專利名稱：顆粒金屬施涂光澤材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明廣泛地涉及到適用于基片的鏡面反射敷鍍金屬的工藝及其制品。該基片可以是薄膜或薄板，可以包括紙，紙板，木材，塑料和許多其它材料。基片無需進(jìn)行特別的處理或拋光，就能給予基片以很光澤，平滑，拋光的鏡面反射的金屬外觀。
在該項(xiàng)技術(shù)中，已知有各種適用在薄膜和薄板形狀基片表面上敷鍍金屬的工藝。一種工藝涉及使用可聚合粘合劑為基的溶劑把金屬箔疊合到基片上。該工藝通常用于柔性材料的敷鍍金屬，最常用的金屬是鋁箔。該工藝要求金屬箔的厚度大于1微米。使用更薄一些的金屬箔在大規(guī)模生產(chǎn)中是不可能的，僅能小批量生產(chǎn)。為了得到鏡面反射光潔度，金屬箔必須具有拋光的表面光潔度。最后產(chǎn)品的光澤和表面光潔度不依賴于基片，而是取決于金屬箔的光澤和表面光潔度。
另一個(gè)已知工藝是把極其細(xì)小的金屬粉末彌散在粘合劑中，然后把含有金屬粉的粘合劑涂敷在要敷鍍金屬的表面上。更多的敷鍍金屬工藝是用化學(xué)沉析法和電鍍法實(shí)現(xiàn)的。在這些工藝中，敷鍍金屬表面的光澤和表面光潔度取決于基片的光澤和表面潔度。當(dāng)基片材料是光滑的，例如塑料膜片或已拋光的表面，能夠得到良好的光澤和鏡面反射的表面光潔度。當(dāng)基片不是光滑的，不能獲得光滑的表面涂層。因此，在這些工藝中，表面光澤和光潔度取決于基片的表面光潔度，而不取決于所用的金屬。
更常用的工藝是真空噴鍍金屬工藝，在該工藝中，已汽化的金屬冷凝在要敷鍍金屬的基片上。這就要求把基片放在一個(gè)容器里，該容器是10-3～10-4托(torr)的高真空。很清楚，該工藝限于使用的材料是不能放氣或不包含揮發(fā)性的物質(zhì)，例如水分，增塑劑和樹脂。該工藝的缺點(diǎn)是所獲得的表面通常是十分粗糙的，因?yàn)槠说慕饘俨⒉荒芘嚼淠砻娴拇植诔潭?。為了改善基?例如紙)的表面光潔度，必須對(duì)紙基片予先拋光或予先上漆。在某些情況下，為了制備鏡面反射表面，甚至予處理也是不夠的，而進(jìn)一步需要在高溫下砑光基片表面的工序。這個(gè)額外的工序相當(dāng)大地增加制成產(chǎn)品的成本。
此外，當(dāng)該工藝使用顯著排放氣體的材料例如紙和紙板時(shí)，為了克服由于包含在紙或紙板中的空氣和水分所引起容器里真空度下降，必需具有獲得高真空能力的真空噴鍍金屬設(shè)備。在某些情況下，在噴鍍金屬以前，需要排放出材料中的氣體。
引導(dǎo)出本工藝及其制品，以提供光滑的，鏡面反射的表面，該表面不依賴基片或金屬的光滑度，無需對(duì)基片予處理，無需把基片置于真空之中。
一般來說，依據(jù)本發(fā)明，提供了基片上敷鍍金屬的工藝及其制成的產(chǎn)品。在實(shí)施本發(fā)明時(shí)，在精細(xì)拋光的傳送體(transfer agent)上噴鍍極薄的金屬微粒鍍層。把薄漆層涂敷到基片或傳送體上。在漆固化以前，把傳送體和基片疊壓在一起。金屬微粒將被吸收或嵌入漆涂層內(nèi)，這樣提供了一個(gè)具有鏡面反射金屬表面涂層外貌的基片。在漆固化后，分離傳送體和基片。該傳送體在以后的工藝中可以重復(fù)使用。
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供具有金屬涂層的基片，該涂層是非常薄并且其重量顯著低于金屬箔覆蓋層，這樣用這些金屬可提供較大產(chǎn)量的涂敷基片，并可大量地減少材料費(fèi)用。
本發(fā)明更進(jìn)一步的目的是提供一個(gè)生產(chǎn)涂敷金屬基片的工藝，該基片具有的鏡面反射光澤相當(dāng)于金屬箔的光澤，而在經(jīng)濟(jì)上明顯低于金屬箔壓層。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種涂敷金屬基片，其化學(xué)穩(wěn)定性接近于金屬箔的化學(xué)穩(wěn)定性，它的外觀不隨時(shí)間演變而變黃或改變;它是耐磨蝕，柔韌而堅(jiān)固，因此能經(jīng)得起各種各樣的生產(chǎn)和印刷工藝，并且能在上面印刷。
本發(fā)明更進(jìn)一步的目的是提供涂敷金屬的基片，它是個(gè)紅外線反射鏡而對(duì)可見光和紫外輻射是個(gè)阻擋層，因此它適合用于包裝食品;它象金屬箔一樣是相對(duì)地不可滲透;并且能夠用印刷機(jī)連續(xù)生產(chǎn)。
本發(fā)明另一個(gè)目的是提供一種折曲時(shí)不產(chǎn)生裂紋的涂敷漆和金屬基片。
當(dāng)閱讀下面詳細(xì)說明書時(shí)，本發(fā)明另外的目的是顯而易見的。
為了更好地理解本發(fā)明，參閱與說明書有關(guān)的下列附圖，它們是

圖1是依據(jù)本發(fā)明基片敷鍍金屬工藝的流程圖;
圖2是圖示了在傳送體上真空噴鍍金屬微粒的裝置;
圖3A至3C說明了為使基片表面平整，漆的用法和確定所使用漆量的方法;
圖4A至4C說明了疊片工藝及滾筒壓力與直徑之間的關(guān)系;
圖5圖示了已敷鍍金屬的基片從傳送體上分離。
以下是最佳實(shí)施的說明。
附圖1圖示了依據(jù)本發(fā)明生產(chǎn)涂敷金屬基片的工藝。傳送體20(它具有一個(gè)光滑，已拋光的表面)將被噴鍍金屬。傳送體必需精細(xì)地拋光，因?yàn)樗鼘殉尚伪砻鎮(zhèn)鬟f給產(chǎn)品。傳送體對(duì)金屬微粒的附著力必須小于所使用漆對(duì)金屬微粒的附著力。傳送體20適用的材料是未經(jīng)處理的聚丙烯，聚脂，聚乙烯，聚氯乙烯，聚酰胺，復(fù)含擠壓和再生纖維亦在其中。然后，傳送體20在22，用任何已知工藝(例如真空噴鍍金屬，化學(xué)沉析和其它涂層技術(shù))使金屬微粒沉積而使金屬被敷鍍。適用于鍍層的金屬是鋁、銅、銀、鎳、錫、鉑、金、它們的合金和其它可以汽化的金屬。將監(jiān)控沉積金屬的數(shù)量，因而沉積的金屬微粒將構(gòu)成一個(gè)極薄的層。沉積微粒將具有顯著小于光波長的厚度，即小于500埃( )，最好小于300埃，并且間隔(spacing)(這樣間隔或金屬薄膜小孔是由于鍍層稀薄而出現(xiàn)的)顯著小于可見光波長。因此，光顯著地從金屬表面反射，并且該金屬表面好象是連續(xù)的，而充分地呈現(xiàn)出鏡面反射金屬表面。
當(dāng)傳送體20在22進(jìn)行金屬沉積工序時(shí)，基片24在制備(這些工序無需同時(shí)進(jìn)行)?；?它將最后涂敷上金屬微粒)可以是薄膜或薄板，具有粗糙或光滑的表面。適當(dāng)?shù)幕羌垼埌?，木材，皮革，塑料和在表面上能夠涂上漆的任何延展成薄片的材料。?6，用薄漆層涂敷基片24。適用于該工序的漆是聚氨脂漆(polyurethane varnish)。該漆不但作為賦形劑，(與傳送體一起)產(chǎn)生一個(gè)光滑的，鏡面反射的表面，而且作為從傳送體20在工序22沉積的金屬微粒傳送到基片24上的粘合劑，并把金屬微粒吸附到漆上。該漆還用于使基片24的表面展平和光滑。本發(fā)明的特征在于，該漆將附著在基片上，而不附著在傳送體20上。
另一方面，漆涂層可以加到沉積在傳送體20上的金屬微粒上面。這個(gè)可供選擇的工序也可制造出拋光的產(chǎn)品，它與基片24涂漆時(shí)生產(chǎn)的產(chǎn)品基本上是相同的，根據(jù)漆和基片情況通過試驗(yàn)，將證明何種方式更可取。該可供選擇的工序，在圖1中以從工序22到工序26引的流程線表示。
通過工序22，金屬微粒沉積在傳送體20上，和在基片24或傳送體20上涂漆工序26以后，將進(jìn)行疊壓工序28。在漆固化以前，進(jìn)行工序28。在疊壓工序28，基片24與傳送體20的涂敷金屬表面相接觸。最好在輕壓下使?jié)L動(dòng)基片24和傳送體20進(jìn)入單個(gè)滾筒，以達(dá)到接觸的目的。該工序相似于通常的疊壓工藝。漆將使金屬微粒從傳送體20轉(zhuǎn)移到基片24。漆將吸附金屬微粒并將具有傳送體20的光滑表面特征(當(dāng)移去傳送體20時(shí))。
在30，已疊壓的基片24和傳送體20用空氣烘干或常規(guī)固化工藝固化。一旦漆已凝固，烘干或已聚合，它不結(jié)合在傳送體20上，而強(qiáng)有力地結(jié)合在基片24上。固化工序30可以是自然固化，或是用加熱或用輻射加速固化。在工序30固化以后，將進(jìn)行分離工序32。傳送體20和基片24(在這里是柔韌的薄膜)能夠分離到兩個(gè)獨(dú)立的滾筒上，并在這一點(diǎn)上，漆和它所吸附或嵌入的金屬微粒將附著到基片24上。分離工序32以后，傳送體20可以重復(fù)使用許多次，因此非常經(jīng)濟(jì)。
成品34是由基片24構(gòu)成，該基片具有光滑，鏡面反射的金屬涂層，該涂層好象連續(xù)而光滑的，因?yàn)榻饘傥⒘ｉg的任何空隙或間隔僅允許很少的光透射(即少于30%，最好的是少于20%)。無需把漆涂敷在基片24的整個(gè)表面上，而是用各種圖型使某些部分分布漆。于是，僅僅基片24的某些部分具有金屬光澤。成品34可能受到各種其它工藝處理，例如切割、壓花、模壓、截?cái)嗪驮诜箦兘饘俦砻嫔嫌∷?，印刷使用各種印刷系統(tǒng)，例如膠版，輪轉(zhuǎn)凹版印刷，橡皮版印刷，絲娟網(wǎng)和其它。
以上描述了制造涂敷金屬基片工藝的各種工序和工序的相互關(guān)系，對(duì)設(shè)備和每個(gè)單獨(dú)工序的工藝，將非常詳細(xì)地描述。
圖2以圖解說明了進(jìn)行工序22(在傳送體20上沉積金屬微粒)的最佳實(shí)施。當(dāng)傳送體20是細(xì)長的薄膜或能用滾筒方法送料的其它材料時(shí)，可實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)涂敷金屬表面的最有效方式。在真空容器36內(nèi)有數(shù)個(gè)盛以備沉積在傳送體20上的金屬(如鋁)的槽38。槽的數(shù)量足以提供均勻涂層(如對(duì)75cm寬的薄膜有10個(gè)1cm寬7.5cm長的槽)。每個(gè)槽38加熱到液化溫度(如對(duì)鋁是1500℃)，并且用水冷卻滾筒使薄膜保持在室溫，薄膜在槽上方大約15cm處通過。當(dāng)傳送體20通過真空容器時(shí)，由液化金屬發(fā)出的金屬蒸汽39將遷移到傳送體20，并且由于溫差而凝聚在39′。傳送體20薄膜的速度可隨槽的溫度連續(xù)調(diào)正，以便由冷凝作用而沉積在傳送體20上的金屬涂層具有小于300 的最佳厚度。這個(gè)極小的鍍層厚度(深度)允許使用極少的金屬材料，而當(dāng)該工藝結(jié)束時(shí)，由于光澤鍍層，給出完全已噴鍍金屬的連續(xù)的金屬表面外貌。真空噴鍍工藝的控制可用電子學(xué)方法或機(jī)械方法，如此連續(xù)監(jiān)控噴鍍金屬率并反饋控制各種加熱電極和傳送體20薄膜的送料速度。
圖3A和3B圖釋了漆涂敷工序26。正如前述，基片24能夠是任何適合的材料，它可以具有粗糙或光滑的表面，不要求予處理。因?yàn)槠岬耐繉幽茉谒蓄愋捅砻嫔咸峁┚鶆蜱R面反射鍍層，并將填滿基片24表面上的任何孔隙。這就是圖3A所證明的，在圖3A中，基片24已用漆42涂敷，涂層已使基片24的不規(guī)則表面完全平滑了。圖3B和3C說明了確定為使基片24具有光滑涂層所需漆量的方法。一般來說，基片24的表面越粗糙或吸收性越強(qiáng)，需要漆42的量也就越大。漆的需要量是由試驗(yàn)確定的，取一塊基片24的試樣，把它放置成一個(gè)角度，然后在已成一個(gè)角度的基片24上，加一滴漆42，并測(cè)量漆流出的長度，如所示的距離A。用一塊玻璃片44代替基片24，予先做好同樣的試驗(yàn)，然后測(cè)量流出長度B。從適當(dāng)?shù)赝糠蟛Ａ?4所需要漆42的數(shù)量，能夠確定涂敷基片24所需要漆42的數(shù)量。用任何已知的方法，可以把漆42涂敷在基片24或傳送體20上，但發(fā)現(xiàn)槽浸法是最可取的。漆涂層僅需要足夠恰好填滿“小山”24′的峰和谷。
圖4A和4B圖示說明了基片24和已噴鍍金屬的傳送體20的疊合?；?4和已噴鍍金屬的傳送體20的各自薄膜，面對(duì)面一起導(dǎo)入滾筒對(duì)46，48之間。例如，滾筒46是大約75肖氏硬度的橡皮滾筒，而滾筒48可以是適當(dāng)硬的滾筒，例如鍍鉻或不銹鋼金屬滾筒。為了疊合基片24到已噴鍍金屬的傳送體20上，滾筒46和48之間加壓力。在涂敷工序26和噴鍍工序22以后，漆42固化或凝固以前，疊壓工序是個(gè)連續(xù)工序。滾筒46和48之間加的壓力反比滾筒的直徑，如圖4B所示。一組壓力一直徑組合是壓力在5Kg和6Kg之間，滾筒直徑大約110cm。離開滾筒46和48之后，基片24和傳送體20纏繞在卷帶筒50上，纏繞后擱置固化。
固化工序30可以在卷筒狀態(tài)約24小時(shí)實(shí)現(xiàn)，或使用不同的涂漆法或應(yīng)用加熱或輻射加速固化。如上所述，當(dāng)漆42凝固時(shí)，噴鍍?cè)趥魉腕w20上的金屬微粒39′(詳見圖4C)完全由漆42捕集在基片24上。重要的是，漆42將具有傳送體20的光滑表面，并且這是本工藝取得鏡面反射表面光潔度的關(guān)鍵。然而，在漆42和傳送體20之間沒有發(fā)生任何粘結(jié)，因而傳送體可以重復(fù)使用很多次，使得該工藝非常經(jīng)濟(jì)。
分離工序32或分層工序接著進(jìn)行。滾筒51安置在與成切線并列滾筒對(duì)52、54相切。正切的滾筒52將剝?nèi)魉腕w20，將發(fā)現(xiàn)傳送體20上完全沒有金屬鍍層，該鍍層已轉(zhuǎn)移到基片24的漆層上。相應(yīng)地，正切的滾筒54將剝?nèi)セ?4，39′，42，它具有嵌入漆層內(nèi)的金屬微粒，而具有光滑、鏡面反射金屬表面光潔度。離開滾筒52以后，傳送體20可以重復(fù)使用許多次，而成品可以從滾筒54取下去進(jìn)一步加工，例如如上所述的印刷或切割。在分離時(shí)，基片24和傳送體20之間僅有少量粘附。粘附力在5～10g/cm2范圍，只要它小于所使用漆的拉力，將達(dá)到工藝功能的必要條件。
實(shí)例120μ厚的未經(jīng)處理的雙定向聚丙烯(BOPP)薄膜用來作為傳送體，并在沒有任何予先涂層的條件下，真空噴鍍金屬。在該膜上沉積了約0.03g/m2的極薄鋁層。該層將噴鍍極薄的鋁鍍層，在聚丙烯膜傳送體表面上約105 。最佳厚度范圍是50～250 。在滾筒上，以連續(xù)方式實(shí)現(xiàn)該工藝。
在該例中，漆的涂層加在薄膜傳送體的金屬鍍層上，而不是加在基片本身上。在這種情況下所使用的漆是聚氨脂型，涂敷后，允許薄膜蒸發(fā)(即在安有排風(fēng)機(jī)的環(huán)境，使風(fēng)從滾筒的滾軸上傳過)并把薄膜疊壓到要敷鍍金屬的基片上。在這種情況下，基片是約80g/m2重的紙。該疊片操作在輪轉(zhuǎn)凹版印刷機(jī)或橡皮版印刷機(jī)(無圖)在線連續(xù)進(jìn)行。疊合在環(huán)境溫度下進(jìn)行。附著的涂層重可能8～10g/m2，而包含50%的固體。
疊合后，已接合在一起的傳送體和基片，在滾軸上存放足夠時(shí)間，以便凝固漆和允許容易地脫離傳送體。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，這是很好判斷的，而它依賴于漆的種類，厚度和基片。傳送體和基片在如圖示的拆卷機(jī)上彼此剝離。然后，傳送體可重復(fù)使用。本工藝沒有固有的速度限制。
實(shí)例2在本例中，象在前例一樣，傳送體被噴鍍金屬。因此，傳送體的已噴鍍金屬的面，用無溶劑的聚氨脂型漆涂敷。不象前例，在這種情況下，無需蒸發(fā)溶劑。在涂漆后，涂層已敷涂到80g/m2(基片)。如前例，材料得到足以允許漆凝固的靜置時(shí)間(即24小時(shí))，然后分離傳送體和基片。
實(shí)例3用真空噴鍍工藝，再次給傳送體噴鍍金屬。此后，用紫外輻射可交聯(lián)的光致聚合樹脂使已噴鍍金屬的傳送體表面粘接到基片表面上。由于蒸發(fā)驅(qū)散了溶劑而傳送體疊合到基片上。在本例中，漆可以加到傳送體上或基片上，因?yàn)榻Y(jié)果是相同的。疊合后，通過傳送體用紫外輻射照可聚合劑。這使得樹脂立即凝固，而在同一機(jī)器的連續(xù)操作中，基片能夠從傳送體剝離。其結(jié)果所得到的基片具有良好拋光的鏡面反射敷鍍金屬表面，該表面還是耐熱的。
盡管結(jié)合最佳實(shí)施已描述了本發(fā)明，應(yīng)明白，在沒有脫離本發(fā)明的精神和范圍的條件下，可以訴諸改進(jìn)和改變，因在本工藝中需要的這些技藝是容易懂得的。在本發(fā)明的條款和范圍及附屬的權(quán)利要求范圍內(nèi)，可考慮改進(jìn)和改變。
權(quán)利要求
1.一種高光澤材料，由基層與顆粒構(gòu)成的厚度小于0.05微米的顆粒金屬薄層及薄膜層所構(gòu)成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的材料，其中所述基層由塑料、皮革、紙板、紙、金屬或木材制成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的材料，其中所述顆粒層由鋁制成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的材料，其中所述薄膜層由聚氨酯或感光聚合物樹脂制成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的材料，該材料是紅外線反射性的。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的材料，它是紫外線反射性的。
7.權(quán)利要求1的材料由下法制成在傳送體上制備一層厚度小于0.05微米的金屬顆粒片層;在此顆粒和/或傳送帶上施涂一層粘合劑;將帶有顆粒金屬層和粘合劑的傳送帶一起壓在基片層上;使粘合劑固化，然后除去傳送帶。
全文摘要
一種適用于基片上敷鍍金屬的工藝及其制品。在傳送體上沉積極薄的(顯著小于光的波長)金屬微粒鍍層。薄漆涂層加到基片上或傳送體上，把基片和傳送體疊壓在一起，將漆固化。金屬微粒將被吸收在漆內(nèi)，然后分離基片和傳送體。該基片具有良好拋光的鏡面反射金屬表面涂層。
文檔編號(hào)B32B15/04GK1057611SQ91105
公開日1992年1月8日 申請(qǐng)日期1986年3月24日 優(yōu)先權(quán)日1986年3月24日
發(fā)明者利·H·米勒 申請(qǐng)人:埃羅-瓦尼施公司