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影響阻隔性鍍鋁薄膜質量的主要因素

發布時間:2017-11-18

影響阻隔性鍍鋁薄膜質量的主要因素

       阻隔性鍍鋁薄膜質量指標最為重要的是薄膜的阻隔性。影響鍍鋁薄膜阻隔性的因素眾多,其中最主要的是鍍鋁層的致密度、鍍鋁層的厚度以及鍍鋁層和塑料薄膜間的結合牢度等,其影響因素可歸納為設備和基膜質量兩個方面。

一、    影響塑料薄膜鍍鋁質量的設備因素主要是蒸鍍室的真空度。高水平的設備是獲得高阻隔鍍鋁薄膜的基礎,沒有高水平的鍍膜設備,就不可能制得高質量的鍍鋁型阻隔薄膜。一般來講,真空度越高,鍍鋁薄膜的蒸鍍效果越佳,鍍膜層致密度提高,阻隔性也明顯改善,因此在選擇鍛膜設備的時候,應當對鍍鋁時真空室的真空度予以特別的關注。

       在阻隔性鍍鋁薄膜的生產過程中,遇到最多的往往是蒸鍍基膜對蒸鍍薄膜質量的影響,因此在不少文獻都對這方面的內容進行了討論。

      高質量的鍍鋁薄膜,鍍鋁層在薄膜表面上,必須牢固地附著,因此要提高薄膜的鍍鋁效果,就要求增強鍍鋁層與薄膜表面之間的附著牢度。這里就附著機理、BOPET薄膜的表面結構性能及其影響因素等幾個方面進行簡要的介紹。

 二、     附著機理:塑料薄膜一般都具有良好的化學穩定性,表面缺乏活性基團,因此通常難以與鋁層發生化學反應,生成化學鍵,鍍鋁層和塑料薄膜間的結合,通常是通過分子間相互作用而產生的,因此在討論鍍鋁層與基膜間的結合牢度的時候,需要從了解分子間的作用開始。眾所周知,分子間的作用力,有范德華力及氫鍵等。范德華力包括取向力、誘導力和色散力,其中取向力是極性分子永久偶極矩通過靜電相互作用而產生的吸引力,其作用能最高,為1.2X104?2.1X104J/md;誘導力是極性分子對其他極性分子和非極性分子發生作用而產生的力,其作用能為0.6X104?1.2X104J/mol;色散力是分子的“瞬時偶極矩”相互作用產生的作用力,普遍地存在于非極性分子之間、極性分子之間以及極性分子與非極性分子之間,但色散力較弱,小分子的色散作用能一般為0.8X103-8.4X103J/mol;氫鍵是分子中含氫的官能團AH和相鄰分子中的原子B所形成的分子間的弱化學鍵,其鍵能為2.IX104-4.2X104J/mol,氫鍵比化學鍵的能量要小,但比普通范德華力要大得多。要提高塑料薄膜和鍍鋁層之間的結合牢度,應當盡可能地提髙塑料薄膜的表面和鍍鋁層的極性,增加它們相互作用中取向力的比例。然而雖然鍍鋁層是具有很高表面能的極性物質,但塑料薄膜的表面一般都是非極性(或者低極性的),即使具有一定的極性(如BOPET、BOPA等塑料薄膜),其極性也比較低,塑料薄膜(特別是非極性的塑料薄膜)與鋁層之間的結合,缺乏作用能較強的取向力,而主要依靠比較弱的誘導力及色散力,因此它們間的附著牢度是相當低的。從上面的簡單的敘述不難看出,要增強分子間的附著力,選取適當的塑料薄膜,或者通過對塑料薄膜的表面處理,使其表面分子具有較強的極性甚至帶有含氫的官能團,使塑料薄膜的表面和鍍鋁層之間有可能通過較大的取向力乃至氫鍵結合,將大幅度提高鍍鋁層的結合牢度。

三、    除了分子間的作用之外,鍍鋁層與塑料表面間的機械作用(機械錨接)也是鍍鋁層和塑料薄膜間結合的一個重要因素。光滑的塑料薄膜表面與鍍鋁層的附著牢度不好,因為它們之間的接觸面積相對較小,而且缺少必要的機械錨固作用。如果對薄膜表面進行適當的處理,使之具有一定的粗糙度,一方面可增大鋁層與薄膜表面的有效接合面;同時還可以使真空鍍鋁時凝結的鋁,局部進入塑料薄膜粗糙表面的凹陷和微孔中,蒸鍍鋁在孔隙中的機械鑲嵌,形成微小的機械聯結點,將鋁層牢牢地“錨固”在薄膜表面上,從而明顯地增強鍍鋁層和塑料薄膜之間的結合牢度,當然塑料表面粗糙度需要保持在一個適度的范圍之內,如果處理不當,塑料薄膜的表面過于粗糙,往往會導致鍍鋁不能完全填滿微孔的弊端,反而造成黏附缺陷,使鍍鋁層在塑料薄膜表面的附著力降低。

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