Tutustu korkean esteen kalvoihin!

Viime aikoina OLED-näyttöjen jatkuvan käymisen myötä OLED-materiaaleista on tullut suosittujakorkean esteen elokuviaovat tulleet pääomateollisuuden kohteiksi. Mikä siis tarkalleen on korkean esteen kalvo? "Suuri este" on epäilemättä erittäin toivottava ominaisuus ja yksi monien polymeeripakkausmateriaalien vaatimista ominaisuuksista. Ammattimaisesti korkealla esteellä tarkoitetaan erittäin alhaista läpäisevyyttä pienimolekyylisille kemikaaleille, kuten kaasuille ja orgaanisille yhdisteille.

Korkeaesteiset pakkausmateriaalit voivat tehokkaasti säilyttää tuotteen alkuperäisen suorituskyvyn ja pidentää sen käyttöikää.

Yleiset korkean esteen materiaalit

Tällä hetkellä polymeerimateriaaleissa yleisesti käytettyjä sulkumateriaaleja ovat pääasiassa seuraavat:

1. Polyvinylideenikloridi (PVDC)

PVDC:llä on erinomaiset sulkuominaisuudet happea ja vesihöyryä vastaan.

PVDC:n korkea kiteisyys, korkea tiheys ja hydrofobisten ryhmien läsnäolo tekevät sen hapenläpäisevyydestä ja vesihöyrynläpäisevyydestä erittäin alhaisen, minkä ansiosta PVDC:llä on erinomaiset kaasusulkuominaisuudet ja se voi pidentää pakattujen tuotteiden säilyvyyttä paremmin muihin materiaaleihin verrattuna. Lisäksi sillä on hyvä tulostusmukavuus ja se on helppo kuumasaumattava, joten sitä käytetään laajasti elintarvike- ja lääkepakkauksissa.

2. Eteeni-vinyylialkoholikopolymeeri (EVOH)

EVOH on eteenin ja vinyylialkoholin kopolymeeri, jolla on erittäin hyvät sulkuominaisuudet. Tämä johtuu siitä, että EVOH:n molekyyliketju sisältää hydroksyyliryhmiä ja molekyyliketjun hydroksyyliryhmien välille muodostuu helposti vetysidoksia, mikä vahvistaa molekyylien välistä voimaa ja saa molekyyliketjut pinoon lähemmäksi, jolloin EVOH on kiteisempi ja sillä on siten erinomaiset sulkuominaisuudet. . suorituskykyä. Coating Online kuitenkin oppi, että EVOH-rakenne sisältää suuren määrän hydrofiilisiä hydroksyyliryhmiä, mikä tekee EVOH:sta helposti kosteuden imeytyvän, mikä heikentää huomattavasti suojan suorituskykyä; lisäksi suuri koheesio ja korkea kiteisyys molekyylien sisällä ja niiden välillä aiheuttavat sen lämpötiivistyskyky on huono.

3. Polyamidi (PA)

Yleisesti ottaen nailonilla on hyvät kaasusulkuominaisuudet, mutta huonot vesihöyrynsulkuominaisuudet ja vahva veden imeytyminen. Se turpoaa veden imeytymisen lisääntyessä, jolloin kaasu- ja kosteussulkuominaisuudet heikkenevät jyrkästi. Sen vahvuus ja pakkauskoko vaihtelevat. Myös vakaus vaikuttaa.

Lisäksi nailonilla on erinomaiset mekaaniset ominaisuudet, se on vahvaa ja kulutusta kestävää, sillä on hyvä kylmän- ja lämmönkestävyys, hyvä kemiallinen stabiilisuus, helppo käsitellä ja hyvä painettavuus, mutta sillä on huono kuumasaumattavuus.

PA-hartsilla on tiettyjä sulkuominaisuuksia, mutta sen korkea kosteuden absorptionopeus vaikuttaa sen sulkuominaisuuksiin, joten sitä ei yleensä voida käyttää ulkokerroksena.

4. Polyesteri (PET, PEN)

Yleisin ja laajimmin käytetty suojamateriaali polyestereistä on PET. PET:llä on symmetrinen kemiallinen rakenne, hyvä molekyyliketjun tasoisuus, tiukka molekyyliketjujen pinoaminen ja helppo kiteytysorientaatio. Nämä ominaisuudet tekevät siitä erinomaiset sulkuominaisuudet.

Viime vuosina PEN:n käyttö on kehittynyt nopeasti, ja sillä on hyvä hydrolyysin kestävyys, kemikaalinkestävyys ja ultraviolettisäteilyn kestävyys. PEN:n rakenne on samanlainen kuin PET:n. Erona on, että PET:n pääketju sisältää bentseenirenkaita, kun taas PEN:n pääketju sisältää naftaleenirenkaita.

Koska naftaleenirenkaalla on suurempi konjugaatiovaikutus kuin bentseenirenkaalla, molekyyliketju on jäykempi ja rakenne tasomaisempi, PEN:llä on paremmat yleisominaisuudet kuin PET:llä. High Barrier -materiaalien suojatekniikka Estemateriaalien sulkuominaisuuksien parantamiseksi käytetään yleisesti seuraavia teknisiä keinoja:

1. Monikerroksinen komposiitti

Monikerroksisella laminoinnilla tarkoitetaan kahden tai useamman kalvon laminointia, joilla on erilaiset sulkuominaisuudet tietyn prosessin kautta. Tällä tavalla läpäisevien molekyylien täytyy kulkea useiden kalvokerrosten läpi päästäkseen pakkauksen sisäpuolelle, mikä pidentää huomattavasti läpäisypolkua ja parantaa siten suojan suorituskykyä. Tämä menetelmä yhdistää eri kalvojen edut erinomaisen kokonaisvaltaisen komposiittikalvon valmistamiseksi, ja sen prosessi on yksinkertainen.

Tällä menetelmällä valmistetut kalvot ovat kuitenkin paksumpia ja alttiita ongelmille, kuten kupille tai halkeileville ryppyille, jotka vaikuttavat suojaominaisuuksiin. Laitteistovaatimukset ovat suhteellisen monimutkaisia ​​ja kustannukset korkeat.

2. Pintapinnoitus

Pintapinnoitus käyttää fysikaalista höyrypinnoitusta (PVD), kemiallista höyrypinnoitusta (CVD), atomikerrospinnoitusta (ALD), molekyylikerrospinnoitusta (MLD), kerros kerrokselta itsekokoonpanoa (LBL) tai magnetronisputterointia polymeroinnissa. Materiaaleja, kuten metallioksideja tai nitridejä, kerrostetaan esineen pinnalle muodostamaan kalvon pinnalle tiivis pinnoite, jolla on erinomaiset sulkuominaisuudet. Näissä menetelmissä on kuitenkin ongelmia, kuten aikaa vievä prosessi, kalliit laitteet ja monimutkainen prosessi, ja pinnoite voi aiheuttaa huollon aikana vikoja, kuten reikiä ja halkeamia.

3. Nanokomposiitit

Nanokomposiitit ovat nanokomposiitteja, jotka on valmistettu interkalaatiokomposiittimenetelmällä, in situ -polymerointimenetelmällä tai sooli-geelimenetelmällä käyttämällä läpäisemättömiä levymäisiä nanopartikkeleita, joilla on suuri sivusuhde. Hiutaleisten nanopartikkelien lisääminen ei voi vain vähentää polymeerimatriisin tilavuusosuutta järjestelmässä tunkeutuvien molekyylien liukoisuuden vähentämiseksi, vaan myös pidentää tunkeutuvien molekyylien tunkeutumisreittiä, vähentää tunkeutuvien molekyylien diffuusionopeutta ja parantaa esteominaisuuksia. .

4. Pinnan muokkaus

Koska polymeerin pinta on usein kosketuksessa ulkoisen ympäristön kanssa, on helppo vaikuttaa pinnan adsorptioon, sulkuominaisuuksiin ja polymeerin painamiseen.

Jotta polymeerejä voitaisiin käyttää paremmin jokapäiväisessä elämässä, polymeerien pinta yleensä käsitellään. Pääasiassa: pintakemiallinen käsittely, pintasiirteen modifiointi ja plasmapintakäsittely.

Tämän tyyppisen menetelmän tekniset vaatimukset on helppo täyttää, laitteet ovat suhteellisen yksinkertaisia ​​ja kertaluonteiset investointikustannukset ovat alhaiset, mutta sillä ei voida saavuttaa pitkäaikaisia ​​vakaita vaikutuksia. Kun pinta on vaurioitunut, esteen suorituskyky heikkenee vakavasti.

5. Kaksisuuntainen venyttely

Biaksiaalisen venytyksen avulla polymeerikalvoa voidaan suunnata sekä pitkittäis- että poikittaissuunnassa, jolloin molekyyliketjujen järjestys paranee ja pinoaminen on tiukempaa, mikä vaikeuttaa pienten molekyylien läpikulkua ja parantaa siten esteominaisuuksia. . Tämä menetelmä tekee kalvosta Tyypillisten korkean esteen omaavien polymeerikalvojen valmistusprosessi on monimutkainen, ja sulkuominaisuuksia on vaikea parantaa merkittävästi.

Korkean suojan materiaalien sovellukset:

Korkean esteen elokuvia on itse asiassa esiintynyt jokapäiväisessä elämässä jo pitkään. Nykyisiä korkean esteen polymeerimateriaaleja käytetään pääasiassa elintarvike- ja lääkepakkauksissa, elektroniikkalaitteiden pakkauksissa, aurinkokennopakkauksissa ja OLED-pakkauksissa.

Elintarvike- ja lääkepakkaukset:

EVOH-seitsenkerroksinen koekstrudoitu korkeasulkukalvo

Elintarvike- ja lääkepakkaukset ovat tällä hetkellä laajimmin käytettyjä alueita korkeasulkeutuville materiaaleille. Päätarkoituksena on estää ilman hapen ja vesihöyryn pääsy pakkauksiin ja aiheuttaa elintarvikkeiden ja lääkkeiden pilaantumista, mikä lyhentää merkittävästi niiden säilyvyyttä.

Coating Onlinen mukaan elintarvike- ja lääkepakkausten estevaatimukset eivät yleensä ole erityisen korkeat. Sulkumateriaalien vesihöyryn läpäisynopeuden (WVTR) ja hapen läpäisynopeuden (OTR) vaaditaan olevan alle 10 g/m2/vrk ja 10 g/m2/vrk. 100cm3/m2/vrk.

Elektronisten laitteiden pakkaus:

Nykyaikaisen sähköisen tiedon nopean kehityksen myötä ihmiset ovat asettaneet korkeampia vaatimuksia elektronisille komponenteille ja ovat kehittymässä kohti siirrettävyyttä ja monikäyttöisyyttä. Tämä asettaa korkeammat vaatimukset elektronisten laitteiden pakkausmateriaaleille. Niillä on oltava hyvä eristys, ne on suojattava ulkoisen hapen ja vesihöyryn aiheuttamalta korroosiolta ja niillä on oltava tietty lujuus, mikä edellyttää polymeerisulkumateriaalien käyttöä.

Yleensä elektronisille laitteille vaadittujen pakkausmateriaalien sulkuominaisuudet ovat, että vesihöyryn läpäisynopeuden (WVTR) ja hapen läpäisynopeuden (OTR) tulee olla pienempi kuin 10-1g/m2/vrk ja 1cm3/m2/vrk.

Aurinkokennojen pakkaus:

Koska aurinkoenergia altistuu ilmalle ympäri vuoden, ilmassa oleva happi ja vesihöyry voivat helposti syövyttää aurinkokennon ulkopuolella olevan metalloidun kerroksen, mikä vaikuttaa vakavasti aurinkokennon käyttöön. Siksi aurinkokennokomponentit on kapseloitava korkeaesteisillä materiaaleilla, mikä ei ainoastaan ​​takaa aurinkokennojen käyttöikää, vaan lisää myös kennojen vastustuskykyä.

Coating Onlinen mukaan pakkausmateriaalien aurinkokennojen sulkuominaisuudet ovat, että vesihöyryn läpäisevyyden (WVTR) ja hapen läpäisykyvyn (OTR) tulee olla alle 10-2g/m2/vrk ja 10-1cm3/m2/vrk. .

OLED-paketti:

OLEDille on uskottu seuraavan sukupolven näyttöjen tärkeä tehtävä sen kehitysvaiheesta lähtien, mutta sen lyhyt käyttöikä on aina ollut suuri ongelma, joka rajoittaa sen kaupallista käyttöä. Suurin syy, joka vaikuttaa OLEDin käyttöikään, on se, että elektrodimateriaalit ja luminoivat materiaalit ovat haitallisia hapelle, vedelle ja epäpuhtauksille. Ne ovat kaikki erittäin herkkiä ja voivat helposti saastua, mikä heikentää laitteen suorituskykyä, mikä heikentää valotehokkuutta ja lyhentää käyttöikää.

Tuotteen valotehokkuuden varmistamiseksi ja sen käyttöiän pidentämiseksi laite on pakattuna eristettävä hapesta ja vedestä. Jotta joustavan OLED-näytön käyttöikä olisi yli 10 000 tuntia, sulkumateriaalin vesihöyrynläpäisykyvyn (WVTR) ja hapenläpäisykyvyn (OTR) on oltava alle 10-6g/m2/vrk ja 10- 5cm3/ vastaavasti. m2/vrk, sen standardit ovat paljon korkeammat kuin esteen suorituskyvyn vaatimukset orgaanisen aurinkosähkön, aurinkokennopakkausten, elintarvikkeiden, lääkkeiden ja elektroniikkalaitteiden pakkaustekniikan aloilla. Siksi laitteiden pakkaamiseen on käytettävä joustavia substraattimateriaaleja, joilla on erinomaiset sulkuominaisuudet. , jotta ne täyttäisivät tuotteen käyttöiän tiukat vaatimukset.