一种色相可控的高阻隔氧化铝薄膜制备方法与流程

本发明涉及薄膜加工，尤其涉及一种色相可控的高阻隔氧化铝薄膜制备方法。

背景技术：

1、真空蒸镀氧化铝薄膜由于其阻隔性能佳，及以其制成的食品包装具有可微波加热的特性，目前逐渐成为复合包装阻隔层中铝箔或真空镀铝薄膜的替代材料。但传统的真空蒸镀氧化铝薄膜由于铝原子被氧化后原子能带被填满，价电子从价带跃迁至导带的能隙增大，从而不论是对光的吸收或反射均发生蓝移，这导致了真空蒸镀氧化铝薄膜不像真空镀铝薄膜因能反射可见光波段的电磁波具有金属质感，而是仅能吸收紫外光区域的电磁波，故颜色呈无色透明或淡黄色透明。当真空蒸镀氧化铝薄膜为无色透明或淡黄色透明时，通常无法满足避光性的需求，另外，当在包装带一些鲜艳色彩或不具备内容物可视性的场合，则需要另外做满版印刷，不仅增加印刷成本同时也存在不环保的问题。

2、常规技术利用真空蒸镀铝原子的过程中控制氧气的输送量，从而控制铝原子的氧化程度，能实现氧化铝薄膜无色-淡黄色-金色-银色几种不同层次的色相（色相通常指材料的颜色，可用lab值表示）变化，实质上是在通过控制氧化铝及纯铝之间比例从而把淡黄色的氧化铝层结合金属铝层衬底而显现过渡态色相。还有一些是通过基材或者另外涂布加工颜色再进行真空蒸镀氧化铝的方法，其实质上与薄膜成型后加工印刷无本质区别，同样带来了另外的加工成本和不环保的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种色相可控的高阻隔氧化铝薄膜制备方法，具体在于提供一种通过控制送入铝丝的种类和速度以及输出氧气和氮气的流速对真空氧化铝薄膜的色相进行控制的氧化铝薄膜制备方法。

2、为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：一种色相可控的高阻隔氧化铝薄膜制备方法，使用放卷装置将基材薄膜从真空镀膜机的放卷侧进行放卷，使基材薄膜经过真空镀膜机的蒸镀区进行蒸镀处理，并在真空镀膜机的收卷侧使用收卷装置对蒸镀处理后的基材薄膜进行收卷后置于熟化室进行熟化处理，即得到高阻隔氧化铝薄膜；其中，所述真空镀膜机的蒸镀区内的两排蒸发舟呈交错分布，其中靠近真空镀膜机的放卷侧的一排蒸发舟记为奇数侧，远离放卷侧的一排蒸发舟记为偶数侧，且在同排的相邻蒸发舟之间排布输送高纯氧气的送气管道，在蒸镀区的挡板靠近奇数侧开孔排布输送高纯氮气的送气管道，在偶数侧的蒸发舟以一定的铝丝送丝速度送入高纯铝丝，在奇数侧的蒸发舟以一定的铝丝送丝速度送入掺有其他金属成分的铝丝；通过控制送气管道输出高纯氧气以及高纯氮气的流速，即可对高阻隔氧化铝薄膜的色相进行控制。

3、具体的，上述高纯氧气的流速为150~200cc/min，高纯氮气的流速为5~20cc/min。

4、具体的，上述高纯铝丝为铝含量为99.85%~99.99%，且直径为1.6~3.0mm的铝丝。

5、具体的，上述掺有其他金属成分的铝丝为主要成分为铝，其他金属成分为锂、铬、铜、锌、钛和铅中的一种或多种，且直径为1.6~3.0mm的铝丝。

6、具体的，上述掺有其他金属成分的铝丝中，铝的含量占比为98.00%~99.99%，其他金属成分的含量占比为0.01%~2.00%。

7、具体的，奇数侧和偶数侧的蒸发舟的铝丝送丝速度为15~30cm/min。

8、具体的，基材薄膜的牵引速度为100~600m/min。

9、具体的，偶数侧蒸发舟的加热温度为1300~1600℃，奇数侧蒸发舟的加热温度为1400~1600℃。

10、具体的，基材薄膜从放卷装置放卷出来后，先经过功率为50~65kw的等离子处理后，再进入真空镀膜机进行蒸镀处理。

11、具体的，熟化处理的温度为45~50℃，熟化处理的时间为3天。

12、本发明的有益效果在于：通过在蒸镀处理过程中，对铝丝类型的选取以及对蒸镀送丝位置和送丝速度的控制，配合对气体种类、送气位置和送气流速的控制，可以在基材薄膜上形成氮化杂原子/氧化铝-过渡区-氧化铝的三层结构，从而实现对真空蒸镀氧化铝薄膜的色相进行稳定控制，色差值δe≤0.1，且形成的三层结构镀层解决了普通一层结构掺杂杂原子的方式带来的氧化铝层致密性丧失或者两层结构导致层间开裂的问题。故此方法制成的氧化铝薄膜有良好的氧气阻隔性能及水蒸气阻隔性能，且应用于食品包装材料中具有可微波加热特性。

技术特征：

1.一种色相可控的高阻隔氧化铝薄膜制备方法，其特征在于：使用放卷装置将基材薄膜从真空镀膜机的放卷侧进行放卷，使基材薄膜经过真空镀膜机的蒸镀区进行蒸镀处理，并在真空镀膜机的收卷侧使用收卷装置对蒸镀处理后的基材薄膜进行收卷后置于熟化室进行熟化处理，即得到高阻隔氧化铝薄膜；其中，所述真空镀膜机的蒸镀区内的两排蒸发舟呈交错分布，其中靠近真空镀膜机的放卷侧的一排蒸发舟记为奇数侧，远离放卷侧的一排蒸发舟记为偶数侧，且在同排的相邻蒸发舟之间排布输送高纯氧气的送气管道，在蒸镀区的挡板靠近奇数侧开孔排布输送高纯氮气的送气管道，在偶数侧的蒸发舟送入高纯铝丝，在奇数侧的蒸发舟送入掺有其他金属成分的铝丝；通过控制送气管道输出高纯氧气以及高纯氮气的流速，即可对高阻隔氧化铝薄膜的色相进行控制。

2.根据权利要求1所述的一种色相可控的高阻隔氧化铝薄膜制备方法，其特征在于：所述高纯氧气的流速为150~200cc/min，高纯氮气的流速为5~20cc/min。

3.根据权利要求1所述的一种色相可控的高阻隔氧化铝薄膜制备方法，其特征在于：所述高纯铝丝为铝含量为99.85%~99.99%，且直径为1.6~3.0mm的铝丝。

4.根据权利要求1所述的一种色相可控的高阻隔氧化铝薄膜制备方法，其特征在于：所述掺有其他金属成分的铝丝为主要成分为铝，其他金属成分为锂、铬、铜、锌、钛和铅中的一种或多种，且直径为1.6~3.0mm的铝丝。

5.根据权利要求4所述的一种色相可控的高阻隔氧化铝薄膜制备方法，其特征在于：所述掺有其他金属成分的铝丝中，铝的含量占比为98.00%~99.99%，其他金属成分的含量占比为0.01%~2.00%。

6.根据权利要求1所述的一种色相可控的高阻隔氧化铝薄膜制备方法，其特征在于：所述奇数侧和偶数侧的蒸发舟送入铝丝时，铝丝送丝速度为15~30cm/min。

7.根据权利要求1所述的一种色相可控的高阻隔氧化铝薄膜制备方法，其特征在于：所述基材薄膜的牵引速度为100~600m/min。

8.根据权利要求1所述的一种色相可控的高阻隔氧化铝薄膜制备方法，其特征在于：所述偶数侧蒸发舟的加热温度为1300~1600℃，奇数侧蒸发舟的加热温度为1400~1600℃。

9.根据权利要求1所述的一种色相可控的高阻隔氧化铝薄膜制备方法，其特征在于：所述基材薄膜从放卷装置放卷出来后，先经过功率为50~65kw的等离子处理后，再进入真空镀膜机进行蒸镀处理。

10.根据权利要求1所述的一种色相可控的高阻隔氧化铝薄膜制备方法，其特征在于：熟化处理的温度为45~50℃，熟化处理的时间为3天。

技术总结
本发明涉及薄膜加工技术领域，尤其涉及一种色相可控的高阻隔氧化铝薄膜制备方法。本发明通过在蒸镀处理过程中，将奇数侧和偶数侧的蒸发舟进行交错排布，并通过对铝丝类型的选取以及对蒸镀送丝位置和送丝速度的控制，配合对气体种类、送气位置和送气流速的控制，可以在基材薄膜上形成氮化杂原子/氧化铝‑过渡区‑氧化铝的三层结构；其有益效果在于：实现对真空蒸镀氧化铝薄膜的色相进行稳定控制，色差值ΔE≤0.1，且形成的三层结构镀层解决了普通一层结构掺杂杂原子的方式带来的氧化铝层致密性丧失或者两层结构导致层间开裂的问题。故此方法制成的氧化铝薄膜有良好的氧气阻隔性能及水蒸气阻隔性能，且应用于食品包装材料中具有可微波加热特性。

技术研发人员：陈弘,谢凯乐
受保护的技术使用者：广东鑫瑞新材料科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/2