UV-gehärtete Beschichtungen schweißbar machen
Oft erhalten PVC-Folien eine lufttrocknende Decklackierung, um dekorative Aufdrucke zu schützen. UV-Lacke bieten deutlich bessere Schutzeigenschaften, können aber nicht eingesetzt werden. Sie bringen für die Weiterverarbeitung der Folien mittels Schweißen nicht die nötigen thermoplastischen Eigenschaften mit. Ein aktuelles Forschungsprojekt soll das nun ändern.
Im Rahmen des IGF-Verbundvorhabens 22109 BG wird daran gearbeitet, UV-Lacke zu entwickeln, die durch Retro-Diels-Alder-Gruppen (RDA) unter Wärmeeinwirkung ihre Vernetzung kurzzeitig lösen und so eine Schweißbarkeit von PVC- und anderen Thermoplastfolien ermöglichen. Bisherige Tests zeigen, dass diese Gruppen Selbstheilungseffekte unter Wärmeeinfluss aufweisen. Allerdings stößt das Projekt derzeit auf eine entscheidende Hürde: Eine unerwünschte thermische Nachvernetzung der Lacke verhindert die angestrebte Schweißbarkeit.
Am Fraunhofer IPA wurden zunächst Referenzformulierungen entwickelt, die auf aliphatischen Urethanacrylaten basieren. Diese Formulierungen zeigten bei der Härtung unter UV-Licht gute Ergebnisse, jedoch führte die Wärmeentwicklung bei dünnen Folien zu thermischen Verformungen. Die Verwendung von UV-LED-Strahlern reduzierte dieses Problem, stellte jedoch hohe Anforderungen an die Fotoinitiatoren und die Flexibilität der Bindemittel.
Weitere Forschung notwendig
Testformulierungen mit RDA-Linkern zeigten wie erwartet Selbstheilungseffekte, abhängig von der jeweiligen Rezeptur und dem Temperaturverlauf. Doch parallel dazu traten unerwünschte Nebenreaktionen auf, die eine thermische Nachvernetzung auslösten. Diese Reaktionen führten dazu, dass sich die Vernetzungsstruktur des Lackes nicht wie geplant lockerte, sondern verhärtete, was die Schweißbarkeit der Folien verhinderte.
Um diese Herausforderung zu meistern, planen die Forscher weitere Experimente. Ziel ist, den Mechanismus der unerwünschten thermischen Nachvernetzung besser zu verstehen. Zudem sollen neue RDA-Linker und angepasste Aushärtungsbedingungen getestet werden. Auch die Schweißtechniken und -parameter werden weiter untersucht, um das Ziel der schweißbaren, UV-lackierten Folien zu erreichen.
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- Details zur Entwicklung der Formulierungen und Härtungstechniken
- Wie Selbstheilungseffekte unter verschiedenen Temperaturregimen funktionieren
- Welche Änderungen in den nächsten Projektphasen geplant sind
Zum Netzwerken:
Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA, Stuttgart, Dr. Michael Hilt, Tel. +49 711 970-3820, michael.hilt@ipa.fraunhofer.de
Dr. Norbert Pietschmann, Tel. +49 711 970-3831, norbert.pietschmann@ipa.fraunhofer.de, www.ipa.fraunhofer.de/beschichtung
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