高阻隔膜真空镀膜设备 – 包装材料寿命延长方案

 

高阻隔材料的应用

高阻隔膜其实早已出现在日常生活中，目前的高分子高阻隔材料主要应用于食品与药品包装、电子器件封装、太阳能电池封装、OLED封装。

1. 食品与药品包装

食品与药品包装是目前高阻隔材料应用最广的领域。主要是为了防止空气中的氧气和水蒸气进入包装中使食物和药品变质，而大大降低了其保质期。
对于食品与药品包装一般对阻隔要求不是特别高，要求阻隔的材料的水蒸气透过率（WVTＲ）和 氧透过率（OTＲ）要分别低于10g/m2/day和100cm3/m2 /day。

2. 电子器件封装

现代电子信息的快速发展，人们对电子元器件提出了更高的要求，向便携性、多功能化发展。这就对电子器件封装材料提出了更高的要求，既要具有良好的绝缘性，又要能保护其不会受到外界氧气和水蒸气的腐蚀，而且还要具有一定的强度，这就需要使用到高分子阻隔材料。
一般电子器件对封装材料阻隔性要求为水蒸气透过率（WVTR）和氧透过率（OTR）要分别低 于10－1g/m2/day和1cm3/m2 /day。

3. 太阳能电池封装

由于太阳能常年暴露在空气中，空气中的氧气和水蒸气易对太阳能电池外面的金属化层产生腐蚀作用，严重影响太阳能电池的使用。所以有必要对太阳能电池组件采用高阻隔材料进行封装处理，这样不仅可以使太阳能电池的使用寿命得到了保障，还增强了电池的抗击强度。
太阳能电池对封装材料阻隔性要求为水蒸气透过率（WVTR）和氧透过率（OTR）要分别低于10－2g/m2/day和10－1cm3/m2/day。

4. OLED封装

OLED从开发初期起就被寄予了下一代显示器的重任，但寿命过短一直是制约其商业化应用的一大难题，影响OLED使用寿命的主要原因是电极材料和发光材料对氧、水、杂质都非常敏感，很容易被污染从而导致器件性能的下降，从而降低发光效率，缩短使用寿命。
为了保证产品的发光效率并延长其使用寿命，器件在封装时一定要隔绝氧和水。
并且为了保证柔性OLED显示器的使用寿命大于10000h，必须要求阻隔的材料的水蒸气透过率（WVTR）和氧透过率（OTR）要分别低于10－6g/m2/day和10－5cm3/m2/day，其标准远远高于在有机光伏、太阳能电池封装以及食品、药品和电子器件包装技术等领域对阻隔性能的要求，因此必须选用阻隔性能十分优异的柔性衬底材料对器件进行封装，才能满足产品寿命的严格要求。
聚合物表面由于经常与外界环境接触，容易对聚合物的表面吸附、阻隔性、印刷产生影响。为了让聚合物能更好的应用于日常生活，通常对聚合物的表面进行处理。 主要包括：表面化学处理、表面接枝改性以及等离子体表面处理。
表面涂覆即利用物理气象沉积（PVD）、化学气相沉积（CVD）、原子层沉积（ALD）、分子层沉积（MLD）、层层自组装（LBL）或磁控溅射沉积等技术在聚合物表面沉积金属氧化物或氮化物等材料，从而在薄膜表面形成致密且阻隔性能优异的涂层。
纳米复合材料是利用不可渗透且具有大的长径比的片状纳米粒子通过插层复合法、原位聚合法或溶胶-凝胶法制备的纳米复合材料。片状纳米粒子的加入这不仅可以降低体系中聚合物基体的体积分数，以降低渗透分子的溶解度，而且还能够延长渗透分子的渗透路径，降低渗透分子的扩散速率，使阻隔性能得到改进。

 

镀膜必要条件

基材

基材必须具备表面平坦度，光学特性，可承受镀膜的耐性。一般情况下使用表面附带功能涂布层的PET基材。
镀膜工艺
可廉价制备可连续镀膜的真空卷对卷工艺。基材卷1卷长度数千米，所以必须要有能稳定镀膜长尺寸基材的镀膜工艺。在没有光学问题发生的范围内，必须保证宽度方向的膜厚均一性。

膜种

考虑到光学特性，一般使用Si系列的膜。单层膜结构，因SiO系的光学性折射率低，折射率接近于基材所以被建议使用。SiN系在阻隔性・弯曲性上表现优越，但因折射率高使得光线透过成了难题。多层膜结构，在阻隔性、弯曲性方面建议使用。同时，从故有的制造方法进行生产的话成本有高昂的倾向。

 

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