[发明专利]用于塑料容器的PICVD涂层

说明书

技术领域

本发明涉及塑料容器以及用于在塑料容器上施加涂层的方法。

背景技术

诸如塑料瓶的塑料空心容器大多具有对于所考虑的应用目的尚不足 的气体阻挡作用。诸如二氧化碳的气体例如可以从容器扩散出来或者进 入其中。该效应大多是非期望的。该效应特别是缩短在这些容器中所盛 放的饮料的储存耐久性。

为了通过塑料容器在其他许多方面的优点克服这些缺点，开发了用 于施加阻挡层或扩散阻挡层的技术。为了减少气体和液体的渗透以及保 护塑料材料免受化学侵蚀或UV辐射，诸如三维空心体的基材优选具有 阻挡涂层。通过涂层可以用廉价的普通塑料达到与昂贵的特殊塑料相同 的性能，并且在药物包装领域通过此类普通塑料例如代替玻璃。

用于施加该层的特别有效且廉价的技术是化学气相沉积(CVD)。在 CVD法中通过化学反应性气体混合物沉积层，该气体混合物包围待涂覆 的表面。特别是氧化物层，如SiO_x层，也称作扩散阻挡层。

可以通过加热或者通过引入能量电离工艺气体而产生用于CVD涂 覆的化学反应性气体混合物。因为塑料通常热稳定性不足，或者具有低 的软化点，所以CVD涂覆在温度作用下不合适于涂覆塑料表面。但是在 此，提供了等离子体辅助的CVD涂覆(PECVD)的可能性。因为在此 通过等离子体也加热了待涂覆的表面，所以等离子体脉冲诱导的CVD涂 覆(PICVD)特别适合于在诸如塑料的温度敏感性材料上施加涂层。

然而目前通过PECVD在塑料上施加的SiO_x阻挡层通常具有小的耐 碱性。如检测所示，已经从大于或等于5的pH值开始连同特定的离子 浓度或特定的液体电导一起以平面方式完全腐蚀掉阻挡层。在此已证明， 与通过渗透过滤器压制的水或完全脱盐水相比，静止的矿泉水和自来水 对于层稳定性更加关键。

pH值和/或灌装的产品的填充温度或储存温度越高，则侵蚀过程进 行得越快。所以此类层的缺点在于，在塑料和液体之间具有该阻挡层的 塑料容器中储存相应的液体之后，涂层的阻挡作用严重降低，这取决于 pH值和储存条件或填充条件。阻挡作用甚至可能根本不再存在。

一些饮料，如绿茶、咖啡和牛奶制品，以及特别是静止的或仅弱碳 化的矿泉水，它们的pH值为6.5至7.5。在此，为了在塑料包装中达到 典型的储存耐久性，需要在室温(23℃)下的储存耐久性为6至12个月 的耐受pH的阻挡层。

在一些国家，诸如绿茶或咖啡的某些产品在热的情况下，即在最高 95℃的温度下进行灌装，随后在室温下储存最多6个月，从而在销售之 后于60℃下储存最多14天。开发了将这些产品在喝掉之前的短时间内 才利用微波进行加热。这例如用于饮料自动售货机中。在这些条件下也 需要提供耐受pH的阻挡层。

对于药物的包装材料，需要对于相应的阻挡层在室温下通常储存3 至5年时pH值最高为10的pH稳定性。加速的测试模拟在60℃下存储 超过6个月的情况。对于用于包装例如精细化学品、制动液、清洁剂等 的技术包装材料的要求想到对药物包装材料的要求。

发明内容

因此，本发明的一个目的是，以如下方式进一步形成阻挡层，当其 与pH值大于5，特别是大于6.5的介质接触时，在室温下保持其阻挡作 用至少6个月。

本发明的另一个目的是，提供具有阻挡作用的层，其阻挡作用即使 在与pH值最高为10的介质接触时于室温下仍然保持其阻挡作用至少3 年。此外，本发明的一个目的是，在60℃的温度下于具有阻挡层的塑料 容器中可以储存pH值为6.5至7.5的产品最多14天，而不会明显损坏 阻挡层。

该目的是通过复合材料令人吃惊地以简单的方式由本发明实现的。 此外，本发明还提供用于制备该复合材料的方法。本发明提供一种复合 材料，其包括基材和该基材上的涂层。在此，该涂层具有至少一个朝向 基材的第一区域和至少一个背向基材的第二区域。第一区域包括阻挡层， 而第二区域包括钝化层。

根据本发明，钝化层优选为所谓的“顶涂层”，即从基材看是涂层的 最后层。通过钝化层提供阻挡层的保护层，其用于防护特别是通过腐蚀 的侵蚀。所以，与涂层不具有钝化层的材料相比，根据本发明的复合材 料对于有效的阻挡具有明显延长的寿命。通过施加钝化层，连接类型与 阻挡层相比发生如下影响，至少延迟了阻挡层的分解，在大多数情况下 甚至基本上避免了分解。