СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КОМПОЗИТНОГО МАТЕРИАЛА Российский патент 2009 года по МПК B22F7/02 B32B7/04 C23C14/12 

Настоящее изобретение относится к способу получения композитного материала. Изобретение также относится к устройству для осуществления упомянутого способа.

Способ получения композитного материала известен из WO 99/66097. Согласно способу, описанному в WO 99/66097, слой осаждают на подложку из паровой фазы,осаждаемое из паровой фазы соединение включает соединение триазина.

Задачей настоящего изобретения является разработка усовершенствованного способа получения композитного материала, имеющего дополнительные улучшенные свойства, такие как защитные свойства или их сочетание.

Упомянутая задача может быть решена путем использования способа получения композитного материала, включающего подложку, первый слой и второй слой, включающего:

- первую стадию осаждения из паровой фазы, во время которой первое соединение осаждают на подложку из паровой фазы, формируя в результате первый слой; и

- вторую стадию осаждения из паровой фазы, во время которой второе соединение, включающее соединение триазина, осаждают из паровой фазы на первый слой, формируя в результате второй слой,

при этом первую и вторую стадии осаждения из паровой фазы осуществляют таким образом, что первый слой включает от 0 мас.% до 10 мас.% соединения триазина.

Преимущество способа согласно данному изобретению заключается в том, что в то время как первая стадия осаждения из паровой фазы позволяет придать подложке любые возможные желательные свойства, вторая стадия осаждения из паровой фазы - и ее осуществление таким образом, что соединение триазина присутствует в первом слое в количестве от 0 мас.% до 10 мас.% - придает подложке защитные свойства без ухудшения функциональности первого слоя.

В способе согласно данному изобретению получают композитный материал, включающий подложку, первый слой и второй слой. Подложка представляет собой материал, служащий носителем слоев, она представляет собой объект, на который осаждают слои. Подложка может состоять, по существу, из гомогенного материала либо она сама может представлять собой негомогенный или композитный материал. Подложка может включать различные слои. Подложка может быть, по существу, плоской или иметь сложную трехмерную форму. Примерами подходящих подложек являются гибкие упаковки, такие как пленки, приспособления; жесткие упаковки, такие как бутылки или упаковочные ящики определенной формы.

Подложка предпочтительно включает полимерный материал, бумагу, картон, металл или керамику. Если сама подложка не прилипает к соединению, составляющему первый слой, достаточно сильно, то перед стадиями осаждения из паровой фазы может потребоваться ее предварительная обработка. Примерами таких видов обработки являются обработка в коронном разряде и плазменная обработка.

Способ согласно данному изобретению включает первую стадию осаждения из паровой фазы. Первую стадию осаждения из паровой фазы предпочтительно осуществляют при пониженном давлении, т.е. давлении ниже атмосферного давления. Более предпочтительно, первую стадию осаждения из паровой фазы осуществляют при давлении ниже 1000 Па или ниже 1 Па, или даже ниже 0,5 Па, наиболее предпочтительно от 0,001 Па до 0,01 Па.

Во время первой стадии осаждения из паровой фазы используют температурные градиенты: первое соединение должно быть нагрето до такой температуры, что оно испаряется, в то время как подложка должна иметь достаточно низкую температуру для того, чтобы при контакте пар оседал на нее. Все эти обстоятельства хорошо известны специалистам в данной области техники.

На первой стадии осаждения из паровой фазы первое соединение испаряется, затем происходит контакт пара с подложкой, после чего оно осаждается. Термин «соединение» здесь и далее означает чистое вещество либо смесь двух или более веществ. Первое соединение может представлять собой любое соединение, подходящее для выполнения своего назначения, такие соединения и их назначения как таковые известны в данной области техники. Примеры предпочтительных соединений, подходящих в качестве первого соединения, включают: оксид металла, такой как оксид алюминия (AlO_x), при этом оксид металла может быть получен путем окисления металла после осаждения, другие оксиды, такие как оксид кремния (SiO_x). В качестве первого соединения могут также служить органические соединения, согласно предпочтительному варианту первое соединение не включает соединение триазина.

После осаждения первое соединение образует первый слой. Толщина первого слоя зависит от его предполагаемого назначения и поэтому может варьироваться в широких пределах. Толщина первого слоя предпочтительно составляет менее 100 мкм, более предпочтительно менее 10 мкм, и еще более предпочтительно менее 1 мкм; минимальная толщина предпочтительно составляет по меньшей мере 2 нм, более предпочтительно по меньшей мере 10 нм. Если первое соединение прилипает к подложке недостаточно сильно, может возникнуть необходимость предварительной обработки подложки до осуществления стадий осаждения из паровой фазы. Примерами таких видов обработки являются обработка в коронном разряде и плазменная обработка.

После первой стадии осаждения из паровой фазы способ согласно данному изобретению включает вторую стадию осаждения из паровой фазы. Эту вторую стадию осаждения из паровой фазы осуществляют согласно таким же принципам, как и первую стадию осаждения из паровой фазы. Таким образом, второе соединение испаряется, затем пар перемещается и оседает на первом слое, таким образом формируя второй слой. Первая и вторая стадии осаждения из паровой фазы могут быть выполнены как один непрерывный процесс либо они могут быть выполнены как два отдельных непрерывных или периодических процесса.

Второе соединение включает соединение триазина, предпочтительно 1,3,5-триазин, поскольку 1,3,5-триазины проявляют при их использовании согласно данному изобретению ряд положительных свойств, таких как газозащитные свойства, нетоксичность, стойкость к царапанью и возможность образовывать прозрачные слои при определенной толщине. Примеры триазинов, которые могут быть использованы во втором соединении в способе согласно данному изобретению, включают меламин, мелем, мелам, аммелин, аммелид, циануровую кислоту, 2-уреидомеламин, соли меламина, такие как цианурат меламина, меламин, функционализированный полимеризуемыми группами, такими как акрилаты, эпокси, сложные виниловые эфиры. Второе соединение может включать смесь соединений триазина и также может включать дополнительные соединения, такие как соединения, предназначенные для последующих химических реакций, таких как функционализирование, образование смолы, полимеризация или поперечное сшивание.

При осаждении паром соединение триазина обычно не вступает в химическую реакцию, в таком случае оно не содержит смолы, имеет кристаллическую форму, обычно имеет вид не монокристалла, а зерен, разделенных границами. Такие зерна кристаллизуемых соединений в целом общеизвестны специалистам в данной области техники. К удивлению было обнаружено, что защитные свойства композитного материала согласно настоящему изобретению, придаваемые вторым соединением, зависят, среди прочего, от размера осажденных зерен, в частности от размера содержащих триазин зерен. Под размером зерна в данном описании подразумевается наибольший размер, параллельный поверхности подложки (т.е. при виде сверху), одного зерна. Размер содержащих триазин зерен во втором слое может иметь такое же или даже большее значение, чем толщина второго слоя, при определении важных характеристик, таких как защитные свойства. Не прибегая к какому-либо конкретному теоретическому объяснению, автор данного изобретения полагает, что оптимальные защитные свойства могут быть получены, вопреки ожиданиям специалиста в данной области техники, путем регулирования количества и размера границ между зернами, а не регулирования толщины осажденного слоя. Предполагается, что границы между зернами представляют собой относительно слабые места при сообщении защитных свойств композитному материалу, таким образом, если средний размер зерен становится слишком маленьким, возникает большое количество границ, оказывающих отрицательное влияние на защитные свойства. С другой стороны, если средний размер зерен становится слишком большим, предполагается, что сами площади границ становятся диспропорционально большими, поэтому опять же страдают защитные свойства. Средний размер зерен предпочтительно составляет по меньшей мере 10 нм, более предпочтительно по меньшей мере 50 нм, еще более предпочтительно по меньшей мере 100 нм и наиболее предпочтительно по меньшей мере 200 нм. Наибольший размер зерен предпочтительно составляет 2000 нм, более предпочтительно 1000 нм, еще более предпочтительно 600 нм и наиболее предпочтительно 400 нм. В данном описании средний размер зерен представляет собой усредненное число. Согласно предпочтительному варианту второе соединение, по существу, состоит из соединения триазина, поэтому кристаллические структуры триазина не испытывают существенных повреждений.

Средний размер осажденных из паровой фазы зерен зависит, среди прочего, от количества центров зародышеобразования на поверхности, на которой растут зерна: чем выше количество центров зародышеобразования, тем меньше средний размер зерен. Таким образом, средний размер осажденных из паровой фазы зерен может варьироваться путем регулирования таких условий процесса, которые влияют на количество центров зародышеобразования, из которых растут зерна. Согласно данному изобретению было установлено, что количество центров зародышеобразования увеличивается с повышением разницы температур, т.е. температуры, до которой нагревают содержащее триазин второе соединение, и второго соединения. Также было установлено, что количество центров зародышеобразования снижается при снижении давления, при котором осуществляют вторую стадию осаждения из паровой фазы. Кроме того, следует отметить, что природа первого слоя также влияет на количество формирующихся центров зародышеобразования. Таким образом, специалист в данной области техники с целью получения среднего размера зерен, входящих в указанный диапазон, может с помощью вышеприведенных указаний относительно параметров температурной разницы и давления определить экспериментальным путем оптимальные условия процесса для второй стадии осаждения из паровой фазы.

Несмотря на то что второй слой, включающий соединение триазина в несмолистом кристаллическом виде, проявляет желаемые свойства, такие как газозащитные свойства, предпочтительным может оказаться осуществление следующей стадии, на которой соединение триазина подвергают физическим или химическим изменениям. Примеры таких последующих стадий включают стадию поперечного сшивания, плазменную обработку, обработку в коронном разряде, УФ-обработку или обработку электронным лучом. На стадии поперечного сшивания соединение триазина взаимодействует само с собой или с другим соединением, упомянутое другое соединение может быть совместно осаждено из паровой фазы во второй слой либо может быть подвергнуто контакту со вторым слоем после его формирования. Примером такого другого соединения является газообразный формальдегид. Осуществление упомянутых последующих стадий может оказаться желательным с целью усиления некоторых конкретных свойств, таких как стойкость к царапанью или влагостойкость.

Как и в случае с первым слоем, толщина второго слоя может варьироваться в широких пределах в зависимости от его предполагаемого назначения. Толщина второго слоя предпочтительно составляет менее 100 мкм, более предпочтительно менее 10 мкм или даже менее 1 мкм, минимальная толщина предпочтительно составляет по меньшей мере 2 нм, более предпочтительно по меньшей мере 10 нм.

Во время осуществления первой и второй стадий осаждения из паровой фазы необходимо предусмотреть, чтобы соединение триазина не формировало большой участок первого слоя, несмотря на то, что присутствие небольшого количества соединения триазина в первом слое способно в зависимости от характера первого соединения и желаемых характеристик композитного материала обеспечивать положительный эффект. Большое количество соединения триазина в первом слое может, например, присутствовать в том случае, если первую и вторую стадии осаждения из паровой фазы осуществляют непосредственно одна за другой таким образом, что пар первого соединения и пар второго соединения смешиваются между собой. Другой пример вероятности присутствия соединения триазина в первом слое в большом количестве наблюдается в том случае, если первый слой еще не отвердел при осаждении из паровой фазы второго слоя. Первый слой не должен включать более 10 мас.% соединения триазина, первый слой предпочтительно включает менее 5 мас.%, более предпочтительно менее 3 мас.% или даже менее 1 мас.% соединения триазина. Согласно предпочтительному варианту первый слой, по существу, свободен от каких-либо соединений триазина. Технические меры предосторожности, которые необходимо принимать для того, чтобы первый слой не включал более 10 мас.% триазина, входящего во второе соединение, зависят от конкретного способа осуществления первой и второй стадий осаждения из паровой фазы. Примеры таких мер включают: наличие физического барьера, такого как экран, между паром первого соединения и паром второго соединения; наличие достаточного расстояния между двумя источниками пара, которое может составлять 50 см, 100 см, 500 см или предпочтительно 1000 см или даже 3000 см; осуществление первой и второй стадий осаждения из паровой фазы в отдельных камерах, в которых при непрерывном получении открыты только отверстия, достаточные для прохождения подложки или подложки со слоем или слоями. В последнем случае предпочтительным может оказаться размещение двух камер в большой камере, обеспечивающей возможность регулирования условий, в частности давления, всей системы.

Давление на первой и второй стадиях осаждения из паровой фазы может быть практически одинаковым. Однако в одном из вариантов способа согласно данному изобретению давление на второй стадии осаждения из паровой фазы по меньшей мере на 0,0005 Па ниже или выше давления на первой стадии осаждения из паровой фазы. Это является преимуществом, поскольку оптимальное давление для осуществления стадии осаждения из паровой фазы может варьироваться в зависимости от соединения таким образом, что в данном варианте каждая стадия осаждения из паровой фазы может быть осуществлена при давлении, оптимальном для конкретного соединения. Другое преимущество заключается в том, дифференциация давлений позволяет учитывать характеристики предыдущих или последующих операций. Примером такой операции является наматывание пленки в том случае, если подложка представляет собой непрерывную пленку, известно, что легкость осуществления такой стадии наматывания зависит от давления. Более того, при осуществлении по меньшей мере одной стадии осаждения из паровой фазы при пониженном давлении нет необходимости осуществлять обе стадии осаждения из паровой фазы при самом низком давлении, т.е. глубочайшем вакууме, таким образом, что строгие технические условия, необходимые для получения глубочайшего вакуума, нужны только для одной стадии осаждения из паровой фазы. Давление на второй стадии осаждения из паровой фазы по меньшей мере на 0,005 или на 0,01 Па выше или ниже давления на первой стадии осаждения из паровой фазы, более предпочтительно по меньшей мере на 0,1 Па или даже по меньшей мере на 1 Па. В целом желательно, чтобы разница давлений между первой и второй стадиями осаждения из паровой фазы не превышала 100000 Па, предпочтительно 10000 Па, более предпочтительно 1000 Па. В альтернативном варианте выбора условий давления на первой и второй стадиях осаждения из паровой фазы коэффициент разницы в давлении между двумя стадиями составляет по меньшей мере 5, предпочтительно 10, более предпочтительно 25.

Согласно одному из вариантов осуществления данного изобретения первое соединение выбирают таким образом, чтобы первый слой обеспечивал защиту от газа или жидкости. Металлы и/или оксиды металлов, такие как алюминий или его оксиды, являются примерами подходящих веществ, обеспечивающих такое защитное действие. Таким способом общее защитное действие первого и второго слоев обеспечивает усиление защитных свойств композитного материала, особенно при наличии царапин или иных повреждений, расположенных таким образом, что второй слой также действует как защитный слой.

В предпочтительном варианте способа согласно данному изобретению упомянутый способ осуществляют при давлении ниже 1000 Па, предпочтительно давление составляет 10 Па или менее, более предпочтительно 1×10^-1 Па или менее, более предпочтительно 4×10^-3 Па или менее, еще более предпочтительно 5×10^-4 Па или менее, наиболее предпочтительно 1×10^-4 Па или менее или даже 5×10^-5 Па или менее. Вторую стадию осаждения из паровой фазы предпочтительно осуществляют сразу же или спустя короткое время после первой стадии осаждения из паровой фазы, т.е. в течение 5 минут или менее, либо 45 секунд или менее либо даже 30 секунд или менее, в частности 20 или 10 секунд или менее, более конкретно 5 секунд или менее, либо даже 2 секунд или менее. Одним из способов, гарантирующих осуществление двух стадий осаждения из паровой фазы в течение короткого периода времени, является непрерывный или полунепрерывный процесс, согласно которому две стадии осуществляют в одной вакуумной камере или в двух смежных вакуумных камерах, а подложку транспортируют известными способами, такими как конвейерная лента или система роликов в том случае, если подложка представляет собой пленку. Подложку подвергают контакту с первой охлаждающей поверхностью во время первой стадии осаждения из паровой фазы, при этом первая охлаждающая поверхность имеет температуру Т₁. Если подложка имеет форму пленки, то первая охлаждающая поверхность обычно имеет форму роликов с контролируемой температурой, также называемых барабаном для нанесения покрытий. Как правило, температуру контролируют, подвергая часть подложки, не осаждаемой из паровой фазы, контакту с охлаждающей или нагревающей поверхностью, такой как ролики с контролируемой температурой или барабан для нанесения покрытий, в том случае, если подложка представляет собой пленку. В контексте настоящего изобретения пленка представляет собой, по существу, плоскую подложку, имеющую максимальную толщину 2000 мкм, предпочтительно 1000 мкм, в частности максимально 800 мкм, и наиболее предпочтительно максимально 500 мкм. На практике толщина пленки в диапазоне от 10 мкм до 50 мкм также является вполне обычной.

Во время первой стадии осаждения из паровой фазы температура подложки изменяется под влиянием первой охлаждающей поверхности. На температуру подложки также влияет температура первого соединения при его осаждении на подложку. В зависимости от природы первого соединения такое влияние может быть существенным. Например, такие металлы, как алюминий, обычно испаряются при температуре намного выше 1000°С. В результате контакта с первой охлаждающей поверхностью и в результате тепловой энергии, присутствующей в первом соединении, подложка с первым слоем имеет - по окончании первой стадии осаждения из паровой фазы - итоговую среднюю температуру. Следовательно, подложка с первым слоем проникает на вторую стадию осаждения из паровой фазы. Средняя температура подложки с первым слоем в такой момент обозначена в данном описании как температура Т_S1. Подложку с первым слоем подвергают контакту со второй охлаждающей поверхностью во время второй стадии осаждения из паровой фазы, при этом упомянутая вторая охлаждающая поверхность имеет температуру Т₂. В данном варианте согласно настоящему изобретению Т₂ должна быть выбрана таким образом, чтобы разница между Т_S1 и Т₂ составляла менее 50°С. К удивлению было обнаружено, что сцепление между вторым слоем и первым слоем усиливается при снижении разницы между Т_S1 и Т₂ во время второй стадии осаждения из паровой фазы. Таким образом, преимущество данного варианта согласно настоящему изобретению заключается в получении композитного материала, имеющего улучшенные свойства, в частности относительно сцепления между первым и вторым слоем. Т₂ предпочтительно выбирают таким образом, чтобы разница между Т_S1 и Т₂ составляла менее 30°С или 20°С, в частности менее 10°С или даже 5°С.

Из вышесказанного специалисту очевидно, что уровень установленной Т₁ влияет на Т_S1, особенно с учетом предпочтительного краткого периода между осуществлением первой и второй стадий осаждения из паровой фазы, а также с учетом пониженного давления, при котором осуществляют стадии осаждения из паровой фазы, что резко снижает теплообмен между подложкой с первым слоем и окружающей ее атмосферой. Следовательно, установленный уровень Т₁ также таким образом влияет на итоговый уровень, на который должна быть установлена Т₂: снижение Т₁ при прочих равных условиях приводит к более сильному охлаждению подложки во время первой стадии осаждения из паровой фазы таким образом, что Т_S1 также становится более низкой, тем самым устанавливая рабочий интервал для Т₂ на более низком температурном уровне. Т₁ предпочтительно выбирают таким образом, что Т₂ составляет от -20°С до +75°С, более предпочтительно от -10°С до +60°С, в частности от 0°С до +50°С. Это обеспечивает преимущество, заключающееся в том, что способ согласно данному изобретению может быть использован для обработки подложек, не способных выдерживать очень высокие или очень низкие температуры, например подложек, включающих полимерные пленки.

Как известно специалисту, определенная установленная Т₁ способна влиять на итоговую температуру подложки, например, путем увеличения или уменьшения охлаждающей поверхности, с которой контактирует подложка, и/или продолжительности контакта подложки с охлаждающей поверхностью. Как известно специалисту, эти и другие релевантные параметры выбирают таким образом, чтобы Т₁ входила в диапазон от -30°С до +30°С, в частности от -15°С до +20°С, а Т₂ входила в диапазон от 20°С до +75°С, более предпочтительно от -10°С до +60°С, в частности от 0°С до +50°С. Это обеспечивает преимущество, заключающееся в том, что меры по регулированию температуры, необходимые для установки температуры первой охлаждающей поверхности, находятся в рамках обычно используемых параметров.

Первое соединение предпочтительно включает или даже, по существу, состоит из алюминия, оксида алюминия или оксида силикона; второе соединение предпочтительно включает или даже, по существу, состоит из меламина.

В альтернативном варианте осуществления способа согласно данному изобретению подложку с первым слоем, имеющую среднюю температуру Т_S1, подвергают контакту во время второй стадии осаждения из паровой фазы со второй охлаждающей поверхностью, имеющей регулируемую температуру Т₂, при этом процесс осуществляют таким образом, чтобы поддерживать разницу между Т_S1 и Т₂ на уровне менее 30°С. Упомянутую разницу между Т_S1 и Т₂ предпочтительно поддерживают на уровне менее 10°С, в частности менее 5°С. Как и в предыдущем варианте, снижение разницы между Т_S1 и Т₂ имеет преимущество, заключающееся в том, что сцепление между первым слоем и вторым слоем повышается. По сравнению с предыдущим вариантом преимущество данного варианта заключается в том, что он обеспечивает возможность осуществления первой стадии осаждения из паровой фазы более независимо от первой стадии осаждения из паровой фазы. Таким образом, температура подложки с первым слоем может быть, например, отрегулирована при ее подаче на вторую стадию осаждения из паровой фазы. Т_S1 предпочтительно регулируют таким образом, чтобы Т₂ находилась в интервале от -20°С до +75°С, более предпочтительно в интервале от -10°С до +60°С, в частности от 0°С до +50°С.

Сразу же после окончания второй стадии осаждения из паровой фазы свежеполученный композитный материал имеет среднюю температуру Т_С. В зависимости от конкретных обстоятельств Т_С может превышать комнатную температуру. В таком случае сразу же после окончания второй стадии осаждения из паровой фазы предпочтительно осуществляют стадию охлаждения, на которой Т_С восстанавливают до температуры окружающей среды. Подобная стадия охлаждения может быть осуществлена методами, известными per se, такими как воздействие окружающего воздуха или воздуха с контролируемой температурой. В данном варианте скорость охлаждения, до которой может быть снижена Т_С, должна составлять не более 10°С в час. Это имеет преимущество, заключающееся в том, что любое тепловое напряжение, присутствующее в композитном материале, может снизиться без существенного ухудшения структуры самого композитного материала в результате образования трещин или как таковое. Это особенно касается случая, когда первое соединение включает неорганическое соединение, такое как металл. Скорость охлаждения предпочтительно составляет 8°С или 5°С, или менее в час; более предпочтительно скорость охлаждения составляет 3°С или менее в час.

В другом варианте осуществления способа согласно данному изобретению подложку и первый слой подвергают стадии механической нагрузки до или во время второй стадии осаждения из паровой фазы. Под стадией механической нагрузки здесь подразумевается стадия, на которой подложка физически деформируется в результате внешнего напряжения, прилагаемого к подложке, при этом деформация предпочтительно не является постоянной относительно подложки. Примерами стадий механической нагрузки являются растягивание, сгибание, изгибание и скручивание. Если подложка представляет собой пленку, то примером стадии механической нагрузки является приспособление, направляющее пленку на катушку. Подложка предпочтительно деформируется по меньшей мере на 0,3%, более предпочтительно по меньшей мере на величину от 0,5% до 1%, наиболее предпочтительно по меньшей мере на 3%. Во избежание структурного повреждения композитного материала подложка предпочтительно деформируется не более чем на 100%, более предпочтительно не более чем на 50%, наиболее предпочтительно не более чем на 25%. Во время стадии механической нагрузки подложка и первый слой подвергаются механическому напряжению так же, как и на практике. В результате упомянутого напряжения в первом слое могут возникнуть небольшие дефекты. Такие дефекты будут покрыты вторым соединением, поскольку стадию механической нагрузки осуществляют до или во время второй стадии осаждения из паровой фазы. Подобным образом композитный материал согласно данному изобретению подвергают предварительной обработке для практического использования, обеспечивая лучшее сохранение определенных свойств, ожидаемых от первого и второго соединений, таких как, например, газозащитные свойства, а также свойств, ожидаемых конкретно от второго соединения, в том случае, если композитный материал при его использовании испытывает напряжение.

Дальнейший вариант способа получения композитного материала согласно данному изобретению включает нанесение третьего или даже следующего слоя поверх второго слоя. Наличие третьего или следующего слоя (слоев) может оказаться желательным в том случае, если от композитного материала требуются дополнительные или иные свойства, такие как, например, свойства, относящиеся к декоративному использованию или защите, электрической проводимости и/или химической природе, такой как полярность. Примерами третьего и следующих слоев, наносимых поверх второго слоя, являются: печатный слой в качестве третьего слоя, клейкий слой в качестве четвертого слоя и герметизирующий слой в качестве пятого слоя. Третий и следующий слой (слои) могут быть нанесены любыми подходящими способами, такими как, например, осаждение из паровой фазы, покрытие и ламинирование.

Устройство, в котором осуществляют способ согласно данному изобретению, должно удовлетворять определенным требованиям, предусматривающим, чтобы в первом слое присутствовало не более 10% соединения триазина. Следовательно, данное изобретение также относится к такому устройству; устройство включает приспособление для испарения первого соединения и второго соединения, а также приспособление для разделения первого соединения и второго соединения во время осаждения из паровой фазы. Такие приспособления могут иметь различные формы в зависимости, среди прочего, от природы соединений. Примерами упомянутых соединений являются: наличие пространства длиной по меньшей мере 50, 100 или 1000 см между приспособлениями для испарения первого и второго соединений; наличие барьера между приспособлениями для испарения первого и второго соединений; наличие отдельных камер для осуществления первой и второй стадий осаждения из паровой фазы.

Если субстрат подвергают стадии механической нагрузки, то устройство, в котором осуществляют способ согласно данному изобретению, должно включать приспособление для осуществления упомянутой стадии механической нагрузки. Примеры таких приспособлений включают, в том случае, если подложка является, по существу, плоской, ролики или набор роликов.

Следующие примеры и сравнительные эксперименты предназначены для более полного разъяснения данного изобретения.

Пример 1

В качестве подложки используют пленку из ориентированного полипропилена (ОРР) толщиной 12 мкм. На пленку из ОРР в качестве первого соединения наносят алюминий методом осаждения из паровой фазы. Первую и вторую стадии осаждения из паровой фазы осуществляют в виде периодических стадий процесса. Второе соединение состоит из меламина (источник: DSM). Температура осаждения меламина составляет 310°С. Давление во время второй стадии осаждения из паровой фазы составляет 10^-5 Па; подложка и первый слой имеют температуру -20°С. Второй слой имеет толщину 140 нм; средний размер зерна составляет 60 нм. Алюминиевый слой включает 0% меламина. Измеряют скорость передачи кислорода (OTR) композитного материала, полученного вышеописанным способом, при 0% относительной влажности (RH). OTR обычно выражают в кубических сантиметрах на квадратный метр в день (см³/(м²·день)). Чем ниже величина OTR, тем лучше защитные свойства по отношению к кислороду. Было установлено, что OTR композитного материала согласно настоящему изобретению составляет 10 см³/м²·день.

Сравнительный пример 1

Измеряют OTR пленки из ОРР, обработанной в таких же условиях, как и в примере 1, но только с нанесенным на нее первым слоем из алюминия, т.е. без осуществления второй стадии осаждения из паровой фазы, при 0% RH, который (OTR) составляет 18 см³/(м²·день). Сравнительный эксперимент показывает, что несмотря на то, что, как известно, осажденный из паровой фазы алюминий придает подложкам, таким как ОРР, хорошие защитные свойства, композитный материал согласно данному изобретению, к удивлению, еще больше улучшает защитные свойства.

Сравнительный пример 2

Меламин наносят осаждением из паровой фазы на пленку из ОРР. Температура осаждения меламина из паровой фазы составляет 310°С. OTR данного композитного материала измеряют при 0% RH и получают величину, составляющую 80 см³/м²·день. Данная величина существенно выше, чем OTR пленки из ОРР как таковой, которая, как известно, составляет 1600 см³/(м²·день). Однако данная OTR существенно ниже, чем OTR композитного материала согласно данному изобретению из примера 1.

Сравнительный пример 3

OTR данного композитного материала, полученного в сравнительном эксперименте 2, измеряют при 50% RH и получают более 200 см³/(м²·день). Полученный результат показывает, что влажность отрицательно влияет на защитные свойства композитного материала, в котором подложкой является пленка из ОРР, а меламин осажден на подложку непосредственно из паровой фазы.

Пример 2

OTR композитного материала, полученного в примере 1, измеряют при 50% RH и получают 10,2 см³/м²·день. Данный пример показывает, что защитные свойства композитного материала согласно настоящему изобретению, в котором алюминий выбран в качестве первого соединения, а меламин выбран в качестве второго соединения, не чувствительны к существенным изменениям относительной влажности.

Изобретение относится к способу получения композитного материала и может найти применение в различных отраслях промышленности. Получение композитного материала, содержащего подложку, первый слой и второй слой, включает несколько стадий. В первой стадии осуществляют осаждение из паровой фазы, во время которой получают первое соединение, которое является металлом или оксидом металла и которое осаждают из паровой фазы на подложку, формируя в результате первый слой. Во второй стадии осаждения осуществляют формирование второго слоя из соединения триазина, который осаждают из паровой фазы на первый слой. Подложку и первый слой подвергают стадии механической нагрузки до или во время второй стадии осаждения из паровой фазы. В результате получают композитный материал с улучшенными защитными свойствами. 19 з.п. ф-лы.

1. Способ получения композитного материала, содержащего подложку, первый слой и второй слой, включающий первую стадию осаждения из паровой фазы, во время которой первое соединение, которое является металлом или оксидом металла, осаждают из паровой фазы на подложку, формируя в результате первый слой и вторую стадию осаждения, во время которой второе соединение, содержащее соединение триазина, осаждают из паровой фазы на первый слой, формируя в результате второй слой, при этом подложку и первый слой подвергают стадии механической нагрузки до или во время второй стадии осаждения из паровой фазы.

2. Способ по п.1, в котором стадия механической нагрузки включает растягивание и/или изгибание.

3. Способ по п.1 или 2, в котором при механической нагрузке подложку деформируют по меньшей мере на 0,3%.

4. Способ по п.3, в котором при механической нагрузке подложку деформируют по меньшей мере на 0,5%.

5. Способ по п.4, в котором при механической нагрузке подложку деформируют по меньшей мере на 1%.

6. Способ по п.1, в котором при механической нагрузке подложку деформируют не более чем на 0,5%.

7. Способ по п.1, в котором подложку с первым слоем подвергают стадии механической нагрузки до второй стадии осаждения из паровой фазы.

8. Способ по п.1, в котором первое соединение включает алюминий, оксид алюминия или оксид кремния.

9. Способ по п.1, в котором соединение триазина во втором слое является кристаллическим.

10. Способ по п.9, в котором средний размер зерен соединения кристаллического триазина находится между 10 и 2000 нм.

11. Способ по п.1, в котором соединение триазина включает меламин, мелам, мелем, аммелин, аммелид, циануровую кислоту или 2-уреидомеламин.

12. Способ по п.11, в котором соединение триазина представляет собой меламин.

13. Способ по п.1, в котором первую и вторую стадии осаждения из паровой фазы выполняют при давлении ниже 1000 Па.

14. Способ по п.13, в котором первую и вторую стадии осаждения из паровой фазы выполняют при давлении ниже 1·10^-1 Па.

15. Способ по п.13 или 14, в котором давление на второй стадии осаждения из паровой фазы по меньшей мере на 0,005 Па ниже или выше давления на первой стадии осаждения из паровой фазы.

16. Способ по п.1, включающий стадию поперечного сшивания соединения триазина.

17. Способ по п.1, включающий стадию нанесения третьего слоя поверх второго слоя.

18. Способ по п.17, в котором третий слой является печатным слоем.

19. Способ по п.17 или 18, в котором наносят следующий слой, который является клейким слоем и герметизирующим слоем.

20. Способ по п.19, в котором третий и следующие слои наносят путем осаждения из паровой фазы, нанесения покрытия и/или ламинирования.