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4．反應(yīng)氣體通入量的控制　　非金屬鍍膜的阻隔性能與其結(jié)構(gòu)組成的關(guān)系十分密切。研制氧化硅鍍膜材料時(shí)，用SiO、SiO2、SiO+SiO2、+Si+ SiO2、SiO+O2作為蒸鍍?cè)希瑢?shí)驗(yàn)表明，在穩(wěn)定其它條件的情況下，其鍍膜質(zhì)量差別較大。氧化硅鍍膜中硅與氧的比例在1：1～2之間，其值接近于1時(shí)，鍍膜阻隔性能優(yōu)良，但色澤較深，并且穩(wěn)定性較差，如果長(zhǎng)期存放在大氣中，由于空氣中的氧繼續(xù)與鍍膜發(fā)生反應(yīng)，使鍍膜的成分不斷改變，結(jié)果會(huì)使鍍膜變疏松，降低其與基材牢固度，使鍍膜復(fù)合材料的阻隔性下降，嚴(yán)重時(shí)會(huì)產(chǎn)生鍍膜脫落；氧化硅鍍膜中氧與硅比例接近2時(shí)，鍍膜透明度高，穩(wěn)定性好，但阻隔性能降低。阻隔性能良好，物理和化學(xué)性能穩(wěn)定的氧化硅鍍膜中，氧與硅比例在1.3～1.8之間而要獲得較為準(zhǔn)確的元素比例，只有采用SiO+O2的化學(xué)蒸鍍方法比較可靠。實(shí)驗(yàn)中，我們采用如下措施來(lái)穩(wěn)定反應(yīng)氣體的通入量：　?。?）用瓶裝氧氣作為反應(yīng)氣體氣源?！　。?）用針閥控制反應(yīng)氣體通入量。　?。?）在反應(yīng)室中通過入氧氣后調(diào)整真空度達(dá)到某一數(shù)值（5~7×10-3Pa），使之與真空保持系統(tǒng)達(dá)到平衡?！　。?）將反應(yīng)氣體在不同的位置引入，比較最終效果，找出最佳反應(yīng)區(qū)域?！　?．等離子氣體的生成及其作用　　導(dǎo)入的反應(yīng)氣體與蒸發(fā)物反應(yīng)形成鍍膜必須提供適當(dāng)?shù)哪芰?，該任?wù)由高壓電極和蒸發(fā)源電子束共同作用來(lái)完成。電子束中高能電子所攜帶的能量極高（數(shù)千到上萬(wàn)電子伏），它不僅能溶化新物質(zhì)氣化鍍料，而且在鍍料表面可激發(fā)出二次電子，這些電子受內(nèi)置高壓電極電場(chǎng)的作用被加速。蒸鍍?cè)先萜魃戏降腻兞险魵庖约胺磻?yīng)氣體受到電子束中高能電子、被加速的二次電子以及被高壓電極攔截一部分一次電子功能擊而激發(fā)、電離，在蒸發(fā)區(qū)上方形成等離子氣體。被激發(fā)、電離的鍍料原子和反應(yīng)氣體化學(xué)活性增高，在蒸發(fā)區(qū)上化合、中和，沉積在基材表面，與基材形成牢固的結(jié)合，同時(shí)改善了鍍膜的質(zhì)量?！　?shí)驗(yàn)表明，等離子氣體的形成對(duì)于提高鍍膜的質(zhì)量十分重要。蒸發(fā)時(shí)不加高壓電極就不能在蒸發(fā)區(qū)形成等離子體，此時(shí)，獲得的膜從真空室取出后，稍受磨擦即會(huì)從基材表面脫離。同時(shí)要獲得良好的等離子氣體，真空室內(nèi)真空度最好在10-2Pa以下，以便使電子濺出、離化、化學(xué)反應(yīng)、沉積得以順利進(jìn)行。然而，過低的真空度會(huì)影響電子槍正常工作。因此，生產(chǎn)時(shí)只能互相兼顧。　　6．束流強(qiáng)度　　實(shí)驗(yàn)設(shè)備的蒸發(fā)發(fā)源采用電子槍蒸發(fā)系統(tǒng)。它的特點(diǎn)是蒸發(fā)溫度高（可達(dá)6000℃），可以蒸發(fā)任何物質(zhì)（金屬、非金屬單質(zhì)、化合物），蒸發(fā)速度快，成膜質(zhì)量好，附著性好。實(shí)驗(yàn)使用的電子槍工作電壓分為6kv和10kv，束流可在300mA范圍內(nèi)調(diào)整。理論上電子槍輸出功率可達(dá)3kw，束斑面積為0.15cm2，在蒸鍍?cè)媳砻孢@種電子束功率密度可達(dá)到20kw/cm2，實(shí)驗(yàn)中能快速熔融和氣體所涉及到的各種氧化物。針對(duì)不同蒸鍍?cè)峡刂撇煌氖鲝?qiáng)度，可獲得阻隔性能優(yōu)良的鍍膜?！　∫許iO為原料，通入適量的反應(yīng)氣體，控制束流在35～50mA（工作電壓6kv）即可制得良好的鍍膜；若將束流控制在35mA以下，則蒸鍍的非金屬膜層與基材結(jié)合強(qiáng)度低，阻隔性能較差；而束流高于50mA時(shí)，鍍料熔融（升華）氣化迅速。火星飛濺，擊中基材后致使其熔穿形成針孔?！　∫許iO2為原料蒸鍍時(shí)，其熔點(diǎn)和氣化熱高于SiO，因此蒸發(fā)源功率不會(huì)生產(chǎn)飛濺，鍍膜穩(wěn)定性好，無(wú)色透明。　　以Al2O3、MgO為原料蒸鍍時(shí)，一方面需要在低束流下進(jìn)行較長(zhǎng)時(shí)間的預(yù)熱，否則，容易產(chǎn)生爆裂（大塊鍍料破裂為小塊并濺散）；另一方面由于其高熔點(diǎn)和氣化熱高，蒸鍍?cè)垂β时仨毚笥?kw/cm2。在如此高的蒸發(fā)功率下，置于坩堝內(nèi)在束斑區(qū)的蒸發(fā)原料高速氣化，周圍部分十分熾熱，溫度極高，其輻射熱導(dǎo)致正對(duì)坩堝頂部的基材軟化，發(fā)生熱延伸變形，最終影響產(chǎn)品外觀與質(zhì)量。因此，采上述蒸鍍?cè)蠒r(shí)，必須采取強(qiáng)有力的措施加強(qiáng)基材蒸鍍區(qū)的冷卻，將熱變形降低到允許的范圍內(nèi)?！　iO2、MgF2、Y2O3等蒸鍍?cè)系臍饣芫^高。因此，在高真空中熔融氣化時(shí)耗能較大，似乎不適合作為低耐熱性塑料薄膜的蒸鍍?cè)稀！　?．蒸鍍速度　　在各項(xiàng)工藝條件恒定的情況下，蒸鍍速度與鍍膜厚度成反比。理論上，蒸鍍膜越厚，其阻隔性能越好。但是要得到過厚的鍍膜層，就必須維持較低的蒸鍍速度，因而會(huì)導(dǎo)致生產(chǎn)效率下降，同時(shí)鍍膜層厚度對(duì)阻隔性的影響并非呈線性關(guān)系。在鍍膜厚度低于500埃時(shí)，隨著鍍膜厚度的增加，阻隔性能會(huì)得到明顯的改善；但當(dāng)鍍膜厚度大于500埃后，增加鍍膜厚度對(duì)改善材料的阻隔性能不再十分明顯。　　蒸鍍材料為SiO、SiO2、Al2O3、MgO等非金屬物質(zhì)時(shí)，由于其成膜后撓曲柔軟性能與膜厚成反比，即膜層越厚剛度越高，在受到折疊、揉搓等外力作用時(shí)，容易發(fā)生膜層折斷形成裂紋，從而導(dǎo)致阻隔性能下降。因此，鍍層膜厚應(yīng)控制在其阻隔性能良好、使用時(shí)加工操作有利的范圍內(nèi)。根據(jù)實(shí)驗(yàn)，產(chǎn)生速度應(yīng)保持在膜厚100~500埃的范圍內(nèi)比較理想。　　三、結(jié)論　　兩年來(lái)，我們通過對(duì)蒸鍍?cè)?、不同基村及各種工藝條件對(duì)試驗(yàn)樣品質(zhì)量影響的研究，終于找到了最佳的生產(chǎn)工藝條件，為工業(yè)化生產(chǎn)取得了重要的數(shù)據(jù)?！　悠方?jīng)過國(guó)家包裝產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心——中國(guó)包裝科研測(cè)試中心按照相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢測(cè)，阻隔性能、微波透過性能良好，該材料經(jīng)微波處理一定時(shí)間后，阻隔性能沒有發(fā)生明顯劣化，結(jié)果如表1所示。安全衛(wèi)生性經(jīng)檢驗(yàn)符合GB13113-91規(guī)定的要求，結(jié)果如表2所示。與國(guó)外同類產(chǎn)品技術(shù)指標(biāo)比較，我室研制的非金屬鍍膜包裝材料的阻隔性能與各國(guó)水平基本接近，如表3所示。 　　表1 非金屬鍍膜微波食品指標(biāo)名稱 單位        微波處理前 微波處理后透氧性能 cm3/m224h atm2．04 3．14透氮性能 cm3/m224h atm2．29 6．81透濕性能 G/m224h atm 0．56 1．0　　表2 非金屬鍍膜微波食品包裝材料衛(wèi)生指標(biāo)（單位：mg/l）指標(biāo)名稱 規(guī)定值 測(cè)試值微波處理前 微波處理后蒸發(fā)殘?jiān)?乙醇（65%） ≤30 17．0 17．0乙酸（4%，60℃） ≤30 17．0 15．0正已烷           ≤30 9．0 10水（60℃，0．5h） ≤30 18．0 19．0高錳酸鉀消耗量 ≤10 1．6 2．0重金屬         ≤1．0 <1．0 <1．0　　表3 國(guó)外非金屬鍍膜包裝材料的阻隔性能（基材：PET）國(guó)家 蒸鍍膜 阻隔性透氧性(ml/m2。d) 透濕性(g/m2。d)日本TOYO           SiOx 2 3德國(guó)Leybold SiOx 1．5 意大利Ce. Te. V SiOx 1～3 1～2瑞士Plex Products IncAirco CoatingTechnolog SiO2/ Al2O3 1～2．5 2．17          SiOx 3．0 2．0加拿大           SiOx 1．0 0．2