En 
I. Барьерная функция в критических приложениях
ПЭТ пленочный материал (полиэтилентерефталат) является основополагающим во многих секторах B2B, включая высококачественную печать, электронную изоляцию и гибкую упаковку. Присущая ему механическая прочность, термическая стабильность и прозрачность делают его лучшим выбором. Однако для применений, требующих длительного срока хранения, таких как пищевая и медицинская упаковка, внутренние характеристики барьерности против газов (скорость передачи кислорода, OTR) и водяного пара (скорость передачи водяного пара, WVTR) являются единственным наиболее важным параметром качества. Инженеры должны точно понимать, как определить и улучшить барьерную функцию этого материала.
Anhui Hengbo New Material Co., Ltd., крупный производитель, специализирующийся на ПЭТ-пленках, антиадгезионных ПЭТ-пленках и защитных пленках, удовлетворяет эту потребность, предлагая индивидуальные решения, адаптированные к конкретным барьерным требованиям клиентов. Основанная в 2017 году и работающая в соответствии с международными стандартами ISO9001, мы уделяем особое внимание технической строгости, гарантируя, что наши пленки соответствуют строгим спецификациям приложений, от лазерной защиты от подделок до высокобарьерных ПЭТ-пленок для медицинской упаковки.
II. Внутренние барьерные свойства ПЭТ: толщина и проницаемость
Барьерные свойства однослойного пленочного материала из ПЭТ определяются скоростью, с которой молекулы газа или пара могут диффундировать через плотную структуру биаксиально ориентированного полимера. По своей сути ПЭТ обеспечивает умеренные значения OTR и WVTR, превосходя такие полиолефины, как полиэтилен или полипропилен, но уступая настоящим высокобарьерным полимерам.
Зависимость между толщиной пленки (L) и скоростью передачи (T) в основном обратная и линейная: T пропорциональна $1/L$. Удвоение толщины примерно вдвое уменьшает значения OTR и WVTR, при условии, что плотность и ориентация пленки остаются постоянными. Таким образом, контроль влияния толщины ПЭТ-пленки на скорость пропускания кислорода и СПВП является самым простым методом регулировки базового барьера.
A. Влияние толщины пленки ПЭТ на скорость пропускания кислорода и СПВП.
Хотя это соотношение обеспечивает основу для проектирования, важно отметить, что преимущество увеличения плато толщины обусловлено другими факторами (такими как точечные отверстия или дефекты поверхности).
| Номинальная толщина ПЭТ-пленки (микрометры) | Типовой ОТР (кубические сантиметры/квадратный метр/сутки) | Типичный WVTR (граммы/квадратный метр/день) | Коэффициент изменения производительности барьера |
|---|---|---|---|
| 12 | 70 - 90 | 7 - 10 | Ссылка (1,0x) |
| 24 | 35 - 45 | 3,5 - 5 | Примерно 0,5x (удвоенная толщина) |
| 50 | 17 - 23 | 1,7 - 2,5 | Примерно 0,23x (в четыре раза толще) |
B. Стандарты измерения WVTR и OTR для ПЭТ-пленки
Чтобы гарантировать производительность, транзакции B2B полагаются на стандартизированные протоколы тестирования. OTR обычно измеряется с использованием таких стандартов, как ASTM D3985 (кулонометрический датчик), а WVTR измеряется с использованием ASTM F1249 (инфракрасный датчик) или ISO 15106-2. Эти протоколы предусматривают тестирование в контролируемых условиях (например, двадцать три градуса Цельсия и относительная влажность 0 или девяносто процентов), обеспечивая сопоставимость технических данных от разных поставщиков.
III. Улучшение композитного барьера: металлизация и оксидное покрытие
Когда однослойный ПЭТ-пленочный материал не может соответствовать высоким барьерным требованиям (например, OTR менее одного кубического сантиметра/квадратного метра/день), его структура должна быть спроектирована с использованием композитных технологий.
Механизм повышения барьера металлизированной ПЭТ-пленки включает вакуумное осаждение тонкого слоя алюминия (обычно от трехсот до пятисот ангстрем) на поверхность пленки. Этот плотный, непористый слой физически блокирует путь проникновения, значительно снижая OTR в пятьдесят-сто раз и значительно снижая WVTR, в результате чего получается высокобарьерная ПЭТ-пленка для медицинской упаковки или закусок.
Альтернативно, оксидные покрытия (например, оксид кремния или оксид алюминия) обеспечивают прозрачный высокий барьер. Эти керамические слои наносятся посредством плазменного осаждения из паровой фазы, обеспечивая значения OTR, сравнимые с металлизацией, сохраняя при этом прозрачность — важнейшее требование для отображения содержимого продукта.
А. Металлизированный ПЭТ (МПЭТ) и ПЭТ с прозрачным оксидным покрытием
Оба метода значительно улучшают барьер по сравнению с обычным ПЭТ, но выбор зависит от эстетических и функциональных требований.
| Метод повышения барьера | Первичное улучшение OTR/WVTR | Эстетическая недвижимость | Типичная стоимость/сложность процесса |
|---|---|---|---|
| Металлизация (МПЭТ) | Высокий; до 0,1 куб.см/кв.м/сутки ОТР | Непрозрачный / Светоотражающий | Средней сложности, широко доступен. |
| Оксидное покрытие (оксид кремния/оксид алюминия) | Высокий; приближается к 0,5 куб.см/кв.м/сутки OTR | Высокая прозрачность | Высокая сложность, требуется специализированное оборудование. |
IV. Сравнительная эффективность: ПЭТ-композиты и специальные высокобарьерные материалы
Крайне важно сравнить улучшенный ПЭТ с пленками, изначально предназначенными для обеспечения максимальной барьерности, в частности с поливинилиденхлоридом и этиленвиниловым спиртом (EVOH). Технический выбор часто сводится к сравнению барьерных характеристик ПЭТ и EVOH при определенных уровнях влажности.
EVOH предлагает одно из самых низких значений OTR, часто менее 0,01 кубического сантиметра/квадратный метр/день. Однако его характеристики очень чувствительны к влаге: при высокой влажности (более семидесяти процентов относительной влажности) барьерные свойства EVOH значительно ухудшаются. Напротив, несмотря на то, что механизм повышения барьерных свойств металлизированной ПЭТ-пленки ниже, чем у EVOH при нулевой относительной влажности, ее характеристики в значительной степени не зависят от влажности, что делает ее более стабильным выбором для многих применений в тропических условиях или с высокой влажностью.
A. Компромиссы в производительности барьеров
| Материал/структура барьера | OTR при низкой относительной влажности (кубические сантиметры/квадратный метр/день) | OTR при высокой относительной влажности (кубические сантиметры/квадратный метр/день) | Компромиссный фактор |
|---|---|---|---|
| Обычная пленка ПЭТ (около 12 микрометров) | 80 | 80 | Низкий барьер, стабильная производительность. |
| EVOH (специальный высокий барьер) | 0.01 | 2.0 или выше | Экстремальный барьер при низкой относительной влажности, высокая чувствительность к влаге. |
| MPET (улучшенный ПЭТ) | 0.5 | 0.5 | Барьерность от умеренной до высокой, высокая стабильность, непрозрачность. |
V. Индивидуальные решения для барьерной упаковки
Эффективная спецификация материала пленки ПЭТ для требовательных применений требует детального понимания влияния толщины пленки ПЭТ на скорость пропускания кислорода, потенциала механизма повышения барьерных свойств металлизированной пленки ПЭТ, а также контекстуального сравнения барьерных характеристик ПЭТ и EVOH. Придерживаясь строгих стандартов измерения WVTR и OTR для ПЭТ-пленок, производители могут обеспечить уверенность, необходимую для пищевой, медицинской и электронной промышленности. Компания Anhui Hengbo New Material Co., Ltd. стремится сотрудничать с клиентами в разработке индивидуальной высокоэффективной высокобарьерной ПЭТ-пленки для медицинской упаковки и других специализированных применений, гарантируя, что выбранная структура пленки идеально сочетает стоимость, технологичность и критическую барьерную целостность.
VI. Часто задаваемые вопросы (FAQ)
Вопрос 1: Всегда ли удвоение толщины ПЭТ-пленки уменьшает OTR ровно вдвое?
- О: Теоретически да, из-за обратной линейной зависимости. Однако на практике сокращение может быть немного меньше половины, поскольку дефекты поверхности или точечные отверстия, которые не зависят от толщины, могут стать ограничивающим фактором для передачи газа. Влияние толщины пленки ПЭТ на скорость пропускания кислорода наиболее сильно проявляется в среднем диапазоне толщины.
Вопрос 2: В чем основное преимущество механизма повышения барьерных свойств металлизированной ПЭТ-пленки по сравнению с использованием толстого ПЭТ?
- Ответ: Металлизация обеспечивает гораздо большее, экспоненциальное улучшение барьерных свойств (часто улучшение в пятьдесят-сто раз) при минимальном увеличении толщины или веса пленки. Это имеет решающее значение для минимизации использования материала, затрат и максимизации использования высокобарьерной ПЭТ-пленки для повышения эффективности медицинской упаковки.
Вопрос 3: Почему сравнение барьерных характеристик ПЭТ и EVOH часто анализируется при разных уровнях влажности?
- Ответ: EVOH обладает высокой гидрофильностью; его характеристики OTR резко ухудшаются по мере увеличения относительной влажности. ПЭТ (и его улучшенные версии, такие как MPET) гидрофобен, что делает его барьерные свойства стабильными независимо от влажности. Это критический фактор для покупателей B2B в условиях высокой влажности.
Вопрос 4. Какие стандарты измерения WVTR и OTR для ПЭТ-пленки наиболее распространены на международном уровне?
- Ответ: Наиболее распространенными техническими стандартами являются ASTM F1249 для WVTR и ASTM D3985 для OTR. Они обеспечивают согласованные условия и методологию, необходимые для сравнения продуктов разных поставщиков и регионов.
Вопрос 5: Когда инженеру следует выбирать прозрачный ПЭТ с покрытием из оксида кремния вместо непрозрачного МПЭТ?
- Ответ: Прозрачный ПЭТ с оксидным покрытием применяется, когда высокобарьерная ПЭТ-пленка для медицинской упаковки или пищевых продуктов требует, чтобы содержимое было видимым, но при этом требует уровня OTR ниже одного кубического сантиметра / квадратного метра / день. MPET выбирается, когда прозрачность не требуется, поскольку он обычно обеспечивает немного лучшие и более стабильные характеристики барьера при более низких производственных затратах.
