DE3314915A1 - Zusammengesetzter polymerfilm und verfahren zu dessen verwendung beim einbau eines sehr duennen polymerfilms in einer vorrichtung - Google Patents

Zusammengesetzter polymerfilm und verfahren zu dessen verwendung beim einbau eines sehr duennen polymerfilms in einer vorrichtung

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DE3314915A1 DE19833314915 DE3314915A DE3314915A1 DE 3314915 A1 DE3314915 A1 DE 3314915A1 DE 19833314915 DE19833314915 DE 19833314915 DE 3314915 A DE3314915 A DE 3314915A DE 3314915 A1 DE3314915 A1 DE 3314915A1
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Description

J T :..:-..: 33U915 -5-
R 5877
Zusammengesetzter Polymerfilm und Verfahren zu dessen Verwendung beim Einbau eines sehr dünnen Polymerfilms in einer
Vorrichtung
Die Erfindung bezieht sich allgemein auf plastische Pcjyiaer filme und Verfahren zur Herstellung derselben. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf Verfahren zur Ausbildung und zur Installation eines sehr dünnen Polyraerfilmes in einer Vorrichtung, und zwar unter Bedingungen, wo die Brüchigkeit des Films üblicherweise dessen Handhabung und den Einbau schwer euer unmöglich machen würde.
Sehr dünne (<. 10 um) Polymerfilme sind in vielen Anwendungs fällen zweckmäßig. Repräsentative Anwendungsfälle in Verbindung mit denen die vorliegende Erfindung entwickelt wurde, ist die Verwendung von Polymerfilmen als Barrieren gegenüber Feuchtigkeit, Staub und Gasen, und auch als frequenz-spezifische Strahlungsfilter. Bei solchen Anwendungsfällen wird der Film üblicherweise in einer Vor-
33U915
richtung angeordnet, wo er nur kleinen statischen Beanspruchungen unter gesteuerten Bedingungen ausgesetzt ist. Sobald der Film eingebaut ist, ist er, obwohl er sehr brüchig ist, hinreichend fest und flexibel, um seine beabsichtigte Funktion ohne Reißen auszuführen. Oftmals ist es jedoch schwer, solche Vorrichtungen, anfangs zusammenzubauen. Diese Schwierigkeit ist nicht so sehr in der Bildung des Filmes selbst begründet ,da esverschiedene Verfahren zur Herstellung dünner Filme gibt, sondern vielmehr liegt die Schwierigkeit in der Handhabung und dem Einbau des Films, ohne diesen zu zerreißen. In einigen Fällen sieht diese Schwierigkeit in effektiver Weise eine untere Grenze hinsichtlich der Filmdicke vor, der routinemäßig in eine Vorrichtung eingebaut werden kann.
Demgemäß ist es ein Ziel und der Zweck der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren vorzusehen, um sehr dünne Polymerfilme auszubilden und einzubauen.
Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Ausbildung und zum Einbau sehr dünner Polymerfilme in situ in einer Vorrichtung vorzusehen, in der der Film zu verwenden ist.
Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht im Vorsehen eines zusammengesetzten Filmes zum Gebrauch beim Einbau eines dünnen Films in einer Vorrichtung, was sich noch im einzelnen aus der folgenden Beschreibung ergibt.
Weitere Vorteile, Ziele und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung sowie den Ausführungsbeispielen und den Ansprüchen.
Zusammenfassung der Erfindung. Um die erwähnten Ziele und weitere Vorteile zu erreichen, wird ein zusammengesetzter Polymerfilm vorgesehen und ferner ein Verfahren zu dessen Verwendung zum Zwecke des Einbaus eines sehr dünnen Polymerfilms in eine Vorrichtung. Der zusammengesetzte Film weist zwei Lagen oder Schichten auf: eine Dünnfilmschicht, die der in der Vorrichtung einzubauende Film ist, und eine relativ dicke Stützschicht Die Stützschicht trägt die Dünnfilmschicht und ermöglicht die Handhabung in üblicher Weise ohne Reißen. Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wird der zusammengesetzte Film in der Vorrichtung eingebaut, wo der dünne Film anzuordnen ist. Die Vorrichtung zusammen mit dem zusammengesetzten Film wird sodann in ein geeignetes Lösungsmittel eingetaucht, um selektiv die Stützschicht aufzulösen und die Dünnfilmschicht als einen nicht-gestützten Film, ausgebildet in situ in der Vorrichtung, zurückzulassen.
Gemäß einem bevorzugten Aspekt der vorliegenden Erfindung weist der zusammengesetzte Film eine Stützschicht auf, und zwar bestehend aus Polyvinylalkohol und der zusammengesetzte Film weist ferner eine Dünnfilmschicht, bestehend im wesentlichen aus Polyvinylformal auf. Die Polyvinylalkohol-Stützschicht ist ohne weiteres in Wasser bei Raumtemperatur auflösbar, wohingegen der Polyvinylformalfilm in Wasser unlöslich ist. Ferner sind die chemischen Eigenschaften der Oberfläche dieser Materialien besonders kompatibel, um so zu gestatten, daß ein sehr dünner gleichförmiger Film aus Polyvinylformal auf eine Stützschicht aus Polyvinylalkohol gegossen wird. Ein solcher zusammengesetzter Film kann lange vor dem Einbau hergestellt werden und er kann gehandhabt, gelagert, versandt und schließlicheingebaut werden, ohne daß die Dünnfilmschicht Schaden erfährt. Andere Kombinationen brauchbarer Polymermaterialien
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zur Bildung des zusammengesetzten Filmes sind unten angegeben.
Ins Einzelne gehende Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels. Gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird ein zusammengesetzter Film ausgebildet, der aus einer Polyvinylalkohol-Stützschicht und einer dünnen Schicht aus PolyvinyIformal besteht. Dies kann vorzugsweise durch Lösungsgießen des Polyvinylalkohol auf eine glatte Oberfläche aus Glas oder rostfreiem Stahl geschehen. Die Polyvinylformalschicht kann darauffolgend abgeschieden werden, und zwar ebenfalls durch Lösungsgießen auf die Polyviny lalkoholschicht, während diese sich noch immer auf der Substratoberfläche befindet. Der sich ergebende zusammengesetzte Film kann sodann von der Substratoberfläche abgeschält oder abgezogen werden und darauffolgend gehandhabt, versandt oder aufbewahrt werden, und zwar mit nur einer geringen Gefahr des Reißens oder Durchlöcherns.
Zur Verwendung des zusammengesetzten Filmes gemäß der Erfindung wird dieser in der gleichen Weise und Position eingebaut, wie dies von der Dünnfilmschicht erwünscht ist, die schließlich angeordnet werden soll. Die Anordnung wird sodann in ein Wasserbad eingetaucht, um die Stützschicht aufzulösen und die Dünnfilmschicht zurückzulassen, und zwar als einen nicht-gestützten Film, der ordnungsgemäß in der Vorrichtung positioniert ist.
Polyvinylalkohol wird üblicherweise durch Hydrolyse von Polyvinylacetat hergestellt. In dieser Beziehung wurde festgestellt, daß die optimale Löslichkeit in Wasser bei Raumtemperatur mit Polyvinylacetat erreicht wird, welches nicht vollständig hydrolysiert ist. Die adäquate Löslichkeit in Wasser bei Raumtemperatur wird mit Polyvinylacetat
BAD
erhalten, das zwischen 75 und 95% hydrolysiert ist. Die optimale Löslichkeit wird mit Polyvinylacetat erhalten, das annähernd 88% hydrolysiert ist, d.h. mit einem PoIyvinylpolymer, bestehend aus 88% Polyvinylalkohol und 12% Polyvinylacetat. Ein geeignetes Polyvinylalkoholpolymer dieser Art ist im Handel verfügbar beispielsweise von der Aldrich Chemical Company in Milwaukee, Wisconsin, USA.
Die Polyvinylalkohol-Stützschicht wird vorzugsweise durch Lösungsgießen auf eine Form oder ein anderes festes Substrat ausgebildet, welches mit einem Formfreigabeagens überzogen sein kann. Die Form wird kurz in eine wäßrige Lösung aus Polyvinylalkohol eingetaucht und darauffolgend luftgetrocknet, um so eine Stützschicht aus Polyvinylalkohol von annähernd 25 um Dicke zu bilden. Das Herstellen eines solchen Films macht eine wäßrige Lösung aus Polyvinylalkohol erforderlich, und zwar mit einer Viskosität zwischen annähernd 200 bis 10 000 Centipoise, wobei der bevorzugte Bereich von annähernd 1000 bis 3000 Centipoise reicht. Diese Bereiche entsprechen wäßrigen Lösungen mit von 6 bis 15 bzw. von 8 bis 12 Gew.-% Polyvinylalkohol.
Andere geeignete wasserlösliche Filmmaterialien, die zur Herstellung der Stützschicht verwendet werden können, sind Cellulose —Äther, Natriumcarboxymethylcellulose, Polyoxyäthylen und dergleichen.
Polyvinylformal ist das bevorzugte Material zur Bildung der Dünnfilmschicht, weil es in Wasser unlöslich ist und auch weil Lösungen aus Polyvinylformal in organischen Lösungsmitteln gründlich die Oberfläche eines trockenen Polyvinylalkolfilms benetzen, so daß eine gleichförmig dünne Filmschicht auf eine Stützschicht aus Polyvinylalkohol
..'-"ν ' 33U915 - AO-
gegossen werden kann. In dieser Beziehung ist es wichtig, daß die zur Bildung der dünnen Filmschicht verwendete Lösung die richtigen Oberflächen-Spannungseigenschaften hat, so daß die erste Schichtoberfläche oder die Stützschicht gleichförmig benetzt wird.
Ein weiteres zur Bildung der dünnen Filmschicht geeignetes Polymermaterial ist Di-p-xylol/ welches von der Firma Union Carbide Corporation unter dem Handelsnamen Parylene verkauft wird. Di-p-xylol ist relativ inert gegenüber chemischen Angriffen und ist nichtlöslich in Wasser. Ein dünner Film aus Di-p-xylol kann auf einer geeigneten Stützschicht ausgebildet werden, beispielsweise einem wasserlöslichen Film aus Polyvinylalkohol, ausgebildet in der obenbeschriebenen Weise, und zwar kann dies durch ein Verfahren geschehen, welches als Dampfphasen-Polymerisation bekannt ist. Dieses Verfahren ist bereits bekannt zur Ausbildung dünner Filme aus Di-p-xylol und kann zur Bildung einer dünnen Filmschicht Verwendung finden, einer Filmschicht von annähernd 1 μπ\ Dicke, und zwar auf einer Stützschicht aus Polyvinylalkohol.
Andere Polymermaterialien, die zur Bildung einer wasserunlöslichen dünnen Filmschicht geeignet sind, ist Celluloseacetat. Eine dünne Filmschicht aus Celluloseacetat kann auf einer Polyvinylalkohol-Stützschicht ausgebildet werden, und zwar durch Lösungsgießen aus einer Lösung von in Aceton aufgelöstem Celluloseacetat.
Bei einem inversen oder umgekehrten Anwendungsfall des unmittelbar vorausgegangenen Beispiels kann eine dünne Filmschicht aus Polyvinylalkohol aus einer Wasserlösung auf eine Stützschicht aus Celluloseacetat gegossen werden. Nach Anbringung des zusammengesetzten Filmes kann die Celluloseacetatschicht selektiv durch Eintauchen in Aceton aufgelöst
werden, was einen nicht-gestützten dünnen Film aus Polyvinylalkohol zurückläßt.
Bei tatsächlichen Versuchen mit dem Verfahren wurden dünne Polymerfilme im Dickenbereich von 0,5 bis 25 μΐη hergestellt. Die Stützschicht ist typischerweise 10 bis 250 μπι dick Die folgende Beschreibung eines Demonstrationsbeispiels zeigt die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens deutlicher.
Beispiel 1
In einem Demonstrationsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein rostfreier Stahlring mit einer hochpolierten zylindrischen Innenoberfläche als Gießoberfläche ausgewählt. Der Ring wurde in eine wäßrige Lösung eingetaucht, die annähernd 9,8 Gew.-% Polyvinylalkohol (88% hydrolysiert) und 2,4 Gew.-% Glycerin als Weichmacher enthielt. Der Ring wurde darauffolgend luftgetrocknet. Dies erzeugte eine Stützschicht von annähernd 10 μπι Dicke. Sodann wurde eier überzogene Ring in eine Lösung eingetaucht, die aus PoIyvinylformal (10 Gew.-%), aufgelöst in einer Mischung bestehend aus 20 Vol.-% Methylbenzoat, 48 Vol.-% Toluol und 32 Vol.-% Äthanol bestand. Der benetzte Ring wurde sodann luftgetrocknet. Dies ergab eine dünne Polymerfilmschicht von annähernd 1 μ:τ. Dicke auf der darunterliegenden Polyvinylalkohol-Stützschicht. Der sich ergebende zusammengesetzte Film wurde manuell vom Ring abgezogen und war hinreichend stabil,den gewöhnlichen Handhabungsvorgängen zu widerstehen.
Sodann wurde der schlauchförmige zusammengesetzte Film längs einer Seite zur Bildung eines ebenen Films geschnitten. Dieser zusammengesetzte Film wurde über einen recht-
eckigen Rahmen gespannt, der ein Öffnungsgebiet mit den Abmessungen 5 χ 20" aufwies. Der Film wurde an den Kanten festgeklemmt und die Anordnung wurde sodann in Wasser eingetaucht, wobei den dünnen Film zerreißende Wasserbewegungen vermieden wurden. Die Auflösung der Polyvinylalkohol-Stützschicht war innerhalb weniger Sekunden vollständig und es blieb ein dünner Polyvinylformal-Film zurück, der eine ungestützte Fläche von annähernd 100 Quadratzoll überspannte.
Das vorstehende Ausführungsbeispiel soll nicht einschränkend verstanden werden. Abwandlungen der Erfindung ergeben sich insbesondere aus der Beschreibung und den Ansprüchen. Verschiedene Kombinationen von Filmmaterialien sind möglich, die sich dem Fachmann ohne weiteres ergeben.
Zusammenfassend sieht die Erfindung folgendes vor:
Ein zusammengesetzter Polymerfilm sowie ein Verfahren zu dessen Verwendung bei der Ausbildung und dem Einbau eines sehr dünnen («r10 um) Polymerfilms sind Gegenstand der Erfindung. Der zusammengesetzte Film besteht aus einer dünnen Filmschicht und einer Stützschicht. Die Stützschicht ist in einem Lösungsmittel löslich, in dem die dünne Filmschicht nichtlöslich ist. Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wird der zusammengesetzte Film in eine Vorrichtung in der gleichen Position eingebaut, in der schließlich der dünne Film angeordnet sein soll. Die Stützschicht wird sodann selektiv in dem Lösungsmittel aufgelöst, um die nichtlösliche dünne Filmschicht als einen ungestützten Film zurückzulassen. Das erfindungsgemäße Verfahren gestattet den erfolgreichen Einbau eines sehr dünnen Films in Vorrichtungen, wo die Brüchigkeit des Films die Handhabung und den Einbau durch konventionelle Verfahren ausschließen würde.

Claims (21)

33U915 Ansprüche
1. Zusammengesetzter Polymerfilm zur Verwendung beim Einbau eines sehr dünnen Polymerfilms in einer Vorrichtung, gekennzeichnet durch eine Stützschicht und eine dünne Filmschicht, wobei die Stützschicht relativ dicker ist als die dünne Filmschicht und im wesentlichen aus einem Polymermaterial besteht, welches für die Auflösung in mindestens einem Lösungsmittel susceptibel ist, indem die dünne Filmschicht im wesentlichen nichtlöslich ist.
2. Film nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß die Stützschicht im wesentlichen aus Polyvinylalkohol besteht.
3. Film nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die dünne Filmschicht im wesentlichen aus Polyvinylformal besteht.
4. Film nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß der Polyvinylalkohol zwischen 75 und 95 % hydrolysiert ist.
5. Film nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet', daß die Stützschicht ferner einen Weichmacher enthält.
6. Film nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß der Weichmacher aus Glycerin besteht.
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7. Film nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die dünne Filmschicht im wesentlichen aus Polyvinylformal besteht, und daß die Stützschicht im wesentlichen aus einem Celluloseäther besteht.
8. Film nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die dünne Filmschicht im wesentlichen aus Polyvinylformal und daß die Stützschicht im wesentlichen aus Natriumcarboxymethylcellulose besteht.
9. Film nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die dünne Filmschicht im wesentlichen aus Polyvinylformal besteht und daß die Stützschicht im wesentlichen aus Polyoxyäthylen besteht.
10. Film nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die dünne Filmschicht im wesentlichen aus Di-p-xylol besteht.
11. Film nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die dünne Filmschicht im wesentlichen aus Celluloseacetat besteht.
12. Verfahren zum Einbau eines dünnen Polymerfilm« in eine Vorrichtung, wobei folgende Schritte vorgesehen sind:
Ausbildung eines zusammengesetzten Films, bestehend im wesentlichen aus einer Stützschicht und einer dünnen Filmschicht, wobei die Stützschicht relativ dicker ist als
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die dünne Filmschicht und wobei die Stützschicht ferner in mindestens einem Lösungsmittel löslich ist, in dem die dünne Filmschicht nichtlöslich ist,
Einbau des zusammengesetzten Films in eine Vorrichtung in einer Position, die für den Einbau des dünnen Films erwünscht ist, und
Eintauchen der Vorrichtung zusammen mit dem zusammengesetzten Film in ein geeignetes Lösungsmittel zur Auflösung der Stützschicht und zum übriglassen der dünnen Filmschicht als einen nicht-gestützten dünnen Polymerfilm, eingebaut in der Vorrichtung.
13. Verfahren nach Anspruch 12, wobei die dünne Filmschicht im wesentlichen aus Polyvinylformal besteht.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet , daß die Stützschicht im wesentlichen aus Polyvinylalkohol besteht.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet , daß die Stützschicht im wesentlichen aus Polyvinylalkohol besteht, der zwischen 75 und 95% hydrolysiert ist.
16. Verfahren nach Anspruch 15, wobei die Stützschicht ferner einen Weichmacher enthält.
17. Verfahren nach Anspruch 16, wobei der Weichmacher Glycerin ist.
18. Verfahren nach Anspruch 12, wobei die dünne Filmschicht im wesentlichen aus Di-p-xylol besteht.
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19. Verfahren nach Anspruch 12, wobei die dünne Filmschicht im wesentlichen aus Celluloseacetat besteht.
20. Verfahren nach Anspruch 18 oder 19, wobei die Stützschicht im wesentlichen aus Polyvinylalkohol besteht,
21. Verfahren nach Anspruch 20, wobei der Polyvinylalkohol zwischen 75 und 95% hydrolysiert ist.
DE19833314915 1982-04-26 1983-04-25 Zusammengesetzter polymerfilm und verfahren zu dessen verwendung beim einbau eines sehr duennen polymerfilms in einer vorrichtung Withdrawn DE3314915A1 (de)

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DE3314915A1 true DE3314915A1 (de) 1983-10-27

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