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Oberflächenvorbehandlung mittels UV-Laser

Vorbehandelte PEEK-Oberfläche, Analyse zeigt höheren Sauerstoffanteil

Zum Thema „Innovative Oberflächenvorbehandlungsmethoden mittels UV-Laser zum klebtechnischen Fügen von Kunststoffen“ läuft am SKZ in Würzburg seit Juni 2014 ein Forschungsvorhaben.

Der Einsatz von kohärentem Licht in klebtechnischen Anwendungen wurde für Kunststoff-Produkte bisher sehr wenig erforscht. Dieser seltene Einsatz des Lasers als Oberflächenvorbehandlungswerkzeug beim Kleben von polymeren Werkstoffen ist durch den relativ hohen Preis des entsprechenden Lasers und den etablierten Einsatz von weiteren konventionellen Oberflächenvorbehandlungsmethoden (wie Niederdruck- und Atmosphärendruck-Plasma) begründet. Neuesten Forschungsstudien zufolge konnte allerdings für manche Anwendungen im Metallbereich eine deutlich höhere Effizienz und somit ein enormer Vorteil des Lasers auch in der Wirtschaftlichkeitsbetrachtung für die Klebetechnik aufgezeigt werden. Die Vorteile einer Laservorbehandlung liegen in der möglichen „Werkzeug“-Kombination bestehend aus Reinigung, Vergrößerung der wirksamen Oberfläche des Substrats, chemischer Modifikation der Oberfläche und einer möglichen beschleunigten Aushärtung des Klebstoffs.

Im Vordergrund des aktuellen Vorhabens steht daher die Entwicklung einer innovativen Oberflächenvorbehandlungsmethode als Werkzeug für klebtechnische Anwendungen von Polymeren basierend auf kohärentem Licht aus dem UV-Wellenlängenbereich. Eine Ableitung von Prozessparametern für die Implementierung des Verfahrens in die Produktion stellt ein weiteres Ziel dieser Arbeit dar.

In der Forschungsarbeit sollen also nicht nur die einzelnen Schritte der Reinigung, Vorbehandlung oder chemischen Modifikation erarbeitet werden, sondern auch die Kombination dieser Methoden miteinander, mit dem Ziel, eine übergreifende Anwendung im Bereich des klebtechnischen Fügens mithilfe einer flexiblen, ökonomischen und ökologischen Oberflächenvorbehandlungsmethode zu ermöglichen.

Interessierte Firmen sind jederzeit eingeladen, als Mitglieder im projektbegleitenden Ausschuss mitzuwirken und die Forschungsarbeiten in dem Projekt mitzugestalten.

Das IGF-Vorhaben (18249 N) der Forschungsvereinigung FSKZ e.V. wurde über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.

Die Abbildung zeigt eine vorbehandelte PEEK-Oberfläche (links oben). Zur Verbesserung der mechanischen Adhäsion wurden Bohrungen mit D = 95 µm in die Oberfläche eingebracht. Auf der Oberfläche ist im vorbehandelten Bereich zusätzlich ein höherer Sauerstoffanteil feststellbar (rechts). Dies kann zu einer Verbesserung der physikalischen Adhäsion führen. (Foto: SKZ)

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Ansprechpartner:

Dr. Johann Erath
Leiter Forschungsmanagement
+49 931 4104-472
j.erath@skz.de
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