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Einfluss der Druckform und der Fluidviskosität auf die Schichtdicke von im Tiefdruck hergestellten Funktionsschichten und deren Charakterisierung

Stahl, Simon :
Einfluss der Druckform und der Fluidviskosität auf die Schichtdicke von im Tiefdruck hergestellten Funktionsschichten und deren Charakterisierung.
Technische Universität, Darmstadt
[Ph.D. Thesis], (2013)

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Item Type: Ph.D. Thesis
Title: Einfluss der Druckform und der Fluidviskosität auf die Schichtdicke von im Tiefdruck hergestellten Funktionsschichten und deren Charakterisierung
Language: German
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.

Alternative Abstract:
Alternative AbstractLanguage
The thickness and homogeneity of printed films play a crucial role in functional printing, because these parameters are often influencing the performance of functional devices. When producing functional films with gravure printing, several parameters have an impact on the printing results. Particularly the printing form and the viscosity of the used fluid significantly influence the printed layers. In this work, the influence of these parameters on the film thickness and homogeneity of printed polymer layers is investigated. For this purpose, several test runs are performed on a printing testing machine using polymer solutions with different viscosities. Printing forms, manufactured by electromechanical engraving techniques are used that contain different screen rulings and halftones. The evaluation of the printed films is performed by a flatbed-scanner in transmission mode. This enables the determination of the film homogeneity in a thickness-range of 100 nm up to several microns, based on the thickness-dependent absorption behavior of the films. For comparing the film homogeneities the coefficient of variation of the film thickness is calculated, employing the detected grayscale-values without any reference measurements. This investigation reveals dependencies between the parameters: screen ruling, halftone, pickout-volume and the film homogeneity. The dependency between the fluid’s viscosity and film’s homogeneity is explained by a qualitative printing-process model. Optimal process parameters for the fluid’s viscosity, screen ruling and halftone may be determined by this model. For this purpose the measured film homogeneity-values and the characteristic printing errors, identified by visual inspection, are used. Printing tests on another testing machine validate the model for the fluid Polystyrene in Toluene. By using reference layers, the absorption characteristics of the films can be determined in order to measure absolute film thicknesses of the printed layers. The calculated film thicknesses and transfer-ratios of the printed layers are also compared with measurements using an interferometer.English
Place of Publication: Darmstadt
Uncontrolled Keywords: Organische Elektronik, Gedruckte Elektronik, Drucktechnik, Tiefdruck, Polymerschichten, Viskosität, Schichthomogenität, Schichtdicke
Alternative keywords:
Alternative keywordsLanguage
organic electronics, printed electronics, printing technology, gravure printing, polymer layers, viscosity, film homogeneity, film thicknessEnglish
Classification DDC: 600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften > 620 Ingenieurwissenschaften
Divisions: 16 Department of Mechanical Engineering
16 Department of Mechanical Engineering > Institute of Printing Science and Technology (IDD)
Date Deposited: 08 Aug 2013 11:48
Last Modified: 08 Aug 2013 11:48
URN: urn:nbn:de:tuda-tuprints-35295
Referees: Dörsam, Prof. Dr. Edgar and Urban, Prof. Dr. Peter
Refereed: 14 May 2013
URI: http://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/id/eprint/3529
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