ویژگی های مانع فیلم متالایز: از کجا می آیند؟

منبع ویژگی های مانع در فیلم های متالیزه: پاسخی مستقیم

ویژگی های مانعی فیلم های متالایز در درجه اول از a لایه نازک فلزی - معمولاً آلومینیوم - از طریق رسوب در خلاء بر روی یک بستر پلیمری رسوب می کند. . این لایه فلزی از نظر فیزیکی مانع از انتقال اکسیژن، رطوبت و نور می شود. هرچه لایه فلزی ضخیم تر و یکنواخت تر باشد، نرخ انتقال اکسیژن (OTR) و نرخ انتقال بخار آب (WVTR) کمتر می شود. در عمل، لایه های آلومینیومی از 30-100 نانومتر می تواند WVTR را به کمتر از 0.5 گرم بر متر مربع در روز و OTR را به کمتر از 1 سانتی متر مکعب بر متر مربع در روز کاهش دهد و فیلم های متالایز را برای کاربردهای بسته بندی انعطاف پذیر بسیار موثر می کند.

با این حال، لایه فلزی به تنهایی عملکرد را تضمین نمی کند. کیفیت سطح لایه پایه، چسبندگی بین فلز و زیرلایه، و هر عملیات پس از فلزسازی، همگی نقش‌های مهمی در تعیین عملکرد مانع نهایی دارند.

چگونه متالیزاسیون خلاء لایه سد را ایجاد می کند

مانع در فیلم های متالایز در طول فرآیند رسوب در خلاء ساخته می شود. سیم آلومینیومی به یک محفظه با خلاء بالا وارد می شود و در دمای بالاتر از 1200 درجه سانتیگراد تبخیر می شود. آلومینیوم تبخیر شده به طور یکنواخت روی لایه پلیمری متحرک متراکم می شود و یک لایه فلزی پیوسته را تشکیل می دهد.

پارامترهای کلیدی که مستقیماً بر کیفیت مانع تأثیر می گذارد عبارتند از:

• چگالی نوری (OD): پروکسی متداول برای ضخامت لایه فلزی. OD بالاتر (به عنوان مثال، OD 2.8-3.2) به طور کلی با عملکرد مانع بهتر مرتبط است.
• سرعت رسوب گذاری: سرعت سیم پیچ سریع تر می تواند یکنواختی لایه را کاهش دهد و ریز منافذی را ایجاد کند که خواص سد را کاهش می دهد.
• سطح خلاء: خلاء بالاتر آلودگی و اکسیداسیون را در طول رسوب کاهش می دهد و در نتیجه یک لایه آلومینیومی متراکم تر و بازتابنده تر ایجاد می کند.
• صافی سطح فیلم: سطوح زبرتر باعث رسوب ناهموار فلز، افزایش تراکم سوراخ سوزنی و کاهش اثر سد می شود.

یک لایه آلومینیومی بدون سوراخ، بدون نقص با OD بالا، پایه و اساس ویژگی‌های برتر مانع فیلم متالایز است.

نقش فیلم پایه در اجرای مانع

بستر پلیمری یک حامل غیرفعال نیست - به طور فعال نتیجه مانع نهایی را شکل می دهد. پرکاربردترین فیلم های پایه برای متالیزاسیون عبارتند از:

در این میان، BOPET (PET فلزی) به طور مداوم بالاترین عملکرد مانع را ارائه می دهد به دلیل زبری سطح کم (Ra معمولاً کمتر از 10 نانومتر)، پایداری حرارتی بالا در طول رسوب و یکنواختی ابعادی عالی. این ویژگی‌ها به لایه‌های آلومینیومی نازک‌تر و یکنواخت‌تر با نقص‌های کمتر اجازه می‌دهد.

پیش تصفیه سطح لایه پایه - از جمله درمان کرونا و پوشش پرایمر - نیز حیاتی است. سطوح فیلم تصفیه نشده، اتم‌های آلومینیوم را در طول رسوب‌دهی دفع می‌کنند، چسبندگی را کاهش می‌دهند و فضای خالی در لایه فلزی ایجاد می‌کنند.

چرا فیلم متالیزه با چسبندگی بالا برای حفظ مانع مهم است؟

یکی از جنبه های نادیده گرفته شده عملکرد مانع این است چسبندگی فلز به فیلم . حتی یک لایه آلومینیومی که کاملاً رسوب داده شده است، اگر در حین تبدیل، لمینیت یا خم شدن از بستر جدا شود، از بین می رود.

فیلم متالایز با اتصال بالا به فیلم متالایزه شده مهندسی شده برای حفظ چسبندگی قوی بین لایه آلومینیوم و بستر پلیمری - حتی تحت فشار مکانیکی اشاره دارد. مزایای عملی قابل توجه است:

• یکپارچگی مانع در حین لمینیت: چسبندگی ضعیف باعث می شود که لایه فلزی در طی فرآیندهای لایه بندی مبتنی بر حلال یا چسب جدا شود و مسیرهایی برای ورود اکسیژن و رطوبت ایجاد کند.
• مقاومت در برابر ترک خوردگی فلکس: فیلم های بسته بندی به طور مکرر در حین پر کردن، آب بندی و حمل و نقل خم می شوند. فیلم‌های با پیوند بالا حتی پس از 1000 چرخه انعطاف‌پذیری بیش از 95 درصد از خواص مانع خود را حفظ می‌کنند، در حالی که فیلم‌های متالایز استاندارد ممکن است 30 تا 50 درصد عملکرد مانع را از دست بدهند.
• سازگاری با چاپ و تبدیل پرسرعت: چسبندگی قوی فلز از انتقال لایه آلومینیوم بر روی غلتک ها، صفحات چاپ یا سطوح چسب جلوگیری می کند.

عملیات شیمیایی سطح متالیز شده یکی از موثرترین روش ها برای دستیابی به اتصال بالا است. فیلم PET متالیز شده با مواد شیمیایی تحت یک فرآیند فعال‌سازی سطحی قرار می‌گیرد که لایه اکسید آلومینیوم را اصلاح می‌کند و به طور قابل‌توجهی توانایی آن را برای پیوند با جوهرها، پوشش‌ها و چسب‌ها بهبود می‌بخشد - و آن را به انتخاب ارجح برای سازه‌های لمینت تبدیل می‌کند.

فن آوری های درمان سطحی که مانع و اتصال را تقویت می کند

عملیات سطحی پس از فلزسازی برای بهبود عملکرد مانع و چسبندگی استفاده می شود. فناوری های اصلی مورد استفاده امروزه عبارتند از:

درمان کرونا

عملیات تخلیه الکتریکی سطح فلز را اکسید می کند و انرژی سطح را از ~ 30 mN / m به > 50 mN / m افزایش می دهد. این به طور چشمگیری مرطوب شدن جوهر و چسب را بهبود می بخشد. با این حال، اثرات درمان کرونا می تواند در طول زمان (در عرض چند هفته)، به ویژه در محیط های با رطوبت بالا کاهش یابد.

درمان پرایمر شیمیایی

یک لایه پرایمر شیمیایی نازک (معمولاً کمتر از 1 میکرومتر) روی سطح متالیز شده اعمال می شود. این یک پیوند شیمیایی پایدار بین آلومینیوم و هر لایه چسب یا جوهر بعدی ایجاد می کند. لایه‌های متالایزه شده با مواد شیمیایی معمولاً به استحکام لایه‌برداری 40 تا 60 درصد بیشتر از معادل‌های تیمار نشده دست می‌یابند. ، ایجاد چسبندگی بادوام در طیف وسیعی از شرایط لمینیت و چاپ.

درمان پلاسما

درمان پلاسما که در کاربردهای برتر استفاده می‌شود، حتی فعال‌سازی سطحی بالاتری نسبت به کرونا دارد و اثرات آن بادوام‌تر است. این به ویژه برای فیلم هایی که برای مدت طولانی قبل از تبدیل ذخیره می شوند مفید است.

پوشش های سد اکسید (AlOx، SiOx)

برای سخت‌ترین کاربردها - بسته‌بندی پزشکی، الکترونیک - یک لایه اکسید معدنی (اکسید آلومینیوم یا اکسید سیلیکون) به جای یا علاوه بر آلومینیوم خالص رسوب می‌کند. این پوشش ها می توانند به دست آورند مقادیر OTR کمتر از 0.1 سانتی‌متر بر متر مربع در روز و شفاف، مقاوم در برابر قفل و ایمن در مایکروویو هستند.

عواملی که خواص سد را پس از متالیزاسیون کاهش می دهند

درک منابع تخریب مانع به همان اندازه مهم است که بدانید چه چیزی عملکرد مانع را ایجاد می کند. علل رایج از بین رفتن مانع در فیلم های متالایز عبارتند از:

• استرس مکانیکی: خم شدن، کشش و فشار در حین پیچیدن به عقب یا لمینیت می تواند باعث شکسته شدن لایه ترد آلومینیوم و ایجاد ریزترک شود.
• قرار گرفتن در معرض گرما: دماهای بالا باعث انبساط حرارتی تفاضلی بین فلز و پلیمر می شود که منجر به لایه لایه شدن می شود. این امر مخصوصاً برای بسته‌بندی‌های پرکننده یا گرم‌پر مرتبط است.
• حمله حلال: حلال‌های خاصی که در چسب‌ها یا جوهرهای چاپ استفاده می‌شوند، می‌توانند به رابط فلز-پلیمر حمله کنند، چسبندگی را کاهش دهند و مانع ایجاد خرابی کنند.
• اکسیداسیون: آلومینیوم به راحتی در هوا اکسید می شود. در حالی که لایه اکسید بومی (Al2O3) محافظتی را فراهم می کند، اکسیداسیون بیش از حد در طول رسوب باعث کاهش پوشش فلزی و کارایی مانع می شود.
• ذخیره سازی نامناسب: ذخیره سازی در شرایط رطوبت یا دمای بالا می تواند اکسیداسیون و از دست دادن چسبندگی را قبل از استفاده از فیلم در تولید تسریع کند.

فیلم‌های متالیزه با پیوند بالا به‌طور خاص برای مقاومت در برابر این مکانیسم‌های تخریب طراحی شده‌اند و خواص مانع را در طول زنجیره تامین و چرخه عمر محصول حفظ می‌کنند.

اندازه گیری عملکرد مانع: استانداردها و ارزش های کلیدی

عملکرد مانع در فیلم‌های متالایز از طریق روش‌های تست استاندارد شده اندازه‌گیری می‌شود. مرتبط ترین معیارها عبارتند از:

برای اکثر کاربردهای انعطاف پذیر بسته بندی مواد غذایی، OTR کمتر از 1 سانتی متر در متر مربع در روز و WVTR زیر 0.5 گرم در متر مربع در روز حداقل مقادیر قابل قبول در نظر گرفته می شوند. محصولات حساسی مانند قهوه، داروها یا لوازم الکترونیکی ممکن است به مقادیری کمتر نیاز داشته باشند که معمولاً از طریق ساختارهای چندلایه لمینت با لایه‌های فلزی با مانع بالا به دست می‌آیند.

سوالات متداول

Q1: مکانیسم اصلی پشت خواص مانع فیلم متالایز چیست؟

یک لایه نازک آلومینیومی (30 تا 100 نانومتر) که توسط تبخیر خلاء رسوب می‌کند، از نظر فیزیکی اکسیژن، رطوبت و انتقال نور را مسدود می‌کند. چگالی و تداوم این لایه عملکرد مانع را تعیین می کند.

Q2: چگالی نوری چگونه با عملکرد مانع ارتباط دارد؟

چگالی نوری بالاتر به طور کلی به معنای یک لایه آلومینیومی ضخیم تر و یکنواخت تر است. مقادیر OD 2.8 یا بالاتر معمولاً با مقادیر قابل توجهی OTR و WVTR کمتر در مقایسه با مقادیر OD زیر 2.0 مرتبط است.

Q3: چرا چسبندگی در فیلم های متالیزه مهم است؟

چسبندگی ضعیف باعث می شود که لایه آلومینیوم در حین لمینیت، چاپ و خم شدن ترک بخورد یا پوسته شود - شکستن سد. فیلم متالایز با پیوند بالا یکپارچگی مانع را در طول تبدیل و استفاده نهایی حفظ می کند.

Q4: فیلم PET متالیز شده با مواد شیمیایی چیست و چه مزایایی دارد؟

این یک فیلم PET متالیز شده با یک پرایمر شیمیایی است که روی سطح فلز اعمال می شود. این روش اتصال به جوهرها و چسب‌ها را تا 40 تا 60 درصد بهبود می‌بخشد و آن را برای چاپ با سرعت بالا و ساخت‌های لمینیتی مناسب می‌سازد.

Q5: آیا می توان خواص مانع فیلم متالایز شده پس از تولید از بین رفت؟

بله. خم شدن مکانیکی، گرما، قرار گرفتن در معرض حلال و ذخیره سازی نامناسب همگی می توانند عملکرد مانع را کاهش دهند. انتخاب لایه‌های با چسبندگی بالا و به‌خوبی تحت درمان سطحی، این خطر را به حداقل می‌رساند.

Q6: کدام فیلم پایه بهترین عملکرد مانع را پس از متالیزاسیون ارائه می دهد؟

BOPET (PET دو محوره) به دلیل زبری سطح پایین، پایداری حرارتی و یکنواختی ابعادی خود به طور مداوم بهترین نتایج را ارائه می دهد - که همگی از رسوب آلومینیوم بدون نقص پشتیبانی می کنند.