Vibrationsfügen von duroplastischen Faserverbunden mit abrasiven Schmelzklebstoffen auf Basis von Polyamid 6

Das Vibrationsfügen ist ein Schmelzklebeverfahren, welches den thermoplastischen Schmelzklebstoff mit Hilfe der Schwingungsenergie einer Vibrationsschweißmaschine aufschmilzt und mit dem Substrat verbindet. Ein zugegebener abrasiver Füllstoff, wie z.B. Glasfasern oder Aluminiumoxid sorgt für eine Aufrauung der Substratoberfläche. Es werden Teile der Faserverstärkung des Substrates freigelegt. Der schmelzeflüssige Thermoplast kann die Fasern und Rautiefen durchdringen und sich verkrallen, was zu einer deutlichen Festigkeitssteigerung gegenüber herkömmlichen Schmelzklebeverbindungen führt.

Zur näheren Charakterisierung des Verfahrens wurden die Einflüsse von Füllstoffen in Thermoplasten und der Thermoplastviskosität systematisch untersucht. Eine ergänzende FEM-Simulation dient zur Abschätzung der Anteile der Erwärmung des Thermoplasten durch äußere und innere Reibung in den frühen Prozessphasen. Die Füllstoffe zeigen deutliche Auswirkungen auf die Verbindungsfestigkeit. Für jeden der eingesetzten abrasiven Füllstoffe existiert ein kritischer Masseanteil, ab dem die oben beschriebene Abrasion stattfindet und zur Festigkeitssteigerung beitragen kann. Schmierende Füllstoffe, wie Ruß oder Glashohlkugeln, vermindern den Effekt und setzen die Klebfestigkeit herab.

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