28/06/2018
Door Ad Spijkers
In het kader van het Europese project OptiPerm is heeft het Fraunhofer-Institut für Organische Elektronik, Elektronenstrahl- und Plasmatechnik (FEP) een nieuwe technologie voor de productie van ultragladde polymeerfolies ontwikkeld.
Gladde oppervlakken met geringe defectdichtheden zijn voor veel toepassingsgebieden van grote betekenis. Denkt u aan decoratief bestickerde voertuigcarrosserieën, hoogglanzende en tegen vervuiling resistente meubels en ultragladde metaal- en kunststoffolies als substraat voor de high-tech industrie. Hier kunnen veredelingsstappen alleen volledige werken wanneer de oppervlaktekwaliteit van het substraat een hoog niveau heeft.
Zo worden bijvoorbeeld folies voor het inkapselen van elektronische componenten in een vacuümcoatingproces voorzien van dunne barrièrelagen tegen permeatie, die het binnendringen van zuurstof of vocht verhinderen. Defecten op zulke oppervlakken zouden het tegenhouden van ongewenste stoffen teniet doen.
Nieuwe methode
Wetenschappers van Fraunhofer FEP hebben nu een nieuwe methode voor het maken van ultragladde oppervlakken ontwikkeld. Dit nieuwe proces vereist geen speciale omgeving en zou onder standaard bedrijfscondities in de industrie kunnen worden gebruikt. Dure clean-rooms zijn er niet voor nodig.
Bij deze nieuwe benadering wordt eerst een natte coating op een flexibel substraat op een rol opgebracht. Direct daarna wordt de nog natte coating afgedekte door een tweede, gladmakende folie. Vervolgens wordt de natte coating uitgehard door een energetisch drogingsproces. Aan het Fraunhofer-Institut worden hiervoor elektronenstralen gebruikt.
Om de kosten voor de glad makende folies te reduceren, werd hun herbruikbaarheid onderzocht. De wetenschappers konden aantonen, dat ook na tienmalig hergebruik geen gebreken in de oppervlaktekwaliteit van de folie optraden.
Naar rol-op-rol
De methode werd in de eerste stap op monsters op A4-formaat uitgevoerd en geëvalueerd. Vervolgens werd de methode naar het rol-oprol-proces op een AtmoFlex 1250 installatie overgebracht. Deze installatie is gebouwd door machinebouwer 3D-Micromac en biedt Fraunhofer FEP de mogelijkheid flexibele foliesubstraten op 1,25 m brede banen rol-op-rol te produceren.
De resultaten van de procestransfer overtroffen de verwachtingen ruimschoots. Niet alleen de reproductie van de nieuwe methode was een succes. De bereikte testresultaten van de via rol-op-rol vervaardigde gecoate substraten overtroffen die van de kleine monsters met een factor vier. De middels witlicht-interferometrie bepaalde defectdichtheid lag op circa 1%. Dit komt overeen met de waarde van substraten die tot nu toe in dure clean-room omgevingen werden bereikt.
De behaalde resultaten kunnen de basis vormen om met industriële partners nog meer innovatieve folieproducten te ontwikkelen. De wetenschappers willen de technologie verder optimaliseren en ook overbrengen naar andere toepassingsgebieden. OptiPerm is een gezamenlijk project met de partners Von Ardenne, 3D-Micromac, GfE Fremat en IOT – Innovative Oberflächentechnologien GmbH.