Eine innovative Technologie zur Herstellung von transparenten Barriereschichten für die Verpackungsindustrie

Das Fraunhofer FEP hat in den letzten Jahren eine plasmagestützte Verdampfungstechnologie zur Herstellung von Aluminiumoxidschichten entwickelt. Eine Standardanlage zur Beschichtung von Kunststofffolie mit Aluminium besteht aus einer Vakuumkammer mit dem Vakuumpumpsystem, dem Bandlaufwerk mit der Kühlwalze und der Verdampfereinheit mit den Schiffchenverdampfern, der Zuführungseinheit für den Aluminiumdraht und dem Gaseinlass für Sauerstoff in der Nähe der Verdampfereinheit. Ein modulares Plasmasystem unterstützt die Schichtbildung auf der Kunststofffolie. Das im Prozessraum verdampfte Aluminium reagiert mit dem Sauerstoff und scheidet sich als Aluminiumoxid ab. Durch eine geeignete Positionierung der Einlassdüsen für den Sauerstoffs kann dafür gesorgt werden, dass ein möglichst hoher Anteil des Sauerstoffs reaktiv zur Schichtbildung beiträgt, also nur ein geringer Teil des Sauerstoffs durch die Vakuumpumpen abgepumpt werden muss. Bei einem geringen Sauerstofffluss ist der Sauerstofffanteil in der Schicht gering, die Schicht weist nur eine geringe optische Transmission auf. Bei einer Erhöhung des Sauerstoffflusses gelangt man in den Bereich, bei dem die Schicht auf der Kunststofffolie eine hohe optische Transmission aufweist. Bei einer weiteren Erhöhung des Sauerstoffflusses erhöht sich jedoch der Druck in der Prozesskammer. Der wiederum behindert den Schichtbildungsprozess und die abgeschiedene Schicht weist erhöhte Permeationswerte auf. Das Plasmasystem ist modular aufgebaut. Es besteht aus quer zur Bandlaufrichtung nebeneinander angeordneten Hohlkathoden. Durch die Einwirkung des ausgesprochen dichten Plasmas der Hohlkatodenbogenentladungen erfolgt eine deutliche Zunahme der kinetischen Energie der auftreffenden, schichtbildenden Teilchen.