DE102007040655B4

DE102007040655B4 - Funktionsschichtübertragungsanordnung, Verfahren zu deren Herstellung, Übertragungsverfahren für eine Funktionsschicht und Verwendung einer plasmapolymeren Schicht oder einer Funktionsschichtübertragungsanordnung zum Übertragen einer Funktionsschicht auf ein Substrat

Info

Publication number: DE102007040655B4
Application number: DE200710040655
Authority: DE
Inventors: Klaus-Dieter 27321 Vissing; Matthias 21255 Ott; Christopher 27749 Dölle
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 2007-08-27
Filing date: 2007-08-27
Publication date: 2011-07-14
Anticipated expiration: 2027-08-28
Also published as: DE102007040655A1

Abstract

Funktionsschichtübertragungsanordnung, umfassend einen Träger, eine Funktionsschicht und eine zwischen dem Träger und der Funktionsschicht angeordnete Trennschicht, wobei (a) die Funktionsschicht keine Lackschicht und eine mittels vakuumgestützten Beschichtungsverfahrens und/oder mittels eines plasmd der Träger kein Wafer ist (b) die Trennschicht eine plasmapolymere Schicht ist, bestehend aus Kohlenstoff, Wasserstoff, Silizium und Sauerstoff sowie gegebenenfalls üblichen Verunreinigungen, wobei im ESCA-Spektrum der plasmapolymeren Trennschicht auf der der Funktionsschicht abgewandten Seite, bei Kalibrierung auf den aliphatischen Anteil des C 1s Peaks bei 285,00 eV, im Vergleich mit einem trimethylsiloxy-terminierten Polydimethylsiloxan (PDMS) mit einer kinematischen Viskosität von 350 mm2/s bei 25°C und einer Dichte von 0,97 g/mL bei 25°C, der Si 2p Peak einen Bindungsenergiewert besitzt, der um maximal 0,65 eV zu höheren oder niedrigeren Bindungsenergien verschoben ist, und der O 1s Peak einen Bindungsenergiewert besitzt, der um maximal 0,70 eV zu höheren oder niedrigeren Bindungsenergien...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Funktionsschichtübertragungsanordnung, umfassend einen Träger, eine Funktionsschicht, die eine mittels vakuumgestützten Beschichtungsverfahrens und/oder mittels eines plasmagestützten Verfahrens aufgetragene Schicht ist, und eine zwischen dem Träger und der Funktionsschicht angeordnete Trennschicht, wobei die Trennschicht eine plasmapolymere Schicht ist und die Haftfestigkeit zwischen der Trennschicht und der Funktionsschicht gegebenenfalls nach Aushärtung der Funktionsschicht größer ist, als die Haftfestigkeit zwischen der Trennschicht und dem Träger. Die Erfindung betrifft außerdem die Verwendung einer solchen Funktionsschichtübertragungsanordnung beim Übertragen einer Funktionsschicht, ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Funktionsschichtübertragungsanordnung und ein Verfahren zum Übertragen einer Funktionsschicht auf ein Substrat sowie ein Verfahren zum Herstellen eines mit einer Funktionsschicht versehenen Gegenstandes.
Technisch ist es heute schwierig und/oder aufwändig, Substratoberflächen wie beispielsweise PMMA-, PC- oder PUR-Substrate mit einer dünnen Schicht zu versehen, die die substratbedingten Oberflächeneigenschaften verändert (Funktionsschicht). Ein Beispiel für eine solche Funktionsschicht ist eine dünne, transparente Kratzschutzbeschichtung oder eine Easy-to-clean-Oberfläche. Außerdem ist es notwendig, dass die entsprechenden Funktionsschichten eine ausreichende Haftung zum Substrat besitzen. Für die Schwierigkeiten bei den genannten Substraten sind primär zwei Ursachen zu nennen:

1. Die hohe Empfindlichkeit der PMMA-Oberfläche gegenüber einem Plasmaprozess und
2. die häufige Belegung der PUR-Oberfläche mit Trennmitteln.

Andere Oberflächen, wie z. B. solche aus PC sind sehr kratz- und staubempfindlich, so dass besondere Maßnahmen zu treffen sind, um sie fehlerfrei zu beschichten.
Grundsätzlich besteht ein großer Bedarf, die Eigenschaften von Substratoberflächen auf unterschiedlichste Weise zu beeinflussen. Als Beispiele seien an dieser Stelle lediglich Kratzschutz, UV-Schutz, günstige Reinigungseigenschaften oder elektrische Isoliereigenschaften genannt. Weitere Beispiele für die Funktionsbeschichtungen finden sich weiter unten.
Zum Beispiel werden CFK- wie auch GFK-Bauteile in vielen Bereichen, wie z. B. dem Flugzeug-, Fahrzeug- und dem Windanlagenbau, wie folgt hergestellt:
Eine Form (typischerweise aus Metall) wird mit einem Trennmittel versehen. Teilweise wird zunächst eine dünne Schicht Harz aufgebracht. Anschließend werden die Fasern in die Form gelegt, die anschließend mit Harz benetzt werden (vereinfachte Darstellung). Dieser Vorgang wird meist mehrfach wiederholt. Danach erfolgt die thermische Aushärtung, so dass das Bauteil anschließend aus der Form genommen werden kann. Sowohl die Form, als auch die Formteiloberfläche ist nach diesem Vorgang mit Trennmittel belegt. Diese Trennmittelrückstände sind anschließend sorgfältig zu entfernen, wenn die Bauteiloberfläche lackiert oder verklebt werden soll. Dieser Vorgang ist sehr zeitaufwändig und birgt große Risiken in Bezug auf die Qualitätssicherung. Bei händischer Ausführung beinhaltet dieser Vorgang zudem hohe gesundheitliche Risiken, da bei der mechanischen Bearbeitung feinste Faserbruchstückchen freigesetzt werden. Letztendlich ist die Form ebenfalls in regelmäßigen Abständen (Formtrennmittelaufbau) mühsam zu reinigen und neu einzutrennen.
Da die Fertigungsvorgänge für Werkteile (Beispiele für Substrate) häufig komplex sind, ist es erwünscht, dass ein Beschichtungsverfahren möglichst unkompliziert ist und insbesondere möglichst wenige Arbeitsschritte benötigt. Erwünscht ist es außerdem, dass das Beschichtungsverfahren sich gut in bereits bestehende Herstellungsprozesse integrieren lässt. Im Bereich der Lackierungstechnik sind eine Reihe von Ansätzen bekannt, mittels derer eine Oberfläche mit einem Lack versehen wird (der ausdrücklich nicht als Funktionsschicht im Sinne der hier vorliegenden Erfindung aufzufassen ist). Bei Übertragung einer Reihe von Funktionsschichten auf eine Oberfläche sind Verfahren anwendbar, die analog zu Lackierungsverfahren bzw. Lackübertragungsverfahren zu sehen sind. Viele dieser Verfahren fordern eine Reihe von Reinigungsschritten und führen häufig zu qualitativ ungenügenden Beschichtungen. Zudem führen sie teilweise dazu, dass in den Fertigungsprozess involvierte Personen aufgrund der Bestandteile der jeweiligen Funktionsschicht gesundheitlich belastet werden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, Mittel anzugeben, mit denen die Übertragung von Funktionsschichten auf gegebenenfalls entstehende Substratoberflächen sauber, mit einer guten Beschichtungsqualität und in bereits bekannte Arbeitsprozesse gut integrierbar bewerkstelligt werden kann.
Insbesondere sollte die Möglichkeit einer vereinfachten Funktionsschichtübertragung auf ein Kunststoffbauteil eröffnet sowie gegebenenfalls eine Entnahme eines mit einer Funktionsschicht versehenen Bauteils aus einer Form erleichtert werden. Dabei sollten sowohl Oberflächen beschichtbar sein, die über mikro- und/oder nanostrukturierte Oberflächen verfügen, als auch solche die sehr glatt sind. Das Verfahren sollte sich insbesondere für den Spritzguss und die Gießtechnik eignen.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch eine Funktionsschichtübertragungsanordnung, umfassend einen Träger, eine Funktionsschicht und eine zwischen dem Träger und der Funktionsschicht angeordnete Trennschicht, wobei

(a) die Funktionsschicht keine Lackschicht ist, und die eine mittels vakuumgestütztem Beschichtungsverfahrens und/oder mittels eines plasmagestütztem Verfahrens aufgetragene Schicht ist, und der Träger kein Wafer ist
(b) die Trennschicht eine plasmapolymere Schicht ist, bestehend aus Kohlenstoff, Wasserstoff, Silizium und Sauerstoff sowie gegebenenfalls üblichen Verunreinigungen, wobei die im ESCA-Spektrum der plasmapolymeren Schicht auf der der Funktionsschicht abgewandten Seite, bei Kalibrierung auf den aliphatischen Anteil des C 1s Peaks bei 285,00 eV, im Vergleich mit einem trimethylsiloxy-terminierten Polydimethylsiloxan (PDMS) mit einer kinematischen Viskosität von 350 mm²/s bei 25°C und einer Dichte von 0,97 g/mL bei 25°C, der Si 2p Peak einen Bindungsenergiewert besitzt, der um maximal 0,65 eV zu höheren oder niedrigeren Bindungsenergien verschoben ist, und der O 1s Peak einen Bindungsenergiewert besitzt, der um maximal 0,70 eV zu höheren oder niedrigeren Bindungsenergien verschoben ist und
(c) die Haftfestigkeit zwischen der plasmapolymeren Trennschicht und der Funktionsschicht gegebenenfalls nach Aushärtung der Funktionsschicht größer ist, als die Haftfestigkeit zwischen der Trennschicht und dem Träger.

Eine Funktionsschicht ist im Zusammenhang mit diesem Text eine Schicht, die die Oberflächeneigenschaften eines Substrates wenigstens lokal verändert. Im Rahmen dieses Textes sind Lacke und Lackschichten ausdrücklich keine Funktionsschichten. Die Funktionsschichten können auf unterschiedlichste Weise ausgestaltet sein, wobei sie im Rahmen der vorliegenden Erfindung bevorzugt 1–10000 nm dick sind und bevorzugt mittels vakuumgestützter und/oder plasmagestützter Verfahren, (Vakuum)Aufdampfverfahren oder Metallisierungsverfahren hergestellt wurden. Bevorzugte Funktionen der erfindungsgemäß einzusetzenden Funktionsschicht sind:
Kratzschutz, Easy-to-clean Eigenschaften, antibakterielle Eigenschaften, trennende Eigenschaften, Schutzeigenschaften, wie z. B. Barrieren gegen Gase, Flüssigkeiten, Aromen, Lösungsmittel und migrierende Stoffe, Hydrolyse, optische und oder dekorative Eigenschaften, wie z. B. farbige Schichten, metallisch glänzende Oberflächen, elektrische und oder magnetische Funktionsschichten.
Bevorzugte vakuumgestützte Beschichtungsverfahren sind CVD, PECVD und deren Varianten insbesondere die Plasmapolymerisation und PVD Verfahren wie z. B.:

• Verdampfungsverfahren
– Thermisches Verdampfen (auch Bedampfen genannt)
– Elektronenstrahlverdampfen (electron beam evaporation)
– Laserstrahlverdampfen (Pulsed Laser Deposition, Pulsed laser ablation): Atome und Ionen werden durch einen kurzen intensiven Laserpuls verdampft.
– Lichtbogenverdampfen (Arc-PVD, arc evaporation): Atome und Ionen werden durch einen starken Strom, der bei einer elektrischen Entladung zwischen zwei Elektroden fließt (wie bei einem Blitz), aus dem Ausgangsmaterial herausgelöst und in die Gasphase überführt.
– Molekularstrahlepitaxie (molecular beam epitaxy)
• Sputtern (Sputterdeposition, Kathodenzerstäubung): Das Ausgangsmaterial wird durch Ionenbeschuss zerstäubt und in die Gasphase überführt.
• Ionenplattieren

Die Verfahren sind auch miteinander kombinierbar. Zudem können vor allem transparente Funktionsschichten z. B. mittels Druck- oder Lackierverfahren nach ihrer Herstellung auf ihrer späteren Rückseite weiter modifiziert werden.
Eine ”plasmapolymere Schicht” ist im Rahmen dieses Textes eine Schicht, welche mittels Plasmapolymerisation herstellbar ist. Plasmapolymerisation ist ein Verfahren, bei dem sich gasförmige Precursoren (oft auch Monomere genannt), angeregt durch ein Plasma, auf einem frei wählbaren Substrat als hochvernetzte Schicht niederschlagen. Voraussetzung für eine Plasmapolymerisation ist das Vorhandensein von kettenbildenden Atomen wie Kohlenstoff oder Silizium im Arbeitsgas. Durch die Anregung werden die Moleküle der gasförmigen Substanz (Precursoren), durch den Beschuss mit Elektronen und/oder energiereichen Ionen fragmentiert. Dabei entstehen hochangeregte radikalische oder ionische Molekülfragmente, die miteinander im Gasraum reagieren und auf der zu beschichtenden Oberfläche abgeschieden werden. Auf diese abgeschiedene Schicht wirkt die elektrische Entladung des Plasmas und dessen intensiver Ionen- und Elektronenbeschuss fortwährend ein, so dass in der abgeschiedenen Schicht weitere Reaktionen ausgelöst und eine hochgradige Verknüpfung der abgeschiedenen Moleküle erzielt werden kann.
Umfasst vom Begriff „plasmapolymere Schicht” ist auch eine Schicht, die nicht mit ihren gesamten Bestandteilen aus Gasphase abgeschieden wurde. So kann die „Plasmapolymerisation” im Rahmen der Schichtbildung auch Teile der Oberfläche, auf die abgeschieden wird, mit einbeziehen, insbesondere wenn es sich dabei um einen Flüssigkeitsfilm handelt. In diesem Fall wird wenigstens ein Teil des Flüssigkeitsfilms Bestandteil der plasmapolymeren Schicht.
Als Flüssigkeitsfilm wird im letzteren Fall auf die Oberfläche (z. B. des Trägers) zunächst eine Substanz aufgebracht, die kettenbildende Atome wie Kohlenstoff oder Silizium beinhaltet, z. B. Silikone oder Mineralöle. Wird der Flüssigkeitsfilm einem angeregten Plasma ausgesetzt, so wirken die Elektronen und/oder energiereichen Ionen und die im Plasma erzeugte UV-Strahlung auf die Flüssigkeitsmoleküle ein. In der Flüssigkeit entstehen reaktive Bindungsbrüche, die zu einer Neuvernetzung der Flüssigkeitsmoleküle führen. Über die Expositionsdosis kann der Fachmann einen geeigneten Vernetzungsgrad des Flüssigkeitsfilms erzielen.
Im Rahmen des vorliegenden Textes umfasst der Begriff ”plasmapolymere Schicht” auch Schichten, die mittels plasmaunterstützter CVD (PE-CVD) hergestellt werden können. Hierbei wird zur Reaktionsführung das Substrat zusätzlich erwärmt. So lassen sich beispielsweise aus Silan und Sauerstoff SiO₂-Beschichtungen herstellen. Ferner sei ausdrücklich erwähnt, dass auch Atmosphärendruckplasmaverfahren zur Herstellung erfindungsgemäß einzusetzender plasmapolymerer Schichten verwendet werden können, wenngleich Niederdruck-Plasmapolymerisationsverfahren derzeit bevorzugt sind.
Im Rahmen des vorliegenden Textes werden Substanzen, die zur Schichtbildung über eine Plasmapolymerisation als Gas bzw. Dampf einem Plasma zugeführt werden, als ”Monomere” (gasförmige Precursoren) bezeichnet. Als ”flüssige Precursoren” werden Flüssigkeiten bezeichnet, welche beispielsweise durch die Einwirkung eines Plasmas vernetzt werden können (beispielsweise durch hochangeregte Teilchen, Elektronen oder UV-Strahlung), ohne vorher zu verdampfen.
Artikel mit einer plasmapolymeren Beschichtung sind bereits seit längerem bekannt. Insbesondere verwiesen sei an dieser Stelle auf das Dokument DE 101 31 156 A1 , welches einen Artikel mit einer plasmapolymeren Beschichtung betrifft, die besonders leicht zu reinigen ist (Easy-to-clean-Beschichtung).
Weitere Dokumente aus dem Stand der Technik sind: US 5,230,929 A ; WO 99/22878 A2 ; EP 9 609 58 A2 ; DE 100 56 564 A1 ; EP 1 123 991 A2 ; EP 1 260 606 A2 ; DE 100 47 124 A1 sowie die weiteren in der DE 101 31 156 A1 genannten Dokumente.
Auch die Dokumente DE 10 2006 018 491 A1 , DE 10 2004 026 479 A1 , DE 10 2005 052 408 B3 und DE 103 53 530 A1 offenbare plasmapolymere Schichten und ihre Anwendungen.
Die plasmapolymeren Beschichtungen gemäß DE 101 31 156 A1 sind als Easy-to-clean-Beschichtungen hervorragend geeignet. Ebenso wie die sonstigen aus dem Stand der Technik bekannten plasmapolymeren Beschichtungen besitzen sie jedoch nur eine sehr geringe Elastizität und Flexibilität. Bei mechanischer Belastung (insbesondere Biegung oder Dehnung) kommt es daher zu unerwünschten Rissen in der plasmapolymeren Beschichtung, welche die mechanischen Eigenschaften und insbesondere deren Gebrauchseigenschaften insgesamt nachteilig beeinflussen.
Plasmapolymere Schichten sind in ihrer chemischen und strukturellen Zusammensetzung eindeutig von polymeren Schichten zu unterscheiden. Während bei Polymeren der Verknüpfungsprozess der Monomere in vorhersagbarer Weise geschieht, werden bei der Plasmapolymerisation die eingesetzten Monomere durch Kontakt mit dem Plasma stark verändert (bis zur vollständigen Zerstörung) und in Form von reaktiven Spezies abgeschieden, so dass sich eine hochvernetzte Schicht ergibt, ohne regelmäßige repetetive Bereiche. Diese entstehende Schicht ist zusätzlich noch dem Plasma ausgesetzt, so dass sie durch Ablation und Redepositionseffekte weiter modifiziert wird. Die entstehende Schicht ist dreidimensional vernetzt und amorph. Dementsprechend unterscheidet sich die Plasmapolymerisation im Sinne dieses Textes von konventionellen Methoden der Polymerisation. Dies gilt auch für die sogenannte „strukturerhaltende Plasmapolymerisation”, da selbst bei „milden” Plasmabedingungen unvorhersagbare Molekülbrüche auftreten. In diesem Zusammenhang sei beispielsweise auf folgende Literaturstelle verwiesen: „Plasma Polymerization” by H. Yasuda, Academic Press, Inc., (1985)
Die vorliegende Erfindung steht bei der Verwendung einer plasmapolymeren Beschichtung (Trennschicht) technisch in engem Zusammenhang mit einem Verfahren zum Abformen von Oberflächen und einer Wafer-Träger-Anordnung, wie in der DE 10 2004 026 479 A1 [Erzeugnis mit Deckschicht und Abformschicht] und DE 103 53 530 A1 [Wafer mit Deckschicht und Trennschicht, Verfahren zur Herstellung eines solchen Wafers sowie Verfahren zum Dünnen bzw. Rückseitenmetallisieren eines Wafers] beschrieben.
In DE 10 224 026 479 A1 [Erzeugnis mit Deckschicht und Abformschicht] und DE 103 53 530 A1 [Wafer mit Deckschicht und Trennschicht, Verfahren zur Herstellung eines solchen Wafers sowie Verfahren zum Dünnen bzw. Rückseitenmetallisieren eines Wafers] wird die plasmapolymere Trennschicht direkt auf das Erzeugnis aufgebracht und später zusammen mit einer nach der plasmapolymeren Beschichtung aufgetragenen Deckschicht wieder entfernt. Hiernach ist es nun möglich ein Replikat der Erzeugnisoberfläche mit Hilfe der an der Deckschicht haftenden Trennschicht herzustellen.
Erfindungsgemäß ist die mit Hilfe eines Plasmaverfahrens hergestellte Trennschicht bevorzugt dadurch gekennzeichnet, dass sie insbesondere über eine hohe Temperaturbeständigkeit, und bevorzugt auch über eine gering adhäsive (dehäsive) (auf der von der Funktionsschicht abgewandten Seite) und eine adhäsive (auf der der Funktionsschicht zugewandten Seite) Zone bzw. Oberfläche verfügt (jeweils bezogen auf die jeweilige Kontaktfläche). Dadurch kann die Funktionsschicht auch auf spritzgegossene Bauteile mit Hilfe der erfindungsgemäßen Funktionsschichtübertragungsanordnung appliziert werden. Dies wird erreicht, wenn sowohl der Träger (z. B. als Folie oder als dünnwandiger Kunststoff- oder Metalleinleger ausgestaltet), als auch die Trennschicht, als auch die Funktionsschicht ausreichend temperaturstabil sind und geometrisch der Oberflächenkontur des zu beschichtenden Bauteils (Bauteilbereiches) angepasst sind. Für dünne Funktionsschichten mit geringen Eigenspannungen kann es von Vorteil sein dehnfähige Trägerfolien zu verwenden, um den späteren Ablösevorgang zu vereinfachen. Vorzugsweise werden jedoch vorgeformte, etwas steifere Einleger verwendet, da die meisten Funktionsschichten nur bedingt dehn- und biegbar sind.
Alternativ ist es beispielsweise auch möglich, die plasmapolymere Trennschicht auf einen Träger abzuscheiden, der über eine Oberflächentopographie (Rauhigkeit, Mattigkeit, Entspiegelungsstrukturen, etc.) verfügt und damit ein Negativ der zu erzeugenden (erwünschten) Substratoberfläche darstellt. Anschließend ist es möglich, die Funktionsschicht auf die plasmapolymere Trennschicht aufzubringen, beispielsweise durch ein weiteres plasmagestütztes Verfahren. Danach wird z. B. mittels einer flüssigen oder fließfähigen Vorstufe des Substrates das Substrat auf die Funktionsschichtoberfläche aufgebracht und gegebenenfalls ausgehärtet, so dass gleichzeitig mit dem Aushärten bzw. Verfestigen die Anbindung der Funktionsschicht an das Substrat erfolgt.
Die Trennschicht ist bevorzugt auf der zur Funktionsschicht hin gerichteten Seite hochenergetisch (adhäsive Zone), so dass eine gute Benetzung und/oder eine gute Haftung mit den Materialien der Funktionsschicht gewährleistet ist. Dieser Umstand unterscheidet die erfindungsgemäße Lösung von der Verwendung von konventionellen Trennmitteln (flüssig oder semipermanent). Die Funktionsschicht ist bevorzugt so ausgeführt, dass sie selbst auch gut benetzbar ist und eine gute Haftung für das spätere Substratmaterial besitzt.
Die erfindungsgemäß einzusetzende plasmapolymere Trennschicht wird auf der der Funktionsschicht abgewandten Seite (dehäsiver Bereich) über das ESCA-Spektrum (ESCA = Electron Spectroscopy from Chemical Analysis, oft auch XPS-Untersuchung genannt, XPS = X-ray Photoelectron Spectroscopy) charakterisiert:
Bei Kalibrierung auf den aliphatischen Anteil des C 1s Peaks bei 285,00 eV, im Vergleich mit einem trimethylsiloxy-terminierten Polydimethylsiloxan (PDMS) mit einer kinematischen Viskosität von 350 mm²/s bei 25°C und einer Dichte von 0,97 g/mL bei 25°C, der Si 2p Peak einen Bindungsenergiewert besitzt, der um maximal 0,65 eV (jeweils vorzugsweise jeweils max. 0,60 eV, 0,50 eV oder 0,44 eV, weiter bevorzugt max. 0,40 eV, besonders bevorzugt max. 0,3 eV) zu höheren oder niedrigeren Bindungsenergien verschoben ist, also beispielsweise bei einem Si 2p Peak des PDMS von 102,69 eV einen Bindungsenergiewert besitzt, der im Bereich von 102,04 bis 103,34 eV liegt und der O 1s Peak einen Bindungsenergiewert besitzt, der um maximal 0,70 eV (jeweils vorzugsweise jeweils maximal 0,60 eV oder 0,50 eV, weiter bevorzugt max. 0,40 eV, besonders bevorzugt max. 0,30 eV) zu höheren oder niedrigeren Bindungsenergien (vorzugsweise zu höheren Bindungsenergien) verschoben ist, also beispielsweise bei einem O 1s Peak des PDMS von 532,46 eV einen Bindungsenergiewert besitzt, der im Bereich von 531,76 bis 533,16 eV liegt.
Ein trimethylsiloxy-terminiertes Polydimethylsiloxan (PDMS) mit einer kinematischen Viskosität von 350 mm²/s bei 25°C und einer Dichte von 0,97 g/mL bei 25°C ist beispielsweise das Produkt DMS-T23E der Firma Gelest.
Dabei wurde die Kalibrierung des Messgerätes – wie erwähnt – so vorgenommen, dass der aliphatische Anteil des C 1s Peaks bei 285,00 eV liegt. Aufgrund von Aufladungseffekten wird es in der Regel notwendig sein, die Energieachse ohne weitere Modifikation auf diesen Fixwert zu verschieben.
Zu einer erfindungsgemäß bevorzugten Methode zur Durchführung der ESCA-Untersuchung vergleiche Beispiel 4 weiter unten.
Plasmapolymere Schichten (insbesondere als Bestandteil einer erfindungsgemäßen Funktionsschichtübertragungsanordnung) mit den angegebenen Werten für die Bindungsenergielagen zeichnen sich durch einen besonders hohen Anteil von Siliziumatomen aus, welche mit genau zwei Sauerstoffatomen verknüpft sind. Gleichzeitig ist der Anteil an Siliziumatomen, die mit drei oder vier Sauerstoffatomen verknüpft sind, besonders gering. Der besonders hohe Anteil an Siliziumatomen mit zwei benachbarten Sauerstoffatomen (”sekundäres Silizium”) im Vergleich zu Siliziumatomen mit drei bzw. vier benachbarten Sauerstoffatomen (”tertiäres” bzw. ”quartäres” Silizium) bedeutet, dass der Anteil dreidimensionaler Vernetzung in den eingesetzten plasmapolymeren Schichten im Vergleich mit herkömmlichen plasmapolymeren Schichten reduziert, aber gleichwohl vorhanden ist. Gleichzeitig ist der Anteil unverzweigter Ketten(-abschnitte) erhöht. Dies die Ursache für die hohe nicht adhäsive Wirkung.
Eine plasmapolymere Schicht (z. B. als Schicht einer erfindungsgemäßen Funktionsschichtübertragungsanordnung) mit den oben angegebenen Werten für die Bindungsenergielagen besitzt regelmäßig die folgenden Eigenschaften:
Thermische Beständigkeit: 300°C, kurzfristig bis 350°C
Spezifische Wärmeleitfähigkeit: ca. 0,2 W/Km
Linearer Wärmeausdehnungskoeffizient im Bereich 0–150°C: ca. 2,5 × 10^–4 m/mK
Brechungsindex bei 25°C: ca. 1,5 bei 250 nm bis 1,425 bei 895 nm
Dynamische Kontaktwinkel: (vermessen bei wachsendem Tropfen auf Si-Wafern bei 23°C an Luft)
ca. 102° für Wasser
ca. 86° für Dijodmethan
ca. 80,5° für Ethylenglycol
Spezifische Wärmekapazität: ca. 1,55 J/gK
Durchschlagsfestigkeit: ca. 23 kV/mm
Spezifischer Durchgangswiderstand: > 10¹⁴ Ωcm bei 23°C
Dielektrizitätszahl: ca. 3 ε_r bei 23°C, 50 Hz
Dielektischer Verlustfaktor: ca. 50 × 10^–4 tan δ
Dichte: 0,9 bis 1,15 g/cm³.
Sowohl die spektroskopischen Daten (insbesondere die Bindungsenergielagen gemäß ESCA-Analyse sowie die Detailauswertung von FTIR-Spektren – (der Vergleich der FTIR-Spektren zeigt für das erfindungsgemäße Produkt einen gegenüber den bekannten Beschichtungen herabgesetzten Anteil an CH₂-Schwingungsbanden –) als auch die mechanischen Eigenschaften der erfindungsgemäß einzusetzenden plasmapolymeren Schicht (als erfindungsgemäß einzusetzende Trennschicht) unterscheiden sich deutlich von z. B. denen der Beschichtungen gemäß DE 101 31 156 A1 . Vergleiche zu den ESCA-Daten auch die tabellarische Übersicht (Tabelle 1) weiter unten.
Für eine ganz besonders bevorzugte erfindungsgemäß zu verwendende plasmapolymere Schicht sind die Bindungsenergielagen weiter unten tabellarisch angegeben (siehe Tabelle 1).
Die für die erfindungsgemäß zu verwendende plasmapolymere Schicht auf der der Funktionsschicht abgewandten Seite angegebenen Bindungsenergielagen (bzw. -verschiebungen) stehen im Zusammenhang mit den Stoffmengenverhältnissen und den Anteilen der anwesenden Elemente in der plasmapolymeren Schicht.
Regelmäßig gilt für die Stoffmengenverhältnisse in der erfindungsgemäß vorhandenen bevorzugten plasmapolymeren Trennschicht auf der der Funktionsschicht abgewandten Seite (z. B. als Bestandteil eines erfindungsgemäßen Schichtmaterials):
0,75 < n(O):n(Si) < 1,45
1,30 < n(C):n(Si) < 2,50
0,85 < n(C):n(O) < 2,50
1,50 < n(H):n(C) < 3,00.
Vorzugsweise gilt für die Stoffmengenverhältnisse in der plasmapolymeren Schicht auf der der Funktionsschicht abgewandten Seite jedoch:
1,00 < n(O):n(Si) < 1,45
1,30 < n(C):n(Si) < 2,30
0,85 < n(C):n(O) < 2,30
1,70 < n(H):n(C) < 2,85.
Ganz besonders bevorzugt gilt für die Stoffmengenverhältnisse in der plasmapolymeren Schicht auf der Funktionsschicht abgewandten Seite:
1,00 < n(O):n(Si) < 1,40
1,45 < n(C):n(Si) < 2,30
0,95 < n(C):n(O) < 2,30
1,90 < n(H):n(C) < 2,85.
Hierbei beziehen sich die Stoffmengenverhältnisse aller Atompaarungen ohne Wasserstoff auf ESCA-Messungen bei Einstellungen, welche für ein wiederum als Standard eingesetztes trimethylsiloxy-terminiertes Polydimethylsiloxan (PDMS) mit einer kinematischen Viskosität von 350 mm²/s bei 25°C und einer Dichte von 0,97 g/mL bei 25°C Stoffmengenverhältnisse von n(O):n(Si) = 1,02, n(C):n(Si) = 2,35 und n(C):n(O) = 2,29 ergeben. Das Verhältnis zwischen Wasserstoff und Kohlenstoff bezieht sich auf Ergebnisse der klassischen chemischen Elementaranalyse.
Hinsichtlich der Stoffmengenanteile der Elemente Silizium, Sauerstoff und Kohlenstoff gilt bevorzugt, dass die plasmapolymere Schicht, bezogen auf 100 Atom-% für die Summe der Elemente Silizium, Sauerstoff und Kohlenstoff, enthält:

Silizium: 18 (bevorzugt 22) bis 28 Atom-%

Sauerstoff: 22 bis 36 Atom-%

Kohlenstoff: 35 bis 55 Atom-%.
Bevorzugt ist es aber, wenn die plasmapolymere Schicht auf der der Funktionsschicht abgewandten Seite, bezogen auf 100 Atom-% für die Summe der Elemente Silizium, Sauerstoff und Kohlenstoff, enthält:

Silizium: 20 bis 28 Atom-%

Sauerstoff: 22 bis 32 Atom-%

Kohlenstoff: 38 bis 53 Atom-%.
Hierbei beziehen sich die Atom-%-Angaben auf ESCA-Messungen bei Einstellungen, welche für ein wiederum als Standard eingesetztes trimethylsiloxy-terminiertes Polydimethylsiloxan (PDMS) mit einer kinematischen Viskosität von 350 mm²/s bei 25°C und einer Dichte von 0,97 g/mL bei 25°C für Silizium 22,9 Atom-%, für Sauerstoff 23,4 Atom-% und für Kohlenstoff 53,75 Atom-% ergeben; hinsichtlich der Toleranzen vgl. Tabelle 1, unten.
Unter Berücksichtigung bevorzugter Gewichtsanteile und Stoffmengenverhältnisse ist die Verwendung einer plasmapolymeren Schicht besonders bevorzugt, die, bezogen auf 100 Atom-% für die Summe der Elemente Silizium, Sauerstoff und Kohlenstoff, enthält:

Silizium: 18 bis 28 Atom-%

Sauerstoff: 22 bis 36 Atom-%

Kohlenstoff: 35 bis 55 Atom-%,

wobei für die Stoffmengenverhältnisse in der plasmapolymeren Schicht auf der der Funktionsschicht abgewandten Seite gilt:
0,75 < n(O):n(Si) < 1,45
1,30 < n(C):n(Si) < 2,30
0,85 < n(C):n(O) < 2,50
1,7 < n(H):n(C) < 2,85 und
wobei im ESCA-Spektrum der plasmapolymeren Schicht auf der der Funktionsschicht abgewandten Seite, im Vergleich mit einem trimethylsiloxy-terminierten Polydimethylsiloxan (PDMS) mit einer kinematischen Viskosität von 350 mm²/s bei 25°C und einer Dichte von 0,97 g/mL bei 25°C,
der Si 2p Peak einen Bindungsenergiewert besitzt, der um maximal 0,65 eV zu höheren oder niedrigeren Bindungsenergien verschoben ist, und
der O 1s Peak einen Bindungsenergiewert besitzt, der um maximal 0,70 eV zu höheren oder niedrigeren Bindungsenergien verschoben ist.
Hinsichtlich der ESCA-Messbedingungen und dem gewählten Standard gilt hierbei das oben Gesagte entsprechend.
Eine ganz besonders bevorzugte plasmapolymere Schicht enthält auf der der Funktionsschicht abgewandten Seite, bezogen auf 100 Atom-% für die Summe der Elemente Silizium, Sauerstoff und Kohlenstoff:

Silizium: 20 bis 28 Atom-%

Sauerstoff: 22 bis 32 Atom-%

Kohlenstoff: 38 bis 53 Atom-%,

wobei für die Stoffmengenverhältnisse in der plasmapolymeren Schicht auf der der Funktionsschicht abgewandten Seite gilt:
1,00 < n(O):n(Si) < 1,45
1,30 < n(C):n(Si) < 2,50
0,85 < n(C):n(O) < 2,30
1,70 < n(H):n(C) < 3,00 und
wobei im besagten ESCA-Spektrum
der Si 2p Peak einen Bindungsenergiewert besitzt, der um maximal 0,60 eV zu höheren oder niedrigeren Bindungsenergien verschoben ist, und
der O 1s Peak einen Bindungsenergiewert besitzt, der um maximal 0,65 eV zu höheren oder niedrigeren Bindungsenergien verschoben ist.
Erfindungsgemäß zu verwendende plasmapolymere Schichten sind insbesondere in ihren bevorzugten Ausgestaltungen hydrolysebeständig, elastisch und damit rissfrei dehnbar bis zu Dehnungen von > 25% (in bevorzugten Ausgestaltungen > 50%). Die erfindungsgemäß zu verwendenden plasmapolymeren Schichten besitzen Antihafteigenschaften und sind somit als Trennschicht hervorragend geeignet.
Vorteil der erfindungsgemäß einzusetzenden Trennschicht ist, dass sie durch den Fachmann leicht so ausgestaltet werden kann, dass sie nur eine geringe Haftung zum Träger entwickelt und andererseits eine sehr gute Haftung zu dem aufgetragenen Funktionsschichtmaterial ermöglicht. Sie kann leicht jeweils so ausgestaltet werden, dass sie von der jeweiligen Funktionsschicht bzw. deren Vorstufen gut benetzt wird bzw. zu der Funktionsschicht eine gute Haftung entwickelt und keine Störung der Funktionsschicht verursacht. So kann sichergestellt werden, dass derart beschichtete Bauteile eine hochwertige Oberfläche aufweisen.
Je nach Anwendung können die trennenden Eigenschaften der erfindungsgemäß zu verwendenden Schicht eingestellt werden, so dass die Haftkraft zwischen der Trennschicht und dem Träger den jeweiligen Bedürfnissen angepasst werden kann. Der Fachmann wird beispielsweise eine erhöhte Haftkraft einstellen, wenn die Funktionsschicht über hohe Eigenspannungen verfügt oder das aufgebrachte Substrat über seine Schrumpfung während des Aushärtens mittelbar auf die Trennebene einwirkt.
Einstellbar ist die Haftkraft z. B. bei gegebener Precursorschichtdicke (flüssige Precursoren) über die Intensität, Art und Dauer der Plasmaeinwirkung auf den flüssigen Precursor während der Gasphasenplasmapolymerisation. Demzufolge wird der Fachmann die Gasart, die Gasmenge, die zugeführte Leistung bzw. den eingestellten Bias, als auch die Einwirkungszeit als Stellgrößen berücksichtigen. Es gilt, je länger das Gasphasenplasma auf den flüssigen Precursor einwirken kann, desto stärker wird dieses Vernetzt und Modifiziert, desto höher wird die Haftkraft. Hohe Abscheideraten des Monomers durch hohe Gasflüsse und/oder hohe Plasmaleistungen bzw. hohes Bias führen zu einem schnellen Schichtaufbau aus der Gasphase, so dass der flüssige Precursor schnell abgedeckt und wenig modifiziert wird – die Haftungskräfte bleiben gering.
Die Prüfung der Haftung kann mit Hilfe eine einfachen 180° Peel-Testes wie im Beispiel 5 beschrieben vorgenommen werden.
Da die plasmapolymere Trennschicht im Regelfall konturnachbildend ist, wird ein Negativ der Konturen des Trägers mit der plasmapolymeren Trennschicht und der Funktionsschicht bei der Schichtübertragung auf das Substrat übertragen. Bei entsprechender Ausformung des Trägers (und selbstverständlich auch der Funktionsschicht) ist es damit möglich, gewünschte Oberflächenrauhigkeiten oder feinste Strukturen (Hologramme, Ribblettstrukturen, optische Strukturen) auf der Oberfläche des mit der Funktionsschicht versehenen Substrates (oder Gegenstandes) zu erzeugen. Bevorzugte erfindungsgemäß zu übertragene Funktionsschichten sind plasmapolymere Schichten, plasmapolymere Schichten mit eingebetteten Nanopartikeln und eingebetteten Metallschichten. Funktionsschichten können auch Mehrfachbeschichtungen sein.
Für bevorzugte Funktionsschichtgruppen werden nachfolgend Beispiele aufgezählt:
Schichten die mittels PVD, CVD, eines Plasmaverfahrens oder eines Vakuumverfahrens hergestellt wurden und keine weiteren isolierten Partikel beinhalten

– Abrasionsschutzschicht (Kratzschutz, Erhöhung der Abriebbeständigkeit) z. B. SiO₂, SiO_xC_yH_z, diamantähnlich
– transparente Barriereschutzschicht (z. B. gegenüber O₂, H₂O, Aromen, etc.) z. B. SiO_x- oder SiO_x-ähnliche Schichten
– elektrische Isolationsschichten z. B. siliziumorganische plasmapolymere Schichten mit sehr geringen bzw. auch mit sehr hohem CH_x-Anteil
– (flexible) Migrationsbarriereschichten z. B. siliziumorganische plasmapolymere Schichten
– Easy-to-clean Beschichtungen z. B. siliziumorganische plasmapolymere Schichten
– Trennschichten z. B. siliziumorganische plasmapolymere Schichten
– Schutzbeschichtungen gegen Chemikalien (z. B. gegen Reinigungsmittel, Lösemittel, Säuren, Basen) und Hydrolyse z. B. siliziumorganische plasmapolymere Schichten.
– (flexible) Schichten zur Verbesserung der Gleiteigenschaften und/oder zur Verringerung der Selbsthaftung, beziehungsweise des Tacks, beispielsweise von Elastomeren (z. B. von Silikonen) z. B. siliziumorganische plasmapolymere Schichten
– Schichten zur Bereitstellung einer gewünschten Haptik
– (flexible) Schichten zur Verringerung von Staubanhaftungen beispielsweise auf Elastomeren (z. B. von Silikonen) z. B. siliziumorganische plasmapolymere Schichten

Schichten die mittels PVD, CVD, eines Plasmaverfahrens oder eines Vakuumverfahrens hergestellt wurden und Nanopartikel enthalten

– Antibakterielle, beziehungsweise antimikrobielle und antifungizide Beschichtungen z. B. SiO_x-ähnliche Schichten oder siliziumorganische Plasmaschichten mit Einlagerungen von Ag- oder Cu-Nanopartikeln
– lumineszierende Schichten (inkl. elektrolumineszierende) z. B. mittels Zinksulfid-Einlagerungen
– eingefärbte Dünnschichten
– UV-Schutz z. B. durch Einbettung von Metallen, wie Al oder Cu
– phototrope Schichten z. B. durch Silberhalogenide
– photochrome Schichten z. B. unter Verwendung von Silberhalogeniden, Spiropyranen, Spirooxazinen, Chromenen, Hexa-1,3,5-trienen, Diheteroarylethenen, Cyclohex-1,3-dienen, Azoverbindungen, Azinen oder Thioindigo-Typ Verbindungen, Anilen, Benzylpyridinen, Acinitroverbindungen, Salicylaten, Triazolen, Oxazolen, Metalldithizonaten, Perimidinspirohexadienonen, Triarylmethanen, Triarylimidazoldimeren, Tetrachlornaphthalinen, Perchlortoluol, Nitrosodimeren oder Hydrazinen
– elektrochrome Schichten
– Abrasionsschutzschichten (Kratzschutz) z. B. über SiO₂ oder SiO₂-ähnliche Schichten oder diamantähnliche Beschichtungen beispielsweise mit SiOx- oder TiOx-Nanopartikeln
– Schichten für verbesserte Gleiteigenschaften (ggf. über Opfermaterial)
– Schichten für Veränderung der Haptik
– Schichten für Verringerung von Staubanhaftungen, beispielsweise durch die Verringerung der Elektrostatik durch die Erhöhung der Leitfähigkeit mit Hilfe von leitfähigen oder teilweise leitfähigen Nanopartikeln

Schichten mit aufgebrachten oder eingebetteten Metallschichten

– Verspiegelungen, ggf. mit zuvor aufgetragener plasmapolymerer Korrosionsschutzschicht
– elektrisch leitfähige Schicht, eingebettet in Korrosionsschutzschicht (Abschirmung, Anti-Elektrostatik, Möglichkeit zur induktiven Erwärmung, etc.)
– nicht transparente Barriereschichten z. B. durch Aluminiumschichten
– Schichten für metallische Optik für dekorative Zwecke
– Schichten für (teil-)reflektierende Oberflächen z. B. Titanoxyd, Titannitrid und Mischungen hiervon

Dabei können die Metallschichten für korrosionsempfindliche Anwendungen geschützt werden durch und/oder eingebettet werden in Korrosionsschutzschichten, z. B. siliziumorganische plasmapolymere Schichten.
Bevorzugte Funktionsschichten umfassen Funktionalitäten für die darauf abzuscheidenden Substratoberflächen, zum Beispiel Initiatoren für die Polymerisation von Reaktivharzen oder entsprechende Katalysatoren. Zu diesen Funktionalitäten gehören selbstverständlich insbesondere auch auf der von der plasmapolymeren Trennschicht abgewandten Seite der Funktionsschicht vorgesehenen Haftvermittlungsagenzien und Funktionalisierungen. Eine geeignete Funktionalisierung kann beispielsweise durch ein entsprechendes Plasmaverfahren erzeugt werden.
Die Haftfestigkeit einer Beschichtung kann nach DIN 971-1: 1996-09 bestimmt werden und ist definiert als „Gesamtheit der Bindekräfte zwischen einer Beschichtung und ihrem Untergrund”.
Durch die genannten Haftfestigkeitsverhältnisse besteht eine Sollbruchstelle zwischen der Trennschicht und dem Träger für die Trennung. Dadurch wird es ermöglicht, durch Einsatz der erfindungsgemäßen Funktionsschichtübertragungsanordnung Formen (Gieß- bzw. Spritzgussformen) trennmittelfrei und rückstandsfrei zu belassen, nachdem ein mit der Funktionsschichtübertragungsanordnung versehener Gegenstand der Form entnommen wurde. Dazu wird der Träger mit oder ohne Funktionsschicht und/oder Trennschicht in die eigentliche Form eingebracht. Er kann dabei selbst geformt werden (z. B. durch Tiefziehen). Nach dem Aufbringen (und gegebenenfalls Aushärten) des Substrates kann der Träger von dem beschichteten Gegenstand abgenommen und ggf. wieder verwendet werden. Er kann jedoch auch als vorübergehender Transportschutz verwendet werden.
Es ist aber auch möglich, dass die Form selbst der Träger ist.
Vorteilhaft ist, dass die Form nicht mehr mit Trennmittel belegt werden muss.
Der Träger selbst kann wie bereits oben angedeutet etwas anderes als eine Folie sein, nämlich beispielsweise ein Einleger aus Metall oder Kunststoff, der in eine Gies- oder Spritzgussform zur Herstellung eines Kunststoffbauteiles eingebracht wird. Der Träger wird insbesondere in diesen Fällen so dick und steif ausgewählt, dass es durch Einspannung der Funktionsschicht bzw. durch eine unterschiedliche Wärmeausdehnung bei der Verarbeitung nicht zur Verformung des Trägers kommt.
Als auszuhärtende Substrate werden bevorzugt Thermoplasten und/oder Reaktivsysteme wie Duromere, Elastomere, thermoplastische Elastomere (TPE) inklusive Schäumen und Verbundmaterialien wie Faserverbund-Kunststoffe (FVK) eingesetzt.
Eine bevorzugte Ausführungsform ist eine erfindungsgemäße Funktionsschichtübertragungsanordnung, wobei die plasmapolymere Trennschicht eine Gradientenschicht ist und eine an den Träger angrenzende Dehäsivzone und eine an die Funktionsschicht angrenzende Adhäsivzone sowie gegebenenfalls eine Übergangszone umfasst, wobei die Adhäsiv- und die Dehäsivzone stofflich unterschiedlich zusammengesetzt sind. Die Dehäsivzone der plasmapolymeren Trennschicht haftet („Haftfestigkeit”) dabei am Träger schlechter als die Adhäsivzone der plasmapolymeren Trennschicht an der Funktionsschicht.
In diesem Zusammenhang sei betont, dass hier wie auch in den nachfolgenden als bevorzugt beschriebenen Ausführungsformen selbstverständlich die erfindungsgemäß einzusetzende Trennschicht bevorzugt ihren weiter oben beschriebenen bevorzugten Ausgestaltungsformen eingesetzt wird. Weiterhin sei angemerkt, dass ausdrücklich zu unterscheiden ist zwischen „Zonen” und Schichten. Während es zwischen Schichten eine eindeutig definierbare Grenzschicht gibt, ist dies bei den Zonen nicht der Fall, da hier ein unscharfer Übergang im Grenzbereich vorliegt.
Im Rahmen des Abscheidungsprozesses der plasmapolymeren Schicht ist es möglich, die Abscheidungsparameter z. B. über die Gaszusammensetzung so zu steuern, dass die plasmapolymere Schicht eine Adhäsiv- und eine Dehäsivzone umfasst; vergleiche auch weiter oben. Durch die entsprechende Wahl der Abscheidungsparameter ist es möglich, die Adhäsionseigenschaften der Adhäsiv- und der Dehäsivzone gegenüber den an die Trennschicht angrenzenden Oberflächen (von Träger und Funktionsschicht) genau einzustellen.
Dehäsive Eigenschaften (geringe Adhäsionseigenschaften) werden optimiert, wenn möglichst viele hydrophobe Gruppen, wie CH₃ bzw. CF₃ an der Grenzfläche vorliegen und durch möglichst wenige hydrophile Gruppen, wie beispielsweise Säure- oder OH-Funktionalitäten gestört werden. Daher sind dehäsive Oberflächen auch solche, die eine geringe Oberflächenenergie aufweisen. Bevorzugt ist ein Wasserrandwinkel größer 100° auf einem glatten, ebenen Substrat, wie beispielsweise einem typischen Siliziumwafer als Referenzsubstrat.
Adhäsive Eigenschaften werden entsprechend dem anzubindenden Stoff erzeugt. Besonders geeignet sind Sauerstoff- und/oder Stickstofffunktionalitäten.
Derart funktionalisierte Oberflächen sind regelmäßig gut, meist spontan, mit Wasser benetzbar.
Bevorzugt ist eine erfindungsgemäße Funktionsschichtübertragungsanordnung, in der die plasmapolymere Schicht trägerseitig einen vormals flüssigen Precursor als integralen Bestandteil umfasst.
Eine besonders gute Qualität der Dehäsiveigenschaften der plasmapolymeren Schicht (als Trennschicht oder Bestandteil einer Trennschicht) lässt sich beispielsweise dadurch erreichen, dass ein zu beschichtender Träger vor dem Einbringen in eine Vakuumkammer (beim Niederdruckplasma) dünn mit einem flüssigen Precursor benetzt wird, an den folgende Anforderungen gestellt werden:

– Er sollte im gewählten Druckbereich (beispielsweise bei 0,025 mbar) nicht zu wesentlichen Teilen verdampfen.
– Er sollte eine trennaktive Substanz oder ein Trennmittel sein (z. B. ein Silikonöl wie AK 35 bis AK 10000 der Firma Wacker Chemie).

Trennaktiv bedeutet in diesem Zusammenhang, dass die trennaktive Substanz in Abhängigkeit von Oberflächeneigenschaften des Trägers und der plasmapolymeren Trennschicht (wie sie ohne den Einsatz der trennaktiven Substanz wären) die Haftfestigkeit herabsetzt gegenüber dem Zustand, wenn die trennaktive Substanz nicht eingesetzt worden wäre.
Der Fachmann wird den flüssigen Precursor vorzugsweise an die Chemie der plasmapolymeren Schicht (als Trennschicht oder Bestandteil einer Trennschicht) anpassen, und der Precursor sollte bevorzugt so dünn aufgetragen werden (z. B. 5 bis 500 nm), dass der Precursor durch den anschließenden Plasmaprozess zumindest teilweise ein Teil der plasmapolymeren Schicht wird. Für spezielle Anwendungen, z. B. wenn die Dehäsionskraft eingestellt werden soll oder die Funktionsschicht hohe Eigenspannungen aufweist, ist es besonders bevorzugt, wenn der zunächst flüssige Precursor vollständig in die plasmapolymere Schicht integriert wird. Hierfür werden Precursorschichtdicken von 5–50 nm bevorzugt. Der flüssige Precursor wird auf den Träger bevorzugt durch Tauchen, Spinncoating, Sprühen, Aerosolkondensation oder Rakeln aufgebracht. Die Vernetzungsintensität des vormals flüssigen Precursors ermöglicht die Einstellung der Dehäsionskraft.
Für den Anwendungsfall ist es in aller Regel unerheblich ob nach der Trennung Rückstände des zumindest vormals flüssigen Precursors auf dem Träger verbleiben. Daher ist es auch möglich als flüssigen Precursor ein klassisches Trennmittel zu verwenden, es ist lediglich darauf zu achten, dass die anschließend aus der Gasphase aufgebrachte plasmapolymere Schicht fehlstellenfrei bleibt, damit kein Trennmittel die Funktionsschicht beeinflussen kann.
Der flüssige Precursor wird beispielsweise im ersten Schritt einer Plasmapolymerisation den aktiven Bestandteilen des Plasmas (Elektronen, Photonen, Ionen etc.) ausgesetzt. Dadurch findet üblicherweise sowohl eine. Vernetzung der Precursor-Moleküle untereinander (bevorzugt zu einem dreidimensionalen Polymergerüst) statt als auch eine mit derjenigen Schicht, die aus der Gasphase abgeschieden wird. Der zunächst flüssige Precursor wird also zum integralen Bestandteil der plasmapolymeren Trennschicht und kann damit auch anschließend mit dieser und der Funktionsschicht vom Träger wieder entfernt werden.
Der Fachmann wird für spezielle Anwendungen die Art des flüssigen Precursors und die Beschichtungsdicke auf dem Substrat, sowie die nachfolgenden Schritte der plasmapolymeren Abscheidung so aufeinander abstimmen, dass eine weitgehende Integration, bis hin zu einer vollständigen Integration des zunächst flüssigen Precursors in die plasmapolymere Trennschicht erfolgt. Dies ist nach Entfernung der Schicht vom Träger z. B. mit Kontaktwinkelmessung auf der Träger Vorderseite überprüfbar. Auch mit ESCA (XPS) lassen sich gegebenenfalls Precursorrückstände auf dem Träger nachweisen.
Durch das Einsetzen eines flüssigen Precursors kann gegebenenfalls die Gesamtbeschichtungszeit im Plasma reduziert werden.
Wurde ein flüssiger Precursor eingesetzt (siehe oben), verliert dieser durch die oben beschriebene Vernetzung je nach Verfahrensführung seine Eigenschaft als flüssiges Trennmittel. Er wird integraler Teil der plasmapolymeren Trennschicht. Dadurch erlangt auch er eine entsprechende Temperaturstabilität, und eine erhöhte mechanische Stabilität.
Wie aus dem oben Gesagten hervorgeht ist eine erfindungsgemäße Funktionsschichtübertragungsanordnung bevorzugt, wobei sich die Trennschicht

(i) im wesentlichen rückstandsfrei und/oder
(ii) ohne Hinterlassen von Resten der plasmapolymeren Trennschicht von dem Träger ablösen lässt,

Bevorzugt ist eine erfindungsgemäße Funktionsschichtübertragungsanordnung, bei der der Träger mechanisch abziehbar, mechanisch abschälbar oder in sonstiger Weise (mechanisch oder in sonstiger Weise) enthaftbar oder ablösbar ist. Besonders bevorzugt ist eine erfindungsgemäße Funktionsschichtübertragungsanordnung, bei der sich die Trennschicht vollständig rückstandsfrei von dem Träger ablösen lässt.
Weiter bevorzugt ist eine erfindungsgemäße Funktionsschichtübertragungsanordnung, wobei der Träger eine Folie, ein Kunststoff- oder ein Metalleinleger ist. Ein Einleger im Sinne dieses Textes ist ein Bauteil, welches räumlich an die Oberfläche eines Formwerkzeuges angepasst ist und an seiner Oberfläche (die zum Substrat hingewandt ist) ein Negativ der Struktur der Oberfläche des zu erstellenden Bauteiles/Substrates trägt.
So kann beispielsweise die Oberflächenrauhigkeit oder die Oberflächenstruktur des zu erstellenden Bauteiles über den Träger festgelegt werden. Beispielsweise kann eine Mottenaugenstruktur auf das Bauteil übertragen werden. Eine solche Oberflächenstruktur, ebenso wie andere Nanostrukturen, ist anders als nach dem Stand der Technik mit dem erfindungsgemäßen Verfahren in der Oberfläche einer Kratzschutzschicht herstellbar. Nach dem Stand der Technik würde das fertige Bauteil mit einer Kratzschutzschicht versehen werden. Dadurch würde die zuvor hergestellte Oberflächenstruktur durch die notwendige Schichtdicke der Kratzschutzschicht von mind. 2 μm modifiziert bzw. gänzlich unbrauchbar gemacht. Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens dagegen wird ein Einleger mit einem Negativ der zu erzielenden Substratoberflächenstruktur, das sich auf der dem Substrat zugewandten Seite des Träger befindet, mit der Trennschicht und dann mit der Kratzschutzschicht versehen. Danach erfolgt erst die Bauteil(Substrat-)herstellung. Somit wird die Kratzschutzschicht in die richtige Form gezwungen und die Oberfläche des gewünschten Bauteils strukturiert
Die Verwendung eines Einlegers ist auch deshalb besonders interessant, da er es ermöglicht unabhängig von der Bauteil/Substrat-Herstellung die Beschichtung vorzunehmen. Es handelt sich daher um ein modifiziertes In-Mold-Verfahren, bei dem die Einleger wieder verwendbar sind.
Für Hochtemperaturanwendungen ist Polyimid ein besonders geeignetes polymeres Material zur Herstellung eines Trägers. Ein kommerziell verfügbares, besonders als Trägermaterial geeignetes Polyimid ist Kapton^®; außerdem besonders geeignet sind Polyetheretherketone (PEEK), Polyaramide, Polyamid/-imid (PAI), Polyphenylensulfid (PPS), Polyetherketonketon (PEK), Polybenzimidazol (PBI), Polyphenylensulfid (PPS) oder Fluorpolymere wie beispielsweise Hexafluorpropylenvinylidenfluorid-Copolymer (FKM) oder Tetrafluorethylenperfluor(alkyloxyvinylether)-Copolymer (PFA), wobei die Polymere gegebenenfalls mit geeigneten Füllstoffen versehen sein können. Als Metalle bieten sich Werkzeugstähle und Aluminium an.
Auch die Trennschicht einer erfindungsgemäßen Funktionsschichtübertragungsanordnung kann aus einer, zwei oder mehreren Schichten zusammengesetzt sein, wobei allerdings eine an dem Träger angrenzende plasmapolymere Trennschicht (wie oben beschrieben) erfindungsgemäß immer vorhanden ist.
Vorzugsweise besitzt die plasmapolymere Schicht einer erfindungsgemäßen Funktionsschichtübertragungsanordnung, d. h. die plasmapolymere Schicht, aus der die Trennschicht besteht oder welche neben einer oder mehreren weiteren Schichten in der Trennschicht enthalten ist, eine Dicke im Bereich von 1 bis 2000 nm.
Die Funktionsschicht ist eine mittels eines vakuumgestützten Verfahrens und/oder mittels eines plasmagestützten Verfahrens aufgetragene Schicht. Diese Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Funktionsschichtübertragungsanordnung bietet insbesondere die Möglichkeit, dass die erfindungsgemäß zu verwendende plasmapolymere Trennschicht und die Funktionsschicht bei geeigneter apparativer Ausgestaltung in derselben Beschichtungsapparatur aufgebracht werden können. Grundsätzlich ist es bevorzugt, unabhängig von der tatsächlichen Ausgestaltung der Funktionsschicht, die plasmapolymere Trennschicht und die Funktionsschicht in derselben Beschichtungsapparatur aufzubringen.
Erfindungsgemäß bevorzugt ist auch eine erfindungsgemäße Funktionsschichtübertragungsanordnung, umfassend auf der von der Trennschicht abgewandten Seite eine weitere Schicht, bevorzugt eine Lack- und/oder Klebstoffschicht. Mit dieser Funktionsschichtübertragungsanordnung ist es möglich, noch eine weitere Schicht auf ein Substrat aufzubringen. Selbstverständlich versteht der Fachmann, dass diese weitere Schicht in bestimmten Ausgestaltungsformen auch als Substrat selbst oder Teil des Substrates aufgefasst werden kann. Als Teil der Funktionsschichtübertragungsanordnung ist die genannte zusätzliche Schicht insbesondere dann aufzufassen, wenn die Funktionsschichtübertragungsanordnung als Fertigprodukt zur Verfügung gestellt wird (gegebenenfalls noch mit einer Schutzschicht auf der Seite, wo das spätere Substrat sich befinden soll).
Bevorzugt ist eine erfindungsgemäße Funktionsschichtübertragungsanordnung, bei der der Träger, die Trennschicht und die Funktionsschicht durchlässig sind für UV-Licht und/oder sichtbares Licht. Auf diese Art kann gegebenenfalls das Substrat auch durch die jeweiligen Schichten hindurch mit (UV-)Licht-gehärtet werden.
Bevorzugt ist auch eine erfindungsgemäße Funktionsschichtübertragungsanordnung, wobei der Träger auf seiner der Trennschicht zugewandten Seite dreidimensional strukturiert ist. Wenn die Trennschicht auf den Träger abgeschieden wird, stellt die Trennschichtoberfläche nach Trennung vom Träger ein Negativ der Trägeroberfläche dar.
Da die Trennschicht regelmäßig auf der Funktionsschicht verbleibt, ist es so möglich, gewünschte Oberflächeneffekte bzw. -strukturen zu erzeugen. Zu nennen in diesem Zusammenhang sind beispielsweise Entspiegelung, Mattierung, Riblettstrukturen, lotusartige Oberflächen, eisabweisende-Oberflächen, Hologrammstrukturen etc.
Bevorzugt ist eine Funktionsschichtübertragungsanordnung, wobei die Schichtdicke der Trennschicht klein gegenüber der Dimension der Strukturierungsmuster des Trägers ist. Besonders in diesem Fall kann auch die Funktionsschicht so ausgestaltet sein, dass sie mindestens einseitig zur Trennschicht hin die Strukturierung des Trägers nachbildet.
Eine erfindungsgemäße Funktionsschichtübertragungsanordnung kann in Fertigungsstätten angefertigt werden, welche von den Fertigungsstätten des Anwenders räumlich weit getrennt sind. Beispielsweise kann beim Spritzgießen eine erfindungsgemäße Funktionsschichtübertragungsanordnung in ein Spritzgusswerkzeug eingelegt werden und nachfolgend das erzeugte, spritzgegossene Werkstück veredelt/beschichtet werden. Daher kann die erfindungsgemäße Funktionsschichtübertragungsanordnung als Fertigprodukt geliefert werden.
Am leichtesten gelingt die Herstellung einer plasmapolymeren Schicht, wie sie in einer erfindungsgemäßen Funktionsschichtübertragungsanordnung vorgesehen ist, mittels eines Niederdruck-Plasmapolymerisationsverfahrens. In einer bevorzugten Vorgehensweise wird ein Vakuumreaktor eingesetzt, der mit Hilfe von Vakuumpumpen mindestens soweit evakuiert wird, dass bei einer gewählten Arbeitsgasmenge der gewünschte Arbeitsdruck gehalten werden kann, insbesondere wenn das Plasma gezündet wird. Der Fachmann wird zudem darauf achten, dass die Gasatmosphäre möglichst wenig von Restwasser (Feuchtigkeit; der Wasserpartialdruck muss niedrig sein) gestört wird, welches an den Reaktorwänden oder auf diesen befindlichen Beschichtungen haftet (inneres Leck). Ferner wird er sicherstellen, dass die gesamte äußere Leckrate der verwendeten Kammer kleiner als 1% der dem Prozess zuzuführenden Sauerstoffmenge ist. Eine stabile, niedrige Leckrate kann beispielsweise mittels eines Lecktesters oder eines Massenspektrometers nachgewiesen und gefunden werden. Innere Lecks lassen sich durch ausreichend lange Evakuierungszeiten (mind. ½ Std.) oder durch ein Ausheizen der Kammer minimieren und ebenfalls mittels eines Massenspektrometers nachweisen.
Geeignete Trägeroberflächen (Einleger) können direkt, d. h. ohne Vorbehandlung beschichtet werden, es sind allerdings auch Vorbehandlungsschritte z. B. zur Reinigung, Aktivierung oder Plasmapolymerisation möglich. Wie bereits erwähnt, können als geeignete Trägeroberflächen insbesondere Polymeroberflächen, aber auch Metalle eingesetzt werden.
Als Arbeitsgase für die Herstellung der erfindungsgemäß einzusetzenden plasmapolymeren Schicht werden siliziumorganische Monomere (zur Bedeutung dieses Begriffes siehe oben), wie Hexamethyldisiloxan (HMDSO), Octamethyltrisiloxan, Tetramethylsilan (TMS) oder Vinyltrimethylsilan (VTMS), eingesetzt. Besonders bevorzugt ist HMDSO, da es in sich bereits über die erste Si-O-Si-Einheit verfügt, bereits mit Methylgruppen abgesättigt ist und einen vergleichsweise hohen Dampfdruck besitzt. Vorzugsweise wird dieses Monomer zusammen mit Sauerstoff verarbeitet. Sauerstoff als zusätzliches Arbeitsgas ermöglicht nicht nur die Zugabe des gewünschten Sauerstoffanteiles, sondern ermöglicht auch eine plasmachemische ”Verbrennung” der vom HMDSO abgespaltenen organischen Bruchstücke.
Das Plasma kann grundsätzlich mit Hilfe der verschiedensten Frequenzen gezündet werden, allerdings wird vorzugsweise ein so genanntes strukturerhaltendes Plasma gewählt. Dies bedeutet, dass das zugeführte Monomer, beispielsweise HMDSO, nicht vollständig im Plasma fragmentiert, sondern so milde Plasma-Prozessparameter gewählt werden, dass beispielsweise pro Monomermolekül nur eine (beliebige) Methylgruppe abgespalten wird. Dadurch kann ein methylreiches Si-O-Netzwerk entstehen. Ein solches Material kann durch hohes Ionenbombardement stark geschädigt oder gestört werden, so dass HF-Frequenzen (13,56 MHz) bevorzugt sind. Das Substrat kann bei geeigneter Prozessführung auch auf der Elektrode befestigt werden oder bei Metallen als Elektrode geschaltet sein. Bei der Verwendung von GHz-Frequenzen ist zu berücksichtigen, dass die Fragmentierung in derart erzeugten Plasmen hoch ist und daher besondere Vorsicht geboten ist.
Für die Leistung in Bezug auf die zugeführte Gasmenge wird vorzugsweise ein Arbeitsbereich gewählt, bei dem im Monomerüberschuss gearbeitet wird. Es steht somit mehr Arbeitsgas zur Verfügung, als mit der zugeführten Plasmaleistung verarbeitet werden kann. Der Fachmann erkennt dies beispielsweise daran, dass eine Erhöhung der zugeführten Leistung zu einer deutlichen Steigerung der Abscheiderate führt. Zur Einstellung des Gasmengenverhältnisses, beispielsweise von HMDSO zu Sauerstoff, sind die nachfolgenden Beispiele als Hilfestellung zu betrachten; eine allgemeingültige Arbeitsvorschrift ist hierfür nicht erstellbar, da bei der Plasmapolymerisation die Einstellungen der Prozessparameter u. a. stets sehr stark von der verwendeten Plasma-Anlage abhängen. Der Fachmann wird jedoch immer einen deutlichen Überschuss an HMDSO wählen. Die Leistung ist unter Berücksichtigung der jeweiligen Gesamtgasmenge einzustellen. Hierbei ist es hilfreich, in Vorversuchen den Wasserrandwinkel auf sehr glatten, ebenen beschichteten Probekörpern, beispielsweise einem Silizium-Wafer, zu messen. Messwerte im Bereich von 100° signalisieren üblicherweise einen interessanten Arbeitsbereich, wobei allerdings durch Untersuchungen im Rasterelektronenmikroskop oder mit Hilfe von AFM-Messungen bevorzugt sicher zu stellen ist, dass die hergestellte Substanz auf dem Untergrund zu keinem nennenswerten Rauhigkeitsanstieg (R_a < 1 nm) führt. Wenn diese Voraussetzung erfüllt ist, ist ein Arbeitsbereich gefunden, der mit Hilfe von XPS-Messungen näher charakterisiert und optimiert werden kann.
Die Beschichtungszeit wird so eingerichtet, dass die gewünschte Schichtdicke der plasmapolymeren Schicht als Bestandteil einer erfindungsgemäßen Funktionsschichtübertragungsanordnung erreicht wird.
Die Herstellung der plasmapolymeren Schicht kann wahlweise mittels Niederdruck- oder Atmosphärendruck-Plasmapolymerisation durchgeführt werden. Kommen Atmosphärendruckplasmen zur Anwendung, so ist der Einfluss von Fremdgasen, wie Luft oder Luftfeuchtigkeit, möglichst gänzlich zu eliminieren.
Teil der Erfindung ist auch die Verwendung einer erfindungsgemäß vorgesehenen plasmapolymeren Trennschicht, oder einer erfindungsgemäßen Funktionsschichtübertragungsanordnung bei der Übertragung einer Funktionsschicht auf ein Substrat.
Dabei ist bevorzugt, wenn die plasmapolymere Trennschicht nach der Übertragung der Funktionsschicht vom Träger auf das Bauteil/Substrat dauerhaft auf diesem verbleibt.
Teil der Erfindung ist auch die Verwendung einer erfindungsgemäß vorgesehenen plasmapolymeren Trennschicht oder der erfindungsgemäßen Funktionsschichtübertragungsanordnung bei der Herstellung faserverstärkter Kunststoffe, der Erzeugung topographischer Oberflächenstrukturen oder der Metallisierung von Oberflächen.
Auch zur topographischen Gestaltung wurden weiter oben bereits Ausführungen gemacht. Hier sei noch angemerkt, dass die topographischen Strukturen sowohl im Mikrometer- als auch im Nanometermaßstab erzeugt werden können. Unter dem Maßstab ist dabei der durchschnittliche Abstand zwischen den jeweiligen topographischen Maxima (Spitzen) auf der Oberflächenstruktur zueinander zu verstehen. Beispielhaft seinen hier genannt: Riblettstrukturen, Mottenaugenstrukturen und „Lotus”-Strukturen. Dabei können die Strukturen regelmäßiger oder unregelmäßiger Natur sein.
Die erfindungsgemäße Verwendung bei der Herstellung von Kunststoffbauteilen umfasst selbstverständlich auch die Herstellung von Dekorbauteilen. Zum Beispiel sind hier Kunststoffbauteile für den Automobilinnenbereich für die PUR(Polyurethan)-Hinterspritzung zu nennen. Dabei werden PUR-Schäumformen mit der erfindungsgemäßen Funktionsschichtübertragungsanordnung ausgelegt und mit PUR hinterschäumt.
Die Funktionsschichtträgeranordnung wird beispielsweise erfindungsgemäß verwendet bei der Herstellung von faserverstärkten Kunststoffbauteilen:
Vorzugsweise erfolgt die Herstellung in einer Form, in der in einem Arbeitsgang die Aushärtung des Faserverbundwerkstoffes und die Anbindung an die Funktionsschicht erfolgen. Durch die erfindungsgemäße Verwendung ist auch eine rückstandsfreie Entformung möglich.
Dabei entfallen die sehr aufwändigen Oberflächenbehandlungen von Werkzeugformen (vgl. weiter oben). Stattdessen können wie weiter oben beschrieben Oberflächenstrukturen auf dem Träger bereitgestellt werden. Es werden die Kosten für die Oberflächenbehandlung und auch die Zeit für die Herstellung einer Form reduziert. Eine schematische Darstellung der Herstellung eines Verbundwerkstoffes unter Verwendung einer erfindungsgemäßen Funktionsschichtübertragungsanordnung ist in der 25 dargestellt.
Dabei ist bei Bezugszeichen 1 schematisch die Plasmabeschichtung des Trägers, der hier beispielhaft als Folie ausgestaltet ist, dargestellt. Bezugszeichen 2 zeigt die Folie mit Trennschicht und Funktionsschicht (z. B. Kratzschutz), die bei Bezugszeichen 3 als Einleger bereits in der Form vorliegt. Bezugszeichen 4 zeigt schematisch eine erste Lage aufgetragenen aushärtbaren Materials (das auch Lack oder ein Klebstoff sein kann), an der Grenzfläche zur Funktionsschicht. Bezugszeichen 5 zeigt das Einbringen der Fasern auf die erste Schicht aushärtbaren Materials. Nachfolgend erfolgen der Auftrag eines aushärtbaren Materials (z. B. eines Harzes) und die Aushärtung (Bezugszeichen 6) des aufgetragenen aushärtbaren Materials. Der gesamte Schichtaufbau kann aus der Form entnommen werden (Bezugszeichen 7), worauf wie bei Bezugszeichen 8 gezeigt, der ursprüngliche Träger abgezogen werden kann.
Die Anwendung ist selbstverständlich nicht auf CFK- bzw. GFK-Bauteile eingeschränkt, sondern kann grundsätzlich allgemein bei der Herstellung von Kunststoffbauteilen Verwendung finden. Von besonderer Bedeutung sind dabei Gieß- und Spritzgießprozesse. Es bestehen ferner keine Einschränkungen hinsichtlich der verwendeten Fasern.
Entsprechend dem Vorgesagten ist Teil der Erfindung auch ein Verfahren zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Funktionsschichtübertragungsanordnung, umfassend die Schritte:

a) Bereitstellen eines Trägers, der kein Wafer ist,
b) Abscheiden einer erfindungsgemäß zu verwendenden plasmapolymeren Trennschicht auf dem Träger mittels eines Plasmapolymerisationsverfahrens,
c) Beschichten der plasmapolymeren Trennschicht mit einer Funktionsschicht, die keine Lackschicht ist und
d) gegebenenfalls Beschichten oder Bedrucken der Funktionsschicht mit einem Lack, einer Farbe und/oder mit einer Schutzfolie.

Teil der Erfindung ist darüber hinaus auch ein Verfahren zum Übertragen einer Funktionsschicht auf ein Substrat, umfassend die Schritte:

a) Bereitstellen einer erfindungsgemäßen Funktionsschichtübertragungsanordnung,
b) Bereitstellen eines Substrates und
c) Übertragen der Funktionsschicht mittels der Funktionsschichtübertragungsanordnung auf das Substrat.

Bevorzugt ist ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Übertragen einer Funktionsschicht auf ein Substrat, umfassend die Schritte:

a) Bereitstellen eines Werkzeuges, vorbereitet für die Aufnahme einer erfindungsgemäßen Funktionsschichtübertragungsanordnung,
b) Bereitstellen einer erfindungsgemäßen Funktionsschichtübertragungsanordnung,
c) Einbringen der Funktionsschichtübertragungsanordnung in das Werkzeug,
d) Bereitstellen eines Substrats,
e) Übertragen der Funktionsschicht mittels der Funktionsschichtübertragungsanordnung und
f) Entfernung des Trägers.

Bevorzugt ist ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Übertragen einer Funktionsschicht auf ein Substrat, wobei das Bereitstellen des Substrates durch Auftrag auf die Funktionsschicht erfolgt.
Besonders bevorzugt wird das erfindungsgemäße Verfahren in folgender Reihenfolge ausgeführt:
Zunächst wird ein Träger bereitgestellt, der in einer geeigneten Anlage mit der plasmapolymeren Trennschicht versehen wird. Hierbei gelangt vorzugsweise ein flüssiger Precursor zum Einsatz, der vor Beginn der Abscheidung der plasmapolymeren Trennschicht mit geeigneten Verfahren auf die Seite des Trägers aufgebracht wird, auf der die Trennschicht abgeschieden werden soll. Anschließend erfolgt der Funktionsschichtauftrag, was vorzugsweise in derselben Beschichtungsapparatur geschieht. Hier kommen insbesondere Vakuumaufdampfverfahren und plasmagestützte Verfahren in Betracht. Dementsprechend können auch metallische oder keramische Schichten mittels Sputtern oder Aufdampfen als Funktionsschicht, gegebenenfalls in Kombination mit plasmapolymeren Schichten aufgetragen werden.
Die so bereitgestellte erfindungsgemäße Funktionsschichtträgeranordnung kann selbstverständlich noch mit einer oder weiteren Schichten wie z. B. Lackschichten oder Klebstoffschichten, aber auch mit einer Bedruckung versehen werden.
Die so hergestellte erfindungsgemäße Funktionsschichtträgeranordnung kann gegebenenfalls noch mit einer Schutzfolie versehen werden, für den Fall, dass sie gelagert und/oder transportiert werden soll. Sie kann als Einleger in einem Werkzeug, insbesondere einem Formwerkzeug verwendet werden.
In einem bevorzugten erfindungsgemäßen Verfahren wird die erfindungsgemäße Funktionsschichtträgeranordnung entweder direkt in oder auf einem Werkzeug, insbesondere einem Formwerkzeug erzeugt (wobei das Werkzeug selbst auch der Träger sein kann) oder als bereits fertiges Produkt in dieses eingelegt. Nachfolgend kann das Substrat aufgetragen werden. Dabei wird häufig eine Vorstufe als fließfähige, aushärtbare Masse für das Substrat gewählt. Für den Aufbau des Substrates kommen eine Reihe von verschiedenen Verfahren in Frage, insbesondere Spritzguss, Vergießtechniken, CFK- oder GFK-Aufbauverfahren. Bei Bedarf kann jedoch auch zunächst auf die erfindungsgemäße Funktionsschichtträgeranordnung ein Lack oder eine Bedruckung aufgetragen werden.
Nach der Aushärtung des Substrates kann der temporäre Träger abgezogen und gegebenenfalls wiederverwendet werden. Er kann, wie oben angedeutet, aber auch als Transportschutz oder anderweitiger Schutz zunächst auf dem entstandenen beschichteten Gegenstand verbleiben und zum gewünschten Zeitpunkt entfernt werden.
Eine weitere besondere Verwendung der erfindungsgemäßen Funktionsschichtübertragungsanordnung ist die Übertragung einer permanenten Trennschicht als Funktionsschicht auf eine Werkzeugoberfläche, um anschließend eine leichtere Trennung von Kunststoffbauteilen aus dem Werkzeug mit vermindertem Einsatz von Trennmitteln, idealerweise sogar ohne Trennmittel, zu erreichen.
Diese Verwendung kann sowohl auf kunststoffbasierten Formen als auch auf Metall- oder Glasformen erfolgen. Bei der Verwendung von aushärtbaren Formen wie beispielsweise CFK-Formen, Acrylatformen, PUR-Formen oder Silikonformen kann die Übertragung direkt erfolgen. Bei nicht mehr aushärtbaren Formen wie Metall- oder Glasformen kann die Übertragung beispielsweise unter Zuhilfenahme von aushärtbaren Materialien wie Klebstoffen erfolgen.
Die Übertragung von permanenten Trennschichten als Funktionsschichten ist insbesondere dann interessant, wenn beispielsweise aufgrund der Größe und Geometrie des zu beschichtenden Werkzeugs eine direkte Beschichtung der Werkzeugoberfläche mit einer plasmapolymeren Trennschicht nicht möglich ist oder die direkte Beschichtung der Werkzeugoberfläche nicht wirtschaftlich ist. Für die Übertragung mit Hilfe aushärtbarer Materialien sollten die Anforderungen an die Oberflächentopographie allerdings so gering sein, dass eine Einebnung durch das aushärtbare Material nicht zu einer unzulässigen Verschlechterung der Qualität der Oberflächenstruktur führt.
Ebenfalls kann die Funktionsschichtübertragungsanordnung als Reparaturlösung für bereits beschichtete Werkzeuge eingesetzt werden. Dies gilt insbesondere für Verwendungen, bei denen eine permanente Trennschicht an lokal begrenzten Bereichen erneuert werden muss. Für die Übertragung mit Hilfe aushärtbarer Materialien gilt wiederum, dass die Anforderungen an die Oberflächentopographie auf dem betreffenden Oberflächenausschnitt so gering sein sollten, dass eine Einebnung durch das aushärtbare Material nicht zu einer unzulässigen Verschlechterung der Qualität der Oberflächenstruktur führt.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Beispielen näher erläutert:
Beispiel 1:
Herstellung plasmapolymerer Schichten zur Verwendung in einer erfindungsgemäßen Funktionsschichtübertragungsanordnung:
Zur Herstellung der erfindungsgemäß einzusetzenden plasmapolymeren Schicht A wurden die nachfolgenden Prozessparameter verwendet:

Gasfluss O₂: 12 cm³ bei Standardbedingungen/min

Gasfluss HMDSO: 50 cm³ bei Standardbedingungen/min

Leistung (W): 450

Zeit (sec.): 2700

Druck (mbar): 0,02
Hier wurde vor der Durchführung sichergestellt, dass die Leckrate (äußere Lecks) der benutzten Vakuumkammer deutlich kleiner als 2 × 10^–3 hPaL/s ist. Ferner wurde die interne Leckrate mit Hilfe eines Massenspektrometers überprüft. Dabei wurde darauf geachtet, dass der Prozess erst gestartet wurde, als bei hoher Empfindlichkeit des Spektrometers der Messwert für die Masse 18 (Wasser) stark gesunken und dann konstant war.
Zur Herstellung der erfindungsgemäß anzusetzenden plasmapolymeren Schicht B wurden die nachfolgenden Prozessparameter verwendet:

Gasfluss O₂: 12 cm³ bei Standardbedingungen/min

Gasfluss HMDSO: 50 cm³ bei Standardbedingungen/min

Leistung (W): 450

Zeit (s): 3000

Druck (hPa): 0,02
Nach der Herstellung der plasmapolymeren Schicht auf einem Objektträger aus Quarzglas (als für die Zwecke der vorliegenden Untersuchung gewähltes Beispiel eines sehr glatten Trägers, von dem die plasmapolymere Schicht wieder abgelöst werden kann).
Die beigefügten 1 bis 6 zeigen.
1: Verlauf des Brechungsindex als Funktion der Wellenlänge
2: Transmissionsverlauf eines mit einer erfindungsgemäß einzusetzenden plasmapolymeren Schicht beschichteten Quarzglases im Vergleich zu einem unbeschichteten Quarzglas und einem mit PDMS-Öl (hier ca. 200 nm AK 50) beschichteten Quarzglas im Wellenlängenbereich 190 bis 250 nm
3: FTIR-Spektrum der erfindungsgemäß zu verwendenden plasmapolymeren Schicht
4: FTIR-Spektrum der erfindungsgemäß zu verwendenden plasmapolymeren Schicht (Detailansicht)
5: FTIR-Spektrum einer Easy-to-clean Schicht
6: FTIR-Spektrum einer Easy-to-clean Schicht (Detailansicht)
Beispiel 2:
Herstellung einer plasmapolymeren Trennschicht auf einem polymeren Träger.
Der Träger wurde zur Beschichtung im Gegensatz zu Beispiel 1 und 3 auf die Elektrodenoberfläche (Scheibe mit ca. 17,5 cm Durchmesser) gebracht, um den Selfbias ausnutzen zu können. Dabei wurde ein Niederdruckreaktor von ca. 150 L-Volumen benutzt. Die Plasmaanregungsfrequenz betrug 13,56 MHz. Als Gegenelektrode diente die Vakuumkammer, welche auf Masse gelegt wurde.

Zuvor wurde der Träger in der gleichen Anlage mittels eines Sauerstoff-Plasmas aktiviert (2 min; 100 cm³ bei Standardbedingungen/min O₂, Bias 450 V, Druck: 0,05 hPa) und anschließend mit Hilfe eines Tauchverfahrens in einer stark verdünnten Lösung (Verdünnungsmittel AK 0,65 im Verhältnis 100:1) mit einer dünnen Schicht (ca. 30–50 nm) aus AK 50 (lineares Silikonöl) bedeckt. Die Elektrode wurde mittels Hochfrequenz (13,56 MHz) betrieben; der BIAS wird gesteuert. Folgende Prozessparameter werden in unmittelbarer Abfolge eingestellt:

Schritt	1	2	3
Gasfluss O₂: (cm³ bei Standardbedingungen/min)	0	10	100
Gasfluss HMDSMO: (cm³ bei Standardbedingungen/min)	50	50	0
BIAS (V):	150	150	150
Zeit (s):	30	90	60
Druck (hPa):	0,03	0,032	0,035

Anschließend konnte mit der Abscheidung der Funktionsschicht begonnen werden.
Beispiel 3:
Herstellung einer plasmapolymeren Schicht (z. B. zur Verwendung in einer erfindungsgemäßen Funktionsschichtübertragungsanordnung):
Eine zweite Möglichkeit zur Herstellung des erfindungsgemäß zu verwendenden plasmapolymeren Produktes mit einem floatend im Niederdruckplasmareaktor angebrachten Träger ist durch die folgenden Prozessparameter gegeben:

Gasfluss O₂: 36 cm³ bei Standardbedingungen/min

Gasfluss HMDSO: 170 cm³ bei Standardbedingungen/min

Leistung (W): 1600

Zeit (s): 600

Druck (hPa): 0,025
Auch hier wurde vor der Durchführung sichergestellt, dass die Leckrate (äußere Lecks) der benutzten Vakuumkammer deutlich kleiner als 2 × 10^–3 mbarL/sec ist. Ferner wurde die interne Leckrate mit Hilfe eines Massenspektrometers überprüft. Dabei wurde darauf geachtet, dass der Prozess erst gestartet wurde, als bei hoher Empfindlichkeit des Spektrometers der Messwert für die Masse 18 (Wasser) stark gesunken und dann konstant war.
Eine Wasserstoffnachbehandlung wurde nicht vorgenommen.
Beispiel 4:
ESCA-Messungen:
Es wurden von den erfindungsgemäß zu verwendenden plasmapolymeren Schichten ”A” und ”B”, welche gemäß Beispiel 1 hergestellt wurden, sowie von einem Referenzmaterial ESCA-Spektren aufgenommen und ausgewertet. Die Ergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle 1 aufgeführt, in der Bezug genommen wird auf die Bindungsenergieanlagen der Signale und die Halbwertsbreiten (FWHM = Full width at half maximum) der einzelnen Peaks. Als weiteres Beispiel wurde eine plasmapolymere Easy-to-clean-Beschichtung gemäß DE 101 31 156 A1 gewählt.
Die ESCA-Untersuchungen wurden mit dem Spektrometer KRATOS AXIS Ultra der Fa. Kratos Analytical durchgeführt. Die Analysekammer war mit einer Röntgenquelle für monochromatisierte Al K_α-Strahlung, einer Elektronenquelle als Neutralisator und einem Quadrupolmassenspektrometer ausgerüstet. Weiterhin verfügte die Anlage über eine magnetische Linse, welche die Photoelektronen über einen Eintrittsschlitz in einen Halbkugelanalysator fokussierte. Durch Kalibrierung wurde der aliphatische Anteil des C 1s Peaks auf 285,0 eV gesetzt. Während der Messung zeigte die Oberflächennormale auf den Eintrittsschlitz des Halbkugelanalysators.
Die Passenergie betrug bei der Bestimmung der Stoffmengenverhältnisse jeweils 160 eV, die entsprechenden Spektren werden als Übersichtsspektren bezeichnet. Bei der Bestimmung der Peak-Parameter betrug die Passenergie jeweils 20 eV.
Die genannten Messbedingungen sind bevorzugt, um eine weitgehende Unabhängigkeit vom Spektrometertyp zu ermöglichen und um erfindungsgemäße plasmapolymere Produkte zu identifizieren.
Als Referenzmaterial wurde das Polydimethylsiloxan Silikonöl DMS-T23E verwendet. Dieses trimethylsiloxy-terminierte Silikonöl besitzt eine kinematische Viskosität von 350 mm²/s (± 10%) und eine Dichte von 0,970 g/mL bei 25°C sowie ein mittleres Molekulargewicht von ca. 13 650 g/mol. Das ausgewählte Material zeichnet sich durch einen extrem geringen Anteil an verdampfbaren Bestandteilen aus: nach 24 Stunden bei 125°C und 10^–5 Torr Vakuum wurden weniger als 0,01% flüchtige Anteile nachgewiesen (nach ASTM-E595-85 und NASA SP-R0022A). Es wurde mit Hilfe eines Spin-Coating-Prozesses als 40 bzw. 50 nm dicke Schicht auf einen Siliziumwafer aufgetragen; dabei wurde als Lösemittel Hexamethyldisiloxan verwendet.
Die gemessenen Spektren sind – für die Übersichtsspektren exemplarisch jeweils eins – als 9 bis 12 (Übersichtsspektren), sowie 13 bis 24 (Detailspektren) angefügt. Es zeigen:
9: XPS-Übersichtsspektrum des DMS-T23E
10: XPS-Übersichtsspektrum einer erfindungsgemäß einzusetzenden plasmapolymeren Schicht A
11: XPS-Übersichtsspektrum einer erfindungsgemäß einzusetzenden plasmapolymeren Schicht B
12: XPS-Übersichtsspektrum der Easy-to-clean-Beschichtung gemäß DE 101 31 156 A1 (ebenfalls erfindungsgemäß einsetzbar)
13: XPS-Detailspektrum des O 1s Peaks des DMS-T23E
14: XPS-Detailspektrum des C 1s Peaks des DMS-T23E
15: XPS-Detailspektrum des Si 2p Peaks des DMS-T23E
16: XPS-Detailspektrum des O 1s Peaks einer erfindungsgemäß einzusetzenden plasmapolymeren Schicht A
17: XPS-Detailspektrum des C 1s Peaks einer erfindungsgemäß einzusetzenden plasmapolymeren Schicht A
18: XPS-Detailspektrum des Si 2p Peaks einer erfindungsgemäß einzusetzenden plasmapolymeren Schicht A
19: XPS-Detailspektrum des O 1s Peaks einererfindungsgemäß einzusetzenden plasmapolymeren Schicht B
20: XPS-Detailspektrum des C 1s Peaks einer erfindungsgemäß einzusetzenden plasmapolymeren Schicht B
21: XPS-Detailspektrum des Si 2p Peaks einer erfindungsgemäß einzusetzenden plasmapolymeren Schicht B
22: XPS-Detailspektrum des O 1s Peaks der Easy-to-clean-Beschichtung gemäß DE 101 31 156 A1
23: XPS-Detailspektrum des C 1s Peaks der Easy-to-clean-Beschichtung gemäß DE 101 31 156 A1
24: XPS-Detailspektrum des Si 2p Peaks der Easy-to-clean-Beschichtung gemäß DE 101 31 156 A1

Für die Übersichtsspektren wurden vier bis sechs Messungen an unterschiedlichen Positionen auf den Proben durchgeführt. In Tabelle 1 sind für die Stoffmengenverhältnisse mit ± die maximalen Abweichungen vom Mittelwert der durchgeführten Messungen angegeben.

	O 1s Menge in at% Energiemax. [eV] FWHM [eV]	C 1s Menge in at% Energiemax. [eV] FWHM [eV]	Si 2p Menge in at% Energiemax. [eV] FWHM [eV]	Stoffmengenverhältnisse
PDMS-Öl	23,4 ± 0,3	53,75 ± 0,35	22,9 ± 0,3	O/Si = 1,02 ± 0,03
DMS-T23E	532,46	285,0	102,69	C/Si = 2,35 ± 0,03
(Referenz)	1,01	1,00	1,19	C/O = 2,29 ± 0,04
Erfindungsgemäß einzusetzende plasmapolymere Schicht A	27,2 ± 0,7	48,8 ± 0,7	24,02 ± 0,3	O/Si = 1,13 ± 0,03
	532,71	285,0	102,77	C/Si = 2,03 ± 0,05
	1,29	1,15	1,77	C/O = 1,80 ± 0,07
Erfindungsgemäß einzusetzende plasmapolymere Schicht B	26,0 ± 0,2	50,2 ± 0,1	23,8 ± 0,2	O/Si = 1,10 ± 0,02
	532,58	285,0	102,61	C/Si = 2,11 ± 0,01
	1,37	1,35	1,90	C/O = 1,93 ± 0,02
Easy-to-clean-Beschichtung (gemäß DE 101 31 156 A1 )	30,7 ± 0,5	44,7 ± 0,6	24,6 ± 0,4	O/Si = 1,25 ± 0,02
	532,64	285,0	103,14	C/Si = 1,82 ± 0,05
	1,22	1,18	1,75	C/O = 1,46 ± 0,04

Tabelle 1: Ergebnisse der ESCA-Messungen

Die erfindungsgemäß einzusetzenden plasmapolymeren Schichten A und B, welche der ESCA-Messung unterzogen wurden, besitzen im Vergleich mit PDMS nur eine geringfügig verschobene Bindungsenergielage des Si 2p-Peaks. Diese Beobachtungen lassen auf einen hohen Anteil sekundärer Silizium-Atome (das heißt des Anteils an Silizium-Atomen mit genau zwei benachbarten O-Atomen) schließen.
Vermutlich ist der hohe Anteil an sekundären Silizium-Atomen ein Grund für die hohe Elastizität und Flexibilität der erfindungsgemäß einzusetzenden plasmapolymeren Schichten A und B im Vergleich mit der Easy-to-clean-Beschichtung gemäß DE 101 31 156 A1 , bei der eine stärkere Dominanz von tertiären Silizium-Atomen vorliegt.
Aus dem Vergleich der ESCA-Spektren der erfindungsgemäß einzusetzenden plasmapolymeren Schichten A und B und der ebenfalls erfindungsgemäß einsetzbaren Easy-to-clean-Beschichtung ergibt sich, dass die mechanischen Eigenschaften Elastizität und Flexibilität direkt verknüpft sind mit der Struktur des jeweiligen Plasmapolymers.
Die plasmapolymeren Schichten A und B sind kohlenstoffreicher und sauerstoffärmer als die Easy-to-clean-Beschichtung. Damit ergeben sich zwangsläufig weniger Vernetzungspunkte. Die Zusammensetzung nähert sich der eines Silikonöles an, ist aber gegenüber diesem, ebenso wie gegenüber klassischen Silikonelastomeren, stärker vernetzt (mehr Sauerstoff, weniger Kohlenstoff). Deshalb kann man von einer elastomeren plasmapolymeren Struktur ausgehen (bei hohem Wasserstoffgehalt), was vorteilhaft für eine Vielzahl von Anwendungen ist. Für andere Anwendungen können dagegen eine höhere Festigkeit der Trennschicht oder andere besondere Eigenschaften (wie z. B. bei Easy-to-clean-Beschichtungen) erwünscht sein.
Beispiel 5: Haftungsmessung
Zur Messung der Haftkraft der erfindungsgemäßen Trennschicht der Funktionsschichtübertragungsanordnung werden ebene Prüflinge angefertigt. Die Haftungsmessung wird vorzugsweise ohne Funktionsschicht geprüft, so dass z. B. Beispiel 2 eine prüfbare Trennschicht beschreibt.
Die Prüflinge werden auf die hierfür vorgesehene ebene Prüfvorrichtung gelegt und mit ihrer Unterseite (Trägerunterseite) hierauf mit doppelseitigem Klebestreifen fixiert. Anschließend wird ein 2 cm breiter und ca. 10 cm langer Klebefilmstreifen (Scotch Pressure Sensitive Tape) wird auf dem Prüfling (Trennschichtoberseite) möglichst blasenfrei aufgetragen; ein Ende des Streifens wird auf ca. 1 cm Länge zur Klebeseite hin eingeschlagen. Dann wird das Klebeband für 1 Minute mit einem 2 cm breiten, rechteckigen Gewichtsstab von 500 g gleichmäßig beschwert und angedrückt.
Danach wird die Halteklammer einer Federwaage am eingeschlagenen Klebefilmende befestigt. Die Federwaage wird auf 90 g Zugkraft voreingestellt, dabei wird die Halteklammer der Waage festgehalten. Die Federwaage mit max. 100 g Zugkraft wird parallel zur Prüflingoberfläche angeordnet, an ihrem anderen Ende fixiert, so dass der Klebefilmstreifen im 180°-Winkel abgezogen wird. In dem Startmoment der Zeitmessung (1 min.) wird die Halteklammer losgelassen und die Federwaage beginnt nun den Klebefilm vom Prüfling herunterzuziehen.
Der nach 1 min. Prüfzeit ermittelte Anzeigewert der Federwaage wird auf dem Prüfprotokoll niedergeschrieben. Die Prüfung wird an einer neuen Stelle oder an einem neuen Prüfling insgesamt mindestens 3 × wiederholt.

Zum Einfluss bestimmter Verfahrensparameter bei der Abscheidung auf die Haftung wurden beispielhafte Versuchsreihen in der Anlage von Beispiel 2 durchgeführt:
AK 50 (Silikonöl) wurde in einem Spincoating-Verfahren (Verdünnung 1:500; Verdünnungsmittel AK 0,65) auf eine Glasscheibe mit einer Schichtdicke von 25–30 nm aufgetragen. Danach erfolgte die Herstellung der plasmapolymeren Trennschicht mit der in Tabelle 2 wiedergegebenen Abfolge:

Teil	1	2	3
Gasfluss O₂: (cm³ bei Standardbedingungen/min)	0	10	100
Gasfluss HMDSMO: (cm³ bei Standardbedingungen/min)	15	15	0
BIAS (V):	150	150	150
Zeit (s):	90	30	90
Druck (hPa):	0,027	0,026	0,039

Tabelle 2

In den Versuchsreihen wurden ausgehend von dieser Einstellung verschiedene Parameter variiert. Der HMDSO-Gasfluss in Teil 1 wurde verändert und unabhängig hiervon die Bearbeitungszeit in Teil 1. Darüber hinaus wurde in allen Teilschritten der BIAS verändert.
Der Einfluss des jeweiligen Parameters auf die Haftung ergibt sich aus den 26 bis 28.
Beispiel 6: Kratzschutzschichtübertragung

Der Auftrag des flüssigen Precursors (AK 50) erfolgte mit Hilfe eines Spin-Coaters auf einem Einleger (Glasscheibe). Die Schichtdicke betrug 11 nm. Danach erfolgt eine Plasmabeschichtung mit konstantem Self-Bias (vgl. Beispiel 2 in Bezug auf die verwendete Anlage und Tabelle 3 in Bezug auf die verwendeten Beschichtungsparameter). Der Einleger wurde direkt auf der Elektrode platziert. Es erfolgte der Auftrag der Trennschicht und unmittelbar anschließend der Auftrag der Funktionsschicht (hier Kratzschutzschicht).

	Teil 1	Teil 2	Teil 3	Teil 4
HMDSO-Fluss (cm³ bei Standardbedingungen/min)	15	15	0	0
O₂-Fluss (cm³ bei Standardbedingungen/min)	0	10	60	180
Self-Biss (V)	125	125	400	400
Zeit (s)	60	30	120	1500

Tabelle 3

Die Dicke der beiden Schichten betrug ca. 2,25 μm.
Anschließend wurde entsprechend dem technischen Datenblatt ein 2K-PUR-Klebstoff gleichmäßig auf der Funktionsschicht aufgetragen (Macroplast UK 8306 B 30 der Fa. Teroson) und 24 Std. ausgehärtet. Der ausgehärtete Klebstoff repräsentiert das Bauteil (Substrat).
Danach konnte der Einleger abgelöst werden. Die Funktionsschicht wurde vollständig auf das Bauteil übertragen. Die Kratzbeständigkeit konnte hierdurch deutlich verbessert werden. Dies zeigte sich in einem Kratztest, bei dem eine geschützte Oberfläche bereits bei Gewichtseinfluss von unter 1 g geschädigt wurden.
Eine Erhöhung der Dicke der Funktionsschicht erhöhte die Kratzbeständigkeit noch weiter.

Claims

Funktionsschichtübertragungsanordnung, umfassend einen Träger, eine Funktionsschicht und eine zwischen dem Träger und der Funktionsschicht angeordnete Trennschicht, wobei (a) die Funktionsschicht keine Lackschicht und eine mittels vakuumgestützten Beschichtungsverfahrens und/oder mittels eines plasmagestützten Verfahrens aufgetragene Schicht ist und der Träger kein Wafer ist (b) die Trennschicht eine plasmapolymere Schicht ist, bestehend aus Kohlenstoff, Wasserstoff, Silizium und Sauerstoff sowie gegebenenfalls üblichen Verunreinigungen, wobei im ESCA-Spektrum der plasmapolymeren Trennschicht auf der der Funktionsschicht abgewandten Seite, bei Kalibrierung auf den aliphatischen Anteil des C 1s Peaks bei 285,00 eV, im Vergleich mit einem trimethylsiloxy-terminierten Polydimethylsiloxan (PDMS) mit einer kinematischen Viskosität von 350 mm²/s bei 25°C und einer Dichte von 0,97 g/mL bei 25°C, der Si 2p Peak einen Bindungsenergiewert besitzt, der um maximal 0,65 eV zu höheren oder niedrigeren Bindungsenergien verschoben ist, und der O 1s Peak einen Bindungsenergiewert besitzt, der um maximal 0,70 eV zu höheren oder niedrigeren Bindungsenergien verschoben ist und (c) die Haftfestigkeit zwischen der plasmapolymeren Trennschicht und der Funktionsschicht größer ist, als die Haftfestigkeit zwischen der Trennschicht und dem Träger.
Funktionsschichtübertragungsanordnung nach Anspruch 1 wobei im besagten ESCA-Spektrum der Si 2p Peak einen Bindungsenergiewert besitzt, der um maximal 0,44 eV zu höheren oder niedrigeren Bindungsenergien verschoben ist, und der O 1s Peak einen Bindungsenergiewert besitzt, der um maximal 0,50 eV zu höheren oder niedrigeren Bindungsenergien verschoben ist.
Funktionsschichtübertragungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, wobei für die Stoffmengenverhältnisse in der plasmapolymeren Schicht auf der der Funktionsschicht abgewandten Seite gilt: 0,75 < n(O):n(Si) < 1,45 1,30 < n(C):n(Si) < 2,50 0,85 < n(C):n(O) < 2,50 1,50 < n(H):n(C) < 3,00.
Funktionsschichtübertragungsanordnung nach Anspruch 3, wobei für die Stoffmengenverhältnisse in der plasmapolymeren Schicht auf der der Funktionsschicht abgewandten Seite gilt: 1,00 < n(O):n(Si) < 1,45 1,30 < n(C):n(Si) < 2,30 0,85 < n(C):n(O) < 2,30 1,70 < n(H):n(C) < 2,85.
Funktionsschichtübertragungsanordnung nach Anspruch 4, wobei für die Stoffmengenverhältnisse in der plasmapolymeren Schicht auf der der Funktionsschicht abgewandten Seite gilt: 1,00 < n(O):n(Si) < 1,40 1,45 < n(C):n(Si) < 2,30 0,95 < n(C):n(O) < 2,30 1,90 < n(H):n(C) < 2,85.
Funktionsschichtübertragungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die plasmapolymere Schicht auf der der Funktionsschicht abgewandten Seite, bezogen auf 100 Atom-% für die Summe der Elemente Silizium, Sauerstoff und Kohlenstoff, enthält: Silizium 18 bis 28 Atom-% Sauerstoff 22 bis 36 Atom-% Kohlenstoff 35 bis 55 Atom-%.
Funktionsschichtübertragungsanordnung nach Anspruch 6, wobei die plasmapolymere Schicht auf der der Funktionsschicht abgewandten Seite, bezogen auf 100 Atom-% für die Summe der Elemente Silizium, Sauerstoff und Kohlenstoff, enthält: Silizium 22 bis 28 Atom-% Sauerstoff 22 bis 32 Atom-% Kohlenstoff 38 bis 53 Atom-%,
Funktionsschichtübertragungsanordnung nach Anspruch 6, wobei die plasmapolymere Schicht auf der der Funktionsschicht abgewandten Seite, bezogen auf 100 Atom-% für die Summe der Elemente Silizium, Sauerstoff und Kohlenstoff, enthält: Silizium 18 bis 28 Atom-% Sauerstoff 22 bis 36 Atom-% Kohlenstoff 35 bis 55 Atom-%,

wobei für die Stoffmengenverhältnisse in der plasmapolymeren Schicht auf der der Funktionsschicht abgewandten Seite gilt: 0,75 < n(O):n(Si) < 1,45 1,30 < n(C):n(Si) < 2,30 0,85 < n(C):n(O) < 2,50 1,70 < n(H):n(C) < 2,85 und wobei im ESCA-Spektrum der plasmapolymeren Schicht, im Vergleich mit einem trimethylsiloxy-terminierten Polydimethylsiloxan (PDMS) mit einer kinematischen Viskosität von 350 mm²/s bei 25°C und einer Dichte von 0,97 g/mL bei 25°C, der Si 2p Peak einen Bindungsenergiewert besitzt, der um maximal 0,65 eV zu höheren oder niedrigeren Bindungsenergien verschoben ist, und der O 1s Peak einen Bindungsenergiewert besitzt, der um maximal 0,70 eV zu höheren oder niedrigeren Bindungsenergien verschoben ist.
Funktionsschichtübertragungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die plasmapolymere Schicht auf der der Funktionsschicht abgewandten Seite, bezogen auf 100 Atom-% für die Summe der Elemente Silizium, Sauerstoff und Kohlenstoff, enthält: Silizium 22 bis 28 Atom-% Sauerstoff 22 bis 32 Atom-% Kohlenstoff 38 bis 53 Atom-%,

wobei für die Stoffmengenverhältnisse in der plasmapolymeren Schicht auf der der Funktionsschicht abgewandten Seite gilt: 1,00 < n(O):n(Si) < 1,45 1,30 < n(C):n(Si) < 2,50 0,85 < n(C):n(O) < 2,30 1,70 < n(H):n(C) < 3,00 und wobei im besagten ESCA-Spektrum der Si 2p Peak einen Bindungsenergiewert besitzt, der um maximal 0,60 eV zu höheren oder niedrigeren Bindungsenergien verschoben ist, und der O 1s Peak einen Bindungsenergiewert besitzt, der um maximal 0,65 eV zu höheren oder niedrigeren Bindungsenergien verschoben ist.
Funktionsschichtübertragungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Trennschicht eine Gradientenschicht ist und/oder eine an die Funktionsschicht angrenzende Adhäsivzone und eine an den Träger angrenzende Dehäsivzone sowie gegebenenfalls eine Übergangszone umfasst, wobei die Adhäsiv- und die Dehäsivzone stofflich unterschiedlich zusammengesetzt sind.
Funktionsschichtübertragungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die plasmapolymere Schicht trägerseitig einen vormals flüssigen Precursor als integralen Bestandteil umfasst.
Funktionsschichtübertragungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei der Träger eine Folie, ein Kunststoff- oder Metalleinleger ist.
Funktionsschichtübertragungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei sich die Trennschicht ohne Hinterlassen von Resten der plasmapolymeren Schicht von dem Träger ablösen lässt, wobei die Trennschicht an der Funktionsschicht haften bleibt.
Funktionsschichtübertragungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei die Trennschicht von dem Träger mechanisch abziehbar, mechanisch abschälbar oder in sonstiger Weise bevorzugt mechanisch ablösbar ist.
Funktionsschichtübertragungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, umfassend auf der von der Trennschicht abgewandeten Seite der Funktionsschicht eine Lack- und/oder Klebstoffschicht.
Funktionsschichtübertragungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei die Trennschicht und der Träger und die Funktionsschicht durchlässig sind für UV-Licht und/oder sichtbares Licht.
Funktionsschichtübertragungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, wobei der Träger auf seiner der Trennschicht zugewandten Seite dreidimensional strukturiert ist.
Funktionsschichtübertragungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, wobei die Funktionsschicht auf der von der Trennschicht abgewandten Seite eine rückstandsfrei abziehbare Schutzfolie umfasst.
Funktionsschichtübertragungsanordnung nach Anspruch 18, wobei die Schutzfolie eine Folie ist, auf Basis oder bestehend aus einer Anordnung, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus thermoplastischen Kunststoffen, Verbundfolien, Sperrfolien und/oder Silikonpapieren oder deren Kombinationen.
Verwendung einer plasmapolymeren Schicht wie in einem der vorangehenden Ansprüche definiert oder einer Funktionsschichtübertragungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 19 bei der Übertragung einer Funktionsschicht, die (i) keine Lackschicht und (ii) eine mittels vakuumgestützten Beschichtungsverfahrens und/oder mittels eines plasmagestützten Verfahrens aufgetragene Schicht ist, auf ein Substrat.
Verwendung nach Anspruch 20, wobei die plasmapolymere Schicht nach der Übertragung der Funktionsschicht dauerhaft auf dieser verbleibt.
Verwendung einer Funktionsschichtübertragungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 19 bei der Herstellung faserverstärkter Kunststoffe, der Erzeugung topographischer Oberflächenstrukturen, dem Versehen metallischer Oberflächen mit einer Funktionsschicht oder bei der Herstellung mit einer Funktionsschicht versehener Kunststoff- oder Verbundstoffbauteile.
Verfahren zur Herstellung einer Funktionsschichtübertragungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 19, umfassend die Schritte: a) Bereitstellen eines Trägers, der kein Wafer ist, b) Abscheiden einer plasmapolymeren Trennschicht, wie in einem der Ansprüche 1 bis 19 definiert, auf den Träger mittels eines Plasmapolymerisationsverfahrens, c) Beschichten der plasmapolymeren Trennschicht mit einer Funktionsschicht, die keine Lackschicht mittels eines vakuumgestützten Beschichtungsverfahrens und/oder mittels eines plasmagestützten Verfahrens ist, und d) gegebenenfalls Beschichten und/oder Bedrucken der Funktionsschicht mit einem Lack, einer Farbe und/oder einer Schutzfolie.
Verfahren zum Übertragen einer Funktionsschicht auf ein Substrat, umfassend die Schritte: a) Bereitstellen einer Funktionsschichtübertragungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 19, b) Bereitstellen eines Substrates und c) Übertragen der Funktionsschicht mittels der Funktionsschichtübertragungsanordnung auf das Substrat.
Verfahren nach Anspruch 24, wobei das Bereitstellen des Substrates durch Auftrag auf die Funktionsschicht erfolgt.