DE4308632A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Nachbehandeln von Aluminium-beschichteten Kunststoff-Folien - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum Nachbehandeln von Aluminium-beschichteten Kunststoff-Folien

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zum Nachbehandeln von Aluminium­ beschichteten Kunststoff-Folien oder -bändern in einer Vakuum­ behandlungskammer mit mindestens einer Walze zur Führung der Folie oder Bänder und mit mindestens einer Glimmkatode.
Kunststoff-Folien werden sowohl im industriellen wie auch im privaten Bereich in den unterschiedlichsten Anwendungsge­ bieten eingesetzt.
So werden beispielsweise für Verpackungszwecke transparente - oder Aluminium Barriereschichten auf Folien aufgedampft oder unbeschichtete Folie für eine Weiterverarbeitung kondi­ tioniert.
Für die Beschichtung der Folien ist zunächst eine gute Be­ netzbarkeit und Haftfestigkeit der Folien von entscheidender Bedeutung, welche durch eine Vorbehandlung der unbeschichte­ ten Folien verbessert wird.
Aluminium-beschichtete Folien werden zu einem groben Teil als Lebensmittelverpackung verwendet und unterliegen somit auch hohen Anforderungen an die Barriereeigenschaften gegen den Durchgang von z. B. Wasserdampf, Sauerstoff und Aromastoffen, um die mit diesen Folien verpackten Waren vor dem Austrocknen oder dem Verderb zu bewahren oder auch die Lagerdauer der Waren zu verlängern.
Dadurch bedingt ist man ständig bemüht, die Barriereeigen­ schaften von Verpackungsfolien zu optimieren, ohne die Schichtdicke der Aluminium-Schicht und damit auch die Her­ stellkosten zu erhöhen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es nun, ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, die zum einen die Barriere­ eigenschaften der Folien wirksam verbessern ohne zum anderen die Herstellkosten wesentlich zu erhöhen.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Nachbehandeln von Alumi­ nium-beschichteten Kunststoff-Folien oder -bändern in einer Vakuumbehandlungskammer angegeben wird, mit mindestens einer Walze zur Führung der Folie oder Bänder und mit mindestens einer Glimmkatode, wobei in einer Reaktionszone zwischen der Walze und der Katode ein Niederdruckplasma erzeugt wird und als Prozeßgas Sauerstoff eingelassen wird und die Folien oder Bänder durch die Reaktionszone hindurch bewegbar sind.
Dabei wird die Folie einer Glimmentladung im Druckbereich von 101 bis 10-2 mbar ausgesetzt.
Die Behandlung selbst kann mit Vorteil in Bandbeschichtungsan­ lagen sehr ökonomisch mit Foliengeschwindigkeiten von mehreren Metern pro Sekunde durchgeführt werden.
In einem Ausführungsbeispiel wurde eine unbehandelte Alumi­ nium-beschichtete Folie vermessen und eine Sauerstoff-Barriere von größer/gleich 2 (cm3/m2 Tag bar) ermittelt. Nachdem die gleiche Folie einer erfindungsgemäßen Nachbehandlung unterzogen wurde, konnte vorteilhafterweise eine wesentlich verbesserte Barriereeigenschaft festgestellt werden, welche bei einem Wert von nun 1,15 (cm3/m2 Tag bar) lag. Dies entspricht einer Barriere, die durch eine 1,5-fache Schichtdicke des ursprünglichen Aluminiums erreichbar wäre.
Weitere Ausführungsmöglichkeiten und Merkmale sind in den Unteransprüchen näher beschrieben und gekennzeichnet.
Die Erfindung läßt die verschiedensten Ausführungsmöglich­ keiten zu; zwei davon sind in den anhängenden Zeichnungen näher dargestellt, und zwar zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsge­ mäßen Behandlung einer Aluminiumbeschichteten Fo­ lie,
Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung, mit der eine Folie beschichtet und anschließend mittels eines Plasmas behandelt wird.
In Fig. 1 ist eine schematische Darstellung einer Vorrich­ tung gezeigt, mit der eine Al-beschichtete Folie behandelt wird. In einer Vakuumkammer 1, die über einen Absaugstutzen 2 auf etwa 10-2 mbar evakuiert wird, befindet sich eine Um­ lenkwalze 3, die eine von einer nicht dargestellten Abwic­ kelkammer ankommenden Folie 4 in eine Reaktionszone 5 nach unten umlenkt, von der aus diese wieder nach oben gelenkt und als abgehende Folie 6 einer nicht dargestellten Aufwickel­ walze zugeführt wird. Gegenüber der Zone 5 ist eine Glimmkatode 7 angeordnet, die mit dem negativen Pol einer Gleichspannungsquelle 8 verbunden ist. Eine elektrische Zu­ führungsleitung 9 von der Spannungsquelle 8 zur Elektrode 7 ist durch eine Isolierung 10 in die Kammer geführt. Unterhalb der Katode 7 befindet sich ein elektrisch isolierter Ab­ schirmkasten 13, der verhindert, daß sich ein Plasma zwischen der Katode 7 und der Kammer 1 ausbildet.
Wird die Elektrode 7 an negatives Potential gelegt, so bildet sich zwischen dem Bereich 5 und der Elektrode 7 ein Plasma 11 aus. Dieses Plasma ist erfindungsgemäß ein Sauerstoff-Plasma, wobei der Sauerstoff über einen Einführstutzen 12 in die Kammer 1 eingeführt wird. Statt einer einfachen Glimmkatode 7 könnte auch eine Magnetronkatode zum Einsatz kommen.
In Fig. 2 ist eine Vorrichtung gezeigt, mit der eine Folie zunächst beschichtet und anschließend mittels Plasma nach­ behandelt wird. Ein Gehäuse 20 ist hierbei in zwei Kammern 21, 22 unterteilt, die durch eine Wand 23 voneinander ge­ trennt sind. In der oberen Kammer 21 befindet sich eine Ab­ wickelwalze 30, von der eine unbeschichtete und bandförmige Folie 29 über Umlenkwalzen 28, 28′, . . . einer Beschichtungswalze 27 zugeführt ist.
Unterhalb der Beschichtungswalze 27 ist ein Tiegel 31 ange­ ordnet, in dem sich ein Beschichtungsmaterial befindet, z. B. Al. Dieses wird verdampft und schlägt sich auf der Folie 29 als dünne Schicht nieder.
Die Folie 29 läuft dann zu einer Glimmkatode 7, die sich in der Kammer 21 befindet. Zwischen dieser Katode 7 und der unbeschichteten Folie liegt ein Plasma 11, durch das die Fo­ lie 29 behandelt wird. In der oberen Kammer 21 herrscht in diesem Fall ein Druck von etwa 10-2 mbar, während in der un­ teren Kammer 22 ein Druck kleiner 10-2 mbar herrscht. Über weitere Umlenkwalzen 26, 26′, . . . wird die behandelte Folie 25 auf eine Aufwickelwalze 24 gewickelt.
Die Katode 7 kann auch an einer anderen Stelle angeordnet sein, die mit der Bezugszahl 7′ bezeichnet ist. Diese zwi­ schen den Walzen 24 und 26, 26′, . . . angeordnete Elektrode 7′ kann mit einem eigenen Gehäuse 13′ umgeben sein, in welches Gas eingegeben wird. Der Druck von 10-2 mbar braucht dann nur innerhalb des Gehäuses 13′ aufrechterhalten zu werden.
Bezugszeichenliste
1 Vakuum-Behandlungskammer
2 Absaugstutzen
3 Umlenkwalze
4 Folie
5′, 5′ Reaktionszone
6 Folie
7, 7′ Glimmkatode
8, 8′ Gleichspannungsquelle
9 Zuführungsleitung
10 Isolierung
11, 11′ Plasma
12, 12′ Einführstutzen
13, 13′ Abschirmkasten
20 Gehäuse, Vakuumbehandlungskammer
21 Kammer
22 Kammer
23 Wand
24 Aufwickelwalze
25 Folie
26, 26′, . . . Umlenkwalze
27 Beschichtungswalze
28, 28′, . . . Umlenkwalze
29 Folie
30 Abwickelwalze
31 Tiegel.

Claims (7)

1. Verfahren und Vorrichtung zum Nachbehandeln von Alumi­ nium-beschichteten Kunststoffolien (4, 29) oder -Bändern in einer Vakuumbehandlungskammer (1, 21) mit mindestens einer Glimmkatode (7, 7′), wobei in einer Reaktionszone (5) zwischen Folie (4, 25) und Katode (7, 7′) ein Niederdruckplasma (11) erzeugt wird und als Prozeßgas Sauerstoff eingelassen wird und die Folien (4, 29) oder Bänder durch die Reaktionszone (5) hindurch bewegbar sind.
2. Verfahren und Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Folien (4, 29) oder Bänder aus Polyprophylen, Polyethylen, Polyethylenterephtalat oder ähnlichen Kunststoffen bestehen.
3. Verfahren und Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß in der Reaktionszone (5) ein Druck im Bereich von 101 bis 10-2 mbar einstellbar ist.
4. Verfahren und Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Glimmkatode (7, 7′) aus Titan, Aluminium oder Edelstahl besteht.
5. Verfahren und Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Glimmkatoden (7, 7′) auf elektrisch unterschiedlichem Potential vorgesehen sind.
6. Verfahren und Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Reaktionszone (5) durch einen Ab­ schirmkasten (13, 13′) gegen andere Zonen der Vakuum­ kammer abgegrenzt ist.
7. Verfahren und Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Abschirmkasten (13, 13′) auf elektrisch floatendes Potential geschaltet ist.
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