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Qualitätssicherung von Aktivierungen auf Kunststoffoberflächen mittels Thermografie

Das SKZ untersucht ab sofort in einem öffentlich geförderten Forschungsprojekt die passive Thermogafie als QS-Methode zur Oberflächenbehandlung von Kunststoffbauteilen. Das Vorhaben mit dem Förderkennzeichen 20320 N wird über die Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschung (AiF) im Rahmen des Programms zur Förderung der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.

Eine angepasste Oberflächenbehandlung ist Voraussetzung für zufriedenstellende Ergebnisse beim Kleben, Bedrucken, Lackieren, Laminieren, Beschichten und Färben auf polymeren oder lackierten Bauteilen. Hierdurch kann eine verbesserte Benetzung, Haftung und Langzeitstabilität erzielt werden. Im Rahmen eines Forschungsvorhabens werden vom Kunststoff-Zentrum SKZ, ein Mitglied der Zuse-Gemeinschaft, Potenziale und Grenzen der passiven Thermografie als QS-Methode bei Oberflächenbehandlungen von Kunststoffen vertieft evaluiert. Anhand verschiedener Vorbehandlungsverfahren sollen geeignete temperaturgeregelte Behandlungsprozessfenster definiert werden. Dadurch soll die Detektion von Prozessunterbrechungen, Unterbehandlungen sowie Überbehandlungen in Verbindung mit niedermolekularen, adhäsionsmindernden Zersetzungsprodukten ermöglicht werden. Ein Vergleich des Messverfahrens mit den bisherigen Standardverfahren ist ebenfalls vorgesehen. Am Beispiel praxisrelevanter Klebungen (z. B. Polypropylen bei weißer Ware im Haushaltsbereich) soll der Einsatz der passiven Thermografie als Qualitätskontrolle abschließend etabliert werden.

Bisher ist keine universell einsetzbare online- oder inlinefähige Qualitätskontrolle (QS) für die Oberflächenbehandlung von Kunststoffen verfügbar, welche die behandelte Oberfläche nicht kontaminiert. Für einzelne Behandlungsmethoden sind zwar Qualitätskontrollen und kostenintensive Offline-Charakterisierungsmöglichkeiten im Labor vorhanden, diese Methoden werden jedoch industriell aus technischen und wirtschaftlichen Gründen oftmals nicht angewandt. Die passive Thermografie stellt einen vielversprechenden Ansatz zur Lösung dieser Problematik dar. Die enormen Vorteile der berührungslosen, thermografischen Messungen mittels Wärmebildkamera liegen in der schnellen zerstörungsfreien Prüfung von Bauteilen sowie in der hohen Reproduzierbarkeit.

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Bild: Atmosphärendruckplasmabehandlung auf einer ABS-Oberfläche mit zugehörigen Thermogramm.

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