DE19917076A1 - Verfahren zur Herstellung von Verbunden, Verbunde sowie Verwendung derartiger Verbunde - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von Verbunden, Verbunde sowie Verwendung derartiger VerbundeInfo
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Abstract
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen von Verbunden und damit hergestellte Verbunde. Derartige Verbunde werden überall dort eingesetzt, wo Gegenstände vor Umwelteinflüssen geschützt werden müssen, beispielsweise bei der Verpackung von Lebensmitteln, chemischen, pharmazeutischen, technischen und/oder landwirtschaftlichen Produkten. DOLLAR A Der Verbund gemäß der Erfindung erzielt einen guten Schutz des Füllgutes vor Umwelteinflüssen und eine hohe Sperrwirkung gegenüber Gas, Wasserdampf und Aromastoffen, indem auf eine erste Folie (50) eine Zwischenschicht (51) aus einem organischen Monomer, beispielsweise einem Triazin oder Melamin, aufgedampft wird und anschließend auf diese Zwischenschicht eine weitere Folie (52) aufgebracht wird.
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum
Herstellen von Verbunden, damit hergestellte Verbunde
sowie auf die Verwendung derartiger Verbunde. Solche
Verbunde werden überall dort eingesetzt, wo
Gegenstände vor Umwelteinflüssen geschützt werden
müssen, beispielsweise bei der Verpackung von
Lebensmitteln, chemischen, pharmazeutischen, techni
schen und/oder landwirtschaftlichen Produkten. Zum
Schutz des Füllgutes vor Umwelteinflüssen ist eine
gute Sperrwirkung des Packstoffes gegenüber Gas, Was
serdampf und Aromastoffen erforderlich, um die
Lebensmittelqualität zu erhalten.
Zur Herstellung von Folienverbunden für Verpac
kungsanwendungen werden üblicherweise im Vakuum mit
tels eines Widerstandsverdampfers Aluminium bei
Temperaturen über 1400°C verdampft und auf einer
vorbeigeführten Folie abgeschieden. Auch andere
anorganische Beschichtungsmaterialien, wie
Aluminiumoxid oder Siliziumoxid finden Anwendung.
Diese werden beispielsweise durch Elektronenstrahl
verdampfer oder chemische Abscheidung aus der
Gasphase auf einer vorbeigeführten Folie abge
schieden. Im Anschluß an die Beschichtung der Folie
wird eine zweite Folie hinzugeführt und mit der
ersten Folie verklebt, so daß eine Verbundfolie
entsteht.
So zeigt beispielsweise die DE 43 28 767 C2 ein Ver
fahren zum Herstellen von Folienverbunden ohne Ka
schierkleber, bei dem zwei Folien im Vakuum verbunden
werden, wobei zwischen den beiden Folien eine
Funktionszwischenschicht aufgedampft wird. Die
Funktionszwischenschicht besteht dabei aus anorgani
schen Materialien wie Siliziumoxid, Indiumoxid,
Aluminiumoxid, Magnesiumoxid, Titanoxid, und/oder
Zinkoxid. Nachteilig an diesem Verfahren ist, daß die
Verdampfung bei sehr hoher Temperatur erfolgen muß,
so daß ein hoher Energieverbrauch entsteht und die
beschichteten Folien thermisch belastet werden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Ver
fahren zur Herstellung von Verbunden, einen Verbund
sowie die Verwendung derartiger Verbunde zur Ver
fügung zu stellen, das einfach, kostengünstig und
zuverlässig durchgeführt werden kann und Verbunde mit
besseren funktionellen Eigenschaften ergibt.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren nach dem Ober
begriff des Anspruchs 1, einen Verbund nach dem Ober
begriff des Anspruchs 14 in Verbindung mit ihren
jeweiligen kennzeichnenden Merkmalen sowie durch die
Verwendung nach Anspruch 15 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen werden in den abhängigen
Ansprüchen gegeben.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird ein Verbund
aus mindestens zwei flachen Materialien mit einer
zwischen diesen befindlichen Funktionszwischenschicht
hergestellt, indem die Zwischenschicht bei der Bin
dung des Verbundes auf mindestens einem der flachen
Materialien auf der dem anderen flachen Material
zugewandten und mit dieser später verklebten Seite
aufgedampft wird. Erfindungsgemäß wird als
Funktionszwischenschicht ein organisches Monomer auf
gedampft ohne es anschließend weiter zu behandeln,
beispielsweise ohne es anschließend nachzuvernetzen.
Die so erzeugte Zwischenschicht entwickelt nicht nur
eine Barrierewirkung gegenüber Aromastoffen,
Sauerstoff oder Wasserdampf sondern dient als
Haftvermittlung zwischen den beiden miteinander
verklebten Folien. Besonders vorteilhaft an dem er
findungsgemäßen Verfahren ist, daß es einen sehr
geringen Energieverbrauch aufweist aufgrund der für
die organischen Monomere geringen Verdampfungs
temperaturen und daß weniger aufwendige Ver
dampfungstechniken eingesetzt werden können. Weiter
hin werden kostengünstige Verdampfungsmaterialien
verwendet, so daß die Prozeßkosten niedrig gehalten
werden. Da für organische Beschichtungen die Abhän
gigkeit der Barrierewirkung von der Schichtdicke nur
gering ist, können auch bei rauheren flachen
Materialien als Substrate für die Verdampfung durch
die aufgedampfte organische Schicht die Barrierewerte
verbessert werden.
Die miteinander zu verklebenden flachen Materialien
können unmittelbar in der Verdampfungskammer
miteinander verbunden werden. Als Monomer sind
besonders Triazine, insbesondere 1,3,5-Triazine oder
deren Salze oder Mischungen dieser geeignet. Als
Zwischenschicht haben sich daher Monomere wie
Melamin, Ammelin, Ammelid, Cyanursäure, 2-
Ureidomelamin, Melam, Melem, Melon oder Melaminsalze
wie Melamincyanurat, Melaminphosphat, Dimelamin
pyrophosphat oder Melaminpolyphosphat oder
funktionalisierte Melamine wie Hexamethoxymethyl-
Melamin oder acrylatfunktionalisiertes Melamin oder
eine Mischung der obigen Substanzen als günstig er
wiesen. Diese können beispielsweise durch thermisches
Verdampfen auf die flachen Materialien aufgebracht
werden.
Als flache Materialien eignen sich vorteilhaft
bahnförmige Materialien, insbesondere Folien aus
Polymeren, beispielsweise Polyester, Polypropylen,
Polyethylen, Polyamid, Polycarbonat oder Papier, Kar
ton oder Metallbänder oder deren Kombinationen.
Selbstverständlich können auf jedem der mindestens
zwei flachen Materialien auf den einander zugewandten
Seiten oder auch auf den Außenseiten ein oder mehrere
weitere. Schichten aufgedampft werden. So können durch
anorganische Schichten aus Aluminium-, Aluminium
oxid-, Siliziumoxid oder deren Mischungen die Bar
riereeigenschaften bezüglich Aromastoff-, O2- oder
H2O-Diffusion verbessert werden. Dabei ist darauf zu
achten, daß die Schicht aus organischem Monomer
zuletzt aufgedampft wird, um eine gute Haftung zu
vermitteln. Vor dem Aufdampfen der Schichten kann das
entsprechende flache Material bereits mehrfach vor
behandelt, lackiert oder vorbeschichtet sein, um die
Anhaftung der jeweiligen Schicht weiter zu verbes
sern. Die Vorbehandlung, beispielsweise Vorbeschich
tung, kann außerhalb der Vakuumkammer oder auch erst
unmittelbar vor der Beschichtung mit dem Monomer in
der Vakuumkammer erfolgen. Eine weitere Veredelung
des Verbundes kann ebenfalls durch Vorbehandlung,
Beschichtung, beispielsweise Kaschieren und/oder
Lackierung, erfolgen.
Die so erzeugten Verbunde können insbesondere zur
Verpackung von Lebensmitteln, chemischen, phar
mazeutischen, technischen und/oder
landwirtschaftlichen Produkten eingesetzt werden.
Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der vor
liegenden Erfindung beschrieben.
Es zeigen
Fig. 1 den Aufbau einer Hochvakuumbedampfungsanlage
mit einem Verdampfer;
Fig. 2 den Aufbau einer Hochvakuumbedampfungsanlage
mit mehreren Verdampfern;
Fig. 3 den Aufbau einer Bandbedampfungsanlage mit
mehreren Verdampfungskammern;
Fig. 4 den Aufbau einer Bedampfungsanlage mit einer
Bedampfungswalze;
Fig. 5 verschiedene erfindungsgemäße Verbundfolien;
Fig. 6 eine weitere erfindungsgemäße Verbundfolie.
Die Hochvakuumbandbedampfungsanlage aus Fig. 1 be
steht aus einer Wickelkammer 10 und einer hiervon
getrennten Bedampfungskammer 11. In der Wickelkammer
10 sind zwei Abwickelrollen 1, 2 und eine Aufwickel
rolle 5 angeordnet. Zwischen der Wickelkammer 10 und
der Bedampfungskammer 11 befinden sich zwei
Bedampfungswalzen 3, 4, über die zwei bahnförmige
Folien 6, 7, die auf den Abwickelrollen 1 bzw. 2 auf
gewickelt sind, zusammengeführt werden. Aus einem
Verdampfer 9 wird die haftvermittelnde organische
Schicht (z. B. Melamin) in den Spalt zwischen den
beiden Walzen 3 und 4 verdampft. Das auf den Folien
6, 7 kondensierende Verdampfungsgut verbindet die
Folien 6, 7 und bildet neben einer haftvermittelnden
Schicht u. U. auch gleichzeitig eine Sperrschicht. Der
gebildete Folienverbund 8 wird anschließend auf die
Aufwickelwalze 5 aufgewickelt. Die Abwickelwalzen 1,
2 können auch außerhalb der Verdampfungskammer an
geordnet werden, so daß die Folien 6, 7 durch
Schleusen in die eigentliche Bedampfungskammer 10, 11
eingeführt werden. Als Verdampfungsquellen stehen
thermische Verdampfer, die direkt widerstandsbeheizt,
induktiv oder indirekt durch Strahlung beheizt wer
den, aber auch Elektronenstrahlverdampfer zur Ver
fügung. Eine Vorbehandlung der eingesetzten Folien
kann durch ein Plasma- oder eine Glimmentladung in
der Anlage erfolgen.
Fig. 2 zeigt eine Bedampfungsanlage, die wie in Fig.
1 ausgeführt ist, wobei jedoch statt einer mehrere
Verdampfungsquellen 9, 12, 13 in der Verdampfungskam
mer 11 angeordnet sind. Entsprechende Elemente wie in
Fig. 1 sind in Fig. 2 mit entsprechenden
Bezugszeichen wie in Fig. 1 versehen. Durch die
Anordnung zusätzlicher Verdampfungsquellen 12, 13
können vor der eigentlichen Verbindung der beiden
Folien 6, 7 weitere Schichten auf die Folien auf
getragen werden. Eine der Schichten, die durch die
Verdampfungsquellen 9, 12 oder 13 aufgetragen werden,
besteht dabei aus einem erfindungsgemäßen organischen
Monomer.
Fig. 3 zeigt eine weitere Ausführungsform, bei der
gegenüber der Ausführungsform aus Fig. 2 die
zusätzlichen Verdampfer 12 und 13 durch Sputterquel
len 14, 15 die in einer Sputterkammer 16, 17 an
geordnet sind, ersetzt sind. Dadurch können die ein
zelnen Folien 6, 7 vor der Verbundbildung mit
weiteren separaten Funktionszwischenschichten durch
Sputtern beschichtet werden. Auch diese Vorrichtung
ist selbstverständlich mit einer Plasmaquelle zur
Vorbehandlung der Folien bzw. zur Aktivierung kom
binierbar.
Fig. 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel bei dem
die Verdampfungsquelle unterhalb einer Bedampfungs
walze 3 angeordnet ist. Über diese Bedampfungswalze 3
wird lediglich die Folie 6 geführt, so daß zuerst
lediglich die Folie 6 mit dem organischen Monomer
beschichtet wird. Erst anschließend werden durch die
Bedampfungswalze 3 und eine Anpreßwalze 18 die Folien
6, 7 zu einem Verbund zusammengeführt und die
bedampfte Seite der Folie 6 auf die Folie 7 auf
gedrückt.
Die zugeführten Folien können auf Ihrer Oberfläche
auch lackiert oder beschichtet sein. Weiterhin kann
die Folienoberfläche z. B. durch eine Vorbehandlung
(Corona, Beflammung, Plasma, Glimmentladung oder
Behandlung mit z. B. Ozongas) in oder außerhalb der
Bedampfungsanlage aktiviert werden.
In Fig. 5 sind einige mit den erfindungsgemäßen Ver
fahren hergestellte Verbundfolien dargestellt. Fig.
5a zeigt einen Sperrschichtverbund ohne Ka
schierkleber unter Verwendung von orientiertem
Polypropylen 50 mit einer Schichtdicke von 20 µm,
einer Melamin-Sperr- und Haftschicht 51 und siegel
fähigem Polypropylen mit einer Schichtdicke von 50 µm
als zweite Folie 52.
Fig. 5b zeigt einen Verbund aus 12 µm dicker PET-
Folie 53 und 70 µm dicker PE-Folie 55 mit einer da
zwischenliegenden Melaminschicht 54.
Fig. 5c zeigt eine Wärmedämmschicht 58, die zwischen
zwei Polyesterfolien 56, 57 eingelagert ist, die
gleichzeitig als Träger dienen. Dieser Verbund ist so
aufgebaut, daß die mittlere Funktionsschicht 58 eine
Silberschicht ist, die von Indiumoxid-/Zinnoxid-
Funktionsschichten umgeben ist. Zwischen einer der
Funktionsschichten und der benachbarten Polyester
folie ist eine Haftschicht aus Melamin aufgedampft.
Fig. 5d zeigt eine optisch transparente, elektrisch
leitende Oxidschicht 60, die sich zwischen zwei
Polyesterfolien 59, 61 erstreckt. Als Funktions
schicht wirkt hier eine Indium/Zinnoxidschicht, wobei
zwischen der Funktionsschicht und den beiden jeweilig
benachbarten Polyesterfolien eine Melaminschicht als
Haftvermittlungsschicht aufgedampft ist.
Im folgenden werden konkrete Beispiele von erfin
dungsgemäßen Folienverbunden dargestellt werden.
Gemäß Fig. 1 werden eine 20 µm dicke biaxial-orien
tierte Polypropylenfolie und eine 70 µm dicke cast-
Polypropylenfolie (siegelfähig) mit 100 nm Melamin
bedampft. Hierdurch erhält man einen recyclefähigen
Polypropylenverbund, wie in Fig. 5a dargestellt, bei
welchem die Sperrschicht bereits bei der Erzeugung
eingebettet vorliegt und daher vor Beschädigung ge
schützt ist. Der Verbund kann z. B. als Verpackungs
material eingesetzt werden.
Gemäß Fig. 3 werden zwei Polyesterfolien in den Sput
terkammern 14 und 17 jeweils mit einer Mischung aus
Indium- und Zinnoxid beschichtet. In der
Bedampfungskammer 11 werden die beschichteten Folien
zusammengeführt, wobei in den Spalt zwischen den
beiden Bedampfungswalzen 3, 4 Melamin verdampft wird.
Durch die Einbettung der Melaminschicht zwischen zwei
Polyesterfolien ist diese vorteilhaft geschützt (Fig.
5c).
Gemäß Fig. 1, wobei der Verdampfer durch eine
Kathodenzerstäubungseinrichtung ersetzt ist, wird in
einen Spalt zwischen zwei Polyesterfolien Melamin
aufgedamft. Es entsteht hierdurch eine Melamin
schicht, die geschützt zwischen zwei Polyesterfolien
eingebettet vorliegt (Fig. 5d).
Eine 20 µm dicke OPP-Folie wird analog Fig. 4 auf
einer leicht modifizierten konventionellen Band
bedampfungsanlage mit 100 nm Melamin bedampft. Dabei
wird auf der Bedampfungswalze (nach der Bedampfung)
eine 70 jim dicke siegelfähige coextrudierte cast-PP-
Folie zugeführt und mit einer Anpreßwalze stark auf
die bedampfte Seite des Substrates angedrückt. Die
coextrudierte cast-PP-Folie besteht aus einer
zusatzstofffreien Schicht und einer konventionellen
Schicht mit Antiblockmittel. Die zusatzstofffreie
Schicht wurde coronavorbehandelt. Dieses Seite der
Folie kommt auf die Melaminschicht. Die dabei in der
Bedampfungsanlage gebildete doppellagige Folie wird
gemeinsam auf eine Rolle aufgewickelt. Zur Verbin
dungsbildung wird diese Rolle sofort nach der Fer
tigstellung in einer Druckkammer unter hohem Druck
eingelagert. Es entsteht ein fester Verbund mit einer
Melamin-Sperrschicht als Verbindungsstück.
Fig. 6 zeigt den prinzipiellen Aufbau eines weiteren
erfindungsgemäßen Folienverbundes. Zwischen den
beiden Folien eines Trägermaterials sowie eines Ka
schiermaterials befindet sich eine inorganische auf
gedampfte Schicht A und eine weitere inorganische
aufgedampfte Schicht B aus Al, Al2O3 oder deren
Mischungen sowie zwischen der aufgedampften Schicht B
und dem Kaschiermaterial eine aufgedampfte Ka
schierkleberschicht aus Melamin. Der Auftrag von
Melamin erfolgt dabei bei relativ geringen Ver
dampfungstemperaturen von ca. 250°C, wodurch das
Substratmaterial nur gering belastet und daher
Materialfehler, Ausschuß und damit auch Herstel
lungskosten minimiert werden.
Claims (15)
1. Verfahren zum Herstellen von Verbunden aus
mindestens zwei flächigen Materialien mit einer
zwischen zwei dieser Materialien befindlichen
Funktionszwischenschicht, wobei die Zwischen
schicht bei der Bildung des Verbundes auf
mindestens einem der Materialien auf der dem
anderen Material zugewandten Seite aufgedampft
wird, dadurch gekennzeichnet, daß als Zwischen
schicht ein organisches Monomer aufgedampft
wird.
2. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch,
dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens zwei
Materialien in einer Verdampfungskammer
miteinander verbunden werden.
3. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehen
den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als
Zwischenschicht ein Triazin aufgedampft wird.
4. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehen
den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als
Zwischenschicht ein 1,3,5-Triazin oder dessen
Salze bzw. eine Mischung davon aufgedampft wird.
5. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehen
den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als
Zwischenschicht Melamin, Ammelin, Ammelid,
Cyanursäure, 2-Ureidomelamin, Melam, Melem,
Melon oder Melaminsalze wie Melamincyanurat,
Melaminphosphat, Dimelaminpyrophosphat oder
Melaminpolyphosphat oder funktionalisierte
Melamine wie Hexamethoxymethyl-Melamin oder
acrylatfunktionalisiertes Melamin oder eine
Mischung davon aufgedampft wird.
6. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehen
den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die
Zwischenschicht durch thermisches Verdampfen
aufgedampft wird.
7. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehen
den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
flächige, insbesondere bahnförmige Materialien,
vorzugsweise Folien aus Polymeren wie
beispielsweise Polyester, Polypropylen,
Polyethylen, Polyamid, Polycarbonat oder Papier,
Karton oder Metallbänder oder deren Kom
binationen beschichtet und miteinander verbunden
werden.
8. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehen
den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der
Verbund aus bereits vorbehandelten, beschich
teten oder lackierten Materialien, wie
beispielsweise mit Corona vorbehandelten Poly
propylenfolien oder mit Acrylaten lackierten
Folien als zumindest eines der flachen
Materialien hergestellt wird.
9. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehen
den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf
mindestens einem der flachen Materialien auf
der dem anderen flachen Material zugewandten
Seite ein oder mehrere weitere Schichten auf
gedampft werden.
10. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch,
dadurch gekennzeichnet, daß als weitere Schich
ten anorganische Schichten aus Al, Al2O3, SiOx
oder deren Mischungen aufgedampft werden.
11. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehen
den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die
organische Schicht zuletzt aufgedampft wird.
12. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehen
den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die
Folien vor dem Aufdampfen einer der Schichten
mit einer Plasmaquelle vorbehandelt werden.
13. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehen
den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der
Verbund anschließend beschichtet, beispielsweise
kaschiert und/oder lackiert, wird.
14. Verbund aus mindestens zwei Folien und einer
aufgedampften Zwischenschicht hergestellt durch
ein Verfahren nach mindestens einem der vorher
gehenden Ansprüche.
15. Verwendung eines Folienverbundes nach Anspruch
14 zur Verpackung, insbesondere zur Verpackung
von Lebensmitteln, chemischen, pharmazeutischen,
technischen und/oder landwirtschaftlichen
Produkten.
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1999117076 DE19917076A1 (de) | 1999-04-15 | 1999-04-15 | Verfahren zur Herstellung von Verbunden, Verbunde sowie Verwendung derartiger Verbunde |
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Applications Claiming Priority (1)
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DE1999117076 DE19917076A1 (de) | 1999-04-15 | 1999-04-15 | Verfahren zur Herstellung von Verbunden, Verbunde sowie Verwendung derartiger Verbunde |
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Publication Number | Publication Date |
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Family
ID=7904697
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE1999117076 Withdrawn DE19917076A1 (de) | 1999-04-15 | 1999-04-15 | Verfahren zur Herstellung von Verbunden, Verbunde sowie Verwendung derartiger Verbunde |
Country Status (3)
Country | Link |
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DE (1) | DE19917076A1 (de) |
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