專利名稱：一種生產高阻隔真空鍍鋁薄膜的設備的制作方法
技術領域：
本實用新型所要保護的技術方案屬于塑料薄膜金屬化的生產設備，具體地說是屬于制造高阻隔真空鍍鋁薄膜設備的技術領域。
背景技術：
高阻隔真空鍍鋁薄膜(HH-VMPET、HHB-VMPET)屬于新材料應用領域，是一種具有高阻隔性能的包裝材料，被廣泛應用于食品、飲料、醫藥、化妝品等的復合包裝上。它由柔性包裝材料經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，它加工成本低，復合適性好，除了自身可做包裝材料外，還可以與多種薄膜進行加工復合成新的，性能更好的復合材料。
目前，公開的真空鍍鋁薄膜生產工藝是以中國專利號為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行真空蒸鍍，即通過控制真空舟內的真空度、溫度以及鋁的蒸發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。但在生產實踐中阻隔性并非與鍍層厚度成正比，當鋁層厚度增加時，鋁層的致密度、鋁層附著力下降，鍍層微氣孔增加，導致阻隔性降低。所以一般來說以此為基礎的工藝方法所生產出的產品透氧率≥2.0cc/m2·day·atm，透濕率≥1.0g/m2·day·atm。隨著社會的進步，人們生活質量的不斷提高，對商品衛生、安全等非常重視，提高包裝的可靠性、延長商品的保質期，成為國內外包裝領域的開發重點。如果能夠使高阻隔真空鍍鋁薄膜具備更加優異的阻隔性能，將大大延長了商品的保質期和貨架期，并且將進一步拓展應用領域和市場需求。
發明內容
本實用新型所要解決的技術問題是提供一種比現有技術產生出的產品具有更高阻隔性能的生產真空鍍鋁薄膜的生產設備。
本實用新型解決技術問題的方案是一種高阻隔真空鍍鋁薄膜的生產設備，包括基材輸送裝置、真空舟、基材接受設備，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備的高能等離子體區域，即在薄膜處理表面的對面，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置的磁控管。氣體通過空心陰極產生大量的高能等離子體。由于薄膜另一方磁控管產生的磁場作用，等離子體朝向薄膜表面運動，通過濺射和沖擊對薄膜的表面進行處理。本實用新型是基于這樣的思路而提出的由于產品的阻隔性并非與鍍層厚度成正比，當鋁層厚度增加時，鋁層的致密度鋁層附著力下降，鍍層微氣孔增加，導致阻隔性降低。通過等離子體對基材表面進行處理后可以(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生氣體釋放而使鋁層產生微小針孔，增強了鋁層的致密性，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量的極性基團，如-CO、-OH、-COO、-NH等，能極大地改善基材表面性能。經處理后的基材表面易于以范得華力、氫鍵或化學鍵形成牢固、致密的結合力，使得鋁層附著力相應提高，從而顯著提高了鍍鋁薄膜的阻隔性能。
通過多次實踐，制定以下適合鍍鋁基材的各項指標及鍍鋁過程中的各項工藝參數。
在薄膜處理表面等離子體的電場強度在7-9V/m之間。研究結果表明，隨著產生等離子體設備輸入功率的增大，等離子體電場強度增加，阻隔性也隨著相應提高。當輸入功率增加到一定值時最終產品阻隔性反而有所降低，這是因為能量過高的等離子體處理薄膜時，會造成表面形成蝕刻，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行表面處理較合適。因為空氣中的N以及Ar只能清理基材表面的因為空氣中的N以及Ar只能清理基材表面的污染物、水汽和氣體等，避免鋁沉積時鋁層產生微孔，以增強阻隔性；與真空鍍鋁薄膜附著力、阻隔性等密切相關的是含氧基團的生成，因此體中混合一定比例的氧作為反應氣休，其等離子體與材料表面反應產生含氧基團，如-OH、-CO、-COO、-NH等，經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；薄膜運行速度為200-500m/min之間，真空度在10-4-10-5torr之間。該工藝參數可保證等離子體對薄膜基材的表面處理不會對后續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，使生產具有最大的經濟性和產品具有最大的阻隔性。
本實用新型通過設置的等離子體表面處理設備的高能等離子體區域使等離子體對鍍鋁薄膜基材的表面進行處理，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過等離子體表面處理生產的真空鍍鋁膜提高了3-5倍。具有效果顯著，成本低，無污染的優點。
圖1為本實用新型一個優選方式的結構示意圖。
圖中，基材輸送裝置1、空心陰極管2，磁控管3、真空舟4、接受設備5、薄膜6。
具體實施方式
選用PET薄膜6作為基材，按照400m/min運行速度運行，當輸送到離真空舟4還有2-3米的位置時，在薄膜處理表面下方設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置的磁控管3。在薄膜6處理表面的電場強度7-9V/m，O2和Ar按照體積比為1∶9的量混合后經過空心陰極管2變成等離子體，其氣體流量在2500ml/min；薄膜6經過等離子體表面處理設備的高能等離子體區域后送往真空舟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，隨后被接受設備5接受。該產品比同樣工藝而不經過等離子體處理后的產品的阻隔性能提高3-5倍。
權利要求1.一種生產高阻隔真空鍍鋁薄膜的設備，包括基材輸送裝置(1)、真空舟(4)、接受設備(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備的高能等離子體區域，即在薄膜(6)處理表面的對面，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置的磁控管(3)。
2.根據權利要求1所述的一種生產高阻隔真空鍍鋁薄膜的設備，其特征在于在薄膜(6)處理表面等離子體的電磁場強度在7-9v/m之間。
3.根據權利要求1所述的一種生產高阻隔真空鍍鋁薄膜的設備，其特征在于等離子體的氣體流量在250-300ml/min之間；薄膜運行速度為200-500m/min之間，真空度在10-4-10-5Torr之間。
專利摘要本實用新型公開一種高阻隔真空鍍鋁薄膜的生產設備，包括基材輸送裝置、真空舟、接受設備，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備的高能等離子體區域，即在薄膜處理表面的對面，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置的磁控管。通過設置的等離子體表面處理設備的高能等離子體區域使等離子體對鍍鋁薄膜基材的表面進行處理，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過等離子體表面處理生產的真空鍍鋁膜提高了3－5倍。具有效果顯著，成本低，無污染的優點。
文檔編號C23C14/20GK2725309SQ20032012078
公開日2005年9月14日 申請日期2003年12月18日 優先權日2003年12月18日
發明者章衛東, 陳旭, 潘軍 申請人:黃山永新股份有限公司