Zum besseren Verständnis des Interdiffusionsverhaltens von flüssigprozessierten Polymer-Multilagen während der Trocknung

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Wilhelm Schabel
• Fachliche Zuordnung: Kunststofftechnik ; Chemische und Thermische Verfahrenstechnik
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 456056036

Bei flüssigprozessierten Polymer-Multilagen-Anwendungen, sind die Wechselwirkungen der Schichten untereinander entscheidend für die Produktqualität. Für die Herstellung von Polymer-Multilagen werden die einzelnen Polymere entweder aufgeschmolzen und extrudiert oder in einem geeigneten Lösemittel aufgelöst und als „Nassfilm“ appliziert, wobei das Lösemittel durch einen anschließenden Trocknungsschritt wieder entfernt wird. Bei der Prozessierung mithilfe von Nassfilmverfahren kann das Lösemittel die darunterliegende Schicht anlösen und zu einer Polymer-Interdiffusion zwischen den Schichten führen. Je nach Anwendung handelt es sich bei der Interdiffusion um ein erwünschtes Phänomen oder sollte vermieden werden. Beispielsweise bei organischen Leuchtdioden ist es essentiell die Interdiffusion zwischen den unterschiedlichen funktionalen Schichten zu verhindern, um die Funktionalität der Bauteile zu gewährleisten. Um bei zukünftigen Entwicklungen im Bereich der additiven Fertigung Polymere mit hoher Glasübergangstemperatur nutzen zu können, kann die Zugabe von Lösemittel wie ein Weichmacher wirken und die Verarbeitung überhaupt erst ermöglichen. In diesem Kontext spielt die Interdiffusion zwischen den Schichten während der Trocknung des Lösemittels eine große Rolle und ist für die Haftung der Schicht-für-Schicht 3D gedruckten Strukturen erwünscht.Es wurden bereits einige exzellente theoretische und experimentelle Forschungsarbeiten zu Diffusionsvorgängen in Polymer-Lösemittel Systemen und Polymerschmelzen, wie auch bezüglich der Trocknung von Polymer-Multi-Lösemittel Systeme durchgeführt. Die Polymer-Interdiffusion in flüssigprozessierten Multilagen während der Filmtrocknung, war bisher nicht Gegenstand von Forschungsvorhaben. Die Trocknungskinetik wird zur Vorhersage des Interdiffusionsverhaltens eine entscheidende Rolle spielen, da die Polymermobilität stark vom Lösemittelgehalt des Films abhängt. Hierzu findet man nach unserem Kenntnisstand noch keine einschlägigen Arbeiten in der Literatur.Es ist das Ziel des vorgeschlagenen Projektes diese Lücke zu schließen und ein grundsätzliches Verständnis für die Stofftransportvorgänge in Polymer-Doppelschichten zu entwickeln, um die Interdiffusion von Polymer-Polymer-Lösemittel Systemen bei definierten Trocknungsbedingungen vorherzusagen und zu kontrollieren. Die Untersuchungen werden ein wertvolles Werkzeug für den Herstellungsprozess von Polymer-Multilagen-Anwendungen in der Zukunft liefern.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortlich: Dr.-Ing. Philip Scharfer