Fraunhofer FEP erweitert Anlagenpark für Beschichtung von Kunststofffolien

  • 03. March 2017

Neue atmoFlex 1250 komplettiert das Verfahrensspektrum.

Das Fraunhofer-Institut für Organische Elektronik, Elektronen­strahl- und Plasma­technik FEP als ein führender Anbieter von Forschung und Entwicklung auf dem Gebiet von Dünnschicht­technologien hat seinen Anlagenpark erweitert. Wissenschaftler erläutern die Möglichkeiten der neuen Anlage atmoFlex anhand eines Modells auf ihrem Messestand, auf der ICE 2017, vom 21. – 23. März 2017, in München, in Halle A5, am Stand Nummer 1157.

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Abb.: Vielseitige Rolle-zu-Rolle Pilotband­beschichtungsanlage: die atmoFlex 1250 erweitert die Möglich­keiten vakuum­gestützter Ver­fahren. Hier sieht man die bis 50 °C beheiz­baren, 1200 mm breiten Schlitz­düsen zum kontakt­losen Beschichten empfind­licher Substrate. (Bild: Fh FEP, Jürgen Lösel)

Am Fraunhofer FEP werden seit vielen Jahren erfolgreich 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.

Erste, viel versprechende Ergebnisse liegen 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. „Wir freuen uns, auf der ICE 2017 mit weiteren Anwendern ins Gespräch zu kommen.“

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Abb.: Zur Beschichtung mit bis zu 150 Metern pro Minute bereit: die atmoFlex kann verschiedenste flexible Materialien bis zu einer Breite von 1250 Millimetern behandeln. Hier: Blick auf das Strahl­austritts­fenster des Elektronen­strahlers. (Bild: Fh FEP, Jürgen Lösel)

Auf der Anlage können Folien für die unter­schied­lich­sten 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 ist 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 1250 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 können damit effektiv entfernt werden.

FEP / LK

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