Zugversuch Epoxykleber auf PLA mit überraschendem Ergebnis

Hallo,

Sebastian berichtete über seine gute Erfahrung mit Epoxykleber auf PLA:
http://www.rc-network.de/forum/showthread.php/692848-3D-Druck-der-Anfang

Um genauere Werte zu ermitteln, habe ich ein Testteil mit einer Klebefläche von 1 qcm gezeichnet:



Damit soll eine stumpf verleimte Klebefläche zunächst auf Zug belastet werden.

Das verwendete PLA ist transparent, Lieferant: GRR
Der Kleber: 2K 30 Minuten Epoxy von YUKI MODEL
Der Härter stinkt wie Hund nach Fisch. Ist das normal?

Die verleimten Teile nach 15 Stunden Aushärtung:




Über einen Zeitraum von 40 Minuten habe ich schrittweise die Zuglast erhöht. Zunächst mal vorsichtig halbliterweise, ab 5 Liter dann literweise bis auf 12 kg.



Ursprünglich wollte ich die 12 kg erst einmal eine Stunde hängenlassen. Dann fiel mir auf, wie schwach die Konsole ist, die eigentlich nur zum Aufhängen von Kleidungsstücken gedacht ist.
Der Kragarm stand auch schon beunruhigend schräg. So habe ich den Versuch abgebrochen.
Ich meine, 12 kg auf eine Klebefläche von 10 x 10 mm ist schon mehr als reichlich. Soviel hätte ich nie erwartet.

Als nächstes steht eine Belastungsprobe auf Biegezug an. Dabei wird ein Stab horizontal eingespannt und am anderen Stab das Gewicht gehängt.

Vielleicht möchte jemand den gleichen Versuch machen. Möglicherweise stellen sich Unterschiede je nach PLA und Kleber heraus.

Danke! Ich lese mit großem Interesse mit. Bin kein Freund von CA und bin nur von Epoxy auf CA weil das von allen empfohlen wird.
Epoxy hat den unschätzbaren Vorteil, dass man genug Zeit hat eine genaue Passung zu erreichen. Das Zeug tropft auch nicht. Ich habe schon zwei Hosen auf dem Gewissen wegen CA.

Interessanter Versuch. Danke dafür!

hast du die Klebeflächen vorher angeraut?

und merke .. je mehr der Kleber stinkt um so besser hält er

Auf's Ganze

Auf's Ganze

Und es kommt noch besser!

Eigentlich wollte ich doch gerne wissen, bei welcher Last die Klebestelle endgültig versagt.
Also habe ich auf den Biegezugversuch verzichtet, und beim Zugversuch weitergemacht.
Diesmal aber nicht an dem Kleideraufhänger, sondern an der Kinderschaukel im Garten.
Da aber gleich mit jeweils 2 Flaschen.

Langsam wurde es lästig, jedes Mal in den Keller laufen, leere Flaschen holen, mit Wasser füllen, Bindfäden dran – und das bei der Hitze…
Aber endlich hat es endlich geklappt!
Als ich wieder mit einer weiteren Doppelladung nach draußen kam, lagen die 27 kg auf dem Boden.






Bruchfläche des oberen Teiles:




Bruchfläche des unteren Teiles:




Wenn man bedenkt, dass sich auch diese Versuchsreihe über 40 Minuten hinzog, ist die Klebewirkung mehr als beachtlich. Immerhin wurde insgesamt 80 Minuten lang, stetig steigend belastet.

Die zweite Versuchsreihe habe ich „fälschungssicher“ in einem Video zusammengefasst:
https://www.youtube.com/watch?v=JzAp4ThAWzM

Thoemse schrieb:

Epoxy hat den unschätzbaren Vorteil, dass man genug Zeit hat eine genaue Passung zu erreichen.

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Bei der sehr umfangreichen Reparatur meines 2 Meter Flügels waren 32 Kontaktflächen in einem Zuge einzustreichen. Was war ich so froh, dass ich dazu 90 Minuten Zeit hatte. Die habe ich auch fast gebraucht.

Andreas Hoffmann schrieb:

Interessanter Versuch. Danke dafür!
hast du die Klebeflächen vorher angeraut?

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Ja, die Flächen habe ich mit 120er aufgeraut, vorher noch etwas plan gefeilt.

Andreas Hoffmann schrieb:

und merke .. je mehr der Kleber stinkt um so besser hält er

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Dem Gestank nach musste es ja so gut halten. Demnach dürfte UHU Plus Endfest kaum was taugen.
Zum Glück verfliegt der Fischgeruch des Härters.

So, und jetzt trinke ich alle Test-Flaschen aus!

Gottseidank Mineralwasser aus der Flasche!!!
Unser Leitungswasser ist ja auch sowas von giftig...igitt

Wolfgang

Andere Kleber auch?

Andere Kleber auch?

Ein schöner und interessanter Versuch.

Man könnte diesen Versuchsaubau noch einmal mit UHU Plus Endfest wiederholen. Bei diesem Produkt wird ja mit der hohen Zugbelastbarkeit der Verklebung geworben.

Und wenn Du danach immer noch Spaß am Wasserschleppen hast, dann wäre natürlich ein Vergleich zu dem nicht mehr favorisierten Sekundenkleber interessant.

Wie wärs?

Robert

Hallo Robert,

schaut man genau hin, kann man erkennen, dass sich der Kleber bei 24% der Fläche sauber, also ohne Rückstände, abgelöst hat. Hier war so gut wie keine Haftung zwischen Epoxy und PLA.
Rechnet man es hoch ergibt sich (27 x 1.24) eine Bruchlast von ca. 33,5 kg/qcm. Damit kann man zufrieden sein.

smartrobert schrieb:

Ein schöner und interessanter Versuch.
Man könnte diesen Versuchsaufbau noch einmal mit UHU Plus Endfest wiederholen. Bei diesem Produkt wird ja mit der hohen Zugbelastbarkeit der Verklebung geworben. Robert

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Schön wäre es, man könnte die Werte direkt vergleichen. UHU gibt aber üblicherweise die Zugscherfestigkeit an, und das auch mit gestrahlten AICuM1 Blechen.

Der Versuch hat gezeigt, dass es in erster Linie darauf ankommt, wie gut die Flächen aufgeraut sind.
Das lässt sich aber händisch nicht exakt wiederholen. Unterscheidet sich die Rauigkeit der Flächen auch nur geringfügig, ergeben sich andere Ergebnisse, egal was der Hersteller für seinen Kleber garantiert.

smartrobert schrieb:

Und wenn Du danach immer noch Spaß am Wasserschleppen hast, dann wäre natürlich ein Vergleich zu dem nicht mehr favorisierten Sekundenkleber interessant.
Wie wärs?
Robert

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Wie gesagt, es lohnt sich nicht - und besonders jetzt trinke ich das Wasser lieber, als dass ich es schleppe

Haftung, Anschleifen, Schichtdicke

Haftung, Anschleifen, Schichtdicke

Da ich einige Fragen zu den Datenblättern für Zugscherversuchen des 2K Epoxy Klebers UHU Plus Endfest 300 hatte, habe ich bei UHU den zuständigen Experten angerufen.
Aus dem interessanten Gespräch möchte ich hier einige Punkte weitergeben, die vielleicht doch für auch den einen oder anderen interessant sein könnten.

Bei Klebern unterscheidet man zwei Arten der Haftung:

1. Oberflächenhaftung durch molekulare Bindung (sog. spezifische Adhäsion; allg. Dipol-Bindungen).
Eine glatte Oberfläche kann z.B. durch Anschleifen vergrößert werden.
Die Fläche vergrößert sich aber nicht durch feinkörniges Anschleifen. Egal wie angeschliffen wird, die Oberfläche bleibt stets gleich groß.
Zur Verdeutlichung zwei Oberflächen mit jeweils gleich großer Oberfläche:




2. Mechanische Anhaftung
Sie wirkt wenn gröber angeschliffen wird. Die mechanische Haftung macht 20% - 30% an der Gesamthaftung aus.

Das lässt sich aber nur begrenzt anwenden, denn eine zu große Tiefe geht zu Lasten der Oberflächenstabilität des Bauteiles. Des Weiteren vergrößern sich durch zu starkes Anschleifen die Spalte, die der Klebstoff überbrücken muss, was höhere Klebstoffschichtdicken mit sich bringt und damit die Stabilität der Klebstoffschicht reduziert, da Kräfte nicht mehr optimal übertragen werden und Scher- und Hebelkräfte sich stärker auswirken.

Welche Körnung als fein angesehen wird ist relativ. Für gängige Anwendungen mit spaltüberbrückenden Klebern ist eine Körnung von 120 -200 schon als fein anzusehen. Unedle Metalle kann man bspw. gut mit 120er Körnung anschleifen, um Oxidschichten zu entfernen.

Speziell bei meinen Testkörpern waren die Kontaktflächen nicht glatt, sondern riefig, da es Außenwandflächen waren: LH = 0,3 EW = 0,5.
Hätte ich nur fein geschliffen, wären die Rillen glatt geblieben. Deswegen habe ich das gröbste Schleifpapier genommen, das ich hatte.
Anders wäre es gewesen, wenn ich die Testkörper senkrecht gedruckt hätte. Dann wären die Flächen spiegelglatt. Dann hätte ich auch etwas feiner anschleifen können.
Ich glaube aber kaum, dass ein so gedrucktes Teil auch nur annähernd 27 kg ausgehalten hätte.

Schichtdicke
Für UHU Endfest wird eine Schichtdicke von 0,2 bis 0,3 mm empfohlen. Je dünner die Schicht, je starrer die Verbindung. Eine dickere Schicht kann die Verbindung geringfügig elastischer machen. Wie im Datenblatt angegeben, kann durch leichte Veränderung des Mischungsverhältnisses auch ein elastischeres oder starreres Endprodukt erzeugt werden. In der Regel ist aber die 1:1 Anmischung empfohlen.

Ein weitere Hinweis:
UHU Plus Endfest 300 kann man nur noch gewerblich beziehen, da für den Umgang strengere Vorsichtmaßnahmen zu treffen sind. Er hat eine höherer Klebekraft als das freiverkäufliche UHU Plus Endfest. Die Festigkeiten zw. UHU Plus endfest und UHU Plus endfest 300 sind vergleichbar, allerdings ist UHU Plus endfest 300 vibrationsbeständiger.

Übrigens:
Der Experte von UHU war von der Klebekraft bei meinem Zugversuch beeindruckt…