[发明专利]阳极氧化的氧化铝薄膜的成型方法

说明书

当金属铝基质在电解液（如硫酸或磷酸）中经过阳极氧化后，在其表面上可生成氧化铝薄膜。这种氧化铝薄膜具有比较厚的多孔层，它包括由外表层伸展至金属的有规则排列的微孔，以及邻接金属/氧化物界面的无微孔的比较薄的间隔层。随着阳极氧化连续进行，金属铝在金属/氧化物界面上转化成氧化物，而微孔进一步向薄膜中伸展，使得间隔层厚度保持不变。各微孔的截面和间隔，以及间隔层的厚度都与阳极氧化所用电压成正比。

将阳极氧化的氧化铝薄膜从金属基质上分离下来是可能的。如果将间隔层也除去，则留下一种带微孔的阳极氧化的氧化铝薄膜。这种薄膜可用作过滤材料，例如用于海水淡化，乳清脱水或用于渗析。其它方面的应用包括低温消毒的病毒过滤材料和气体的净化等。

在EPA    178831中描述了一种制造多孔的阳极氧化的氧化铝薄膜的方法，其中包括下列步骤：将金属铝基质进行阳极氧化;在控制条件下，慢慢把施加的电压降低至一定值，一般降至3伏以下;小心地将阳极氧化铝薄膜从金属基质上分开;接着将薄膜进行干燥。如所生成薄膜的厚度合适，则可具有良好的抗拉强度，但是薄膜的抗弯曲强度则相当差，而且它比较脆和易碎裂。

为了增强过滤设备的性能，需使其在单位容积中含有很大的过滤面积，这一点对于平坦的过滤薄膜材料来说是难以达到的。因此通常需要将薄膜重叠，打褶或卷曲成螺旋状，以使其单位容积所含的表面积增大。但是，由于阳极氧化的氧化铝薄膜的脆性，不能应用常规的成型方法。

本发明的提出，部分地是基于一个出乎意料的发现，即如果将氧化铝薄膜充分湿润，则可变得比干态的薄膜柔韧得多。因此本发明的一个方面是提供一种将阳极氧化的氧化铝薄膜制成所需形状的方法，该方法包括以下步骤，即将薄膜湿润;将经湿润的薄膜制成所需的形状;以及在该形状下使其干燥。

本发明的提出，还部分地基于下述发现，即阳极氧化的氧化铝薄膜在某一特定方向上对弯曲的忍受力（不产生破裂），比在其它方向上要高得多，该发现对于干态或经湿润的薄膜均适用。但是，经湿润的薄膜在各方向上对弯曲的忍受力皆比干态薄膜高。如上所述，氧化铝薄膜是由金属铝基质经阳极氧化而生成的，而该铝基质本身是在一特定方向上延伸（如压延）而制成的。结果发现，当阳极氧化的氧化铝薄膜从基质上分离后，它在横截于延伸方向（如成一直角）的方向上的对弯曲的忍受力（不产生破裂）则较高。因此本发明的另一方面是提供一种将氧化铝薄膜制成所需形状的方法，所述薄膜是通过阳极氧化金属铝基质而生成的，而该基质是予先经过在一特定方向上延伸而成。所述方法包括在横截于该特定延伸方向的方向上，将该薄膜弯曲，以使其能在不产生脆裂的情况下形成所需的形状。本发明的这一方横截方向最好是与所述的延伸方向至少呈30°角。

虽然其它一些方法在文献上有所描述，但本发明的薄膜原料优先选用EPA    178831中所述制法。由于其他液体可能着火，因此一般用水来湿润薄膜，并在室温下操作。

优选用滚压方法将薄膜制成所需的形状，本说明书中的滚压是指将薄膜卷绕成例如管状或螺旋状。为了避免薄膜在卷绕过程中产生弯折或断裂，最好采用圆柱状的成型器（former）。为保证薄膜与成型器之间的粘合，可在成型器表面施加粘合剂。另外，如果成型器是空心的和带穿孔的，可以通过在成型器内减压的方式使阳极氧化的氧化铝薄膜固持在其位置上。滚压操作完成之后，可采用夹钳方式将薄膜暂时固持于成型器上面的位置上。

另外一种方法是，采用在薄膜上产生压力差（如在薄片一边轴真空）的方法，或者采用压制的方法使薄膜变形成所需的形状。

优选薄片厚度为10-80微米，最好是15-70微米。过厚的膜料即使经过湿润，也是较难弯曲的。

同一厚度的薄膜可围绕成型器滚压成型。更普遍的方法是，将几种不同厚度的薄膜卷绕成螺旋状，在相邻的阳极氧化铝膜之间加一垫层。为此，可将经湿润的薄膜放置于一平面上，并在其表面放置一垫层，然后将两者一起围绕成型器滚压。此外，可用组合式薄膜，使阳极氧化铝薄膜和垫片交替排列并铺放于平面上，然后一起卷绕。如果阳极氧化的氧化铝层很薄，单独使用易于脆裂时，可应用多孔支承层，在这种情况下，可制成一种由薄膜和垫层薄膜交替叠合（支承层加阳极氧化薄膜）的组合体。