Oberflächenbeschaffenheit an lichtpolymerisierten Farben
Bei der lichtinduzierten Polymerisation werden Oligomere und Monomere durch aktivierte Photoinitiatoren zu einem festen Kettenverbund vernetzt. Die Photoinitiatoren zerfallen unter Einfluss von UV-Strahlung zu radikalen Verbindungen, die die CC-Doppelbindung eines Mono- oder Oligomers aufbrechen können. An dieses aufgebrochene Monomer, das nun ein radikales Ende besitzt, können weiter Monomere anknüpfen, sodass eine zunehmende komplette Vernetzung entstehen.
Dieser Polymerisationsprozess wird allerdings durch die Anwesenheit von Sauerstoff gestört, sodass kürzere Kettenstrukturen entstehen, welche die chemischen und mechanischen Eigenschaften ungünstig beeinflussen. Eine schwach vernetzte Grenzschicht der Farben entsteht. Im Forschungsschwerpunkt UV-Polymerisation werden die Eigenschaften dieser Grenzschicht (umgangssprachlich auch „Schwitzschicht“ genannt) unter den Einfluss verschiedener Belichtungsbedingungen untersucht. Nach der Belichtung werden die Farbproben mittels Konfokalmikroskopie bezüglich ihrer Topografie untersucht.
Der Polymerisationsgrad kann mittels ATR-IR-Spektroskopie gemessen werden. Die mechanischen Eigenschaften können durch einem Tack-Meter (Kraftaufzeichnung bei einem Stempeltest), Gitterschnittprüfung oder dem Peel-Analyzer (zeitlicher Kraftverlauf beim automatisierten Abziehen eines standardisierten Klebebandes) ermittelt werden. Dabei steht vor allem die Frage nach dem Einfluss, Wellenlängenbereich der UV-Strahlung (UVC oder UVA) auf den Polymerisationsgrad, der Elastizität und Haftfestigkeit beeinflusst, im Fokus. Ebenso ist die Untersuchung der Belichtung mit hochintensiver UVA-Strahlung (gerasterte Laserstrahlung und Hochleistungs-LEDs) von besonderem Interesse.
Dabei zeigte sich, dass die Schichtdicke mit reduzierten Polymerisationsgrad durch den Einsatz von UVC-Strahlung oder durch die Reduktion des Sauerstoffgehaltes (z.B. in einer mit Stickstoff gefluteten Belichtungskammer oder Bestrahlung durch UV-transparente Folien) vermieden werden kann. Hingegen konnte hochintensive UVA-Strahlung allein diese Schicht nicht vermeiden. Bei einer gerasterten Laserbelichtung konnte eine mikroskopische rasterförmige Topologie in die obere Farbschicht eingebracht werden, wodurch sich unter Verwendung der Lasermode verdeckte Mikroinformationen als Sicherheitsmerkmal in eine Farbschicht einbringen lassen. Zudem lässt sich mit dieser Methode ein Transmissionsgitter zur Erzeugung von Interferenzmustern erstellen.
