Metal‐Plastic‐Hybrids: Investigations about the mechanism of the uretdione powder system adhesive layer

• Published in: Materialwissenschaft und Werkstofftechnik Vol. 43; no. 6; pp. 534 - 543
• Main Authors: Bräuer, M., Edelmann, M., Häußler, L., Kühnert, I.
• Format: Journal Article
• Language: English
• Published: 01.06.2012
• ISSN: 0933-5137; 1521-4052
• DOI: 10.1002/mawe.201200875

Abstract Metall‐Kunststoff‐Verbunde erlauben die Kombination der Eigenschaften der Einzelkomponenten in einem Bauteil: die sehr hohe Steifigkeit und Festigkeit der Metallkomponente sowie die sehr guten Formgebungsmöglichkeiten der spezifisch leichteren Kunststoffkomponente. Das ermöglicht die Herstellung von innovativen Bauteilen mit zunehmender Funktionsintegration. Eine effektive und kostengünstige Technologie zur Herstellung solcher Metall‐Kunststoff‐Verbunden stellt das Montagespritzgießen dar. Wir untersuchen Dreischichtverbunde aus Stahlblech, der Weichkomponente Thermoplastisches Polyurethan (TPU) und einer Adhäsionsschicht aus einem Niedertemperatur‐Uretdion‐Polyurethan‐Pulverlack in zwei unterschiedlichen Aushärtungsstufen, der Allophanat‐ und der Urethangruppenstufe. Das Ziel der Arbeiten besteht in der Aufklärung des Einflusses der zwei Aushärtungsstufen der Adhäsionsschicht auf die Verbundfestigkeit der Dreischichtverbunde. Die Ergebnisse der Modellversuche und der analytischen Untersuchungen korrelieren mit dem Befund der Verbundfestigkeit und erlauben die Formulierung von zwei Thesen: der Anschmelz‐ und der Reaktionsthese. Metal plastic hybrids combines the properties of the components: the high strength and rigidity of the metal, as well as the excellent possibilities of the lightweight thermoplastic in moulding processes. This allows the production of new parts with integration of different functions. Assembly injection moulding is a very effective and low‐cost technology for the metal plastic hybrid manufacture. We investigate three layer hybrids of steel plate, low module polyurethane and an adhesion layer. A new developed low temperature uretdione polyurethane powder coating material in two different curing grades is used as the adhesion layer. This curing grades are the allophanate‐ and the urethane group grades. The aim of our work consist in the investigation of the influence of the two curing grades on the three layer hybrid bond strength. The results of the model tests as well as of the analytical investigations are in good correlation to the bond strength level. This allowed us to make two thesis: on the one hand the fusing thesis and on the other hand the reaction thesis.