Neue Technologie für ultraglatte Polymerfolien

Dem Fraunhofer-Institut für Organische Elektronik, Elektronenstrahl- und Plasmatechnik FEP ist es gelungen, eine neue Technologie zur Herstellung ultraglatter Polymerfolien zu entwickeln. Die bisher auf Mustern im A4-Format demonstrierte Technologie wurde nun erstmals erfolgreich in einen Rolle-zu-Rolle-Prozess übertragen. Die dabei erzielten Oberflächen wiesen sogar eine noch höhere Qualität auf.

Auf der Anlage atmoFlex 1250 können flexible Foliensubstrate auf 1,25 m breiten Bahnen im Rolle-zu-Rolle-Verfahren beschichtet werden. (Bild: Fraunhofer FEP)

Wissenschaftler des Fraunhofer FEP haben im Rahmen des von der Europäischen Union und dem Sächsisches Staatsminis­terium für Wirtschaft, Arbeit und Verkehr geförderten Projektes OptiPerm (Förderkennzeichen: 3000651169) eine neue Methode zur Erzeugung ultraglatter Oberflächen entwickelt – den Glättungsfolienansatz. „Dieser neuartige Prozess benötigt keine spezielle Umgebung und könnte somit auch unter Standardbe­dingungen in der Industrie verwendet werden“, erklärt Dr. Steffen Günther, verant­wortlicher Projektleiter am Fraunhofer FEP. „Teure Reinräume sind hierfür nicht nötig.“

Prozesstransfer auf Rolle-zu-Rolle-Technologie

Bei diesem neuen Ansatz wird zunächst eine Nassbeschichtung auf ein flexibles Rollensubstrat aufgebracht. Unmittelbar danach wird die noch nasse Beschichtung mit einer zweiten Folie, der Glättungsfolie, abgedeckt. Anschließend erfolgt die Vernetzung der Nassbeschichtung durch einen energetischen Trocknungsprozess. Am Fraunhofer FEP wird dazu die hochproduktive Vernetzung mittels Elektronenstrahlen eingesetzt. Um die Kosten für die verwendeten Glättungsfolien zu reduzieren, wurde deren Wiederverwendbarkeit untersucht. Es gelang den Wissenschaftlern aufzuzeigen, dass auch nach zehnmaliger Wiederverwendung der Glättungsfolie keinerlei Mängel in der Oberflächenqualität auftraten.

Das Verfahren wurde im ersten Schritt auf Mustern im A4-Format durchgeführt und ausgewertet. Anschließend wurde es auf den Rolle-zu-Rolle-Prozess der Anlage atmoFlex 1250 übertragen. Diese Anlage wurde von dem Maschinenbauunternehmen 3D-Micromac AG gebaut und bietet am Fraunhofer FEP die Möglichkeit, flexible Foliensubstrate auf 1,25 m breiten Bahnen im Rolle-zu-Rolle-Verfahren zu beschichten.

Erfreuliche Ergebnisse

Die Ergebnisse des Prozesstransfers auf Rolle-zu-Rolle-Technologie übertrafen die Erwartungen bei weitem. Nicht nur die Reproduktion des neuen Verfahrens von kleinen A4-Mustern auf große Substrate gelang erfolgreich. Die erzielten Testergebnisse der im Rolle-zu-Rolle-Verfahren beschichteten Substrate übertrafen die vorherigen Kleinmusterversuche um den Faktor 4. Die mittels Weißlichtinterferometrie bestimmte Defektdichte lag bei circa 1 Prozent. Dies entspricht der Defektdichte von Substraten, die bisher in teuren Reinraumumgebungen planarisiert werden.

Diese erfreulichen Ergebnisse können nun die Grundlage bilden, um mit Industriepartnern weitere innovative Folienprodukte zu entwickeln. Derzeit überlegen die Wissenschaftler, die Technologie weiter zu optimieren und auch auf andere Anwendungsgebiete zu übertragen.