Одним из способов достижения таких температур является помещение кусочка алюминиевой проволоки на вольфрамовое волокно, которое затем нагревают электрическим током. Это возможно только при коротких циклах нагрева, поэтому этот метод используют только для металлизации пластмассовых изделий, получаемых литьем под давлением. Для более длительных циклов, необходимых для пленок, алюминиевую проволоку подают на блок металла, обычно тантала. Тантал нагревают, помещая его в углеродный тигель, через который пропускают ток высокого напряжения. Испарение металла вызывает испускание частиц с поверхности металла во всех направлениях. Эту операцию нужно проводить в вакууме, чтобы металлические частицы могли достигнуть металлизируемой поверхности.
Некоторые пленки необходимо дегазировать перед вакуумной металлизацией, так как они содержат влагу или другие летучие вещества, например пластификаторы, которые могут создавать трудности при проведении процесса. Если обычная вакуумизация не полностью удалила их, то выделение летучих продолжается при металлизации и получается тусклое, плохо закрепленное покрытие. Даже если летучие ингредиенты полностью удалены, они могут создавать сложности при вакуумировании и вызывать загрязнение отсасывающей системы. Примером пленок, требующих дегазации, является целлюлоза и ацетат целлюлозы. Так как при дегазации возможно удаление других, в том числе важных, компонентов пленки, то решением этой проблемы может быть закрытие поверхности пленки лаком. Нужно, конечно, чтобы лак сам не содержал ничего, препятствующего вакуумированию. Если необходим эффект цветного металла, то саму пленку окрашивают или покрывают цветным лаком после металлизации.
Необходимо помнить, что дефекты пленок невозможно скрыть тонким слоем металла, наоборот, дефекты могут быть даже подчеркнуты. Лакирование пленок может помочь скрыть недо¬статки субстрата, но может добавить и свои, например, такие, как «апельсиновая корка» или «рыбий глаз». Также важно пра¬вильное натяжение при намотке и размотке в рулон, особенно для тонких пленок, так как складки могут привести к неравномерному нанесению алюминия. Впоследствии может наблюдаться растрескивание и образование морщин на слое алюминия при нанесении на металлизированную пленку свариваемого слоя при экструзионном ламинировании полиэтиленом. Сложности возни¬кают из-за высокой температуры расплава полиэтилена при его нанесении на поверхность пленки, гораздо более высокой, чем температура сварки, на которую рассчитана пленка. Такие свариваемые ламинаты нужны, так как они дешевле ламинатов, в которых использована алюминиевая фольга.
Другой проблемой использования металлизированных пленок как заменителей алюминиевой фольги является их более высокая прочность на раздир. Это важно при использовании их в качестве мешков-вкладышей в картонные ящики или для пакетов с супом, так как такую упаковку труднее вскрыть, чем упаковку из алюминиевой фольги. Одним из возможных решений этой проблемы является использование одноосноориентированной пленки с пониженной прочностью на раздир в одном направ¬лении.
Для высокоскоростных процессов упаковки в мешки и пакеты часто требуются материалы с высокой жесткостью. Полимерные пленки проигрывают в этом отношении алюминиевой фольге, но проводимые сейчас работы по металлизации соэкструдированных пленок позволят повысить их жесткость. Хотя вакуумную металлизацию часто используют только для декорирования, увеличивается и ее использование для повышения барьерных свойств пленки-основы. Такие пленки иногда используют взамен алюминиевой фольги. Барьерные свойства металлизированных пленок представлены в табл. 14.1 в срав¬нении со свойствами базовых пленок (в скобках). Металлизированные пленки меньше, чем алюминиевая фольга, теряют барьерные свойства при перегибах, согласно работам, выпол¬ненным в Японии (табл. 14.2).
Практические эксперименты при использовании металлизиро¬ванной пленки для упаковки хрустящего картофеля подтверждают повышение барьерных свойств при вакуумной металлизации. Испытания на хранение проводили при относительной влажности 95% и температурах 22, 30 и 38 °С в течение 33 дней. Изме¬ряли изменение влагосодержания и контролировали органолеп-тические свойства измерением количества пероксида (гидро-пероксидные радикалы образуются на свету) и концентрации гексанила (продукта разрушения линолевой кислоты). Было обнаружено, что при всех условиях проведения экспериментов все измеряемые свойства были выше у металлизированных пленок по сравнению с неметаллизированными (прозрачными) пленками. Было также установлено, что металлизированная с двух сторон пленка значительно лучше, чем металлизированная с одной стороны. Для экспериментов был выбран хрустящий картофель, так как он очень чувствителен к кислороду, свету и влаге, кроме того он имеет очень хорошо развитую поверхность, поэтому все качественные изменения в нем легко определить.
При ламинировании металлизированные пленки могут быть наилучшей альтернативой алюминиевой фольге, которую необходимо укреплять бумагой. Другим их достоинством является возможность нанесения печати перед металлизацией и с ламинированием поверх металла. С другой стороны, если необходимо нанести печать непосредственно на металлизированную поверхность, то не возникает каких-либо особых требований к краскам по сравнению с обычными красками для алюминиевой фольги. При ламинировании печати прозрачная пленка придает печати глубину и блеск. Для придания эффекта окрашивания под металл можно использовать непрозрачные и полупрозрачные краски.
Таблица HI. Пронипемость металлизированных пленок (со споем металла около 500 нм)
| Таблица HI. Пронипемость металлизированных пленок (со споем металла около 500 нм) | | Пленка | Проницаемость по водяному пару, г/м2 за 24 ч | Проницаемость по кислороду, см3/м2 за 24 ч | | ПЭНП (30 мкм) 0,8 (17) | 38 (5000) | | Неориентированный ПП 1 (15) (25 мкм) | 47 (3600) | | Двухосноориентированный 1-2 (6) ПП (25 мкм) | 20 (1600) | | Полиэтилентерефталат 0,7 (46) (12 мкм) | 1,6 (58) | | Полиэтилентерефталат, 0,5 (11) покрытый ПВДХ (12 мкм) | 0,8 (9) | | Таблица 14.2. Влияние перегибов на проницаемость пленок по кислороду | | | Число перегибов | Проницаемость, см3/м2 за 24 ч | | | металлизи рова нный полиэфир/ПЭ | полиэфир/ПЭ/фольга/ПЭ | | | 0 | 0,6 | 0,2-1,2 | | | 3 | 1,2 | 3-5 | | | 5 | 3,4 | 7-10 | | Уникальный эффект можно получить при вакуумной металлизации вспененных полистирольных пленок. Вместо яркого металлического блеска, получаемого на других полимерных пленках, на полистирольных пленках появляется узор «под мороз» и это прекрасно сочетается с мягкостью и шелковистостью на ощупь. Материал можно подвергнуть тиснению, что дает новые возможности декоративности. Из более жестких пленок, например из ориентированных полистирольных и ПВХ пленок, можно изготавливать разнообразные изделия методом вакуум-формования. При вакуум-формовании важно, что если металлизированная поверхность будет сверху, то она будет отражать тепло и потребуется увеличение цикла формования, и наоборот, если металлизированное покрытие находится снизу, то будет отражаться тепло, прошедшее через пленку, и цикл нагревания сократится.
Для вакуумной металлизации пригодны разнообразные полимерные пленки, например ПЭТ, полистирольные (как обычные, так и ориентированные), полипропи¬леновые, пленки из непластифицированного ПВХ и целлюлозные. Первыми пленками, успешно металлизированными в Великобри¬тании, были пленки ПЭТФ для новогодних елок и гирлянд. В настоящее время новогодние елки чаще изготавливают из непластифицированного ПВХ, так как он менее горючий. Другими важными требованиями к новогодним елкам и гирляндам являются прочность и блеск, а также сохранность этих свойств. Металлизированный ПЭТФ можно также ламинировать ПВХ и использовать в производстве сумок, обуви, для декоративной отделки автомашин и т. п. Одной из интересных областей применения металлизированных пленок является производство сверхлегких зеркал. Металлизированную пленку натягивают на картонную подложку таким образом, чтобы пленка не касалась подложки. Помимо низкого веса пленки, из-за очень малого теплосодержания на них не концентрируется влага, так как эти пленки быстро приходят в термическое равновесие с атмосферой. Такие сверхлегкие зеркала используют в самолетных умывальных комнатах.
Лакированную металлизированную ПЭТФ пленку разрезают на узкие полоски и используют как декоративные текстильные ни¬ти. Такие нити блестящие, крепкие, не тускнеют, их можно кипятить и подвергать сухой чистке. Металлизированные по¬лимерные пленки используют и для припрессовки. Хорошо из¬вестен такой пример, как нанесение золотого тиснения на ме-мориальные почтовые марки Великобритании. Использование металлизированных пленок в электротехнике также увеличивается. Например, их применение в конденсаторах ,позволяет значительно снизить размеры последних по сравнению с размерами конденсаторов из бумаги и алюминиевой фольги. Электростатические громкоговорители высокой точности вос¬произведения звука также основаны на металлизированной ПЭТФ пленке. Пленка должна быть механически и электрически прочной, не содержать пластификаторов, быть химически инертной, не иметь сквозных отверстий и сохранять стабильность размеров в течение длительного времени и при различных климатических условиях. Металлизированные полимерные пленки часто используют для так называемого «хромирования» при декорировании деталей мотороллеров. В отличие от обычного хромиро¬вания эти пленки сохраняют свой блестящий внешний вид прак¬тически вечно.
Металлизированные пленки из ПВХ и полистирола широко ис¬пользуют, в частности, в виде декоративных вкладышей при упаковке шоколада и печенья. Металлизированный ориентиро¬ванный ПП также используют для упаковки и эта более новая пленка является самой дешевой в этой области применения. Ее широко используют для заворачивания подарков. Металлизированные пленки в целом стали настоящим открытием для витрин, и найдено много способов их применения. Жесткие и полужесткие пленки дают блестящий зеркальный эффект, в то время как более тонкие пленки используют как драпировки и для задников. Металлизированные ПВХ и полистирол часто используют для вакуум-формованных букв, а рисунок «под мороз», уже упоминавшийся выше, расширяет возможности для декоратора.
Космические исследования также сделали много заявок на использование уникальных свойств металлизированных пленок. Например, в космических костюмах их используют для отражения внешнего теплоизлучения, в спутниках - для отражения радарных сигналов. Все-таки шире металлизированные пленки используют для земных целей, например для упаковки. Упаковка шо¬колада и косметических изделий является широко распространенным примером использования декоративных свойств металлизированных пленок.
В Великобритании полиэфирные пленки используют для упаковки сухих завтраков. Они рассчитаны на детей и полностью используют декоративные возможности пленок. Блестящую металлизированную поверхность усиливают флексопечатью с темно-синим задним планом, на который наносят различные цветные картинки с космическими кораблями, звездными станциями и истребителями-перехватчиками. В добавление к великолепным декоративным свойствам металлизированные полиэфирные пленки устойчивы к влаге, кислороду и ультрафиолетовому излучению, кроме того они сохраняют хрустящие свойства содержимого на три недели дольше, чем другие материалы.
Одним из усовершенствований установок для металлизации является использование набрызгивающих систем. Они используют плазму, удерживаемую магнитным полем в специальных симметричных устройствах — магнитронах. Эти системы можно использовать и в уже существующих камерах. Набрызгивающие системы имеют меньшую производительность, но их преимуществами яв¬ляются сильная адгезия между подложкой и металлизирующим слоем, прекрасная воспроизводимость и гладкая поверхность, особенно в тонком слое, возможность напылять сплавы металлов. При этом методе меньше нагревается подложка. Другие тенденции связаны с применением не только алюминия, но и других металлов и неметаллических материалов. В настоящее время уже используют серебро, золото и цинк, рассматривают вопрос использования хрома, никель-хромовых сплавов и нержавеющей стали из-за их стойкости к кислотам и щелочам.
Среди перспективных неметаллических материалов оксиды алюминия и кремния обещают многое, так как они обладают высокими барьерными свойствами, а оксиды олова прозрачны и имеют антистатические свойства.
C анализом российского рынка однослойных металлизированных пленок можно познакомиться в отчете Академии Конъюнктуры Промышленных Рынков «Рынок однослойных металлизированных пленок в России». C анализом российского рынка однослойных металлизированных пленок можно познакомиться в отчете Академии Конъюнктуры Промышленных Рынков «Рынок однослойных металлизированных пленок в России».
Бристон «Полимерные пленки»
|
