用于制造具有陶瓷阻隔层、无粘合剂的气体阻隔膜的装置的制造方法_4

文档序号:8367083阅读:来源:国知局
与EP 0640474的主题相比,产生了极大的益处,即顶层的施加不必在真空 中进行。陶瓷涂布的承载膜和顶层在真空室外在线连接对于陶瓷表面和顶层之间的粘合而 言是足够的。因此,气体阻隔复合膜的整个制造工艺均可以以在线工艺进行。
[0095] 在最简单的情况下,提供的承载膜仅仅是作为用于气体阻隔膜的机械支撑。在供 选择的情况下,承载层可具有功能设计并且满足整个复合膜关于溶液袋的制造所要求的机 械稳定性、光学品质和热学性能的基本要求。
[0096] 可能必要的是承载膜以很大程度的热稳定状态存在,即聚合材料可以在挤出之后 不经受任何的后结晶处理。在用陶瓷阻隔材料涂布之后使用的塑料材料的后结晶可通过材 料张力造成阻隔层中的缺陷点。所以,在承载膜的挤出之后进行温度设置过程,从而在进行 陶瓷阻隔材料的沉积之前,可在膜内进行可能的结晶过程。
[0097] 在最简单的情况下,顶层可仅仅充当陶瓷气体阻隔层的保护层。在供选择的情况 下,顶层可以本身已经在功能上被设计用于袋膜的制造并且可满足对整个复合膜的机械、 热学和光学要求。
[0098] 承载层和/或顶层可以是单层或多层的,这取决于整个复合膜的功能。
[0099] 作为用于承载膜和顶膜的材料,可以选择聚烯烃;乙烯、丙烯、丁烯、己烯、辛烯等 的聚a -烯烃;聚丙烯;聚乙烯;SEBS ;SIS ;SEPS ;SEP ;在供选择的情况下,还有聚酯(PET) 或聚酰胺(PA)。
[0100] 在根据本发明的该方法中,通过在线的方法由承载膜、阻隔层和顶层直接获得稳 定的复合膜。一方面,拉伸的承载膜可因此而省略;另一方面,所得复合膜可进一步直接用 于生产溶液袋,而不用提供进一步的层压过程。
[0101] 承载膜和/或顶膜的厚度可以是例如10 ym,但是对于袋膜,还可高达300 ilm。根 据应用可以自然地选择在10 U m和高达300 y m之间的所有厚度值。尤其是选择在20和 250μm之间,或在10和50μm之间,优选30μm的值作为厚度值。
[0102] 有利地,可想到的是承载层为10至300 iim,尤其是20至250 iim,10至100 iim,优 选30-100 y m或30-80 y m,和/或气体阻隔层是陶瓷层,所述陶瓷层包含低氧化硅(SiOx), 尤其是其中x = 1. 2至1. 9或1. 3至1. 8或1. 4至1. 7,尤其是1. 7的低氧化娃SiOx,或氧 化铝(A10x),并且所述陶瓷层的厚度为10至500nm,30至300nm,15至150nm,尤其是30至 100nm,优选 50nm。
[0103] 陶瓷涂层原则上可以在承载膜的两侧上。
[0104] 图3显示根据本发明的膜300的示意性设计。在本实施例中,承载膜340是单层 设计。在该方法的过程中,将承载膜340经锁定系统引入涂布室中并且用形成致密层330 的陶瓷气体阻隔材料涂布。在该情况下,层330是通过IBAD辅助的气体沉积方法制造的氧 化硅层的示例。在从涂布室送出经涂布的承载膜之后,通过熔体挤出涂布来施加顶层。出 于该目的,将已经在两个层中预压的挤出熔体施加至承载膜;它们形成顶层320和310。
[0105] 在该示例性实施方案中,顶层被设计为两层,一层满足对于复合膜焊接性的预定 要求。
[0106] 在这方面,通过层320满足了整个复合膜关于机械稳定性,如耐吹性的基本要求, 所述层320作为顶层覆盖了陶瓷阻隔层330。
[0107] 从而,设计层310使得整个复合膜可被焊接;尤其地,其也可以以可剥离的方式被 焊接。在这方面,层310也称为密封层。
[0108] 承载层340必须为阻隔层330提供硬的底部。因此,复合膜的特征在于高的抗撕 裂传播性、高的抗刺穿性和低的在抗拉应变下的拉伸。此外,有利的是,复合膜借助承载膜 而具有低的互锁倾向(Verblockungsneigung),例如在构建溶液袋时。这里,互锁倾向被理 解为膜在压力的作用下粘附至平滑表面的行为。
[0109] 供选择地,图3中未显示的增粘剂层也可设置在阻隔层330和顶层320之间。通 过挤出涂布来施加的增粘剂层是广为人知的。
[0110] 承载层340和密封层310形成复合膜的外层。在由膜300制造的溶液袋中,密封 层310形成面向袋内容物的侧面。在这样的袋中,承载层340形成外侧。根据本发明的不 含粘合剂的膜的示例性设计显示出下述结构:
[0川]承载层(340):
[0112] 层厚度:30 u in
[0113] 配方:100%的均聚丙烯 HD 601CF Borealis
[0114] 阻隔层(330):
[0115] 层厚度:50nm
[0116] 配方:SiOL7±02
[0117] 顶层(220):
[0118] 层厚度:130 u in
[0119] 配方:70%的聚丙烯RD 204CF Borealis的无规共聚物
[0120] 30% 的 SEBS Kraton G 1652
[0121] 密封层(210):
[0122] 层厚度:20iim
[0123] 配方:80%的聚丙烯RD 204CF Borealis的无规共聚物
[0124] 20%的SEBS Kraton G 1652
[0125] 作为例子定义的复合材料层提供了即用气体阻隔膜,其可例如在食品或药物的包 装机构中使用。
[0126] 有利地,图2中显示的装置也可如下设计:
[0127] 锁定模块可具有辊锁140,其中将膜在辊之间引导并且在侧部处密封。在辊之间进 行压制不是绝对必要的。
[0128] 此外提供了图2中示意性显示的狭缝锁160。在这方面,将膜引导通过两个金属板 之间的窄的间隙。所带来的益处在于所述锁没有需要复杂密封的移动部件。
[0129] 随后,膜运行穿过其中将挥发性组分与膜分开的脱气室120。膜在脱气室中更长的 驻留时间是期望的,从而使在复合膜中或在复合膜处封装、溶解或吸附的挥发性物质可逸 出。
[0130] 可以设定膜的驻留时间设置为使得6米的膜(可根据设备而改变)被引导通过脱 气室。通过脱气室的膜的驻留时间取决于可能的膜输送速度。在这方面,膜的输送速度是 至少3m/min,尤其是在30m/min和45m/min之间,进一步尤其是在30和300m/min之间,或 高达240m/min,或高达150m/min及以下,尤其是最大值为300m/min,优选最大值高达60m/ min〇
[0131] 在涂布室中进行膜预处理。在这方面,通过离子源(氩、氧和/或如已经列举的另 外的气体)照射膜并且造成等离子体的形成。由此实现待涂布的承载膜的清洁和表面活 化。
[0132] 此外,为了品质保证和在线检测,提供用于测量涂布厚度的机构。选择大约50nm 作为SiOx层的常用层厚度。通常可以选择30至300nm,尤其是30至100nm,或10至300nm, 优选15至150nm,优选50nm的厚度。
[0133] 用氧化硅涂布的起始材料优选是Si和Si〇j^混合物,例如以50:50的比例和/ 或在与SiOx的混合物中的Si和SiOj^混合物。就SiOx而言,优选适用以下情形:Si0x, 其中x=0至2;优选地,其中x=0. 5至1.7或x = 0. 7至1.3或x = 0. 9±0.2或x = 1. 0±0.2或1. 1±0.2或x=1. 7±0.2。在成品陶瓷阻隔层中,SiOx优选地以Si017±2的 化学计量存在。
[0134] 就层厚度而言,必须注意的是层过薄诚然是柔性的,但是其具有差的阻隔价值,而 层过厚虽然产生良好的阻隔作用,但是其产生易碎的材料性能,即在阻隔层中存在形成裂 缝的风险。
[0135] 31/310!£被蒸发并且在膜上沉积。在这方面,温度是1250°C至1500°C。一般 地,沉积能够在下述温度下进行:l〇〇〇°C至1500°C,1250°C至1500°C,1200°C ±100°C, 1300°C ±100°C,尤其是 1250°C。
[0136] 在这方面,喷嘴至膜的间隔是100mm至350mm。考虑并且预防膜熔化的风险。因较 快的膜运输而造成的熔化风险小,原因是膜由此在涂布区中的暴露期间不能达到其熔化温 度。
[0137] 可想到的是涂布辊被冷却,并且在该方面,其可在-70°C至+70°C的温度范围下操 作。
[0138] 通过IBAD源照射承载膜上的涂层,该IBAD离子源利用氩和氧。通过IBAD离子源 进行SiOx层的压实和氧化硅的化学计量修改。就热力学稳定性、光学透明度和流体密封性 而言,有
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