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真空镀铝薄膜发展及应用
日期:2019-03-15 浏览:275

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真空镀铝薄膜是在薄膜基材的表面附着而形成复合薄膜的一种工艺,我国镀铝膜产能已达到40万吨。主要用于风味食品、日用品、农产品、药品、化妆品以及香烟的包装。

真空镀铝薄膜是在高真空条件下,以电阻、高频或电子束等加热方式使铝熔化蒸发,在薄膜基材的表面附着而形成复合薄膜的一种工艺。在塑料薄膜或纸张表面镀上一层极薄的金属铝即成为镀铝薄膜或镀铝纸。

用于包装上的真空镀铝薄膜具有铝材用量少、耐折叠性高、阻隔性能高、抗静电等特点,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、日用品、农产品、药品、化妆品以及香烟的包装。

我国是从上世纪九十年代开始引进国外设备进行真空镀铝薄膜生产的,经过二十多年的发展,镀铝膜产能已经达到40万吨,成为世界最大的真空镀铝膜生产基地。

随着基材薄膜、真空蒸镀技术以及后处理工艺的发展,真空镀铝薄膜的功能、品种不断扩大,用途也更加广泛。其中较为典型的技术发展有:

1、等离子预处理工艺在真空镀铝膜中的应用

等离子体是电离了的气体。它由电子、离子和中性粒子3种成分组成,其中电子和离子的电荷总数基本相等,故整体是电中性的。在基材薄膜镀铝前,通过等离子处理装置将电离的等离子体中的电子或离子打到基材薄膜表面,一方面,可以打开材料的长分子链,出现高能基团;另一方面,经打击使薄膜表面出现细小的凹陷,同时还可使表面杂质离解、重解。电离时放出的臭氧有强氧化性,附着的杂质被氧化而除去,使镀铝基材薄膜的表面自由能提高,达到提高镀铝层附着牢度的目的。

2、氧化物镀膜技术的应用

近年来,迅速发展微波加热技术给微波食品包装及需经微波杀菌消毒的一类商品的包装提出了新的要求,即包装材料不仅要具有优良的阻隔性能,而且还要耐高温、微波透过性好等特性,传统的包装材料很难全面具备这些特点。因此,近年来日本、德国、英国、意大利、加拿大、美国等工业发达国家投入大量的人力物力研究开发新型的高阻隔性包装材料——SiOX和其它金属氧化物镀膜复合材料。这类材料除了阻隔性能可以与铝塑复合材料相媲美外,同时还具有微波透过性好、耐高温、透明、受环境温度湿度影响小等优点,特别在商品保香方面,效果如同玻璃瓶包装一样,长期储存或经高温处理后,不会产生异味,因此,也称之为透明镀膜。它能广泛应用于食品、药品、化妆品、医疗器械等包装安全卫生性能要求高、货架寿命较长的一类商品的包装,尤其适合作为微波加热技术应用的一类商品包装材料。

非金属镀膜可采用蒸镀原料可采用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。氧化物镀膜的蒸发源有电阻式和电子束两种,电阻式蒸发源以电阻通过发热的原理来加热蒸镀原料,最高加热温度可达1700℃。电子束蒸发源利用加速电子碰撞蒸镀原料而使其蒸发,蒸发源配有电子枪,用磁场或电场加速并聚集电子束,使电子束集中在蒸发材料的局部位置上而形成加热束斑,束斑温度可达3000~6000℃,能量密度最高可达20KW/cm2。

非金属镀膜时,蒸镀原料较高的气化温度和蒸发能导致在蒸发过程中蒸镀区温度较高,大量的辐射热使得基材吸收过量的热能而温度升高;同时,气化分子、离子和其它微粒在基材表面凝结成膜时放出的热量致使基材温度过高而发生严重的热变形。热变形后基材起皱,造成镀膜不均匀或破裂,达不到提高阻隔性能的效果,因此,软化点和熔点较低的塑料薄膜蒸镀效果较差。实验表明只有PP、PET、PA等材料才能较适合氧化物镀膜加工。

3、涂布技术在真空镀铝膜中的应用

将涂布技术与真空镀铝技术结合起来,通过在基材薄膜或镀铝薄膜上涂布功能层,以达到提高镀铝层的附着牢度、耐水煮性能、阻隔性能、装饰性能等,满足不同应用领域的要求。

1)经过等离子预处理的真空镀铝薄膜虽然镀铝层牢度有了明显提高,但对于一些对镀铝层附着牢度要求更高,或者需要用于水煮杀菌条件时仍然不能满足要求。为了满足上述要求,通过在基材薄膜表面涂布一层丙烯酸类的化学涂层,该涂层不仅对镀铝层有优异的粘附性能,同时可以满足后续的水煮杀菌条件。如杜邦鸿基的型号为M121的BOPET薄膜,经过真空镀铝后可以用于果冻、榨菜等需要水煮杀菌产品的包装,可以满足巴氏杀菌的要求,其镀铝层不会因为水煮而发生氧化。 

2)为进一步提高镀铝膜的阻隔性能,同时保护镀铝层在后续的印刷、复合等加工过程中不被破坏,可以通过在镀铝层上涂布一层高阻隔的纳米涂层或聚合物涂层来实现。如德国应用材料公司与荷兰DSM公司共同研发的名为Freshure Topcoat的在线涂布密胺涂层,可以进一步提高镀铝膜的氧气阻隔性能,同时可以保持表面张力大于50 dyne/cm 6到12个月。产品主要应用于对氧气阻隔性要求高的食品、药品的包装上,如坚果、薯片等。

3)为提高镀铝膜的装饰性能,在基材薄膜镀铝前或镀铝后进行各种颜色的涂布,或模压后再进行镀铝,使得镀铝膜具有多彩的颜色或具有镭射效果。此类产品可分为三种:包装用膜、装饰用膜、标示用膜。主要应用于礼品、礼盒的装饰或防伪包装用途,如食品、药品、玩具等的外包装以及烟、酒等的防伪包装。