Het verbinden van kunststoffen                        Themadag - Microcentrum                        Jos Sinke, Aerospace ...
OverzichtInleidingVerbindingsmethodenLijmen van kunststoffenAfrondende opmerkingen                  Themadag Microcentrum ...
InleidingVerbinden van Kunststoffen centraalMateriaalgroepen:       - metalen       - keramische materialen       - kunsts...
InleidingWaarom verbindingen nodig?  Grootte van het produkt/constructie  Toegankelijkheid  Inspectie, reparatie, onderhou...
InleidingWelke eisen stellen aan verbindingen  Doorleiden van krachten en momenten – belastingweg creeren  Samenhang, stij...
InleidingVoordelen       genoemd bij het “Waarom” van verbindingenNadelen• Toename van gewicht• Verandering in materiaalge...
Verbindingsmethoden4 hoofdgroepen•   Pen-gat verbindingen•   Lijmverbindingen•   Lasverbindingen•   Verbinden door vervorm...
VerbindingmethodenOverdracht van krachten (bijv. Trekkracht):Klinkverbinding:Lasverbinding:                    Themadag Mi...
Verbindingsmethoden - lijmen• Krachten doorleiden door afschuiving – niet door trek• Twee delen verbinden door het maken v...
Verbindingsmethoden          Een korte vergelijkingKenmerk                        Pen-gat             Lijmen         Lasse...
Lijmen van KunststoffenLijmverbindingen (algemeen)- Schoonmaken van het oppervlak – weghalen vervuling- Bewerken van het o...
Lijmen van kunststoffenOppervlaktebehandelingDoelen:  - Schoonmaken van het oppervlak  - Zorgen voor een goede hechting (s...
Lijmen van kunststoffen      bevochtiging - visueel                                Randhoekmeter Beeld door microscoop:   ...
Lijmen van kunststoffen    Kritische oppervlaktespanning van enkele substraten                                  Een hypoth...
Lijmen van kunststoffen         mechanische oppervlaktebehandeling                        ontvetten met oplosmiddelen     ...
Lijmen van kunststoffen         fysische oppervlaktebehandeling                                    ontvetten              ...
Lijmen van kunststoffen          1e Voorbeeld: Vlambehandeling                            Werkstuk            Vlam• Als ge...
Lijmen van kunststoffen      oppervlaktebehandeling - vlambehandeling  De invloed van snelheid en afstand op de         ui...
Lijmen van kunststoffen      VlambehandelingVoordelen  • erg goedkoop in aanschaf  • snelNadelen  • moeilijk reproduceerba...
Lijmen van kunststoffen      2e voorbeeld: Corona behandelingTwee principes:Directe corona                                ...
Lijmen van kunststoffen       Corona behandeling                                                                     [Bron...
Lijmen van kunststoffen      Corona behandelingVoordelen  • snel  • niet erg duurNadelen  • vooral goed toepasbaar op vlak...
Lijmen van kunststoffen           Welke lijm? - Specificatie van eisenDe keuze van de lijm moet gebaseerd zijn op te stell...
Lijmen van kunststoffen   Mogelijkheden – lijmen met fysische uitharding                Themadag Microcentrum – Verbinden ...
Lijmen van kunststoffen   Lijmen met chemische uitharding               Themadag Microcentrum – Verbinden van kunststoffen...
Lijmen van kunststoffen            Het aanbrengen van de lijm - Productie aspectenOntwerp en lijmkeuze wordt gebaseerd op ...
Lijmen van kunststoffenIn de volgende lezingen zullen een reeks vanvoorbeelden en toepassingen worden getoond.Tot slot nog...
Afsluitende opmerkingenLijmverbinding is competitief   Voorbeeld:      • Lijmen met maximale afschuifsterkte 40-60 MPa (N/...
Afsluitende opmerkingenNieuwe concepten – hybride materialen: ARALL, GLARE,…                  Themadag Microcentrum – Verb...
Afsluitende opmerkingenLijmen meest passende verbinding voor nieuwe materialen? Composieten, Keramische materialen Verbind...
Afsluitende opmerkingenKernpunten voor een goede lijkmverbinding:  •   Goed ontwerp  •   Juiste voorbehandeling  •   Juist...
Upcoming SlideShare
Loading in...5
×

Jos Sinke - TU Delft

992

Published on

0 Comments
0 Likes
Statistics
Notes
  • Be the first to comment

  • Be the first to like this

No Downloads
Views
Total Views
992
On Slideshare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
0
Actions
Shares
0
Downloads
15
Comments
0
Likes
0
Embeds 0
No embeds

No notes for slide

Jos Sinke - TU Delft

  1. 1. Het verbinden van kunststoffen Themadag - Microcentrum Jos Sinke, Aerospace Engineering TU Delft23-4-2012 Delft University of Technology Challenge the future
  2. 2. OverzichtInleidingVerbindingsmethodenLijmen van kunststoffenAfrondende opmerkingen Themadag Microcentrum – Verbinden van kunststoffen 2 | 31
  3. 3. InleidingVerbinden van Kunststoffen centraalMateriaalgroepen: - metalen - keramische materialen - kunststoffen of polymeren - vezelversterkte kunststoffen Themadag Microcentrum – Verbinden van kunststoffen 3 | 31
  4. 4. InleidingWaarom verbindingen nodig? Grootte van het produkt/constructie Toegankelijkheid Inspectie, reparatie, onderhoud Gebruik – beweegbare onderdelen Niet gelijksoortige materialen- metalen, kunststoffen, composieten Andere redenen: Economisch Themadag Microcentrum – Verbinden van kunststoffen 4 | 31
  5. 5. InleidingWelke eisen stellen aan verbindingen Doorleiden van krachten en momenten – belastingweg creeren Samenhang, stijfheid verzorgen Voldoende sterk zijn (> dan sterkte van afzonderlijke delen) Duurzaam – 5? tot 40 jaar (Vliegtuigen) Andere eisen: Glad oppervlak, luchtdicht, losneembaar (t.b.v. hergebruik), …. Themadag Microcentrum – Verbinden van kunststoffen 5 | 31
  6. 6. InleidingVoordelen genoemd bij het “Waarom” van verbindingenNadelen• Toename van gewicht• Verandering in materiaalgedrag (soms)• Assembleren is erg tijdrovend/arbeidsintenief Themadag Microcentrum – Verbinden van kunststoffen 6 | 31
  7. 7. Verbindingsmethoden4 hoofdgroepen• Pen-gat verbindingen• Lijmverbindingen• Lasverbindingen• Verbinden door vervorming Themadag Microcentrum – Verbinden van kunststoffen 7 | 31
  8. 8. VerbindingmethodenOverdracht van krachten (bijv. Trekkracht):Klinkverbinding:Lasverbinding: Themadag Microcentrum – Verbinden van kunststoffen 8 | 31
  9. 9. Verbindingsmethoden - lijmen• Krachten doorleiden door afschuiving – niet door trek• Twee delen verbinden door het maken van een overlap• Gebruik van een polymeer – lage sterkte en stijfheid – grote overlap maken• Voorbehandelen van oppervlakken essentieel Themadag Microcentrum – Verbinden van kunststoffen 9 | 31
  10. 10. Verbindingsmethoden Een korte vergelijkingKenmerk Pen-gat Lijmen Lassen Omvormen Klinken BoutenGas en vloeistofdicht Nee Nee Ja Ja NeeLosneembaar Beperkt Ja Nee Nee NeeSpanningsconcen- Ja Ja Gering Nee JatratiesVerwerkbaarheid Goed Goed Moeilijk Voldoende GoedOngelijke materialen Ja Ja Ja Neeo Ja Themadag Microcentrum – Verbinden van kunststoffen 10 | 31
  11. 11. Lijmen van KunststoffenLijmverbindingen (algemeen)- Schoonmaken van het oppervlak – weghalen vervuling- Bewerken van het oppervlak – w.o. - Opruwen (vergroten oppervlak) - Hechting te verbeteren door betere bevochtiging - Door chemisch activeren van grenslaag- Aanbrengen van de lijm- Uitharden van de lijm Themadag Microcentrum – Verbinden van kunststoffen 11 | 31
  12. 12. Lijmen van kunststoffenOppervlaktebehandelingDoelen: - Schoonmaken van het oppervlak - Zorgen voor een goede hechting (sterke verbinding) en - optioneel - een duurzame verbinding (lange levensduur)Methoden: - Metalen: chemische processen - Kunststoffen en Composieten: mechanische processen (o.a. schuren) - Thermoplasten: fysische methoden Themadag Microcentrum – Verbinden van kunststoffen 12 | 31
  13. 13. Lijmen van kunststoffen bevochtiging - visueel Randhoekmeter Beeld door microscoop: vloeistof oppervlakgeheel geen gedeeltelijke volledige bevochtigingbevochtiging bevochtiging θ = 0º Themadag Microcentrum – Verbinden van kunststoffen 13 | 31
  14. 14. Lijmen van kunststoffen Kritische oppervlaktespanning van enkele substraten Een hypothetische vloeistof met een oppervlaktespanning gelijk aan de critische oppervlakte spanning zal net over dat oppervlak uitspreiden. Themadag Microcentrum – Verbinden van kunststoffen 14 | 31
  15. 15. Lijmen van kunststoffen mechanische oppervlaktebehandeling ontvetten met oplosmiddelen oppervlaktelaag verwijderen stralen schuren zand grit schuurpapier scotch brite reinigen met oplosmiddelenZo snel mogelijk na de voorbehandeling de lijm of primer aanbrengen Themadag Microcentrum – Verbinden van kunststoffen 15 | 31
  16. 16. Lijmen van kunststoffen fysische oppervlaktebehandeling ontvetten activeren chemische modificatie oppervlakcorona-ontlading oxiderende vlam lage-druk plasma UV-ozon laserbestraling Binnen paar uur lijm of verf aanbrengen openlucht plasma Themadag Microcentrum – Verbinden van kunststoffen 16 | 31
  17. 17. Lijmen van kunststoffen 1e Voorbeeld: Vlambehandeling Werkstuk Vlam• Als gevolg van de warmtebehandeling vindt oxidatie van het kunststof oppervlak plaats.• Hierbij spelen ondermeer de werkstuk- snelheid en de vlamtemperatuur een grote rol. Themadag Microcentrum – Verbinden van kunststoffen 17 | 31
  18. 18. Lijmen van kunststoffen oppervlaktebehandeling - vlambehandeling De invloed van snelheid en afstand op de uiteindelijke hechtsterkte shear stress vs platform speed of flame treatment for PE/MMA 1,8 1,6 shear stress (MPa) 1,4 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0 0 10 20 30 40 50 60 speed (m/min) height=75cm height=78cm height=80cm height=86cm Themadag Microcentrum – Verbinden van kunststoffen 18 | 31
  19. 19. Lijmen van kunststoffen VlambehandelingVoordelen • erg goedkoop in aanschaf • snelNadelen • moeilijk reproduceerbaar te krijgen • vormbeperkingen Themadag Microcentrum – Verbinden van kunststoffen 19 | 31
  20. 20. Lijmen van kunststoffen 2e voorbeeld: Corona behandelingTwee principes:Directe corona Indirecte corona Perslucht Hoogspanning Hoogspanning Werkstuk Tegen- Werkstuk electrode Themadag Microcentrum – Verbinden van kunststoffen 20 | 31
  21. 21. Lijmen van kunststoffen Corona behandeling [Bron: Tigres GMbH]Invloed van corona dosis op oppervlakte energie van kunststoffen Themadag Microcentrum – Verbinden van kunststoffen 21 | 31
  22. 22. Lijmen van kunststoffen Corona behandelingVoordelen • snel • niet erg duurNadelen • vooral goed toepasbaar op vlakke of licht gekromde oppervlakken • moeilijk om in productieproces goed reproduceerbaar te krijgen Themadag Microcentrum – Verbinden van kunststoffen 22 | 31
  23. 23. Lijmen van kunststoffen Welke lijm? - Specificatie van eisenDe keuze van de lijm moet gebaseerd zijn op te stellen eisen aan product en verbinding:• Te verbinden materialen (kunststof/metaal, stijfheid, oppervlakte conditie, thermische uitzettingscoëfficient, temperatuur stabiliteit)• Functie van de verbinding (structureel, fixering, afdichting, borging)• Type verbinding (overlap, kopse verbinding, hoek verbinding, T-verbinding, enz.)• Belasting op de verbinding (trek, druk, schuif, pel, statisch, continue, dynamisch)• Omgevingscondities / gebruiksomstandigheden (temperatuur, vocht, corrosie, chemisch, UV, enz.)• Specifieke eisen of functionaliteit (elektrische of thermische geleidbaarheid, geometrische stabiliteit, enz)• Afmetingen en vorm (lijm oppervlak, vlakheid, toleranties, lijmlaagdikte)• Productie aspecten• Reparatie aspecten Themadag Microcentrum – Verbinden van kunststoffen 23 | 31
  24. 24. Lijmen van kunststoffen Mogelijkheden – lijmen met fysische uitharding Themadag Microcentrum – Verbinden van kunststoffen 24 | 31
  25. 25. Lijmen van kunststoffen Lijmen met chemische uitharding Themadag Microcentrum – Verbinden van kunststoffen 25 | 31
  26. 26. Lijmen van kunststoffen Het aanbrengen van de lijm - Productie aspectenOntwerp en lijmkeuze wordt gebaseerd op de keuze van het productie proces • Seriegrootte (bepaald investeringsniveau voor lijmgereedschap/machines) • Productietempo (eis t.a.v. uithardingsnelheid) • Mate van automatisering (gerelateerd aan aantal producten) • Gewenst productie proces • Oppervlakte behandeling van lijmvlak • Aanbrengmethode van lijmmateriaal • Uithardingscondities • Productie ruimte condities (buiten of ruimte met controle van vochtigheid en temperatuur) • Beschikbare productiemiddelen (van simpele lijmtang tot autoclaaf) • Kwaliteitsbeheersing, borging Themadag Microcentrum – Verbinden van kunststoffen 26 | 31
  27. 27. Lijmen van kunststoffenIn de volgende lezingen zullen een reeks vanvoorbeelden en toepassingen worden getoond.Tot slot nog enkele afsluitende opmerkingen Themadag Microcentrum – Verbinden van kunststoffen 27 | 31
  28. 28. Afsluitende opmerkingenLijmverbinding is competitief Voorbeeld: • Lijmen met maximale afschuifsterkte 40-60 MPa (N/mm2) • Overlap lengte van 30 – 50 mm • Stel: gemiddelde spanning op 50%; knock-down factor voor duurzaamheid op 50% • Resuleert in sterkte van 400 – 750 N/mmOpm: effectiviteit van lijm wordt minder bij dikke plaatNieuwe concepten mogelijk Zoals sandwich panelen, laminaten Themadag Microcentrum – Verbinden van kunststoffen 28 | 31
  29. 29. Afsluitende opmerkingenNieuwe concepten – hybride materialen: ARALL, GLARE,… Themadag Microcentrum – Verbinden van kunststoffen 29 | 31
  30. 30. Afsluitende opmerkingenLijmen meest passende verbinding voor nieuwe materialen? Composieten, Keramische materialen Verbinden ongelijke materialen? Themadag Microcentrum – Verbinden van kunststoffen 30 | 31
  31. 31. Afsluitende opmerkingenKernpunten voor een goede lijkmverbinding: • Goed ontwerp • Juiste voorbehandeling • Juiste keuze van lijm en mogelijke tussenlagen • Goede proces controle (incl. kwaliteitscontrole) Themadag Microcentrum – Verbinden van kunststoffen 31 | 31
  1. A particular slide catching your eye?

    Clipping is a handy way to collect important slides you want to go back to later.

×