Erhöhung der Flexibilität von Barrierebeschichtungen

Abstract

Zur Verbesserung der Permeationeigensschaften erhalten Kunststoffe häufig eine dünne Barrierebeschichtung. In der Anwendung sind neben den Barriereeigenschaften auch die Flexibilität und Dehnbarkeit derart beschichteter Folien von wesentlichem Interesse. In einem Forschungsprojekt wurden Möglichkeiten zur Steigerung der Flexibilität untersucht. Die Untersuchungen zeigen, dass sowohl bei Einsatz einer RF- als auch einer MW-Anregung die untersuchten Zwischenschichten einen positiven Effekt auf die Dehnbarkeit der barrierebeschichteten Folie ausüben. Eine signifikante Verbesserung der Barrierewirkung in Abhängigkeit eines Mehrfachschichtsystems im unbelasteten Zustand wird nicht beobachtet. Durch die Abscheidung einer Zwischenschicht im RF-Plasma kann die Dehnbarkeit auf 5 % erhöht werden, bis erste Risse auftreten. Danach steigt die Rissdichte deutlich an. Die Abscheidung von Mehrfachschichtaufbauten im MW-Plasma zeigt ebenfalls eine erhöhte Dehnbarkeit gegenüber einer einlagigen silizium-basierten Barrierebeschichtung. Allerdings ist das Verhalten im Detail unterschiedlich, denn die a-C:H-Schichten bieten keine Erhöhung des initialen Wertes für erste Rissbildung, sondern sie senken stattdessen die Dichte der Risse deutlich. Das Ziel, plasmapolymere Mehrschichtsysteme zu entwickeln, welche bei Dehnungen von 4 % noch eine deutliche Barrierewirkung aufweisen, konnte mit dem gewählten Ansatz erreicht werden. Hierbei ist festzuhalten, dass durch zusätzliche Optimierungen sowohl RF- als auch MW-Plasmen durchaus weitere Potenziale bieten

Stretch‐tolerant PECVD gas barrier coatings for sustainable flexible packaging

“…For example, multilayer coatings consisting of SiOCH and SiO x coatings or the coating of both sides of a plastic film can be applied to improve strain tolerance. [19][20][21] 2 | EXPERIMENTAL SECTION…”

“…The SiOCH compounds, on the other hand, are stretchable but have hardly any barrier effect against gases. [ 19 ] Multiple investigations have been conducted that focus on the coating architecture. For example, multilayer coatings consisting of SiOCH and SiO x coatings or the coating of both sides of a plastic film can be applied to improve strain tolerance.…”