[发明专利]用于在塑料衬底上沉积阻挡层的方法以及其涂覆装置和层系统

说明书

技术领域

本发明涉及用于在塑料衬底上沉积阻挡层的方法，其包括用于沉积包括金属的第一阻挡层的第一涂覆步骤，和用于沉积包括树脂的第二阻挡层的第二涂覆步骤；并且涉及用于执行上述方法的涂覆装置以及由上述方法所产生的层结构。

背景技术

在用于包装食品、化学品和药物以及技术产品或其他农产品的包装产业中，由塑料衬底和阻挡层制成的复合薄膜是众所周知的，阻挡层沉积在塑料衬底上用于防止水分和氧气穿过复合薄膜。为了防止所包装的物品与可能引起产品的环境降解的污染物和氧气接触，使用了不同的形成复合薄膜的层系统。在WO 02/02315A1、DE 4328767A1、DE 19935181A1、DE 19917076A1或JP 2006044130A中给出了示例。通常使用的一种层系统包括作为衬底的塑料薄膜，由铝或氧化铝制成的第一阻挡层沉积在该塑料薄膜上。在第一阻挡层上提供第二阻挡层。第二阻挡层由三聚氰胺树脂组成。两个阻挡层都可以通过蒸发过程沉积在塑料薄膜的表面。但是，尽管上述层系统具有对由上述薄膜包装的物品相对于水分和氧气的良好保护，但是铝层或氧化铝层上的三聚氰胺树脂的纯粘结性(pure adhesion)是非常严重的缺点。

发明内容

因此，本发明的目的是提高塑料薄膜上的铝阻挡层或氧化铝阻挡层上的三聚氰胺树脂的粘结性。通常，本发明的目的是提供用于使用阻挡层涂覆塑料衬底的方法以及涂覆装置，所述阻挡层具有良好的粘结性以及良好的整体防护水分和氧气的性能。此外，提供了适当的层系统。此外，涂覆装置应当易于使用和制造，上述方法应当易于实施。

通过具有权利要求1的特征的涂覆装置以及具有权利要求8的特征的方法以及具有权利要求17的特征的层系统实现上述目的。从属权利要求的内容是优选实施例。

本发明基于通过在第一阻挡层和第二阻挡层之间设置粘结层可以显著提高包括树脂的第二阻挡层在包括金属的第一阻挡层上的粘结性这一发现。根据本发明的粘结层包括通过溅射过程所沉积的沉积材料的单一或多个原子层或者沉积材料岛。因此，根据本发明的实施例，粘结层的表述包括非常薄的连续层以及仅具有分离岛形式的层的展开部分的非连续层。

用于沉积粘结层的材料可以从硅、氧化硅(特别是非化学计量SiO_x)、铁、钢、不锈钢、铬、镍、钒、以及其合金和氧化物中选择。在单一或多个原子层中以及岛形式的分离凝聚块中沉积上述材料，导致显著提高粘结性，同时保持了其他特性，尤其是阻挡功能。多个或一些原子层的表述意味着一行接一行的2到20行原子或分子，尤其是5到50，特别是约10行。所沉积的材料的量可以小于沉积完全连续层的量，但是第一和第二阻挡层中只存在分离材料岛。可以通过在沉积过程中连续移动衬底来沉积上述薄粘结层。因此，沉积率和待涂覆衬底在溅射源上移动的传送速度，沉积材料的量可以是适合的。但是，也可以是衬底在沉积过程中不移动的静态沉积。

在第一和第二阻挡层之间沉积薄粘结层的发明方法可以应用于刚性塑料材料或软塑料材料。优选的，本发明用于可以用在包装产业中的软塑料薄膜。因此，衬底可以是卷绕带形式的软塑料薄膜，其可以在卷绕镀膜装置处理。上述卷绕镀膜装置可以包括两个卷绕辊，卷绕辊用于分别解绕和卷绕未涂覆的塑料薄膜或涂覆的塑料薄膜。沿着从解绕辊到卷绕辊的传送路径，可以放置用于沉积第一阻挡层的第一涂覆台、用于沉积第二涂覆层的第二涂覆台、和用于溅射沉积粘结层的处理台。

对于动态涂覆过程以及对于处理过程，在上述过程中衬底移动，衬底的移动速度可以设置成0.1到20m/s之间，尤其是3到14m/s，特别是5到11m/s。由于衬底的速度，可以设置适当的溅射条件，以实现所需的沉积薄粘结层。

第一涂覆步骤可以是蒸发步骤，在蒸发步骤过程中蒸发金属，并将金属涂覆到塑料材料的表面。可以通过热蒸发来实现蒸发，从而用于执行第一涂覆步骤的第一涂覆台可以包括热蒸发装置。但是，可以想到诸如电子束蒸发装置之类的其他蒸发装置、或者用于诸如电子束蒸发和空心阴极电弧激活沉积(HAD过程)的组合过程的装置。此外，例如，还能够通过提供用于向蒸发过程供应反应气体的气体供应装置来执行反应蒸发。

还可以通过蒸发执行用于沉积第二阻挡涂层的第二涂覆步骤。因此，可以向第二涂覆台提供用于蒸发树脂(特别是三聚氰胺树脂)的热蒸发装置。