KUZ_Verbundhaftung

Atmosphärendruck-Plasmabehandlung einer Polycarbonatplatte (Bild: KUZ)

Polycarbonate in hochtransparenter Qualität nehmen einen steigenden Marktanteil auf dem Gebiet optischer Komponenten ein. Ein wichtiger Marktschwerpunkt ist die Automobilindustrie. Hier ermöglicht beispielsweise der Ersatz gläserner Autoscheiben durch Kunststoffmaterialien eine Gewichtseinsparung des Fahrzeuges und stellt somit eine Handhabe zum Senken des Kraftstoffverbrauches dar. Nachteilig im alltäglichen Einsatz von PC-Formteilen und -Designelementen ist deren kratzempfindliche Oberfläche, so dass häufig schützende Lackschichten in nachgelagerten Arbeitsschritten aufgebracht werden müssen.

Zum Vermindern der Kratzeranfälligkeit von Kunststoffoberflächen im Fahrzeuginnenraum zeichnet sich tendenziell eine weitere Herangehensweise ab. Da hier die mit Hardcoats überzogenen Formteiloberflächen von Bedienelementen oder Displays den Nutzungsbeanspruchungen im Fahrzeuginnenraum nicht dauerhaft standhalten können, lässt alternativ die Beschichtung mit „selbstheilenden“ Reaktionsklarlacken auf Polyurethan(PUR)- oder Polyurea(PUA)-Basis deutliche Vorzüge erwarten.

Zur erfolgreichen technologischen Umsetzung bietet sich der etablierte Prozess „Direktlackierung im Werkzeug“ an. Aktuell werden hinreichend polare Kunststoffe, wie PC/ABS-Blends, SAN- und ASA-Typen sowie ausgewählte Polyester, durch Formteildirektlackierung im Spritzgießwerkzeug dauerhaft oberflächenveredelt. Dagegen eigneten sich nach Untersuchungen im KUZ diverse PC-Formmassen bisher nicht umfänglich als formgespritzte Substrate für die Direktlackierung im Werkzeug mit den lösemittelfreien PUR- beziehungsweise PUA-Reaktionslacken. Die Anwendung derartig veredelter PC-Formteile scheitert bislang an unzureichender Schichthaftung, welche unter verschiedenen anwendungsnahen Klimabedingungen sehr rasch zum Versagen des Substrat-Reaktionslack-Verbundes führt.

Im Forschungsvorhaben „PC-AdPro2RIM“ wird experimentell untersucht, wie spritzfrische Polycarbonat-Formteile im Spritzgießwerkzeug mittels Atmosphärendruck-Plasma oberflächenbehandelt und zu thermoplastischen Tragelementen für den Prozess „Direktlackierung im Werkzeug“ mit VOC-freien PUR- beziehungsweise PUA-Lacken qualifiziert werden können. Dabei sollen die mittels Atmosphärendruck-Plasmabehandlung erzeugten chemisch-reaktiven Gruppen durch selektive Farbreaktionen nachgewiesen werden und, erstmals flächenbezogen, Aussagen zu Art, Belegungsdichte und Homogenität der Oberflächenaktivierung ermöglichen. Durch die Variation der Plasmabehandlungsparameter im Prozess soll die haftungsoptimierte Anpassung der Oberflächenaktivierung an die differierenden Anforderungen lösemittelfreier PUR- beziehungsweise PUA-Klarlacken erzielt werden.

Die angestrebte Lösung ist auf die Herstellung hochwertiger Consumer-Produkte und Design-Elemente fokussiert. Dabei bleibt die Anwendung der Forschungsergebnisse nicht allein auf die Beschichtung und
Veredelung von PC-Formteilen beschränkt. Durchaus denkbar und wünschenswert ist auch die Umsetzung der Technologie für weitere technisch bedeutsame, aber problematisch direkt zu beschichtende
thermoplastische Werkstoffe, wie etwa PMMA, COC und andere. Als Zielmärkte für die Umsetzung der F&E-Ergebnisse in die Fertigung kommen Automobil-Zulieferer-Industrie und OEM´s, Hersteller hochwertiger Consumer-Technik, und Unternehmen der Spritzgießverarbeitung in Betracht.

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