgebrochen ist, kann die Haftung nach dem Trocknen nicht wiederhergestellt werden. Der beste Schutz der Klebeverbindung vor Feuchtigkeit besteht darin, sich von Wasser fernzuhalten. Ist dies nicht möglich, die Fuge abdichten.

 

2. Umwelteinflüsse auf Klebstoffe

 

Der wichtigste Faktor, der die chemischen Reaktionen beeinflusst, ist die Temperatur. Je höher die Temperatur, desto leichter ist die chemische Reaktion und desto schneller ist die Reaktionsgeschwindigkeit. Solche Reaktionen führen häufig zu Änderungen der Eigenschaften des Klebstoffs. Unter Hochtemperaturbedingungen wird die Beschädigung von Klebeverbindungen stark beschleunigt, so dass der Klebstoff im Allgemeinen mit zunehmender Verwendungstemperatur die Alterungsrate beschleunigt. Strahlung ist auch einer der Faktoren, die die Alterung von Klebstoffen verursachen, z. B. ultraviolette Strahlen im Sonnenlicht. Polymerketten in Klebstoffen und Kunststoffsubstraten sind anfällig für Strahlenschäden. Insbesondere ist Polyurethan sehr empfindlich gegenüber ultravioletten Strahlen, so dass ein langfristiger Kontakt des Klebstoffs mit dem Außenbereich zu einer schnellen Alterung des Klebstoffs führt und ein Entschleimen und Schrumpfen auftritt .

 

Einfluss mechanischer Beanspruchung auf Klebstoffe

 

3. Die Klebefläche kann folgenden mechanischen Beanspruchungen ausgesetzt sein:

A. Stress abziehen

B, Zugspannung

C. Scherbeanspruchung

D, Torsionsspannung

Schälspannungen führen zu höheren Drahtkräften an der Klebeverbindung, die die Festigkeit der meisten Klebstoffe bei weitem übertreffen. Bei der Auslegung einer Klebeverbindungsstruktur ist darauf zu achten, dass die Klebeverbindung keiner solchen Schälbeanspruchung ausgesetzt ist. Bei Zugbelastung steht die Kraft senkrecht auf der Klebefläche. Die Kraft wird über die gesamte Klebefläche übertragen. Grundsätzlich besteht kein Problem mit der Zugspannung der Klebeverbindung. Zugspannungen treten in der Regel nur in Stoßfugen auf. Stöße haben normalerweise kleine Klebeflächen, und die Klebefläche kann nur durch Ändern der Dicke des Substrats vergrößert werden. Da die Festigkeit des Substrats im Allgemeinen die Zugfestigkeit des Klebstoffs übersteigt, ist eine Konstruktion, die die Festigkeit des Substrats voll ausnutzt, nicht möglich. Die beste Art der Beanspruchung, der eine Klebeverbindung ausgesetzt ist, ist die Scherbeanspruchung, da diese Beanspruchung parallel zur Klebefläche ist. Scherbeanspruchung liegt in geklebten Überlappungsverbindungen vor und hat üblicherweise eine ausreichend große Klebefläche. Wenn die vorhandene Verbindungsfläche keine ausreichende Last aufnehmen kann, ist es auch relativ einfach, die Last, die die Verbindung aufnehmen kann, durch Vergrößern der Verbindungsfläche zu erhöhen. Die Torsionsspannung ähnelt der Scherbeanspruchung, und die Klebeverbindungen reagieren nicht auf Druckspannungen. Im Laufe der Zeit führt jede Art von mechanischer Beanspruchung zur Alterung der Klebeverbindung, z. B .: Es kann zu bleibender Verformung (Kriechen) oder Rissbildung kommen, wodurch die Auswirkungen anderer Alterungsfaktoren noch verstärkt werden.