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Beschichtung verhindert Bildung von Kondenswasser

Forscher des Fraunhofer-Instituts für Schicht- und Oberflächentechnik IST in Braunschweig haben nun ein Verfahren entwickelt, mit dem sie nicht nur transparente und heizbare Schichten herstellen können. Darüber hinaus verhindern diese Schichten das Kondensieren von Feuchtigkeit. So bleibt die Scheibe beispielsweise im Winter morgens eisfrei. Der Prototyp einer solchen Schicht ist auf der Messe Glasstec vom 28. September bis 1. Oktober in Düsseldorf zu sehen.

Das entwickelte Verfahren ermöglicht die Herstellung von transparenten, leitfähigen - und somit heizbaren - Schichten. Ihre Oberflächenschichten bringen einen weiteren entscheidenden Vorteil mit: Die Außenschicht ist niedrig emittierend. Sie sorgt also dafür, dass die Scheibe viel langsamer abkühlt. So kann sich kein Kondenswasser bilden. Die Scheibe bleibt trocken und eisfrei. Bisher nutzte man schon ähnliche Schichten, die aus Zinnoxid bestehen. Diese sind jedoch sowohl mechanisch als auch optisch noch unvollkommen. So können bei zu hohen Temperaturbelastungen, wie beispielsweise beim Glasbiegen, Risse entstehen. Daher kommen Zinnoxid-Schichten nur begrenzt industriell zum Einsatz. "Unsere neue Schicht ist extrem stabil", sagt Dr. Bernd Szyszka vom IST. "Temperaturen bis 900 Grad Celsius sind kein Problem, und selbst wenn man sie stark verbiegt - die Schicht bleibt wie sie ist." Die Beschichtung könne deshalb auch in großindustriellen Anlagen verwendet werden. Dort benötige man häufig transparente Schutzheizungen, um die Prozesskette ungefährdet im Auge behalten zu können.

"Unser Beschichtungssystem basiert auf nanokristallinem Indiumzinnoxid (ITO)", erklärt Szyzska weiter. "Dieser Werkstoff hat nicht nur hervorragende optische und elektrische Eigenschaften, er ist zudem mechanisch und chemisch viel stabiler als Zinnoxid." Zwar wisse man schon länger von den Vorteilen der ITO-Beschichtung, doch erst jetzt könnten solche Schichtsysteme industriell für eine viel größere Anwendungspalette hergestellt werden. Dazu nutzen die Forscher die HIPIMS-Technologie. Die Abkürzung steht für "High Power Impulse Magnetron Sputtering". Beim Magnetronsputtern schießen beschleunigte Edelgasionen wie beim Billard Atome aus einer ITO-Platte heraus. Diese lagern sich im Vakuum auf dem gewünschten Substrat ab. "Doch statt 10 Ampere setzen wir beim HIPIMS 1000 Ampere ein", erklärt Szyzska. "Dadurch ionisieren wir das Material, die Schicht wird also aus Ionen aufgebaut." Das verschaffe den Ingenieuren einen wesentlichen Vorteil: Je nach Puls- und Leistungsbedingungen beim Sputtern können die Ingenieure die Textur und die Morphologie der Schicht so einstellen, dass diese anschließend bei einem Temperprozess die gewünschten Eigenschaften erhält. "Wir können die Schicht anschließend biegen und auch dreidimensionale Werkstoffe damit beschichten" sagt der Forscher. Zudem kann der HIPIMS-Prozess bei Raumtemperatur ablaufen, so dass sich auch temperaturempfindliche Kunststoffe beschichten lassen.
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