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壹種新工藝。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)
鍍上壹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:
(1)大大減少了用鋁量,節省了能源和材料,降低了成本,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。
(2)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。
(3)具有極佳的金屬光澤,光反射率可達
97%;且可以通過塗料處理形成彩色膜,其裝潢效果是鋁箔
所不及的。
(4)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。
(5)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,不會汙染封口部
分,保證了包裝的密封性能。
(6)對印刷、復合等後加工具有良好的適應性。
由於以上特點,使鍍鋁薄膜成為壹種性能優良、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。主要用於風味食品、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。
二、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)基材應具有壹定的強度和表面平滑度。
(4)對蒸鍍層的粘接性良好;對於
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。
1.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℃的溫度下溶化並蒸發成氣態鋁。氣
態鋁微粒在移動的薄膜基材表面沈積、經冷卻還原即形成壹層連續而光亮的金屬鋁層。真空蒸鍍金屬示意圖
見圖
14-9。
圖14-9 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
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,壹般鍍
鋁層厚度在
25~500nm,鍍鋁薄膜的寬度為
800mm~2000mm。
2.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。
(1)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塗布。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,它主要適合於蒸鍍塑料薄膜,也可用於紙張
的蒸鍍,但紙張的質量要求高,並對紙的定量有壹定的限度。
(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,尤其適合於在各種紙及紙板
上進行鍍鋁,也可用於塑料薄膜的鍍鋁。
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。
三、蒸鍍鋁工藝
1.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,將卷筒薄膜置放於真空室內,關閉真空室抽真空。當真空度達到
壹定時,將蒸發源升溫至
1400℃~1500℃,然後再把純度為
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
的薄膜表面形成壹層光亮的鋁層,經冷卻後即成成品。制成的鍍鋁薄膜按規格分切後即可用於印刷、復合制
袋等。
2.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塗覆壹層膠層或復合壹層
PE薄膜,再經真
空鍍膜機直接鍍鋁,使紙的表面形成壹層金屬鋁膜,然後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,壹般紙張的含水率為
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。
直接鍍鋁法壹般僅適應幹定量在
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。首先把塗料均勻地塗布在塑料薄膜基材上,壹般采用
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,使塗層表面形成金屬鋁膜層;而後在鍍鋁塑料薄膜的鋁層表面塗布壹層粘合
劑;按需要把紙、紙板或基它基材與之復合,然後再進行分離,使塗料層及鋁層從塑料薄膜上分離下來。其
工藝流程見圖
14-10。
圖14-10 轉移法工藝流程圖
被分離後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:
①生產工藝比較復雜、成本較高。
②對基材的適應範圍寬,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
再塗塗料或覆膜。
③產品的質量好,表面光亮;因鍍鋁層外有壹層塗料,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。
④在塗料中加入顏料,可生產彩色鍍鋁紙。
由於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