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| Strukturierte Oberflächenfunktionalisierung von Folien mittels R2R-Technologie, zum Beispiel für die Herstellung von Microarrays (© Fraunhofer IAP, Foto: Armin Okulla) |
Rolle-zu-Rolle (R2R)-Verfahren, bei denen zum Beispiel Folien, Textilien, Flachmembranen, Metallfolien oder auch ultradünnes Glas funktionalisiert werden, spielen in zahlreichen industriellen Prozessen eine wichtige Rolle. In dem am 10. Juni 2020 gegründeten Netzwerk R2RNet bündeln 21 europäische Partner aus Industrie, Forschungseinrichtungen und Universitäten ihre Kompetenzen bei der kontinuierlichen Funktionalisierung von Oberflächen im Rolle-zu-Rolle-Verfahren. Damit soll der Erfahrungsaustauch befördert und der Zugang zu diesen Technologien und entsprechenden Anlagen erleichtert werden. Initiiert wurde das Netzwerk von den Fraunhofer-Instituten für Angewandte Polymerforschung IAP und für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGB.
Die Anwendungen der R2R-Technologie sind äußerst vielfältig: Im Bereich der biologischen und medizinischen Diagnostik sind beispielsweise Oberflächen mit immobilisierten biologisch aktiven Substanzen erforderlich, die kostengünstig in großer Menge auf Folienbahnen hergestellt werden.
Bei der Trinkwasseraufbereitung oder auch für Batterien und Brennstoffzellen werden Membranen mit kontinuierlich hergestellter, wohldefinierter nano-skaliger Funktionalisierung der Porenoberflächen eingesetzt. Und für die Solarthermie werden optische Beschichtungen auf Metallfolienbändern hergestellt, um nur einige Anwendungsbeispiele zu nennen.
R2R-Technologien ermöglichen eine kontinuierliche Oberflächenfunktionalisierung von großen Substraten − chemisch,
physikalisch oder durch Strukturierung − und bieten dadurch eine hohe Produktivität bei vergleichsweise niedrigen Kosten.
Beispielsweise kann die Produktion mittels Rolle-zu-Rolle Funktionalisierung flexibler Substrate mehr als zehn Mal günstiger sein, als mit der Behandlung einzelner Folien oder Platten.
Allerdings stellen die relativ hohen Kosten für R2R-Anlagen, der begrenzte Zugang zu Know-how und die hohen Produktionsvolumina eine relativ hohe Eintrittsschwelle für einen ersten Markteintritt mit neuen Produkten dar.
In Europa stellen eine ganze Reihe von Firmen Komponenten oder ganze Anlagen zur Oberflächenfunktionalisierung von
bahnförmigen Materialien her. Forschungsinstitute und Universitäten entwickeln Technologien für R2R-Produktion, die meist als Aufskalierung von diskontinuierlichen Batch-Prozessen den Weg von der Entwicklung in die Produktion nehmen. Diese Kompetenzen, das Know-how und die Anlagentechnik sollen mit R2RNet zusammengeführt werden. Die 21 Partner aus zehn europäischen Ländern wollen so den Austausch von Erfahrungen und die Kooperation befördern, neue technologische Entwicklungen ermöglichen und potenziellen Anwendern Unterstützung bei Scale-up und bei der Produktionseinführung geben.
