Effekte einer Atmosphärendruck-Plasmabehandlung auf luftfahrtspezifische Beschichtungsstrukturen

Die vorliegende Arbeit befasst sich mit dem Einfluss der Atmosphärendruck-Plasmabehandlung auf verschiedene luftfahrtspezifische Vorbeschichtungssysteme (Grundanstrich, Antistatiklack und Anti-erosionslack), die als Substrate im Bereich der Außenlackierung von Flugzeugbauteilen fungieren. Der Einfluss unterschiedlicher Prozessgrößen der Plasmabehandlung auf die chemische und strukturelle Oberflächenbeschaffenheit der Substrate wurde untersucht, um geeignete Behandlungsparameter für eine Anwendung in der industriellen Praxis zu bestimmen. Die Modifikation der Substratoberflächen nach einer Plasmabehandlung wurde mittels diverser Messmethoden analysiert und deren Einfluss auf die Haftung und die Welligkeitsstrukturen nachfolgend aufgebrachter Lackschichten dargestellt. Randwinkelmessungen an den Substratoberflächen haben gezeigt, dass eine Plasmabehandlung zu einer Erhöhung des polaren Teils der Oberflächenenergie und damit zu einer Erhöhung der gesamten Oberflächenenergie führt. Ferner konnte durch chemische Rasterkraftmikroskopieuntersuchungen an einer ausgewählten Substratoberfläche eine signifikante Hydrophilisierung der Oberfläche nach einer Plasmabehandlung aufgezeigt werden. Die Erhöhung des polaren Teils der Oberflächenenergie und die Oberflächenhydrophilisierung konnten durch Röntgen-Photoelektronenspektroskopie-Analysen anhand des Anstiegs der Konzentration sauerstoffhaltiger funktioneller Gruppen an der Oberfläche wie C-O-R- (Hydroxyl- oder Ether-), C=ORR- (Carbonyl-) oder C=OOR- (Ester- oder Carboxyl-) Gruppen erklärt werden. Weiterhin konnte durch Randwinkelmessungen an einem ausgewählten Substrat dargestellt werden, dass dessen Oberflächenenergie in einer gewöhnlichen Luftatmosphäre bis zu 24 h, in einer stark lösemittelhaltigen Umgebungsatmosphäre bis zu 2 h unverändert bleibt. Als ein möglicher geeigneter Prozessparametersatz für eine industrielle Vorbehandlung der untersuchten Substratoberflächen wurden mit einer rotierenden Plasmadüse der Firma Plasmatreat (Typ RD 1004, Durchmesser 20 mm) eine Rotationsgeschwindigkeit der Plasmadüse von 2890 U/min, ein Abstand zwischen den Behandlungsbahnen von 20 mm, ein Behandlungsabstand von 8 mm und eine Verfahrgeschwindigkeit der Plasmadüse von 20 m/min ermittelt. Verschiedene Haftungstestmethoden haben gezeigt, dass die Wahl der genannten Plasmaprozessparameter zu Haftungsergebnissen führt, die denen beschichteter Substrate nach einer konventionellen Vorbehandlung per Schleifen entsprechen und die damit den industriellen Qualitätsanforderungen genügen. Untersuchungen zum Einfluss der Plasmabehandlung von Substratoberflächen auf das optische Erscheinungsbild nachfolgender Decklackschichten haben gezeigt, dass bei geringen Lackschichtdicken die Welligkeitsstrukturen der Decklackschicht auf geschliffenen Substratoberflächen überwiegend schwächer ausgeprägt sind als auf unbehandelten oder plasmabehandelten Oberflächen. Durch die Applikation höherer Decklackschichtdicken, die immer noch deutlich innerhalb des vom Lackhersteller empfohlenen Schichtdickenbereichs liegen, kann aber dieser Effekt ausgeglichen werden. Anzumerken sei hier, dass auch ohne solch eine Maßnahme die industriell geforderte Qualität hinsichtlich des optischen Erscheinungsbildes erreicht werden würde. Insgesamt konnte mit den durchgeführten Untersuchungen aufgezeigt werden, dass eine Atmosphärendruck-Plasmabehandlung zur industriellen Vorbehandlung der getesteten luftfahrtspezifischen Lacksysteme prinzipiell möglich ist.

Author dc:creator

• Lahidjanian, Daniel

Advisor dc:contributor.advisor

• Kraume, Matthias

Licence dc:rights.uri

• http://rightsstatements.org/vocab/InC/1.0/

Language dc:language.iso

de, German

Identifier URI

urn:nbn:de:kobv:83-opus-30441
http://dx.doi.org/10.14279/depositonce-2845

OAI identifier oai:identifier

oai:depositonce.tu-berlin.de:11303/3142