• Kunststoffstoßstange

    Kunststoffstoßstange

Beschichten von Polymeren

Messmethoden für Benetzung und Haftung

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:

  • Coronabehandlung
  • 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.

KRÜSS Applikationsberichte

TN318: Inline-Prozesskontrolle der Benetzbarkeit durch Kontaktwinkelmessung auf sich bewegenden Oberflächen

Mit einer Machbarkeitsstudie zeigen wir, wie Kontaktwinkelmessungen für unterbrechungsfreie Inline-Prozesskontrollen eingesetzt werden können. Im Mittelpunkt stehen die schnelle Liquid Needle Dosiereinheit und die Software-Schnittstelle ADVANCE API zur Anbindung an Informationssysteme.

AR280: Flammaktivierung von Polymeroberflächen optimieren

Ein Zulieferer für die Automobilindustrie war beim Aufbringen einer Dekorfolie auf flammaktiviertes Polypropylen mit hohen Ausschussraten konfrontiert. Nach ergebnislosen Prüfungen mit Test­tinten gaben Messungen der freien Oberflächenenergie vor Ort Aufschluss über die Ursache des Problems.

AR272: Warum Testtinten nicht die ganze Wahrheit über die freie Oberflächenenergie sagen

Bei 16 Materialien und plasmabehandelten Polymeren wird die SFE mit Kontaktwinkeln und Testtinten bestimmt. Die zum Teil großen Unterschiede beim Methodenvergleich erklären sich dadurch, dass Tintentests die polaren Anteile der SFE nicht berücksichtigen.

AR262: Der Einfluss einer Sauerstoff-Helium-atmosphärischen Behandlung auf Kunststoffe für den medizinischen Einsatz

Oberflächenmodifikation von Polymeren mittels Plasmabehandlung verbessert im Vergleich zu den unbehandelten Materialien die Benetzbarkeit durch Wasser deutlich. Dieser Befund lässt eine höhere Biokompatibilität der Kunststoffe beim medizinischen Einsatz erwarten.

AR256: Wie Kunststoffe ihre Wasserscheu verlieren

Die Erhöhung der Oberflächenpolarität durch Ozonbehandlung wird bei den Kunststoffen POM und PBT anhand von Kontaktwinkelmessungen nachgewiesen. Die Ergebnisse zeigen zudem einen unterschiedlichen Einfluss der Einwirkdauer auf die Oberflächenaktivierung.

AR253:Correlation of receding water contact angle data with moisture vapor transition rate on corona treated polypropylene packaging film

Die Erhöhung der freien Oberflächenenergie einer PP-Folie durch Corona-Behandlung wird durch Kontaktwinkelmessungen bestätigt. Die unerwünschte Erhöhung der Feuchtedurchlässigkeit bei zu langer Behandlungsdauer korreliert gut mit dem gemessenen Rückzugswinkel.

AR234: Bestimmung der freien Oberflächenenergie von Elektronikbausteinen

Vergleichende Kontaktwinkelmessungen an zwei Elektronikbauteilen ergeben deutliche Unterschiede in deren freier Oberflächenenergien. Die zu erwartenden Differenzen der Haftung und Benetzung mit ein- und derselben Vergussmasse bedeuten ein Qualitätsproblem.