BRPI0920757A2 - revestimentos curados por radiacao - Google Patents

Abstract

REVESTIMENTOS CURADOS POR RADIAÇÃO. A presente invenção refere-se a um processo para revestir um substrato compreendendo condensar um material curável por radiação em um substrato e curando ele usando um fluxo de elétron 6' com energia entre 6,5eV e 300eV. O fluxo de elétron 6' é dirigido no substrato (2) simultaneamente ou sequencialmente com distribuição de material curável (5'). A cura é preferivelmente iniciada espacialmente e temporalmente concorrentemente com a distribui-ção do material para o substrato. O fluxo de elétron é preferivelmente gerado usando uma fonte de plasma de gás de pressão baixa com voltagem de direção negativa em relação às condições de voltagem do local. O plasma de gás de pressão baixa (6') é preferivelmente magneticamente intensificado e, por exemplo, incorpora um magnétron.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "REVESTI- MENTOS CURADOS POR RADIAÇÃO", - Campo Técnico A presente invenção refere-se a substratos revestidos e apare- “5 lhose processos para revestir substratos.

Películas tendo intensificado as propriedades de barreira para oxigênio e outros gases ou odores ou vapor d'água são produzidos deposi- tando camadas alternadas de polímero curado e metal ou compostos em um substrato em rede usando processos, tais como deposição a vácuo. Essas películas são úteis para embalagem de oxigênio ou gêneros alimentícios sensíveis à umidade, encapsulagem de gás ou componentes sensíveis a umidade, e uma variedade de outras aplicações funcionais requerendo pro- priedades de barreira. Películas são também fabricadas tendo um efeito ha- lográfico intensificado, dispersão de luz isotrópica ou desvio de cor deposi- .- 15 tando camadas alternadas de um polímero curado transparente ou translúci- do e um metal no substrato em rede.

7 Sabe-se que para depositar as camadas de polímero curado so- bre o substrato em rede é usada deposição à vácuo. Entretanto, os proces- sos sequenciais existentes de condensação a vácuo e cura de precursores de polímero, têm um número de inconvenientes / riscos, associados com impurezas nos graus comerciais de matérias primas usadas, particularmente para o substrato, ou inerentes ao próprio processo. Estes riscos associados com impurezas, tais como à inibição de polimerização do condensado pelo oxigênio adsorvido no substrato e problemas de adesão associados, ou umi- dificação desigual devido a contaminantes ou espécies de peso molecular baixo na superfície do substrato, podem muitas vezes ser mitigados pelo tratamento com plasma do substrato antes do revestimento, por exemplo, com um plasma de gás. Entretanto, outros problemas inerentes no processo são mais difíceis de superar. Por exemplo: a) Sabe-se que o condensado pode reevaporar antes de atingir a zona de cura. Este vapor pode depois potencialmente contaminar as bom- bas, ou se ficar retido com a rede se movendo, recondensar sobre a superfi- | cie do revestimento de cura como um não curado, e dessa maneira enfra- quecer a camada de superfície (dando adesão inadequada de qualquer um - dos revestimentos subsequentes aplicados ao material). b) Sabe-se que como a cura do condensado só tem lugar dentro “ 5 da zona de irradiação, em altas velocidades de linha (essenciais para um processo economicamente viável), 100 % de polimerização é difícil de al- cançar, particulamente na superfície adjacente ao substrato e, dessa manei- ra, o mais distante da fonte de radiação. Aumentando o fluxo de radiação para aumentar a cura, pode resultar em supercura e fragilidade da superfície do topo do revestimento mais próximo da fonte de radiação, enquanto ainda deixando a superfície do fundo subcurada e com má adesão. É difícil por isso alcançar a homogeneidade de cura através da espessura de revesti- mento desejável para uma boa resistência, adesão ou barreira mecânica.

c) Sabe-se que se o vapor do precursor ou o líquido atomizado é .- 15 passado pelo fluxo de radiação antes de distribuir sobre o substrato, ele po- de parcialmente polimerizar, dando origem a um revestimento não homogê- - neo e mecanicamente fraco com pouca adesão. Este fenômeno é conhecido na técnica como "nevoeiro".

d) Sabe-se que se o revestimento é curado usando um fluxo de radiação carregado, tal como um feixe de elétron de energia alta, a rede re- vestida resultante pode ser "bloqueada" (isto é, grudar nela mesma) quando ela é desenrolada em um rolo, e depois mais tarde rasgar quando for desen- rolada. O risco de prejuízo no desenrolar é ainda acentuado pela pouca ho- mogeneidade através do revestimento.

e) Sabe-se que as superfícies de películas curadas produzidas pelos processos já conhecidos na técnica têm de ser ainda tratadas (por e- xemplo, com um plasma) antes de serem adicionalmente revestidas.

Várias fontes de radiação têm sido usadas para curar precurso- res de polímeros uma vez condensados em um substrato, por exemplo, ul- travioleta, visível ou infravermelho ou, particularmente, radiação por feixe de elétron. Entretanto, os feixes de elétron atualmente usados na técnica para cura primária têm níveis de energia muito altos (geralmente >300eV), pois | isto é considerado necessário para alcançar polimerização suficiente. Plas- mas atmosféricos são também usados, geralmente para cura secundária . (isto é como um adjunto ao feixe de elétron, para completar a cura). Estes, novamente, tendo níveis de energia altos, e frações de ionização altas, e a “5 técnica anterior ensina que esse nível alto de ionização é essencial para po- limerização.

É também sabido que passar um vapor de monômero através de uma descarga de brilho de pressão baixa contendo um nível alto de radicais livres, e depois dirigi-lo para o substrato usando uma voltagem de aciona- mento na descarga de brilho que é positiva com respeito às condições locais no substrato. O monômero contendo esses radicais livres depois condensa no substrato, onde os radicais livres iniciam a cura.

Descrição da Invenção De acordo com um primeiro aspecto da presente invenção é .- 15 provido um processo para revestimento de um substrato compreendendo condensar um material de radiação curável em um substrato, e curá-lo u- ' sando um fluxo de elétron com energia entre 6,5eV e 300eV.

O nível de energia de 6,5eV é aquele necessário para quebrar uma ligação dupla carbono-carbono nos materiais de precursor insaturados, tais como acrilatos, a fim de induzir a polimerização. Preferivelmente, a vari- ação da energia de fluxo de elétron é entre 6,5eV e 100eV.

O fluxo de elétron é direcionado no substrato simultaneamente ou sequencialmente com a distribuição do material precursor. No caso ante- rior, a cura é preferivelmente iniciada espacialmente e temporariamente si- —multaneamente com a distribuição do material precursor para o substrato, que evita a necessidade para o fluxo de elétron penetrar o material precursor condensado a fim de curá-lo.

Preferivelmente, o fluxo de elétron é gerado usando uma fonte de plasma de pressão baixa. A despeito do fato de que os plasmas de gás de pressão baixa têm níveis de energia significativamente mais baixos (<300eV) do que os feixes de elétron, plasmas atmosféricos etc. acha-se que uma cura eficaz pode ser realizada.

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Preferivelmente, o plasma de gás de pressão baixa é magneti- camente intensificado por, por exemplo, incorporar campos magnéticos e . elétricos cruzados para formar um magnétron. Um catodo é provido na forma de uma irrupção catódica ou placa de reação polarizada. Uma polaridade “5 negativanocatódioe a polaridade positiva relativa das circunvizinhanças ou substrato (possivelmente positiva ou terrosa) dirige o fluxo de elétron reque- rido. Alternativamente, um sinal de descarga de frequência de AC pode ser aplicado para o substrato, e a natureza física da autotendência e o período de tempo muito baixo da fonte de AC produz a polaridade apropriada no substrato.

Modalidades da invenção servem para reduzir o risco de reeva- poração e "nevada" e produz um revestimento mais homogeneamente cura- do. A tendência para "bloqueio" é reduzida, e a superfície do substrato não necessita de tratamento adicional antes do revestimento. O processo da in- . 15 venção pode dessa maneira ser executado em velocidades de linha mais altas, desse modo reduzindo os custos de produção da unidade.

7 De acordo com um segundo aspecto da presente invenção é provido um substrato revestido produzido pelo processo do primeiro aspecto.

O revestimento pode compreender um polímero curado que con- tém uma mistura de domínios dielétricos ou tem uma aparência iridescente intensificada por dispersão.

O substrato revestido pode ser subsequentemente revestido com uma camada adicional de um material de barreira inorgânica ou com uma pluralidade de camadas alternadas de barreira inorgânica e materiais de polimero.

O substrato pode compreender uma película de plástico revesti- da por alumínio ou óxido de alumínio e pode ser revestido com material cu- rado por radiação e re-revestido com uma camada adicional de alumínio ou óxido de alumínio para produzir uma barreira intensificada para oxigênio, outrosgases, vapor d'água, odor ou mancha.

O produto ou substrato pode ter duas camadas de metal e em que a espessura da camada de polímero entre as duas camadas de metal é | aproximadamente um quarto do comprimento de onda da luz incidente de maneira a produzir uma aparência iridescente e/ou exibir um efeito de desvio - de cor. A adesão das várias camadas do produto pode ser suficiente pa- “5 raevitar delaminação durante qualquer conversão ou uso subsequente.

A permeabilidade do produto para oxigênio, outros gases não condensáveis ou vapor de água, pode ser pelo menos um ordem de magni- tude mais baixa do que a permeabilidade inerente da rede. O material curá- vel de radiação polimerizada pode formar um revestimento no substrato que provê proteção por abrasão para quaisquer camadas funcionais subjacentes durante conversão ou uso. Descrição dos Desenhos A figura 1 é um desenho esquemático de aparelho para conduzir um processo de acordo com uma primeira modalidade da invenção; . 15 A figura 2 é um desenho esquemático de aparelho para conduzir um processo de acordo com uma segunda modalidade da invenção; í A figura 3 é um desenho esquemático que mostra os fluxos de radiação e vapor na figura 1; A figura 4 é um desenho esquemático que mostra uma fonte de plasma para uso nas figuras 1 a3; As figuras 5 a e 5b são desenhos esquemáticos que mostram uma fonte precursora para uso nas figuras 1 a 3; A figura 6 é um desenho esquemático que mostra uma fonte precursora alternativa para uso nas figuras 1a 3; A figura 7 é um desenho esquemático que mostra outra fonte precursora alternativa para uso nas figuras 1a3,e A figura 8 é um desenho esquemático mostrando a configuração para entrega sequencial e cura.

Modalidades da Invenção O aparelho na figura 1 é alojado em uma câmara a vácuo 1. Uma rede 2 para ser tratada é alimentada sobre os cilindros inativos 3, 7 entre estações de rede desenroladas e reenroladas (não mostradas). A rede | é alimentada passando uma estação de deposição 4 definida por um invólu- cro 38 em que é alojado um dispositivo 5 que gera um feixe direcional 5' de - um material curável de radiação, e uma fonte de plasma de gás de pressão baixa 6 que gera um fluxo de elétron 6' direcional. O fluxo 6' pode compre- “5 ender elétrons e outras partículas carregadas negativamente ou não carre- gadas e espécies 6', mas o fluxo de elétron é principalmente um agente de cura. A fração de ionização do plasma poderá tipicamente ser 10-º a 10". O feixe de material curável de radiação, tal como um vapor precursor de polí- mero ou líquido atomizado, é dirigido na rede 2 quando ele passa em baixo do dispositivo 5, e a fonte de plasma 6 simultaneamente dirige o fluxo de elétron 6' na rede 2 para ser incidente na rede geralmente concorrentemente com o feixe 5'. O feixe 5' e o fluxo 6' sobrepõem tal maneira que a região sobreposta é exposta à radiação de elétron durante a distribuição, desse modo para iniciar a cura quando o vapor é distribuído na rede 2. O invólucro - 15 38 serve para suportar uma pressão diferencial entre a parte de dentro do invólucro e a câmara a vácuo 1 de maneira a controlar o escape do vapor " precursor e processar gases fora do invólucro. O aparelho pode opcional- mente ter estações de tratamento de superfície 8 e 9 para intensificar as propriedades da rede antes e depois da estação de deposição 4.

Uma modalidade alternativa da invenção é mostrada na figura 2 em que a alimentação linear da rede 2 entre os cilindros 3, 7 é suplementada pela alimentação de um tambor de rotação 10. O tambor de rotação 10 per- mite processos de tratamento adicional ocorrerem, por exemplo, ainda de- positando as estações 11, 12 para compostos de revestimento metálico ou não metálico, antes e depois da estação de deposição 4, e estações de tra- tamento 13, 14 para intensificar as propriedades da película antes e depois das estações de depósito opcional 11 e 12.

A figura 3 mostra o padrão do feixe de precursor 5' e fluxo de e- létron 6', e como esses feixes sobrepõem em espaço e são concorrentemen- te incidentes na rede 2 de modo que um revestimento é progressivamente depositado e curado quando a rede passa a estação de deposição 4.

A figura 4 mostra uma fonte de plasma de gás de pressão baixa |

6 apropriada para uso nas modalidades descritas aqui no presente.

O plas- ma é gerado entre um elemento de anódio 15, que é resfriado na água, e % uma placa de reação 16. Um núcleo externo 17 é isolado do núcleo interno catódico 18 por uma camada de isolamento 19. A separação espacial entre “5 oanódioeocatódioé suprida pelos isoladores 20. Magnetos de um magné- tron são dispostos com um ajuste externo 21 em polaridade oposta a um ajuste de centro 22 em uma placa de domínio 25 à qual eles estão magneti- camente acoplados para criar um campo magnético para reter o gás ioniza- do.

Um gás de plasma é suprido para a área de plasma a partir de um cano deentrada de gás 23. Os magnetos 21, 22 operam como um magnétron pa- ra intensificar a ionização do plasma na descarga do brilho na da placa de reação 16. Uma voltagem condutora é aplicada ao catódio 18 que é negati- vo em relação à rede 2 de modo a dirigir o fluxo de elétron 6' para a rede 2. As figuras 5 a e 5b mostram um dispositivo 5 apropriado parar - 15 usonas modalidades descritas aqui no presente para gerar um feixe de pre- cursor de vapor.

O material curável por radiação é alimentado no dispositivo " através de um cano de distribuição 28. Este distribui o material curável por radiação para dentro de uma câmara aquecida 34, que é aquecida por um aquecedor de cartucho 33 até sua temperatura operacional.

O material curá- vel por radiação depois propaga para fora do orifício de saída 29 sobre o qual ele vai chegar no substrato da rede 2 para ser curado pelo fluxo de elé- tron 6". A figura 6 mostra um dispositivo alternativo 5 para aquele das fi- guras Sa, 5b, que é apropriado para uso na modalidade da figura 2. Os com- —ponentes são similares exceto que a câmara aquecida 34 se prolonga subs- tancialmente paralela ao eixo do tambor 10 acima da sua superfície, e uma fenda de saída 35 é formada ao longo do comprimento da câmara 34 para dirigir um feixe de vapor precursor na rede sobre a superfície.

Como mostrado na figura 6, o dispositivo 5 dirige um feixe de vapor 5S'radialmente do tambor 10 em direção à rede 2, e uma fonte de fluxo de radiação 6 é localizada em cada lado da fonte 5 para dirigir um fluxo 6' no sentido da rede 2 e para cada sobreposição com o feixe 5' em qualquer lado, | dessa maneira garantindo que todo o vapor é irradiado durante a distribuição para a rede. « A figura 7 mostra ainda outro dispositivo alternativo para distribu- ir um vapor de precursor para a rede 2. O material curável por radiação é “5 alimentado para dentro do dispositivo através de um cano de distribuição 28. Este distribui o material curável por radiação para dentro de uma câmara aquecida de formato 'T-' 34, que é aquecida por três aquecedores de cartu- cho 33 até sua temperatura operacional. O material curável por radiação de- pois se propaga para for a dos orifícios 29 ao longo da travessa 34' do 'for- mato T-, que se estende substancialmente paralelo ao eixo do tambor de alimentação 10. A figura 7 mostra uma fonte de plasma de pressão baixa 6 localizada sobre o cano de distribuição 28 para distribuir um fluxo de elétron 6' para a rede no tambor de alimentação 10. A fonte 6 é similar àquela da figura 4 mas tem sistema de diodo modificado com uma placa de reação a- - 15 largada 16 para produzir um fluxo de elétron de densidade mais baixa, o flu- xo sendo indicado pelas linhas 6". " A figura 8 mostra uma modalidade da invenção em que o dispo- sítivo de deposição 5 foi reposicionado para fora da fonte de fluxo de elétron

6. Nas figuras 1 a 7, a deposição e cura ocorrem simultaneamente no espa- çoetempo na rede 2, enquanto que nesta modalidade, a rede 2 primeiro passa o feixe de deposição 5 e transporta o material depositado não curado para o fluxo de elétron 6' a ser curado. Embora os dispositivos 5' e 6 ainda estejam simultaneamente ativos no tempo, eles estão atuando concorrente- mente sobre a rede 2, e assim os respectivos feixes 5' e 6' não são espaci- almente concorrentes. Como mostrado nas figuras 1 e 2, o dispositivo 5 pode ser des- locado em relação à fonte de radiação 6 de maneira que é à jusante em vez à montante da radiação 6 no movimento da rede. Entretanto, o feixe do pre- cursor 5' estará ainda angulado para sobrepor o fluxo de elétron 6' de uma maneira similar à mostrada na figura 3. Um plasma de gás de pressão baixa na fonte preferida 6 do flu- xo de irradiação, e como tal, a pressão deste processo vai determinar não só | o meio da via livre de qualquer molécula dentro da zona de plasma, mas também a energia de elétron energia dependente do campo elétrico usado. - Referência Handbook of Plasmprocessing Technology, páginas 38-43 (ISB- NO-8155-1220-1). A energia de elétron geralmente não excede 300eV sob “5 os regimes de pressão usados nas fontes de plasma comercialmente dispo- níveis.

Os dispositivos 5 distribuindo o feixe 5' deverão ser posicionados de tal maneira que a via livre seja maior ou comparável à distância que o vapor deve viajar a partir do dispositivo 5 antes dele condensar no substrato aserrevestido.

A distribuição do feixe de precursor para o substrato deverá também permitir um alto grau de irradiação. Esta irradiação é geralmente maximizada diretamente na frente da placa de reação 16 que causa o plas- ma a ser excitado. Muitas vezes são introduzidos campos magnéticos que - 15 concentram a irradiação dentro do que é chamado de 'pista de corrida". Em tais sistemas a área de fluxo de irradiação mais alto é diretamente oposta a ] essas zonas de 'pista de corrida". Dessa maneira, o vapor deverá preferivel- mente ser dirigido para dentro dessas zonas.

Seguindo estas regras de projeto, é possível projetar a geome- triade um sistema de tal maneira que os fluxos de radiação e vapor sejam combinados para a quantidade desejada de cura.

Em modalidades da invenção, o ponto de distribuição do vapor é tipicamente 50mm da superfície a ser revestida, e é colocado adjacente à fonte do fluxo de radiação de maneira que, quando angulado, a distância queo vapor viajou para interagir com a zona de radiação máxima é aproxi- madamente 75mm. Esta distância é comparável à via livre média na pressão do processo de 5x10-3mbar. Entretanto, a invenção não é limitada por estes parâmetros e se pressões de processo mais altas forem usadas isto deverá ainda permitir que uma porção do vapor ser incidente sobre o substrato na zonade irradiação máxima e ser curado.

A maioria dos projetos comercialmente disponíveis de fontes de plasma de gás de pressão baixa pode ser usada para produzir o fluxo de | elétron.

Em uma modalidade preferida da invenção, o fluxo de elétron é pro- vido por um megnétron dessintonizado, tal como mostrado na figura 4. - O elemento funcional do precursor é qualquer material insatura- do capaz de ser vaporizado ou atomizado e borrifado no substrato, e tam- “5 bém capaz de ser polimerizado pela radiação de elétron.

Precursores podem ser orgânicos ou inorgânicos e incluem materiais orgânicos insaturados, ma- teriais baseados em silicone, materiais baseados em halogênio, compostos organo-metálicos etc, com acrilatos, tais como diacrilato de tripropileno glicol ou acrilato de isobornila sendo preferido.

A maioria dos materiais polimerisá- veis descritos na técnica pode ser usada no processo.

O material vaporizado ou atomizado pode opcionalmente incluir outros componentes de radiação curáveis ou não curáveis para prover funcionalidade tal como promoção de adesão, estabilidade dimensional, propriedades mecânicas, cor, condutivi- dade elétrica etc. . 15 Qualquer substrato de rede que pode ser manuseado pelo equi- pamento pode ser usado na invenção.

Substratos podem incluir uma ampla : variedade de películas termoplásticas comercialmente disponíveis (incluindo poliésteres tais como tereftalato de polietileno (PET) ou naftalato de polieti- leno (PEN) ou misturas ou coextrusões dos mesmos), poliamídas (incluindo nylon6enylon6,6), poliolefinas (incluindo polipropileno e polietileno de alta e baixa densidade) e outros filmes termoplásticos conhecidos na técnica.

Películas não termoplásticas, incluindo películas biodegradáveis e películas derivadas de recursos renováveis, tais como ácido poliláctico ou materiais baseados em celulose podem também ser usadas.

Películas de polímero de termocura, tais como poli-imidas podem também ser usadas.

Substratos fi- brosos ou entrelaçados (tais como papel ou têxteis) podem também ser usa- dos, A invenção não é limitada por esta lista de substratos de rede.

O substrato pode opcionalmente ser pré-revestido, depositado a vácuo ou impresso com uma ampla variedade de metais, compostos metáli- cos ou não metálicos e outros materiais, a fim de alcançar as propriedades ou efeitos desejados.

Para aplicações de barreira não transparente, por e- xemplo, substratos tais como películas de poliéster revestidas com um metal | tal como alumínio, são especialmente preferidos. Para aplicações de barreira transparente, substratos como películas de poliéster revestidas com um óxi- - do transparente metálico ou não metálico, composto de nitreto ou outro composto (por exemplo, óxido de alumínio ou óxido de silicone) são especi- “5 almente preferidos. Para aplicações elétricas ou eletrônicas, o substrato de rede pode ser opcionalmente pré-revestido com um metal tal como cobre ou outro material condutor inorgânico ou orgânico, que, entretanto, pode ser transparente ou não transparente. Entretanto, a invenção não é limitada a estes revestimentos especificados.

Sabe-se que um revestimento de desvio de cor opticamente va- riável pode ser produzido depositando um revestimento refrativo, tal como um metal ou um material de índice de refração alto, em um substrato de re- de, e depois aplicando sobre ele um revestimento adicional de um metal transparente ou translúcido, tendo uma espessura óptica de 1/4 a 1/2 o - 15 comprimento de onda de luz visível (380nm-760nm). O efeito de desvio da cor pode ser ainda intensificado depositando no topo do dito material trans- : parente uma camada semitransparente adicional de metal ou de material de índice refração alto. A camada transparente ou translúcida pode ser um po- límero orgânico curado por radiação depositado e curado usando um pro- cesso de distribuição e cura sequencial. Descobriu-se agora que, se esta camada transparente ou translúcida é produzida usando o processo da in- venção, o revestimento contém uma mistura de domínios dielétricos e tem uma aparência iridescente do tipo holográfico, e a intensidade da cor e o grau de desvio de cor, em qualquer dispositivo de variável opticamente con- tínuo,são intensificados.

A espessura do revestimento de polimero pode ser na faixa de 0,001 um — 50 um, e preferível 0,1 um a 50 um, a espessura preferida sendo grandemente decidida na base da função da camada de polímero na aplica- ção destinada, e restrições de custo, em vez de restrições que surgem do processo. Por exemplo, para aplicações de embalagem de barreira, a função da camada de polímero é proteger o revestimento da barreira (isto é o alu- mínio ou óxido de alumínio) contra prejuízo físico ou abrasão. Neste caso, o | limite mais baixo de espessura da camada de polímero é em torno de 0,02 pm, pois abaixo disto existe proteção insuficiente.

O limite superior pode ser . subjetivo, como cerca de | um, o benefício da proteção mecânica começará a ser de mais valor pelo risco de delaminação.

Para aplicações de barreira “5 muitoaltas, uma pluralidade de camadas de barreiras, separadas por cama- das de polímeros, é usada, pois isto prolonga a via de difusão para gás ou vapor entre os defeitos permeáveis em cada camada de barreira.

Neste ca- so, uma vez que a camada de polímero está funcionando como uma camada de separação entre duas camadas de metal ou cerâmica, e tem pouca ou nenhuma barreira inerente de sua propriedade, deverá ser preferivelmente tão fina quanto conducente praticável com os requisitos de que ela deverá ser contínua (sem vazios ou defeitos) e tem boa suavidade de superfície (pa- ra maximizar a barreira da segunda camada de barreira). Para dispositivos opticamente variáveis, a função da camada de polímero é gerar interferência - 15 deluz, e dessa maneira produzir um "desvio de cor". Para tais aplicações, uma espessura de revestimento de aproximadamente um quarto para meio ' do comprimento de onda da luz incidente é preferido, mas a invenção não está limitada por esta espessura.

Vários exemplos de processos de revestimento de polímero, de —acordocom a invenção, são agora descritos com mais detalhes.

Exemplo 1 Neste exemplo, uma fonte de plasma de pressão baixa de mag- nétron plano foi usada para cura compreendendo um magnetron plano Ed- wards 75mm e um suprimento de força MDX DC; no espaço de tratamento, umafontede distribuição de acrilato foi instalada entre a fonte de plasma e o substrato, e a distribuição foi dirigida para longe da fonte de plasma no sen- tido do substrato.

O acrilato usado foi diacrilato de tripropileno glicol TRPG- DA.

O substrato ficou estático para deposição e cura.

Um cano de distribui- ção de precursor aquecido de orifício único foi colocado em frente à fonte oposta na direção do substrato, como na maneira das figuras 5a, 5b.

O cano foi aquecido usando um suprimento de aquecimento variável de 200 watts a 240 volts (modulação do espaço de marca, 10 % de ciclo obrigatório) por 8 | minutos.

O catódio foi processado no modo de corrente constante em uma corrente de 200mA usando ar ambiental residual a 6 x/0-2 mbar. 8ml do ma- - terial foi distribuído em 3 segundos e os substratos resultantes foram reves- tidos com acrilato curado que tinha excelente adesão.

Exemplo 2 Neste exemplo, dois magnétrons planos duais foram usados com distribuição de plasma entre eles na maneira da figura 6. Força foi su- prida por unidade de suprimento de força de magnétron DC.

O cano aqueci- do controlado por PID tinha refletores internos, e o precursor TRPGDA foi distribuído para o cano no lado oposto à rede se movendo.

Uma fenda de 30mm maquinada no cano virada para a rede em movimento provê o feixe do precursor de saída.

Com forças DC em excesso de 200 watts em dois catódios de 2 polegadas de diâmetro, estes foram dispostos 8S0Omm acima de do tambor de revestimento de 150mm que leva a rede de movimento.

Em - 15 pressões de 2x 10"? mbar de argônio e o cano de distribuição aquecido de 20mm de diâmetro adaptado dentro do espaço de 25mm entre os catódios e, ' com a fenda de 20mm posicionada 50mm da rede, 0,2ml de precursor fo- ram distribuídos em 1,5 minuto através da fenda de 20mm alinhada para interceptar-se com uma proporção substancial do fluxo de elétron dos dois catódios, na superfície do substrato.

O substrato foi revestido em 30 metros por minuto, dando um revestimento de TRPGDA bem definido com excelen- te adesão.

Exemplo 3 Neste exemplo, o aparelho das figuras 5a e 5b foi usado.

A fonte deplasmaé um catódio para borrifar de 4 polegadas com um campo magné- tico muito fraco e uma placa de reação de 6 polegadas (maior em tamanho). A fonte de precursor compreendeu um cano de distribuição do precursor a- quecido (3/4 polegadas de diâmetro) com um orifício de saída de 4mm na frente da superfície de catódio de 6 polegadas, centralmente montado com o orifício de saída voltado para o catódio abaixo 20mm da rede, 30mm da su- perfície da rede usando uma atmosfera de oxigênio / nitrogênio a 3x 10" mbar.

O catódio foi processado a 150 watts e o cano aquecido a 260 graus |

C com a distribuição de acrilato líquido 4 polegadas de distância da saída do cano de 4mm e 180 graus opostos à abertura de saída. O acrilato foi distri- - buído através de uma válvula de medição de agulha e o revestimento resul- tante foi deposição de acrilato bem curado com excelente adesão e boa uni- “5 formidadena máquina e direções transversas. Exemplo 4 O aparelho da figura 1 foi usado. A fonte de plasma compreen- dendo catódio plano retangular, 8 polegadas por placa de reação de 4 pole- gadas com pista de corrida com 50mm de largura. A fonte do precursor compreendeu um bico de distribuição de precursor de alumínio com aquece- dor de cartucho integral. A distribuição de acrilato em uma cavidade feita à maquina dentro do bico de distribuição que provê um caminho tortuoso de tal maneira que não tinha uma via direta da zona de vaporização para a distri- buição. A cavidade feita a maquina foi também escolhida da zona de vapori- - 15 zação para a zona de distribuição (uma fenda de 80% de largura do corpo do bico), os comprimentos das vias calculadas permitiram uma distribuição ' uniforme de acrilato sobre a rede. Este bico foi colocado no catódio retangu- lar e posicionado de maneira que o jato de vapor de acrilato interagiu com a rede se movimentando sob a zona de corrida maximizando a coincidência entrefluxode radiação do plasma de catódio e a deposição do vapor de acri- lato. Este sistema foi processado com uma temperatura operacional de bico de 260ºC mínimo: 5x10-2? mbar de pressão de câmara; e força de magné- tron de 250 watts resultando em um revestimento uniforme, com excelente adesão, alcançada em taxas de distribuição de acrilato de até 5ml por minu- toe velocidades de rede até 60 metros por minuto.

Os materiais fabricados pela invenção são apropriados para uso em aplicações múltiplas diferentes incluindo: aplicações de embalagens; ma- terial ou intermediário resistente à abrasão (em que o revestimento do polí- mero previne o prejuízo da abrasão para quaisquer camadas funcionais sub- —jacentes durante a conversão ou uso); aplicações de segurança ou anti- falsificação, incluindo dispositivos continuamente opticamente variáveis; a- plicações decorativas, incluindo dispositivos continuamente opticamente va- | riáveis; aplicações industriais funcionais; e aplicações elétricas ou eletrôni- cas (inclusive de dissipação de eletricidade estática). |

Claims (1)

1. mm 13

   REIVINDICAÇÕES

   1. Processo para revestir um substrato compreendendo conden- BR sar um material curável por radiação no substrato, caracterizado pelo fato de que compreende curar o dito material com um fluxo de elétron tendo uma * 5 energiaentre6,5eV e 300eV, o fluxo de elétron sendo extraído de um plas- ma de gás de pressão baixa.

   2. Processo de acordo com à reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o fluxo de elétron é dirigido no substrato substancialmente simul- taneamente com distribuição do material para o dito substrato, de modo que 10 acuraé iniciada espacialmente e temporalmente substancialmente concor- rentemente com a distribuição do material para o substrato.

   3. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o fluxo de elétron é dirigido no substrato substancialmente se- cs quencialmente com condensação do material no dito substrato.

   4. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a “a 3, caracterizado pelo fato de que o fluxo de elétron é derivado de um plasma ' de gás de pressão baixa com uma voltagem de direção que é negativa em relação ao substrato. fato de que e Dnsão " ao mê reivindicação 4, caracterizado pelo cado. o baixa é magneticamente intensifi-

   6. Processo de acordo com a reivindicação 5, ; fato de que o plasma de gás de pressão bai , caracterizado pelo tron. xa é gerado usando um magné-

   7. Pro o fato de que substancialmente todo: " m a reivindicação 2, caracterizado pelo através do fluxo antes para condensar a caaoo por radiação passam

   8. Processo de acordo com quatas ície do substrato.

   7, caracterizado pelo fato de que o Substrato ea uma das reivindicações 1 a — composta de uma película de plástico; ou é co: compreende uma rede que é lato de polietileno ou naftalato de polietileno as de poliéster ou terefta- polietileno e naftalato de polietileno; ou é com uma mistura de tereftalato de ; posto de ou uma poliolefina ou

   É 23 uma poliamida; ou é obtido de um recurso renovável ou ácido poliláctico ou uma celulose; ou compreende um material fibroso, papel ou têxtil.

   - 9. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que o substrato compreende uma película de 6 plástico que é pré-revestida com: um material de barreira inorgânica, um me- tal ou alumínio; um óxido de alumínio ou um óxido de silicone; ou um materi- al orgânico ou inorgânico condutor ou cobre.

   10. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de que o revestimento compreende um polímero oe 10 curado que contém uma mistura de domínios dielétricos que tem uma apa- rência iridescente de dispersão intensificada.

   11. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de que o substrato revestido é subsequentemen- 2 te revestido com uma camada adicional de um material de barreira inorgâni- 215 cooucom uma pluralidade de camadas alternadas de barreira inorgânica e P "us materiais de polímero.

   ? 12. Processo de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que o substrato compreende um alumínio ou óxido de alumínio revestido de película de plástico e é revestido com material curado por radi- 20 ação e re-revestido com uma camada adicional de alumínio ou óxido de a- e lumínio para produzir uma barreira intensificada para oxigênio, outros gases, vapor d'água, odor ou mancha.

   13. Processo de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que o substrato tem duas camadas de metal e em que a espes- 25 —surada camada de polímero entre as duas camadas de metal é aproxima- damente um quarto do comprimento de onda da luz incidente de maneira a produzir uma aparência iridescente e/ou exibir um efeito de desvio de cor.

   14. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações a 13, caracterizado pelo fato de que: a adesão das várias camadas é su- ficiente para prevenir a delaminação durante qualquer conversão ou uso subsequente; ou a permeabilidade do produto para oxigênio, outros gases não condensáveis ou vapor de água é pelo menos uma ordem de magnitude mais baixa do que a permeabilidade inerente da rede; ou material polimeri- zável curável por radiação forma um revestimento no substrato que provê proteção contra abrasão para quaisquer camadas funcionais subjacentes durante a conversão ou uso. | |