Biowerkstoffe Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e. V.

 

Projekte - Details

Nanoskalige plasmagenerierte Kohlenstoffschichten zur Reduzierung der Wasserdampfdurchlässigkeit von Biopolymeren

Anschrift
Universität Koblenz-Landau - Campus Koblenz - Fachbereich 3 - Mathematik/Naturwissenschaften - Institut für Integrierte Naturwissenschaften - Abt. Physik
Universitätsstr. 1
56070 Koblenz
Kontakt
Dr. Christian Fischer
Tel: +49 261 287-2345
E-Mail: chrbfischer@uni-koblenz.de
FKZ
2219NR060
Anfang
01.06.2020
Ende
31.03.2022
Aufgabenbeschreibung
Das Projekt zielt darauf ab, die Oberfläche zweier verschiedener Biokunststoffe (PLA, PHBV) mit einer DLC- Beschichtung zu versehen, um deren Wasserdampfpermeabilität zu optimieren. Die Besonderheit des Forschungsansatzes liegt darin, dass entgegen den üblicherweise applizierten heterogenen Zwischenschichten, nur die Plasmaparameter modifiziert und somit die Sperrwirkung variiert werden können. Ziel ist es, eine gegenüber dem Stand der Technik mindestens gleichwertige oder deutlich verbesserte (etwa Faktor 7) Sperrwirkung gegenüber Wasserdampf zu erreichen. Die marktverfügbare DLC-Beschichtung, namentlich FMC (flexible medical carbon), ist speziell für weiche Substrate geeignet, und wird auf den o.g. Biokunststoffen mittels RF-PECVD Prozess appliziert. Die Schichteigenschaften werden durch die Anpassung der Plasmaparameter modifiziert und im Anschluss hinsichtlich der Wasserdampfpermeation sowie der Schichtdicke und Oberflächenbenetzbarkeit analysiert. Es werden sehr dünne Beschichtungen im Bereich von 20 – 100 nm untersucht. Es wird davon ausgegangen, dass solche dünnen Schichten bereits eine einwandfreie und nahezu geschlossene DLC-Schicht mit deutlich verbesserten Gasbarriereeigenschaften im Vergleich zu den unbeschichteten Materialen aufweisen. Außerdem kann die dünne und flexible Beschichtung die Möglichkeit der Bildung von Mikrorissen herabsetzen, welche die Barriereeigenschaften beeinträchtigen würden. Zudem weisen DLC-Schichten in dem Dickenbereich noch keine Verfärbung des Materials auf. Besonderes Augenmerk liegt auf der Untersuchung der WVTR in einem relativ weiten Temperaturbereich von nahe 0°C bis etwa 40°C. Diese Temperaturspanne ist von daher interessant, da sie die möglichen Schwankungen während des Transports von kurzzeitverpackten, leichtverderblichen Lebensmitteln wie Wurst, Obst und Gemüse widerspiegeln. Die Barrierefunktion der Beschichtung sollte idealerweise auch in diesem Temperaturbereich zumindest kurzzeitig gewährleistet sein.

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Basisdaten Nachwachsende Rohstoffe