Motivation

Kunststoffe leisten in vielen Gebieten einen wertvollen Beitrag, bspw. als Folie im Medizin-, Verpackungs- und Hygienebereich. Die Anforderungen sind jedoch meist hoch, sodass zu deren Erfüllung komplexe Eigenschaftsprofile erforderlich sind. Einzelmaterialien können dies häufig nicht oder nicht ohne weiteres leisten, sodass in der Praxis verschiedene Kunststoffe miteinander kombiniert werden. So bestehen Mehrschichtfolien mit einer Barrierewirkung gegen Kohlendioxid oder Sauerstoff z. B. aus einer dünnen Polyamid-Zwischenschicht, während Ober- oder Unterseite der Folie aus kostengünstigem Polypropylen oder Polyethylen bestehen.

Diese Einzelfolien dürfen sich während des Gebrauchs zur Sicherstellung der Funktion jedoch nicht voneinander lösen. Der Haftfestigkeit des Verbundes kommt somit eine besondere Rolle zu. Als ein bestimmender Faktor kann hier die Oberflächenspannung der zu kombinierenden Materialien gesehen werden. Diese sollte an der Grenzfläche für einen haftfesten Verbund möglichst hoch und aus gleichen dispersen und polaren Anteilen bestehen. Aufgrund von makromolekularen Unterschieden unterscheidet sich diese allerdings zwischen den Materialien. Eine Verbindung der Partner ist daher nicht immer ohne weiteres möglich. Abhilfe schaffen hier in der Praxis Haftvermittler und Klebstoffe, die eine chemische Verbindung herstellen. Mit ihrem Einsatz sind allerdings auch Nachteile verbunden. So kommt es z. B. durch REACH zu Neueinstufungen der Rohstoffe, die in den Primern und Klebstoffen Anwendungen finden und damit zu Verschärfungen bei deren Einsatz. Darüber hinaus gerät erhält der Kreislaufgedanke zunehmend gesellschaftliche und politische Aufmerksamkeit. Fokus liegt hierbei vielfach auf dem mechanischen Recycling. Kunststoffprodukte werden hierbei zunächst zu sogenannten Flakes zerkleinert und anschließend zu Rezyklat aufbereitet, das in den Werkstoffkreislauf zurückgeführt werden kann. Entscheidend hierfür ist die Sortenreinheit. Konventionell hergestellte Mehrschichtfolien lassen sich jedoch nicht oder nicht ohne großen Aufwand, aufgrund der o. g. chemischen Verbindung durch den Einsatz von Klebstoffen und Haftvermittlern, trennen. Mehrschichtfolien gehören daher derzeit zu den großen Herausforderungen in der Kunststoffbranche. ​

Zielsetzung

Ziel des Vorhabens ist ein haftvermittler- und klebstofffreier Folienverbund mithilfe einer Atmosphärendruck-Plasmabehandlung von Kunststoffschmelzefahnen.

Unter Kunststoffschmelzefahne wird in diesem Kontext Kunststoff verstanden, der im Extrusionswerkzeug bereits zur Zielgeometrie ausgeformt aber noch nicht erstarrt also schmelzeförmig ist. Zwischen Plasma und Schmelzefahne wird eine physikalische und chemische Wechselwirkung hervorgerufen. Dabei werden funktionelle Gruppen in die Polymermatrix angekoppelt. Die Kunststoffschmelze wird aktiviert, d. h. die Reaktivität erhöht und damit die Benetzbarkeit verbessert. Den Voraussetzungen für einen haftfesten Verbund wird damit nachgekommen. Der Verzicht auf Klebstoffe und Haftvermittler wird möglich.

Ansprechpartner

Jonas Gaide, M.Sc.

jonas.gaide@uni-due.de
0203 - 379 2339