用于阻隔涂布的高阻隔性吹膜聚烯烃解决方案
文献发布时间:2024-04-18 19:58:30
本发明总体上涉及包括用于进行阻隔涂布的外层的聚烯烃密封胶膜(sealantfilm)、包括该密封胶膜的层压(laminated)聚烯烃膜、包括该层压聚烯烃膜的物品以及该层压聚烯烃膜用于生产物品(优选为包装物品)的用途。特别地,本发明涉及一种包括丙烯聚合物外层的聚烯烃密封胶膜。
层压结构被广泛应用于包装行业,典型的2层至5层的层压制件通常被用于各种包装应用中。由于聚乙烯具有优异的密封性能,在大多数这些应用中将聚乙烯(PE)膜用作层压制件的密封胶膜/层。将这些聚乙烯膜与其他基材进行层压,以提供刚度或其他所需的性能,如阻隔性能和光学性能(光泽度和透明度)。
通常使用包括乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH)或聚酰胺(如尼龙)的高阻隔性吹制聚乙烯膜作为阻隔层。然而,这些膜不易回收。为了满足当今为可持续包装提供可回收材料的趋势,具有改进的阻隔性能的替代聚乙烯或聚烯烃的解决方案备受关注。
聚丙烯基树脂因其优异的抗拉强度、刚性、透明性等特点,以及无毒、无味带来的优点,在食品包装领域得到了广泛的应用。通常将它们以浇铸膜(CPP)、双轴取向膜(BOPP)或水淬管状膜(TQPP)的形式进行应用。然而,由于聚丙烯基树脂熔体强度较差,在垂直向上吹膜生产线中使用聚丙烯基树脂一直是一项挑战;因此,适合常规吹膜包装应用的聚丙烯树脂非常有限。
本发明的目的是提供一种聚烯烃膜,其特点是具有足够的膜刚度以及良好的光学性能和阻隔性能,适合于可持续包装应用,并且优选地可以通过垂直向上的吹膜工艺进行生产。
本发明是基于这样的发现,即这种膜可以作为具有用于进行阻隔涂布的外层的聚烯烃膜获得,其中外层由包括丙烯聚合物并且具有相对低的二甲苯可溶物(XS)含量的组合物制成。
因此,本发明提供了一种聚烯烃密封胶膜,包括由外层组合物制成的外层,该外层组合物包括丙烯聚合物组分AO,其中,根据ISO 16152测得外层组合物的二甲苯可溶物(XS)含量低于3.5wt%。
本发明的聚烯烃密封胶膜理论上非常适合于在其外层上进行阻隔涂布,因为该层具有干净的膜表面,无表面缺陷,且接触角低。进行涂布后,该膜在防潮性(WVTR)和阻氧性(OTR)方面均具有优异的阻隔性能。
此外,聚烯烃密封胶膜具有良好的阻隔涂布结合强度,即涂层在外层上的附着力非常好,表面能保持性较高,表面能衰减较小。而且,聚乙烯密封胶膜的刚度使其足以进行高效的加工。
“聚烯烃(密封胶)膜”是指包括至少一种类型的烯烃聚合物或由至少一种类型的烯烃聚合物组成的膜,该烯烃聚合物可以是均聚物或共聚物。以聚烯烃膜的总重量为基准,聚烯烃膜包括优选至少90wt%,更优选至少95wt%和最优选至少98wt%的至少一种类型的烯烃聚合物。以聚烯烃膜的总重量为基准,聚烯烃膜包括优选90~100wt%,更优选95~100wt%,最优选98~100wt%的至少一种类型的烯烃聚合物。最优选地,聚烯烃膜由至少一种类型的烯烃聚合物组成。优选地,烯烃聚合物包括一种聚合物或由该聚合物组成,该聚合物是乙烯、丙烯和/或含4~10个碳原子的任一α-烯烃的聚合物,该聚合物可以是均聚物和共聚物。优选地,聚烯烃膜不含非聚烯烃聚合物。
以聚烯烃膜的总重量为基准,聚烯烃膜包括优选至少80wt%,更优选至少85wt%,最多为90wt%的至少一种乙烯聚合物,该乙烯聚合物包括乙烯的均聚物和共聚物。优选地,以聚乙烯膜的总重量为基准,聚烯烃膜包括最多95%的至少一种乙烯聚合物,该乙烯聚合物包括乙烯的均聚物和共聚物。
如在本公开的含义内所理解的,聚烯烃膜及其各层和用于制备层的组合物还可以包括添加剂、稳定剂、加工助剂和/或颜料。这些化合物的实例有抗氧化剂、紫外线稳定剂、酸清除剂、成核剂、防结块剂(anti-blocking agents)、滑动助剂(slip agents)等,以及聚合物加工助剂(PPA)。这些化合物可以以相同或不同的含量存在于聚乙烯膜的某些层中或仅存在于一层中。通常,以用于制备膜的各层的组合物的重量或膜的各层的重量为基准,上述化合物的含量为0~5wt%。
上述聚烯烃膜的定义和实施方式适用于本公开的所有膜,包括密封胶膜、基材膜和层压膜。
除非另有说明,百分比(%)应理解为本公开含义内的重量百分比(wt%)。
在本公开的含义内还应理解,下面所描述的实施方式可以组合。
“密封胶膜”是指包括密封层的膜,密封层是促进与另一膜或层粘合的层。优选地,密封胶膜具有外层、芯层和内层以及任选地至少一个亚表层(sub-skin layer)。优选地,内层为密封层。
外层
本发明的密封胶膜的外层(outer layer)是该膜的外部层(external layers)之一,适于进行涂布例如阻隔涂布。它由外层组合物制成,该外层组合物优选地包括一种或多种聚烯烃组分,但至少包括丙烯聚合物组分AO。
按照下文的说明测得,外层组合物的二甲苯可溶物含量低于3.5wt%,优选为3.0wt%或更低,更优选为2.5wt%或更低,进一步更优选为2.0wt%或更低,最优选为1.5wt%或更低。通常,外层组合物的二甲苯可溶物含量为0.3wt%或更高。
外层组合物包括丙烯聚合物组分AO。按照下文的说明测得,外层组合物的组分AO的二甲苯可溶物含量优选为低于3.5wt%,优选为3.0wt%或更低,更优选为2.5wt%或更低,进一步更优选为2.0wt%或更低,最优选为1.5wt%或更低。通常,外层组合物的组分AO的二甲苯可溶物含量为0.2wt%或更高。
组分AO的密度优选为890~920kg/m
组分AO的MFR
组分AO的熔点优选为155~175℃,更优选为160~170℃,最优选为161~168℃。
组分AO的MWD(定义为M
丙烯聚合物的所有分子量参数均根据GPC常规方法测得,下面将对其进行进一步详细描述。
在一种实施方式中,组分AO的MFR
外层组合物的组分AO为丙烯聚合物。
在一种实施方式中,外层组合物的组分AO是丙烯均聚物。
以丙烯聚合物的总重量为基准,“丙烯均聚物”是指由至少99.5wt%,优选至少99.6wt%,更优选至少99.8wt%的丙烯单元组成的丙烯聚合物。在一种实施方式中,在丙烯均聚物中仅检测到丙烯单元。
优选地,丙烯均聚物具有高结晶度。优选地,丙烯均聚物为(高度)等规丙烯均聚物,即,其等规五分率(isotactic pentad fraction)(mmmm,由
优选地,丙烯均聚物为结晶丙烯聚合物。“结晶”表示丙烯均聚物具有高熔点。丙烯均聚物的熔点优选为160~170℃,更优选为161~168℃。
在一种实施方式中,丙烯均聚物具有通过差示扫描量热法(DSC)测量的至少110℃,优选至少112℃的结晶温度。丙烯均聚物的结晶温度优选为110~120℃,更优选为111~118℃,最优选地为112~117℃。结晶温度的测定方法参见WO2013/004781。
优选地,丙烯均聚物具有相对较高的多分散性指数。在一种实施方式中,丙烯均聚物的多分散性指数至少为5.0,优选为5.0~9.0,更优选为5.0~8.0,最优选为5.0~7.0。多分散性指数的测定方法参见WO2018/077838。
优选地,丙烯均聚物具有较少的区域缺陷。因此,根据WO2018/077838中公开的
在一种实施方式中,丙烯均聚物的MFR
在一种实施方式中,丙烯均聚物具有很高的纯度,即,以丙烯均聚物的总重量为基准,其灰分含量不超过30ppm,优选不超过20ppm,更优选不超过15ppm。灰分含量的测定方法参见WO2013/004781。
上述实施方式的丙烯均聚物已经被例如WO2013/004781公开。其中还公开了丙烯均聚物的上述参数的测量方法,以及可以用于本发明的制备丙烯均聚物的方法。
可以将Borealis生产的产品HC320BF用作丙烯聚合物组分AO。
组分AO在密封胶膜的外层组合物中的含量优选为90~100wt%,更优选为95~100wt%,最优选为98~100wt%。优选地,外层组合物由组分AO组成。
密封胶膜的外层组合物优选为仅包含聚烯烃组分,更优选为仅包含丙烯聚合物组分。
优选地,在本发明的密封胶膜中,外层占密封胶膜总厚度的5~20%,优选为7~15%。
密封胶膜的外层优选地用于进行如下文所述的阻隔涂布。
在一种优选的实施方式中,密封胶膜包括位于外层上的阻隔涂层,其中,阻隔涂层优选地包括阻隔涂层组分,阻隔涂层组分选自金属Al、Au、Ag、Cr、Zn、Ti、Si、Cu和这些金属的氧化物,以及它们的混合物。
芯层
本发明的密封胶膜通常包括芯层,其不是膜的外部层而是作为膜的外层和内层之间的中间层存在,直接与这些层中的一层或两层相邻或者在亚表层存在的情况下与亚表层相邻。它可以直接与外层相邻或者在两者之间还有层存在。芯层由芯层组合物制成,芯层组合物优选地包括一种或多种聚烯烃组分,更优选地包括聚乙烯组分。
在一种优选的实施方式中,密封胶膜包括由芯层组合物制成的芯层,芯层组合物包括以下组分或由以下组分组成:线性低密度聚乙烯(LLDPE)组分,和/或催化生产的聚乙烯组分(BC),和/或高压生产的低密度聚乙烯(LDPE)组分(CC);线性低密度聚乙烯(LLDPE)组分优选为多峰共聚物组分(AC);催化生产的聚乙烯组分(BC)为乙烯共聚物,优选为乙烯三元聚合物(II),根据ISO 1133测得其熔体流动速率MFR
组分AC
在芯层组合物的一种实施方式中,芯层包括线性低密度聚乙烯(LLDPE)组分AC或由线性低密度聚乙烯组分AC组成。线性低密度聚乙烯在本领域是众所周知的,可在使用催化剂的聚合工艺中制得。
优选地,线性低密度聚乙烯组分AC为乙烯共聚物,优选为多峰乙烯共聚物,优选地,其密度为910~925kg/m
优选地,组分AC的乙烯共聚物的MFR
优选地,乙烯共聚物包括乙烯与一种或多种共聚单体的多峰聚合物,或由乙烯与一种或多种共聚单体的多峰聚合物组成;该共聚单体选自含4~10个碳原子的α-烯烃;该乙烯共聚物的MFR
这种多峰乙烯共聚物已被例如WO2016/083208公开。
多峰乙烯共聚物的MFR
优选地,多峰乙烯共聚物的密度为910~925kg/m
多峰乙烯共聚物的MFR
多峰乙烯共聚物的MWD优选为6或更小,通常大于1,更优选为3~5。
多峰乙烯共聚物的含4~10个碳原子的α-烯烃共聚单体优选为1-丁烯和/或1-己烯。
优选地,多峰乙烯共聚物中存在的共聚单体的总量为0.5~10mol%,优选为1~8mol%,更优选为1~5mol%,进一步更优选为1.5~5mol%,最优选为2.5~4mol%。
在一种特定的优选实施方式中,多峰乙烯共聚物是一种双峰共聚物,即,其包括低分子量组分和高分子量组分,MFR
在另一种优选的实施方式中,组分AC的乙烯共聚物包括乙烯三元聚合物或由乙烯三元聚合物组成,更优选多峰乙烯三元聚合物(I)。
优选地,多峰乙烯三元聚合物(I)是密度为910~925kg/m
多峰乙烯三元聚合物(I)优选为包括乙烯与至少两种不同的共聚单体的多峰聚合物,或由该多峰聚合物组成;共聚单体选自含4~10个碳原子的α-烯烃,该多峰聚合物的MFR
这种多峰乙烯三元聚合物已被例如WO2016/083208公开。关于这些乙烯三元聚合物的定义(例如聚合物的“峰”)和生产方法,参照WO2016/083208。此外,无论本文是否明确说明,WO2016/083208中描述的密度在910~925kg/m
多峰乙烯三元聚合物(I)的MFR
多峰乙烯三元聚合物(I)的密度优选为910~925kg/m
多峰乙烯三元聚合物(I)的MFR
多峰乙烯三元聚合物(I)的含4~10个碳原子的至少两种α-烯烃共聚单体优选为1-丁烯和1-己烯。
多峰乙烯三元聚合物(I)中存在的共聚单体的总量优选为0.5~10mol%,更优选为1~8mol%,甚至更优选为1~5mol%,再进一步优选为1.5~5mol%,最优选为2.5~4mol%。
多峰乙烯三元聚合物(I)优选为双峰三元聚合物,优选为包括乙烯聚合物组分(A)和乙烯聚合物组分(B)或由乙烯聚合物组分(A)和乙烯聚合物组分(B)组成,其中乙烯聚合物组分(A)的MFR
优选地,乙烯聚合物组分(A)的MFR
乙烯聚合物组分(A)的MFR
优选地,乙烯聚合物组分(A)包括与乙烯聚合物(B)不相同的共聚单体。
优选地,乙烯聚合物组分(A)具有比乙烯聚合物组分(B)更低的共聚单体含量(摩尔%),更优选地,[存在于乙烯聚合物组分(A)中的含4~10个碳原子的α-烯烃共聚单体的量(摩尔%)]与[最终多峰乙烯三元聚合物的含4~10个碳原子的至少两种α-烯烃共聚单体的量(摩尔%)]的比值为0.10~0.60,优选为0.15~0.50。
优选地,乙烯聚合物组分(A)的含4~10个碳原子的α-烯烃共聚单体为1-丁烯,乙烯聚合物组分(B)的含4~10个碳原子的α-烯烃共聚单体为1-己烯。
优选地,乙烯聚合物组分(A)的密度与乙烯聚合物组分(B)的密度不相同,优选为高于乙烯聚合物组分(B)的密度。
乙烯聚合物组分(A)的密度优选为925~950kg/m
优选地,多峰乙烯三元聚合物(I)包括乙烯聚合物组分(A)和乙烯聚合物组分(B);以多峰乙烯三元聚合物(I)的总量(100wt%)为基准,乙烯聚合物组分(A)的含量为30~70wt%,更优选为40~60wt%,甚至更优选为35~50wt%,进一步更优选为40~50wt%;乙烯聚合物组分(B)的含量为30~70wt%,更优选为40~60wt%,甚至更优选为50~65wt%,进一步更优选为50~60wt%。
最优选的是,多峰乙烯三元聚合物(I)由乙烯聚合物组分(A)和(B)作为仅有的聚合物组分组成。相应地,乙烯聚合物组分(A)与乙烯聚合物组分(B)之间的分配为(30~70):(70~30),优选(40~60):(60~40),更优选(35~50):(65~50),进一步更优选(40~50):(50~60)。
在一种特定的优选实施方式中,多峰乙烯三元聚合物(I)是一种双峰三元聚合物,即,包括低分子量组分和高分子量组分,其MFR
优选地,多峰乙烯三元聚合物(I)也可以是具有本文所要求的性能的市售产品,如Borealis或Borouge的Anteo
组分AC在芯层组合物中的含量优选为10~80wt%,更优选为25~70wt%,进一步更优选为40~65wt%,最优选为50~60wt%。
组分BC
在芯层组合物的进一步一实施方式中,芯层包括催化生产的聚乙烯组分(BC)或由催化生产的聚乙烯组分(BC)组成,其为乙烯共聚物,优选为乙烯三元聚合物(II),熔体流动速率MFR
“催化生产”的聚乙烯是指在使用催化剂例如齐格勒-纳塔催化剂或茂金属催化剂的工艺中生产的聚乙烯,优选为在使用茂金属催化剂的工艺中生产的聚乙烯。
与之不同的是,“高压生产”的聚乙烯是指在高压工艺中生产的聚乙烯,其中所使用的压力明显高于用于聚乙烯生产的催化工艺,并且聚合是基于自由基机制。这些工艺通常是在高压釜或管式反应器中进行的。在这种高压工艺中生产的聚乙烯一般为低密度乙烯均聚物(LDPE),通常含有长链分支。
优选地,乙烯共聚物组分BC的密度为920~940kg/cm
优选地,三元聚合物(II)包括如下组分或由如下组分组成:
a)低分子量聚合物,其为乙烯和C
b)高分子量聚合物,如果a)的低分子量聚合物是乙烯和C
例如,在WO03/066698中公开了这种双峰乙烯三元聚合物。关于这些乙烯三元聚合物的定义(例如聚合物的“峰”)和生产方法,参照WO03/066698。此外,无论本文是否明确说明,WO03/066698中描述的密度在928~940kg/m
三元聚合物(II)的密度优选为928~940kg/m
优选地,低分子量共聚物级分(fraction)的C
此外,优选地,高分子量共聚物级分的C
优选地,三元聚合物(II)包括a)乙烯的低分子量均聚物和b)乙烯、1-丁烯以及C
三元聚合物(II)的重均分子量优选为190,000~400,000g/mol,更优选为200,000~300,000g/mol。低分子量聚合物级分的重均分子量优选为4,500~55,000g/mol,更优选为5,000~50,000g/mol,高分子量聚合物的重均分子量优选为450,000~1,000,000g/mol,更优选为500,000~1,000,000g/mol。
三元聚合物(II)的熔体流动速率MFR
三元聚合物(II)的熔体流动速率MFR
三元聚合物(II)的熔体流动速率MFR
三元聚合物(II)的低分子量聚合物级分的熔体流动速率MFR
三元聚合物(II)优选为包括30~60wt%,更优选35~50wt%,最优选38~45wt%的低分子量聚合物级分,剩余组分优选为高分子量聚合物级分。
在所有聚合物中共聚单体的总含量优选为1~7mol%,更优选为2~6mol%。
在低分子量聚合物中共聚单体的含量优选为0~2.5mol%,更优选为0~2mol%。在高分子量聚合物中单体的含量优选为2.5~11mol%,更优选为3~10mol%。
在一些实施方式中,三元聚合物(II)包括a)乙烯的低分子量均聚物和b)乙烯、1-丁烯和1-己烯的高分子量三元聚合物,或者由a)乙烯的低分子量均聚物和b)乙烯、1-丁烯和1-己烯的高分子量三元聚合物组成;优选地,在最终聚合物中1-丁烯的含量为1.0~2.0wt%,1-己烯的含量为4.0~6.0wt%。
在0.05rad/s下测得的三元聚合物(II)的粘度η优选为10,000~65,000Pa·s,更优选为15,000~60,000Pa·s,最优选为20,000~55,000Pa·s。
优选地,多峰乙烯三元聚合物(II)也可以是市售产品BorShape
FX1001是一种双峰LLDPE三元聚合物。低分子量级分是优选为在环形反应器中生产的MFR
FX1002是一种双峰MDPE三元聚合物。低分子量级分是优选为在环形反应器中生产的MFR
组分BC在芯层组合物中的含量优选为5~75wt%,更优选为15~65wt%,进一步更优选为30~60wt%,最优选为35~55wt%。
组分CC
在芯层组合物的进一步实施方式中,芯层包括高压生产的低密度聚乙烯(LDPE)组分(CC)或由该组分(CC)组成。LDPE在本领域是众所周知的,其通常在管式反应器或高压釜中通过高压工艺制得。
对于LDPE及其生产,参见例如WO2017/055174第9页第29行至第12页第6行的描述。
优选地,LDPE组分CC的密度为910~930kg/cm
LDPE组分CC的密度优选为918~928kg/m
LDPE组分CC的MFR
在一种特别优选的实施方式中,LDPE组分CC的MFR
LDPE的所有分子量参数采用GPC粘度法测得,下面将对其进行进一步详细描述。
可以使用Borealis生产的FT5230树脂作为LDPE组分CC。
组分CC在芯层组合物中的含量优选为5~40wt%,更优选为5~35wt%,进一步更优选为10~30wt%,最优选为15~25wt%。
在一种实施方式中,芯层组合物包括组分AC和BC,或者优选为由组分AC和BC组成。
优选地,芯层组合物的所有组分包括乙烯聚合物,或优选地由乙烯聚合物组成,乙烯聚合物包括乙烯均聚物和乙烯共聚物。
优选地,在本发明的密封胶膜中,芯层占密封胶膜总厚度的35~65%,更优选为40~60%,最优选为45~55%。
内层
本发明的密封胶膜通常还包括内层,其是密封胶膜的与外层相对的外部层。优选地,内层为密封层,即与另一膜或层进行密封的层。
内层由内层组合物制成,该组合物优选地包括一种或多种聚烯烃组分,更优选地包括聚乙烯组分。
优选地,形成内层的内层组合物包括组分AI,组分AI为乙烯共聚物。
优选地,乙烯共聚物组分AI包括以上所描述的组分AC的任意一种实施方式,或由以上所描述的组分AC的任意一种实施方式组成。
组分AI在内层组合物中的含量优选为50~95wt%,更优选为60~90wt%,最优选为70~85wt%。
此外,内层组合物优选包括组分BI,该组分BI是高压生产的LDPE。
优选地,LDPE组分BI包括以上所描述的组分CC的任意一种实施方式,或由以上所描述的组分CC的任意一种实施方式组成。
组分BI在内层组合物中的含量优选为5~40wt%,更优选为10~35wt%,最优选为15~30wt%。
优选地,内层包括重量比为60:40~95:5,优选为70:30~90:10,最优选为75:25~85:15的组分AI和BI,或由上述重量比的组分AI和BI组成;可选地,内层进一步包括防结块母粒,例如Polybatch FSU-105-E(由A.Schulman(LyondellBasell)提供),其含量为3wt%或低于3wt%,更优选为2wt%或低于2wt%。
优选地,内层组合物中的所有聚合物组分包括乙烯聚合物,或优选地由乙烯聚合物组成,该乙烯聚合物包括乙烯均聚物和乙烯共聚物。
优选地,在本发明的密封胶膜中,内层占密封胶膜总厚度的5~25%,更优选为7~20%,最优选为8~15%。
亚表层
本发明的密封胶膜可包括一个或多个亚表层。
这种亚表层是膜的中间层,并且例如位于膜的外层和芯层之间和/或位于芯层和内层之间。
如果在本发明的膜中存在一个以上的亚表层,则多个亚表层可以具有相同或不同的成分,其可以从以下描述的实施方式中选择。
优选地,亚表层由包括组分AS的亚表层组合物制成,该组分AS是乙烯共聚物。
优选地,乙烯共聚物组分AS包括以上所描述的用于组分AC的任意一种实施方式的聚乙烯,或由以上所描述的用于组分AC的任意一种实施方式的聚乙烯组成。
组分AS在亚表层组合物中的含量优选为50~95wt%,更优选为60~90wt%,最优选为70~85wt%。
此外,亚表层组合物优选为包括组分BS,其为高压生产的LDPE。
优选地,LDPE组分BS包括以上所描述的用于组分CC的任意一种实施方式的LDPE,或由以上所描述的用于组分CC的任意一种实施方式的LDPE组成。
组分BS在亚表层组合物中的含量优选为5~40wt%,更优选为10~35wt%,最优选为15~30wt%。
优选地,亚表层组合物包括重量比为60:40~95:5,优选为70:30~90:10,最优选为75:25~85:15的组分AS和BS,或由上述重量比的组分AS和BS组成。
优选地,亚表层组合物中的所有聚合物组分包括乙烯聚合物,或优选地由乙烯聚合物组成,该乙烯聚合物包括乙烯均聚物和乙烯共聚物。
优选地,在本发明的密封胶膜中,亚表层占密封胶膜总厚度的5~30%,更优选为10~25%,最优选为12~20%。如果密封胶膜中存在一个以上的亚表层,则这些值适用于每一个亚表层。
密封胶膜
本发明的聚烯烃密封胶膜包括外层、芯层和内层,以及任选的一个或多个亚表层。
在一种优选的实施方式中,密封胶膜包括本文所述的任何一种实施方式中的外层、第一亚表层、芯层、第二亚表层和内层,或者由本文所述的任何一种实施方式中的外层、第一亚表层、芯层、第二亚表层和内层组成;其中,这些层依照上述顺序存在于膜中并彼此相邻。
各层的优选成分如上所述。
优选地,芯层、内层以及可选的一个或多个亚表层中的至少一个由组合物制成,该组合物包括线性低密度聚乙烯(LLDPE)组分,优选为多峰共聚物组分AC,和/或催化生产的聚乙烯组分BC,和/或高压生产的低密度聚乙烯(LDPE)组分CC;聚乙烯组分BC为乙烯共聚物,优选为乙烯三元聚合物(II),其根据ISO 1133测得的熔体流动速率MFR
优选地,以密封胶膜的总重量为基准,本发明的密封胶膜包括40~70wt%的AC组分;和/或15~35wt%的BC组分;和/或5~15wt%的CC组分。
本发明的密封胶膜的总厚度通常为20~75μm,优选为25~60μm,例如30~50μm。
密封胶膜优选为非取向膜(non-oriented film)。“非取向”膜包括在膜制作后,根据所生产的产品的尺寸未进行超过200%的有意拉伸的任何膜。优选地,没有通过任何后续的加热和/或按照双轴取向膜(BOPP/BOPE)或单轴取向膜的生产方式使用拉伸设备(例如辊)对膜进行拉伸。
优选地,密封胶膜的所有层的聚合物部分由聚烯烃组成。优选地,芯层和内层以及亚表层(如果存在)的聚合物部分由乙烯聚合物组成。更优选的是,外层的聚合物部分由丙烯聚合物组成。
本发明的密封胶膜在未被涂布(non-coated)的状态下已经具有良好的阻隔性能。
优选地,根据ISO 15106-2测得密封胶膜(涂布前)的WVTR(38℃,90%RH)小于等于10g/m
此外,如下文所述根据ISO 15105-1(23℃;100%O
本发明的密封胶膜具有良好的刚度。
优选地,根据ISO 527-3测得,本发明的膜的纵向(MD)拉伸模量为大于等于250MPa,例如大于等于300MPa。纵向拉伸模量通常小于500MPa。
优选地,根据ISO 527-3测得,本发明的膜的横向(TD)拉伸模量为大于等于200MPa,例如大于等于250MPa。横向拉伸模量通常小于400MPa。
优选地,根据ISO 527-3测得,本发明的膜的纵向(MD)(1%割线)断裂拉伸应力(抗拉强度)为大于等于40MPa,例如大于等于45MPa。纵向断裂拉伸应力通常小于70MPa。
优选地,根据ISO 527-3测得,本发明的膜的横向(TD)(1%割线)断裂拉伸应力(抗拉强度)为大于等于30MPa,例如大于等于35MPa。横向断裂拉伸应力通常小于60MPa。
如果需要更高的刚度,优选地芯层包括较高含量的组分AC和/或BC,或由较高含量的组分AC和/或BC组成。
密封胶膜具有在其外层上测得的较佳的接触角。为使涂布表面湿润性良好且所形成的涂层具有良好的附着力,需要低的接触角(涂布前)。
优选地,密封胶膜(其外层)的接触角小于90°,例如小于80°。该接触角通常大于60°。
密封胶膜在光学显微镜下进一步展现出优异的性能,外层表面光滑,几乎没有表面缺陷。
该膜可通过任何用于生产吹膜的常规方法生产。
在层形成之前,通常将膜的任一层中的不同聚合物组分进行密切混合,例如使用双螺杆挤出机,优选为反向旋转挤出机或同向旋转挤出机进行混合。然后将共混物转化为共挤膜结构。优选地,将共混物在吹膜生产线上转化为共挤膜结构。
为了制造本发明的这种多层膜,通常将至少两个聚合物熔体流同时通过多通道管状、环形或圆形模具挤出(即共挤出)形成管,将该管吹胀、充气和/或用空气(或气体的组合)冷却以形成膜。吹膜的制造是公知的工艺。
本公开的实施例部分进一步详细描述了一种采用指定的条件生产密封胶膜的方法。
经阻隔涂布的密封胶膜
本发明还涉及经阻隔涂布的密封胶膜,其包括本文所述的任何一种实施方式的密封胶膜和施加于密封胶膜外层的阻隔涂层,优选为无机阻隔涂层。
涂布和阻隔涂布是众所周知的工艺,其中在膜的外部层上涂布薄的阻隔材料层。根据定义,阻隔涂布提供阻隔性能,优选为阻隔水蒸气和气体。
当所需的功能是防止水蒸气或气体(如氧气)进入或通过膜或层压制件时,可以使用它们。
优选地,通过气相沉积技术形成阻隔涂层。用于在聚合物膜上形成阻隔层的气相沉积涂布通常是通过连续的物理或化学气相沉积方法进行的。通过这种方法可以形成各种涂层。
优选地,密封胶膜包括外层上的阻隔涂层,该阻隔涂层包括阻隔涂层组分或由阻隔涂层组分组成,阻隔涂层组分为金属和/或金属氧化物。
优选地,阻隔涂层组分选自金属Al、Au、Ag、Cr、Zn、Ti、Si、Cu和这些金属的氧化物,以及它们的混合物。最优选的金属是铝(Al)。最优选的金属氧化物是氧化铝(AlO
涂层的厚度通常可以在5~200nm之间。低于5nm,阻隔性能可能太低而无法使用;高于200nm,涂层的柔韧性较差,因此当涂在柔性基材上时更容易开裂。
涂层的厚度优选为5~100nm,更优选为8~50nm。
本发明的涂布密封胶膜的阻隔性能得到进一步改善。
优选地,根据ISO 15106-2测得,密封胶膜(涂布后)的WVTR(38℃,90%RH)小于1.5g/m
此外,根据ISO 15105-1(23℃;100%O
本发明的阻隔涂布密封胶膜具有优异的涂布(例如金属)附着力和表面能保持性,这可以通过以下描述的胶带测试测得,并且可以分别从以dyn/cm表示的每天的表面能衰减中看出。
优选地,经涂布的(优选为金属化的)密封胶膜在14天后其表面能可以保持在35dyn/cm或更高,表面能的测定方法如下所述。
优选地,经涂布的(优选为金属化的)密封胶膜在21天后其表面能可以保持为30dyn/cm或更高,更优选为35dyn/cm,表面能的测定方法如下所述。
优选地,经涂布的(优选为金属化的)密封胶膜在46天后其表面能可以保持为30dyn/cm或更高,更优选为35dyn/cm,表面能的测定方法如下所述。
经涂布的(优选为金属化的)密封胶膜在光学显微镜下展现出优异的性能,显示被涂布的外层表面光滑,几乎没有表面缺陷。
层压膜
本发明还涉及一种层压聚烯烃膜,包括上述任何一种实施方式的聚烯烃密封胶膜和基材膜。
根据ISO 15106-2测得,层压膜(laminated film)的水蒸气透过率(WVTR)(38℃,90%RH)优选为小于1.0g/m
根据ISO 15105-1测得,层压膜的氧气透过率(OTR)(23℃;100%O
根据ASTM D1709方法A测得,层压膜的落镖冲击(DDI,dart drop impact)优选为至少130g,更优选为至少145g,例如至少150g。DDI通常不超过170g。
根据ISO 527-3测得,层压膜的纵向(MD)拉伸模量优选为至少800MPa,更优选为至少1000MPa,例如至少1100MPa。纵向拉伸模量通常不超过1500MPa。
层压膜的厚度优选为50~90μm,更优选为50~80μm,例如50~70μm。
本发明还涉及一种层压聚烯烃膜,包括基材膜和密封胶膜,其中该层压聚烯烃膜具有:
a)根据ISO 15106-2测得的小于1.0g/m
b)根据ISO 15105-1测得的小于25cm
c)根据ASTM D1709方法A测得的至少为145g,例如至少为150g,优选为不超过170g的落镖冲击(DDI);
d)根据ISO 527-3测得的至少为800MPa,更优选为至少1000MPa,例如至少1100MPa,优选为不超过1500MPa的纵向(MD)拉伸模量;以及
e)50~90μm,更优选为50~80μm,例如50~70μm的厚度。
在以上直接描述的层压膜的一种实施方式中,层压膜包括在本公开中描述的任何一种实施方式的聚烯烃密封胶膜。
以下公开适用于层压膜的任何一种实施方式,即在上述公开中描述的任何实施方式。
根据ISO 527-3测得,层压膜的横向(TD)拉伸模量优选为至少800MPa,更优选为至少1000MPa,例如至少1150MPa。横向拉伸模量通常不超过1600MPa。
根据下文所述测得层压膜的纵向(MD)相对抗撕裂性优选为至少30N/mm,更优选为至少35N/mm,例如至少36N/mm。纵向相对抗撕裂性通常不超过60N/mm。
根据下文所述测得层压膜的横向(TD)相对抗撕裂性优选为至少50N/mm,更优选为至少60N/mm,例如至少70N/mm。横向相对抗撕裂性通常不超过100N/mm。
在一种实施方式中,层压膜具有根据ISO 15105-1测得的小于25cm
在一种实施方式中,以层压聚烯烃膜的总重量为基准,层压膜包括含量低于10wt%,优选低于8wt%,更优选低于7wt%的丙烯聚合物组分AO。
在一种实施方式中,以层压聚烯烃膜的总重量为基准,层压膜包括一种或多种乙烯聚合物,该乙烯聚合物的含量至少为90wt%,优选至少为92wt%,更优选至少为93wt%。
在一种实施方式中,以层压聚烯烃膜的总重量为基准,层压膜包括丙烯聚合物组分AO和一种或多种乙烯聚合物;丙烯聚合物组分AO的含量低于10wt%,优选为低于8wt%,更优选为低于7wt%;乙烯聚合物的含量至少为90wt%,优选至少为92wt%,更优选至少为93wt%。在层压膜的所有聚合物组分由聚烯烃组成的多种实施方式中,层压膜易于回收,因此是可持续的层压膜。
可以使用未经涂布或经过涂布的密封胶膜进行包含密封胶膜和基材膜的层压膜的生产,优选使用经过涂布的密封胶膜,例如金属化的密封胶膜。
层压膜是通过将密封胶膜层压到基材膜上制得的。这可以在任何常用的层压设备上使用常规的层压方法(例如粘合剂层压)进行,粘合剂层压包括使用任何常用的、市售的粘合剂(例如LA7825(由Henkel Corporation提供))的溶剂型和无溶剂粘合剂层压。任选地,可将粘合剂与硬化剂以例如2:1的比例进行混合。层压也可以在没有任何粘合剂的情况下进行,例如具有或没有可以压在基材之间的熔体网(melt web)的夹层层压。这种熔体网可以是任何基于聚乙烯的常用熔体网材料,例如LDPE。层压可进一步通过挤压涂布技术进行。所有这些层压方法都是本领域公知的且在文献中有记载。在本文的实施例部分对一种层压方法进行了详细描述。
密封胶膜通过其外部层层压到基材膜上。
在层压膜的一种实施方式中,将密封胶膜的外层(经涂布或未经涂布)层压到基材膜的外部层上。
在层压膜的另一种实施方式中,将密封胶膜的内层层压到基材膜的外部层上。
在层压膜的优选实施方式中,将密封胶膜的被涂布的外层层压到基材膜的外部层(external layer)上,优选为外层(outer layer)上。
基材膜
基材膜优选为聚烯烃膜,更优选为聚乙烯膜,其包括乙烯聚合物,优选为由乙烯聚合物组成。
优选地,基材膜包括至少一外层、一芯层和一内层,以及任选地包括一个或多个亚表层,其中,亚表层位于外层和芯层之间和/或位于内层和芯层之间。外层和内层可以是相似的。
优选地,基材膜的所有层由组合物制成,该组合物包括烯烃聚合物(优选乙烯聚合物)或由烯烃聚合物(优选乙烯聚合物)组成。
在一种实施方式中,基材膜的芯层由包括乙烯聚合物组分SC的组合物制成,乙烯聚合物组分SC的密度为920~940kg/cm
优选地,乙烯聚合物组分SC包括本文所述的组分BC的任何一种实施方式,或由本文所述的组分BC的任何一种实施方式组成。
优选地,组分SC在基材膜的芯层中的含量为50~90wt%,优选为60~80wt%。
优选地,基材膜的一层或多层由包括HDPE组分的组合物制成。
在一种实施方式中,基材膜是如上所述的非取向膜。
在另一种实施方式中,基材膜是双轴取向膜。
在一种优选实施方式中,基材膜是单轴取向,优选纵向取向(MDO)的膜。
取向膜的制作方法在本领域是公知的。本文的实施例部分详细地描述了一种生产MDO膜的方法。简而言之,如上所述,将初级膜(primary film)制备为浇铸膜或吹膜。
优选地,初级膜的厚度为80~250μm,优选为90~225μm,更优选为100~200μm。
对取向前初级膜的厚度的选择可能取决于牵引比或拉伸比以及所需的取向膜的最终厚度。然后将初级膜沿纵向拉伸至其原始长度的至少3倍,例如3~20倍。本发明的最优选的膜是以1:4~1:10,例如1:5~1:7的拉伸比进行拉伸的。
所得到的取向膜的厚度优选为最多40μm,例如10~40μm,更优选为12~35μm,最优选为15~30μm。
在一种实施方式中,基材膜为单轴取向,优选为纵向取向(MDO),拉伸比为1:4~1:10,优选为1:5~1:7,厚度优选为15~30μm。
物品及应用
本发明还涉及包括本文所述的任何一种实施方式的层压聚烯烃膜的物品。
最后,本发明涉及本文所述的任何一种实施方式的层压聚烯烃膜用于生产物品的应用。
优选地,上述物品为以垂直或水平形式填充的密封包装、袋子(pouch)、麻袋(sack)或包(bag)。
在下文中,通过参考下图所示的实施例对本发明进行进一步说明:
图1:进行涂布前密封胶膜的拉伸模量和抗拉强度;
图2:金属化涂布后随时间变化的密封胶膜的表面能(dyn/cm);
图3:经涂布的密封胶膜的金属附着力;
图4:在密封胶膜的外表面层使用的膜组合物的二甲苯可溶物(XS)含量;
图5:涂布前的膜表面的光学显微镜图;
图6:金属化涂布后的膜表面的光学显微镜图。
测量和测定方法
下列术语的定义和测量测定方法适用于本发明的上述一般性描述以及下列实施例。除非另有说明,否则测量是在厚度约为35μm的密封胶膜、厚度为21.5μm的MDO基材膜和/或厚度为61~62μm的层压膜上进行的。
a)熔体流动速率MFR
根据ISO 1133测定熔体流动速率(MFR),以g/10min表示。熔体流动速率越高,聚合物的粘度越低。聚乙烯的MFR在190℃下测定,聚丙烯的MFR在230℃下测定,负荷为2.16kg(MFR
FRR((熔体)流量比)是分子量分布的一个指标,表示不同负荷下的流量比。由此,FRR
b)密度
聚合物的密度是根据ISO 1183-1:2004(方法A)通过按照EN ISO 1872-2(2007年2月)制备的压模试样测得,单位为kg/cm
c)GPC
(1)GPC常规方法
根据ISO 16014-1:2003、ISO 16014-2:2003、ISO 16014-4:2003和ASTM D 6474-12,通过凝胶渗透色谱法(GPC)采用如下公式测量平均分子量(M
对于恒定的洗脱体积间隔ΔVi,其中Ai和Mi分别为与洗脱体积Vi相关的色谱峰片面积和聚烯烃的分子量(MW),N等于在积分限之间从色谱获得的数据点数。
所使用的高温GPC仪器配备有红外(IR)探测器(PolymerChar(西班牙,瓦伦西亚)的IR4或IR5)或示差折射仪(安捷伦科技的(RI),配备有3根安捷伦PLgel Olexis柱和1根安捷伦PLgel Olexis Guard柱)。采用以250mg/L的2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚进行稳定的1,2,4-三氯苯(TCB)作为流动相。色谱系统在柱温160℃、检测器温度160℃、恒定流速1mL/min的条件下运行。每次分析注入200μL样品溶液。使用Agilent Cirrus 3.3版软件或PolymerChar GPC-IR控制软件进行数据收集。
使用0.5kg/mol至11500kg/mol范围内的19个窄MWD的聚苯乙烯(PS)标准样对柱组进行校准。将PS标准样在室温下溶解数小时。聚苯乙烯峰分子量到聚烯烃分子量的转换是通过使用Mark Houwink方程和以下的Mark Houwink常数完成的。
K
K
采用三阶多项式拟合方法拟合校准数据。
所有制备的样品均在1mg/ml左右的浓度范围内,在持续缓慢的摇动中,将PE样品于160℃的温度下在250ppm Irgafos168稳定的新鲜蒸馏的TCB中溶解3小时。
(2)GPC粘度法
LDPE的平均分子量(M
通过通用校准法(根据ISO 16014-2:2019)使用0.5kg/mol至11600kg/mol范围内的至少15个窄MWD的聚苯乙烯(PS)标准样对柱组进行校准。根据PS标准样的对应浓度(IR4)、在线粘度计信号和测定的用于聚苯乙烯的检测器常数计算PS标准样对应的特性粘度。由于红外探测器中的端基效应,对于摩尔质量低于3000g/mol的低分子量PS,使用初始称量(weight out)浓度。
使用通用校准法,样品在每个色谱片上的分子量(M
logM
M
η
M
η
V
所有的数据处理和计算均使用Cirrus Multi-Offline SEC-Software 3.2版(Polymer Laboratories a Varian inc.Company)。
所有样品的制备都是在持续缓慢的摇动中,将5.0~9.0mg聚合物溶解于8mL(在160℃)稳定的TCB(与流动相相同)中,在最高160℃下PP溶解2.5小时或PE溶解3小时。
d)共聚单体含量
共聚单体含量的测定方法参见WO2019081611的第31至34页。
e)机械性能
(1)拉伸模量
根据ISO 527-3,以1mm/min的测试速度和100mm的标距进行纵向(MD)拉伸模量和横向(TD)拉伸模量的测量,作为1%割线模量。
(2)断裂拉伸应力
根据ISO 527-3,通过2型试样测量纵向(MD)和横向(TD)断裂拉伸应力(也称为抗拉强度),标距为50mm,测试速度为200mm/min。
(3)落镖冲击
落镖冲击根据ASTM D1709-方法A测定。
(4)相对抗撕裂性
根据ISO 6383-2测定纵向相对抗撕裂性和横向相对抗撕裂性。
h)阻隔性能
(1)水蒸气透过率(WVTR)
根据ISO 15106-2在湿热条件(38℃;90%RH)下测定水蒸气透过率。
(2)氧气透过率(OTR)
根据ISO 15105-1在标准条件(23℃;100%O
i)热封参数
根据ASTM F2029和ASTM F88测定5N力下的密封起始温度(SIT)和最大密封力。
j)二甲苯可溶物(XS)
本发明所述的二甲苯可溶物(XS)组分按照ISO 16152测定如下:将2.0g聚合物在135℃搅拌下溶解于250ml对二甲苯中。30分钟后,将溶液在环境温度下冷却15分钟,然后在25±0.5℃下沉降30分钟。用滤纸将溶液过滤到两个100ml的烧瓶中。将第一个100ml容器中的溶液在氮气流中蒸发,并在110℃的真空下干燥残留物,直至达到恒重(大约3小时)。二甲苯可溶物含量(百分数)可以按照如下方式确定:
XS%=(100*m*V
k)接触角
按照ASTM D-7334对接触角进行如下测定。采用座滴法(sessiledrop technique)测量聚合物膜的接触角。将已知密度的水滴放在膜表面。测量接触角的仪器由光源、样品架、滴液注射器和图像采集系统组成。待分析样品是尺寸在1×1cm
l)表面张力保持性
根据ASTM D-2578测定表面张力保持性(Surface Tension Retention)。
m)金属附着力
使用胶带测试测量金属附着力。将金属化基材的样品放置在光滑平坦的表面上,金属化层朝上。随后,将6英寸(15.24厘米)的Scotch
m)熔点
根据ISO 11357-3测定熔点。
n)厚度
根据ASTM D6988测定膜和层的厚度。
实施例
根据如下所述进行经阻隔涂布(金属化)的膜和层压膜(层压制件)的生产和测量。
1)密封胶膜的制备
a)5层密封胶膜的制备
将三种对比膜(对比例CE-1、CE-2和CE-3)和一种本发明的膜(发明实施例IE-1)制成5层吹膜。
表1给出了对比膜和发明膜的结构和组成,其中层A表示与用于真空金属化的膜层相对应的外(外部)层。B层为第一亚表层,位于外层与芯层之间(芯层C);D层为第二亚表层,位于芯层C和内(密封)层E之间。外层和内(密封)层(层A和E)各占总膜厚的10%,亚表层1和2各占总膜厚的15%,芯层占总膜厚的50%,总膜厚约为35μm。
层中使用的聚合物由它们的商品名称表示。以各层组成的总重量为基准,表1中各层的聚合物的含量以wt%表示。
表1
防结块剂:Polybatch FSU-105-E
下面的表2示出了用于生产表1中的本发明和对比例的膜的聚合物的特性。
表2
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*Borshape FX1001的MFR
在大型吹膜设备上对树脂和具有A/B/C/D/E结构的5层膜的可加工性进行了评估。采用Alpine制造的吹膜生产线生产5层吹膜。对在模具间隙为1.8mm、低颈高、吹膜比为3.0:1的工艺条件下生产的厚度约为35μm的吹膜进行了性能分析。表3列出了吹膜生产线的性质。
表3
吹膜生产线的温度分布,即吹膜生产线不同位置使用的温度(℃)如表4所示。
表4M3(CE-1)
M5(CE-2)
M9(CE-3)
M6(IE-1)
b)5层聚乙烯密封胶膜(未经涂布)的性能
拉伸模量
如图1所示,本发明的膜和对比膜都具有很好的拉伸模量(1%割线)。特别是所有膜的纵向(MD)值都大于300MPa。这意味着外层含聚丙烯组分的膜具有足够的刚度,这为进行涂布提供了非常好的主体,因为它们能够在过程中承受膜张力。在芯层中使用双峰三元聚合物,例如Borshape FX1001和Anteo FK1820,可以进一步提高膜的刚度。
抗拉强度
进一步如图1所示,沿纵向(MD)和横向(TD),所有膜都具有良好的抗拉强度(断裂拉伸应力)。本发明的膜IE-1和对比膜CE-2的纵向结果最好,IE-1膜具有最高的横向值。
接触角
如下表5所示,所有用于膜外层的聚丙烯材料都显示出小于90°的较佳的接触角(在未经涂布的表面)。因此,所有这些材料都适用于涂布,这是因为要使进行涂布的表面具有良好的润湿性以及涂布后具有良好的附着力需要低接触角(涂布前)。以各自外层成分的总重量为基准,聚丙烯材料的含量以wt%表示。
表5
显微镜下的表面结构
图5示出了在200倍放大率下,未经涂布的膜(外层表面)的光学显微镜图像。特别是对于CE-3/M9膜,检测到以圆点和划痕的形式出现的明显的表面缺陷。其他膜的性能要好得多,其中IE-1/M6膜表面最光滑,表面缺陷数量最少。
二甲苯可溶物
对膜外层组分中的二甲苯可溶物(XS)含量进行了测量,结果如图4所示。可以直接看出,本发明的膜IE-1具有极低的二甲苯可溶物含量,仅为1.4wt%。所有对比膜的二甲苯可溶物含量(均大于9wt%,最高可达18wt%)明显更高。由于二甲苯可溶物含量与表面张力相关,因此本发明的膜具有更佳的表面能结果(随时间的达因衰减更低)。
膜的阻隔性能(WVTR和OTR)
分别根据ISO 15106-2和ISO 15105-1测定了金属化涂布前后膜的水蒸气透过率WVTR(38℃;90%RH)和氧气透过率OTR(23℃;100%O
2)经涂布的膜
a)涂布(金属化)工艺
使用等离子体金属化器(plasma metalizer)对上述5层膜进行了涂布,获得2.3的光密度。外层(电晕处理侧)的金属化是在光等离子体预处理后通过物理气相沉积工艺进行的。将金属(铝)在真空条件下加热蒸发,之后其会在外层表面冷凝,形成约10-20nm的层。
b)经涂布(金属化)的膜的性能
表面张力(达因衰减)
图2显示了表面张力衰减随时间的变化情况,其是在金属化后对金属化膜进行定期(0、8、14、21以及46天)测量得到的。
被涂布的膜的高表面张力(dyn/cm)对其后续处理和使用具有重要意义。根据图2可以注意到对比例的金属化表面的表面能有所降低。21天后,本发明的膜IE-1是唯一仍然具有高表面能的膜。大部分对比膜的表面能在金属化后仅14天就已经低于36dyn/cm。因此,只有本发明的膜保持了适于转化(converting)的表面能水平,而不需要电晕处理或使用底漆。
金属附着力
根据上述“胶带测试”步骤测量金属附着力。金属化后,定期(0、8、14、21和46天)测量膜的金属附着力。表7和图3显示了金属附着力的测量结果,这些结果是根据表6中对其进行等级评定的条件获得的。以各层组成的总重量为基准,表7的各层中聚合物的含量以wt%表示。
表6
表7
所有膜都表现出优异的金属附着力,等级为4或5。特别是,所有膜的金属附着力在46天的测量时间内保持稳定。为避免迁移性添加剂可能产生的负面影响,未在膜中使用此类添加剂。
显微镜下的表面结构(经涂布后)
如图6示出了在200倍放大率下,金属化膜(外层表面)的光学显微镜图像。在金属化后CE-3/M9膜表面同样出现了缺陷。CE-2/M5膜也发现了类似的缺陷。IE-1/M6膜与CE-1/M3膜的表面非常光滑干净。
膜的阻隔性能(WVTR和OTR)
分别根据ISO 15106-2和ISO 15105-1测定了涂布前后膜的水蒸气透过率WVTR(38℃;90%RH)和氧气透过率OTR(23℃;100%O
测得相较于非金属化膜,金属化膜的WVTR和OTR有了明显的改善。本发明的膜IE-1在WVTR和OTR方面具有优异的结果,其次是对比膜CE-3,IE-1的WVTR小于1.0g/m
表8
小结
总之,本发明的膜IE-1在用作具有潜在包装应用的金属化膜上表现出最佳的性能。特别是,尽管CE-3/M9在例如阻隔性方面表现出良好的性能,但其外层的二甲苯可溶物含量高(~10wt%),表面能衰减非常快,这可能会给在阻隔涂布封装领域的长期应用带来弊端。
3)层压膜
a)层压膜的制备
层压膜被广泛应用于包装应用中。将性能最好的本发明的金属化膜和两种金属化对比膜CE-2和CE-3层压到纵向取向(MDO)的聚乙烯基材膜上。
初级基材膜的制备
在吹膜生产线上制备了共5层的初级基材膜,其组成和层分布如表9所示。FX1001是LLDPE聚合物,BB2581和CG9620是HDPE聚合物。所有挤出机的1-5区均在180℃下进行加热,换筛器在195℃下进行加热。获得了厚度为140μm的初级膜。
表9
初级基材馍的取向
将初级膜沿纵向进行取向,得到纵向取向(MDO)膜。使用多个加热辊将初级膜加热到取向温度。将加热后的初级膜送入一个带轧辊(nip roller)的慢速拉伸辊,该轧辊的滚动速度(rolling speed)与加热辊相同。之后,初级膜进入快速拉伸辊,以比慢速拉伸辊快5~7倍(目前为6.5倍)的速度将初级膜进行单轴拉伸。以这样的方式对膜进行了连续有效的取向。通过将膜在高温下保持一段时间对取向膜进行退火以容许应力松弛。
采用德国奥格斯堡的Hosokawa Alpine AG生产的单向拉伸机进行拉伸。该工艺装置由预热、拉伸、退火和冷却部分组成,每部分都处于特定的温度以优化工艺装置的性能并生产出具有所需性能的膜。加热温度为105℃,拉伸温度为117℃,从110℃降至40℃完成退火冷却。用这种方法得到了厚度为21.5μm的MDO基材膜。(初级膜的厚度为140μm,拉伸比为1:6.5)。
层压
为了制备层压膜,将MDO基材膜的外层与IE-1、CE-2和CE-3膜的金属化的外层进行层压。由于MDO基材膜由聚乙烯制得,层压膜中聚丙烯的含量小于7wt%。
在Henkel公司使用以2:1的比例混合的粘合剂LA7825和硬化剂LA6230(两者均由Henkel提供)将金属化膜进行层压。在运行速度为150m/min的无溶剂层压机上进行层压,粘合剂含量为1.8g/m
b)层压膜的性能
表10示出了所制备的层压膜的性能。
表10
拉伸模量
本发明的层压膜的纵向和横向拉伸模量均高于对比层压膜,因此本发明的层压膜具有更高的刚度。
落镖冲击及相对抗撕裂性
落镖冲击和相对抗撕裂性(纵向及横向)是使层压制件保持高机械性能的重要因素。本发明的层压膜的这些参数高于两种比较层压膜。特别是,本发明的层压膜的落镖冲击相较于CE-3层压膜的落镖冲击具有超过20%的提高。
阻隔性能
本发明的层压膜具有最佳的防潮性能,即水蒸气透过率(WVTR)。CE-3层压膜也显示出类似的结果。CE-2层压膜的数值高出10倍。为了获得良好的性能,通常优选小于0.5g/m
在层压膜的氧气阻隔(OTR)性能方面具有类似的排序,其中本发明的层压膜表现最好,其次是CE-3层压膜,CE-2层压膜的数值高出约100倍。为了获得良好的性能,通常首选小于15cm
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