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.