得膜產物的所需特征(如成本、總厚度、額外其它層/微層或材料的存在以及 這些因子的組合)來選擇限制性微層的標稱厚度,
[0054] 在一些實施例中,在具有多個阻擋微層和多個限制性微層的情況下,阻擋微層和 限制性微層中每一者的準確厚度可以在微層組件內略微變化。
[0055] 在一個實施例中,本發明是一種微層組件,其具有至少一個被限制在至少兩個限 制性微層之間的阻擋微層并且具有存在于所述阻擋微層中的大量平面內晶態片層。存在于 阻擋微層中的平面內晶態片層的比例可以反映為總微層組件或所得膜產物的阻擋有效性 的所得增加(即,氧氣或水蒸氣滲透性的降低)。
[0056] 具有大量平面內晶態片層的微層組件的特征可以在于至少約I. 5X的氧氣滲透 性改進或約1.5X的水蒸氣滲透性改進。大量平面內晶態片層的特征可以在于對氧氣和水 滲透性的一者或兩者的至少約1.5X的滲透性改進。
[0057] 在一個實施例中,本發明的微層組件的有效氧氣滲透性是小于約350cc mil/100in 2/天,優選地小于約200cc mil/100in2/天,更優選地小于約IOOcc mil/100in2/ 天,并且最優選地小于約50cc mil/100in2/天。在一個實施例中,本發明的微層組件的有 效水蒸氣滲透性是小于約〇. 75g mil/100in2/天,優選地小于約0. 5g mil/100in2/天,更優 選地小于約0. 2g mil/100in2/天,并且最優選地小于約0. 08g mil/100in2/天。
[0058] 在一個實施例中,本發明的微層組件可以包括除至少一個阻擋微層和至少一個限 制性微層之外的額外微層或層。可以提供于微層組件中的額外微層或層的非限制性實例包 括表層、連接層、EVOH層、密封劑層、粘著層、箔片層、印刷層、層合層、PET層、其它聚合物層 以及其它額外阻擋和/或限制性微層/層。如這些層的額外層是所屬領域中已知的,并且 可以用于向微層組件或所得膜產物提供強度、額外阻擋特性、美觀品質、耐久性或其它所需 特征。
[0059] 在一個實施例中,本發明是一種微層組件,其包含多個被限制在多個限制性微層 之間的阻擋微層,并且進一步包括至少一個乙烯乙烯醇(EVOH)微層。在一些實施例中, EVOH可以充當限制性微層或替換多層膜中的一或多個限制性微層。
[0060] 在本發明的微層組件中,充當阻擋微層的阻擋聚合物微層必須與限制性聚合物微 層直接相鄰并物理接觸。然而,阻擋微層不必由限制性微層側接在兩個表面上。當額外微 層或層(如上文所列的那些)存在于根據本發明的微層組件或所得膜產物中時,那些微層/ 層可以在所述微層組件或所得膜產物內的任何地方,只要意圖充當阻擋微層并增加阻擋特 性的包含阻擋聚合材料的微層與至少一個限制性微層直接接觸即可。
[0061] 共擠出工藝
[0062] 在一個實施例中,本發明的微層組件可以通過微層共擠出來制備。微層或納米層 包含限制性聚合材料和阻擋聚合材料以及用于其它所需微層/層的任何補充材料的交替 層。個別微層厚度可以在微米尺寸到納米尺寸范圍內,并且個別微層的厚度可以變化。
[0063] 當本發明的微層組件是通過共擠出制備時,擠出機、倍增器元件和模具的溫度必 須具體設定以確保均勻的膜。在一些實施例中,選擇具有一定工藝溫度的阻擋和限制性聚 合物以使得阻擋聚合物的層分裂(layer break-up)有限,并且將聚合物對加工為微層時不 存在主要流動的不穩定性。
[0064] 對于本發明的包含僅單個阻擋微層被限制在兩個限制性微層之間的微層組件,典 型共擠出系統可以由兩個3/4英寸單螺桿擠出機組成,其各自由熔體泵連接到共擠出進料 區塊。進料區塊可以以ABA配置組合限制性微層和阻擋微層的聚合材料,其中A是限制性 聚合材料并且B是阻擋聚合材料。熔化泵將在進料區塊中組合的兩種熔體物料流控制為兩 個平行的層。通過調節熔體泵速度,可以調節相對層厚度和A與B的比率。
[0065] 在其它實施例中,可能需要額外限制性和阻擋微層,并且可以相應地調節擠出機 的數目。
[0066] 熔體從進料區塊經過一系列倍增元件。所屬領域的技術人員應理解,用于制造本 發明微層組件的擠出機的數目等于不同層的數目。因此,具有三種不同材料(例如A、B和 C)的層的微層組件需要三個擠出機。
[0067] 熱處理
[0068] 在一個實施例中,本發明是一種具有交替限制性和阻擋微層的經熱處理微層組 件。可以將微層組件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%。
[0069] 準確的加熱溫度可以取決于所用具體限制性和阻擋聚合物以及任何額外微層/ 層的存在。類似地,準確的加熱時間可以取決于所用具體限制性和阻擋聚合物以及加熱溫 度。在一些實施例中,加熱時間可以在一秒到兩小時范圍內。
[0070] 在一個實施例中,可以將微層組件加熱到約100°C到150°C的溫度持續至少約5分 鐘和至多約90分鐘。可以在油浴中或在對流烘箱中加熱微層組件。
[0071] 對于具有包含PB-I的阻擋微層的微層組件,可以將微層組件優選地加熱到約 130°C。當使用油浴加熱時,可以將具有PB-I阻擋微層的微層組件在130°C下熱處理5分 鐘。當使用對流烘箱時,可以將具有PB-I阻擋微層的微層組件在130°C下熱處理60分鐘。
[0072] 在加熱之后,以受控方式使微層組件冷卻,以控制阻擋微層的再結晶。在一個實施 例中,以緩慢速率使微層組件冷卻到處于或低于阻擋微層結晶起始溫度的等溫溫度。微層 組件冷卻到的準確溫度取決于所用具體阻擋和限制性聚合物。類似地,冷卻速率可以取決 于具體阻擋和限制性聚合物以及所達到的最終溫度。
[0073] 將微層組件保持在所述等溫溫度下直到阻擋聚合物達到其最終結晶度的至少約 50%〇
[0074] 在一個實施例中,可以使微層組件冷卻到約60°C到90°C,并且優選地約70°C到 85°C。在一些實施例中,冷卻速率可以不超過約1°C /min,或不超過0. 5°C /min,或不超過 0.3°C/min。在其它實施例中,冷卻速率可以明顯地更快并且差不多瞬時。隨后可以將冷卻 器溫度維持至少16小時以允許再結晶。
[0075] 對于具有包含PB-I的阻擋微層的微層組件,在于130°C的油浴中處理5分鐘之后, 可以以約0. 5°C /分鐘的速率使微層組件冷卻到約70°C。對于具有包含PB-I的阻擋微層 的微層組件,在于約130°C的對流烘箱中處理約60分鐘之后,可以以約0. 3°C /min的速率 使微層組件冷卻到約85°C。
[0076] 在一個實施例中,可以將微層組件單軸或雙軸拉伸。在擠出之后,可以在不進行后 續熱處理的情況下拉伸微層組件,可以拉伸并隨后進行熱處理,或可以進行熱處理并隨后 拉伸。
[0077] 膜產物
[0078] 在一個實施例中,本發明的微層組件可以以一或多個層的形式并入更大的分層膜 產物中。
[0079] 舉例來說,本發明的微層組件可以用于替換包裝膜中的箔片或層合層,或用于替 換泡殼包裝中的現有聚氯乙烯/聚偏二氯乙烯(PVC/PVDC)和PVC/ACLAR系統。本發明的 微層組件也可以完全替換氯聚合物。本發明的微層組件也可以替換谷類包裝中的高密度聚 乙烯(HDPE) /密封劑系統以增加存放