European Coatings Show 2017

•••2••• Innovationen With considerable potential: Flame treatment Fire and ame for new surfaces: Extended opportunities for printing, coating and bonding of plastics When plastic bumpers were first introduced they were black be- cause paint did not adhere very well to the surface. Today these plastic components can easily be painted in the colour of the car body. This is all down to a change in surface properties. The surface is pre-treated with the help of an electric charge or flame. During flame treatment, reactive com- ponents form during the burning process. This initiates oxidation on the ma- terial being treated; however, this oxidation is unspecific and can only be altered in quantity, not in typology. This means there is considerable room for the devel- opment of optimized high-per- formance applications. Both part- ners are looking to explore new avenues in flame treatment. High-performance composites “Our aim is to expand the range of functionalization and produce bespoke surfaces for special appli- cations. For example, we produce specific functional groups on the surface as reaction partners for reactive adhesives. This enables us to create a high-performance composite with a much better adhesion than with ordinary ac- tivation,” explains Dr. Andreas Holländer, a specialist for surface technologies at the Fraunhofer IAP. The partners combine the Fraunhofer IAP’s expertise in sur- face chemistry with company’s know-how in flame treatment. They hope to utilise the energy of the flame for chemical processes that go beyond simple oxidation. This requires chemicals to be add- ed to the flame, for example in the form of gases, vapours or aer- osols. The studies are conducted in a plastic film processing plant at the Fraunhofer IAP. “Here we test which effects are produced by the chemicals,” says Holländer. Augusto Angeli, chairman of the industry partner, is pleased: “By installing our flame treatment sys- tem in the demonstration plant in Potsdam we are able to demon- strate the technology’s capabili- ties to potential customers.” Ste- fano Mancinelli, process and sales manager, adds: “We are advanc- ing the development of the tech- nology with the aim of developing new market segments.” The me- dium-sized company from Narni, Italy produces equipment for sur- face treatment on plastic films, cards, aluminium foil and 3D ob- jects. Their flame treatment tech- nology is already being used in a range of industrial applications. Rapid industrialization with newpartners In order to facilitate the industri- alization of this new generation of flame treatment systems, in- terested companies are invited to take part in the project. They can influence the detailed plan- ning, for example, of materials and process parameters, and re- ceive first-hand information and research results. Fraunhofer IAP and its partner also provide work- shops on the technology, equip- ment and project results. Today, components such as plastic bumpers can easily be painted in the colour of the car body. This is all down to a change in surface properties. Photo: Gila Hanßen / pixelio.de Seltene Erden: Wasserabweisend erst nach Luftkontakt Studie: Hydrophober Effekt bereits bei Raumtemperatur durch chemische Reaktion mit Kohlenwasserstoffen Oberflächen, die mit chemischen Verbindungen aus seltenen Erden beschichtet werden, entwickeln erst durch den Kontakt mit Luft wasserabweisende Eigenschaf- ten. Dabei kommt es bereits bei Raumtemperatur zu chemischen Reaktionen mit Kohlenwasser- stoffen, die sich in der Umge- bungsluft befinden. Dass diese Reaktionen für den hydrophoben Effekt verantwort- lich sind, berichten Forscher der Universität Basel, des Swiss Nanoscience Institute und des Paul Scherrer Instituts im Wis- senschaftsjournal „Scientific Re- ports“. Seltene Erden sind Metalle, die erstmals in seltenen Mineralien gefunden wurden. Sie werden heute unter anderem in Autoka- talysatoren und Batterien einge- setzt, zur Produktion von Bild- schirmen oder Leuchtmitteln benötigt oder als Kontrastmittel in der Magnetresonanztomogra- fie verwendet. Durch ihre vielsei- tigen Einsatzmöglichkeiten sind seltene Erden begehrt, und ihr Bedarf steigt ständig. Zusätzliche Anwendungen für sel- tene Erden eröffneten sich, als 2013 amerikanische Forscher be- richteten, dass Oberflächen, die mit den Oxiden seltener Erden beschichtet werden, von sich aus wasserabweisende Eigenschaften besitzen. Wissenschaftler der Universität Basel, des Swiss Nanoscience In- stitute und des Paul Scherrer In- stituts haben die hydrophoben Eigenschaften nun zusammen im Experiment detailliert untersucht. Dazu beschichteten sie Glasplat- ten mit Oxiden, Nitriden und Flu- oriden von seltenen Erden und analysierten, wie gut sie sich mit Wasser benetzen lassen. Bei frisch hergestellten Beschich- tungen konnten die Forscher zunächst keine hydrophoben Ei- genschaften feststellen. Erst che- mische Reaktionen mit gasförmi- gen Kohlenwasserstoffen, die sich in der Umgebungsluft befinden, verleihen den Oberflächen eine erhöhte Rauheit und verringern die Benetzbarkeit mit Wasser. Die gasförmigen organischen Verbin- dungen aus der Umgebungsluft werden zunächst an der Ober- fläche adsorbiert und reagieren dann mit den Oxiden zu Karbo- naten und Hydroxiden, bis die Oberfläche komplett mit diesen Verbindungen bedeckt ist. Dieser Prozess findet bereits bei Raum- temperatur statt. „Wir waren überrascht, dass erst das Altern der Oberfläche den wasserabweisenden Effekt her- vorruft“, kommentiert Prof. Ernst Meyer vom Departement Physik der Universität Basel die Ergebnis- se des Projekts, das von der Kom- mission für Technologie und Inno- vation (KTI) unterstützt wurde. Aus wissenschaftlicher Sicht sei das sehr aufschlussreich, da auch katalytische Prozesse oft bei Raumtemperatur ablaufen und es daher wichtig ist, die physikali- schen Eigenschaften der Oberflä- che zu verstehen. Die Oxide der seltenen Erden (rot/orange) reagieren mit Kohlenwasserstoffen aus der Luft zu Karbonaten und Hydroxiden (grau/weiß). Die Oberfläche wird da- durch wasserabweisend. Foto: Universität Basel Continued from page 1