La métallisation par évaporation sous vide est une technique qui permet d’obtenir de fines couches de dépôt métalliques sur différents supports souples, les supports les plus souvent rencontrés sont :
- des films de type polyester (PET), polypropylène (BOPP), nylon (BOPA), et polyéthylène (PE), des polyimides (Kapton)…
- des tissus.
Nous nous attacherons plutôt à la dépose d’aluminium car largement utilisée pour les produits de grandes consommation (emballages alimentaires, isolation…):
L’aluminium utilisé peut avoir plusieurs niveaux de pureté, mais généralement on utilise de l’A5 (pureté à 99.5%) voire de l’A9 (pureté à 99.9%) dans certains cas.
Machine à métalliser par évaporation sous vide
La machine à métalliser est une enceinte sous vide (environ 10-4 mbar) équipée :
- Une station de déroulage du support à métalliser
- Une ou deux banque(s) d’évaporation constituée(s) de creusets
- Un ou deux tambour(s) de refroidissement (environ -20°C)
- Une station d’enroulage du support métallisé
Le principe consiste à:
- Dérouler le support que l’on souhaite métalliser,
- Faire passer le support au-dessus des creusets d’évaporation (contre le tambour de refroidissement)
- Enrouler le support métallisé
La machine est également équipée d’un système qui mesure en continu la quantité d’aluminium déposée sur le support. On mesure cette quantité d’aluminium soit par la densité optique (DO) soit par un calcul de résistivité.
Description du procédé
Les creusets d’évaporation (généralement en nitrure de bore) sont chauffés à 1500°C pour permettre au fil d’aluminium (1.5mm) de fondre dans le creuset. On a donc un passage de l’aluminium de l’état solide à l’état liquide (fusion), puis un passage de l’état liquide à l’état gazeux (évaporation). Les molécules d’aluminium vont venir se condenser sur le support car il est refroidi grâce au tambour de refroidissement à -20°C. (On peut faire l’analogie avec la vapeur qui se condense sur le simple vitrage de la fenêtre, lorsque l’on cuisine).
La quantité recherchée d’aluminium, va être obtenue par l’adéquation de la « vitesse d’avance du fil d’aluminium » et la « vitesse de défilement du support ». Ainsi quand on recherche un faible dépôt d’aluminium, la « vitesse d’avance du fil d’aluminium » sera faible et la « vitesse de défilement du support » sera élevée et quand on recherche un fort dépôt, la « vitesse d’avance du fil d’aluminium » sera élevée et la « vitesse de défilement du support » sera faible.
Avantages et applications
Une machine avec 2 banques d’évaporation permet une plus grande amplitude dans la quantité d’aluminium déposée. Ainsi on peut produire des films avec de faible charge (10nm) pour des applications comme les miroirs sans tain ou des films avec forte charge (80nm) pour des applications dans l’isolation cryogènique.
Après métallisation, l’aspect du film est « miroir », la métallisation sous vide à l’aluminium peut avoir plusieurs finalités :
– Rendre les films barrières (oxygène, vapeur d’eau) pour des applications dans l’agroalimentaire (cf article du blog du 14/06/17)
– Rendre les films peu émissifs pour l’isolation
– Embellir l’emballage dans le cas du Luxe ou du Textile
Michel Malcheaux
Responsable Métallisation