“plasmamodifizierung von polyethylen” dissertation zur erlangung ...

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Abkürzungen A27 MA Polymere und Copolymere des Äthylens mit höchstens 5 % Alpha-olefinischen Copolymeren oder polymeren Zusätzen (ohne funktionelle Gruppen), ohne Zusätze, Verwendung als Spritzgußmaterial ABS Acrylnitril-Butadien-Styren Al Aluminium Al22 FA Polymere und Copolymere des Äthylens mit höchstens 5 % Alpha-olefinischen Copolymeren oder polymeren Zusätzen (ohne funktionelle Gruppen), ohne Zusätze, Verwendung als Folienmaterial ATR Abgeschwächte Totalreflexion ECR Electron-Zyclotron-Resonanz EPDM Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk ESCA Elektronenspektroskopie für chemische Analyse EVOH Ethylen-Vinylalkohol-Copolymer FTIR Fourier- Transformierte Infrarotspektroskopie GPC Gel-Permeations-Chromatographie HDPE Polyethylen hoher Dichte HF Hochfrequenz HMDSO Hexamethyldisiloxan IR Infrarotspektroskopie LDPE Polyethylen niederer Dichte LLDPE Polyethylen niederer Dichte und linearer Struktur MFI Schmelzindex MW Mikrowelle ND Niederdruck PA Polyamid PA 6 Homopolykondensat aus Polycaprolactam PA 6.6 Homopolykondensat aus Hexamethyldiamin und Adipinsäure PC Polycarbonat PE Polyethylen PEEK Polyetheretherketon PET Polyethylenterephthalat PMMA Polymethylmetacrylat POM Polyoxymethylen PP Polypropylen PS Polystyren PTFE Polytetrafluorethylen PUR Polyurethan PVA Polyvinylacetat PVC Polyvinylchlorid REM Rasterelektronenmikroskop RF Radiofrequenz St Stahl UBS PVC-Plastisol für den Unterbodenschutz UV ultraviolett XPS X - Ray Photoelectron Spectroscopy
Kapitel 1: Einleitung und Zielstellung 7 1 Einleitung und Zielstellung Bei modernen Werkstoffen besteht oft der Wunsch, Volumen- und Oberflächeneigenschaften unabhängig voneinander zu wählen und so ein optimales wirtschaftlich interessantes Produkt zu kreieren. Oft muß darum ein kostspieliger Werkstoff gewählt werden, weil ein anderer preiswerter Werkstoff die geforderten Oberflächeneigenschaften nicht bieten kann. Polyethylen ist ein kostengünstiger Kunststoff, der viele positive Eigenschaften wie z.B. hohe Zähigkeit und Reißdehnung, sehr geringe Wasseraufnahme und Wasserdampfdurchlässigkeit, hohe Beständigkeit gegen den Angriff von Chemikalien, physiologische Unbedenklichkeit und gute Verund Bearbeitbarkeit besitzt. Polyethylen bietet deshalb von allen Thermoplasten den breitesten Anwendungsbereich, angefangen bei der Folienherstellung, der Rohrextrusion für den Trinkwasserund Abwasserbereich, dem Spritzgießen von Haushaltswaren bis hin zur Verwendung als Beschichtungsmaterial. Demgegenüber steht der Nachteil des unpolaren Charakters, wodurch sich Produkte aus Polyethylen schlecht lackieren, bedrucken und verkleben lassen. Um diesen Nachteil zu beseitigen, werden in der Technik die verschiedensten Wege beschritten. Durch eine Pfropfcopolymerisation mit Vinylacetat oder Acrylsäure werden die Haftungseigenschaften von Polyolefinen wesentlich verbessert /1/. Eine weitere Möglichkeit bieten die chemischen Oberflächenbehandlungen zu denen das Beizen in Chromschwefel- oder Phosphorsäure bzw. das Vorbehandeln mit Lösungsmitteln gehören. Diese Behandlungen bewirken eine starke Haftverbesserung, bereiten jedoch auch Entsorgungsprobleme /2-5/. Durch mechanisches Aufrauhen (Strahlen, Schmirgeln) oder durch eine thermische Vorbehandlung (Beflammen) können Kunststoffoberflächen ebenfalls modifiziert werden /6/. Die Coronabehandlung ist sehr verbreitet für die Vorbehandlung von Polyethylenfolien, um Druck- bzw. Lackierfarben zu applizieren. Die dadurch entstehenden Effekte klingen jedoch innerhalb kürzester Zeit ab, so daß die Teile sofort nach dem Coronaprozeß weiterverarbeitet werden müssen /2/. Plasmamodifizierung Wie dieses letzte Beispiel zeigt, werden zur Modifizierung von Oberflächeneigenschaften zunehmend umweltfreundliche physikalische Methoden verwendet. Unter den physikalischen Verfahren sind solche Verfahren zu verstehen, die trocken und berührungslos eine Oberfläche modifizieren oder beschichten können. Der gewünschte Effekt wird dabei auf physikalischem Weg ausgelöst und die Oberfläche bleibt “kalt”. Es werden Oberflächenmodifizierungen durchgeführt, ohne die positiven Basiseigenschaften der Kunststoffe zu verändern. Zu diesen Verfahren zählt die Niederdruckplasma- Technologie. Der wesentliche Vorteil des Niederdruckplasma-Verfahrens liegt darin, daß auch kompliziert geformte Bauteile mit Hinterschneidungen, engen Spalten und Bohrungen behandelt werden können. Aufgrund des im Vakuum ablaufenden Prozesses ist ein hohes Maß an Arbeitssicherheit und Umweltschutz gegeben. Die bei der Behandlung eventuell entstehenden gesundheitsschädlichen Reaktionsprodukte lassen sich kontrolliert absaugen und entsorgen bzw. wieder aufbereiten. Durch die niedrigen Prozeßtemperaturen von etwa 30 - 100 °C ist die Niederdruckplasma- Behandlung besonders für Kunststoffe geeignet, da eine thermische Schädigung der zu behandelnden
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Kapitel 4: Zusammenfassung und Schl
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Literaturverzeichnis Literaturverze
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Literaturverzeichnis /64/ Hall, J.R
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Literaturverzeichnis /122/ Wu, D.Y.
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Literaturverzeichnis /183/ Neumann,
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Anhang 2 1 ESCA-Untersuchungen 1.1
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Anhang 4 1.2 A27 MA im O -Plasma be
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Anhang 6 1.3 A27 MA im N -Plasma be
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Anhang 8 1.5 A27 MA im O -Plasma be
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Anhang 10 2 ATR-Untersuchungen an A
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Anhang 12 2.2 Al22 FA im Sauerstoff
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Anhang 14 2.3 Al22 FA im Stickstoff
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Anhang 16 3 Oberflächenspannung na
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Anhang 18 3.2 Oberflächenspannung
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Anhang 20 Tabelle 5: Polyethylen in
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Anhang 22 3.4 Oberflächenspannung
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Anhang 24 4 Oberflächenspannung na
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Anhang 26 5 Klebfestigkeit von A27
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Anhang 28 6 DSC -Untersuchungen von
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Anhang 30 6.2 A27 MA - Pulver Tabel
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Anhang 32 7 Schmelzindex von LDPE-P
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Anhang 34 9.2 Abhängigkeit der Obe
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Anhang 36 11 DSC - Untersuchungen v
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Lebenslauf Name: Katrin Rieß Ansch
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