راه حل های مهندسی با موانع بالا: تجزیه و تحلیل ویژگی های مانع و ساختارهای ترکیبی مواد فیلم PET

I. تابع مانع در کاربردهای حیاتی

مواد فیلم PET (پلی اتیلن ترفتالات) در بسیاری از بخش‌های B2B، از جمله چاپ با کیفیت بالا، عایق‌های الکترونیکی و بسته‌بندی انعطاف‌پذیر، بنیادی است. استحکام مکانیکی ذاتی، پایداری حرارتی و شفافیت آن را به یک انتخاب برتر تبدیل کرده است. با این حال، برای کاربردهایی که ماندگاری طولانی‌تری دارند، مانند بسته‌بندی مواد غذایی و پزشکی، عملکرد مانع ذاتی در برابر گازها (نرخ انتقال اکسیژن، OTR) و بخار آب (نرخ انتقال بخار آب، WVTR) مهمترین پارامتر کیفیت است. مهندسان باید دقیقاً درک کنند که چگونه عملکرد مانع این ماده را مشخص و تقویت کنند.

Anhui Hengbo New Material Co., Ltd.، یک تولید کننده عمده متخصص در مواد فیلم PET، فیلم آزاد کننده PET و فیلم محافظ، با ارائه راه حل های سفارشی متناسب با نیازهای مانع خاص مشتری، این نیاز را برطرف می کند. در سال 2017 تاسیس شد و تحت استانداردهای بین المللی ISO9001 کار می کند، ما بر دقت فنی تمرکز می کنیم و اطمینان می دهیم که فیلم های ما با مشخصات سخت برنامه های کاربردی از لیزر ضد جعل تا فیلم PET با مانع بالا برای بسته بندی های پزشکی مطابقت دارند.

II. ویژگی های مانع ذاتی PET: ضخامت و نفوذ

خاصیت بازدارندگی مواد فیلم PET تک لایه با سرعتی که مولکول های گاز یا بخار می توانند از طریق ساختار متراکم پلیمر دو محوره پخش شوند، کنترل می شود. به طور ذاتی، PET مقادیر متوسط ​​OTR و WVTR را ارائه می دهد که نسبت به پلی اولفین هایی مانند پلی اتیلن یا پلی پروپیلن برتری دارد، اما نسبت به پلیمرهای با مانع بالا واقعی پایین تر است.

رابطه بین ضخامت فیلم (L) و نرخ انتقال (T) تا حد زیادی معکوس و خطی است: T متناسب با 1 دلار / L دلار است. دوبرابر کردن ضخامت تقریباً مقادیر OTR و WVTR را به نصف کاهش می دهد، با فرض ثابت ماندن چگالی و جهت فیلم. بنابراین، کنترل اثر ضخامت لایه PET بر سرعت انتقال اکسیژن و WVTR ساده‌ترین روش برای تنظیم پایه مانع است.

الف. اثر ضخامت فیلم PET بر سرعت انتقال اکسیژن و WVTR

در حالی که این رابطه یک خط پایه طراحی را فراهم می کند، مهم است که توجه داشته باشیم که مزایای افزایش ضخامت فلات ها به دلیل عوامل دیگر (مانند سوراخ ها یا عیوب سطح) است.

ب. استانداردهای اندازه گیری WVTR و OTR برای فیلم PET

برای تضمین عملکرد، تراکنش‌های B2B بر پروتکل‌های تست استاندارد تکیه می‌کنند. OTR معمولاً با استفاده از استانداردهایی مانند ASTM D3985 (حسگر Coulometric) اندازه گیری می شود، در حالی که WVTR با استفاده از ASTM F1249 (حسگر مادون قرمز) یا ISO 15106-2 اندازه گیری می شود. این پروتکل‌ها آزمایش را در شرایط کنترل‌شده مشخص می‌کنند (به عنوان مثال، بیست و سه درجه سانتی‌گراد و صفر درصد یا نود درصد رطوبت نسبی)، که از داده‌های فنی قابل مقایسه در میان تأمین‌کنندگان مختلف اطمینان حاصل می‌کند.

III. تقویت سد کامپوزیت: فلزسازی و پوشش اکسید

هنگامی که یک ماده فیلم PET تک لایه نمی تواند نیازهای مانع بالا را برآورده کند (به عنوان مثال OTR کمتر از یک سانتی متر مکعب / متر مربع / روز)، ساختار آن باید با استفاده از تکنیک های کامپوزیت مهندسی شود.

مکانیسم افزایش مانع فیلم PET متالیزه شامل رسوب خلاء لایه نازکی از آلومینیوم (معمولاً سیصد تا پانصد آنگستروم) بر روی سطح فیلم است. این لایه متراکم و غیر متخلخل به طور فیزیکی مسیر نفوذ را مسدود می کند، OTR را بین 50 تا 100 کاهش می دهد و WVTR را به میزان قابل توجهی کاهش می دهد و در نتیجه یک فیلم PET با مانع بالا برای بسته بندی های پزشکی یا غذاهای میان وعده ایجاد می کند.

از طرف دیگر، پوشش‌های اکسیدی (مانند اکسید سیلیکون یا اکسید آلومینیوم) یک مانع شفاف و شفاف ایجاد می‌کنند. این لایه‌های سرامیکی از طریق رسوب‌دهی بخار افزایش‌یافته با پلاسما رسوب می‌کنند و مقادیر OTR قابل مقایسه با متالیزاسیون را ارائه می‌کنند و در عین حال شفافیت را حفظ می‌کنند - یک نیاز حیاتی برای نمایش محتویات محصول.

الف. PET فلزی (MPET) در مقابل PET با پوشش اکسید شفاف

هر دو روش به طور چشمگیری مانع را نسبت به PET ساده بهبود می بخشند، اما انتخاب بستگی به الزامات زیبایی شناختی و عملکردی دارد.

IV. عملکرد مقایسه ای: کامپوزیت های PET در مقابل مواد اختصاصی با مانع بالا

معیار PET تقویت‌شده در برابر فیلم‌هایی که ذاتاً برای حداکثر مانع طراحی شده‌اند، به ویژه پلی‌وینیلیدین کلراید و اتیلن وینیل الکل (EVOH) ضروری است. انتخاب فنی اغلب به مقایسه عملکرد سد PET در مقابل EVOH در سطوح رطوبت خاص خلاصه می شود.

EVOH یکی از پایین ترین مقادیر OTR موجود را ارائه می دهد، اغلب کمتر از 0.01 سانتی متر مکعب / متر مربع / روز. با این حال، عملکرد آن به رطوبت بسیار حساس است: در رطوبت بالا (بیش از هفتاد درصد رطوبت نسبی)، خاصیت مانع EVOH به طور قابل توجهی کاهش می یابد. در مقابل، در حالی که مانع مکانیسم افزایش مانع فیلم PET فلزی در رطوبت نسبی صفر درصد کمتر از EVOH است، عملکرد آن تا حد زیادی تحت تأثیر رطوبت قرار نمی‌گیرد و آن را به گزینه‌ای پایدارتر برای بسیاری از کاربردهای گرمسیری یا با رطوبت بالا تبدیل می‌کند.

A. موانع عملکرد

V. راه حل های مناسب برای بسته بندی مانع

مشخصات موثر مواد فیلم PET برای کاربردهای سخت نیازمند درک دقیق اثر ضخامت لایه PET بر سرعت انتقال اکسیژن، پتانسیل مکانیزم افزایش مانع فیلم PET فلزی و مقایسه عملکرد مانع PET در مقابل EVOH است. با رعایت استانداردهای دقیق اندازه گیری WVTR و OTR برای فیلم PET، تولیدکنندگان می توانند اطمینان مورد نیاز صنایع غذایی، پزشکی و الکترونیک را ارائه دهند. شرکت Anhui Hengbo New Material Co., Ltd. به مشارکت با مشتریان برای توسعه فیلم PET با مانع بالا سفارشی و با کارایی بالا برای بسته‌بندی پزشکی و سایر کاربردهای تخصصی اختصاص داده شده است و اطمینان حاصل می‌کند که ساختار فیلم انتخابی به طور کامل هزینه، پردازش‌پذیری و یکپارچگی مانع حیاتی را متعادل می‌کند.

VI. سوالات متداول (سؤالات متداول)

Q1: آیا دوبرابر کردن ضخامت مواد فیلم PET همیشه دقیقاً OTR را نصف می کند؟

• پاسخ: در تئوری، بله، به دلیل رابطه خطی معکوس. با این حال، در عمل، کاهش ممکن است کمی کمتر از نصف باشد، زیرا عیوب سطحی یا سوراخ‌هایی که به ضخامت وابسته نیستند، می‌توانند به عامل محدودکننده انتقال گاز تبدیل شوند. اثر ضخامت لایه PET بر سرعت انتقال اکسیژن در محدوده ضخامت متوسط ​​قوی‌ترین است.

Q2: مزیت اصلی مکانیسم افزایش مانع فیلم PET فلزی نسبت به استفاده از PET ضخیم چیست؟

• پاسخ: متالیزاسیون بهبودی بسیار بیشتر و نمایی در خواص مانع (اغلب پنجاه برابر تا صد برابر بهبود) با حداقل افزایش در ضخامت یا وزن لایه ایجاد می کند. این برای به حداقل رساندن استفاده از مواد، هزینه، و به حداکثر رساندن فیلم PET با مانع بالا برای کارایی بسته بندی پزشکی بسیار مهم است.

Q3: چرا مقایسه عملکرد سد PET و EVOH اغلب در سطوح مختلف رطوبت تجزیه و تحلیل می شود؟

• A: EVOH بسیار آبدوست است. عملکرد OTR آن به طور چشمگیری با افزایش رطوبت نسبی کاهش می یابد. PET (و نسخه های پیشرفته آن مانند MPET) آبگریز است و عملکرد مانع آن را بدون توجه به رطوبت پایدار می کند. این یک عامل حیاتی برای خریداران B2B در برنامه های کاربردی با رطوبت بالا است.

Q4: کدام استانداردهای اندازه گیری WVTR و OTR برای فیلم PET معمولاً در سطح بین المللی پذیرفته شده است؟

• پاسخ: رایج ترین استانداردهای فنی پذیرفته شده ASTM F1249 برای WVTR و ASTM D3985 برای OTR است. اینها شرایط و روش‌شناسی ثابت مورد نیاز برای مقایسه محصولات در میان تامین‌کنندگان و مناطق مختلف را فراهم می‌کنند.

Q5: چه زمانی یک مهندس باید PET شفاف با پوشش اکسید سیلیکون را به جای MPET مات مشخص کند؟

• پاسخ: PET با پوشش اکسید شفاف زمانی مشخص می‌شود که یک فیلم PET با مانع بالا برای بسته‌بندی‌های پزشکی یا محصولات غذایی نیاز دارد که محتویات آن قابل رویت باشد در حالی که سطح OTR کمتر از یک سانتی‌متر مکعب / متر مربع در روز را می‌طلبد. MPET زمانی انتخاب می‌شود که شفافیت مورد نیاز نباشد، زیرا به طور کلی عملکرد مانع کمی بهتر و پایدارتر را با هزینه تولید کمتر ارائه می‌دهد.