詳解真空蒸鍍金屬薄膜工藝

發布時間:2017年11月24日    閱讀:

詳解真空蒸鍍金屬薄膜工藝

概述

  真空蒸鍍金屬薄膜是在真空條件下,將金屬蒸鍍在薄膜基材的表面而形成復合薄膜的一種新工藝。被鍍金屬材料可以是金、銀、銅、鋅、鉻、鋁等,其中用的最多的是鋁。在塑料薄膜或紙張表面(單面或雙面)鍍上一層極薄的金屬鋁即成為鍍鋁薄膜,它廣泛地用來代替鋁箔復合材料如鋁箔/塑料、鋁箔/紙等使用。鍍鋁薄膜與鋁箔復合材料相比具有以下特點:

01

大大減少了用鋁量,節省了能源和材料,降低了成本,據涂布在線了解,復合用鋁箔厚度多為7~gpm,而鍍鋁薄膜的鋁層厚度約為0.05n左右,其耗鋁量約為鋁箔的1/140~1/180,且生產速度可高達450m/min。


02

具有優良的耐折性和良好的韌性,很少出現針孔和裂口,無揉曲龜裂現象,因此對氣體、水蒸汽、氣味、光線等的阻隔性提高。


03

具有極佳的金屬光澤,光反射率可達97%;且可以通過涂料處理形成彩色膜,其裝潢效果是鋁箔所不及的。


04

可采用屏蔽式進行部分鍍鋁,以獲得任意圖案或透明窗口,能看到內裝物。


05

鍍鋁層導電性能好,能消除靜電效應;其封口性能好,尤其包裝粉末狀產品時,不會污染封口部分,保證了包裝的密封性能。


06

對印刷、復合等后加工具有良好的適應性。

  由于以上特點,使鍍鋁薄膜成為一種性能優良、經濟美觀的新型復合薄膜,在許多方面已取代了鋁箔復合材料。主要用于風味食品、農產品的真空包裝,以及藥品、化妝品、香煙的包裝。另外,鍍鋁薄膜也大量用作印刷中的燙金材料和商標標簽材料等。


鍍膜基材

  鍍鋁薄膜的基材主要是塑料薄膜和紙張。
  真空蒸鍍工藝對被鍍基材有以下幾點要求:
(1)耐熱性好,基材必須能耐受蒸發源的輻射熱和蒸發物的冷凝潛熱。
(2)從薄膜基材上產生的揮發性物質要少;對吸濕性大的基材,在鍍膜前理。
(3)基材應具有一定的強度和表面平滑度。
(4)對蒸鍍層的粘接性良好;對于PP、PE等非極性材料,蒸鍍前應進行表面處理、以提高與鍍層的粘接性。

  常用的薄膜基材有:BOPET、BONY、BOPP、PE、PVC等塑料薄膜和紙張類。塑料薄膜基材中BOPET、BONY、BOPP三種基材形成的鍍鋁薄膜,具有極好的光澤和粘結力,是性能優良的鍍鋁薄膜,大量用作包裝材料和印刷中的燙金材料。鍍鋁PE薄膜的光澤度較差,但成本較低,使用也較廣。以紙基材形成的鍍鋁紙,其成本比鍍鋁塑料薄膜低;比鋁箔/紙的復合材料更薄而價廉;其加工性能好,印刷中不易產生卷曲,不留下折痕等。因此大量取代鋁箔/紙復合材料,用作香煙、食品等內包裝材料以及包裝商標材料等。

真空蒸鍍原理

      將被鍍薄膜基材(筒狀〕裝在真空蒸鍍機中,用真空泵抽真空,使鍍
膜中的真空度達到1.3×10-2~1.3×10-3Pa,加熱坩鍋使高純度的鋁絲在1200℃~1400℃的溫度下溶化并蒸發成氣態鋁。氣態鋁微粒在移動的薄膜基材表面沉積、經冷卻還原即形成一層連續而光亮的金屬鋁層。
  通過控制金屬鋁的蒸發速度、薄膜基材的移動速度以及鍍膜室的真空度等來控制鍍鋁層的厚度,據涂布在線了解,一般鍍鋁層厚度在25~500nm,鍍鋁薄膜的寬度為800mm~2000mm。

                            

真空蒸鍍金屬示意圖

1-泵 2-放卷 3-冷卻輥筒 4-隔熱掩膜 5-料源 6-收卷

蒸鍍方法

       在基材表面蒸鍍鋁的方法有直接蒸鍍法和轉移法兩種。

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直接蒸鍍法

        是被鎮基材直接通過真空鍍膜機,將金屬鋁蒸鍍在基材表面而形成鍍鋁薄膜。直接蒸鍍法對基材的要求較高,尤其是要形成表面光亮的金屬膜,必須要求基材具有較好的表面平滑度。
  如果紙張的表面較粗糙,要采用直接蒸鍍法,在鍍鋁前需先進行表面涂布。另外,在蒸鍍過程中基材的揮發物要少。因此直接蒸鍍法對基材有較大的局限性,它主要適合于蒸鍍塑料薄膜,也可用于紙張的蒸鍍,但紙張的質量要求高,并對紙的定量有一定的限度。


2

轉移法

        是借助載體膜(真空鍍鋁膜)將金屬鋁層轉移到基材的表面而形成鍍鋁薄膜。轉移法是在直接蒸鍍法的基礎上發展起來的新工藝,它克服了直接蒸鍍法對基材要求的局限性,尤其適合于在各種紙及紙板上進行鍍鋁,也可用于塑料薄膜的鍍鋁。
  目前國外已將轉移法應用到布、纖維、皮革等基材的鍍鋁產品上。我國主要采用轉移法生產鍍鋁紙。


蒸鍍鋁工藝


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塑料薄膜鍍鋁工藝

       塑料薄膜的鍍鋁工藝較簡單。BOPET、BONY、薄膜基材鍍鋁前不需進行表面處理,可直接進行蒸鍍。而用BOPP、PE等非極性塑料薄膜時,在蒸鍍前需對薄膜表面進行電暈處理,使其表面張力達到38X10-5N~40X10-5N。鍍膜時,將卷筒薄膜置放于真空室內,關閉真空室抽真空。當真空度達到一定時,將蒸發源升溫至1400℃~1500℃,然后再把純度為99.9%的鋁金屬絲連續送至蒸發源高溫區。調節好放卷、收卷速度、送絲速度和蒸發量,開通冷卻源。使鋁絲在高溫區內連續地熔化、蒸發,從而在移動的薄膜表面形成一層光亮的鋁層,經冷卻后即成成品。制成的鍍鋁薄膜按規格分切后即可用于印刷、復合制袋等。


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紙張蒸鍍鋁工藝

       紙張鍍鋁工藝有直接鍍鋁法和轉移法兩種。
(1)直接鍍鋁法。直接鍍鋁法是先將被鎮的卷筒紙基材表面涂覆一層膠層或復合一層PE薄膜,再經真空鍍膜機直接鍍鋁,使紙的表面形成一層金屬鋁膜,然后將鍍鋁紙再進行回潮處理即成產品。如果需要得到各種不同顏色的鍍鋁紙,則需在鍍鋁紙表面再進行著色處理。
直接鍍鋁法主要有以下特點:
①生產工藝較簡單,成本較低。
②對紙基材的表面質量和強度要求較高。鍍鋁時要求紙張的含水率在3%以下,一般紙張的含水率為6~7%,含水率降低會使紙張發脆、易斷裂。因此,要求紙張具有較高的強度。
③產品的表面光澤度較低,印刷裝滿效果較差。

  據涂布在線了解,直接鍍鋁法一般僅適應干定量在30g/m2以下的薄紙,較厚的紙很難進行鍍鋁。直接鍍鋁法生產的鍍鋁紙,雖質量較差,但成本較低,所以使用也比較廣泛。
(2)轉移法;轉移法生產鍍鋁紙比直接鍍鋁法工藝先進。它是將鍍鋁塑料薄膜表面的鋁層轉移到紙基表面而形成鍍鋁紙。首先把涂料均勻地涂布在塑料薄膜基材上,一般采用BOPET薄膜和BOPP薄膜;再將塑料薄膜基材在真空鍍膜室進行鍍鋁,使涂層表面形成金屬鋁膜層;而后在鍍鋁塑料薄膜的鋁層表面涂布一層粘合劑;按需要把紙、紙板或基它基材與之復合,然后再進行分離,使涂料層及鋁層從塑料薄膜上分離下來。被分離后的塑料薄膜可以重復使用。重復使用的次數越多,產品的成本越低。采用轉移法生產鍍鋁紙主要有以下特點:

01

生產工藝比較復雜、成本較高;


02

對基材的適應范圍寬,定量在30~600g/m2的紙或紙板均可,且對基材的質量要求不高,表面也無需再涂涂料或覆膜;


03

產品的質量好,表面光亮;因鍍鋁層外有一層涂料,不僅起到了保護作用,而且也提高了印刷適應性和裝滿效果;


04

在涂料中加入顏料,可生產彩色鍍鋁紙。

  由于轉移法鍍鋁具有以上特點,所以在鍍鋁紙生產中使用越來越廣。