Beflammanlage

Im Fach CMP des Department Chemie der Universität Paderborn befindet sich eine Beflammungsanlage der Firma Arcotec im Einsatz. Mit ihr werden momentan Kunststoffproben für die anschließende Lackierung vorbehandelt.

Unpolare Materialien, wie z.B. Polypropylen, sind schlecht zu lackieren. Sie besitzen eine unpolare Molekülstruktur. Daraus ergibt sich eine niedrige Oberflächenenergie. Diese bildet eine schlechte Voraussetzung für die Benetzung (besonders bei Verwendung von Wasserlacken) und die Haftung. Ohne reaktive Molekülgruppen können als physiochemische Bindungen nur die relativ schwachen Van-der-Waals-Kräfte für die Verbundfestigkeit sorgen.
Um solche Kunststoffe dennoch mit einem haltbaren Beschichtungsstoff versehen zu können, kommen verschiedene Vorbehandlungsmethoden in der Industrie zum Einsatz. Dabei ist die Beflammung die am häufigsten anzutreffende Vorbehandlungsmethode im Automobilsektor. Die Beflammung arbeitet kontinuierlich, ist relativ leicht in der Handhabung und kostengünstig.

Bei der Verbrennung des Reaktionsgases (z.B.: mit Luft abgemischtes Propan- oder Butangas) entstehen Reaktionsprodukte (u.a. CO2 und H2O), die teils radikalisch vorliegen. Diese Produkte und der nicht umgesetzte Luftsauerstoff sind in der Lage beim Beflammen von Kunststoffen, Polymerketten aufzubrechen, Wasserstoff zu abstrahieren und sich an die Moleküle anzulagern. Dabei entstehen polare Gruppen (Hydroxyl-, Hydroxyperoxid-, Aldehyd-, Keto- und Carboxylgruppen) in der Kunststoffoberfläche. Dies erhöht den polaren Anteil der Oberflächenenergie erheblich, wodurch Benetzung und Haftung begünstigt werden. Physiochemische Bindungen zwischen Beschichtungsmaterial und dem Untergrund werden ermöglicht. Zusätzlich dazu können dünne Verschmutzungsschichten entfernt werden und es kann zur mikroskopischen Aufrauung kommen. Wodurch sich die Kontaktfläche erhöht und wodurch vermehrt mechanische Verankerungsmöglichkeiten entstehen.

Die haftungsverbessernde Eigenschaft der Beflammung wird jedoch nicht nur beim Lackieren eingesetzt. So findet sich auch beim Verkleben, Bedrucken, Beflocken, Beschäumen, usw. Verwendung. Auf Folien kommt die Technologie auch zum Einsatz. In der Metall- und Keramikindustrie dient die Beflammung der Reinigung.