[发明专利]具有高金属粘合和高阻隔性质的双轴取向的金属化聚乳酸膜

说明书

发明领域

本发明涉及表现出改进的阻隔性质和金属粘合的具有新型金属化配方 的金属化多层双轴取向聚乳酸基聚合物(BOPLA)膜。

发明背景

由常规石油化学基聚合物制成的双轴取向膜，如双轴取向聚丙烯 (BOPP)膜和双轴取向聚对苯二甲酸乙二酯(BOPET)膜已用于包装、 装饰和标签用途，并常发挥多种功能。例如，在层压结构中，它们可提供 适印性、透明或亚光外观、或滑爽性质；它们可提供适合承载有机或无机 涂层以获得气体和水分阻隔性质的表面；且它们可提供用于袋成形和密封 的可热封层，或适合通过涂布或层压承载粘合剂的层。

近年来，对“绿色”包装的关注不断发展。由于对可再生资源、原材 料和温室气体的关注，基于生物源聚合物的包装材料与日俱增。一旦完全 规模化，生物基聚合物被认为有助于降低对石油的依赖，减少温室气体的 生成并且也是可生物降解的。生物基聚合物，如聚乳酸(其源自玉米淀粉 并因此被认为源自可再生资源)是用于包装薄膜用途的更流行和商业可得 的材料之一。

对适用于许多包装用途(如点心)的生物基聚合物膜而言，希望该生 物基聚合物膜匹配以例如可热封性、适印性、受控COF、可金属化性、气 体阻隔性质著称的由BOPP和BOPET制成的薄膜的尽可能多的属性。但 是，双轴取向聚乳酸基聚合物(BOPLA)膜可能与现有的石油基包装膜相 比具有较差的热稳定性、较差的隔潮性和更弱的金属粘合性。为了解决这 些缺陷中的一些，可以使用石油化学或不可生物降解的基础组分以补偿包 装层压结构中的BOPLA膜的缺点。例如，可以使用聚乙烯或聚丙烯基材 料以通过将它们层压到简单的BOPLA外膜上来赋予该包装层压结构可热 封性和高气体阻隔性质，其中该BOPLA膜提供适印表面但没有提供可密 封性或阻隔性。

但是，最近对“绿色”包装的需求要求包装膜中的100％可堆肥、可 生物降解或可再生设计。在这种构造中，期望由使用BOPLA膜的组分提 供合意性能，而不依靠常规石油化学基树脂或薄膜。因此，要求BOPLA 膜更功能化以提供实现可行的商业成功的成本有效的包装。单片BOPLA 膜需要具有多种功能，如高气体阻隔和可热封性。对高阻隔包装的一个特 定担忧是BOPLA的较差隔潮性。PLA的极性往往不利于实现高隔潮性。 不受制于任何理论，认为，相比非极性聚合物膜，水分子(其本身是极性 的)更容易迁移穿过极性聚合物膜。此外，plain结晶BOPLA膜由于其由 双轴取向法造成的高表面结晶度以及由于PLA聚合物本身的差抗冲击性、 差耐热性和差可成形性而在下游转化工艺，如热封、袋成形等中存在困难。

为了提供上述要求的解决方案，已设计出各种尝试。例如，美国专利 No.6,713,175公开了具有可热封性及拉伸稳定性的单层BOPLA膜，其聚 合物具有特定的储能弹性模量。美国专利No.6,153,276公开了具有非晶 PLA层和结晶PLA基层的可热封的PLA基聚合物层压材料。WIPO专利 申请WO 2008/020726公开了具有B/A和B/A/B层结构的可热封的BOPLA 膜。日本专利申请JP2004-358721A也公开了具有芯层及包括增滑剂，如 润滑剂的可热封的PLA皮层的PLA膜。

此外，美国专利No.7,368,160公开了表现出改进的卷绕和可制造性及 最终用户性能的共挤出BOPLA膜。美国专利No.6,600,008公开了用于包 装用途的具有特定的表面、热和取向性质的脂族聚酯膜和气体阻隔膜。美 国专利No.7,390,558公开了具有非晶皮层的涂有底涂层的双轴取向脂族聚 酯膜及其具有大约3至5cc/m2/天的氧气透过率的无机沉积膜。美国专利 公开No.2010/0040904公开了在结晶芯PLA层上用金属晶种如Cu或Ni 金属化的共挤出BOPLA膜。

本发明试图解决制造高阻隔金属化BOPLA膜的上述问题。

发明概述

描述了表现出改进的阻隔性质和金属粘合的具有新型金属化配方的金 属化多层双轴取向聚乳酸基聚合物(BOPLA)膜。该高阻隔配方可包括非 晶PLA层以实现明显更高的金属粘合，并可改进金属化的隔潮和隔氧性。 更特别地，该多层BOPLA膜还具有热封性质而不干扰高阻隔性能和生产 率。