Plasmavorbehandlung und Beschichtung von Kunststoffolien. Teil 3: Auswertung der experimentellen Ergebnisse und Diskussion

The food packaging industry demands cheap polymer films possessing a high barrier against permeation of gases, moisture and flavor. Candidates for the most successful materials fulfilling these requirements are vacuum web coated biaxial oriented polypropylene (BOPP) films containing a thin inorganic barrier layer. For a good adhesion of the barrier layer on the BOPP films, the polymer film must be pretreated. The industry uses the Corona atmosphere plasma. This work is separated in three parts. The first part describes the experimental setup and the properties of vacuum web coated layers on polymer films. The next part contains the results of the systematic modification of polymer surfaces by atmosphere and low pressure plasmas. The influence of the surface properties on the final functionality of the coated films is given. In the last part, the discussion of the results of the first and second part reveals systematic relations between the production parameters of the high barrier film s and their final functionality. These results firstly reveal the adhesion mechanism of the inorganic barrier layers of the polymer films and the necessary surface properties of the polymer films, in order to get cheap high barrier films by vacuum web coating.

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 dünnenanorganischen Schichten von biaxial orientierten Polypropylenfolien (BOPP). Um gute Haftungen der aufgedampften Aluminiumschichten zu erzielen, müssen die BOPP-Folien 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 (1). Im nächsten Schritt erfolgt die systematische Modifikation der Folienoberfläche mittels verschiedener Atmosphärendruck- und Niederdruckplasmen (2). Die Plasmen werden mittels Langmuir-Sonde und Quadrupolmassenspektrometer charakterisiert. Nach Beschichtung der mittels verschiedener Plasmen modifizierten Kunststoffolien zeigen Haftung und Permeabilitätsmessungen den Einfluß der Vorbehandlung auf die Funktionalität der Folie/Schicht-Systeme. Im letzten Abschnitt werden aus den Ergebnissen der Analysen der unbeschichteten undbeschichteten 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 vakuumtechnische Beschichtung preisgünstige Hochbarrierefolien produziert werden können.