Stahl, Simon (2013)
Einfluss der Druckform und der Fluidviskosität auf die Schichtdicke von im Tiefdruck hergestellten Funktionsschichten und deren Charakterisierung.
Technische Universität Darmstadt
Dissertation, Erstveröffentlichung

Kurzbeschreibung (Abstract)

Im funktionalen Drucken spielen Schichtdicke und Homogenität von gedruckten Schichten eine wichtige Rolle, diese Parameter beeinflussen häufig die Performance von funktionalen Devices. Bei der Herstellung von funktionalen Schichten mit dem Tiefdruckverfahren gibt es zahlreiche Parameter, die Einfluss auf das erzielte Druckergebnis haben. Vor allem die Druckform und die Viskosität des verwendeten Fluids beeinflussen die gedruckte Schicht in erheblichem Maße. In dieser Arbeit wird der Einfluss dieser beiden Parameter auf die Schichtdicke und Schichthomogenität von gedruckten Polymerschichten untersucht. Die zu diesem Zweck durchgeführten Versuchsreihen beinhalten das Verdrucken von Polymerlösungen unterschiedlicher Viskosität auf einer Probedruckmaschine mit elektromechanisch gravierten Druckformen, bestehend aus verschiedenen Rastern und Halbtönen. Die Auswertung der gedruckten Schichten erfolgt mit einem Flachbettscanner im Durchlichtmodus. Dies ermöglicht die großflächige Bestimmung der Schichthomogenität von gedruckten Schichten im Dickenbereich von ca. 100 nm bis zu mehreren Mikrometern. Dabei wird die schichtdickenabhängige Absorption der Schichten genutzt. Die durchschnittliche Homogenität der betrachteten Schichten wird in einem Parameter ausgedrückt, dem Variationskoeffizient der Schichtdicke. Dieser lässt sich ohne weitere Referenzmessungen direkt aus den gemessenen Graustufenwerten des Scanners bestimmen. Mit Hilfe dieses Messverfahrens lassen sich Abhängigkeiten zwischen den Parametern Raster, Halbton und Schöpfvolumen und der Schichthomogenität der gedruckten Polymerschichten identifizieren. Die Abhängigkeit zwischen der Schichthomogenität und der Fluidviskosität ist in einem qualitativen Druckprozessmodell dargestellt. Dieses Modell bietet die Möglichkeit, anhand von gemessener Schichthomogenität und charakteristischem Druckbild, bestimmt durch Abmusterung, optimale Prozessparameter für Fluidviskosität, Raster und Halbton zu finden. Anhand von Versuchen mit einer weiteren Probedruckmaschine konnte das Modell, für das Fluidsystem Polystyrol in Toluol, bestätigt werden. Die Verwendung von Referenzschichten bietet zusätzlich die Möglichkeit, die Absorptionseigenschaften der Schichten zu charakterisieren um absolute Schichtdicken zu bestimmen. Die Schichtdicken und Übertragungsverhältnisse der gedruckten Schichten werden dargestellt und mit Messungen mit einem Interferometer verglichen.

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