專利名稱：小片的生產方法
技術領域：
本發(fā)明涉及可用于功能性和裝飾性應用的埃米級薄片或小片的生產方法。通過該方法生產的某些薄片達到納米級范圍。所述薄片可以是金屬、金屬化合物、非金屬或透明薄片。這些薄片的功能性應用包括用于保護涂層，其中所述薄片可增加硬度使成品涂層具有所要求的某些性能；或者其中所述薄片層可用于屏蔽掉一定波長的光以保護下面的著色層。反射性金屬薄片可用于多種光學或裝飾性用途，包括油墨、油漆或涂料。所述薄片的其它用途包括在微波或靜電方面的應用，以及化學加工和生物應用。
背景傳統(tǒng)的薄鋁片是在裝有鋼球、鋁金屬、礦物油精、和脂肪酸(通常是硬脂酸或油酸)的球磨機中生產的。鋼球將鋁壓扁并使之粉碎成薄片。球磨結束時，使?jié){料通過篩網進行顆粒篩分。太大不能通過篩網的薄片返回球磨機進一步加工。合適尺寸的薄片通過篩網并送入壓濾機，從薄片中分離出過量的溶劑。然后用附加溶劑將濾餅沖下來。此傳統(tǒng)的薄鋁片典型地有約2至約200微米的粒度和約0.1至約2.0微米的顆粒厚度。這些薄片的特點是漫反射率高、鏡面反射率低、薄片的微觀表面粗糙不規(guī)則、和縱橫比較低等。
金屬薄片的另一種制造方法是Avery Dennison Corporation以Metalure為名出售的薄片的制造方法。該方法中，在聚酯載體的兩側凹印涂布溶劑基樹脂溶液。然后將干燥后的涂布基料送至鍍金屬的設備中，在所述涂布片材的兩側鍍一層汽相沉積的鋁薄膜。然后將有金屬薄膜的片材返回所述涂布設備，在鋁的兩側涂布第二層溶劑基樹脂溶液薄膜。然后將干燥的涂布/金屬片材再送入鍍金屬設備中，在片材的兩側鍍敷第二層汽相沉積的鋁薄膜。然后將所得多層片材送入深加工設備，在溶劑如丙酮中使所述涂層從載體上剝離。所述剝離操作使連續(xù)層分裂成顆粒包含在漿料中。溶劑使聚合物從金屬層之間脫離溶入漿料中。然后對漿料進行聲波處理，離心分離除去溶劑和溶解的涂料，留下約65％固體的濃縮薄鋁片濾餅。然后使濾餅落入適合的媒介物中，通過均化篩選出控制尺寸的薄片用于油墨、油漆和涂料。
用此方法生產的用于印刷應用如油墨的金屬薄片具有以下特性粒度為約4-12微米、厚度為約150至約250埃米。用這些薄片制成的涂料有高鏡面反射率和低漫反射率。這些薄片有平滑的鏡面似的表面和高縱橫比。所述涂料還有比其它方法生產的金屬薄片更高的覆蓋率/磅薄片。
聚合物/金屬真空沉積法中也產生薄片，其中在薄塑料載片如聚酯或聚丙烯上形成汽相沉積鋁薄層，在汽相沉積鋁層之間插入交聯聚合物層。所述交聯聚合物層通常是以汽化丙烯酸酯單體形式沉積的聚合的丙烯酸酯。將所述多層片材粉碎成對其光學性能有用的多層薄片。用此多層薄片生產的涂料趨于有高漫反射率和低鏡面反射率。所述薄片的縱橫比低，制成油墨時有不希望的低暗度。
本發(fā)明的目的之一是減少制造高反射金屬薄片的生產步驟和最終成本，盡管該方法也使后面所述其它薄片狀材料的制造成本(coast)降低。
除金屬薄片之外，玻璃(SiO2)薄片也有很多工業(yè)應用。傳統(tǒng)的玻璃薄片一般有約1-6微米的厚度范圍和約30至約100微米的直徑。這些玻璃薄片可加入聚合物和涂料中用于改善各種功能性。包括例如加入玻璃薄片作為添加劑以生產更薄、更光滑的涂料。本發(fā)明的目的之一是生產非常薄、平、而且光滑的薄片如金屬或玻璃薄片，例如在聚合物、涂料和薄膜中利用其各種功能性。
發(fā)明概述本發(fā)明包括一種薄片形成方法，其中在柔性薄聚合物載片如聚酯或拋光的金屬鑄件表面如金屬轉鼓上施加多層薄膜。任何情況下所述過程都在真空沉積室內進行。一實施方案中，所述多層薄膜被施加到聚酯(PET)載片上。所述真空室配備有多個沉積源。所述沉積源可通過電阻或EB加熱產生的升溫下汽化。抽出所述室內空氣，使PET膜經過涂料和沉積源展開同時保持與冷卻鼓接觸?？稍谝苿拥腜ET基料上施加交替的材料層。一個例子是可溶于有機溶劑的汽相沉積熱塑性聚合物剝離材料(沉積厚度約100至約400埃米)，接著是一層金屬如鋁(沉積厚度約5至約500埃米)，接著是另一層所述可溶于溶劑的剝離材料。例如，可用其它金屬、金屬合金、或用于制造玻璃片的無機化合物代替鋁。通過沿所述基料的路徑(web path)逆行和使第二涂料源失活，然后重復第一步驟，可在不中斷真空的情況下在所述PET上施加很多層，從而可提高生產率?？赏ㄟ^在涂料和金屬沉積源之間增加兩個附加沉積源使附加保護層沉積在金屬層的每一面上。將所述涂有多層的PET引入有機溶劑剝離(stripping)工藝從所述PET上除去夾層。所述聚合物剝離涂層材料被有機溶劑溶解而留下基本上不含剝離材料的沉積薄片材料。然后離心分離出溶劑產生濃縮薄片濾餅。
一種可供選擇的實施方案中，用相同的涂布和沉積技術直接在真空沉積室內涂有剝離劑的冷卻鼓上施加交替層。使鼓轉動經過涂料和沉積源形成汽相沉積的熱塑性剝離材料和薄片材料在交替層內的多層夾層。然后將所述多層片材直接引入有或沒有適當攪拌的有機溶劑中產生薄片；或者可將其研磨成粗薄片，還可氣磨(air milled)進一步減小粒度，然后再引入溶劑漿中以分離剩余層?？赏ㄟ^離心分離除去溶劑產生基本上不含任何剝離材料的濃縮金屬薄片濾餅。然后使?jié)饪s薄片濾餅、或溶劑和薄片的漿料落入優(yōu)選的媒介物中，進一步篩分和均化以最終用于油墨、油漆、塑料或涂料。
本發(fā)明另一實施方案包括在真空沉積室內制造涂有剝離劑的耐熱聚合物載片的方法。所述載片可包括如上所述聚酯(PET)基料。剝離劑涂層包含汽相沉積在聚酯載體之上的可溶于有機溶劑的熱塑聚合物材料。所述涂有剝離劑的載體為在其上汽相沉積薄片材料如金屬或玻璃提供柔性光滑平面的載體，以為制造埃米級薄片提供有效的剝離表面。用適合的溶劑從熱塑性剝離涂層上剝離時，所述薄片非常薄而且平。
本發(fā)明的其它實施方案包括控制汽相沉積的熱塑性聚合物剝離涂層材料至真空室的輸送的技術。包括轉鼓、加熱塊和電子束實施方案；一些實施方案包括將所述聚合物涂在金屬絲上送入真空室并加熱使所述聚合物蒸發(fā)而使之沉積在轉鼓或其它載體表面上所采用的送絲機構。
其它實施方案包括用本發(fā)明制造的埃米級顆粒的應用，包括在阻擋材料和電力應用中用于控制水蒸汽傳輸速度的薄片，其中所述埃米級薄片可用于生產有超高電容的結構。
參閱以下詳述和附圖將更充分地理解本發(fā)明的這些和其它方面。
附1是說明現有金屬薄片制造工藝的示意原理框圖。
圖2是說明本發(fā)明方法第一實施方案中用于施加多層涂層的真空沉積室的正視示意圖。
圖3是說明本發(fā)明多層片材的一個實施方案中層次序的剖視示意圖。
圖4是說明按本發(fā)明另一實施方案制造的多層片材的剖視示意圖。
圖5是示意說明本發(fā)明第一實施方案中工藝步驟的原理框圖。
圖6是說明按本發(fā)明方法制造的單層薄片的剖視示意圖。
圖7是按發(fā)明方法制造的多層薄片的剖視示意圖。
圖8是說明本發(fā)明生產金屬薄片的第二實施方案的正視示意圖。
圖9是示意說明由按本發(fā)明第二實施方案制造的多層材料制造薄片的工藝步驟的原理框圖。


圖10是說明鐘形罩真空室的半示意正視圖。
圖11是示示包含轉鼓和加熱部件的真空室的半示意側視圖。
圖12是圖11中所示轉鼓和加熱的聚合物蒸汽室的側視圖。
圖13是示出與用于將聚合物剝離涂層材料送至真空室內轉鼓表面的送絲裝置組合的與圖11和12相似的真空室和加熱部件的半示意側視圖。
圖14是圖13中所示轉鼓和加熱部件的側視圖。
圖15是用于將聚合物剝離涂層材料送入真空室的送絲機構與蒸汽管組合的一個實施方案。
圖16是圖15中所示加熱聚合物蒸汽管和轉鼓的側視圖。
圖15A和圖16A是圖15和16中所示送絲機構的另一實施方案。
圖17是說明用于將聚合物基涂布材料送入真空室的加熱熔化管裝置的半示意側視圖。
圖18是圖17中所示加熱聚合物蒸汽管和轉鼓的側視圖。
圖19是說明根據本發(fā)明原理制造有聚合剝離劑涂層的載體片材的半示意側視圖。
圖20是說明用于將聚合物剝離材料送入真空室的熔體泵送方法的半示意正視圖。
發(fā)明詳述為了更好地理解本發(fā)明的某些方面，參考圖1，該圖示出根據AveryDennison Corporation制造以Metalure為名出售的薄片所用方法的現有技術金屬薄片制造方法。根據該現有技術方法，在聚酯載片材10的兩側在12處凹印涂布溶劑基樹脂溶液14。然后將干燥后的涂布基料送至鍍金屬設備16中，在所述涂布和干燥的片材兩側鍍一層汽相沉積鋁薄膜。然后將所得多層片材送入深加工設備18，在溶劑如丙酮中使所述涂層從載體上剝離，使來自所述薄片的涂料溶解形成溶劑基漿料20。然后對漿料進行聲波處理，離心分離除去溶劑和溶解的涂料，留下濃縮薄鋁片濾餅22。然后使所述薄片落入溶劑中，在24處經粒度控制如通過均化。
該方法在生產高縱橫比和高鏡面反射率的極薄金屬片方面很成功。(縱橫比是平均粒度除以平均顆粒厚度的比值)。盡管Metalure方法很成功，但希望降低生產成本，因為所述涂布基料在凹印涂布和鍍金屬設備之間重復輸送使生產成本增加。還有PET載體在剝離操作后不能重復使用有關的生產成本。
圖2至5說明圖6和7中所示金屬薄片制造方法的一個實施方案。該方法還可用于制造玻璃薄片(如后面所述)，還可用于制造納米球(如后面所述)。圖2示出包含適用于制造圖7的多層涂布薄片32的涂布和鍍金屬設備的真空沉積室30?；蛘?，可使圖2的真空室內某些涂布設備失活，以制造圖6的單層薄片34，從下面的描述將更顯而易見。
再參考圖2，真空沉積室30包括抽空此類真空室常用的真空源(未示出)。優(yōu)選地，所述真空室還包括輔助渦輪泵(未示出)以使真空室內的真空保持在所需水平而不中斷真空。所述室還包括一個冷卻的拋光金屬鼓36，在鼓上生產多層夾層38。本發(fā)明的這種實施方案先結合圖7的薄片32的制造進行描述，在一實施方案中，所述薄片包括金屬薄膜內層40和與所述金屬薄膜兩側粘合的保護涂料形成的外層42。所述保護涂料可包括無機材料或聚合材料，都是在真空下汽相沉積的。
真空沉積室包括環(huán)繞著鼓相互間隔的用于在轉鼓上依次施加溶劑可溶或可溶解的剝離涂料、外層保護涂料、金屬層、所述金屬層的另一外層保護涂料、和另一剝離層的適合涂料和汽相沉積源。更具體地，這些包含在真空沉積室內的涂布和沉積設備源包括(參考圖2)剝離系統(tǒng)源44、第一保護涂料源46、鍍金屬源48、和第二保護涂料源50。這些涂料和/或沉積源環(huán)繞轉鼓間隔開，以致當鼓旋轉時，使薄層堆疊形成多層涂料夾層36，例如依次為剝離劑-涂料-金屬-涂料-剝離劑-涂料-金屬-涂料-剝離劑等等。多層夾層38中形成層的次序示意地示于圖4中，該圖還示出在此例中作為載體的鼓36。
在一實施方案中，剝離涂料是溶劑可溶或可溶解的，但能以光滑均勻的隔離層形式沉積使金屬或玻璃薄片層相互分隔開，為沉積所述金屬或玻璃薄片插入層提供光滑表面，在后來使金屬或玻璃薄片層相互分離開時可例如通過溶解分離。所述剝離涂料是可溶解的熱塑性聚合材料，有足夠高的玻璃化轉變溫度(Tg)或耐熔性以致沉積金屬層(或其它薄片層)的冷凝熱不會使預先沉積的剝離層熔化。除汽化金屬或玻璃薄片層的冷凝熱之外，所述剝離涂料還必須耐得住真空室內的環(huán)境熱量。施加剝離涂料層以插入各種材料和材料疊層，從而可通過溶解所述剝離層使之分離。希望剝離層盡可能薄，因為更易于溶解并在最終產品中留下較少的殘余。還要求與各種印刷和油漆系統(tǒng)相容。所述剝離涂料是溶劑可溶的，優(yōu)選可溶于有機溶劑的熱塑性聚合物。盡管剝離涂料源44可包括適用于將所述聚合材料以熱熔體層形式施加或將剝離涂層聚合物直接擠至鼓上的涂布設備，但在優(yōu)選實施方案中，所述剝離劑涂布設備包括使適合的單體或聚合物汽化并使之沉積在鼓或夾層上的汽相沉積源。用于在沉積表面上施加聚合剝離涂料的汽相沉積設備的各種例子在后面描述。所述剝離材料接觸冷卻鼓或預先堆疊在冷卻鼓上的多層夾層時冷凍而固化。堆疊在鼓上的多層薄膜有足夠的厚度使冷卻鼓能通過膜吸收足夠的熱量以有效地使沉積在金屬或玻璃薄片層外表面上的剝離涂料固化。一種可選的聚合物剝離涂料可以是輕度交聯的聚合涂料，雖然是不可溶的，但將在適當的溶劑中膨脹而與金屬或玻璃薄片材料分離。另外，可溶性剝離材料可包含通過擴鏈而非交聯聚合的聚合材料。
目前優(yōu)選的聚合物剝離涂料是苯乙烯聚合物、丙烯酸類樹脂或其共混物。纖維素如果能在對剝離性能無不利影響的情況下涂布或蒸發(fā)，也是合適的剝離材料。
目前優(yōu)選用于溶解聚合物剝離層的有機溶劑包括丙酮、乙酸乙酯和甲苯。
再參考圖2中所示薄片制造方法，施加剝離涂料之后，所述鼓轉動經過第一保護涂料源46在剝離涂層上施加保護層。此保護層可以是汽相沉積的功能性單體如丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯材料，然后通過EB輻射等使所述涂料交聯或聚合而固化；或者保護材料可以是以后能分裂成薄片的一薄層輻射固化聚合物?；蛘?，所述保護層可以是汽相沉積的惰性、不溶性無機或玻璃薄片材料，形成粘結在金屬層兩側的硬質透明涂層。理想的保護涂料是硬質不滲透材料，可與金屬如鋁交替沉積成層，提供一定的耐磨性，耐候性保護，和耐水耐酸性。此保護材料的例子在后面描述。
然后轉鼓輸送所述涂料經過鍍金屬源48以在涂料層上汽相沉積一層金屬如鋁。許多金屬或無機化合物可沉積成與其它材料和剝離層交插的薄膜使之以后可分離成薄金屬片。除鋁之外，此類材料還包括銅、銀、鉻、鎳鉻合金、錫、鋅、銦和硫化鋅。金屬涂料還可包括多向反射增強疊層(高反射材料層)，或通過沉積控制厚度和折射指數的適合層制成的濾光片。
然后轉鼓輸送所述疊層經過第二涂料源50再在所述金屬膜上施加類似的保護涂料層，例如通過硬質聚合物保護材料的汽相沉積和固化或汽相沉積無機材料。
然后所述鼓旋轉輸送所述夾層材料繞圈再依次經過剝離涂料源等形成涂布金屬層。
無機材料如氧化物和氟化物也可通過汽相沉積源48進行汽相沉積，以產生可分離而制成薄片的薄層。此類涂料包括氟化鎂、一氧化硅、二氧化硅、氧化鋁、氟化鋁、氧化銦錫和二氧化鈦。
適合的沉積源包括用于汽相沉積薄的金屬、無機物、玻璃薄片材料和聚合物涂層的電子束、電阻、濺射和等離子體沉積技術。
一旦在真空沉積室內產生多層夾層，就準備將其從鼓上取下，經圖5所示深加工。
圖5中的52表示堆疊多層夾層的連續(xù)法。然后在54處通過使被剝離材料分隔開的層分裂成單層的方法將所述多層夾層從鼓上剝離?？赏ㄟ^將其直接引入有機溶劑中、或通過粉碎和研磨或刮削剝離所述夾層。所示實施方案中，在56處使多層夾層經研磨產生粗薄片58。然后在漿料60中使粗薄片與適當的溶劑混合使多層薄片32表面的剝離涂層材料溶解?；蛘撸?0處通過將所述多層材料直接引入溶劑中的步驟63使多層夾層從鼓上剝離并分裂成單層。在真空沉積室內施加的剝離涂層材料這樣選擇以致所述剝離材料能被調漿過程中的溶劑從薄片中溶解出來。在一實施方案中，使所述漿料經離心分離步驟61以除去溶劑或水產生濃縮薄片濾餅。然后可使?jié)饪s薄片濾餅落入優(yōu)選的媒介物中，在粒度控制步驟62中進一步篩分和均化以使所述薄片最終用于例如油墨、油漆或涂料。或者，可使薄片落入溶劑中(不經離心分離)，在62處經粒度控制。
作為一種可選的加工技術，可將多層夾層從鼓上取下來，進行“氣”磨(應用惰性氣體防止起火或爆炸)或用其它方法降至小粒度，然后以兩步溶劑法處理此材料。首先在溶解剝離涂料層中用少量溶劑開始膨脹過程。然后加入不同的第二溶劑作為整理溶劑完成剝離涂層溶解過程并增強與成品油墨或涂料的相容性。此方法免除后續(xù)離心分離和均化步驟。
利用圖2的真空室30設備的另一實施方案中，可省去保護涂料源46和50，此方法可用于制造圖6中所示單層薄片34。此例中，在鼓36上形成多層夾層38的層構成包括相繼的剝離劑-金屬-剝離劑-金屬-剝離劑等層，如圖3中的64所示?；蛘?，所述單層薄片可包括如前所述無機或玻璃薄片材料層。
可以構造很多不同的材料和材料疊層，夾在可溶剝離層之間以致可通過溶解所述剝離材料使之相互分離。此結構的例子是(1)剝離劑/金屬/剝離劑；(2)剝離劑/保護層/金屬/保護層/剝離劑；(3)剝離劑/非金屬層/剝離劑；和(4)剝離劑/多向反射增強疊層/剝離劑。
圖8和9示出制造圖6或7中所示薄片的一種可選方法。圖8所示實施方案中，所述工藝設備包含汽相沉積室66，室內有冷卻轉鼓68和柔性不溶性聚酯載體薄膜70，該膜從第一可逆卷繞站72環(huán)繞鼓表面長度延伸到第二可逆卷繞站73。環(huán)繞在鼓上的長度由兩個惰輥74控制。該真空室還包括標準真空泵和輔助渦輪泵，以在涂覆期間維持真空度。鼓的旋轉使聚酯薄膜依次經過第一剝離涂層源76、第一保護涂料源78、鍍金屬源80、第二保護涂料源82和第二剝離涂層源84。因此，就圖8而言，當鼓逆時針方向旋轉時，在依次經過源76、78、80、82和84的涂布過程之后，聚酯載體的整個長度從站72退卷而卷繞到站73上。然后沿所述基料的路線逆行，使第二剝離涂料源84失活，逆向(順時針方向)重復第一步驟，依次涂布來自源82、80、78和76的涂料，重新卷繞所述聚酯載體。將整個PET涂膜都卷繞在站72上，然后重復所述序列步驟以與用于生產圖4的多層夾層38(以及圖7的所得涂布金屬薄片32)相同的順序在膜上堆疊多層。
或者，在生產圖6的單層金屬或玻璃薄片的情況下，通過使保護涂料源78和82失活而在聚酯載體70上堆疊圖3所示的多層夾層64。
圖9示出堆疊在聚酯薄膜上的多層夾層材料的處理，將其從真空室66中取出，引入88處的有機溶劑剝離工藝中使夾層材料脫離PET。然后經離心分離除去溶劑產生濃縮薄片的濾餅90，在92處經粒度控制(均化)。
可在上面沉積多層夾層材料的適合載體必須保證沉積的薄層光滑而平坦?？墒褂糜懈呖估瓘姸榷夷透邷氐木埘ケ∧せ蚱渌酆衔锬ぃ饘俟?、傳送帶或盤可以是不銹鋼或鍍鉻的。
本發(fā)明一實施方案中，為便于以后使疊合在多層夾層材料中的薄片層分離而施加聚合物剝離涂層。現有技術在聚合物/金屬汽相沉積過程中使用粘合在汽相沉積金屬層之間的交聯聚合物層妨礙以后使金屬鍍層分離成薄片。聚合物層的聚合如通過EB固化妨礙聚合物層的后續(xù)再溶解，從而使薄鋁片層不易分開。本發(fā)明方法中，在真空沉積室內的真空下使插入用聚合物層汽化和沉積。所述聚合物剝離材料優(yōu)選為可流動的低粘度、較低分子量、極干凈的熱塑性聚合物或單體，本質上不含任何在涂布過程中將放出的揮發(fā)物。該材料優(yōu)選不是不同聚合物材料包括添加劑、和溶劑等的共混物。當聚合物材料被加熱至其熔點或涂布或沉積溫度時，真空室內真空泵的連續(xù)操作不受到揮發(fā)物的不利影響。優(yōu)選的剝離涂層材料促進交替的真空沉積金屬或玻璃薄片或多層薄片層之間的層間分離。剝離層通過能溶解于合適的有機溶劑達到此目的。剝離層還是可鍍金屬的，還需要有足夠的粘合力使之能堆疊在轉鼓之上，而且是可EB汽化的。理想的剝離涂層材料必須有足夠高的分子量或耐熔性使之能耐受鼓或其它載體上累積的熱而不變成可流動的。累積的熱性不僅來自沉積在剝離層上的金屬，而且來自室內沉積源的運行。剝離涂料抗流動性的能力可確保能生產出高亮度的薄片，因為沉積金屬的剝離涂層表面保持光滑。剝離材料還必須是能經得住EB沉積的熱。還必須不是對室內維持的真空壓力有破壞作用的材料，例如某些低分子量材料，會導致所述室失去真空。需要在室內維持最低操作真空度以保持生產速度而不中斷真空。在后續(xù)剝離和用有機溶劑處理過程中，使基本上所有剝離涂層材料都脫離薄片。然而，如果在薄片層被粉碎成顆粒之后薄片上仍留有少量的剝離涂層材料，所述系統(tǒng)能容忍來自剝離涂層的一些殘渣，特別是在這些薄片隨后用于所述薄片可相容的丙烯酸油墨或油漆或涂料系統(tǒng)的情況下。
參考圖2的具體實施方案，通過在轉鼓上直接涂布所述涂層制造多層夾層，這是一種理想方法，因為它有比涂布PET載體的工藝更低的生產成本。此循環(huán)都涉及中斷真空，取出夾層在真空室外進一步處理，再抽真空。在堆疊薄層過程中所述工藝可運行的速度在約500至2000ft/min內改變。僅在真空中鍍金屬可以較高速度運行。
在生產單層薄片的具體實施方案，所述薄片可有很高的縱橫比。這部分地歸因于從鍍金屬的薄片中清除插入的剝離涂層的能力。如果熱固性或交聯聚合物層粘合在金屬層之間，則不易使這些層分離，導致所得薄片有較低的縱橫比。在一實施方案中，本發(fā)明方法產生厚約5至500埃、粒度約4至12微米的單層反光薄鋁片。
剝離涂層材料以超薄層施加，對于涂覆層而言優(yōu)選為約0.1至約0.2微米，對于EB沉積層而言優(yōu)選為約100至400埃米。
在金屬薄片的對邊涂布保護聚合物薄膜層的具體實施方案中，涂布厚約150?；蚋偷谋Ｗo涂料層。優(yōu)選的保護涂層材料是二氧化硅或一氧化硅，也可能是氧化鋁。其它保護涂料可包括氟化鋁、氟化鎂、氧化銦錫、氧化銦、氟化鈣、氧化鈦和氟化鈉鋁。優(yōu)選的保護涂料是與薄片最終應用的油墨或涂料系統(tǒng)相容的。在金屬薄片上使用保護涂料將降低最終薄片產品的縱橫比，盡管此多層薄片的縱橫比仍比傳統(tǒng)薄片的縱橫比高。但此薄片比單層薄片更硬，涂有似玻璃的透明涂層的金屬薄片所提供的此剛性在某些情況下能使所述涂覆薄片適用于流化床化學汽相沉積(CVD)工藝直接在所述所述薄片上涂布某些光學或功能性涂料。OVD涂料是一個例子?？稍谒霰∑霞覥VD涂料以防止這些薄片易被其它化學品或水浸蝕。還可生產彩色薄片，例如涂有金或氧化鐵的薄片。涂覆薄片的其它用途包括用作耐濕薄片，其中金屬薄片被包封在外保護涂層內；和用于微波活性應用，其中包封外部涂層阻止金屬薄片發(fā)出電弧。這些薄片還可用于靜電涂料。
在一可選實施方案中，剝離涂層包括某些交聯的樹脂類材料，如通過UV或EB固化交聯成固體的丙烯酸類單體。在此情況下，從鼓上取下所述多層夾層或仍在載體之上，用使剝離涂層解聚如通過使交聯材料形成的化學鍵斷裂的某些材料處理。此過程可使用那些利用汽相沉積和用EB或等離子體技術固化的傳統(tǒng)設備。
本發(fā)明方法能以高生產速度和低成本生產反光薄片。用本發(fā)明生產的無涂層薄片可有高縱橫比。這里縱橫比定義為粒度與厚度之比，平均薄片尺寸為約6微米×200埃(1微米＝10000埃)，則縱橫比為60000/200或約300∶1。此高縱橫比可與前面描述的Metalure薄片相婢美。對于薄片兩面涂有保護層的實施方案而言，這些薄片的縱橫比為約60000/600或約100∶1。
還可用本發(fā)明方法制造壓花(embossed)薄片。在此情況下，可在載體或沉積表面(鼓或聚酯載體)模壓出全息照相或衍射光柵圖案等。第一剝離層將復制所述圖案，后續(xù)金屬或其它層和插入的剝離層將復制相同圖案?？墒汞B層剝離而分裂成壓花薄片。
本發(fā)明所制薄片產品的一種加速生產方法采用由密封艙隔開的三個并排真空室。中間室包含鼓和在鼓上施加薄片材料層和剝離涂層所需沉積設備。所述沉積循環(huán)完成時，使鼓和涂料通過密封艙移至沉積室下游的真空室中以保持兩室內的真空。然后使中間室密封。使上游室內的鼓移至中間室進行進一步的沉積。此鼓通過密封艙移動以保持兩室內的真空。然后使中間室密封。取出下游室內的涂覆鼓，剝離其沉積層，清洗，然后再放入上游室內。該方法能在不中斷其真空的情況下在中間真空室內連續(xù)涂布覆。
實施例1制造以下多層結構剝離層/金屬/剝離層。剝離層是Dow685D擠出級苯乙烯樹脂，金屬層是Material Research Corp.的鋁90101E-AL000-3002。
所述結構重復50次，即鋁和苯乙烯剝離涂層的交替層。
剝離層所用苯乙烯如下調理使苯乙烯粒在210℃的真空爐中熔化和調理16小時，然后移至干燥器中冷卻。
用鋁箔襯里的石墨坩鍋容納此材料。
將此坩鍋放入銅襯里Arco Temiscal單腔(pocket)電子束槍膛中。
使鋁粒熔化到銅襯里Arco Temiscal四腔電子束槍膛中。
所述電子束槍是15 KV Arco Temiscal 3200負載密封(load-lock)系統(tǒng)的一部分。將來自SKC的兩密耳PET薄膜切成3.17英寸直徑的圓形，然后放在位于真空室內的17英寸直徑的行星式不銹鋼盤上。關閉所述真空室并粗調到10微米，然后低溫抽吸至5×10-7托的真空。
然后交替地汽相沉積金屬層和剝離層。首先沉積的剝離層，用Inficon IC/5沉積控制器測量為200埃。形成剝離層以后，再汽相沉積160埃的金屬層(也用所述IC/5控制器測量)。用帶有綠濾光鏡的MacBeth TR927透射光密度計校準鋁層控制器。如上所述，此結構重復50次。用MacBeth光密度計測量，汽相沉積的鋁層有1.8～2.8光密度的良好厚度。該值以光透射讀數的形式測量金屬薄膜的不透光性。
沉積結束時，用氮氣使真空室泄放至環(huán)境壓力，取出PET圓盤。將所述圓盤用乙酸乙酯清洗，用IKA Ultra Turrax T45均化至達到3×2微米的粒度，所述尺寸是用20X物鏡在Image-pro plus圖象分析儀測量并由400個顆粒平均得到的。
然后，將分散體制成油墨，壓延(drawn down)在Lenetta卡上進行ACS分光光度計試驗。該試驗測量薄片的亮度。ACS值超過約68被認為符合此特定產品的需要。Metalure對照的ACS讀數是69.98，所述批料的ACS讀數為70.56。將所述油墨壓延在透明聚酯之上，所述批料的光密度讀數為0.94，Metalure對照的光密度讀數為0.65。上述讀數是用綠濾光鏡在MacBeth光密度計上測得的。
實施例2制造以下多層結構剝離層/保護涂層/金屬/保護涂層/剝離層。
制造以下三種單獨結構結構1剝離層(REL)Dow 685D保護涂層(PROT) Cerac氧化硅S-1065金屬層(MET) Materials Research Corp.90101E-AL000-3002保護涂層(PROT) Cerac氧化硅S-1065剝離層(REL)Dow 685D結構2剝離層(REL) Dow 685D保護涂層(PROT) Cerac氧化鋁A-1230金屬層(MET)Materials Research Corp.90101E-AL000-3002保護涂層(PROT) Cerac氧化鋁A-1230剝離層(REL) Dow 685D結構3剝離層(REL) Dow 685D
保護涂層(PROT) Cerac氟化鎂M-2010金屬層(MET) Materials Research Corp.90101E-AL000-3002保護涂層(PROT) Cerac氟化鎂M-2010剝離層(REL) Dow 685D所述結構按實施例1中所述方法重復10次，評定為保護性涂覆薄片，即該試驗表明可通過在真空室內的載體上在插入的可溶解剝離材料層之間堆疊薄片材料層制造具有光學實用性的多層薄片，其中在從真空室內操作的沉積源沉積剝離層和薄片層的同時連續(xù)地(不中斷真空)堆疊薄片層，隨后再進行剝離和粒度控制。
實施例3制造以下多層結構結構1剝離層(REL) Dow 685D非金屬(NONMET) 二氧化硅S-1065剝離層(REL) Dow 685D結構2剝離層(REL) Dow 685D堆疊層 氧化鈦Cerac T-2051堆疊層 二氧化硅Cerac S-1065+氧金屬(MET)Materials Research Corp.90101E-AL000-3002堆疊層 二氧化硅Cerac S-1065+氧堆疊層 氧化鈦Cerac T-2051剝離層(REL) Dow 685D所述結構按實施例1中所述方法重復10次。試驗表明真空室內的汽相沉積過程可在插入的剝離涂層之間形成光學堆疊層，然后再進行剝離和粒度控制，得到可用于油墨和涂層等應用的薄片。
實施例4下述結構是裝飾性薄片的可能結構結構1剝離層(REL) Dow 685D堆疊層 氧化鐵Cerac I-1074堆疊層 二氧化硅Cerac S-1065+氧堆疊層 氧化鐵Cerac I-1074剝離層(REL) Dow 685D結構2剝離層(REL) Dow 685D堆疊層 氧化鐵Cerac I-1074堆疊層 二氧化硅Cerac S-1065+氧金屬(MET) 鋁Materials Research Corp.90101E-AL000-3002堆疊層 二氧化硅Cerac S-1065+氧堆疊層 氧化鐵Cerac I-1074剝離層(REL) Dow 685D上述結構也可用于角度色彩變換。
實施例5采用EB源在真空室內沉積聚合剝離涂層，然后鍍敷汽相沉積的鋁層。
制造下述結構結構1將Dow 685D苯乙烯樹脂在210℃爐中調理16小時。使該材料以200至400埃的厚度EB沉積在聚酯上，并鍍上一層密度為2.1～2.8的鋁。
結構2將來自Goodyear的Piolite AC苯乙烯/丙烯酸酯在190℃下調理16小時。使該材料以305埃的涂層重量EB沉積在聚酯上，并鍍上一層密度為2.6的鋁。
結構3將來自Dianol America的BR-80丙烯酸共聚物在130℃下調理16小時。使該材料以305埃的厚度EB沉積在聚酯上，并鍍上一層密度為2.6的鋁。
結構4將Dow 685D苯乙烯樹脂在210℃下調理16小時。使該材料以200埃的厚度EB沉積在聚酯上，并鍍上一層密度為2.3的鋁。重復上述過程形成用插入的剝離涂層間隔開的10層鋁堆疊物。
然后用乙酸乙酯溶劑使這些層疊材料從PET載體上剝離，并在T8實驗室均化器中降至控制的粒度。所得薄片有與Metalure薄片相似的光學特性，因為它們有相似的亮度、粒度、不透光性和縱橫比。
對類似于結構1的結構進行的進一步試驗中，使所鍍的光密度為2.3的鋁在丙酮中從PET載體上剝離，分裂成薄片。該試驗觀測到剝離涂層厚度改變帶來的影響。結果表明EB沉積的剝離涂層在約200至約400埃的范圍內剝離特性最佳。
實施例6進行幾項試驗以確定可用于本發(fā)明的各種聚合物剝離涂層材料。進行實驗室鐘罩試驗(Laboratory Bell Jar tests)以確定能夠EB沉積的聚合物。甲基丙烯酸甲酯(ICI’s Elavacite 2010)和一種UV固化單體(39053-23-4，來自Allied Signal)的效果比較好。而甲基丙烯酸丁酯(Elvacite 2044)(EB下失去真空)、纖維素(280°F下變黑)和聚苯乙烯橡膠(炭化)效果不佳。
實施例7實施例1中所述試驗表明由Dow 685D苯乙烯聚合物制成的剝離涂層能夠產生有用的薄片產品。用Dow 685D苯乙烯樹脂剝離涂層進行如下幾項其它試驗
(1)在190℃下調理，以1000埃涂覆并鍍鋁。樹脂薄膜堆積太高產生模糊的鍍層。
(2)不在爐中調理，當試圖用EB熔化苯乙烯珠粒時，電子束導致珠粒在坩鍋內移動。
(3)在210℃下調理，以75～150埃涂覆然后鍍金屬。鋁很難剝離、甚至不能剝離。
(4)在210℃下調理、以600埃涂覆并鍍一層1.9密度的鋁層。鋁剝離過程緩慢，而且產生卷曲的薄片。
本發(fā)明可生產單層厚度為約5～約500埃、多層厚度約10～2000埃、平均外部尺寸為約0.01～150微米的裝飾性和功能性的單層或多層材料的薄片。通過本發(fā)明方法制造的薄片或者顆粒稱為埃米級顆粒，因為它們是能制成厚度在上述低埃米范圍內的有用薄片材料。通過本發(fā)明制得的某些顆?？梢员碚鳛榧{米級顆粒。眾所周知，10埃等于1納米(nm)，納米級范圍通常為1～100nm。因此，本發(fā)明的一些埃米級顆粒(厚度和/或粒度)落入納米級范圍內。
這些顆粒本身可作為功能平臺，也可以涂覆其它活性材料。它們可以摻入其它材料中或涂于其它材料之上。如前面所述，通過沉積材料或材料層使所述單層或多層薄片與聚合物剝離層交插生產。用于這些層疊物的支撐系統(tǒng)可以是平板、薄膜、帶或者鼓。可通過PVD(物理汽相沉積)方法施加功能材料，還可通過PVD方法施加剝離層。
一旦形成有交插剝離層的夾層，就可從支撐系統(tǒng)中取出所述材料，可使功能層與剝離層分離。這可在低溫下用適合的溶劑或者超臨界流體完成。使所得材料轉變成小片，并通過研磨、均化、聲波處理或者高壓沖擊調節(jié)尺寸。
離心分離或者過濾產生濾餅、漿料或者干燥材料。其它活性材料可通過CVD加入顆粒中，或者與硅烷等材料反應以增粘。然后可將所述材料摻入或涂于諸如油漆、涂料、油墨、聚合物、固體、溶液、薄膜、纖維或凝膠等的所需材料上用于功能用途。
本發(fā)明的多種埃米級薄片結構包括(1)鋁、金屬合金以及其它金屬(下文所描述的)的單層薄片；(2)單層電介質、無機或者交聯聚合物薄片；(3)多層無機物；(4)光學堆疊層；(5)無機物或有機物/金屬/無機物或有機物多層薄片；(6)金屬/無機物/金屬薄片；以及(7)CVD或化學反應表面涂覆薄片。
這些納米級和高縱橫比顆粒的用途如下。
光學美感高縱橫比材料可提供明亮的金屬效果和彩色效果。金屬如鋁、銀、金、銦、銅、鉻或者合金和金屬組合如鋁銅、銅鋅銀、鉻鎳銀、氮化鈦、氮化鈦鋯和氮化鋯可用于生產這些材料。金屬和介電材料的夾層可產生多種顏色和效果。可用惰性材料作為最外層以保護內層免于氧化和腐蝕。一些夾層的例子是SiO/Al/SiO，MgF/Al/MgF，Al/SiO/Al，Al/MgF/Al，但許多其它組合也可?？捎媒饘倩蛘呓饘傺趸锉∑鳛榛持袡C和無機材料提供類似顏料的色彩。
光學功能納米級和高縱橫比的顆?？捎性S多利用其光學特性的應用。氧化鋁、二氧化鈦、氧化鋅、銦錫氧化物、氧化銦的顆?？蓳饺胪苛虾途酆衔镏幸苑瓷洹⑸⑸浠蛘呶誙V和IR光。還可用磷光和熒光材料產生其它重要作用。
機械這些顆粒可摻入材料中或施加在材料表面以增強其性能?？稍诓牧现袚饺胍谎趸?、二氧化鋁、二氧化鈦和其它電介體的顆粒以改善性能如阻燃性、尺寸穩(wěn)定性、耐磨性、透濕性、耐化學性和剛性。
化學可在這些顆粒的表面施加活性材料以提供可引入化學過程的細小的高表面積。這些高表面積顆粒對于催化劑而言是理想的。它們可以是活性材料的小片或用負載活性涂層的薄片。活性材料的例子是鉑、鈀、氧化鋅、二氧化鈦和一氧化硅。由金屬(鋰)摻雜材料制得的薄片可用于電池。
電學通過摻入各種材料如單層和多層的顆粒以影響導電性、電容、EMI和RFI可給各種材料和涂層賦予電學特性。通過涂覆或者摻入金屬或金屬電介質夾層顆粒可改變微波和雷達能量的吸收、傳輸以及反射。還可將超導材料如硼化鎂制成埃米級顆粒。
生物通過在這些薄片上放置抗真菌或抗細菌的涂層然后摻入油墨和涂料中，可有效地將活性劑輸送到表面。
納米顆?？赏ㄟ^以離散顆粒形式汽相沉積薄片材料生產納米顆粒。工業(yè)中已經知道晶核形成和薄膜生長在高質量PVD涂層的形成中起重要作用。最初沉積過程中形成晶核，繼續(xù)沉積時晶核的尺寸增大數量增多。隨著過程的繼續(xù)，這些島開始以通道連接在一起，隨后填滿形成最終的連續(xù)薄膜。為制備納米顆粒，在施加下一層剝離材料之前，所述涂覆過程只能達到所述島階段。這可使小顆粒夾在下文所述多層結構中的剝離層之間。以后可通過用適合的溶劑溶解所述剝離材料釋放這些小顆粒。
制備納米顆粒的另一種方法是生產50埃以下的薄片材料，然后用二次加工減小粒徑。
薄片材料在涂料中的應用用以下方法將薄片材料加入用于以上應用的涂料中
使各種材料組合物轉化成薄片形式。然后將轉化的薄片摻入(基于表面積)媒介物中。
媒介物組成甲苯 28％異丙醇 28％甲乙酮 28％Elvacite 2042 16％本實施例中所用薄片的實際重量是根據化合物的厚度和密度推導出來的。利用此推導研究化合物的影響。以在丙酮中的漿料形式提供薄片。所述方法的第一步是測量固含量(％重量)。測得固含量后，可根據下表確定漿料的用量。
使合適重量的薄片混入媒介物中。然后，將漿料涂于光澤表面的聚酯薄膜(0.002英寸厚)上達到2.6～3.0g/m2的最終涂層厚度。使涂層干燥，以兩種方式進行測試。
評價熱反射性能的方法利用熱和壓力將制備的涂層轉移到裝飾有EF18936L的硬質聚氯乙稀(PVC)片材的表面上。轉移后除去聚酯薄膜。用空白(不含薄片的媒介物)以及測試薄片制備3英寸×3英寸的板。然后用預測PVC建筑產品發(fā)熱性的ASTM D4809-89方法評價這些板。報告空白和測試薄片板的結果。
評價UV屏蔽性能的方法在硬質PVC片材上施加含有下述材料的薄膜制備基礎測試板彩色涂層 I80126 媒介物 59.5％I80161 白色分散體 27.0％I8980 異吲哚啉-1-酮Yel Disp 5.4％MEK甲乙酮 8.1％利用2-137HK印刷板涂在0.002密耳光面聚酯上尺寸 L56537利用1-137HK印刷板涂彩色涂層根據前面的方法在聚酯上制備空白和漿料，轉移到前面所述的板上。將空白和測試薄片板都放在基于Dew Cycle協(xié)議的SunshineCarbon Arc(Atlas)老化試驗機中。每隔500小時測試時間讀取并記錄初始光澤和色澤讀數。
可由PVD過程中沉積的常規(guī)有機溶劑基聚合物制備多層顆粒剝離層?？刹捎煤芏嗖煌牧?，例如聚合物、低聚物和單體。可用電子束、濺射、感應以及電阻加熱使這些材料蒸發(fā)。
此過程中使用本體聚合物的困難之一是要有效地將聚合物加入到蒸發(fā)系統(tǒng)中而不能使其在高溫下暴露太長時間，否則就會造成有害影響。另一個困難在于蒸發(fā)以及將聚合物蒸汽引入支撐系統(tǒng)時不能污染真空系統(tǒng)或者降低真空度。
一些方法可以克服上述有關聚合物傳輸的困難。一種方法是將聚合物涂于載體材料如由金屬或能經受住蒸發(fā)溫度的材料制成的絲或帶之上。然后將此涂覆材料供入聚合物蒸汽模頭，在其中加熱、使聚合物汽化并將蒸汽引至支撐系統(tǒng)。另一種方法是使聚合物熔化、降粘，然后將材料擠壓或者泵送至聚合物蒸汽模頭中。齒輪泵、擠出機、或者類似于聚合物蒸汽模頭的毛細管擠出系統(tǒng)(Capillary Rehometer)可提供加熱至適當溫度的蒸發(fā)表面。然后，模頭將蒸汽引入支撐系統(tǒng)中。還需要提供冷卻表面使任何雜散的聚合物蒸汽冷凝以使聚合物留在模頭支撐系統(tǒng)區(qū)域而且用泵抽吸該區(qū)產生壓差。
鐘罩過程參見圖10，用一個裝在鐘罩底部的加熱部件102改良真空鐘罩100。所述部件包括一個受熱的聚合物蒸汽室104，室內含有一個切出的腔106以容納所需樣品。一個鋁箔坩鍋裝配在所述部件上，在坩鍋內放置大約0.3g所需樣品。然后將坩鍋放入加熱部件中。
在加熱部件上方距離部件頂部1英寸的地方放置有一個沉積量表109。當部件加熱時，所述量表測量蒸發(fā)材料的量，以埃/秒(/sec)計量。
在沉積量表上方，兩個柱子(未示出)之間夾有一個聚酯片材110。從部件中蒸發(fā)的材料沉積在所述薄膜上。在另一個步驟中，在該薄膜上鍍金屬。
一旦樣品、沉積量表和聚酯薄膜均就位，則關閉鐘罩并開始真空循環(huán)。系統(tǒng)抽真空至壓力介于2×10-5托至6×10-5托之間，準備開始進行試驗。
在室溫下啟動加熱部件。達到所需的真空度后就開始為部件供給能量。設定部件在20分鐘的間隔內加熱到650℃。每分鐘進行一次測量。每隔一分鐘記錄下時間、當時部件的溫度(℃)、沉積量表讀數(/sec)以及當時的真空壓力。當沉積量表晶體(crystal)失效或者所有的材料均已蒸發(fā)完并且沉積量表讀數降至0的時候，試驗結束。
試驗結束時，打開鐘罩直通大氣。取出聚酯放在一邊以備鍍金屬之用，并丟棄用過的坩鍋。列表記錄數據以與所有其它材料試驗進行比較。
鐘罩聚合物試驗在鐘罩噴鍍器中，以不同的聚合物進行了多個試驗。在鐘罩步驟”中介紹的步驟適用于所有的這些試驗。每個試驗都記錄下試驗時間、溫度、沉積量表讀數和真空壓力。從上述數據可以判斷出哪種材料對真空度影響更大以及哪種材料可以提供最高的沉積速率。更高的沉積速率意味著最終工業(yè)規(guī)模裝置的操作速率更高。然而，對真空度影響較大的材料可能會在操作一段時間以后出現清除以及可能的泵壓(pump down)問題。
試驗1，2，6和7是采用Dow 685D聚苯乙烯。該聚合物的標稱分子量約300,000。所有的四個試驗得到了相似的結果。沉積速率保持在約10/sec直到溫度升至約550℃。直到該溫度前它對真空度的影響都很小。壓力總的提高量低于2×10-5托。550℃以上時速率劇烈增加而且壓力提高到1.2×10-4托～1.8×10-4托。這對真空壓力仍是極小的影響。
試驗3采用Elvacite2045，這是一種分子量為193,000的甲基丙烯酸異丁酯。沉積速率在500℃時升至26.5/sec。在此溫度下真空壓力從開始的5.2×10-5托提高到3.6×10-4托。
試驗4采用Elvacite2044，它是分子量142,000的甲基丙烯酸正丁酯材料。2044的沉積速率在500℃時達到30/sec的峰值。在此溫度下蒸汽壓力達到2.0×10-4托。
試驗5和19采用Endex160，它是一種共聚物材料。413℃時Endex160達到了最大沉積，速率為11/sec。沉積幾乎沒有對真空度產生影響，只提高了1.0×10-6托升至最終讀取的4.4×10-5托。
第8個試驗采用Elvacite2008，這是一種分子量為37,000的甲基丙烯酸甲酯。在630℃時達到最高沉積速率，為67/sec。最終真空壓力提高到1.0×10-4托。
試驗9和10采用Piccolastic D125，這是一種分子量為50,400的苯乙烯聚合物。沉積速率在500℃時為108/sec，整個試驗過程中對真空度影響很小。
試驗11和12采用Piccolastic A75，這是另一種苯乙烯單體，具有1,350的低分子量。沉積開始很早，當420℃時達到最高點760/sec，兩次試驗中對真空度影響都很小。
試驗13和14采用來自Polyscience的50,000MW聚苯乙烯標準物質。樣品具有非常窄的分子量分布。對這些試驗而言，在560℃時沉積速率為205/sec。沉積時真空壓力增加到6.2×10-5托，比開始壓力增加了1.4×10-5托。
試驗15和16采用來自Polyscience的另一種聚苯乙烯標準物，分子量為75,000。在590℃時沉積達到30/sec的速率。在該溫度時，真空壓力增加到3.0×10-4托，增加非常明顯。
試驗17采用Endex155，一種分子量8,600的芳香族單體的共聚物。在530℃時達到最高沉積速率，為78/sec。最終真空壓力提高到1.0×10-4托。
試驗18采用來自Polyscience的另一種聚苯乙烯標準物，分子量為800-5000。在490℃時沉積速率為480/sec。在整個運行中對真空壓力幾乎沒有或沒有任何影響。
試驗20采用來自Polyscience的聚甲基丙烯酸甲酯標準物，分子量為25,000。在645℃時沉積速率達到50/sec。在該條件下，最終真空壓力提高到1.0×10-4托。
試驗21采用Elvacite2009，一種經處理不含硫的甲基丙烯酸甲酯聚合物，其分子量為83,000。在580℃時達到26/sec的最終沉積速率。真空壓力從最初的4.2×10-5托提高到1.8×10-4托。
試驗22和26采用Elvacite2697，一種經處理的甲基丙烯酸甲酯/正丁酯共聚物的形式，其分子量為60,000。在580℃時達到20/sec的最終沉積速率。試驗結束時真空壓力升至1.0×10-4托。
試驗23采用Elvacite 2021C，一種經處理的甲基丙烯酸甲酯，其分子量為119,000。在590℃時達到30/sec的最終沉積速率。該試驗對真空度有著明顯的影響，最終真空壓力為4.4×10-4托，比最初真空壓力提高一個數量級。
試驗24采用Lawter K1717，一種聚酮。在300℃時達到最高沉積速率300/sec。該溫度下真空壓力提高到7.0×10-5托。試驗結束時，坩鍋內留有大量的煙灰。這表明該材料的某些部分事實上已燃燒，而不是僅僅蒸發(fā)。
試驗25采用Solsperse24000，一種分散劑。該樣品也在坩鍋中有煙灰殘余物從而表明在試驗過程中燃燒。然而，在360℃時記錄的沉積速率高達100/sec。真空壓力在試驗過程中提高了1.0×10-5托。
試驗27采用ElVacite2016，一種未經處理的甲基丙烯酸甲酯/正丁酯共聚物，分子量為61000。在630℃時，沉積速率為135/sec。此時真空壓力顯著提高到3.0×10-4托。
試驗28采用Elvacite2043，一種甲基丙烯酸乙酯聚合物，分子量為50000。在600℃時沉積速率為98/sec。此時真空壓力為1.0×10-4托。
試驗29采用Kraton G1780。該材料是7％苯乙烯和乙烯/丙烯的多臂共聚物。在600℃時沉積速率為70/sec。最終真空壓力提高到8.2×10-5托。試驗過程中沉積速率保持非常穩(wěn)定，沒有表現出所有其它試驗中常見的猛烈波動，尤其是在較高溫度下。
試驗30采用Kraton G1701。該材料是37％苯乙烯和乙烯/丙烯的線性二嵌段共聚物。在595℃時達到102/sec的最終沉積速率。最終真空壓力為8.6×10-5托。
試驗31采用Kraton G1702。該材料是28％苯乙烯和乙烯/丙烯的線性二嵌段共聚物。在580℃時達到91/sec的最終沉積速率。最終真空壓力提高到8.0×10-5托。
試驗32采用Kraton G1703M。該材料是22％苯乙烯和乙烯/丙烯的線性二嵌段共聚物。在613℃時達到80/sec的最終沉積速率。該溫度下的真空壓力為8.0×10-5托。
試驗33采用1201Creanova，一種以聚氨酯改性酮醛為基礎的合成樹脂。在535℃時達到382/sec的沉積速率。該溫度下對真空的影響很小。
試驗34采用Kraton G1750M。該材料是8％苯乙烯和乙烯/丙烯的多臂共聚物。在625℃時達到170/sec的沉積速率。該溫度下的最終真空壓力提高到9×10-5托。
從上述試驗，我們得出如下結論。上述試驗的最大價值在于它定量地分析了不同樹脂對真空壓力的影響。根據試驗，分子量和真空影響之間存在著相互關系。材料的分子量越低，蒸發(fā)后材料對系統(tǒng)的真空壓力影響越小。而沒有表明溫度和沉積二者相互關聯。
具有部件(block)的鼓的步驟參見圖11和12，真空室112中包括一個轉鼓114，一個沉積量表116以及一個加熱部件118。加熱部件包括一個加熱的聚合物蒸汽室120，它配有坩鍋122及其聚合物源124。鼓114直徑大約1英尺，表面為6英寸寬。它可以2轉/分鐘的最高速度旋轉。加熱部件是圓柱形的，一面切有狹縫126。狹縫一直開口至貫穿部件中心的腔128。部件具有三個單獨的加熱器用來控制部件的溫度。沉積量表116放置在狹縫前面大約1英寸處。它可以測量通過狹縫的材料的量并以埃/秒(/sec)表示。該實施方案示出在真空室內的電子束槍130，但在本步驟中不使用EB槍。采用本方法篩選聚合物，測量它們被蒸汽沉積因而適合用作聚合剝離涂層的能力。
為了準備樣品，打開加熱部件并在腔中裝入材料。完成之后，關閉室并開始真空循環(huán)。將室抽真空直至壓力達到至少6×10-5托。
在室溫下啟動加熱部件。達到所需真空度后開始為三個加熱器供給能量。設定加熱器使其在20分鐘的間隔內加熱到所需溫度。每6秒鐘將測量結果傳輸給一個計算機文件。記錄時間、部件在三個區(qū)域的溫度(℃)、沉積量表讀數(/sec)以及當時的真空壓力(托)。當沉積量表晶體失效，或者所有的材料均已蒸發(fā)完并且沉積量表讀數降至0的時候，試驗結束。
試驗結束時，打開鐘罩直通大氣。更換沉積的晶體，在部件中裝入新材料以備下一次試驗之用。
聚合物部件中進行的聚苯乙烯試驗進行了6個單獨的試驗，每個試驗中都采用Dow 685D。所采用的聚苯乙烯的標稱分子量約300,000。試驗中的最終部件溫度以及升至最終溫度的升溫時間都有改變。
試驗1中，設定部件在10分鐘升溫時間內升至300℃。隨著試驗的進行，聚合物沉積速率非常慢，不高于5/sec。整個試驗中一直保持這一速率。
在第二個試驗中，設定部件最終溫度為325℃，沒有設定升溫時間。允許通過使用控制器而以盡可能最快的速率增加溫度。隨著溫度的增加，沉積速率在約30/sec變平。在試驗開始的15分鐘內，這一速率雖然有些波動但一直保持穩(wěn)定，以后速率開始明顯下降。20分鐘結束試驗時，速率降至15/sec。上述速率的下降可能是由于聚合物供應耗盡。
在第三個試驗中，設定部件最終溫度350℃，升溫時間10分鐘。隨著溫度增加，沉積速率約6/sec。隨著試驗的進行，最后速率在進入試驗后約13分鐘出現了一個峰值14/sec。第20分鐘結束試驗時，速率又降回至約6/sec。理論上，聚苯乙烯在大約350℃時解聚。試驗中的沉積速率可能已經很低，因為溫度會導致上述的解聚以及被沉積量表感知的蒸發(fā)過程。
試驗4的設定點為375℃，沒有設定升溫時間。沉積速率在大約10分鐘內提高到30～35/sec，但并沒有在該點處保持穩(wěn)定。隨著溫度超過350℃，速率明顯增大并且變得很不穩(wěn)定。速率在40～120/sec之間不規(guī)則波動。試驗時間15分鐘以后，沉積量表晶體失效，試驗結束。聚合物在高于350℃溫度時已經吸收了足夠的能量來發(fā)生解聚，因此從該點開始它在高速率下只釋放出很低分子量的材料。這些材料包括原始聚苯乙烯的單體以及二聚物。在形成聚合物薄膜的過程中上述分子量最終材料是沒有用的。
第五個試驗的最終溫度也是375℃，但這次10分鐘升溫時間。剛開始沉積非常穩(wěn)定，但是一旦超過350℃，沉積變得很不穩(wěn)定。速率在20/sec到峰值110/sec之間波動。大約18分鐘后量表晶體失效，試驗結束。
最后一個試驗也是375℃，但升溫時間為20分鐘。同樣表現出了與前兩個試驗相同的行為。直到350℃之前沉積都在約20/sec處非常穩(wěn)定。然而隨著溫度超過350℃，速率又一次變得極不穩(wěn)定。速率在30/sec到140/sec之間波動，這次是在大約23分鐘后晶體失效，試驗結束。
由上述試驗我們得出了如下結論。很明顯，這些試驗表明大約350℃溫度時聚苯乙烯的解聚或其它物理解離是真實存在的。在高于上述溫度的試驗中，三種情況下均在大約相同的溫度出現反常行為。在350℃的試驗中，沉積速率表明同時還發(fā)生著另外一個過程，因為在更低的325℃設定點時還可以觀測到更高的速率。除非是發(fā)生了解聚或其它過程，否則350℃時的速率應該高于325℃。根據FTIR分析該材料應該是聚苯乙烯，而油性則表明它像是一種低分子量的聚苯乙烯。進一步的證據就是原始聚合物(300,000MW)的解聚。350℃的試驗還有一些輕微的粘著性殘余物，但不像在375℃試驗中的殘余物那么油。在300℃和325℃下操作的試驗沒有任何粘著性或油性，而是留下一種固體薄膜。由上述系列試驗可知，聚合物沉積的溫度范圍高于約300℃，低于約350℃，優(yōu)選低于325℃。優(yōu)選溫度足夠低，聚合物不會在該溫度下發(fā)生解離過程。這也提供了一種非常高的、在運行中保持穩(wěn)定的沉積速率。
具有加熱部件和電子束的鼓(在部件的坩鍋中)本實施例利用圖11和圖12表示的真空室112，加熱部件118，轉鼓114，以及電子束槍130。
為了加入材料，打開加熱部件將材料加入到腔128中。用PET薄膜覆蓋鼓。電子束槍是一個典型的工業(yè)用電子束槍。在其旋轉盤中有四個銅膛。每次只有一個膛和電子束槍在一條直線上。用來蒸發(fā)的材料直接放在膛內，或者放在以適當轉臺位置放置在膛內的合適坩鍋襯里中。第二沉積量表(未示出)放置在靠近鼓表面的坩鍋上方的位置。它測量從坩鍋蒸發(fā)的材料的量，以埃/秒(/sec)表示。一旦完成上述步驟，就關閉室并開始真空循環(huán)。將室抽真空直至壓力達到至少6×10-5托。
一旦達到了所需的真空度，就開始為三個加熱器提供能量。設定加熱器使其在20分鐘的間隔內加熱所需溫度。每6秒鐘將測量結果傳輸給一個計算機文件。記錄時間、部件在三個區(qū)域的溫度(℃)、沉積量表讀數(/sec)以及當時的真空壓力(托)。為電子束裝置供給能量。可以以0.1％的增量增大槍的能量供應。供給能量直到低于蒸發(fā)溫度、卻允許煨透(soak)或者調節(jié)的點。煨透以后，增大能量供應，直到達到所需的沉積速率，然后一旦聚合物開始沉積就打開遮擋裝置。開始使鼓旋轉。如果沉積量表晶體檢波器失效，或者所有的材料均已蒸發(fā)完并且沉積量表讀數降至0的時候，試驗結束。試驗結束時，關閉電子束槍的遮擋裝置，停止鼓的旋轉，并斷開能源和電子束槍的連接，關閉部件加熱器電源。在冷卻階段后，打開室直通大氣。取出已經涂覆的材料。
在電子束中的薄片材料試驗在電子束噴鍍器中沉積下述材料，制成薄片材料。如下文所述拍攝顯微照片。
源自上表的實施例實施例8下述結構是這樣制備的在Temiscal電子束噴鍍器中在一卷印有熱塑性剝離涂層的48gauge聚酯上鍍銦。然后將卷從噴鍍器中取出，用丙酮通過實驗室剝離器從聚酯上面分離出銦。然后傾析銦和丙酮溶液，并進行離心分離從而濃縮薄片。然后，將得到的薄片壓延在載片上，利用Media Cybernetics的Image Pro Plus圖象分析儀拍攝顯微照片。然后，利用IKA Ultra Turex T50均化器減小溶液中的薄片尺寸。再采用Horiba LA 910激光散射粒度分布分析儀對制得的薄片的粒度分布進行分析。下面所提及的粒度是根據如下慣例D1010％的所測顆粒低于或等于報告直徑；D5050％的所測顆粒低于或等于報告直徑；D9090％的所測顆粒低于或等于報告直徑；最終的薄片粒度是D10＝3.3，D50＝13.2，D90＝31.2。
照片說明銦均化30”均化30”后以微米表示的粒度D10＝8.21，D50＝26.68，D90＝65.18均化6分鐘30秒。
以微米表示的最終粒度D10＝3.33，D50＝13.21，D90＝31.32實施例9下述結構是這樣制備的在Temiscal電子束噴鍍器中在一卷印有熱塑性剝離涂層的48gauge聚酯上鍍TiO2。然后將所述卷從噴鍍器中取出，并用丙酮通過實驗室剝離器從聚酯上面分離出TiO2。然后傾析TiO2和丙酮溶液并進行離心分離從而濃縮薄片。然后，將得到的薄片壓延在載片上，利用Media Cybernetics的Image Pro Plus圖象分析儀拍攝顯微照片。然后，利用IKA Ultra Turex T50均化器減小溶液中的薄片尺寸。再采用Horiba LA 910激光散射粒度分布分析儀對制得的薄片的粒度分布進行分析。
照片說明調節(jié)粒度前TiO2“原樣”以微米表示的粒度D10＝16.20，D50-44.17，D90＝104.64均化15分鐘以微米表示的最終粒度D10＝7.83，D50＝16.37，D90＝28.41實施例10和11下述結構是這樣制備的在Temiscal電子束噴鍍器中在一卷印有熱塑性剝離涂層的48gauge的聚酯上鍍MgF2。然后將所述卷從噴鍍器中取出，用丙酮通過實驗室剝離器從聚酯上面分離出MgF2。然后傾析MgF2和丙酮溶液并進行離心分離從而濃縮薄片。然后，將得到的薄片壓延在載片上，利用Media Cybernetics的Image Pro Plus圖象分析儀拍攝顯微照片。然后，利用IKA Ultra Turex T50均化器減小溶液中的薄片尺寸。再采用Horiba LA 910激光散射粒度分布分析儀對制得的薄片的粒度分布進行分析。
照片說明調節(jié)粒度前拍攝的MgF2“原樣”以微米表示的粒度D10＝16.58，D50＝150.34，D90＝398.17均化11分鐘以微米表示的最終粒度D10＝0.43，D50＝16.95，D90＝45.92實施例12和13下述結構是這樣制備的在Temiscal電子束噴鍍器中在一卷印有熱塑性剝離涂層的48gauge的聚酯上鍍SiO。然后將所述卷從噴鍍器中取出，用丙酮通過實驗室剝離器從聚酯上面分離出SiO。然后傾析SiO和丙酮溶液并進行離心分離從而濃縮薄片。然后，將得到的薄片壓延在載片上，利用Media Cybernetics的Image Pro Plus圖象分析儀拍攝顯微照片。然后，利用IKA Ultra Turex T50均化器減小溶液中的薄片尺寸。再采用Horiba LA 910激光散射粒度分布分析儀對制得的薄片的粒度分布進行分析。
照片說明調節(jié)粒度前拍攝的SiO“原樣”以微米表示的粒度D10＝17.081，D50＝67.80，D90＝188.31均化17分鐘以微米表示的最終粒度D10＝5.75，D50＝20.36，D90＝55.82實施例14，15和16下述結構是這樣制備的在Temiscal電子束噴鍍器中在一卷印有熱塑性剝離涂層的48gauge的聚酯上鍍ZnO。然后將所述卷從噴鍍器中取出，用丙酮通過實驗室剝離器從聚酯上面分離出ZnO。然后傾析ZnO和丙酮溶液并進行離心分離從而濃縮薄片。然后，將得到的薄片壓延在載片上，利用Media Cybernetics的Image Pro Plus圖象分析儀拍攝顯微照片。然后，利用IKA Ultra Turex T50均化器減小溶液中的薄片尺寸。再采用Horiba LA 910激光散射粒度分布分析儀對制得的薄片的粒度分布進行分析。
照片說明調節(jié)粒度前拍攝的ZnO“原樣”以微米表示的粒度D10＝23.58，D50＝63.32，D90＝141.59以微米表示的最終粒度D10＝7.69，D50＝18.96，D90＝38.97實施例17，18和19下述結構是這樣制備的在Temiscal電子束噴鍍器中在一卷印有熱塑性剝離涂層的48gauge的聚酯上鍍Al2O3。然后將所述卷從噴鍍器中取出，用丙酮通過實驗室剝離器從聚酯上面分離出Al2O3。然后傾析Al2O3和丙酮溶液并進行離心分離從而濃縮薄片。然后，將得到的薄片壓延在載片上，利用Media Cybernetics的Image Pro Plus圖象分析儀拍攝顯微照片。然后，利用IKA Ultra Turex T50均化器減小溶液中的薄片尺寸。再采用Horiba LA 910激光散射粒度分布分析儀對制得的薄片的粒度分布進行分析。
照片說明調節(jié)粒度前拍攝的Al2O3“原樣”以微米表示的粒度D10＝6.37，D50＝38.75，D90＝99.94均化9分鐘以微米表示的最終粒度D10＝1.98，D50＝16.31，D90＝39.77實施例20和21下述結構是這樣制備的在Temiscal電子束噴鍍器中在一卷印有熱塑性剝離涂層的48gauge的聚酯上鍍In2O3。然后將所述卷從噴鍍器中取出，用丙酮通過實驗室剝離器從聚酯上面分離出In2O3。然后傾析In2O3和丙酮溶液并進行離心分離從而濃縮薄片。然后，將得到的薄片壓延在載片上，利用Media Cybernetics的Image Pro Plus圖象分析儀拍攝顯微照片。然后，利用IKA Ultra Turex T50均化器減小溶液中的薄片尺寸。再采用Horiba LA 910激光散射粒度分布分析儀對制得的薄片的粒度分布進行分析。
照片說明調節(jié)粒度前拍攝的In2O3“原樣”以微米表示的粒度D10＝18.88，D50＝50.00，D90＝98.39均化3分鐘以微米表示的最終粒度D10＝8.89，D50＝20.22，D90＝38.92所采用的相對折射率2.64-2.88實施例22，23和24下述結構是這樣制備的在Temiscal電子束噴鍍器中在一卷印有熱塑性剝離涂層的48gauge的聚酯上鍍銦錫氧化物(ITO)。然后將所述卷從噴鍍器中取出，用丙酮通過實驗室剝離器從聚酯上面分離出ITO。然后傾析ITO和丙酮溶液并進行離心分離從而濃縮薄片。然后，將得到的薄片壓延在載片上，利用Media Cybernetics的Image ProPlus圖象分析儀拍攝顯微照片。然后，利用IKA Ultra Turex T50均化器減小溶液中的薄片尺寸。再采用Horiba LA 910激光散射粒度分布分析儀對制得的薄片的粒度分布進行分析。
照片說明調節(jié)粒度前拍攝的ITO“原樣”以微米表示的粒度D10＝21.70，D50＝57.00，D90＝106.20均化6分鐘以微米表示的最終粒度D10＝10.40，D50＝20.69，D90＝36.32實施例25，26，27和28下述結構是這樣制備的在Temiscal電子束噴鍍器中在一卷印有熱塑性剝離涂層的48gauge的聚酯上鍍Si。然后將所述卷從噴鍍器中取出，用丙酮通過實驗室剝離器從聚酯上面分離出Si。然后傾析Si和丙酮溶液并進行離心分離從而濃縮薄片。然后，將得到的薄片壓延在載片上，利用Media Cybernetics的Image Pro Plus圖象分析儀拍攝顯微照片。然后，利用IKA Ultra Turex T50均化器減小溶液中的薄片尺寸。再采用Horiba LA 910激光散射粒度分布分析儀對制得的薄片的粒度分布進行分析。
照片說明調節(jié)粒度前拍攝的Si“原樣”以微米表示的粒度D10＝20.20，D50＝57.37，D90＝140.61均化20分鐘以微米表示的最終粒度D10＝11.9，D50＝27.0，D90＝55.5實施例29和30下述結構是這樣制備的在Temiscal電子束噴鍍器中在一卷印有熱塑性剝離涂層的48gauge的聚酯上鍍SiO、Al、SiO夾層。然后將所述卷從噴鍍器中取出，用丙酮通過實驗室剝離器從聚酯上面分離出SiO、Al、SiO。然后傾析SiO、Al、SiO和丙酮溶液并進行離心分離從而濃縮薄片。然后，將得到的薄片壓延在載片上，利用MediaCybernetics的Image Pro Plus圖象分析儀拍攝顯微照片。然后，利用IKA Ultra Turex T50均化器減小溶液中的薄片尺寸。再采用HoribaLA910激光散射粒度分布分析儀對制得的薄片的粒度分布進行分析。
照片說明調節(jié)粒度之前拍照的SiO Al SiO夾層“原樣”以微米表示的粒度D10＝29.7，D50＝77.6，D90＝270.2實施例31和32下述結構是這樣制備的在Temiscal電子束噴鍍器中在一卷印有熱塑性剝離涂層的48gauge的聚酯上鍍鉻。然后將所述卷從噴鍍器中取出，用丙酮通過實驗室剝離器從聚酯上面分離出鉻。然后傾析鉻和丙酮溶液并進行離心分離從而濃縮薄片。然后，將得到的薄片壓延在載片上，利用Media Cybernetics的Image Pro Plus圖象分析儀拍攝顯微照片。然后，利用IKA Ultra Turex T50均化器減小溶液中的薄片尺寸。再采用Horiba LA 910激光散射粒度分布分析儀對制得的薄片的粒度分布進行分析。
照片說明調節(jié)粒度之前拍照的鉻“原樣”以微米表示的粒度D10＝13.1，D50＝8.9，D90＝59.8均化3分鐘以微米表示的最終粒度D10＝9.82，D50＝19.81，D90＝37.55實施例33下述結構是這樣制備的在Temiscal電子束噴鍍器中在一卷印有熱塑性剝離涂層的48gauge的聚酯上鍍Phelly Material，Emerson，NJ的M401銅、鋅、銀合金。然后將所述卷從噴鍍器中取出，用丙酮通過實驗室剝離器從聚酯上面分離出合金。然后傾析合金和丙酮溶液并進行離心分離從而濃縮薄片。然后，將得到的薄片壓延在載片上，利用Media Cybernetics的Image Pro Plus圖象分析儀拍攝顯微照片。然后，利用IKA Ultra Turex T50均化器減小溶液中的薄片尺寸。再采用Horiba LA 910激光散射粒度分布分析儀對制得的薄片的粒度分布進行分析。
照片說明調節(jié)粒度之前拍照的合金“原樣”以微米表示的粒度D10＝69.6，D50＝161.2，D90＝313.4均化20分鐘以微米表示的最終粒度D10＝13.32，D50＝27.77，D90＝51.28圖13和14示出與圖11和圖12相似的真空室、轉鼓以及聚合物蒸汽室，但所述聚合物通過后面詳述的送絲機構136送入室內。該實施方案中，加熱部件兩端都有小孔，從而允許涂覆絲143穿過并進入受熱狹縫區(qū)域。涂覆絲從線軸164退卷并以預定速度向前穿過使聚合物蒸發(fā)的加熱部件進入狹縫區(qū)，然后，使用過的絲再纏繞在第二個線軸166上。狹縫一直開口進入通過部件中心的腔。在本實施方案中，用泵抽吸加熱部件和鼓周圍區(qū)域，從而選擇性地冷卻該區(qū)域使涂覆在絲上的聚合物冷凝。這防止蒸汽逃向室內電子束區(qū)域。
實施例34實施例有聚合物部件和電子束的鼓(送絲)
下述結構是依據上面所示條件制備的為易于除去，在纏繞在鼓上的48gauge聚酯上涂覆苯乙烯聚合物剝離劑，然后在Temiscal電子束噴鍍器中鍍鋁。從噴鍍器中取出聚酯薄膜，用丙酮通過實驗室剝離器從剝離層以及聚酯薄膜上分離出鋁。然后傾析鋁和丙酮溶液并進行離心分離從而濃縮薄片。然后，將得到的薄片壓延在載片上，利用MediaCybernetics的Image Pro Plus圖象分析儀拍攝顯微照片。然后，利用IKA Ultra Turex T50均化器減小溶液中的薄片尺寸。再采用HoribaLA910激光散射粒度分布分析儀對制得的薄片的粒度分布進行分析。
照片說明開始粒度D10＝13.86，D50＝34.65，D90＝75.45
均化以微米表示的最終粒度D10＝5.10，D50＝13.19，D90＝25.80實施例35實施例有聚合物部件和電子束的鼓(送絲)
下述結構是依據上面所示條件制備的為易于除去，在纏繞在鼓上的48gauge聚酯上涂覆苯乙烯聚合物剝離劑，然后在Temiscal電子束噴鍍器中鍍一氧化硅。然后從噴鍍器中取出聚酯薄膜，用丙酮通過實驗室剝離器從剝離層以及聚酯薄膜上分離出一氧化硅。然后傾析一氧化硅和丙酮溶液，并進行離心分離從而濃縮薄片。然后，將得到的薄片壓延在載片上，利用Media Cybernetics的Image Pro Plus圖象分析儀拍攝顯微照片。
實施例36實施例有聚合物部件和電子束的鼓(送絲)
下述結構是依據上面所示條件制備的為易于除去，在纏繞在鼓上的48gauge聚酯上涂覆苯乙烯聚合物剝離劑，然后在Temiscal電子束噴鍍器中鍍氟化鎂。然后從噴鍍器中取出聚酯薄膜，用丙酮通過實驗室剝離器從剝離層以及聚酯薄膜上分離出氟化鎂。
然后傾析氟化鎂和丙酮溶液，并進行離心分離從而濃縮薄片。然后，將得到的薄片壓延在載片上，利用Media Cybernetics的Image ProPlus圖象分析儀拍攝顯微照片。
有蒸汽管和電子束的鼓(送絲)圖15，16，15A和16A示出用于將涂覆聚合物送入真空室的送絲機構的兩種不同實施方案，包括轉鼓、沉積量表、有涂覆聚合物涂覆絲進給系統(tǒng)的聚合物蒸汽管，以及電子束(E-Beam)槍。鼓如前面所述。蒸汽管配有受熱聚合物蒸汽路徑，其周圍圍有以真空間隙隔開的水冷管。管上的狹縫允許蒸發(fā)的聚合物通過并到達鼓表面。蒸汽管在加熱部件和鼓附近產生壓差區(qū)域，從而防止蒸汽逃逸至室內的電子束區(qū)域。圖15和16所示實施方案中，送絲裝置包括一個供絲線軸和一個卷取線軸。使絲退卷，涂覆上聚合物，并繞加熱部件行進。聚合物從涂覆絲上蒸發(fā)并被引到鼓表面上。圖16的端視圖示出外管，其狹縫朝向鼓。外管被冷卻而內側蒸汽管被加熱。該圖還示出纏有絲的加熱部件。絲進入蒸汽管，環(huán)繞加熱管，然后收回到卷取線軸。
圖15和16的實施方案示出與前面所述類似的真空室132和加熱部件134，所不同的是通過涂覆絲進給裝置136將用于剝離層的聚合物送入真空室。真空室包括一個轉鼓128，一個沉積量表140以及一個電子束(E-beam)槍142。正如上面提到的那樣，鼓直徑大約1英尺，表面為6英寸寬。它可以最高2轉/分鐘的速度旋轉。加熱部件134包括一個受熱聚合物蒸汽室144，它是圓柱形的，在一個區(qū)域上開有狹縫145。受熱內管以146表示。送絲裝置136包括一個細長外殼147，它包括涂覆有聚合物并隨后送入加熱部件的絲148。絲纏繞在一個受熱塊149上。送絲裝置還包括一個渦輪泵150，一個離子量表以及一個熱電偶量表154。涂覆絲從線軸156退卷以后以設定的速率向前穿過加熱部件，在該部件中聚合物蒸發(fā)進入狹縫區(qū)域158，然后使用過的絲再纏繞在第二個線軸160上。狹縫一直開口進入貫穿部件中心的腔。用泵幫助將蒸發(fā)共聚物送至鼓表面。加熱部件有三個單獨的加熱器，都可用于控制部件的溫度。沉積量表140放在狹縫前方大約1英寸處。它可以測量通過狹縫的材料的量，以埃/秒(/sec)表示。
使用時，將PET薄膜覆蓋在鼓上。采用送絲機構和加熱部件將聚合物剝離材料層涂覆在載體上，然后激活電子束槍，在剝離涂層上在涂覆上一層金屬或者其它材料的涂層，等等。電子束槍142是一個典型的用于工業(yè)的電子束槍。在其旋轉盤中有四個銅膛。每次只有一個膛和電子束槍在一條直線上。用來蒸發(fā)的材料直接放在膛內，或者放在以適當轉臺位置放置在膛內的合適坩鍋襯里中。第二沉積量表(未示出)放置在靠近鼓表面、坩鍋上方的位置。它測量從坩鍋蒸發(fā)的材料的量，以埃/秒表示(/sec)。一旦完成上述步驟，關閉室并開始真空循環(huán)。將室抽真空直至壓力至少為6×10-5托。
一旦達到了所需的真空度，開始為三個加熱器提供能量。設定加熱器使其在20分鐘的間隔內加熱到所需溫度。每6秒鐘將測量結果傳輸給一個計算機文件。記錄時間、部件在三個區(qū)域的溫度(℃)、沉積量表讀數(/sec)以及當時的真空壓力(托)。為電子束裝置提供能量?？梢砸?.1％的增量增大槍的能量供應。提高所供給的能量直到低于蒸發(fā)溫度、卻允許煨透(soak)或者調節(jié)的一點。煨透以后，增大能量供應，直到達到所需的沉積速率，然后一旦聚合物開始沉積就打開遮擋裝置。開始轉鼓。試驗結束時，關閉電子束槍的遮擋裝置，停止鼓的旋轉，并斷開能源和電子束槍的連接，關閉部件加熱器電源。在冷卻階段后，打開室直通大氣。取出已經涂覆的材料。
圖15A和16A所示實施方案中，蒸汽管的兩端都有小孔，從而允許涂覆絲162穿過并進入蒸汽管的受熱部件。涂覆絲從線軸164退卷后以設定的速率向前穿過聚合物正在蒸發(fā)進入狹縫的部件，然后，使用過的絲再纏繞再第二個線軸166上。以電熱絲式加熱器加熱蒸汽管壁，而部件具有一個單獨的、可以用來控制系統(tǒng)溫度的加熱器。沉積量表168放在狹縫前方大約1英寸處。它可以測量通過狹縫的材料的量，以埃/秒(/sec)表示。
以PET薄膜覆蓋鼓。電子束槍的旋轉盤中有四個銅膛。每次只有一個膛和電子束槍在一條直線上。用來蒸發(fā)的材料直接放在膛內，或者放在以適當轉臺位置放置在膛內的合適坩鍋襯里中。一旦完成上述步驟，關閉室并開始真空循環(huán)。將室抽真空直至壓力至少為6×10-5托。一旦達到了所需的真空度，開始為管和加熱部件提供能量。設定加熱器使其在20分鐘的間隔內達到所需溫度。每6秒鐘將測量結果傳輸給一個計算機文件。記錄時間、部件在三個區(qū)域的溫度(℃)、沉積量表讀數(/sec)以及當時的真空壓力(托)。為電子束裝置提供能量?？梢砸?.1％的增量增大槍的能量供應。加大所供給的能量直到低于蒸發(fā)溫度、卻允許煨透或者調節(jié)的一點。煨透以后，增大能量供應，直到達到所需的沉積速率，然后一旦聚合物開始沉積就打開遮擋裝置，將聚合物涂覆絲機制設定到所需速率，然后開始聚合物的沉積過程。開始轉鼓。試驗結束時，關閉電子束槍的遮擋裝置，停止鼓的旋轉，并斷開能源和電子束槍、管、部件加熱器以及送絲的連接，關閉部件加熱器電源。在冷卻階段后，打開室直通大氣。取出已經涂覆的材料。
實施例37實施例有蒸汽管和電子束的鼓(送絲)
下述結構是依據上面所示條件制備的為易于除去，在纏繞在鼓上的48gauge聚酯上涂覆苯乙烯聚合物剝離劑，然后在Temiscal電子束噴鍍器中鍍鋁。然后從噴鍍器中取出聚酯薄膜，用丙酮通過實驗室剝離器從剝離層以及聚酯薄膜上分離出鋁。然后傾析鋁和丙酮溶液并進行離心分離從而濃縮薄片。然后，將得到的薄片壓延在載片上，利用Media Cybernetics的Image Pro Plus圖象分析儀拍攝顯微照片。然后，利用IKA Ultra Turex T50均化器減小溶液中的薄片尺寸。再采用Horiba LA 910激光散射粒度分布分析儀對制得的薄片的粒度分布進行分析。最終薄片的粒度為D10＝3.3，D50＝13.2，D90＝31.2。
照片說明鋁照相并均化30”均化30”后以微米表示的粒度D10＝8.21，D50＝26.68，D90＝65.18均化6分鐘30秒。
以微米表示的最終粒度D10＝3.33，D50＝13.21，D90＝31.32實施例有蒸汽管和電子束(送絲)納米顆粒的鼓
下述結構是依據上面所示條件制備的為易于除去，在纏繞在鼓上的48gauge聚酯上涂覆苯乙烯聚合物剝離劑，然后在Temiscal電子束噴鍍器中鍍鋁。然后從噴鍍器中取出聚酯薄膜，用丙酮通過實驗室剝離器從剝離層以及聚酯薄膜上分離出鋁。得到的鋁顆粒漿料儲存在小瓶中，以備進一步研究之用。
試驗的目的是通過控制沉積過程使鋁在剝離層上沉積時仍然保持在島增長狀態(tài)，得到鋁的納米顆粒。然后，在這些未聚結鋁的島上涂覆剝離材料、再涂覆鋁島。重復上述過程，直到形成一個100層的剝離劑/鋁島/剝離劑夾層結構。
有聚合物部件&電子束(熔體泵擠出機)的鼓參見圖17和18，對類似于上面介紹的真空室和加熱部件進行改良，以將熔化的聚合物(用作剝離涂層材料的熱塑性聚合物)送入真空室。真空室包括一個轉鼓168，一個沉積量表，一個不銹鋼加熱部件170，以及一個電子束(E-Beam)槍172。鼓直徑大約1英尺，表面為6英寸寬。鼓可以旋轉，旋轉的速度和次數也可以控制。加熱部件狹縫一直通向貫穿部件中心的腔。部件有三個單獨的加熱器，用來控制部件的溫度。通過與位于兩端的聚合物坩鍋或者部件相連接的兩個加熱毛細管174將熔化的聚合物輸送到部件中。這些管和位于室外的熔體泵相連。通過含有經調理聚合物的氮氣保護的熔體容器175以及一個擠出機176供入。沉積量表放在狹縫前方大約1英寸處。它可以測量通過狹縫的材料的量，以埃/秒(/sec)表示。
為了加入材料，將聚合物泵送到加熱部件兩端的腔中。用PET薄膜覆蓋在鼓上。電子束槍的旋轉盤中有四個銅膛。每次只有一個膛和電子束槍在一條直線上。用來蒸發(fā)的材料直接放在膛內，或者放在以適當轉臺位置放置在膛內的合適坩鍋襯里中。第二沉積量表(未示出)放置在靠近鼓表面、坩鍋上方的位置。它測量從坩鍋蒸發(fā)的材料的量，以埃/秒表示(/sec)。一旦完成上述步驟，關閉室并開始真空循環(huán)。將室抽真空直至壓力至少為6×10-5托。一旦達到了所需的真空度，開始為管和加熱部件提供能量。設定加熱器使其在20分鐘的間隔內達到所需溫度。每6秒鐘將測量結果傳輸給一個計算機文件。記錄時間、部件在三個區(qū)域的溫度(℃)、沉積量表讀數(/sec)以及當時的真空壓力(托)。為電子束裝置提供能量?？梢砸?.1％的增量增大槍的能量供應。加大所供給的能量直到低于蒸發(fā)溫度、卻允許煨透或者調節(jié)的一點。煨透以后，增大能量供應，直到達到所需的沉積速率，然后一旦聚合物開始沉積就打開遮擋裝置，將聚合物涂覆絲機制設定到所需速率，然后開始聚合物的沉積過程。開始使鼓旋轉，并將熔體泵調節(jié)到所需速率。如果沉積量表晶體失效，或者所有的材料均已蒸發(fā)完并且沉積量表讀數降至0的時候，則試驗結束。試驗結束時，關閉電子束槍的遮擋裝置，停止鼓的旋轉，停止熔體泵，并斷開能源和電子束槍、部件加熱器的連接，關閉部件加熱器電源。在冷卻階段后，打開室直通大氣。取出已經涂覆的材料。
涂覆剝離劑的載體薄膜過程一實施方案中，本發(fā)明可用以制備涂覆剝離劑的聚合載體薄膜，例如涂覆剝離劑的聚酯(PET)。參見圖19，一個聚酯載體薄膜180纏繞在真空室184內的旋轉冷卻鼓182上。薄膜從薄膜退卷站186開始，繞旋轉冷卻鼓表面區(qū)域約300°或者更多，然后在薄膜重繞站188卷取涂覆薄膜。一個聚合物輸送源190向載體薄膜方向引導聚合物材料，電子束192槍使聚合物蒸發(fā)從而將其涂覆在載體薄膜上。聚合涂層硬化，然后在重繞站卷取。上述過程提供了一種涂覆熱塑性聚合物剝離劑的、耐熱的聚合載體薄膜，對通過真空室內的汽相沉積技術施加在薄膜上的薄片材料而言，該薄膜具有良好的剝離性能。該薄膜能在形成薄而且平的埃米級薄片中提供有效的剝離。
聚苯乙烯試驗從在電子束噴鍍器中的試驗可知，加熱部件溫度對聚苯乙烯蒸發(fā)、沉積后的狀態(tài)有著顯著的影響。所有試驗中都用Dow 685D作沉積材料。該材料的分子量(MW)為約300,000。
試驗操作時加熱部件的溫度以25℃的增量從300℃到375℃進行。部件加熱的速率是變化的，但它不具備最終溫度那樣的顯著影響。所有的試驗都是根據上面所描述的“有部件的鼓的步驟”進行。
在第一個試驗中，部件中裝有10粒Dow 685D聚苯乙烯。加熱器的溫度設定為300℃。該溫度下只有很少的沉積。量表讀數介于5～10/sec。試驗結束時只有非常少的明顯殘余物。
在接下來的試驗中，設定部件到達325℃的溫度。沉積增加到20～30/sec范圍內。試驗結束時有明顯的薄膜沉積。薄膜在顏色上透明，為不具備粘著性的固體。
接下來，將部件設定為到達溫度350℃。沉積速率與325℃時接近。試驗結束時，薄膜不同于以前試驗所形成的薄膜。該次試驗中的薄膜接觸時更粘，而且有輕微的退色。
最后，將部件設定到溫度高達375℃。沉積速率增加到接近40/sec。試驗結束時，薄膜上留有黃色的油。油很容易擦去，但它下面沒有任何透明聚苯乙烯薄膜的跡象。
由上述試驗我們得出了聚苯乙烯在高于350℃時分解的結論。這就更加確證了文獻中所記錄的數值。聚苯乙烯在高于350℃時蒸發(fā)，然后似乎開始解聚并留下幾乎是純苯乙烯單體的殘余物。殘余物的FTIR分析更確證了這一點。
在更進一步的試驗中，將Dow聚苯乙烯樣品送到外側實驗室進行分析。為了確定是何種物質在溫度升至所需操作溫度時從聚合物中蒸發(fā)出來，設計了一種方法。聯合使用“直接插入探針”方法和GC-MS分析法，將溫度設定為以30℃/min加熱到325℃。在達到最高溫度后，保持10分鐘。
裝置中的一個離子計數器指示出材料從固體球粒開始蒸發(fā)的時間。試驗中出現了兩個峰值，一個是在大約260℃而另一個在325℃。在兩個峰值處進行GC-MS分析。第一個峰值顯示出高濃度的低分子量物質，包括但不限于，單體和聚苯乙烯的二聚物。從上述分析可以總結出，在最初的加熱過程中大量的未聚合材料以及很多其它的低分子量揮發(fā)物從本體聚苯乙烯中釋放出來。加熱一段時間以后，所需的聚合物蒸發(fā)并沉積在所需的表面上。由此得出結論為了得到最優(yōu)性能，本體聚合物需要預熱或者進行其它的調理過程，從而除去盡可能多的“低端”材料。
在另一個試驗中，我們采用了同樣的“直接插入探針”方法，試圖更進一步地觀察在第一個試驗的第一個峰值處發(fā)生了什么。在這個試驗中，應用的熱量升至260℃并保持在這個溫度。這是第一次試驗中出現第一個峰值的溫度。我們的目的是為了通過GC-MS測定在該溫度下什么物質被蒸發(fā)了，也是為了確定是否可以通過預熱步驟從本體材料中去除這一物質。
峰值出現在幾乎相同的位置，而且GC-MS顯示出很多種類的低分子量物質。它們包括痕量的苯乙烯單體，但還存在非常多的其它有機部分。大約10～12分鐘以后峰值消失了。這表明已經從本體材料中除去了揮發(fā)性材料，而且也說明預熱方法應該能有效地形成透明聚合物薄膜。
從上述一系列的試驗中研制了一種新的方法來提高Dow 685D聚合物沉積聚苯乙烯薄膜的效率。首先，將本體材料加熱到260～300℃。在預熱過程中應該將薄膜覆蓋起來，以防低端產品到達基料。也可以在真空室外，或者至少在沉積室外完成上述步驟，這樣可以將污染最小化。操作足夠長的時間以后，將溫度提升至325℃。這一溫度提供了最高的沉積速率，而且不會導致聚苯乙烯的分解。
以其它的聚苯乙烯樣品進行類似的試驗，得到了更多的觀察結果。這種情況下我們采用Pressure Chemical的4,000MW以及290,000MW的聚苯乙烯。這些樣品都是聚苯乙烯的標準物質，并具有非常窄的分子量分布。它們不含在很多商品化聚合物中常見的污染物質。從這些試驗中我們得出下述結論。比起290,000MW聚苯乙烯，4,000MW材料對真空壓力的影響更小。使用越高分子量的材料，壓力就增加得越多。這與我們從鐘罩試驗得到的數據一致。我們還觀察到，290,000MW材料的開始沉積溫度低于4,000MW材料。我們通過在兩種材料上進行TGAs而確證了這一點。TGAs顯示出，與290,000MW材料相比，4,000MW材料確實在更高的溫度下才開始出現質量損失。
聚合物調理在將聚合物用于沉積過程之前，必須將其調理以除去本體聚合物中的水分和低分子量材料。我們在一個兩階段調理過程中采用Dow685D聚苯乙烯完成了上述調理。在第一階段中，將大量的聚苯乙烯放置在225℃的真空爐中16小時。這一溫度足夠高，可以除去聚合物中的大多數水分。選擇這一溫度的原因還在于它低于觀察到的聚合物分解溫度。在275℃下操作的試驗中，聚苯乙烯樣品經過16小時調理時間以后出現了顯著的分解。調理階段完成后，取出聚合物并放置在干燥器中，從而當其冷卻時不會再吸收任何水分。
當已經準備好聚合物用于噴鍍器時，就完成了調理的第二階段。將聚合物從干燥器中取出來并立即放入噴鍍器中，從而將增加的濕氣降為最低。在開始沉積以前，將含有第一階段調理過的聚合物的本體聚合物加熱到275℃，并在該溫度下保持20分鐘。這一溫度可以除去任何殘存的潮氣和聚合物中的低分子量材料。所述的低分子量材料包括未反應的單體以及本體聚苯乙烯中發(fā)現的很多其它雜質。在275℃下保持足夠長的時間以后，聚合物就準備好進行沉積了。
通過采用上述兩階段調理方法，最終的薄膜將具備一致的分子量并且將不會含有很多低分子量雜質。這必然將提供更一致更可靠的薄膜。
溶劑和聚合物的再利用在剝離當前的剝離涂層并收集完薄片以后，將用過的溶劑連同其中溶解的剝離涂層送入蒸餾裝置中，從而可以回收溶劑?；厥杖軇r除去了作為有害廢品的釜腳。在這一試驗中，我們試圖將釜腳作為剝離涂層再利用。收集的釜腳是24％NVM。加入3份IPAC以及一份的NPAC而將上述材料降低到8.3％NVM。然后，采用#2Meyer棒將上述漆(lacquer)壓延在2密耳的聚酯上。得到的涂層是透明的，厚度為每平方米0.3克。然后，在鐘罩噴鍍器中將上述壓延層鍍上金屬。以Macbeth光密度計測量得到的鋁層，其光學密度為2～2.5。
得到的結構而后在丙酮中溶解30秒以從聚酯上剝離。該薄片而后壓延在載片上并分析。用該方法生產的薄片為400-600微米具有光滑表面，并從現存產品中很難分辨。
絲涂覆圖20示出前面所述送絲方案中采用的用于在絲上涂覆聚合物的一種涂覆裝置。
材料在二甲苯中全部溶解的Dow 685聚苯乙烯聚合物的混合物Dow 68545wt％二甲苯 55wt％來自Consolidated Electronic Wire and Cable的0.05英寸規(guī)格的裸鎳/鉻絲設備的描述參見圖20，涂覆裝置包括四個部分退卷機200，涂覆體202，干燥管204以及繞卷機206。絲線軸的側向運動受到限制，并將其退卷阻力最小化。涂覆體包括一個注射器主體208，為Becton Dickson 5cc的一次性注射器，以及一個注射針210，為Becton Dickson 20GIPrecision Glide針。一次性注射器中裝有涂覆混合物，而針計量既定量的材料于絲上面。干燥管是一個銅質鉛垂管。從頂部到底部，管包括一個6英寸長的1/2英寸管212，以及一個從1/2到3/4的漸縮管214，一個2英寸長的3/4英寸管216，一個3/4英寸三通218，從其上垂直延伸4英寸長的3/4英寸管220垂直延伸。該管子上連有一個排氣扇222，從設備中抽吸空氣。三通的直部分連接一個五英尺長的3/4英寸銅管224。該段是設備的干燥段。另一個3/4英寸三通226也連接到該5英尺段上。垂直三通與一個3英寸長的3/4英寸管228相連，而管228與一個轉為向上的90度彎頭230連接。彎頭還連有一個11/2英寸管232，以及一個3/4英寸螺口連接件234。該連接件與一個2英寸-3/4英寸黑鐵漸縮管相連。一個5英寸長的2英寸管通過螺紋旋入此漸縮管中。2英寸管容納熱空氣槍的槍管。三通的垂直部分與一個2英寸長的3/4英寸管238相連，然后在240處縮減至1/2英寸。最后與6英寸的1/2管242連接。
涂覆涂料的描述使用上面描述的設備可以在絲上涂覆涂料。絲從線軸上退卷，然后通過容納有聚苯乙烯和溶劑混合物的注射器。當絲通過注射針向下移動穿過注射器主體時，絲被混合物所覆蓋。然后涂覆的絲通過熱空氣經過的銅管。從管子頂部的出口以大于從管低部供入熱空氣的速度抽吸空氣。在絲進入和離開的管端部供入排氣口所需要的額外空氣。通過一個可變電阻器調節(jié)所提供的熱空氣量。我們發(fā)現85％的全額輸出為優(yōu)選溫度。溫度更高則導致涂層出現水泡，溫度太低則不利于干燥。絲通過干燥管后纏繞在線軸上。絲通過干燥管時的優(yōu)選進料速率為每分鐘22英寸。通過另一個可變電阻器手動控制線軸的纏繞速度。在線軸上纏繞的絲越多，越要降低可變電阻器的設定，從而可以補償纏線過程中絲更快的拉動。最終在絲上的涂層在0.4～0.5mg/inch范圍內。
DOW STYRON 685D樣品準備和分析從每個塑料容器中取出大約75毫克的聚苯乙烯樹脂，分別溶于10ml的四氫呋喃(THF)中，然后震蕩約3小時。然后每個THF溶液都用0.45μm PTFE過濾器進行過濾，并放置在自動取樣瓶中。
GPC設備是一個帶有Waters410折射率檢測器的Waters2690泵送系統(tǒng)。采用的柱是三個Polymers Labs的Plgel Mixed-C 300mmx7.5。流動相是1.0ml/min的THF。注入量是50μL。采用一系列的12個Polymers Labs，分子量在580～1,290,000Da的聚苯乙烯標準物質進行校準。以GPC選項使用Waters的Millennium version 3.2軟件。每天進行校準，而且還隨著每批樣品分析從國家標準和技術委員會得來的SRM706檢查試樣。
結果下面的表格表示出了樣品的可溶性聚合物部分的計算得到的分子量分布。以“千”為單位表示峰值分子量(Mp)，數均分子量(Mn)以及重均分子量(Mw)，這樣可以給出有效數字的準確值。質量控制數據表明Mn的10％相對差以及Mw的5％相對差是不明顯的。
樣品 Mp Mn Mw分散性STYRON 685D 266k107k 313k 2.94STYRON 685D復制品 272k138k 320k 2.32平均STYRON 685D 269k123k 317k 2.63從Pressure chemical Co得到的聚苯乙烯聚合物特性數據
干燥納米級和埃米級顆粒的制備將薄片從鼓或者載體上取下來以后，利用下面的方法從薄片上清洗殘余剝離涂層。用一個4000Ml容量、具備真空過濾用的側口的Buchner漏斗和一個諸如Whatman微纖維過濾器的過濾器，它們都可以從Fisher Scientific處獲得。首先，將薄片加入已經裝有過濾器并抽真空的漏斗中。通過適當的溶劑漂洗對薄片進行清洗。根據剝離涂層的溶解性質，合適的溶劑可以是丙酮、乙酸乙酯或者乙醇。薄片應該清洗到除去殘余剝離涂層或者將剝離涂層含量減少到所需水平上。然后，可以烘焙過濾后的材料以除去揮發(fā)性材料。也可以通過在更高溫度下烘焙濾餅而使其退火。用過的溶劑可以通過蒸餾回收利用。釜腳也可以根據前面提到的方法以剝離涂層的方式回收再利用。在生產過程中還可以采用更大型的真空過濾設備。
阻擋材料還進行了試驗以測量薄片尺寸、顏料/粘合劑比值和涂層重量對含薄片的薄膜的濕氣滲透率(MVTR)和氧氣滲透率的影響。大的薄片尺寸微20微米，小的薄片尺寸微12微米。
MVTR測試數據以下
顏料鋁薄片粘合劑纖維素油墨媒介物更進一步的試驗數據表明小顆粒具備1.2的MVTR，5∶1的顏料/粘合劑比值以及5g/m2的涂層重量。
數據表明加入正確選擇的薄片對MVTR有顯著影響。例如，表格顯示出在高PB、小粒度(例如本發(fā)明的埃米級薄片)、高涂層重量的最優(yōu)情況下，尼龍薄膜的MVTR可以從75g/m2-天下降到1.8g/m2-天。進一步的試驗數據還顯示出更優(yōu)的試驗結果。
基于上述數據，埃米級顆粒的應用(厚度低于約100埃，并且顆粒大小小于約20埃)，例如，可以包括不透濕材料。使用時，將薄片以基本上共平面平行放置生產阻止水分子通過含薄片薄膜的阻擋膜。舉例來說，薄片，例如玻璃薄片，可用于聚合膜如PVC以抑制增塑劑遷移。
電學應用使涂有剝離劑的載體高速行進，沉積的金屬如鋁將產生離散的島(上面描述的納米級顆粒)。這些顆粒(當其從剝離層上除去時)可以混入含有薄片的薄膜中，或者原樣用于聚合薄膜。含有納米級顆粒的薄膜可以增加電容量。電容與介電常數和面積成正比，而與電容器板之間的間距成反比。分散在更大粒度薄片之間的納米級顆?？梢蕴岣呓殡姵挡⒁虼嗽龃箅娙荨?br> 納米顆粒的其它應用記載在Hankbook of DepositionTechnologies for film and coatings，“Nucleation，Film Growth，and Microstructual Evolution”，Joseph Green，NoyesPublication(1994)中。
權利要求
1.一種納米級薄片的制造方法，包括提供包含沉積表面的真空沉積室；在所述真空沉積室內提供剝離涂料源和薄片沉積源，其均朝向所述沉積表面；在真空下在所述沉積表面上以交替層沉積來自所述剝離涂料源的汽化聚合物剝離涂層和來自所述薄片沉積源的汽相沉積的薄片材料的離散島，依次堆疊起由相應插入的剝離涂層隔開并沉積在其上的包含所述薄片材料的離散島的多層薄片材料汽相沉積層；所述剝離涂層包含在真空下汽化形成平滑連續(xù)的溶劑可溶和可溶解的阻隔層和在其上形成各薄片材料層的支撐表面的聚合物材料；和將所述多層汽相沉積物從真空沉積室中取出，通過用溶解所述剝離涂層而得到具有基本上不含所述剝離涂層材料的光滑平坦表面薄片的溶劑處理使之分離成納米級薄片顆粒。
2.權利要求1的方法，其中所述薄片層包含選自元素形式的金屬、無機材料、和非金屬的汽相沉積材料。
3.權利要求2的方法，其中所述非金屬包括一氧化硅、二氧化硅或聚合材料，所述無機材料選自氟化鎂、一氧化硅、二氧化硅、氧化鋁、氟化鋁、氧化銦錫、二氧化鈦和硫化鋅，所述金屬選自鋁、銅、銀、鉻、銦、鎳鉻合金、錫和鋅。
4.權利要求1的方法，其中所述剝離涂層材料選自苯乙烯類聚合物或丙烯酸類聚合物或其共混物。
5.權利要求1的方法，其中所述薄片層沉積至小于約100納米厚的薄片(離散島)。
6.權利要求1的方法，其中所述剝離涂層包含熱塑性聚合物材料。
7.權利要求1的方法，其中所述剝離涂層包含可溶解于有機溶劑得到基本上不含所述剝離材料的薄片的輕度交聯的樹脂材料。
8.權利要求1的方法，其中所述剝離涂層可溶解于有機溶劑。
9.一種薄片的制造方法，包括提供包含沉積表面的真空沉積室；在所述真空沉積室內提供剝離涂料源和薄片沉積源，其均朝向所述沉積表面；在真空下在所述沉積表面上以交替層沉積來自所述剝離涂料源的汽化聚合物剝離涂層和來自所述薄片沉積源的薄片材料的汽相沉積層，依次堆疊起由相應插入的剝離涂層隔開并沉積在其上的多層薄片材料汽相沉積層；所述剝離涂層包含在真空下汽化形成連續(xù)平滑的溶劑可溶和可溶解的阻隔層和在其上形成各薄片材料層的支撐表面的聚合物材料；其中所述聚合物剝離涂層材料已在所述真空室外熔化并送入所述真空室，在此所述剝離涂料源包括使所述剝離涂層材料汽化的加熱裝置，其中所述汽化的剝離涂層材料被送至所述沉積表面而作為剝離涂層沉積于其上；其中所述薄片沉積源包括用于使所述薄片材料蒸發(fā)的位于所述真空室內的熱源；和將所述多層汽相沉積物從真空沉積室中取出，通過用溶解所述剝離涂層而得到具有基本上不含所述剝離涂層材料的光滑平坦表面的溶劑處理使之分離成薄片。
10.權利要求9的方法，其中將所述剝離涂層/薄片層組合反復沉積至少10次以堆疊起所述汽相沉積物。
11.權利要求9的方法，其中所述薄片層包含選自元素形式的金屬、無機材料、和非金屬的汽相沉積材料。
12.權利要求11的方法，其中所述非金屬包括一氧化硅、二氧化硅或聚合物材料，所述無機材料選自氟化鎂、一氧化硅、二氧化硅、氧化鋁、氟化鋁、氧化銦錫、二氧化鈦和硫化鋅，所述金屬包括鋁、銅、銀、鉻、銦、鎳鉻合金、錫和鋅。
13.權利要求9的方法，其中所述剝離涂層材料選自苯乙烯類聚合物或丙烯酸類聚合物或其共混物。
14.權利要求9的方法，其中所述薄片層沉積至小于約500埃的膜厚。
15.權利要求9的方法，其中所述聚合物剝離涂層包含可溶解于有機溶劑得到基本上不含所述剝離材料的薄片的輕度交聯的樹脂材料。
16.權利要求9的方法，其中所述剝離涂層可溶解于有機溶劑。
17.權利要求9的方法，其中所述剝離涂層包含熱塑性聚合物材料。
18.權利要求9的方法，其中所述剝離涂層材料包括鍵合強度弱的輕度交聯的聚合物材料或已通過鏈增長聚合的聚合物材料。
19.權利要求9的方法，其中所述汽相沉積金屬層的光密度在約0.5至約2.8的范圍內(MacBeth光密度計)。
20.權利要求9的方法，其中所述剝離涂層的厚度在約200至約400埃的范圍內。
21.權利要求9的方法，其中所述金屬薄片的縱橫比為300或更高。
22.權利要求9的方法，包括在所述加熱裝置和沉積表面附近產生壓差區(qū)以防止蒸汽向所述熱源漏出。
23.一種薄片的制造方法，包括提供包含沉積表面的真空沉積室；在所述真空沉積室內提供剝離涂料源和薄片沉積源，其均朝向所述沉積表面；在真空下在所述沉積表面上以交替層沉積來自所述剝離涂料源的汽化聚合物剝離涂層和來自所述薄片沉積源的薄片材料的汽相沉積層，依次堆疊起由相應插入的剝離涂層隔開并沉積在其上的多層薄片材料汽相沉積層；所述剝離涂層包含在真空下汽化形成平滑連續(xù)的溶劑可溶和可溶解的阻隔層和在其上形成各薄片材料層的支撐表面的聚合物材料；其中所述剝離涂料源包括送絲機構，其中將所述聚合物剝離涂層材料涂在送入真空室的金屬絲上并在此于加熱下蒸發(fā)使之以剝離涂層形式沉積；和將所述多層汽相沉積物從真空沉積室中取出，通過用溶解所述剝離涂層而得到具有基本上不含所述剝離涂層材料的光滑平坦表面的溶劑處理使之分離成薄片。
24.權利要求23的方法，其中所述剝離涂層材料選自苯乙烯類聚合物或丙烯酸類聚合物或其共混物。
25.權利要求23的方法，其中所述送絲機構將所涂覆的剝離涂層材料送至與沉積表面相鄰設置的加熱部件使所述剝離涂層材料蒸發(fā)。
26.一種薄片的制造方法，包括提供包含用于接受剝離涂層材料和薄片材料的交替層的沉積表面的真空沉積室；在所述真空沉積室內提供剝離涂料源和薄片沉積源，其均朝向所述沉積表面；其中所述剝離涂料源包括與所述沉積表面相鄰設置的加熱部件和用于將所述剝離涂層材料送至所述加熱部件的載體；和其中所述薄片沉積源包括用于使所述薄片材料蒸發(fā)并使之導向所述沉積表面的熱源；在真空下在所述沉積表面上以交替層沉積來自所述加熱部件的汽化聚合物剝離涂層和來自所述熱源的薄片材料的汽相沉積層，依次堆疊起由相應插入的剝離涂層隔開并沉積在其上的多層薄片材料汽相沉積層；所述剝離涂層包含在真空下汽化形成平滑連續(xù)的溶劑可溶和可溶解的阻隔層和在其上形成各薄片材料層的支撐表面的聚合物材料；和將所述多層汽相沉積物從真空沉積室中取出，通過用溶解所述剝離涂層而得到具有基本上不合所述剝離涂層材料的光滑平坦表面的溶劑處理使之分離成薄片。
27.權利要求26的方法，其中所述剝離涂層材料包括鍵合強度弱的輕度交聯的聚合物材料或已通過鏈增長聚合的聚合物材料。
28.權利要求26的方法，其中所述薄片層包含選自元素形式的金屬、無機材料、和非金屬的汽相沉積材料。
29.權利要求28的方法，其中所述非金屬包括一氧化硅、二氧化硅或聚合物材料，所述無機材料選自氟化鎂、一氧化硅、二氧化硅、氧化鋁、氟化鋁、氧化銦錫、二氧化鈦和硫化鋅，所述金屬選自鋁、銅、銀、鉻、銦、鎳鉻合金、錫和鋅。
30.權利要求26的方法，其中所述剝離涂層材料選自苯乙烯類聚合物或丙烯酸類聚合物或其共混物。
31.權利要求26的方法，其中所述薄片層沉積至小于約400埃的膜厚。
32.一種用于制造薄片的裝置，包括包含用于接受剝離涂層材料和薄片材料的交替層的沉積表面的真空沉積室；在所述真空沉積室內的剝離涂料源和薄片沉積源，其均朝向所述沉積表面；其中所述剝離涂料源包括與所述沉積表面相鄰的加熱部件和用于將所述剝離涂層材料送至所述加熱部件的載體；所述薄片沉積源包括用于使所述薄片材料蒸發(fā)的熱源；其中所述剝離涂料源和薄片沉積源適用于在真空下在所述沉積表面上交替地沉積來自所述剝離涂料源的汽化聚合物剝離涂層材料和來自所述薄片沉積源的汽化薄片材料的層，依次堆疊起由相應插入的剝離涂層隔開并沉積在其上的多層薄片材料汽相沉積層；所述剝離涂料源適合施加包含在真空下汽化形成平滑連續(xù)的溶劑可溶和可溶解的阻隔層和在其上形成薄片材料層的支撐表面的聚合物材料的剝離涂層；將所述多層汽相沉積物從真空沉積室中取出，通過用溶解所述剝離涂層而得到具有基本上不含所述剝離涂層材料的光滑平坦表面的溶劑處理使之分離成薄片。
全文摘要
一種制造功能性或裝飾性薄片或小片的方法，包括在汽相沉積室(30)內的冷卻轉鼓(36)或適合的載體介質上以交替層的形式施加汽相沉積金屬(46，48，50)和剝離涂層(44)的多層夾層。所述交替的金屬鍍層通過汽相沉積施加，插入的剝離層優(yōu)選是通過汽相沉積室內所含汽相沉積源施加的溶劑可溶的熱塑性聚合物材料。將在真空室內堆疊起的多層夾層從鼓或載體上取下，在剝離工藝中用適合的有機溶劑處理使所述剝離涂料溶解而留下基本不含剝離涂層的金屬薄片。然后通過離心分離除去溶劑和溶解的剝離材料產生濃縮薄片濾餅，可氣磨和使之落入優(yōu)選的媒介物中，進一步篩分和均化以最終用于油墨、油漆、或涂料。
文檔編號C09D5/36GK1513039SQ02811123
公開日2004年7月14日 申請日期2002年5月6日 優(yōu)先權日2001年5月4日
發(fā)明者K·約瑟夫, J·P·萊特克, H·H·恩勞, K 約瑟夫, 恩勞, 萊特克 申請人:艾弗里·丹尼森公司, 艾弗里 丹尼森公司