Neben der Niederdruckplasmatechnik und der Atmosphärendruckplasmatechnik findet zur Aktivierung von schwer verklebbaren oder lackierbaren Kunststoffen am IFAM die Fluorierung Anwendung.
Hierbei wird die Oberfläche des Werkstücks bei Raumtemperatur einem Gasgemisch aus Stickstoff und wenigen Prozent Fluor und eventuell kleinen Anteilen Sauerstoff ausgesetzt, wobei in einem stark exothermen Prozeß Wasserstoffatome in den äußeren Schichten des Polymers durch Fluoratome ersetzt werden. So wird auf diese Weise z.B. bei Polypropylen innerhalb einer Oberflächenschicht von einigen 10 nm nach einigen Minuten Fluorierungszeit ein Austausch etwa der Hälfte aller verfügbaren Wasserstoffatome erreicht. Der Prozeß kann sowohl im Inline- als auch im Offline-Verfahren eingesetzt werden. Beide Möglichkeiten bewähren sich bereits bei einer Vielzahl von industriellen Anwendungen.
Der Aktivierungseffekt beruht
auf der Tatsache, daß durch den Austausch eines Teils der Wasserstoffatome
durch Fluoratome Dipole im Polymer erzeugt werden. Die dadurch gestiegene
Oberflächenenergie bewirkt eine bessere Benetzbarkeit. Weiterhin bietet
die Oberfläche eine Vielzahl von Adhäsionspunkten, an denen Klebstoffe
mindestens durch Dipol-Wechselwirkungen anbinden können.
Die Aktivierung ist im Falle
der Fluorierung sehr langzeitbeständig, bedingt durch die große
Eindringtiefe der Reaktion. Auf diese Weise werden Drehbewegungen von Kettensegmenten
unterhalb der Erweichungstemperatur verhindert, die bewirken, daß
der aktivierte Teil der Kette sich in das Innere des Polymers stülpt,
und so den Aktivierungseffekt zunichte macht.
Wird der Fluorierungsprozeß
in Gegenwart von Sauerstoff vorgenommen (Restkonzentrationen im Reaktor
bzw. Einsatz eines Gemisches aus Stickstoff, Fluor und Sauerstoff), so
werden auch Sauerstoffatome eingebaut und man spricht von Oxifluorierung.
Die gebildeten Säurefluorid- und Carboxylgruppen bieten zusätzliche
Anbindungspunkte für reaktionsfähige Klebstoffkomponenten und
führen somit ebenfalls zu verbesserten Eigenschaften der Klebung bzw.
Lackierung.
Im Rahmen seiner Funktion als Dienstleister im Technologietransfer bietet das IFAM Bremen seine Ressourcen für die Bearbeitung der oben genannten industriellen Fragestellung bis zur Serie an. Unser Service umfaßt Beratung, Prozeßentwicklung, Bemusterung und industrielle Einführung durch Pilotanlagenbau.
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