Regenerierbare Langzeitaktivierung auf transparenten Kunststoffen

Werkstoffe 05. 11. 2018
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Kunststoffe sind oft das Material der Wahl. Bei der Verklebung, Lackierung oder anderen Beschichtungsanforderungen auf Kunststoffoberflächen stößt man aber aufgrund der niedrigen Oberflächenenergie der Materialien schnell an technologische Grenzen. Hier wurde durch Wissenschaftler von Innovent eine Nanometer dünne Beschichtung entwickelt, die unabhängig von der Art des verwendeten Kunststoffmaterials eine hydrophile, langzeitbeständige Oberfläche schafft. Damit wird die weitere Kunststoffverarbeitung optimiert beziehungsweise vereinfacht. Angestrebt werden insbesondere Verbesserungen in der Oberflächenhaftung bei Verklebe- und Lackierprozessen, sowie beim Beschlagschutz von transparenten Kunststoffen.

Die schlechte Haftung auf Kunststoffoberflächen kann durch eine Hydrophilierung – das heißt die Erhöhung der ­Oberflächenenergie – verbessert werden. Etablierte ­Prozesse sind die Aktivierung der Oberflächen mittels Plasma beziehungsweise Beflammung. Dabei werden die chemischen Bindungen an der Kunststoffoberfläche aufgebrochen und funktionelle Sauerstoffgruppen gebildet, was die Anbindung von Klebstoffen, Lacken und anderen Materialien ermöglicht. Der Effekt dieser Vorbehandlung ist stark abhängig vom verwendeten Kunststoff und nach kurzer Zeit reversibel. Die nachfolgende Weiterbearbeitung der Kunststoffoberflächen sollte deshalb so schnell wie möglich erfolgen.

Weitere Verbesserungen in der Langzeitbeständigkeit der Oberflächeneigenschaften konnten jetzt durch die Entwicklung von Plasmabeschichtungen an Atmosphärendruck erzielt werden. Die abgeschiedenen transparenten Siliziumoxid-Dünnschichten weisen hydrophile Benetzungseigenschaften noch nach bis zu sechs Monaten Lagerung auf. Nach einer speziellen Auffrischung in wässriger Umgebung ist es sogar bei mehr als einem Jahr alten Beschichtungen möglich, den Wasser-Kontaktwinkel als Maß der Benetzbarkeit wieder um bis zu 30° zu senken. Diese signifikanten Ergebnisse wurden am Beispiel von PC und PMMA aufgezeigt. Als zusätzlicher Nebeneffekt wird durch die SiOx-Dünnschicht eine Antireflexwirkung auf beiden transparenten Polymeren erzielt.

Über Innovent

Die Industrieforschungseinrichtung Innovent e. V. analysiert, forscht und entwickelt seit über 20 Jahren in den Bereichen Oberflächentechnik, Magnetisch-Optische Systeme und Biomaterialen. Das Institut aus Jena beschäftigt etwa 150 Mitarbeiter, leitet verschiedene Netzwerke und führt bundesweit Fachtagungen durch. Innovent ist Gründungsmitglied der Deutschen Industrieforschungsgemeinschaft Konrad Zuse.

  • www.innovent-jena.de
 

Text zum Titelbild: Langzeit Kontaktwinkelmessung an Polycarbonat und PMMA (Bildquelle: Innovent e.V.)

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