Verbeterde gekoppelde aansprakelijkheid bij polycarbonaten door plasmabehandeling

Fig. 1: Atmosferadruk-plasmaproces voor een polycarbonaatplaat

Fig. 2 (links): Waterdruppels op PC zonder atmosfeerdruk-plasmabehandeling, (rechts): Waterdruppels op PC na atmosfeerdruk-plasmabehandeling; Effecten van een atmosfeerdruk-plasmabehandeling van polycarbonaat: In een voorproefje blijkt een duidelijke vermindering van de contacthoek met water = dit suggereert een verbeterde bevochtiging als voorwaarde voor hechting aan reactielaag.

Een nieuw onderzoeksproject aan het Kunststof-Centrum in Leipzig (KUZ) onderzoekt hoe hoogtransparante, krasgevoelige polycarbonaten (PC) oppervlaktetechnisch kunnen worden veredeld. Het doel is om een directe laklaag met oplosmiddelvrije "zelfherstellende" reactielakken te bereiken, met goede hechting.

Polycarbonaten van hoogtransparante kwaliteit nemen een groeiend marktaandeel in op het gebied van optische componenten. Een belangrijke markt is de automobielindustrie. Hier maakt bijvoorbeeld de vervanging van glazen autoruiten door kunststofmaterialen een gewichtsbesparing van het voertuig mogelijk en biedt het een middel om het brandstofverbruik te verminderen. Nadelig in het dagelijks gebruik van PC-vormdelen en -ontwerpen is de krasgevoelige oppervlakte, waardoor vaak beschermende laklagen in latere bewerkingsstappen aangebracht moeten worden.

"Zelfherstellende" reactielakken voor gevoelige oppervlakken

Om de krasgevoeligheid van kunststofoppervlakken in het interieur van voertuigen te verminderen, ontwikkelt zich een andere aanpak. Omdat de met hardcoats overdekte vormdeeloppervlakken van bedieningsknoppen of displays de gebruiksbelasting in het voertuiginterieur niet permanent kunnen weerstaan, worden alternatieven met "zelfherstellende" reactielakken op polyurethaan (PUR) of polyurea (PUA)-basis verwacht.

Uitdagingen van directe laklaag op gereedschap bij PC

Voor een succesvolle technologische implementatie wordt het gevestigde proces "Direct lakken in het gereedschap" gebruikt. Momenteel worden voldoende polaire kunststoffen, zoals bijvoorbeeld PC/ABS- blends, SAN- en ASA-typen, evenals geselecteerde polyesters, permanent oppervlaktetechnisch veredeld door directe laklaag in spuitgietgereedschap. Daarentegen blijken volgens onderzoeken in het KUZ diverse PC-vormmaterialen tot nu toe niet geschikt als vormgespoten substraten voor het direct lakken in het gereedschap met oplosmiddelvrije PUR- of PUA-reactielakken. Het gebruik van dergelijke veredelde PC-vormdelen wordt tot nu toe belemmerd door onvoldoende hechting tussen laag en substraat, wat onder verschillende toepassingsgerichte klimaatomstandigheden snel tot het falen van de substraat-reactielaagverbinding leidt.

Atmosferadrukplasma-behandeling verbetert hechting

In het onderzoeksproject "PC-AdPro2RIM" wordt experimenteel onderzocht hoe spritz-verse polycarbonaat-vormdelen in spuitgietgereedschap kunnen worden behandeld met atmosferadruk-plasma en geschikt gemaakt voor thermoplastische dragers voor het proces "Direct lakken in het gereedschap" met VOC-vrije PUR- of PUA-lakken. Daarbij worden de chemisch-reactieve groepen die door atmosferadruk-plasma-behandeling worden gegenereerd, gedetecteerd door selectieve kleurreacties en, voor het eerst op oppervlaktelijn, informatie verschaft over aard, bezettingsdichtheid en homogeniteit van de oppervlakte-activatie. Door variatie van de plasma-behandelingsparameters in het proces moet de hechtingsgeoptimaliseerde afstemming van de oppervlakte-activatie op de verschillende eisen van oplosmiddelvrije PUR- of PUA-lakken worden bereikt.

Doel van het onderzoeksproject

De beoogde oplossing richt zich op de productie van hoogwaardige consumentenproducten en ontwerpelementen. Daarbij blijft het gebruik van de onderzoeksresultaten niet beperkt tot de coating en veredeling van PC-vormdelen. Het is zeker mogelijk en wenselijk om de technologie ook toe te passen op andere technisch belangrijke, maar problematisch direct te coaten thermoplastische kunststoffen, zoals bijvoorbeeld PMMA, COC en anderen. Als doelmarkten voor de implementatie van de onderzoeksresultaten in de productie worden in eerste instantie overwogen:

- Toeleveranciers in de automobielindustrie en OEM's,
- Fabrikanten van hoogwaardige consumenten-techniek,
- Bedrijven in spuitgietverwerking.

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