Plasmapolymerisierte Barriere- und Korrosionsschutzschichten für PET-Mehrwegflaschen durch Schichtentwicklung und Prozesstransfer für den industriellen Einsatz
Montgomery Jaritz
Es ist bereits Industriestandard, PET-Einwegflaschen mittels Plasma Enhanced Chemical Vapour Deposition (PECVD) auf der Innenseite mit dünnen Gasbarrierebeschichtungen auszustatten, um den notwendigen Produktschutz für sensible Getränke zu gewährleisten. Für wiederbefüllbare Mehrwegflaschen aus Polyethylenterephthalat (PET) war dies jedoch bisher keine anwendbare Lösung, da die industriell verbreiteten plasmapolymeren Barrierebeschichtungen beim Waschprozess der Mehrwegflaschen mit NaOH-Lösung vor der Wiederbefüllung innerhalb von Sekunden zersetzt und weggespült werden.
Zur Schichtabscheidung werden industriell zumeist entweder siliziumbasierte Ausgangsmonomere wie HMDSN und HMDSO oder kohlenstoffbasierte Monomere, wie beispielsweise Ethin eingesetzt. Diese Ausgangsstoffe wurden daher im Rahmen dieser Arbeit genutzt, um in einer Prozessentwicklung wirksame plasmapolymere Barriere- und Korrosionschutzschichten herzustellen, die dem Waschvorgang mit NaOH-Lösung standhalten können. Wichtige Schichteigenschaften für Barriere- und Korrosionsschutzschichten wurden identifiziert und dargelegt, um dem Anwender eine Möglichkeit zur Adaption der Forschungsergebnisse zu eröffnen. Die entwickelten Schichtsysteme können in bestehenden Beschichtungsanlagen direkt und ohne notwendige Anpassungen genutzt werden, was das große Potenzial dieser Schichten für den Einsatz in PET-Mehrwegflaschen sowie für alle Anwendungen aufzeigt, bei denen Barriereleistung oder Korrosionsschutz gegen Laugen erforderlich ist.
Die richtige Wahl der Plasmaprozessparameter ist dabei entscheidend. In dieser Arbeit wurde mit dem Parameter der Energiedichte ein einfacher Ansatz zur Beschreibung und Übertragbarkeit von Plasmaprozessen vorgestellt und untersucht. Es konnte gezeigt werden, dass die Energiedichte ein äußerst nützlicher Parameter zum Vergleich von Plasmen sowie allgemein zur Schichtentwicklung ist.
