เรียนรู้เกี่ยวกับภาพยนตร์ที่มีอุปสรรคสูง!

เมื่อเร็ว ๆ นี้ ด้วยการหมักจอแสดงผล OLED อย่างต่อเนื่อง วัสดุ OLED จึงได้รับความนิยมและภาพยนตร์ที่มีอุปสรรคสูงได้กลายเป็นเป้าหมายของอุตสาหกรรมทุน แล้วฟิล์มกั้นสูงคืออะไรกันแน่? "อุปสรรคสูง" ถือเป็นคุณลักษณะที่เป็นที่ต้องการอย่างมากอย่างไม่ต้องสงสัย และเป็นหนึ่งในคุณลักษณะที่กำหนดโดยวัสดุบรรจุภัณฑ์โพลีเมอร์หลายชนิด ในแง่วิชาชีพ สิ่งกีดขวางที่สูงหมายถึงความสามารถในการซึมผ่านของสารเคมีที่มีน้ำหนักโมเลกุลต่ำ เช่น ก๊าซและสารประกอบอินทรีย์ต่ำมาก

วัสดุบรรจุภัณฑ์ที่มีอุปสรรคสูงสามารถรักษาประสิทธิภาพเดิมของผลิตภัณฑ์และยืดอายุการใช้งานได้อย่างมีประสิทธิภาพ

วัสดุกั้นสูงทั่วไป

ในปัจจุบัน วัสดุกั้นที่ใช้กันทั่วไปในวัสดุโพลีเมอร์ส่วนใหญ่มีดังต่อไปนี้:

1. โพลีไวนิลิดีนคลอไรด์ (PVDC)

PVDC มีคุณสมบัติในการกั้นที่ดีเยี่ยมต่อออกซิเจนและไอน้ำ

ความเป็นผลึกสูง ความหนาแน่นสูง และการมีอยู่ของกลุ่มที่ไม่ชอบน้ำของ PVDC ทำให้ความสามารถในการซึมผ่านของออกซิเจนและการซึมผ่านของไอน้ำต่ำมาก ซึ่งทำให้ PVDC มีคุณสมบัติกั้นก๊าซที่ดีเยี่ยม และสามารถยืดอายุการเก็บของสินค้าในบรรจุภัณฑ์ได้ดีขึ้นเมื่อเทียบกับวัสดุอื่นๆ นอกจากนี้ยังมีความสามารถในการปรับตัวในการพิมพ์ที่ดีและปิดผนึกด้วยความร้อนได้ง่าย ดังนั้นจึงมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในด้านบรรจุภัณฑ์อาหารและยา

2. โคพอลิเมอร์เอทิลีนไวนิลแอลกอฮอล์ (EVOH)

EVOH เป็นโคโพลีเมอร์ของเอทิลีนและไวนิลแอลกอฮอล์ที่มีคุณสมบัติกั้นที่ดีมาก เนื่องจากสายโซ่โมเลกุลของ EVOH มีหมู่ไฮดรอกซิล และพันธะไฮโดรเจนเกิดขึ้นได้ง่ายระหว่างหมู่ไฮดรอกซิลบนสายโซ่โมเลกุล ซึ่งทำให้แรงระหว่างโมเลกุลแข็งแกร่งขึ้น และทำให้สายโซ่โมเลกุลซ้อนกันมากขึ้น ทำให้ EVOH มีผลึกมากขึ้นและมีคุณสมบัติเป็นอุปสรรคที่ดีเยี่ยม . ผลงาน. อย่างไรก็ตาม การเคลือบแบบออนไลน์ได้เรียนรู้ว่าโครงสร้าง EVOH มีหมู่ไฮดรอกซิลที่ชอบน้ำจำนวนมาก ซึ่งทำให้ EVOH ดูดซับความชื้นได้ง่าย จึงลดประสิทธิภาพของอุปสรรคลงอย่างมาก นอกจากนี้การทำงานร่วมกันขนาดใหญ่และความเป็นผลึกสูงภายในและระหว่างโมเลกุลทำให้เกิดความร้อน ประสิทธิภาพการปิดผนึกไม่ดี

3. โพลีเอไมด์ (PA)

โดยทั่วไปแล้ว ไนลอนมีคุณสมบัติกั้นก๊าซได้ดี แต่มีคุณสมบัติกั้นไอน้ำต่ำและมีการดูดซึมน้ำได้ดี จะขยายตัวตามการดูดซึมน้ำที่เพิ่มขึ้น ทำให้คุณสมบัติการกั้นก๊าซและความชื้นลดลงอย่างรวดเร็ว ความแข็งแรงและขนาดบรรจุภัณฑ์แตกต่างกันไป ความมั่นคงก็จะได้รับผลกระทบด้วย

นอกจากนี้ ไนลอนยังมีคุณสมบัติเชิงกลที่ดีเยี่ยม แข็งแรงและทนทานต่อการสึกหรอ ทนต่อความเย็นและความร้อนได้ดี มีความเสถียรทางเคมีที่ดี แปรรูปง่าย และพิมพ์ได้ดี แต่มีความสามารถในการปิดผนึกด้วยความร้อนต่ำ

เรซิน PA มีคุณสมบัติกั้นบางอย่าง แต่อัตราการดูดซับความชื้นสูงส่งผลต่อคุณสมบัติของกั้น ดังนั้น โดยทั่วไปจึงไม่สามารถใช้เป็นชั้นนอกได้

4. โพลีเอสเตอร์ (PET, PEN)

วัสดุกั้นที่พบมากที่สุดและใช้กันอย่างแพร่หลายในหมู่โพลีเอสเตอร์คือ PET PET มีโครงสร้างทางเคมีที่สมมาตร มีระนาบของสายโซ่โมเลกุลที่ดี มีการวางซ้อนของสายโซ่โมเลกุลที่แน่นหนา และมีการวางแนวการตกผลึกที่ง่ายดาย ลักษณะเหล่านี้ทำให้มีคุณสมบัติเป็นเกราะป้องกันที่ดีเยี่ยม

ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา การประยุกต์ใช้ PEN ได้รับการพัฒนาอย่างรวดเร็ว ซึ่งมีความต้านทานไฮโดรไลซิส ทนต่อสารเคมี และทนต่อรังสีอัลตราไวโอเลตได้ดี โครงสร้างของ PEN นั้นคล้ายคลึงกับของ PET ความแตกต่างก็คือโซ่หลักของ PET มีวงแหวนเบนซีน ในขณะที่โซ่หลักของ PEN มีวงแหวนแนฟทาลีน

เนื่องจากวงแหวนแนฟทาลีนมีผลในการผันคำกริยามากกว่าวงแหวนเบนซีน โซ่โมเลกุลจึงมีความแข็งมากกว่า และโครงสร้างมีระนาบมากกว่า PEN จึงมีคุณสมบัติโดยรวมดีกว่า PET เทคโนโลยีกั้นของวัสดุกั้นสูง เพื่อปรับปรุงคุณสมบัติกั้นของวัสดุกั้น มักใช้วิธีการทางเทคนิคต่อไปนี้:

1. คอมโพสิตหลายชั้น

การเคลือบหลายชั้นหมายถึงการเคลือบฟิล์มตั้งแต่สองแผ่นขึ้นไปที่มีคุณสมบัติกั้นที่แตกต่างกันผ่านกระบวนการบางอย่าง ด้วยวิธีนี้ โมเลกุลที่ซึมผ่านจะต้องผ่านเมมเบรนหลายชั้นเพื่อไปถึงด้านในของบรรจุภัณฑ์ ซึ่งจะช่วยยืดระยะเวลาการซึมผ่านได้อย่างมาก และช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพของสิ่งกีดขวาง วิธีนี้ผสมผสานข้อดีของเมมเบรนต่างๆ เพื่อเตรียมฟิล์มคอมโพสิตที่มีประสิทธิภาพครอบคลุมเป็นเลิศ และกระบวนการก็ไม่ซับซ้อน

อย่างไรก็ตาม เมื่อเปรียบเทียบกับวัสดุที่มีอุปสรรคสูงจากภายใน ฟิล์มที่เตรียมด้วยวิธีนี้จะมีความหนามากกว่าและมีแนวโน้มที่จะเกิดปัญหา เช่น ฟองอากาศหรือริ้วรอยแตกร้าวที่ส่งผลต่อคุณสมบัติของอุปสรรค ความต้องการอุปกรณ์ค่อนข้างซับซ้อนและมีต้นทุนสูง

2. การเคลือบผิว

การเคลือบผิวใช้การสะสมไอทางกายภาพ (PVD) การสะสมไอสารเคมี (CVD) การสะสมของชั้นอะตอม (ALD) การสะสมของชั้นโมเลกุล (MLD) การประกอบตัวเองทีละชั้น (LBL) หรือการสะสมของแมกนีตรอนสปัตเตอร์ในการเกิดพอลิเมอไรเซชัน วัสดุ เช่น โลหะออกไซด์หรือไนไตรด์จะถูกสะสมบนพื้นผิวของวัตถุเพื่อสร้างการเคลือบที่มีความหนาแน่นพร้อมคุณสมบัติเป็นเกราะป้องกันที่ดีเยี่ยมบนพื้นผิวของฟิล์ม อย่างไรก็ตาม วิธีการเหล่านี้มีปัญหา เช่น กระบวนการที่ใช้เวลานาน อุปกรณ์ราคาแพง และกระบวนการที่ซับซ้อน และการเคลือบอาจทำให้เกิดข้อบกพร่อง เช่น รูเข็มและรอยแตกระหว่างการบริการ

3. นาโนคอมโพสิต

นาโนคอมโพสิตคือนาโนคอมโพสิตที่เตรียมโดยวิธีคอมโพสิตแบบอินคาเลชัน วิธีโพลีเมอไรเซชันในแหล่งกำเนิด หรือวิธีโซล-เจล โดยใช้อนุภาคนาโนคล้ายแผ่นที่ผ่านไม่ได้ซึ่งมีอัตราส่วนกว้างยาว การเติมอนุภาคนาโนที่ขุยไม่เพียงแต่สามารถลดสัดส่วนปริมาตรของเมทริกซ์โพลีเมอร์ในระบบเพื่อลดความสามารถในการละลายของโมเลกุลที่ทะลุทะลวง แต่ยังขยายเส้นทางการแทรกซึมของโมเลกุลที่ทะลุทะลวง ลดอัตราการแพร่ของโมเลกุลที่ทะลุทะลวง และปรับปรุงคุณสมบัติอุปสรรค .

4. การปรับเปลี่ยนพื้นผิว

เนื่องจากพื้นผิวโพลีเมอร์มักจะสัมผัสกับสภาพแวดล้อมภายนอก จึงส่งผลกระทบต่อการดูดซับพื้นผิว คุณสมบัติอุปสรรค และการพิมพ์ของโพลีเมอร์ได้ง่าย

เพื่อให้โพลีเมอร์นำไปใช้ในชีวิตประจำวันได้ดีขึ้น โดยทั่วไปพื้นผิวของโพลีเมอร์จะได้รับการบำบัด ส่วนใหญ่ได้แก่: การบำบัดด้วยสารเคมีที่พื้นผิว การปรับเปลี่ยนกราฟต์พื้นผิว และการบำบัดพื้นผิวพลาสมา

ข้อกำหนดทางเทคนิคของวิธีการประเภทนี้ง่ายต่อการปฏิบัติตาม อุปกรณ์ค่อนข้างง่าย และต้นทุนการลงทุนเพียงครั้งเดียวต่ำ แต่ไม่สามารถบรรลุผลที่มั่นคงในระยะยาวได้ เมื่อพื้นผิวได้รับความเสียหาย ประสิทธิภาพการทำงานของสิ่งกีดขวางจะได้รับผลกระทบอย่างมาก

5. การยืดแบบสองทิศทาง

ด้วยการยืดแกนสองแกน ฟิล์มโพลีเมอร์สามารถวางทิศทางได้ทั้งในทิศทางตามยาวและตามขวาง เพื่อปรับปรุงลำดับของการจัดเรียงสายโซ่โมเลกุล และการเรียงซ้อนจะแน่นขึ้น ทำให้โมเลกุลขนาดเล็กผ่านได้ยากขึ้น ซึ่งจะช่วยปรับปรุงคุณสมบัติของอุปสรรค . วิธีนี้จะทำให้ฟิล์ม กระบวนการเตรียมฟิล์มโพลีเมอร์ที่มีอุปสรรคสูงโดยทั่วไปมีความซับซ้อน และเป็นการยากที่จะปรับปรุงคุณสมบัติของอุปสรรคอย่างมีนัยสำคัญ

การใช้วัสดุกั้นสูง:

ภาพยนตร์ที่มีอุปสรรคสูงปรากฏอยู่ในชีวิตประจำวันมาเป็นเวลานาน วัสดุโพลีเมอร์ที่มีอุปสรรคสูงในปัจจุบันส่วนใหญ่จะใช้ในบรรจุภัณฑ์อาหารและยา บรรจุภัณฑ์อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ บรรจุภัณฑ์เซลล์แสงอาทิตย์ และบรรจุภัณฑ์ OLED

บรรจุภัณฑ์อาหารและยา:

ฟิล์มกั้นสูงอัดรีดร่วมเจ็ดชั้น EVOH

ปัจจุบันบรรจุภัณฑ์อาหารและยาเป็นพื้นที่ที่ใช้กันอย่างแพร่หลายมากที่สุดสำหรับวัสดุที่มีอุปสรรคสูง วัตถุประสงค์หลักคือเพื่อป้องกันไม่ให้ออกซิเจนและไอน้ำในอากาศเข้าสู่บรรจุภัณฑ์ และทำให้อาหารและยาเสื่อมสภาพ จึงช่วยลดอายุการเก็บรักษาได้อย่างมาก

จากข้อมูลของ Coating Online ข้อกำหนดด้านอุปสรรคสำหรับบรรจุภัณฑ์อาหารและยาโดยทั่วไปไม่ได้สูงมากนัก อัตราการส่งผ่านไอน้ำ (WVTR) และอัตราการส่งผ่านออกซิเจน (OTR) ของวัสดุกั้นจะต้องน้อยกว่า 10 กรัม/ตารางเมตร/วัน และ 10 กรัม/ตารางเมตร/วัน ตามลำดับ 100ซม3/ตรม./วัน

บรรจุภัณฑ์อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์:

ด้วยการพัฒนาอย่างรวดเร็วของข้อมูลอิเล็กทรอนิกส์สมัยใหม่ ผู้คนจึงมีความต้องการชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ที่สูงขึ้น และพัฒนาไปสู่ความสามารถในการพกพาและมัลติฟังก์ชั่น สิ่งนี้ทำให้เกิดข้อกำหนดที่สูงขึ้นสำหรับวัสดุบรรจุภัณฑ์ของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ ต้องมีฉนวนที่ดี ป้องกันการกัดกร่อนจากออกซิเจนและไอน้ำจากภายนอก และมีความแข็งแรงในระดับหนึ่งซึ่งต้องใช้วัสดุกั้นโพลีเมอร์

โดยทั่วไป คุณสมบัติอุปสรรคของวัสดุบรรจุภัณฑ์ที่จำเป็นสำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์คือ อัตราการส่งผ่านไอน้ำ (WVTR) และอัตราการส่งผ่านออกซิเจน (OTR) ควรต่ำกว่า 10-1 กรัม/ตารางเมตร/วัน และ 1 ซม.3/ตารางเมตร/วัน ตามลำดับ

บรรจุภัณฑ์เซลล์แสงอาทิตย์:

เนื่องจากพลังงานแสงอาทิตย์สัมผัสกับอากาศตลอดทั้งปี ออกซิเจนและไอน้ำในอากาศจึงสามารถกัดกร่อนชั้นโลหะที่อยู่นอกเซลล์แสงอาทิตย์ได้อย่างง่ายดาย ซึ่งส่งผลกระทบร้ายแรงต่อการใช้เซลล์แสงอาทิตย์ ดังนั้นจึงจำเป็นต้องห่อหุ้มส่วนประกอบเซลล์แสงอาทิตย์ด้วยวัสดุที่มีอุปสรรคสูง ซึ่งไม่เพียงแต่รับประกันอายุการใช้งานของเซลล์แสงอาทิตย์ แต่ยังช่วยเพิ่มความแข็งแรงต้านทานของเซลล์อีกด้วย

จากข้อมูลของ Coating Online คุณสมบัติกั้นของเซลล์แสงอาทิตย์สำหรับวัสดุบรรจุภัณฑ์คือการส่งผ่านไอน้ำ (WVTR) และการส่งผ่านออกซิเจน (OTR) ควรต่ำกว่า 10-2 กรัมต่อตารางเมตร/วัน และ 10-1 ลูกบาศก์เซนติเมตร/ตารางเมตร/วัน ตามลำดับ -

แพคเกจ OLED:

OLED ได้รับความไว้วางใจให้ทำหน้าที่สำคัญของจอแสดงผลเจเนอเรชั่นถัดไปตั้งแต่ระยะเริ่มต้นของการพัฒนา แต่อายุการใช้งานที่สั้นของ OLED ยังคงเป็นปัญหาสำคัญในการจำกัดการใช้งานเชิงพาณิชย์มาโดยตลอด สาเหตุหลักที่ส่งผลต่ออายุการใช้งานของ OLED คือวัสดุอิเล็กโทรดและวัสดุเรืองแสงเป็นอันตรายต่อออกซิเจน น้ำ และสิ่งสกปรก สิ่งเหล่านี้ล้วนมีความละเอียดอ่อนและสามารถปนเปื้อนได้ง่าย ส่งผลให้ประสิทธิภาพของอุปกรณ์ลดลง จึงลดประสิทธิภาพการส่องสว่างและอายุการใช้งานสั้นลง

เพื่อให้มั่นใจถึงประสิทธิภาพการส่องสว่างของผลิตภัณฑ์และยืดอายุการใช้งาน อุปกรณ์จะต้องแยกออกจากออกซิเจนและน้ำเมื่อบรรจุหีบห่อ เพื่อให้มั่นใจว่าอายุการใช้งานของจอแสดงผล OLED แบบยืดหยุ่นนั้นมากกว่า 10,000 ชั่วโมง การส่งผ่านไอน้ำ (WVTR) และการส่งผ่านออกซิเจน (OTR) ของวัสดุกั้นจะต้องต่ำกว่า 10-6g/m2/วัน และ 10- 5ซม.3/ ตามลำดับ ลูกบาศก์เมตร/วัน มีมาตรฐานสูงกว่าข้อกำหนดสำหรับประสิทธิภาพของแผงกั้นในด้านเซลล์แสงอาทิตย์อินทรีย์ บรรจุภัณฑ์เซลล์แสงอาทิตย์ อาหาร ยา และเทคโนโลยีบรรจุภัณฑ์อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ ดังนั้น จึงต้องใช้วัสดุซับสเตรตที่ยืดหยุ่นซึ่งมีคุณสมบัติกั้นที่ดีเยี่ยมในการบรรจุอุปกรณ์ เพื่อตอบสนองความต้องการที่เข้มงวดของชีวิตผลิตภัณฑ์