[發(fā)明專利]用于塑料容器的PICVD涂層

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200780036664.1
• 申請(qǐng)日: 2007-08-30
• 公開（公告）號(hào): CN101522766A
• 公開（公告）日: 2009-09-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: S·貝勒;T·沃耶沃德;J·克萊因;U·羅特哈
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: KHS科波普拉斯特兩合公司
• 主分類號(hào): C08J7/04
• 分類號(hào): C08J7/04;C23C16/40;C23C16/515
• 代理公司: 永新專利商標(biāo)代理有限公司
• 代理人: 過曉東

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及塑料容器以及用于在塑料容器上施加涂層的方法。

背景技術(shù)

諸如塑料瓶的塑料空心容器大多具有對(duì)于所考慮的應(yīng)用目的尚不足 的氣體阻擋作用。諸如二氧化碳的氣體例如可以從容器擴(kuò)散出來或者進(jìn) 入其中。該效應(yīng)大多是非期望的。該效應(yīng)特別是縮短在這些容器中所盛 放的飲料的儲(chǔ)存耐久性。

為了通過塑料容器在其他許多方面的優(yōu)點(diǎn)克服這些缺點(diǎn)，開發(fā)了用 于施加阻擋層或擴(kuò)散阻擋層的技術(shù)。為了減少氣體和液體的滲透以及保 護(hù)塑料材料免受化學(xué)侵蝕或UV輻射，諸如三維空心體的基材優(yōu)選具有 阻擋涂層。通過涂層可以用廉價(jià)的普通塑料達(dá)到與昂貴的特殊塑料相同 的性能，并且在藥物包裝領(lǐng)域通過此類普通塑料例如代替玻璃。

用于施加該層的特別有效且廉價(jià)的技術(shù)是化學(xué)氣相沉積(CVD)。在 CVD法中通過化學(xué)反應(yīng)性氣體混合物沉積層，該氣體混合物包圍待涂覆 的表面。特別是氧化物層，如SiO_x層，也稱作擴(kuò)散阻擋層。

可以通過加熱或者通過引入能量電離工藝氣體而產(chǎn)生用于CVD涂 覆的化學(xué)反應(yīng)性氣體混合物。因?yàn)樗芰贤ǔ岱€(wěn)定性不足，或者具有低 的軟化點(diǎn)，所以CVD涂覆在溫度作用下不合適于涂覆塑料表面。但是在 此，提供了等離子體輔助的CVD涂覆(PECVD)的可能性。因?yàn)樵诖? 通過等離子體也加熱了待涂覆的表面，所以等離子體脈沖誘導(dǎo)的CVD涂 覆(PICVD)特別適合于在諸如塑料的溫度敏感性材料上施加涂層。

然而目前通過PECVD在塑料上施加的SiO_x阻擋層通常具有小的耐 堿性。如檢測(cè)所示，已經(jīng)從大于或等于5的pH值開始連同特定的離子 濃度或特定的液體電導(dǎo)一起以平面方式完全腐蝕掉阻擋層。在此已證明， 與通過滲透過濾器壓制的水或完全脫鹽水相比，靜止的礦泉水和自來水 對(duì)于層穩(wěn)定性更加關(guān)鍵。

pH值和/或灌裝的產(chǎn)品的填充溫度或儲(chǔ)存溫度越高，則侵蝕過程進(jìn) 行得越快。所以此類層的缺點(diǎn)在于，在塑料和液體之間具有該阻擋層的 塑料容器中儲(chǔ)存相應(yīng)的液體之后，涂層的阻擋作用嚴(yán)重降低，這取決于 pH值和儲(chǔ)存條件或填充條件。阻擋作用甚至可能根本不再存在。

一些飲料，如綠茶、咖啡和牛奶制品，以及特別是靜止的或僅弱碳 化的礦泉水，它們的pH值為6.5至7.5。在此，為了在塑料包裝中達(dá)到 典型的儲(chǔ)存耐久性，需要在室溫(23℃)下的儲(chǔ)存耐久性為6至12個(gè)月 的耐受pH的阻擋層。

在一些國(guó)家，諸如綠茶或咖啡的某些產(chǎn)品在熱的情況下，即在最高 95℃的溫度下進(jìn)行灌裝，隨后在室溫下儲(chǔ)存最多6個(gè)月，從而在銷售之 后于60℃下儲(chǔ)存最多14天。開發(fā)了將這些產(chǎn)品在喝掉之前的短時(shí)間內(nèi) 才利用微波進(jìn)行加熱。這例如用于飲料自動(dòng)售貨機(jī)中。在這些條件下也 需要提供耐受pH的阻擋層。

對(duì)于藥物的包裝材料，需要對(duì)于相應(yīng)的阻擋層在室溫下通常儲(chǔ)存3 至5年時(shí)pH值最高為10的pH穩(wěn)定性。加速的測(cè)試模擬在60℃下存儲(chǔ) 超過6個(gè)月的情況。對(duì)于用于包裝例如精細(xì)化學(xué)品、制動(dòng)液、清潔劑等 的技術(shù)包裝材料的要求想到對(duì)藥物包裝材料的要求。

發(fā)明內(nèi)容

因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是，以如下方式進(jìn)一步形成阻擋層，當(dāng)其 與pH值大于5，特別是大于6.5的介質(zhì)接觸時(shí)，在室溫下保持其阻擋作 用至少6個(gè)月。

本發(fā)明的另一個(gè)目的是，提供具有阻擋作用的層，其阻擋作用即使 在與pH值最高為10的介質(zhì)接觸時(shí)于室溫下仍然保持其阻擋作用至少3 年。此外，本發(fā)明的一個(gè)目的是，在60℃的溫度下于具有阻擋層的塑料 容器中可以儲(chǔ)存pH值為6.5至7.5的產(chǎn)品最多14天，而不會(huì)明顯損壞 阻擋層。

該目的是通過復(fù)合材料令人吃驚地以簡(jiǎn)單的方式由本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的。 此外，本發(fā)明還提供用于制備該復(fù)合材料的方法。本發(fā)明提供一種復(fù)合 材料，其包括基材和該基材上的涂層。在此，該涂層具有至少一個(gè)朝向 基材的第一區(qū)域和至少一個(gè)背向基材的第二區(qū)域。第一區(qū)域包括阻擋層， 而第二區(qū)域包括鈍化層。

根據(jù)本發(fā)明，鈍化層優(yōu)選為所謂的“頂涂層”，即從基材看是涂層的 最后層。通過鈍化層提供阻擋層的保護(hù)層，其用于防護(hù)特別是通過腐蝕 的侵蝕。所以，與涂層不具有鈍化層的材料相比，根據(jù)本發(fā)明的復(fù)合材 料對(duì)于有效的阻擋具有明顯延長(zhǎng)的壽命。通過施加鈍化層，連接類型與 阻擋層相比發(fā)生如下影響，至少延遲了阻擋層的分解，在大多數(shù)情況下 甚至基本上避免了分解。