一种形状记忆镭射膜及其生产方法与流程

本发明属于镭射膜技术领域，具体涉及一种具有空间形状记忆功能的镭射膜及其生产工艺。

背景技术：

镭射包装材料因其具有新颖亮丽的外观效果和较好的防伪功能而被称为世界包装印刷业中最前沿的技术产品。目前镭射材料广泛应用于食品、药品、日化用品、烟酒、服装、装饰等行业。镭射膜作为镭射材料的重要分支，其可将由激光全息技术拍摄制作的各种具有特殊效果的图形或文字等压印到相应的包装盒上，起防伪作用的同时还可美化整体包装风格。

然而目前的镭射压印及印刷工艺还存在一系列问题，除了图像油印问题外还存在镭射膜塑性变形问题。常见塑性变形问题有镭射膜因经过多根导膜辊时收卷张力过大，使得膜卷两端张力不一致，而出现的皱膜现象和在自动化生产过程中，由于机械手臂抓取镭射膜时的抓痕导致出现吸嘴印现象。这些塑性变形问题的存在大大降低了镭射膜的成品率。

针对上述镭射膜皱膜现象，通常采用的方法为仔细调整出膜辊、导膜辊、阻尼辊之间的平衡，比较费时费力。此外当下一次重复使用镭射膜时，张力不一致的方向会反过来起作用，这就需要重新调整设备，操作比较繁琐。针对上述镭射膜出现的吸嘴印现象，通常需要将机械手臂抓取镭射膜的吸力调至足够小，但过小的吸力虽不会使镭射膜产生塑性变形，但将大大降低吸膜成功率。由此可见，亟需引进新技术与新工艺以解决镭射膜塑性变形问题。

形状记忆合金因具有形状改变后能通过适当加热回到原来形状这一“记忆”效应，被广泛应用于航空航天、机械电子、生物医疗、建筑、家居日用等行业，可谓是方兴未艾。在镭射膜的生产过程中引入形状记忆合金，能利用其高弹性和“记忆”特性，减少镭射膜生产过程中的变形，或修复镭射膜已产生的不可抗变形，提高镭射膜的成品率。然而在镭射膜的生产过程中引入形状记忆合金存在一系列复杂的工艺难题，如形状记忆合金种类的选取、形状记忆合金的配方问题、形状记忆金属的镀层工艺问题、形状记忆合金层与其它层的层间配合问题等。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是针对普通镭射膜在生产加工过程中易出现塑性变形现象，提供一种新的镭射膜结构——形状记忆镭射膜及其生产工艺。

本发明解决上述问题所采用的技术方案为：一种形状记忆镭射膜，其由基底层、信息层、形状记忆合金层和阻隔层组成，信息层均匀喷涂于基底层上表面，形状记忆合金层采用磁控溅射镀于信息层上表面，阻隔层采用胶粘技术均匀贴合于形状记忆合金层上表面。

上述基底层上表面均匀印刻等深度的纵横相交细沟槽格网，基底层印刻沟槽的目的是增加颜色附着能力的同时能有效减小基底层膜过度变形时的张力。

优选的，基底层材料可以选择双向拉伸聚丙烯薄膜、聚氯乙烯薄膜、聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜等。

优选的，基底层材料上的沟槽尺寸b可设为基底层材料厚度的1/100～1/10；沟槽尺寸a可设为与沟槽尺寸b相等。

该镭射膜信息层主要为涂料，涂料需均匀填满基底层上表面的细沟槽，同时涂料的表面需光洁平整。

该镭射膜的形状记忆合金层为单程形状记忆合金，即当温度达到或超过合金相变转化温度时，受外力作用变形的合金将恢复成预制形状。而当温度下降时，合金将保持预制形状不变。

优选的，形状记忆合金种类可选用铜锌铝合金，其色泽金黄，价格较便宜。

优选的，形状记忆合金材料的可加工起始温度应与基底材料的软化温度相接近。由此，形状记忆合金在成型时，基底材料也能一起成型固化，去除层间附近应力，贴合度高。

优选的，铜锌铝合金的可加工起始温度的经验公式为：T(℃)＝1948-52×锌含量百分数-137×铝含量百分数。

优选的，铜锌铝合金的配方可根据铜锌铝合金的可加工起始温度和金属色泽等因素配置。锌元素的含量范围为6％～20％、铝元素的含量为8％～15％，铜元素含量为65％～86％.

该镭射膜阻隔层的作用主要是阻水阻湿，提高镭射膜整体的耐候性，其与形状记忆合金层上表面贴合。

优选的，阻隔层材料可选聚偏二氯乙烯(PVDC)，其耐燃、耐腐蚀、气密性好。

优选的，阻隔层材料采用中间镂空设计，其镂空高度尺寸f，可设为阻隔层本体材料厚度的1/10～1/5，其镂空边缘长度尺寸e，可设为阻隔层本体材料宽度的1/6～1/4。

优选的，阻隔层材料边缘印刻有细沟槽，沟槽尺寸c和d可设置为阻隔层材料厚度的1/100～1/10，阻隔层印刻沟槽的目的是有效减小其变形时的表面张力，同时能增强其与记忆合金层的粘附力。

优选的，阻隔层与记忆合金层采用透明胶粘连接。

本发明还提供一种形状记忆镭射膜的生产方法，其包括以下步骤：

1、切槽：在基底层上加工细沟槽，细沟槽的尺寸a和b为基底膜的厚度1/100～1/10；在阻隔层材料上加工镂空结构与细沟槽，镂空结构高度尺寸f为本体厚度的1/10～1/5，镂空边缘长度尺寸e为本体材料宽度的1/6～1/4，细沟槽尺寸c和d为本体材料的1/100～1/10。

2、涂布：在加工有细沟槽基底层的表面根据实际生产需求喷涂相应图案色彩，形成信息层。

优选的，涂布采用45#钢镀三氧化铬的的陶瓷网纹辊，网纹辊的涂层厚度控制在0.5～0.7mm，网纹深度为200线45～50um，网纹形状为蜂巢型(侧面为U型)，网纹角度为60度。涂布量控制在0.9～1.4g/m²，涂料的黏度一般在16s时上机效果最好，涂布车间的湿度控制在45％～70％。

优选的，涂布的烘箱长度为18～25m，温度设定按低高低排列。假设有5节烘箱共25m，那么烘箱温度设定为80℃，100℃，130℃，150℃，80℃，其能使涂层彻底干燥的同时溶剂充分挥发，减少VOC残留的风险。

3、一次模压：通过加热加压将涂层软化后将金属模板上的浮雕条纹转印到基底层涂布膜上。

优选的，模压机压辊选择硅橡胶，其硬度为95～99，表面光滑平整，有镜面效果；模压温度根据不同涂料树脂软化点设定为120℃～190℃；镭射金属模压版裁切与安装时对角误差不能超过±2mm，且裁切后的模压板边缘需用1000目细砂纸打磨光滑；模压机的初始压力设置为0.3MPa左右，模压开始后慢慢均匀加大压力至0.4MPa左右；模压车间需无粉尘，温度控制在25℃左右，湿度60％左右。

4、镀记忆合金：采用磁控溅射技术在基底层薄膜上镀铜锌铝合金。

优选的，铜锌铝合金的配方根据实际需求可按照基底膜材料的软化温度与镀层金属色泽等要求进行调试。锌元素的含量范围为6％～20％、铝元素的含量为8％～15％，铜元素含量为65％～86％.

优选的，磁控溅射镀铜锌铝合金简要步骤如下：

(1)将基底薄膜放入真空室相应工装夹具上；

(2)抽真空至10-3～10-2Pa；

(3)向炉内通入氩气，使真空度降至0.1～1Pa；

(4)将基底薄膜加热，加热温度根据工艺条件控制在40℃～120℃；

(5)在保持真空的条件下转入溅射装置；

(6)磁控溅射蒸发源工作，被溅射出的靶材粒子沉积在工件表面上成膜，膜厚由沉积时间而定。一般膜厚控制在300～500A；

(7)向真空中冲入保护气体氮气；

(8)取出基底层薄膜。

5、二次模压：再次通过加热加压将涂层软化后将金属模板上的浮雕条纹转印到基底层涂布膜上。

优选的，二次模压的操作过程与一次模压的步骤相似。注意点是，二次模压工序要确保模压温度略高与铜锌铝合金的初始可加工温度。此布置目的是使形状记忆合金定形。

6、封装：将阻隔层封装至形状记忆合金层上。

优选的，采用无影胶(UV胶)将PVDC阻隔层均匀胶粘至形状记忆合金层上表面后采用UV灯照射10s～60s进行固化处理。

7、分切成品：将热封的镭射转移膜产品分切复卷成客户所要求的尺寸规格、米数等；

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1.该形状记忆镭射膜的基底层上表面加工的细沟槽有利于增加涂料的附着能力且能释放基底层由于过度拉伸产生的张力。

2.该形状记忆镭射膜的形状记忆合金层具有较大的硬挺度，不易出现皱膜等塑性变形，成品率高。

3.该形状记忆镭射膜的形状记忆合金层具有较大的弹性，能承受较大变形，不易损坏，质量好。

4.该形状记忆镭射膜在出现损坏时，其形状记忆合金层可通过加热得以修复，可修复性强、修复成本低。

5.该形状记忆镭射膜因具有硬挺度高、弹性大、修复成本低等优点，适合全自动大批量生产，减少人力成本，缩短生产周期。

附图说明

图1是本发明的结构示意图，其中1为基底层，2为信息层，3为形状记忆合金层，4阻隔层。

图2是本发明的基底层上表面沟槽示意图。

图3是本发明的基底层上表面沟槽尺寸放大示意图。

图4是本发明的阻隔层镂空示意图。

图5是本发明的阻隔层表面沟槽示意图。

图6是本发明的阻隔层下表面沟槽尺寸放大示意图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

本发明的实施例涉及一种形状记忆镭射膜，其由基底层1、信息层2、形状记忆合金层3、阻隔层4组成，如图1所示。信息层2均匀喷涂于基底层1上表面，形状记忆合金层3采用磁控溅射技术镀于信息层2上表面，阻隔层4采用胶粘技术均匀贴合于形状记忆合金层3上表面。

该镭射膜的基底层1材料选用聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜(PET薄膜)，表面细沟槽的宽度尺寸和高度尺寸均为PET薄膜的1/20。

该镭射膜的信息层2主要为涂料，涂料需均匀填满基底层1上表面的细沟槽，同时涂料的表面需光洁平整。

该镭射膜的形状记忆合金层3选用铜锌铝单程形状记忆合金层，且根据铜锌铝合金的起始加工温度与金属色泽等综合因素配置合金配方为锌含量占比10％，铝含量占比9.3％，铜含量占比80.7％.采用磁控溅射技术将合金层镀于PET薄膜上表面。

如图4和5所示，该镭射膜阻隔层4采用气密性与耐候性较好的PVDC，其与记忆合金上表面采用UV胶粘接。PVDC材料中间镂空厚度尺寸f设为本体材料厚度的1/6，镂空边缘宽度尺寸设为本体材料宽度的1/5；PVDC材料边缘的细沟槽宽度尺寸和高度尺寸均设为本体材料厚度的1/20；

本发明还提供一种形状记忆镭射膜的生产工艺，其具体步骤如下：

1、切槽：在PET薄膜上加工细沟槽，细沟槽的宽度尺寸a和高度尺寸b均为PET薄膜厚度的1/20，加工PVDC薄膜，其镂空厚度尺寸设为本体材料的1/6,其镂空边缘宽度尺寸设为本体材料宽的1/5，PVDC材料边缘的细沟槽宽度尺寸c和高度尺寸d均设为本体厚度的1/20，如图2和3所示；

2、涂布：在加工有细沟槽的PET薄膜表面根据实际生产需求喷涂相应图案色彩，形成信息层。涂布采用45#钢镀三氧化铬的的陶瓷网纹辊，网纹辊的涂层厚度控制在0.6mm左右，网纹深度为200线48um左右，网纹形状为蜂巢型(侧面为U型)，网纹角度为60度。涂布量控制在1.2g/m²左右，涂料的黏度一般在16s时上机效果最好，涂布车间的控制在60％左右。涂布的烘箱长度为25m,温度设定按低高低排列，温度设定分别为80℃,100℃，130℃，150℃，80℃，其能使涂层彻底干燥的同时溶剂充分挥发，减少VOC残留的风险。

3、一次模压：通过加热加压将涂层软化后将金属模板上的浮雕条纹转印到基底层涂布膜上。模压机压辊选择硅橡胶，其硬度为96左右，表面光滑平整，有镜面效果；模压温度根据不同涂料树脂软化点设定为120℃～190℃；镭射金属模压版裁切与安装时对角误差不能超过±2mm，且裁切后的模压板边缘需用1000目细砂纸打磨光滑；模压机的初始压力设置为0.3MPa左右，模压开始后慢慢均匀加大压力至0.4MPa左右；模压车间需无粉尘，温度控制在25℃左右，湿度60％左右。

4、镀记忆合金：采用磁控溅射技术在基底层薄膜上镀铜锌铝合金。铜锌铝合金的配方按照PET薄膜的软化温度与镀层金属色泽等要求设定为锌含量占比10％，铝含量占比9.3％，铜含量占比80.7％.采用磁控溅射镀铜锌铝合金简要步骤如下：

(1)将PET薄膜放入真空室相应工装夹具上；

(2)抽真空至5×10^-3Pa；

(3)向炉内通入氩气，使真空度降至0.3Pa左右；

(4)将PET薄膜加热，加热温度根据工艺条件控制在40℃～60℃；

(5)在保持真空的条件下转入溅射装置；

(6)磁控溅射蒸发源工作，被溅射出的靶材粒子沉积在工件表面上成膜，膜厚控制在400A左右；

(7)向真空中冲入保护气体氮气；

(8)取出基底层薄膜。

5、二次模压：再次通过加热加压将涂层软化后将金属模板上的浮雕条纹转印到基底层涂布膜上。二次模压的操作过程与一次模压的步骤相似。二次模压的加热温度控制在160℃～170℃。

6、封装：将阻隔层封装至形状记忆合金层上。采用无影胶(UV胶)将PVDC阻隔层均匀胶粘至形状记忆合金层上表面后采用UV灯照射30s进行固化处理。

7、分切成品：将热封的镭射膜产品分切复卷成客户所要求的尺寸规格、米数等；

综合上述实施例的说明，当可充分了解本发明的操作、使用及本发明产生的功效，以上所述实施例仅为本发明的较佳实施例，当不能以此限定本发明实施的范围，即依本发明申请专利范围及发明说明内容所作简单的等效变化与修饰，皆属本发明涵盖的范围内。