Plasma- und Oberflächentechnik für Kunststoffe

Die Oberflächentechnik eröffnet für viele Anwendungen, beispielsweise aus den Bereichen Automotive, Verpackung, Medizin- und Elektrotechnik durch die Entkopplung von Oberflächen- und Volumeneigenschaften völlig neue Perspektiven. Mittels einer gezielten Modifizierung der Oberfläche von Kunststoffen kann deren Einsatzspektrum deutlich erweitert werden. Die Plasmatechnologie stellt eine Möglichkeit dar, Kunststoffoberflächen gezielt zu funktionalisieren. Zu den einstellbaren Eigenschaften gehören Adhäsion, Benetzbarkeit, Barriere, Verklebbarkeit oder tribologische Eigenschaften.

Wir forschen auf dem Gebiet der Oberflächentechnik mit folgenden Schwerpunkten:

  • Plasmaprozesskontrolle und Überwachung
  • Funktionalisierung von Kunststoffoberflächen
  • Plasmaanlagentechnik
  • Oberflächen- und Prozessanalytik

Aktuelle Forschungsthemen im Bereich Plasma- und Oberflächentechnik

  • Untersuchungen zur Homogenisierung großflächiger Beschichtungen mittels mikrowellenangeregter Plasmapolymerisation
  • Aufbau und Erprobung einer Prozessüberwachung zur Ermittlung qualitätsrelevanter Prozessgrößen bei der mikrowellenangeregten Plasmapolymerisation
  • Aufbau und Erprobung eines Systems zur Überwachung der Homogenität mikrowellenangeregter Niederdruckplasmen, AiF
  • Ermittlung relevanter Prozesskenngrößen für die Online-Qualitätssicherung von industriellen Plasmaprozessen in der Kunststoffverarbeitung
  • Untersuchungen zur ­­Homogenisierung großflächiger Beschichtungen auf Kunststoff mittels mikrowellenangeregter Plasmapolymerisation

  • SFB-TR 87: Gepulste Hochleistungsplasmen zur Synthese nanostrukturierter Funktionsschichten, Teilprojekt
    • B1: Plasmagestützte Barrierebeschichtung von flexiblen Kunststoffen am Beispiel von Polyester und Polypropylen
  • Plasmagestützte Hochbarrierebeschichtung von Kunststofffolien durch alternierende organische und anorganische Schichten
  • Verbesserung der Barrierewirkung durch plasmapolymerisierte Sperrschichten auf Kunststoffgetränkeflaschen
  • Herstellung von Mehrkomponentenverbunden aus Thermoplasten und Elastomeren im Spritzgießprozess, AiF
  • Plasmagestützte Barrierebeschichtung von flexiblen Kunststoffen am Beispiel von Polyester und Polypropylen, SFB
  • Funktionelle Polymeroberflächen (Textilien) durch gezielte plasmapolymere Abscheidung von mechanisch beständigen, schmutzabweisenden Diffusionssperrschichten, AiF

  • Konzeption und Erprobung eines skalierbaren Prototypen zur kombinierten Innen- und Außenbeschichtung von PET-Flaschen, AiF
  • Verfahren zur Beschichtung von Hohlkörpern (Patent: DE3632748 A1) 
  • Konzeption und Erprobung einer Beschichtungsanlage für industrielle Produktions­prozesse zur Plasmaaußenbeschichtung von PET-Getränkeflaschen, AiF
  • Konzeption und Erprobung eines skalierbaren Demonstrators zur kombinierten Innen- und Außenbeschichtung von PET-Flaschen

  • Untersuchungen zur Permeationsminderung bei Kunststoffrohren durch Innenbeschichtung mittels mikrowellenangeregter Plasmapolymerisation
  • Grundlegende Untersuchungen zur Schichtwachstumscharakteristik plasma­poly­merisierter Schichten auf Kunststoffen am Beispiel von Permeationssperrschichten, AiF

Dr. rer. nat. Rainer Dahlmann

Wissenschaftlicher Direktor Leiter des Zentrums für Kunststoffanalyse und -prüfung +49 241 80-25928 rainer.dahlmann@ikv.rwth-aachen.de

Herausforderungen bei der Behandlung und Beschichtung von Kunststoffen

Wirkzusammenhänge zwischen Prozess und Funktionalität

Die Funktionalität einer Plasmabeschichtung ist das Resultat aus dem Zusammenspiel einer Vielzahl an Einflussfaktoren, von denen die Beschichtungsparameter nur eine Untermenge bilden. Diese Einflussfaktoren bedingen die Funktionalität der Beschichtung zudem nicht direkt, sondern zunächst die Plasmaeigenschaften, welche zusammen mit dem Substrat und dem Zustand der Plasmaanlage direkten Einfluss auf die gewünschte Funktionalität darstellen.

Prozesskette zur nachhaltigen Funktionsausrüstung

Durch unser jahrelang aufgebautes Know-How im Bereich der Anlagen- und Schichtentwicklung können wir auf einen großen Erfahrungsschatz zurückgreifen.

Wir haben eine Prozesskette zur zielgerichteten Plasmaprozessentwicklung entwickelt und eingesetzt, um schnell und professionell optimale Ergebnisse erzielen zu können.

Prozesskette zur nachhaltigen Funktionsausrüstung

Durch unser jahrelang aufgebautes Know-How im Bereich der Anlagen- und Schichtentwicklung können wir auf einen großen Erfahrungsschatz zurückgreifen.

Wir haben eine Prozesskette zur zielgerichteten Plasmaprozessentwicklung entwickelt und eingesetzt, um schnell und professionell optimale Ergebnisse erzielen zu können.

Wir erarbeiten Lösungen für die Industrie

Das IKV verfügt über ein umfassend ausgestattetes Labor für Plasma- und Oberflächentechnik sowie Möglichkeiten zur Oberflächenanalyse. Unsere unterschiedlichen Plasmareaktoren ermöglichen es uns, schnell und flexibel verschiedenste Produkt- und Bauteilgeometrien von Flachsubstraten, wie Folien bis hin zu 3D-Geomtrien, wie beispielsweise Becher oder Flaschen zu behandeln und zu beschichten. Mithilfe der vorhandenen Analytik ist somit eine iterative Schichtentwicklung möglich.

  • Machbarkeitsstudien für Ihre Anwendungen und Produkte
  • Plasmaprozessentwicklung
  • Schichtanalytik
  • Erzeugung gewünschter
  • Anlagenentwicklung und Hochskalierung für industrielle Anwendungen
  • Beratung
  • OTR / WVTR-Messungen: Messungen der Sauerstoff- und Wasserdampftransmissionsraten durch Flachsubstrate und Hohlkörper (nur OTR).
  • Schüttgutbehandlung: In einer Drehtrommel können Schüttgüter gleichmäßig auf der gesamten Oberfläche behandelt werden. Anwendungen: Aktivieren, Ätzen, Beschichten, Reinigen.
  • Kunststoffaktivierung: Die Kunststoffoberfläche wird z.B. im Sauerstoffplasma oder mit Atmosphärendruckplasma aktiviert, um Radikalstellen zu bilden an denen Lacke oder Klebesysteme besser haften.
  • Vermittlung an Industriepartner 

Lernen Sie uns kennen!

Erfahren Sie mehr über unsere Angebote für Unternehmen aus der kunststoffverarbeitenden Industrie.

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