¿Cómo logra una película de PET aluminizada de alta barrera excelente propiedades de barrera y aplicaciones multifuncionales?

1. Análisis de la estructura y mecanismo de barrera de película de mascotas metalizada de alta barrera

En el campo de los materiales de empaque modernos, la película de PET metalizada de alta barrera se destaca con su excelente rendimiento y se ha convertido en el material preferido para muchas industrias. Para comprender profundamente por qué puede lograr excelentes propiedades de barrera y aplicaciones multifuncionales, primero debemos explorar su estructura única y su mecanismo de barrera.

La película PET (tereftalato de polietileno) tiene ciertas propiedades de barrera. Su estructura de cadena molecular es regular y estrecha, lo que puede bloquear la penetración de gas y humedad hasta cierto punto. Sin embargo, para cumplir con los requisitos de barrera más altos, el proceso de aluminización se aplica a la película PET, formando así una película de PET aluminada de alta barrera.

La película de PET aluminada de alta barrera generalmente consiste en una estructura de múltiples capas. La más básica es la capa base de PET, que proporciona buenas propiedades mecánicas y propiedades de procesamiento para toda la película. El grosor de la capa base de PET es generalmente entre 12 y 50 micras, y los diferentes espesores son adecuados para diferentes escenarios de aplicación. Por ejemplo, en el campo del envasado de alimentos, una capa de base de mascotas más delgada (12-25 micras) puede garantizar una cierta resistencia y reducir los costos; Mientras que en algunos envases industriales con mayores requisitos para la resistencia mecánica, se utilizará una capa de base de PET más gruesa (25-50 micras).

En la parte superior de la capa base de mascotas se encuentra el recubrimiento de aluminio. El recubrimiento de aluminio es una parte clave para lograr altas propiedades de barrera. Su grosor es extremadamente delgado, generalmente entre 30 y 100 nanómetros. El proceso de recubrimiento de aluminio generalmente utiliza la evaporación del vacío. En un ambiente de alto vacío, el alambre de aluminio se calienta a un estado vaporizado, y el vapor de aluminio se deposita en la superficie de la película PET para formar una capa de aluminio metal continua y densa. Este recubrimiento de aluminio es como una barrera sólida que puede bloquear efectivamente la penetración de gases y líquidos como el oxígeno y el vapor de agua. Los átomos de aluminio están estrechamente dispuestos con casi ningún poro, lo que dificulta que las moléculas de gas y las moléculas de agua pasen.

Para proteger el recubrimiento de aluminio y evitar que se dañe durante el procesamiento y uso posteriores, generalmente se aplica una capa protectora sobre el recubrimiento de aluminio. La capa protectora generalmente está compuesta de materiales de polímero transparente, como resina acrílica, resina de poliéster, etc., y su grosor es entre 0.5 y 2 micras. Esta capa protectora no solo puede evitar que el recubrimiento de aluminio se raye y use, sino que también mejore la estabilidad química de la película y mejore su resistencia a la intemperie.

Desde la perspectiva del mecanismo de barrera, la película de PET metalizada de alta barrera logra principalmente un alto rendimiento de barrera a través de la barrera física y la acción química. En términos de barrera física, la presencia de la capa aluminada aumenta en gran medida la longitud del camino para que las moléculas de gas y líquido penetraran. Cuando las moléculas de gas o líquido intentan pasar a través de la película, necesitan evitar los innumerables átomos de aluminio en la capa aluminada, lo que hace que el proceso de penetración sea extremadamente difícil. Además, debido a la densidad de la capa aluminada, las moléculas de gas y líquido apenas pueden pasar directamente y solo pueden penetrar a través de defectos en la capa aluminada (como pozos, grietas, etc.). En la producción real, controlando estrictamente el proceso aluminizado, el número y el tamaño de estos defectos se pueden controlar dentro de un rango muy pequeño, mejorando aún más el rendimiento de la barrera.

En términos de reacción química, el aluminio es un metal activo. Cuando entra en contacto con oxígeno, una capa muy delgada de película de óxido de aluminio (Al2O3) se formará rápidamente en la superficie. Esta película de óxido de aluminio tiene una buena estabilidad química y propiedades de barrera, lo que puede evitar aún más la penetración del oxígeno. Al mismo tiempo, para algunos gases o líquidos corrosivos, la película de óxido de aluminio también puede desempeñar un cierto papel protector, protegiendo el recubrimiento de aluminio de la corrosión, manteniendo así las propiedades de barrera de la película.

Además, la estructura molecular de la capa de base de PET también contribuye a las propiedades de la barrera. El grupo éster (-COO-) en la cadena molecular PET es polar y puede interactuar con algunas moléculas polares (como las moléculas de agua) para obstaculizar la difusión de las moléculas de agua. Además, la fuerza Van der Waals y el enlace de hidrógeno entre las cadenas moleculares PET hacen que las cadenas moleculares sean más estrechas, reduciendo aún más la tasa de permeación de las moléculas de gas y líquidos.

El diseño de la estructura de múltiples capas y el mecanismo de barrera único de la película PET metalizada de alta barrera le permiten desempeñar un papel importante en muchos campos. Ya sea que se trate de embalaje de alimentos, envases farmacéuticos o electrónica, productos químicos diarios y otras industrias, todos se benefician de las excelentes propiedades de barrera de este material, proporcionando una protección confiable para el almacenamiento y el transporte de productos.

2. Indicadores de rendimiento clave: barrera de agua y oxígeno, resistencia mecánica y resistencia a la intemperie

La razón por la cual la película de PET metalizada de alta barra es tan popular en el mercado está estrechamente relacionada con sus indicadores de rendimiento clave excepcionales, entre los cuales las propiedades de barrera de agua y oxígeno, resistencia mecánica y resistencia a la intemperie son particularmente importantes. Estos indicadores de rendimiento determinan directamente la aplicabilidad y la confiabilidad de la película en diferentes escenarios de aplicación.

• La barrera de agua y oxígeno es una de las propiedades centrales de la película de PET aluminada de alta barrera. En el campo del empaque de alimentos, la presencia de oxígeno hará que el aceite en los alimentos se oxida y se vuelva rancio, lo que hace que los alimentos produzcan olor y se deterioren, acortando la vida útil de los alimentos; Mientras que la penetración del vapor de agua hará que el alimento esté húmedo, afectando su sabor y calidad. Para el envasado farmacéutico, la intrusión de oxígeno y humedad puede desencadenar reacciones químicas en el medicamento, lo que hace que el medicamento falle o incluso produzca sustancias dañinas. La película de PET aluminada de alta barrera puede bloquear efectivamente la penetración de oxígeno y vapor de agua debido a su estructura especial. La densidad de la capa aluminada dificulta que el vapor de oxígeno y agua pase directamente. Su rendimiento de barrera para el oxígeno generalmente puede alcanzar 0.1 - 1.0 cm³/(m² ・ 24h ・ 1MPa), y su rendimiento de barrera para el vapor de agua puede alcanzar 0.1 - 1.5 g/(m² ・ 24h). Este excelente rendimiento de barrera de agua y oxígeno puede proporcionar una buena protección para los productos en el paquete, extender la vida útil de los productos y mantener la calidad y seguridad de los productos.
• La resistencia mecánica también es un indicador importante para medir el rendimiento de la película de mascotas aluminadas de alta barra. Durante la producción, el procesamiento y el uso de la película, necesita soportar varias fuerzas externas, como estiramiento, extrusión y fricción. Si la resistencia mecánica de la película es insuficiente, es fácil romper, desgarrar y otros problemas, lo que afecta el efecto de envasado y la calidad del producto. La base de PET proporciona una buena base de rendimiento mecánico para la película, que tiene una alta resistencia a la tracción y alargamiento en el descanso. En términos generales, la resistencia a la tracción de la película de PET aluminizada de alta barra puede alcanzar los 100-250 MPa, y el alargamiento en el descanso es de entre 100-300%. La mayor resistencia a la tracción hace que la película sea menos probable que se rompa durante el proceso de estiramiento y puede cumplir con los requisitos de varios procesos de empaque; Mientras que el alargamiento más grande en el descanso asegura que la película tenga una cierta flexibilidad cuando se estira por fuerzas externas y no es propensa a quebradizo. Además, la resistencia a la punción de la película también es muy crítica, especialmente al empacar algunos objetos afilados. La buena resistencia a los pinchazos puede evitar que la película sea perforada y evitar la fuga o contaminación del producto. A través de un diseño estructural razonable y la selección de materiales, la película de mascotas aluminadas de alta barrera puede tener una buena resistencia a los pinchazos para satisfacer las necesidades de envasado de diferentes productos.
• La resistencia a la intemperie se refiere a la capacidad de la película de PET aluminizada de alta barrera para mantener un rendimiento estable en diversas condiciones climáticas, como cambios de temperatura, luz, humedad y otros factores ambientales. En aplicaciones reales, la película puede enfrentar diferentes condiciones ambientales, como alta temperatura, baja temperatura, humedad y luz solar directa. Si la película tiene poca resistencia al clima, puede suavizarse y deformarse en un entorno de alta temperatura, lo que afecta el sellado del paquete; Puede volverse quebradizo y crujido en un entorno de baja temperatura; y la capa aluminada puede oxidarse y caer después de la exposición a largo plazo a la luz solar, lo que resulta en una disminución en el rendimiento de la barrera. Para mejorar la resistencia a la intemperie de la película, además de seleccionar materiales para mascotas y procesos aluminizados con buena resistencia a la intemperie, se agregarán algunos aditivos especiales, como los absorbedores de UV y los antioxidantes a la capa protectora. Los absorbedores de rayos UV pueden absorber rayos ultravioleta para evitar que dañen la película; Los antioxidantes pueden inhibir la oxidación de la capa aluminada y extender la vida útil de la película. La película de PET aluminizada optimizada de alta barrera puede mantener un buen rendimiento en el rango de temperatura de -40 ℃ a 80 ℃, y aún puede mantener su rendimiento de barrera y estabilidad de resistencia mecánica en ambientes luminosos y húmedos a largo plazo.

Los tres indicadores clave de rendimiento de la barrera de agua y oxígeno, resistencia mecánica y resistencia a la intemperie están interrelacionados e influyentes mutuamente, y determinan conjuntamente el rendimiento integral de la película de PET aluminizada de alta barrera. En diferentes campos de aplicación, de acuerdo con las características del producto y el entorno de uso, los requisitos para estos tres indicadores de rendimiento también son diferentes. Solo comprendiendo y dominando completamente estos indicadores clave de rendimiento podemos jugar mejor las ventajas de la película de mascotas aluminizada de alta barrera y satisfacer la demanda cada vez más diversificada del mercado de materiales de envasado.

3. Efecto del proceso de revestimiento de aluminio en las propiedades de barrera de la película PET

El proceso de recubrimiento de aluminio es uno de los factores clave que determinan las propiedades de barrera de la película PET plateada de aluminio de alta mar. Los diferentes parámetros y métodos del proceso de revestimiento de aluminio tendrán un impacto significativo en la estructura y las propiedades de la película. La investigación en profundidad sobre la relación entre el proceso de recubrimiento de aluminio y las propiedades de barrera es de gran importancia para mejorar la calidad de la película y satisfacer la demanda del mercado.

En la actualidad, el proceso más utilizado para el revestimiento de aluminio de la película PET es la evaporación del vacío. Durante el proceso de evaporación del vacío, hay varios parámetros clave que afectarán la calidad de la capa de placas de aluminio y las propiedades de barrera de la película, incluido el grado de vacío, la temperatura de evaporación, la velocidad de enchapado de aluminio, la velocidad de carrera de la película, etc.

• El grado de vacío es uno de los factores importantes que afectan la calidad del revestimiento de aluminio. Durante el proceso de evaporación del vacío, la presión en la cámara de recubrimiento debe reducirse a un nivel extremadamente bajo, y el grado de vacío generalmente se requiere para alcanzar 10⁻³ - 10⁻⁴ Pa. En un entorno tan alto de vacío, el camino libre promedio libre de las moléculas de vapor de aluminio es más largo, y pueden moverse más libremente y depositar en la superficie de la película PET para formar una capa de alumno de aluminum uniforme y denso. Si el grado de vacío es insuficiente, las moléculas de gas restantes en la cámara de recubrimiento colisionarán con las moléculas de vapor de aluminio, obstaculizando el movimiento de las moléculas de vapor de aluminio, lo que resulta en una distribución desigual de la vapor de aluminio moléculas durante el proceso de deposición y las propiedades de los piñones y las grietas aparecerán en la capa de aluminum, las propiedades de la filmación, las propiedades de la filmación de la capa de cine. Los estudios han demostrado que cuando el grado de vacío aumenta de 10⁻³ PA a 10⁻² PA, el número de agujeros en la capa de recubrimiento de aluminio aumentará significativamente, y las propiedades de barrera de la película al oxígeno disminuirán en aproximadamente un 30%.
• La temperatura de evaporación afecta directamente la tasa de vaporización del aluminio y la energía de las moléculas de vapor. El punto de fusión del aluminio es de 660 ° C. Durante el proceso de evaporación del vacío, la temperatura de la fuente de evaporación generalmente se controla a 1200-1400 ° C. Cuando la temperatura de evaporación es demasiado baja, la velocidad de vaporización del aluminio es lenta y la cantidad de vapor de aluminio evaporado por unidad de tiempo es insuficiente, lo que dificulta la formación de una capa de recubrimiento de aluminio continuo y denso; Si bien si la temperatura de evaporación es demasiado alta, la energía de las moléculas de vapor de aluminio será demasiado alta, y cuando se deposite en la superficie de la película PET, puede dañar la película y afectar el rendimiento de la película. Además, una temperatura de evaporación demasiado alta también aumentará el consumo de energía y los costos de producción. La temperatura de evaporación apropiada puede garantizar que el vapor de aluminio se deposite en la superficie de la película PET a un ritmo y energía apropiados para formar una capa de recubrimiento de aluminio uniforme y densa, mejorando así las propiedades de barrera de la película.
• El partido entre la tasa de aluminización y la velocidad de carrera de la película también es crucial. La tasa de aluminización se refiere a la masa de aluminio depositada en la superficie de la película PET por unidad de tiempo, y la velocidad de la película se refiere a la velocidad a la que la película PET se mueve en la cámara de recubrimiento. Si la tasa de aluminización es demasiado rápida y la velocidad de carrera de la película es demasiado lenta, el vapor de aluminio se acumulará excesivamente en la superficie de la película, formando una capa de aluminización gruesa y desigual, e incluso puede ocurrir pelado de capa de aluminio; Por el contrario, si la tasa de aluminización es demasiado lenta y la velocidad de carrera de la película es demasiado rápida, la capa de aluminización será demasiado delgada e incapaz de formar una barrera efectiva, y el rendimiento de la barrera de la película se reducirá significativamente. Por lo tanto, es necesario ajustar con precisión la tasa de aluminización y la velocidad de carrera de la película de acuerdo con los equipos de producción específicos y los requisitos de proceso para lograr el mejor estado coincidente para obtener el grosor y la calidad ideales de la capa de aluminización.

Además de los parámetros del proceso de evaporación del vacío, el rendimiento y la estructura del equipo de placas de aluminio también afectarán el efecto de revestimiento de aluminio. Por ejemplo, el tipo y el diseño de la fuente de evaporación afectarán la uniformidad y la estabilidad de la evaporación de aluminio; La forma y el tamaño de la cámara de recubrimiento afectarán la distribución del vacío y la difusión del vapor de aluminio; La precisión y estabilidad del sistema de transmisión de películas afectará el estado de tensión y operación de la película durante el proceso de revestimiento de aluminio. El equipo de placas de aluminio avanzado puede controlar mejor los parámetros del proceso de revestimiento de aluminio, garantizar la estabilidad y la consistencia del proceso de placas de aluminio y, por lo tanto, producir películas PET de aluminio de alta barrera con mayor calidad y mejores propiedades de barrera.

El proceso de aluminización tiene un impacto crucial en las propiedades de barrera de la película PET. Al optimizar los parámetros del proceso de evaporación del vacío, seleccionar equipos de aluminización apropiados y controlar con precisión cada enlace en el proceso de aluminización, la calidad de la capa de aluminización se puede mejorar de manera efectiva, se pueden mejorar las propiedades de barrera de la película y se pueden satisfacer las necesidades de las diferentes industrias para la película aluminada de alta manguera.

4. Campos de aplicación y tendencias de desarrollo futuras de películas de PET metalizadas de alta barrera

La película de PET aluminada de alta barrera se ha utilizado ampliamente en muchos campos debido a sus excelentes propiedades de barrera, buena resistencia mecánica y excelente resistencia a la intemperie. Con el desarrollo continuo de la ciencia y la tecnología y los cambios en la demanda del mercado, su tendencia de desarrollo futuro también ha atraído mucha atención.

• En el campo del empaque de alimentos, la película de mascotas aluminadas de alta barra es la más utilizada. Puede bloquear efectivamente el oxígeno, el vapor de agua y la luz, evitar que los alimentos se oxiden, humedad y deterioro, y extender la vida útil de los alimentos. Por ejemplo, en el embalaje de alimentos hinchados, como papas fritas y galletas, la película de mascotas aluminadas de alta barra puede mantener el sabor crujiente de los alimentos y prevenir la oxidación y rancidad del aceite; En el empaque de alimentos cocidos, como carne y pescado, puede bloquear el oxígeno, inhibir el crecimiento bacteriano y garantizar la frescura y la seguridad de los alimentos. Además, la película de PET aluminizada de alta barrera también tiene una buena imprimibilidad, y se puede utilizar para producir patrones de empaque exquisitos a través de la impresión de color para atraer la atención de los consumidores y mejorar la competitividad del mercado de los productos.
• El embalaje farmacéutico tiene requisitos extremadamente altos para la seguridad de los materiales y las propiedades de barrera, y la película aluminada de mascotas de alta barra solo cumple con estos requisitos. Puede evitar que los medicamentos se pongan en contacto con oxígeno, humedad, luz, etc. en el entorno externo, y evitar reacciones químicas que hacen que los medicamentos se vuelvan ineficaces. En el embalaje de tabletas, cápsulas y otras drogas, la película de mascotas aluminadas de alta barrera se usa en combinación con papel de aluminio, PVC y otros materiales para formar una estructura de envasado de múltiples capas, proporcionando protección general para las drogas. Al mismo tiempo, su buen sellado puede evitar efectivamente que los medicamentos se contaminen durante el transporte y el almacenamiento, asegurando la seguridad de los medicamentos de los pacientes.
• En la industria de la electrónica, la película de PET aluminizada de alta barra se utiliza principalmente para el embalaje a prueba de humedad y antioxidación de baterías de litio y productos electrónicos. Durante la producción y el uso de baterías de litio, son muy sensibles a la humedad ambiental y al contenido de oxígeno. La película aluminada de PET de alta barrera puede bloquear efectivamente la intrusión de humedad y oxígeno, evitar cortocircuitos o reacciones químicas dentro de las baterías de litio y mejorar la vida útil y la vida útil de las baterías de litio. Para algunos componentes electrónicos de precisión, como los circuitos y sensores integrados, la película de PET aluminizada de alta barrera puede usarse como un material de empaque antioxidante a prueba de humedad y antioxidación para proteger los componentes electrónicos de los factores ambientales durante el transporte y el almacenamiento, asegurando su rendimiento estable.
• La película de PET aluminizada de alta barrera se utiliza cada vez más en el empaque de productos químicos diarios. Los perfumes, champús, cosméticos y otros productos químicos diarios son propensos a la volatilización y el deterioro. La película de PET aluminizada de alta barrera puede evitar efectivamente que los ingredientes activos en los productos se volatilicen y oxiden cuando se pongan en contacto con el aire, manteniendo así la calidad y el aroma de los productos. Además, su hermosa apariencia y su buen efecto de impresión también ayudan a mejorar la imagen de la marca de los productos químicos diarios.

La tendencia de desarrollo de la película PET metalizada de alta barrera se refleja principalmente en los siguientes aspectos. Con la mejora continua de la conciencia ambiental, el desarrollo de una película de mascotas aluminizada de alta barrera verde y respetuosa con el medio ambiente se convertirá en una dirección importante. Por un lado, la investigación sobre materiales de PET degradables para reducir la contaminación al medio ambiente; Por otro lado, optimice el proceso de aluminización para reducir el consumo de energía y las emisiones de desechos en el proceso de producción. En segundo lugar, para satisfacer la demanda del mercado de materiales de envasado multifuncional, se desarrollará una película de mascotas aluminadas de alta barra en la dirección del compuesto multifuncional. Por ejemplo, compuesto con materiales antibacterianos para dar a la película propiedades antibacterianas, aplicadas a los alimentos y el envasado de drogas, extendiendo aún más la vida útil del producto; Compuesto con materiales inteligentes para dar las funciones de detección de la película, como la temperatura y la humedad, y monitorear el estado ambiental dentro del paquete en tiempo real. Además, con el desarrollo continuo de la nanotecnología, la tecnología de nano-recubrimiento se aplicará a la producción de películas de PET aluminadas de alta barrera. Al recubrir materiales de barrera a nivel nano en la superficie de la película, las propiedades de barrera de la película se pueden mejorar aún más, al tiempo que reducen el grosor de la película, reduciendo la cantidad de materiales utilizados y reduciendo los costos.

La película de PET aluminizada de alta barrera ha jugado un papel importante en muchos campos en la actualidad y tiene amplias perspectivas de desarrollo en el futuro. A través de la innovación continua y el progreso tecnológico, satisfará las necesidades de más campos y traerá más conveniencia y valor a la vida de las personas y la producción industrial.