Ziel der Entwicklung
Projektgegenstand ist die Entwicklung einer industrietauglichen Methode zur Oberflächenaktivierung von Kunststoffen durch die gleichzeitige Einwirkung von energiereicher UVC-Strahlung im VUV-Wellenlängenbereich und chemischen Precursor-Verbindungen, wodurch hohe Haftfestigkeiten in Verbunden realisiert werden sollen. Durch das energiereiche VUV-Licht sollen gezielt Spaltprodukte erzeugt werden, die zu einer Ankopplung haftungsfördernder Precursor-Strukturen an der Kunststoffoberfläche führen, wodurch Klebstoffe und Beschichtungen besonders beständig gebunden werden können.
Vorteile und Lösungen
Die Projektidee wurde mit der Entwicklung eines funktionierenden Laborverfahrens umgesetzt und am Beispiel repräsentativer Vorbehandlungsaufgaben erfolgreich getestet. Im Rahmen des Projektes wurde beispielhaft ein Laborverfahren zur Vorbehandlung von Polypropylen entwickelt, mit dem besonders haftfeste und klimabeständige Verbunde mit Zweikomponenten-Klebstoffen auf Basis von Epoxidharz und Polyurethan hergestellt werden können. Es steht eine Laborversuchsanlage für praxisnahe Demonstrations- oder Testversuche zur Verfügung, um die Methode für unterschiedliche Aufgabenstellungen der Oberflächenbehandlung zu erproben bzw. anzupassen und weiterzuentwickeln.
Als wichtiger Vorteil der spezifischen Kombination von physikalischer und darauf abgestimmter chemischer Oberflächenbehandlung wird eingeschätzt, dass – im Gegensatz zu aktuell eingeführten Verfahren der Aktivierung energiearmer Kunststoffe – für die Erzielung sehr guter Haftfestigkeiten sowohl auf aggressive Chemikalien als auch auf hohe Energieeinträge verzichtet werden kann.
Die Behandlung der Kunststoffoberfläche mit kurzwelligem UVC-Licht erfolgt materialschonend und ressourcensparend und ohne thermische Beanspruchung der Kunststoffoberfläche, womit ein besonders breites Einsatzgebiet eröffnet wird. Entsprechend den vorhandenen Entwicklungsergebnissen kann das Verfahren variabel und vielseitig angewendet werden. Es kann für die Vorbehandlung verschiedener Materialien und vielfältiger Produktgeometrien in Form von Stückgut oder Endlosware, einschließlich breiter Flächenware, eingesetzt und für einen Produktwechsel unkompliziert umgerüstet werden.
Zielgruppe und Zielmarkt
Die Projektergebnisse betreffen die Lösung aktuell anstehender und sich durch Einführung neuer Materialien oder Anforderungen an Kunststoffverbunde immer wieder neu stellender und in wachsendem Tempo ändernder Aufgaben der kunststoffverarbeitenden Industrie. Die Industrie ist deshalb mehr denn je gezwungen, den vorhandenen wissenschaftlich-technischen Vorlauf immer wieder neu zu schaffen und zu nutzen, indem innovative Lösungen zügig in die industrielle Praxis übernommen werden.
Mit den oben genannten Vorzügen können Unternehmen die neue Vorbehandlungsmethode nutzen, um wirtschaftliche Vorteile zu erzielen oder neuartige Produktideen zu verwirklichen. Wegen des auf dem nationalen und besonders internationalen Markt bestehenden hohen Innovations- und Kostendruckes werden die wirtschaftlichen Erfolgsaussichten für eine Vermarktung der Projektergebnisse optimistisch und positiv beurteilt. Der potenzielle Anwendungsbereich für die Entwicklungsergebnisse ist breit gefächert.
Eine Nutzung der Methode ist für die Vorbehandlung vielfältiger Kunststoffmaterialien unterschiedlicher Produktformen relevant und kann sowohl für den diskontinuierlichen Betrieb zur Aktivierung von Stückgut als auch für kontinuierliche Prozesse zur Aktivierung von Stückgut oder Endlosware angepasst und weiterentwickelt werden. Das Verfahren zeichnet sich durch ein hohes Automatisierungspotenzial aus, weshalb hierfür besonders hohe Chancen für eine gute Akzeptanz am Markt gesehen werden.
Mit der errichteten Laborversuchsanlage sowie den im Projekt erarbeiteten Kenntnissen und Erfahrungen bestehen sehr gute und praxisnahe Voraussetzungen, um die Methode für interessierende Anwendungen zu testen, Beispiele zu demonstrieren und Vorschläge für die Lösung praktischer Problemstellungen der Vorbehandlung von Kunststoffoberflächen für Verbunde zu erarbeiten. Aufbauend auf dem erreichten Stand ist vorgesehen, das Verfahren weiterzuentwickeln und neue Einsatzmöglichkeiten zu erschließen.