Transferprojekt T06 im SFB-TR 87

Wartungsarme kontinuierliche Air2Air PECVD-Folienbeschichtung durch In-Plasma Konzept (In-Plasma-Air2Air)

In der Verpackung von Lebensmitteln sorgen Kunststoffe für einen Schutz vor Keimen oder mechanischen Einflüssen und liefern somit einen wichtigen Beitrag zur Vorbeugung von Lebensmittelverschwendung. Die dafür verwendeten Kunststoffe, wie z.B. Polyethylenterephthalat (PET), verfügen jedoch für bestimmte Anwendungen über keine ausreichende Sperrwirkung gegen Gase und Aromastoffe, sodass diese mit einer zusätzlichen Barriere ausgestattet werden müssen. Eine Möglichkeit, um Kunststoffe mit einer Barriere auszustatten, ohne deren Recyclingfähigkeit zu beeinträchtigen, ist die plasmagestützte chemische Gasphasenabscheidung (engl.: plasma enhanced chemical vapour deposition, PECVD). Hierbei handelt es sich um ein vakuumbasiertes Beschichtungsverfahren, bei dem wenige zehn Nanometer dicke, optisch transparente Beschichtungen mit hoher Sperrwirksamkeit (häufig SiOx-Schichten) auf einem Substrat mithilfe eines Plasmas polymerisiert werden. Im Vergleich zum bereits industriell etablierten Einsatz dieser Methode bei der Beschichtung von PET-Flaschen ist die PECVD für die Beschichtung von Folienbahnen noch nicht weit verbreitet, da die aktuell verfügbare Technologie bisher nur einen diskontinuierlichen (batch-weisen) Prozess erlaubt und kontinuierliche Beschichtungsprozesse bisher nicht wirtschaftlich umgesetzt werden konnten. Ein Ziel dieses Transferprojektes ist, die Herausforderungen solcher kontinuierlichen Prozesse, wie geringe Schichtabscheiderate oder die Partikelverschleppung und Staubbildung im Reaktor zu überwinden und die PECVD zur Beschichtung von Folien in-line-fähig, wartungsarm und massentauglich zu machen. Somit werden recyclebare Materiallösungen für die Verpackungsindustrie attraktiver und die Kreislaufwirtschaft in Deutschland gestärkt.

In diesem Transferprojekt wird das vorgestellte Anlagenkonzept umgesetzt und ein Laborreaktor aufgebaut. Des Weiteren wird das Anlagensystem hinsichtlich Betriebssicherheit und notwendiger Reinigungszyklen bewertet sowie die Skalierbeit des Systems untersucht. Dabei werden mit Hilfe von Spektroskopie und sondenbasierten Methoden die Plasmaeigenschaften überwacht und eine Regelung des Prozesses etabliert. Durch das breite Konsortium der industriellen Partner wird das gesamte Spektrum der beteiligten Branchen abgedeckt, sodass dem Projekt eine starke praktische Kompetenz zur Verfügung steht.

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