Untersuchung von Plasmaprozessen und deren Einfluss auf die Verbundeigenschaften von mittels Plasmapolymerisation beschichtetem Polypropylen

Beschreibung

Plasmabasierte Verfahren werden heutzutage vielseitig zur Haftungsoptimierung sowie zur Beschichtung von Kunststoffprodukten eingesetzt. Eine etablierte Anwendung ist die Barrierebeschichtung von Lebensmittelverpackungen, um die unerwünschte Permeation von Gasen zu minimieren und so die Haltbarkeit der verpackten Produkte deutlich zu steigern. Die Funktion von mittels Plasmapolymerisation abgeschiedenen Barriereschichten auf Thermoplasten kann nur sichergestellt werden, wenn eine ausreichende Verbundfestigkeit gewährleistet ist. Vor allem bei der Verwendung von Polyolefi nen wie Polypropylen (PP) ist in der Anwendung häufi g die unzureichende Benetzbarkeit bedingt durch eine geringe Oberfl ächenenergie problematisch. Hierdurch ergibt sich eine geringe Haftung von nachträglich aufgebrachten Materialien, die bei Beschichtungs-oder Fügeprozessen Anforderungen an den Produktentwickler stellt. In der vorliegenden Arbeit wird ein tieferes Verständnis der Einfl ussfaktoren auf die Haftung siliziumbasierter PECVD-Schichten auf PP erarbeitet. Die Substrate werden im gepulsten Mikrowellenplasma mit einem Gasbarrieresystem beschichtet, welches aus einer relativ weichen siliziumorganischen (SiOCH) Zwischenschicht und einer harten, hochvernetzten Siliziumoxid-Sperrschicht (SiOx) besteht. Die Hexamethyldisiloxan-basierten Beschichtungen werden umfassend sowohl einzeln als auch im Verbund (PP/SiOCH/SiOx) untersucht. Weiterhin wird die Wirkung von Plasmavorbehandlungsprozessen auf die Verbundeigenschaften betrachtet. Als Methoden werden Abreißversuche mit anschließender mikroskopischer Betrachtung sowie die XPS-Analyse der Verbundfragmente gewählt. Die verwendeten Vorbehandlungs- und Beschichtungsplasmen werden grundlegend hinsichtlich ihrer Spezies, Teilchendichten und -energien charakterisiert und ihre Wechselwirkung mit dem Substrat untersucht. Eine Korrelation dieser Ergebnisse mit den Eigenschaften der mithilfe der Plasmaprozesse modifi zierten PP-Substrate ermöglicht eine umfangreiche Beschreibung der untersuchten Verbunde sowie deren Gasbarriereeigenschaften.

Autor*in

Henrik Wolfgang Behm

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Adhäsionskräfte Niederdruckplasmen PECVD-Schichten Plasmapolymerisation Polypropylen

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