Die Geschichte von Parylene

Die Geschichte und das angesammelte Fachwissen von Specialty Coating Systems sind in vielerlei Hinsicht genauso beeindruckend wie die Technologie selbst. Der technische Erfolg und die vielseitigen Anwendungslösungen von SCS gehen ursprünglich auf die bahnbrechende Erfindung zurück, die Michael Mojzesz Szwarc in den späten 40er Jahren gelang und die dafür ausschlaggebend ist, dass SCS heute das führende Unternehmen für konforme Parylene-Beschichtungen, Beschichtungsservices und Parylene-Technologien ist.

Michael Mojzesz Szwarc, der Erfinder des Parylene

Michael Mojzesz Szwarc war den Verwüstungen in seiner osteuropäischen Heimat entkommen und begann 1947 in England seine akademische Karriere in physikalischer Chemie an der University of Manchester. Bei seinen Studien richtete er sein Interesse vor allem auf die Stärke einzelner chemischer Bindungen. Dabei konzentrierte er sich auf die Untersuchung einer Klasse aliphatischer Kohlenwasserstoffbindungen, bei denen der Kohlenstoff direkt an einen Benzolring angebunden ist. Er führte Experimente durch, bei denen er die einfachsten Verbindungen, die diese Gruppen als Gase enthalten (Toluen und Xylen in Ortho-, Meta- und Para-Form), auf sehr hohe Temperaturen erhitzte und die dabei entstehenden Abbauprodukte und ihre Abbaugeschwindigkeiten beobachtete. Bei beiden Prozessen kam es ihm darauf an, inwieweit sie von der Temperatur abhängen.

Para-Xylen lässt zum ersten Mal seine Qualitäten erkennen.

Im Fall von Para-Xylen konnte Szwarc eine hellbraune Ablagerung feststellen, die sich stromabwärts von der Pyrolysezone in den kühleren Bereichen bildete. Nach dem Zerlegen des Apparats konnte diese Ablagerung „wie die Haut einer kleinen Schlange“ als dünne, folienähnliche, röhrenförmige Masse abgezogen werden. Michael Mojzesz Szwarc kam zu der korrekten Schlussfolgerung, dass sich diese Ablagerung im Zuge der Polymerisation eines speziellen Reaktionsprodukts von P-Xylen gebildet hatte, das als P-Xylylen bezeichnet wird.

Unerwartete, aber vielversprechende Ergebnisse. Wegweisende Leistungscharakteristiken.

Sein eigentliches Projekt (eine Modelluntersuchung) war zwar auf andere Ziele ausgerichtet, aber die ungewöhnliche physikalische und chemische Trägheit des neuen Polymers erregte die Aufmerksamkeit von Szwarc und er begann sich zu fragen, ob dieses Material, dieses „Swarcite“, eventuell zu nützlichen Zwecken verwendet werden könnte. Bei der von Szwarc festgestellten „Schlangenhaut“ handelte es sich um das weltweit erste Beispiel eines durch Dampfablagerung erzeugten neuen Produkts: para xylylene (PPX). In seiner reineren, farblosen Form wird es heute als Parylene N bezeichnet.

Der Erfolg von Plastikmaterialien intensiviert die Suche nach Anwendungsmöglichkeiten für Para-Xylen.

In den späten 40er Jahren, als Michael Mojzesz Szwarc seine Entdeckung machte, war die junge, expandierende Plastikindustrie auf der Suche nach Lösungen, mit denen die thermische Stabilität neuer Polymere verbessert werden kann. Die Beobachtungen von Szwarc inspirierten intensive Forschungsaktivitäten in vielen Industrielabors, darunter auch bei I.C.I in Großbritannien und bei DuPont, Kellogg und Polaroid in den USA.

Einige Jahre später schlug William Franklin Gorham bei Union Carbide vor, das sehr stabile Dimer des reaktiven P-Xylylen, Di-P-Xylylen (DPX) oder [2.2] Paracyclophan als Ausgangsmaterial für ein als Vapor Deposition Polymerization (VDP) bezeichnetes industrielles Verfahren zu verwenden, um PPX herzustellen. Gorham demonstrierte, dass der notwendige reaktive Zwischenstoff unter weniger stringenten Bedingungen als bei der Produktion von P-Xylen quantitativ in reiner Form aus DPX hergestellt werden konnte. Ein weiterer Vorteil des Vorschlags von Gorham bestand darin, dass dabei keine gasförmigen Nebenprodukte entstehen, wie es ansonsten bei allen anderen bekannten Methoden zur Herstellung von P-Xylylen der Fall ist.

Problematisch bei diesem neuen Konzept war jedoch die Tatsache, dass DPX zur damaligen Zeit lediglich eine chemische Kuriosität darstellte. In der Szwarc-Schlangenhaut wurde es als Unreinheit isoliert, und 1949 waren nur geringe Mengen für eine genauere Charakterisierung verfügbar. Seine eigenartig spannungsreiche Struktur faszinierte die Wissenschaftler, und es dauerte nicht lange, bis eine Methode zu seiner Synthese mit eher herkömmlichen Verfahren entdeckt wurde. Die Lösung für dieses Problem wurde 1951 im Labor von Donald Cram (Nobelpreisträger für das Jahr 1988) an der University of California in Los Angeles (UCLA) entwickelt. Doch auch nach dieser Entdeckung blieb bei Union Carbide noch viel zu tun, um Gorhams Vorschlag in ein kommerziell nutzbares Verfahren weiterzuentwickeln.

Parylene wird erstmals 1965 kommerziell angeboten.

Am 17. Februar 1965 erreichte die Arbeit von Gorham und Union Carbide einen Wendepunkt. An diesem Tag wurde die Einführung eines neuen Polymer-Beschichtungsverfahrens bekannt gegeben. Diese neue Familie von Polymeren und die neuartige Vakuummethode, die zum Auftragen dieser Polymere verwendet wird, wurden als „Parylene“ bezeichnet. Genau genommen entwickelte Union Carbide mehr als 20 verschiedene Parylene-Typen, aber aus vielerlei Gründen wurden nur drei Varianten als kommerziell nutzbar eingestuft.

Kommerzialisierung und die Rolle von SCS.

Pre-1971 – Die Arbeit von William F. Gorham bei Union Carbide schafft die Voraussetzungen dafür, dass Parylene kommerziell nutzbar wird.

1971 —  Nova Tran Corporation wird in Clear Lake im US-Bundesstaat Wisconsin gegründet. Nova Tran erwirbt eine Lizenz von Union Carbide und ist damit einer der ersten Anbieter von Parylene-Services.

1984 — Der Erfolg von Nova Tran und die beim Aufbau der Parylene-Branche gemachten Erfahrungen wecken das Interesse von Union Carbide, und durch den Kauf von Nova Tran beginnt Union Carbide, die Kommerzialisierung von Parylene in eigener Regie voranzutreiben.

1991 — Union Carbide überträgt alle Informationen und Daten zur Entwicklung von Parylene sowie alle Patente an das fortan unter einem neuen Namen operierende Unternehmen Specialty Coating Systems.

1994 — Cookson Electronics erwirbt Specialty Coating Systems von Union Carbide.

2005 — Bunker Hill Capital L.P. erwirbt SCS von Cookson Electronics mit der Absicht, SCS in ein unabhängiges Privatunternehmen umzuwandeln.

2008 – SCS wird von Berwind Corporation übernommen, einem auf die langfristige Verwaltung von Kapitalanlagen spezialisierten Privatunternehmen.

2016 – KISCO, Ltd., ein internationaler Anbieter von hochwertigen Materialien, Produkten und Services, übernimmt Specialty Coating Systems. Die beiden Marken, die in der Parylene-Branche weithin anerkannt sind, setzen weltweit ihre Geschäfte unter dem Namen Specialty Coating Systems, ein KISCO-Unternehmen, fort und bauen dabei auf den Erfahrungen und Stärken auf, die die beiden bisherigen Unternehmen in ihren zusammen mehr als 63 Geschäftsjahren im Umgang mit Parylene gesammelt haben.

März 2021 – SCS übernahm das in Johnstown (Pennsylvania/USA) ansässige Unternehmen Diamond-MT, Inc. Mit 20 Jahren Erfahrungen in der Anwendung von Parylene und Flüssigbeschichtungen fügt sich DMT auf ideale Weise in das Portfolio von SCS ein.

Oktober 2021 – SCS übernahm das Schweizer Unternehmen Comelec SA, das zu den führenden Anbietern auf dem europäischen Beschichtungsmarkt zählt. Comelec verfügt über mehr als 40 Jahre Erfahrungen mit Parylene- und ALD-Beschichtungstechnologien.