[发明专利]通过控制晶体片层取向的用于具有改进的气体/湿气阻挡的膜的微层组件

说明书

技术领域

本发明涉及一种微层组件，并且确切地说，涉及一种用于形成用于透气性和透湿性降低的膜的微层组件的方法和包含所述微层组件的膜产物。

背景技术

在许多应用中，具有改进的气体和湿气阻挡特性的膜将是有益的。举例来说，对开发具有增强的气体和湿气阻挡特性的食品和饮料包装材料以减少食物浪费量的兴趣持续。

结晶，具体来说受控的结晶是所属领域中已知的一种降低膜透气性和透湿性的方法。已知共挤出方法用以产生多层膜和膜组件以降低透气性。然而，对开发氧气阻挡特性以及湿气阻挡特性增加的共挤出产物的关注持续。

发明内容

本发明提供一种微层组件，其包含第一聚合物材料(阻挡聚合物)的至少一个阻挡微层，所述阻挡微层是半晶态的并且具有相对表面(facial surface)，其中至少一个表面与第二聚合物材料(限制性聚合物)的至少一个限制性微层直接接触。微层组件的特征在于阻挡微层中的晶态片层，所述片层实质上与阻挡和限制性微层平行。

本发明提供一种产生与阻挡单层膜相比较具有至少约1.5×的氧气和水蒸气渗透性改进(即，降低的渗透性)的微层组件的方法，所述方法包含以下步骤：(i)共挤出至少两种聚合材料以产生微层组件，一种聚合材料是阻挡聚合材料并且第二聚合材料是限制性聚合材料，其中至少一个由所述阻挡聚合材料制得的微层具有至少一个与所述限制性聚合材料的微层直接接触的表面，和(ii)用热或拉伸处理所述微层组件。

在一个实施例中，重要的平面内晶态片层的特征可以在于相对于阻挡单层膜至少约1.5×的有效氧气渗透性改进和至少约1.5×的有效水蒸气渗透性改进。

在一个实施例中，本发明包含多个具有相对表面的阻挡微层，每一表面都与限制性微层直接接触。

在一个实施例中，阻挡聚合物优选地是聚(1-丁烯)、聚(1-丁烯)共聚物、聚丙烯、聚丙烯共聚物、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、基于聚酯的聚合物以及其组合。

在一个实施例中，阻挡聚合物优选地是聚(1-丁烯)(PB-1)。

在一个实施例中，限制性聚合物包含环烯烃聚合物(COP)、聚丙烯(PP)、聚丙烯共聚物、聚碳酸酯(PC)、聚苯乙烯(PS)、乙烯丙烯酸(EAA)、乙烯乙烯醇聚合物(EVOH)、聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)、苯乙烯-丙烯腈树脂(SAN)以及其组合。

在一个实施例中，限制性聚合物优选地是COP、EAA、EVOH、PP、PP共聚物以及其组合。

在一个实施例中，本发明是氧气和水蒸气阻挡特性增加的微层组件，其包含至少一个包括阻挡聚合材料的阻挡微层，所述阻挡微层与至少一个包括限制性聚合材料的限制性微层直接接触。

在一个实施例中，在与阻挡单层膜相比时，微层组件在氧气渗透性和透湿性中的至少一者中可以展示至少约1.5×、优选地至少约1.6×、并且更优选地至少约2.0×，并且最优选地至少约5.0×的阻挡改进。优选地，在与阻挡单层膜相比时，微层组件在氧气渗透性和透湿性两者中可以展示至少约1.5×、优选地至少约1.6×、并且更优选地至少约2.0×，并且最优选地至少约5.0×的阻挡改进。

在一个实施例中，本发明的微层组件可以具有多个阻挡和限制性微层，并且总厚度为至少约0.001mm和至多约15mm。

在一个实施例中，阻挡微层的标称单个微层厚度可以是至少约10nm，优选地至少约15nm，并且最优选地至少约20nm，并且至多约500nm，优选地至多约300nm，并且最优选地至多约150nm。

本发明提供一种用于对氧气和水蒸气阻挡特性增加的微层组件进行挤出后处理的工艺。在一个实施例中，对微层组件进行以下中的至少一者：(i)加热到高于阻挡聚合材料熔化温度的温度，冷却到介于所述熔化温度与结晶起始温度之间的等温温度，并且保持在所述等温温度下直到所述阻挡聚合物达到其最终结晶度的至少约50％；(ii)单轴或双轴拉伸；和(iii)其组合。

本发明提供一种包含所描述的微层组件和额外层或微层的膜产物，其中所述膜可以制造为食品包装、泡壳包装、盖子、医学IV包以及其它制品。

具体实施方式

定义

除非相反地陈述，从上下文暗示或是本领域惯用的，否则所有份数和百分比都以体积计，并且所有测试方法都是到本发明的提交日为止的现行方法。出于美国专利实践的目的，任何所参考的专利、专利申请案或公开案的内容都以全文引用的方式并入(或其等效美国版本如此以引用的方式并入)，尤其在所属领域中的定义(在不会与本发明具体提供的任何定义不一致的程度上)和常识的公开方面。