專利名稱：等離子體處理的金屬化膜的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及金屬化膜，特別可用于糧食和液體包裝以及裝飾性氣球工業(yè)。
背景技術(shù)：
本發(fā)明廣義上涉及各種金屬化塑料膜。金屬化塑料膜為本領(lǐng)域已知，用來(lái)提供包裝或產(chǎn)品內(nèi)外環(huán)境間的屏障。這樣的屏障可用于例如糧食和液體包裝，或用于裝飾性氣球。在糧食和液體情況，由這種膜包裝提供的屏障性保護(hù)封裝的產(chǎn)品，不會(huì)損失食品的新鮮度和風(fēng)味，即防止氧和水蒸汽會(huì)進(jìn)入包裝和/或使產(chǎn)品暴露在紫外光中。類似地，在氣球情況，此屏障能提供保護(hù)，以防氣球中的氣體通過(guò)薄膜擴(kuò)散出去，引起氣體不希望發(fā)生的損失，這種擴(kuò)散會(huì)導(dǎo)致氣球的收縮且壽命縮短。
六十年代早期，已將各種透明塑料薄膜用作柔性的食品包裝。這樣的透明薄膜例如可以印刷，并與作為包裝內(nèi)層聚乙烯層疊，聚乙烯也用來(lái)提高密封性。然而，由于透明塑料薄膜不具備能滿足適當(dāng)包裝要求的氣體和水分屏障特性，所以隨后在七十年代早期提出了金屬化膜。金屬化過(guò)程在一真空室進(jìn)行，在真空室中，金屬(如純鋁)熔化、蒸發(fā)然后沉積在膜的表面。用鋁時(shí)，例如，蒸氣沉積在基材表面，留下很薄(如10-1000)的金屬鋁涂層，它足以密封基材的表面孔隙。沉積的金屬能防止氧氣和水蒸汽從外部環(huán)境傳遞到包裝的內(nèi)部，就提高了屏障性能。
其后進(jìn)一步發(fā)展的技術(shù)涉及改變可金屬化表面的化學(xué)組成。這些表面聚合物的改性除了提高金屬粘著性外，還提高了對(duì)水分和氣體的屏障作用。表面改性可以是氣氛處理(包括電暈、火焰、化學(xué)和等離子體處理)，這些處理在基材表面產(chǎn)生直接氧化。大多數(shù)的表面浴在對(duì)聚合物組合物的頂表面進(jìn)行改性而不穿透到材料本體。必須十分注意，來(lái)決定對(duì)各種類型薄膜進(jìn)行最佳的表面改性的方法，以滿足產(chǎn)品所要求的最終性能。
然而，各種表面處理存在兩類主要缺點(diǎn)。第一，發(fā)現(xiàn)從完成表面處理到在真空室中進(jìn)行金屬化，處理值隨時(shí)間下降。因?yàn)榛木硎且岳p繞形式儲(chǔ)存的，表面能由于一些化學(xué)基團(tuán)擴(kuò)散到膜的表面而下降。此外，表面處理用到額外過(guò)程增加了膜的最后價(jià)格。
因此，對(duì)本領(lǐng)域的優(yōu)點(diǎn)是提供一種改進(jìn)的處理方法和改進(jìn)的金屬化產(chǎn)品，該產(chǎn)品能以簡(jiǎn)單和低廉的方法進(jìn)行制造，并具有提高了的屏障性能，在本領(lǐng)域是有益的。還具有的優(yōu)點(diǎn)是提供可在平面膜上應(yīng)用的方法，并提供了各種表面處理的優(yōu)點(diǎn)，沒(méi)有浪費(fèi)，且成本低，這些也是有益的。
發(fā)明概述本發(fā)明的目的是提供一種具有提高了對(duì)氧氣和水蒸汽傳遞的屏障性能的包裝膜。
本發(fā)明另一個(gè)目的是提供一種具有提高了對(duì)紫外光屏障性能的包裝膜。
本發(fā)明有一個(gè)目的是提供一種具有提高了屏障性能，且能簡(jiǎn)便而低成地制造的包裝膜。
根據(jù)本發(fā)明，提供一種等離子體金屬化膜，特別可應(yīng)用于糧食和液體包裝以及氣球工業(yè)。這種膜與現(xiàn)有技術(shù)的膜相比，具有提高了的屏障特性，同時(shí)能簡(jiǎn)便而低成本制造。在一個(gè)較好實(shí)施方式中，提供的方法是，塑料薄膜在一金屬化裝置的真空室進(jìn)行等離子體處理，并在經(jīng)處理的薄膜的一面或兩面涂覆所需的涂覆材料(如鋁蒸氣)。按在此揭示的方法和條件，制造的膜具有優(yōu)良的氧氣和水蒸汽屏障性能。由于這些提高了的屏障性能，在保持金屬化膜的美觀外表、在食品廣告推銷和裝飾性氣球產(chǎn)品方面有明顯的優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)，能明顯延長(zhǎng)壽命和氣球漂浮時(shí)間。
發(fā)明詳細(xì)描述根據(jù)本發(fā)明，提供一種制造具有提高了的屏障性能的薄膜的方法。具體地，這種薄膜提高了對(duì)氧氣和水蒸汽傳遞以及紫外光的屏障性。本發(fā)明還提供了一種改進(jìn)的屏障，同時(shí)提供了簡(jiǎn)便而低成本地制造薄膜的方法。在較好實(shí)施方式中，這種薄膜可用于食品和液體的包裝工業(yè)，或用于裝飾性氣球。
根據(jù)本發(fā)明的方法，用戶一般從塑料卷開始，卷中塑料片材的厚度、寬度和長(zhǎng)度可根據(jù)用戶的最終需要變化。例如，最初的膜可以是聚酯、聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯或尼龍的薄膜。為將最初薄膜加工成要求的處理形式，薄膜在真空系統(tǒng)的設(shè)備中處理，用來(lái)將涂覆材料沉積在該薄膜上。本發(fā)明的較好實(shí)施方式中，對(duì)薄膜金屬化所用的裝置是Galileo Vacuum System設(shè)備，更好是Galileo Mega2型號(hào)，如Mega 4-2410B。然而，雖然在此用后一設(shè)備作為對(duì)較好實(shí)施方式的說(shuō)明來(lái)描述本發(fā)明，但應(yīng)理解本發(fā)明并不限于在此披露的設(shè)備或較好實(shí)施方式，也可以使用其他的真空金屬化設(shè)備。
在一真空系統(tǒng)金屬化裝置中，用于對(duì)薄膜處理和金屬化薄膜的各種部件包括，例如，纏繞系統(tǒng)、真空室、泵抽系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、蒸發(fā)系統(tǒng)等。塑料卷通過(guò)設(shè)備的纏繞系統(tǒng)部分輸入，該部分包括驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、張力控制系統(tǒng)等。真空室是該設(shè)備的一部分，提供在涂覆過(guò)程中需要用的真空，它具有蒸發(fā)器，用來(lái)將涂覆材料蒸發(fā)成氣體，沉積在薄膜上。設(shè)備內(nèi)的氣體泵送由泵送裝置進(jìn)行。
薄膜卷裝配在金屬化設(shè)備內(nèi)，放在稱作“展開軸”的部分上，薄膜從卷上展開，用以通過(guò)設(shè)備的其余部分。薄膜從展開軸通過(guò)設(shè)備，使薄膜最終通過(guò)在另一些輥上的等離子體處理器，并通過(guò)蒸發(fā)區(qū)，直到薄膜到達(dá)再繞軸(再纏繞點(diǎn)裝置)的空芯上。這一過(guò)程從透明薄膜卷裝在纏繞系統(tǒng)部分開始。裝好以后，關(guān)閉設(shè)備，進(jìn)行密封與外界隔絕，開始真空泵的抽氣過(guò)程。在抽氣期間，從真空室除去所有空氣和氣體，直到達(dá)到要求的高真空度(例如，在一優(yōu)選實(shí)施方式中，較好到10-5-7.0×10-5mbar范圍)。
一旦設(shè)備達(dá)到真空壓力后，可以進(jìn)行等離子體處理。如上面討論的，等離子體處理涉及塑料薄膜表面的改性，用來(lái)提高涂覆材料(如金屬)與表面薄膜的粘著性。此外，等離子體處理能提高制成的金屬化膜的對(duì)水分和氣體的屏障性能。在等離子體處理器中，提供高電壓功率(較好7-25KW)，高磁場(chǎng)和一種氣體混合物。制備本發(fā)明需要的金屬化膜的優(yōu)選操作條件，以及各種薄膜材料列于下表1。
等離子體處理的主要特征是它提供高能電子，其量足以產(chǎn)生重離子，這些電子的加入是來(lái)自對(duì)薄膜表面轟擊的氣體混合物。根據(jù)本發(fā)明，用于等離子體處理的優(yōu)選氣體混合物是80％氮?dú)夂?0％氬氣的混合物(表1的“氣體B”，也稱作“等離子體B”)?；蛘?，可使用30％氧氣和70％氬氣的氣體混合物，或50％氧氣和50％氬氣的氣體混合物。還可以使用氬氣、氮?dú)夂?或氧氣中的一種或多種，或者是單一的純氣體或者是適合于要求的應(yīng)用的任意組合的混合物。其他一些氣體也可用于處理薄膜表面，只要它們能適合于提供所獲得的薄膜需要的最終特性。
使用等離子體發(fā)生器時(shí)，離子和電子被限制在等離子體發(fā)生器上面的磁場(chǎng)中，此時(shí)薄膜通過(guò)該發(fā)生器。還可以將永久磁體放置在通過(guò)處理器的薄膜后面，用磁性方法增強(qiáng)一些系統(tǒng)，讓磁力線向著薄膜打開。這些永久磁體具有驅(qū)使離子和電子向薄膜表面運(yùn)動(dòng)的作用。
電系統(tǒng)與氣體混合物輸送到等離子體處理器相結(jié)合，會(huì)清潔和活化薄膜表面，以進(jìn)行化學(xué)改性。表面特性的這種變化剛好發(fā)生在涂覆材料(如鋁蒸氣)沉積之前?？梢哉J(rèn)為在金屬層下面的薄膜表面上產(chǎn)生了氧物質(zhì)，導(dǎo)致表面的氧化。氧要么通過(guò)氣體加到表面上，要么從聚合物本身吸引到表面上。
在設(shè)備內(nèi)位于蒸發(fā)區(qū)前的區(qū)域設(shè)置等離子處理器，它與蒸發(fā)區(qū)密封隔開。薄膜通過(guò)等離子體處理器后，運(yùn)動(dòng)到蒸發(fā)區(qū)。等離子體處理器與蒸發(fā)區(qū)隔開，使等離子體處理器的氣體不會(huì)受到蒸發(fā)過(guò)程的干擾。
薄膜用等離子體處理器處理之后，經(jīng)等離子體處理的薄膜進(jìn)入并通過(guò)蒸發(fā)區(qū)，蒸發(fā)器熔化并蒸發(fā)要施加在薄膜上的涂覆材料。在蒸發(fā)區(qū)，將固體涂覆材料(如鋁線或其他任何需要的涂覆材料)送入蒸發(fā)器，蒸發(fā)器加熱到需要的溫度時(shí)(如在鋁情況，為1400℃)，涂覆材料蒸發(fā)。
盡管本發(fā)明方法可以以任何需要的速率進(jìn)行，但在較好的實(shí)施方式中，設(shè)備被激活，抽出氣體達(dá)到要求的真空度，同時(shí)向等離子體處理器提供能量，加熱蒸發(fā)器至需要的溫度，之后開始在設(shè)備內(nèi)移動(dòng)薄膜。這樣，一旦設(shè)備各部分準(zhǔn)備就緒，可以使薄膜迅速和有效地移動(dòng)通過(guò)整個(gè)設(shè)備，無(wú)需在一個(gè)部分內(nèi)等待到下一部分準(zhǔn)備投入使用。通常需要等待數(shù)分鐘直到涂覆材料送入所有蒸發(fā)器(也稱作“舟”)，并直到涂覆材料填充了陶瓷中的所有孔隙，并開始均勻蒸發(fā)，之后，薄膜開始移動(dòng)通過(guò)金屬化設(shè)備。換句話說(shuō)，較好的是，在開始用等離子體處理器處理薄膜之前，加熱蒸發(fā)器并使所有舟穩(wěn)定，這樣，薄膜可以從等離子體處理器通過(guò)立即進(jìn)入蒸發(fā)區(qū)并向前移動(dòng)。
因此，是在蒸發(fā)區(qū)內(nèi)，經(jīng)等離子體處理后的薄膜與涂覆材料接觸。蒸發(fā)器的溫度取決于需要蒸發(fā)的物質(zhì)。在一個(gè)較好實(shí)施方式中，純鋁在例如約1400℃開始蒸發(fā)，進(jìn)行沉積。在另一個(gè)實(shí)施方式中，可以使用銀或金或錫或其他金屬，或者玻璃(如氧化硅)。因此，盡管在本文的說(shuō)明中一般以鋁作為較好實(shí)施方式的例子，但應(yīng)理解，本發(fā)明不受這些優(yōu)選材料的限制。
在蒸發(fā)步驟中，涂覆材料的分子在整個(gè)真空下的蒸發(fā)區(qū)內(nèi)運(yùn)動(dòng)。為達(dá)到要求的真空，將泵吸裝置與蒸發(fā)區(qū)連接，改善在這一區(qū)域的涂覆過(guò)程。例如，在鋁的情況，重要的是鋁不與氧分子接觸，因?yàn)樵诒∧ど媳仨毘练e的是純鋁，存在氧化鋁是很不適宜的。同樣，鋁會(huì)在較低壓力下沸騰并更有效蒸發(fā)。真空也有助于鋁分子從膜一邊到另一邊，提供均勻涂層，在膜上不會(huì)產(chǎn)生深淺不一的區(qū)域。此外，將氧抽出有助于避免對(duì)陶瓷蒸發(fā)器的損害，因?yàn)檠醴肿哟嬖谠诟邷卣舭l(fā)器(在約1400℃或更高溫度下運(yùn)行)周圍會(huì)使蒸發(fā)器分解，從而縮短其有效壽命。
在真空內(nèi)，鋁接觸可能在冷輥上通過(guò)的塑料薄膜的表面。冷輥保持在足夠低的溫度，使塑料薄膜受到蒸氣的過(guò)量熱量時(shí)能保持尺寸穩(wěn)定性，更好的是，將薄膜保持在足夠低的溫度，能促進(jìn)鋁冷凝在其上面。例如，蒸氣約為1400℃時(shí)，薄膜可以保持在大約70-80°F。
盡管對(duì)熱非常敏感的薄膜需要冷輥，但冷輥對(duì)這種方法并不是必需的。有些薄膜耐熱，因此不必專門冷卻。對(duì)這些薄膜，薄膜的環(huán)境溫度或真空的冷溫本身就能提供足夠的溫差引起冷凝，而薄膜以快的線速度運(yùn)動(dòng)，時(shí)間也不夠使薄膜熔化。同樣，在蒸發(fā)期間，薄膜無(wú)需用冷輥支撐，而是懸空即可，即，在兩個(gè)輥?zhàn)又g運(yùn)行時(shí)進(jìn)行金屬化。若是薄膜懸空的，可以在蒸發(fā)步驟之后冷卻，如果需要，可使用冷輥或通過(guò)冷卻塔。
當(dāng)涂覆材料蒸氣與輥上的薄膜接觸時(shí)，涂覆材料在薄膜表面上冷凝。接觸后，在鋁和薄膜之間發(fā)生化學(xué)結(jié)合和物理結(jié)合作用。在基材上就提供足夠厚度的材料涂層，將基材上的表面孔隙密封。在此較好實(shí)施方式中，例如，使用120-200的涂層，更好是10-1000，但是如果需要，可以采用任何其他要求的厚度。例如，在這些實(shí)施方式中，可在表面一面或兩面使用多層涂層，獲得更大厚度的涂層，以進(jìn)一步降低氧或水蒸汽透過(guò)該材料，即，提高屏障性能，但是成本較高。
鋁沉積在薄膜上之后，將薄膜再繞在空的芯子上，制成產(chǎn)品卷。該卷完成后，關(guān)閉抽氣閥門，切斷蒸發(fā)器能源，打開空氣進(jìn)口閥，讓更多空氣進(jìn)入設(shè)備，以達(dá)到大氣壓大。此時(shí)，打開設(shè)備，取出制成的產(chǎn)品卷。
對(duì)屏障性能和金屬粘著性的提高程度取決于反應(yīng)條件，例如，使用的氣體、混合物比例和流量。因此，根據(jù)本發(fā)明，研究出了得到最佳屏障性能的反應(yīng)條件。根據(jù)本發(fā)明，用不同類型薄膜制造改進(jìn)的金屬化薄膜的優(yōu)選反應(yīng)條件列于下表1中。
表1
因此，本發(fā)明還能以低成本制造高效的膜。一般，采用本發(fā)明等離子體處理方法將平面膜金屬化，而不是使用特定配方的膜，可節(jié)省至少15％。例如，下面表2和表3顯示，采用本發(fā)明制備的膜的一些常見值，其后是5密耳厚度的過(guò)去金屬化的膜和透明膜屏障性質(zhì)的值。
本發(fā)明的又一個(gè)較好實(shí)施方式中，采用三區(qū)系統(tǒng)(例如，在Galileo Mega2)此實(shí)施方式中，在第一區(qū)中進(jìn)行在線表面處理(即在金屬化設(shè)備內(nèi)進(jìn)行等離子體處理)。這樣，可以清潔薄膜，除去缺陷和雜質(zhì)，使薄膜達(dá)到更好的金屬粘合性，因此提高屏障性能都是在線達(dá)到上述效果。金屬化在第二區(qū)中進(jìn)行，線速度可高達(dá)3,000fpm。由于這種多區(qū)系統(tǒng)，設(shè)備可達(dá)到并保持10-5mbar范圍的真空，這可以提高金屬密度并防止細(xì)孔。Mdga2設(shè)備還可以沉積鋁，用于微波用途以及完全不透明的應(yīng)用。膜材在第三區(qū)冷卻，即使在大量金屬沉積時(shí)，也可以將膜材溫度保持在2℃內(nèi)。這一冷卻系統(tǒng)可以運(yùn)行熱敏和可延展的塑料薄膜。而且，由于是三區(qū)系統(tǒng)，如果需要，可在各區(qū)保持不同的真空度。例如，蒸發(fā)區(qū)的真空度高，纏繞區(qū)的真空度低，因在為纏繞區(qū)高真空并不需要。
改進(jìn)薄膜屏障性能的其他因素包括，調(diào)節(jié)該方法，在薄膜的一面或兩面(“表面A”和“表面B”)進(jìn)行等離子體處理和金屬化和/或進(jìn)行一道或多道。因此，雖然只進(jìn)行一道金屬化就可以獲得示例的結(jié)果，還可以使用多道金屬化，提高屏障性能，但成本較高。
在這一系列的實(shí)施方式中，例如，基材膜的一面可進(jìn)行金屬化(“金屬一面”即表1中“MOS”)，而在該膜的一面或兩面(表面A或B)進(jìn)行等離子體處理。例如，基材膜可在其一個(gè)表面上(表面A或B)進(jìn)行等離子體處理，然后在在等離子體處理過(guò)的面上進(jìn)行一道金屬化?；蛘?，基材膜可以在表面A或B上進(jìn)行等離子體處理，然后在經(jīng)等離子體處理的表面上進(jìn)行金屬化，之后在金屬化面上再進(jìn)行金屬化(兩道)?；蛘?，基材膜可以在表面A或B上(在等離子體處理前)進(jìn)行金屬化，然后在金屬化面上進(jìn)行等離子體處理，之后，再在等離子體處理的金屬表面再金屬化(道)。或者，基材膜可以在表面A或B上進(jìn)行等離子體處理，然后在經(jīng)等離子體處理的表面上進(jìn)行金屬化，再在金屬化面上進(jìn)行等離子體處理，并在等經(jīng)離子體處理的金屬化的表面上再次金屬化(兩道)。
在又一系列的實(shí)施方式中，基材膜兩面都進(jìn)行金屬化(“金屬兩面”即表1中“MBS”)。例如，基材膜可在其兩個(gè)表面A和B上進(jìn)行等離子體處理，然后在每一面上都進(jìn)行金屬化(每面通過(guò)一次)?；蛘?，基材膜可以僅在一個(gè)表面(表面A或B)上進(jìn)行等離子體處理，并在兩個(gè)表面上進(jìn)行金屬化(每面通過(guò)一次)?；蛘?，基材膜可以在兩個(gè)表面A和B上進(jìn)行等離子體處理，A面和B面都各自一次金屬化，然后再在一面上進(jìn)行等離子體處理，在同樣該面進(jìn)行再金屬化(A面通過(guò)一次，B面通過(guò)兩次)?；蛘撸哪た梢栽诒砻鍭和B上進(jìn)行金屬化(在進(jìn)行等離子體處理之前)，然后，表面A或B進(jìn)行等離子體處理，隨后在經(jīng)等離子體處理的面上進(jìn)行再金屬化(一面一道，第二面兩道)?；蛘?，基材膜A面只進(jìn)行金屬化，B面進(jìn)行等離子體處理和金屬化，隨后B面再次進(jìn)行等離子體處理和金屬化(A面一次通過(guò)，B面兩次通過(guò))。或者，基材膜的A面進(jìn)行等離子體處理和金屬化，B面最初僅進(jìn)行金屬化，隨后，B面進(jìn)行等離子體處理(在金屬化表面上)，然后進(jìn)行再次金屬化(A面一道，B面兩道)。
同樣，可以在表面的任何一面或兩面進(jìn)行等離子體處理和/或金屬化的任意數(shù)目或組合，這是符合本發(fā)明的。
因此，根據(jù)本發(fā)明，能提供等離子體處理的超高屏障膜(如聚酯、聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯或尼龍)，在該膜的一面或兩面進(jìn)行金屬化，這種膜能以低成本用于例如食品或液體包裝，或用于裝飾性氣球。透過(guò)本發(fā)明獲得的這種處理膜，其氧傳遞率(OTR)小于0.01cc/100英寸2/天，在100°F/100％RH的水蒸氣傳遞率(WVTR)降低到0.02-0.35cc/100英寸2/天，甚至小于0.02cc/100英寸2/天，視所選用的基材而異。
例如，用尼龍，氧傳遞率(OTR)由現(xiàn)有技術(shù)方法的0.07cc/100英寸2/天降低到0.015cc/100英寸2/天。用尼龍MBS，OTR從0.070cc/100英寸2/天降低到0.0025cc/100英寸2/天。用聚酯，OTR從0.050-0.070cc/100英寸2/天降低到0.015-0.030cc/100英寸2/天。其在100°F/100％RH的水蒸氣傳遞率(WVTR)也從0.070-0.100cc/100英寸2/天降低到0.015cc/100英寸2/天。采用本發(fā)明，金屬粘著性(metal adhesion bond)也從250克/英寸增加到400-500克/英寸。
而且，選擇使用一面或兩面進(jìn)行金屬化和/或等離子體處理，以及進(jìn)行一次或多次等離子體處理和/或金屬化，還能將本發(fā)明的屏障性能增加到要求的任何程度。這樣的變化更有效，但成本增加。因此，雖然上面列出的屏障性能是以相對(duì)低成本得到的代表性，但是，如果需要，按照本發(fā)明可獲得甚至更好的不滲透屏障。
金屬化膜較好厚度在0.20-10密耳，可根據(jù)最終產(chǎn)品所需包裝要求的剛性來(lái)選擇厚度。在一個(gè)較好的實(shí)施方式中，金屬化膜還用的是平面塑料薄膜，這種薄膜在其一面或兩面進(jìn)行了等離子體處理，并在其一面或兩面進(jìn)行了金屬化。薄膜的基材表面還可以在進(jìn)行等離子體處理或金屬化之前，進(jìn)行化學(xué)處理或電暈處理。例如，可以使用購(gòu)自SKC Materials，Inc.of Covington，Georgia的化學(xué)處理SP91膜或SP95膜。用于等離子體處理的氣體可以是不同比例的氬氣、氮?dú)夂?或氧氣，或其他所需氣體的混合物。
盡管結(jié)合一些具體實(shí)施方式
描述了本發(fā)明，但應(yīng)理解，這些描述并不構(gòu)成限制，因?yàn)榭梢蕴岢鲞M(jìn)一步的變動(dòng)，或者這些進(jìn)一步的變動(dòng)對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員是顯而易見的。本申請(qǐng)意在覆蓋所有這些變動(dòng)和改進(jìn)。
權(quán)利要求
1.一種包括下列步驟的方法，提供用于食品或液體包裝的材料，所述材料包含一種塑料薄膜，所述塑料薄膜在金屬化設(shè)備的真空室內(nèi)進(jìn)行了等離子體處理，在塑料薄膜的至少一面上涂覆要求的金屬，形成金屬化薄膜，所述金屬化薄膜的氧透過(guò)速率(OTR)不大于0.03cc/100英寸2/天，在100°F和100％RH下的水蒸汽透過(guò)速率不大于0.035cc/100英寸2/天。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述金屬是鋁。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述金屬是銀。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述金屬是金。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述金屬是錫。
6.如權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述塑料薄膜是聚酯。
7.如權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述塑料薄膜是聚丙烯。
8.如權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述塑料薄膜是是聚乙烯。
9.如權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述塑料薄膜是是聚氯乙烯。
10.如權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述塑料薄膜是尼龍。
11.如權(quán)利要求1-10中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述等離子體處理使用至少兩種選自下列氣體的混合物氮?dú)?、氬氣和氧氣?br> 12.如權(quán)利要求1-10中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述等離子體處理使用氮?dú)夂蜌鍤獾幕旌衔铩?br> 13.如權(quán)利要求1-10中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述等離子體處理使用80％氮?dú)夂?0％氬氣的混合物。
14.如權(quán)利要求1-10中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述等離子體處理使用氧氣和氬氣的混合物。
15.如權(quán)利要求1-10中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述等離子體處理使用30％氧氣和70％氬氣的混合物。
16.如權(quán)利要求1-10中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述等離子體處理使用50％氧氣和50％氬氣的混合物。
17.如權(quán)利要求1-16中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述氧透過(guò)速率為0.01-0.03cc/100英寸2/天。
18.如權(quán)利要求1-16中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述氧透過(guò)速率不超過(guò)0.01cc/100英寸2/天。
19.如權(quán)利要求1-16中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述氧透過(guò)速率不超過(guò)0.0035cc/100英寸2/天。
20.如權(quán)利要求1-16中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述氧透過(guò)速率不超過(guò)0.0025cc/100英寸2/天。
21.如權(quán)利要求1-16中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在100°F和100％RH下，所述水蒸汽透過(guò)速率為0.02-0.035cc/100英寸2/天。
22.如權(quán)利要求1-16中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在100°F和100％RH下，所述水蒸汽透過(guò)速率不超過(guò)0.02cc/100英寸2/天。
23.如權(quán)利要求1-16中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在100°F和100％RH下，所述水蒸汽透過(guò)速率不超過(guò)0.015cc/100英寸2/天。
24.如權(quán)利要求1-23中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述塑料薄膜已在其一面進(jìn)行金屬化。
25.如權(quán)利要求1-23中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述塑料薄膜已在其兩面進(jìn)行金屬化。
26.如權(quán)利要求1-23中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述塑料薄膜已在其一面進(jìn)行等離子體處理。
27.如權(quán)利要求1-23中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述塑料薄膜已在其兩面進(jìn)行等離子體處理。
28.如權(quán)利要求1-23中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述塑料薄膜已在其至少一面進(jìn)行至少兩次金屬化。
29.如權(quán)利要求1-23中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述塑料薄膜已在其至少一面進(jìn)行至少兩次等離子體處理。
30.如權(quán)利要求1-23中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述塑料薄膜已進(jìn)行至少兩次金屬化和至少兩次等離子體處理。
31.如權(quán)利要求1-23中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述塑料薄膜已在其第一面進(jìn)行等離子體處理和進(jìn)行金屬化。
32.如權(quán)利要求1-23中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述塑料薄膜已在其第一面進(jìn)行等離子體處理，隨后在第一面進(jìn)行金屬化，再在第一面進(jìn)行金屬化。
33.如權(quán)利要求1-23中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述塑料薄膜已在其第一面進(jìn)行金屬化，隨后在第一面進(jìn)行等離子體處理，再在第一面進(jìn)行金屬化。
34.如權(quán)利要求1-23中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述塑料薄膜已在其第一面進(jìn)行等離子體處理，隨后在第一面進(jìn)行金屬化，再在第一面進(jìn)行等離子體處理，再進(jìn)行金屬化。
35.如權(quán)利要求1-23中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述塑料薄膜已在其兩面進(jìn)行等離子體處理，然后在兩面進(jìn)行金屬化。
36.如權(quán)利要求1-23中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述塑料薄膜已在其第一面進(jìn)行等離子體處理，然后在兩面進(jìn)行金屬化。
37.如權(quán)利要求1-23中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述塑料薄膜已在其第一面和第二面進(jìn)行等離子體處理和金屬化，所述等離子體處理和金屬化以任何順序進(jìn)行一次，隨后在第一面進(jìn)行等離子體處理，再在第一面進(jìn)行金屬化。
38.如權(quán)利要求1-23中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述塑料薄膜已在其第一面和第二面進(jìn)行金屬化，隨后在其第一面進(jìn)行等離子體處理，再進(jìn)行金屬化。
39.如權(quán)利要求1-23中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述塑料薄膜已在其第一面進(jìn)行金屬化，在其第二面進(jìn)行金屬化和等離子體處理，隨后在其第二面進(jìn)行第二次等離子體處理和第二次金屬化，所述第二次等離子體處理和第二次金屬化可以任一順序進(jìn)行。
40.如權(quán)利要求1-23中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述塑料薄膜已在其第一面進(jìn)行等離子體處理和金屬化，在其第二面進(jìn)行金屬化，隨后在第二面進(jìn)行等離子體處理，再在第二面進(jìn)行金屬化。
41.一種包括下列步驟的方法提供用來(lái)制造裝飾性氣球的材料，所述材料包含一種塑料薄膜，所述塑料薄膜在金屬化設(shè)備的真空室內(nèi)進(jìn)行了等離子體處理，在所述薄膜的至少一面涂覆要求的金屬，形成金屬化塑料薄膜，所述金屬化塑料薄膜的氧透過(guò)速率(OTR)不大于0.03cc/100英寸2/天，在100°F和100％RH下的水蒸汽透過(guò)速率不大于0.035cc/100英寸2/天。
42.如權(quán)利要求41所述的方法，其特征在于，所述金屬是鋁。
43.如權(quán)利要求41所述的方法，其特征在于，所述金屬是銀。
44.如權(quán)利要求41所述的方法，其特征在于，所述金屬是金。
45.如權(quán)利要求41所述的方法，其特征在于，所述金屬是錫。
46.如權(quán)利要求41-45中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述塑料薄膜是聚酯。
47.如權(quán)利要求41-45中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述塑料薄膜是聚丙烯。
48.如權(quán)利要求41-45中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述塑料薄膜是是聚乙烯。
49.如權(quán)利要求41-45中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述塑料薄膜是是聚氯乙烯。
50.如權(quán)利要求41-45中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述塑料薄膜是尼龍。
51.如權(quán)利要求41-50中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述等離子體處理使用至少兩種選自下列的氣體的混合物氮?dú)狻鍤夂脱鯕狻?br> 52.如權(quán)利要求41-50中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述等離子體處理使用氮?dú)夂蜌鍤獾幕旌衔铩?br> 53.如權(quán)利要求41-50中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述等離子體處理使用80％氮?dú)夂?0％氬氣的混合物。
54.如權(quán)利要求41-50中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述等離子體處理使用氧氣和氬氣的混合物。
55.如權(quán)利要求41-50中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述等離子體處理使用30％氧氣和70％氬氣的混合物。
56.如權(quán)利要求41-50中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述等離子體處理使用50％氧氣和50％氬氣的混合物。
57.如權(quán)利要求41-56中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述氧透過(guò)速率為0.01-0.03cc/100英寸2/天。
58.如權(quán)利要求41-56中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述氧透過(guò)速率不超過(guò)0.01cc/100英寸2/天。
59.如權(quán)利要求41-56中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述氧透過(guò)速率不超過(guò)0.0035cc/100英寸2/天。
60.如權(quán)利要求41-56中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述氧透過(guò)速率不超過(guò)0.0025cc/100英寸2/天。
61.如權(quán)利要求41-56中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在100°F和100％RH下，所述水蒸汽透過(guò)速率為0.02-0.035cc/100英寸2/天。
62.如權(quán)利要求41-56中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在100°F和100％RH下，所述水蒸汽透過(guò)速率不超過(guò)0.02cc/100英寸2/天。
63.如權(quán)利要求41-56中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在100°F和100％RH下，所述水蒸汽透過(guò)速率不超過(guò)0.015cc/100英寸2/天。
64.如權(quán)利要求41-63中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述塑料薄膜已在其一面進(jìn)行金屬化。
65.如權(quán)利要求41-63中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述塑料薄膜已在其兩面進(jìn)行金屬化。
66.如權(quán)利要求41-63中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述塑料薄膜已在其一面進(jìn)行等離子體處理。
67.如權(quán)利要求41-63中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述塑料薄膜已在其兩面進(jìn)行等離子體處理。
68.如權(quán)利要求41-63中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述塑料薄膜已在其至少一面進(jìn)行至少兩次金屬化。
69.如權(quán)利要求41-63中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述塑料薄膜已在其至少一面進(jìn)行至少兩次等離子體處理。
70.如權(quán)利要求41-63中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述塑料薄膜已進(jìn)行至少兩次金屬化和至少兩次等離子體處理。
71.如權(quán)利要求1-23中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述塑料薄膜已在其第一面進(jìn)行等離子體處理和進(jìn)行金屬化。
72.如權(quán)利要求41-63中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述塑料薄膜已在其第一面進(jìn)行等離子體處理，隨后在第一面進(jìn)行金屬化，再在第一面進(jìn)行金屬化。
73.如權(quán)利要求41-63中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述塑料薄膜已在其第一面進(jìn)行金屬化，隨后在第一面進(jìn)行等離子體處理，再在第一面進(jìn)行金屬化。
74.如權(quán)利要求41-63中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述塑料薄膜已在其第一面進(jìn)行等離子體處理，隨后在第一面進(jìn)行金屬化，再在第一面進(jìn)行等離子體處理，再進(jìn)行金屬化。
75.如權(quán)利要求41-63中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述塑料薄膜已在其兩面進(jìn)行等離子體處理，然后在兩面進(jìn)行金屬化。
76.如權(quán)利要求41-63中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述塑料薄膜已在其第一面進(jìn)行等離子體處理，然后在兩面進(jìn)行金屬化。
77.如權(quán)利要求41-63中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述塑料薄膜已在其第一面和第二面進(jìn)行等離子體處理和金屬化，所述等離子體處理和金屬化以任何順序進(jìn)行一次，隨后在第一面進(jìn)行等離子體處理，再在第一面進(jìn)行金屬化。
78.如權(quán)利要求41-63中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述塑料薄膜已在其第一面和第二面進(jìn)行金屬化，隨后在其第一面進(jìn)行等離子體處理，再進(jìn)行金屬化。
79.如權(quán)利要求41-63中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述塑料薄膜已在其第一面進(jìn)行金屬化，在其第二面進(jìn)行金屬化和等離子體處理，隨后在其第二面進(jìn)行第二次等離子體處理和第二次金屬化，所述第二次等離子體處理和第二次金屬化可以任一順序進(jìn)行。
80.如權(quán)利要求41-63中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述塑料薄膜已在其第一面進(jìn)行等離子體處理和金屬化，在其第二面進(jìn)行金屬化，隨后在第二面進(jìn)行等離子體處理，再在第二面進(jìn)行金屬化。
全文摘要
以低成本提供一種超高屏障性能的等離子體處理的金屬化塑料薄膜。
文檔編號(hào)C23C14/56GK1685076SQ03823166
公開日2005年10月19日 申請(qǐng)日期2003年8月14日 優(yōu)先權(quán)日2002年8月14日
發(fā)明者羅伯特·T·科羅維奇 申請(qǐng)人:羅伯特·T·科羅維奇