Laserstrukturierte Kunststoffoberfläche am Beispiel einer Verpackung. (Bild: SKZ)
Fällt der Begriff „Oberfläche“ im Zusammenhang mit Kunststoffen, denkt man sofort an optisch dekorative Oberflächen. Kunststoffoberflächen können jedoch eine Vielzahl von Funktionen erfüllen. Dazu gehören die Haptik, die Integration von Sensoren, der Schutz vor Umwelteinflüssen oder einfach nur die Schnittstelle zu anderen Materialien beim Kleben, Lackieren und Bedrucken. Oft vernachlässigt werden auch Reibung und Verschleiß beim Kontakt mit anderen Materialien. Entweder deutlich sichtbar und fühlbar bei Schaltern in elektronischen Geräten oder verborgen bei Zahnrädern in elektrischen Zahnbürsten. Durch geschickte Materialpaarung, reibungsmindernde Additive, Schmierstoffe, Strukturierungen oder Beschichtungen lassen sich die Eigenschaften gezielt einstellen und der Verschleiß reduzieren.
Neue Entwicklungen in den Fertigungstechnologien und Charakterisierungsmethoden eröffnen immer wieder interessante Anwendungen, indem die Eigenschaften, die der Kunststoff im Volumen besitzt, von denen seiner Oberfläche entkoppelt werden. So lassen sich mit Vakuum-Ultraviolett-Strahlung (VUV) Kunststoffe schmelz- und klebefrei mit recht akzeptablen Festigkeiten fügen oder lackierte Oberflächen mattieren, obwohl es sich eigentlich um ein Vorbehandlungsverfahren handelt. Auch in der Dekoration ermöglicht der Laser inzwischen nicht nur die Beschriftung, sondern in Kombination mit Laseradditiven auch haptische Dekorelemente. In der Kunststoffmatrix verborgene Farbpigmente werden durch das Aufschäumen mittels Laser sichtbar gemacht. Ein großer Vorteil ist, dass sich die Laseradditive im Recyclingprozess neutral verhalten.
Neue Fertigungstechnologien oder Materialien wie Rezyklate bringen jedoch nicht nur Vorteile, sondern auch Herausforderungen für bestehende Prozesse mit sich. Dazu zählen Kontaminationen oder spezifische Additive, die zwar Verarbeitungsprozesse oder mechanische Eigenschaften optimieren, aber zum Teil haftungsmindernd wirken können – sehr zum Leidwesen von Lackierern, Klebern und Druckern. Glücklicherweise können für diese Oberflächenverarbeitungsprozesse auch vorbereitende Vorbehandlungsverfahren eingesetzt werden.
Die Oberfläche ist oftmals entscheidend für die Produkteigenschaften.
Geht das auch mit Rezyklaten?
Bei der Beantwortung dieser Frage sind in jedem Fall die Historie und die Additivierung der Rezyklate zu berücksichtigen. Bisherige Untersuchungen an Polypropylen (PP) und Polyamid 6 (PA6) konnten zeigen, dass die Atmosphärendruckplasmabehandlung (ADP) durchaus auch an Rezyklaten funktioniert und bei intensiveren Prozessparametern die Anfangs- und Langzeitfestigkeit der Klebung im Vergleich zur Neuware erhöhen kann. Bei stark verunreinigten oder hochadditivierten Rezyklaten bietet sich der Lösungsansatz einer wenige Nanometer dicken Plasmabeschichtung als definierter Untergrund und Migrationsbarriere an. Die Applikation kann nicht nur bei Niederdruck, sondern inzwischen auch bei Atmosphärendruck erfolgen und eignet sich darüber hinaus sehr gut zum Reduzieren von Spannungsrissen, die durch Primer, Klebstoffe oder Lacke hervorgerufen werden können. Da für Oberflächenbehandlungsprozesse notwendige Informationen über die Rezyklate oft nicht verfügbar sind, werden aussagekräftige Charakterisierungsmethoden benötigt. Das SKZ beschäftigt sich daher auch mit der Charakterisierung und Optimierung von Rezyklatoberflächen für Oberflächenbehandlungsprozesse wie Kleben, Bedrucken oder Lackieren.
Quelle: SKZ
