Roll‐to‐roll structuring and PECVD coating of polymer foils: Enhancement of hydrophobicity for various applications. (25th August 2022) - Barz, Jakob; Umlauf, Georg
Summary: In the innovation field "Functional Surfaces and Materials" at the Fraunhofer IGB, research is being carried out to tailor the surface properties of PU foils and other materials via roll‐to‐roll processes. The goal is to save considerable costs by applying a unique and resource‐saving structures and coatings to self‐adhesive, transparent and erosion‐resistant PU foils to equip various technical devices with water and ice repellency. We are now able to obtain such surfaces in two separate roll‐to‐roll processes using low‐pressure plasma (pressure p < 100 Pa) in combination with a microstructuring process. Through structure and coating, the contact area and adhesion are minimized. Compared to an untreated reference surface, we are able to increase water contact angles from 76° to 157°. The structuring and coating of polymer foils make it therefore possible to open up new fields of application at lower cost than direct treatment of the various technical surfaces. Zusammenfassung: Rolle‐zu‐Rolle‐Strukturierung und PECVD‐Beschichtung von Polymerfolien – Erhöhung der Hydrophobizität für verschiedene Anwendungen Im Innovationsfeld „Funktionale Ober‐flächen und Materialien" des Fraun‐hofer‐Insituts für Grenzflächen‐ und Bioverfahrenstechnik IGB wird an der gezielten Oberflächenausrüstung in Rolle‐zu‐Rolle‐Verfahren gearbeitet. Ein Schwerpunkt liegt dabei auf der Ausrüstung von Polyurethan‐ und anderen Folien. Ein Ziel ist, ressour‐cen‐ und kosteneffizient über spezielle Strukturierungs‐ und Beschichtungs‐verfahren wasser‐ und eisabweisend ausgerüstete PU‐Folien herzustellen. Das Basismaterial ist dabei selbstkle‐bend, transparent und erosionsstabil, und somit für viele Oberflächen zur Veredelung geeignet. Über zwei separate Rolle‐zu‐Rolle‐Prozesse auf Basis eines Niederdruckplasmas (Druck p < 100 Pa) sowie eines Kalandrierungs‐verfahrens zur Mikrostrukturierung konnten bereits jetzt wichtige Teiler‐folge einzelner Schritte und von Verfah‐renskombinationen erzielt werden. Die Kombination aus Struktur und Ober‐flächenchemie ermöglicht es, die Kon‐taktfläche für Adhäsion zu minimieren. Auf diese Weise wird beispielsweise der Wasserkontaktwinkel von 76° auf rund 157° erhöht. Es eröffnen sich neue Anwendungsgebiete, da die Technolo‐gie auf kostengünstiges Folienmaterial übertragen werden kann und nicht mehr ganze Geräte‐ oder Maschineno‐berflächen einzeln behandelt werden müssen.