{"id":3712,"date":"2024-10-17T07:41:23","date_gmt":"2024-10-17T07:41:23","guid":{"rendered":"https:\/\/ikv-aachen.de\/rp\/straincoat-entwicklung-dehnungstoleranter-pecvd-barriereschichten\/"},"modified":"2024-12-11T13:56:47","modified_gmt":"2024-12-11T13:56:47","slug":"straincoat-entwicklung-dehnungstoleranter-pecvd-barriereschichten","status":"publish","type":"cpt_ikv_rp","link":"https:\/\/ikv-aachen.de\/en\/rp\/straincoat-entwicklung-dehnungstoleranter-pecvd-barriereschichten\/","title":{"rendered":"StrainCoat &#8211; Entwicklung dehnungstoleranter PECVD-Barriereschichten"},"content":{"rendered":"<style type=\"text\/css\">\n    #single-header-block_9fd407c9f753d3dca267955626461c79 .swiperThumbsNavi .swiper-slide {\n        opacity: 0.4;\n    }\n\n    #single-header-block_9fd407c9f753d3dca267955626461c79 .swiperThumbsNavi .swiper-slide-thumb-active {\n        opacity: 1;\n    }\n<\/style>\n    <section id=\"single-header-block_9fd407c9f753d3dca267955626461c79\" class=\"block-single-header theGridWrapper \">\n        <div class=\"theGrid12\">\n            <div class=\" col-start-2 col-span-10 md:col-start-3  md:col-span-8\">\n                <h2 class=\"font-serif font-semibold text-blue text-sm w-4\/5\">\n                    Neue PECVD-Barriereschichten f\u00fcr flexible Lebensmittelverpackungen: Haltbarkeit ohne Recyclingprobleme                <\/h2>\n                                    <div class=\"mt-base text-blue text-sm font border-l-8  border-blue pl-base my-12 leading-normal \">\n                        Im Rahmen des DFG-Projekts \u201eStrainCoat\u201c wird an der Entwicklung dehnungstoleranter PECVD-Beschichtungen gearbeitet, die in Lebensmittelverpackungen eine effektive Gasbarriere bieten.                    <\/div>\n                                            <\/div>\n        <\/div>\n    <\/section>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Im Bereich der Lebensmittelverpackungen wird h\u00e4ufig eine Gasbarriere gefordert, um die Haltbarkeit der Lebensmittel zu verl\u00e4ngern. Im Gegensatz zu konventionellen Barrieretechnologien erm\u00f6glichen PECVD-Beschichtungen die Erzeugung einer Barriere ohne Einschr\u00e4nkung der Rezyklierbarkeit der Verpackung. Eine gro\u00dfe Herausforderung stellt jedoch die eingeschr\u00e4nkte Dehnungstoleranz der Beschichtungen dar, die im DFG-Projekt \u201eStrainCoat\u201c erforscht werden soll.<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Im PECVD-Verfahren (engl. plasma enhanced chemical vapour deposition) hergestellte Schichten erzeugen bei geringen Schichtdicken von etwa 50 nm bereits wirksame Barrieren gegen Gase wie Sauerstoff oder Wasserdampf \u2013 je nach Substrat und Schicht k\u00f6nnen Permeationsraten um den Faktor 100 reduziert werden. Durch den geringen Materialeinsatz wird ein nachfolgender Recyclingprozess nicht beeinflusst, woraus sich ein wachsendes Interesse an dieser Technologie begr\u00fcndet.<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Insbesondere bei Folien kommt es im Laufe der Anwendung aber zu zahlreichen mechanischen Belastungen, wobei die vergleichsweise spr\u00f6den Beschichtungen vor allem auf Dehnung empfindlich reagieren \u2013 die Barrierewirkung geht bereits bei geringen Dehnungen deutlich zur\u00fcck. Dies ist auf die Rissentstehung zur\u00fcckzuf\u00fchren, die im Laser-Scanning-Mikroskop (LSM) gut zu erkennen ist (s.&nbsp;Abbildung 1).<\/p>\n\n\n<figure class=\" relative flex flex-col gap-2xs mb-xs md:mb-l xl:mb-xl\"><img decoding=\"async\"  class=\" max-w-[50vh]  md:max-w-screen-sm  \"  src=\"https:\/\/ikv-aachen.de\/wp-content\/uploads\/2024\/10\/DA488-3-1_Rissbildung-unter-wachsender-Dehnung.png\" srcset=\"https:\/\/ikv-aachen.de\/wp-content\/uploads\/2024\/10\/DA488-3-1_Rissbildung-unter-wachsender-Dehnung-748x551.png 748w, https:\/\/ikv-aachen.de\/wp-content\/uploads\/2024\/10\/DA488-3-1_Rissbildung-unter-wachsender-Dehnung-1536x1130.png 1536w, https:\/\/ikv-aachen.de\/wp-content\/uploads\/2024\/10\/DA488-3-1_Rissbildung-unter-wachsender-Dehnung-768x565.png 768w\" sizes=\"auto, (max-width: 1536px) 100vw, 1536px\" width=\"1536\" height=\"1130\" alt=\"StrainCoat Eng\" loading=\"lazy\" \/><span class=\" text-copyright order-3 justify-end text-right w-full  max-w-[50vh]  md:max-w-screen-sm \">&copy; IKV<\/span><figcaption class=\" max-w-[50vh]  md:max-w-screen-sm  text-figcaption justify-end text-right \">Fig. 1: Crack formation under increasing strain<\/figcaption><\/figure>\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Ziel des Projekts ist es daher, ein Schichtsystem zu entwickeln, das bei uniaxialen Dehnungen bis zu 10&nbsp;% eine ausreichende Barrierewirkung erzeugt. Die Barriere wird anhand der Sauerstofftransmissionsrate (engl. Oxygen Transmission Rate \u2013 OTR) bewertet. Diese ist eine der wichtigsten Messgr\u00f6\u00dfen zur Beurteilung der Barrierewirkung von Verpackungen, da Sie in engem Zusammenhang mit dem Mindesthaltbarkeitsdatum der verpackten Produkte steht.<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Im Projekt StrainCoat wird ein Ansatz basierend auf dem Tortous Path Modell (s. Abbildung 2) verfolgt. Hierzu wird die Barriereschicht in mehreren Lagen, mit entkoppelnden, weniger steifen Zwischenschichten abgeschieden. Die Zwischenschicht soll den Rissfortschritt unterbrechen, sodass ein Riss sich nicht durch das gesamte Schichtsystem fortsetzt, und so f\u00fcr einen verl\u00e4ngerten Permeationspfad sorgen.<\/p>\n\n\n<figure class=\" relative flex flex-col gap-2xs mb-xs md:mb-l xl:mb-xl\"><img decoding=\"async\"  class=\" max-w-[50vh]  md:max-w-screen-sm  \"  src=\"https:\/\/ikv-aachen.de\/wp-content\/uploads\/2024\/10\/DA488-3-1_Mehrschichtansatz-nach-dem-Tortous-Path-Modell.png\" srcset=\"https:\/\/ikv-aachen.de\/wp-content\/uploads\/2024\/10\/DA488-3-1_Mehrschichtansatz-nach-dem-Tortous-Path-Modell-748x300.png 748w, https:\/\/ikv-aachen.de\/wp-content\/uploads\/2024\/10\/DA488-3-1_Mehrschichtansatz-nach-dem-Tortous-Path-Modell-1536x617.png 1536w, https:\/\/ikv-aachen.de\/wp-content\/uploads\/2024\/10\/DA488-3-1_Mehrschichtansatz-nach-dem-Tortous-Path-Modell-768x308.png 768w\" sizes=\"auto, (max-width: 1536px) 100vw, 1536px\" width=\"1536\" height=\"617\" alt=\"StrainCoat 2 eng\" loading=\"lazy\" \/><span class=\" text-copyright order-3 justify-end text-right w-full  max-w-[50vh]  md:max-w-screen-sm \">&copy; IKV<\/span><figcaption class=\" max-w-[50vh]  md:max-w-screen-sm  text-figcaption justify-end text-right \">Fig. 2: Multilayer approach according to the tortous path model<\/figcaption><\/figure>\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Daf\u00fcr wird zun\u00e4chst der Abscheideprozess von einlagigen Beschichtungen unter Variation der relevanten Prozessparameter im am IKV befindlichen Reaktor f\u00fcr gro\u00dffl\u00e4chige Substrate (engl. Large Area Microwave Plasma System \u2013 LAMPS) durchgef\u00fchrt und analysiert. Ein Fokus liegt dabei auf den Schichtspannungen der abgeschiedenen Beschichtungen, welche in-situ aufgezeichnet werden. Anhand der Korrelation der OTR der Beschichtungen in Abh\u00e4ngigkeit der Dehnung wird die Dehnungstoleranz bewertet. Hier ist ein Zielgr\u00f6\u00dfenkonflikt zu erwarten, da Beschichtungen mit guter Barrierefunktion erfahrungsgem\u00e4\u00df eher spr\u00f6de und glasartig sind und weichere Beschichtungen tendenziell schlechtere Gasbarrieren darstellen.<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Anschlie\u00dfend wird basierend auf den Erkenntnissen ein Mehrschichtsystem entwickelt, um eine h\u00f6here Dehnungstoleranz der Barriere zu erzielen. Dieser Schritt wird simulativ begleitet, um ein besseres Verst\u00e4ndnis der Permeationsvorg\u00e4nge zu gewinnen und um m\u00f6gliche Optimierungspotenziale bei der Schichtentwicklung aufzudecken.<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Die Erkenntnisse aus diesem Projekt k\u00f6nnen zur gezielten Entwicklung von Schichtsystemen genutzt werden und somit zur industriellen Etablierung der Plasmabeschichtung von Folien beitragen und die weitere Verbreitung der Plasmatechnologie f\u00f6rdern. F\u00fcr die Verpackungsindustrie w\u00fcrde damit ein wertvoller Beitrag zum Erreichen einer geschlossenen Kreislaufwirtschaft geleistet werden.<\/p>\n\n\n\n<details class=\"wp-block-details is-layout-flow wp-block-details-is-layout-flow\"><summary>Projektdaten und F\u00f6rderung<\/summary>\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Wir danken der DFG f\u00fcr die F\u00f6rderung des Projekts (F\u00f6rderkennzeichen DA 488\/3-1) und den Projektpartnern f\u00fcr die Zusam\u0002menarbeit.<br>Projektlaufzeit: 10.2022 &#8211; 09.2025<\/p>\n\n\n\n<h2 class=\"wp-block-heading\">Projektpartner<\/h2>\n\n\n<section id=\"logo-bar-block_80c3daf09b5ffd6f61005413314bbff9\" class=\"block-logo-bar py-2xl  clear-both\">\n    <div class=\"theGridWrapper overflow-hidden  \">\n        <div class=\"grid grid-cols-[repeat(auto-fill,minmax(140px,1fr))] gap-base\">\n                                                            <\/div>\n    <\/div>\n<\/section>\n<\/details>\n\n\n\n<h2 class=\"wp-block-heading\">Schlagworte<\/h2>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Im Rahmen des DFG-Projekts \u201eStrainCoat\u201c wird an der Entwicklung dehnungstoleranter PECVD-Beschichtungen gearbeitet, die in Lebensmittelverpackungen eine effektive Gasbarriere bieten.<\/p>\n","protected":false},"featured_media":3295,"parent":0,"template":"","tags":[865,879,885,866],"research_fields":[840,842,841],"class_list":["post-3712","cpt_ikv_rp","type-cpt_ikv_rp","status-publish","has-post-thumbnail","hentry","tag-barrier-technologies","tag-circular-economy","tag-extrusion-en","tag-food-packaging-en","research_fields-circular-economy","research_fields-plasma-technology","research_fields-analysis-and-testing-of-plastics"],"acf":[],"yoast_head":"<!-- This site is optimized with the Yoast SEO plugin v28.4 - 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