Wo man nicht gleich hinsieht, dominiert immer noch nacktes Plastik im Fahrzeuginnenraum. Dabei gibt es auch in Ablagekästen und Handschuhfächern gute Gründe für hochwertige Textilbeschichtungen. Ordnung zu schaffen kann man vergessen, wenn sich Kleingeld und Kugelschreiber, Lippenstift und Eiskratzer in der ersten Kurve bunt vermischen und dies den Fahrzeuginsassen durch lautes Geklapper auf hartem Kunststoff mitteilen. Teppiche zu verlegen ist schon ein teures Unterfangen wo freie Zugänglichkeit automatisierte Arbeitsgänge nicht behindert, bei engen Nischen und verwinkelten Formen jedoch geraten übliche Klebevorbehandlungen in ernste Schwierigkeiten.

Auf komplex geformten Kunststoffteilen, vor allem dort, wo es um Hohlkörper geht, ist die Beflockung eine praktikable Technologie. Die aus technischen und wirtschaftlichen Gründen bevorzugten Kunststoffe haben aber auf Grund ihrer geringen Oberflächenenergie ungünstige Klebeeigenschaften. Ursache ist die unpolare Oberfläche dieser Kunststoffe, die Flüssigkeitsmolekülen keine Kontaktstellen zur Anhaftung bietet. Fast alle Flüssigkeiten, so auch die für die Beflockung einsetzbaren Polyurethan-Klebstoffe, benetzen das Substrat nicht, sondern perlen ab. Oberflächen benötigen eine höhere Oberflächenenergie, um benetzbar und damit auch haftfähig zu sein. Bei gereinigten, aber sonst unbehandelten Polyolefinen (PP und PE) beträgt sie um 30 mN/m bei gängigen Polyamid(PA)-Typen rund 33 mN/m. Eine einwandfreie Haftung, welche die Abrieb-Anforderungen nach Kfz-Prüfnorm PV 3932 erfüllt, erhält man erst ab rund 45 mN/m.

Klassische Methoden zu aufwendig

Zwar gibt es für jeden Kunststoff eine klassische Behandlungsmethode, die ihn klebbar macht, jedoch erfordert es mehrere Arbeitsschritte und umweltgefährdende und gesundheitsschädliche Chemikalien, für die aufwendige Arbeitsschutz- und Entsorgungsanforderungen anzuwenden sind. Im Falle von PE, PP und PA ist bei konventioneller Vorbehandlung zumindest eine Reinigung mit Lösungsmitteln und Aktivierung mit Primern erforderlich. Üblicherweise kommt aber ein mechanisches Aufrauen zur Oberflächenvergrößerung oder eine chemische Ätzung hinzu. Zu den aufwendigen Vorhandlungsschritten kommen schließlich noch Lagerungszeiten für Ablüften oder Reaktion der Chemikalien. Nischen, Zwischen- oder Hohlräume sind für die klassische Vorbehandlung oft schwer zugänglich und es besteht die Gefahr, dass dort Beschichtungs- oder Chemikalienrückstände verbleiben.

Die Oberflächenvorbehandlung für das Verkleben in Niederdruck-Plasmaanlagen von Diener electronic, Ebhausen, ist wesentlich einfacher, schneller und kostengünstiger. Sofern keine erheblichen Verschmutzungen vorhanden sind, die eine Vorreinigung erforderlich machen, erfolgt die gesamte Haftungsvorbehandlung trocken und in einem einzigen Arbeitsgang. Die Behandlung im Sauerstoff-Niederdruckplasma schafft auf unpolaren Kunststoffen eine gleichmäßig sauerstoffaktivierte Oberfläche, auf der gesamten Oberfläche auch komplex geformter Bauteile und, einzigartig durch diese Technologie, auch in jedem Hohlraum. Der gewünschte Grad der Aktivierung ist präzise einstellbar. Gefordert und realisiert wurden 45 mN/m, auch 72 mN/m wären möglich gewesen.

Geprüft wird der Grad der Aktivierung mit Testtinten, die Diener electronic in enger Abstufung liefern kann.

Dabei erfolgt die Reinigung von Trennmitteln und Verschmutzungen durch Kohlenwasserstoffe im gleichen Arbeitsgang. Aktive Sauerstoffradikale bauen die Makromoleküle chemisch ab und verwandeln sie in gasförmige Bruchstücke, die über die Vakuumpumpe abgesaugt werden. Würde die Aktivierung nicht ausreichen, so könnte auf der gleichen Anlage, ohne manuellen Eingriff und ohne Unterbrechnung im Arbeitsablauf, auch ein Ätzprozess angeschlossen werden, der eine mikroskopisch aufgeraute Oberfläche schafft, wie ein Sandstrahlverfahren in atomaren Dimensionen. Selbst beim Ätzprozess sind keine umweltbelastenden Vor- oder Abbauprodukte beteiligt. Neben Sauerstoff werden allenfalls minimale Mengen unbedenklicher gasförmiger Kohlenwasserstoffe frei. Nach der Plasmabehandlung ist die Weiterverarbeitung sofort möglich (In-Line) und vorteilhaft, da dies das Risiko einer neuen Verschmutzung ausschließt.

Wirtschaftlich rentabler als konventionelle Systeme

Mit der Plasmatechnik von Diener electronic sind Haftungsprobleme kein Thema. Selbst das Verarbeiten von PTFE, wo auch Aktivieren nicht mehr hilft, ist möglich. In diesem Fall würden durch die Radikale eines Wasserstoffplasmas die nicht benetzbare Fluor-Oberfläche abgebaut und Verbindungsstellen zu den Kohlenstoffatomen geschaffen.
Handschuhkästen werden in einem für Automobil-Großserien brauchbaren Maßstab auf der Niederdruck-Plasmaanlage TETRA 2800 gereinigt und aktiviert. In dieser Anlage können mehr als 40 Kästen gleichzeitig behandelt werden. Die Energiekosten für die Plasma-Hochfrequenzaktivierung und der Verbrauch an Prozessgasen sind gering, so dass das Verfahren auch wirtschaftlich konventionellen Vorbehandlungsmethoden weit überlegen ist. Das Klebesystem und die eigentliche Beflockung im elektrischen Feld sind die gleichen wie bei konventioneller Arbeitsweise.

Vielleicht wird die komfortable Beflockung ja auch einmal zum Fluch. Wenn etwa die Kinder die Schokolade im Ablagefach vergessen und das Auto in der prallen Sonne vor dem Freibad parkt. Auf nacktem Polypropylen würde man die Folgen nur feucht abwaschen müssen. Unter normalen Umständen auch, aber wenn die fertig beflockten Teile noch einmal in der Niederdruck-Plasmaanlage behandelt werden und dort eine ultrahydrophobe Oberflächenbeschichtung erhalten, haftet auch keine Schokolade und perlt Wasser wie Murmeln ab.

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Über den Autor

Hans-Peter Zepf ist bei Diener Electronic in Ebhausen tätig. zepf@plasma.de