將氣相沉積涂層和基于聚合物的涂層組合的增強屏障膜制造技術

本發明專利技術涉及屏障膜，其包括：(i)基底，包括在所述基底上的至少第一涂層和第二涂層；(ii)所述第一涂層，所述第一涂層包含無機氧化物、金屬氧化物或金屬涂料；以及(iii)所述第二涂層，所述第二涂層能夠粘合至所述基底，其中所述第二涂層是聚合物的；其中當所述屏障膜經受如ASTM?F392中描述的Gelbo型撓曲時，與沒有所述第二涂層的屏障膜相比，氧透過率的劣化減小。

Enhanced barrier film incorporating vapor deposition coating and polymer based coating

The present invention relates to a barrier membrane, which comprises: (I) substrate, on the substrate including at least first and second coating; (II) the first coating layer, the first layer contains inorganic oxide, metal oxide or metal coating; and (III) the second coating, the coating can be second adhesion to the substrate, wherein the polymer coating is second; when the barrier film has such as Gelbo type description of ASTM F392 in deflection, compared with the second barrier film without coating, oxygen through the degradation rate decreased.

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】將氣相沉積涂層和基于聚合物的涂層組合的增強屏障膜相關申請本申請要求于2014年4月10日提交的美國專利申請第61/977,921號和于2014年9月23日提交的美國專利申請第62/053,895號的權益。各自的公開內容通過引用并入本文。
本專利技術涉及具有氣相沉積涂層和基于聚合物的涂層的組合的屏障涂層膜。
技術介紹
屏障涂層柔性膜可用于很多行業以阻止多種氣體和蒸氣(尤其是氧和水)的進出。這些氣體和蒸氣引起食物劣化。例如，氧滲入花生袋中引起油的氧化，進而變得腐臭。以及水滲入薯條袋中引起薯條變潮。通常使用多種涂料，尤其是聚偏二氯乙烯(“Saran”)，其占有全球屏障涂料市場的主要份額。此外，某些聚合物也因其屏障特性而出名；一些以固體形式使用，而一些可被溶劑化并作為涂層施用到柔性膜上。通常將乙烯-乙烯醇(EVOH)與聚乙烯(PE)一起共擠出成PE/EVOH/PE的多層膜結構，然后將其層壓至聚對苯二甲酸乙二醇酯(聚酯或PET)柔性膜。這種經層壓的PET/EVOH共擠出結構容易成形為袋或包。類似地，可以使聚乙烯醇(PVOH)樹脂在水中溶劑化并將其作為涂層施用到柔性膜(如雙軸取向聚丙烯(BOPP)、PET、PE等)上。另外，將較厚的PVOH涂層施用到聚丙烯擠出片上，然后拉至或繃至薄得多的厚度，這是使膜雙軸取向以提高物理特性的常用方法。也可以使溶劑化的PVOH樹脂負載有粘土或粘土小片并作為涂層施用到膜上；所述粘土通過所產生的扭曲路徑阻止氣體滲入而向PVOH樹脂提供增強的屏障特性。鋁氧化物和硅氧化物是在真空中以埃厚度氣相沉積到膜上的透明屏障涂料。這些涂料通常使氧滲透率降低兩個數量級。例如，在23℃和1大氣壓力下在24小時內，沉積到12微米厚的PET膜上的鋁氧化物將使氧透過率從約6立方厘米/100平方英寸(cc/100in2)降低到0.09cc/100in2至0.06cc/100in2。其他氣體的滲透率和水蒸氣滲透率同樣得以降低。然而，這些金屬氧化物傾向于是易碎的，而且歷史上發現商業用途有限。最近，將涂層——尤其是基于丙烯酸樹脂的涂層——施用到AlOx表面上以通過提供某種程度的脆性降低來減緩屏障的劣化。例如，可以用標準Gelbo撓曲裝置使具有0.06cc/100in2屏障的AlOx涂覆PET膜撓曲十次，滲透率將增加一個數量級，增加到0.6cc/100in2至1.0cc/100in2，并且在一些情況下更高。通過施用在AlOx表面之上的丙烯酸樹脂涂層，未經撓曲的膜與未涂覆膜具有相似的屏障，當這種膜經受Gelbo撓曲時，屏障將再次喪失多達一個數量級，但是不會更多。丙烯酸樹脂涂層還提供了良好的耐刮擦的表面，從而還保護了容易受刮擦的AlOx涂層。受刮擦的AlOx涂層也喪失大量的屏障，與通過撓曲喪失的相似。當然，通過撓曲或刮擦喪失的屏障的量與處理的量成正比。本領域需要具有改善的水分和氧屏障特性的膜，特別是在撓曲、磨損和包裝處理之后保持屏障特性的膜。
技術實現思路
在一些方面中，本專利技術涉及一種屏障膜，其包括：(i)基底，包括在所述基底上的至少第一涂層和第二涂層；(ii)所述第一涂層，所述第一涂層包含無機氧化物、金屬氧化物或金屬涂料；以及(iii)所述第二涂層，所述第二涂層能夠粘合至所述基底，其中所述第二涂層是聚合物的；其中當所述屏障膜經受如ASTMF392中描述的Gelbo型撓曲時，與沒有所述第二涂層的屏障膜相比，氧透過率的劣化可以隨著所述第二涂層的涂層重量減小。在一些實施方案中，所述第二涂層以0.05克/平方米至1.0克/平方米的量施用。在某些實施方案中，在根據ASTMF392的撓曲后在0％相對濕度下測量氧滲透之后，所述屏障膜表現出小于1cc/100in2的氧透過率變化。在另一些實施方案中，在根據ASTMF392的撓曲后在0％相對濕度下測量氧滲透之后，氧透過率的變化小于0.5cc/100in2或小于0.25cc/100in2。在一些方面中，本專利技術涉及屏障膜，其包括：(i)基底，包括在所述基底上的至少第一涂層和第二涂層；(ii)所述第一涂層，所述第一涂層包含無機氧化物、金屬氧化物或金屬涂料；以及(iii)所述第二涂層，所述第二涂層包含多羥基聚合物或含有氨基甲酸酯的聚合物。在一些實施方案中，第二涂層基本上不含無機化合物。在一些實施方案中，無機化合物為金屬化合物和含硅化合物。這樣的金屬化合物例如為金屬氧化物、金屬氫氧化物、金屬醇鹽等。在一些實施方案中，金屬醇鹽為式M(OR)n，其中M為Si、Ti、Al和Zr，并且R為烷基如甲基或乙基。一些金屬化合物為金屬氯化物，例如錫氯化物，包括氯化亞錫、氯化錫及其混合物。其他無機化合物包括無機氧化物如硅氧化物。在一些實施方案中，第二涂層另外地包含(a)粘土和(b)化學穩定劑，其中所述化學穩定劑包括：--含有陽離子官能團的材料，所述陽離子官能團包括鋰、烷基C2-C6銨、烯丙基銨、雜環銨、嗎啉(morpholonium)、銨和氨基C3-C6烷基羧酸中的至少一種；--與包括羧酸、磷酸、膦酸、磺酸和脂肪酸中至少一種的陰離子組合的鋰陽離子，鋰螯合劑，和鋰鹽；以及--氨、C3-C6胺、雜環胺、氫氧化鋰、嗎啉和嗎啉油酸鹽。優選的粘土包括蛭石、蒙脫石、鋰皂石、四硅鈉云母(sodiumterasililicmica)和鈉帶云母。在某些實施方案中，優選的粘土包括蛭石。在某些實施方案中，多羥基組合物為聚乙烯醇。在另一個實施方案中，可使用的多羥基聚合物為聚乙烯醇/乙烯-乙烯醇(PVOH/EVOH)聚合物。在一些優選的實施方案中，第二涂層包含聚乙烯醇(PVOH)、聚乙烯亞胺(PEI)和氨基甲酸酯以及用于所有樹脂組分的固化劑。在某些實施方案中，優選的固化劑包括乙二醇(也稱為乙二醛)、碳酸鋯銨、多官能異氰酸酯和聚氮丙啶。在一些優選的實施方案中，第二涂層可包含聚乙烯醇與聚乙烯亞胺(PEI)和/或氨基甲酸酯以及用于所有樹脂組分的固化劑的共混物，其中在某些實施方案中，優選的固化劑包括乙二醇、碳酸鋯銨、多官能異氰酸酯和聚氮丙啶。在一些構造中，第一涂層位于第二涂層與基底之間。在施用第二涂層之前可任選地將底涂層施用至第一涂層。該底涂層可以以在目標的最終用途應用中提供所需的結構粘合強度的任何量施用。在一些實施方案中，該涂層以約0.1g/m2至約0.5g/m2的量施用。在一些實施方案中，該底涂層可包含氨基甲酸酯。在某些實施方案中，屏障膜包括：基底；在所述基底上的第一層，所述第一層包含金屬涂料或金屬氧化物涂料；施用至所述第一涂層的底涂層；以及施用至底涂層的第二涂層，所述第二涂層包含多羥基聚合物(例如，PVOH，具有或沒有粘土添加劑)。在一些實施方案中，第二涂層可另外地包含粘合促進劑。在屏障膜中可使用附加涂層。例如，附加涂層可設置在第二涂層上以提供另外的屏障優點。這樣的優點包括水分屏障、耐磨性和粘合促進劑。其他的膜候選物包括氨基甲酸酯和PVOH。某些優選的構造是第一涂層沉積在第二涂層上的屏障膜。雖然可使用任何合適的基底，但是優選的基底包括聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、乙醇酸化聚酯(PET-G)、尼龍、雙軸取向聚丙烯(BOPP)、取向聚丙烯、流延聚丙烯、聚苯乙烯、聚乙烯(PE)、聚氯乙烯、聚乳酸(PLA)、聚羥基烷基酸酯(PHA)、雙軸取向PE本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種屏障膜，包括：(i)基底，包括在所述基底上的至少第一涂層和第二涂層；(ii)所述第一涂層，所述第一涂層包含無機氧化物、金屬氧化物或金屬涂料；以及(iii)所述第二涂層，所述第二涂層能夠粘合至所述基底，其中所述第二涂層是聚合物的；其中當所述屏障膜經受如ASTM?F392中描述的Gelbo型撓曲時，與沒有所述第二涂層的屏障膜相比，氧透過率的劣化減小。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2014.04.10 US 61/977,921;2014.09.23 US 62/053,8951.一種屏障膜，包括：(i)基底，包括在所述基底上的至少第一涂層和第二涂層；(ii)所述第一涂層，所述第一涂層包含無機氧化物、金屬氧化物或金屬涂料；以及(iii)所述第二涂層，所述第二涂層能夠粘合至所述基底，其中所述第二涂層是聚合物的；其中當所述屏障膜經受如ASTMF392中描述的Gelbo型撓曲時，與沒有所述第二涂層的屏障膜相比，氧透過率的劣化減小。2.根據權利要求1所述的屏障膜，其中所述第二涂層包含多羥基聚合物或含有氨基甲酸酯的聚合物、以及任選的交聯劑。3.根據權利要求1所述的屏障膜，其中所述第二涂層基本上不含無機化合物。4.根據權利要求1所述的屏障膜，其中所述第二涂層另外地包含：(a)粘土；(b)化學穩定劑，其中所述化學穩定劑包括以下中的一種或更多種：--含有陽離子官能團的材料，所述陽離子官能團包括鋰、烷基C2-C6銨、烯丙基銨、雜環銨、嗎啉銨和氨基C3-C6烷基羧酸中的至少一種；--與包括羧酸、磷酸、膦酸、磺酸和脂肪酸中至少一種的陰離子組合的鋰陽離子，鋰螯合劑，和鋰鹽；以及--氨、C3-C6胺、雜環胺、氫氧化鋰、嗎啉和嗎啉油酸鹽；以及(c)交聯劑。5.根據權利要求4所述的屏障膜，其中所述粘土為蛭石、蒙脫石、鋰皂石、四硅鈉云母和鈉帶云母中的一種或更多種。6.根據權利要求4所述的屏障膜，其中所述粘土包括蛭石。7.根據權利要求1所述的屏障膜，其中所述第一涂層位于所述第二涂層與所述基底之間。8.根據權利要求1所述的屏障膜，其中底涂層在所述第一涂層與所述第二涂層之間。9.根據權利要求8所述的屏障膜，其中所述底涂層來源于基于水的聚氨酯乳液。10.根據權利要求1所述的屏障膜，其中所述多羥基聚合物包括聚乙烯醇。11.根據權利要求1所述的屏障膜，其...

【專利技術屬性】
技術研發人員：霍華德·S·克拉維茨，
申請(專利權)人：納米包裝公司，
類型：發明
國別省市：美國,US