電子束卷繞真空鍍膜技術在上世紀80年代時主要用于優質錄像帶和數字錄音帶的磁性材料鍍膜。由于電子束鍍膜技術高度的工藝靈活性與可靠性,采用電子束技術幾乎任何材料都可以高速蒸發(比濺射約高100倍),在各種卷繞鍍膜中,電子束卷繞真空鍍膜具有最高的鍍膜速度。除了典型的鍍鋁外,還可鍍各種高熔點和高蒸發溫度的材料,包括Cr、CO、Ni、Ta、W、Au、Ag、Ti、合金NiCr、SiO2、Al2O3、ZrO2、MgO、TiO2、ZnS等。對于反應蒸發(如Al+O2 → Al2O3),電子束技術提供了能夠保證均勻的蒸發速率。
國外在上世紀90年代研究開發各種透明阻隔真空卷繞鍍膜技術時,總結出采用電子束鍍膜技術蒸鍍SiOx和反應蒸鍍Al2O3透明阻隔膜的工藝,其薄膜阻隔性能滿足包裝工業的要求。并且該工藝可大規模生產,鍍膜質量好,工藝穩定性好,在生產過程中或以后均不存在環境污染問題。
首先我們需要先了解一下電子束卷繞真空鍍膜的工作原理。圖1是一臺具有1個電子束槍的卷繞真空鍍膜設備真空室打開時的照片。從照片可見,設備總體結構和我們常見的加熱蒸發鍍鋁的卷繞真空鍍膜設備相似。
圖1 卷繞真空鍍膜設備真空室
電子束卷繞真空鍍膜的工作原理如圖2所示。
高能量掃描電子束槍發射的電子束按照預先設定的模式在盛放著待鍍膜料的坩堝上方橫向和縱向掃描,并轟擊加熱待鍍膜材料,使其熔化蒸發或升華蒸發,或者氧化反應蒸發,直至把膜料鍍至待鍍膜卷上。
圖2 掃描電子束槍的工作原理
目前,電子束卷繞真空鍍膜技術在民用領域主要還是用來生產透明阻隔包裝用途的鍍氧化硅和氧化鋁透明阻隔膜。據了解,國外有廠家采用鍍氧化硅和氧化鋁混合膜,來改進透明阻隔膜對氧氣和水蒸氣的阻隔性能,并更好地適應后道加工的工藝要求。近年來,國內已經有好幾家公司開始生產氧化鋁透明阻隔膜并供應市場,但基本上都是采用蒸發鍍鋁加上充氧氣形成鍍氧化鋁膜的工藝。
綜觀我國透明阻隔材料的開發及其包裝薄膜生產工藝技術的發展狀況,個人認為,近年來,隨著世界各國對環境保護的重視,提高了對包裝材料的環境保護要求,在焚燒時有處理殘滓的鋁箔、在焚燒時會產生二噁英的聚偏二氯乙烯(PVDC)等有污染環境問題的包裝材料正在被控制使用。