Produktionsverbesserung von PDMS-Beschichtungen durch Kombination von Online-Messmethoden mit modellbasierten Verfahren (ProSiN)

Problemstellung
Trennpapiere und -folien werden überall eingesetzt, wo klebende Oberflächen wie z. B. bei selbstklebenden Folien oder doppelseitigen Klebebändern geschützt werden müssen. Als Trennmittel haben sich Silikone durchgesetzt, die flüssig auf Papiere oder Folien aufgebracht und in einem thermischen Prozess vernetzt werden. Eine Überwachung des Beschichtungsprozesses schon während der Produktion könnte die Sicherheit des Produktes gewährleisten und dazu führen, dass der Energiebedarf und Fehlproduktionen reduziert werden können.
Die Herstellung der Trennpapiere und Folien wird bei der Fa. B. Laufenberg GmbH mit lösemittelfreien Silikon realisiert. Dabei wird das Silikon über ein 5-Walzenauftragswerk in einer Beschichtungsstärke von 1-2 µm auf das Papier bzw. auf die Folie gebracht. Die Vernetzung erfolgt in einem Trockenkanal, in dem durch Hitze Inhibitoren entfernt werden und die Vernetzung ablaufen kann. Der Vernetzungsgrad und der Ablauf sowohl des Vernetzungsvorgangs als auch der Netzwerkbildung entscheiden maßgeblich über die relevanten Trennwerteigenschaften der Silikonbeschichtung. Hier gibt es unbekannte Einflussfaktoren, die es im Rahmen dieses Projektes zu analysieren gilt.

Projektziele
Hauptziel des Verbundvorhabens ProSiN ist daher die Sicherstellung der Produktion von Dehäsiv-Papieren oder -Folien durch Online-Analyse, von der Mischung des Silikons an, über die Kontrolle der Vernetzung im Trockner bis hin zur Beurteilung der Oberflächentopographie der Silikonbeschichtung mit Abgleich zum Trennwertverhalten der Beschichtung. Dabei wird zum Einen die Zusammensetzung der Silikonmischung auf Reaktivität untersucht. Zum Anderen soll die Aushärtung während der Beschichtung durch Online-Viskositätsmessungen sichergestellt werden.

Vorgehensweise
Das Projekt gliedert sich in zwei Bereiche: Ex-situ wird die Vernetzung mittels IR und Rheologie untersucht. Unterstützend werden hierbei theoretische Berechnungen der Vernetzung durchgeführt. Anschließend bzw. zeitgleich sollen Online-Messmethoden auf Basis von Mikro-Viskositätsmessungen mit Fluoreszenzfarbstoffen und/oder Sonden-IR-Messungen durchgeführt werden, nachdem die Aussagekraft der Analysemethoden bestätigt worden sind. Im Betrieb des Industriepartners werden die entsprechenden Anlagen zur On-Line-Analytik aufgebaut und die Vorhersagen des Modells in der industriellen Praxis überprüft.

Ergebnisse und Anwendungspotenzial
Durch die Sicherstellung der Produktion können hohe Kosten für Fehlproduktionen eingespart werden, welche die Wirtschaftlichkeit der Produktion fördern. Wichtig sind auch die zu gewinnenden Erkenntnisse zum Reaktions- und Vernetzungsmechanismus selbst, die nachhaltig Verständnis für die Silikonbeschichtung sicherstellen. Es wird angestrebt, den Produktionsausschuss von derzeit ca. 9 Prozent zu vermindern und den produktionstechnisch bedingten Energieverbrauch entscheidend zu verringern.

• Laufenberg GmbH
• Universität Osnabrück