Verbundprojekt: Elektronische Sicherheitskarten und Verpackungen aus funktionalisierten biobasierten und recyclingfähigen Kunststofffolien (BIOELSE); Teilprojekt: Neue Schichtsysteme zur Steuerung der Haftung beim Bedrucken und Verbinden biobasierter und recyclingfähiger Materialien

Abstract

Hauptziel des Teilprojektes war die Erforschung der Abscheidung von haftvermittelnden Schichten zum klebstofffreien Kaschieren von biobasierten Kunststoffen bei niedrigen Drücken und Temperaturen mittels Plasmapolymerschichten bei Atmosphärendruck. Zur Optimierung des Recyclings am Ende der Produktlebenszeit sollte durch den Einsatz externer Trigger ermöglicht werden, ein gezieltes Trennen der Materialverbünde zu realisieren. Ein weiterer Forschungsschwerpunkt stellte die Bedruckbarkeit biobasierter Kunststoffe im Tief- und Offsetdruck sowie die Abformbarkeit von UV-härtenden Lacken auf diesen Materialien dar. Zusammen mit allen Industriepartnern wurde die Leistungsfähigkeit der Haftschicht in Kombination mit Druck- und Abformprozessen sowie Fügeverfahren anhand von Demonstratoren evaluiert. Untersucht wurden plasmapolymerisierte Einzelschichten sowohl aus Standardpräkursoren als auch bioinspirierte Präkursoren hinsichtlich ihrer Haftwirkung und Schichtabscheiderate auf den biobasierten Materialien. Im Projektverlauf wurden die Prozessparameter hinsichtlich Geschwindigkeit, Anzahl der Läufe und dem Puls-Pausen-Verhältnis für verschiedene Folien optimiert. Gleichermaßen wurden die Fügeparameter hinsichtlich Temperatur, Druck und Zeit untersucht und die Prüfkörperbreite in Bezug zum Peel-Off-Test analysiert. Dabei konnten sowohl optimierte Plasma- als auch Fügeparameter evaluiert werden. Eine RzR-Anlage wurde in Betrieb genommen und damit Beschichtungen mit Haftwerten für die Verbünde von > 10 N/cm erfolgreich umgesetzt. Dabei konnte das Niedrigtemperaturfügeverfahren im inline-Prozess auf 70 °C optimiert werden. Nach Verweilen dieser Verbünde im Ultraschallwasserbad ließen sie sich bei einer Haftkraft < 2 N/cm wieder trennen. Zudem konnte in Zusammenarbeit mit den Projektpartnern der Einbau funktioneller Elemente (Chips, bedruckte Folien) in Materialverbund erfolgreich durchgeführt werden. Auf Basis dieser Ergebnisse wurden zusammen mit den Projektpartnern verschiedenen Demonstratorverbünde aufgebaut und bei den Projektpartnern evaluiert. Datei-Upload durch TIB The aim of the sub-project was to research the deposition of adhesion-promoting layers for the adhesive-free lamination of bio-based plastics at low pressures and temperatures using plasma polymer coatings deposited at atmospheric pressure. In order to optimize recycling at the end of the product life cycle, the use of external triggers should enable targeted separation of the composites. Another research focus was the printability of bio-based plastics in gravure and offset printing as well as the moldability of UV-curing coatings on these materials. Together with all industrial partners, the performance of the adhesive layer was evaluated in combination with printing and molding processes as well as joining methods using demonstrators. Plasma-polymerized individual coatings made from both standard and bio-inspired precursors were investigated with regard to their adhesive effect and layer deposition rate on the bio-based materials. In the course of the project, the process parameters were optimized with regard to speed, number of runs and the pulse-pause ratio for different films. Similarly, the joining parameters were examined with regard to temperature, pressure and time and the test specimen width was analyzed in relation to the peel-off test. Both optimized plasma and joining parameters were evaluated. An R2R system was put into operation and coatings with adhesion values for the composites of > 10 N/cm were successfully implemented. The low-temperature joining process was optimized to 70 °C in the inline process. After dwelling these composites in the ultrasonic water bath, they could be separated again with an adhesive force < 2 N/cm. In addition, the incorporation of functional elements (chips, printed films) into material composites was successfully carried out in collaboration with the project partners. Based on these results, various demonstrator networks were set up together with the project partners and evaluated by the project partners