Plasmavorbehandlung und Beschichtung von Kunststoffolien. Teil 1: Beschichtung von unbehandelten Kunststoffolien

Die lebensmittelverpackende Industrie verlangt nach immer billigeren Kunststoffolien mit immer höheren Barrieren gegenüber Gasen, Wasserdampf und Aromastoffen. Ein sehr erfolgreicher Schritt, um diese Anforderungen zu erfüllen, besteht in der vakuumtechnischen Beschichtung mit dünnen anorganischen Schichten von biaxial orientiertenPolypropylenfolien (BOPP). Um gute Haftungen der aufgedampften Aluminiumschichten zu erzielen, muß die BOPP-Folie vorbehandelt werden. Industriell steht dafür das Corona-Atmosphärendruckplasma zur Verfügung. In dieser Arbeit aufgeteilt in drei Abschnitte werden zuerst der Versuchsaufbau und die Eigenschaften beschichteter Kunststoffolien allgemein dargestellt. Im nächsten Schritt erfolgt die systematische Modifikation der Folienoberfläche mittels verschiedener Atmosphärendruck- und Niederdruckplasmen. Im letzten Abschnitt werden aus den Ergebnissen der Analysen der unbeschichteten und beschichteten Folien systematische Zusammenhänge zwischen Herstellungsparametern und funktionellen Eigenschaften der beschichteten Folien hergestellt. Daraus lassen sich erstmals die zu einer guten Schichthaftung führenden Mechanismen aufzeigen und die notwendigen Oberflächeneigenschaften der unbeschichteten Folie identifizieren, so daß durch die vakuumtechnischeBeschichtung preisgünstige Hochbarrierefolien produziert werden können

Neue kostengünstige Komponenten für die Einkapselung von photovoltaischen Modulen

Durch Optimierung der vakuumtechnischen Beschichtungsparameter wird das Anforderungsprofil einer Wasserdampfdurchlässigkeit 150 deg C für die Einkapselung von Solarzellen durch mit SiOx beschichtete PET- oder ETFE-Folie erfüllt. Zusätzlicher positiver Nutzen der SiOx-Beschichtungen besteht in deren Siegelfähigkeit gegen das als Einkapselung verwendete EVA und deren Schutz gegen UV-Licht

Bedeutung des Kaschierprozesses auf die Sauerstoff- und Wasserdampfbarriere von Verbunden mit anorganischer Barriereschicht

The packaging industry replaces more and more heavy packaging materials by lighter materials, especially flexible packaging systems. The total packaging surface of flexible films possessing a high barrier against the permeation of gases, moisture and flavor covers about 16 % of all used packagings. The demanded for high barrier properties by lower material consumption can be achieved by using additional barrier layers, as vacuum evaporated Al, AlOx and SiOx layers. The production chain of high barrier laminates is film production, vacuum web coating and lamination. Along this process chain each single step must be optimized itself and be adapted to the whole chain. Here, each step was analyzed on laboratory as well as industrial scale, whereas the following components were used: substrate films: polyethylene terephthalate (PET) and biaxially oriented polypropylene (BOPP); barrier layers: Al, AlOx and SiOx; adhesives: polyurethane and ORMOCER; lamination films: biaxially oriented polypropylene (BOPP) and polyethylene films (PE). As final process step, the lamination process is the key issue for the barrier of the total laminate against oxygen, moisture and flavor, because on the one hand it can destroy the functionality of the vacuum evaporated barrier layer and on the other hand it can improve the barrier by an order of magnitude due to the synergetic effect between the barrier layer and the adhesive

Haftungsmessung dünner Schichten auf Kunststoffen. Beschreibung des Standardverfahrens vom Fraunhofer-Institut für Verfahrenstechnik und Verpackung, IVV

The results of the adhesion measurements according to the standard process tried and tested at the Fraunhofer-Institute IVV based on a modified industrial test show that a change of the sample size, of the conditioning of the samples and of the withdrawal conditions changes the measured values, so that their direct comparison no longer appears possible. Therefore, for the compatibility of adhesion measurements carried out at different test places, it was necessary to always use identical measuring parameters. The measuring parameters listed here can serve as the basis for the standardization of the adhesion measurements of thin films on plastics

Permeation of Oxygen and Moisture through Vacuum Web Coated Films

Worldwide 15,000 km2 of polymer films are vacuum web coated with inorganic layers per year. Two third of these coatings are used by the packaging industry. Coatings drastically improve the barrier of polymers against the permeation of gases, moisture and flavor. For final packaging applications, coated layers are normally protected by laminating to another film. On laboratory as well as industial scale, the influence of various production parameters on the permeation through coated barrier films and final high barrier laminates was studied by using different types of substrate films, different kinds of pretreatment, different inorganic coating materials anddifferent lamination adhesives. The different substrate films, as biaxially oriented polypropylene (BOPP), polyethylene-terephthalate (PET) and ethylene-tetrafluoroethylene-copolymere (ETFE), were either pretreated at the film production site by a standard Corona atmospheric plasma or in-situ before the vacuum web coating by an oxyge n low pressure plasma. These films were vacuum web coated with aluminium (Al), aluminium oxide (AlOx) or silicon oxide (SiOx) and laminated against BOPP or polyethylene (PE) films using polyurethane and ORMOCER adhesives.Finally, different mechanisms for the permeation of oxygen and moisture through films with an inorganic barrier layer could be identified. Thereby, the barrier layer itself as well as substrate surface and adhesive layers adjacent to it determine the permeability through the final laminate

Plasma-Modified Interfaces between Polypropylene Films and Vacuum Roll-to-Roll Coated Thin Barrier Layers

For packing applications, vacuum roll-to-roll coated polymer films overall show an excellent performance because a minimum of used material results in high barrier properties. Thin barrier layers (40-100nm) may typically reduce the O2 permeability by a factor of up to 120 (see Table 1). The structure of the interface between the polymer and the barrier is the key issue for adhesion and permeability. In order to improve them, the adhesion and permeation mechanism are to be identified. By modifying the interface with a plasma pretreatment of the polymer film, the functionality of BOPP (beaxially oriented polypropylene) films coated by Al layers can be improved. A model of the pretreatment mechanism is presented

Barriereeigenschaften und deren Messung

Die Barriereeigenschaften von Packstoffen gegenüber Sauerstoff, Wasserdampf und Aromastoffen spielen eine wesentliche Rolle bei der Auswahl geeigneter Verpackungsmaterialien für Lebensmittel. Bei Polymeren finden Stoffübergänge im wesentlichen durch Permeation statt. Anorganische Materialien sind dagegen für die meisten Substanzen praktisch undurchlässig; hier finden Stoffübergänge nur an defekten Stellen statt. Bei allen Meßmethoden der Permeation dient als treibende Kraft eine Druck- oder Partialdruckdifferenz des Gases oder Dampfes auf den beiden Seiten des Probenmaterials