[发明专利]具有蒸汽涂覆的EVOH表面的阻挡层膜

说明书

本发明涉及阻挡层膜，本发明尤其是涉及具有至少一个暴露的高能表面以通过蒸汽淀积阻挡涂层材料而接受阻挡涂层(barrier coating)的阻挡层膜。

为了给经涂覆的基材提供某些阻挡层性能，采用蒸汽淀积来制造涂层是已知的。例如，有机涂层如非晶形碳可以阻止诸如水、氧气和二氧化碳等物质的传送。因此，已将碳涂层施加到基材(如聚合物膜)上以改进基材所具有的阻挡层性能。这样，蒸汽淀积的涂层通常被称为阻挡涂层。

施加到基材上以改进其阻挡层性能的另一个涂层的例子是无机材料如无机氧化物的涂层。硅和铝的氧化物被广泛地用于改进基材，尤其是聚合物基材的阻挡层性能。硅和铝的氧化物由于其类似于玻璃的性质也可以提供耐磨性。

通过各种蒸汽淀积的方法可以将上述涂层淀积到基材上。一般来说可以将蒸汽淀积方法分为物理蒸汽淀积(PVD)或化学蒸汽淀积(CVD)。PVD法的例子包括离子束溅射和热蒸发。CVD法的例子包括辉光放电和等离子体增强的化学蒸汽淀积(PECVD)。

在这些方法中，PECVD被广泛地应用，部分原因是它能涂覆温度敏感的基材如聚合物膜。尤其值得一提的是，与其它淀积法如辉光放电以及甚至是离子束溅射所需的反应器温度相比，上述这种方法能在较低的反应器温度下淀积涂层材料。由于较低的反应器温度，就可以涂覆温度敏感的基材，否则用其它涂覆方法经较高的反应器温度可能对该基材有不利的影响。

然而，PECVD法是一种比较慢且时间长的方法，这使得在许多情况下这种技术在商业是并不可行。因此，现有技术迫切需要一种能提高使用PECVD制造阻挡层膜的速度而同时又能保持经涂覆基材所具有的所需阻挡层性质的方法。

现有技术中同样需要提供阻挡层性能提高的阻挡层膜。因此，本发明的一个目的是提供阻挡层性能改进的阻挡层膜及其制造方法。

提出了已有技术需求的本发明提供一种制造具有阻挡层性能的聚合物膜的方法。该方法包括将阻挡涂层蒸汽淀积到已粘合到聚合物基材上的乙烯乙烯醇层的一个暴露表面上的步骤。

聚合物基材可为任何聚合物基材，只要它与乙烯乙烯醇层相容。较好的聚合物基材包括聚丙烯，聚乙烯，双轴尼龙和聚酯。

阻挡涂层可为有机或无机涂层。较好的无机氧化物涂层包括硅和铝的氧化物，较具体地说是SiO_x，其中x为1≤x≤2,Al₂O₃和它们的混合物。较好的有机涂层包括非晶形碳。

本发明也提供一种提高制造阻挡层膜速度的方法。该方法包括将乙烯乙烯醇层粘合到聚合物基材上而后将阻挡涂层蒸汽淀积到乙烯乙烯醇层的暴露表面上的步骤。将乙烯乙烯醇层粘合到聚合物基材上的一个较好的方法是通过共挤压。

本发明也提供一种具有阻挡层性能的多层聚合物膜。该膜含有聚合物基材和涂在该聚合物基材一个面上的乙烯乙烯醇层。阻挡涂层位于乙烯乙烯醇层的外表面，即与聚合物基材相反的一面上。阻挡涂层的厚度较好为10-5000埃。

由于采用了本发明，制造含有蒸汽淀积阻挡涂层的聚合物膜所需的时间大为缩短，因而提高了PECVD技术的商业实用性。而且，本发明提供一种在涂覆时间保持不变的情况下制造对传送水和大气具有改进阻挡层性能的聚合物膜的方法。因此，本发明的阻挡层膜对诸如水和大气等物质提供改进的不可渗透性。

按本发明，提供一种制造具有阻挡层性能的聚合物膜的方法。该方法包括将阻挡涂层蒸汽淀积到提供高能表面、已粘合到聚合物基材上的聚合物材料的一个暴露表面上的步骤。

提供被称为“高能表面”的聚合物材料的一个例子是非晶形尼龙。据认为非晶形尼龙层的表面能促进蒸汽淀积的涂层粘合到其上，而这本身又导致获得较好质量的涂层。尤其是，与其它聚合物相比，非晶形尼龙层的暴露表面具有高的“可润湿性”或表面能。聚合物的可润湿性被认为能影响材料与另一种材料紧密接触的能力。这样，可以认为与直接涂覆下面的聚合物基材所达到的效果相比，非晶形尼龙表层的高可润湿性能促进较好性能阻挡涂层的蒸汽淀积。

至此，本文业已证实使用对聚合物基材具有高能表面的聚合物层(例如非晶形尼龙)能大为缩短经蒸汽淀积，更具体地说经PECVD来淀积阻挡涂层所需的时间。与已有技术的膜相比，高能表面能缩短涂覆时间，而同时又能保持阻挡层性能。