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Bibliographic Metadata

Title
Functional adhesives and functionally graded adhesives in fiber metal laminates / Jan Dietrich M.Sc. ; [Supervisor: Prof. Dr. Wolfgang Bremser, Second supervisor: Prof. Dr. Thomas Tröster]
AuthorDietrich, Jan
ParticipantsBremser, Wolfgang ; Tröster, Thomas
PublishedPaderborn, 2020
Edition
Elektronische Ressource
Description1 Online-Ressource (104 Seiten) : Diagramme
Institutional NoteUniversität Paderborn, Dissertation, 2020
Annotation
Tag der Verteidigung: 24.08.2020
Defended on2020-08-24
LanguageEnglish
Document TypesDissertation (PhD)
URNurn:nbn:de:hbz:466:2-37859 
DOI10.17619/UNIPB/1-1027 
Files
Functional adhesives and functionally graded adhesives in fiber metal laminates [7.52 mb]
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Classification
Abstract (German)

In der vorliegenden Arbeit wurde der Einfluss des Klebstofftyps auf die Gesamteigenschaften von Faser-Metall-Laminaten untersucht. Kernidee der Arbeit ist die Umsetzung eines funktionalen Eigenschaftsgradienten in der Klebschicht. Derartige Gradienten helfen intrinsische Spannungen der Klebschicht abzubauen, sowie Spannungskonzentrationen unter Belastung zu vermeiden. Dieses Konzept wurde aus der Natur abgeleitet, wo es in Grenzphasen von Materialien mit unterschiedlichen Eigenschaften ubiquitär vorkommt. Drei Klebstofftypen wurden untersucht: Steife duroplastische Epoxidklebstoffe, wärmehärtende Elastomerklebstoffe und thermoplastische Klebstoffe auf Basis von Polyolefinen. Der Arbeitsansatz ist sehr explorativ und ermöglicht einen Überblick über die Effekte der Klebstoffe während gleichzeitig innovative Ansätze der Klebstoffentwicklung- und Modifikation untersucht und entwickelt wurden. So umfasst die Arbeit die nachträgliche Modifikation von kommerziellen Klebstoffen, die vollständige Neuentwicklung eines wasserbasierten Klebstoffsystems mit Nanokompositverstärkung, sowie den Test eines neuartigen elastischen strukturellen Klebstoffes, basierend auf EPDM-Kautschuk. Thermoplastische Klebstoffe zur strukturellen Verklebung stellen ebenfalls ein Feld mit hohem Nutzungspotenzial dar, das jedoch zum Zeitpunkt der Erstellung dieser Arbeit noch auf seinen Durchbruch in der Anwendung wartete. Ein großer Teil dieser Arbeit lag in der Entwicklung eines Klebstofffilms, dessen wesentlicher Rohstoff wasserbasierte Polyurethandispersionen sind.

Abstract (English)

The effect of the choice of adhesives onto the properties of fiber-metal laminates (FMLs) was examined around the core idea of introducing a gradient of properties into the adhesive. Such a gradient can be helpful in reducing intrinsic stresses and stress concentrations under load. This concept was derived from nature, where it is ubiquitous at the interphases of dissimilar materials. Three fields of adhesives where examined: Rigid thermosetting epoxies, elastomeric thermosetting adhesives and thermoplastic adhesives based on polyolefins. The works approach is highly explorational, giving an overview of effects of the different adhesive classes of FMLs and also looks into innovative adhesive developments. It explores new concepts of modifying properties of existing adhesive types, the formulation of a water based elastomeric adhesive that incorporates nano particles, the testing of a new type of EPDM-based thermosetting adhesive and the use of thermoplastic adhesives for structural car body applications. The findings of the work are diverse, as the implementation of a material gradient in the adhesive is not superior to other tested modifications. An influence of an elasticity gradient was not evident in all tested systems, but very pronounced in others, especially those including elastomeric adhesives. The application of elastomeric adhesives bears a high potential for the introduction of special properties into the FML. In a combination of an elastomeric PU-based adhesive with a rigid epoxy-based adhesive, the order of the adhesives had a massive influence and the combination itself gave a significant advantage. A large part of this work deals with the development of an adhesive film that uses waterborne polyurethane dispersions as the binder.

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CC-BY-License (4.0)Creative Commons Attribution 4.0 International License