Thesis - Tumb1.biblio.tu-muenchen.de - Technische Universität ...

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1 EINLEITUNG
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Althergebrachte Materialien wie Glas, Metall und Papier werden heute in zunehmendem
Maß durch Kunststoffe substituiert [1,2,3]. Dies ist im Wesentlichen auf zwei Punkte
zurückzuführen. Zum einen bedingt der Kostendruck, der durch den Markt und den
Handel verursacht wird, die Verwendung kostengünstigerer Materialien
beziehungsweise eine Reduzierung des Materialeinsatzes, zum anderen spielt auch das
Interesse des Endverbrauchers nach leichten, handlichen und optisch ansprechenden
Produkten eine wichtige Rolle. Selbstverständlich müssen dabei die funktionalen
Anforderungen an das Material weiterhin erfüllt werden.
Um die funktionalen Eigenschaften der Kunststoffe denen der zu ersetzenden
Materialien anzugleichen und weiter zu verbessern, kommen neben der Kombination
von verschiedenen Kunststoffen vermehrt auch Komposite dünner anorganischer
Schichten aus Oxiden oder Metallen und Kunststoffsubstraten zum Einsatz. Die
Herstellung dieser wenige zehn Nanometer bis einige Mikrometer dicken anorganischen
Schichten erfolgt dabei meist durch physikalische Abscheideverfahren wie Sputtern,
thermisches Verdampfen oder Elektronenstrahlverdampfen. Insgesamt ergibt sich
daraus eine Vielzahl von Nutzungsmöglichkeiten. So erstreckt sich das
Anwendungsgebiet von Gehäusen zur elektromagnetischen Abschirmung
elektronischer Bauteile und Folien für Wickelkondensatoren über Vergütungsschichten
auf Brillengläsern bis zu Lebensmittelverpackungen mit hoher Barrierewirkung
gegenüber Gasen, Dämpfen und Aromen oder auch Licht [4,5,6].
Der größte Markt für solche dünnen anorganischen Aufdampfschichten auf
Kunststoffsubstraten ist die Lebensmittelverpackung. So wurden im Jahr 1992 von den
weltweit über mit Aluminium bedampfter Kunststofffolie circa 61% im
Verpackungsbereich eingesetzt und weitere 37% für die Herstellung von
Wickelkondensatoren verwandt. Die restlichen zwei Prozent fanden ihren Einsatz bei
Spezialanwendungen [7]. Neuere Analysen sagen gerade Kunststoffen, wie
Polypropylen (PP) und Polyethylenterephthalat (PET) in Westeuropa weitere
Steigerungsraten der Produktionsmenge von jährlich zwischen 5-6% bzw. circa 10%
voraus. Damit wird für das Jahr 2005 eine Produktionsmenge von etwa 8,7 Millionen
Tonnen Polypropylen bzw. 2 Millionen Tonnen PET in Westeuropa prognostiziert [8].
Diese Zahlen machen deutlich, wie entscheidend die Kenntnis und Optimierung der
1010 m2
funktionalen Eigenschaften solcher anorganisch/polymerer Schichtsysteme ist.
Viele technische Produkte, beispielsweise Solarmodule oder Flachbildschirme, aber
auch Lebensmittel reagieren empfindlich auf Umgebungseinflüsse. Sei es, dass die in
den Lebensmitteln enthaltenen Fette durch die Einwirkung von Licht und Sauerstoff
ranzig werden, die Transistoren in Flachbildschirmen durch die Aufnahme von