Forschungsfelder Funktionales Drucken

OLED

Organische Leuchtdioden (engl. organic light emitting diod, OLED) sind sehr dünne Flächenstrahler, die das Licht diffus wiedergeben. Aufgrund des niedrigen Stromverbrauchs, der geringen Dicke sowie potenzielle Transparenz und Flexibilität ist die OLED ein attraktives Leuchtmittel der Zukunft. (Lena Janßen, Untersuchung unterschiedlicher Silbertinten hinsichtlich ihrer Leitfähigkeit und Druckqualität zur Erzeugung einer Leiterbahn auf ITO-Glas und –Substraten, MasterThesis, Wuppertal, 2012)

„Dennoch bestehen bislang Hemmnisse für die Technologie, die den Eintritt in den breiten Markt verhindern. Neben den hohen Kosten für die bisher verwendeten Materialien, sind insbesondere viele technologische Fragestellungen ungeklärt und grundlegende Effekte noch nicht verstanden.“ (Dr. Dietrich Bertram, Steckbrief BMBF-Verbundprojekt KOBALT, Aachen, 2012)
Das Projekt KOBALT wird vom BMBF gefördert und besitzt einen Umfang von insgesamt 43 Mio. €

Im Rahmen dieses Projektswurde das Lehrgebiet Offset- und Digitaldruck mit einem 3jährigen Projekt als Unterauftragnehmer von Philips beauftragt.
Ziel des Unterprojekts ist der Ersatz von bestehenden Metallstrukturen auf der OLED durch Metalltinten.

Folgende Arbeitspakete werden bearbeitet:
• Untersuchung der rheologischen Eigenschaften von leitenden Inkjet-Tinten
• Entwicklung von Testverfahren
• Testdrucke von unterschiedlicher Metalltinten

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Solarzellen

Dünnschichtsolarzellen stellen eine Alternative zu herkömmlichen kristallinen Solarzellen dar und bestehen aus mehreren Schichten im sub-µ- und Mikrometerbereich.

Der Erzeugung solcher Schichtsysteme mit Verfahren aus der graphischen Industrie sind zum Teil bekannt. Die Herstellung von Reflexionsschichten auf Glassubstraten durch Siebdruckverfahren ist ein bekanntes Beispiel. Weiter ist bekannt, dass die günstige Beeinflussung von Streueffekten zur Erhöhung des Wirkungsgrades der Solarzellen beiträgt.

Die alternative Herstellung durch graphische Verfahren wird untersucht.

Barrierelacke

Bei Barrierelacken handelt es sich Substrat eines Verfahrens zur Schichterzeugung mit Barriereeigenschaften.

Für viele Druckprodukte speziell aus dem Verpackungsdruck existieren Anforderungen an die Verpackung, das Eindringen unerwünschter Stoffe von außen oder das Migrieren des verpackten Gutes von innen nach außen zu verhindern.

Vielfach werden diese Aufgaben durch mehrschichtige Umverpackung erfüllt, die Kaschierung mit PE-Folie oder aluminiumschichtenbedampfte Schichten aufweisen.

Aus Sicht der Abfallwirtschaft sind diese Produkte problematisch und erzeugen hohen Recyclingaufwand. Zukünftig werden Verpackungen durch länderspezifische gesetzliche Regelungen gänzlich verboten oder mit hohen Gebühren belegt werden.  

Alternativ kann die Barriereeigenschaft durch das Auftragen flüssiger Lacksysteme erzeugt werden. Die Lacke werden häufig aufgrund der benötigten Menge offline vor dem Bedrucken erzeugt.

Die heute eingesetzten Systeme haben gravierende Nachteile. Die häufig eingesetzten wasserbasierenden Dispersionslacke müssen mit hohen Schichtdicken gedruckt werden. Typischerweise werden Flächengewichte im trockenen Zustand von 6-12g/cm² benötigt. Diese Mengen erfordern einen mehrfachen Durchgang durch Lackiermaschinen (bis zu 4 Durchgänge), was wiederum gravierende wirtschaftliche Nachteile nach sich zieht.

Alternative bekannte Barrierelacke umgehen die hohen Schichtdicken  durch wirksame Zusätze. Die eingesetzten Systeme auf Basis von FKW- haltigen Stoffen sind allerdings bedenklich, da durch die hohe chemische Stabilität der FKW-Verbindung systemimmanent die Gefahr von Anreicherung im Ökosystem besteht.

Es werden alternative Beschichtungsverfahren erforscht, die eine Behandlung des Bedruckstoffes mittels Oberflächenkonditionierung und kombiniertem Auftrag von flüssigen Lacken in der Art geeignet durchführen, dass die gewünschte Diffusionssperrwirkung erzielt werden kann.

Die Verfahren sind  für die Beschichtung von Kartonagen zu optimieren, da diese eine offene oder zumindest teilweise offene Porosität aufweisen.

Die Erzeugung von Barriereschichten auf Kunststofffolie erlaubt die Umgehung von Kaschierverfahren und erhält die Monostofflichkeit des Substrates. Aufgrund der eingeschränkten Benetzungsfähigkeit der Folien müssen die Schichtsysteme mit Oberflächenbehandlungen, wie z. B.  Plasmabeschichtungen, kombiniert werden

In dem zu entwickelnden Verfahren können verschiedene Behandlungsschritte kombiniert werden. Bei der  Kombination der Verfahrensschritte ist anzustreben, dass diese in einer Inline-Fertigung möglich sind.

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