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
技術領域：
本發(fā)明所要保護的技術方案屬于塑料薄膜金屬氧化物涂布的生產(chǎn)工藝這一技術領域，特別屬于制造透明阻隔氧化鋁蒸鍍薄膜這一技術領域。
背景技術：
透明阻隔氧化鋁蒸鍍薄膜屬于新材料應用領域，是一種具有透明、阻隔性能的包裝材料，被廣泛應用于食品、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)藥等的復合包裝上。它由柔性包裝材料采用等離子技術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，啟動薄膜運行系統(tǒng)，當薄膜運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備的要求高，同時耗電量大。
另外一種蒸鍍工序為在高真空狀態(tài)(真空度小于1×10-3torr)下，用坩鍋加熱鋁錠至1400-1600℃，通入氧氣，使鋁蒸氣與氧氣進行反應，形成氧化鋁蒸氣，在氧化鋁蒸氣形成后，啟動薄膜運行系統(tǒng)，當薄膜運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，不能長時間連續(xù)生產(chǎn)，同時所生成的氧化鋁層厚度不均勻，透光率不好，同時氧化鋁與薄膜的附著力不強，阻隔性能較低并且不穩(wěn)定。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術問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)明解決技術問題的技術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，所述的清洗工序為用射頻等離子系統(tǒng)處理塑料薄膜表面；所述的電離氧化沉積工序為將蒸發(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；磁場強度為20-80高斯，頻率為50-120HZ，使用氧氣和氮氣(或氬氣)作為等離子體氣體，氧氣與氮氣(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；磁場強度為40-60高斯，頻率為70-90HZ，氧氣與氮氣(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。
薄膜運行速度為300-600m/min。
優(yōu)選的薄膜運行速度為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、通過采用射頻等離子系統(tǒng)對基材表面進行處理①清除基材表面的污染物和殘留氣體，有效避免在蒸鍍過程中發(fā)生氣體釋放而使蒸鍍層產(chǎn)生微小針孔，增強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，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、通過采用微波等離子技術在蒸發(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，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)有技術相比，能夠長時間連續(xù)生產(chǎn)，同時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，阻隔性能高并且穩(wěn)定。
具體實施例方式射頻等離子處理系統(tǒng)為美國Sigma技術國際公司生產(chǎn)。
微波等離子系統(tǒng)由英國牛津科學公司生產(chǎn)。
純度≥99.9％氧氣，；純度≥99.9％氮氣；純度≥99.9％氬氣；復合陶瓷蒸發(fā)舟，電阻率700-1000moc；鋁線的純度大于99.5％，鋁絲直徑1.5-1.8mm。
各實施例均在大力科士登DYDP-5040F型連續(xù)式真空鍍鋁機設備生產(chǎn)。
測試方法和測試條件按照ASTM標準進行。
水蒸氣透過量按照ASTM F 1249標準進行檢測溫度38℃，濕度90％RH；氧氣透過量按照ASTM D 3985標準進行檢測溫度23℃，濕度0％RH。
附著力、透光率按照AIMCAL的方法檢測。
水蒸氣透過量測試儀美國Mocon3/61型。氧氣透過量測試儀美國Mocon702型，透光率檢測儀美國MACTEH TD931型。
實施例1在真空度為2×10-3Torr，射頻等離子系統(tǒng)的功率為2kw；磁場強度為20高斯，頻率為50HZ，使用氧氣和氮氣作為等離子體氣體，氧氣與氮氣體積比為1∶2，運行速度為300m/min的情況下，對厚度為12μm的聚酯薄膜進行清洗。
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、分切或者復卷即可。
實施例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、分切或者復卷即可。
其結果如表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，其余與實施例1相同。
實施例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，其余與實施例1相同。
實施例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，其余與實施例1相同。
其結果如表2所示表2
實施例6除射頻等離子系統(tǒng)的功率為3kw；磁場強度為40高斯，頻率為70HZ，氧氣與氮氣或氬氣的體積比為1∶3外，其余與實施例4相同。
實施例7除射頻等離子系統(tǒng)的功率為6kw；磁場強度為60高斯，頻率為90HZ，氧氣與氮氣的體積比為1∶6外，其余與實施例4相同。
實施例8除射頻等離子系統(tǒng)的功率為20kw；磁場強度為80高斯，頻率為120HZ，氧氣與氮氣或氬氣的體積比為1∶10外，其余與實施例4相同。
其結果如表3所示表3
實施例9除真空度為1×10-3Torr，薄膜運行速度為400m/min，基材為聚丙烯薄膜外，其余與實施例7相同。
實施例10除真空度為8.0×10-4Torr，薄膜運行速度為500m/min，基材為聚酰胺薄膜外，其余與實施例7相同。
實施例11除真空度為4.0×10-4Torr，薄膜運行速度為600m/min，基材為聚酯薄膜外，其余與實施例7相同。
其結果如表4所示表4
權利要求
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，所述的清洗工序為用射頻等離子系統(tǒng)處理塑料薄膜表面；所述的電離氧化沉積工序為將蒸發(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；磁場強度為20-80高斯，頻率為50-120HZ，使用氧氣和氮氣(或氬氣)作為等離子體氣體，氧氣與氮氣(或氬氣)的體積比為1∶2-10。
4.根據(jù)權利要求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；磁場強度為40-60高斯，頻率為70-90HZ，氧氣與氮氣(或氬氣)的體積比為1∶3-6。
5.根據(jù)權利要求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，其特征在于薄膜運行速度為300-600m/min。
7.根據(jù)權利要求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行速度為400-500m/min。
8.根據(jù)權利要求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。
全文摘要
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為將蒸發(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)有技術相比，能夠長時間連續(xù)生產(chǎn)，同時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，阻隔性能高并且穩(wěn)定。
文檔編號C23C14/54GK1995446SQ200610161329
公開日2007年7月11日 申請日期2006年12月13日 優(yōu)先權日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 申請人:黃山永新股份有限公司