本文詳細介紹了雙排全幅寬無間隔布局快速蒸發(fā)ZnS 鍍膜技術的工作原理、結構組成、性能特點和創(chuàng)新設計要點。分析并指出影響ZnS 鍍膜質(zhì)量、生產(chǎn)效益的主要因素和解決途徑。重點論述了提高ZnS 鍍膜速度和膜層均勻性的科學依據(jù)，解決了當前高檔激光防偽膜制作中出現(xiàn)的鍍膜效率低、均勻性差、光學性能不穩(wěn)定等難題。首創(chuàng)折回式條帶狀折槽形式Mo 蒸發(fā)舟和蒸發(fā)氣體均勻分配器結構及獨特的蒸發(fā)舟雙連排全幅寬無間隔連續(xù)排列布局，使ZnS 鍍膜速度達到400 m/min 以上，整個幅寬面鍍膜的均勻性控制在5%以內(nèi)。

　　近年來，隨著市場經(jīng)濟的不斷發(fā)展，真空鍍膜技術和薄膜產(chǎn)業(yè)的發(fā)展已逐漸走向成熟，社會對功能性薄膜的需求日益增長，并得到廣泛應用，像ZnS 薄膜這種重要的光電應用材料的研發(fā)和生產(chǎn)更為迫切。ZnS 一直是光電系統(tǒng)中常選的重要材料之一，因其優(yōu)良的機械特性和良好的光學特性，在許多光電系統(tǒng)中都有應用，尤其是在柔性基材上進行連續(xù)沉積高折射率的透明或半透明介質(zhì)膜，制作高檔激光防偽膜和具有特殊用途的功能性介質(zhì)薄膜。真空鍍制ZnS 薄膜技術成為一項新興的研究課題，引起真空鍍膜行業(yè)同仁的高度關注和重視。為此，真空技術網(wǎng)（http://bjjyhsfdc.com/）認為雙排全幅寬無間隔布局快速蒸發(fā)ZnS 鍍膜技術的研究與開發(fā)非常重要。

1、實驗方法

　　本實驗在我公司設計制造的LDMYS-1.1 卷繞式高檔激光防偽膜專用鍍膜設備上進行。每個Mo 蒸發(fā)舟設計成折回式條帶狀槽形結構，折回式條帶狀蒸發(fā)舟的前、后端設有向上翻折連接頭，分別與正、負蒸發(fā)電極連接。蒸發(fā)負電極位置設計在兩排蒸發(fā)舟之間，這樣，前排蒸發(fā)舟的前端與后排蒸發(fā)舟的后端分別排列安裝在蒸發(fā)正電極上，多個蒸發(fā)舟設計成雙連排全幅寬無間隔連續(xù)排列布局，形成兩條通槽型式。在卷繞傳動系統(tǒng)輥系的放卷輥與鍍膜輥之間，安裝有冷卻鍍膜副輥，冷卻鍍膜副輥和鍍膜輥之間設有一定間距，包覆在冷卻鍍膜副輥和鍍膜輥的鍍膜基材與蒸發(fā)舟相平行，使鍍膜基材在經(jīng)過蒸發(fā)舟時平展懸浮而過，增大鍍膜基材接受沉積面積，蒸發(fā)舟上方裝有蒸發(fā)氣體均勻分配器，用于均勻量化蒸發(fā)膜材，并使膜料蒸發(fā)具有一定的方向性。設計結構示意如圖1 所示。

1. 蒸發(fā)正電極;2. 蒸發(fā)舟;3. 蒸發(fā)負電極;4. 鍍膜輥;5. 鍍膜副輥;6. 蒸發(fā)氣體均勻分配器

圖1 設計結構示意圖

　　蒸發(fā)按此設計結構安裝正確，塊狀ZnS 兩層疊加依次排列裝填在Mo 蒸發(fā)舟內(nèi)，形成兩條密集蒸發(fā)膜料“磚墻”。檢查卷繞傳動系統(tǒng)正常，吊裝15 μm 鍍鋁用PET 薄膜，關閉真空室體。啟動真空抽氣系統(tǒng)進行真空抽氣，待真空室體內(nèi)壓力達到5×10^-2 Pa 左右，開啟蒸發(fā)系統(tǒng)，對Mo蒸發(fā)舟加熱，逐漸升溫到ZnS 正常蒸發(fā)，將膜料表面雜物蒸發(fā)干凈后，調(diào)節(jié)真空室體內(nèi)壓力到5 Pa左右，再次調(diào)節(jié)蒸發(fā)功率加熱Mo 蒸發(fā)舟，達到ZnS 最佳蒸發(fā)狀態(tài)，開動卷繞系統(tǒng)，進行鍍膜，鍍膜速度調(diào)到400 m/min 以上，同時調(diào)整相對應的蒸發(fā)功率，觀察鍍膜均勻性和膜層厚度，并記錄各個鍍膜參數(shù)。可以做多次不同參數(shù)的鍍膜進行比較，再調(diào)整，確定最佳狀態(tài)工藝參數(shù)。表1 是在本底真空3.8×10^-2 Pa，工作真空3.8 Pa，蒸發(fā)功率3.5 kW，鍍膜速度425 m/min 時取樣，在整個650 mm 幅寬面間隔50 mm 處檢測ZnS 厚度的記錄結果。

表1 ZnS 鍍層厚度檢測值

2、技術特點分析與討論

　　真空鍍制ZnS 薄膜技術是一項新興的研究課題，其不僅涉及到物理學、化學、結晶學、表面科學和固體物理學等基礎學科，而且和真空、冶金及化工等技術密切相關。其關鍵在于如何提高鍍膜速度和鍍膜長度，并解決鍍膜的均勻性和附著力問題。目前市場上現(xiàn)有ZnS 鍍膜設備最難克服的是因為蒸發(fā)舟的交錯布置，重疊蒸發(fā)干擾較多，使得蒸發(fā)舟重疊部分的蒸發(fā)量遠遠大于未重疊部分，無法調(diào)節(jié)和控制，產(chǎn)生了鍍膜不均勻、膜層結合不牢固、光學性能不穩(wěn)定等致命的質(zhì)量缺陷。這樣，大大制約了鍍膜速度的提高，嚴重影響產(chǎn)品的生產(chǎn)效率和經(jīng)濟效益。雙排全幅寬無間隔布局快速蒸發(fā)ZnS 鍍膜技術解決了聚酯塑料薄膜和珠光膜鍍ZnS 介質(zhì)膜時出現(xiàn)鍍膜均勻性差、光透射性不一致、附著力不強的難題，并且成倍提高鍍膜速度、降低成本。

2.1、折回式條帶狀折槽形式Mo 蒸發(fā)舟設計

　　Mo 蒸發(fā)舟設計成折回式條帶狀折槽形式，是國內(nèi)首創(chuàng)。對提高加熱功率，增加ZnS 蒸發(fā)膜材裝載量，保證了連續(xù)長時間鍍膜的需要，滿足大卷徑PET 薄膜基材鍍膜時的蒸發(fā)量要求，對提高生產(chǎn)量，提供了強有力的保障，使在柔性基材上鍍制高檔激光防偽膜和具有特殊用途的功能性介質(zhì)薄膜，實現(xiàn)一次鍍膜達到15000 m 長度以上，攻克了ZnS 鍍膜每次局限于5000 m 長度的難題，是ZnS 真空鍍膜技術的一次飛躍。

2.2、蒸發(fā)舟雙排全幅寬無間隔布局和雙冷卻鍍膜輥懸浮平展鍍膜

　　獨特的蒸發(fā)舟雙連排全幅寬無間隔連續(xù)排列布局，在整個鍍膜幅寬長度范圍內(nèi)裝料，增大ZnS 裝載量，加熱均衡，ZnS 受熱蒸發(fā)均勻，加速ZnS 膜料的蒸發(fā)速度，保證了整個幅寬面鍍膜的均勻性、一致性，徹底克服了因為蒸發(fā)的重疊而產(chǎn)生的膜層不均勻、光學特性不一致等致命的質(zhì)量缺陷。同時，兩個冷卻鍍膜輥拉開一定距離，懸浮平展鍍膜，使薄膜基材在經(jīng)過蒸發(fā)坩堝時受鍍蒸發(fā)距離在整個鍍膜區(qū)域上均等，避免了二次蒸發(fā)鍍膜，防止膜層重疊或漂浮附著，確保膜層的均勻性和附著力牢固。這種新型技術設計的ZnS真空鍍膜，膜層均勻，厚度一致，不會產(chǎn)生光學折射和透射上的差異，而且，ZnS 蒸發(fā)量增加，薄膜基材在經(jīng)過蒸發(fā)坩堝時平展而過，整個平面附著沉積，蒸發(fā)沉積面積增大，鍍膜速度成倍提高，使ZnS 鍍膜速度達到400 m/min 以上，生產(chǎn)效率大幅度提高，成為國內(nèi)領先水平。

2.3、蒸發(fā)舟設計蒸發(fā)氣體均勻分配器

　　在Mo 蒸發(fā)舟上方巧妙設計了蒸發(fā)氣體均勻分配器，使蒸發(fā)具有一定的方向性，且能均勻分配ZnS 蒸發(fā)量，進一步保證了整個幅寬面鍍膜的均勻性、一致性，也避免了ZnS 膜材的浪費，節(jié)約了成本。

3、結論

　　應用雙排全幅寬無間隔布局快速蒸發(fā)ZnS鍍膜技術開發(fā)研制的真空卷繞鍍膜設備，ZnS 鍍膜速度達到400 m/min 以上，整個鍍膜幅寬面膜層厚度的均勻性控制在5%以內(nèi)，已經(jīng)達到國內(nèi)領先水平，完全可以替代進口設備。

　　雙排全幅寬無間隔布局快速蒸發(fā)ZnS 鍍膜技術的成功開發(fā)，并獲得了國家實用性專利，意味著我國在鍍制高檔防偽膜技術上有了新的突破，打破了國外同行業(yè)的技術壟斷和封鎖，為國內(nèi)鍍制高檔防偽膜材料的新型裝備提供了技術保障，提高了市場競爭能力。