真空蒸镀装饰膜工业化生产中的若干问题

1、第5卷第1期真空与低温 1999年3月Vacuum & Cryogenics35真空蒸镀装饰膜工业化生产中的若干问题王茂祥 吴冲若(东南大学,南京 210096)(收稿日期 1998-09-18)SOMEPROBLEMSINTHEINDUSTRIALPRODUCTIONOFORNAMENTFILMBYVACUUMEVAPORATIONWangMaoxiang WuChongruo(SoutheastUniversity,NanJing210096)Abstract:Thevacuumevaporationisacommonmethodinornamentfilmfabrication.

2、Inthispaper,connectingwiththeproducepractice,weintroducesomeusualproblemsthatshouldbepayedattentiontointheornamentfilmindustrialproducesuchasequipmentselecting,producetechnologyandproducemanagment.Keywords:ornamentfilm industrialproduce problems摘 要:真空蒸发镀膜是装饰膜生产的常用工艺。结合生产实践,对真空蒸镀装饰膜工业化生产中生产设备的选用及关建工艺

3、进行了分析,对装饰膜规模化生产中的一些管理经验作了简单介绍。关键词:装饰膜 工业化生产 生产管理分类号:TB69 TB753 文献标识码:A随着物质文化生活水平的提高,人们的消费品位已逐渐向高档豪华型方向发展。为适应这一需要,许多柳制品、塑制品、陶瓷制品、金属制品大都采用真空镀膜的方法。在其表面沉积一层薄的金属Al、Cu、Ag、Au等形成装饰膜,使其表面亮丽、金属感强,美观大方。而且通过一系列喷漆、染色等工艺处理后,还可得到各种仿金(1824k)、仿银、仿镍等色彩。几乎可以以假乱真,使产品既显豪华气派,又可价廉物美。由于这种装饰膜的生产工艺简单、成本低廉,且与电镀等方法相比无三废污染,目前得到

4、了迅速发展。几年来。我们一直从事装饰膜的工业化生产的研究工作。生产的产品种类较多,如塑料钟壳、汽车尾灯、陶瓷工艺品、柳制品花蓝及金属灯具等。在这些制品表面进行了装饰膜的规模化生产,由于对生产工艺的每个环节严格把关并且进行了科学化的生产管理,使得产品质量、成品率、生产效率都较好。1 生产设备的选用装饰膜生产所需设备并不多,主要有真空镀膜设备、涂料涂装设备及干燥设备。作为主设备的真空镀膜机的选用十分重要。为了满足批量生产的要求,镀膜机真空室的容积必须足够大。这样一次装炉量就大,生产效率会得到提高。镀膜机的真空室通常有卧式、立式两种。不管选用哪一种,都必须保证装架方便,并且要配备两套装架系统。一套工

5、作时,36 真空与低温 第5卷第1期性,镀膜设备中应配备旋转装置,保证工作架在蒸镀过程中均匀旋转,包括公转与自转。这样,才能使工作的每个被镀面都充分、均匀地沉积膜层,并且有利于膜层厚度的均匀一致。作为抽气系统的泵组要配套科学,这样才能提高抽气速率。通常的镀膜设备前级泵一般为旋片式机械泵,主泵大都采用金属油扩散泵。对于真空室容积大的设备,最好在机械泵与扩散泵之间加一级机械增压泵(罗茨泵),这样可以大大提高抽气速率,从而适应于工业化生产的要求。生产中,采用的ZZW-H1400II大型蒸镀设备系由上海真空泵厂生产,真空室尺寸为 1400mm 1700mm,卧式结构,抽气系统配有两台2X-70旋片式机

6、械泵,一台ZJ-1200罗茨泵及一台KT-600油扩散泵,抽气速率较大,15min内可达工作压力(35 10-2Pa)。工件车两部可交替装架,工件转动系统有公转。自转两套,可以无级调速,生产效率较高。由于装饰膜生产中需进行底涂料与面涂料的涂装,因此,涂装设备的选用也很重要。应该说,涂装的种类很多,如淋涂、滚涂、喷涂、浸涂等。一般来说,工件表面形状较为复杂的大部分制品大都采用浸涂法,如对一些编织制成的柳制品。而对大部分表面形状并不很复杂的制品通常采用喷涂法。因为喷涂均匀、不易产生流挂,且耗料少。因此,喷涂法应用较广。喷涂设备中的关键部分是喷枪的选用。按型号分,国产喷枪最常用的有PQ-1型与PQ-

7、2型两种。PQ-1型主要适用于间隙式小涂布量喷涂,而连续自动的空气喷涂线主要使用PQ-1型喷枪。为提高喷涂质量及喷涂效率,曾设计了一种水帘式的喷涂设备。其核心思想是通过密实水帘从上部溢流槽向下流时,吸取喷涂时雾化在工件周围的漆雾,使其被离心风机向内吸引并顺水流注入底部水槽。这样避免了漆雾涂料与空气中尘埃结合并降落在工件表面的可能性,提高了喷涂质量。另外该设备的涂料供应采用连续式自动供料系统,大大提高了喷涂效率。涂料的固化目前大部分采用烘箱。烘箱的选用关键是注意箱体内干燥温度的均匀性要好,要有恒温的自动控制装置、干燥时间的定时装置。烘箱内加热源分布要均匀,通常加热源采用块状电加热板。烘箱内应配备

8、热风循环系统,这样才能保证整个烘箱上下、左右、前后各处温度均匀,有利于提高烘烤质量。2 生产工艺中的几个问题2.1 前处理工艺前处理工艺中包括清洗、底涂料的涂装、干燥等几个工艺环节。应当注意的是对于塑制品、柳制品的清洗主要去除表面的灰尘等污染物。而对于金属制品则清洗环节要求要高。主要应去除表面的油污等,清洗时可采用洗涤液、酒精、四氯化碳等擦洗。对于清洗好的制品必须干燥后才可进行涂料的涂装。涂装前应检查一下干燥后制品表面是否留有水迹、如残留水迹则需用绸布轻轻擦去。否则在镀Al膜后,该处会复现出水班状,影响膜层的美观。底涂料涂装应注意进入喷枪的空气必须经过油水分离器,压缩空气压力至少要达到24kg

9、/cm之间、这样才能确保涂料经清洁空气由喷嘴喷出,不含油水杂质。涂料的种类很多,如聚氨酯、环氧、乙烯基、丙烯酸等。必需考虑到涂料与基底及Al膜的互溶性、附着力要好,透水透湿性要小以及耐热、抗龟裂性要好、进行选用。目前应用较广的有日本产VMB63、国产Y-23、TL型涂料。这些涂料的流平性好,漆膜光亮饱满。要调节好涂料的粘度,确保涂料喷涂时能较好地雾化。另外喷涂距离要适中,对于大型喷枪以2030cm为好。百对于小型手提式喷枪,则以1520cm为好。另外喷枪移动速度一s,2王茂祥等 真空蒸镀装饰膜工业化生产中的若干问题37不易得到均匀平滑的涂膜。对喷漆室要求清洁无灰尘,否则尘易吸附到涂料上影响喷涂

10、质量。对于一些表面形状料为复杂而又难以喷涂的制品,通常采用浸涂的方法。浸涂时应注意,当被涂物浸没在漆液中后,其自然提起时制品表面必有多余的漆液滴落,这些多涂漆液要除去。否则将在制品表面形成流挂造成漆膜不均。对一般要求不高的涂漆可采用自然滴落去除,而对于要求较高的制品,通常采用机械方法产生的离心力甩去。底涂料喷涂好后,一般要采用烘箱干燥固化。未完全干燥的涂料会使装饰膜失去光泽,产生蒙光的雾状表面。干燥时应注意温度的控制,一般塑料制品最高干燥温度5060 即可。因为温度大高,易使塑制品软化变形。干燥时升温速度更要适中,升温速率过快,易使漆膜收缩起皱。干燥时间也要适中,漆膜烘干后即可降温冷却。应当注

11、意的是每次开启烘箱时,要打开热风循环装置,保证烘箱内各处温度均匀,使工件受热均匀。另外,烘箱内应保持清洁,经常擦洗,不使灰尘在高温时附着到漆膜上,影响美观。2.2 真空镀膜工艺真空镀膜工艺是整个装饰膜制备的核心环节,通常制备的膜层为Al膜。蒸发一般采用W螺旋加热器进行,而Al丝要选用99.99%的高纯Al才能保证膜层光亮度。制备时,真空度一定要达到要求,通常在23 10-2Pa。蒸镀时一定要开启工件架转动系统(包括自转与公转),没有旋转或旋转过慢及真空度不够时,易使膜层发黑且难以蒸发。只有在工件旋转的情况下,才能确保蒸镀的膜均匀。扩散泵冷阱系统要确保冷却充分,否则泵油易返回到真空室中。这些加热

12、后的油分子弥散在真空室中,在Al层沉积到基材上时含附在膜层中,使膜层发黑,发污,以及产生一些表面油点。膜层金属光泽,附着力明显下降,蒸发时的电源时间控制要适当,电流太低,蒸镀速度过慢,膜层也会发生蒙光现象,且附着较差。而电流太小,真空室内温度过高,易使Al膜发黄,易使部分钨丝材料蒸发,使Al膜不纯。如蒸发时间过短,膜层太薄,基底材料难以完全复盖。对于ZZW-H1400II大型蒸发设备,蒸发时通常采用预熔与闪蒸两步进行。预熔时间略长,通常为1520s,使电流为1.01.2kA时Al丝充分湿润。等到Al丝熔成液态瞬间,加大电流达1.8kA使之短时间(58s)内迅速蒸发。另外,常常发现镀层中含有一些

13、白色透明的针点,这常与底涂料烘干时有灰尘附着其上有关。也常与喷涂底涂料时喷枪中的压缩空气含有水气有关。因此,每道工艺应严格把关。再有,钨丝更换时,视其表面状况,每镀若干炉后一次性全部更换,这样保证每次蒸发的电流控制一致。否则有些刚换的钨丝表面状况好,在较低电流下已受热至白炽态,而表面状况不好的未更换的钨丝,电流较大时还未到白炽态,这样就难于控制蒸发电流。使得在某一电流情况下,有些钨丝上的Al已蒸发,有些尚未蒸发,影响批量生产时的膜层质量。2.3 面涂料的涂装与染色面涂料的涂装基本上与底涂料的涂装工艺类似。只是通常面涂料比底涂料要薄。它主要有两个作用。其一是保护Al膜使Al膜与空气中的O2隔离,

14、免使生成Al2O3而失去金属光泽。另一作用是有利于染色剂在Al膜层的吸附,制备成1824k仿金、仿银、红、黄、绿等各种色彩的装饰膜,由于面涂料较薄,因此,通常采有自然干燥的方法使之固化。另外,对于一些不需染色的Al膜装饰品,也常采用SiO作为光学保护膜代替面涂料,其膜层细密,附着力也强。染色时应注意染色剂应与水按一定比例配成溶液,比例控制主要根据色彩的浓淡进行。38 真空与低温 第5卷第1期要适当,否则颜色就不鲜艳。总之染色时染色液浓度、温度、时间三者要协调配来。对于一些油溶性染料直接调想透明颜色面漆,采用喷漆法,喷到装饰膜表面即可。此时涂装面涂料与染色合二为一,不需要再进行面涂料的涂装,需要

15、注意喷液要均匀,厚薄要适当,勿使流挂。这种染色法通常耐光性也较好。3 生产管理与质量监控装饰膜的规模化生产工艺环节较多。要确保生产质量及效率,需要正确选用设备,严格按工艺要求进行生产。还需要各道工序进行合理协调管理及质量监控,首先,整条生产线各个工序上的真空卫生要确保,这是决定膜层质量的关键因素。坚持每天清扫各工序室。例如,烘箱架及烘箱室内应保持清洁卫生的环境。真空室每镀一炉要用丙酮清洗一遍。工作人员要戴手套与与口罩工作,以免灰尘及水气附于工作表面,使镀出的膜层出现针孔、斑点等疵点。涂料喷涂前,应该清洗喷枪及喷漆台。其次,生产设备要定期保养。如对镀膜机要定期检查扩散泵和机械泵油质、油量,决定是

16、否更换。阀门应定期拆洗,空气压缩机也需定期排污。喷枪长期喷涂也易结垢,需经常拆洗。机器工作时间人员不能离开,以防止断水、断电时的应急处理,确保设备最大限度不受损害。为了提高生产效率要合理安排生产,注意监控质量。工件清洗、底涂料涂装及镀膜都应根据批量进行协调。使后道工序的用量充分得到保证。不要因前道工序的滞后而影响后道工序的进行。为提高生产效率,应合理安排各道工序的生产。如镀膜工序中,设计和加工好装架坯件的夹具,使装架方便,装炉量大。每道工序应定人负责。例如镀膜机应专人操作。下道工序要检查上道工序的质量,发现不合格时应即时退回,以免在下道工序生产时造成原材料等的浪费。各道工序应严把质量关。例如,底涂料选