Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Gegenstand des Projektes ist die Entwicklung eines Niedertemperatur- und Atmosph\u00e4rendruckHerstellungsverfahrens von UV-vernetzten Gasbarrierebeschichtungen auf rezykliertem Polyester (rPET) als Substratfolie mit dem Ziel dessen Wasserdampf-Transmission (WVTR) um zwei Gr\u00f6\u00dfenordnungen auf Werte \u2264 10-1 g m-2 d-1 (38 \u00b0C und 90% rel. Feuchte) zu verringern, wobei das Verfahren selbst auf energieintensive Vakuum- oder Trocknungsschritte verzichtet. Durch die Nutzung von Sekund\u00e4rrohstoffen in Kombination mit einem energieeffizienten Herstellungsverfahren wird eine Verringerung des CO2Abdrucks gegen\u00fcber konventionellen Prim\u00e4rkunststoff-Verfahren angestrebt. Das Verfahren soll bez\u00fcglich der technischen und wirtschaftlichen Relevanz f\u00fcr verschiedene Anwendungsszenarien bewertet werden, wobei sowohl die Folie selbst als Produkt betrachtet wird, als auch damit hergestellte HochbarriereVerbundfolien. <\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten Methoden<\/p>\n
Wesentliche Arbeitsschritte bei der Entwicklung eines Herstellungsverfahrens f\u00fcr migrationsarme UV-
\ngeh\u00e4rtete Hochglanzbeschichtungen auf M\u00f6bel- und Dekorfolien waren:
\n\u2022\tdie Untersuchung zum Verhalten von rezyklierten PET-Substratfolien in photochemischen Beschichtungsprozessen,
\n\u2022\tdie Herstellung, Anpassung und Charakterisierung von Schichtsystemen an rPET-Substratfolien im Laborma\u00dfstab,
\n\u2022\tdie Aufskalierung der Schichtherstellung auf den Rolle-zu-Rolle-Ma\u00dfstab zur Herstellung von Einzelbarriere-Folien sowie deren Charakterisierung bzw. Funktionsnachweis,
\n\u2022\tdie Untersuchung des Potentials von neuester Excimer-(V)UV-Technologie zur Verbesserung der Prozessf\u00fchrung,
\n\u2022\tdie Untersuchung und Bewertung von Verkapselungsfolien hinsichtlich anwenderseitiger Anforderungen. <\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Ein wesentlicher technologischer Fortschritt des Projekts ist die Entkopplung der BarriereBeschichtungsqualit\u00e4t von der spezifischen Substratbeschaffenheit. Durch den Einsatz ma\u00dfgeschneiderter Vorbeschichtungen zur Planarisierung konnte die Abh\u00e4ngigkeit der SiOx-Schichtqualit\u00e4t von der morphologischen Rauheit des rPET-Basismaterials minimiert werden. Dies erm\u00f6glicht eine breite \u00dcbertragbarkeit der Technologie auf diverse Folienmaterialien und Rezyklatgehalte. Es wurden zwei Ans\u00e4tze zur (V)UV-initiierten Erzeugung von Barriereschichten erfolgreich realisiert, basierend auf 1) einem organisch-anorganischem Hybridsystem sowie SiOx-Schichtauftrag und 2) organischen Systemen auf Epoxid- oder Acrylatbasis als Vorbeschichtungen, gefolgt von einem SiOx-Schichtauftrag. Dabei stellte Ansatz 1 eine technologische Besonderheit dar, wobei durch die Nutzung der Excimer-Technologie eine simultane H\u00e4rtung und Oberfl\u00e4chenaktivierung der Hybrid-Vorbeschichtung realisiert werden konnte. Auf rPET-Substratfolien (70 % Rezyklat-Anteil) wurden im R2R-Verfahren Barrierebeschichtungen reproduzierbar aufgetragen und eine hohe Gasbarriereverbesserung nachgewiesen (WVTR-Werte von \u224810-1 g m-2 d-1). Labormuster mit teils deutlich h\u00f6heren Barrierewerten von \u224810-2 g m-2 d-1 zeigen das weitere
\nPotential dieser Technologie auf. Die hergestellten Barrierefolien wiesen eine hohe optische Transparenz
\n>85 % auf. Eine \u00dcberf\u00fchrung dieser Folien in Laminate zeigte, dass eine Verbesserung um eine weitere Gr\u00f6\u00dfenordnung sicher erreicht werden kann. Damit wurde der Funktionsnachweis f\u00fcr hochwertige Anwendungen erbracht. <\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
Zur rechtlichen Absicherung und industriellen Verwertung wurde die Technologie unter dem Patent EP 4
\n570 848 A1 ver\u00f6ffentlicht. Die im Projekt genutzten Pilotanlagen bei IOT und IOM stehen f\u00fcr den
\nPraxistransfer und Demonstrationen gegen\u00fcber industriellen Interessenten zur Verf\u00fcgung. Der n\u00e4chste Transferschritt zur industriellen Marktreife erfolgt bereits in Kooperation mit einem deutschen Folienveredler, wobei insbesondere die industrielle Kaschierung zu Hochleistungs-Folienverbunden im Fokus steht. <\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Das Projekt demonstriert die erfolgreiche Herstellung von Gasbarrierebeschichtungen auf rezykliertem Polyester (rPET) unter Atmosph\u00e4rendruck, wobei der angestrebte WVTR-Zielwert sowohl im Labor- als auch im Rolle-zu-Rolle-Ma\u00dfstab best\u00e4tigt wurde. Es gelang, den Prozess vollst\u00e4ndig auf die Nutzung von Excimer-Strahlern auszulegen und somit auf quecksilberhaltige Lichtquellen komplett zu verzichten. Durch eine Optimierung der Excimer-Bestrahlungsparameter konnte die Bestrahlungszeit um 25 % gesenkt werden. Ein im Projekt identifiziertes Potenzial bietet die n\u00e4chste Generation Excimer-Strahler aus halbtechnischer Fabrikation. Durch Steigung des Wirkungsgrads und der damit verbundenen Leistungsaufnahme der Netzteile sind u.a. bei VUV-Excimer-Strahlern Einsparungen bei der elektrischen Anschlussleistung von bis zu 53 % bei gleichzeitig erheblich reduzierten Investitionskosten realisierbar. Ein wesentlicher technologischer Fortschritt gelang durch die Entkopplung der Barriereschichten von den spezifischen Substrateigenschaften, was eine breite \u00dcbertragbarkeit auf unterschiedliche Polymermaterialien sowie Sekund\u00e4rrohstoffe erm\u00f6glicht. Das Verfahren selbst bietet durch den Verzicht auf energieintensive Vakuum- und Trocknungsprozesse und die Reduktion von Investitionskosten durch neue Excimer-Technologie eine wirtschaftlich attraktive und \u00f6kologisch vorteilhafte L\u00f6sung zur signifikanten Verringerung des CO\u2082-Fu\u00dfabdrucks in der Folienveredelung. Im n\u00e4chsten Transferschritt soll gemeinsam mit einem deutschen Folienveredler speziell die industrielle Kaschierung zu HochleistungsFolienverbunden erfolgen, um die Technologie zur Marktreife zu f\u00fchren.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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