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28.06.2018

Glättungsfolienansatz

Neue Methode für sehr glatte Polymerfolien

1,25 m breites Foliensubstrat an der Rolle-zu-Rolle-Beschichtungsanlage atmoFlex 1250 (© Fraunhofer FEP)

Glatte Oberflächen mit geringen Defektdichten sind für viele Anwendungsbereiche von großer Bedeutung, seien es dekorativ beschichtete Fahrzeugkarosserien, hochglänzende und verschmutzungsresistente Möbel oder sehr glatte Metall- und Kunststofffolien als Substrate für die High-Tech-Industrie. Insbesondere hier können nachfolgende Veredlungsschritte nur ihre volle Wirkung entfalten, wenn die Oberflächenqualität der Substrate ein sehr hohes Niveau aufweist.

So werden beispielsweise Folien für die Verkapselung von elektronischen Bauteilen in einem Vakuumbeschichtungsprozess mit dünnen Permeationssperrschichten versehen, die das Eindringen von Sauerstoff oder Feuchtigkeit verhindern. Defekte auf der Oberfläche würden dieses Ansinnen zunichtemachen. Die Abscheidung von elektronisch aktiven Schichten zum Beispiel für OLED oder Touchscreens erfordert ebenfalls sehr glatte Oberflächen, um Fähigkeiten wie Lichtemission oder großflächige Leitfähigkeit zu gewährleisten.

Projekt OptiPerm

Wissenschaftler des Fraunhofer-Instituts für Organische Elektronik, Elektronenstrahl- und Plasmatechnik FEP haben im Rahmen des von der Europäischen Union und dem Sächsisches Staatsministerium für Wirtschaft, Arbeit und Verkehr geförderten Projekts OptiPerm (Förderkennzeichen: 3000651169) eine neue Methode zur Erzeugung sehr glatter Oberflächen entwickelt – den Glättungsfolienansatz. „Dieser neuartige Prozess benötigt keine spezielle Umgebung und könnte somit auch unter Standardbedingungen in der Industrie verwendet werden.“, erklärt Dr. Steffen Günther, verantwortlicher Projektleiter am Fraunhofer FEP.

Bei diesem neuen Ansatz wird zunächst eine Nassbeschichtung auf ein flexibles Rollensubstrat aufgebracht. Unmittelbar danach wird die noch nasse Beschichtung mit einer zweiten Folie, der Glättungsfolie, abgedeckt. Anschließend wird die Nassbeschichtung durch einen energetischen Trocknungsprozess vernetzt. Am Fraunhofer FEP wird dazu die Vernetzung mittels Elektronenstrahlen eingesetzt.

Um die Kosten für die verwendeten Glättungsfolien zu reduzieren, wurde deren Wiederverwendbarkeit untersucht. Es gelang den Wissenschaftlern aufzuzeigen, dass auch nach 10-maliger Wiederverwendung der Glättungsfolie keinerlei Mängel in der Oberflächenqualität auftraten, so das Insitut.

Flexible Foliensubstrate beschichten

Das Verfahren wurde im ersten Schritt auf Mustern im A4-Format durchgeführt und ausgewertet. Anschließend wurde es auf den Rolle-zu-Rolle-Prozess der Anlage atmoFlex 1250 übertragen. Diese Anlage wurde durch das Maschinenbauunternehmen 3D-Micromac AG, Chemnitz, gebaut und bietet am Fraunhofer FEP die Möglichkeit, flexible Foliensubstrate auf 1,25 m breiten Bahnen im Rolle-zu-Rolle-Verfahren zu beschichten.

Die Ergebnisse des Prozesstransfers auf Rolle-zu-Rolle-Technologie sollen die Erwartungen bei weitem übertroffen haben. Nicht nur die Reproduktion des neuen Verfahrens von kleinen A4-Mustern auf große Substrate gelang erfolgreich. Die erzielten Testergebnisse der im Rolle-zu-Rolle-Verfahren beschichteten Substrate übertrafen nach Institutsangaben die vorherigen Kleinmusterversuche um den Faktor 4. Die mittels Weißlichtinterferometrie bestimmte Defektdichte lag bei ca. 1 %. Dies entspricht der Defektdichte von Substraten, die bisher in teuren Reinraumumgebungen planarisiert werden. (ys)

Weiterführende Information
  • 29.01.2018

    Additiv hergestellte Polymeroberflächen veredeln

    Nachbearbeiten und Funktionalisieren ist Thema beim 26. NDVaK

    Die Verbesserung der Oberflächenqualität additiv hergestellter Kunststoffteile sowie die Funktionalisierung der Oberflächen für nachfolgende Bearbeitungsschritte einer hybriden Fertigung stellt eine Veranstaltung in Dresden in den Mittelpunkt.   mehr

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