Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Testsystem zur Bewertung von Benetzbarkeit und Oberflächenreinheit

Eine wichtige Kenngröße zur Charakterisierung von Oberflächen ist ihre Benetzbarkeit. Eine gute Benetzbarkeit ist zwingende Voraussetzung, um eine homogene Beschichtung bei Kleb-, Lackier- und Druckprozessen zu erzielen. Über die Änderung der Benetzbarkeit lässt sich auch die Reinheit einer Oberfläche ableiten und Auskunft über die Anschmutzung bzw. die Reinigungsqualität erhalten, da Verunreinigungen die Oberfläche maskieren. In einem Labor kann die Benetzbarkeit mit teuren Laborgeräten unter Einsatz verschiedener Testflüssigkeiten ermittelt werden, was für Praxisbetriebe jedoch zu aufwendig bzw. nicht praktikabel (Reinigungsfirmen) ist. Hier kommen Testtinten für eine schnelle Messungen zum Einsatz. Jedoch können mit unterschiedlichen Testtinten ermittelte Werte bei einzelnen Oberflächen massiv voneinander abweichen bzw. nicht mit Laborwerten korrelieren und bei anderen weitgehend übereinstimmen. Die Ursache dafür liegt nach der Arbeitshypothese der Antragsteller darin, dass die auf dem Markt befindlichen Tintensätze nicht zwischen stark dispersen bzw. überwiegend polaren Wechselwirkungen zwischen Tinten und Oberflächen differenzieren. Dies soll bei der hier geplanten Neuentwicklung neuer Testtinten berücksichtigt werden. Es ist geplant einen Testtintensatz für stark disperse und einen Satz für überwiegend polare Oberflächen zu entwickeln und mittels einer Mastertinte auszuwählen welcher der beiden Tintensätze für die jeweilige Oberfläche geeignet ist.

Ziel des Projekts ist die Abfallvermeidung bei Foliendruckbetrieben und Lackierereien und somit Kostenreduktion beim Einkauf, was v.a. für KMU ein substanzielles Anliegen ist, sowie die Entwicklung eines Verfahrens zur Überprüfung und Dokumentation von Reinigungsmaßnahmen für Bereiche in denen die zu reinigenden Oberflächen stark variieren und zudem die Untersuchung großer Testflächen notwendig ist. Dies ist ein wichtiger Optimierungsschritt für KMU, um konkurrenzfähig gegen Großbetriebe zu bleiben.

Ergebniszusammenfassung:

Im Rahmen des Forschungsprojekts wurde ein Verfahren entwickelt, welches die benutzerunabhängige Überprüfung der Benetzbarkeit und Reinheit verschiedener Oberflächen ermöglicht. Hierbei handelt es sich um ein mehrteiliges Testtintensystem, welches den verschiedenen Polaritäten von Oberflächen Beachtung schenkt, so dass ein Teiltintensatz auf überwiegend unpolaren Substraten (disperse Wechselwirkungen) zuverlässige Ergebnisse liefert, während der zweite Tintensatz speziell an polare Oberflächen angepasst ist. Eine einzelne dritte „Mastertinte“ dient als erste Entscheidungshilfe zur Auswahl des geeigneten Tintensatzes. Zudem gelang es eine Methode zur automatisierten und benutzerunabhängigen Anwendung der Tinten zu entwickeln, welche die schnelle und einfache Bewertung größerer Oberflächen erlaubt. Hierfür wurde das Funktionsmuster eines Applikationsroboters gebaut, der eine reproduzierbare Auftragung der Tinten ohne Rückverschmutzung sicherstellt. Weiterhin dokumentiert das System die Prozedur anhand von Kamerabildern, so dass eine automatische Auswertung des Benetzungsverhaltens, also ob die Tinte die Oberfläche bedeckt oder sich zusammenzieht, anhand eines Computeralgorithmus erfolgen kann. Die erzielten Ergebnisse sind in der Praxis nutzbar, um die Bedruckbarkeit gelagerter bzw. gealterter Kunststoff-Folien zu überprüfen, so dass in Druckereien Kosten und Material eingespart werden kann. Weiterhin sind die Resultate vielversprechend, um Anwendung in anderen technischen Prozessen oder Fragestellungen zu finden, die Bezug zu Themen wie Benetzbarkeit oder Oberflächeneigenschaften haben. Darüber hinaus eignet sich das im Rahmen dieses Projektes entwickelte Verfahren zur Bewertung der Reinheit von Oberflächen unter praxisnahen Bedingungen.