CN101555589A

CN101555589A - 连续卷绕式磁控溅射双面陶瓷高阻隔膜装置

Info

Publication number: CN101555589A
Application number: CNA2009100720779A
Authority: CN
Inventors: 林晶; 孙智慧; 于贵文; 刘壮
Original assignee: Harbin University of Commerce
Current assignee: Harbin University of Commerce
Priority date: 2009-05-20
Filing date: 2009-05-20
Publication date: 2009-10-14

Abstract

本发明提供了一种连续卷绕式磁控溅射双面陶瓷高阻隔膜装置。它包括沉积室、放卷装置和收卷装置，在沉积室上部安有放卷装置，中间装有镀膜辊，下部装有长方形硅靶，沉积室的两端设有封头，在沉积室上设有观察窗，沉积室的下部通过蝶阀和管道分别连接有机械泵、罗茨泵和分子泵，分子泵连接维持泵。本发明在每个真空镀膜室安装等离子源，对膜表面进行清洗和表面处理，以保证后续镀膜质量。本发明实现了连续化生产，克服了现有技术只能单面镀膜的不足，提供了连续在基材双面同时镀膜的功能，对于进一步提高包装材料的高阻隔性具有积极的意义，在连续生产的基础上极大的提高了生产效率，极大的提高了社会效益，对柔性包装材料的阻隔性能有很大的提高。

Description

连续卷绕式磁控溅射双面陶瓷高阻隔膜装置

(一)技术领域

本发明涉及一种陶瓷镀膜装置，具体涉及一种连续卷绕式磁控溅射法生产陶瓷高阻隔膜装置。

(二)背景技术

随着人们生活水平和消费水平的日益提高，对塑料包装的高性能、多功能性及环境友好性的要求越来越高。其中，高阻隔性作为包装材料的主要功能，日益受到人们的关注。高阻隔性材料用于可重复使用的食品、化妆品、白酒、葡萄酒和啤酒包装用材料，巨大的潜在市场给高阻隔塑料行业带来了难得的发展机遇。近年来，迅速发展的微波加热技术给微波食品的包装及需经微波杀菌消毒的一类商品的包装提出了更高的要求，即包装材料不仅要有优良的阻隔性能，而且还要耐高温、微波透过性良好等性能，传统的包装薄膜很难全面具备这些特点。

高阻隔薄膜主要通过物理气相沉积法(PVD)和等离子体辅助化学气相沉积(PCVD)方法制备。其中物理蒸镀法较为成熟，生产速率高，能达到350-500m/min，在国际上已经广泛使用。物理气相沉积技术最为基本的两种方法是蒸发和溅射。目前世界范围内用于磁控溅射陶瓷镀膜的设备均采用钟罩式或立式沉积装置，将圆形沉积室立于支架上，其上下极板也为圆形并小于钟罩直径。其缺点在于钟罩式或立式沉积装置受法兰密封方法和空间利用的限制，无法做的很大，如果过大又加工困难，且易变形，另外直径越大实用空间的比例越小，单件加工的成本越高，真空室密封难度也越大，每生产一个批次，重新抽真空，预备时间过长，使规模化生产受到很大的限制。

(三)发明内容

本发明的目的在于提供一种能较好的解决钟罩式或立式沉积装置不能连续生产、生产能力低下、每次都要重新抽真空的问题，利用长方形极靶可充分利用沉积室空间，便于大规模产业化生产的连续卷绕式磁控溅射双面陶瓷高阻隔膜装置。

本发明的目的是这样实现的：它包括沉积室、放卷装置、收卷装置以及设置在沉积室外部的蝶阀、机械泵、罗茨泵、分子泵，在沉积室上部安有放卷装置，中间装有镀膜辊，下部装有长方形硅靶，沉积室的两端设有封头，在沉积室上设有观察窗，沉积室的下部通过蝶阀和管道分别连接有机械泵、罗茨泵和分子泵，分子泵连接维持泵。

本发明还有这样一些技术特征：

1、所述的沉积室包括两个镀膜真空室，内部设有真空镀膜箱，真空镀膜箱内设置有镀膜辊，镀膜辊中间通过循环冷却水管道，以镀膜辊为中心周围布置有至少3组阴极和高低压真空泵及管道组成的真空抽气系统，磁控溅射的阴极的靶及靶芯设置在每个真空镀膜箱体中，阴极通过阴极法兰连接座以法兰连接形式安装在真空镀膜箱体壁上，气体、电源、冷却水连接管线置于真空镀膜箱体壁外；

2、所述的放卷装置安装在沉积室上部，放卷装置包括卷材放卷机构，卷材放卷机构设置在卷绕镀膜机独立的放卷真空室内；

3、所述的收卷装置包括卷材收卷机构，卷材收卷机构设置在卷绕镀膜机独立的收卷真空室内；

4、所述的收卷真空室、放卷真空室及镀膜真空室之间设置有真空连接箱；

5、所述的靶为长方形硅靶，安装在真空镀膜箱底部，长方形硅靶与真空镀膜箱通过绝缘垫连接，长方形硅靶上装有射频交流电源；

6、所述的放卷真空室及收卷真空室与真空连接箱之间设置有可以分隔两箱之间的真空度及真空状态的阀门，该阀门是翻板阀或闸板阀或滚动橡胶辊组成的门阀；

7、所述的阴极之间设立有挡气隔离板由两块隔离板组成抽气通道，抽气泵及抽气管道放置在真空镀膜箱体两端和/或真空镀膜箱体之上；

8、所述的真空镀膜室的首个阴极安装位置安装溅射所产生的等离子体和使卷材镀前其表面被等离子体清洗的条形阴极离子源预处理机构；

9、所述的沉积室为圆柱型桶，其上设有至少一个观察窗，放卷真空室、镀膜真空室、收卷真空室内均设置有导向辊。

本发明装置可以在一个镀程镀6层不同功能或材料的膜层，且获得的镀膜表面微观结构非常致密，表层平滑。本发明装置效率高、成本低。换卷和收卷时都只要开启各自的真空室门，真空镀膜室门不再开启，能保证真空镀膜室中真空度基本不损耗，这样提高了抽真空速度，效率提高。

本发明在每个真空镀膜室安装等离子源，对膜表面进行清洗和表面处理，以保证后续镀膜质量。本发明的有益效果是：镀膜实现了连续化生产，克服了现有技术只能单面镀膜的不足，提供了连续在基材双面同时镀膜的功能，这对于进一步提高包装材料的高阻隔性具有积极的意义，在连续生产的基础上极大的提高了生产效率，极大的提高了社会效益，对柔性包装材料的阻隔性能有很大的提高。

(四)附图说明

图1为本发明的结构原理图。

(五)具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明：

1、结合图1，本实施例磁控溅射卷绕镀膜装置包括有放卷真空室4和收卷真空室9、两个镀膜真空室1和镀膜真空室6、连接收卷、放卷真空室及镀膜真空室的真空连接箱，镀膜真空室中有位于真空镀膜箱体内的镀膜辊，以镀膜辊为中心周围布置有至少3组阴极和高低压真空泵及管道组成的真空抽气系统，磁控溅射的阴极的靶及靶芯设置在每个真空镀膜箱体中，阴极通过阴极法兰连接座以法兰连接形式安装在真空镀膜箱体壁上，气体、电源、冷却水连接管线置于真空镀膜箱体壁外。

2、为了镀复合膜，要求镀膜真空室为二个，且要求放卷真空室、收卷真空室和两个镀膜真空室之间的设置位置依次为镀膜真空室、放卷真空室、镀膜真空室、收卷真空室，即要求放卷真空室、收卷真空室均设置在镀膜真空室的一侧，实现双面镀膜。

3、卷材放卷机构与卷材收卷机构分别设置在卷绕镀膜机独立的真空室内。

4、放卷真空室及收卷真空室与真空连接箱之间设置有可以分隔两箱之间的真空度及真空状态的阀门，该阀门是翻板阀或闸板阀或滚动橡胶辊组成的门阀。

5、磁控溅射卷绕镀膜机，阴极之间设立的挡气隔离板由两块隔离板组成抽气通道，抽气泵及抽气管道放置在真空镀膜箱体两端和/或真空镀膜箱体之上。

6、多个真空镀膜室的首个阴极安装位置安装溅射所产生的等离子体和使卷材镀前其表面被等离子体清洗的条形阴极离子源预处理机构。

本实施例操作步骤1：上卷

打开箱体各个箱体，在放卷室里放入薄膜，经导向辊7，从上面的矩形孔穿出，从镀膜室的镀膜辊2轮下面穿过薄膜，进入到收卷真空室9，把卷固定在卷材收卷机构的滚轴8上，盖上各个箱盖。

步骤2：抽真空

首先打开循环冷却水和空气压缩机，开启机械泵10，五分钟后，开启罗茨泵11，真空室气压达到几帕的时候打开维持泵12和三个分子泵3，分子泵转速稳定后，关闭罗茨泵和机械泵，只用维持泵12和分子泵抽真空。

步骤3：放电镀膜

真空室气压达到10^-3级别时，开启射频电源，调解反射，从观察窗观察辉光。辉光稳定后，开启电机让辊子转动，镀膜开始。首先从放卷真空室4开始放卷，然后在镀膜真空室1在基材的外表面开始镀膜，基材传送到镀膜真空室6时开始在内表面镀膜，完成了双面镀膜后，在收卷真空室9收卷。

Claims

1、一种连续卷绕式磁控溅射双面陶瓷高阻隔膜装置，其特征在于它包括沉积室、放卷装置、收卷装置以及设置在沉积室外部的蝶阀、机械泵、罗茨泵、分子泵，在沉积室上部安有放卷装置，中间装有镀膜辊，下部装有长方形硅靶，沉积室的两端设有封头，在沉积室上设有观察窗，沉积室的下部通过蝶阀和管道分别连接有机械泵、罗茨泵和分子泵，分子泵连接维持泵。

2、根据权利要求1所述的连续卷绕式磁控溅射双面陶瓷高阻隔膜装置，其特征在于所述的沉积室包括两个镀膜真空室，内部设有真空镀膜箱，真空镀膜箱内设置有镀膜辊，镀膜辊中间通过循环冷却水管道，以镀膜辊为中心周围布置有至少3组阴极和高低压真空泵及管道组成的真空抽气系统，磁控溅射的阴极的靶及靶芯设置在每个真空镀膜箱体中，阴极通过阴极法兰连接座以法兰连接形式安装在真空镀膜箱体壁上，气体、电源、冷却水连接管线置于真空镀膜箱体壁外。

3、根据权利要求2所述的连续卷绕式磁控溅射双面陶瓷高阻隔膜装置，其特征在于所述的放卷装置安装在沉积室上部，放卷装置包括卷材放卷机构，卷材放卷机构设置在卷绕镀膜机独立的放卷真空室内。

4、根据权利要求3所述的连续卷绕式磁控溅射双面陶瓷高阻隔膜装置，其特征在于所述的收卷装置包括卷材收卷机构，卷材收卷机构设置在卷绕镀膜机独立的收卷真空室内。

5、根据权利要求4所述的连续卷绕式磁控溅射双面陶瓷高阻隔膜装置，其特征在于所述的收卷真空室、放卷真空室及镀膜真空室之间设置有真空连接箱。

6、根据权利要求5所述的连续卷绕式磁控溅射双面陶瓷高阻隔膜装置，其特征在于所述的靶为长方形硅靶，安装在真空镀膜箱底部，长方形硅靶与真空镀膜箱通过绝缘垫连接，长方形硅靶上装有射频交流电源。

7、根据权利要求6所述的连续卷绕式磁控溅射双面陶瓷高阻隔膜装置，其特征在于所述的放卷真空室及收卷真空室与真空连接箱之间设置有可以分隔两箱之间的真空度及真空状态的阀门，该阀门是翻板阀或闸板阀或滚动橡胶辊组成的门阀。

8、根据权利要求7所述的连续卷绕式磁控溅射双面陶瓷高阻隔膜装置，其特征在于所述的阴极之间设立有挡气隔离板由两块隔离板组成抽气通道，抽气泵及抽气管道放置在真空镀膜箱体两端和/或真空镀膜箱体之上。

9、根据权利要求8所述的连续卷绕式磁控溅射双面陶瓷高阻隔膜装置，其特征在于所述的真空镀膜室的首个阴极安装位置安装溅射所产生的等离子体和使卷材镀前其表面被等离子体清洗的条形阴极离子源预处理机构。

10、根据权利要求9所述的连续卷绕式磁控溅射双面陶瓷高阻隔膜装置，其特征在于所述的沉积室为圆柱型桶，其上设有至少一个观察窗，放卷真空室、镀膜真空室、收卷真空室内均设置有导向辊。