專利名稱：制造金屬片的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用來制造大縱橫比的片的方法，這些大縱橫比的片可以用于功能性使用和裝飾使用。這些片可以是金屬、金屬化合物、非金屬或者透明片。這些片的功能性應(yīng)用包括保護(hù)涂層的使用，在該保護(hù)涂層上，這些片增加了一定程度的剛性，從而形成了某種理想性能的完工涂料，或者這些片層可以用來濾出一定波長的光，從而保護(hù)下面的著色層。反射金屬片用于包括油墨、顏料或者噴涂在內(nèi)的各種各樣的光學(xué)應(yīng)用或者裝飾應(yīng)用中。這些片的其它使用包括微波和靜電應(yīng)用。
用來制造金屬片的另一個方法是用來制造以Metalure名稱進(jìn)行出售的片的Avery Dennison公司的方法。在這個方法中，聚酯載體的兩側(cè)是涂有溶劑基樹脂溶液的影印版。然后把干燥過的、噴涂過的腹板輸送到金屬化設(shè)備上，在該設(shè)備上，噴涂片的兩側(cè)借助于氣相淀積鋁的薄膜來進(jìn)行金屬化。然后，使具有薄金屬膜的片返回到噴涂設(shè)備上，在該設(shè)備處，鋁的兩側(cè)涂有溶劑基樹脂溶液的第二膜。然后，使干燥過的、噴涂/金屬片再一次輸送到金屬化設(shè)備上，從而把氣相淀積鋁的第二膜施加到該片的兩側(cè)上。為了進(jìn)一步進(jìn)行處理，把所產(chǎn)生的多層片輸送到設(shè)備上，在該設(shè)備處，在溶劑(如丙酮)中，涂料從載體中剝落下來。剝落工作使連續(xù)層破碎成含在懸浮體中的顆粒。在懸浮體內(nèi)，溶劑使聚合物從金屬層之間溶解出來。然后，使懸浮體進(jìn)行超聲處理和離心作用，從而除去溶劑和溶解的涂料，從而留下接近65％的固體的濃縮鋁片的餅狀物。然后把該餅狀物放到合適的溶媒中，并且借助于攪勻使其成為用于油墨、著色和涂料中的、控制尺寸大小的片。
借助于這個方法所產(chǎn)生的、用于可印錄應(yīng)用(如油墨)中的金屬片的特征在于顆粒大小大約為4到12微米并且厚度大約為150到250埃。由這些片所形成的涂料具有較高的鏡面反射率和較低的漫反射。這些片具有光滑的鏡面和較高的縱橫比。與其它過程所產(chǎn)生的金屬片相比時，這些涂料還在每磅所施加的片中具有較大涂層。
這些片還形成于聚合物/金屬真空沉積過程，在該過程中，薄層的氣相淀積鋁形成于薄的塑料載體片上(如聚酯或者聚丙烯)，而氣相淀積鋁層之間具有交聯(lián)的聚合物的插入層。這些交聯(lián)聚合物層典型地是以蒸發(fā)丙烯酸酯單體形式而沉積出的聚合丙烯酸酯。多層片材料被磨碎成可用于它們的光學(xué)性能的多層片。由這種多層片所形成的涂料旨在具有較高的漫反射率和較低的鏡面反射率。當(dāng)形成油墨時，這些片具有較小的縱橫比和不良的較小不透光性。由這個過程所形成的材料具有多層，這些多層不能分離成單層來形成具有較高的縱橫比和高度微表面光滑度(亮度)的片。
本發(fā)明的目的是減少制造步驟的數(shù)量和減少形成較高縱橫比的、高度反射的金屬片的制造費(fèi)用。
在另一個實(shí)施例中，使用相同的涂料和沉積技術(shù)把交替層直接施加到剝離噴涂過的冷卻鼓上，而該冷卻鼓裝在真空沉積室中。旋轉(zhuǎn)該鼓通過涂料和沉積源從而形成多層夾層片，而該多層夾層片在后面從鼓上拆下來。然后，在有合適的攪動情況下或者沒有合適的攪動的情況下把多層片直接加入到溶劑中從而形成片；或者它可以磨碎成粗片，而這些粗片還進(jìn)行空氣磨碎從而進(jìn)一步減少顆粒大小，然后加入到溶劑或者水的懸浮體，從而可以使剩下來的層進(jìn)行分離。借助于離心作用來除去溶劑或者水，從而形成一塊濃縮金屬片。
把該濃縮片的餅狀物或者溶劑和片的懸浮體放到優(yōu)選設(shè)備中、進(jìn)行進(jìn)一步的定尺寸及進(jìn)行攪勻，從而最后使用在墨水、顏料或者涂料中。
參照下面的詳細(xì)描述和附圖可以更加充分地理解本發(fā)明的這些和其它方面。
附1是示意性的功能方塊圖，它圖解了用來制造金屬片的現(xiàn)有技術(shù)的過程。
圖2是示意性的正視圖，它圖解了用來把多層涂料施加在本發(fā)明過程的第一實(shí)施例中的真空沉積室。
圖3是示意性橫剖視圖，它圖解了本發(fā)明的多層片材料的一個實(shí)施例中的層的順序。
圖4是示意性橫剖視圖，它圖解了根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例所制造出的多層片材料。
圖5是功能方塊圖，它示意性地圖解了本發(fā)明的第一實(shí)施例中的處理步驟。
圖6是示意性橫剖視圖，它圖解了借助于本發(fā)明的過程來制造出的單層金屬片。
圖7是借助于本發(fā)明的過程而制造出的多層片的示意性橫剖視圖。
圖8是示意性正視圖，它圖解了用來形成本發(fā)明的金屬片的第二實(shí)施例。
圖9是功能方塊圖，它示意性地圖解了用來從根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例而制造出的多層材料中形成金屬片的處理步驟。
詳細(xì)描述為了更好地理解本發(fā)明的某些方面，因此請參照

圖1，圖1圖解了根據(jù)目前Avery Dennison公司用來制造片(該片以Metalure的名稱來出售)的方法來制造金屬片的現(xiàn)有技術(shù)過程。根據(jù)這個現(xiàn)有技術(shù)過程，聚酯載片10的兩邊是影印版，該影印版在12處涂有溶劑基樹脂溶液14。然后，把干燥過的噴涂腹板輸送到金屬化裝置16中，在該金屬化裝置中，噴涂過并且干燥過的載片兩邊用氣相淀積鋁的薄膜來進(jìn)行金屬化。然后，為了進(jìn)一步處理，把所得到的多層片輸送到位于18處的裝置中，在那里，在溶劑(如丙酮)中從載體中剝?nèi)ネ苛希瑥亩纬梢匀軇榛膽腋∫?0，而該懸浮液20使涂料從片中溶解出來。然后，把該懸浮液進(jìn)行聲波處理和離心，從而除去丙酮和溶解的涂料，并留下濃縮的鋁片的餅狀物22。然后，把這些片放置到溶劑中，并且例如借助于攪勻在24處進(jìn)行顆粒大小控制。
這個過程已經(jīng)證明高度成功地生產(chǎn)出了具有高縱橫比和高鏡反射率的極薄金屬片。(縱橫比是平均顆粒尺寸大小除以平均顆粒厚度的比率)盡管Metalure過程是成功的，但是最理想的是應(yīng)減少生產(chǎn)費(fèi)用，因?yàn)閲娡窟^的腹板在影印版涂料和金屬化裝置之間的重復(fù)輸送增加了生產(chǎn)費(fèi)用。另外還存在與PET載體有關(guān)的生產(chǎn)費(fèi)用，因?yàn)樵撦d體在剝?nèi)スぷ髦鬀]有再重復(fù)利用。
圖2到圖5圖解了用來制造圖6和7所示金屬片的過程的一個實(shí)施例。圖2圖解了真空沉積室30，該沉積室30裝有合適的用于制造圖7的多層片32的噴涂和金屬化設(shè)備。另一方面，在圖2的真空室內(nèi)的某噴涂設(shè)備可以被剝離來制造圖6的單層片34，這個通過下面的描述將變得顯而易見的。
再一次參照圖2，真空沉積室30包括真空源(未示出)，該真空源傳統(tǒng)地用來排空這種沉積室。最好地，該真空室還包括輔助渦輪泵(未示出)，該泵把室內(nèi)的真空度保持在需要水平上而不會破壞該真空度。該室還包括冷淬的拋光金屬鼓36，在該金屬鼓36上形成多層的夾層38。首先參照圖7中的制造片32來描述本發(fā)明的這個實(shí)施例，這些片32包括結(jié)合到金屬膜的兩邊上的保護(hù)涂料的內(nèi)部金屬化膜層40和外層42。
真空沉積室包括合適的涂料和氣相淀積源，該氣相淀積源沿圓周方向環(huán)繞著鼓間隔開，從而把溶劑可溶解的剝離涂料、保護(hù)外層的涂料、金屬層、金屬層的另一保護(hù)外層涂料和另一剝離層以那個順序施加到鼓上。更加具體地說，含在真空沉積室內(nèi)的涂料和沉積設(shè)備的這些源包括(參照圖2)剝離系統(tǒng)源44、第一保護(hù)涂料源46、金屬化源48和第二保護(hù)涂料源50。這些涂料源和/或沉積源繞著旋轉(zhuǎn)鼓沿圓周方向隔開，因此當(dāng)鼓旋轉(zhuǎn)時，這些薄層可以聚集起來，從而形成多層噴涂夾層36，例如按順序是剝離-涂料-金屬-涂料-剝離-涂料-金屬-涂料-剝離等。聚集在多層的夾層38內(nèi)的層順序示意性地圖解在圖4中，圖4還圖解了在那種情況下作為載體的鼓36。
在一個實(shí)施例中，剝離涂料可以是溶劑可溶解的，但是該剝離涂料鋪設(shè)成把金屬層相互分開的、光滑均勻的載體層，提供光滑表面來沉積插入金屬層，并且當(dāng)剝離涂料把金屬層相互分開時，例如借助于溶解它來分開。剝離涂料是具有玻璃態(tài)轉(zhuǎn)化溫度(Tg)或者熔化阻力的溶解材料，該熔化阻力足夠高，以致沉積金屬層(或者其它片涂料)的冷凝熱量將不會熔化前面沉積的剝離層。該剝離涂料一定得能夠承受真空室內(nèi)的環(huán)境熱量和汽化金屬層的冷凝熱量。剝離涂料施加在這些層上，從而交織各種材料和大量材料，從而允許它們在后面借助于溶解剝離層來分開。盡可能薄的剝離層是理想的，因?yàn)樗尤菀兹芙獠⑶以谧詈蟮漠a(chǎn)品中所留下來的殘余物更少。各種打印和涂料系統(tǒng)的兼容性也是理想的。這些剝離涂料可以是許多形式中的任何一種。該剝離涂料可以是溶劑可溶的聚合物，最好是熱塑性聚合物，該聚合物可以溶解在有機(jī)溶劑中。在這種情況下的剝離涂料源44是用來施加聚合物材料作為熱熔層的合適噴涂設(shè)備，或者是用來把剝離涂料聚合物直接擠壓到鼓上的設(shè)備。作為另一個替換方式，剝離涂層設(shè)備可以是氣相淀積源，該氣相淀積源霧化合適的單體或者聚合物，并且把它沉積在鼓上或者夾層上。在每種情況下，當(dāng)它接觸激冷的鼓或者接觸預(yù)先形成在激冷鼓上的多層夾層時，剝離材料冷凍到凝固。形成于鼓上的多層膜的厚度具有這樣的厚度該厚度足夠厚從而使激冷的鼓把足夠的熱量通過該膜，從而可以有效地固化沉積在金屬層的外表面上的剝離涂料。另外的聚合物剝離涂料可以是稍稍地交聯(lián)的聚合物涂料，該聚合物涂料在不溶解的同時將在合適的溶劑中膨脹并且與金屬分離。此外，溶解的剝離材料可以包括借助于鏈延長而不是借助于交聯(lián)進(jìn)行聚合而形成的聚合物材料。
目前優(yōu)選的聚合物剝離涂料是苯乙烯聚合物、聚丙烯樹酯和它們的混合物。如果在對剝離性能沒有不利影響的情況下進(jìn)行噴涂或者蒸發(fā)，那么纖維素是合適的剝離材料。
目前用來溶解聚合物剝離層的優(yōu)選有機(jī)溶劑包括丙酮、乙酸乙酯和甲苯。
另一方面，借助于冷凝由材料的EB加熱而產(chǎn)生的蒸氣來把可溶解的無機(jī)鹽剝離涂料施加到鼓上。
作為另外一個替換方法是，可溶解的剝離層包括蠟材料，最好是高沸點(diǎn)蠟，該蠟材料可被蒸餾并且蒸發(fā)沉積到鼓上或者夾層上。
剝離材料的下面應(yīng)用中，鼓移過第一保護(hù)涂料源46，從而把保護(hù)層施加到剝離涂層上。這種保護(hù)層可以是蒸氣沉積功能單體如丙烯酸鹽或者甲基丙烯酸酯材料，然后借助于EB輻射或者類似作用使該單體固化，從而使涂料交聯(lián)或者聚合；或者保護(hù)材料可以是薄層輻射固化聚合物，該聚合物在后面被分解成片。另一方面，保護(hù)層可以是惰性的、不可溶解的無機(jī)材料，該無機(jī)材料形成了較硬的透明涂層，該涂層結(jié)合到金屬層的兩邊上。理想的保護(hù)涂料是較硬的防滲透材料，該防滲透材料沉積在具有金屬(如鋁)的另外層上，從而提供了防磨、耐氣候性和防水及防酸。下面描述保護(hù)材料的例子。
然后，旋轉(zhuǎn)鼓把涂料輸送到金屬化源48中，從而使蒸氣在涂料層上沉積一層金屬(如鋁)。許多金屬或者無機(jī)化合物可以沉積下來作為由其它材料和剝離層所交織起來的薄膜，因此它們在以后可以分離成薄金屬片。除了鋁之外，這些材料包括銅、銀、鉻、鎳鉻合金、錫、鋅、銦和硫化鋅。金屬涂料還包括多方向增反射疊層(高度反射材料層)或者光學(xué)過濾器，該過濾器借助于使控制厚度和折射率的合適層沉積來形成。
無機(jī)材料(如氧化物和氟化物)可以沉積下來，從而形成保護(hù)涂料或者薄層，這些保護(hù)涂料或者薄層可以分離開并且可以形成片。這些涂料包括氟化鎂、一氧化硅、二氧化硅、氧化鋁、氟化鋁、銦錫的氧化物和二氧化鈦。
然后，旋轉(zhuǎn)鼓把該疊層送過第二涂料源50，從而借助于氣相淀積再一次把類似的保護(hù)涂層施加到金屬化膜上，并且使較硬的保護(hù)聚合物材料或者無機(jī)材料固化。
然后，鼓的旋轉(zhuǎn)把夾層材料輸送一周并且再一次順序地通過剝離涂料源等，從而形成噴涂過的金屬層。
合適的沉積源包括EB、電阻器、陰極真空噴鍍和等離子體沉積技術(shù)，從而把真空裝置中的金屬、無機(jī)物、蠟、鹽和聚合物的薄涂層沉積或者形成在光滑表面上，從而形成薄的插入層。
一旦多層的夾層形成于真空沉積室中，那么它容易從鼓中除去并且進(jìn)行進(jìn)一步的處理(圖5所示)。
形成多層夾層的連續(xù)過程描述在圖5中的52中。然后，借助于這樣的過程使多層夾層在54處從鼓中剝落下來在該過程中，借助于剝離材料分離開的這些層分離成各個層。這些夾層借助于把它們直接加入到溶劑或者水中或者借助于壓碎和研磨或者刮削來剝落。在圖解的實(shí)施例中，多層夾層在56處進(jìn)行研磨，從而形成粗片58。然后，使這些粗片與懸浮體60中的適合溶劑進(jìn)行混合，從而溶解來自多層片32的表面中的剝離涂料。另一方面，多層夾層可以從鼓中剝落下來，并且借助于把分層材料直接加入到60處的溶劑的步驟63來分成各個層。施加在真空沉積室中的剝離涂料被選擇成，借助于懸浮體處理中的溶劑使剝離材料從這些片中溶解出來。在一個實(shí)施例中，懸浮體進(jìn)行離心步驟61，因此溶劑或者水被除去了，從而形成了濃縮片的餅狀物。然后，在顆粒大小控制步驟62中，把濃縮片的餅狀物放落到優(yōu)選的溶媒中，從而例如為油墨、顏料或者涂料中的片的最后使用進(jìn)行進(jìn)一步的定尺寸和使之均勻化。另一方面，這些片可以放到溶劑中(在沒有離心的情況下)并且在62處進(jìn)行顆粒大小控制。
作為另一種處理技術(shù)，多層夾層可以從鼓中除去，并且被“空氣”磨碎到較小顆粒尺寸，或者借助于其它方法減少到較小顆粒尺寸，接著在兩級溶劑過程中處理該材料。首先，在溶解剝離涂料層時，少量的溶劑被用來開始膨脹過程。然后，加入不同的第二溶劑作為最后的溶劑，從而完成剝離涂料溶解過程并且提高與完工的油墨或者涂料的相容性。這個過程避免了后面的離心和攪勻步驟。
在另一個用來使用圖2的真空室30設(shè)備的實(shí)施例中，保護(hù)涂料源46和50可以省去，并且該過程可以用來形成圖6所示的單個的層片34。在這種情況中，形成多層夾層38的鼓36上所形成的層包括剝離-金屬-剝離(release)-金屬-剝離等連續(xù)層，如圖3在64處所圖解的一樣。
許多不同的材料和材料的疊層可以構(gòu)造成它們利用可溶的剝離層來分開以允許它們利用溶解剝離層來將其分開。這些結(jié)構(gòu)的例子是(1)剝離/金屬/剝離；(2)剝離/保護(hù)層/金屬/保護(hù)層/剝離；(3)剝離/非金屬層/剝離；及(4)剝離/多方向反射增強(qiáng)層/剝離。
圖8和9圖解了用來形成圖6或者7所示的片的另一過程。在圖8所示的實(shí)施例中，處理設(shè)備包括氣相淀積室66，該室66裝有激冷旋轉(zhuǎn)鼓68和柔性不溶聚酯載體膜70，該膜從第一雙向纏繞臺72環(huán)繞著鼓表面的長度延伸到第二雙向纏繞臺73。纏繞在鼓上的長度借助于兩個空轉(zhuǎn)輥74來控制。這個真空室還包括標(biāo)準(zhǔn)真空泵和輔助渦輪泵，從而在噴涂工作過程中保持真空度。鼓的旋轉(zhuǎn)使聚酯膜順序移過第一剝離涂料源76、第一保護(hù)涂料源78、金屬化源80、第二保護(hù)涂料源82和第二剝離涂料源84。因此，當(dāng)鼓相對于圖8以反時針方向進(jìn)行旋轉(zhuǎn)時，聚酯載體的整個長度從臺72中解開了，并且在從源76、78、80、82和84中順序地通過噴涂過程之后，纏繞在臺73上。然后，借助于使腹板軌道反向并且使第二剝離涂料源84不動及然后重復(fù)第一步驟來使聚酯載體重新繞上，但是是以反向(順時針方向)繞上，因此接下來順序從源82、80、78和76中施加這些涂料。然后，把整個PET涂膜纏繞在臺72中，然后重復(fù)這些步驟的順序，從而在膜上以與用來形成圖4的多層夾層38相同的順序形成層(并且形成圖7的涂金屬片32)。
另一方面，在形成圖34的單層金屬片的情況下，借助于使保護(hù)涂料源78和82不動使圖3所圖解的多層夾層64形成于聚酯70上。圖9圖解了形成于聚酯膜上的多層涂料夾層86的處理過程，該多層涂料夾層86可以從真空室66中拆去，并且加入到位于88處的有機(jī)溶劑或者水剝落過程中，從而除去來自PET的夾層材料。然后，使溶劑或者水進(jìn)行離心從而形成濃縮片的餅狀物90，該餅狀物90在后面在92處進(jìn)行顆粒大小控制(攪勻)。
多層夾層材料可以沉積于合適載體上，該載體必須確保薄層沉積物是光滑的并且是平的。可以與金屬鼓帶或者板一起使用聚酯膜或者其它具有較高拉伸強(qiáng)度并且可以防高溫的聚合膜，而該帶或板是不銹鋼或者是鍍鉻的。
在本發(fā)明的一個實(shí)施例中，為了有利于形成于多層夾層材料上的片層的后續(xù)分離，因此施加了聚合剝離涂料?，F(xiàn)有技術(shù)使用結(jié)合在聚合物/金屬氣相淀積過程中的氣相淀積金屬層之間的交聯(lián)聚合層，而這抑制了金屬化層在后面分離成片。借助于例如EB固化而使聚合層進(jìn)行聚合作用可以防止后來的聚合層的再溶解，因此鋁片層不容易分離。在這個過程中，例如借助于熔化涂料或者擠壓，同時在真空沉積室的真空作用下，使插入聚合層熔化或者噴涂。聚合剝離材料最好是具有較小的流動粘性、相對較小的分子量的非常透明的聚合物或者單體，該聚合物或者單體實(shí)質(zhì)上不含有任何在噴涂過程中散發(fā)出的任何揮發(fā)性物質(zhì)。這種材料最好不是包括添加劑、溶劑或者類似物在內(nèi)的不同聚合材料的混合。當(dāng)聚合材料加熱到它的熔化溫度或者噴涂溫度或者沉積溫度時，真空室內(nèi)的真空泵的連續(xù)工作沒有受到揮發(fā)性物質(zhì)的不利影響。優(yōu)選的剝離涂料促進(jìn)了交替的真空沉積金屬層之間的中間涂層的分離。該剝離層借助于溶解在合適溶劑內(nèi)來實(shí)現(xiàn)這個目的。該剝離材料也被金屬化，并且還需要足夠粘性來使餅狀物形成于旋轉(zhuǎn)鼓上，及進(jìn)行EB汽化。理想的剝離涂料一定具有足夠大的分子量或者抵制熔化的阻力，因此它防止熱量形成于鼓上或者其它載體上而不會變得可以流動。熱量的形成不僅來自沉積在剝離層上的金屬，而且還來自沉積源在室內(nèi)的工作。剝離涂料防止流動的能力可以確保形成具有較高亮度的片，因?yàn)榻饘俪练e于其上的剝離涂料表面保持光滑。剝離材料還一定是這樣的它可以繼續(xù)殘存EB沉積的熱量。它一定不是這樣的材料(如某種小分子量材料)它對保持在室內(nèi)的真空壓力產(chǎn)生不利影響，即引起室內(nèi)失去真空。在室內(nèi)保持最小工作真空度以保持形成速度而不會破壞真空。在后面的剝落和處理有機(jī)溶劑期間，實(shí)際上所有剝離涂料可以從片中除去。但是，在這樣的情況下一些較小量的剝離涂料在金屬層破碎成顆粒之后保持在片上，特別地，如果這些片接著用在可以混溶這些片的聚丙烯墨水或者涂料或者噴涂系統(tǒng)中，那么該系統(tǒng)可以承受來自剝離涂料的一些殘留物。
在剝離涂料包括無機(jī)鹽的另一實(shí)施例中，該鹽最好借助于氣相淀積由容納在真空沉積室內(nèi)的EB源或者感應(yīng)源或者等離子體源來施加。如前面所述一樣，鹽被蒸發(fā)并且濃縮在鼓上或者PET載體上或者多層膜上。優(yōu)選的無機(jī)鹽是這樣的一種它可以在后面從具有水或者水的懸浮體和酒精的金屬層之間溶解掉。該鹽可以完全沖洗掉并且被進(jìn)行離心作用，可能的話一定還得進(jìn)行重新沖洗和離心作用。這個過程進(jìn)行得很快從而避免了金屬層的鹽腐蝕。目前優(yōu)選的鹽是氯化鉀。使用以無機(jī)鹽為基特別有利于這種情況這些片接著用于以水為基的涂料或者墨水中。
在剝離涂料包括蠟狀物質(zhì)的實(shí)施例中，優(yōu)選材料是高沸點(diǎn)、可蒸餾的、可氣相淀積的材料。盡管蠟狀剝離涂料難以從金屬層中除去，某些熱的侵蝕性溶劑可以用來從金屬層中溶解蠟剝離涂料，而不會對這些片產(chǎn)生不利影響。噴涂過程中的蠟的蒸餾點(diǎn)是這樣的選擇溫度在該溫度時，蠟可以流動，并且進(jìn)行霧化從而沉積在金屬上，而不會發(fā)出不良的揮發(fā)性物質(zhì)。當(dāng)蠟物質(zhì)噴射到多層材料上時，旋轉(zhuǎn)鼓的低溫使它冷凍或者固化成連續(xù)蠟的剝離層。優(yōu)選的蠟材料是這樣的一種材料它可以避免低沸點(diǎn)添加劑和類似物，如果在加熱過程中發(fā)出，那么它對真空泵(該泵使真空沉積室保持排空)產(chǎn)生不利影響?？梢匀芙庠诟叻悬c(diǎn)有機(jī)溶劑中的硅酮和聚乙烯蠟是理想的。其它可能的是室溫固體，該室溫固體在溫度升高的情況下具有足夠的蒸氣壓力從而進(jìn)行蒸氣噴涂。
參照圖2的實(shí)施例，多層夾層借助于把涂料直接施加到旋轉(zhuǎn)鼓上來形成，這是理想的過程，因?yàn)樗纳a(chǎn)費(fèi)用低于噴涂PET載體的過程。每個這種循環(huán)包括破壞真空、取出夾層從而進(jìn)行真空室外的處理及再抽真空。在形成層時控制該過程的速率可以從接近每秒500英尺改變到每秒2000英尺。只在真空內(nèi)的金屬化可以高速進(jìn)行。固化或者熔化源可以限制生產(chǎn)速度。
在生產(chǎn)單層金屬片的這些實(shí)施例中，這些片具有較高的縱橫比。這是部分歸功于從金屬化片中干凈地除去插入的剝離涂層的能力。就結(jié)合在金屬層之間的熱固性或者交聯(lián)聚合層而言，這些層不易分離并且所得到的片具有較小的縱橫比。在一個實(shí)施例中，本發(fā)明的過程形成單層反射鋁片，該鋁片接近200到400埃厚并且它的顆粒大小為接近為4×12微米。
為涂層施加大約0.1到大約0.2微米的極薄層的剝離涂料，并且為EB沉積層施加大約200到400埃的極薄層的剝離涂料。
在金屬片相對側(cè)上涂有具有保護(hù)聚合膜層的這些實(shí)施例中，施加了大約150埃或者更小厚度的保護(hù)涂料層。優(yōu)選的保護(hù)涂料是二氧化硅或者一氧化硅和可能是氧化鋁。其它保護(hù)涂料包括氟化鋁、氟化鎂、氧化銦錫、氧化銦、氟化鈣、氧化鈦和冰晶石。優(yōu)選的保護(hù)涂料是這樣的它與適合于主要使用這些片的墨水或者噴涂系統(tǒng)相容。盡管多層片的縱橫比仍然高于傳統(tǒng)片的縱橫比，在金屬片上使用保護(hù)涂料減小了完工的片產(chǎn)品的縱橫比。但是，這些片的剛度大于單個層片，并且噴涂過的透明玻璃形金屬片所提供的這種剛度在一些情況下使噴涂過的片有利于流化床化學(xué)氣相沉積(CVD)過程，從而把某光學(xué)或者功能涂料直接施加到這些片上。OVD涂料是一個例子。CVD涂料可以被加入到這些葉片中，從而防止了葉片易于被其它化學(xué)物質(zhì)或者水腐蝕。還可以生產(chǎn)有色片，如涂有金或者氧化鐵的片。噴涂過的片的其它用途是防潮片和微波活性應(yīng)用，在這些防潮片中，這些金屬片包圍在外保護(hù)涂層內(nèi)，而在微波活性應(yīng)用中，包圍的外涂料防止金屬片產(chǎn)生飛弧。這些片還可以用在靜電涂料中。
在另一實(shí)施例中，可能存在這樣的一些情況在這些情況下，剝離涂層包括某些交聯(lián)樹酯材料(如借助于UV或者EB固化)而交聯(lián)到固體中的丙烯單體。在這種情況下，從鼓上除去多層夾層，或者當(dāng)在載體上時，它用這樣的某些材料來處理這些材料例如借助于破壞由交聯(lián)材料所形成的化學(xué)鍵使剝離涂層解聚。這個過程允許使用傳統(tǒng)設(shè)備，而這些傳統(tǒng)設(shè)備使用EB或者等離子體技術(shù)進(jìn)行氣相淀積和固化。
因此，本發(fā)明的過程可以較高的生產(chǎn)速度和較低的費(fèi)用來生產(chǎn)反射片。本發(fā)明所生產(chǎn)出的未噴涂過的片具有較高的縱橫比。這里的縱橫比定義為寬度對高度的比率，片的平均大小接近6微米×200埃(1微米＝10000埃)，縱橫比是200/60000或者大約為300∶1。這種較大的縱橫比可以與前面所描述的Metalure片相比。對于片在兩邊上涂有保護(hù)層的這些實(shí)施例而言，這些片的縱橫比接近600/60000或者大約為100∶1。
作為本發(fā)明的另一優(yōu)點(diǎn)，如果這些片用在某些完工的油墨或者涂料中，那么這個過程取消了使用過程的幫助物(如脂肪酸)的現(xiàn)有技術(shù)球形磨細(xì)過程，而該幫助物可以導(dǎo)致相容性問題。
本發(fā)明的過程還可以制造出壓花片。在這種情況下，載體或者沉積表面(鼓或者聚酯載體)可以壓印出全息或者衍射光柵結(jié)構(gòu)或者類似物。第一剝離層將復(fù)制該圖案，并且后來的金屬或者其它層和插入剝離層將復(fù)制相同的圖案。該疊層可以被剝?nèi)ゲ⑶倚纬蓧河∑?br> 加速本發(fā)明所形成的片產(chǎn)品的生產(chǎn)的一個過程使用了由氣塞分開的三個并列真空室。中間室裝有鼓和用來把片材料和剝離涂料的這些層施加到鼓上的所需沉積設(shè)備。當(dāng)沉積循環(huán)結(jié)束時，鼓和涂料通過氣塞輸送到沉積室下游處的真空室中，從而使兩個室保持真空。然后使中間室密封。然后，使裝在上游室內(nèi)的鼓移到中間室中，從而進(jìn)行進(jìn)一步的沉積。該鼓移過氣塞從而使兩個室保持真空。然后，使中間室密封。位于下游室內(nèi)的、噴涂過的鼓被拆下、剝掉它的沉積層、進(jìn)行清潔并且在上游室內(nèi)進(jìn)行更換。這個過程使得在中間真空室內(nèi)可以進(jìn)行連續(xù)噴涂而不需破壞它的真空度。例子1下面的多層結(jié)構(gòu)制造成剝離層/金屬/剝離層。該剝離層是Dow685D擠壓級苯乙烯樹酯，而金屬層是材料研究公司90101E-AL000-3002的鋁。
該結(jié)構(gòu)重復(fù)50次，即鋁和苯乙烯剝離涂料的交替層。
用在剝離層中的苯乙烯以下面為條件苯乙烯顆粒被熔化并且在210℃的真空烘箱內(nèi)處理16小時，然后移動到干燥器中進(jìn)行冷卻。
鋁片作襯的石墨坩堝用來容納這種材料。
坩堝放置在銅襯的Arco Temiscal單包電子束槍膛內(nèi)。
鋁顆粒熔化到銅襯的Arco Temiscal四包電子束槍膛內(nèi)。
電子束槍是15KV Arco Temiscal 3200負(fù)荷鎖系統(tǒng)(Load-locksystem)的部分。SKC的兩密耳PET膜被切成直徑為3/17英寸圓，并且連接到設(shè)置在真空室內(nèi)的、17英寸直徑不銹鋼的行星盤上。該室被關(guān)閉并且被粗加工到10微米，然后低溫抽吸到5×10-7乇的真空度。
剝離材料和金屬材料在交替層中進(jìn)行氣相淀積。該剝離層首先沉積200埃(正如借助于Inficon IC/5沉積控制器來測量一樣)。剝離層之后是氣相淀積160埃(也是借助于IC/5控制器來測量)的金屬層。鋁層的控制器借助于具有綠色濾光片的MacBeth TR927透射密度計(jì)來進(jìn)行標(biāo)定。如所述一樣，這個結(jié)構(gòu)可以重復(fù)50次。當(dāng)借助于MacBeth密度計(jì)來測量時，氣相淀積鋁層具有1.8到2.8光學(xué)密度的較好厚度。這個值通過光透射讀數(shù)來測量出金屬膜的不透明度。
當(dāng)沉積完成時，該室把氮通到大氣壓力中，并且拆下PET盤。用乙酸乙酯來沖洗這些盤，然后使用IKA Ultra Turrax T45來攪勻，從而得到3×2微米(在圖像專業(yè)人員(Image-pro)加上圖像分析器上進(jìn)行測量)的顆粒大小，該分析器使用了20X物鏡和平均400顆粒的系列。
然后，分散到油墨中，并且放到用于ACS光譜儀實(shí)驗(yàn)中的Lenetta卡片中。這個實(shí)驗(yàn)測量片亮度。對于這種特殊產(chǎn)品而言，大約超過68的ACS值被認(rèn)為是理想的。對于Metalure控制而言，ACS讀數(shù)是69.98，而對于一次配制的份量而言，是70.56。這些油墨在透明的聚酯上進(jìn)行收縮，并且對于一次配制的份量而言，密度讀數(shù)為0.94，而對于Metalure控制而言，讀數(shù)是0.65。讀數(shù)采取了使用綠色濾光片的MacBeth密度計(jì)。例子2下面的多層結(jié)構(gòu)制造成剝離層/保護(hù)涂層/金屬/保護(hù)涂層/剝離層。
三個分離的結(jié)構(gòu)形成如下結(jié)構(gòu)1REL Dow685DPROT Cerac氧化硅S-1065MET 材料研究公司.90101E-AL000-3002PROT Cerac氧化硅S-1065
RELDow685D結(jié)構(gòu)2RELDow685DPROT Cerac氧化鋁A-1230MET材料研究公司.90101E-AL000-3002PROT Cerac氧化鋁A-1230RELDow685D結(jié)構(gòu)3RELDow685DPROT Cerac氟化鎂M-2010MET材料研究公司.90101E-AL000-3002PROT Cerac氟化鎂M-2010RELDow685D借助于例子1中所描述的相同過程使該結(jié)構(gòu)重復(fù)10次，并且該結(jié)構(gòu)被估計(jì)為噴涂過的保護(hù)片，即這個實(shí)驗(yàn)表明，可以借助在溶解剝離材料的插入層之間的真空室內(nèi)的載體上形成片材料層來形成具有光學(xué)效用的多層片，在該多層片中，連續(xù)形成片層(在沒有破壞真空的情況下)，同時從工作在真空室內(nèi)的沉積源中沉積出剝離層和片層，接著進(jìn)行剝落和顆粒大小控制。例子3下面的多層結(jié)構(gòu)形成如下結(jié)構(gòu)1REL Dow685DNONMET 氧化硅S-1065REL Dow685D結(jié)構(gòu)2REL Dow685DStack 二氧化鈦Cerac T-2051
Stack 氧化硅Cerac S-1065+氧MET材料研究公司.90101E-AL000-3002Stack 氧化硅Cerac S-1065+氧Stack 二氧化鈦Cerac T-2051RELDow685D借助于例子1中所描述的相同過程使該結(jié)構(gòu)重復(fù)10次。這個實(shí)驗(yàn)表明，氣相淀積過程可以形成在真空室內(nèi)的插入剝離涂層之間的光學(xué)疊層的形成層，接著進(jìn)行剝落和顆粒大小控制，這產(chǎn)生了具有如應(yīng)用為油墨和涂料的效用的片。例子4下面的結(jié)構(gòu)可能是裝飾片的結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)1RELDow685DStack 氧化鐵Cerac I-1074Stack 氧化硅Cerac S-1065+氧Stack 氧化鐵Cerac I-1074RELDow685D結(jié)構(gòu)2RELDow685DStack 氧化鐵Cerac I-1074Stack 氧化硅Cerac S-1065+氧MET鋁材料研究公司.90101E-AL000-3002Stack 氧化硅Cerac S-1065+氧Stack 氧化鐵Cerac I-1074RELDow685D這些結(jié)構(gòu)還可以用于彩色角度轉(zhuǎn)換。例子5
使用EB源使聚合剝離涂層沉積在真空室內(nèi)，并且涂有氣相沉積鋁層。
制造下面的結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)1Dow685D苯乙烯樹酯在210℃下在烘箱內(nèi)處理16小時。該材料以200到400埃的厚度而被EB沉積在聚酯上，并且以2.1到2.8的密度金屬化有一層鋁。
結(jié)構(gòu)2固特異(Goodyear)的Piolite AC苯乙烯/丙烯酸鹽在190℃下處理16小時。該材料以305埃的涂料重量而被EB沉積在聚酯上，并且以2.6的密度金屬化有一層鋁。
結(jié)構(gòu)3美國Dianol的BR-80丙烯酸系共聚物在130℃下處理16小時。該材料以305埃的厚度而被EB沉積在聚酯上，并且以2.6的密度金屬化有一層鋁。
結(jié)構(gòu)4Dow685D苯乙烯樹酯在210℃下處理16小時。該材料以200埃的厚度而被EB沉積在聚酯上，并且以2.3的密度金屬化有一層鋁。重復(fù)這個步驟從而形成借助于插入剝離涂層所分開的10層的鋁疊層。
使用乙酸乙酯溶劑使這些層狀材料從PET載體中剝落下來，并且在T8實(shí)驗(yàn)室攪勻器中使這些材料減少到所控制的顆粒大小。所得到的片的光學(xué)性能與Metalure片相同，其中它們具有相同的亮度、顆粒大小、不透明度和縱橫比。
在另一個具有與結(jié)構(gòu)1相同的結(jié)構(gòu)的實(shí)驗(yàn)中，金屬化成2.3光學(xué)密度的鋁在丙酮中從PET載體中剝落下來，并且分為片。這個實(shí)驗(yàn)觀察到剝離涂料厚度改變的結(jié)果。這些結(jié)果表明最好的剝離性能是大約為200到400埃的范圍內(nèi)的EB沉積剝離涂料。
例子6許多實(shí)驗(yàn)旨在確定各種聚合剝離涂料，而這些涂料在本發(fā)明中是有用的。實(shí)驗(yàn)室的Bell Jar實(shí)驗(yàn)旨在確定可以進(jìn)行EB沉積的聚合物。甲基丙烯酸甲酯(ICI的Elvacite2010)和UV固化單體(Allied Signal的39053-23-4)形成好的結(jié)果。較差的結(jié)果是觀察到丁基丙烯酸甲酯(Elvacite2044)(在EB中損失真空度)、纖維素(在280℃返回黑色)和聚苯乙烯橡膠(焦化)。例子7例子1中所描述的實(shí)驗(yàn)表明由Dow685D苯乙烯聚合物所形成的剝離涂料可以生產(chǎn)出有用的片產(chǎn)品。許多其它實(shí)驗(yàn)可以用Dow685D苯乙烯樹酯剝離涂料來進(jìn)行如下操作(1)在190℃處理、噴涂1000埃并且金屬化有鋁。樹脂膜形成得太高形成了模糊的金屬化層。
(2)不在烘箱內(nèi)進(jìn)行處理；當(dāng)試圖EB熔化苯乙烯珠時，E光束引起珠子在坩堝內(nèi)進(jìn)行移動。
(3)在210℃處理、噴涂75到150埃然后進(jìn)行金屬化。剝落的鋁很少或者根本沒有。
(4)在210℃處理、噴涂600埃并且金屬化一層密度為1.9的鋁。鋁慢慢地剝落并且形成卷曲的片。
權(quán)利要求
1.一種用來形成片的方法，它包括提供氣相淀積室；把輸送裝置放置在氣相淀積室中；在指向輸送裝置的真空沉積室內(nèi)提供剝離涂料源和真空沉積源，在該沉積室內(nèi)，沉積源沉積片材料層；把真空度施加到室中，同時該室被排空，順序地把來自剝離涂料源的剝離涂料的交替層和來自真空沉積源的蒸氣沉積片層施加到輸送裝置中，從而形成交替的片材料層和插入剝離涂料層的多層夾層；剝離涂料層包括可溶解的材料，該材料形成了光滑的連續(xù)隔板層和支撐表面，而在該支撐表面上可以形成片材料層，因此從排空室中除去夾層產(chǎn)生了多層夾層，而該多層夾層借助于順序處理這樣的材料而容易分離成細(xì)顆粒尺寸大小的片該材料實(shí)質(zhì)上可以完全溶解插入剝離涂料層從而從這些片中除去它們。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于剝離涂料是可以流動的熱塑性聚合材料，該材料借助于熔化涂料或者擠壓或者氣相淀積技術(shù)而施加在該室內(nèi)。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于剝離涂料是借助于氣相淀積來施加的無機(jī)鹽溶液。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于剝離涂料是借助于氣相淀積來施加的蠟狀材料。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于片材料包括金屬，從而形成反射片。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于金屬片層涂有外部保護(hù)涂層，該外部保護(hù)涂層結(jié)合到多層夾層中的每個氣相淀積金屬層的兩邊上，該保護(hù)層材料在真空室內(nèi)進(jìn)行交聯(lián)或者聚合，因此保護(hù)層保持結(jié)合到金屬片中，接著順序地使夾層破碎成片。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于保護(hù)涂層是聚合層或者惰性無機(jī)層。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于夾層被施加到激冷旋轉(zhuǎn)鼓上。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于夾層材料施加到聚合載體膜上，而該載體膜纏繞在真空淀積室內(nèi)的激冷旋轉(zhuǎn)鼓上。
10.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于剝離涂料是有機(jī)溶劑可溶解的材料或者水可以溶解的材料。
11.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于剝離涂料是具有弱結(jié)合強(qiáng)度的交聯(lián)材料，該材料借助于用降解聚合溶劑材料處理它來溶解。
12.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于剝離涂料溶解在第一溶劑中，該第一溶劑起動分離過程，接著用大量的第二溶劑來處理它，而該第二溶劑完成溶解過程。
13.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于真空沉積室包括主真空泵和輔助渦輪泵。
14.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于剝離涂料可以從苯乙烯或者丙烯酸聚合物或者它們的混合物中選擇出。
15.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于片材料沉積在具有插入聚合剝離涂層的多層中，因此所產(chǎn)生的片產(chǎn)品是多層片。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于多層片包括封閉在硬的無機(jī)外涂層內(nèi)的金屬。
17.如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于多層片包括具有光學(xué)性能的疊層(Stack)。
全文摘要
一種用來經(jīng)濟(jì)地、高生產(chǎn)率地制造較高縱橫比的金屬片的方法包括把氣相淀積金屬的多層夾層和處于交替層中的剝離涂料施加到氣相淀積室內(nèi)的旋轉(zhuǎn)激冷鼓或者合適載體介質(zhì)中。該交替金屬化層借助于氣相淀積來施加,插入剝離層最好是溶劑或者水可以溶解的材料,該材料借助于裝在氣相淀積室內(nèi)的合適涂料或者氣相淀積源來施加。剝離涂料可以是熱塑溶劑可溶解的聚合物、水可以溶解的無機(jī)鹽或者高沸點(diǎn)的可溶解的蠟狀物質(zhì)。形成在真空室內(nèi)的多層夾層可以從鼓上或者載體中拆下來,并且用合適的溶劑或者水來處理,從而在剝落過程中從金屬中溶解出剝離涂料,而該剝落過程留下了實(shí)際上是剝離涂料的金屬片。然后,借助于離心作用除去該溶劑或者水可溶解的剝離材料,從而形成一濃縮片的餅狀物,該濃縮片可以進(jìn)行空氣研磨(air milled)并且放到優(yōu)選的溶液中、進(jìn)一步進(jìn)行定尺寸和攪勻,從而最后使用在墨水、著色或者涂料中。
文檔編號C09C1/00GK1328606SQ99813604
公開日2001年12月26日 申請日期1999年10月22日 優(yōu)先權(quán)日1998年10月23日
發(fā)明者卡爾·約瑟夫, 霍華德·H·恩洛, 詹姆斯·P·雷特克 申請人:艾弗里·丹尼森公司