Grenzflächenchemische Untersuchung zur Haftung von In-Mold-Coating auf Polyurethan-Schaum
Creators: name: Reuter, Karin
Publisher: name: Universität Paderborn
Year: 2020

description: Im Hinblick stets notwendiger Produktionseffizienzsteigerung ist die Verwendung von In-Mold.-Coatings bei der Herstellung von Formteilen aus Polyurethan von großem Interesse. Die Haftung des Lackes spielt dabei eine zentrale Rolle. Im Rahmen dieser Arbeit wird gezeigt, dass durch Kombination von oberflächenanalytischen Methoden mit verfahrenstechnischen Untersuchungen eine allgemein gültige Strategie zur Lösung von Haftungsproblemen gefunden werden kann. Die Verknüpfung von Oberflächenanalytik mit Experimenten zur Reaktionskinetik und Kompatibilität ermöglicht eine systematische Erforschung der haftungsbeeinflussenden Parameter und eine zielgerichtete Optimierung von In-Mold-Coatings. Zu diesem Zweck wurde der Einfluss der Oberflächenenergie und der oberflächenaktiven Substanzen eines haftenden und eines nichthaftenden Lackes untersucht. Es wurde außerdem der Einfluss jedes Lackrohstoffes und jeder Rohstoffkombination auf die Haftung getestet. Mittels Gaschromatographie war es möglich, das Fehlerbild in Form von Blasen zwischen Lack und Schaum besser zu charakterisieren, um dann die entscheidenden analytische Methoden auszuwählen. Rheologische und dynamisch mechanische Messungen bestätigten die Annahme, dass die Reaktivität des Lacksystems entscheidenden Einfluss auf die Haftung hat. Die Vernetzung des Lackes muss vor dem Zusammentreffen von Lack und Schaum beginnen, um ausreichende Haftung zu erreichen. Als weitere Haftungsvoraussetzung muss die Kompatibilität des Lackes mit der Polyolkomponente des Schaums gegeben sein. Mischversuche in Kombination mit IR-Spektroskopie zeigten, dass diese Kompatibilität eine Voraussetzung für die Migration des Schaumes durch den Lack ist. Dadurch bildet sich ein untrennbares Hybridsystem. Die Anwendung dieser Systematik, die die Kombination von Methoden aus der Oberflächenanalytik und der
description: In times, where process efficiency becomes more and more important, the use of in-mold-coatings in the production of polyurethane parts is of great interest. The adhesion of coatings to the foamed parts plays a central role. In this thesis a general strategy can be found with that it is possible to solve adhesion problems using a combination of surface analytical methods and process engineering tests. The connection surface analysis with experiments related to reaction kinetics and compatibility allowed a systematic investigation of the adhesion relevant parameters and therefore a focused optimization of in-mold coatings.To proof this, the impact of the surface tension and the surface-active substances in an adhering and a non-adhering coating was investigated. Furthermore, the single raw material and the raw material combinations were tested. It was not possible to find any relation between the raw materials and the observed adhesion results.Using gas chromatography, adhesion defects were characterized and further evaluated using an appropriate analytical method. Rheological and dynamic mechanical measurements confirmed that reactivity is significant. The cross-linking reaction of a coating must start before the coating contacts the foam.Additionally, the coating must be compatible with the polyol component. Mixing trials in combination with IR-spectrometry showed that this compatibility leads to a migration of the foam through the coating. This migration results in a hybrid system; the coating and the polyol are no longer separable.The use of this procedure, that includes the combination of surface analysis methods with chemical process engineering, led to the identification of the reasons for adhesion. In identifying the reasons for the adhesive properties of the observed coatings, general recommendation can be given for future developments. First, it is importa++