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真空鍍鋁薄膜發展及應用
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2023-01-26  閱讀

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  【康沃真空網真空鍍鋁薄膜是在高真空條件下,以電阻、高頻或電子束等加熱方式使鋁熔化蒸發,在薄膜基材的表面附著而形成復合薄膜的一種工藝。在塑料薄膜或紙張表面鍍上一層極薄的金屬鋁即成為鍍鋁薄膜或鍍鋁紙。

  用于包裝上的真空鍍鋁薄膜具有鋁材用量少、耐折疊性高、阻隔性能高、抗靜電等特點,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、日用品、農產品、藥品、化妝品以及香煙的包裝。

  我國是從上世紀九十年代開始引進國外設備進行真空鍍鋁薄膜生產的,經過二十多年的發展,鍍鋁膜產能已經達到40萬噸,成為世界最大的真空鍍鋁膜生產基地。

  隨著基材薄膜、真空蒸鍍技術以及后處理工藝的發展,真空鍍鋁薄膜的功能、品種不斷擴大,用途也更加廣泛。其中較為典型的技術發展有:

       1、等離子預處理工藝在真空鍍鋁膜中的應用

  等離子體是電離了的氣體。它由電子、離子和中性粒子3種成分組成,其中電子和離子的電荷總數基本相等,故整體是電中性的。在基材薄膜鍍鋁前,通過等離子處理裝置將電離的等離子體中的電子或離子打到基材薄膜表面,一方面,可以打開材料的長分子鏈,出現高能基團;另一方面,經打擊使薄膜表面出現細小的凹陷,同時還可使表面雜質離解、重解。電離時放出的臭氧有強氧化性,附著的雜質被氧化而除去,使鍍鋁基材薄膜的表面自由能提高,達到提高鍍鋁層附著牢度的目的。

  等離子預處理技術在不同公司其稱呼不同,如英國Bobst公司、德國Leybold Optic萊寶光電等稱之為等離子預處理,美國Applied Material公司稱之為輝光放電,英國Rexam公司為其注冊商標為Camplus技術。另外,不同公司其使用的工藝氣體的組分也有所不同,多數公司使用氧氣和氬氣的組合,也有少數公司使用氮氣或氧氣與氮氣的組合。實踐證明經過等離子處理后的薄膜其鍍鋁層附著牢度可以提高30-50%,且表現為非極性材料提高幅度高于極性材料。

    2、氧化物鍍膜技術的應用

  近年來,迅速發展微波加熱技術給微波食品包裝及需經微波殺菌消毒的一類商品的包裝提出了新的要求,即包裝材料不僅要具有優良的阻隔性能,而且還要耐高溫、微波透過性好等特性,傳統的包裝材料很難全面具備這些特點。因此,近年來日本、德國、英國、意大利、加拿大、美國等工業發達國家投入大量的人力物力研究開發新型的高阻隔性包裝材料——SiOX和其它金屬氧化物鍍膜復合材料。這類材料除了阻隔性能可以與鋁塑復合材料相媲美外,同時還具有微波透過性好、耐高溫、透明、受環境溫度濕度影響小等優點,特別在商品保香方面,效果如同玻璃瓶包裝一樣,長期儲存或經高溫處理后,不會產生異味,因此,也稱之為透明鍍膜。它能廣泛應用于食品、藥品、化妝品、醫療器械等包裝安全衛生性能要求高、貨架壽命較長的一類商品的包裝,尤其適合作為微波加熱技術應用的一類商品包裝材料。

  非金屬鍍膜可采用蒸鍍原料可采用SiOX、SiO2,也可以采用其它氧化物如Al2O3、 MgO、Y 2O 3、TiO2、Gd 2O 3等,其中最常用的是SiOX、AlOx。氧化物鍍膜的蒸發源有電阻式和電子束兩種,電阻式蒸發源以電阻通過發熱的原理來加熱蒸鍍原料,最高加熱溫度可達1700℃。電子束蒸發源利用加速電子碰撞蒸鍍原料而使其蒸發,蒸發源配有電子槍,用磁場或電場加速并聚集電子束,使電子束集中在蒸發材料的局部位置上而形成加熱束斑,束斑溫度可達3000~6000℃,能量密度最高可達20KW/cm2。

  非金屬鍍膜時,蒸鍍原料較高的氣化溫度和蒸發能導致在蒸發過程中蒸鍍區溫度較高,大量的輻射熱使得基材吸收過量的熱能而溫度升高;同時,氣化分子、離子和其它微粒在基材表面凝結成膜時放出的熱量致使基材溫度過高而發生嚴重的熱變形。熱變形后基材起皺,造成鍍膜不均勻或破裂,達不到提高阻隔性能的效果,因此,軟化點和熔點較低的塑料薄膜蒸鍍效果較差。實驗表明只有PP、PET、PA等材料才能較適合氧化物鍍膜加工。

    3、涂布技術在真空鍍鋁膜中的應用

  將涂布技術與真空鍍鋁技術結合起來,通過在基材薄膜或鍍鋁薄膜上涂布功能層,以達到提高鍍鋁層的附著牢度、耐水煮性能、阻隔性能、裝飾性能等,滿足不同應用領域的要求。

  1)經過等離子預處理的真空鍍鋁薄膜雖然鍍鋁層牢度有了明顯提高,但對于一些對鍍鋁層附著牢度要求更高,或者需要用于水煮殺菌條件時仍然不能滿足要求。為了滿足上述要求,通過在基材薄膜表面涂布一層丙烯酸類的化學涂層,該涂層不僅對鍍鋁層有優異的粘附性能,同時可以滿足后續的水煮殺菌條件。如杜邦鴻基的型號為M121的BOPET薄膜,經過真空鍍鋁后可以用于果凍、榨菜等需要水煮殺菌產品的包裝,可以滿足巴氏殺菌的要求,其鍍鋁層不會因為水煮而發生氧化。 

  2)為進一步提高鍍鋁膜的阻隔性能,同時保護鍍鋁層在后續的印刷、復合等加工過程中不被破壞,可以通過在鍍鋁層上涂布一層高阻隔的納米涂層或聚合物涂層來實現。如德國應用材料公司與荷蘭DSM公司共同研發的名為Freshure Topcoat的在線涂布密胺涂層,可以進一步提高鍍鋁膜的氧氣阻隔性能,同時可以保持表面張力大于50 dyne/cm 6到12個月。產品主要應用于對氧氣阻隔性要求高的食品、藥品的包裝上,如堅果、薯片等。

  3)為提高鍍鋁膜的裝飾性能,在基材薄膜鍍鋁前或鍍鋁后進行各種顏色的涂布,或模壓后再進行鍍鋁,使得鍍鋁膜具有多彩的顏色或具有鐳射效果。此類產品可分為三種:包裝用膜、裝飾用膜、標示用膜。主要應用于禮品、禮盒的裝飾或防偽包裝用途,如食品、藥品、玩具等的外包裝以及煙、酒等的防偽包裝。


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