Plasmapolymerisation und chemische Funktionalisierung

Integration von Atmosphärendruck-Plasmaquellen zur Funktionalisierung und Beschichtung in einem RzR-Prozess.
© Fraunhofer IST
Integration von Atmosphärendruck-Plasmaquellen zur Funktionalisierung und Beschichtung in einem Rolle-zu-Rolle-Prozess.

Kalte Plasmen als vielseitiges Werkzeug in der Oberflächenbehandlung und Beschichtung

Am Fraunhofer IST werden Prozesse entwickelt, mit denen planare und 3D-Oberflächen zielgerichtet chemisch funktionalisiert oder beschichtet werden können. Durch reaktive Spezies im Plasma werden Materialien funktionalisiert oder gereinigt. Bei der Plasmapolymerisation wird dem Gas ein Schichtbildner zugesetzt. Der Prozess wird derartig angepasst, dass die chemische Funktionalität des Ausgangstoffs erhalten bleibt. Neben klassischen silizium-organischen Verbindungen rücken hierfür zunehmend kohlenstoff- und bioinspirierte Systeme in den Vordergrund der Forschungsarbeiten. 

Funktionelle Oberflächenmodifizierung ohne Nasschemie und Vakuum

Als sogenannte »Kalte Plasmen« besitzen Atmosphärendruckplasmen viele Vorteile, insbesondere bei der Funktionalisierung und Beschichtung von temperaturempfindlichen Materialien. Die Prozesse können sehr gut in Prozessketten integriert werden, da sie an Umgebungsdruck stattfinden und keine Nasschemie beinhalten. Die chemische Funktionalisierung der Substratoberfläche ermöglicht eine angepasste Benetzbarkeit oder die  Steuerung der Haftung, z.B. von Lacken, Druckfarben oder in Materialverbünden. Am IST wird auch an Antihaft-Beschichtungen sowie antimikrobiellen und schaltbaren Systemen geforscht.

Ausgewählte Referenzprojekte

 

Individualisierte Knochenersatzprodukte für die regenerative Medizin

 

Angepasste Oberflächen zur Steuerung der Zelladhäsion

 

Vorbehandlung von Hochleistungskunststoffen

Anlagen zur Funktionalisierung und Beschichtung von Flachsubstraten

Am Fraunhofer IST gibt es mehrere Anlagen zur Funktionalisierung und Beschichtung von planaren Substraten mittels Atmosphärendruck-Plasmaverfahren. Das Anlagenprinzip beruht auf einer dielektrischen Barrierenentladung (DBE, engl. dielectric barrier discharge) und ist sowohl für leitfähige, als auch isolierende Materialien geeignet. Die Prozesse können sowohl in Batch-Prozessen, als auch in einem Rolle-zu-Rolle-System durchgeführt werden. Fokus der Arbeiten am IST liegt in der Entwicklung neuer Beschichtungsprozesse zur Optimierung der Funktionalität des Grundmaterials.

Rolle-zu-Rolle System zur ortsselektiven Plasmafunktionalisierung von Kunststofffolien.
© Fraunhofer IST
Rolle-zu-Rolle System zur ortsselektiven Plasmafunktionalisierung von Kunststofffolien.

Spezifikationen / technische Daten

  • Rolle-zu-Rolle oder Batch-Prozesse
  • Dynamische Behandlung (Behandlungsgeschwindigkeit 0 – 30 m/min)
  • Hohe Sauerstofffreiheit der Prozessführung möglich
  • Beschichtung und Funktionalisierung
  • Angepasste Elektrodensysteme

Weitere Informationen

 

Aus der Forschung

Neuartige Kompositschichten mittels atmosphärischer PECVD