DE60016278T2 - Oberflächenbehandlung eines organischen polymeren materials - Google Patents

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Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Ausbildung einer Beschichtung, die Siliciumoxide enthält, auf einer Substratoberfläche durch Einbringung von organosiliciumhaltigen Additiven in das Substrat und Plasmabehandlung der Substratoberfläche.
  • Die Verwendung von Plasmabehandlungstechniken, um Substratoberflächen zu modifizieren, ist wohl bekannt; im Allgemeinen wird ein Substrat behandelt, indem es in ein Reaktorgefäß gegeben wird und einer Plasmaentladung ausgesetzt wird. Der Effekt auf die Oberfläche hängt in großem Maße von dem gasförmigen Stoff ab, der während der Plasmaentladung innerhalb des Reaktors vorhanden ist. Zum Beispiel kann Plasmabehandlung Spezies auf der Substratoberfläche aktivieren, die die Haftung des Substrats an andere Stoffe oder die Abscheidung von Stoffen auf der Substratoberfläche steigern. Plasmabehandlung von Siloxansubstraten resultiert in der Bildung von Siliciumoxiden, hiernach als "SiOx" bezeichnet, auf der Oberfläche des Siloxans. SiOx-beschichtete Substrate sind erwünscht, da das SiOx zum Beispiel eine Sperre gegenüber Durchdringung von Gasen, Dämpfen, Gerüchen usw., in das Substrat bereitstellen kann und die Haftung des Substrats an andere Stoffe steigern kann.
  • Wenn zwei Stoffe miteinander vermischt werden, werden sie sich entmischen, wenn ihre entsprechenden Oberflächenenergien ausreichend unterschiedlich sind und gemäß ihrer Mischbarkeit. Der Stoff mit der niedrigeren Oberflächenenergie wird zu der Oberfläche des Stoffes mit der höheren Oberflächenenergie wandern und die Nichtmischbarkeit der Stoffe wird die Entmischung steigern. Zwei Klassen von Stoffen, die ausreichend unterschiedliche Oberflächenenergien aufweisen, um in Entmischung zu resultieren, wenn sie miteinander vermischt werden, sind organische Polymere und Siloxane. Siloxane haben eine Oberflächenenergie, die ausreichend niedriger ist als die der meisten organischen Polymere, um in Wanderung des Siloxans zu der Oberfläche des organischen Polymers, mit dem es vermischt ist, zu resultieren. Somit ist ein Verfahren zur Ausbildung einer SiOx- Schicht auf einem organischen polymeren Substrat, das Substrat mit einem Siloxan zu vermischen, das Siloxan zu der Substratoberfläche wandern zu lassen und dann die Substratoberfläche plasmazubehandeln. Die Einbringung von Polysiloxanen in organische Polymere ist zum Beispiel in GB-Patent Nr. 1257304 beschrieben.
  • In Polym. Mater. Sci. Eng. 1988, 59 (934–940), offenbaren Arnold et al. Polyimid-Polydimethylsiloxan-Copolymere, die zur Verwendung in Raumfahrtanwendungen geeignet sind. Wo die Copolymere aggressiven Sauerstoffumgebungen, wie etwa Atmosphären des niedrigen Erdorbits, ausgesetzt sind, wird eine Silicatschutzschicht keramischer Art auf der Oberfläche des Copolymers gebildet. U.S.-Patent Nr. 5,693,928 offenbart ein Verfahren zur Ausbildung einer Diffusionssperre auf einem Gegenstand, der aus einem Polymerblend eines Polymers mit hoher Oberflächenenergie und eines Überschusses eines Stoffes mit niedriger Oberflächenenergie, zum Beispiel eines Silans oder Siloxans, hergestellt und durch das hohe Maß an Mischbarkeit der Bestandteile gekennzeichnet ist. Der Gegenstand wird mit reaktivem Sauerstoff (Ozon) und UV-Strahlung behandelt, um die Diffusionssperre zu bilden.
  • Wir haben ein verbessertes Verfahren zur Plasmabehandlung einer Substratoberfläche gefunden, wobei das Substrat organosiliciumhaltige Additive enthält, um eine Beschichtung auf der Oberfläche zu bilden, die SiOx-Gruppen enthält. Solche SiOx-haltigen Beschichtungen können der Substratoberfläche verbesserte Sperr-, Antioxidations- und Hafteigenschaften verleihen.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Ausbildung einer Beschichtung, die SiOx-Gruppen enthält, auf einer Substratoberfläche durch Plasmabehandlung der Oberfläche bereitgestellt, wobei das Substrat eine Mischung aus einem organischen polymeren Material und 25 Gew.-% oder weniger eines organosiliciumhaltigen Additivs, das im Wesentlichen mit dem organischen polymeren Material nicht mischbar ist, enthält, wobei das organosiliciumhaltige Additiv Copolymere aus Siloxanen und organischen Polymeren, Harze, lineare Siloxane der Formel R1 aR3-aSiO-(R1 bR2-bbSiO)c-SiR3-aR1 a und cyclische Siloxane der Formel (R1 bR2-bSiO)d umfasst, worin jedes R unabhängig voneinander ausgewählt ist aus Alkylgruppen und substituierten Kohlenwasserstoffgruppen, ausgewählt aus Aminoalkyl-, Epoxyalkyl-, (Meth)acryloxyalkyl-, Isocyanoalkyl-, Trifluoralkyl- und Perfluoralkylgruppen, R1 eine Alkylgruppe, ein Wasserstoffatom, eine Alkenylgruppe oder eine Hydroxylgruppe ist, a gleich 0 bis 3 ist, b gleich 0 bis 2 ist, c gleich null oder eine ganze Zahl ist und d gleich 3 bis 10 ist.
  • Hierin bedeutet "im Wesentlichen nicht mischbar", dass das organosiliciumhaltige Additiv und das organische Material ausreichend unterschiedliche Wechselwirkungsparameter aufweisen, so dass sie unter Gleichgewichtsbedingungen nicht mischbar sind. Dies wird typischerweise, aber nicht ausschließlich der Fall sein, wenn die Löslichkeitsparameter des organosiliciumhaltigen Additivs und des organischen Materials sich um mehr als 0,5 MPa1/2 unterscheiden. Zum Beispiel kann im Fall eines Homopolymers als organosiliciumhaltiges Additiv in einem organischen polymeren Material eine Mikrophasenauftrennung (1 bis 20 μm) resultieren und im Falle eines Copolymers als organosiliciumhaltiges Additiv in einem organischen polymeren Material eine Nanophasenauftrennung (10 bis 50 nm) resultieren.
  • Die Substrate, die in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung verwendet werden, enthalten eine Mischung aus einem organischen polymeren Material und einem organosiliciumhaltigen Additiv, das im Wesentlichen mit dem organischen polymeren Material nicht mischbar ist. Geeignete organische Materialien umfassen Polycarbonate, Polyurethane, Polyolefine (zum Beispiel Polypropylene und Polyethylene), Polyvinylchlorid, Polyester (zum Beispiel Polyalkylenterephthalate), Polymethacrylate (zum Beispiel Polymethylmethacrylat und Polymere von Hydroxyethylmethacrylat), Polyepoxide, Polysulfone, Polyphenylene, Polyetherketone, Polyimide, Polyamide, Polystyrole, Phenol-, Epoxy- und Melaminformaldehydharze und Blends und Copolymere derselben. Bevorzugte organische polymere Materialien sind Polyolefine, insbesondere Polyethylen und Polypropylen.
  • Die organosiliciumhaltigen Additive gemäß der vorliegenden Erfindung können zum Beispiel Harze und Flüssigkeiten, Gums, die lineare Siloxane der Formel R1 aR3-aSiO-(R1 bR2-bSiO)c-SiR3-aR1 a umfassen und cyclische Siloxane der Formel (R1 bR2-bSiO)d sein, worin jedes R unabhängig voneinander ausgewählt ist aus Alkylgruppen, zum Beispiel Methyl-, Ethyl-, Propyl-, Butyl-, Pentyl-, Hexyl-, Heptyl-; Octylgruppen und Isomeren derselben, vorzugsweise Methyl, und substituierten Kohlenwasserstoffgruppen, ausgewählt aus Aminoalkyl-, Epoxyalkyl-, (Meth)acryloxyalkyl-, Isocyanoalkyl-, Trifluoralkyl- (zum Beispiel Trifluorpropyl) und Perfluoralkylgruppen (zum Beispiel Perfluorbutylethyl); R1 eine Alkylgruppe, ein Wasserstoffatom, eine Alkenylgruppe, vorzugsweise Vinyl, oder eine Hydroxylgruppe ist, a gleich 0 bis 3 ist, b gleich 0 bis 2 ist, c gleich null oder eine ganze Zahl, zum Beispiel eine ganze Zahl zwischen 10 und 105, vorzugsweise zwischen 100 und 10.000 ist und d gleich 3 bis 10, vorzugsweise 4 bis 6 ist. Besonders bevorzugte Siloxane sind Polydimethylsiloxan, α,ω-Dihydroxypolydimethylsiloxan und α,ω-Divinylpolydimethylsiloxan. Geeignete organosiliciumhaltige Harze zur Verwendung in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung umfassen Polysilsesquioxanharze.
  • Geeignete organosiliciumhaltige Additive zur Verwendung in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung umfassen auch Copolymere von Siloxanen und organischen Polymeren. Geeignete Copolymere umfassen A-B-A, B-A-B, A-B, (A-B)n und A-Propf-B-Copolymere, worin A das organische Polymer ist, B das Siloxan ist und n eine positive ganze Zahl ist. Bevorzugte Copolymere umfassen Copolymere aus Polyethylen und Polypropylen mit Polydimethylsiloxan.
  • Das organosiliciumhaltige Additiv muss in dem Substrat in einer Menge vorhanden sein, die ausreichend ist, um anschließend an die Plasmabehandlung eine SiOx-Beschichtung auf der Substratoberfläche zu bilden. Eine Menge an organosiliciumhaltigem Additiv von 25 Gew.-% oder weniger, vorzugsweise 10 Gew.-% oder weniger, zum Beispiel 2,5 bis 5 Gew.-%, wird verwendet. Übrigens sind, wo das Additiv organosiliciumhaltige und nichtorganosiliciumhaltige Komponenten enthält, zum Beispiel wie im Falle eines Copolymers aus organischem Polymer und Siloxan, die angegebenen Prozentangaben allein für die organosiliciumhaltige Komponente.
  • Das spezifische organische polymere Material und die spezifischen organosiliciumhaltigen Additive, die für ein spezielles Substrat einzusetzen sind, werden von der Verwendung abhängen, in welcher das Substrat eingesetzt wird. Zum Beispiel haben wir festgestellt, dass plasmabehandelte Substrate, in welchen das organosiliciumhaltige Additiv ein hochmolekulares Siloxangum ist, dazu neigen, nützliche Hafteigenschaften zu haben, wohingegen plasmabehandelte Substrate, in welchen das organosiliciumhaltige Additiv eine niedermolekulare Siloxanflüssigkeit oder ein niedermolekulares Copolymer ist, dazu neigen, Bildung von dickeren SiOx-Schichten zu fördern, die die Oberflächensperreigenschaften verstärken können. Im Allgemeinen sind im Wesentlichen alle Mischungen von organischen polymeren Materialien und organosiliciumhaltigen Additiven, die damit nicht mischbar sind, in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung verwendbar und resultieren in der Bildung von SiOx auf der Substratoberfläche.
  • Das Substrat zur Verwendung in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung kann hergestellt werden, indem das organosiliciumhaltige Additiv mit dem organischen polymeren Material vermischt wird. Mischen kann durch irgendwelche in der Technik für solche Vorgehensweisen üblichen Maßnahmen erreicht werden. Zum Beispiel kann das organische polymere Material in Form von Pellets erhalten werden, die in einen Schütttrichter gegeben werden können, der eine Apparatur zur Verarbeitung der Pellets und Ausbildung des Substrats, zum Beispiel einen Extruder, versorgt. Wenn ein Extruder verwendet wird, kann das organosiliciumhaltige Additiv auch auf die Pellets in dem Schütttrichter aufgesprüht werden oder kann alternativ über eine Eintrittsstelle in den Extruder selbst gegeben werden. Die Pellets werden in dem Extruder geschmolzen, wobei sich das organosiliciumhaltige Additiv mit der Schmelze des organischen polymeren Materials vermischt. Es findet während des Schmelzprozesses statt, dass das organosiliciumhaltige Additiv zu der Oberfläche des Substrats wandert. Das Substrat kann dann auf der Austrittsseite, zum Beispiel durch Folienblasen oder -gießen, Blasformen, Spritzgießen, Spritzblasformen, Folienextrusion, Kabelummantelung, Faserextrusion, Profilextrusion, Bildung von Pellets oder Schäumen und andere solche Maßnahmen, wie sie in der Technik üblich sind, gebildet werden. Das Substrat kann selbst eine Beschichtung auf einem Substrat, zum Beispiel eine Beschichtung auf einem Metallgegenstand, bilden. Pellets aus dem organischen polymeren Material können vorher vorbereitet werden, zum Beispiel können Pellets aus organischem polymeren Material, die bereits organosiliciumhaltiges Additiv enthalten, zur späteren Verwendung hergestellt werden. Diese Pellets können dann ohne die Notwendigkeit des zusätzlichen Schritts des Einmischens von organosiliciumhaltigem Additiv verwendet werden, wie es in der Technik zur Bildung des Substrats üblich ist.
  • Gemäß dem Verfahren der vorliegenden Erfindung wird, sobald das Substrat gebildet wurde, die Oberfläche desselben plasmabehandelt. Viele unterschiedliche Plasmabehandlungsprozesse sind bekannt und jeder oxidative Plasmabehandlungsprozess, der das organosiliciumhaltige Additiv auf der Substratoberfläche zu SiOx umwandeln kann, ist zur Verwendung in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung geeignet. Geeignete oxidative Plasmabehandlungsprozesse umfassen zum Beispiel Gleichstrom-, Niederfrequenz-, Hochfrequenz-, Mikrowellen-, ECR-, Korona-, dielektrische Sperr-, Ozon- und atmosphärische Glimmentladungsbehandlungsprozesse. Das Gas zur Verwendung in dem Plasmabehandlungsprozess kann zum Beispiel ein sauerstoffhaltiges Gas, zum Beispiel O2, H2O, NO2 und Luft, oder ein Inertgas sein; wenn jedoch das letztere in Plasmabehandlungsprozessen verwendet wird, kann auch eine Ätzung der Substratoberfläche auftreten und deshalb werden sauerstoffhaltige Gase, insbesondere O2 und Luft, bevorzugt. Gasdruck kann Atmosphärendruck oder niedriger, zum Beispiel von 10 Nm–2 bis 1.000 Nm–2 sein.
  • Die Dauer der Plasmabehandlung wird von dem speziellen infrage stehenden Substrat und dem gewünschten Grad der Umwandlung von Organosiliciumverbindung auf der Oberfläche des Substrats zu SiOx abhängen und wird typischerweise in der Größenordnung von Sekunden liegen.
  • Plasmabehandlung der Substratoberfläche kann unter Substraterwärmung und/oder Pulsen der Plasmaentladung durchgeführt werden. Das Substrat kann auf eine Temperatur erwärmt werden und unterhalb seines Schmelzpunkts gehalten werden. Substraterwärmung und Plasmabehandlung können cyclisch sein, das heißt, das Substrat wird ohne Erwärmung plasmabehandelt, gefolgt von Erwärmung ohne Plasmabehandlung usw., oder kann gleichzeitig sein, das heißt Substraterwärmung und Plasmabehandlung erfolgen zusammen. Ein besonders bevorzugter Plasmabehandlungsprozess umfasst Pulsen der Plasmeentladung unter konstanter Erwärmung des Substrats. Die Plasmaentladung wird gepulst, um eine spezielle "An"- und "Aus"-Zeit aufzuweisen. Die An-Zeit beträgt typischerweise 10 bis 10.000 μs, vorzugsweise 100 bis 1.000 μs, und die Aus-Zeit beträgt typischerweise 1.000 bis 10.000 μs, vorzugsweise 1.000 bis 2.000 μs.
  • Oberflächenplasmabehandlung eines Substrats, das ein organisches polymeres Material enthält, das ein organosiliciumhaltiges Additiv enthält, wie hierin beschrieben kann die Oberflächensperr-, Antioxidations- und/oder Hafteigenschaften der Substratoberfläche verbessern. Zum Beispiel kann die Plasmaoberflächenbehandlung weitere Modifikation der Substratoberfläche, zum Beispiel Modifikation durch Einführung von zusätzlichen Funktionalitäten an der Substratoberfläche durch Aufpfropfen von Stoffen, die solche zusätzlichen Funktionalitäten enthalten (z. B. Chlorsilane, Alkoxysilane und Titanate), erleichtern. Hafteigenschaften der Substratoberfläche können auch verstärkt werden, zum Beispiel, indem verstärktes Haftvermögen von Beschichtungen und Laminaten daran bereitgestellt wird und indem verbesserte Streichbarkeit und/oder Bedruckbarkeit bereitgestellt wird. Verbessertes Haftvermögen der Beschichtung an die Substratoberfläche kann dem Substrat auch nützliche Trenneigenschaften verleihen, zum Beispiel, um zu ermöglichen, dass das beschichtete Substrat als eine Trenndeckschicht, wie etwa für selbstklebende Etiketten, verwendet wird.
  • Die vorliegende Erfindung wird nun detailliert anhand von Beispielen beschrieben werden.
  • Beispiel 1
  • Polyethylensubstrate, die 2,5% w/w Polydimethylsiloxan (PDMS) (als A30B30A30-PDMS-Co-Ethylen-Copolymer) enthielten, wurden als Folien unter Verwendung eines Extruders für dünne Folien hergestellt. Streifen des Substrats wurden in einer Lösungsmittelmischung aus 1:1-Cyclohexan/Propan-2-ol 30 Sekunden lang ultraschallgereinigt. Zwei Sätze von Niederdruckplasmabehandlungen wurden dann an den Streifen durchgeführt:
    Im ersten Satz wurden die gewaschenen Streifen in einem Vakuumofen bei 80°C 30 Minuten lang ausgeheizt, bevor sie in die Plasmakammer gegeben wurden, wo keine weitere Erwärmung stattfand.
  • Im zweiten Satz wurde die gewaschene Probe direkt in die Plasmakammer gegeben und bei 80°C während 60-sekündiger gepulster Plasmabehandlung (20 W vorwärtsgerichtete Leistung, reflektierte Leistung variierend zwischen 3 W und 5 W) erwärmt.
  • Elementaranalyse dieses nahen Oberflächenbereichs (3 bis 5 nm) eines jeden Substrats wurde durchgeführt, um die Mengen von SiOx auf der Substratoberfläche unter Verwendung von Röntgen-Photoelektronen-Spektroskopie (XPS) zu ermitteln.
  • Ergebnisse sind in Tabelle 1 unten gezeigt.
    Figure 00080001
    • * An-Zeit = 120 μs, Aus-Zeit = 1.360 μs
  • Beispiel 2
  • Polyethylensubstrate, die 2,5% w/w α,ω-Divinyl-PDMS (Mw ca. 500.000) enthielten, wurden als Folien unter Verwendung eines Extruders für dünne Folien hergestellt und gewaschen, wie in Beispiel 1 beschrieben.
  • Folienproben wurden dann mit Niederdruckplasma (mit der Ausnahme von Behandlung (i)) wie folgt behandelt:
    • (i) mit Lösungsmittel gewaschen, dann bei 80°C 30 min lang erwärmt;
    • (ii) 2 W O2-Plasmabehandlung für 60 s;
    • (iii) 2 W O2-Plasmabehandlung für 60 s, gefolgt von Waschen in 50/50-Cyclohexan/Propan-2-ol-Lösungsmittelmischung für 30 s;
    • (iv) 2 W O2-Plasmabehandlung für 60 s, gefolgt von Ausheizen bei 80°C für 30 min und
    • (v) 2 W O2-Plasmabehandlung für 60 s, gefolgt von Ausheizen bei 80°C für 30 min und dann Waschen in 50/50 Cyclohexan/Propan-2-ol-Lösungsmittelmischung für 30 s.
  • Elementaranalyse des nahen Oberflächenbereichs (3 bis 5 nm) eines jeden Substrats wurde durchgeführt, um die Mengen von SiOx auf der Substratoberfläche unter Verwendung von Röntgen-Photoelektronen-Spektroskopie (XPS) zu ermitteln.
  • Ergebnisse sind in Tabelle 2 unten gezeigt.
  • Figure 00090001
  • Beispiel 3
  • Polypropylensubstrate, die 2,5% w/w α,ω-Divinyl-PDMS (Mw ca. 500.000) enthielten, wurden als Folien unter Verwendung eines Extruders für dünne Folien hergestellt und gewaschen, wie in Beispiel 1 beschrieben.
  • Folienproben wurden dann mit Niederdruckplasma (mit der Ausnahme von Behandlung (i)) wie folgt behandelt:
    • (i) mit Lösungsmittel gewaschen und dann bei 80°C 30 min lang erwärmt;
    • (ii) 2 W O2-Plasmabehandlung für 60 s;
    • (iii) 2 W O2-Plasmabehandlung für 60 s, gefolgt von Waschen in 50/50 Cyclohexan/Propan-2-ol-Lösungsmittelmischung für 30 s;
    • (iv) 2 W O2-Plasmabehandlung für 60 s, gefolgt von Ausheizen bei 80°C für 30 min und
    • (v) 2 W O2-Plasmabehandlung für 60 s, gefolgt von Ausheizen bei 80°C für 30 min und dann Waschen in 50/50-Cyclohexan/Propan-2-ol-Lösungsmittelmischung für 30 s.
  • Elementaranalyse des nahen Oberflächenbereichs (3 bis 5 nm) eines jeden Substrats wurde durchgeführt, um die Mengen von SiOx auf der Substratoberfläche unter Verwendung von Röntgen-Photoelektronen-Spektroskopie (XPS) zu ermitteln.
  • Ergebnisse sind in Tabelle 3 unten gezeigt.
  • Figure 00100001
  • Beispiel 4
  • Polyethylensubstrate, die 2,5% w/w Polydimethylsiloxan (PDMS) (als A30B30A30-PDMS-Co-Ethylen-Copolymer) enthielten, wurden als Folien unter Verwendung eines Extruders für dünne Folien hergestellt. Streifen des Substrats wurden in einer Lösungsmittelmischung aus 1:1-Cyclohexan/Propan-2-ol 30 Sekunden lang ultraschallgereinigt. Die gewaschene Folie wurde in einem Vakuumofen bei 80°C 30 Minuten ausgeheizt, bevor sie in eine Gasentladungsvorrichtung, wo keine weitere Erwärmung stattfand, gegeben wurden.
  • Die Folien wurden dann einer Atmosphärendruckglimmentladung (APGD) in einer sauerstoffhaltigen Atmosphäre ausgesetzt. Elementaranalyse des nahen Oberflächenbereichs (3 bis 5 nm) eines jeden Substrats wurde durchgeführt, um die Mengen von SiOx auf der Substratoberfläche unter Verwendung von Röntgen-Photoelektronen-Spektroskopie (XPS) zu ermitteln.
  • Ergebnisse sind in Tabelle 4 unten gezeigt.
  • Figure 00110001
  • Beispiel 5
  • Polyethylensubstrate, die 2,5% w/w α,ω-Dihydroxy PDMS enthielten, wurden als Folien unter Verwendung eines Extruders für dünne Folien hergestellt und gewaschen, wie in Beispiel 1 beschrieben.
  • Substratstreifen wurden dann unter Erwärmen bei 80°C 60 Sekunden lang einer gepulsten Plasmabehandlung (20 W vorwärtsgerichtete Leistung, reflektierte Leistung variierend zwischen 3 W und 5 W, An-Zeit = 120 μs, Aus-Zeit = 1.360 μs) ausgesetzt.
  • Das Haftvermögen eines jeden Streifens wurde gemäß FINAT-Testverfahren 3 (Trennkraft bei langsamer Geschwindigkeit) bestimmt.
  • Die Ergebnisse sind auch in Tabelle 5 unten gezeigt.
  • Figure 00120001
  • Beispiel 6
  • Polyethylensubstrate, die 2,5% w/w α,ω-Divinyl-PDMS enthielten, wurden als Folien unter Verwendung eines Extruders für dünne Folien hergestellt. Polyethylensubstrate, die kein α,ω-Divinyl-PDMS enthielten, wurden auch zum Vergleich hergestellt. Alle Substratstreifen wurden dann 10 Minuten lang einer O2-Plasmabehandlung ausgesetzt (O2-Druck = 27 Nm–2, maximale Leistung 25 W, An-Zeit = 100 ms, Aus-Zeit = 1.000 ms), wobei die Substrattemperatur bei 47°C gehalten wurde.
  • Nach 4 Tagen wurden die Substrate mit einer kommerziellen lösungsmittelfreien Siliconbeschichtungsformulierung beschichtet, die methylvinylfunktionelles Siloxanpolymer, methylwasserstofffunktionelles Siloxanvernetzungsmittel, Katalysator auf Platinbasis und einen Inhibitor enthielt. Siliconbeschichtungen mit einer Dicke von ca. 1 μm wurden hergestellt und durch Erwärmen bei 80°C für 180 Sekunden gehärtet.
  • Die Haftung der Siliconbeschichtung an dem Polyethylensubstrat wurde über die Zeit geprüft, indem es einer abrasiven Behandlung unterworfen wurde und das Gewicht der Siliconbeschichtung nach Behandlung mit dem Gewicht vor Behandlung verglichen wurde (durch XRF-Analyse quantifiziert).
  • Der Haftindex ist (Beschichtungsgewicht nach abrasiver Behandlung)/(ursprüngliches Beschichtungsgewicht) × 100%. Ein Haftindex von 95% oder mehr wird als annehmbar betrachtet.
  • Die Ergebnisse sind in Tabelle 6 unten angegeben.
  • Figure 00140001

Claims (11)

  1. Verfahren zur Ausbildung einer Beschichtung, die SiOx-Gruppen enthält, auf einer Substratoberfläche durch Plasmabehandlung der Oberfläche, wobei das Substrat eine Mischung aus einem organischen polymeren Material und 25 Gew.-% oder weniger eines organosiliciumhaltigen Additivs, das im Wesentlichen mit dem organischen polymeren Material nicht mischbar ist, enthält, wobei das organosiliciumhaltige Additiv Copolymere aus Siloxanen und organischen Polymeren, Harze, lineare Siloxane der Formel R1 aR3-aSiO-(R1 bR2-bSiO)c-SiR3-aR1 a und cyclische Siloxane der Formel (R1 bR2-bSiO)d umfasst, worin jedes R unabhängig voneinander ausgewählt ist aus Alkylgruppen und substituierten Kohlenwasserstoffgruppen, ausgewählt aus Aminoalkyl-, Epoxyalkyl-, (Meth)acryloxyalkyl-, Isocyanoalkyl-, Trifluoralkyl- und Perfluoralkylgruppen, R1 eine Alkylgruppe, ein Wasserstoffatom, eine Alkenylgruppe oder eine Hydroxylgruppe ist, a gleich 0 bis 3 ist, b gleich 0 bis 2 ist, c gleich null oder eine ganze Zahl ist und d gleich 3 bis 10 ist.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das organische polymere Material ein Polyolefin enthält.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das organosiliciumhaltige Additiv Polydimethylsiloxan, α,ω-Dihydroxypolydimethylsiloxan, α,ω-Divinylpolydimethylsiloxan, ein Polysilsesquioxanharz oder ein A-B-A-, B-A-B-, A-B-, (A-B)n- und A-Pfropf-B-Copolymer enthält, worin A ein organisches Polymer ist, B ein Siloxan ist und n eine positive ganze Zahl ist.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei das Copolymer ein Copolymer von Polydimethylsiloxan und Polyethylen oder Polypropylen ist.
  5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Plasmabehandlung Plasmabehandlung mit sauerstoffhaltigem Gas umfasst.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei das Substrat während der Plasmabehandlung erhitzt wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, wobei das Plasma gepulst ist.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei der Plasmapuls eine An-Zeit von 100 bis 1000 μs und eine Aus-Zeit von 1000 bis 2000 μs hat.
  9. Verfahren zur Verbesserung der Oberflächensperrschicht-, Antioxidations- und/oder Hafteigenschaften einer Substratoberfläche durch Ausbilden einer Beschichtung auf der Substratoberfläche gemäß dem Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche.
  10. Beschichtetes Substrat, wobei das Substrat gemäß einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9 beschichtet wurde.
  11. Verwendung eines beschichteten Substrats nach Anspruch 10 als Substrat für eine Trennbeschichtung, um eine Trenndeckschicht zu bilden.
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