UV-Licht als Oberflächenwerkzeug

Abbildung der mikrostrukturierten Oberfläche von PP (links oben) und Messungen von „Bohrungen“ durch mikroskopische Aufnahme (rechts oben) sowie deren Auswertung (unten) (Bild: SKZ – Das Kunststoff-Zentrum)

31.10.2016 UV-Licht als Oberflächenwerkzeug

Der Vorteil einer Vorbehandlung mit UV-Laser

von Dr. Eduard Kraus (SKZ – Das Kunststoff-Zentrum), Dr. Benjamin Baudrit (SKZ – Das Kunststoff-Zentrum), Peter Heidemeyer (SKZ – Das Kunststoff-Zentrum), Professor Dr. Martin Bastian (SKZ – Das Kunststoff-Zentrum)

Der Vorteil einer Vorbehandlung mit UV-Laser ist eine mögliche Kombination aus Reinigung, Vergrößerung der wirksamen Oberfläche des Substrats und einer chemischen Modifikation der Oberfläche mit einem Werkzeug. In einem Forschungsvorhaben wurde die Oberflächenbehandlung zum Kleben von diversen Kunststoffen mit einem UV-Laser untersucht. Als Lichtquelle wurde hierfür ein gepulster ArF-Excimer mit einer Wellenlänge von 193 nm eingesetzt. Der Schwerpunkt dieser Untersuchungen lag in der Entwicklung eines innovativen Oberflächenbehandlungsverfahrens für geklebte Kunststoffverbindungen auf Basis des kohärenten Lichts aus dem UV-Wellenlängenbereich.

Der Laser hat sich zu einem unverzichtbaren Werkzeug in Forschung und Industrie entwickelt. Er ist heute ein untrennbarer Bestandteil der Spektroskopie, Umweltdiagnostik, Analytik, Biologie und Medizin. Die historische Entwicklung des Lasers hat kontinuierlich zu einem steigenden Markt beigetragen [1]. Thermische Materialbearbeitung (wie Reinigen, Schweißen, Schneiden etc.) mit kohärenten Lichtquellen findet immer mehr Anwendungen in der Kunststoffindustrie [2]. Ein Laser zur Oberflächenvorbehandlung in diversen Klebstoffanwendungen von Kunststoffen wurde allerdings relativ selten eingesetzt. Dies wird oft durch einen relativ hohen Preis sowie die verbreitete Anwendung von etablierten Oberflächenvorbehandlungsmethoden (wie z.B. Niederdruck- und Atmosphärendruck-Plasma oder Coronabehandlung) verhindert [3]. Die erfolgreiche Anwendung einer Laser-Vorbehandlung von Kunststoffoberflächen zum klebtechnischen Fügen lässt sich allerdings mit zwei verschiedenen Verfahrenszielen begründen:

• Änderung der Oberflächentopographie durch thermische Einwirkung oder Ablation,

• Modifizierung der chemischen Struktur der Oberfläche in geeigneter reaktiver Atmosphäre durch entsprechende Strahlungsenergien [4, 5, 6, 7].

Lösungspartner

SKZ – Das Kunststoff-Zentrum

Zielgruppen

Einkauf, Konstruktion & Entwicklung, Produktion & Fertigung, Qualitätssicherung