Funktionale Beschichtungen
Funktionale Beschichtungen – technische Oberflächen mit Zusatznutzen
Moderne Beschichtungen müssen heute weit mehr leisten als nur eine Oberfläche optisch aufzuwerten oder vor einfachen Umwelteinflüssen zu schützen. In vielen industriellen Anwendungen werden gezielt zusätzliche Funktionen gefordert: hohe Temperaturbeständigkeit, elektrische Ableitfähigkeit, Lichtsteuerung, Anti-Graffiti-Eigenschaften oder eine besonders leichte Reinigung.
PCC entwickelt funktionale Beschichtungen deshalb nicht als reine Oberflächenveredelung, sondern als technischen Bestandteil eines Bauteils. Je nach Anwendung lassen sich unterschiedliche Eigenschaften miteinander kombinieren. Beispiele aus der Praxis reichen von einer hochtemperaturbeständigen Keramikbeschichtung für Elektronik über eine lichtverteilende Beschichtung für optische Bauteile bis hin zur Lotus-Effekt-Beschichtung für dauerhaft leicht zu reinigende Oberflächen.
Keramikbeschichtung für hohe thermische und technische Belastungen
Eine besonders anspruchsvolle Anwendung entstand gemeinsam mit einem international führenden Elektronikunternehmen. Gesucht wurde eine Beschichtung für Leiterplatten, die sehr hohen thermischen Belastungen standhalten und gleichzeitig zusätzliche elektrische Anforderungen erfüllen sollte.
Basis der Lösung war POLYZERAM®, eine hochtemperaturbeständige Hybrid-Keramikbeschichtung. Entscheidend war jedoch, dass die reine Temperaturbeständigkeit für diese Anwendung nicht ausreichte. Zusätzlich wurden elektrisch ableitfähige Komponenten aus der STATEX®-Technologie integriert.
So entstand ein hybrides Beschichtungssystem, das mehrere Anforderungen gleichzeitig erfüllen konnte. Die Kombination aus Keramikbeschichtung und ableitfähiger Funktion wurde speziell auf die betreffende Elektronikanwendung abgestimmt. Nach erfolgreicher Entwicklung und Erprobung besteht die Perspektive, dieses System künftig in größeren Stückzahlen einzusetzen.
Gerade solche Projekte zeigen den eigentlichen Charakter funktionaler Beschichtungen: Nicht immer existiert bereits ein fertiger Werkstoff, der sämtliche Anforderungen erfüllt. Häufig entsteht die geeignete Lösung erst durch die gezielte Kombination verschiedener Technologien.
Ein weiteres Beispiel für POLYZERAM® findet sich im Bereich additiver Fertigung. Für 3D-gedruckte Schweißformen wird die Oberfläche mit einer besonders widerstandsfähigen Keramikbeschichtung geschützt. Solche Formen können beispielsweise in der Automobilindustrie für Fertigungsprozesse rund um elektrische Kontakte und Komponenten der Elektromobilität eingesetzt werden.
Die Beschichtung reduziert das Anhaften von Bauteilen an der Form und schützt gleichzeitig den 3D-gedruckten Kunststoff vor mechanischen, chemischen und thermischen Belastungen. Dadurch lässt sich die Lebensdauer der Form erhöhen, während gleichzeitig die Vorteile der schnellen und flexiblen additiven Fertigung erhalten bleiben.
Lichtverteilende Beschichtung für gleichmäßige Beleuchtung
Eine vollständig andere Aufgabe erfüllen lichtsteuernde Beschichtungssysteme. LEDs sind sehr effizient, erzeugen aber häufig einzelne deutlich sichtbare Lichtpunkte. Je nach Bauteilgeometrie kann das optisch unerwünscht sein.
Für einen großen deutschen Hersteller von Kaffeemaschinen wurde deshalb ein Spritzgussteil entwickelt, das innerhalb der Maschine einer vergleichsweise hohen thermischen Belastung ausgesetzt war. Eine klassische opale Einfärbung des Kunststoffs war unter den gegebenen Bedingungen nicht geeignet.
Die Lösung bestand in einer lichtverteilenden Beschichtung mit LED HARMONIZER®. Durch die Beschichtung ließ sich das Licht gleichmäßig über die Oberfläche verteilen und die einzelnen LED-Punkte wurden optisch homogenisiert.
Mehrere tausend Bauteile wurden für diese Anwendung beschichtet. Das Beispiel zeigt, dass eine lichtverteilende Beschichtung nicht nur ein optisches Gestaltungsmittel sein kann, sondern auch konstruktive Probleme lösen kann, wenn eine Einfärbung des Grundmaterials nicht möglich oder nicht sinnvoll ist.
Eine besonders spektakuläre Anwendung entstand für eine Weltausstellung in Spanien. Dort wurden sehr große tiefgezogene PETG-Bauteile mit Durchmessern von bis zu etwa 1.500 Millimetern eingesetzt. Die Elemente erinnerten in ihrer Form an schwebende UFOs oder große Mobiles und wurden frei im Raum beziehungsweise in der Architektur aufgehängt.
Durch spezielle Farbpigmente und eine auf PETG abgestimmte Beschichtung entstand bei Tag und Nacht eine besondere Lichtwirkung. Die einzelnen Objekte wirkten dabei nicht wie klassische Kunststoffteile, sondern wie großformatige leuchtende Gestaltungselemente.
Gerade hier zeigte sich die Kombination aus Materialentwicklung und optischer Funktion. Die spezielle lichtverteilende Beschichtung ermöglichte eine homogene Lichtwirkung auf einer sehr großen und geometrisch anspruchsvollen Oberfläche und wurde damit selbst zu einem wesentlichen Bestandteil des architektonischen Gesamtkonzepts.
Lotus-Effekt-Beschichtung neu gedacht: Lotus 2.0
Auch bei schmutzabweisenden Oberflächen verfolgt PCC einen besonderen Ansatz. Klassische Lotus-Effekt-Beschichtungen basieren meist auf einer definierten Mikro- oder Nanostruktur. Wasser und Schmutz sollen auf dieser rauen Struktur möglichst wenig Kontaktfläche finden und dadurch leichter abperlen.
Der Nachteil solcher Systeme liegt darin, dass sich die feinen Strukturen mit der Zeit durch Ablagerungen, Schmutz oder andere Stoffe zusetzen können. Dadurch kann der ursprüngliche Effekt nachlassen.
PCC verfolgt mit MULTI RESIST® Anti-Graffiti einen anderen Weg, der intern auch als „Lotus 2.0“ bezeichnet wird. Statt einer definierten Rauheit entsteht eine besonders glatte, widerstandsfähige Oberfläche.
Auf dieser Oberfläche können Öle, Fette, Farben, Sprays, Filzstifte und zahlreiche andere Verschmutzungen deutlich schlechter anhaften beziehungsweise wesentlich leichter wieder entfernt werden.
Diese Form der Lotus-Effekt-Beschichtung eignet sich unter anderem für öffentliche Einrichtungen, technische Gehäuse, Außenwerbung, Lichtwerbung oder andere stark beanspruchte Oberflächen.
Ein besonders interessantes Anwendungsgebiet sind Beleuchtungssysteme in Fußgängerunterführungen. Für einen deutschen Leuchtenhersteller werden seit Jahren transparente Bauteile mit einer Anti-Graffiti-Beschichtung versehen.
Der Nutzen ist hier nicht nur optischer Natur. Werden Leuchten oder Abdeckungen durch Graffiti oder starke Verschmutzung beeinträchtigt, sinkt die Lichtqualität und die Umgebung wirkt schnell dunkel und ungepflegt. Eine leicht zu reinigende Schutzoberfläche trägt deshalb auch dazu bei, dass solche Bereiche dauerhaft hell und gepflegt bleiben.
Gerade in Unterführungen und öffentlichen Verkehrsbereichen kann gute Beleuchtung wesentlich dazu beitragen, dass Menschen ihre Umgebung als sicherer und angenehmer wahrnehmen.
Funktionale Beschichtungen als Teil moderner Produktentwicklung
Ob Keramikbeschichtung für Hochtemperaturelektronik, lichtverteilende Beschichtung für LEDs oder Lotus-Effekt-Beschichtung für dauerhaft leicht zu reinigende Oberflächen: In allen Fällen übernimmt die Beschichtung eine konkrete technische Funktion.
Besonders interessant wird die Technologie dort, wo mehrere Anforderungen gleichzeitig erfüllt werden müssen. Temperaturbeständigkeit kann beispielsweise mit elektrischer Ableitfähigkeit kombiniert werden, während transparente Oberflächen zusätzlich kratzfest, chemikalienbeständig oder leicht zu reinigen sein können.
Funktionale Beschichtungen eröffnen dadurch die Möglichkeit, bestehende Bauteile gezielt aufzuwerten, neue Materialkombinationen einzusetzen oder technische Anforderungen zu erfüllen, die mit dem Grundwerkstoff allein nicht erreichbar wären.