Techniques de blocage des matériaux haute barrière

Matériaux à haute barrière sont utilisés pour empêcher la perméation ou la transmission de gaz, d’humidité, de lumière et d’autres substances à travers l’emballage ou les couches protectrices. Afin d'améliorer les propriétés barrières des matériaux barrières, les moyens techniques couramment utilisés à l'heure actuelle sont principalement les suivants :

1. Composite multicouche

Le composite multicouche fait référence au composite de deux ou plusieurs films ayant des propriétés barrières différentes grâce à un certain processus. De cette manière, les molécules pénétrantes doivent traverser plusieurs couches de membranes si elles veulent atteindre l’intérieur de l’emballage, ce qui équivaut à prolonger le chemin de perméation, améliorant ainsi les performances de barrière.

Le procédé consiste en un film mince composite présentant d'excellentes performances globales, préparé en combinant les avantages de divers films, et le processus est simple.

Cependant, comparé aux matériaux intrinsèques à haute barrière, le film préparé par cette méthode est plus épais, sujet à des problèmes tels que des bulles d'air ou des fissures et des rides qui affectent les performances de la barrière, et les exigences en matière d'équipement sont relativement compliquées et le coût est élevé.

2. Revêtement de surface

Le revêtement de surface est l'utilisation du dépôt physique en phase vapeur (PVD), du dépôt chimique en phase vapeur (CVD), du dépôt de couche atomique (ALD), du dépôt de couche moléculaire (MLD), de l'auto-assemblage couche par couche (LBL) ou du dépôt par pulvérisation magnétron dans la polymérisation. Des matériaux tels que des oxydes ou des nitrures métalliques sont déposés sur la surface du film pour former un revêtement dense avec d'excellentes propriétés de barrière sur la surface du film.

Cependant, ces procédés présentent des problèmes tels qu'un processus long, un équipement coûteux et un processus compliqué, et le revêtement peut présenter des défauts tels que des trous d'épingle et des fissures pendant le service.

3. Nanocomposites

Les nanocomposites sont des nanocomposites préparés par la méthode des composites d'intercalation, la méthode de polymérisation in situ ou la méthode sol-gel utilisant des nanoparticules imperméables et en forme de feuille avec un grand rapport d'aspect. L'ajout de nanoparticules feuilletées peut non seulement réduire la fraction volumique de la matrice polymère dans le système pour réduire la solubilité des molécules de perméation, mais également prolonger le chemin de perméation des molécules de perméation, réduire le taux de diffusion des molécules de perméation et améliorer les propriétés de barrière.

4. Modification des surfaces

Étant donné que la surface du polymère est souvent en contact avec l’environnement externe, il est facile d’affecter l’adsorption de la surface, les propriétés barrières et l’impression du polymère.

Afin de mieux utiliser les polymères dans la vie quotidienne, la surface des polymères est généralement traitée. Incluent principalement : le traitement chimique de surface, la modification de greffe de surface et le traitement de surface au plasma.

Ce type de méthode répond facilement aux exigences techniques, l'équipement est relativement simple et le coût d'investissement unique est faible, mais il ne peut pas obtenir de résultats stables à long terme. Une fois la surface endommagée, les performances de la barrière seront sérieusement affectées.

5. Étirement bidirectionnel

Grâce à l'étirement biaxial, le film polymère peut être orienté dans les directions verticale et horizontale, de sorte que l'ordre de l'agencement des chaînes moléculaires soit amélioré et que la garniture soit plus serrée, de sorte qu'il soit plus difficile pour les petites molécules de passer à travers, améliorant ainsi les performances de barrière. Le processus de préparation du film polymère à haute barrière typique est compliqué et il est difficile d’améliorer de manière significative les performances de barrière.

6. Additifs de barrière contre les gaz

Les matériaux à haute barrière peuvent être modifiés en incorporant des additifs barrière aux gaz dans la matrice polymère. Ces additifs, tels que l'argile montmorillonite, la silice ou la nanoargile, peuvent améliorer les propriétés barrière du matériau en réduisant la diffusion des gaz à travers la matrice polymère.

Il’Il convient de noter que le choix de la technique de blocage dépend des exigences spécifiques de l'application et des propriétés barrières souhaitées. Différentes combinaisons de ces techniques peuvent être utilisées pour atteindre le niveau souhaité de performances de barrière pour un cas d'utilisation particulier.

Brève introduction des matériaux à haute barrière

Les matériaux à haute barrière sont des substances spécialisées ou des combinaisons de matériaux qui possèdent une résistance exceptionnelle à la perméation ou à la transmission des gaz, de l'humidité, de la lumière, des odeurs et d'autres substances. Ces matériaux sont spécialement conçus pour fournir une barrière robuste contre les facteurs externes pouvant compromettre la qualité, la stabilité ou la durée de conservation de divers produits.

L'objectif principal des matériaux à haute barrière est d'empêcher l'entrée ou la sortie d'éléments spécifiques qui pourraient nuire à l'intégrité, à la fraîcheur ou à la fonctionnalité des produits emballés. Ils sont couramment utilisés dans les applications d’emballage dans des secteurs tels que l’alimentation et les boissons, les produits pharmaceutiques, l’électronique et les produits chimiques.

Les matériaux à haute barrière offrent une protection contre divers facteurs environnementaux, notamment l’oxygène, la vapeur d’eau, les rayons UV, l’arôme et la perte de saveur. En empêchant le passage de ces agents nocifs, ils contribuent à maintenir la qualité, la sécurité et la durée de conservation des produits emballés.

Chaque type de matériau à haute barrière possède des propriétés et des caractéristiques uniques qui le rendent adapté à des applications spécifiques. Par exemple, les films polymères comme polyéthylène téréphtalate (PET), polyéthylène (PE), polypropylène (PP)et le chlorure de polyvinylidène (PVDC) présentent d'excellentes propriétés de barrière contre les gaz et l'humidité.