Oberflächenbehandlung mit VUV-Strahlung

Der Einsatz von Licht zur Bearbeitung von Oberflächen – wie das Reinigen oder Beschichten – bietet viele Vorteile gegenüber anderen Oberflächenbehandlungen. UV-Licht als Werkzeug ist berührungslos, energieeffizient, chemikalienfrei und wirkt desinfizierend. Und dabei auch noch kostengünstig mit hoher Flächenleistung und Homogenität. In Kombination mit anderen Schlüsseltechnologien wie der Kleb- und Lacktechnik eröffnet die Verwendung von VUV-Strahlung gänzlich neue Ansätze zur Entwicklung innovativer Produkte und optimierter Produkteigenschaften. Das Fraunhofer IFAM verfügt über langjährige Erfahrung auf dem Gebiet der VUV-Technologie mit Excimer- und Hg-Strahlern und unterstützt Unternehmen bei der Prozessentwicklung für ihre Oberflächenbehandlung.                                                                                          

Die Reinigung, Aktivierung, Modifizierung und Beschichtung verschiedenster Oberflächen ist möglich

Der Bedarf an speziellen Funktionsbeschichtungen für Bauteile und Produkte steigt in nahezu allen Branchen stetig an. Zur Entwicklung dieser Schichten eignen sich VUV-Lichtquellen besonders gut. Sie emittieren Vakuum-Ultra-Violette-Strahlung (VUV-Strahlung) mit Strahlungsemission unterhalb von 200 nm und zeichnen sich dadurch aus, dass ihre Photonenenergie ausreicht, um in einem Material Bindungsbrüche zu erzeugen. Es entstehen reaktive Molekülfragmente, die miteinander oder mit der umgebenden Atmosphäre reagieren können. Dies ist eine ideale Voraussetzung, um die Oberflächeneigenschaften des Materials unabhängig vom Bulkmaterial zu modifizieren.

Typische Oberflächenbehandlungen, die mit VUV-Licht durchgeführt werden können, sind:

• Oberflächenreinigung
• Oberflächendesinfektion
• Oberflächenaktivierung
• Oberflächenmodifizierung (SilMoLight^®, OpSiLIGHT)
• Oberflächenbeschichtung

Geeignete Lichtquellen sind beispielsweise inkohärente Excimerlampen oder Quecksilber- Niederdruckstrahler (Hg-Strahler). Sie bilden die Basis für die Entwicklung VUV-Licht-basierter Prozesse zur Oberflächenfunktionalisierung und für die Konzeptionierung geeigneter Anlagen. Besonders attraktiv an den Excimerlampen ist ihre Energieeffizienz, da die Strahler nahezu ausschließlich im VUV-Spektralbereich emittieren und gleichzeitig eine – verglichen mit anderen Vorbehandlungstechniken – sehr geringe Ausgangsleistung benötigen. Da zudem zur Reinigung, Aktivierung und Modifizierung keine zusätzlichen Chemikalien benötigt werden, kann durch die VUV-Technik ein wertvoller Beitrag zum Umweltschutz geleistet werden.

Von Klebvorbehandlungen über Silikonmodifikation bis zu Beschichtungen – die Einsatzbreite ist groß

Die Anwendungsmöglichkeiten, die durch die Bestrahlung mit VUV-Licht umgesetzt werden können, sind sehr vielfältig. So können unterschiedlichste Materialien wie Kunststoffe, Glas und Metall funktionalisiert werden. Auch die Bauteilgrößen und -formen sind sehr variabel. Es können besonders gut Flachmaterialien wie Platten oder Bahnware, z. B. Folien oder Textilien, bearbeitet werden, aber auch gekrümmte Oberflächen und 3D-Bauteile.

Konkrete Anwendungsbeispiele sind:

• Optimierung der Benetzungseigenschaften von Oberflächen
• Korrosionsschutzschichten
• Anlaufschutz
• Trennschichten
• Haftvermittelnde Schichten
• Barriereschichten
• Photokatalytisch aktive Schichten
• Farbneutrale Dünnstbeschichtungen
• Antimikrobielle Schichten

Die Vorteile der Oberflächenbehandlung mit Licht für Sie zusammengefasst:

• Nahezu kaltes Verfahren
• Berührungslos
• Großflächig
• Hohe Homogenität
• Geringe Investition
• Reinigung, Aktivierung und Modifizierung ohne Chemikalien

Dr. Christopher Dölle leitet die Arbeitsgruppe »VUV-Technik« am Fraunhofer IFAM. Im Fokus der Forschungs- und Entwicklungsarbeiten steht der Einsatz von Licht zur Oberflächenbehandlung. Damit erweitert die Gruppe der Abteilung »Plasmatechnik und Oberflächen« das Technologieportfolio des Instituts um ein weiteres innovatives, kosten- und energieeffizientes Bearbeitungsverfahren. Die Anwendungsfelder, in der die VUV-Technologie bereits zum Einsatz kommt, reichen von der Medizintechnik über den Automobilbau bis zur Textilindustrie.