專利名稱：箔對(duì)熱塑性聚合物的粘合的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的領(lǐng)域本發(fā)明涉及箔(foil)對(duì)包括乙烯/丙烯酸丁酯共聚物的熱塑性組合物的粘合，涉及包括層壓至熱塑性組合物上的箔的多層結(jié)構(gòu)，以及涉及包括這些多層結(jié)構(gòu)的包裝材料。
本發(fā)明的背景鋁箔(Al)作為水分和氣體阻隔層廣泛應(yīng)用于食品包裝工業(yè)。由于箔具有差的耐撓曲龜裂性、不能形成真空密封和成本的原因，它通常以多層結(jié)構(gòu)與其它材料如紙、聚乙烯(PE)和取向聚丙烯(OPP)相結(jié)合。應(yīng)用包括許多干性食品的包裝材料如粉末飲料混合物的小袋和非包裝應(yīng)用。一些普通的多層結(jié)構(gòu)包括紙/LDPE/Al/LDPE和OPP/底漆/LDPE/Al/LDPE，其中LDPE是低密度聚乙烯，紙或OPP提供勁度和印刷表面。底漆允許LDPE粘結(jié)到OPP基材上，第一LDPE層提供對(duì)鋁箔的粘合，第二LDPE層作為密封層。
這些結(jié)構(gòu)通常通過擠出涂覆或?qū)訅旱姆绞街苽?，它包括在基材之間鋪設(shè)聚合物的熔體幕涂層，所述基材在與冷輥接觸的同時(shí)高速移動(dòng)。聚乙烯對(duì)箔的粘合可以通過在高涂布溫度(300到330℃)下加工以使一部分該聚乙烯氧化的方式獲得。LDPE的氧化產(chǎn)生對(duì)鋁箔提供適度粘合的極性物質(zhì)。
在許多應(yīng)用中，使用LDPE或LLDPE(線性低密度聚乙烯)膜，而不使用LDPE涂層作為密封劑。例如紙/LDPE/Al/LDPE/PE膜。PE膜可以是LDPE或LLDPE，但通常是基于LLDPE的。PE膜具有與LDPE涂層相比的多個(gè)優(yōu)點(diǎn)例如，考慮到密封界面的填縫，PE膜可以制備得比涂層更厚。LLDPE膜提供更高的密封強(qiáng)度。吹脹薄膜具有更好的強(qiáng)度和抗撕裂性。吹脹薄膜提供更大的勁度。在比擠出涂覆低得多的溫度下進(jìn)行加工的吹脹薄膜具有較少的味道和氣味問題(與LDPE的氧化有關(guān))。
LDPE是目前用于擠出層合的主要樹脂。然而，使用LDPE來將PE膜擠出層合到鋁箔上的一個(gè)根本問題是LDPE對(duì)鋁箔的粘合隨時(shí)間而“老化”。首先LDPE對(duì)鋁箔的粘合僅僅是勉強(qiáng)夠格，但經(jīng)過一至幾個(gè)星期的時(shí)間，其粘結(jié)強(qiáng)度常常降至在應(yīng)用中不再發(fā)揮作用的水平。一種解釋是老化可能與LDPE的二級(jí)結(jié)晶度有關(guān)。在層壓過程中，LDPE迅速驟冷，出現(xiàn)很少的一級(jí)結(jié)晶。隨著時(shí)間的推移，可以形成少量的“二級(jí)”晶體。隨著PE結(jié)晶，它發(fā)生收縮。收縮可以對(duì)鍵合產(chǎn)生應(yīng)力并減小剝離強(qiáng)度。LDPE-Al鍵合是結(jié)構(gòu)中的這些鍵作用當(dāng)中的最弱的(LDPE與PE膜的鍵合一般是不可分離的)，因此其剝離強(qiáng)度下降。
在將箔粘合到非極性聚合物組合物上時(shí)，使用附加聚合物組合物作為粘合劑或″連系”層可能是有益的。通常，較大極性的聚合物材料比較小極性的材料更容易粘合到箔上。然而，很好粘著到箔上的極性聚合物不能很好的粘著到非極性聚合物上。因此，優(yōu)選粘結(jié)層具有允許它粘著到箔和非極性聚合物兩者上的性能的平衡性。
化學(xué)底漆有時(shí)被用于增進(jìn)對(duì)非極性的基材的粘合，但是這增加了成本，并對(duì)于溶劑型體系而言會(huì)引起環(huán)境問題。因此，希望不使用底漆而將箔粘著到非極性聚合物組合物上。
本發(fā)明的概述本發(fā)明包括一種能夠包括多層結(jié)構(gòu)的組合物或能夠由多層結(jié)構(gòu)制備的組合物。該結(jié)構(gòu)可包括或制備自下述層，即，至少一層箔，至少一層乙烯/丙烯酸丁酯共聚物組合物，至少一層熱塑性聚烯烴組合物，和任選的包括紙、聚酯、聚酰胺、乙烯-乙烯醇、聚乙烯-乙酸乙烯酯、乙烯/丙烯酸共聚物或其離聚物、聚偏氯乙烯、酸酐改性的乙烯均聚和共聚物或它們的兩種或多種的組合的附加層。
本發(fā)明還包括可以提高箔對(duì)熱塑性組合物的粘合性的方法。該方法可包括在箔層和熱塑性聚烯烴組合物層之間結(jié)合(如擠出)乙烯/丙烯酸丁酯共聚物組合物。
本發(fā)明還包括包含多層結(jié)構(gòu)的包裝材料。
本發(fā)明的詳細(xì)說明熱塑性組合物是在壓力下加熱時(shí)能夠流動(dòng)的聚合物材料。熔體指數(shù)(MI)是在控制的溫度和壓力條件下聚合物流過規(guī)定的毛細(xì)管的質(zhì)量流動(dòng)速率。這里報(bào)道的熔體指數(shù)是根據(jù)ASTM 1238，在190℃下使用2160g重物測定的，MI值以克/10分鐘為單位記錄。這里描述的熱塑性組合物適于通過擠出加工制備膜和多層結(jié)構(gòu)。
這里使用的術(shù)語“箔”指薄的柔性金屬膜或片材，尤其是鋁膜或片。它也指其中至少一層鋁被粘著到其它材料的附加層上的多層結(jié)構(gòu)，前提條件是該多層結(jié)構(gòu)的至少一面是鋁層。
術(shù)語“乙烯/丙烯酸丁酯共聚物”包括烷基部分含有四個(gè)碳原子的乙烯和丙烯酸丁酯的共聚物?！耙蚁?丙烯酸丁酯(縮寫為EBA)”指乙烯(縮寫為E)和丙烯酸丁酯(縮寫為BA)的共聚物。值得注意的是，從丙烯酸正丁酯共聚單體(EnBA)制備的乙烯/丙烯酸丁酯共聚物。值得注意的是，從丙烯酸異丁酯共聚單體(EiBA)制備的乙烯/丙烯酸丁酯共聚物。優(yōu)選的是EnBA共聚物。
引入到乙烯/丙烯酸丁酯共聚物中的丙烯酸丁酯共聚單體的相對(duì)量，原則上能夠在從總共聚物量的幾個(gè)wt％到高達(dá)40wt％或甚至更高的范圍內(nèi)廣泛地變化。乙烯/丙烯酸丁酯共聚物中存在的丙烯酸丁酯基團(tuán)的相對(duì)量，可被視為確定所得乙烯共聚物被看作是極性聚合物組合物為何種程度和到什么程度。
優(yōu)選地，丙烯酸丁酯共聚單體在乙烯/丙烯酸丁酯共聚物中具有5-30wt％，可選擇地，7-27wt％含量范圍，更優(yōu)選15-30wt％，可選擇地，17-27wt％。
乙烯/丙烯酸丁酯共聚物可由聚合物領(lǐng)域眾所周知的方法，使用高壓釜或者管式反應(yīng)器制備。共聚反應(yīng)可以在高壓釜內(nèi)以連續(xù)生產(chǎn)過程進(jìn)行乙烯、丙烯酸丁酯、和任選的溶劑如甲醇(參見US專利5,028,674)，和引發(fā)劑一起被連續(xù)加入在US 2,897,183中公開的那一類型的攪拌式高壓釜中。添加速率取決于變量，如聚合溫度、壓力、和丙烯酸丁酯單體在獲得共聚物的目標(biāo)組成所需要的反應(yīng)混合物中的濃度。有時(shí)，也希望使用調(diào)聚體，如丙烷，來控制分子量。反應(yīng)混合物連續(xù)從高壓釜中除去。反應(yīng)混合物離開反應(yīng)容器之后，共聚物由傳統(tǒng)方法，例如在減壓和高溫下蒸發(fā)非聚合材料和溶劑，與未反應(yīng)單體和溶劑(如果使用溶劑)分離。
管式反應(yīng)器制備的乙烯/丙烯酸丁酯共聚物不同于現(xiàn)有技術(shù)公知的更為普通的高壓釜制備的乙烯/丙烯酸丁酯。因此，對(duì)本發(fā)明來說，術(shù)語或短語“管式反應(yīng)器制備的”乙烯/丙烯酸丁酯共聚物，表示在高壓和高溫下在管式反應(yīng)器等反應(yīng)器中制備的乙烯共聚物，其中，通過在管式反應(yīng)器內(nèi)沿著反應(yīng)流路有意引入單體而削弱或部分補(bǔ)償乙烯和丙烯酸丁酯各共聚單體的不同反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的固有的結(jié)果。正如現(xiàn)有技術(shù)中一般公認(rèn)的，此類管式反應(yīng)器共聚合技術(shù)可以制備出具有沿著聚合物骨架的較大相對(duì)不均勻度的共聚物(共聚單體的更象嵌段的分布)，傾向于減少長鏈支化的存在，并產(chǎn)生一種比在高壓攪拌高壓釜式反應(yīng)器中以相同的共聚單體比制備的共聚物具有更高的熔點(diǎn)的共聚物。管式反應(yīng)器制備的乙烯/丙烯酸丁酯共聚物通常比高壓釜制備的乙烯/丙烯酸丁酯共聚物更有勁度、更有彈性。
這一性質(zhì)的管式反應(yīng)器制備的乙烯/丙烯酸丁酯共聚物可從E.I.duPont de Nemours and Company(DuPont)，Wilmington Delaware商購。
上述管式反應(yīng)器乙烯/丙烯酸丁酯共聚物的實(shí)際制備優(yōu)選在高溫下的高壓管式反應(yīng)器中沿著該管附加引入反應(yīng)物共聚單體制備，不能僅僅在攪拌式高溫高壓的高壓釜型反應(yīng)器中制造。然而，相似的乙烯/丙烯酸丁酯共聚材料可以在一系列高壓釜反應(yīng)器中制備，其中共聚單體置換是通過在US專利3,350,372、3,756,996、和5,532,066中公開的多區(qū)段引入反應(yīng)物共聚單體來實(shí)現(xiàn)的，因而這些高熔點(diǎn)材料可以被認(rèn)為是等同的。
對(duì)于另外的關(guān)于管式反應(yīng)器制備的和高壓釜制備的乙烯/丙烯酸烷基酯共聚物的差異的一般討論，參見Richard T.Chou，Mimi Y.Keating和Lester J.Hughes，“High Flexibility EMA made from High PressureTubular Process″，Annual Technical Conference-Society of PlasticsEngineers(2002)，60th(Vol.2)，1832-1836.CODENACPED4 ISSN0272-5223；AN 2002572809。
適用于本發(fā)明的乙烯/丙烯酸丁酯共聚物可從DuPont獲得。可從DuPont獲得的乙烯/丙烯酸丁酯共聚物的特定例子參見表A。
表A
可用于本發(fā)明的乙烯/丙烯酸丁酯共聚物可在分子量上有變化，如表A的熔體指數(shù)范圍所示。聚合物組分熔體指數(shù)(MI)等級(jí)的特定選擇，通過將EBA在擠出層合中的可加工性與在箔和熱塑性組合物之間的粘合的需要進(jìn)行平衡來影響。優(yōu)選的是具有約4-約12g/10min的MI的乙烯/丙烯酸丁酯共聚物。值得注意的是，EBA-5和EBA-6分別具有4.3和7.4g/10min的MI。
用于本發(fā)明的EBA組合物可以任選進(jìn)一步包括諸如熱和紫外(UV)穩(wěn)定劑、UV吸收劑、抗靜電劑、加工助劑、螢光增白劑、顏料、潤滑劑等的添加劑。這些常用組分一般以0.01-20wt％、優(yōu)選0.1-15wt％的量存在于用于本發(fā)明的組合物中，只要它們不破壞聚合物的粘合作用。
用于本發(fā)明的EBA組合物可以任選進(jìn)一步包括約1-約30wt％、優(yōu)選5-25wt％、更優(yōu)選10-20wt％的聚烯烴，如聚乙烯或聚丙烯。聚烯烴可以被加到EBA組合物中以改進(jìn)與聚烯烴基材的相容性。
任選可以任何已知的方法向組合物中引入此類常用成分。該引入可以通過例如干混、擠出各種成分的混合物、普通母料技術(shù)等實(shí)現(xiàn)。任選的聚烯烴也可以作為再循環(huán)方法的一部分被引入。
適用于本發(fā)明的聚烯烴可以是聚丙烯或聚乙烯聚合物和包括乙烯或丙烯的共聚物。聚乙烯(PE)和聚丙烯(PP)可以由任何本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所知的方式制備，包括眾所周知的齊格勒-納塔催化聚合反應(yīng)(例如，US 4,076,698和US 3,645,992)、金屬茂催化聚合反應(yīng)(例如，US5,198,401和US 5,405,922)、和自由基聚合反應(yīng)。因?yàn)檫@些方式為本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所熟知，為了簡潔省略對(duì)其的描述。PE聚合物可以包括線性或支化聚乙烯如高密度聚乙烯(HDPE)、LLDPE、極低或超低密度聚乙烯(VLDPE或ULDPE)、和LDPE。適用于本發(fā)明的聚乙烯的密度包括所有已知的PE并且能夠是在0.865g/cc-0.970g/cc范圍內(nèi)。這里使用的線型聚乙烯可以引入α-烯烴共聚單體如丁烯、己烯或辛烯，以將它們的密度降至所述的密度范圍。這里使用的術(shù)語“聚乙烯”一般指任何或所有上述的包括乙烯的聚合物。
PP聚合物可以包括丙烯的均聚物、無規(guī)共聚物、嵌段共聚物和三元共聚物。丙烯的共聚物包括丙烯與其它烯烴如乙烯、1-丁烯、2-丁烯和各種戊烯異構(gòu)體等的共聚物，優(yōu)選丙烯與乙烯的共聚物。丙烯的三元共聚物包括丙烯與乙烯和一種其它烯烴的共聚物。無規(guī)共聚物，也稱為統(tǒng)計(jì)結(jié)構(gòu)共聚物，是其中丙烯和共聚單體以相應(yīng)于丙烯與共聚單體的進(jìn)料比的比率隨機(jī)分布于整個(gè)聚合物鏈上的聚合物。嵌段共聚物由由丙烯均聚物組成的鏈段和由，例如，丙烯和乙烯的無規(guī)共聚物組成的鏈段構(gòu)成。這里使用的術(shù)語”聚丙烯”一般指任何或所有上述的包括丙烯的聚合物。與嵌段共聚物和它們的制備有關(guān)的另外信息可以在由D.C.Allport和W.H.Janes編輯、Applied Science Publishers Ltd在1973年出版的“Block Copolymers”的第4.4和4.7章中找到。
多層結(jié)構(gòu)可以由包括擠出涂覆或?qū)雍系姆椒ㄖ苽洌ㄔ诓途巯N膜基材之間鋪設(shè)乙烯/丙烯酸丁酯共聚物組合物的熔體幕涂層，當(dāng)與冷輥接觸的同時(shí)箔和聚烯烴薄膜基材高速(例如約100-1000英尺/分和優(yōu)選約300-800英尺/分)移動(dòng)。熔體幕可以通過將乙烯/丁基共聚物組合物擠出一扁平模頭來形成。當(dāng)離開該口模時(shí)乙烯/丁基共聚物組合物的溫度優(yōu)選為約300-340℃，最優(yōu)選約310-330℃?？谀３隹诤屠漭侀g的氣隙通常為約3-15英寸，優(yōu)選約5-約10英寸。更高的溫度通常引起更高的粘合值，但受聚合物熱穩(wěn)定性的限制。較低的線速度和較高的氣隙也利于粘合。典型地，為了獲得擠出層合中的最佳粘合，根據(jù)由氣隙除以線速度所定義的氣隙中時(shí)間(TIAG)應(yīng)該為約50-100ms。參見V.Antonov和A.Soutar，1991 TAPPI PLC ConferenceProceedings，第553頁。層壓材料在冷輥上冷卻，并以約100-1000英尺/分鐘，優(yōu)選約300-800英尺/分鐘的線速度導(dǎo)出。
用于層壓方法的膜實(shí)際上可以由本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的任何方法制備。該膜可以是單層或多層聚合物膜。如此，膜和膜結(jié)構(gòu)典型地是流延、擠出、共擠出、層壓等方法制備的，包括各種方法(例如吹脹薄膜、機(jī)械拉伸等)的取向(單軸或雙軸)。各種添加劑可以存在于包括粘結(jié)層等在內(nèi)的各膜層中。添加劑可以是一種或多種抗氧化劑、熱穩(wěn)定劑、紫外(UV)光穩(wěn)定劑、顏料和染料、填料、消光劑、防滑劑、增塑劑、抗粘連劑和其它加工助劑等。
膜可以根據(jù)任何已知方法制備。例如，基膜可以通過使用所謂的“吹脹薄膜”或“扁平口模”法擠出組合物來制備，這是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所熟知的。吹脹薄膜可以通過將聚合物組合物擠出經(jīng)過環(huán)形口模和用氣流使所得管形膜膨脹來提供吹脹薄膜而制備。流延平膜可以通過將組合物擠出經(jīng)過扁平口模來制備。離開口模的膜被至少一個(gè)含有內(nèi)部循環(huán)流體的輥(冷卻輥)或水浴冷卻以提供流延膜。
膜可以在膜的即刻驟冷或流延之外進(jìn)一步取向。該方法包括擠出熔融聚合物層流、驟冷擠出物和在至少一個(gè)方向取向驟冷擠出物的幾個(gè)步驟?！绑E冷”描述在低于其熔點(diǎn)下充分冷卻以獲得固態(tài)膜材料的擠出物。
膜可以是非取向、單軸取向(例如縱向)、或雙軸取向(例如縱向和橫向)。為了獲得滿意的機(jī)械和物理性能的結(jié)合，膜優(yōu)選在所述膜平面的兩個(gè)互相垂直的方向上雙軸取向。
單軸或雙軸拉伸膜的取向和拉伸裝置是現(xiàn)有技術(shù)已知的，并且可以被那些制備本發(fā)明膜的本領(lǐng)域普通技術(shù)人員采用。此類裝置和方法的例子包括，例如，在US專利3,278,663、3,337,665、3,456,044、4,590,106、4,760,116、4,769,421、4,797,235、和4,886,634中公開的那些裝置和方法。
吹脹薄膜可以使用雙膜泡擠出法取向，其中，同步雙軸取向可以通過下述步驟完成，即，擠出初級(jí)管，該管隨后驟冷，重加熱，然后由內(nèi)部氣壓引起膨脹以誘導(dǎo)橫軸取向，以及由差速輥隙或傳送輥以誘發(fā)縱向取向的速度拉伸。
獲得取向吹脹薄膜的方法在本領(lǐng)域中稱為雙膜泡技術(shù)，可以按照在US 3,456,044中公開的方法來進(jìn)行。初級(jí)管可以由環(huán)形口模中熔融擠出。這一擠出的初級(jí)管可被快速冷卻以使結(jié)晶最小化。然后它被加熱到取向溫度(例如通過水浴)。在膜制造裝置的取向區(qū)段中，經(jīng)充氣吹脹形成次級(jí)管，從而膜在橫向呈放射性膨脹，并在一定溫度下在縱向被拖曳或拉伸，以致膨脹出現(xiàn)在兩個(gè)方向，優(yōu)選同時(shí)出現(xiàn)；管的膨脹伴隨有急劇的、突然的在拉伸點(diǎn)的厚度的縮減。然后管型膜通過夾輥被再次平整化。該膜可以被再吹脹和經(jīng)歷退火步驟(熱固化)，在此步驟中它被再次加熱以調(diào)整收縮性能。
在一個(gè)實(shí)施方案中，膜通過引起該膜的聚合物鏈一般在擠出方向上排列的擠壓方法來形成。經(jīng)過高度單軸取向的線性聚合物在取向方向具有相當(dāng)大的強(qiáng)度，但在橫向具有較小的強(qiáng)度。這種排列可以增加膜在擠出方向的強(qiáng)度。
用于本發(fā)明的膜可以通過電暈放電、臭氧或該工業(yè)中的其它標(biāo)準(zhǔn)方式進(jìn)行處理，雖然所述處理對(duì)于與EBA粘合層的良好粘合是不需要的。使用EBA組合物作為粘合層將膜層壓到基材如箔上以得到本發(fā)明的多層結(jié)構(gòu)。多層結(jié)構(gòu)的粘合通常通過提高EBA層的厚度獲得改進(jìn)。EBA層的厚度優(yōu)選為約10-40微米，最優(yōu)選約15-30微米。
多層結(jié)構(gòu)包括(a)至少一層箔；(b)至少一層乙烯/丙烯酸丁酯共聚物組合物；(c)至少一層熱塑性聚烯烴組合物；和任選(d)選自紙、聚酯類如聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯、聚酰胺類、聚乙烯-乙烯醇、聚乙烯-醋酸乙烯酯、乙烯/丙烯酸共聚物及其離聚物、聚偏氯乙烯和酸酐改性的乙烯均聚和共聚物中的材料。
多層結(jié)構(gòu)可以根據(jù)上述方法制備，其中，使用EBA共聚物組合物作為粘合層將含箔基材(例如，通過層壓或擠出涂覆制備)粘著到包括聚烯烴的膜上。含箔基材、包括聚烯烴的膜(或二者)可以是多層結(jié)構(gòu)。
值得注意的是，包含下述層的多層結(jié)構(gòu)包括取向聚酯(尤其是聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯)的層、包括乙烯/丙烯酸共聚物的層、包括箔的層、包括乙烯/丙烯酸丁酯共聚物組合物的層、和包括聚乙烯的層。還值得注意的是，包括下述層的多層結(jié)構(gòu)包括箔的層、包括乙烯/丙烯酸丁酯共聚物組合物的層、和包括聚丙烯的層。
這里公開的多層結(jié)構(gòu)用于包裝應(yīng)用或作為包裝材料。它們也可以用作工業(yè)膜(例如，作為絕熱片材的構(gòu)件)。
包裝材料也可以通過，例如，但并不限于印刷、壓花、和/或著色被進(jìn)一步加工以獲得向消費(fèi)者提供關(guān)于該產(chǎn)品的信息和/或提供具有令人喜歡的包裝件外觀的包裝材料。
這些包裝材料可以通過現(xiàn)有技術(shù)公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)方法制成包裝件如小袋。相應(yīng)地，本發(fā)明提供包括如上所述多層結(jié)構(gòu)的包裝件。
下列實(shí)施例僅僅用于解釋本發(fā)明，不作為對(duì)這里所述的和/或這里提出權(quán)利要求的本發(fā)明的范圍的限制。
實(shí)施例用于制備層壓材料的一般程序?qū)訅翰牧鲜褂脭D出層合法制備。基材A通過使用粘合層B與基材C相結(jié)合。
基材A
在實(shí)施例1至8中，基材A是取向聚酯(OPET)和鋁箔的層壓材料13微米OPET/19微米具有7wt％AA的乙烯/丙烯酸(E/AA)共聚物/9微米鋁箔。OPET是由DuPont Teijin Films供應(yīng)的Melinex7100。(E/AA)共聚物是Nucrel30707，由DuPont制造的具有7％AA的乙烯丙烯酸共聚物?；腁是通過使用直徑4.5英寸、長126英寸的單螺桿擠出機(jī)(出口溫度321℃)，將E/AA共聚物經(jīng)過配有40英寸寬(內(nèi)部框調(diào)幅到29英寸)Cloeren邊緣珠?？s減口模(具有30密耳的縫隙)的在321℃和500ps的背壓下操作的ER-WE-PA供料頭擠出來制備的，以便形成鋪設(shè)在箔和OPET層之間的19微米厚的層。模塞和刮板設(shè)定值分別是2.25和1.5英寸?？谀３隹诤洼佅?擠出物接觸箔和OPET膜的地方)之間的氣隙是8英寸。然后所得組合體在10℃下操作的冷卻輥上通過。線速度是500英尺/分鐘。
粘合層B在下述實(shí)施例中用于層壓粘合層B的樹脂被列于表1，其中MA代表丙烯酸甲酯，EA代表丙烯酸乙酯，BA代表丙烯酸丁酯和AA代表丙烯酸。樹脂e和f是用于制備本發(fā)明多層結(jié)構(gòu)的本發(fā)明層壓方法中的EBA樹脂。樹脂a是可以與EBA樹脂共混形成用于本發(fā)明(或用作對(duì)比例的粘合劑組合物)的EBA/PE組合物的一種聚乙烯組合物。表1所列的其它樹脂用于制備對(duì)比例。
表1
基材C基材C是由80％的丁烯LLDPE(由Nova制造的Sclair 11E1)和20％的高壓LDPE(由Nova制造的Novapol LF-0219A)制成的50μ厚的聚乙烯吹脹薄膜。該膜在具有8英寸直徑的Victor口模的Welex吹脹薄膜線上制備。引出速度是38英尺/分鐘，霜白線高度是26英寸，吸脹比是2.7，平折(layflat)是34英寸。模隙是千分之十五英寸。加工溫度是210℃。
層壓材料A/B/C通過使用直徑4.5英寸、長126英寸的單螺桿擠出機(jī)擠出粘合用聚合物來制備。來自擠出機(jī)的擠出物流經(jīng)配有40英寸寬(內(nèi)部框調(diào)幅到29英寸)Cloeren邊緣珠?？s減口模(具有30密耳縫隙)的ER-WE-PA供料頭，刮板設(shè)定值是1.5英寸和模塞設(shè)定值是2.25英寸。粘合層B鋪設(shè)在基材A和C之間，使它與基材A的箔層相接觸。
實(shí)施例使用的測試方法剝離強(qiáng)度從接近層壓材料中心的位置，在縱向切下一英寸寬的帶材。除非另作說明，所述層在A-B界面分離并在拉伸試驗(yàn)機(jī)上在室溫下以12英寸/分鐘的分離速度按“T-剝離”配置進(jìn)行托拉。分離這些層所需要的平均力除以寬度被記為剝離強(qiáng)度。五個(gè)分別測定的結(jié)果一起平均而獲得所給的平均值(表中的值圓整到最接近的10，數(shù)值結(jié)果為5結(jié)尾，按4舍5入調(diào)高為整數(shù))。還記載了標(biāo)準(zhǔn)偏差(Std)。參見ASTM F904。原始剝離強(qiáng)度在制備該結(jié)構(gòu)后的四個(gè)小時(shí)內(nèi)測量。同一樣品的剝離強(qiáng)度通常在50％相對(duì)濕度、23℃受控環(huán)境下貯存一、四和六個(gè)星期后被再次測量。
記載于表2-5中的破壞模式由下述描述符表征P＝完全干凈地從基材剝離，LS＝B/C膜層分離，E＝當(dāng)其從基材脫離時(shí)剝離臂伸長，D＝C層從B層剝離而B層和A層貼在一起，和FT＝箔撕裂。
實(shí)施例1，C1-C3層壓材料A/B/C通過使用擠出機(jī)出口溫度為321℃、氣隙為8英寸、線速度為500英尺/分鐘、冷卻輥溫度為10℃、引入為-0.6英寸和夾輥壓力為60psig的條件來制備。寬度跨越740mm，夾輥與冷卻輥接觸長度是約13-約15mm。層B的厚度為約0.6-約0.8密耳。
表2
實(shí)施例2-4，C4-C9層壓材料A/B/C通過使用擠出機(jī)出口溫度為321℃、氣隙為8英寸、線速度為500英尺/分鐘、冷卻輥溫度為10℃、引入為-0.5英寸、和夾輥壓力為60psig的條件來制備。寬度跨越740mm，夾輥與冷卻輥接觸長度是約13-約15mm。層B的厚度為約0.6-約0.8密耳。
表3
*282℃離開擠出機(jī)和口模。
+來自粘結(jié)層的PE
實(shí)施例5-8擠出溫度的效果層壓材料A/B/C通過使用樹脂f作為層B，氣隙為8英寸、線速度為500英尺/分鐘、冷卻輥溫度為10℃、引入為-0.5英寸和夾輥壓力為60psig的條件來制備。寬度跨越740mm，夾輥與冷卻輥接觸長度是約13-約15mm。層B的厚度為約0.6-約0.8密耳。擠出溫度在約545-約326℃之間變化。
表4
*E/P，LS，E/P/D實(shí)施例9和10鋁箔與BOPP的層壓。
在實(shí)施例9和10中，基材A是30微米厚的鋁箔，粘合用聚合物層B是樹脂f，基材C是雙軸取向聚丙烯(BOPP，17MB400級(jí)，由ExxonMobil制造的)。樹脂f在直徑為3.5英寸的擠出機(jī)中在330℃的熔體溫度下被擠出。它被加入Egan供料頭和具有外調(diào)幅框的T-slot口模?？谀？p隙為0.7mm，口模寬度為720mm。冷卻輥溫度為12℃，氣隙為150mm，線速度為100米/分鐘。施加于夾輥上的特定力是5.4N/m。電暈處理設(shè)定的功率為4.5kW。
表5
研究表1-5中剝離強(qiáng)度數(shù)據(jù)表明使用乙烯/丙烯酸丁酯共聚物作為箔與聚烯烴層壓中的粘合層，可提供顯著更好的粘合，并且這一粘合作用可以長時(shí)間保持。
實(shí)施例11基材A是與實(shí)施例1-8公開的相同的OPET/Nucrel/箔層壓材料。粘合層B為表1中的“f”?；腃為購自日本Toray Plastics(gradeY117)的0.7密耳的OPP膜。層壓材料A/B/C按照實(shí)施例1-8公開的方法制備。特定的加工條件是涂布溫度324℃、線速度400英尺/分鐘、氣隙6英寸、冷卻輥溫度10℃、夾輥壓力60psig、和引入為-0.5英寸。
剝離強(qiáng)度的測定是在1星期和4星期時(shí)初始嘗試。對(duì)箔或?qū)PP的剝離沒有發(fā)生，表明粘合強(qiáng)度超過了OPP的撕裂強(qiáng)度。
實(shí)施例12和13基材A是2密耳的鋁箔?；腂為表1中的“f”?；腃是來自Applied Extrusion Technologies的0.6密耳的OPP膜(gradeB602)，其在一側(cè)進(jìn)行電暈放電處理而在另一側(cè)不作處理。層壓材料A/B/C按照實(shí)施例1-8所述制備。特定的加工條件是涂布溫度321℃、線速度500英尺/分鐘、氣隙8英寸、冷卻輥溫度10℃、夾輥壓力60psig、和引入為-0.5英寸。結(jié)果示于表6，其中實(shí)施例12的二級(jí)基材是已處理的OPP，實(shí)施例13是未處理的OPP。
表6-對(duì)箔的剝離強(qiáng)度，g/in
測定層B和層C(粘結(jié)層和OPP)之間剝離強(qiáng)度的嘗試沒能發(fā)生剝離。它表明粘合強(qiáng)度超過OPP的撕裂強(qiáng)度。
權(quán)利要求
1.一種多層結(jié)構(gòu)，其包括以下各層或從以下各層生產(chǎn)至少一層箔，優(yōu)選鋁箔；至少一層乙烯/丙烯酸丁酯共聚物組合物，該組合物優(yōu)選包括1-30wt％聚烯烴；至少一層熱塑性聚烯烴，它優(yōu)選是聚乙烯、聚丙烯、或聚乙烯和聚丙烯二者；和任選的至少一個(gè)附加層，該附加層包括以下物質(zhì)或從以下物層生產(chǎn)紙、聚酯、聚酰胺、乙烯-乙烯醇、聚乙烯-醋酸乙烯酯、乙烯/丙烯酸共聚物或其離聚物、聚偏氯乙烯、酸酐改性乙烯聚合物或它們兩種或多種的組合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的多層結(jié)構(gòu)，還包括至少一個(gè)附加層。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的多層結(jié)構(gòu)，其中乙烯/丙烯酸丁酯共聚物是在管式反應(yīng)器中制備的。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2、或3的多層結(jié)構(gòu)，其中箔是鋁箔。
5.一種包括在權(quán)利要求1、2、3、或4中所述多層結(jié)構(gòu)的或從該多層結(jié)構(gòu)制備的包裝件。
6.權(quán)利要求5的包裝件，其被制成小袋。
7.包括在箔層和熱塑性聚烯烴組合物層之間結(jié)合或擠出乙烯/丙烯酸丁酯共聚物組合物的方法，從而生產(chǎn)出權(quán)利要求1、2、3或4所述的多層結(jié)構(gòu)。
全文摘要
公開了一種多層結(jié)構(gòu)，其包括了，通過使用乙烯/丙烯酸丁酯共聚物組合物作為粘結(jié)層，層壓至熱塑性組合物上的箔層或從它們制備。該多層結(jié)構(gòu)可用于包裝膜和工業(yè)膜。還公開了一種制備該結(jié)構(gòu)的層壓方法。還進(jìn)一步公開了包括該結(jié)構(gòu)的包裝件。
文檔編號(hào)B32B27/08GK1894095SQ200480037692
公開日2007年1月10日 申請(qǐng)日期2004年10月15日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月17日
發(fā)明者B·A·莫里斯, Y·M·特魯伊爾赫特 申請(qǐng)人:納幕爾杜邦公司