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Oberflächliches

Plasmaschicht optimiert Kunststoffe für Bedrucken und Verkleben

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Praxistest beweisen Tauglichkeit der Plasmabehandlung

Eine gezielte Anpassung der Oberflächeneigenschaften der Kunststoffsubstrate ermöglicht demnach signifikante Haftungssteigerungen mit Blick auf Verklebungen – etwa auf Epoxidharz- oder Acrylatbasis. An PMMA-Stahl-Verbundmaterialien, die über einen 2-K-Epoxidharz-Konstruktionsklebstoff aufgebaut wurden, ließen sich außerdem Haftfestigkeiten im Druckschertest bis in den Bereich der Eigenfestigkeit des PMMA erreichen, wie man betont. Im Fall von PTFE wurde die Scherfestigkeit des Klebeverbundes von 0,1 MPa auf 8 bis 9 MPa erhöht. Durch zusätzliches mechanisches Anrauen des PTFE – beispielsweise über Strahlprozesse – ließ sich die Scherfestigkeit sogar auf bis zu 13 MPa steigern.

Ein Verbund aus FEP-Schlauch und ABS Verbinder, für den künftigen Einsatz in der Medizintechnik, wurde durch die Verklebung mit einem zertifizierten Cyanacrylatklebstoff aufgebaut. Durch den Beschichtungsprozess – aber auch mit einer optimierten Plasmaaktivierung – konnte die nach DIN EN ISO 10555-1 geforderte Mindestzugkraft von 10 Newton zuverlässig erfüllt und reproduzierbar übertroffen werden. Ebenso wurde die Sterilisierbarkeit der Verbundproben nachgewiesen, was sowohl mittels Dampfsterilisation als auch Ethylenoxidsterilisation funktioniert, wobei die Haftungswerte nahezu unverändert blieben. Selbiges gelte bei einer Langzeitbelastung der Verklebung im Klimaschrank bei erhöhter Temperatur von 85 °C und 50 % relativer Luftfeuchtigkeit, was einer geforderten Lagerbarkeit der vaskulären Medizinprodukte von mindestens 5 Jahren entspricht.

Direktverbindungen mit schwer benetzbaren Kunststoffen

Außer dem Fluorkunststoff-Schlauchmaterial FEP konnten in dem Entwicklungsprojekt auch bei den ebenfalls getesteten PTFE- und HDPE-Schläuchen, die gestellten Haftungsanforderungen durch den Plasmaprozess erfüllt werden. Zukünftig ist damit bei schwer zu verklebenden Polymeren die Möglichkeit gegeben, von einem einfacheren Aufbau von Medizinprodukten über Direktverklebungen zu profitieren.

Die durch den Plasmaprozess erzielten Oberflächeneigenschaften bieten aber auch noch Vorteile bei der Bedruckbarkeit der Schläuche. Die bessere Benetzbarkeit gehe dabei mit einem klaren Druckbild der mittels Tintenstrahldruck aufgebrachten Messskalen und Beschriftungen einher.

Beispiele dafür, wie mittels Atmosphärendruck-Plasmabeschichtung die Bedruckbarkeit von Fluorkunststoffen verbessert wird. Man beachte das sehr scharfe Druckbild ...(Bild: Innovent e. V.)
Beispiele dafür, wie mittels Atmosphärendruck-Plasmabeschichtung die Bedruckbarkeit von Fluorkunststoffen verbessert wird. Man beachte das sehr scharfe Druckbild ...
(Bild: Innovent e. V.)

Ein weiterer positiver Effekt betrifft die Haftung der Tinten auf den Kunststoffen, denn die verbessert sich. Und außer für Kunststoffe ist der Plasmabeschichtungsprozess allgemein auch bei anderen dielektrischen Materialien wie Glas, Keramik, Holz und Textilien anwendbar. In parallellaufenden Forschungsarbeiten ergaben sich beispielsweise Synergien bei der verbesserten Lackhaftung auf harzreichen Hölzern oder der Pulverlackhaftung auf Flachglas, wie es dazu heißt. Insgesamt öffne der neuartige Beschichtungsprozess viele Applikationsmöglichkeiten für die Industrie.

Die vorgestellten Arbeiten wurden vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) unter dem Förderkennzeichen KK5088407AP1 unterstützt.

(ID:50133274)

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