Erfahren Sie mehr über Hochbarrierefolien!

Mit der kontinuierlichen Fermentation von OLED-Displays sind OLED-Materialien in letzter Zeit populär gewordenHochbarrierefoliensind zum Ziel der Kapitalindustrie geworden. Was genau ist eine Hochbarrierefolie? „Hohe Barriere“ ist zweifellos eine sehr wünschenswerte Eigenschaft und eine der Eigenschaften, die von vielen Polymerverpackungsmaterialien gefordert werden. Im Fachjargon bezeichnet eine hohe Barriere eine sehr geringe Durchlässigkeit für niedermolekulare Chemikalien wie Gase und organische Verbindungen.

Verpackungsmaterialien mit hoher Barriere können die ursprüngliche Leistung des Produkts effektiv aufrechterhalten und seine Lebensdauer verlängern.

Gängige Hochbarrierematerialien

Zu den derzeit häufig verwendeten Barrierematerialien in Polymermaterialien gehören hauptsächlich die folgenden:

1. Polyvinylidenchlorid (PVDC)

PVDC verfügt über hervorragende Barriereeigenschaften gegen Sauerstoff und Wasserdampf.

Die hohe Kristallinität, die hohe Dichte und das Vorhandensein hydrophober Gruppen von PVDC machen seine Sauerstoffdurchlässigkeit und Wasserdampfdurchlässigkeit extrem niedrig, wodurch PVDC hervorragende Gasbarriereeigenschaften aufweist und die Haltbarkeit verpackter Artikel im Vergleich zu anderen Materialien besser verlängern kann. Darüber hinaus verfügt es über eine gute Druckanpassungsfähigkeit und lässt sich leicht heißsiegeln, sodass es häufig im Bereich der Lebensmittel- und Pharmaverpackungen eingesetzt wird.

2. Ethylen-Vinylalkohol-Copolymer (EVOH)

EVOH ist ein Copolymer aus Ethylen und Vinylalkohol mit sehr guten Barriereeigenschaften. Dies liegt daran, dass die Molekülkette von EVOH Hydroxylgruppen enthält und zwischen den Hydroxylgruppen an der Molekülkette leicht Wasserstoffbrückenbindungen gebildet werden, was die intermolekulare Kraft verstärkt und die Molekülketten enger stapeln lässt, wodurch EVOH kristalliner wird und somit hervorragende Barriereeigenschaften aufweist . Leistung. Coating Online erfuhr jedoch, dass die EVOH-Struktur eine große Anzahl hydrophiler Hydroxylgruppen enthält, wodurch EVOH leicht Feuchtigkeit absorbieren kann, wodurch die Barriereleistung erheblich verringert wird; Darüber hinaus führen die große Kohäsion und die hohe Kristallinität innerhalb und zwischen den Molekülen dazu, dass die thermische Dichtleistung schlecht ist.

3. Polyamid (PA)

Im Allgemeinen hat Nylon gute Gasbarriereeigenschaften, weist jedoch schlechte Wasserdampfbarriereeigenschaften und eine starke Wasseraufnahme auf. Mit zunehmender Wasseraufnahme quillt es auf, wodurch die Gas- und Feuchtigkeitsbarriereeigenschaften stark abnehmen. Seine Stärke und Verpackungsgröße variieren. Auch die Stabilität wird beeinträchtigt.

Darüber hinaus verfügt Nylon über hervorragende mechanische Eigenschaften, ist fest und verschleißfest, verfügt über eine gute Kälte- und Hitzebeständigkeit, eine gute chemische Stabilität, eine einfache Verarbeitung und eine gute Bedruckbarkeit, weist jedoch eine schlechte Heißsiegelfähigkeit auf.

PA-Harz hat bestimmte Barriereeigenschaften, aber seine hohe Feuchtigkeitsaufnahme beeinträchtigt seine Barriereeigenschaften, sodass es im Allgemeinen nicht als Außenschicht verwendet werden kann.

4. Polyester (PET, STIFT)

Das am weitesten verbreitete und am weitesten verbreitete Barrierematerial unter den Polyestern ist PET. PET hat eine symmetrische chemische Struktur, eine gute Planarität der Molekülketten, eine enge Stapelung der Molekülketten und eine einfache Kristallisationsorientierung. Diese Eigenschaften verleihen ihm hervorragende Barriereeigenschaften.

In den letzten Jahren hat sich die Anwendung von PEN rasant weiterentwickelt, das eine gute Hydrolysebeständigkeit, chemische Beständigkeit und UV-Beständigkeit aufweist. Der Aufbau von PEN ähnelt dem von PET. Der Unterschied besteht darin, dass die Hauptkette von PET Benzolringe enthält, während die Hauptkette von PEN Naphthalinringe enthält.

Da der Naphthalinring einen größeren Konjugationseffekt als der Benzolring hat, die Molekülkette steifer und die Struktur planarer ist, weist PEN insgesamt bessere Eigenschaften als PET auf. Barrieretechnologie von Hochbarrierematerialien Um die Barriereeigenschaften von Barrierematerialien zu verbessern, werden üblicherweise folgende technische Mittel eingesetzt:

1.Mehrschichtiger Verbundwerkstoff

Unter Mehrschichtkaschierung versteht man die Laminierung von zwei oder mehr Folien mit unterschiedlichen Barriereeigenschaften durch einen bestimmten Prozess. Auf diese Weise müssen die permeierenden Moleküle mehrere Membranschichten passieren, um ins Innere der Verpackung zu gelangen, was den Permeationsweg deutlich verlängert und somit die Barriereleistung verbessert. Diese Methode kombiniert die Vorteile verschiedener Membranen, um einen Verbundfilm mit hervorragender Gesamtleistung herzustellen, und ihr Prozess ist einfach.

Allerdings sind die mit dieser Methode hergestellten Folien im Vergleich zu intrinsischen Hochbarrierematerialien dicker und anfällig für Probleme wie Blasen oder Rissbildung, die die Barriereeigenschaften beeinträchtigen. Die Anforderungen an die Ausrüstung sind relativ komplex und die Kosten hoch.

2. Oberflächenbeschichtung

Bei der Oberflächenbeschichtung kommen physikalische Gasphasenabscheidung (PVD), chemische Gasphasenabscheidung (CVD), Atomlagenabscheidung (ALD), Molekularlagenabscheidung (MLD), Schicht-für-Schicht-Selbstorganisation (LBL) oder Magnetron-Sputter-Abscheidung bei der Polymerisation zum Einsatz. Materialien wie Metalloxide oder Nitride werden auf der Oberfläche des Objekts abgeschieden, um eine dichte Beschichtung mit hervorragenden Barriereeigenschaften auf der Filmoberfläche zu bilden. Allerdings weisen diese Verfahren Probleme wie zeitaufwändige Prozesse, teure Ausrüstung und komplexe Prozesse auf, und die Beschichtung kann während des Betriebs Defekte wie Nadellöcher und Risse erzeugen.

3. Nanokomposite

Nanokomposite sind Nanokomposite, die durch die Interkalationskompositmethode, die In-situ-Polymerisationsmethode oder die Sol-Gel-Methode unter Verwendung undurchlässiger blattförmiger Nanopartikel mit einem großen Aspektverhältnis hergestellt werden. Die Zugabe schuppenförmiger Nanopartikel kann nicht nur den Volumenanteil der Polymermatrix im System verringern, um die Löslichkeit eindringender Moleküle zu verringern, sondern auch den Penetrationsweg eindringender Moleküle verlängern, die Diffusionsrate eindringender Moleküle verringern und die Barriereeigenschaften verbessern .

4. Oberflächenmodifikation

Da die Polymeroberfläche häufig mit der äußeren Umgebung in Kontakt steht, kann es leicht zu Beeinträchtigungen der Oberflächenadsorption, der Barriereeigenschaften und des Drucks des Polymers kommen.

Damit Polymere im täglichen Leben besser genutzt werden können, wird die Oberfläche von Polymeren üblicherweise behandelt. Dazu gehören hauptsächlich: chemische Oberflächenbehandlung, Oberflächentransplantatmodifikation und Plasmaoberflächenbehandlung.

Die technischen Anforderungen dieser Art von Methode sind leicht zu erfüllen, die Ausrüstung ist relativ einfach und die einmaligen Investitionskosten sind gering, sie kann jedoch keine langfristig stabilen Effekte erzielen. Sobald die Oberfläche beschädigt ist, wird die Barriereleistung erheblich beeinträchtigt.

5. Bidirektionales Dehnen

Durch die biaxiale Streckung kann der Polymerfilm sowohl in Längs- als auch in Querrichtung orientiert werden, wodurch die Ordnung der Molekülkettenanordnung verbessert und die Stapelung enger wird, was den Durchtritt kleiner Moleküle erschwert und so die Barriereeigenschaften verbessert . Durch diese Methode wird die Folie hergestellt. Der Herstellungsprozess typischer Polymerfolien mit hoher Barriere ist kompliziert und es ist schwierig, die Barriereeigenschaften deutlich zu verbessern.

Anwendungen von Hochbarrierematerialien:

Hochbarrierefolien sind tatsächlich schon lange im täglichen Leben angekommen. Aktuelle Polymer-Hochbarrierematerialien werden hauptsächlich in Lebensmittel- und Arzneimittelverpackungen, Verpackungen für elektronische Geräte, Solarzellenverpackungen und OLED-Verpackungen verwendet.

Lebensmittel- und Pharmaverpackungen:

Siebenschichtige coextrudierte EVOH-Folie mit hoher Barriere

Lebensmittel- und Pharmaverpackungen sind derzeit die am häufigsten verwendeten Bereiche für Hochbarrierematerialien. Der Hauptzweck besteht darin, zu verhindern, dass Sauerstoff und Wasserdampf in der Luft in die Verpackung gelangen und zum Verderb von Lebensmitteln und Medikamenten führen, wodurch sich deren Haltbarkeit erheblich verringert.

Laut Coating Online sind die Barriereanforderungen an Lebensmittel- und Pharmaverpackungen im Allgemeinen nicht besonders hoch. Die Wasserdampfdurchlässigkeitsrate (WVTR) und die Sauerstoffdurchlässigkeitsrate (OTR) der Barrierematerialien müssen jeweils weniger als 10 g/m2/Tag und 10 g/m2/Tag betragen. 100 cm3/m2/Tag.

Verpackung elektronischer Geräte:

Mit der rasanten Entwicklung moderner elektronischer Informationen stellen die Menschen höhere Anforderungen an elektronische Komponenten und entwickeln sich in Richtung Portabilität und Multifunktionalität. Dies führt zu höheren Anforderungen an Verpackungsmaterialien für elektronische Geräte. Sie müssen über eine gute Isolierung verfügen, sie vor Korrosion durch äußeren Sauerstoff und Wasserdampf schützen und eine gewisse Festigkeit aufweisen, was den Einsatz von Polymer-Barrierematerialien erfordert.

Im Allgemeinen bestehen die Barriereeigenschaften von Verpackungsmaterialien für elektronische Geräte darin, dass die Wasserdampfdurchlässigkeitsrate (WVTR) und die Sauerstoffdurchlässigkeitsrate (OTR) jeweils unter 10-1 g/m2/Tag und 1 cm3/m2/Tag liegen sollten.

Verpackung von Solarzellen:

Da der Luft das ganze Jahr über Sonnenenergie ausgesetzt ist, können Sauerstoff und Wasserdampf in der Luft leicht die metallisierte Schicht außerhalb der Solarzelle angreifen, was die Nutzung der Solarzelle ernsthaft beeinträchtigt. Daher ist es notwendig, Solarzellenkomponenten mit Hochbarrierematerialien zu verkapseln, was nicht nur die Lebensdauer der Solarzellen gewährleistet, sondern auch die Widerstandsfähigkeit der Zellen erhöht.

Laut Coating Online bestehen die Barriereeigenschaften von Solarzellen für Verpackungsmaterialien darin, dass die Wasserdampfdurchlässigkeit (WVTR) und die Sauerstoffdurchlässigkeit (OTR) jeweils unter 10-2 g/m2/Tag und 10-1 cm3/m2/Tag liegen sollten. .

OLED-Paket:

OLED wurde schon in den frühen Entwicklungsstadien mit der wichtigen Aufgabe der nächsten Generation von Displays betraut, doch ihre kurze Lebensdauer war schon immer ein großes Problem, das ihre kommerzielle Anwendung einschränkte. Der Hauptgrund für die Beeinträchtigung der Lebensdauer von OLED liegt darin, dass die Elektrodenmaterialien und Leuchtstoffe schädlich für Sauerstoff, Wasser und Verunreinigungen sind. Sie sind alle sehr empfindlich und können leicht verschmutzt werden, was zu einer Verringerung der Geräteleistung und damit zu einer Verringerung der Lichtausbeute und einer Verkürzung der Lebensdauer führt.

Um die Lichtausbeute des Produkts zu gewährleisten und seine Lebensdauer zu verlängern, muss das Gerät beim Verpacken von Sauerstoff und Wasser isoliert werden. Um sicherzustellen, dass die Lebensdauer des flexiblen OLED-Displays mehr als 10.000 Stunden beträgt, müssen die Wasserdampfdurchlässigkeit (WVTR) und die Sauerstoffdurchlässigkeit (OTR) des Barrierematerials unter 10-6 g/m2/Tag und 10-6 g/m2/Tag liegen. 5cm3/ bzw. m2/Tag liegen die Standards weit über den Anforderungen an die Barriereleistung in den Bereichen organische Photovoltaik, Solarzellenverpackung, Lebensmittel, Medizin und Verpackungstechnologie für elektronische Geräte. Daher müssen für die Verpackung von Geräten flexible Substratmaterialien mit hervorragenden Barriereeigenschaften verwendet werden. , um den strengen Anforderungen der Produktlebensdauer gerecht zu werden.