制造金属片的方法

专利名称：制造金属片的方法
技术领域：
本发明涉及用来制造大纵横比的片的方法，这些大纵横比的片可以用于功能性使用和装饰使用。这些片可以是金属、金属化合物、非金属或者透明片。这些片的功能性应用包括保护涂层的使用，在该保护涂层上，这些片增加了一定程度的刚性，从而形成了某种理想性能的完工涂料，或者这些片层可以用来滤出一定波长的光，从而保护下面的着色层。反射金属片用于包括油墨、颜料或者喷涂在内的各种各样的光学应用或者装饰应用中。这些片的其它使用包括微波和静电应用。
用来制造金属片的另一个方法是用来制造以Metalure名称进行出售的片的Avery Dennison公司的方法。在这个方法中，聚酯载体的两侧是涂有溶剂基树脂溶液的影印版。然后把干燥过的、喷涂过的腹板输送到金属化设备上，在该设备上，喷涂片的两侧借助于气相淀积铝的薄膜来进行金属化。然后，使具有薄金属膜的片返回到喷涂设备上，在该设备处，铝的两侧涂有溶剂基树脂溶液的第二膜。然后，使干燥过的、喷涂/金属片再一次输送到金属化设备上，从而把气相淀积铝的第二膜施加到该片的两侧上。为了进一步进行处理，把所产生的多层片输送到设备上，在该设备处，在溶剂(如丙酮)中，涂料从载体中剥落下来。剥落工作使连续层破碎成含在悬浮体中的颗粒。在悬浮体内，溶剂使聚合物从金属层之间溶解出来。然后，使悬浮体进行超声处理和离心作用，从而除去溶剂和溶解的涂料，从而留下接近65％的固体的浓缩铝片的饼状物。然后把该饼状物放到合适的溶媒中，并且借助于搅匀使其成为用于油墨、着色和涂料中的、控制尺寸大小的片。
借助于这个方法所产生的、用于可印录应用(如油墨)中的金属片的特征在于颗粒大小大约为4到12微米并且厚度大约为150到250埃。由这些片所形成的涂料具有较高的镜面反射率和较低的漫反射。这些片具有光滑的镜面和较高的纵横比。与其它过程所产生的金属片相比时，这些涂料还在每磅所施加的片中具有较大涂层。
这些片还形成于聚合物/金属真空沉积过程，在该过程中，薄层的气相淀积铝形成于薄的塑料载体片上(如聚酯或者聚丙烯)，而气相淀积铝层之间具有交联的聚合物的插入层。这些交联聚合物层典型地是以蒸发丙烯酸酯单体形式而沉积出的聚合丙烯酸酯。多层片材料被磨碎成可用于它们的光学性能的多层片。由这种多层片所形成的涂料旨在具有较高的漫反射率和较低的镜面反射率。当形成油墨时，这些片具有较小的纵横比和不良的较小不透光性。由这个过程所形成的材料具有多层，这些多层不能分离成单层来形成具有较高的纵横比和高度微表面光滑度(亮度)的片。
本发明的目的是减少制造步骤的数量和减少形成较高纵横比的、高度反射的金属片的制造费用。
在另一个实施例中，使用相同的涂料和沉积技术把交替层直接施加到剥离喷涂过的冷却鼓上，而该冷却鼓装在真空沉积室中。旋转该鼓通过涂料和沉积源从而形成多层夹层片，而该多层夹层片在后面从鼓上拆下来。然后，在有合适的搅动情况下或者没有合适的搅动的情况下把多层片直接加入到溶剂中从而形成片；或者它可以磨碎成粗片，而这些粗片还进行空气磨碎从而进一步减少颗粒大小，然后加入到溶剂或者水的悬浮体，从而可以使剩下来的层进行分离。借助于离心作用来除去溶剂或者水，从而形成一块浓缩金属片。
把该浓缩片的饼状物或者溶剂和片的悬浮体放到优选设备中、进行进一步的定尺寸及进行搅匀，从而最后使用在墨水、颜料或者涂料中。
参照下面的详细描述和附图可以更加充分地理解本发明的这些和其它方面。
附1是示意性的功能方块图，它图解了用来制造金属片的现有技术的过程。
图2是示意性的正视图，它图解了用来把多层涂料施加在本发明过程的第一实施例中的真空沉积室。
图3是示意性横剖视图，它图解了本发明的多层片材料的一个实施例中的层的顺序。
图4是示意性横剖视图，它图解了根据本发明的另一实施例所制造出的多层片材料。
图5是功能方块图，它示意性地图解了本发明的第一实施例中的处理步骤。
图6是示意性横剖视图，它图解了借助于本发明的过程来制造出的单层金属片。
图7是借助于本发明的过程而制造出的多层片的示意性横剖视图。
图8是示意性正视图，它图解了用来形成本发明的金属片的第二实施例。
图9是功能方块图，它示意性地图解了用来从根据本发明的第二实施例而制造出的多层材料中形成金属片的处理步骤。
详细描述为了更好地理解本发明的某些方面，因此请参照

图1，图1图解了根据目前Avery Dennison公司用来制造片(该片以Metalure的名称来出售)的方法来制造金属片的现有技术过程。根据这个现有技术过程，聚酯载片10的两边是影印版，该影印版在12处涂有溶剂基树脂溶液14。然后，把干燥过的喷涂腹板输送到金属化装置16中，在该金属化装置中，喷涂过并且干燥过的载片两边用气相淀积铝的薄膜来进行金属化。然后，为了进一步处理，把所得到的多层片输送到位于18处的装置中，在那里，在溶剂(如丙酮)中从载体中剥去涂料，从而形成以溶剂为基的悬浮液20，而该悬浮液20使涂料从片中溶解出来。然后，把该悬浮液进行声波处理和离心，从而除去丙酮和溶解的涂料，并留下浓缩的铝片的饼状物22。然后，把这些片放置到溶剂中，并且例如借助于搅匀在24处进行颗粒大小控制。
这个过程已经证明高度成功地生产出了具有高纵横比和高镜反射率的极薄金属片。(纵横比是平均颗粒尺寸大小除以平均颗粒厚度的比率)尽管Metalure过程是成功的，但是最理想的是应减少生产费用，因为喷涂过的腹板在影印版涂料和金属化装置之间的重复输送增加了生产费用。另外还存在与PET载体有关的生产费用，因为该载体在剥去工作之后没有再重复利用。
图2到图5图解了用来制造图6和7所示金属片的过程的一个实施例。图2图解了真空沉积室30，该沉积室30装有合适的用于制造图7的多层片32的喷涂和金属化设备。另一方面，在图2的真空室内的某喷涂设备可以被剥离来制造图6的单层片34，这个通过下面的描述将变得显而易见的。
再一次参照图2，真空沉积室30包括真空源(未示出)，该真空源传统地用来排空这种沉积室。最好地，该真空室还包括辅助涡轮泵(未示出)，该泵把室内的真空度保持在需要水平上而不会破坏该真空度。该室还包括冷淬的抛光金属鼓36，在该金属鼓36上形成多层的夹层38。首先参照图7中的制造片32来描述本发明的这个实施例，这些片32包括结合到金属膜的两边上的保护涂料的内部金属化膜层40和外层42。
真空沉积室包括合适的涂料和气相淀积源，该气相淀积源沿圆周方向环绕着鼓间隔开，从而把溶剂可溶解的剥离涂料、保护外层的涂料、金属层、金属层的另一保护外层涂料和另一剥离层以那个顺序施加到鼓上。更加具体地说，含在真空沉积室内的涂料和沉积设备的这些源包括(参照图2)剥离系统源44、第一保护涂料源46、金属化源48和第二保护涂料源50。这些涂料源和/或沉积源绕着旋转鼓沿圆周方向隔开，因此当鼓旋转时，这些薄层可以聚集起来，从而形成多层喷涂夹层36，例如按顺序是剥离-涂料-金属-涂料-剥离-涂料-金属-涂料-剥离等。聚集在多层的夹层38内的层顺序示意性地图解在图4中，图4还图解了在那种情况下作为载体的鼓36。
在一个实施例中，剥离涂料可以是溶剂可溶解的，但是该剥离涂料铺设成把金属层相互分开的、光滑均匀的载体层，提供光滑表面来沉积插入金属层，并且当剥离涂料把金属层相互分开时，例如借助于溶解它来分开。剥离涂料是具有玻璃态转化温度(Tg)或者熔化阻力的溶解材料，该熔化阻力足够高，以致沉积金属层(或者其它片涂料)的冷凝热量将不会熔化前面沉积的剥离层。该剥离涂料一定得能够承受真空室内的环境热量和汽化金属层的冷凝热量。剥离涂料施加在这些层上，从而交织各种材料和大量材料，从而允许它们在后面借助于溶解剥离层来分开。尽可能薄的剥离层是理想的，因为它更加容易溶解并且在最后的产品中所留下来的残余物更少。各种打印和涂料系统的兼容性也是理想的。这些剥离涂料可以是许多形式中的任何一种。该剥离涂料可以是溶剂可溶的聚合物，最好是热塑性聚合物，该聚合物可以溶解在有机溶剂中。在这种情况下的剥离涂料源44是用来施加聚合物材料作为热熔层的合适喷涂设备，或者是用来把剥离涂料聚合物直接挤压到鼓上的设备。作为另一个替换方式，剥离涂层设备可以是气相淀积源，该气相淀积源雾化合适的单体或者聚合物，并且把它沉积在鼓上或者夹层上。在每种情况下，当它接触激冷的鼓或者接触预先形成在激冷鼓上的多层夹层时，剥离材料冷冻到凝固。形成于鼓上的多层膜的厚度具有这样的厚度该厚度足够厚从而使激冷的鼓把足够的热量通过该膜，从而可以有效地固化沉积在金属层的外表面上的剥离涂料。另外的聚合物剥离涂料可以是稍稍地交联的聚合物涂料，该聚合物涂料在不溶解的同时将在合适的溶剂中膨胀并且与金属分离。此外，溶解的剥离材料可以包括借助于链延长而不是借助于交联进行聚合而形成的聚合物材料。
目前优选的聚合物剥离涂料是苯乙烯聚合物、聚丙烯树酯和它们的混合物。如果在对剥离性能没有不利影响的情况下进行喷涂或者蒸发，那么纤维素是合适的剥离材料。
目前用来溶解聚合物剥离层的优选有机溶剂包括丙酮、乙酸乙酯和甲苯。
另一方面，借助于冷凝由材料的EB加热而产生的蒸气来把可溶解的无机盐剥离涂料施加到鼓上。
作为另外一个替换方法是，可溶解的剥离层包括蜡材料，最好是高沸点蜡，该蜡材料可被蒸馏并且蒸发沉积到鼓上或者夹层上。
剥离材料的下面应用中，鼓移过第一保护涂料源46，从而把保护层施加到剥离涂层上。这种保护层可以是蒸气沉积功能单体如丙烯酸盐或者甲基丙烯酸酯材料，然后借助于EB辐射或者类似作用使该单体固化，从而使涂料交联或者聚合；或者保护材料可以是薄层辐射固化聚合物，该聚合物在后面被分解成片。另一方面，保护层可以是惰性的、不可溶解的无机材料，该无机材料形成了较硬的透明涂层，该涂层结合到金属层的两边上。理想的保护涂料是较硬的防渗透材料，该防渗透材料沉积在具有金属(如铝)的另外层上，从而提供了防磨、耐气候性和防水及防酸。下面描述保护材料的例子。
然后，旋转鼓把涂料输送到金属化源48中，从而使蒸气在涂料层上沉积一层金属(如铝)。许多金属或者无机化合物可以沉积下来作为由其它材料和剥离层所交织起来的薄膜，因此它们在以后可以分离成薄金属片。除了铝之外，这些材料包括铜、银、铬、镍铬合金、锡、锌、铟和硫化锌。金属涂料还包括多方向增反射叠层(高度反射材料层)或者光学过滤器，该过滤器借助于使控制厚度和折射率的合适层沉积来形成。
无机材料(如氧化物和氟化物)可以沉积下来，从而形成保护涂料或者薄层，这些保护涂料或者薄层可以分离开并且可以形成片。这些涂料包括氟化镁、一氧化硅、二氧化硅、氧化铝、氟化铝、铟锡的氧化物和二氧化钛。
然后，旋转鼓把该叠层送过第二涂料源50，从而借助于气相淀积再一次把类似的保护涂层施加到金属化膜上，并且使较硬的保护聚合物材料或者无机材料固化。
然后，鼓的旋转把夹层材料输送一周并且再一次顺序地通过剥离涂料源等，从而形成喷涂过的金属层。
合适的沉积源包括EB、电阻器、阴极真空喷镀和等离子体沉积技术，从而把真空装置中的金属、无机物、蜡、盐和聚合物的薄涂层沉积或者形成在光滑表面上，从而形成薄的插入层。
一旦多层的夹层形成于真空沉积室中，那么它容易从鼓中除去并且进行进一步的处理(图5所示)。
形成多层夹层的连续过程描述在图5中的52中。然后，借助于这样的过程使多层夹层在54处从鼓中剥落下来在该过程中，借助于剥离材料分离开的这些层分离成各个层。这些夹层借助于把它们直接加入到溶剂或者水中或者借助于压碎和研磨或者刮削来剥落。在图解的实施例中，多层夹层在56处进行研磨，从而形成粗片58。然后，使这些粗片与悬浮体60中的适合溶剂进行混合，从而溶解来自多层片32的表面中的剥离涂料。另一方面，多层夹层可以从鼓中剥落下来，并且借助于把分层材料直接加入到60处的溶剂的步骤63来分成各个层。施加在真空沉积室中的剥离涂料被选择成，借助于悬浮体处理中的溶剂使剥离材料从这些片中溶解出来。在一个实施例中，悬浮体进行离心步骤61，因此溶剂或者水被除去了，从而形成了浓缩片的饼状物。然后，在颗粒大小控制步骤62中，把浓缩片的饼状物放落到优选的溶媒中，从而例如为油墨、颜料或者涂料中的片的最后使用进行进一步的定尺寸和使之均匀化。另一方面，这些片可以放到溶剂中(在没有离心的情况下)并且在62处进行颗粒大小控制。
作为另一种处理技术，多层夹层可以从鼓中除去，并且被“空气”磨碎到较小颗粒尺寸，或者借助于其它方法减少到较小颗粒尺寸，接着在两级溶剂过程中处理该材料。首先，在溶解剥离涂料层时，少量的溶剂被用来开始膨胀过程。然后，加入不同的第二溶剂作为最后的溶剂，从而完成剥离涂料溶解过程并且提高与完工的油墨或者涂料的相容性。这个过程避免了后面的离心和搅匀步骤。
在另一个用来使用图2的真空室30设备的实施例中，保护涂料源46和50可以省去，并且该过程可以用来形成图6所示的单个的层片34。在这种情况中，形成多层夹层38的鼓36上所形成的层包括剥离-金属-剥离(release)-金属-剥离等连续层，如图3在64处所图解的一样。
许多不同的材料和材料的叠层可以构造成它们利用可溶的剥离层来分开以允许它们利用溶解剥离层来将其分开。这些结构的例子是(1)剥离/金属/剥离；(2)剥离/保护层/金属/保护层/剥离；(3)剥离/非金属层/剥离；及(4)剥离/多方向反射增强层/剥离。
图8和9图解了用来形成图6或者7所示的片的另一过程。在图8所示的实施例中，处理设备包括气相淀积室66，该室66装有激冷旋转鼓68和柔性不溶聚酯载体膜70，该膜从第一双向缠绕台72环绕着鼓表面的长度延伸到第二双向缠绕台73。缠绕在鼓上的长度借助于两个空转辊74来控制。这个真空室还包括标准真空泵和辅助涡轮泵，从而在喷涂工作过程中保持真空度。鼓的旋转使聚酯膜顺序移过第一剥离涂料源76、第一保护涂料源78、金属化源80、第二保护涂料源82和第二剥离涂料源84。因此，当鼓相对于图8以反时针方向进行旋转时，聚酯载体的整个长度从台72中解开了，并且在从源76、78、80、82和84中顺序地通过喷涂过程之后，缠绕在台73上。然后，借助于使腹板轨道反向并且使第二剥离涂料源84不动及然后重复第一步骤来使聚酯载体重新绕上，但是是以反向(顺时针方向)绕上，因此接下来顺序从源82、80、78和76中施加这些涂料。然后，把整个PET涂膜缠绕在台72中，然后重复这些步骤的顺序，从而在膜上以与用来形成图4的多层夹层38相同的顺序形成层(并且形成图7的涂金属片32)。
另一方面，在形成图34的单层金属片的情况下，借助于使保护涂料源78和82不动使图3所图解的多层夹层64形成于聚酯70上。图9图解了形成于聚酯膜上的多层涂料夹层86的处理过程，该多层涂料夹层86可以从真空室66中拆去，并且加入到位于88处的有机溶剂或者水剥落过程中，从而除去来自PET的夹层材料。然后，使溶剂或者水进行离心从而形成浓缩片的饼状物90，该饼状物90在后面在92处进行颗粒大小控制(搅匀)。
多层夹层材料可以沉积于合适载体上，该载体必须确保薄层沉积物是光滑的并且是平的。可以与金属鼓带或者板一起使用聚酯膜或者其它具有较高拉伸强度并且可以防高温的聚合膜，而该带或板是不锈钢或者是镀铬的。
在本发明的一个实施例中，为了有利于形成于多层夹层材料上的片层的后续分离，因此施加了聚合剥离涂料。现有技术使用结合在聚合物/金属气相淀积过程中的气相淀积金属层之间的交联聚合层，而这抑制了金属化层在后面分离成片。借助于例如EB固化而使聚合层进行聚合作用可以防止后来的聚合层的再溶解，因此铝片层不容易分离。在这个过程中，例如借助于熔化涂料或者挤压，同时在真空沉积室的真空作用下，使插入聚合层熔化或者喷涂。聚合剥离材料最好是具有较小的流动粘性、相对较小的分子量的非常透明的聚合物或者单体，该聚合物或者单体实质上不含有任何在喷涂过程中散发出的任何挥发性物质。这种材料最好不是包括添加剂、溶剂或者类似物在内的不同聚合材料的混合。当聚合材料加热到它的熔化温度或者喷涂温度或者沉积温度时，真空室内的真空泵的连续工作没有受到挥发性物质的不利影响。优选的剥离涂料促进了交替的真空沉积金属层之间的中间涂层的分离。该剥离层借助于溶解在合适溶剂内来实现这个目的。该剥离材料也被金属化，并且还需要足够粘性来使饼状物形成于旋转鼓上，及进行EB汽化。理想的剥离涂料一定具有足够大的分子量或者抵制熔化的阻力，因此它防止热量形成于鼓上或者其它载体上而不会变得可以流动。热量的形成不仅来自沉积在剥离层上的金属，而且还来自沉积源在室内的工作。剥离涂料防止流动的能力可以确保形成具有较高亮度的片，因为金属沉积于其上的剥离涂料表面保持光滑。剥离材料还一定是这样的它可以继续残存EB沉积的热量。它一定不是这样的材料(如某种小分子量材料)它对保持在室内的真空压力产生不利影响，即引起室内失去真空。在室内保持最小工作真空度以保持形成速度而不会破坏真空。在后面的剥落和处理有机溶剂期间，实际上所有剥离涂料可以从片中除去。但是，在这样的情况下一些较小量的剥离涂料在金属层破碎成颗粒之后保持在片上，特别地，如果这些片接着用在可以混溶这些片的聚丙烯墨水或者涂料或者喷涂系统中，那么该系统可以承受来自剥离涂料的一些残留物。
在剥离涂料包括无机盐的另一实施例中，该盐最好借助于气相淀积由容纳在真空沉积室内的EB源或者感应源或者等离子体源来施加。如前面所述一样，盐被蒸发并且浓缩在鼓上或者PET载体上或者多层膜上。优选的无机盐是这样的一种它可以在后面从具有水或者水的悬浮体和酒精的金属层之间溶解掉。该盐可以完全冲洗掉并且被进行离心作用，可能的话一定还得进行重新冲洗和离心作用。这个过程进行得很快从而避免了金属层的盐腐蚀。目前优选的盐是氯化钾。使用以无机盐为基特别有利于这种情况这些片接着用于以水为基的涂料或者墨水中。
在剥离涂料包括蜡状物质的实施例中，优选材料是高沸点、可蒸馏的、可气相淀积的材料。尽管蜡状剥离涂料难以从金属层中除去，某些热的侵蚀性溶剂可以用来从金属层中溶解蜡剥离涂料，而不会对这些片产生不利影响。喷涂过程中的蜡的蒸馏点是这样的选择温度在该温度时，蜡可以流动，并且进行雾化从而沉积在金属上，而不会发出不良的挥发性物质。当蜡物质喷射到多层材料上时，旋转鼓的低温使它冷冻或者固化成连续蜡的剥离层。优选的蜡材料是这样的一种材料它可以避免低沸点添加剂和类似物，如果在加热过程中发出，那么它对真空泵(该泵使真空沉积室保持排空)产生不利影响。可以溶解在高沸点有机溶剂中的硅酮和聚乙烯蜡是理想的。其它可能的是室温固体，该室温固体在温度升高的情况下具有足够的蒸气压力从而进行蒸气喷涂。
参照图2的实施例，多层夹层借助于把涂料直接施加到旋转鼓上来形成，这是理想的过程，因为它的生产费用低于喷涂PET载体的过程。每个这种循环包括破坏真空、取出夹层从而进行真空室外的处理及再抽真空。在形成层时控制该过程的速率可以从接近每秒500英尺改变到每秒2000英尺。只在真空内的金属化可以高速进行。固化或者熔化源可以限制生产速度。
在生产单层金属片的这些实施例中，这些片具有较高的纵横比。这是部分归功于从金属化片中干净地除去插入的剥离涂层的能力。就结合在金属层之间的热固性或者交联聚合层而言，这些层不易分离并且所得到的片具有较小的纵横比。在一个实施例中，本发明的过程形成单层反射铝片，该铝片接近200到400埃厚并且它的颗粒大小为接近为4×12微米。
为涂层施加大约0.1到大约0.2微米的极薄层的剥离涂料，并且为EB沉积层施加大约200到400埃的极薄层的剥离涂料。
在金属片相对侧上涂有具有保护聚合膜层的这些实施例中，施加了大约150埃或者更小厚度的保护涂料层。优选的保护涂料是二氧化硅或者一氧化硅和可能是氧化铝。其它保护涂料包括氟化铝、氟化镁、氧化铟锡、氧化铟、氟化钙、氧化钛和冰晶石。优选的保护涂料是这样的它与适合于主要使用这些片的墨水或者喷涂系统相容。尽管多层片的纵横比仍然高于传统片的纵横比，在金属片上使用保护涂料减小了完工的片产品的纵横比。但是，这些片的刚度大于单个层片，并且喷涂过的透明玻璃形金属片所提供的这种刚度在一些情况下使喷涂过的片有利于流化床化学气相沉积(CVD)过程，从而把某光学或者功能涂料直接施加到这些片上。OVD涂料是一个例子。CVD涂料可以被加入到这些叶片中，从而防止了叶片易于被其它化学物质或者水腐蚀。还可以生产有色片，如涂有金或者氧化铁的片。喷涂过的片的其它用途是防潮片和微波活性应用，在这些防潮片中，这些金属片包围在外保护涂层内，而在微波活性应用中，包围的外涂料防止金属片产生飞弧。这些片还可以用在静电涂料中。
在另一实施例中，可能存在这样的一些情况在这些情况下，剥离涂层包括某些交联树酯材料(如借助于UV或者EB固化)而交联到固体中的丙烯单体。在这种情况下，从鼓上除去多层夹层，或者当在载体上时，它用这样的某些材料来处理这些材料例如借助于破坏由交联材料所形成的化学键使剥离涂层解聚。这个过程允许使用传统设备，而这些传统设备使用EB或者等离子体技术进行气相淀积和固化。
因此，本发明的过程可以较高的生产速度和较低的费用来生产反射片。本发明所生产出的未喷涂过的片具有较高的纵横比。这里的纵横比定义为宽度对高度的比率，片的平均大小接近6微米×200埃(1微米＝10000埃)，纵横比是200/60000或者大约为300∶1。这种较大的纵横比可以与前面所描述的Metalure片相比。对于片在两边上涂有保护层的这些实施例而言，这些片的纵横比接近600/60000或者大约为100∶1。
作为本发明的另一优点，如果这些片用在某些完工的油墨或者涂料中，那么这个过程取消了使用过程的帮助物(如脂肪酸)的现有技术球形磨细过程，而该帮助物可以导致相容性问题。
本发明的过程还可以制造出压花片。在这种情况下，载体或者沉积表面(鼓或者聚酯载体)可以压印出全息或者衍射光栅结构或者类似物。第一剥离层将复制该图案，并且后来的金属或者其它层和插入剥离层将复制相同的图案。该叠层可以被剥去并且形成压印片。
加速本发明所形成的片产品的生产的一个过程使用了由气塞分开的三个并列真空室。中间室装有鼓和用来把片材料和剥离涂料的这些层施加到鼓上的所需沉积设备。当沉积循环结束时，鼓和涂料通过气塞输送到沉积室下游处的真空室中，从而使两个室保持真空。然后使中间室密封。然后，使装在上游室内的鼓移到中间室中，从而进行进一步的沉积。该鼓移过气塞从而使两个室保持真空。然后，使中间室密封。位于下游室内的、喷涂过的鼓被拆下、剥掉它的沉积层、进行清洁并且在上游室内进行更换。这个过程使得在中间真空室内可以进行连续喷涂而不需破坏它的真空度。例子1下面的多层结构制造成剥离层/金属/剥离层。该剥离层是Dow685D挤压级苯乙烯树酯，而金属层是材料研究公司90101E-AL000-3002的铝。
该结构重复50次，即铝和苯乙烯剥离涂料的交替层。
用在剥离层中的苯乙烯以下面为条件苯乙烯颗粒被熔化并且在210℃的真空烘箱内处理16小时，然后移动到干燥器中进行冷却。
铝片作衬的石墨坩埚用来容纳这种材料。
坩埚放置在铜衬的Arco Temiscal单包电子束枪膛内。
铝颗粒熔化到铜衬的Arco Temiscal四包电子束枪膛内。
电子束枪是15KV Arco Temiscal 3200负荷锁系统(Load-locksystem)的部分。SKC的两密耳PET膜被切成直径为3/17英寸圆，并且连接到设置在真空室内的、17英寸直径不锈钢的行星盘上。该室被关闭并且被粗加工到10微米，然后低温抽吸到5×10-7乇的真空度。
剥离材料和金属材料在交替层中进行气相淀积。该剥离层首先沉积200埃(正如借助于Inficon IC/5沉积控制器来测量一样)。剥离层之后是气相淀积160埃(也是借助于IC/5控制器来测量)的金属层。铝层的控制器借助于具有绿色滤光片的MacBeth TR927透射密度计来进行标定。如所述一样，这个结构可以重复50次。当借助于MacBeth密度计来测量时，气相淀积铝层具有1.8到2.8光学密度的较好厚度。这个值通过光透射读数来测量出金属膜的不透明度。
当沉积完成时，该室把氮通到大气压力中，并且拆下PET盘。用乙酸乙酯来冲洗这些盘，然后使用IKA Ultra Turrax T45来搅匀，从而得到3×2微米(在图像专业人员(Image-pro)加上图像分析器上进行测量)的颗粒大小，该分析器使用了20X物镜和平均400颗粒的系列。
然后，分散到油墨中，并且放到用于ACS光谱仪实验中的Lenetta卡片中。这个实验测量片亮度。对于这种特殊产品而言，大约超过68的ACS值被认为是理想的。对于Metalure控制而言，ACS读数是69.98，而对于一次配制的份量而言，是70.56。这些油墨在透明的聚酯上进行收缩，并且对于一次配制的份量而言，密度读数为0.94，而对于Metalure控制而言，读数是0.65。读数采取了使用绿色滤光片的MacBeth密度计。例子2下面的多层结构制造成剥离层/保护涂层/金属/保护涂层/剥离层。
三个分离的结构形成如下结构1REL Dow685DPROT Cerac氧化硅S-1065MET 材料研究公司.90101E-AL000-3002PROT Cerac氧化硅S-1065
RELDow685D结构2RELDow685DPROT Cerac氧化铝A-1230MET材料研究公司.90101E-AL000-3002PROT Cerac氧化铝A-1230RELDow685D结构3RELDow685DPROT Cerac氟化镁M-2010MET材料研究公司.90101E-AL000-3002PROT Cerac氟化镁M-2010RELDow685D借助于例子1中所描述的相同过程使该结构重复10次，并且该结构被估计为喷涂过的保护片，即这个实验表明，可以借助在溶解剥离材料的插入层之间的真空室内的载体上形成片材料层来形成具有光学效用的多层片，在该多层片中，连续形成片层(在没有破坏真空的情况下)，同时从工作在真空室内的沉积源中沉积出剥离层和片层，接着进行剥落和颗粒大小控制。例子3下面的多层结构形成如下结构1REL Dow685DNONMET 氧化硅S-1065REL Dow685D结构2REL Dow685DStack 二氧化钛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 二氧化钛Cerac T-2051RELDow685D借助于例子1中所描述的相同过程使该结构重复10次。这个实验表明，气相淀积过程可以形成在真空室内的插入剥离涂层之间的光学叠层的形成层，接着进行剥落和颗粒大小控制，这产生了具有如应用为油墨和涂料的效用的片。例子4下面的结构可能是装饰片的结构结构1RELDow685DStack 氧化铁Cerac I-1074Stack 氧化硅Cerac S-1065+氧Stack 氧化铁Cerac I-1074RELDow685D结构2RELDow685DStack 氧化铁Cerac I-1074Stack 氧化硅Cerac S-1065+氧MET铝材料研究公司.90101E-AL000-3002Stack 氧化硅Cerac S-1065+氧Stack 氧化铁Cerac I-1074RELDow685D这些结构还可以用于彩色角度转换。例子5
使用EB源使聚合剥离涂层沉积在真空室内，并且涂有气相沉积铝层。
制造下面的结构结构1Dow685D苯乙烯树酯在210℃下在烘箱内处理16小时。该材料以200到400埃的厚度而被EB沉积在聚酯上，并且以2.1到2.8的密度金属化有一层铝。
结构2固特异(Goodyear)的Piolite AC苯乙烯/丙烯酸盐在190℃下处理16小时。该材料以305埃的涂料重量而被EB沉积在聚酯上，并且以2.6的密度金属化有一层铝。
结构3美国Dianol的BR-80丙烯酸系共聚物在130℃下处理16小时。该材料以305埃的厚度而被EB沉积在聚酯上，并且以2.6的密度金属化有一层铝。
结构4Dow685D苯乙烯树酯在210℃下处理16小时。该材料以200埃的厚度而被EB沉积在聚酯上，并且以2.3的密度金属化有一层铝。重复这个步骤从而形成借助于插入剥离涂层所分开的10层的铝叠层。
使用乙酸乙酯溶剂使这些层状材料从PET载体中剥落下来，并且在T8实验室搅匀器中使这些材料减少到所控制的颗粒大小。所得到的片的光学性能与Metalure片相同，其中它们具有相同的亮度、颗粒大小、不透明度和纵横比。
在另一个具有与结构1相同的结构的实验中，金属化成2.3光学密度的铝在丙酮中从PET载体中剥落下来，并且分为片。这个实验观察到剥离涂料厚度改变的结果。这些结果表明最好的剥离性能是大约为200到400埃的范围内的EB沉积剥离涂料。
例子6许多实验旨在确定各种聚合剥离涂料，而这些涂料在本发明中是有用的。实验室的Bell Jar实验旨在确定可以进行EB沉积的聚合物。甲基丙烯酸甲酯(ICI的Elvacite2010)和UV固化单体(Allied Signal的39053-23-4)形成好的结果。较差的结果是观察到丁基丙烯酸甲酯(Elvacite2044)(在EB中损失真空度)、纤维素(在280℃返回黑色)和聚苯乙烯橡胶(焦化)。例子7例子1中所描述的实验表明由Dow685D苯乙烯聚合物所形成的剥离涂料可以生产出有用的片产品。许多其它实验可以用Dow685D苯乙烯树酯剥离涂料来进行如下操作(1)在190℃处理、喷涂1000埃并且金属化有铝。树脂膜形成得太高形成了模糊的金属化层。
(2)不在烘箱内进行处理；当试图EB熔化苯乙烯珠时，E光束引起珠子在坩埚内进行移动。
(3)在210℃处理、喷涂75到150埃然后进行金属化。剥落的铝很少或者根本没有。
(4)在210℃处理、喷涂600埃并且金属化一层密度为1.9的铝。铝慢慢地剥落并且形成卷曲的片。
权利要求
1.一种用来形成片的方法，它包括提供气相淀积室；把输送装置放置在气相淀积室中；在指向输送装置的真空沉积室内提供剥离涂料源和真空沉积源，在该沉积室内，沉积源沉积片材料层；把真空度施加到室中，同时该室被排空，顺序地把来自剥离涂料源的剥离涂料的交替层和来自真空沉积源的蒸气沉积片层施加到输送装置中，从而形成交替的片材料层和插入剥离涂料层的多层夹层；剥离涂料层包括可溶解的材料，该材料形成了光滑的连续隔板层和支撑表面，而在该支撑表面上可以形成片材料层，因此从排空室中除去夹层产生了多层夹层，而该多层夹层借助于顺序处理这样的材料而容易分离成细颗粒尺寸大小的片该材料实质上可以完全溶解插入剥离涂料层从而从这些片中除去它们。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于剥离涂料是可以流动的热塑性聚合材料，该材料借助于熔化涂料或者挤压或者气相淀积技术而施加在该室内。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于剥离涂料是借助于气相淀积来施加的无机盐溶液。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于剥离涂料是借助于气相淀积来施加的蜡状材料。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于片材料包括金属，从而形成反射片。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于金属片层涂有外部保护涂层，该外部保护涂层结合到多层夹层中的每个气相淀积金属层的两边上，该保护层材料在真空室内进行交联或者聚合，因此保护层保持结合到金属片中，接着顺序地使夹层破碎成片。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于保护涂层是聚合层或者惰性无机层。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于夹层被施加到激冷旋转鼓上。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于夹层材料施加到聚合载体膜上，而该载体膜缠绕在真空淀积室内的激冷旋转鼓上。
10.如权利要求1所述的方法，其特征在于剥离涂料是有机溶剂可溶解的材料或者水可以溶解的材料。
11.如权利要求1所述的方法，其特征在于剥离涂料是具有弱结合强度的交联材料，该材料借助于用降解聚合溶剂材料处理它来溶解。
12.如权利要求1所述的方法，其特征在于剥离涂料溶解在第一溶剂中，该第一溶剂起动分离过程，接着用大量的第二溶剂来处理它，而该第二溶剂完成溶解过程。
13.如权利要求1所述的方法，其特征在于真空沉积室包括主真空泵和辅助涡轮泵。
14.如权利要求1所述的方法，其特征在于剥离涂料可以从苯乙烯或者丙烯酸聚合物或者它们的混合物中选择出。
15.如权利要求1所述的方法，其特征在于片材料沉积在具有插入聚合剥离涂层的多层中，因此所产生的片产品是多层片。
16.如权利要求15所述的方法，其特征在于多层片包括封闭在硬的无机外涂层内的金属。
17.如权利要求15所述的方法，其特征在于多层片包括具有光学性能的叠层(Stack)。
全文摘要
一种用来经济地、高生产率地制造较高纵横比的金属片的方法包括把气相淀积金属的多层夹层和处于交替层中的剥离涂料施加到气相淀积室内的旋转激冷鼓或者合适载体介质中。该交替金属化层借助于气相淀积来施加,插入剥离层最好是溶剂或者水可以溶解的材料,该材料借助于装在气相淀积室内的合适涂料或者气相淀积源来施加。剥离涂料可以是热塑溶剂可溶解的聚合物、水可以溶解的无机盐或者高沸点的可溶解的蜡状物质。形成在真空室内的多层夹层可以从鼓上或者载体中拆下来,并且用合适的溶剂或者水来处理,从而在剥落过程中从金属中溶解出剥离涂料,而该剥落过程留下了实际上是剥离涂料的金属片。然后,借助于离心作用除去该溶剂或者水可溶解的剥离材料,从而形成一浓缩片的饼状物,该浓缩片可以进行空气研磨(air milled)并且放到优选的溶液中、进一步进行定尺寸和搅匀,从而最后使用在墨水、着色或者涂料中。
文档编号C09C1/00GK1328606SQ99813604
公开日2001年12月26日 申请日期1999年10月22日 优先权日1998年10月23日
发明者卡尔·约瑟夫, 霍华德·H·恩洛, 詹姆斯·P·雷特克 申请人:艾弗里·丹尼森公司