[发明专利]用于包装的隔离材料

说明书

本发明涉及一种改善对于氧气和其它物质的隔离性能的聚合薄膜。

柔性聚合物薄膜已被广泛用于食品、电子和药品的包装，在许多应用中都希望对氧气和/或水蒸气具有良好的隔离作用。然而，绝大多数以隔离树脂为基础的聚合物，如乙烯乙烯醇共聚物（“EVOH”）或聚偏二氯乙烯（“PVDC”），虽然对氧气或潮气有良好的隔离性能，但仅仅是在理想的环境下如此。虽然乙烯乙烯醇共聚物可能具有极好的氧气隔离特性，但在较高的湿度下其隔离性能将降低。因此这种材料不能在水蒸汽含量高的场合中广泛使用，如不能包装潮湿食品。聚偏二氯乙烯具有良好的隔潮隔氧性能，但因其具有不希望的黄色，而且回收困难，所以对于许多领域也不适用。另外推荐的一些氧气和蒸气隔离物的替代物包括铝箔和铝金属膜叠层。虽然这些物质具有良好的隔离性能，但它们完全不透明且不能回收，此外这些物质根本不能用作肯定要放入微波炉中的那类食品的包装。

美国专利US3442686公开了一种多层结构，其柔性透明包装膜具有良好的隔离气体和液体的性能。这种结构包括一层柔性透明的有机聚合物基膜，这种基膜上有粘的、透明的、高柔性不透气液的、防潮的、连续透明的无机材料涂层，和一种可密封的、柔性的、透明的有机聚合材料的上涂层。透明涂层夹在基膜与上涂层之间。所公开的优选基膜包括聚酯膜，如与Mylar^R有关的热凝固聚脂膜;优选的透明涂层是硅的氧化物和铝，其厚度为0.02至2微米（20至2000毫微米）。所述的硅的氧化物是一氧化硅和二氧化硅，借助真空沉积在基膜上形成透明涂层。所公开的可密封上涂层可以是聚乙烯和亚乙烯基二氯/丙烯腈共聚物。

众所周知，SiO的隔离性能比SiO₂要好，但遗憾的是SiO比SiO₂要贵的多。而且为了发挥其良好的隔离性能就需要一定的厚度，这样将使这种包装带上由于SiO的存在而产生的黄色。

然而，自从美国专利US3442686在1969年公开以来，最终已被制成一种商业产品（在日本）。为制成包装薄膜，这种产品包括一层夹在两层聚对苯二甲酸乙酯（PET）膜之间的SiO透明层，和一层铸型聚烯烃上涂层。其中一种产品的SiO层厚度为2000埃（200毫微米）。另一种产品包括叠层，其中具有两层重叠的SiO层，每一层厚度为1200埃（120毫微米），总的有效SiO层厚度为2400埃（240毫微米）。但这些产品存在着两个问题，一个问题是：该产品具有明显的黄色，这是由包容在厚度层中的SiO层所产生的，即SiO具有黄色，随着厚度增加黄色加深。可以肯定，在氧气中靠涂层的蒸气沉积可以使SiO涂层的黄色减弱，籍此使SiO相当于SiO_1.5。第二个问题：构成这种商业产品的包装膜具有成本高的缺点，这是由于为满足所需要的隔离性能，在包装膜中采用了较厚且较贵的SiO。然而为了声誉，据称这些包装膜能经得住125℃的蒸馏而不夹失其隔离性。

为了得到无色的包装，同时也由于经济原因，人们经过努力用SiO₂涂层代替SiO。在一定程度上，通过增加厚度可以改善SiO的隔离性。但由于增加厚度将降低其柔性，因而限制了研究工作的开展。

美国专利US4702963公开了一种包装膜，其中首先将一层粘附层真空沉积于一层柔性聚合物基层上，而后通过隔离层的真空沉积使包装膜具有隔离性能。粘附层最好由Cr构成，Cr和SiO的共沉积混合物亦在其中，其中SiO的重量至少占Cr重量的20%。隔离层最好是SiO和SiO₂，若采用SiO₂可与透明调节剂混合，如与镁、钡、钙的氧化物或与碱土金属氟化物（如MgF₂）混合。透明调节剂可改变整个涂层的颜色。例如，为生产一种淡黄颜色外观的涂层，公开了一种Cr/SiO复合膜;而一种中灰色外观则是由透明调节剂与SiO₂的混合物所产生的。所述例子中的特定粘附/隔离层结构基本以Cr作为粘附层，以SiO或SiO₂作为隔离层。象钽-铬合金、钽、钼及铬氧化物一样，硅铝铅玻璃也可作为粘附层。在一些实施例中，SiO₂层可与调节剂混合。在表4中，为大大减小光的透射性公开了粘附层厚度的微小变化。此外其蒸馏性能由模拟试验确定，其中氧化硅层的粘附性是指蒸馏后的、但其多层结构并无任何隔离性能。该专利的研究没有获得商业化的成就。