CN100572455C - 小片的生产方法 - Google Patents
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Abstract
一种制造功能性或装饰性薄片或小片的方法，包括在汽相沉积室(30)内的冷却转鼓(36)或适合的载体介质上以交替层的形式施加汽相沉积金属(46，48，50)和剥离涂层(44)的多层夹层。所述交替的金属镀层通过汽相沉积施加，插入的剥离层优选是通过汽相沉积室内所含汽相沉积源施加的溶剂可溶的热塑性聚合物材料。将在真空室内堆叠起的多层夹层从鼓或载体上取下，在剥离工艺中用适合的有机溶剂处理使所述剥离涂料溶解而留下基本不含剥离涂层的金属薄片。然后通过离心分离除去溶剂和溶解的剥离材料产生浓缩薄片滤饼，可气磨和使之落入优选的媒介物中，进一步筛分和均化以最终用于油墨、油漆、或涂料。
Description
发明领域
本发明涉及可用于功能性和装饰性应用的埃米级薄片或小片的生产方法。通过该方法生产的某些薄片达到纳米级范围。所述薄片可以是金属、金属化合物、非金属或透明薄片。这些薄片的功能性应用包括用于保护涂层，其中所述薄片可增加硬度使成品涂层具有所要求的某些性能；或者其中所述薄片层可用于屏蔽掉一定波长的光以保护下面的着色层。反射性金属薄片可用于多种光学或装饰性用途，包括油墨、油漆或涂料。所述薄片的其它用途包括在微波或静电方面的应用，以及化学加工和生物应用。
背景
传统的薄铝片是在装有钢球、铝金属、矿物油精、和脂肪酸(通常是硬脂酸或油酸)的球磨机中生产的。钢球将铝压扁并使之粉碎成薄片。球磨结束时，使浆料通过筛网进行颗粒筛分。太大不能通过筛网的薄片返回球磨机进一步加工。合适尺寸的薄片通过筛网并送入压滤机，从薄片中分离出过量的溶剂。然后用附加溶剂将滤饼冲下来。此传统的薄铝片典型地有约2至约200微米的粒度和约0.1至约2.0微米的颗粒厚度。这些薄片的特点是漫反射率高、镜面反射率低、薄片的微观表面粗糙不规则、和纵横比较低等。
金属薄片的另一种制造方法是Avery Dennison Corporation以Metalure为名出售的薄片的制造方法。该方法中，在聚酯载体的两侧凹印涂布溶剂基树脂溶液。然后将干燥后的涂布基料送至镀金属的设备中，在所述涂布片材的两侧镀一层汽相沉积的铝薄膜。然后将有金属薄膜的片材返回所述涂布设备，在铝的两侧涂布第二层溶剂基树脂溶液薄膜。然后将干燥的涂布/金属片材再送入镀金属设备中，在片材的两侧镀敷第二层汽相沉积的铝薄膜。然后将所得多层片材送入深加工设备，在溶剂如丙酮中使所述涂层从载体上剥离。所述剥离操作使连续层分裂成颗粒包含在浆料中。溶剂使聚合物从金属层之间脱离溶入浆料中。然后对浆料进行声波处理，离心分离除去溶剂和溶解的涂料，留下约65％固体的浓缩薄铝片滤饼。然后使滤饼落入适合的媒介物中，通过均化筛选出控制尺寸的薄片用于油墨、油漆和涂料。
用此方法生产的用于印刷应用如油墨的金属薄片具有以下特性：粒度为约4-12微米、厚度为约150至约250埃米。用这些薄片制成的涂料有高镜面反射率和低漫反射率。这些薄片有平滑的镜面似的表面和高纵横比。所述涂料还有比其它方法生产的金属薄片更高的覆盖率/磅薄片。
聚合物/金属真空沉积法中也产生薄片，其中在薄塑料载片如聚酯或聚丙烯上形成汽相沉积铝薄层，在汽相沉积铝层之间插入交联聚合物层。所述交联聚合物层通常是以汽化丙烯酸酯单体形式沉积的聚合的丙烯酸酯。将所述多层片材粉碎成对其光学性能有用的多层薄片。用此多层薄片生产的涂料趋于有高漫反射率和低镜面反射率。所述薄片的纵横比低，制成油墨时有不希望的低暗度。
本发明的目的之一是减少制造高反射金属薄片的生产步骤和最终成本，尽管该方法也使后面所述其它薄片状材料的制造成本(coast)降低。
除金属薄片之外，玻璃(SiO2)薄片也有很多工业应用。传统的玻璃薄片一般有约1-6微米的厚度范围和约30至约100微米的直径。这些玻璃薄片可加入聚合物和涂料中用于改善各种功能性。包括例如加入玻璃薄片作为添加剂以生产更薄、更光滑的涂料。本发明的目的之一是生产非常薄、平、而且光滑的薄片如金属或玻璃薄片，例如在聚合物、涂料和薄膜中利用其各种功能性。
发明概述
本发明包括一种薄片形成方法，其中在柔性薄聚合物载片如聚酯或抛光的金属铸件表面如金属转鼓上施加多层薄膜。任何情况下所述过程都在真空沉积室内进行。一实施方案中，所述多层薄膜被施加到聚酯(PET)载片上。所述真空室配备有多个沉积源。所述沉积源可通过电阻或EB加热产生的升温下汽化。抽出所述室内空气，使PET膜经过涂料和沉积源展开同时保持与冷却鼓接触。可在移动的PET基料上施加交替的材料层。一个例子是：可溶于有机溶剂的汽相沉积热塑性聚合物剥离材料(沉积厚度约100至约400埃米)，接着是一层金属如铝(沉积厚度约5至约500埃米)，接着是另一层所述可溶于溶剂的剥离材料。例如，可用其它金属、金属合金、或用于制造玻璃片的无机化合物代替铝。通过沿所述基料的路径(web path)逆行和使第二涂料源失活，然后重复第一步骤，可在不中断真空的情况下在所述PET上施加很多层，从而可提高生产率。可通过在涂料和金属沉积源之间增加两个附加沉积源使附加保护层沉积在金属层的每一面上。将所述涂有多层的PET引入有机溶剂剥离(stripping)工艺从所述PET上除去夹层。所述聚合物剥离涂层材料被有机溶剂溶解而留下基本上不含剥离材料的沉积薄片材料。然后离心分离出溶剂产生浓缩薄片滤饼。
一种可供选择的实施方案中，用相同的涂布和沉积技术直接在真空沉积室内涂有剥离剂的冷却鼓上施加交替层。使鼓转动经过涂料和沉积源形成汽相沉积的热塑性剥离材料和薄片材料在交替层内的多层夹层。然后将所述多层片材直接引入有或没有适当搅拌的有机溶剂中产生薄片；或者可将其研磨成粗薄片，还可气磨(air milled)进一步减小粒度，然后再引入溶剂浆中以分离剩余层。可通过离心分离除去溶剂产生基本上不含任何剥离材料的浓缩金属薄片滤饼。然后使浓缩薄片滤饼、或溶剂和薄片的浆料落入优选的媒介物中，进一步筛分和均化以最终用于油墨、油漆、塑料或涂料。
本发明另一实施方案包括在真空沉积室内制造涂有剥离剂的耐热聚合物载片的方法。所述载片可包括如上所述聚酯(PET)基料。剥离剂涂层包含汽相沉积在聚酯载体之上的可溶于有机溶剂的热塑聚合物材料。所述涂有剥离剂的载体为在其上汽相沉积薄片材料如金属或玻璃提供柔性光滑平面的载体，以为制造埃米级薄片提供有效的剥离表面。用适合的溶剂从热塑性剥离涂层上剥离时，所述薄片非常薄而且平。
本发明的其它实施方案包括控制汽相沉积的热塑性聚合物剥离涂层材料至真空室的输送的技术。包括转鼓、加热块和电子束实施方案；一些实施方案包括将所述聚合物涂在金属丝上送入真空室并加热使所述聚合物蒸发而使之沉积在转鼓或其它载体表面上所采用的送丝机构。
其它实施方案包括用本发明制造的埃米级颗粒的应用，包括在阻挡材料和电力应用中用于控制水蒸汽传输速度的薄片，其中所述埃米级薄片可用于生产有超高电容的结构。
因此，根据本发明的第一方面，提供了一种纳米级薄片的制造方法，包括：
提供包含沉积表面的真空沉积室；
在所述真空沉积室内提供剥离涂料源和薄片沉积源，其均朝向所述沉积表面；
在真空下在所述沉积表面上以交替层沉积来自所述剥离涂料源的汽化聚合物剥离涂层和来自所述薄片沉积源的汽相沉积的薄片材料的离散岛，从而依次堆叠起由相应插入的剥离涂层隔开并沉积在所述剥离涂层上的包含所述薄片材料的离散岛的薄片材料层的多层汽相沉积层；
所述剥离涂层包含在真空下汽化形成平滑连续的溶剂可溶和可溶解的阻隔层和在其上形成各薄片材料层的支撑表面的聚合物材料；和
将所述多层汽相沉积物从真空沉积室中取出，通过用溶解所述剥离涂层而得到具有基本上不含所述剥离涂层材料的光滑平坦表面薄片的溶剂处理使之分离成纳米级薄片颗粒。
根据一个具体实施方案，其中所述聚合物剥离涂层材料已在所述真空室外熔化并送入所述真空室，在此所述剥离涂料源包括使所述剥离涂层材料汽化的加热装置，其中所述汽化的剥离涂层材料被送至所述沉积表面而作为剥离涂层沉积于其上；
其中所述薄片沉积源包括用于使所述薄片材料蒸发的位于所述真空室内的热源。
根据另一具体实施方案，其中所述剥离涂料源包括送丝机构，其中将所述聚合物剥离涂层材料涂在送入真空室的金属丝上并在此于加热下蒸发使之以剥离涂层形式沉积。
根据又一具体实施方案，其中所述剥离涂料源包括与所述沉积表面相邻设置的加热部件和用于将所述剥离涂层材料送至所述加热部件的载体；和其中所述薄片沉积源包括用于使所述薄片材料蒸发并使之导向所述沉积表面的热源。
根据另一方面，本发明提供了一种用于制造薄片的装置，包括：
包含用于接受剥离涂层材料和薄片材料的交替层的沉积表面的真空沉积室；
在所述真空沉积室内的剥离涂料源和薄片沉积源，其均朝向所述沉积表面；
其中所述剥离涂料源包括与所述沉积表面相邻的加热部件和用于将所述剥离涂层材料送至所述加热部件的载体；所述薄片沉积源包括用于使所述薄片材料蒸发的热源；
其中所述剥离涂料源和薄片沉积源适用于在真空下在所述沉积表面上交替地沉积来自所述剥离涂料源的汽化聚合物剥离涂层材料和来自所述薄片沉积源的汽相沉积的薄片材料的离散岛，从而依次堆叠起由相应插入的剥离涂层隔开并沉积在所述剥离涂层上的包含所述薄片材料的离散岛的薄片材料层的多层汽相沉积层；
所述剥离涂料源适合施加包含在真空下汽化形成平滑连续的溶剂可溶和可溶解的阻隔层和在其上形成薄片材料层的支撑表面的聚合物材料的剥离涂层；
将所述多层汽相沉积物从真空沉积室中取出，通过用溶解所述剥离涂层而得到具有基本上不含所述剥离涂层材料的光滑平坦平面的溶剂处理使之分离成薄片。
参阅以下详述和附图将更充分地理解本发明的这些和其它方面。
附图
图1是说明现有金属薄片制造工艺的示意原理框图。
图2是说明本发明方法第一实施方案中用于施加多层涂层的真空沉积室的正视示意图。
图3是说明本发明多层片材的一个实施方案中层次序的剖视示意图。
图4是说明按本发明另一实施方案制造的多层片材的剖视示意图。
图5是示意说明本发明第一实施方案中工艺步骤的原理框图。
图6是说明按本发明方法制造的单层薄片的剖视示意图。
图7是按发明方法制造的多层薄片的剖视示意图。
图8是说明本发明生产金属薄片的第二实施方案的正视示意图。
图9是示意说明由按本发明第二实施方案制造的多层材料制造薄片的工艺步骤的原理框图。
图10是说明钟形罩真空室的半示意正视图。
图11是示示包含转鼓和加热部件的真空室的半示意侧视图。
图12是图11中所示转鼓和加热的聚合物蒸汽室的侧视图。
图13是示出与用于将聚合物剥离涂层材料送至真空室内转鼓表面的送丝装置组合的与图11和12相似的真空室和加热部件的半示意侧视图。
图14是图13中所示转鼓和加热部件的侧视图。
图15是用于将聚合物剥离涂层材料送入真空室的送丝机构与蒸汽管组合的一个实施方案。
图16是图15中所示加热聚合物蒸汽管和转鼓的侧视图。
图15A和图16A是图15和16中所示送丝机构的另一实施方案。
图17是说明用于将聚合物基涂布材料送入真空室的加热熔化管装置的半示意侧视图。
图18是图17中所示加热聚合物蒸汽管和转鼓的侧视图。
图19是说明根据本发明原理制造有聚合剥离剂涂层的载体片材的半示意侧视图。
图20是说明用于将聚合物剥离材料送入真空室的熔体泵送方法的半示意正视图。
发明详述
为了更好地理解本发明的某些方面，参考图1，该图示出根据AveryDennison Corporation制造以Metalure为名出售的薄片所用方法的现有技术金属薄片制造方法。根据该现有技术方法，在聚酯载片材10的两侧在12处凹印涂布溶剂基树脂溶液14。然后将干燥后的涂布基料送至镀金属设备16中，在所述涂布和干燥的片材两侧镀一层汽相沉积铝薄膜。然后将所得多层片材送入深加工设备18，在溶剂如丙酮中使所述涂层从载体上剥离，使来自所述薄片的涂料溶解形成溶剂基浆料20。然后对浆料进行声波处理，离心分离除去溶剂和溶解的涂料，留下浓缩薄铝片滤饼22。然后使所述薄片落入溶剂中，在24处经粒度控制如通过均化。
该方法在生产高纵横比和高镜面反射率的极薄金属片方面很成功。(纵横比是平均粒度除以平均颗粒厚度的比值)。尽管Metalure方法很成功，但希望降低生产成本，因为所述涂布基料在凹印涂布和镀金属设备之间重复输送使生产成本增加。还有PET载体在剥离操作后不能重复使用有关的生产成本。
图2至5说明图6和7中所示金属薄片制造方法的一个实施方案。该方法还可用于制造玻璃薄片(如后面所述)，还可用于制造纳米球(如后面所述)。图2示出包含适用于制造图7的多层涂布薄片32的涂布和镀金属设备的真空沉积室30。或者，可使图2的真空室内某些涂布设备失活，以制造图6的单层薄片34，从下面的描述将更显而易见。
再参考图2，真空沉积室30包括抽空此类真空室常用的真空源(未示出)。优选地，所述真空室还包括辅助涡轮泵(未示出)以使真空室内的真空保持在所需水平而不中断真空。所述室还包括一个冷却的抛光金属鼓36，在鼓上生产多层夹层38。本发明的这种实施方案先结合图7的薄片32的制造进行描述，在一实施方案中，所述薄片包括金属薄膜内层40和与所述金属薄膜两侧粘合的保护涂料形成的外层42。所述保护涂料可包括无机材料或聚合材料，都是在真空下汽相沉积的。
真空沉积室包括环绕着鼓相互间隔的用于在转鼓上依次施加溶剂可溶或可溶解的剥离涂料、外层保护涂料、金属层、所述金属层的另一外层保护涂料、和另一剥离层的适合涂料和汽相沉积源。更具体地，这些包含在真空沉积室内的涂布和沉积设备源包括(参考图2)剥离系统源44、第一保护涂料源46、镀金属源48、和第二保护涂料源50。这些涂料和/或沉积源环绕转鼓间隔开，以致当鼓旋转时，使薄层堆叠形成多层涂料夹层36，例如依次为：剥离剂-涂料-金属-涂料-剥离剂-涂料-金属-涂料-剥离剂等等。多层夹层38中形成层的次序示意地示于图4中，该图还示出在此例中作为载体的鼓36。
在一实施方案中，剥离涂料是溶剂可溶或可溶解的，但能以光滑均匀的隔离层形式沉积使金属或玻璃薄片层相互分隔开，为沉积所述金属或玻璃薄片插入层提供光滑表面，在后来使金属或玻璃薄片层相互分离开时可例如通过溶解分离。所述剥离涂料是可溶解的热塑性聚合材料，有足够高的玻璃化转变温度(Tg)或耐熔性以致沉积金属层(或其它薄片层)的冷凝热不会使预先沉积的剥离层熔化。除汽化金属或玻璃薄片层的冷凝热之外，所述剥离涂料还必须耐得住真空室内的环境热量。施加剥离涂料层以插入各种材料和材料叠层，从而可通过溶解所述剥离层使之分离。希望剥离层尽可能薄，因为更易于溶解并在最终产品中留下较少的残余。还要求与各种印刷和油漆系统相容。所述剥离涂料是溶剂可溶的，优选可溶于有机溶剂的热塑性聚合物。尽管剥离涂料源44可包括适用于将所述聚合材料以热熔体层形式施加或将剥离涂层聚合物直接挤至鼓上的涂布设备，但在优选实施方案中，所述剥离剂涂布设备包括使适合的单体或聚合物汽化并使之沉积在鼓或夹层上的汽相沉积源。用于在沉积表面上施加聚合剥离涂料的汽相沉积设备的各种例子在后面描述。所述剥离材料接触冷却鼓或预先堆叠在冷却鼓上的多层夹层时冷冻而固化。堆叠在鼓上的多层薄膜有足够的厚度使冷却鼓能通过膜吸收足够的热量以有效地使沉积在金属或玻璃薄片层外表面上的剥离涂料固化。一种可选的聚合物剥离涂料可以是轻度交联的聚合涂料，虽然是不可溶的，但将在适当的溶剂中膨胀而与金属或玻璃薄片材料分离。另外，可溶性剥离材料可包含通过扩链而非交联聚合的聚合材料。
目前优选的聚合物剥离涂料是苯乙烯聚合物、丙烯酸类树脂或其共混物。纤维素如果能在对剥离性能无不利影响的情况下涂布或蒸发，也是合适的剥离材料。
目前优选用于溶解聚合物剥离层的有机溶剂包括丙酮、乙酸乙酯和甲苯。
再参考图2中所示薄片制造方法，施加剥离涂料之后，所述鼓转动经过第一保护涂料源46在剥离涂层上施加保护层。此保护层可以是汽相沉积的功能性单体如丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯材料，然后通过EB辐射等使所述涂料交联或聚合而固化；或者保护材料可以是以后能分裂成薄片的一薄层辐射固化聚合物。或者，所述保护层可以是汽相沉积的惰性、不溶性无机或玻璃薄片材料，形成粘结在金属层两侧的硬质透明涂层。理想的保护涂料是硬质不渗透材料，可与金属如铝交替沉积成层，提供一定的耐磨性，耐候性保护，和耐水耐酸性。此保护材料的例子在后面描述。
然后转鼓输送所述涂料经过镀金属源48以在涂料层上汽相沉积一层金属如铝。许多金属或无机化合物可沉积成与其它材料和剥离层交插的薄膜使之以后可分离成薄金属片。除铝之外，此类材料还包括铜、银、铬、镍铬合金、锡、锌、铟和硫化锌。金属涂料还可包括多向反射增强叠层(高反射材料层)，或通过沉积控制厚度和折射指数的适合层制成的滤光片。
然后转鼓输送所述叠层经过第二涂料源50再在所述金属膜上施加类似的保护涂料层，例如通过硬质聚合物保护材料的汽相沉积和固化或汽相沉积无机材料。
然后所述鼓旋转输送所述夹层材料绕圈再依次经过剥离涂料源等形成涂布金属层。
无机材料如氧化物和氟化物也可通过汽相沉积源48进行汽相沉积，以产生可分离而制成薄片的薄层。此类涂料包括氟化镁、一氧化硅、二氧化硅、氧化铝、氟化铝、氧化铟锡和二氧化钛。
适合的沉积源包括用于汽相沉积薄的金属、无机物、玻璃薄片材料和聚合物涂层的电子束、电阻、溅射和等离子体沉积技术。
一旦在真空沉积室内产生多层夹层，就准备将其从鼓上取下，经图5所示深加工。
图5中的52表示堆叠多层夹层的连续法。然后在54处通过使被剥离材料分隔开的层分裂成单层的方法将所述多层夹层从鼓上剥离。可通过将其直接引入有机溶剂中、或通过粉碎和研磨或刮削剥离所述夹层。所示实施方案中，在56处使多层夹层经研磨产生粗薄片58。然后在浆料60中使粗薄片与适当的溶剂混合使多层薄片32表面的剥离涂层材料溶解。或者，在60处通过将所述多层材料直接引入溶剂中的步骤63使多层夹层从鼓上剥离并分裂成单层。在真空沉积室内施加的剥离涂层材料这样选择以致所述剥离材料能被调浆过程中的溶剂从薄片中溶解出来。在一实施方案中，使所述浆料经离心分离步骤61以除去溶剂或水产生浓缩薄片滤饼。然后可使浓缩薄片滤饼落入优选的媒介物中，在粒度控制步骤62中进一步筛分和均化以使所述薄片最终用于例如油墨、油漆或涂料。或者，可使薄片落入溶剂中(不经离心分离)，在62处经粒度控制。
作为一种可选的加工技术，可将多层夹层从鼓上取下来，进行“气”磨(应用惰性气体防止起火或爆炸)或用其它方法降至小粒度，然后以两步溶剂法处理此材料。首先在溶解剥离涂料层中用少量溶剂开始膨胀过程。然后加入不同的第二溶剂作为整理溶剂完成剥离涂层溶解过程并增强与成品油墨或涂料的相容性。此方法免除后续离心分离和均化步骤。
利用图2的真空室30设备的另一实施方案中，可省去保护涂料源46和50，此方法可用于制造图6中所示单层薄片34。此例中，在鼓36上形成多层夹层38的层构成包括相继的剥离剂-金属-剥离剂-金属-剥离剂等层，如图3中的64所示。或者，所述单层薄片可包括如前所述无机或玻璃薄片材料层。
可以构造很多不同的材料和材料叠层，夹在可溶剥离层之间以致可通过溶解所述剥离材料使之相互分离。此结构的例子是：(1)剥离剂/金属/剥离剂；(2)剥离剂/保护层/金属/保护层/剥离剂；(3)剥离剂/非金属层/剥离剂；和(4)剥离剂/多向反射增强叠层/剥离剂。
图8和9示出制造图6或7中所示薄片的一种可选方法。图8所示实施方案中，所述工艺设备包含汽相沉积室66，室内有冷却转鼓68和柔性不溶性聚酯载体薄膜70，该膜从第一可逆卷绕站72环绕鼓表面长度延伸到第二可逆卷绕站73。环绕在鼓上的长度由两个惰辊74控制。该真空室还包括标准真空泵和辅助涡轮泵，以在涂覆期间维持真空度。鼓的旋转使聚酯薄膜依次经过第一剥离涂层源76、第一保护涂料源78、镀金属源80、第二保护涂料源82和第二剥离涂层源84。因此，就图8而言，当鼓逆时针方向旋转时，在依次经过源76、78、80、82和84的涂布过程之后，聚酯载体的整个长度从站72退卷而卷绕到站73上。然后沿所述基料的路线逆行，使第二剥离涂料源84失活，逆向(顺时针方向)重复第一步骤，依次涂布来自源82、80、78和76的涂料，重新卷绕所述聚酯载体。将整个PET涂膜都卷绕在站72上，然后重复所述序列步骤以与用于生产图4的多层夹层38(以及图7的所得涂布金属薄片32)相同的顺序在膜上堆叠多层。
或者，在生产图6的单层金属或玻璃薄片的情况下，通过使保护涂料源78和82失活而在聚酯载体70上堆叠图3所示的多层夹层64。
图9示出堆叠在聚酯薄膜上的多层夹层材料的处理，将其从真空室66中取出，引入88处的有机溶剂剥离工艺中使夹层材料脱离PET。然后经离心分离除去溶剂产生浓缩薄片的滤饼90，在92处经粒度控制(均化)。
可在上面沉积多层夹层材料的适合载体必须保证沉积的薄层光滑而平坦。可使用有高抗拉强度而且耐高温的聚酯薄膜或其它聚合物膜，金属鼓、传送带或盘可以是不锈钢或镀铬的。
本发明一实施方案中，为便于以后使叠合在多层夹层材料中的薄片层分离而施加聚合物剥离涂层。现有技术在聚合物/金属汽相沉积过程中使用粘合在汽相沉积金属层之间的交联聚合物层妨碍以后使金属镀层分离成薄片。聚合物层的聚合如通过EB固化妨碍聚合物层的后续再溶解，从而使薄铝片层不易分开。本发明方法中，在真空沉积室内的真空下使插入用聚合物层汽化和沉积。所述聚合物剥离材料优选为可流动的低粘度、较低分子量、极干净的热塑性聚合物或单体，本质上不含任何在涂布过程中将放出的挥发物。该材料优选不是不同聚合物材料包括添加剂、和溶剂等的共混物。当聚合物材料被加热至其熔点或涂布或沉积温度时，真空室内真空泵的连续操作不受到挥发物的不利影响。优选的剥离涂层材料促进交替的真空沉积金属或玻璃薄片或多层薄片层之间的层间分离。剥离层通过能溶解于合适的有机溶剂达到此目的。剥离层还是可镀金属的，还需要有足够的粘合力使之能堆叠在转鼓之上，而且是可EB汽化的。理想的剥离涂层材料必须有足够高的分子量或耐熔性使之能耐受鼓或其它载体上累积的热而不变成可流动的。累积的热性不仅来自沉积在剥离层上的金属，而且来自室内沉积源的运行。剥离涂料抗流动性的能力可确保能生产出高亮度的薄片，因为沉积金属的剥离涂层表面保持光滑。剥离材料还必须是能经得住EB沉积的热。还必须不是对室内维持的真空压力有破坏作用的材料，例如某些低分子量材料，会导致所述室失去真空。需要在室内维持最低操作真空度以保持生产速度而不中断真空。在后续剥离和用有机溶剂处理过程中，使基本上所有剥离涂层材料都脱离薄片。然而，如果在薄片层被粉碎成颗粒之后薄片上仍留有少量的剥离涂层材料，所述系统能容忍来自剥离涂层的一些残渣，特别是在这些薄片随后用于所述薄片可相容的丙烯酸油墨或油漆或涂料系统的情况下。
参考图2的具体实施方案，通过在转鼓上直接涂布所述涂层制造多层夹层，这是一种理想方法，因为它有比涂布PET载体的工艺更低的生产成本。此循环都涉及中断真空，取出夹层在真空室外进一步处理，再抽真空。在堆叠薄层过程中所述工艺可运行的速度在约500至2000ft/min内改变。仅在真空中镀金属可以较高速度运行。
在生产单层薄片的具体实施方案，所述薄片可有很高的纵横比。这部分地归因于从镀金属的薄片中清除插入的剥离涂层的能力。如果热固性或交联聚合物层粘合在金属层之间，则不易使这些层分离，导致所得薄片有较低的纵横比。在一实施方案中，本发明方法产生厚约5至500埃、粒度约4至12微米的单层反光薄铝片。
剥离涂层材料以超薄层施加，对于涂覆层而言优选为约0.1至约0.2微米，对于EB沉积层而言优选为约100至400埃米。
在金属薄片的对边涂布保护聚合物薄膜层的具体实施方案中，涂布厚约150埃或更低的保护涂料层。优选的保护涂层材料是二氧化硅或一氧化硅，也可能是氧化铝。其它保护涂料可包括氟化铝、氟化镁、氧化铟锡、氧化铟、氟化钙、氧化钛和氟化钠铝。优选的保护涂料是与薄片最终应用的油墨或涂料系统相容的。在金属薄片上使用保护涂料将降低最终薄片产品的纵横比，尽管此多层薄片的纵横比仍比传统薄片的纵横比高。但此薄片比单层薄片更硬，涂有似玻璃的透明涂层的金属薄片所提供的此刚性在某些情况下能使所述涂覆薄片适用于流化床化学汽相沉积(CVD)工艺直接在所述所述薄片上涂布某些光学或功能性涂料。OVD涂料是一个例子。可在所述薄片上加CVD涂料以防止这些薄片易被其它化学品或水浸蚀。还可生产彩色薄片，例如涂有金或氧化铁的薄片。涂覆薄片的其它用途包括：用作耐湿薄片，其中金属薄片被包封在外保护涂层内；和用于微波活性应用，其中包封外部涂层阻止金属薄片发出电弧。这些薄片还可用于静电涂料。
在一可选实施方案中，剥离涂层包括某些交联的树脂类材料，如通过UV或EB固化交联成固体的丙烯酸类单体。在此情况下，从鼓上取下所述多层夹层或仍在载体之上，用使剥离涂层解聚如通过使交联材料形成的化学键断裂的某些材料处理。此过程可使用那些利用汽相沉积和用EB或等离子体技术固化的传统设备。
本发明方法能以高生产速度和低成本生产反光薄片。用本发明生产的无涂层薄片可有高纵横比。这里纵横比定义为粒度与厚度之比，平均薄片尺寸为约6微米×200埃(1微米＝10000埃)，则纵横比为60000/200或约300∶1。此高纵横比可与前面描述的Metalure薄片相婢美。对于薄片两面涂有保护层的实施方案而言，这些薄片的纵横比为约60000/600或约100∶1。
还可用本发明方法制造压花(embossed)薄片。在此情况下，可在载体或沉积表面(鼓或聚酯载体)模压出全息照相或衍射光栅图案等。第一剥离层将复制所述图案，后续金属或其它层和插入的剥离层将复制相同图案。可使叠层剥离而分裂成压花薄片。
本发明所制薄片产品的一种加速生产方法采用由密封舱隔开的三个并排真空室。中间室包含鼓和在鼓上施加薄片材料层和剥离涂层所需沉积设备。所述沉积循环完成时，使鼓和涂料通过密封舱移至沉积室下游的真空室中以保持两室内的真空。然后使中间室密封。使上游室内的鼓移至中间室进行进一步的沉积。此鼓通过密封舱移动以保持两室内的真空。然后使中间室密封。取出下游室内的涂覆鼓，剥离其沉积层，清洗，然后再放入上游室内。该方法能在不中断其真空的情况下在中间真空室内连续涂布覆。
实施例1
制造以下多层结构：剥离层/金属/剥离层。剥离层是Dow 685D挤出级苯乙烯树脂，金属层是Material Research Corp.的铝90101E-AL000-3002。
所述结构重复50次，即铝和苯乙烯剥离涂层的交替层。
剥离层所用苯乙烯如下调理：
使苯乙烯粒在210℃的真空炉中熔化和调理16小时，然后移至干燥器中冷却。
用铝箔衬里的石墨坩锅容纳此材料。
将此坩锅放入铜衬里Arco Temiscal单腔(pocket)电子束枪膛中。
使铝粒熔化到铜衬里Arco Temiscal四腔电子束枪膛中。
所述电子束枪是15KV Arco Temiscal 3200负载密封(load-lock)系统的一部分。将来自SKC的两密耳PET薄膜切成3.17英寸直径的圆形，然后放在位于真空室内的17英寸直径的行星式不锈钢盘上。关闭所述真空室并粗调到10微米，然后低温抽吸至5×10-7托的真空。
然后交替地汽相沉积金属层和剥离层。首先沉积的剥离层，用Inficon IC/5沉积控制器测量为200埃。形成剥离层以后，再汽相沉积160埃的金属层(也用所述IC/5控制器测量)。用带有绿滤光镜的MacBeth TR927透射光密度计校准铝层控制器。如上所述，此结构重复50次。用MacBeth光密度计测量，汽相沉积的铝层有1.8～2.8光密度的良好厚度。该值以光透射读数的形式测量金属薄膜的不透光性。
沉积结束时，用氮气使真空室泄放至环境压力，取出PET圆盘。将所述圆盘用乙酸乙酯清洗，用IKA Ultra Turrax T45均化至达到3×2微米的粒度，所述尺寸是用20X物镜在Image-pro plus图象分析仪测量并由400个颗粒平均得到的。
然后，将分散体制成油墨，压延(drawn down)在Lenetta卡上进行ACS分光光度计试验。该试验测量薄片的亮度。ACS值超过约68被认为符合此特定产品的需要。Metalure对照的ACS读数是69.98，所述批料的ACS读数为70.56。将所述油墨压延在透明聚酯之上，所述批料的光密度读数为0.94，Metalure对照的光密度读数为0.65。上述读数是用绿滤光镜在MacBeth光密度计上测得的。
实施例2
制造以下多层结构：剥离层/保护涂层/金属/保护涂层/剥离层。
制造以下三种单独结构：
结构1
剥离层(REL) Dow 685D
保护涂层(PROT) Cerac氧化硅S-1065
金属层(MET) Materials Research Corp.
90101E-AL000-3002
保护涂层(PROT) Cerac氧化硅S-1065
剥离层(REL) Dow 685D
结构2
剥离层(REL) Dow 685D
保护涂层(PROT) Cerac氧化铝A-1230
金属层(MET) Materials Research Corp.
90101E-AL000-3002
保护涂层(PROT) Cerac氧化铝A-1230
剥离层(REL) Dow 685D
结构3
剥离层(REL) Dow 685D
保护涂层(PROT) Cerac氟化镁M-2010
金属层(MET) Materials Research Corp.
90101E-AL000-3002
保护涂层(PROT) Cerac氟化镁M-2010
剥离层(REL) Dow 685D
所述结构按实施例1中所述方法重复10次，评定为保护性涂覆薄片，即该试验表明：可通过在真空室内的载体上在插入的可溶解剥离材料层之间堆叠薄片材料层制造具有光学实用性的多层薄片，其中在从真空室内操作的沉积源沉积剥离层和薄片层的同时连续地(不中断真空)堆叠薄片层，随后再进行剥离和粒度控制。
实施例3
制造以下多层结构：
结构1
剥离层(REL) Dow 685D
非金属(NONMET) 二氧化硅S-1065
剥离层(REL) Dow 685D
结构2
剥离层(REL) Dow 685D
堆叠层 氧化钛Cerac T-2051
堆叠层 二氧化硅Cerac S-1065+氧
金属(MET) Materials Research Corp.90101E-AL000-3002
堆叠层 二氧化硅Cerac S-1065+氧
堆叠层 氧化钛Cerac T-2051
剥离层(REL) Dow 685D
所述结构按实施例1中所述方法重复10次。试验表明：真空室内的汽相沉积过程可在插入的剥离涂层之间形成光学堆叠层，然后再进行剥离和粒度控制，得到可用于油墨和涂层等应用的薄片。
实施例4
下述结构是装饰性薄片的可能结构：
结构1
剥离层(REL) Dow 685D
堆叠层 氧化铁Cerac I-1074
堆叠层 二氧化硅Cerac S-1065+氧
堆叠层 氧化铁Cerac I-1074
剥离层(REL) Dow 685D
结构2
剥离层(REL) Dow 685D
堆叠层 氧化铁Cerac I-1074
堆叠层 二氧化硅Cerac S-1065+氧
金属(MET)铝Materials Research Corp.90101E-AL000-3002
堆叠层 二氧化硅Cerac S-1065+氧
堆叠层 氧化铁Cerac I-1074
剥离层(REL) Dow 685D
上述结构也可用于角度色彩变换。
实施例5
采用EB源在真空室内沉积聚合剥离涂层，然后镀敷汽相沉积的铝层。
制造下述结构：
结构1
将Dow 685D苯乙烯树脂在210℃炉中调理16小时。使该材料以200至400埃的厚度EB沉积在聚酯上，并镀上一层密度为2.1～2.8的铝。
结构2
将来自Goodyear的Piolite AC苯乙烯/丙烯酸酯在190℃下调理16小时。使该材料以305埃的涂层重量EB沉积在聚酯上，并镀上一层密度为2.6的铝。
结构3
将来自Dianol America的BR-80丙烯酸共聚物在130℃下调理16小时。使该材料以305埃的厚度EB沉积在聚酯上，并镀上一层密度为2.6的铝。
结构4
将Dow 685D苯乙烯树脂在210℃下调理16小时。使该材料以200埃的厚度EB沉积在聚酯上，并镀上一层密度为2.3的铝。重复上述过程形成用插入的剥离涂层间隔开的10层铝堆叠物。
然后用乙酸乙酯溶剂使这些层叠材料从PET载体上剥离，并在T8实验室均化器中降至控制的粒度。所得薄片有与Metalure薄片相似的光学特性，因为它们有相似的亮度、粒度、不透光性和纵横比。
对类似于结构1的结构进行的进一步试验中，使所镀的光密度为2.3的铝在丙酮中从PET载体上剥离，分裂成薄片。该试验观测到剥离涂层厚度改变带来的影响。结果表明EB沉积的剥离涂层在约200至约400埃的范围内剥离特性最佳。
实施例6
进行几项试验以确定可用于本发明的各种聚合物剥离涂层材料。进行实验室钟罩试验(Laboratory Bell Jar tests)以确定能够EB沉积的聚合物。甲基丙烯酸甲酯(ICI’s Elavacite 2010)和一种UV固化单体(39053-23-4，来自Allied Signal)的效果比较好。而甲基丙烯酸丁酯(Elvacite 2044)(EB下失去真空)、纤维素(280°F下变黑)和聚苯乙烯橡胶(炭化)效果不佳。
实施例7
实施例1中所述试验表明由Dow 685D苯乙烯聚合物制成的剥离涂层能够产生有用的薄片产品。用Dow 685D苯乙烯树脂剥离涂层进行如下几项其它试验：
(1)在190℃下调理，以1000埃涂覆并镀铝。树脂薄膜堆积太高产生模糊的镀层。
(2)不在炉中调理，当试图用EB熔化苯乙烯珠粒时，电子束导致珠粒在坩锅内移动。
(3)在210℃下调理，以75～150埃涂覆然后镀金属。铝很难剥离、甚至不能剥离。
(4)在210℃下调理、以600埃涂覆并镀一层1.9密度的铝层。铝剥离过程缓慢，而且产生卷曲的薄片。
本发明可生产单层厚度为约5～约500埃、多层厚度约10～2000埃、平均外部尺寸为约0.01～150微米的装饰性和功能性的单层或多层材料的薄片。通过本发明方法制造的薄片或者颗粒称为埃米级颗粒，因为它们是能制成厚度在上述低埃米范围内的有用薄片材料。通过本发明制得的某些颗粒可以表征为纳米级颗粒。众所周知，10埃等于1纳米(nm)，纳米级范围通常为1～100nm。因此，本发明的一些埃米级颗粒(厚度和/或粒度)落入纳米级范围内。
这些颗粒本身可作为功能平台，也可以涂覆其它活性材料。它们可以掺入其它材料中或涂于其它材料之上。如前面所述，通过沉积材料或材料层使所述单层或多层薄片与聚合物剥离层交插生产。用于这些层叠物的支撑系统可以是平板、薄膜、带或者鼓。可通过PVD(物理汽相沉积)方法施加功能材料，还可通过PVD方法施加剥离层。
一旦形成有交插剥离层的夹层，就可从支撑系统中取出所述材料，可使功能层与剥离层分离。这可在低温下用适合的溶剂或者超临界流体完成。使所得材料转变成小片，并通过研磨、均化、声波处理或者高压冲击调节尺寸。
离心分离或者过滤产生滤饼、浆料或者干燥材料。其它活性材料可通过CVD加入颗粒中，或者与硅烷等材料反应以增粘。然后可将所述材料掺入或涂于诸如油漆、涂料、油墨、聚合物、固体、溶液、薄膜、纤维或凝胶等的所需材料上用于功能用途。
本发明的多种埃米级薄片结构包括(1)铝、金属合金以及其它金属(下文所描述的)的单层薄片；(2)单层电介质、无机或者交联聚合物薄片；(3)多层无机物；(4)光学堆叠层；(5)无机物或有机物/金属/无机物或有机物多层薄片；(6)金属/无机物/金属薄片；以及(7)CVD或化学反应表面涂覆薄片。
这些纳米级和高纵横比颗粒的用途如下。
光学美感
高纵横比材料可提供明亮的金属效果和彩色效果。金属如铝、银、金、铟、铜、铬或者合金和金属组合如铝铜、铜锌银、铬镍银、氮化钛、氮化钛锆和氮化锆可用于生产这些材料。金属和介电材料的夹层可产生多种颜色和效果。可用惰性材料作为最外层以保护内层免于氧化和腐蚀。一些夹层的例子是SiO/Al/SiO，MgF/Al/MgF，Al/SiO/Al，Al/MgF/Al，但许多其它组合也可。可用金属或者金属氧化物薄片作为基片粘着有机和无机材料提供类似颜料的色彩。
光学功能
纳米级和高纵横比的颗粒可有许多利用其光学特性的应用。氧化铝、二氧化钛、氧化锌、铟锡氧化物、氧化铟的颗粒可掺入涂料和聚合物中以反射、散射或者吸收UV和IR光。还可用磷光和荧光材料产生其它重要作用。
机械
这些颗粒可掺入材料中或施加在材料表面以增强其性能。可在材料中掺入一氧化硅、二氧化铝、二氧化钛和其它电介体的颗粒以改善性能如阻燃性、尺寸稳定性、耐磨性、透湿性、耐化学性和刚性。
化学
可在这些颗粒的表面施加活性材料以提供可引入化学过程的细小的高表面积。这些高表面积颗粒对于催化剂而言是理想的。它们可以是活性材料的小片或用负载活性涂层的薄片。活性材料的例子是铂、钯、氧化锌、二氧化钛和一氧化硅。由金属(锂)掺杂材料制得的薄片可用于电池。
电学
通过掺入各种材料如单层和多层的颗粒以影响导电性、电容、EMI和RFI可给各种材料和涂层赋予电学特性。通过涂覆或者掺入金属或金属电介质夹层颗粒可改变微波和雷达能量的吸收、传输以及反射。还可将超导材料如硼化镁制成埃米级颗粒。
生物
通过在这些薄片上放置抗真菌或抗细菌的涂层然后掺入油墨和涂料中，可有效地将活性剂输送到表面。
纳米颗粒
可通过以离散颗粒形式汽相沉积薄片材料生产纳米颗粒。工业中已经知道晶核形成和薄膜生长在高质量PVD涂层的形成中起重要作用。最初沉积过程中形成晶核，继续沉积时晶核的尺寸增大数量增多。随着过程的继续，这些岛开始以通道连接在一起，随后填满形成最终的连续薄膜。为制备纳米颗粒，在施加下一层剥离材料之前，所述涂覆过程只能达到所述岛阶段。这可使小颗粒夹在下文所述多层结构中的剥离层之间。以后可通过用适合的溶剂溶解所述剥离材料释放这些小颗粒。
制备纳米颗粒的另一种方法是生产50埃以下的薄片材料，然后用二次加工减小粒径。
薄片材料在涂料中的应用
用以下方法将薄片材料加入用于以上应用的涂料中：
使各种材料组合物转化成薄片形式。然后将转化的薄片掺入(基于表面积)媒介物中。
媒介物组成：
甲苯 28％
异丙醇 28％
甲乙酮 28％
Elvacite 2042 16％
本实施例中所用薄片的实际重量是根据化合物的厚度和密度推导出来的。利用此推导研究化合物的影响。以在丙酮中的浆料形式提供薄片。所述方法的第一步是测量固含量(％重量)。测得固含量后，可根据下表确定浆料的用量。
使合适重量的薄片混入媒介物中。然后，将浆料涂于光泽表面的聚酯薄膜(0.002英寸厚)上达到2.6～3.0g/m2的最终涂层厚度。使涂层干燥，以两种方式进行测试。
| 材料 | 密度 | 薄片厚度 | 每100g媒介溶液中的干薄片 | 浆料的固含量wt％ | 每100g媒介溶液所需使用的重量 |
| 二氧化钛 | 4.26 | 200A | 0.09g | ||
| 一氧化钛 | 4.93 | 200A | 0.08g | ||
| 二氧化硅 | 2.2 | 200A | 0.20g | ||
| 一氧化硅 | 2.13 | 200A | 0.20g | ||
| 氧化铝 | 3.97 | 200A | 0.10g | ||
| 氧化铟 | 7.13 | 200A | 0.06g | ||
| 氧化铟锡 | 4.48 | 200A | 0.09g | ||
| 氧化锌 | 5.6 | 75A | 0.03g | ||
| 铟 | 7.3 | 200A | 0.06g | ||
| 氟化镁 | 3.18 | 200A | 0.13g | ||
| 硅氧烷 | 2.33 | 200A | 0.16g |
评价热反射性能的方法：
利用热和压力将制备的涂层转移到装饰有EF18936L的硬质聚氯乙稀(PVC)片材的表面上。转移后除去聚酯薄膜。用空白(不含薄片的媒介物)以及测试薄片制备3英寸×3英寸的板。然后用预测PVC建筑产品发热性的ASTM D4809-89方法评价这些板。报告空白和测试薄片板的结果。
评价UV屏蔽性能的方法：
在硬质PVC片材上施加含有下述材料的薄膜制备基础测试板：
彩色涂层 I80126 媒介物 59.5％
I80161 白色分散体 27.0％
I8980 异吲哚啉-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印刷板涂彩色涂层
根据前面的方法在聚酯上制备空白和浆料，转移到前面所述的板上。将空白和测试薄片板都放在基于Dew Cycle协议的SunshineCarbon Arc(Atlas)老化试验机中。每隔500小时测试时间读取并记录初始光泽和色泽读数。
可由PVD过程中沉积的常规有机溶剂基聚合物制备多层颗粒剥离层。可采用很多不同材料，例如聚合物、低聚物和单体。可用电子束、溅射、感应以及电阻加热使这些材料蒸发。
此过程中使用本体聚合物的困难之一是要有效地将聚合物加入到蒸发系统中而不能使其在高温下暴露太长时间，否则就会造成有害影响。另一个困难在于蒸发以及将聚合物蒸汽引入支撑系统时不能污染真空系统或者降低真空度。
一些方法可以克服上述有关聚合物传输的困难。一种方法是将聚合物涂于载体材料如由金属或能经受住蒸发温度的材料制成的丝或带之上。然后将此涂覆材料供入聚合物蒸汽模头，在其中加热、使聚合物汽化并将蒸汽引至支撑系统。另一种方法是使聚合物熔化、降粘，然后将材料挤压或者泵送至聚合物蒸汽模头中。齿轮泵、挤出机、或者类似于聚合物蒸汽模头的毛细管挤出系统(Capillary Rehometer)可提供加热至适当温度的蒸发表面。然后，模头将蒸汽引入支撑系统中。还需要提供冷却表面使任何杂散的聚合物蒸汽冷凝以使聚合物留在模头支撑系统区域而且用泵抽吸该区产生压差。
钟罩过程
参见图10，用一个装在钟罩底部的加热部件102改良真空钟罩100。所述部件包括一个受热的聚合物蒸汽室104，室内含有一个切出的腔106以容纳所需样品。一个铝箔坩锅装配在所述部件上，在坩锅内放置大约0.3g所需样品。然后将坩锅放入加热部件中。
在加热部件上方距离部件顶部1英寸的地方放置有一个沉积量表109。当部件加热时，所述量表测量蒸发材料的量，以埃/秒(
/sec)计量。
在沉积量表上方，两个柱子(未示出)之间夹有一个聚酯片材110。从部件中蒸发的材料沉积在所述薄膜上。在另一个步骤中，在该薄膜上镀金属。
一旦样品、沉积量表和聚酯薄膜均就位，则关闭钟罩并开始真空循环。系统抽真空至压力介于2×10-5托至6×10-5托之间，准备开始进行试验。
在室温下启动加热部件。达到所需的真空度后就开始为部件供给能量。设定部件在20分钟的间隔内加热到650℃。每分钟进行一次测量。每隔一分钟记录下时间、当时部件的温度(℃)、沉积量表读数(
/sec)以及当时的真空压力。当沉积量表晶体(crystal)失效或者所有的材料均已蒸发完并且沉积量表读数降至0的时候，试验结束。
试验结束时，打开钟罩直通大气。取出聚酯放在一边以备镀金属之用，并丢弃用过的坩锅。列表记录数据以与所有其它材料试验进行比较。
钟罩聚合物试验
在钟罩喷镀器中，以不同的聚合物进行了多个试验。在“钟罩步骤”中介绍的步骤适用于所有的这些试验。每个试验都记录下试验时间、温度、沉积量表读数和真空压力。从上述数据可以判断出哪种材料对真空度影响更大以及哪种材料可以提供最高的沉积速率。更高的沉积速率意味着最终工业规模装置的操作速率更高。然而，对真空度影响较大的材料可能会在操作一段时间以后出现清除以及可能的泵压(pump down)问题。
试验1，2，6和7是采用Dow 685D聚苯乙烯。该聚合物的标称分子量约300,000。所有的四个试验得到了相似的结果。沉积速率保持在约10/sec直到温度升至约550℃。直到该温度前它对真空度的影响都很小。压力总的提高量低于2×10-5托。550℃以上时速率剧烈增加而且压力提高到1.2×10-4托～1.8×10-4托。这对真空压力仍是极小的影响。
试验3采用Elvacite2045，这是一种分子量为193,000的甲基丙烯酸异丁酯。沉积速率在500℃时升至26.5/sec。在此温度下真空压力从开始的5.2×10-5托提高到3.6×10-4托。
试验4采用Elvacite 2044，它是分子量142,000的甲基丙烯酸正丁酯材料。2044的沉积速率在500℃时达到30
/sec的峰值。在此温度下蒸汽压力达到2.0×10-4托。
试验5和19采用Endex 160，它是一种共聚物材料。413℃时Endex160达到了最大沉积，速率为11
/sec。沉积几乎没有对真空度产生影响，只提高了1.0×10-6托升至最终读取的4.4×10-5托。
第8个试验采用Elvacite2008，这是一种分子量为37,000的甲基丙烯酸甲酯。在630℃时达到最高沉积速率，为67
/sec。最终真空压力提高到1.0×10-4托。
试验9和10采用Piccolastic D125，这是一种分子量为50,400的苯乙烯聚合物。沉积速率在500℃时为108/sec，整个试验过程中对真空度影响很小。
试验11和12采用Piccolastic A75，这是另一种苯乙烯单体，具有1,350的低分子量。沉积开始很早，当420℃时达到最高点760
/sec，两次试验中对真空度影响都很小。
试验13和14采用来自Polyscience的50,000MW聚苯乙烯标准物质。样品具有非常窄的分子量分布。对这些试验而言，在560℃时沉积速率为205
/sec。沉积时真空压力增加到6.2×10-5托，比开始压力增加了1.4×10-5托。
试验15和16采用来自Polyscience的另一种聚苯乙烯标准物，分子量为75,000。在590℃时沉积达到30
/sec的速率。在该温度时，真空压力增加到3.0×10-4托，增加非常明显。
试验17采用Endex 155，一种分子量8,600的芳香族单体的共聚物。在530℃时达到最高沉积速率，为78
/sec。最终真空压力提高到1.0×10-4托。
试验18采用来自Polyscience的另一种聚苯乙烯标准物，分子量为800-5000。在490℃时沉积速率为480/sec。在整个运行中对真空压力几乎没有或没有任何影响。
试验20采用来自Polyscience的聚甲基丙烯酸甲酯标准物，分子量为25,000。在645℃时沉积速率达到50
/sec。在该条件下，最终真空压力提高到1.0×10-4托。
试验21采用Elvacite 2009，一种经处理不含硫的甲基丙烯酸甲酯聚合物，其分子量为83,000。在580℃时达到26/sec的最终沉积速率。真空压力从最初的4.2×10-5托提高到1.8×10-4托。
试验22和26采用Elvacite 2697，一种经处理的甲基丙烯酸甲酯/正丁酯共聚物的形式，其分子量为60,000。在580℃时达到20
/sec的最终沉积速率。试验结束时真空压力升至1.0×10-4托。
试验23采用Elvacite 2021C，一种经处理的甲基丙烯酸甲酯，其分子量为119,000。在590℃时达到30
/sec的最终沉积速率。该试验对真空度有着明显的影响，最终真空压力为4.4×10-4托，比最初真空压力提高一个数量级。
试验24采用Lawter K1717，一种聚酮。在300℃时达到最高沉积速率300
/sec。该温度下真空压力提高到7.0×10-5托。试验结束时，坩锅内留有大量的烟灰。这表明该材料的某些部分事实上已燃烧，而不是仅仅蒸发。
试验25采用Solsperse 24000，一种分散剂。该样品也在坩锅中有烟灰残余物从而表明在试验过程中燃烧。然而，在360℃时记录的沉积速率高达100/sec。真空压力在试验过程中提高了1.0×10-5托。
试验27采用Elvacite 2016，一种未经处理的甲基丙烯酸甲酯/正丁酯共聚物，分子量为61000。在630℃时，沉积速率为135
/sec。此时真空压力显著提高到3.0×10-4托。
试验28采用Elvacite 2043，一种甲基丙烯酸乙酯聚合物，分子量为50000。在600℃时沉积速率为98
/sec。此时真空压力为1.0×10-4托。
试验29采用Kraton G1780。该材料是7％苯乙烯和乙烯/丙烯的多臂共聚物。在600℃时沉积速率为70
/sec。最终真空压力提高到8.2×10-5托。试验过程中沉积速率保持非常稳定，没有表现出所有其它试验中常见的猛烈波动，尤其是在较高温度下。
试验30采用Kraton G1701。该材料是37％苯乙烯和乙烯/丙烯的线性二嵌段共聚物。在595℃时达到102
/sec的最终沉积速率。最终真空压力为8.6×10-5托。
试验31采用Kraton G1702。该材料是28％苯乙烯和乙烯/丙烯的线性二嵌段共聚物。在580℃时达到91
/sec的最终沉积速率。最终真空压力提高到8.0×10-5托。
试验32采用Kraton G1703M。该材料是22％苯乙烯和乙烯/丙烯的线性二嵌段共聚物。在613℃时达到80/sec的最终沉积速率。该温度下的真空压力为8.0×10-5托。
试验33采用1201Creanova，一种以聚氨酯改性酮醛为基础的合成树脂。在535℃时达到382
/sec的沉积速率。该温度下对真空的影响很小。
试验34采用Kraton G1750M。该材料是8％苯乙烯和乙烯/丙烯的多臂共聚物。在625℃时达到170
/sec的沉积速率。该温度下的最终真空压力提高到9×10-5托。
从上述试验，我们得出如下结论。上述试验的最大价值在于它定量地分析了不同树脂对真空压力的影响。根据试验，分子量和真空影响之间存在着相互关系。材料的分子量越低，蒸发后材料对系统的真空压力影响越小。而没有表明温度和沉积二者相互关联。
具有部件(block)的鼓的步骤
参见图11和12，真空室112中包括一个转鼓114，一个沉积量表116以及一个加热部件118。加热部件包括一个加热的聚合物蒸汽室120，它配有坩锅122及其聚合物源124。鼓114直径大约1英尺，表面为6英寸宽。它可以2转/分钟的最高速度旋转。加热部件是圆柱形的，一面切有狭缝126。狭缝一直开口至贯穿部件中心的腔128。部件具有三个单独的加热器用来控制部件的温度。沉积量表116放置在狭缝前面大约1英寸处。它可以测量通过狭缝的材料的量并以埃/秒(
/sec)表示。该实施方案示出在真空室内的电子束枪130，但在本步骤中不使用EB枪。采用本方法筛选聚合物，测量它们被蒸汽沉积因而适合用作聚合剥离涂层的能力。
为了准备样品，打开加热部件并在腔中装入材料。完成之后，关闭室并开始真空循环。将室抽真空直至压力达到至少6×10-5托。
在室温下启动加热部件。达到所需真空度后开始为三个加热器供给能量。设定加热器使其在20分钟的间隔内加热到所需温度。每6秒钟将测量结果传输给一个计算机文件。记录时间、部件在三个区域的温度(℃)、沉积量表读数(
/sec)以及当时的真空压力(托)。当沉积量表晶体失效，或者所有的材料均已蒸发完并且沉积量表读数降至0的时候，试验结束。
试验结束时，打开钟罩直通大气。更换沉积的晶体，在部件中装入新材料以备下一次试验之用。
聚合物部件中进行的聚苯乙烯试验
进行了6个单独的试验，每个试验中都采用Dow 685D。所采用的聚苯乙烯的标称分子量约300,000。试验中的最终部件温度以及升至最终温度的升温时间都有改变。
试验1中，设定部件在10分钟升温时间内升至300℃。随着试验的进行，聚合物沉积速率非常慢，不高于5
/sec。整个试验中一直保持这一速率。
在第二个试验中，设定部件最终温度为325℃，没有设定升温时间。允许通过使用控制器而以尽可能最快的速率增加温度。随着温度的增加，沉积速率在约30
/sec变平。在试验开始的15分钟内，这一速率虽然有些波动但一直保持稳定，以后速率开始明显下降。20分钟结束试验时，速率降至15
/sec。上述速率的下降可能是由于聚合物供应耗尽。
在第三个试验中，设定部件最终温度350℃，升温时间10分钟。随着温度增加，沉积速率约6
/sec。随着试验的进行，最后速率在进入试验后约13分钟出现了一个峰值14
/sec。第20分钟结束试验时，速率又降回至约6
/sec。理论上，聚苯乙烯在大约350℃时解聚。试验中的沉积速率可能已经很低，因为温度会导致上述的解聚以及被沉积量表感知的蒸发过程。
试验4的设定点为375℃，没有设定升温时间。沉积速率在大约10分钟内提高到30～35
/sec，但并没有在该点处保持稳定。随着温度超过350℃，速率明显增大并且变得很不稳定。速率在40～120
/sec之间不规则波动。试验时间15分钟以后，沉积量表晶体失效，试验结束。聚合物在高于350℃温度时已经吸收了足够的能量来发生解聚，因此从该点开始它在高速率下只释放出很低分子量的材料。这些材料包括原始聚苯乙烯的单体以及二聚物。在形成聚合物薄膜的过程中上述分子量最终材料是没有用的。
第五个试验的最终温度也是375℃，但这次10分钟升温时间。刚开始沉积非常稳定，但是一旦超过350℃，沉积变得很不稳定。速率在20
/sec到峰值110
/sec之间波动。大约18分钟后量表晶体失效，试验结束。
最后一个试验也是375℃，但升温时间为20分钟。同样表现出了与前两个试验相同的行为。直到350℃之前沉积都在约20
/sec处非常稳定。然而随着温度超过350℃，速率又一次变得极不稳定。速率在30
/sec到140
/sec之间波动，这次是在大约23分钟后晶体失效，试验结束。
由上述试验我们得出了如下结论。很明显，这些试验表明大约350℃温度时聚苯乙烯的解聚或其它物理解离是真实存在的。在高于上述温度的试验中，三种情况下均在大约相同的温度出现反常行为。在350℃的试验中，沉积速率表明同时还发生着另外一个过程，因为在更低的325℃设定点时还可以观测到更高的速率。除非是发生了解聚或其它过程，否则350℃时的速率应该高于325℃。根据FTIR分析该材料应该是聚苯乙烯，而油性则表明它像是一种低分子量的聚苯乙烯。进一步的证据就是原始聚合物(300,000MW)的解聚。350℃的试验还有一些轻微的粘着性残余物，但不像在375℃试验中的残余物那么油。在300℃和325℃下操作的试验没有任何粘着性或油性，而是留下一种固体薄膜。由上述系列试验可知，聚合物沉积的温度范围高于约300℃，低于约350℃，优选低于325℃。优选温度足够低，聚合物不会在该温度下发生解离过程。这也提供了一种非常高的、在运行中保持稳定的沉积速率。
具有加热部件和电子束的鼓
(在部件的坩锅中)
本实施例利用图11和图12表示的真空室112，加热部件118，转鼓114，以及电子束枪130。
为了加入材料，打开加热部件将材料加入到腔128中。用PET薄膜覆盖鼓。电子束枪是一个典型的工业用电子束枪。在其旋转盘中有四个铜膛。每次只有一个膛和电子束枪在一条直线上。用来蒸发的材料直接放在膛内，或者放在以适当转台位置放置在膛内的合适坩锅衬里中。第二沉积量表(未示出)放置在靠近鼓表面的坩锅上方的位置。它测量从坩锅蒸发的材料的量，以埃/秒(/sec)表示。一旦完成上述步骤，就关闭室并开始真空循环。将室抽真空直至压力达到至少6×10-5托。
一旦达到了所需的真空度，就开始为三个加热器提供能量。设定加热器使其在20分钟的间隔内加热所需温度。每6秒钟将测量结果传输给一个计算机文件。记录时间、部件在三个区域的温度(℃)、沉积量表读数(
/sec)以及当时的真空压力(托)。为电子束装置供给能量。可以以0.1％的增量增大枪的能量供应。供给能量直到低于蒸发温度、却允许煨透(soak)或者调节的点。煨透以后，增大能量供应，直到达到所需的沉积速率，然后一旦聚合物开始沉积就打开遮挡装置。开始使鼓旋转。如果沉积量表晶体检波器失效，或者所有的材料均已蒸发完并且沉积量表读数降至0的时候，试验结束。试验结束时，关闭电子束枪的遮挡装置，停止鼓的旋转，并断开能源和电子束枪的连接，关闭部件加热器电源。在冷却阶段后，打开室直通大气。取出已经涂覆的材料。
在电子束中的薄片材料试验
在电子束喷镀器中沉积下述材料，制成薄片材料。如下文所述拍摄显微照片。
源自上表的实施例：
实施例8
下述结构是这样制备的：在Temiscal电子束喷镀器中在一卷印有热塑性剥离涂层的48gauge聚酯上镀铟。然后将卷从喷镀器中取出，用丙酮通过实验室剥离器从聚酯上面分离出铟。然后倾析铟和丙酮溶液，并进行离心分离从而浓缩薄片。然后，将得到的薄片压延在载片上，利用Media Cybernetics的Image Pro Plus图象分析仪拍摄显微照片。然后，利用IKA Ultra Turex T50均化器减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仪对制得的薄片的粒度分布进行分析。下面所提及的粒度是根据如下惯例：D10：10％的所测颗粒低于或等于报告直径；D50：50％的所测颗粒低于或等于报告直径；D90：90％的所测颗粒低于或等于报告直径；最终的薄片粒度是：D10＝3.3，D50＝13.2，D90＝31.2。
照片说明：
铟均化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分钟30秒。
以微米表示的最终粒度D10＝3.33，D50＝13.21，D90＝31.32
实施例9：
下述结构是这样制备的：在Temiscal电子束喷镀器中在一卷印有热塑性剥离涂层的48gauge聚酯上镀TiO2。然后将所述卷从喷镀器中取出，并用丙酮通过实验室剥离器从聚酯上面分离出TiO2。然后倾析TiO2和丙酮溶液并进行离心分离从而浓缩薄片。然后，将得到的薄片压延在载片上，利用Media Cybernetics的Image Pro Plus图象分析仪拍摄显微照片。然后，利用IKA Ultra Turex T50均化器减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仪对制得的薄片的粒度分布进行分析。
照片说明：
调节粒度前TiO2“原样”
以微米表示的粒度：D10＝16.20，D50＝44.17，D90＝104.64
均化15分钟
以微米表示的最终粒度D10＝7.83，D50＝16.37，D90＝28.41
实施例10和11
下述结构是这样制备的：在Temiscal电子束喷镀器中在一卷印有热塑性剥离涂层的48gauge的聚酯上镀MgF2。然后将所述卷从喷镀器中取出，用丙酮通过实验室剥离器从聚酯上面分离出MgF2。然后倾析MgF2和丙酮溶液并进行离心分离从而浓缩薄片。然后，将得到的薄片压延在载片上，利用Media Cybernetics的Image Pro Plus图象分析仪拍摄显微照片。然后，利用IKA Ultra Turex T50均化器减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仪对制得的薄片的粒度分布进行分析。
照片说明：
调节粒度前拍摄的MgF2“原样”
以微米表示的粒度：D10＝16.58，D50＝150.34，D90＝398.17
均化11分钟
以微米表示的最终粒度D10＝0.43，D50＝16.95，D90＝45.92
实施例12和13
下述结构是这样制备的：在Temiscal电子束喷镀器中在一卷印有热塑性剥离涂层的48gauge的聚酯上镀SiO。然后将所述卷从喷镀器中取出，用丙酮通过实验室剥离器从聚酯上面分离出SiO。然后倾析SiO和丙酮溶液并进行离心分离从而浓缩薄片。然后，将得到的薄片压延在载片上，利用Media Cybernetics的Image Pro Plus图象分析仪拍摄显微照片。然后，利用IKA Ultra Turex T50均化器减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仪对制得的薄片的粒度分布进行分析。
照片说明：
调节粒度前拍摄的SiO“原样”
以微米表示的粒度：D10＝17.081，D50＝67.80，D90＝188.31
均化17分钟
以微米表示的最终粒度D10＝5.75，D50＝20.36，D90＝55.82
实施例14，15和16
下述结构是这样制备的：在Temiscal电子束喷镀器中在一卷印有热塑性剥离涂层的48gauge的聚酯上镀ZnO。然后将所述卷从喷镀器中取出，用丙酮通过实验室剥离器从聚酯上面分离出ZnO。然后倾析ZnO和丙酮溶液并进行离心分离从而浓缩薄片。然后，将得到的薄片压延在载片上，利用Media Cybernetics的Image Pro Plus图象分析仪拍摄显微照片。然后，利用IKA Ultra Turex T50均化器减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仪对制得的薄片的粒度分布进行分析。
照片说明：
调节粒度前拍摄的ZnO“原样”
以微米表示的粒度：D10＝23.58，D50＝63.32，D90＝141.59
以微米表示的最终粒度D10＝7.69，D50＝18.96，D90＝38.97
实施例17，18和19
下述结构是这样制备的：在Temiscal电子束喷镀器中在一卷印有热塑性剥离涂层的48gauge的聚酯上镀Al2O3。然后将所述卷从喷镀器中取出，用丙酮通过实验室剥离器从聚酯上面分离出Al2O3。然后倾析Al2O3和丙酮溶液并进行离心分离从而浓缩薄片。然后，将得到的薄片压延在载片上，利用Media Cybernetics的Image Pro Plus图象分析仪拍摄显微照片。然后，利用IKA Ultra Turex T50均化器减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仪对制得的薄片的粒度分布进行分析。
照片说明：
调节粒度前拍摄的Al2O3“原样”
以微米表示的粒度：D10＝6.37，D50＝38.75，D90＝99.94
均化9分钟
以微米表示的最终粒度D10＝1.98，D50＝16.31，D90＝39.77
实施例20和21
下述结构是这样制备的：在Temiscal电子束喷镀器中在一卷印有热塑性剥离涂层的48gauge的聚酯上镀In2O3。然后将所述卷从喷镀器中取出，用丙酮通过实验室剥离器从聚酯上面分离出In2O3。然后倾析In2O3和丙酮溶液并进行离心分离从而浓缩薄片。然后，将得到的薄片压延在载片上，利用Media Cybernetics的Image Pro Plus图象分析仪拍摄显微照片。然后，利用IKA Ultra Turex T50均化器减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仪对制得的薄片的粒度分布进行分析。
照片说明：
调节粒度前拍摄的In2O3“原样”
以微米表示的粒度：D10＝18.88，D50＝50.00，D90＝98.39
均化3分钟
以微米表示的最终粒度D10＝8.89，D50＝20.22，D90＝38.92
所采用的相对折射率：2.64-2.88
实施例22，23和24
下述结构是这样制备的：在Temiscal电子束喷镀器中在一卷印有热塑性剥离涂层的48gauge的聚酯上镀铟锡氧化物(ITO)。然后将所述卷从喷镀器中取出，用丙酮通过实验室剥离器从聚酯上面分离出ITO。然后倾析ITO和丙酮溶液并进行离心分离从而浓缩薄片。然后，将得到的薄片压延在载片上，利用Media Cybernetics的Image ProPlus图象分析仪拍摄显微照片。然后，利用IKA Ultra Turex T50均化器减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仪对制得的薄片的粒度分布进行分析。
照片说明：
调节粒度前拍摄的ITO“原样”
以微米表示的粒度：D10＝21.70，D50＝57.00，D90＝106.20
均化6分钟
以微米表示的最终粒度D10＝10.40，D50＝20.69，D90＝36.32
实施例25，26，27和28
下述结构是这样制备的：在Temiscal电子束喷镀器中在一卷印有热塑性剥离涂层的48gauge的聚酯上镀Si。然后将所述卷从喷镀器中取出，用丙酮通过实验室剥离器从聚酯上面分离出Si。然后倾析Si和丙酮溶液并进行离心分离从而浓缩薄片。然后，将得到的薄片压延在载片上，利用Media Cybernetics的Image Pro Plus图象分析仪拍摄显微照片。然后，利用IKA Ultra Turex T50均化器减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仪对制得的薄片的粒度分布进行分析。
照片说明：
调节粒度前拍摄的Si“原样”
以微米表示的粒度：D10＝20.20，D50＝57.37，D90＝140.61
均化20分钟
以微米表示的最终粒度D10＝11.9，D50＝27.0，D90＝55.5
实施例29和30
下述结构是这样制备的：在Temiscal电子束喷镀器中在一卷印有热塑性剥离涂层的48gauge的聚酯上镀SiO、Al、SiO夹层。然后将所述卷从喷镀器中取出，用丙酮通过实验室剥离器从聚酯上面分离出SiO、Al、SiO。然后倾析SiO、Al、SiO和丙酮溶液并进行离心分离从而浓缩薄片。然后，将得到的薄片压延在载片上，利用MediaCybernetics的Image Pro Plus图象分析仪拍摄显微照片。然后，利用IKA Ultra Turex T50均化器减小溶液中的薄片尺寸。再采用HoribaLA 910激光散射粒度分布分析仪对制得的薄片的粒度分布进行分析。
照片说明：
调节粒度之前拍照的SiO Al SiO夹层“原样”
以微米表示的粒度：D10＝29.7，D50＝77.6，D90＝270.2
实施例31和32
下述结构是这样制备的：在Temiscal电子束喷镀器中在一卷印有热塑性剥离涂层的48gauge的聚酯上镀铬。然后将所述卷从喷镀器中取出，用丙酮通过实验室剥离器从聚酯上面分离出铬。然后倾析铬和丙酮溶液并进行离心分离从而浓缩薄片。然后，将得到的薄片压延在载片上，利用Media Cybernetics的Image Pro Plus图象分析仪拍摄显微照片。然后，利用IKA Ultra Turex T50均化器减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仪对制得的薄片的粒度分布进行分析。
照片说明：
调节粒度之前拍照的铬“原样”
以微米表示的粒度：D10＝13.1，D50＝8.9，D90＝59.8
均化3分钟
以微米表示的最终粒度D10＝9.82，D50＝19.81，D90＝37.55
实施例33
下述结构是这样制备的：在Temiscal电子束喷镀器中在一卷印有热塑性剥离涂层的48gauge的聚酯上镀Phelly Material，Emerson，NJ的M401铜、锌、银合金。然后将所述卷从喷镀器中取出，用丙酮通过实验室剥离器从聚酯上面分离出合金。然后倾析合金和丙酮溶液并进行离心分离从而浓缩薄片。然后，将得到的薄片压延在载片上，利用Media Cybernetics的Image Pro Plus图象分析仪拍摄显微照片。然后，利用IKA Ultra Turex T50均化器减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仪对制得的薄片的粒度分布进行分析。
照片说明：
调节粒度之前拍照的合金“原样”
以微米表示的粒度：D10＝69.6，D50＝161.2，D90＝313.4
均化20分钟
以微米表示的最终粒度D10＝13.32，D50＝27.77，D90＝51.28
图13和14示出与图11和图12相似的真空室、转鼓以及聚合物蒸汽室，但所述聚合物通过后面详述的送丝机构136送入室内。该实施方案中，加热部件两端都有小孔，从而允许涂覆丝143穿过并进入受热狭缝区域。涂覆丝从线轴164退卷并以预定速度向前穿过使聚合物蒸发的加热部件进入狭缝区，然后，使用过的丝再缠绕在第二个线轴166上。狭缝一直开口进入通过部件中心的腔。在本实施方案中，用泵抽吸加热部件和鼓周围区域，从而选择性地冷却该区域使涂覆在丝上的聚合物冷凝。这防止蒸汽逃向室内电子束区域。
实施例34
实施例：有聚合物部件和电子束的鼓(送丝)
下述结构是依据上面所示条件制备的：为易于除去，在缠绕在鼓上的48gauge聚酯上涂覆苯乙烯聚合物剥离剂，然后在Temiscal电子束喷镀器中镀铝。从喷镀器中取出聚酯薄膜，用丙酮通过实验室剥离器从剥离层以及聚酯薄膜上分离出铝。然后倾析铝和丙酮溶液并进行离心分离从而浓缩薄片。然后，将得到的薄片压延在载片上，利用MediaCybernetics的Image Pro Plus图象分析仪拍摄显微照片。然后，利用IKA Ultra Turex T50均化器减小溶液中的薄片尺寸。再采用HoribaLA 910激光散射粒度分布分析仪对制得的薄片的粒度分布进行分析。
照片说明：
开始粒度
D10＝13.86，D50＝34.65，D90＝75.45
均化
以微米表示的最终粒度D10＝5.10，D50＝13.19，D90＝25.80
实施例35
实施例：有聚合物部件和电子束的鼓(送丝)
下述结构是依据上面所示条件制备的：为易于除去，在缠绕在鼓上的48gauge聚酯上涂覆苯乙烯聚合物剥离剂，然后在Temiscal电子束喷镀器中镀一氧化硅。然后从喷镀器中取出聚酯薄膜，用丙酮通过实验室剥离器从剥离层以及聚酯薄膜上分离出一氧化硅。然后倾析一氧化硅和丙酮溶液，并进行离心分离从而浓缩薄片。然后，将得到的薄片压延在载片上，利用Media Cybernetics的Image Pro Plus图象分析仪拍摄显微照片。
实施例36
实施例：有聚合物部件和电子束的鼓(送丝)
下述结构是依据上面所示条件制备的：为易于除去，在缠绕在鼓上的48gauge聚酯上涂覆苯乙烯聚合物剥离剂，然后在Temiscal电子束喷镀器中镀氟化镁。然后从喷镀器中取出聚酯薄膜，用丙酮通过实验室剥离器从剥离层以及聚酯薄膜上分离出氟化镁。
然后倾析氟化镁和丙酮溶液，并进行离心分离从而浓缩薄片。然后，将得到的薄片压延在载片上，利用Media Cybernetics的Image ProPlus图象分析仪拍摄显微照片。
有蒸汽管和电子束的鼓
(送丝)
图15，16，15A和16A示出用于将涂覆聚合物送入真空室的送丝机构的两种不同实施方案，包括转鼓、沉积量表、有涂覆聚合物涂覆丝进给系统的聚合物蒸汽管，以及电子束(E-Beam)枪。鼓如前面所述。蒸汽管配有受热聚合物蒸汽路径，其周围围有以真空间隙隔开的水冷管。管上的狭缝允许蒸发的聚合物通过并到达鼓表面。蒸汽管在加热部件和鼓附近产生压差区域，从而防止蒸汽逃逸至室内的电子束区域。图15和16所示实施方案中，送丝装置包括一个供丝线轴和一个卷取线轴。使丝退卷，涂覆上聚合物，并绕加热部件行进。聚合物从涂覆丝上蒸发并被引到鼓表面上。图16的端视图示出外管，其狭缝朝向鼓。外管被冷却而内侧蒸汽管被加热。该图还示出缠有丝的加热部件。丝进入蒸汽管，环绕加热管，然后收回到卷取线轴。
图15和16的实施方案示出与前面所述类似的真空室132和加热部件134，所不同的是通过涂覆丝进给装置136将用于剥离层的聚合物送入真空室。真空室包括一个转鼓128，一个沉积量表140以及一个电子束(E-beam)枪142。正如上面提到的那样，鼓直径大约1英尺，表面为6英寸宽。它可以最高2转/分钟的速度旋转。加热部件134包括一个受热聚合物蒸汽室144，它是圆柱形的，在一个区域上开有狭缝145。受热内管以146表示。送丝装置136包括一个细长外壳147，它包括涂覆有聚合物并随后送入加热部件的丝148。丝缠绕在一个受热块149上。送丝装置还包括一个涡轮泵150，一个离子量表以及一个热电偶量表154。涂覆丝从线轴156退卷以后以设定的速率向前穿过加热部件，在该部件中聚合物蒸发进入狭缝区域158，然后使用过的丝再缠绕在第二个线轴160上。狭缝一直开口进入贯穿部件中心的腔。用泵帮助将蒸发共聚物送至鼓表面。加热部件有三个单独的加热器，都可用于控制部件的温度。沉积量表140放在狭缝前方大约1英寸处。它可以测量通过狭缝的材料的量，以埃/秒(
/sec)表示。
使用时，将PET薄膜覆盖在鼓上。采用送丝机构和加热部件将聚合物剥离材料层涂覆在载体上，然后激活电子束枪，在剥离涂层上在涂覆上一层金属或者其它材料的涂层，等等。电子束枪142是一个典型的用于工业的电子束枪。在其旋转盘中有四个铜膛。每次只有一个膛和电子束枪在一条直线上。用来蒸发的材料直接放在膛内，或者放在以适当转台位置放置在膛内的合适坩锅衬里中。第二沉积量表(未示出)放置在靠近鼓表面、坩锅上方的位置。它测量从坩锅蒸发的材料的量，以埃/秒表示(
/sec)。一旦完成上述步骤，关闭室并开始真空循环。将室抽真空直至压力至少为6×10-5托。
一旦达到了所需的真空度，开始为三个加热器提供能量。设定加热器使其在20分钟的间隔内加热到所需温度。每6秒钟将测量结果传输给一个计算机文件。记录时间、部件在三个区域的温度(℃)、沉积量表读数(/sec)以及当时的真空压力(托)。为电子束装置提供能量。可以以0.1％的增量增大枪的能量供应。提高所供给的能量直到低于蒸发温度、却允许煨透(soak)或者调节的一点。煨透以后，增大能量供应，直到达到所需的沉积速率，然后一旦聚合物开始沉积就打开遮挡装置。开始转鼓。试验结束时，关闭电子束枪的遮挡装置，停止鼓的旋转，并断开能源和电子束枪的连接，关闭部件加热器电源。在冷却阶段后，打开室直通大气。取出已经涂覆的材料。
图15A和16A所示实施方案中，蒸汽管的两端都有小孔，从而允许涂覆丝162穿过并进入蒸汽管的受热部件。涂覆丝从线轴164退卷后以设定的速率向前穿过聚合物正在蒸发进入狭缝的部件，然后，使用过的丝再缠绕再第二个线轴166上。以电热丝式加热器加热蒸汽管壁，而部件具有一个单独的、可以用来控制系统温度的加热器。沉积量表168放在狭缝前方大约1英寸处。它可以测量通过狭缝的材料的量，以埃/秒(
/sec)表示。
以PET薄膜覆盖鼓。电子束枪的旋转盘中有四个铜膛。每次只有一个膛和电子束枪在一条直线上。用来蒸发的材料直接放在膛内，或者放在以适当转台位置放置在膛内的合适坩锅衬里中。一旦完成上述步骤，关闭室并开始真空循环。将室抽真空直至压力至少为6×10-5托。一旦达到了所需的真空度，开始为管和加热部件提供能量。设定加热器使其在20分钟的间隔内达到所需温度。每6秒钟将测量结果传输给一个计算机文件。记录时间、部件在三个区域的温度(℃)、沉积量表读数(/sec)以及当时的真空压力(托)。为电子束装置提供能量。可以以0.1％的增量增大枪的能量供应。加大所供给的能量直到低于蒸发温度、却允许煨透或者调节的一点。煨透以后，增大能量供应，直到达到所需的沉积速率，然后一旦聚合物开始沉积就打开遮挡装置，将聚合物涂覆丝机制设定到所需速率，然后开始聚合物的沉积过程。开始转鼓。试验结束时，关闭电子束枪的遮挡装置，停止鼓的旋转，并断开能源和电子束枪、管、部件加热器以及送丝的连接，关闭部件加热器电源。在冷却阶段后，打开室直通大气。取出已经涂覆的材料。
实施例37
实施例：有蒸汽管和电子束的鼓(送丝)
下述结构是依据上面所示条件制备的：为易于除去，在缠绕在鼓上的48gauge聚酯上涂覆苯乙烯聚合物剥离剂，然后在Temiscal电子束喷镀器中镀铝。然后从喷镀器中取出聚酯薄膜，用丙酮通过实验室剥离器从剥离层以及聚酯薄膜上分离出铝。然后倾析铝和丙酮溶液并进行离心分离从而浓缩薄片。然后，将得到的薄片压延在载片上，利用Media Cybernetics的Image Pro Plus图象分析仪拍摄显微照片。然后，利用IKA Ultra Turex T50均化器减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仪对制得的薄片的粒度分布进行分析。最终薄片的粒度为D10＝3.3，D50＝13.2，D90＝31.2。
照片说明：
铝照相并均化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分钟30秒。
以微米表示的最终粒度D10＝3.33，D50＝13.21，D90＝31.32
实施例：有蒸汽管和电子束(送丝)纳米颗粒的鼓
下述结构是依据上面所示条件制备的：为易于除去，在缠绕在鼓上的48gauge聚酯上涂覆苯乙烯聚合物剥离剂，然后在Temiscal电子束喷镀器中镀铝。然后从喷镀器中取出聚酯薄膜，用丙酮通过实验室剥离器从剥离层以及聚酯薄膜上分离出铝。得到的铝颗粒浆料储存在小瓶中，以备进一步研究之用。
试验的目的是：通过控制沉积过程使铝在剥离层上沉积时仍然保持在岛增长状态，得到铝的纳米颗粒。然后，在这些未聚结铝的岛上涂覆剥离材料、再涂覆铝岛。重复上述过程，直到形成一个100层的剥离剂/铝岛/剥离剂夹层结构。
有聚合物部件&电子束(熔体泵挤出机)的鼓
参见图17和18，对类似于上面介绍的真空室和加热部件进行改良，以将熔化的聚合物(用作剥离涂层材料的热塑性聚合物)送入真空室。真空室包括一个转鼓168，一个沉积量表，一个不锈钢加热部件170，以及一个电子束(E-Beam)枪172。鼓直径大约1英尺，表面为6英寸宽。鼓可以旋转，旋转的速度和次数也可以控制。加热部件狭缝一直通向贯穿部件中心的腔。部件有三个单独的加热器，用来控制部件的温度。通过与位于两端的聚合物坩锅或者部件相连接的两个加热毛细管174将熔化的聚合物输送到部件中。这些管和位于室外的熔体泵相连。通过含有经调理聚合物的氮气保护的熔体容器175以及一个挤出机176供入。沉积量表放在狭缝前方大约1英寸处。它可以测量通过狭缝的材料的量，以埃/秒(
/sec)表示。
为了加入材料，将聚合物泵送到加热部件两端的腔中。用PET薄膜覆盖在鼓上。电子束枪的旋转盘中有四个铜膛。每次只有一个膛和电子束枪在一条直线上。用来蒸发的材料直接放在膛内，或者放在以适当转台位置放置在膛内的合适坩锅衬里中。第二沉积量表(未示出)放置在靠近鼓表面、坩锅上方的位置。它测量从坩锅蒸发的材料的量，以埃/秒表示(/sec)。一旦完成上述步骤，关闭室并开始真空循环。将室抽真空直至压力至少为6×10-5托。一旦达到了所需的真空度，开始为管和加热部件提供能量。设定加热器使其在20分钟的间隔内达到所需温度。每6秒钟将测量结果传输给一个计算机文件。记录时间、部件在三个区域的温度(℃)、沉积量表读数(
/sec)以及当时的真空压力(托)。为电子束装置提供能量。可以以0.1％的增量增大枪的能量供应。加大所供给的能量直到低于蒸发温度、却允许煨透或者调节的一点。煨透以后，增大能量供应，直到达到所需的沉积速率，然后一旦聚合物开始沉积就打开遮挡装置，将聚合物涂覆丝机制设定到所需速率，然后开始聚合物的沉积过程。开始使鼓旋转，并将熔体泵调节到所需速率。如果沉积量表晶体失效，或者所有的材料均已蒸发完并且沉积量表读数降至0的时候，则试验结束。试验结束时，关闭电子束枪的遮挡装置，停止鼓的旋转，停止熔体泵，并断开能源和电子束枪、部件加热器的连接，关闭部件加热器电源。在冷却阶段后，打开室直通大气。取出已经涂覆的材料。
涂覆剥离剂的载体薄膜过程
一实施方案中，本发明可用以制备涂覆剥离剂的聚合载体薄膜，例如涂覆剥离剂的聚酯(PET)。参见图19，一个聚酯载体薄膜180缠绕在真空室184内的旋转冷却鼓182上。薄膜从薄膜退卷站186开始，绕旋转冷却鼓表面区域约300°或者更多，然后在薄膜重绕站188卷取涂覆薄膜。一个聚合物输送源190向载体薄膜方向引导聚合物材料，电子束192枪使聚合物蒸发从而将其涂覆在载体薄膜上。聚合涂层硬化，然后在重绕站卷取。上述过程提供了一种涂覆热塑性聚合物剥离剂的、耐热的聚合载体薄膜，对通过真空室内的汽相沉积技术施加在薄膜上的薄片材料而言，该薄膜具有良好的剥离性能。该薄膜能在形成薄而且平的埃米级薄片中提供有效的剥离。
聚苯乙烯试验
从在电子束喷镀器中的试验可知，加热部件温度对聚苯乙烯蒸发、沉积后的状态有着显著的影响。所有试验中都用Dow 685D作沉积材料。该材料的分子量(MW)为约300,000。
试验操作时加热部件的温度以25℃的增量从300℃到375℃进行。部件加热的速率是变化的，但它不具备最终温度那样的显著影响。所有的试验都是根据上面所描述的有部件的鼓的步骤”进行。
在第一个试验中，部件中装有10粒Dow 685D聚苯乙烯。加热器的温度设定为300℃。该温度下只有很少的沉积。量表读数介于5～10
/sec。试验结束时只有非常少的明显残余物。
在接下来的试验中，设定部件到达325℃的温度。沉积增加到20～30
/sec范围内。试验结束时有明显的薄膜沉积。薄膜在颜色上透明，为不具备粘着性的固体。
接下来，将部件设定为到达温度350℃。沉积速率与325℃时接近。试验结束时，薄膜不同于以前试验所形成的薄膜。该次试验中的薄膜接触时更粘，而且有轻微的退色。
最后，将部件设定到温度高达375℃。沉积速率增加到接近40/sec。试验结束时，薄膜上留有黄色的油。油很容易擦去，但它下面没有任何透明聚苯乙烯薄膜的迹象。
由上述试验我们得出了聚苯乙烯在高于350℃时分解的结论。这就更加确证了文献中所记录的数值。聚苯乙烯在高于350℃时蒸发，然后似乎开始解聚并留下几乎是纯苯乙烯单体的残余物。残余物的FTIR分析更确证了这一点。
在更进一步的试验中，将Dow聚苯乙烯样品送到外侧实验室进行分析。为了确定是何种物质在温度升至所需操作温度时从聚合物中蒸发出来，设计了一种方法。联合使用“直接插入探针”方法和GC-MS分析法，将温度设定为以30℃/min加热到325℃。在达到最高温度后，保持10分钟。
装置中的一个离子计数器指示出材料从固体球粒开始蒸发的时间。试验中出现了两个峰值，一个是在大约260℃而另一个在325℃。在两个峰值处进行GC-MS分析。第一个峰值显示出高浓度的低分子量物质，包括但不限于，单体和聚苯乙烯的二聚物。从上述分析可以总结出，在最初的加热过程中大量的未聚合材料以及很多其它的低分子量挥发物从本体聚苯乙烯中释放出来。加热一段时间以后，所需的聚合物蒸发并沉积在所需的表面上。由此得出结论：为了得到最优性能，本体聚合物需要预热或者进行其它的调理过程，从而除去尽可能多的低端”材料。
在另一个试验中，我们采用了同样的“直接插入探针”方法，试图更进一步地观察在第一个试验的第一个峰值处发生了什么。在这个试验中，应用的热量升至260℃并保持在这个温度。这是第一次试验中出现第一个峰值的温度。我们的目的是为了通过GC-MS测定在该温度下什么物质被蒸发了，也是为了确定是否可以通过预热步骤从本体材料中去除这一物质。
峰值出现在几乎相同的位置，而且GC-MS显示出很多种类的低分子量物质。它们包括痕量的苯乙烯单体，但还存在非常多的其它有机部分。大约10～12分钟以后峰值消失了。这表明已经从本体材料中除去了挥发性材料，而且也说明预热方法应该能有效地形成透明聚合物薄膜。
从上述一系列的试验中研制了一种新的方法来提高Dow 685D聚合物沉积聚苯乙烯薄膜的效率。首先，将本体材料加热到260～300℃。在预热过程中应该将薄膜覆盖起来，以防低端产品到达基料。也可以在真空室外，或者至少在沉积室外完成上述步骤，这样可以将污染最小化。操作足够长的时间以后，将温度提升至325℃。这一温度提供了最高的沉积速率，而且不会导致聚苯乙烯的分解。
以其它的聚苯乙烯样品进行类似的试验，得到了更多的观察结果。这种情况下我们采用Pressure Chemical的4,000MW以及290,000MW的聚苯乙烯。这些样品都是聚苯乙烯的标准物质，并具有非常窄的分子量分布。它们不含在很多商品化聚合物中常见的污染物质。从这些试验中我们得出下述结论。比起290,000MW聚苯乙烯，4,000MW材料对真空压力的影响更小。使用越高分子量的材料，压力就增加得越多。这与我们从钟罩试验得到的数据一致。我们还观察到，290,000MW材料的开始沉积温度低于4,000MW材料。我们通过在两种材料上进行TGAs而确证了这一点。TGAs显示出，与290,000MW材料相比，4,000MW材料确实在更高的温度下才开始出现质量损失。
聚合物调理
在将聚合物用于沉积过程之前，必须将其调理以除去本体聚合物中的水分和低分子量材料。我们在一个两阶段调理过程中采用Dow685D聚苯乙烯完成了上述调理。在第一阶段中，将大量的聚苯乙烯放置在225℃的真空炉中16小时。这一温度足够高，可以除去聚合物中的大多数水分。选择这一温度的原因还在于它低于观察到的聚合物分解温度。在275℃下操作的试验中，聚苯乙烯样品经过16小时调理时间以后出现了显著的分解。调理阶段完成后，取出聚合物并放置在干燥器中，从而当其冷却时不会再吸收任何水分。
当已经准备好聚合物用于喷镀器时，就完成了调理的第二阶段。将聚合物从干燥器中取出来并立即放入喷镀器中，从而将增加的湿气降为最低。在开始沉积以前，将含有第一阶段调理过的聚合物的本体聚合物加热到275℃，并在该温度下保持20分钟。这一温度可以除去任何残存的潮气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应的单体以及本体聚苯乙烯中发现的很多其它杂质。在275℃下保持足够长的时间以后，聚合物就准备好进行沉积了。
通过采用上述两阶段调理方法，最终的薄膜将具备一致的分子量并且将不会含有很多低分子量杂质。这必然将提供更一致更可靠的薄膜。
溶剂和聚合物的再利用
在剥离当前的剥离涂层并收集完薄片以后，将用过的溶剂连同其中溶解的剥离涂层送入蒸馏装置中，从而可以回收溶剂。回收溶剂时除去了作为有害废品的釜脚。在这一试验中，我们试图将釜脚作为剥离涂层再利用。收集的釜脚是24％NVM。加入3份IPAC以及一份的NPAC而将上述材料降低到8.3％NVM。然后，采用#2Meyer棒将上述漆(lacquer)压延在2密耳的聚酯上。得到的涂层是透明的，厚度为每平方米0.3克。然后，在钟罩喷镀器中将上述压延层镀上金属。以Macbeth光密度计测量得到的铝层，其光学密度为2～2.5。
得到的结构而后在丙酮中溶解30秒以从聚酯上剥离。该薄片而后压延在载片上并分析。用该方法生产的薄片为400-600微米具有光滑表面，并从现存产品中很难分辨。
丝涂覆
图20示出前面所述送丝方案中采用的用于在丝上涂覆聚合物的一种涂覆装置。
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 685 45wt％
二甲苯 55wt％
来自Consolidated Electronic Wire and Cable的0.05英寸规格的裸镍/铬丝
设备的描述
参见图20，涂覆装置包括四个部分：退卷机200，涂覆体202，干燥管204以及绕卷机206。丝线轴的侧向运动受到限制，并将其退卷阻力最小化。涂覆体包括一个注射器主体208，为Becton Dickson 5cc的一次性注射器，以及一个注射针210，为Becton Dickson 20GIPrecision Glide针。一次性注射器中装有涂覆混合物，而针计量既定量的材料于丝上面。干燥管是一个铜质铅垂管。从顶部到底部，管包括一个6英寸长的1/2英寸管212，以及一个从1/2到3/4的渐缩管214，一个2英寸长的3/4英寸管216，一个3/4英寸三通218，从其上垂直延伸4英寸长的3/4英寸管220垂直延伸。该管子上连有一个排气扇222，从设备中抽吸空气。三通的直部分连接一个五英尺长的3/4英寸铜管224。该段是设备的干燥段。另一个3/4英寸三通226也连接到该5英尺段上。垂直三通与一个3英寸长的3/4英寸管228相连，而管228与一个转为向上的90度弯头230连接。弯头还连有一个11/2英寸管232，以及一个3/4英寸螺口连接件234。该连接件与一个2英寸-3/4英寸黑铁渐缩管相连。一个5英寸长的2英寸管通过螺纹旋入此渐缩管中。2英寸管容纳热空气枪的枪管。三通的垂直部分与一个2英寸长的3/4英寸管238相连，然后在240处缩减至1/2英寸。最后与6英寸的1/2管242连接。
涂覆涂料的描述
使用上面描述的设备可以在丝上涂覆涂料。丝从线轴上退卷，然后通过容纳有聚苯乙烯和溶剂混合物的注射器。当丝通过注射针向下移动穿过注射器主体时，丝被混合物所覆盖。然后涂覆的丝通过热空气经过的铜管。从管子顶部的出口以大于从管低部供入热空气的速度抽吸空气。在丝进入和离开的管端部供入排气口所需要的额外空气。通过一个可变电阻器调节所提供的热空气量。我们发现85％的全额输出为优选温度。温度更高则导致涂层出现水泡，温度太低则不利于干燥。丝通过干燥管后缠绕在线轴上。丝通过干燥管时的优选进料速率为每分钟22英寸。通过另一个可变电阻器手动控制线轴的缠绕速度。在线轴上缠绕的丝越多，越要降低可变电阻器的设定，从而可以补偿缠线过程中丝更快的拉动。最终在丝上的涂层在0.4～0.5mg/inch范围内。
DOW STYRON 685D
样品准备和分析
从每个塑料容器中取出大约75毫克的聚苯乙烯树脂，分别溶于10ml的四氢呋喃(THF)中，然后震荡约3小时。然后每个THF溶液都用0.45μm PTFE过滤器进行过滤，并放置在自动取样瓶中。
GPC设备是一个带有Waters 410折射率检测器的Waters 2690泵送系统。采用的柱是三个Polymers Labs的Plgel Mixed-C 300mmx7.5。流动相是1.0ml/min的THF。注入量是50μL。采用一系列的12个Polymers Labs，分子量在580～1,290,000Da的聚苯乙烯标准物质进行校准。以GPC选项使用Waters的Millennium version 3.2软件。每天进行校准，而且还随着每批样品分析从国家标准和技术委员会得来的SRM706检查试样。
结果
下面的表格表示出了样品的可溶性聚合物部分的计算得到的分子量分布。以“千”为单位表示峰值分子量(Mp)，数均分子量(Mn)以及重均分子量(Mw)，这样可以给出有效数字的准确值。质量控制数据表明Mn的10％相对差以及Mw的5％相对差是不明显的。
样品 Mp Mn Mw 分散性
STYRON 685D 266k 107k 313k 2.94
STYRON 685D复制品 272k 138k 320k 2.32
平均STYRON 685D 269k 123k 317k 2.63
从Pressure chemical Co得到的聚苯乙烯聚合物特性数据：
| 标称290,000MW苯乙烯 | |
| 采用Lalls | Mw＝287,000 |
| 采用粒度排阻色谱： | Mw＝288,800 |
| 1×60cmPlgel 5微米混合凝胶 | Mn＝274,600 |
| THF@1ml/min.20ml@0.02％ | Mp＝293,000 |
| 采用特性粘度 | Mv＝288,800 |
| 甲苯@30℃ | |
| Mv根据(h)＝12×10<sup>-5</sup>Mv<sup>0</sup>.71计算 | (h)＝0.904 |
| 标称4,000MW苯乙烯 | |
| 采用蒸汽压渗压计 | Mn＝3,957 |
| THF，38℃，四个浓缩08膜 | |
| 采用粒度排阻色谱 | Mw＝4,136 |
| Mn＝3,967 | |
| Mp＝4,000 | |
| 采用特性粘度 | Mv＝4,075 |
| THF@30℃ | |
| Mv根据(h)＝1.71×10<sup>-3</sup>M<sub>v</sub>.712计算 | (h)＝0.06 |
干燥纳米级和埃米级颗粒的制备：
将薄片从鼓或者载体上取下来以后，利用下面的方法从薄片上清洗残余剥离涂层。用一个4000Ml容量、具备真空过滤用的侧口的Buchner漏斗和一个诸如Whatman微纤维过滤器的过滤器，它们都可以从Fisher Scientific处获得。首先，将薄片加入已经装有过滤器并抽真空的漏斗中。通过适当的溶剂漂洗对薄片进行清洗。根据剥离涂层的溶解性质，合适的溶剂可以是丙酮、乙酸乙酯或者乙醇。薄片应该清洗到除去残余剥离涂层或者将剥离涂层含量减少到所需水平上。然后，可以烘焙过滤后的材料以除去挥发性材料。也可以通过在更高温度下烘焙滤饼而使其退火。用过的溶剂可以通过蒸馏回收利用。釜脚也可以根据前面提到的方法以剥离涂层的方式回收再利用。在生产过程中还可以采用更大型的真空过滤设备。
阻挡材料
还进行了试验以测量薄片尺寸、颜料/粘合剂比值和涂层重量对含薄片的薄膜的湿气渗透率(MVTR)和氧气渗透率的影响。大的薄片尺寸微20微米，小的薄片尺寸微12微米。
MVTR测试数据以下：
颜料：铝薄片
粘合剂：纤维素油墨媒介物
更进一步的试验数据表明小颗粒具备1.2的MVTR，5∶1的颜料/粘合剂比值以及5g/m2的涂层重量。
数据表明加入正确选择的薄片对MVTR有显著影响。例如，表格显示出在高P:B、小粒度(例如本发明的埃米级薄片)、高涂层重量的最优情况下，尼龙薄膜的MVTR可以从75g/m2-天下降到1.8g/m2-天。进一步的试验数据还显示出更优的试验结果。
基于上述数据，埃米级颗粒的应用(厚度低于约100埃，并且颗粒大小小于约20埃)，例如，可以包括不透湿材料。使用时，将薄片以基本上共平面平行放置生产阻止水分子通过含薄片薄膜的阻挡膜。举例来说，薄片，例如玻璃薄片，可用于聚合膜如PVC以抑制增塑剂迁移。
电学应用
使涂有剥离剂的载体高速行进，沉积的金属如铝将产生离散的岛(上面描述的纳米级颗粒)。这些颗粒(当其从剥离层上除去时)可以混入含有薄片的薄膜中，或者原样用于聚合薄膜。含有纳米级颗粒的薄膜可以增加电容量。电容与介电常数和面积成正比，而与电容器板之间的间距成反比。分散在更大粒度薄片之间的纳米级颗粒可以提高介电常数并因此增大电容。
纳米颗粒的其它应用记载在Hankbook of DepositionTechnologies for film and coatings，“Nucleation，Film Growth，and Microstructual Evolution”，Joseph Green，NoyesPublication(1994)中。
Claims (31)
1.一种纳米级薄片的制造方法，包括：
提供包含沉积表面的真空沉积室；
在所述真空沉积室内提供剥离涂料源和薄片沉积源，其均朝向所述沉积表面；
在真空下在所述沉积表面上以交替层沉积来自所述剥离涂料源的汽化聚合物剥离涂层和来自所述薄片沉积源的汽相沉积的薄片材料的离散岛，从而依次堆叠起由相应插入的剥离涂层隔开并沉积在所述剥离涂层上的包含所述薄片材料的离散岛的薄片材料层的多层汽相沉积层；
所述剥离涂层包含在真空下汽化形成平滑连续的溶剂可溶和可溶解的阻隔层和在其上形成各薄片材料层的支撑表面的聚合物材料；和
将所述多层汽相沉积物从真空沉积室中取出，通过用溶解所述剥离涂层而得到具有基本上不含所述剥离涂层材料的光滑平坦表面薄片的溶剂处理使之分离成纳米级薄片颗粒。
2.权利要求1的方法，其中所述薄片材料层包含选自元素形式的金属、和非金属的汽相沉积材料。
3.权利要求1的方法，其中所述薄片材料层包含选自一氧化硅、二氧化硅或聚合材料、氟化镁、氧化铝、氟化铝、氧化铟锡、二氧化钛和硫化锌、铝、铜、银、铬、铟、镍铬合金、锡和锌的汽相沉积材料。
4.权利要求1的方法，其中所述剥离涂层材料选自苯乙烯类聚合物或丙烯酸类聚合物或其共混物。
5.权利要求1的方法，其中所述薄片层沉积至小于100纳米厚的薄片。
6.权利要求1的方法，其中所述剥离涂层包含热塑性聚合物材料。
7.权利要求1的方法，其中所述剥离涂层包含可溶解于有机溶剂得到基本上不含所述剥离材料的薄片的轻度交联的树脂材料。
8.权利要求1的方法，其中所述剥离涂层可溶解于有机溶剂。
9.权利要求1的方法，其中所述聚合物剥离涂层材料已在所述真空室外熔化并送入所述真空室，在此所述剥离涂料源包括使所述剥离涂层材料汽化的加热装置，其中所述汽化的剥离涂层材料被送至所述沉积表面而作为剥离涂层沉积于其上；
其中所述薄片沉积源包括用于使所述薄片材料蒸发的位于所述真空室内的热源。
10.权利要求9的方法，其中将所述剥离涂层/薄片材料层组合反复沉积至少10次。
11.权利要求9的方法，其中所述薄片材料层包含选自元素形式的金属、和非金属的汽相沉积材料。
12.权利要求9的方法，其中所述薄片材料层包括选自一氧化硅、二氧化硅或聚合物材料、氟化镁、氧化铝、氟化铝、氧化铟锡、二氧化钛和硫化锌、铝、铜、银、铬、铟、镍铬合金、锡和锌的汽相沉积材料。
13.权利要求9的方法，其中所述剥离涂层材料选自苯乙烯类聚合物或丙烯酸类聚合物或其共混物。
14.权利要求9的方法，其中所述薄片层沉积至小于500埃的膜厚。
15.权利要求9的方法，其中所述聚合物剥离涂层包含可溶解于有机溶剂得到基本上不含所述剥离材料的薄片的轻度交联的树脂材料。
16.权利要求9的方法，其中所述剥离涂层可溶解于有机溶剂。
17.权利要求9的方法，其中所述剥离涂层包含热塑性聚合物材料。
18.权利要求9的方法，其中所述剥离涂层材料包括键合强度弱的轻度交联的聚合物材料或已通过链增长聚合的聚合物材料。
19.权利要求9的方法，其中所述薄片材料的汽相沉积层的光密度在0.5至2.8的范围内，MacBeth光密度计测定。
20.权利要求9的方法，其中所述剥离涂层的厚度在200至400埃的范围内。
21.权利要求9的方法，其中所述薄片材料的纵横比为300或更高。
22.权利要求9的方法，包括在所述加热装置和沉积表面附近产生压差区以防止蒸汽向所述热源泄漏。
23.权利要求1的方法，其中所述剥离涂料源包括送丝机构，其中将所述聚合物剥离涂层材料涂在送入真空室的金属丝上并在此于加热下蒸发使之以剥离涂层形式沉积。
24.权利要求23的方法，其中所述剥离涂层材料选自苯乙烯类聚合物或丙烯酸类聚合物或其共混物。
25.权利要求23的方法，其中所述送丝机构将所涂覆的剥离涂层材料送至与沉积表面相邻设置的加热部件使所述剥离涂层材料蒸发。
26.权利要求1的方法，其中所述剥离涂料源包括与所述沉积表面相邻设置的加热部件和用于将所述剥离涂层材料送至所述加热部件的载体；和其中所述薄片沉积源包括用于使所述薄片材料蒸发并使之导向所述沉积表面的热源。
27.权利要求26的方法，其中所述剥离涂层材料包括键合强度弱的轻度交联的聚合物材料或已通过链增长聚合的聚合物材料。
28.权利要求26的方法，其中所述薄片材料层包含选自元素形式的金属、和非金属的汽相沉积材料。
29.权利要求26的方法，其中所述薄片材料层包括选自一氧化硅、二氧化硅或聚合物材料、氟化镁、氧化铝、氟化铝、氧化铟锡、二氧化钛和硫化锌、铝、铜、银、铬、铟、镍铬合金、锡和锌的汽相沉积材料。
30.权利要求26的方法，其中所述剥离涂层材料选自苯乙烯类聚合物或丙烯酸类聚合物或其共混物。
31.权利要求26的方法，其中所述薄片层沉积至小于400埃的膜厚。
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