barriäregenskaper

Barriäregenskaper beskriver ett materials förmåga att motstå transport av molekyler genom materialet, till exempel syre, vattenånga, koldioxid eller organiska lösningsmedel. De är särskilt viktiga inom livsmedels-, läkemedels- och elektronikförpackningar samt byggkonstruktioner där skydd mot oxidation, fuktskada och luktförluster är önskvärt.

Den grundläggande mekanismen är diffusion och löslighet av gaser i materialet. Den sammanlagda effekten sammanfattas ofta som permeabilitet P, som är produkten av diffusionskoefficienten D och löslighetskoefficienten S (P = D × S). Praktiska mått är OTR (oxygen transmission rate) och WVTR (water vapor transmission rate), som anger hur mycket ämne som passerar per yta och tid under givna förhållanden. För laboratoriebedömningar används standarder som D3985 för gaspermeabilitet och E96/E96M för vattenångans transmittans (WVTR).

Faktorer som påverkar barriären inkluderar materialtyp (polymer, metall, glas), grad av kristallinitet, tjocklek, temperatur och relativ fuktighet samt förekomst av hål, veck eller defekter. Processparametrar som härdning, stretching och laminering kan avsevärt förbättra barriären.

Förbättringsstrategier inkluderar multilagersystem där olika skikt bidrar till olika mekanismer för diffusionshinder, samt applicering av ogenomträngliga skikt (till exempel genom ALD/PECVD) och användning av kristallina eller keramiska inlägg i kompositstrukturer.

Användningar inkluderar livsmedels- och läkemedelsförpackningar, elektronik och byggmaterial. Utmaningar omfattar att barriären ofta försämras av defekter eller åldrande och att prestanda är temperatursensitiv. Noggrann testning och specifikationer är nödvändiga vid materialval.