通過控制晶體片層取向的用于具有改進的氣體/濕氣阻擋的膜的微層組件的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種微層組件，并且確切地說，涉及一種用于形成用于透氣性和透濕 性降低的膜的微層組件的方法和包含所述微層組件的膜產物。
【背景技術】
[0002] 在許多應用中，具有改進的氣體和濕氣阻擋特性的膜將是有益的。舉例來說，對開 發具有增強的氣體和濕氣阻擋特性的食品和飲料包裝材料以減少食物浪費量的興趣持續。
[0003] 結晶，具體來說受控的結晶是所屬領域中已知的一種降低膜透氣性和透濕性的方 法。已知共擠出方法用以產生多層膜和膜組件以降低透氣性。然而，對開發氧氣阻擋特性 以及濕氣阻擋特性增加的共擠出產物的關注持續。
【發明內容】
[0004] 本發明提供一種微層組件，其包含第一聚合物材料（阻擋聚合物）的至少一個阻 擋微層，所述阻擋微層是半晶態的并且具有相對表面（facial surface)，其中至少一個表 面與第二聚合物材料（限制性聚合物）的至少一個限制性微層直接接觸。微層組件的特征 在于阻擋微層中的晶態片層，所述片層實質上與阻擋和限制性微層平行。
[0005] 本發明提供一種產生與阻擋單層膜相比較具有至少約I. 5X的氧氣和水蒸氣滲 透性改進（即，降低的滲透性）的微層組件的方法，所述方法包含以下步驟：（i)共擠出至 少兩種聚合材料以產生微層組件，一種聚合材料是阻擋聚合材料并且第二聚合材料是限制 性聚合材料，其中至少一個由所述阻擋聚合材料制得的微層具有至少一個與所述限制性聚 合材料的微層直接接觸的表面，和（ii)用熱或拉伸處理所述微層組件。
[0006] 在一個實施例中，重要的平面內晶態片層的特征可以在于相對于阻擋單層膜至少 約I. 5X的有效氧氣滲透性改進和至少約I. 5X的有效水蒸氣滲透性改進。
[0007] 在一個實施例中，本發明包含多個具有相對表面的阻擋微層，每一表面都與限制 性微層直接接觸。
[0008] 在一個實施例中，阻擋聚合物優選地是聚（1-丁烯）、聚（1-丁烯）共聚物、聚丙 烯、聚丙烯共聚物、聚對苯二甲酸乙二酯（PET)、基于聚酯的聚合物以及其組合。
[0009] 在一個實施例中，阻擋聚合物優選地是聚（1- 丁烯）（PB-I)。
[0010] 在一個實施例中，限制性聚合物包含環烯烴聚合物（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）（PMM)、苯乙烯-丙烯腈樹脂（SAN)以及其組合。
[0011] 在一個實施例中，限制性聚合物優選地是COP、EAA、EVOH、PP、PP共聚物以及其組 合。
[0012] 在一個實施例中，本發明是氧氣和水蒸氣阻擋特性增加的微層組件，其包含至少 一個包括阻擋聚合材料的阻擋微層，所述阻擋微層與至少一個包括限制性聚合材料的限制 性微層直接接觸。
[0013] 在一個實施例中，在與阻擋單層膜相比時，微層組件在氧氣滲透性和透濕性中的 至少一者中可以展示至少約1.5X、優選地至少約1.6X、并且更優選地至少約2. OX，并 且最優選地至少約5. OX的阻擋改進。優選地，在與阻擋單層膜相比時，微層組件在氧氣 滲透性和透濕性兩者中可以展示至少約I. 5X、優選地至少約I. 6X、并且更優選地至少約 2. 0 X，并且最優選地至少約5. 0 X的阻擋改進。
[0014] 在一個實施例中，本發明的微層組件可以具有多個阻擋和限制性微層，并且總厚 度為至少約〇. OOlmm和至多約15mm。
[0015] 在一個實施例中，阻擋微層的標稱單個微層厚度可以是至少約10nm，優選地至少 約15nm，并且最優選地至少約20nm，并且至多約500nm，優選地至多約300nm，并且最優選地 至多約150nm。
[0016] 本發明提供一種用于對氧氣和水蒸氣阻擋特性增加的微層組件進行擠出后處理 的工藝。在一個實施例中，對微層組件進行以下中的至少一者：（i)加熱到高于阻擋聚合材 料熔化溫度的溫度，冷卻到介于所述熔化溫度與結晶起始溫度之間的等溫溫度，并且保持 在所述等溫溫度下直到所述阻擋聚合物達到其最終結晶度的至少約50%; (ii)單軸或雙軸 拉伸；和（iii)其組合。
[0017] 本發明提供一種包含所描述的微層組件和額外層或微層的膜產物，其中所述膜可 以制造為食品包裝、泡殼包裝、蓋子、醫學IV包以及其它制品。
【具體實施方式】
[0018] 定義
[0019] 除非相反地陳述，從上下文暗示或是本領域慣用的，否則所有份數和百分比都以 體積計，并且所有測試方法都是到本發明的提交日為止的現行方法。出于美國專利實踐的 目的，任何所參考的專利、專利申請案或公開案的內容都以全文引用的方式并入（或其等 效美國版本如此以引用的方式并入），尤其在所屬領域中的定義（在不會與本發明具體提 供的任何定義不一致的程度上）和常識的公開方面。
[0020] 除非另外指明，否則本發明中的數字范圍是大致的，并且因此可以包括在所述范 圍外的值。數字范圍包括來自并且包括下限值和上限值、以一個單位遞增的全部值，其條件 是任何下限值和任何上限值之間存在至少兩個單位的間隔。舉例來說，如果組成特性、物理 特性或其它特性（如溫度）是從100到1，〇〇〇,那么明確列舉全部個別值（如100、101、102 等）和子范圍（如100到144、155到170、197到200等）。對于含有小于一的值或含有大于 一的分數（例如1.1、1.5等）的范圍，一個單位按需要被視為0.0001、0.001、0.01或0.1。 對于含有小于10的個位數的范圍（例如1到5)，一個單位通常被視為0. 1。這些僅是特別 預期的實例，并且所列舉的最低值與最高值之間數值的全部可能組合將被視為明確陳述在 本發明中。在本發明內尤其提供粘度、溫度和組合物中個別組分的相對量的數字范圍。
[0021] 術語"阻擋微層"意味著對透氣和透濕具有抗性的半晶態聚合物或聚合物組合物 的微層。適用作阻擋微層的聚合物可以在所述阻擋微層與限制性聚合物的介面和在所述阻 擋微層內具有有限數目的成核位點并且不展現橫晶（transcrystallinity)。
[0022] 術語"阻擋單層膜"意味著僅包含阻擋聚合物的單層膜，將其與包含阻擋和限制性 聚合物的多層膜相比較以測定滲透性改進。
[0023] "摻合物"、"聚合物摻合物"和類似術語意味著兩種或更多種聚合物的組合物。此 類摻合物可以是或可以不是可混溶的。此類摻合物可以是或可以不是相分離的。所述摻合 物可以或可以不含有一或多種域構型，如由透射電子光譜法、光散射、X射線散射和在所屬 領域中已知的任何其它方法測定。
[0024] "組合物"、"調配物"和類似術語意味著兩種或更多種組分的混合物或摻合物。
[0025] "包含"、"包括"、"具有"和類似術語意味著組合物、方法等不限于所公開的組分、 步驟等，而是相反地可以包括其它未公開的組分、步驟等。相比之下，術語"基本上由……組 成"從任何組合物、方法等的范圍排除除了對組合物、方法等的性能、可操作性等等并非必 需的那些組分、步驟等之外的任何其它組分、步驟等。術語"由……組成"從組合物、方法等 排除并未具體公開的任何組分、步驟等。除非另外說明，否則術語"或"是指單獨以及呈任 何組合形式的所公開的成員。
[0026] 術語"限