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Hochrateabscheidung von Siliziumoxid- und Zinkoxidschichten mittels Mikrowellenplasma-unterstützter chemischer Gasphasenabscheidung auf Polycarbonat
(2016) Merli, Csaba-Stefan; Hirth, Thomas (Prof. Dr.)
Polycarbonat (PC) gehört heute zu den am häufigsten eingesetzten Kunststoffen. Für Anwendungen im Außenbereich muss die Oberfläche jedoch vor dem photochemischen Abbau und Zerkratzung geschützt werden, was heute durch nasschemische Lackierungen geschieht. Durch den Einsatz von plasmatechnologischen Beschichtungsprozessen soll jedoch eine energie- und ressourcenschonendere Alternative zu den Lackierverfahren bereitgestellt sowie verbesserte Schichteigenschaften ermöglicht werden. In der vorliegenden Arbeit wurde daher ein Mikrowellenplasmaverfahren zur Abscheidung von transparenten UV- und Kratzschutzschichten auf PC untersucht. Die jeweiligen Schutzfunktionen werden dabei von auf Zinkoxid (ZnO) bzw. Siliziumoxid (SiOx) basierenden Schichten übernommen. Es sollten möglichst hohe Abscheideraten erzielt werden, um konkurrenzfähig mit den gängigen Lackierverfahren zu sein. Die Abscheidung wurde zunächst für beide Schichttypen einzeln untersucht. Bei den SiOx-Kratzschutzschichten konnten sehr hohe Abscheideraten von bis zu 90 µm/min erreicht werden. Die Schichten wiesen eine hohe Transparenz und Klarheit sowie eine gute Haftung auf dem PC auf. Bei optimalen Abscheideparametern übertrifft der Abriebwiderstand den der heutigen Standardlacke. Für die ZnO-Schichten konnten Abscheideraten von bis zu 700 nm/min erreicht werden. Neben einer hohen Transparenz im sichtbaren Bereich hatten die Schichten, abhängig von den Abscheideparametern, eine hohe Absorption im UV-Bereich. Anschließend wurden die beiden Schutzfunktionen in einem Mehrschichtaufbau zusammengeführt. Das Schichtsystem hatte eine gute Haftung, eine hohe Transparenz und Klarheit sowie einen hohen Abriebwiderstand. In Bewitterungstests konnte eine, im Vergleich zum Lack, verbesserte Schutzfunktion gegenüber dem photochemischen Abbau gezeigt werden. Es wurden zudem erste Versuche zur Aufskalierung des Verfahrens auf industrieübliche Bechichtungsflächen von 0,5 m² durchgeführt.