Polycarbonat beschichten

Polycarbonate in hochtransparenter Qualität nehmen einen steigenden Marktanteil auf dem Gebiet optischer
Komponenten ein. Ein wichtiger Marktschwerpunkt ist die Automobilindustrie. Hier ermöglicht
beispielsweise der Ersatz gläserner Autoscheiben durch Kunststoffmaterialien eine Gewichtseinsparung
des Fahrzeuges und stellt somit eine Handhabe zur Senkung des Kraftstoffverbrauches dar. Nachteilig
im alltäglichen Einsatz von PC-Formteilen und -Designelementen ist deren kratzempfindliche Oberfläche,
sodass häufig schützende Lackschichten in nachgelagerten Arbeitsschritten aufgebracht werden
müssen.

„Selbstheilende“ Reaktionslacke

Zur Verminderung der Kratzeranfälligkeit von Kunststoff-Oberflächen im Fahrzeuginnenraum zeichnet
sich tendenziell eine weitere Herangehensweise ab. Da hier die mit Hardcoats überzogenen Formteiloberflächen
von Bedienelementen oder Displays den Nutzungsbeanspruchungen im Fahrzeug-Innenraum
nicht dauerhaft standhalten können, lässt alternativ die Beschichtung mit „selbstheilenden“ Reaktionsklarlacken
auf Polyurethan(PUR)- oder Polyurea(PUA)-Basis deutliche Vorzüge erwarten.

Direktlackierung im Werkzeug

Zur erfolgreichen technologischen Umsetzung bietet sich der etablierte Prozess „Direktlackierung im
Werkzeug“ an. Aktuell werden hinreichend polare Kunststoffe, wie bspw. PC/ABS-Blends, SAN- und ASATypen
sowie ausgewählte Polyester, durch Formteil-Direktlackierung im Spritzgießwerkzeug dauerhaft
oberflächenveredelt. Dagegen eigneten sich nach Untersuchungen im KUZ diverse PC-Formmassen bisher
nicht umfänglich als formgespritzte Substrate für die Direktlackierung im Werkzeug mit den lösemittelfreien
PUR- bzw. PUA-Reaktionslacken. Die Anwendung derartig veredelter PC-Formteile scheitert bislang
an unzureichender Schichthaftung, welche unter verschiedenen anwendungsnahen Klimabedingungen
sehr rasch zum Versagen des Substrat-Reaktionslack-Verbundes führt.

Plasmabehandlung verbessert Haftung

Im Forschungsvorhaben „PC-AdPro2RIM“ wird experimentell untersucht, wie spritzfrische Polycarbonat-
Formteile im Spritzgießwerkzeug mittels Atmosphärendruck-Plasma oberflächenbehandelt und zu thermoplastischen
Tragelementen für den Prozess „Direktlackierung im Werkzeug“ mit VOC-freien PUR- bzw.
PUA-Lacken qualifiziert werden können. Dabei sollen die mittels Atmosphärendruck-Plasmabehandlung
erzeugten chemisch-reaktiven Gruppen durch selektive Farbreaktionen nachgewiesen werden und,
erstmals flächenbezogen, Aussagen zu Art, Belegungsdichte und Homogenität der Oberflächenaktivierung
ermöglichen. Durch die Variation der Plasmabehandlungsparameter im Prozess soll die haftungsoptimierte
Anpassung der Oberflächenaktivierung an die differierenden Anforderungen lösemittelfreier
PUR- bzw. PUA-Klarlacken erzielt werden.

Effekte einer Atmosphärendruck-Plasmabehandlung von Polycarbonat: In einem Vorversuch zeigt sich eine deutliche Reduzierung der Kontaktwinkel zu Wasser = dies lässt auf eine verbesserte Benetzung als Voraussetzung für Verbundhaftung zu Reaktionslacken schliessen.

Ziel des Forschungsvorhabens

Die angestrebte Lösung ist auf die Herstellung hochwertiger Consumer-Produkte und Design-Elemente
fokussiert. Dabei bleibt die Anwendung der Forschungsergebnisse nicht allein auf die Beschichtung und
Veredelung von PC-Formteilen beschränkt. Durchaus denkbar und wünschenswert ist auch die Umsetzung
der Technologie für weitere technisch bedeutsame, aber problematisch direkt zu beschichtende
thermoplastische Werkstoffe, wie bspw. PMMA, COC u.a. Als Zielmärkte für die Umsetzung der F&E-Ergebnisse
in die Fertigung kommen zunächst in Betracht:

• Automobil-Zulieferer-Industrie und OEM´s,
• Hersteller hochwertiger Consumer-Technik,
• Unternehmen der Spritzgiessverarbeitung.

Kontakt

Kunststoff-Zentrum in Leipzig gGmbH
Erich-Zeigner-Allee 44
D-04229 Leipzig
+49 341 4941 500
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www.kuz-leipzig.de