Entwicklung eines kontinuierlichen Rolle-zu-Rolle-Verfahrens für das klebstofffreie Niedertemperaturfügen von Kunststoffen mit verschiedenen Materialien (NTF4R2R)

Im Rahmen des Forschungsvorhabens soll die Technologie des klebstofffreien Nieder-temperaturfügens (NTF) mittels PCVD appliziertem Precursor für den industriellen Einsatz qualifiziert werden. Das NTF von Bahnenware konnte bereits in der Vergangenheit erfolgreich demonstriert und grundlegend untersucht werden. Als besonders vorteilhafter Precursor hat sich 3-Aminopropyltrimethoxysilan (APTMS) herauskristallisiert. In der sogenannten Aldyne®-Anordnung ist es möglich, ein Gemisch aus Prozessgas und Precursor in den Elektrodenspalt einer dielektrisch behinderten Barriereentladung (DBE) einzublasen. Das Silan bildet eine nanometerdicke Haftschicht, welche kovalent an die aktivierte Warenbahn anbindet. Dies ermöglicht ein anschließendes Fügen bei moderatem Druck und einer Temperatur deutlich unter 100 °C. Wesentliche Einschränkung zum industriellen Einsatz dieser Technologie stellen Probleme bei der Qualitätssicherung (Analytik der Plasmapolymerschicht) sowie das Langzeitverhalten bzgl. der Elektrodenkontamination (Niederschläge und damit Reduzierung der Leistungsfähigkeit der Elektroden) dar. Für die analytische Aufklärung der Schichtapplikation soll ein Ellipsometer in die Prozesskette integriert werden, mit dem selbst nanometerdicke Schichten präzise bestimmt werden können. Damit lassen sich Erkenntnisse über die applizierte Menge an Precursor als auch bzgl. des Aktivierungsschrittes und der damit einhergehenden Oberflächenveränderung gewinnen. Mit Hilfe der Gasphasenanalytik sollen das Austragsverhalten der Precursoren sowie die Kontamination im Elektrodenraum quantifiziert werden. Ziel ist es, einen kontinuierlichen Rolle-zu-Rolle-Prozess des NTF für die industrielle Anwendung zu entwickeln und so den Zugang zu dieser Technologie zu ermöglichen. So ein Verfahren ist für alle KMU wirtschaftlich interessant, die z. B. Montage- und Schutzfolien für Zwischen- und Endprodukte in Bereichen wie Maschinen- und Fahrzeugbau sowie der Elektronikindustrie herstellen.

As part of the research project, the technology of adhesive-free low-temperature joining (NTF) using PCVD-applied precursor is to be qualified for industrial use. The NTF of web products has already been successfully demonstrated and fundamentally examined in the past. 3-Aminopropyltrimethoxysilane (APTMS) has crystallized out as a particularly advantageous precursor. In the so-called Aldyne® arrangement, it is possible to blow a mixture of process gas and precursor into the electrode gap of a dielectric barrier discharge (DBE). The silane forms a nanometer-thick adhesive layer that covalently bonds to the activated web. This enables subsequent joining at moderate pressure and a temperature well below 100 ° C. Problems with quality assurance (analysis of the plasma polymer layer) and long-term behavior with regard to electrode contamination (precipitation and thus a reduction in the performance of the electrodes) represent a major limitation for the industrial use of this technology. An ellipsometer should be integrated into the process chain for the analytical clarification of the layer application , with which even nanometer-thick layers can be precisely determined. In this way, knowledge about the amount of precursor applied as well as regarding the activation step and the associated surface change can be obtained. With the help of gas phase analysis, the discharge behavior of the precursors and the contamination in the electrode area are to be quantified. The aim is to develop a continuous roll-to-roll process of the NTF for industrial use and thus to give access to this technology. Such a procedure is economically interesting for all SMEs who, for. B. Manufacture assembly and protective films for intermediate and end products in areas such as machine and vehicle construction as well as the electronics industry.