Plasmavorbehandlung Plasmabehandelter Kunststoff lässt Lacke besser haften

Redakteur: Peter Königsreuther

Ein neues Forschungsprojekt am Kunststoff-Zentrum in Leipzig (KUZ) soll klären, wie hochtransparente, kratzempfindliche Polycarbonate (PC) per Plasma oberflächenveredelt werden können.

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Am KUZ untersucht man jetzt, wie sehr transparente, kratzempfindliche Polycarbonate (PC) per Plasma oberflächenveredelt werden können. So soll später die Direktlackierung mit lösemittelfreien „selbstheilenden“ Reaktionsklarlacken prozesssicher klappen.
Am KUZ untersucht man jetzt, wie sehr transparente, kratzempfindliche Polycarbonate (PC) per Plasma oberflächenveredelt werden können. So soll später die Direktlackierung mit lösemittelfreien „selbstheilenden“ Reaktionsklarlacken prozesssicher klappen.
(Bild: KUZ)

Hochtransparente Polycarbonate erobern sich auf dem Gebiet optischer Komponenten ein immer größeres Anwendungsfeld, mit Schwerpunkt Automobilbau, so die beteiligten KUZ-Forschenden. Sie können etwa die schwereren, gläsernen Autoscheiben ersetzen, und so zum Leichtbau beitragen, heißt es weiter. Nachteilig im alltäglichen Einsatz von PC-Komponenten ist aber ihre empfindliche Oberfläche, weshalb sie meist mit Lackschichten geschützt werden müssen. Das bedingt aber weiteren Aufwand, bevor ein Bauteil einsatzfähig ist. Eine Lösung könnten sogenannte "selbst heilende" Reaktionslacke sein.

Geht es etwa um Kunststoff-Oberflächen im Fahrzeuginnenraum zeichne sich tendenziell eine weitere Herangehensweise ab. Weil diese meist mit Hardcoats überzogenen Bedienelemente oder Displays der täglichen Nutzung nicht dauerhaft standhalten könnten, sei alternativ die Beschichtung mit selbst heilenden Reaktionsklarlacken auf Polyurethan- (PUR) oder Polyurea-Basis (PUA) denkbar, die einige Vorteile mit sich brächte.

Ziel ist die Direktlackierung von PC im Werkzeug

Zur erfolgreichen Umsetzung einer Schutzbeschichtung dieser Art bietet sich der etablierte Prozess „Direktlackierung im Werkzeug“ an. Aktuell werden aber nur Kunststoffe mit für eine gute Haftung hinreichend polaren Oberfläche so veredelt. Dazu zählen styrolhaltige Polymere, wie PC/ABS-Blends, SAN- und ASA-Typen sowie ausgewählte Polyester, die durch Formteil-Direktlackierung im Spritzgießwerkzeug geschützt werden. Dagegen eigneten sich nach Wissen des KUZ diverse reine PC-Typen bisher nicht gut für die Direktlackierung mit den lösemittelfreien PUR- respektive PUA-Reaktionslacken. Der Erfolg, heißt es, scheiterte bisher an der eher schlechten Schichthaftung auf PC, welche unter typischen Praxiseinflüssen sehr rasch zerstört wird.

Spezielle Plasmavorbehandlung aktiviert auch PC-Oberflächen

Um das zu ändern, betrachten die Forschenden die sogenannte Atmosphärendruck-Plasmabehandlung. Im Forschungsvorhaben „PC-AdPro2RIM“ wird nun experimentell untersucht, wie frisch gefertigte Spritzgießteile aus der Polycarbonatformteile im Werkzeug zunächst mit Atmosphärendruck-Plasma oberflächenvorbehandelt werden können, um sie dann prozesssicherer einer „Direktlackierung im Werkzeug“ mit lösemittelfreien (VOC-freien) Lacken zu beschichten. Denn die durch das Plasma erzeugten chemisch-reaktiven, also haftvermittelnden, Gruppen können über selektive Farbreaktionen nachgewiesen werden. Erstmals, betont man, können so flächenbezogene Aussagen zu Art, Belegungsdichte und Homogenität der Oberflächenaktivierung gemacht werden. Die Leipziger sind sich sicher, dass, variiert man die Plasmavorbehandlungs-Parameter entsprechend, sich auch die jeweils optimale Anpassung der Oberflächenaktivierung an die verschiedenen Anforderungen der lösemittelfreien PUR- und PUA-Klarlacke, finden lässt.

So stellen sich die Effekte dar, die sich bei einer Plasmavorbehandlung von Polycarbonatoberflächen unter Atmosphärendruck ergeben.
So stellen sich die Effekte dar, die sich bei einer Plasmavorbehandlung von Polycarbonatoberflächen unter Atmosphärendruck ergeben.
(Bild: KUZ)

Die Untersuchungen werden nicht nur der PC-Beschichtung zugute kommen

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 für weitere technisch bedeutsame, aber problematisch direkt zu beschichtende Thermoplaste, wie etwa PMMA (bekannter als Acrylglas), COC (Cycloolefin-Copolymere) et cetera. Interesse für die Umsetzung der F&E-Ergebnisse in die Fertigung erwartet man aus der Automobilbrache, der Consumertechikfertigung und von allen, die Kunststoffe dieser Art spritzgießen.

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