專利名稱:一種透明阻隔氧化鋁薄膜生產(chǎn)工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明所要保護(hù)的技術(shù)方案屬于塑料薄膜金屬氧化物涂布的生產(chǎn)工藝這一技術(shù)領(lǐng)域：
，特別屬于制造透明阻隔氧化鋁蒸鍍薄膜這一技術(shù)領(lǐng)域：
。
背景技術(shù)：
透明阻隔氧化鋁蒸鍍薄膜屬于新材料應(yīng)用領(lǐng)域，是一種具有透明、阻隔性能的包裝材料，被廣泛應(yīng)用于食品、飲料、肉制品、調(diào)味品、乳品、電子零件、精密儀器配件、微波制品、醫(yī)藥等的復(fù)合包裝上。它由柔性包裝材料采用等離子技術(shù)真空鍍氧化鋁后加工而成。
傳統(tǒng)的透明阻隔氧化鋁薄膜的生產(chǎn)工藝包括抽真空工序，蒸鍍工序，分切或者復(fù)卷工序。所述的蒸鍍工序分為兩種，一種為在高真空狀態(tài)(真空度小于2×10-3torr)下，用電子槍加熱氧化鋁至4000-6000℃，在氧化鋁蒸氣形成后，啟動(dòng)薄膜運(yùn)行系統(tǒng)，當(dāng)薄膜運(yùn)行到一定速度后打開擋板，從而氧化鋁蒸氣就吸附沉積在薄膜表面，此種工序?qū)υO(shè)備的要求高，同時(shí)耗電量大。
另外一種蒸鍍工序?yàn)樵诟哒婵諣顟B(tài)(真空度小于1×10-3torr)下，用坩鍋加熱鋁錠至1400-1600℃，通入氧氣，使鋁蒸氣與氧氣進(jìn)行反應(yīng)，形成氧化鋁蒸氣，在氧化鋁蒸氣形成后，啟動(dòng)薄膜運(yùn)行系統(tǒng)，當(dāng)薄膜運(yùn)行到一定速度后打開擋板，氧化鋁沉積在塑料薄膜上，此種工藝受坩鍋容量限制，不能長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)生產(chǎn)，同時(shí)所生成的氧化鋁層厚度不均勻，透光率不好，同時(shí)氧化鋁與薄膜的附著力不強(qiáng)，阻隔性能較低并且不穩(wěn)定。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種透光率好，阻隔性能高而且穩(wěn)定的氧化鋁薄膜的生產(chǎn)工藝。
本發(fā)明解決技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案為透明阻隔氧化鋁蒸鍍薄膜工藝包括抽真空工序，蒸鍍工序，分切或者復(fù)卷工序。所述的蒸鍍工序分為清洗工序及電離氧化沉積工序，所述的清洗工序?yàn)橛蒙漕l等離子系統(tǒng)處理塑料薄膜表面；所述的電離氧化沉積工序?yàn)閷⒄舭l(fā)舟加熱至1400-1600℃，然后將鋁線送至蒸發(fā)舟表面，將純度為99.9％以上的氧氣通入蒸發(fā)區(qū)的上方，在蒸發(fā)區(qū)的上方設(shè)有微波等離子系統(tǒng)，所述的微波等離子系統(tǒng)的功率為1.5-5KW，微波工作頻率為2450±50MHZ，使氧化鋁沉積在塑料薄膜表面；氧氣通入量為0.5-5l/min；鋁的蒸發(fā)速率為3-10g/min。
優(yōu)選的微波等離子系統(tǒng)的功率為2.5-4.5KW；氧氣通入量為0.75-1.5l/min；鋁的蒸發(fā)速率為4-8g/min。
所述射頻等離子系統(tǒng)的功率為2-20kw；磁場(chǎng)強(qiáng)度為20-80高斯，頻率為50-120HZ，使用氧氣和氮?dú)?或氬氣)作為等離子體氣體，氧氣與氮?dú)?或氬氣)的體積比為1∶2-10。
優(yōu)選的射頻等離子系統(tǒng)的功率為3-6kw；磁場(chǎng)強(qiáng)度為40-60高斯，頻率為70-90HZ，氧氣與氮?dú)?或氬氣)的體積比為1∶3-6。
所述的真空度為4.0×10-4-2×10-3Torr。
薄膜運(yùn)行速度為300-600m/min。
優(yōu)選的薄膜運(yùn)行速度為400-500m/min。
所用的基材為聚酯薄膜、聚丙烯薄膜、聚酰胺薄膜。
本發(fā)明是基于這樣的思路而提出1、通過(guò)采用射頻等離子系統(tǒng)對(duì)基材表面進(jìn)行處理①清除基材表面的污染物和殘留氣體，有效避免在蒸鍍過(guò)程中發(fā)生氣體釋放而使蒸鍍層產(chǎn)生微小針孔，增強(qiáng)了氧化鋁層的致密性，提高蒸鍍薄膜的阻隔性能；②可以使得塑料薄膜表面聚合物分子鏈上形成一定數(shù)量的極性基團(tuán)，如-CO、-OH、-COOH、-NH等，能極大地改善基材表面性能。經(jīng)處理后的基材表面易與氧化鋁以范德華力、氫鍵或離子鍵形成牢固、致密的結(jié)合層，使得氧化鋁層附著力顯著提高，從而顯著提高了蒸鍍薄膜的阻隔性能。
2、通過(guò)采用微波等離子技術(shù)在蒸發(fā)區(qū)蒸發(fā)舟上方激發(fā)工藝氣體形成微波等離子體區(qū)，電離工藝氣體O2和鋁分子，形成鋁離子和氧離子，使氧離子和鋁離子能夠充分反應(yīng)，在基材表面沉積氧化鋁蒸鍍層。形成透明阻隔薄膜。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，能夠長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)生產(chǎn)，同時(shí)所生成的氧化鋁層厚度均勻，透光率好，氧化鋁與基材的附著力強(qiáng)，阻隔性能高并且穩(wěn)定。
具體實(shí)施方式射頻等離子處理系統(tǒng)為美國(guó)Sigma技術(shù)國(guó)際公司生產(chǎn)。
微波等離子系統(tǒng)由英國(guó)牛津科學(xué)公司生產(chǎn)。
純度≥99.9％氧氣，；純度≥99.9％氮?dú)?；純度?9.9％氬氣；復(fù)合陶瓷蒸發(fā)舟，電阻率700-1000moc；鋁線的純度大于99.5％，鋁絲直徑1.5-1.8mm。
各實(shí)施例均在大力科士登DYDP-5040F型連續(xù)式真空鍍鋁機(jī)設(shè)備生產(chǎn)。
測(cè)試方法和測(cè)試條件按照ASTM標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。
水蒸氣透過(guò)量按照ASTM F 1249標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢測(cè)溫度38℃，濕度90％RH；氧氣透過(guò)量按照ASTM D 3985標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢測(cè)溫度23℃，濕度0％RH。
附著力、透光率按照AIMCAL的方法檢測(cè)。
水蒸氣透過(guò)量測(cè)試儀美國(guó)Mocon3/61型。氧氣透過(guò)量測(cè)試儀美國(guó)Mocon702型，透光率檢測(cè)儀美國(guó)MACTEH TD931型。
實(shí)施例1在真空度為2×10-3Torr，射頻等離子系統(tǒng)的功率為2kw；磁場(chǎng)強(qiáng)度為20高斯，頻率為50HZ，使用氧氣和氮?dú)庾鳛榈入x子體氣體，氧氣與氮?dú)怏w積比為1∶2，運(yùn)行速度為300m/min的情況下，對(duì)厚度為12μm的聚酯薄膜進(jìn)行清洗。
清洗后；將薄膜送至已被加熱到1400℃的蒸發(fā)舟上方，此時(shí)鋁的蒸發(fā)速率為3g/min，氧氣通入量為0.5l/min，在蒸發(fā)區(qū)的上方設(shè)有微波等離子系統(tǒng)，所述的微波等離子系統(tǒng)的功率為1.5KW，微波工作頻率2450HZ，使鋁充分氧化成為氧化鋁，沉積在薄膜表面，待整卷基材蒸鍍完成后，將蒸發(fā)舟降溫、破真空、分切或者復(fù)卷即可。
實(shí)施例2在真空度為2×10-3Torr，將薄膜送至已被加熱到1400℃的蒸發(fā)舟上方，此時(shí)鋁的蒸發(fā)速率為3g/min，氧氣通入量為0.5l/min，使鋁氧化成為氧化鋁，沉積在薄膜表面，待整卷基材蒸鍍完成后，將蒸發(fā)舟降溫、破真空、分切或者復(fù)卷即可。
其結(jié)果如表1所示表1
表1顯示，增加了射頻等離子系統(tǒng)的清洗，及微波等離子系統(tǒng)的氧化，提高了產(chǎn)品的附著力，阻隔性，及透光率。
實(shí)施例3除微波等離子系統(tǒng)的功率為2.5KW；氧氣通入量為0.75l/min；鋁的蒸發(fā)速率為4g/min外，其余與實(shí)施例1相同。
實(shí)施例4除微波等離子系統(tǒng)的功率為4.5KW；氧氣通入量為1.5l/min；鋁的蒸發(fā)速率為8g/min外，其余與實(shí)施例1相同。
實(shí)施例5除微波等離子系統(tǒng)的功率為5KW；氧氣通入量為5l/min；鋁的蒸發(fā)速率為10g/min外，其余與實(shí)施例1相同。
其結(jié)果如表2所示表2
實(shí)施例6除射頻等離子系統(tǒng)的功率為3kw；磁場(chǎng)強(qiáng)度為40高斯，頻率為70HZ，氧氣與氮?dú)饣驓鍤獾捏w積比為1∶3外，其余與實(shí)施例4相同。
實(shí)施例7除射頻等離子系統(tǒng)的功率為6kw；磁場(chǎng)強(qiáng)度為60高斯，頻率為90HZ，氧氣與氮?dú)獾捏w積比為1∶6外，其余與實(shí)施例4相同。
實(shí)施例8除射頻等離子系統(tǒng)的功率為20kw；磁場(chǎng)強(qiáng)度為80高斯，頻率為120HZ，氧氣與氮?dú)饣驓鍤獾捏w積比為1∶10外，其余與實(shí)施例4相同。
其結(jié)果如表3所示表3
實(shí)施例9除真空度為1×10-3Torr，薄膜運(yùn)行速度為400m/min，基材為聚丙烯薄膜外，其余與實(shí)施例7相同。
實(shí)施例10除真空度為8.0×10-4Torr，薄膜運(yùn)行速度為500m/min，基材為聚酰胺薄膜外，其余與實(shí)施例7相同。
實(shí)施例11除真空度為4.0×10-4Torr，薄膜運(yùn)行速度為600m/min，基材為聚酯薄膜外，其余與實(shí)施例7相同。
其結(jié)果如表4所示表4
權(quán)利要求
1.一種透明阻隔氧化鋁薄膜生產(chǎn)工藝，包括抽真空工序，蒸鍍工序，分切或者復(fù)卷工序，其特征在于所述的蒸鍍工序分為清洗工序及電離氧化沉積工序，所述的清洗工序?yàn)橛蒙漕l等離子系統(tǒng)處理塑料薄膜表面；所述的電離氧化沉積工序?yàn)閷⒄舭l(fā)舟加熱至1400-1600℃，然后將鋁線送至蒸發(fā)舟表面，將純度為99.9％以上的氧氣通入蒸發(fā)區(qū)的上方，在蒸發(fā)區(qū)的上方設(shè)有微波等離子系統(tǒng)，所述的微波等離子系統(tǒng)的功率為1.5-5KW，微波工作頻率為2450±50MHZ，使氧化鋁沉積在塑料薄膜表面；氧氣通入量為0.5-5l/min；鋁的蒸發(fā)速率為3-10g/min。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的一種透明阻隔氧化鋁薄膜生產(chǎn)工藝，其特征在于所述的微波等離子系統(tǒng)的功率為2.5-4.5KW；氧氣通入量為0.75-1.5l/min；鋁的蒸發(fā)速率為4-8g/min。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的一種透明阻隔氧化鋁薄膜生產(chǎn)工藝，其特征在于所述射頻等離子系統(tǒng)的功率為2-20kw；磁場(chǎng)強(qiáng)度為20-80高斯，頻率為50-120HZ，使用氧氣和氮?dú)?或氬氣)作為等離子體氣體，氧氣與氮?dú)?或氬氣)的體積比為1∶2-10。
4.根據(jù)權(quán)利要求
3所述的一種透明阻隔氧化鋁薄膜生產(chǎn)工藝，其特征在于所述的射頻等離子系統(tǒng)的功率為3-6kw；磁場(chǎng)強(qiáng)度為40-60高斯，頻率為70-90HZ，氧氣與氮?dú)?或氬氣)的體積比為1∶3-6。
5.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的一種透明阻隔氧化鋁薄膜生產(chǎn)工藝，其特征在于所述的真空度為4.0×10-4-2×10-3Torr。
6.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的一種透明阻隔氧化鋁薄膜生產(chǎn)工藝，其特征在于薄膜運(yùn)行速度為300-600m/min。
7.根據(jù)權(quán)利要求
6所述的一種透明阻隔氧化鋁薄膜生產(chǎn)工藝，其特征在于所述的薄膜運(yùn)行速度為400-500m/min。
8.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的一種透明阻隔氧化鋁薄膜生產(chǎn)工藝，其特征在于所用的基材為聚酯薄膜、聚丙烯薄膜、聚酰胺薄膜。
專利摘要
本發(fā)明公開了一種透明阻隔氧化鋁蒸鍍薄膜的生產(chǎn)工藝，包括真空工序，蒸鍍工序，分切工序。所述的蒸鍍工序分為清洗工序及電離氧化沉積工序，所述的電離氧化沉積工序?yàn)閷⒄舭l(fā)舟加熱至1400－1600℃，然后將鋁線送至蒸發(fā)舟表面，將純度為99.9％以上的氧氣通入蒸發(fā)區(qū)的上方，在蒸發(fā)區(qū)的上方設(shè)有微波等離子系統(tǒng)，所述的微波等離子系統(tǒng)的功率為1.5－5KW，微波工作頻率2450±50MHZ，使氧化鋁沉積在薄膜表面；氧氣通入量0.5－5l/min；鋁的蒸發(fā)速率為3－10g/min。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，能夠長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)生產(chǎn)，同時(shí)所生成的氧化鋁層厚度均勻，透光率好，氧化鋁與基材的附著力強(qiáng)，阻隔性能高并且穩(wěn)定。
文檔編號(hào)C23C14/54GK1995446SQ200610161329
公開日2007年7月11日 申請(qǐng)日期2006年12月13日
發(fā)明者吳亞飛, 章衛(wèi)東, 毛松林, 謝文匯, 陳旭, 周黎麗 申請(qǐng)人:黃山永新股份有限公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan