Beschichten von Polymeren

Polymere sind in nahezu allen Lebensbereichen in Konkurrenz mit traditionellen Werkstoffen getreten. Vielfältige Beschichtungsanwendungen für Kunststoffe wie Lackieren, Bedrucken oder Verkleben definieren Anforderungen an die Entwicklung der Materialien und der Coatings. Eine hohe Qualität ist das Ergebnis gezielter Grenzflächenmessungen und des darauf abgestimmten Einsatzes der Materialien.

Typische Anwendungen für Polymerbeschichtungen

• Kunststofflackierung als Designelement
• Bedrucken von Verpackungen und Folien
• Verklebung mit Glas, Metall, Textilien oder anderen Kunststoffen
• Superhydrophobe Coatings für selbstreinigende Oberflächen
• Kontaktlinsenbeschichtung für Tragekomfort und gute Sauerstoffdurchlässigkeit

Energieausgleich zwischen Kunststoff und Coating

Eine häufige Problemstellung bei der Kunststoffbeschichtung ist die Unverträglichkeit der Materialien. Die eingesetzten Polymere sind schlecht benetzbar und Wasser als Basis für viele Coatings benetzt schlecht. Um die beiden Seiten kompatibel zu machen, wird die freie Oberflächenenergie des Kunststoffes durch Vorbehandlung erhöht und die des Coatings durch Tensidzugabe verringert. Für beide Aufgaben liefert unsere Messtechnik wesentliche Informationen.

Freie Oberflächenenergie des Polymers

Um die freie Oberflächenenergie von Kunststoffen zu erhöhen, wird eine Reihe von Methoden angewendet:

• Koronabehandlung
• Plasmabehandlug
• Flammbehandlung
• chemische Einwirkung

Besonders aufschlussreich ist der durch Kontaktwinkelmessungen zugängliche polare Anteil der freien Oberflächenenergie, weil dieser die Affinität zu wässrigen Medien widerspiegelt. Für die Kontaktwinkelmessung haben wir stationäre Laborgeräte und zerstörungsfrei arbeitende, mobile Instrumente für den Einsatz vor Ort entwickelt.

Oberflächenspannung des Coatings und dessen Haftung und Stabilität

Bei der beschichtenden Phase, dem flüssigen Coating, werden unsere Tensiometer zur Oberflächenanalyse eingesetzt. Von Interesse ist dabei die Effektivität und Effizienz der verwendeten Tenside. Ergänzend können polare und nicht-polare (dispersive) Anteile der Oberflächenspannung bestimmt werden. Die kombinierten Ergebnisse für die feste und flüssige Phase ergeben ein aufschlussreiches Gesamtbild:

• Die Adhäsion ist ein Maß für die Anfangshaftung eines Coatings oder einer Verklebung.
• Die Grenzflächenspannung geht mit der Langzeitstabilität einher; sie muss für eine permanente Verbindung möglichst gering sein.