Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA
Optimierung von primerlosen Beschichtungen von PP-Bauteilen für die Automobilindustrie
In Kürze
Im Projekt zur primerlosen Beschichtung von PP-Bauteilen für Automobilanwendungen wurden Reinigungs- und Vorbehandlungsprozesse untersucht. Ziel: optimale Haftfestigkeit auch bei weniger Schichten. Die Druckwasserstrahlprüfung (ausgehend von ISO 16925) wurde dafür methodisch weiterentwickelt.
Im Detail
Haftfeste Beschichtungen ohne Primer – effizienter, nachhaltiger, kostensparend
Kunststoffcompounds auf Basis von Polypropylen (PP) sind aufgrund ihres günstigen Verhältnisses zwischen Eigenmasse und mechanischer Festigkeit in der Automobilindustrie weit verbreitet. Hieraus bestehende Bauteile werden aufwendig beschichtet – meist in drei Schichten inklusive Haftvermittler (Primer). Doch trotz hoher Produktionsstandards treten dabei immer wieder Probleme bezüglich der Haftfestigkeit auf.
Im Rahmen eines gemeinsamen Forschungs- und Entwicklungsprojekts des Fraunhofer IPA, der FILK Freiberg Institute GmbH und des Leibniz-Instituts für Polymerforschung Dresden (IPF) wurden unterschiedliche Kunststoffsubstrat-Typen sowie Reinigungs- und Vorbehandlungsprozesse untersucht und verglichen. Ziel war es, auch bei reduzierter Schichtanzahl (von drei auf zwei) und damit höherer Effizienz eine gleichbleibende Performance zu gewährleisten.
Fokus: Einflussfaktoren auf die Haftfestigkeit bei primerloser Beschichtung
Die Arbeiten betrachteten systematisch:
- die Substratzusammensetzung und Herstellungsverfahren von PP-Bauteilen,
- verschiedene Reinigungs- und Aktivierungsmethoden vor der Beschichtung sowie
- die Bewertung der Haftfestigkeit mithilfe praxisnaher Prüfmethoden.
Am Fraunhofer IPA lag ein wesentlicher Schwerpunkt auf der Druckwasserstrahlprüfung nach DIN EN ISO 16925. Hierzu wurden Werkstandards zweier führender Automobilhersteller zugrunde gelegt, die sich in Parametern wie Druck, Düsenabstand, Schnitt-/Ritzverfahren (zur definierten Verletzung der Oberfläche) sowie Prüfzeiten unterscheiden, und entsprechend den Projekterfordernissen modifiziert.
Optimierte Prüfmethode für differenzierte Aussagen zur Vorbehandlung
Die Standardprüfverfahren erwiesen sich als nicht ausreichend sensitiv, um Unterschiede zwischen Reinigungs- oder Aktivierungsprozessen valide zu bewerten. Erst durch umfangreiche Versuchsreihen und die Entwicklung verfeinerter Prüfparameter gelang es, die Substrate und die Prozessparameter bei der Reinigung und der Vorbehandlung für vergleichende Betrachtungen ausreichend zu differenzieren.
Das Ergebnis: Eine robuste, industrieübertragbare Methode zur differenzierten Bewertung primerloser Beschichtungssysteme.
Mehrwert für die Industrie:
- Reduzierte Prozesskosten durch Verzicht auf Primer
- Gesteigerte Nachhaltigkeit dank reduzierter Material- und Energieverbräuche
- Verbesserte Prozesssicherheit durch aussagefähigere Prüfmethoden
- Erkenntnisse über Reinigungs- und Aktivierungsprozesse als Schlüssel zur Haftfestigkeit
- Höhere Wirtschaftlichkeit und Umweltfreundlichkeit für PP-Bauteil-Beschichtung in der Automobilindustrie
Mehr Infos zum Projekt im Fachartikel »Primerlose Beschichtungssysteme richtig testen«
Einblicke ins Projekt
Neben flachen Prüftafeln wurden auch annähernd plane Stoßfänger-Segmente getestet. Diese zeigten auch hinsichtlich der Position differenzierte Ergebnisse.