Responsabilità solidale migliorata nei policarbonati tramite trattamento con plasma

Fig. 1: Trattamento con plasma a pressione atmosferica di una lastra in policarbonato

Fig. 2 (sinistra): Gocce d'acqua su PC senza trattamento con plasma a pressione atmosferica, (destra): Gocce d'acqua su PC dopo trattamento con plasma a pressione atmosferica; Effetti di un trattamento con plasma a pressione atmosferica del policarbonato: In una prova preliminare si osserva una significativa riduzione dell'angolo di contatto con l'acqua = ciò suggerisce un miglioramento della bagnabilità come condizione preliminare per l'adesione di rivestimenti reattivi.

Un nuovo progetto di ricerca presso il Centro delle Materie Plastiche di Lipsia (KUZ) indaga come poter rivestire superfici altamente trasparenti e sensibili ai graffi di policarbonato (PC). L'obiettivo è ottenere una verniciatura diretta con rivestimenti trasparenti a reazione senza solventi, "auto-riparanti", con buona adesione.

I policarbonati di qualità altamente trasparente stanno acquisendo una quota di mercato crescente nel campo dei componenti ottici. Un importante settore di mercato è l'industria automobilistica. Qui, ad esempio, la sostituzione dei vetri delle auto in vetro con materiali plastici permette di risparmiare peso sul veicolo e rappresenta quindi un modo per ridurre il consumo di carburante. Svantaggio nell'uso quotidiano di parti in PC e elementi di design è la loro superficie sensibile ai graffi, che richiede spesso l'applicazione di strati protettivi di vernice in fasi successive di lavorazione.

"Auto-riparanti" rivestimenti a reazione per superfici sensibili

Per ridurre la suscettibilità ai graffi delle superfici in plastica all’interno dei veicoli si sta delineando un ulteriore approccio. Poiché le superfici delle parti formate con rivestimenti dure, come i pannelli di comando o gli schermi, non resistono duramente alle sollecitazioni di utilizzo all’interno del veicolo, si prevedono vantaggi significativi nell’applicazione di rivestimenti con "auto-riparanti" a base di rivestimenti a reazione senza solventi, come quelli a base di poliuretano (PUR) o poliurea (PUA).

Le sfide della verniciatura diretta nello stampo con PC

Per una realizzazione tecnologica efficace si propone il processo consolidato di "Verniciatura diretta nello stampo". Attualmente, plastiche sufficientemente polari, come ad esempio le miscele PC/ABS, i tipi SAN e ASA, e alcuni poliesteri selezionati, vengono permanentemente rivestite superficialmente tramite verniciatura diretta nello stampo presso lo stampo di stampaggio. Tuttavia, secondo le indagini condotte presso il KUZ, diverse miscele di PC non sono ancora adatte come substrati per la verniciatura diretta nello stampo con rivestimenti a reazione PUR o PUA senza solventi. L’applicazione di tali parti in PC rivestite finora fallisce a causa di una scarsa adesione dello strato, che sotto condizioni climatiche di applicazione può portare rapidamente al fallimento dell’interfaccia tra substrato e rivestimento.

Trattamento con plasma a pressione atmosferica migliora l’adesione

Nell’ambito del progetto di ricerca "PC-AdPro2RIM" si studia sperimentalmente come le parti in policarbonato appena stampate possano essere trattate superficialmente con plasma a pressione atmosferica nello stampo di stampaggio e come possano essere qualificate come elementi portanti termoplastici per il processo di "Verniciatura diretta nello stampo" con rivestimenti PUR o PUA senza VOC. Si intende dimostrare la presenza di gruppi chimico-reattivi generati dal trattamento con plasma atmosferico attraverso reazioni di colore selettive e, per la prima volta, fornire informazioni sulla natura, la densità di occupazione e l’omogeneità dell’attivazione superficiale. Variando i parametri del trattamento con plasma, si mira a ottimizzare l’adesione e ad adattare l’attivazione superficiale alle diverse esigenze dei rivestimenti trasparenti PUR o PUA senza solventi.

Obiettivo del progetto di ricerca

La soluzione proposta si concentra sulla produzione di prodotti di consumo di alta qualità e elementi di design. L’applicazione dei risultati della ricerca non si limita alla verniciatura e al rivestimento di parti in PC. È certamente possibile e auspicabile anche l’applicazione della tecnologia ad altri materiali termoplastici di importanza tecnica ma problematici da rivestire direttamente, come ad esempio PMMA, COC e altri. I mercati principali per la realizzazione dei risultati di ricerca e sviluppo in produzione sono inizialmente:

- Industria di fornitori per l’automotive e OEM,
- Produttori di tecnologia di consumo di alta qualità,
- Aziende di stampaggio ad iniezione.

Referente: Jens Müller, Tel. 0341 4941605, mueller@kuz-leipzig.de
Finanziatore: BMWi, FKZ: 49MF200040