Klebstofffreies Fügen von Kunststoffbahnen bei niedrigen Temperaturen

Das IGF-Vorhaben 16084 BG der Forschungsvereinigung „Verein zur Förderung des Forschungsinstitutes für Leder und Kunststoffbahnen (FILK) Freiberg/Sachsen e. V., Meißner Ring 1, 09599 Freiberg“ wurde über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der „Industriellen Gemeinschaftsforschung und -entwicklung (IGF)“ vom Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie (BMWi) aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert. Wir bedanken uns für die gewährte Unterstützung.


Neue Materialien sind eine der wesentlichen Grundlagen für die Innovationen des 21. Jahrhunderts und Basis für moderne Produkte in allen Lebensbereichen. Die Wirtschaftskraft hochentwickelter Industriegesellschaften hängt stark von Erfolgen in der Werkstofftechnologie ab. Viele der bedeutenden Innovationsschübe ließen sich nur auf der Basis neuer Materialien verwirklichen. Die Materialforschung und die Anwendung neuer Materialien in innovativen Prozessen haben daher eine hohe industrielle Bedeutung.

So wächst der Markt für Spezialfolien, wie z. B. Folien für die Verkapselung von Solarzellen oder flexiblen Displays, Lebensmittelverpackungen, flexible Platinen usw. stetig an. Dabei werden Anforderungen an Permeation gegenüber Sauerstoff und Wasserdampf, optische Transparenz, Temperaturstabilität, Easy to Clean, UV-Stabilität, leichte Verarbeitbarkeit (z. B. Kleben) usw. gefordert. Für derart komplexe Anforderungen haben Verbundfolien, welche aus mehreren Lagen unterschiedlicher Polymere bestehen und verschiedene Werkstoffeigenschaften miteinander verbinden, ein besonders hohes Potential. Zum Beispiel lassen sich mit Spezialfolien aus Fluorpolymeren Oberflächeneigenschaften erzielen, wie man sie nicht durch die Beschichtung von Standardfolien erreichen kann.

Ziel des Projektes war die Entwicklung von Verfahren für die Kaschierung von Kunststoffbahnen, die nicht thermisch verbunden werden können (Kaschieren/ Schweißen/ Siegeln) bzw. teilweise nur mit Aktivierungen und μm-starken Klebstoffschichten einen Verbund eingehen. Im Rahmen dieses Projektes wurden Verfahren entwickelt, die es ermöglichen, durch die Modifizierung der Oberflächen mittels Dielektrisch Behinderter Entladung (DBE) thermisch nicht kaschierbare Kunststoffbahnen, insbesondere transparente Folien, bei niedrigen Temperaturen unter Kompression klebstofffrei zu fügen. Die Erfolge dieses Forschungsvorhabens lassen sich wie folgt benennen:

  • Funktionalisierung von Kunststoffen mit chemisch reaktiven Gruppen
  • Einsatz von Atmosphärendruck-Plasmen und Verzicht auf Niederdruck-Plasmen
  • Diskontinuierliches (Thermopressen) und kontinuierliches (Rollenkaschieranlagen) Fügen der funktionalisierten Kunststoffbahnen

Die chemisch reaktive Oberflächenfunktionalisierung wurde durch die Plasmaabscheidung von Monomeren in sauerstofffreien Inertgasen als auch durch das Aufrakeln von dünnen Schichten aus funktionellen Monomeren erreicht. Dabei wurden sowohl für Plasmaabscheidung wie auch für die Aktivierung der Oberflächen vor und nach dem Rakeln Atmosphärendruck-Plasmen (DBE) eingesetzt.

Durch die im Projekt entwickelten Verfahren können Klebstoffe ersetzt und so Probleme wie Kriechneigung bzw. Migration, Emission von Klebstofffugenbestandteilen als auch die Korrosion von Klebverbindungen vermieden werden.

 

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