Vergleich dreier Verfahren zur Bestimmung der Verklebefestigkeit von Vollholz


Diplomarbeit, 2006

91 Seiten


Leseprobe

Inhaltsverzeichnis

1 Einleitung
1.1 Bindungskräfte in Klebungen
1.1.1 Bindungsarten in Klebungen
1.1.2 Adhäsion
1.1.3 Kohäsion
1.1.4 Benetzung
1.2 Holz als Fügeteilwerkstoff
1.2.1 Einfluss verschiedener Holzeigenschaften auf die Qualität der Klebeverbindung
1.3 Einflussfaktoren auf die Festigkeit von Klebeverbindungen
1.3.1 Gestaltung der Klebflächen
1.4 Ausgewählte mechanische Eigenschaften von Holz und Holz- Klebstoffverbindungen
1.4.1 Bruchverhalten von Holz
1.4.2 Charakterisierung der Klebeverbindung mit Hilfe der Bruchmechanik
1.4.3 Brucharten von Klebungen
1.5 Klebstoffprüfung
1.6 Ziel dieser Diplomarbeit

2 Material und Methoden
2.1 Die Versuche
2.1.1 Die eingesetzten Klebstoffe
2.1.2 Die verwendeten Holzarten
2.1.3 Technische Hilfsmittel
2.2 Bestimmung der Klebefestigkeit durch die Längszugscherprüfung
2.2.1 Probengeometrie und Probenherstellung
2.2.2 Testdurchführung Längsscherprobe
2.2.3 Bestimmung des Holzbruchanteils bei den Längsscherzugproben
2.3 Bestimmung der Bindefestigkeit von Schäftverklebungen im Zugversuch nach DIN 53 253
2.3.1 Probengeometrie und Probenherstellung
2.3.2 Testdurchführung Schäftprobe
2.3.3 Datenauswertung der Schäftproben nach DIN 53 253
2.3.4 Datenauswertung der Schäftproben unter Berücksichtigung der Neigung der Klebefläche zur Probenebene
2.3.5 Bestimmung des Holzbruchanteils der Schäftproben
2.4 Double- Cantilever- Beam (DCB)- Versuche
2.4.1 Probengeometrie und Probenvorbereitung DCB- Prüfung
2.4.2 Durchführung der DCB- Prüfung
2.4.3 Datenauswertung
2.5 Statistische Auswertung

3 Ergebnisse
3.1 Ergebnisse der Längszugscherprüfung
3.1.1 Holzbruch bei der Längszugscherprüfung
3.2 Ergebnisse der Schäftverklebungen
3.2.1 Holzbruch der Schäftproben
3.3 Ergebnisse Double- Cantilever- Beam (DCB)- Versuche
3.3.1 Holzbruch der DCB- Proben

4 Diskussion
4.1 Längszugscherproben nach EN 302-1
4.2 Schäftverklebung im Zugversuch
4.3 DCB- Proben

5 Schlussfolgerungen

6 Literaturverzeichnis

7 Danksagung

8 Appendix
8.1 Appendix I: Ergebnisse der Längszugscherprüfung
8.2 Appendix II: Ergebnisse der Zugscher- Schäftproben
8.3 Appendix III: Ergebnisse der Bruchenergiebestimmungen (DCB)
8.4 Appendix IV: Die Schäftprobe- Eine ergänzende Methode zur Prüfung der Verklebungsfestigkeit
8.5 Appendix V: Comparing dry bond strength of spruce and beech wood glued with different adhesives by means of scarf- and lap joint testing method

Zusammenfassung

Inhalt dieser Diplomarbeit ist ein Vergleich dreier Methoden zur Charakterisierung der Verklebefestigkeit von Vollholz.

Die Ergebnisse der Längszugscherprüfung nach EN 302-1 werden dabei zwei anderen Verfahren gegenübergestellt. Zum einen handelt es sich um Zugscherproben mit geschäfteter Probengeometrie und zum anderen um die Evaluierung spezifischer Bruchenergien verklebter, so genannter double cantilever beam- Proben (DCB- Proben). Die Versuche wurden an zwei Holzarten (Fichte und Buche) mit fünf verschiedenen Klebstoffen (MUF, Kasein, PRF, PUR und PVAc) durchgeführt.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass sowohl mit der Schäftprobe als auch mit den DCB- Versuchen eindeutige Unterschiede in den Scherfestigkeiten bzw. spezifischen Bruchenergiewerten der untersuchten Klebstoff- Holzkombinationen festgestellt werden konnte. Die Prüfung der Längszugscherproben nach EN 302-1 ergab dagegen keine statistisch voneinander unterscheidbaren Ergebnisse. Die Längszugscherproben weisen in den meisten Fällen 100% Holzbruch auf und geben somit Werte wieder, die im Wesentlichen der Scherfestigkeit des verwendeten Holzes entsprechen.

Schlagwörter:

Bruchenergie, double cantilever beam (DCB), Längszugscherprobe, Schäftprobe, Verleimfestigkeit

Abstract

This thesis aims at comparing three different methods of describing the bonding strength of different woods. Therefore the results of the lap joint testing system according to EN 302-1 were compared to the following two other methods: lap joint test with scarfed glue line geometry and evaluation of strain energy release rates of glued double cantilever beam- samples (DCB- samples).

These tests were performed with two wood species (spruce and beech) and five different adhesives (MUF, Casein, PRF, PUR und PVAc). It can be summarized that both methods, the scarf joint samples as well as the DCB- samples show different shear strength values and different strain energy release rates of the analysed adhesive- wood- combinations, respectively, whereas the tests of the lap joint samples according to EN 302-1 did not show any significant differences in this work. In most cases these lap joint showed about 100 % wood failure and therefore represented the shear strength of the wood used in this series of experiments, and not bond strength.

Keywords: bonding strength, double cantilever beam (DCB), fracture energy, lap joint samples, scarf joint samples

Abbildungsverzeichnis

Abbildung 1 Schematische Darstellung von Brucharten auf zellulärer Ebene. a) Bruch längs durch die Zellwand und das Zelllumen, b) Bruch in der Zellwand mit Rissausbreitung um das Zelllumen, c) Bruch zwischen den Zellwänden, d) Bruch quer durch die Zellwand und das Zelllumen

Abbildung 2 Die sechs Möglichkeiten der Rissausbreitung in Holz R= radial, T= tangential, L= in Längsrichtung. Der erste Buchstabe bezeichnet die Richtung normal zur Rissebene, der zweite Buchstabe zeigt die Richtung der Rissausbreitung an (in Anlehnung an Gagliano und Frazier (2001))

Abbildung 3 Die drei Arten der Rissausbreitung: a) Riss normal zur Zug- Druckbeanspruchung, b) Schubbelastung normal zur Rissfront, c) Schubbelastung parallel zur Rissfront

Abbildung 4 Die wichtigsten Bruchbilder von Verklebungen a) reiner Adhäsionsbruch, b) reiner Kohäsionsbruch, c) kohäsives Fügeteilversagen (Holzbruch) und d) Fügeteilbruch (in Anlehnung an EN ISO 10365 (2001))

Abbildung 5 Geometrie und Abmessungen [ mm ] der Längszugscherprobe

Abbildung 6 Geometrie und Abmessungen [ mm ] der Schäftprobe

Abbildung 7 Zeichnen des Mohrschen Spannungskreises 1

Abbildung 8 Zeichnen des Mohrschen Spannungskreises 2

Abbildung 9 Das Koordinatensystem 1-2 und das gedrehte System x-y

Abbildung 10 Mohrscher Spannungskreis zur Ermittlung der tatsächlichen Spannungen in der Schäftprobe

Abbildung 11 Auftretende Kräfte in der Klebefuge der Schäftprobe

Abbildung 12 Geometrie und Dimensionen der DCB- Probe [ mm ]

Abbildung 13 DCB- Probe nach acht Belastungszyklen und mit allen benötigten Parametern zur Bestimmung der Bruchenergiewerte

Abbildung 14 Typische Kraft- Weg- Verläufe einer DCB- Probe

Abbildung 15 Compliance (C)und R²- Wert einer Ausgleichsgerade

Abbildung 16 Darstellung der Compliance über der Risslänge der DCB- Probe mit dazugehöriger potenzieller Anpassungskurve

Abbildung 17 Typischer Verlauf der spezifischen Bruchenergie versus Risslänge

Abbildung 18 Längszugscherfestigkeit der untersuchten Klebstoffe an Fichten- und Buchenproben

Abbildung 19 Mittlerer Holzbruch der Längszugscherproben (Balkendiagramm)

Abbildung 20 Ergebnisse des Zugversuches der Fichten- und Buchen- Schäftproben unter Berücksichtigung der geneigten Leimfläche (Mohrscher Spannungskreis)

Abbildung 21 Mittlerer Holzbruchanteil (HB) der Schäftproben in [ % ] der Klebefläche

Abbildung 22 Bruchenergiewerte für den Modus I der linearelastischen Bruchmechanik der unterschiedlichen Fichten- und Buchenholz- Verklebungen, in [ J/m ² ]

Abbildung 23 Bruchenergiewerte für den Modus I der linearelastischen Bruchmechanik bei reinem Holzbruch in [ J/m ² ]

Abbildung 24 Spannungen in einer überlappenden Klebung bei elastischen Fügeteilen. Die Spannungsverteilung in der Klebefuge ergibt sich aus zwei Anteilen, dem Anteil der durch die Fügeteilverschiebung resultierenden Schubspannung und dem, der auf die Fügeteildehnung zurückzuführenden Schub- und Zugspannungen) (in Anlehnung an Habenicht 1997)

Tabellenverzeichnis

Tabelle 1 Einflussfaktoren auf die Festigkeit von Klebeverbindungen

Tabelle 2 wichtige mechanische Kennwerte von Fichte und Buche

Tabelle 3 Die mittlere Längszugscherfestigkeit ( der verschiedenen Fichten- und Buchenverklebungen mit Standardabweichung (s) und Probenanzahl (n)..

Tabelle 4 Mittlerer Holzbruch HB in [ % ] der Klebefläche

Tabelle 5 Mittlere Bindefestigkeiten, Standardabweichung und Abweichung der beiden Schäftproben- Auswertungsverfahren ( in [ % ] bezogen auf die DIN- Auswertung

Tabelle 6 Mittlerer Holzbruchanteil der Schäftproben (HB) in [ % ] der Klebefläche und Standardabweichung (s) in [ % ]

Tabelle 7 Bruchenergiewerte in [ J/m ² ], Standardabweichung (s) und Anzahl der Werte (n) der DCB- Tests

1 Einleitung

1.1 Bindungskräfte in Klebungen

Kleben ist das Verbinden zweier Fügeteile mittels eines Klebstoffes. Nach EN 923 wird ein Klebstoff definiert als ein nichtmetallisches Bindemittel, das über Adhäsion und Kohäsion wirkt.

1.1.1 Bindungsarten in Klebungen

Bindungskräfte bewirken allgemein den Zusammenhalt von zwei oder mehreren Atomen beziehungsweise Atomgruppen innerhalb von Molekülen und Phasengrenzen. Die Bindungskräfte in Klebungen beruhen auf den verschiedenen Arten der chemischen Bindung (Atombindung, Ionenbindung und metallischer Bindung), sowie auf den zwischenmolekularen Kräften, bestehend aus den van der Waals- Bindungen (Dipolkräfte, Induktionskräfte und Dispersionskräfte) und den Wasserstoffbrückenbindungen (Habenicht 1997).

Die Festigkeit einer Verklebung setzt sich aus der Festigkeit der zu verleimenden Teile, der Festigkeit der Klebefuge (Kohäsion), sowie der Festigkeit der Grenzschicht zwischen Holzoberfläche und Klebschicht (Adhäsion) zusammen (Habenicht 1997).

1.1.2 Adhäsion

Bei der Adhäsion werden die Anziehungskräfte zwischen verschiedenen Materialien (z.B. Klebstoff- Holzoberfläche) wirksam (Habenicht 1997).

1.1.2.1 Verklebungstheorien

Über die Gesetzmäßigkeit der Haftung von Klebschichten an Fügeteilen gibt es in der Literatur viele Arbeiten. Abhängig von der Art und der chemischen Struktur des Bindemittels, sowie der zu verleimenden Oberfläche, kann jede einzelne Verklebungstheorie einen Beitrag zum Verständnis des Verklebungsergebnisses leisten. Die Erkenntnis aller bisherigen Arbeiten ist, dass es keine universal anwendbare Adhäsionstheorie gibt (Habenicht 1997).

1.1.2.2 Diffusionstheorie

Diese Theorie geht davon aus, dass Klebstoff- und Fügeteilmoleküle unterhalb der Glasumwandlungstemperatur imstande sind Platzwechselprozesse auszuführen. Dadurch kommt es zu einem gegenseitigen Durchdringen der Grenzfläche (Zeppenfeld 1991). Die Anwendung dieser Theorie auf die Holzverklebung ist nur bedingt möglich (Dunky und Niemz 2002). Verwendung findet diese Theorie vor allem in der Kunststoffverklebung (Habenicht 1997).

1.1.2.3 Elektronentheorie

Bei unterschiedlicher Belegung der Elektronenschalen der Moleküle an den beiden Oberflächen, kann sich durch Elektronenübergang leicht eine Doppelschicht von elektrischer Ladung an der Grenzfläche ausbilden. Die dabei entstehenden elektrostatischen Kräfte sollen maßgeblich zur Klebekraft beitragen (Dunky und Niemz 2002).

1.1.2.4 Mechanische Verankerung des Klebstoffs im Holz (mechanische

Adhäsion)

Unter mechanischer Verankerung (mechanischer Adhäsion) wird eine mechanische Verklammerung der Klebschicht in den Poren und Kapillaren der Fügeteiloberfläche verstanden (Habenicht 1997). Diese Theorie erklärt die Festigkeit einer Klebeverbindung damit, dass die in das Holz und seine angeschnittenen Zellen eingedrungenen und ausgehärteten Klebstoffmoleküle mit der Klebefuge ein verästeltes System ausbilden. Die Festigkeit dieses Systems wird durch Kohäsion erreicht (Dunky und Niemz 2002).

Bei der Holzverklebung ist insbesondere ein Eindringen des Bindemittels in die oberflächennahen Zellreihen wichtig. Im Zuge der Aushärtung bildet sich eine Holzschicht, deren Hohlräume mit Bindemittel gefüllt sind. Dabei findet eine gewisse mechanische Verankerung statt. Heute stellt die mechanische Verankerung des Klebstoffs im Holz einen akzeptierten Mechanismus der Adhäsion dar (Wålinder 2002).

Bei glatten, unporösen Fügeteilen ist der Anteil der mechanischen Verankerung an der Gesamtadhäsion jedoch unbedeutend (Habenicht 1997).

1.1.2.5 Spezifische Adhäsion

Darunter werden Adhäsionserscheinungen verstanden, welche auf chemischen, physikalischen und thermodynamischen Gesetzmäßigkeiten beruhen. Sie stellen die wesentliche Ursache für die Ausbildung der Adhäsionskräfte in der Klebung dar (Habenicht 1997).

Adhäsion durch Ausbildung zwischenmolekularer Kräfte im Grenzschichtbereich Adhäsion durch Ausbildung chemischer Bindungen zwischen Bindemittelmolekül und Molekülen der zu verklebenden Oberfläche Adhäsion durch Mikroverzahnung von Polymermolekülen und der Reaktionsschichten der zu verklebenden Oberflächen Adhäsion auf Grund thermodynamischer Vorgänge im Grenzschichtbereich, insbesondere durch Benetzungskräfte Adhäsion durch Diffusionsvorgänge von Klebschicht- und Oberflächenmolekülen im Grenzschichtbereich Adhäsion durch mechanisch formschlüssige Verbindung (Dunky und Niemz 2002)

Ein Klebstoff haftet an einer Substratoberfläche weil intermolekulare und interatomare Kräfte zwischen den Molekülen und Atomen der beiden Materialien vorhanden sind. Diese Theorie ist am weitesten akzeptiert und anwendbar (Dunky und Niemz 2002).

1.1.2.6 Kovalente chemische Bindung zwischen Holzoberfläche und Bindemittel

Unter chemischer Bindung bei der Verklebung wird die Ausbildung einer durchgehenden Kette kovalenter Bindungen zwischen den beiden zu verbindenden Oberflächen bezeichnet. Die Erreichung kovalenter chemischer Bindungen zwischen Holzoberfläche und Bindemittel stellt die optimale Form der Verklebung dar. Sofern das Bindemittel selbst hydrolysebeständig ist, werden mit Hilfe kovalenter chemischer Bindungen Verklebungen höchster Feuchtbeständigkeit erreicht. Bis heute ist es aber noch nicht gelungen nachzuweisen, ob chemische Bindungen zwischen den Holzkomponenten und dem Bindemittel existieren (Scheikl 2002).

1.1.2.7 Weak Boundary Layer

Nach Wålinder (2002) wird mit der Theorie der Weak boundary layer auf Schädigung bzw. Schwächung von Holzklebeverbindungen hingewiesen. Der chemische Weak boundary layer wird durch das Austreten von Extraktstoffen an die Holzoberfläche verursacht, der mechanische Weak boundary layer durch die Holzbearbeitung an sich und die damit verbundenen Schädigung der Holzfasern (Stehr und Johansson 1999).

1.1.3 Kohäsion

Unter Kohäsion versteht man das Wirken von Anziehungskräften zwischen Atomen beziehungsweise Molekülen innerhalb eines Stoffes. Die Kohäsionsfestigkeit ist eine werkstoff- und temperaturabhängige Größe. Bei Duromeren ist die Kohäsionsfestigkeit deutlich größer als bei den Thermoplasten. In Klebschichten ist die Kohäsionsfestigkeit, insbesondere für das Kriechen und Fließen unter mechanischer Belastung, eine charakteristische Eigenschaft. Für die Festigkeit der Klebung spielt das Verhältnis Kohäsionsfestigkeit der Klebschicht zu der Adhäsionsfestigkeit der

Grenzschicht eine wichtige Rolle. Bei mangelhafter Adhäsionsfestigkeit kann eine noch so gute Kohäsionsfestigkeit nicht zur Geltung kommen und umgekehrt (Habenicht 1997).

1.1.4 Benetzung

Benetzung kann als die makroskopische Manifestation molekularer Interaktionen zwischen Flüssigkeit und Feststoff verstanden werden. Diese Manifestationen beinhalten:

die Formation eines Kontaktwinkels an der fest-, flüssig- und gasförmigen Grenzschicht die Spreitung einer Flüssigkeit über einer festen Oberfläche die Penetration der Flüssigkeit in den porösen Feststoff (Wålinder 2002)

Die Grenzschichtreaktionen, die für die Ausbildung der Bindungskräfte erforderlich sind, wirken über Distanzen von 0,1- 1nm. Die Ausbildung von Bindungskräften kann daher nur erfolgen, wenn die an der Klebung beteiligten Atome und Moleküle in die Lage versetzt werden sich in diesem Bereich einander zu nähern. Dies setzt ein ausreichendes Benetzungsvermögen der Fügeteiloberfläche voraus (Habenicht 1997).

1.2 Holz als Fügeteilwerkstoff

Holz unterscheidet sich von den meisten anderen Werkstoffen durch seine Anisotropie, sein Quell- und Schwindverhalten, seine Porosität und seine wuchs- und standortbedingten Besonderheiten. Diese sind bei der Klebstoffanwendung durch spezielle Maßnahmen beim Zuschnitt und der Konstruktion der Fügeteile, der Probenvorbereitung und Probenverarbeitung zu beachten (Zeppenfeld 1991).

1.2.1 Einfluss verschiedener Holzeigenschaften auf die Qualität der Klebeverbindung

1.2.1.1 Einfluss der Holzfeuchte

Für die Beständigkeit von Klebverbindungen sind die Holzfeuchte, sowie das Quellen und Schwinden des Holzes von großer Bedeutung, da im Falle eines Nichtbeherrschens dieser Prozesse eine Zerstörung der Klebfuge eintreten kann (Zeppenfeld 1991). Die Quell- und Schwindbewegungen des Holzes treten unterhalb des Fasersättigungsbereiches (22- 35%) auf (Niemz 1993). Darum wird das Holz, wenn möglich, so weit getrocknet, dass es (nach Aufnahme des Leimwassers) jene Holzfeuchte aufweist, die sich dann während des Gebrauchs einstellt (Zeppenfeld 1991).

1.2.1.2 Einfluss der Dichte auf die Klebfestigkeit

Die Scherfestigkeit des Holzes ist von der Dichte abhängig. Sie wächst mit steigender Dichte an und erreicht bei ca. 0,8 kg/m³ ein Maximum. Mit weiterem Dichteanstieg fällt sie wieder ab. Diese Abhängigkeit wirkt sich auch auf die Klebefestigkeit aus, die in den meisten Fällen bis zu einer Dichte von 0,8 kg/m³ steigt und dann stark abfällt (Zeppenfeld 1991).

1.2.1.3 Einfluss der Faserorientierung auf die Klebverbindung

Holzverbindungen deren Fasern parallel zur Klebefuge verlaufen besitzen die höchsten Scherfestigkeiten. Bilden die Fasern der Fügeteile einen Winkel zueinander, so fällt mit steigendem Winkel die Festigkeit ab. Sie erreicht bei =90° ihren niedrigsten Wert (Swietliczny 1980).

1.3 Einflussfaktoren auf die Festigkeit von Klebeverbindungen

Die wesentlichen Einflussfaktoren auf die Festigkeit von Klebeverbindungen sind in Tabelle 1 zusammengefasst. Tabelle 1 Einflussfaktoren auf die Festigkeit von Klebeverbindungen (in Anlehnung an Zeppenfeld 1991)

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

1.3.1 Gestaltung der Klebflächen

In der Praxis sollte die Klebefuge so gestaltet werden, dass vorwiegend Scherkräfte, aber keine schälenden äußeren Kräfte darauf einwirken. Beim Einwirken scherender äußerer Kräfte verteilen sich die Spannungen in der Klebefuge gleichmäßig. Wirken dagegen schälende äußere Kräfte auf die Fuge ein, so konzentrieren sich die Spannungen auf einen linienförmigen Bereich der Klebfuge. Dadurch werden die Bindekräfte durch relativ geringe äußere Kräfte zerstört (Zeppenfeld 1991).

1.4 Ausgewählte mechanische Eigenschaften von Holz und Holz- Klebstoffverbindungen

Die Zugfestigkeit ist der Widerstand von einem Körper gegen Bruch bei Zugbeanspruchung. Die Zugfestigkeit von Holz wird entweder parallel zur Faserrichtung oder senkrecht zur Faserrichtung (radial oder tangential) ermittelt (Lohmann 1998).

Berechnet wird die Zugfestigkeit ( Z) aus der beim Bruch wirksamen Höchstlast (Fmax) und dem Querschnitt (A), siehe Formel (1) (Kollmann 1982).

(1)

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Die Scherfestigkeit ist der Widerstand, den ein Körper der Verschiebung zweier aneinander liegender Flächen entgegensetzt. Dabei gilt nach Kollmann (1982) die unter (2) angeführte Beziehung.

(2)

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Aufgrund der Prüfkörperformen treten außer Scherspannungen mehr oder weniger hohe Nebenspannungen (Biege-, Zug und Druckspannungen) auf, so dass ein Messergebnis nicht immer eindeutig ist (Kollmann 1982).

Die beiden Formeln (1 und 2) besitzen denselben Aufbau, unterscheiden sich aber in dem Verhältnis: Kraftrichtung zu betrachteter Fläche. Während bei reiner Zugbeanspruchung die Kraft normal zur belasteten Fläche steht, wirkt bei reiner Scherbelastung die Kraft in der Ebene der betrachteten Fläche (Bodig and Jayne 1993).

In Tabelle 2 werden die wichtigsten mechanischen Kennwerte von Buche und Fichte dargestellt.

Tabelle 2 wichtige mechanische Kennwerte von Fichte und Buche (a Keylwerth, R. 1951; b Teisch er 20inger und Felln 00)

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

1.4.1 Bruchverhalten von Holz

Rissbildung beginnt bereits während des Holzwachstums, beim Fällen oder bei der Holztrocknung. Erste Mikrobrüche sind daher bereits im stehenden Baum nachweisbar (Niemz 1993).

Das Risswachstum setzt schon bei Spannungen von 5- 20% der Bruchlast ein. Diese Mikrobrüche führen jedoch zu keiner Minderung der Tragfähigkeit des Holzes (Niemz 1993).

Bei der mikroskopischen Betrachtung kann Holzversagen an verschiedenen Orten eintreten. Diese Orte werden durch den Typ der Holzzelle, die Richtung, die Lasteinwirkung, die Temperatur, den Feuchtegehalt, den Laststeigerungsfaktor, den Faserwinkel und andere Faktoren bestimmt. Die Holzstruktur, der Aufbau der Zellwände (S1, S2, S3) und andere Einflüsse spielen speziell beim Bruchverhalten des Holzes sowie bei verklebten Holzverbindungen eine große Rolle (River 1994).

Für das Versagen der einzelnen Zellen gibt es drei unterschiedliche Versagenstypen, die in Abbildung 1 dargestellt werden. Bruch durch die Zellwand (quer oder längs) Bruch in der Zellwand Bruch zwischen den Zellwänden

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 1 Schematische Darstellung von Brucharten auf zellulärer Ebene. a) Bruch längs durch die Zellwand und das Zelllumen, b) Bruch in der Zellwand mit Rissausbreitung um das Zelllumen, c) Bruch zwischen den Zellwänden, d) Bruch quer durch die Zellwand und das Zelllumen

Eine langsame, gleichmäßige Belastung führt zu einem wandinternen Bruch, eine schlagartige Belastung hat hingegen einen wandexternen Bruch zur Folge (Niemz 1993).

Von entscheidender Bedeutung für die Verklebfestigkeit ist die Festigkeit des Holzes bei Scherbelastung parallel zur Faser und bei Zugbelastung rechtwinkelig zur Faser (River et al. 1991).

Wenn man Holz als Verbund betrachtet gibt es für einen Riss sechs verschiedene Möglichkeiten sich auszubreiten. Diese Möglichkeiten werden durch die Holzanatomie festgelegt (Bodig and Jayne 1993).

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 2 Die sechs Möglichkeiten der Rissausbreitung in Holz R= radial, T= tangential, L= in Längsrichtung. Der erste Buchstabe bezeichnet die Richtung normal zur Rissebene, der zweite Buchstabe zeigt die Richtung der Rissausbreitung an (in Anlehnung an Gagliano und Frazier (2001)).

Versagen des Holzes ereignet sich bevorzugt in Ebenen parallel zur Faser (RL und TL siehe Abbildung 2, a) und b)). Bei mechanischer Belastung besitzen diese Ebenen den geringsten Widerstand gegen die Rissausbreitung. Darum ist der Widerstand gegen das Risswachstum dieser Ebenen bei verklebten Holzverbindungen von großer Bedeutung (River et al. 1991).

1.4.2 Charakterisierung der Klebeverbindung mit Hilfe der Bruchmechanik

In Bauteilen können durch Löcher, Kerben oder Querschnittsänderungen bei Belastung die lokalen Spannungen wesentlich höher sein als die mittlere Spannung. Diese lokalen Spannungen müssen vom Werkstoff in Form von irreversibler Verformung abgebaut werden. Je besser ein Werkstoff dies kann und je höher die ertragbare Belastung trotz Vorhandensein von Stellen mit Spannungsüberhöhungen, umso zäher ist der Werkstoff (Maier 2003).

In einer Klebeverbindung können Stellen mit lokalen Spannungsspitzen eingeschlossene Luftblasen, Füllstoff- oder Streckmittelpartikel sein. Auch ungenügende Benetzung zwischen Klebstoff und Holzoberfläche, sowie die unterschiedlichen mechanischen Eigenschaften von Holz und Bindemittel können Fehlstellen für lokale Spannungsüberhöhungen darstellen (River 1994).

Es gibt drei mögliche Belastungsarten eines Risses, auf die sich alle möglichen Belastungen zurückführen lassen (Maier 2003), siehe Abbildung 3.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 3 Die drei Arten der Rissausbreitung: a) Riss normal zur Zug-

Druckbeanspruchung, b) Schubbelastung normal zur Rissfront, c)

Schubbelastung parallel zur Rissfront

Modus I Riss normal zur Zug- Druckbeanspruchung

Modus II Schubbelastung normal zur Rissfront

Modus III Schubbelastung parallel zur Rissfront

Die Spannungen am Kerbgrund von Fehlstellen können mit Hilfe des Spannungsintensitätsfaktors (K) beschrieben werden. Bruch tritt dann auf, wenn der Spannungsintensitätsfaktor den kritischen Spannungsintensitätswert (KC) erreicht (River 1994).

In der linear elastischen Bruchmechanik kann die Beschreibung der Rissbelastung auch mit Hilfe der Energiefreisetzungsrate (G) erfolgen. Dabei kann der Spannungsintensitätsfaktor (K) direkt in die Energiefreisetzungsrate (G) übergeführt werden. Für den Modus I ergibt sich für die kritische Energiefreisetzungsrate (GIC) die unten stehende Formel (3) (River 1994).

3)

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

kritische Energiefreisetzungsrate für den Modus I kritische Spannungsintensitätsfaktor Elastizitätsmodul der Fügeteile Poisson- Zahl der Fügeteile Bei der Anwendung des Bruchenergiekonzeptes wird die spezifische Bruchenergie (G) ermittelt. Sie stellt jene Energie dar, die zur Erzeugung einer Einheit neuer Bruchfläche benötigt wird. Für einen Riss in der linear elastischen Bruchmechanik gilt: G=GC. Bei Holz tritt durch verschiedene energiekonsumierende Prozesse in der Nähe der Rissspitze (Mikrorisse, bridging…) das Phänomen auf, dass G > GC ist (Stanzl- Tschegg et al. 1995).

1.4.2.1 Anwendung des Bruchenergiekonzeptes bei der Untersuchung von verklebten Holzproben.

Zur Anwendung kommt das Bruchenergiekonzept unter anderem bei der Bestimmung der spezifischen Bruchenergie (G I) eines so genannten Double- Cantilever Beam’s (DCB) für den Modus I der linearelastischen Bruchmechanik (vgl. dazu Abbildung 3 a) bzw. Kap. 2.4.1 Abbildung 12). Durch die Bestimmung von Bruchenergiewerten verklebter Holzproben erwartet man sich grundsätzlich mehr Informationen über die mechanischen Eigenschaften der Klebeverbindung (Schmidt 1998).

Wenn sich ein Riss zwischen zwei miteinander verklebten Holzproben infolge von Krafteinwirkung (Modus I der linearelastischen Bruchmechanik) ausbreitet, wird vorausgesetzt, dass sich die Gesamtenergie des Systems (dE), siehe Formel (4), nicht ändert (Scoville 2001).

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

(4)

Wobei dE die Gesamtenergie des Systems , d die Deformationsenergie und dWs die Oberflächenenergie darstellt (Anderson 1996). Die kritische spezifische Bruchenergie (G IC), siehe Formel (5), ist dabei jene Messgröße, die auftritt, wenn die Energiefreisetzungsrate (G I) ihren kritischen Wert (G IC) erreicht und damit ein Risswachstum ausgelöst wird (Anderson 1996). Sie zeigt sich als frei werdende Deformationsenergie (d) infolge des Aufbrechens der Klebefläche (dA) (Anderson 1996).

(5)

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Die Deformationsenergie () setzt sich wie in Formel (6) gezeigt

zusammen. Dabei stellt U die gespeicherte Formänderungsenergie und F jene Arbeit, die durch die äußeren Kräfte verrichtet wird, dar (Anderson 1996).

(6)

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Für die Annahme von linearelastischem Verhalten gelten die in (7) dargestellte Beziehungen für U und F (Anderson 1996). Wobei das so genannte Displacement (Auslenkung der DCB- Arme aus der Ruhelage in [ mm ]) darstellt.

(7)

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Die Deformationsenergie kann im gegebenen Fall, wie in Formel (8) ersichtlich, ausgedrückt werden. Eingesetzt in Formel (5) ergibt sich die in Formel (9) dargestellte Form der Energiefreisetzungsrate (G).

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

(8)

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

(9)

Die Compliance (Nachgiebigkeit, Kehrwert der Steifigkeit) (C) [ mm/N ] ist das Verhältnis von Displacement zur anliegenden Kraft (P), siehe Formel (10) (Roylace 2001). Sie sinkt mit steigendem Rissfortschritt.

(10)

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

(11)

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Setzt man für das Displacement die in Formel (10) angeführte Umformung der Compliance ein, so erhält man die gewünschte Formel (11) zur Bestimmung der spezifischen Bruchenergie für den Modus I der linearelastischen Bruchmechanik (Anderson 1996). Diese Form wird auch von Gagliano u Frazier (2001) beschrieben und Compliance- Methode genannt.

G I spezifische Bruchenergie für den Modus I [ J/m ² ]

P Rissausbreitungskraft [ N ]

b Probenbreite [ m ]

dC/da Ableitung der Compliance nach der Risslänge

1.4.3 Brucharten von Klebungen

Bei der Betrachtung des Bruchverhaltens von Klebungen ist grundsätzlich zwischen Fügeteilversagen und Klebstoffversagen zu unterscheiden. Das Versagen der Klebefuge kann wiederum als Kohäsionsbruch, Adhäsionsbruch oder Mischbruch (Adhäsionsbruch und Kohäsionsbruch) auftreten (EN ISO 10365 2001).

Die wichtigsten Bruchbilder von Klebverbindungen sind in Abbildung 4 zusammengefasst.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 4 Die wichtigsten Bruchbilder von Verklebungen a) reiner Adhäsionsbruch, b) reiner Kohäsionsbruch, c) kohäsives Fügeteilversagen (Holzbruch) und d) Fügeteilbruch (in Anlehnung an EN ISO 10365 (2001))

1.4.3.1 Adhäsionsbruch

Reiner Adhäsionsbruch liegt dann vor, wenn weder auf dem Fügeteil Klebstoffreste, noch an der Klebschicht Fügeteilreste nachweisbar sind (Habenicht 1997).

1.4.3.2 Kohäsionsbruch

Kohäsionsbruch entsteht durch Bruch in der Klebefuge. Das Kohäsionsbruchverhalten kann wie bei anderen Werkstoffen auch als spröder Bruch oder zäher Bruch beschrieben werden. Sprödigkeit und Zähigkeit einer Klebschicht sind einerseits vom chemischen Aufbau des Klebstoffes selbst und andererseits von den Beanspruchungsbedingungen (Temperatur, Beanspruchungsgeschwindigkeit und wirkendem Spannungszustand) abhängig (Habenicht 1997).

1.5 Klebstoffprüfung

Die überwiegende Zahl der Testmethoden zur Bewertung der Verklebungsqualität einer Holzverbindung besteht aus zerstörenden Prüfsystemen. Je nach Testsystem wird dabei die Längszugscherfestigkeit (EN 302-1), die Delaminierungsbeständigkeit (EN 302-2), die Säureschädigung der Holzfasern durch Temperatur und Feuchtezyklen auf die Querzugfestigkeit (EN 302-3) oder die Druckscherfestigkeit (EN 302-4) bestimmt.

1.6 Ziel dieser Diplomarbeit

Ziel dieser Arbeit ist ein Vergleich unterschiedlicher Methoden zur Bestimmung der Verklebfestigkeit im trockenen Zustand. Die Prüfung der Verklebefestigkeit zweier Holzfügeteile ist eine Grundvoraussetzung für die Zulassung von Klebstoffen und ein wichtiger Bestandteil der Produktionsüberwachung (Gindl et al. 2005). Die EN 302-1 ist ein Prüfverfahren zur Bestimmung der Längsscherfestigkeit von Klebstoffverbindungen an überlappenden Prüfkörpern aus Buche. Tatsache ist, dass diese Zugscherprüfung an trockenen Proben Schubfestigkeitswerte liefert, die kleiner oder gleich, aber nie höher als die Schubfestigkeit der verwendeten Holzart sein können (Gindl et al 2005). Im trockenen Zustand und mit den heute verwendeten Klebstoffsystemen ist das Ergebnis beinahe immer 100% Holzbruch und der so erlangte Festigkeitswert stellt die Schubfestigkeit des Holzes dar. Es ist also nicht möglich bestehende Unterschiede verschiedener Klebstoffsysteme zu erkennen.

Zwei ergänzende Möglichkeiten zur Klebstoffevaluierung im trockenen Zustand der Klebefuge werden vorgestellt und auf ihre Aussagekraft bezüglich der Differenzierung verschiedener Klebstoffsysteme untersucht.

Neben der genormten Methode nach EN 302-1 (Bestimmung der Klebefestigkeit durch die Längszugscherprüfung für tragende Holzbauteile) und der bereits zurückgezogenen DIN 53 253 (Bestimmung der Bindefestigkeit von Schäftverklebungen) wurde ein Verfahren zur Bestimmung der spezifischen Bruchenergie von Holzklebeverbindungen angewendet. In Anlehnung an die ASTM D3433-99: Standard test method for fracture strength in cleavage of adhesives in bonded metal joints, einer für Metallverklebungen gebräuchlichen Norm, wurde dazu eine flache, so genannte double cantilever beam- Geometrie verwendet.

Die Bruchenergie betreffend gibt es zurzeit kein genormtes Prüfverfahren, welches die Bruchzähigkeit oder den Widerstand gegen Rissausbreitung in Holz und Holzverklebungen behandelt. Dies ist erstaunlich angesichts der Tatsache, dass in vielen Fällen ein Versagen der Klebefuge durch Risswachstum auftritt, welches seine Ursache in lokaler Spannungsüberhöhung hat (Gustafsson 2002).

2 Material und Methoden

2.1 Die Versuche

Im Rahmen dieser Diplomarbeit wurden drei unterschiedliche Verfahren angewendet, um über die mechanischen Eigenschaften verschiedener Klebstoffe Aussagen machen zu können.

Bestimmung der Klebefestigkeit durch Längszugscherprüfung nach EN 302-1. Nach 7 Tagen in Normklima mit (20 +/-2) °C und einer relativen Luftfeuchtigkeit von (65 +/-5) %.

Bestimmung der Bindefestigkeit von Schäftverklebungen im Zugversuch, in Anlehnung an die DIN 53 253. Nach 7 Tagen im Normklima bei (20 +/-2) °C und einer relativen Luftfeuchtigkeit von (65 +/-5) %.

Bestimmung der Bruchenergie mittels eines Double- CantileverBeam (DCB) Versuches. In Anlehnung an die Versuche von Gagliano und Frazier (2001).

2.1.1 Die eingesetzten Klebstoffe

Es wurden fünf verschiedene Klebstoffe eingesetzt. Ein Kaseinkleber (CAS, Sehestedter Naturfarben, Sehestedt, Deutschland), ein Polyvinylacetat Kleber (PVAc, PV/H Holzleim Standard Henkel Austria GmbH, Wien), ein Melamin- Harnstoff- Formaldehyd Kleber (MUF, Dynomel L-435, Dynea Austria GmbH, Krems, Österreich), weiters ein Phenol- Resorcinol- Formaldehyd Kleber (PRF, Aerodux 185, Friebe, Mannheim, Deutschland), und ein Ein- Komponenten Polyurethankleber (PUR, Purbond HB110, Collano AG, Sempach, Schweiz).

2.1.2 Die verwendeten Holzarten

Die Versuche wurden an zwei verschiedenen Holzarten vorgenommen, Fichte (Picea abies) und Buche (Fagus sylvatica). Bei der Holzauswahl wurde auf Fehlerfreiheit geachtet.

2.1.3 Technische Hilfsmittel

Alle mechanischen Untersuchungen wurden auf einer UniversalPrüfmaschine Zwick/Roell Z100/SW5A durchgeführt. Die notwendigen Verklebdrücke wurden mittels Schraubzwingen aufgebracht und mit Hilfe einer Kraftmessdose kontrolliert.

2.2 Bestimmung der Klebefestigkeit durch die Längszugscherprüfung

Die Bestimmung der Klebefestigkeit durch die Längszugscherprüfung erfolgte in Anlehnung an die ÖNORM EN 302-1 (1992).

2.2.1 Probengeometrie und Probenherstellung

Bei der Holzauswahl wurde auf stehende Jahrringe (90° zur verklebenden Fläche) und Fehlerfreiheit geachtet. Die Probenplatten 5 mm dick (nach dem Hobeln) und mit einer Länge von 600 mm, wurden mit definiertem Pressdruck (0,6 N/mm²) verklebt. Anschließend wurde die Probengeometrie, siehe Abbildung 5, zugeschnitten. Die aus dem Zuschnitt resultierenden Probenabmaße ergaben 150 mm in der Länge und 20 mm in der Breite. In dem verklebten Bereich wurden zwei Sägeschnitte quer zur Holzfaser so angebracht, dass eine 10 mm lange Überlappung entstand. Das Holz, zuvor schon bei Normklima gelagert, wurde einer nochmaligen, mehr als 7- tägigen Lagerung bei Normklima (20 °C /60 %) unterzogen.

Abbildung 5 Geometrie und Abmessungen [ mm ] der Längszugscherprobe

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

2.2.2 Testdurchführung Längsscherprobe

Die Proben wurden in die Prüfmaschine eingespannt und in Längsrichtung bis zum Bruch belastet. Die Prüfgeschwindigkeit war 1 mm/min. Die Prüfmaschine ermittelte die erreichte Maximalkraft. Die Klebefläche ergab sich aus den Abmessungen der Probenbreite und der Überlappungslänge. Mit unten angeführter Gleichung (12) berechnet sich die Längsscherfestigkeit () in [ N/mm ² ]. Fmax stellt die Bruchkraft dar und die Abmessungen a [ mm ] und b [ mm ] beschreiben die Klebefläche [ N/mm ² ].

(12)

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

2.2.3 Bestimmung des Holzbruchanteils bei den Längsscherzugproben

Laut ÖNORM EN 302-1 (1992) ist der Anteil an Holzfaserbelag bzw. Holzbruch visuell zu schätzen. Die Abstufung soll dabei in 25 % Schritten erfolgen. Dies bedeutet 0, 25, 50, 75 oder 100 % Holzbruch kann auftrete.

In der vorliegenden Arbeit wurde der Holzbruchanteil in einer 10 %- Schritten visuell geschätzt.

2.3 Bestimmung der Bindefestigkeit von Schäftverklebungen im Zugversuch nach DIN 53 253

Dieser Zugversuch dient zur grundsätzlichen Beurteilung von Einflüssen auf die Bindefestigkeit und zur Beurteilung der Brauchbarkeit und Güte von Holzverklebungen.

2.3.1 Probengeometrie und Probenherstellung

Bei der Holzauswahl wurde auf Fehlerfreiheit geachtet. Augenmerk wurde auch auf stehende Jahrringe gelegt (gefordert waren 60-90° der Jahrringkrümmung zur Breitseite der Probe).

Die Proben selbst wurden aus 30 mm breiten und 10 mm dicken Holzstäben hergestellt. Die Enden wurden mit einem Kreissägeblatt im Verhältnis 1:4 geschäftet. Der auftretende Schäftungswinkel (Winkel zur Horizontalen) lagen bei ca. 20°. Die Spitzen der Schäftung wurden anschließen so abgeschnitten, dass eine Stirnfläche von 2 mm Höhe entstand, siehe Abbildung 6. Die Länge der entstehenden Klebefläche sollte etwa 40 mm betragen. Die Proben wurden zumindest 7 Tage bei Normklima (20/65) gelagert. Unmittelbar danach erfolgte die Verklebung bei Normklima (20/65) und definiertem Pressdruck (0,5 N/mm²).

Abbildung 6 Geometrie und Abmessungen [ mm ] der Schäftprobe

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

2.3.2 Testdurchführung Schäftprobe

Zu Beginn wurde von jeder Probe die Probenbreite b, die Überlappungslänge l und die Überlappungsdicke a mittels Messschieber erfasst. Anschließend wurden die Proben in die Prüfmaschine eingespannt und mit 1 mm/min bis zum Bruch belastet. Die Prüfmaschine ermittelte die Maximalkraft und die Auswertung der Bindefestigkeit erfolgte unter Anwendung zweier Methoden.

2.3.3 Datenauswertung der Schäftproben nach DIN 53 253

Nach DIN 53 253 erfolgte die Datenauswertung der Bindefestigkeit (DIN) nach Formel (13).

(13)

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Bruchkraft [ N ]

Überlappungslänge [ mm ] Probenbreite [ mm ]

Bindefestigkeit [ N/mm ² ]

In dieser Formel ist der Einfluss der Neigung der Klebefläche zur Probenfläche vernachlässigt. Die Vernachlässigung ergibt in allen Fällen eine etwas zu große Bindefestigkeit.

2.3.4 Datenauswertung der Schäftproben unter Berücksichtigung der Neigung der Klebefläche zur Probenebene

2.3.4.1 Erklärung der Methode Spannungen zu transformieren

Die einfachste Methode Spannungen zu transformieren ist die Benützung des Mohrschen Spannungskreises. Laut Maier (2003) müssen die bekannten Normalspannungen X und Y wie folgt eingezeichnet werden.

Es wird ein Koordinatensystem gezeichnet, wobei die waagrechte Achse für die Normalspannungen und die senkrechte Achse für die Schubspannungen zuständig ist. Auf der waagrechten Achse werden die beiden bekannten Normalspannungen X und Y eingezeichnet. Dabei soll X als die niedrigere und Y als die höhere Normalspannung bezeichnet werden. Bei einer der beiden Normalspannungen wird eine Linie mit der Länge XY senkrecht nach oben gezeichnet, siehe Abbildung 7.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 7 Zeichnen des Mohrschen Spannungskreises 1

Nun wird ein Kreis gezeichnet, dessen Mittelpunkt genau zwischen X und Y liegt und durch den eingezeichneten Punkt für die Schubspannung geht. Zusätzlich wird noch der Winkel2 eingezeichnet (Maier2003), siehe Abbildung8.

Der so entstandene Mohrsche Spannungskreis gibt Informationen über alle möglichen Koordinatensysteme wieder, da alle möglichen Spannungszustände auf diesem Kreis liegen (Maier 2003).

Abbildung8 Zeichnen des Mohrschen Spannungskreises2

2.3.4.2 Anwendung der Spannungstransformation bei der Schäftprobe

Anders als bei der vereinfachten Auswertung nach DIN 53 253 wird nicht die Überlappungslänge (l) zur Berechnung der Spannung herangezogen, sondern die Überlappungsdicke (a). Im Koordinatensystem 1-2, bei dem die 2- Achse in tung der LängsRich achse liegt, sind die Spannungen nach Formel (14) zu berechnen. Allerdings interessieren nicht die Spannungen im Koordinatensystem 1-2, sondern im Koordinatensystem x-y. Dieses Koordinatensystem ist um den Winkel gegenüber dem System 1-2 verdreht, siehe Abbildung 9 (Maier 2003).

Abbildung 9 Das Koordinatensystem 1-2 und das gedrehte System x-y

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

(14)

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Bruchkraft [ N ] Probenbreite [ mm ]

Überlappungsdicke [ mm ]

Schubspannung im Koordinatensystem 1-2 [ N/mm ² ] Schubspannung im Koordinatensystem x-y [ N/mm ² ]

Normalspannungen im Koordinatensystem x-y [ N/mm ² ] Normalspannungen im Koordinatensystem 1-2 [ N/mm ² ]

Mit den Spannungen des Koordinatensystems 1-2 kann der Mohrsche Spannungskreis gezeichnet werden. Die Spannungen X, Y und XY können ermittelt werden, siehe dazu Abbildung10, sowie Formel ((16), Formel (17) und Formel (15).

Abbildung 10 Mohrscher Spannungskreis zur Ermittlung der tatsächlichen Spannungen in der Schäftprobe

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

(15)

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

(16)

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

(17)

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Die Normalspannung Y unterstützt die Trennung der Klebeflächen, da sie normal auf die Verlebung wirkt. Die Normalspannung X siehe Formel (17), ist in diesem Zusammenhang ohne Bedeutung, da sie nur zur Verlängerung der Klebefläche führt. Das Material wird auf beiden Seiten der Verklebung durch X gleich gedehnt.

Abbildung11 Auftretende Kräfte in der Klebefuge der Schäftprobe

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Die nach Formel (15) ermittelte Schubspannung XY wurde später mit den Ergebnissen der DIN- Auswertung, siehe Formel (13), verglichen.

2.3.5 Bestimmung des Holzbruchanteils der Schäftproben

Der Holzbruchanteil wurde laut DIN 53 253 visuell bestimmt. Die Abstufung erfolgte jedoch wie bei den Längszugscherproben in 10 %- Schritten.

[...]

Ende der Leseprobe aus 91 Seiten

Details

Titel
Vergleich dreier Verfahren zur Bestimmung der Verklebefestigkeit von Vollholz
Hochschule
Universität für Bodenkultur Wien  (Department für Materialwissenschaften und Prozesstechnik, Institut für Holzforschung)
Veranstaltung
Holzverklebung
Autor
Jahr
2006
Seiten
91
Katalognummer
V318822
ISBN (eBook)
9783668183445
ISBN (Buch)
9783668183452
Dateigröße
909 KB
Sprache
Deutsch
Schlagworte
vergleich, verfahren, bestimmung, verklebefestigkeit, vollholz, Bruchenergie, double cantilever beam (DCB), Längszugscherprobe, Schäftprobe, Verleimfestigkeit
Arbeit zitieren
Dipl.-Ing. Michael Harm (Autor), 2006, Vergleich dreier Verfahren zur Bestimmung der Verklebefestigkeit von Vollholz, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/318822

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