ISBN 978-3-8439-4584-4

978-3-8439-4584-4, Reihe Luftfahrt

Elisa Arikan
Oberflächenmodifikation von Polyetheretherketon (PEEK) für das strukturelle Kleben in der Luftfahrt

171 Seiten, Dissertation Universität der Bundeswehr München (2020), Softcover, B5

Zusammenfassung / Abstract

Thermoplastische Faserverbundwerkstoffe (FVK) weisen eine Reihe an Vorteilen gegenüber duroplastischen FVK auf, sodass der Einsatz dieser Werkstoffgruppe als Strukturmaterial für Anwendungen in der Luftfahrt zunehmend steigt. Insbesondere der Hochleistungsthermoplast Polyetheretherketon (PEEK) erfüllt dabei die hohen luftfahrtindustriellen Materialanforderungen. Um das Leichtbaupotential von FVK möglichst optimal ausnutzen zu können, stellt das strukturelle Kleben gegenüber konventionellen Fügemethoden eine vielversprechende Alternative dar. Derzeit gibt es innerhalb der Literatur keine einheitliche Erklärung, welche die Haftung zwischen Fügeteil und Klebstoff (Adhäsion) vollständig beschreiben kann. Für die luftfahrtindustrielle Zulassung und Umsetzung von strukturellen Klebungen ist dieses Verständnis von Adhäsion allerdings eine Voraussetzung, um sichere und robuste Klebungen zu gestalten. Zunächst wurde im Rahmen dieser Arbeit der Einfluss verschiedener Vorbehandlungsverfahren auf eine PEEK Oberfläche hinsichtlich der Modifikation der Oberflächeneigenschaften untersucht. Für ein detailliertes Verständnis bezüglich der Eigenschaften einer gut klebbaren Oberfläche, wurden die Vorbehandlungsprozesse gezielt variiert. Entgegen der Lehrbuchmeinung und einer Vielzahl an aktueller Literatur konnte dabei experimentell gezeigt werden, dass Adhäsion nicht durch den Aufbau von kovalenten Bindungen stattfindet, sondern maßgeblich durch Van der Waals’sche (VdW) Wechselwirkungen bestimmt ist. Eine Rauigkeit im nm Maßstab kann durch entsprechende Oberflächenvergrößerung entsprechend viel VdW Wechselwirkung zulassen. Diese Ergebnisse konnten zudem mit weiteren Thermoplasten als auch Duroplasten erfolgreich bestätigt werden. Der erarbeitete Erklärungsansatz (die Modellvorstellung zur Adhäsion) kann alle betrachteten Proben mit hoher Klebfestigkeit vollständig beschreiben.