将气相沉积涂层和基于聚合物的涂层组合的增强屏障膜制造技术

本发明专利技术涉及屏障膜，其包括：(i)基底，包括在所述基底上的至少第一涂层和第二涂层；(ii)所述第一涂层，所述第一涂层包含无机氧化物、金属氧化物或金属涂料；以及(iii)所述第二涂层，所述第二涂层能够粘合至所述基底，其中所述第二涂层是聚合物的；其中当所述屏障膜经受如ASTM F392中描述的Gelbo型挠曲时，与没有所述第二涂层的屏障膜相比，氧透过率的劣化减小。

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.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】将气相沉积涂层和基于聚合物的涂层组合的增强屏障膜相关申请本申请要求于2014年4月10日提交的美国专利申请第61/977,921号和于2014年9月23日提交的美国专利申请第62/053,895号的权益。各自的公开内容通过引用并入本文。
本专利技术涉及具有气相沉积涂层和基于聚合物的涂层的组合的屏障涂层膜。
技术介绍
屏障涂层柔性膜可用于很多行业以阻止多种气体和蒸气(尤其是氧和水)的进出。这些气体和蒸气引起食物劣化。例如，氧渗入花生袋中引起油的氧化，进而变得腐臭。以及水渗入薯条袋中引起薯条变潮。通常使用多种涂料，尤其是聚偏二氯乙烯(“Saran”)，其占有全球屏障涂料市场的主要份额。此外，某些聚合物也因其屏障特性而出名；一些以固体形式使用，而一些可被溶剂化并作为涂层施用到柔性膜上。通常将乙烯-乙烯醇(EVOH)与聚乙烯(PE)一起共挤出成PE/EVOH/PE的多层膜结构，然后将其层压至聚对苯二甲酸乙二醇酯(聚酯或PET)柔性膜。这种经层压的PET/EVOH共挤出结构容易成形为袋或包。类似地，可以使聚乙烯醇(PVOH)树脂在水中溶剂化并将其作为涂层施用到柔性膜(如双轴取向聚丙烯(BOPP)、PET、PE等)上。另外，将较厚的PVOH涂层施用到聚丙烯挤出片上，然后拉至或绷至薄得多的厚度，这是使膜双轴取向以提高物理特性的常用方法。也可以使溶剂化的PVOH树脂负载有粘土或粘土小片并作为涂层施用到膜上；所述粘土通过所产生的扭曲路径阻止气体渗入而向PVOH树脂提供增强的屏障特性。铝氧化物和硅氧化物是在真空中以埃厚度气相沉积到膜上的透明屏障涂料。这些涂料通常使氧渗透率降低两个数量级。例如，在23℃和1大气压力下在24小时内，沉积到12微米厚的PET膜上的铝氧化物将使氧透过率从约6立方厘米/100平方英寸(cc/100in2)降低到0.09cc/100in2至0.06cc/100in2。其他气体的渗透率和水蒸气渗透率同样得以降低。然而，这些金属氧化物倾向于是易碎的，而且历史上发现商业用途有限。最近，将涂层——尤其是基于丙烯酸树脂的涂层——施用到AlOx表面上以通过提供某种程度的脆性降低来减缓屏障的劣化。例如，可以用标准Gelbo挠曲装置使具有0.06cc/100in2屏障的AlOx涂覆PET膜挠曲十次，渗透率将增加一个数量级，增加到0.6cc/100in2至1.0cc/100in2，并且在一些情况下更高。通过施用在AlOx表面之上的丙烯酸树脂涂层，未经挠曲的膜与未涂覆膜具有相似的屏障，当这种膜经受Gelbo挠曲时，屏障将再次丧失多达一个数量级，但是不会更多。丙烯酸树脂涂层还提供了良好的耐刮擦的表面，从而还保护了容易受刮擦的AlOx涂层。受刮擦的AlOx涂层也丧失大量的屏障，与通过挠曲丧失的相似。当然，通过挠曲或刮擦丧失的屏障的量与处理的量成正比。本领域需要具有改善的水分和氧屏障特性的膜，特别是在挠曲、磨损和包装处理之后保持屏障特性的膜。
技术实现思路
在一些方面中，本专利技术涉及一种屏障膜，其包括：(i)基底，包括在所述基底上的至少第一涂层和第二涂层；(ii)所述第一涂层，所述第一涂层包含无机氧化物、金属氧化物或金属涂料；以及(iii)所述第二涂层，所述第二涂层能够粘合至所述基底，其中所述第二涂层是聚合物的；其中当所述屏障膜经受如ASTMF392中描述的Gelbo型挠曲时，与没有所述第二涂层的屏障膜相比，氧透过率的劣化可以随着所述第二涂层的涂层重量减小。在一些实施方案中，所述第二涂层以0.05克/平方米至1.0克/平方米的量施用。在某些实施方案中，在根据ASTMF392的挠曲后在0％相对湿度下测量氧渗透之后，所述屏障膜表现出小于1cc/100in2的氧透过率变化。在另一些实施方案中，在根据ASTMF392的挠曲后在0％相对湿度下测量氧渗透之后，氧透过率的变化小于0.5cc/100in2或小于0.25cc/100in2。在一些方面中，本专利技术涉及屏障膜，其包括：(i)基底，包括在所述基底上的至少第一涂层和第二涂层；(ii)所述第一涂层，所述第一涂层包含无机氧化物、金属氧化物或金属涂料；以及(iii)所述第二涂层，所述第二涂层包含多羟基聚合物或含有氨基甲酸酯的聚合物。在一些实施方案中，第二涂层基本上不含无机化合物。在一些实施方案中，无机化合物为金属化合物和含硅化合物。这样的金属化合物例如为金属氧化物、金属氢氧化物、金属醇盐等。在一些实施方案中，金属醇盐为式M(OR)n，其中M为Si、Ti、Al和Zr，并且R为烷基如甲基或乙基。一些金属化合物为金属氯化物，例如锡氯化物，包括氯化亚锡、氯化锡及其混合物。其他无机化合物包括无机氧化物如硅氧化物。在一些实施方案中，第二涂层另外地包含(a)粘土和(b)化学稳定剂，其中所述化学稳定剂包括：--含有阳离子官能团的材料，所述阳离子官能团包括锂、烷基C2-C6铵、烯丙基铵、杂环铵、吗啉(morpholonium)、铵和氨基C3-C6烷基羧酸中的至少一种；--与包括羧酸、磷酸、膦酸、磺酸和脂肪酸中至少一种的阴离子组合的锂阳离子，锂螯合剂，和锂盐；以及--氨、C3-C6胺、杂环胺、氢氧化锂、吗啉和吗啉油酸盐。优选的粘土包括蛭石、蒙脱石、锂皂石、四硅钠云母(sodiumterasililicmica)和钠带云母。在某些实施方案中，优选的粘土包括蛭石。在某些实施方案中，多羟基组合物为聚乙烯醇。在另一个实施方案中，可使用的多羟基聚合物为聚乙烯醇/乙烯-乙烯醇(PVOH/EVOH)聚合物。在一些优选的实施方案中，第二涂层包含聚乙烯醇(PVOH)、聚乙烯亚胺(PEI)和氨基甲酸酯以及用于所有树脂组分的固化剂。在某些实施方案中，优选的固化剂包括乙二醇(也称为乙二醛)、碳酸锆铵、多官能异氰酸酯和聚氮丙啶。在一些优选的实施方案中，第二涂层可包含聚乙烯醇与聚乙烯亚胺(PEI)和/或氨基甲酸酯以及用于所有树脂组分的固化剂的共混物，其中在某些实施方案中，优选的固化剂包括乙二醇、碳酸锆铵、多官能异氰酸酯和聚氮丙啶。在一些构造中，第一涂层位于第二涂层与基底之间。在施用第二涂层之前可任选地将底涂层施用至第一涂层。该底涂层可以以在目标的最终用途应用中提供所需的结构粘合强度的任何量施用。在一些实施方案中，该涂层以约0.1g/m2至约0.5g/m2的量施用。在一些实施方案中，该底涂层可包含氨基甲酸酯。在某些实施方案中，屏障膜包括：基底；在所述基底上的第一层，所述第一层包含金属涂料或金属氧化物涂料；施用至所述第一涂层的底涂层；以及施用至底涂层的第二涂层，所述第二涂层包含多羟基聚合物(例如，PVOH，具有或没有粘土添加剂)。在一些实施方案中，第二涂层可另外地包含粘合促进剂。在屏障膜中可使用附加涂层。例如，附加涂层可设置在第二涂层上以提供另外的屏障优点。这样的优点包括水分屏障、耐磨性和粘合促进剂。其他的膜候选物包括氨基甲酸酯和PVOH。某些优选的构造是第一涂层沉积在第二涂层上的屏障膜。虽然可使用任何合适的基底，但是优选的基底包括聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、乙醇酸化聚酯(PET-G)、尼龙、双轴取向聚丙烯(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)、聚羟基烷基酸酯(PHA)、双轴取向PE本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种屏障膜，包括：(i)基底，包括在所述基底上的至少第一涂层和第二涂层；(ii)所述第一涂层，所述第一涂层包含无机氧化物、金属氧化物或金属涂料；以及(iii)所述第二涂层，所述第二涂层能够粘合至所述基底，其中所述第二涂层是聚合物的；其中当所述屏障膜经受如ASTM F392中描述的Gelbo型挠曲时，与没有所述第二涂层的屏障膜相比，氧透过率的劣化减小。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.04.10 US 61/977,921;2014.09.23 US 62/053,8951.一种屏障膜，包括：(i)基底，包括在所述基底上的至少第一涂层和第二涂层；(ii)所述第一涂层，所述第一涂层包含无机氧化物、金属氧化物或金属涂料；以及(iii)所述第二涂层，所述第二涂层能够粘合至所述基底，其中所述第二涂层是聚合物的；其中当所述屏障膜经受如ASTMF392中描述的Gelbo型挠曲时，与没有所述第二涂层的屏障膜相比，氧透过率的劣化减小。2.根据权利要求1所述的屏障膜，其中所述第二涂层包含多羟基聚合物或含有氨基甲酸酯的聚合物、以及任选的交联剂。3.根据权利要求1所述的屏障膜，其中所述第二涂层基本上不含无机化合物。4.根据权利要求1所述的屏障膜，其中所述第二涂层另外地包含：(a)粘土；(b)化学稳定剂，其中所述化学稳定剂包括以下中的一种或更多种：--含有阳离子官能团的材料，所述阳离子官能团包括锂、烷基C2-C6铵、烯丙基铵、杂环铵、吗啉铵和氨基C3-C6烷基羧酸中的至少一种；--与包括羧酸、磷酸、膦酸、磺酸和脂肪酸中至少一种的阴离子组合的锂阳离子，锂螯合剂，和锂盐；以及--氨、C3-C6胺、杂环胺、氢氧化锂、吗啉和吗啉油酸盐；以及(c)交联剂。5.根据权利要求4所述的屏障膜，其中所述粘土为蛭石、蒙脱石、锂皂石、四硅钠云母和钠带云母中的一种或更多种。6.根据权利要求4所述的屏障膜，其中所述粘土包括蛭石。7.根据权利要求1所述的屏障膜，其中所述第一涂层位于所述第二涂层与所述基底之间。8.根据权利要求1所述的屏障膜，其中底涂层在所述第一涂层与所述第二涂层之间。9.根据权利要求8所述的屏障膜，其中所述底涂层来源于基于水的聚氨酯乳液。10.根据权利要求1所述的屏障膜，其中所述多羟基聚合物包括聚乙烯醇。11.根据权利要求1所述的屏障膜，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：霍华德·S·克拉维茨，
申请(专利权)人：纳米包装公司，
类型：发明
国别省市：美国,US