專利名稱：一種生產(chǎn)高阻隔真空鍍鋁薄膜的設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型所要保護(hù)的技術(shù)方案屬于塑料薄膜金屬化的生產(chǎn)設(shè)備，具體地說是屬于制造高阻隔真空鍍鋁薄膜設(shè)備的技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
高阻隔真空鍍鋁薄膜(HH-VMPET、HHB-VMPET)屬于新材料應(yīng)用領(lǐng)域，是一種具有高阻隔性能的包裝材料，被廣泛應(yīng)用于食品、飲料、醫(yī)藥、化妝品等的復(fù)合包裝上。它由柔性包裝材料經(jīng)過真空鍍鋁后加工而成，具有良好的金屬光澤，電磁屏蔽效果，抗靜電性和遮光性，尤其具有較好的阻氣、阻濕性，其阻隔性能比鍍鋁前提高了幾十倍甚至上百倍。同時(shí)，它加工成本低，復(fù)合適性好，除了自身可做包裝材料外，還可以與多種薄膜進(jìn)行加工復(fù)合成新的，性能更好的復(fù)合材料。
目前，公開的真空鍍鋁薄膜生產(chǎn)工藝是以中國專利號(hào)為CN87103355公開的流延聚丙烯真空鍍鋁薄膜工藝為代表，該工藝是將基材塑料薄膜通過輸送裝置送入到真空舟中進(jìn)行真空蒸鍍，即通過控制真空舟內(nèi)的真空度、溫度以及鋁的蒸發(fā)量來使塑料薄膜上鍍上一層鋁膜，然后在通過接受裝置接受。按照這種方法要想提高鍍鋁薄膜的阻隔性，通常用提高鍍鋁層厚度的方法來解決。但在生產(chǎn)實(shí)踐中阻隔性并非與鍍層厚度成正比，當(dāng)鋁層厚度增加時(shí)，鋁層的致密度、鋁層附著力下降，鍍層微氣孔增加，導(dǎo)致阻隔性降低。所以一般來說以此為基礎(chǔ)的工藝方法所生產(chǎn)出的產(chǎn)品透氧率≥2.0cc/m2·day·atm，透濕率≥1.0g/m2·day·atm。隨著社會(huì)的進(jìn)步，人們生活質(zhì)量的不斷提高，對(duì)商品衛(wèi)生、安全等非常重視，提高包裝的可靠性、延長商品的保質(zhì)期，成為國內(nèi)外包裝領(lǐng)域的開發(fā)重點(diǎn)。如果能夠使高阻隔真空鍍鋁薄膜具備更加優(yōu)異的阻隔性能，將大大延長了商品的保質(zhì)期和貨架期，并且將進(jìn)一步拓展應(yīng)用領(lǐng)域和市場需求。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種比現(xiàn)有技術(shù)產(chǎn)生出的產(chǎn)品具有更高阻隔性能的生產(chǎn)真空鍍鋁薄膜的生產(chǎn)設(shè)備。
本實(shí)用新型解決技術(shù)問題的方案是一種高阻隔真空鍍鋁薄膜的生產(chǎn)設(shè)備，包括基材輸送裝置、真空舟、基材接受設(shè)備，在基材輸送裝置和真空舟之間將薄膜置于等離子體表面處理設(shè)備的高能等離子體區(qū)域，即在薄膜處理表面的對(duì)面，安裝一組在中頻交流電壓作用下的空心陰極管，以及靠近薄膜另一面設(shè)置的磁控管。氣體通過空心陰極產(chǎn)生大量的高能等離子體。由于薄膜另一方磁控管產(chǎn)生的磁場作用，等離子體朝向薄膜表面運(yùn)動(dòng)，通過濺射和沖擊對(duì)薄膜的表面進(jìn)行處理。本實(shí)用新型是基于這樣的思路而提出的由于產(chǎn)品的阻隔性并非與鍍層厚度成正比，當(dāng)鋁層厚度增加時(shí)，鋁層的致密度鋁層附著力下降，鍍層微氣孔增加，導(dǎo)致阻隔性降低。通過等離子體對(duì)基材表面進(jìn)行處理后可以(1)、清除鍍鋁基材表面的污染物和殘留氣體，有效避免在鍍鋁過程中發(fā)生氣體釋放而使鋁層產(chǎn)生微小針孔，增強(qiáng)了鋁層的致密性，提高鍍鋁薄膜的阻隔性能。(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、-COO、-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于以范得華力、氫鍵或化學(xué)鍵形成牢固、致密的結(jié)合力，使得鋁層附著力相應(yīng)提高，從而顯著提高了鍍鋁薄膜的阻隔性能。
通過多次實(shí)踐，制定以下適合鍍鋁基材的各項(xiàng)指標(biāo)及鍍鋁過程中的各項(xiàng)工藝參數(shù)。
在薄膜處理表面等離子體的電場強(qiáng)度在7-9V/m之間。研究結(jié)果表明，隨著產(chǎn)生等離子體設(shè)備輸入功率的增大，等離子體電場強(qiáng)度增加，阻隔性也隨著相應(yīng)提高。當(dāng)輸入功率增加到一定值時(shí)最終產(chǎn)品阻隔性反而有所降低，這是因?yàn)槟芰窟^高的等離子體處理薄膜時(shí)，會(huì)造成表面形成蝕刻，表面粗糙度增加，鍍層均勻度不好，因而電場強(qiáng)度最佳范圍在7-9V/m之間。
使用空氣作為等離子體氣體類型進(jìn)行表面處理較合適。還可使用O2和Ar按照體積比為1∶8-11的量混合后作為等離子體氣體類型進(jìn)行表面處理較合適。因?yàn)榭諝庵械腘以及Ar只能清理基材表面的因?yàn)榭諝庵械腘以及Ar只能清理基材表面的污染物、水汽和氣體等，避免鋁沉積時(shí)鋁層產(chǎn)生微孔，以增強(qiáng)阻隔性；與真空鍍鋁薄膜附著力、阻隔性等密切相關(guān)的是含氧基團(tuán)的生成，因此體中混合一定比例的氧作為反應(yīng)氣休，其等離子體與材料表面反應(yīng)產(chǎn)生含氧基團(tuán)，如-OH、-CO、-COO、-NH等，經(jīng)處理后的鍍鋁薄膜其阻隔性能更高。
我們確定等離子體的氣體流量在250-300ml/min之間；薄膜運(yùn)行速度為200-500m/min之間，真空度在10-4-10-5torr之間。該工藝參數(shù)可保證等離子體對(duì)薄膜基材的表面處理不會(huì)對(duì)后續(xù)真空鍍鋁不良的作用，真空鍍鋁層的厚度控制在合適的范圍內(nèi)，使生產(chǎn)具有最大的經(jīng)濟(jì)性和產(chǎn)品具有最大的阻隔性。
本實(shí)用新型通過設(shè)置的等離子體表面處理設(shè)備的高能等離子體區(qū)域使等離子體對(duì)鍍鋁薄膜基材的表面進(jìn)行處理，有效提高了真空鍍鋁膜的阻隔性能，其阻隔性較同樣工藝條件下不經(jīng)過等離子體表面處理生產(chǎn)的真空鍍鋁膜提高了3-5倍。具有效果顯著，成本低，無污染的優(yōu)點(diǎn)。


圖1為本實(shí)用新型一個(gè)優(yōu)選方式的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中，基材輸送裝置1、空心陰極管2，磁控管3、真空舟4、接受設(shè)備5、薄膜6。
具體實(shí)施方式
選用PET薄膜6作為基材，按照400m/min運(yùn)行速度運(yùn)行，當(dāng)輸送到離真空舟4還有2-3米的位置時(shí)，在薄膜處理表面下方設(shè)有一組在中頻交流電壓作用下的空心陰極管2，以及靠近薄膜另一面設(shè)置的磁控管3。在薄膜6處理表面的電場強(qiáng)度7-9V/m，O2和Ar按照體積比為1∶9的量混合后經(jīng)過空心陰極管2變成等離子體，其氣體流量在2500ml/min；薄膜6經(jīng)過等離子體表面處理設(shè)備的高能等離子體區(qū)域后送往真空舟4，真空舟的真空度在10-4-10-5torr。從真空舟4出來的薄膜即被蒸鍍上一層鋁，隨后被接受設(shè)備5接受。該產(chǎn)品比同樣工藝而不經(jīng)過等離子體處理后的產(chǎn)品的阻隔性能提高3-5倍。
權(quán)利要求1.一種生產(chǎn)高阻隔真空鍍鋁薄膜的設(shè)備，包括基材輸送裝置(1)、真空舟(4)、接受設(shè)備(5)，其特征在于在基材輸送裝置(1)和真空舟(4)之間將薄膜(6)置于等離子體表面處理設(shè)備的高能等離子體區(qū)域，即在薄膜(6)處理表面的對(duì)面，安裝一組在中頻交流電壓作用下的空心陰極管(2)，以及靠近薄膜另一面設(shè)置的磁控管(3)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種生產(chǎn)高阻隔真空鍍鋁薄膜的設(shè)備，其特征在于在薄膜(6)處理表面等離子體的電磁場強(qiáng)度在7-9v/m之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種生產(chǎn)高阻隔真空鍍鋁薄膜的設(shè)備，其特征在于等離子體的氣體流量在250-300ml/min之間；薄膜運(yùn)行速度為200-500m/min之間，真空度在10-4-10-5Torr之間。
專利摘要本實(shí)用新型公開一種高阻隔真空鍍鋁薄膜的生產(chǎn)設(shè)備，包括基材輸送裝置、真空舟、接受設(shè)備，其特征在于在基材輸送裝置和真空舟之間將薄膜置于等離子體表面處理設(shè)備的高能等離子體區(qū)域，即在薄膜處理表面的對(duì)面，安裝一組在中頻交流電壓作用下的空心陰極管，以及靠近薄膜另一面設(shè)置的磁控管。通過設(shè)置的等離子體表面處理設(shè)備的高能等離子體區(qū)域使等離子體對(duì)鍍鋁薄膜基材的表面進(jìn)行處理，有效提高了真空鍍鋁膜的阻隔性能，其阻隔性較同樣工藝條件下不經(jīng)過等離子體表面處理生產(chǎn)的真空鍍鋁膜提高了3－5倍。具有效果顯著，成本低，無污染的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)C23C14/20GK2725309SQ20032012078
公開日2005年9月14日 申請(qǐng)日期2003年12月18日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月18日
發(fā)明者章衛(wèi)東, 陳旭, 潘軍 申請(qǐng)人:黃山永新股份有限公司