敷镀金属工艺的制作方法

专利名称:敷镀金属工艺的制作方法
本发明广泛地涉及到适用于基片的镜面反射敷镀金属的工艺及其制品。该基片可以是薄膜或薄板，可以包括纸，纸板，木材，塑料和许多其它材料。基片无需进行特别的处理或抛光，就能给予基片以很光泽，平滑，抛光的镜面反射的金属外观。
在该项技术中，已知有各种适用在薄膜和薄板形状基片表面上敷镀金属的工艺。一种工艺涉及使用可聚合粘合剂为基的溶剂把金属箔叠合到基片上。该工艺通常用于柔性材料的敷镀金属，最常用的金属是铝箔。该工艺要求金属箔的厚度大于1微米。使用更薄一些的金属箔在大规模生产中是不可能的，仅能小批量生产。为了得到镜面反射光洁度，金属箔必须具有抛光的表面光洁度。最后产品的光泽和表面光洁度不依赖于基片，而是取决于金属箔的光泽和表面光洁度。
另一个已知工艺是把极其细小的金属粉末弥散在粘合剂中，然后把含有金属粉的粘合剂涂敷在要敷镀金属的表面上。更多的敷镀金属工艺是用化学沉析法和电镀法实现的。在这些工艺中，敷镀金属表面的光泽和表面光洁度取决于基片的光泽和表面洁度。当基片材料是光滑的，例如塑料膜片或已抛光的表面，能够得到良好的光泽和镜面反射的表面光洁度。当基片不是光滑的，不能获得光滑的表面涂层。因此，在这些工艺中，表面光泽和光洁度取决于基片的表面光洁度，而不取决于所用的金属。
更常用的工艺是真空喷镀金属工艺，在该工艺中，已汽化的金属冷凝在要敷镀金属的基片上。这就要求把基片放在一个容器里，该容器是10～10托(lorr)的高真空。很清楚，该工艺限于使用的材料是不能放气或不包含挥发性的物质，例如水分，增塑剂和树脂。该工艺的缺点是所获得的表面通常是十分粗糙的，因为汽化了的金属并不能弄平冷凝表面的粗糙程度。为了改善基片(例如纸)的表面光洁度，必须对纸基片予先抛光或予先上漆。在某些情况下，为了制备镜面反射表面，甚至予处理也是不够的，而进一步需要在高温下抛光基片表面的工序。这个额外的工序相当大地增加制成产品的成本。
此外，当该工艺使用显著排放气体的材料例如纸和纸板时，为了克服由于包含在纸或纸板中的空气和水分所引起容器里真空度下降，必需具有获得高真空能力的真空喷镀金属设备。在某些情况下，在喷镀金属以前，需要排放出材料中的气体。
引导出本工艺及其制品，以提供光滑的，镜面反射的表面，该表面不依赖基片或金属的光滑度，无需对基片予处理，无需把基片置于真空之中。
一般来说，依据本发明，提供了基片上敷镀金属的工艺及其制成的产品。在实施本发明时，在精细抛光的传送体(transfer agent)上喷镀极薄的金属微粒镀层。把薄漆层涂敷到基片或传送体上。在漆固化以前，把传送体和基片叠压在一起。金属微粒将被吸收或嵌入漆涂层内，这样提供了一个具有镜面反射金属表面涂层外貌的基片。在漆固化后，分离传送体和基片。该传送体在以后的工艺中可以重复使用。
因此，本发明的一个目的是提供具有金属涂层的基片，该涂层是非常薄并且其重量显著低于金属箔覆盖层，这样用这些金属可提供较大产量的涂敷基片，并可大量地减少材料费用。
本发明更进一步的目的是提供一个生产涂敷金属基片的工艺，该基片具有的镜面反射光泽相当于金属箔的光泽，而在经济上明显低于金属箔压层。
本发明的另一个目的是提供一种涂敷金属基片，其化学稳定性接近于金属箔的化学稳定性，它的外观不随时间演变而变黄或改变;它是耐磨蚀，柔韧而坚固，因此能经得起各种各样的生产和印刷工艺，并且能在上面印刷。
本发明更进一步的目的是提供涂敷金属的基片，它是个红外线反射镜而对可见光和紫外辐射是个阻挡层，因此它适合用于包装食品;它象金属箔一样是相对地不可渗透;并且能够用印刷机连续生产。
本发明另一个目的是提供一种折曲时不产生裂纹的涂敷漆和金属基片。
当阅读下面详细说明书时，本发明另外的目的是显而易见的。
为了更好地理解本发明，参阅与说明书有关的下列附图，它们是图1是依据本发明基片敷镀金属工艺的流程图;
图2是图示了在传送体上真空喷镀金属微粒的装置;
图3A至3C说明了为使基片表面平整，漆的用法和确定所使用漆量的方法;
图4A至4C说明了叠片工艺及滚筒压力与直径之间的关系;
图5图示了已敷镀金属的基片从传送体上分离。
以下是最佳实施的说明。
附图1图示了依据本发明生产涂敷金属基片的工艺。传送体20(它具有一个光滑，已抛光的表面)将被喷镀金属。传送体必需精细地抛光，因为它将把成形表面传递给产品。传送体对金属微粒的附着力必须小于所使用漆对金属微粒的附着力。传送体20适用的材料是未经处理的聚丙烯，聚脂，聚乙烯，聚氯乙烯，聚酰胺，复含挤压和再生纤维亦在其中。然后，传送体20在22，用任何已知工艺(例如真空喷镀金属，化学沉析和其它涂层技术)使金属微粒沉积而使金属被敷镀。适用于镀层的金属是铝、铜、银、镍、锡、铂、金、它们的合金和其它可以汽化的金属。将监控沉积金属的数量，因而沉积的金属微粒将构成一个极薄的层。沉积微粒将具有显著小于光波长的厚度，即小于500埃(
)，最好小于300埃，并且间隔(spacing)(这样间隔或金属薄膜小孔是由于镀层稀薄而出现的)显著小于可见光波长。因此，光显著地从金属表面反射，并且该金属表面好象是连续的，而充分地呈现出镜面反射金属表面。
当传送体20在22进行金属沉积工序时，基片24在制备(这些工序无需同时进行)。基片(它将最后涂敷上金属微粒)可以是薄膜或薄板，具有粗糙或光滑的表面。适当的基片是纸，纸板，木材，皮革，塑料和在表面上能够涂上漆的任何延展成薄片的材料。在26，用薄漆层涂敷基片24。适用于该工序的漆是聚氨脂漆(polyurethane varnish)。该漆不但作为赋形剂，(与传送体一起)产生一个光滑的，镜面反射的表面，而且作为从传送体20在工序22沉积的金属微粒传送到基片24上的粘合剂，并把金属微粒吸附到漆上。该漆还用于使基片24的表面展平和光滑。本发明的特征在于，该漆将附着在基片上，而不附着在传送体20上。
另一方面，漆涂层可以加到沉积在传送体20上的金属微粒上面。这个可供选择的工序也可制造出抛光的产品，它与基片24涂漆时生产的产品基本上是相同的，根据漆和基片情况通过试验，将证明何种方式更可取。该可供选择的工序，在图1中以从工序22到工序26引的流程线表示。
通过工序22，金属微粒沉积在传送体20上，和在基片24或传送体20上涂漆工序26以后，将进行叠压工序28。在漆固化以前，进行工序28。在叠压工序28，基片24与传送体20的涂敷金属表面相接触。最好在轻压下使滚动基片24和传送体20进入单个滚筒，以达到接触的目的。该工序相似于通常的叠压工艺。漆将使金属微粒从传送体20转移到基片24。漆将吸附金属微粒并将具有传送体20的光滑表面特征(当移去传送体20时)。
在30，已叠压的基片24和传送体20用空气烘干或常规固化工艺固化。一旦漆已凝固，烘干或已聚合，它不结合在传送体20上，而强有力地结合在基片24上。固化工序30可以是自然固化，或是用加热或用辐射加速固化。在工序30固化以后，将进行分离工序32。传送体20和基片24(在这里是柔韧的薄膜)能够分离到两个独立的滚筒上，并在这一点上，漆和它所吸附或嵌入的金属微粒将附着到基片24上。分离工序32以后，传送体20可以重复使用许多次，因此非常经济。
成品34是由基片24构成，该基片具有光滑，镜面反射的金属涂层，该涂层好象连续而光滑的，因为金属微粒间的任何空隙或间隔仅允许很少的光透射(即少于30%，最好的是少于20%)。无需把漆涂敷在基片24的整个表面上，而是用各种图型使某些部分分布漆。于是，仅仅基片24的某些部分具有金属光泽。成品34可能受到各种其它工艺处理，例如切割、压花、模压、截断和在敷镀金属表面上印刷，印刷使用各种印刷系统，例如胶版，轮转凹版印刷，橡皮版印刷，丝娟网和其它。
以上描述了制造涂敷金属基片工艺的各种工序和工序的相互关系，对设备和每个单独工序的工艺，将非常详细地描述。
图2以图解说明了进行工序22(在传送体20上沉积金属微粒)的最佳实施。当传送体20是细长的薄膜或能用滚筒方法送料的其它材料时，可实现生产涂敷金属表面的最有效方式。在真空容器36内有数个盛以备沉积在传送体20上的金属(如铝)的槽38。槽的数量足以提供均匀涂层(如对75cm宽的薄膜有10个1cm宽7.5cm长的槽)。每个槽38加热到液化温度(如对铝是1500℃)，并且用水冷却滚筒使薄膜保持在室温，薄膜在槽上方大约15cm处通过。当传送体20通过真空容器时，由液化金属发出的金属蒸汽39将迁移到传送体20，并且由于温差而凝聚在39′。传送体20薄膜的速度可随槽的温度连续调正，以便由冷凝作用而沉积在传送体20上的金属涂层具有小于300
的最佳厚度。这个极小的镀层厚度(深度)允许使用极少的金属材料，而当该工艺结束时，由于光泽镀层，给出完全已喷镀金属的连续的金属表面外貌。真空喷镀工艺的控制可用电子学方法或机械方法，如此连续监控喷镀金属率并反馈控制各种加热电极和传送体20薄膜的送料速度。
图3A和3B图释了漆涂敷工序26。正如前述，基片24能够是任何适合的材料，它可以具有粗糙或光滑的表面，不要求予处理。因为漆的涂层能在所有类型表面上提供均匀镜面反射镀层，并将填满基片24表面上的任何孔隙。这就是图3A所证明的，在图3A中，基片24已用漆42涂敷，涂层已使基片24的不规则表面完全平滑了。图3B和3C说明了确定为使基片24具有光滑涂层所需漆量的方法。一般来说，基片24的表面越粗糙或吸收性越强，需要漆42的量也就越大。漆的需要量是由试验确定的，取一块基片24的试样，把它放置成一个角度，然后在已成一个角度的基片24上，加一滴漆42，并测量漆流出的长度，如所示的距离A。用一块玻璃片44代替基片24，予先做好同样的试验，然后测量流出长度B。从适当地涂敷玻璃片44所需要漆42的数量，能够确定涂敷基片24所需要漆42的数量。用任何已知的方法，可以把漆42涂敷在基片24或传送体20上，但发现槽浸法是最可取的。漆涂层仅需要足够恰好填满“小山”24′的峰和谷。
图4A和4B图示说明了基片24和已喷镀金属的传送体20的叠合。基片24和已喷镀金属的传送体20的各自薄膜，面对面一起导入滚筒对46，48之间。例如，滚筒46是大约75肖氏硬度的橡皮滚筒，而滚筒48可以是适当硬的滚筒，例如镀铬或不锈钢金属滚筒。为了叠合基片24到已喷镀金属的传送体20上，滚筒46和48之间加压力。在涂敷工序26和喷镀工序22以后，漆42固化或凝固以前，叠压工序是个连续工序。滚筒46和48之间加的压力反比滚筒的直径，如图4B所示。一组压力一直径组合是压力在5Kg和6Kg之间，滚筒直径大约110cm。离开滚筒46和48之后，基片24和传送体20缠绕在卷带筒50上，缠绕后搁置固化。
固化工序30可以在卷筒状态约24小时实现，或使用不同的涂漆法或应用加热或辐射加速固化。如上所述，当漆42凝固时，喷镀在传送体20上的金属微粒39′(详见图4C)完全由漆42捕集在基片24上。重要的是，漆42将具有传送体20的光滑表面，并且这是本工艺取得镜面反射表面光洁度的关键。然而，在漆42和传送体20之间没有发生任何粘结，因而传送体可以重复使用很多次，使得该工艺非常经济。
分离工序32或分层工序接着进行。滚筒51安置在与成切线并列滚筒对52、54相切。正切的滚筒52将剥去传送体20，将发现传送体20上完全没有金属镀层，该镀层已转移到基片24的漆层上。相应地，正切的滚筒54将剥去基片24，39′，42，它具有嵌入漆层内的金属微粒，而具有光滑、镜面反射金属表面光洁度。离开滚筒52以后，传送体20可以重复使用许多次，而成品可以从滚筒54取下去进一步加工，例如如上所述的印刷或切割。在分离时，基片24和传送体20之间仅有少量粘附。粘附力在5～10g/cm2范围，只要它小于所使用漆的拉力，将达到工艺功能的必要条件。
实例120μ厚的未经处理的双定向聚丙烯(BOPP)薄膜用来作为传送体，并在没有任何予先涂层的条件下，真空喷镀金属。在该膜上沉积了约0.03g/m2的极薄铝层。该层将喷镀极薄的铝镀层，在聚丙烯膜传送体表面上约105
。最佳厚度范围是50～250
。在滚筒上，以连续方式实现该工艺。
在该例中，漆的涂层加在薄膜传送体的金属镀层上，而不是加在基片本身上。在这种情况下所使用的漆是聚氨脂型，涂敷后，允许薄膜蒸发(即在安有排风机的环境，使风从滚筒的滚轴上传过)并把薄膜叠压到要敷镀金属的基片上。在这种情况下，基片是约80g/m2重的纸。该叠片操作在轮转凹版印刷机或橡皮版印刷机(无图)在线连续进行。叠合在环境温度下进行。附着的涂层重可能8～10g/m2，而包含50%的固体。
叠合后，已接合在一起的传送体和基片，在滚轴上存放足够时间，以便凝固漆和允许容易地脱离传送体。根据经验，这是很好判断的，而它依赖于漆的种类，厚度和基片。传送体和基片在如图示的拆卷机上彼此剥离。然后，传送体可重复使用。本工艺没有固有的速度限制。
实例2在本例中，象在前例一样，传送体被喷镀金属。因此，传送体的已喷镀金属的面，用无溶剂的聚氨脂型漆涂敷。不象前例，在这种情况下，无需蒸发溶剂。在涂漆后，涂层已敷涂到80g/m2(基片)。如前例，材料得到足以允许漆凝固的静置时间(即24小时)，然后分离传送体和基片。
实例3用真空喷镀工艺，再次给传送体喷镀金属。此后，用紫外辐射可交联的光致聚合树脂使已喷镀金属的传送体表面粘接到基片表面上。由于蒸发驱散了溶剂而传送体叠合到基片上。在本例中，漆可以加到传送体上或基片上，因为结果是相同的。叠合后，通过传送体用紫外辐射辐照可聚合剂。这使得树脂立即凝固，而在同一机器的连续操作中，基片能够从传送体剥离。其结果所得到的基片具有良好抛光的镜面反射敷镀金属表面，该表面还是耐热的。
尽管结合最佳实施已描述了本发明，应明白，在没有脱离本发明的精神和范围的条件下，可以诉诸改进和改变，因在本工艺中需要的这些技艺是容易懂得的。在本发明的条款和范围及附属的权利要求
范围内，可考虑改进和改变。
权利要求
1.利用一个可重复使用的传送体给基片敷镀金属的工艺包括如下工序在传送体上沉积金属微粒镀层，其厚度显著小于500
；用漆涂覆上述基片和上述已敷镀金属传送体中至少一种的一部分；在上述漆固化以前，叠合上述基片和上述传送体在一起；因此上述金属微粒嵌入上述漆中；固化上述漆；从上述基片分离上述传送体，于是上述基片具有上述金属微粒涂层，该涂层允许部分光线透射，好象是连续而呈现出镜面反射金属表面光洁度；在敷镀金属工艺中，重复使用上述传送体。
2.按照权项1要求的工艺，其特征在于沉积的金属厚度小于300
。
3.按照权项2要求的工艺，其特征在于金属是铝而厚度在50～250
之间。
4.按照权项2要求的工艺，其特征在于上述传送体是从包括聚丙烯、聚乙烯、聚脂、聚氯乙烯、聚酰胺和再生纤维的组中，选择一种树脂制品。
5.按照权项2要求的工艺，其特征在于上述传送体是未经处理的双定向聚丙烯。
专利摘要
一种适用于基片上敷镀金属的工艺及其制品。在传送体上沉积极薄的(显著小于光的波长)金属微粒镀层。薄漆涂层加到基片上或传送体上，把基片和传送体叠压在一起，将漆固化。金属微粒将被吸收在漆内，然后分离基片和传送体。该基片具有良好抛光的镜面反射金属表面涂层。
文档编号B32B33/00GK86101908SQ86101908
公开日1987年10月7日 申请日期1986年3月24日
发明者利·H·米勒, 马克斯·拉斯穆森 申请人:埃罗—瓦尼施公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan