Ziel der Entwicklung
Farbstoffe sind seit jeher für unterschiedlichste Einsatzbereiche von Interesse, neben rein dekorativen Anwendungen rücken verstärkt funktionelle Eigenschaften in den Vordergrund, unter Anderem im Sensorbereich oder für Sicherheitszwecke. Speziell chromogene Materialien, deren Funktionalität auf durch Temperatur beziehungsweise UV-Strahlung hervorgerufene Farbänderungen beruht, dienen bisher in der Regel eher dekorativen Zwecken und werden daher nur vereinzelt als funktionelle Materialien eingesetzt. Mit dem Projekt sollten die technologischen und verfahrenstechnischen Voraussetzungen für die großflächige Herstellung flexibler Sensorschichten auf Basis funktioneller Farbstoffe mittels eines kontinuierlichen Auftragsverfahrens geschaffen werden. Im Gegensatz zu dekorativen Anwendungen standen dünne Schichten mit einem für die Funktionalität minimal erforderlichen Materialaufwand der eingesetzten Farbstoffe im Vordergrund.
Vorteile und Lösungen
Es wurden thermochrome und photochrome Farbstoffe in verschiedene Lackmatrices eingearbeitet und mit unterschiedlichen Substratmaterialien kombiniert. An leitfähigen Substraten erfolgten Untersuchungen zur Leistungsumsetzung in Abhängigkeit von der Substratgeometrie, aus denen sich Aussagen zur erforderlichen Substratgröße bei einer gewünschten Umschlagstemperatur beziehungsweise umgekehrt zum verwertbaren Temperaturbereich bei vorgegebener Substratgröße für die Beschichtung mit thermochromen Materialien ableiten lassen. Darüber hinaus erfolgte die Festlegung geeigneter Prozessparameter für ausgewählte Materialkombinationen. Die erhaltenen chromogenen Schichten wurden hinsichtlich ihrer allgemeinen Schichtqualität sowie mittels spektroskopischer Methoden untersucht und deren Funktionalität über farbmetrische Messungen charakterisiert. Gegenüber kommerziell angebotenen thermochromen und photochromen Druckfarben sind wesentlich weniger farbsensitive Bestandteile erforderlich, allerdings wird bei Verwendung mikroverkapselter Pigmente aufgrund der Partikelgröße keine vollständige Transparenz erreicht. Neben lösemittelbasierten Lacken kamen auch UV-härtende Lacke zum Einsatz, die Funktionalität insbesondere der unverkapselten photochromen Pigmente wird hier stark durch die umgebende Matrix beeinflusst.
Zielgruppe und Zielmarkt
Die erzielten Ergebnisse können für die großflächige Herstellung von Sensorschichten genutzt werden. Mit den erhaltenen Schichten lassen sich Anwendungen im Sensorbereich erschließen, in denen zum Beispiel neben der reinen Erfassung einer Messgröße auch deren visuelle Darstellung gewünscht beziehungsweise erforderlich ist. Generell ist jedoch für die kommerzielle Verwertung eine weitere lacktechnische Optimierung der Beschichtungsmittel angepasst auf die jeweilige konkrete Anwendung erforderlich. Verwertungschancen und neue Anwendungsmöglichkeiten bieten sich vor allem für die thermochromen Beschichtungen in Kombination mit leitfähigen Substraten an. Für die weitere Forschungstätigkeit werden die gewonnenen Erkenntnisse und Erfahrungen bei der Verarbeitung unterschiedlicher Beschichtungsmittel im Rolle-zu-Rolle-Verfahren genutzt und erweitern insbesondere das Spektrum der anwendbaren Substratmaterialien für den kleintechnischen Maßstab.