MX2007011281A

MX2007011281A - Metodo para mejorar las propiedades de barrera de capas de barrera de ceramica.

Info

Publication number: MX2007011281A
Application number: MX2007011281A
Authority: MX
Inventors: Wolfgang Lohwasser; Manfred Hoffmann
Original assignee: Alcan Tech & Man Ltd
Priority date: 2005-04-11
Filing date: 2006-03-24
Publication date: 2007-11-12
Also published as: AU2006233551A1; US20090029056A1; WO2006108503A1; EP1888812A1; JP2008536711A; CA2603736A1

Abstract

En un metodo para mejorar el efecto de barrera de permeabilidad para vapor de agua y gases en un material portador flexible con cuando menos una capa de barrera de material de ceramica, las capas de barrera de ceramica se revisten con una solucion de perhidropolisilazano (PHPS) y luego se endurece para formar una capa de oxido de silicio.

Description

MÉTODO PARA MEJORAR LAS PROPIEDADES DE BARRERA DE CAPAS DE BARRERA DE CERÁMICA La invención se relaciona con un método para mejorar el efecto de barrera de permeación para vapor de agua y gases en un material portador flexible con cuando menos una capa de barrera de material de cerámica. Las capas de barrera de metal o materiales inorgánicos o de cerámica se conocen y se aplican a películas plásticas, en particular para aplicaciones de empaque, utilizando métodos de tecnología de capa delgada al vacio. La deposición de revestimientos superficiales, libres de defectos no es posible utilizando el método de tecnología de capa delgada al vacio ya que las superficies a revestir no se forman perfectamente y no se pueden producir totalmente libres de polvo. Los puntos defectuosos en el revestimiento conducen a una permeabilidad residual no i I ¡deseada de la combinación de capa de barrera y película plástica. j Para reducir la permeabilidad residual del sistema de película de plástico/revestimiento al vacío, se sabe pintar sobre la capa de barrera aplicada desde el vacío a la película plástica. Esto conduce a cubrimiento o aún bloqueo de los poros con la pintura y, por lo tanto, a una permeabilidad reducida de los poros. Las pinturas que se conocen a este fin son ormóceros o por ejemplo los sistemas de pintura descritos en US-A5 645 923 que conducen a una mejora del efecto de barrera hasta un factor de 10. Estas pinturas, debido a sus componentes orgánicos, no pueden prevenir totalmente la permeabilidad a través de un pero, sino solamente reducirla, ya que los mismos son permeables a la mayoría de los gases, en particular vapor de agua. Las lacas construidas de manera exclusivamente orgánica tales como lacas de sol/gel que se aplican a temperaturas apropiadas para películas plásticas normales y se pueden endurecer no se conocen. Por lo tanto, para reducir la permeabilidad residual del sistema de capa adicionalmente, durante algunos años se han estudiado estructuras de múltiples capas que se producen alterando el revestimiento, por medio de tecnología de PVD o de CVD de plasma, con una capa de barrera inorgánica y una capa de pintura líquida que se va a endurecer subsecuentemente. Las capas de pintura líquida tienen la tarea de cubrir los defectos en el revestimiento al vacío y proporcionan nuevamente una superficie tan perfecta como sea posible para el revestimiento al vacío subsecuente. Asimismo, la capa de pintura debe ser capaz de aplicarse de manera tan delgada como sea posible y en sí tener una permeabilidad tan aja como sea posible, de manera que el efecto de sellado arriba descrito se logre de manera óptima por la capa de ointura. La desventaja con el ramo anterior es que para lograr las llamadas estructuras flexibles de ultra-barrera con la permeabilidad requerida para vapor de agua de z< 10~4 g (m2 24 h) , como se requiere, v.gr., para presentaciones de Oled flexibles o para estructuras fotovoltaícas orgánicas, las barreras requeridas se logran solamente mediante muchos partes de capa (usualmente 5 - 10) de capa de pintura y capa de cerámica y los muchos procesos de revestimiento conducen a costos elevados y también regímenes de rechazo elevados en la producción. Para hacer progreso en el campo de ultra-barreras, en el revestimiento al vacío también se deben utilizar procesos de revestimiento que conducen a regímenes de defecto muy bajos. Los procesos de chisporroteo que se utilizan son procesos de revestimiento muy lentos y, por lo tanto, muy costosos. Las capas que se producen con procesos de vaporización no logran la permeabilidad residual por capa lograda con los procesos de chisporroteo, de manera que para aplicaciones de ultra-barrera se requieren aún más pares de papa. La invención se basa en el objeto de proporcionar _?n método del tipo descrito inicialmente con el que, usando apas de barrera de cerámica, la permeabilidad residual para vapor de agua se puede reducir adicionalmente en comparación con los métodos de conformidad con el ramo anterior. El objeto de la invención se logra en que las capas de barrera de cerámica se revisten con una solución de perhidropolisilazano (PS) y luego se endurecen para formar una capa de óxido de silicio. El PS se puede aplicar a las capas de barrera disuelto en un solvente orgánico. Los solventes apropiados son por ejemplo xileno o DBE (éster dibásico) . El DBE es una substancia de una mezcla de dimetilésteres de ácidos glucárico, adipínico y succínico. Para aplicar PS a las capas de cerámica, de preferencia una solución de máximo 10% de volumen, de preferencia máximo 3% en volumen de PS en el solvente orgánico se usa. El revestimiento que se aplica a la capa de cerámica se puede endurecer a una temperatura apropiada para las películas plásticas normales de máximo 100°C. El revestimiento aplicado a la capa de cerámica se puede endurecer mediante irradiación de luz UV de energía levada. Con un material portador con cuando menos dos capas de barrera de material de cerámica, en cada capa de barrera antes de la deposición para la capa de barrera subsecuente, una solución de PS se aplica y endurece. Se ha mostrado que el revestimiento líquido de conformidad con la invención con una solución de PS proporciona un "revestimiento terso" ideal para la capa de barrera de cerámica subsecuente. En contraste con las lacas de sol-gel que requieren temperaturas relativamente elevadas de > 250°C para reticular la red de Si-O-Si inorgánica, en uso de perhidropolisilazano solamente temperaturas moderadas de < 100°C o endurecimiento con UV con luz UV de energía elevada conducen a una capa de Si02 densa. Para convertir el PS en Si02, se requiere agua en la forma de humedad en el aire, en donde entonces H2 y NH3 escapan de la capa. Los espesores de capa de Si02 están en la región de 500 nm. Los experimentos han mostrado que sobre todo un revestimiento de PS doble de una capa de cerámica reduce la permeabilidad a vapor de agua, a una temperatura de 38°C y 90% de humedad relativa, de alrededor de 4 a 0.03 g/ (m2 24h) , que corresponde a un factor de mejor de alrededor de 100. En uso de lacas convencionales tales como sol-gel, epoxi-amina, pinturas de acrilato, se logra una mejora por un factor de solamente 10. La barrera de oxígeno de un revestimiento de cerámica con dos revestimientos de PS también se mejora claramente de alrededor de 2 cm3/ (m2 d bar) a < 0.01 cm3/ (m2 d bar) . La determinación precisa del factor de mejor no es posible debido al alcance del límite de medición unitario. El material portador flexible es, por ejemplo, una hoja delgada de plástico presente en la forma de una tira, una película plástica o un laminado con una película plástica, sobre la que la capa de barrera de cerámica se deposita. La solución de PS, por ejemplo, se puede aplicar por medio de rodillos uniformes o de rejilla hacia una película plástica presente en forma de tira con la capa de barrera de cerámica depositada sobre la misma. Una capa de barrera apropiada de material de cerámica es, por ejemplo, una capa de cerámica de A1203 o SiOx producida al vacío y de 10 nm a 200 nm de grueso. El espesor preferido de la capa de cerámica de A1203 o SiOx está entre alrededor de 40 y 150 nm. En una primera variante preferida, x en la capa de cerámica de SiOx es un número entre 0.9 y 1.2, en una segunda variante preferida, un número entre 1.3 y 2, en particular entre 1.5 y 1.8.

Claims

REIVINDICACIONES 1.- Método para mejorar el efecto de barrera de permeabilidad para vapor de agua y gases en un material ortador flexible con cuando menos una capa de barrera de material de cerámica, caracterizado en que las capas de arrera de cerámica están revestidas con una solución de erhidropolisilazano (PS) y luego endurecida para formar una capa de óxido de silicio (SiOx) .
2. - El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado en que se aplica PS a las capas de cerámica disuelto en un solvente orgánico, de preferencia en xileno o DBE (éster dibásico) .
3.- Método de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado en que para aplicar PS a las capas de cerámica, se usa una solución de máximo 10% en volumen, de preferencia máximo 3% en volumen de PHPS en solvente orgánico.
4.- Método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado en que el revestimiento aplicado a las capas de cerámica se endurece a una temperatura de máximo 100°C.
5.- Método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado en que el revestimiento aplicado a las capas de cerámica se endurece mediante irradiación con luz UV de energía elevada.
6.- Método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado en que la solución de ?HPS se aplica a las capas de cerámica por medio de rodillso uniformes o de rejilla.
7. - Método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado en que para un material portador con cuando menos dos capas de barrera de material de cerámica, una solución de PHPS se aplica sobre cada capa de barrera y se endurece antes de la formación de la capa de barrera de cerámica subsecuente. ÍESUMEN DE LA INVENCIÓN En un método para mejorar el efecto de barrera de óermeabilidad para vapor de agua y gases en un material portador flexible con cuando menos una capa de barrera de material de cerámica, las capas de barrera de cerámica se revisten con una solución de perhidropolisilazano (PHPS) y luego se endurece para formar una capa de óxido de silicio.