Oberflächenvorbehandlung von Fügeteilen zur Optimierung adhäsiver Verbindungen im Konstruktiven Glasbau

Die moderne Architektur ist durch glaserne Fassaden und ausgefallene Konstruktionen aus Glas gepragt. Dabei wird Glas nicht nur als raumabschliessendes Element verwendet, sondern auch konstruktiv eingesetzt und zunehmend an der Lastabtragung beteiligt. Die Integration von Glaselementen in die Baukonstruktion erfolgt uber linien- oder punktformige Lagerungen. Dabei konnen mechanisch ausgefuhrte Halterungen lokale Beanspruchungen und damit Glasversagen verursachen. Eine Alternative bilden Klebverbindungen, welche ein materialgerechtes Konstruieren im Glasbau ermoglichen. Kommerziell wird hierfur eine Vielzahl von Klebstoffen angeboten. Neben der Auswahl eines geeigneten Klebstoffsystems konnen dauerhafte adhasive Verbindungen aber meist nur mit Hilfe von Oberflachenvorbehandlungen der Fugeteile gewahrleistet werden. Aufgrund der langen Standzeiten von Bauwerken sind grosse Bestandigkeiten von geklebten Verbindungen notwendig, welche nur durch den Aufbau von moglichst hohen Haftungskraften zwischen Fugeteiloberflachen und Klebstoffpolymer erreichbar sind. Spezielle Vorbehandlungsverfahren sorgen fur eine bessere Benetzbarkeit der Oberflachen und schaffen zudem energetisch aktive Zentren, die mit den Klebstoffen in Wechselwirkung treten konnen. Viele der insbesondere fur metallische Materialien industriell etablierten Oberflachenvorbehandlungen sind allerdings wenig zukunftstrachtig, da diese Verfahren haufig den Einsatz atzender, hochgiftiger und umweltgefahrdender Substanzen notwendig machen. Hierin liegt der Ansatzpunkt der vorliegenden Arbeit. In verschiedenen Industriebereichen, wie dem Automobilbau, der Elektrotechnik und der Dentalmedizin werden bereits neu entwickelte Oberflachenvorbehandlungsverfahren auf Basis von Plasma- und Abscheidungstechnologien eingesetzt. Daraus ergibt sich die Fragestellung nach der Anwendbarkeit solcher Verfahren auf Fugeteilmaterialien des Konstruktiven Glasbaus und nach dem Nutzen dieser Oberflachenvorbehandlungen in Bezug auf die Optimierung von strukturellen Klebungen. Fur die Ermittlung optimaler Eigenschaften von Oberflachen fur den klebtechnischen Prozess werden ausgewahlte Fugeteile aus Edelstahl, Aluminium und Messing sowie Einscheibensicherheitglas aus Kalk-Natronsilikatglas physikalischen und chemischen Oberflachenanalysen vor und nach der Anwendung von vier verschiedenen Oberflachenvorbehandlungsverfahren unterzogen. Zudem werden die Haftungseigenschaften nach der Vorbehandlung an geklebten Prufkorpern vor und nach Alterung untersucht. Aus den daraus erhaltenen Ergebnissen wird der Einfluss der Oberflachenbeschaffenheit auf die Festigkeit der Klebverbindungen bestimmt. Die durchgefuhrten Untersuchungen ergeben sehr unterschiedliche, stark substrat- und klebstoffabhangige Wirkungsweisen der einzelnen Oberflachenvorbehandlungen. Als geeignetes Verfahren in Bezug auf die Verbesserungen des Adhasionsvermogens und der Alterungsbestandigkeit, die Integrierbarkeit in maschinelle Herstellungsprozesse und die Vermeidung optischer Veranderung der Oberflachen stellt sich die Flammensilikatisierung heraus. Die mit dieser Oberflachenvorbehandlung aufgebrachte, dichte Silikatschicht und deren chemische Aktivitat sowie deren vollstandige Benetzbarkeit bieten beste Voraussetzungen fur die Verklebung verschiedener Fugeteilmaterialien mit unterschiedlichsten Klebstoffen."