Neue Wege der Kunststoffuntersuchung und -veredelung

Aktuell entwickelt das Fraunhofer-Institut für Silicatforschung ISC ein umweltfreundliches und vereinfachtes Veredelungsverfahren für Kunststoffbauteile ohne den Einsatz von Palladium und Chrom(VI)verbindungen. Für komplexe Kunststoffbauteile bietet das Institut außerdem eine neue Gerätegeneration seiner thermooptischen Messanlagen (KLIMATOM) für eine berührungs- und zerstörungsfreie Untersuchung und Optimierung insbesondere von Kunststoffmaterialverbunden und Kompositen.

Umweltfreundliches Verfahren zur Oberflächenveredelung

Um Fenster- und Türgriffe oder Dusch- und Badarmaturen aus Kunststoff optisch aufzuwerten und widerstandsfähiger zu machen, wird die Kunststoffoberfläche der Bauteile meist im mehrstufigen Verfahren unter Verwendung von Chrom(VI)verbindungen zur Aktivierung beziehungsweise Aufrauung des Kunststoffs und Palladium zur Initiierung der galvanischen Abscheidung behandelt. Ab Herbst 2017 dürfen jedoch chrom(VI)haltige Chemikalien nur noch mit einer speziellen Genehmigung auf Basis der gesetzlichen Regelungen gemäß REACh verwendet werden.

Das Fraunhofer ISC entwickelt nun ein neues, vereinfachtes Behandlungsverfahren für Kunststoffe. Mit einem leitfähigen anorganisch-organischen Hybridpolymer wird direkt in einem Beschichtungsschritt auf dem Kunststoffbauteil eine galvanisierbare Oberfläche erzeugt. Damit kann die mehrstufige Aktivierung unter Verwendung von Chrom(VI)säure und teurem Palladium eingespart werden. Die Beschichtung haftet dank der hohen Variabilität des Hybridwerkstoffs sehr gut auf der Kunststoffoberfläche und hat seine Praxistauglichkeit für einige Anwendungen bereits bewiesen.

Mit dem neuen Verfahren wird ein Weg zu einer umweltfreundlichen und ressourcenschonenden Galvanisierung von Kunststoffbauteilen angeboten. Das Fraunhofer ISC optimiert derzeit die Beschichtung für Anwendungen bei starken Temperaturwechselbelastungen oder hohen mechanischen Beanspruchungen.

Berührungs- und zerstörungsfreie Prüfung von Kunststoffverbunden

Aussagekräftige Untersuchungen an komplexen Kunststoffteilen, wie sie beispielsweise im Spritzguss- oder im 3D-Druckverfahren hergestellt werden, sind erfahrungsgemäß schwierig. Insbesondere dann, wenn kleinste Veränderungen am Material unter Einwirkung von Feuchte oder Temperatur aufgespürt werden sollen, fehlen wirksame Charakterisierungsmethoden: Was passiert bei extrem hoher Luftfeuchtigkeit oder bei starker Temperaturwechselbeanspruchung mit den Kunststoffteilen? Bleiben sie intakt, verformen sie sich oder zerbrechen sie sogar? Wie verhalten sich Materialverbunde aus unterschiedlichen Polymeren?

Zur schnellen und effektiven Beantwortung dieser Fragen kann das Fraunhofer ISC als Weiterentwicklung der thermooptischen Messanlagen jetzt das KLIMATOM vorstellen, mit der entsprechende Untersuchungen an Kunststoffteilen durchgeführt werden können. Mit der berührungs- und zerstörungsfreien Methode können selbst minimalste Änderungen an den Abmessungen von komplexen Bauteilen bei wechselnden Temperatur- und Feuchtewerten (-40 bis 160 °C bei 30 % bis 95 % r.F.) gemessen werden. Besonders effektiv kann das Verfahren auch zur Untersuchung von Kompositmaterialien aus Kunststoffen mit unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten eingesetzt werden. Mit hochauflösender CMOS-Technologie können unter wechselnder Temperatur- und Feuchteeinwirkung Dimensionsveränderungen bis zu einer Auflösung von 0,3 µm nachgewiesen werden – bisher einzigartig für die Untersuchung von komplexen Polymerbauteilen.

Weitere Anwendungsbeispiele sind die Bestimmung des Quell- und Krümmungsverhaltens und der Biegebruchfestigkeit sowie die Oberflächencharakterisierung zur Überprüfung der Funktionalität von Beschichtungen.

http://www.isc.fraunhofer.de