通过控制晶体片层取向的用于具有改进的气体/湿气阻挡的膜的微层组件的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种微层组件，并且确切地说，涉及一种用于形成用于透气性和透湿 性降低的膜的微层组件的方法和包含所述微层组件的膜产物。
【背景技术】
[0002] 在许多应用中，具有改进的气体和湿气阻挡特性的膜将是有益的。举例来说，对开 发具有增强的气体和湿气阻挡特性的食品和饮料包装材料以减少食物浪费量的兴趣持续。
[0003] 结晶，具体来说受控的结晶是所属领域中已知的一种降低膜透气性和透湿性的方 法。已知共挤出方法用以产生多层膜和膜组件以降低透气性。然而，对开发氧气阻挡特性 以及湿气阻挡特性增加的共挤出产物的关注持续。
【发明内容】
[0004] 本发明提供一种微层组件，其包含第一聚合物材料（阻挡聚合物）的至少一个阻 挡微层，所述阻挡微层是半晶态的并且具有相对表面（facial surface)，其中至少一个表 面与第二聚合物材料（限制性聚合物）的至少一个限制性微层直接接触。微层组件的特征 在于阻挡微层中的晶态片层，所述片层实质上与阻挡和限制性微层平行。
[0005] 本发明提供一种产生与阻挡单层膜相比较具有至少约I. 5X的氧气和水蒸气渗 透性改进（即，降低的渗透性）的微层组件的方法，所述方法包含以下步骤：（i)共挤出至 少两种聚合材料以产生微层组件，一种聚合材料是阻挡聚合材料并且第二聚合材料是限制 性聚合材料，其中至少一个由所述阻挡聚合材料制得的微层具有至少一个与所述限制性聚 合材料的微层直接接触的表面，和（ii)用热或拉伸处理所述微层组件。
[0006] 在一个实施例中，重要的平面内晶态片层的特征可以在于相对于阻挡单层膜至少 约I. 5X的有效氧气渗透性改进和至少约I. 5X的有效水蒸气渗透性改进。
[0007] 在一个实施例中，本发明包含多个具有相对表面的阻挡微层，每一表面都与限制 性微层直接接触。
[0008] 在一个实施例中，阻挡聚合物优选地是聚（1-丁烯）、聚（1-丁烯）共聚物、聚丙 烯、聚丙烯共聚物、聚对苯二甲酸乙二酯（PET)、基于聚酯的聚合物以及其组合。
[0009] 在一个实施例中，阻挡聚合物优选地是聚（1- 丁烯）（PB-I)。
[0010] 在一个实施例中，限制性聚合物包含环烯烃聚合物（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-丙烯腈树脂（SAN)以及其组合。
[0011] 在一个实施例中，限制性聚合物优选地是COP、EAA、EVOH、PP、PP共聚物以及其组 合。
[0012] 在一个实施例中，本发明是氧气和水蒸气阻挡特性增加的微层组件，其包含至少 一个包括阻挡聚合材料的阻挡微层，所述阻挡微层与至少一个包括限制性聚合材料的限制 性微层直接接触。
[0013] 在一个实施例中，在与阻挡单层膜相比时，微层组件在氧气渗透性和透湿性中的 至少一者中可以展示至少约1.5X、优选地至少约1.6X、并且更优选地至少约2. OX，并 且最优选地至少约5. OX的阻挡改进。优选地，在与阻挡单层膜相比时，微层组件在氧气 渗透性和透湿性两者中可以展示至少约I. 5X、优选地至少约I. 6X、并且更优选地至少约 2. 0 X，并且最优选地至少约5. 0 X的阻挡改进。
[0014] 在一个实施例中，本发明的微层组件可以具有多个阻挡和限制性微层，并且总厚 度为至少约〇. OOlmm和至多约15mm。
[0015] 在一个实施例中，阻挡微层的标称单个微层厚度可以是至少约10nm，优选地至少 约15nm，并且最优选地至少约20nm，并且至多约500nm，优选地至多约300nm，并且最优选地 至多约150nm。
[0016] 本发明提供一种用于对氧气和水蒸气阻挡特性增加的微层组件进行挤出后处理 的工艺。在一个实施例中，对微层组件进行以下中的至少一者：（i)加热到高于阻挡聚合材 料熔化温度的温度，冷却到介于所述熔化温度与结晶起始温度之间的等温温度，并且保持 在所述等温温度下直到所述阻挡聚合物达到其最终结晶度的至少约50%; (ii)单轴或双轴 拉伸；和（iii)其组合。
[0017] 本发明提供一种包含所描述的微层组件和额外层或微层的膜产物，其中所述膜可 以制造为食品包装、泡壳包装、盖子、医学IV包以及其它制品。
【具体实施方式】
[0018] 定义
[0019] 除非相反地陈述，从上下文暗示或是本领域惯用的，否则所有份数和百分比都以 体积计，并且所有测试方法都是到本发明的提交日为止的现行方法。出于美国专利实践的 目的，任何所参考的专利、专利申请案或公开案的内容都以全文引用的方式并入（或其等 效美国版本如此以引用的方式并入），尤其在所属领域中的定义（在不会与本发明具体提 供的任何定义不一致的程度上）和常识的公开方面。
[0020] 除非另外指明，否则本发明中的数字范围是大致的，并且因此可以包括在所述范 围外的值。数字范围包括来自并且包括下限值和上限值、以一个单位递增的全部值，其条件 是任何下限值和任何上限值之间存在至少两个单位的间隔。举例来说，如果组成特性、物理 特性或其它特性（如温度）是从100到1，〇〇〇,那么明确列举全部个别值（如100、101、102 等）和子范围（如100到144、155到170、197到200等）。对于含有小于一的值或含有大于 一的分数（例如1.1、1.5等）的范围，一个单位按需要被视为0.0001、0.001、0.01或0.1。 对于含有小于10的个位数的范围（例如1到5)，一个单位通常被视为0. 1。这些仅是特别 预期的实例，并且所列举的最低值与最高值之间数值的全部可能组合将被视为明确陈述在 本发明中。在本发明内尤其提供粘度、温度和组合物中个别组分的相对量的数字范围。
[0021] 术语"阻挡微层"意味着对透气和透湿具有抗性的半晶态聚合物或聚合物组合物 的微层。适用作阻挡微层的聚合物可以在所述阻挡微层与限制性聚合物的介面和在所述阻 挡微层内具有有限数目的成核位点并且不展现横晶（transcrystallinity)。
[0022] 术语"阻挡单层膜"意味着仅包含阻挡聚合物的单层膜，将其与包含阻挡和限制性 聚合物的多层膜相比较以测定渗透性改进。
[0023] "掺合物"、"聚合物掺合物"和类似术语意味着两种或更多种聚合物的组合物。此 类掺合物可以是或可以不是可混溶的。此类掺合物可以是或可以不是相分离的。所述掺合 物可以或可以不含有一或多种域构型，如由透射电子光谱法、光散射、X射线散射和在所属 领域中已知的任何其它方法测定。
[0024] "组合物"、"调配物"和类似术语意味着两种或更多种组分的混合物或掺合物。
[0025] "包含"、"包括"、"具有"和类似术语意味着组合物、方法等不限于所公开的组分、 步骤等，而是相反地可以包括其它未公开的组分、步骤等。相比之下，术语"基本上由……组 成"从任何组合物、方法等的范围排除除了对组合物、方法等的性能、可操作性等等并非必 需的那些组分、步骤等之外的任何其它组分、步骤等。术语"由……组成"从组合物、方法等 排除并未具体公开的任何组分、步骤等。除非另外说明，否则术语"或"是指单独以及呈任 何组合形式的所公开的成员。
[0026] 术语"限