Verfahren zum Erzeugen von Schichten aus Lösungen oder Dispersionen auf thermisch empfindlichen Substraten Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Erzeugen von Schichten aus Lösungen oder Dispersionen auf thermisch empfindlichen Sub- straten, wobei die Schichten nacheinander in mehreren Teilschritten überein- ander aufgetragen werden und nach jedem Teilauftrag der Nassschicht diese einem Zwischentrocknungsschritt unterworfen wird.

Filmbildende Substanzen werden im allgemeinen mittels Nassbeschichtungs- systemen auf die Oberflächen von Substraten in Form von Lösungen oder Dispersionen aufgetragen und getrocknet. Dies geschieht um die Gebrauchsei- genschaften der Substrate zu verbessern. Das für den gleichmäßigen Auftrag notwendige Lösungs-oder Dispergiermittel wird in Trocknungssystemen durch Verdampfen entfernt. Aus ökonomischen Gründen ist eine beschleunigte Ver- dunstung, z. B. durch Aufblasen heißer Luft auf die nass aufgetragenen Schichten üblich. Dabei werden Temperatur und Geschwindigkeit der Trock- nungsluft bis zur Grenze dessen was Schicht und Substrat ohne Qualitätsein- buße vertragen, gesteigert. Schichten auf temperaturstabilen Substraten wie beispielsweise biaxial orientierte und thermofixierte Folien aus linearem Poly- ester lassen sich bei Heißlufttemperaturen bis über 150°C und Luftaustrittsge- schwindigkeiten aus den Trocknerdüsen bis zur Schallgeschwindigkeit ohne Beschädigung des Substrates trocknen. Thermoplastische Schichten durch- schreiten bei diesen Trocknungsbedingungen ihren Erweichungsbereich, wo- durch die Diffusion durch die Oberflächenhaut entscheidend erhöht wird. Even- tuell doch noch auftretende Blasen werden unter diesen Bedingungen wegge- bügelt.

Diese weithin übliche Verfahrensweise stößt aber an ihre Grenzen, wenn Schicht und/oder Substrat diesen Belastungen nicht mehr standhalten. So sind spritzgeblasene, dünnwandige Hohlkörper beispielsweise aus linearem Polyes- ter weder ausreichend orientiert noch thermofixiert. Sie erleiden bereits bei Temperaturen um 60 bis 80°C Verformungen. Ein weiteres schwerwiegendes Hemmnis der Trocknung von Nassschichten auf thermisch empfindlichen Substraten bei den notwendigerweise milden Trock- nungsbedingungen ist die Ausbildung von Blasen in der Schicht. Sie werden verursacht durch die Entwicklung einer Oberflächenhaut auf der Nassschicht während der von oben her einwirkenden Antrocknung. Diese Haut verändert den Trocknungsprozeß grundlegend. Die freie Verdampfung des Lösungs-bzw.

Dispergiermittels geht in eine Diffusions-gesteuerte Verdunstung über, was wesentlich verminderte Trocknungsgeschwindigkeit zur Folge hat. Die bei fort- schreitender Verdunstung immer dicker werdende Haut setzt die Trocknungs- geschwindigkeit immer weiter herab. Infolge der stetig geringer. werdenden Verdunstung wird auch die Erzeugung von Verdunstungskälte verringert, so dass die Temperatur der Schicht und des Substrats ansteigt.

Deshalb wird einerseits eine Schädigung der Schicht durch die oben erwähnte Blasenbildung, andererseits des Substrates durch Schrumpfung und Defor- mierung beobachtet, weil die Temperaturen die Verträglichkeitsgrenzen über- schreiten.

Weiteres Herabsetzen der Trocknungstemperatur verhindert zwar die Ausbil- dung von Schäden in Schicht und Substrat, führt aber zu nicht mehr hinnehm- baren Trocknungszeiten.

Die Erfindung hat sich somit die Aufgabe gestellt, ein Verfahren zum Erzeugen von Schichten aus Lösungen oder Dispersionen zur Verfügung zu stellen, auf thermisch empfindlichen Substraten, wobei die Schichten nacheinander in mehreren Teilschritten übereinander aufgetragen werden und nach jedem Teilauftrag der Nassschicht, diese einem Zwischentrocknungsschritt unterwor- fen wird.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Schichten auf thermisch empfindli- chen Substraten aufgebracht werden und die Zwischentrocknung jeweils vor der Hautbildung der Oberflächen unterbrochen wird. Die Dicke der Nassschicht beträgt nach jedem Teilschritt nur ein Bruchteil der angestrebten Gesamtdicke. Es wird aber auf diese Weise der größte Teil des Lösungsmittels durch freie Verdunstung entfernt. Die Hautbildung und damit die Verlangsamung des Trockenvorgangs durch Übergang von freier Ver- dampfung zur diffusionsgesteuerter Verdunstung durch die Haut wird vermie- den. Die Kühlwirkung durch die ungehinderte Verdunstung bleibt erhalten.

Das Verfahren kann besonders vorteilhaft zur Beschichtung von dünnwandigen Hohlkörpern aus Kunststoffen eingesetzt werden, die zur Verpackung von Lebensmitteln und Getränken verwendet werden sollen. Solche Hohlkörper können Dosen oder Flaschen sein, die durch Spritzguss, Tiefziehen oder sons- tige Verformungsmethoden aus Kunststoffen mit relativ niedrigen Erwei- chungs-und Verarbeitungstemperaturen hergestellt werden, wie beispielswei- se aus Polyolefinen, PVC oder linearen Polyestern. Daraus hergestellte dünnwandige Behälter deformieren sich unter der Wärmeeinwirkung wie sie z. B. bei der direkten scharfen Trocknung von wässrigen Polyvinylidenchlorid- Dispersionen auf orientierten und thermisch fixierten Polyesterfolien eingesetzt wird.

PVDC-Schichten werden häufig auf Kunststoffsubstrate aufgetragen, weil sie einen sehr guten Barrierewert gegenüber Sauerstoff, Wasser, Wasserdampf oder Kohlendioxid aufweisen, was sie besonders zur Verwendung bei Verpa- ckungen in der Lebensmittelindustrie interessant macht.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Dispersion oder Lösung durch Aufsprühen oder Tauchen oder ein anderes geeignetes Verfahren auf den Behälter aufgebracht, wobei die aufgetragene Menge stets nur einem Bruchteil der angestrebten Gesamtmenge entspricht. Die Teilschicht wird so- fort nach dem Auftrag einer Trocknung unterworfen, z. B. durch heiße Luft oder IR-Strahler oder Mikrowellen. Mikrowellen können natürlich nur eingesetzt werden, wenn Wasser als Lösungs-oder Dispergiermittel verwendet wird.

Weiterhin kommen Mikrowellen nicht in Frage bei wasserhaltigen Substraten.

In einigen Fällen kann es auch vorteilhaft sein, die Zwischentrocknung mit Hilfe einer Kombination verschiedener Trocknungsarten durchzuführen.

Die beiden Prozessschritte Nassschichtauftrag und Trocknung werden solange wiederholt, bis die angestrebte Schichtdicke erreicht ist. Die jeweils günstigste Schichtdicke und Trocknungsweise sind durch Versuche im Einzelfall zu ermit- teln.

Wesentlich ist. bei filmbildenden Dispersionen, dass sie bei zunehmender Trocknung unlösliche bzw. nicht mehr benetzbare Oberflächen ausbilden. Der Trocknungsprozess zwischen den Teilschritten muss daher stets vor dieser oberflächlichen Hautbildung für den nächsten Teilauftrag unterbrochen wer- den.

Schichten, die aus einer wässrigen oder organischen Lösung entstehen, wer- den soweit angetrocknet, bis sich die Oberflächenhaut gerade auszubilden beginnt d. h. bis die freie Verdampfung in die diffusionsgesteuerte Verdunstung übergeht. Durch den nächsten Teilauftrag wird dabei eine sich gerade gebil- dete dünne Oberflächenhaut wieder gelöst, so dass die freie Verdunstung wie- der aus einer offenen und nassen Schicht stattfinden kann.

Zur Durchführung des Verfahrens kann beispielsweise ein rotationssymmetri- scher Hohlkörper in einer Arbeitskabine mit Abzug mit einer drehbaren Halte- rung befestigt werden. Der sich drehende Hohlkörper wird dabei auf einer Seite einer Beschichtungseinrichtung ausgesetzt, beispielsweise einer Sprüh- vorrichtung. Von der anderen Seite wirkt eine Trocknungseinrichtung, die z. B.

Warmluft und/oder Infrarotstrahlung, auf den Hohlkörper einwirken lässt. Der sich drehende Hohlkörper wird somit mit einer dünnen Schicht der Lösung und/oder der Dispersion versehen, welche innerhalb einer Umdrehung gerade soweit angetrocknet wird, dass sich noch keine Oberflächenhaut oder nur eine sehr dünne Oberflächenhaut bilden kann. Die beschichtete Stelle des Hohlkör- pers wird so innerhalb einer Umdrehung sowohl der Beschichtungsvorrichtung und unmittelbar darauf der Einwirkung der Trocknungseinrichtung ausgesetzt.

Der Vorgang wird mehrfach wiederholt, bis zum Erreichen der gewünschten Schichtdicke.

Durch geeignete Auswahl der Parameter, wie Auftragsmenge pro Zeit, Drehge- schwindigkeit der Hohlkörper, Trocknungsart und-intensität kann der Prozess so optimiert werden, dass die Hautbildung nahezu vollständig, oder ganz un- terbunden wird und damit die erwünschte rasche Trocknung erreicht wird.

Die Vorrichtung ermöglicht es auch die Gesamtschicht aus verschiedenen Ma- terialien herzustellen.