(工艺技术)真空蒸镀金属薄膜工艺

真空蒸镀金属薄膜工艺

一、概述

真空蒸镀金属薄膜是在真空条件下，将金属蒸镀在薄膜基材的表面而形成复合薄膜的一种新工艺。被镀金属材料可以是金、银、铜、锌、铬、铝等，其中用的最多的是铝。在塑料薄膜或纸张表面（单面或双面）镀上一层极薄的金属铝即成为镀铝薄膜，它广泛地用来代替铝箔复合材料如铝箔/塑料、铝箔/纸等使用。镀铝薄膜与铝箔复合材料相比具有以下特点：

（1）大大减少了用铝量，节省了能源和材料，降低了成本，复合用铝箔厚度多为7～8pm，而镀铝薄膜的铝层厚度约为0.05nm左右，其耗铝量约为铝箔的1/140～1/180，且生产速度可高达450m/min。

（2）具有优良的耐折性和良好的韧性，很少出现针孔和裂口，无揉曲龟裂现象，因此对气体、水蒸汽、气味、光线等的阻隔性提高。

（3）具有极佳的金属光泽，光反射率可达97%；且可以通过涂料处理形成彩色膜，其装潢效果是铝箔所不及的。

（4）可采用屏蔽式进行部分镀铝，以获得任意图案或透明窗口，能看到内装物。

（5）镀铝层导电性能好，能消除静电效应；其封口性能好，尤其包装粉末状产品时，不会污染封口部分，保证了包装的密封性能。

（6）对印刷、复合等后加工具有良好的适应性。

由于以上特点，使镀铝薄膜成为一种性能优良、经济美观的新型

复合薄膜，在许多方面已取代了铝箔复合材料。主要用于风味食品、农产品的真空包装，以及药品、化妆品、香烟的包装。另外，镀铝薄膜也大量用作印刷中的烫金材料和商标标签材料等。

二、镀膜基材

镀铝薄膜的基材主要是塑料薄膜和纸张。

真空蒸镀工艺对被镀基材有以下几点要求：

（1）耐热性好，基材必须能耐受蒸发源的辐射热和蒸发物的冷凝潜热。

（2）从薄膜基材上产生的挥发性物质要少；对吸湿性大的基材，在镀膜前理。

（3）基材应具有一定的强度和表面平滑度。

（4）对蒸镀层的粘接性良好；对于PP、PE等非极性材料，蒸镀前应进行表面处理、以提高与镀层的粘接性。

常用的薄膜基材有：BOPET、BONY、BOPP、PE、PVC等塑料薄膜和纸张类。塑料薄膜基材中BOPET、BONY、BOPP三种基材形成的镀铝薄膜，具有极好的光泽和粘结力，是性能优良的镀铝薄膜，大量用作包装材料和印刷中的烫金材料。镀铝PE薄膜的光泽度较差，但成本较低，使用也较广。以纸基材形成的镀铝纸，其成本比镀铝塑料薄膜低；比铝箔/纸的复合材料更薄而价廉；其加工性能好，印刷中不易产生卷曲，不留下折痕等。因此大量取代铝箔/纸复合材料，用作香烟、食品等内包装材料以及包装商标材料等。

1.真空蒸镀原理。

将被镀薄膜基材（筒状）装在真空蒸镀机中，用真空泵抽真空，使镀膜中的真空度达到1.3×10－2～1.3×10-3Pa,加热坩锅使高纯度的铝丝在1200℃～1400℃的温度下溶化并蒸发成气态铝。气态铝微粒在移动的薄膜基材表面沉积、经冷却还原即形成一层连续而光亮的金属铝层。真空蒸镀金属示意图见图14－9。

通过控制金属铝的蒸发速度、薄膜基材的移动速度以及镀膜室的真空度等来控制镀铝层的厚度，一般镀铝层厚度在25～500nm，镀铝薄膜的宽度为800mm～2000mm。

图14-9 真空蒸镀金属示意图

1-泵2-放卷3-冷却辊筒4-隔热掩膜5-料源6-收卷

2.蒸镀方法。在基材表面蒸镀铝的方法有直接蒸镀法和转移法两种。

（1）直接蒸镀法。是被镇基材直接通过真空镀膜机，将金属铝蒸镀在基材表面而形成镀铝薄膜。直接蒸镀法对基材的要求较高，尤其是要形成表面光亮的金属膜，必须要求基材具有较好的表面平滑

度。

如果纸张的表面较粗糙，要采用直接蒸镀法，在镀铝前需先进行表面涂布。另外，在蒸镀过程中基材的挥发物要少。因此直接蒸镀法对基材有较大的局限性，它主要适合于蒸镀塑料薄膜，也可用于纸张的蒸镀，但纸张的质量要求高，并对纸的定量有一定的限度。

(2)转移法。是借助载体膜(真空镀铝膜)将金属铝层转移到基材的表面而形成镀铝薄膜。转移法是在直接蒸镀法的基础上发展起来的新工艺，它克服了直接蒸镀法对基材要求的局限性，尤其适合于在各种纸及纸板上进行镀铝，也可用于塑料薄膜的镀铝。

目前国外已将转移法应用到布、纤维、皮革等基材的镀铝产品上。我国主要采用转移法生产镀铝纸。

三、蒸镀铝工艺

1．塑料薄膜镀铝工艺。塑料薄膜的镀铝工艺较简单。BOPET、BONY、薄膜基材镀铝前不需进行表面处理，可直接进行蒸镀。而用BOPP、PE等非极性塑料薄膜时，在蒸镀前需对薄膜表面进行电晕处理，使其表面张力达到38X10－5N～40X10－5N。镀膜时，将卷筒薄膜置放于真空室内，关闭真空室抽真空。当真空度达到一定时，将蒸发源升温至1400℃～1500℃，然后再把纯度为99.9%的铝金属丝连续送至蒸发源高温区。调节好放卷、收卷速度、送丝速度和蒸发量，开通冷却源。使铝丝在高温区内连续地熔化、蒸发，从而在移动的薄膜表面形成一层光亮的铝层，经冷却后即成成品。制成的镀铝薄膜按规格分切后即可用于印刷、复合制袋等。

2．纸张蒸镀铝工艺。纸张镀铝工艺有直接镀铝法和转移法两种。

（1）直接镀铝法。直接镀铝法是先将被镇的卷筒纸基材表面涂覆一层胶层或复合一层PE薄膜，再经真空镀膜机直接镀铝，使纸的表面形成一层金属铝膜，然后将镀铝纸再进行回潮处理即成产品。如果需要得到各种不同颜色的镀铝纸，则需在镀铝纸表面再进行着色处理。

直接镀铝法主要有以下特点：

①生产工艺较简单，成本较低。

②对纸基材的表面质量和强度要求较高。镀铝时要求纸张的含水率在3%以下，一般纸张的含水率为6～7%，含水率降低会使纸张发脆、易断裂。因此，要求纸张具有较高的强度。

③产品的表面光泽度较低，印刷装满效果较差。

直接镀铝法一般仅适应干定量在30g/m2以下的薄纸，较厚的纸很难进行镀铝。直接镀铝法生产的镀铝纸，虽质量较差，但成本较低，所以使用也比较广泛。

（2）转移法；转移法生产镀铝纸比直接镀铝法工艺先进。它是将镀铝塑料薄膜表面的铝层转移到纸基表面而形成镀铝纸。首先把涂料均匀地涂布在塑料薄膜基材上，一般采用BOPET薄膜和BOPP薄膜；再将塑料薄膜基材在真空镀膜室进行镀铝，使涂层表面形成金属铝膜层；而后在镀铝塑料薄膜的铝层表面涂布一层粘合剂；按需要把纸、纸板或基它基材与之复合，然后再进行分离，使涂料层及铝层从塑料薄膜上分离下来。其工艺流程见图14－10。被分离后的塑料薄膜

可以重复使用。重复使用的次数越多，产品的成本越低。采用转移法生产镀铝纸主要有以下特点：

图14－10 转移法工艺流程图

①生产工艺比较复杂、成本较高。

②对基材的适应范围宽，定量在30～600g/m2的纸或纸板均可，且对基材的质量要求不高，表面也无需再涂涂料或覆膜。

③产品的质量好，表面光亮；因镀铝层外有一层涂料，不仅起到了保护作用，而且也提高了印刷适应性和装满效果。

④在涂料中加入颜料，可生产彩色镀铝纸。

由于转移法镀铝具有以上特点，所以在镀铝纸生产中使用越来越广。