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 新型阻隔包装膜材料—陶瓷膜的生产工艺及应用!
日期:2020.05.18

  陶瓷膜是近年来新呈现的新型阻隔包装膜资料,陶瓷膜的消费工艺与镀铝膜消费类似,也是采用真空镀膜的办法。目前用于包装范畴的陶瓷膜主要有SiO2(氧化硅),Al2O3(氧化铝),TiO2(氧化钛)等。

  透明阻隔阂相对传统的镀铝阻隔阂最大的优势在于消费者能够分明地透过包装资料看到商品自身,而且在高速包装过程中,透明阻隔资料不会对被包装商品产生任何金属污染。

  由于SiO2(二氧化硅),Al2O3(三氧化二铝),TiO2(氧化钛)的熔点均超越1500℃,远超越金属铝的熔点(约660℃),陶瓷膜的消费相比愈加艰难,必需采用专用的真空镀膜设备停止消费,这也是招致陶瓷膜消费本钱较高的主要缘由。

  普通来说透明阻隔阂是传统的镀铝阻隔阂价钱的2~3倍。如何降低现有消费工艺设备的消费本钱是当前的研讨热点。透明阻隔阂制备办法众多,目前曾经用于消费的工艺办法可分为以下五类:

  一、采用感应热蒸发加热氧化硅资料制备氧化硅膜资料。

  该工艺与传统的电阻蒸发真空镀铝设备比拟相近,主要差异在于采用了感应蒸发系统交换电阻蒸发系统,因而设备投资与镀铝膜相近。经过40K HZ的高频感应线圈对坩埚停止加热,坩埚材质普通为钼坩埚或钨坩埚,感应加热方式能够使坩埚到达2000-2500℃以上,而且加热温度场平均。

  这样的温度能够比拟容易的蒸发SiO(一氧化硅)资料。经过加装质量流量系统向腔体冲入适量的氧气,能够防止氧化硅膜层呈现色差。最终构成的陶瓷膜成分为SiOx,其中2>x>1,标明膜层具有一定氧缺陷。有的办法制备氧化硅膜的基材为普通的25微米厚度的OPP资料,制备得到的氧化硅陶瓷膜阻隔率能够到达0.1克/平方米·天的程度。

  此种办法最大的缺陷为所采用的蒸发料为SiO(一氧化硅),该原资料本钱较贵直接招致消费的氧化硅陶瓷膜单价较贵。采用SiO(一氧化硅)镀层制备的高阻隔包装膜也能够到达0.1克/平方米·天氧气阻隔才能,并且具有良好的耐蒸煮性能。

  二、在现有的热蒸发镀铝设备上加装质量流量计供气系统和等离子处置系统,也能够用于消费透明的氧化铝陶瓷阻隔阂。

  该工艺的特性是应用氧气真空等离子体对铝金属镀层停止强氧化处置构成氧化铝膜,由此能够将不透明的金属铝镀层转化为透明的氧化铝镀层,此种方式消费的阻隔阂能够到达0.1克/平方米·天,并且设备投资与现有的真空镀铝机本钱略有上升;明显的缺陷在于Al2O3资料容易水解,因而此种透明阻隔阂的耐蒸煮性能较差。

  三、应用电子束加热的方式加热待蒸发资料。

  该工艺设备与热蒸发镀铝设备构造相似,主要区别在于用电子束蒸发单元交换电阻蒸发单元,并且真空系统请求更高的本底真空。由于电子束加热温度能够高达3000℃以上,故常见的陶瓷资料均可被蒸发镀膜,如SiO(氧化硅),Al2O3(氧化铝),TiO2(氧化钛)等。

  最大的缺陷在于电子束蒸发单元十分昂贵,这招致该工艺的设备本钱和维护本钱均很高。因而由该工艺消费的陶瓷膜单位本钱很高。一台相同镀膜幅宽的电子束蒸发设备的价钱是普通电阻热蒸发镀铝机的价钱的三倍以上。

  四、应用卷绕式化学气相堆积的方式制备透明阻隔阂。

  将本钱较低的含有Si元素的有机气体、氧气和惰性气体经过质量流量系统以一定的散布方式导入真空腔体中。在正常状况下混合气体各组分间能稳定存在,进入真空腔体后,应用中频或者射频等离子体将混合气体活化,从而生成SiOx 并堆积到镀膜基材上,反响的剩余物质以气体方式被真空系统抽走排出。

  目前含有Si元素的有机气体主要为HMDSO(六甲基二硅氧烷)和 TMSO(四甲基二硅氧烷)等。采用此种方式制备的阻隔阂性能良好,能够到达0.1-0.01克/平方米·天,并且蒸煮耐受性好。相比普通的真空镀铝机来说,设备本钱要高,但和电子束蒸发设备相比拟低。而且其采用的含硅的原料气相对SiO 蒸发料廉价很多。

  该工艺的最大缺陷是镀膜线速度较慢,因而产品单位本钱较高。经过增加镀膜工位能够有效进步消费效率,但又会招致设备复杂并且本钱进步。

  五、卷绕式磁控溅射镀膜。

  通常状况下采用中频磁控溅射的办法停止反响溅射来制备SiOx膜,Al2O3膜或者Al:ZnO膜,该办法制备的透明阻隔阂性能优良,能够到达0.01克/平方米·天以至更好,缺陷是设备投资昂扬,而且消费速度慢招致产品单价很高。

  因而该种办法主要用来消费超高阻隔阂,主要用于OLED和薄膜太阳能电池的阻隔封装,在普通包装膜市场极少用到。