Fraunhofer FEP: Anlagenpark für Beschichtung von Kunststofffolien erweitert

Bis 50°C beheizbare, 1.200 mm breite Schlitzdüse zum kontaktlosen Beschichten empfindlicher Substrate - (Bild: Fraunhofer FEP, Fotograf: Jürgen Lös).

Am Fraunhofer-Institut für Organische Elektronik, Elektronenstrahl- und Plasmatechnik FEP werden seit vielen Jahren Dünnschichttechnologien zur Beschichtung von Kunststofffolien entwickelt. Grundlage hierfür sind Rolle-zu-Rolle-Anlagen, die Entwicklungen von Schichtsystemen vom Labormaßstab, über Bemusterungen bis hin zur ersten Pilotfertigung für industrielle Anwendungen ermöglichen.

Im vergangenen Jahr ist nun das neue Anlagenkonzept atmoFlex in Betrieb genommen worden, das den Anlagenpark um die Möglichkeit von Atmosphärendruckprozessen erweitert. Die Anlage verfügt neben einem Elektronenstrahlsystem über Möglichkeiten zum berührungslosen Slot-Die-Coating. Sämtliche Umlenkwalzen innerhalb des Bahnlaufwerkes sind größer als bei vergleichbaren Anlagen und minimieren dadurch die mechanischen Belastungen der Substrate. Vielfältige Möglichkeiten zum Laminieren von Folien stehen zusätzlich zur Verfügung, um maßgeschneiderte Folienverbünde zu erforschen und herzustellen.

Blick auf das Strahlaustrittsfenster des Elektronenstrahlers - (Bild: Fraunhofer FEP, Fotograf: Jürgen Löse).

Erste, viel versprechende Ergebnisse liegen laut FEP bereits vor. So wurden erfolgreich Kombinationen von Schichten erzeugt, die mittels PVD-Verfahren (physical vapor deposition) und Lackierprozessen hergestellt wurden. Im kürzlich gestarteten, vom Sächsischen Staatsministerium für Wirtschaft, Arbeit und Verkehr SMWA geförderten Projekt OptiPerm (Förderkennzeichen: 3000651169) wird das Zusammenspiel einzelner Technologien besonders untersucht. Konkret wird hier die Herstellung optimierter Permeationsbarriereschichtsysteme für Funktionsfolien aus elektronenstrahlvernetzten Lackschichten in Kombination mit PVD-Schichten erforscht. Neben der Permeationsbarrierewirkung sind insbesondere die optischen Eigenschaften Schwerpunkt der Forschung.

"Die atmoFlex erweitert unser Angebotsspektrum erheblich. So können empfindliche und extrem dünne Vakuumbeschichtungen zum Beispiel direkt mit unter Normalatmosphäre aufgebrachten Lackschichten geschützt werden. Solche Kombinationsschichten sind sogar im Außeneinsatz zuverlässig verwendbar", erläutert Dr. Steffen Günther, verantwortlicher Projektleiter am Fraunhofer FEP.

Auf der Anlage können Folien für unterschiedliche Anwendungsgebiete beschichtet werden: von dekorativen Folien für Möbel bis hin zu Hochbarriereschichten für Lebensmittelverpackungen oder organische Elektronik. Spezielle Modifikationen im Bahnlaufkonzept erlauben die Verwendung von Glättungs- bzw. Prägefolien, damit zum Beispiel extrem glatte Oberflächen oder Dekorfolien für Möbel hergestellt werden können.

Üblicherweise sind hohe Temperaturen bei der Trocknung der Lacke notwendig, die jedoch die sehr dünnen Substratfolien beeinträchtigen könnten. Daher wurde bei der atmoFlex auf ein alternatives Trocknungs- bzw. Vernetzungsverfahren gesetzt. So werden jetzt Elektronenstrahlen zum Vernetzen von Lacken und auch zur Oberflächenbehandlung genutzt. Die Elektronenstrahlen können Schichten durch eine darüber aufgebrachte Schutzfolie hindurch vernetzen. Eine Bearbeitung unter Reinraumbedingungen sei daher nicht notwendig, um partikelfreie Schichten zu erhalten.

Aber nicht nur Kunststofffolien können in der neuen Anlage bearbeitet werden. Sie steht auch für Beschichtungen von anderen flexiblen Substraten wie Metallfolie, Dünnglas oder Textilien zur Verfügung.

Die Substrate können mit einer Breite von bis zu 1.250 mm verarbeitet werden bei einer Prozessgeschwindigkeit von bis zu 150 Metern pro Minute. Der modulare Charakter der Anlage bietet für die Zukunft genügend Möglichkeiten, technologische Erweiterungen zu integrieren und neue Prozesse zu erforschen. So ist die neue Anlage kürzlich um eine moderne Bahnreinigung erweitert worden. Schon auf den Substratfolien vorhandene Verunreinigungen sollen damit effektiv entfernt werden können.

Weitere Informationen: www.fep.fraunhofer.de

Fraunhofer-Institut für Organische Elektronik, Elektronenstrahl- und Plasmatechnik, Dresden

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