Einfluss des Oberflächenvorbehandlungsverfahrens auf die Alterungsbeständigkeit von strukturellen CFK-Klebungen

Kohlenstofffaser verstärkte Kunststoffe (CFK) werden zunehmend in Automobilbau und Luftfahrt angewendet. Der Einsatz des Fügeverfahrens Kleben ermöglicht weitere Gewichtseinsparungen bei Leichtbaukonstruktionen. Für strukturelle Anwendungen der Klebtechnik muss die Alterungsbeständigkeit der Grenzfläche garantiert werden. In dieser Arbeit wurde das Alterungsverhalten in Bezug auf Temperatur und Feuchte an geklebten CFK-Strukturen untersucht. Die Grenzfläche zwischen CFK und Klebstoff stellt gewöhnlich eine mögliche Schwachstelle in der Verbundkette dar. Diese Schwachstelle kann aber durch den Einsatz geeigneter Vorbehandlungsverfahren ausgeschlossen werden. Im Rahmen dieser Arbeit wurde das physikalische Verfahren Atmosphärendruckplasma und das mechanische Verfahren Vakuumsaugstrahlen eingesetzt. Durch die beiden Verfahren werden vollständig unterschiedliche Oberflächen erzeugt. Dennoch liefern beide Oberflächen eine hochfeste Klebung und die Grenzfläche kann als Schwachstelle des Verbundes ausgeschlossen werden. Die Alterung der Zugscherprobekörper bei einer erhöhten Temperatur in Kombination mit einer erhöhten Feuchte führen grundsätzlich zu einem intralaminaren Versagen in der ersten Faserlage. Der Grund für diese Delaminationen der Faser-Matrix-Anbindung sind Spannungsgradienten. Wenn diese abgebaut werden kann das intralaminare Versagen minimiert werden. Dies kann zum Beispiel durch die Reduzierung der Überlappungslänge von einfach überlappenden Zugscherproben erfolgen. Dadurch wird der Spannungsverlauf homogener, sodass das Versagen kohäsiv im Klebstoff auftritt.