CN104070690B - 一种防氢氟酸腐蚀的铝塑复合膜处理工艺及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种防氢氟酸腐蚀的铝塑复合膜处理工艺及装置，所述处理工艺包括：步骤一，铝箔亮面除油：步骤二，铝箔亮面淋洗去碱：步骤三，氢氟酸处理铝箔亮面：通过热氢氟酸水溶液对铝箔亮面进行淋洗，强酸溶液会在铝箔表面产生一定的酸蚀作用形成氟化铝盐转化膜：步骤四，冷水浸洗：步骤五，复合膜粘合：将聚丙烯薄膜和前面处理过的铝箔亮面通过粘合剂粘合起来，形成耐氢氟酸的铝塑复合膜。上述防氢氟酸腐蚀的铝塑复合膜处理工艺的处理液不含六价铬具有环保，成膜速度快、工艺简单、膜层均匀、耐腐蚀性强、对环境污染少。同时能够使铝塑复合材料的防氢氟酸性能达到要求，使用成本低。
Description
技术领域
本发明涉及一种铝塑复合膜防腐蚀处理技术，尤其涉及一种防氢氟酸腐蚀的铝塑复合膜处理工艺及装置。
背景技术
目前，铝合金的表面防腐处理一般采用铬酸盐/氧化物型预处理液，它含有氟化物和钼酸盐促进剂的铬酸溶液，在铝合金上生成无定型转化膜，转化膜的控制量在0.25g/㎡左右。这种转化膜中因含有六价铬化物，是一种剧毒物质，处理不当不仅对周围环境造成极大污染，而且会危害人们的健康。铬酸盐在工业应用当中已被各国政府严格限制，取代工艺已成大势所趋。
同时，现有包装含有氢氟酸的铝塑复合的材料都是进口材料，材料结构一般都是尼龙/铝/流延聚丙烯。造成使用厂商的生产成本较高。而国内生产的铝塑复合材料普遍存在防氢氟酸性能都达不到要求的缺点，主要反映在氢氟酸穿透流延聚丙烯后，氢氟酸会腐蚀铝箔，从而使铝箔形成穿孔，内容物挥发到包装材料外面，使包装材料失去防护、阻隔的作用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种防氢氟酸腐蚀的铝塑复合膜处理工艺，该处理工艺能够使铝塑复合材料的防氢氟酸性能达到要求，使用成本低，以解决现有技术中国内生产的铝塑复合材料存在的上述问题。
本发明的另一目的在于提供一种防氢氟酸腐蚀的铝塑复合膜处理装置，经过该处理装置处理后的铝塑复合材料其防氢氟酸性能能够达到要求，使用成本低，以解决现有技术中国内生产的铝塑复合材料存在的上述问题。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种防氢氟酸腐蚀的铝塑复合膜处理工艺，其包括以下工艺步骤：
步骤一，铝箔亮面除油：通过温度为40℃～60℃的碱液以1～2.0MPa的压力喷淋并刷洗铝箔亮面；
步骤二，铝箔亮面淋洗去碱：通过温度为60℃～80℃的热水对除油后的铝箔亮面进行喷淋冲洗，以去除铝箔亮面残留的碱液，且经喷淋冲洗后进行除水，以去除残留在铝箔上面的水份；
步骤三，氢氟酸处理铝箔亮面：通过温度为40℃～60℃浓度为15％～20％的热氢氟酸水溶液对铝箔亮面进行淋洗，强酸溶液会在铝箔表面产生一定的酸蚀作用形成氟化铝盐转化膜：
6HF+2AL＝3H2+2ALF3
2Fe+6HF＝2FeF3+3H2
同时氢氟酸还能和铝箔内部的微量元素铁(Fe)、锰(Mn)发生化学反应，在铝箔表面生成的氟化盐转化膜层化学性质很稳定，不溶于酸、碱；
步骤四，冷水浸洗：冷水淋洗去除铝箔表面的氢氟酸水溶液，并去除残留在铝箔上面的水份；
步骤五，复合膜粘合：将聚丙烯薄膜和前面处理过的铝箔亮面通过粘合剂粘合起来，形成耐氢氟酸的铝塑复合膜。
特别地，所述步骤一中的碱液采用0.5％～1.5％氢氧化钠水溶液。
特别地，所述步骤三中氟化盐转化膜的量控制在0.1～0.3g/㎡。
特别地，所述步骤五中的粘合剂采用聚烯烃水性粘合剂。
一种防氢氟酸腐蚀的铝塑复合膜处理装置，其包括放料机构和收料机构，所述放料机构和收料机构之间依次设置的热碱液槽、热水槽、氢氟酸槽和冷水槽，其中，
所述放料机构包括放料辊和放料导辊，所述放料辊上设置铝箔卷，铝箔经放料导辊后引入热碱液槽；
所述热碱液槽内设置有用于对其内盛放的碱液进行加热的加热装置，所述热碱液槽内于碱液液面的上方配合铝箔亮面设置有热碱液喷头，且所述热碱液槽内设置有用于对铝箔亮面进行刷洗的刷洗装置，所述热碱液槽的出口端设置有碱洗挤干辊组，铝箔经碱洗挤干辊组后引入热水槽；
所述热水槽内设置有用于对其内盛放的清洗水进行加热的加热装置，所述热水槽内于清洗水液面的下方设置有对铝箔亮面进行刷洗的刷洗装置，所述热水槽出口端设置有热水挤干辊组，铝箔经热水挤干辊组后引入氢氟酸槽；
所述氢氟酸槽内设置有用于对其内盛放的氢氟酸液进行加热的加热装置，所述氢氟酸槽内于酸液液面的上方配合铝箔亮面设置有氢氟酸液喷头，且所述氢氟酸槽内设置有用于对铝箔亮面进行刷洗的刷洗装置，所述氢氟酸槽的出口端设置有氢氟酸挤干辊组，铝箔经氢氟酸挤干辊组后引入冷水槽；
所述冷水槽内于冷清洗水液面的下方设置有铝箔亮面进行刷洗的刷洗装置，所述冷水槽的出口端设置有冷水挤干辊组，铝箔经冷水挤干辊组后引入收料机构；
所述收料机构包括收料导辊和收料辊，铝箔经冷水挤干辊组后经收料导辊引入收料辊进行收卷。
特别地，所述加热装置为设置于对应槽体内的电加热管。
特别地，所述热碱液槽内配合铝箔亮面平行间隔设置有两排热碱液喷头，所述两排热碱液喷头的下方设置有两组刷洗装置，铝箔经其中一排热碱液喷头后引入所述两组刷洗装置，再通过另一排热碱液喷头进行喷淋。
特别地，所述氢氟酸槽内配合铝箔亮面平行间隔设置有两排氢氟酸液喷头，所述两排氢氟酸液喷头的下方设置有两组刷洗装置，铝箔经其中一排氢氟酸液喷头后引入所述两组刷洗装置，再通过另一排氢氟酸液喷头进行喷淋。
特别地，所述刷洗装置包括刷洗光辊和与刷洗光辊配合设置的尼龙毛刷。
特别地，所述热碱液槽、热水槽、氢氟酸槽和冷水槽均由聚四氟乙烯板制成。
本发明的有益效果为，与现有技术相比所述防氢氟酸腐蚀的铝塑复合膜处理工艺及装置具有以下优点：
1)采用热碱喷淋除油后的铝箔表面张力大幅提高，通过检测达因值接近72，可以满足普通复合膜的使用，与清洗前同类工艺生产的复合膜相比剥离强度能提高4N/15mm以上。
2)处理清洗工艺简单，能大幅提高生产效率。
3)采用低浓度氢氟酸处理后的铝箔，铝箔内的微量金属都得到了处理，不需再针对微量金属进行另案防腐处理。如铝箔内的微量金属镁(Mg)、钛(Ti)、铬(Cr)、锰(Mn)、镍(Ni)等金属进行批量防腐处理，对于铝箔内含有的铜(Cu)、锌(Zn)、锡(Sn)等微量金属，氢氟酸和这两种金属不发生化学反应。
4)制得的氟化盐转化膜，膜层厚度均匀，与基体结合力强，耐蚀性好，具有金属外观。
5)本发明处理工艺，不经过硫酸、硝酸等化学镀前期处理步骤，减少对环境的污染。
6)本发明的化学镀预处理工艺，溶液成分简单，易于控制，不含易分解成分，工艺稳定。
7)在同一处理设备上采用两步化学铝箔防腐工艺，铝箔先在热碱液槽内对铝箔亮面进行除油清洗，随后在含有氢氟酸的水溶液槽内进行防腐处理，既可以保证铝箔顺利产生氟化盐防腐膜层，又可氟化盐膜层的厚度和质量。
8)选用的聚烯烃水性胶水耐腐蚀性能好，操作简单可靠。用处理好的铝箔做成铝塑复合膜能耐氢氟酸的腐蚀和各种溶剂的浸泡，能满足客户的使用要求。
附图说明
图1是本发明具体实施方式1提供的防氢氟酸腐蚀的铝塑复合膜处理装置的结构示意图。
图中：
1、热碱液槽；2、热水槽；3、氢氟酸槽；4、冷水槽；5、放料辊；6、放料导辊；7、热碱液喷头；8、碱洗挤干辊组；9、热水挤干辊组；10、氢氟酸液喷头；11、氢氟酸挤干辊组；12、冷水挤干辊组；13、收料导辊；14、收料辊；15、刷洗光辊；16、尼龙毛刷。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
请参阅图1所示，图1是本发明具体实施方式1提供的防氢氟酸腐蚀的铝塑复合膜处理装置的结构示意图。
本实施例中，一种防氢氟酸腐蚀的铝塑复合膜处理装置包括放料机构和收料机构，所述放料机构和收料机构之间依次设置的热碱液槽1、热水槽2、氢氟酸槽3和冷水槽4，所述热碱液槽1、热水槽2、氢氟酸槽3和冷水槽4均由聚四氟乙烯板制成，所述放料机构包括放料辊5和放料导辊6，所述放料辊5上设置铝箔卷，铝箔经放料导辊6后引入热碱液槽1；
所述热碱液槽1内设置有用于对其内盛放的碱液进行加热的电加热管，所述热碱液槽1内于碱液液面的上方配合铝箔亮面平行间隔设置有两排热碱液喷头7，所述两排热碱液喷头7的下方间隔设置有两组刷洗装置，铝箔经其中一排热碱液喷头7后引入两组刷洗装置，再通过另一排热碱液喷头7进行喷淋，所述热碱液槽1的出口端设置有碱洗挤干辊组8，铝箔经碱洗挤干辊组8后引入热水槽2；
所述热水槽2内设置有用于对其内盛放的清洗水进行加热的电加热管，所述热水槽2内于其内清洗水液面的下方平行间隔设置有对铝箔亮面进行刷洗的两组刷洗装置，所述热水槽2出口端设置有热水挤干辊组9，铝箔经热水挤干辊组9后引入氢氟酸槽3；
所述氢氟酸槽3内设置有用于对其内盛放的氢氟酸液进行加热的电加热管，所述氢氟酸槽3内于酸液液面的上方配合铝箔亮面平行间隔设置有两排氢氟酸液喷头10，所述两排氢氟酸液喷头10的下方设置有两组刷洗装置，铝箔经其中一排氢氟酸液喷头10后引入两组刷洗装置，再通过另一排氢氟酸液喷头10进行喷淋，所述氢氟酸槽3的出口端设置有氢氟酸挤干辊组11，铝箔经氢氟酸挤干辊组11后引入冷水槽4；
所述冷水槽4内于冷清洗水液面的下方平行间隔设置有对铝箔亮面进行刷洗的两组刷洗装置，所述冷水槽4的出口端设置有冷水挤干辊组12，铝箔经冷水挤干辊组12后引入收料机构；所述收料机构包括收料导辊13和收料辊14，铝箔经冷水挤干辊组12后经收料导辊13引入收料辊进行收卷14。
上述刷洗装置均包括刷洗光辊15和与刷洗光辊15配合设置的尼龙毛刷16。
一种防氢氟酸腐蚀的铝塑复合膜处理工艺，其包括以下工艺步骤：
步骤一，铝箔亮面除油：铝箔通过放料导辊6引入热碱液槽1，所述热碱液槽1盛放温度为60℃浓度为0.5％～1.5％的氢氧化钠水溶液，通过热碱液喷头7以2.0MPa的压力喷淋并刷洗铝箔亮面。铝箔亮面是由于铝箔在扎制的过程中使用润滑油，铝箔表面会含有微量的油脂，使用氢氧化钠水溶液除去铝箔亮面的油污，能增强复合材料的剥离强度。把热碱液槽1内的氢氧化钠水溶液通过电加热管通电加热到60℃，在这样的温度下氢氧化钠水溶液能和铝箔上的固体油污起到化学反应，使固体油污转化成液体随氢氧化钠水溶液流入热碱液槽1内。所述的热碱液喷头7使用聚四氟防腐泵把碱液槽内的碱液循环喷淋到铝箔亮面，加压的作用用碱液的流速加快冲洗铝箔亮面的油污，能把铝箔裂纹内的油污冲洗出来。刷洗采用能转动的细、软尼龙刷贴近铝箔亮面进行逆向刷洗，为下一步化学处理提供清洁的表面，铝箔经碱液清洗除油后通过碱洗挤干辊组8进行除水。
步骤二，铝箔亮面淋洗去碱：经步骤一处理后，铝箔通过碱洗挤干辊组8引入热水槽2，通过温度为80℃的热水对除油后的铝箔亮面进行喷淋冲洗，以去除铝箔亮面残留的碱液，且经喷淋冲洗后通过热水挤干辊组9对铝箔表面进行除水，以去除残留在铝箔上面的水份；
步骤三，氢氟酸处理铝箔亮面：铝箔经热水挤干辊组9后引入氢氟酸槽3，所述氢氟酸槽3内盛放温度控制在40℃，浓度为20％的热氢氟酸水溶液，通过氢氟酸液喷头10把热得氢氟酸水溶液能均匀喷淋到铝箔亮面。强酸溶液会在铝箔表面产生一定的酸蚀作用形成氟化铝盐转化膜：
6HF+2AL＝3H2+2ALF3
2Fe+6HF＝2FeF3+3H2
同时氢氟酸还能和铝箔内部的微量元素铁(Fe)、锰(Mn)发生化学反应，但是不会和铜发生化学反应。在铝箔表面生成的氟化盐膜层化学性质很稳定，不溶于酸、碱，通过控制铝箔的运转速度20——30m/min，转化膜的量控制在0.3g/㎡，铝箔经氢氟酸处理后由氢氟酸挤干辊组11进行除水。
步骤四，冷水浸洗：铝箔经氢氟酸挤干辊组11后引入冷水槽4，通过冷水淋洗去除铝箔表面的氢氟酸水溶液，接着铝箔穿过一套挤干辊把冷水溶液挤干，所述的冷水是指纯化水，清洗完铝箔后铝箔表面不会残留水渍等水中微量矿物质，以防污染下道工序，必须使用不残留水渍的纯化水，浸洗后由冷水挤干辊组12进行除水。
步骤五，复合膜粘合：用聚烯烃水性粘合剂把聚丙烯薄膜和前面处理过的铝箔亮面粘合起来，形成耐氢氟酸的铝塑复合膜，所述聚烯烃水性粘合剂具有优秀的抗酸碱腐蚀，还能耐各种溶剂浸泡而不被溶解，该聚烯烃粘合剂能与聚乙烯、聚丙烯等聚烯烃树脂薄膜和金属之间的起到良好的粘结作用，复合牢度高，采用凹版辊涂的方式把胶水涂布到铝箔亮面，经烘干把胶水内的溶剂吹干，再与聚丙烯薄膜复合。
上述经防氢氟酸腐蚀处理工艺后形成的复合材料能满足对含有少量氢氟酸内容物的包装。所述的处理过的铝箔亮面，就是前道工序在铝箔亮面形成的氟化盐膜层，该氟化盐膜层具有耐氢氟酸腐蚀的功能。
以上实施例只是阐述了本发明的基本原理和特性，本发明不受上述事例限制，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还有各种变化和改变，这些变化和改变都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (10)
1.一种防氢氟酸腐蚀的铝塑复合膜处理装置，其包括放料机构和收料机构，所述放料机构和收料机构之间依次设置的热碱液槽、热水槽、氢氟酸槽和冷水槽，其特征在于，
所述放料机构包括放料辊和放料导辊，所述放料辊上设置铝箔卷，铝箔经放料导辊后引入热碱液槽；
所述热碱液槽内设置有用于对其内盛放的碱液进行加热的加热装置，所述热碱液槽内于碱液液面的上方配合铝箔亮面设置有热碱液喷头，且所述热碱液槽内设置有用于对铝箔亮面进行刷洗的刷洗装置，所述热碱液槽的出口端设置有碱洗挤干辊组，铝箔经碱洗挤干辊组后引入热水槽；
所述热水槽内设置有用于对其内盛放的清洗水进行加热的加热装置，所述热水槽内于清洗水液面的下方设置有对铝箔亮面进行刷洗的刷洗装置，所述热水槽出口端设置有热水挤干辊组，铝箔经热水挤干辊组后引入氢氟酸槽；
所述氢氟酸槽内设置有用于对其内盛放的氢氟酸液进行加热的加热装置，所述氢氟酸槽内于酸液液面的上方配合铝箔亮面设置有氢氟酸液喷头，且所述氢氟酸槽内设置有用于对铝箔亮面进行刷洗的刷洗装置，所述氢氟酸槽的出口端设置有氢氟酸挤干辊组，铝箔经氢氟酸挤干辊组后引入冷水槽；
所述冷水槽内于冷清洗水液面的下方设置有铝箔亮面进行刷洗的刷洗装置，所述冷水槽的出口端设置有冷水挤干辊组，铝箔经冷水挤干辊组后引入收料机构；
所述收料机构包括收料导辊和收料辊，铝箔经冷水挤干辊组后经收料导辊引入收料辊进行收卷。
2.根据权利要求1所述的防氢氟酸腐蚀的铝塑复合膜处理装置，其特征在于，所述加热装置为设置于对应槽体内的电加热管。
3.根据权利要求1所述的防氢氟酸腐蚀的铝塑复合膜处理装置，其特征在于，所述热碱液槽内配合铝箔亮面平行间隔设置有两排热碱液喷头，所述两排热碱液喷头的下方设置有两组刷洗装置，铝箔经其中一排热碱液喷头后引入两组刷洗装置，再通过另一排热碱液喷头进行喷淋。
4.根据权利要求1所述的防氢氟酸腐蚀的铝塑复合膜处理装置，其特征在于，所述氢氟酸槽内配合铝箔亮面平行间隔设置有两排氢氟酸液喷头，所述两排氢氟酸液喷头的下方设置有两组刷洗装置，铝箔经其中一排氢氟酸液喷头后引入两组刷洗装置，再通过另一排氢氟酸液喷头进行喷淋。
5.根据权利要求1至4任一项所述的防氢氟酸腐蚀的铝塑复合膜处理装置，其特征在于，所述刷洗装置包括刷洗光辊和与刷洗光辊配合设置的尼龙毛刷。
6.根据权利要求1所述的防氢氟酸腐蚀的铝塑复合膜处理装置，其特征在于，所述热碱液槽、热水槽、氢氟酸槽和冷水槽均由聚四氟乙烯板制成。
7.一种采用权利要求1-6任一项所述防氢氟酸腐蚀的铝塑复合膜装置的处理工艺，其特征在于，其包括以下工艺步骤：
步骤一，铝箔亮面除油：通过温度为40℃～60℃的碱液以1～2.0MPa的压力喷淋并刷洗铝箔亮面；
步骤二，铝箔亮面淋洗去碱：通过温度为60℃～80℃的热水对除油后的铝箔亮面进行喷淋冲洗，以去除铝箔亮面残留的碱液，且经喷淋冲洗后进行除水，以去除残留在铝箔上面的水份；
步骤三，氢氟酸处理铝箔亮面：通过温度为40℃～60℃浓度为15％～20％的热氢氟酸水溶液对铝箔亮面进行淋洗，强酸溶液会在铝箔表面产生一定的酸蚀作用形成氟化铝盐转化膜：
6HF+2AL＝3H2+2ALF3
2Fe+6HF＝2FeF3+3H2
同时氢氟酸还能和铝箔内部的微量元素铁(Fe)、锰(Mn)发生化学反应，在铝箔表面生成的氟化盐转化膜层化学性质很稳定，不溶于酸、碱；
步骤四，冷水浸洗：冷水淋洗去除铝箔表面的氢氟酸水溶液，并去除残留在铝箔上面的水份；
步骤五，复合膜粘合：将聚丙烯薄膜和前面处理过的铝箔亮面通过粘合剂粘合起来，形成耐氢氟酸的铝塑复合膜。
8.根据权利要求7所述的防氢氟酸腐蚀的铝塑复合膜处理工艺，其特征在于，所述步骤一中的碱液采用0.5％～1.5％氢氧化钠水溶液。
9.根据权利要求7所述的防氢氟酸腐蚀的铝塑复合膜处理工艺，其特征在于，所述步骤三中氟化盐转化膜的量控制在0.1～0.3g/㎡。
10.根据权利要求7所述的防氢氟酸腐蚀的铝塑复合膜处理工艺，其特征在于，所述步骤五中的粘合剂采用聚烯烃水性粘合剂。
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Denomination of invention: A treatment process and device for aluminum-plastic composite film resistant to hydrofluoric acid corrosion Granted publication date: 20170412 Pledgee: Bank of China Limited by Share Ltd. Wuxi Huishan branch Pledgor: WUXI HUATAI MEDICINE PACKING CO.,LTD. Registration number: Y2024980029905 |
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