Temperature Dependence Evaluation of Tensile Shear Strength of Adhesive

Význam tématu

Testování tažné smykové pevnosti lepidel je zásadní pro zajištění bezpečných a odolných spojů zejména v automobilovém průmyslu, kde se uplatňují lehké kompozitní materiály a rozmanité substráty. Metoda umožňuje optimalizaci výkonu lepených spojů v extrémních teplotních podmínkách, což vede ke zkrácení výrobních procesů a zvýšení životnosti konstrukcí.

Cíle a přehled studie / článku

Analýza teplotní závislosti tažné smykové pevnosti čtyř typů lepidel ThreeBond (TB1160, TB2049/2149, TB2237J, TB3953) pomocí přesné zkušební stojiny AGX-V2 vybavené termostatickou komorou. Studie sleduje chování lepených spojů v rozsahu od −25 °C do 150 °C, hodnotí typy porušení a variabilitu pevnosti.

Použitá metodika a instrumentace

Zkušební protokol odpovídal normám JIS K 6850, JIS K 6831 a ISO 4587. Specimeny byly vyrobeny ze SUS304 o rozměru 25 × 12,5 mm s tloušťkou vrstvy lepidla 1 mm (TB1160) nebo 3 mm. Po vytvrzení dle individuálních podmínek (23 °C/50 %RH 168 h, 25 °C 24 h, 120 °C 60 min) byly vzorky před testem aklimatizovány v termostatické komoře na cílovou teplotu.

Použitá instrumentace

• Přesná zkušební stojina AGX-10kNV2D (kapacita 10 kN)
• Manuální klíšťové čelisti 10 kN, typ Non-Shift Wedge
• Termostatická komora TCR1WF (rozsah −40 °C až 250 °C, vodou chlazená)
• Řídící a vyhodnocovací software TRAPEZIUM X-V

Hlavní výsledky a diskuse

• TB1160: Pevnost výrazně klesá pod 0 °C, zvyšuje se podíl kohezního porušení, větší variabilita výsledků.
• TB2049/2149: Nejvyšší pevnost při pokojové teplotě, citlivost na nízké teploty způsobena zvýšeným mezivrstvovým (interfacial) porušením.
• TB2237J: Vysoká tepelná odolnost, pevnost se postupně snižuje s růstem teploty, zachovává ideální kohezivní porušení i při 150 °C.
• TB3953: Dvoufázový materiál (epoxid + modifikovaný silikon) vykazuje dva skelné přechody; pevnost klesá do 25 °C, stabilizuje se mezi 25–75 °C, opět mírně klesá nad 75 °C.

Analýza typů porušení ukázala, že kohezivní porušení uvnitř lepidla vede k menší variabilitě výsledků než mezivrstvové porušení na rozhraní s podložkou.

Přínosy a praktické využití metody

• Možnost rychlého a přesného stanovení teplotní závislosti pevnosti lepidel od −40 °C do 250 °C.
• Dodržení klíčových norem pro hodnotící testy lepených spojů.
• Optimalizace výběru lepidla pro specifické aplikace (motorové prostory, exteriéry, klimatizované prostředí).

Budoucí trendy a možnosti využití

• Integrace reálných servisních cyklů a dynamických zatěžovacích profilů pro prediktivní modelování životnosti.
• Rozšíření testování na nové materiálové kombinace a tenké vrstvy nanomateriálů.
• Implementace automatizace a průběžného sledování parametrů v průmyslových linkách (digitální dvojčata).

Závěr

Testování na AGX-V2 s termostatickou komorou TCR1WF prokázalo spolehlivou možnost hodnocení teplotní závislosti tažné smykové pevnosti různých typů lepidel. Získané výsledky umožňují lepší volbu materiálu a nastavení procesních parametrů pro zvýšení odolnosti a životnosti lepených spojů.

Reference

• Application News No. 01-00799-EN, Shimadzu Corporation, 2025
• Application News No. 01-00743-EN: Test Speed Dependence Evaluation of Shear Strength of Adhesive and Fracture Observation
• Application News No. 01-00790-EN: Shear Fatigue Testing of Adhesives