CN103298608B - 具有碳层的层叠膜 - Google Patents
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Abstract
公开了一种包括碳层的层叠膜，碳层用于防止层叠膜中与碳层相邻的层或膜断裂或开裂。碳层提供弹性，从而防止层叠膜中与碳层相邻的层或膜断裂或开裂。
Description
技术领域
本公开内容涉及具有碳层的层叠膜。
背景技术
一般地，具有阻气性的层叠膜用作绝缘或包装材料。图1示意性地示出根据相关技术的层叠膜的结构。
参照图1，层叠膜具有作为用于阻隔气体流通的气体阻挡层的金属层1，以便用于真空绝缘或包装材料。层叠膜具有在金属层1的上方和下方形成有表面保护层2的层叠结构。铝(Al)箔或沉积铝膜用作金属层1。表面保护层2通过使用粘合剂附着例如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)来形成。
利用金属层1的优异的阻气性，层叠膜能够长时间地维持真空，因此作为真空绝缘材料或食品包装材料很有用。
然而，按照本发明人的观点，根据相关技术的层叠膜的问题在于：在层叠膜的制造或处理期间，金属层1内会发生断裂或开裂。具体地，金属层1通常缺乏柔性，并且易受到外力所致的表面划伤。在薄膜如铝箔的情况下，该现象更为严重。在将表面保护层2如PET膜附着到金属层1时或者在各个步骤或处理的转换期间，金属层1容易断裂或开裂。因此，根据相关技术的层叠膜的阻气性差，并且不良率高。
发明内容
技术问题
本公开内容提供了一种层叠膜，其能够防止在其制造或处理期间易断裂或开裂的金属层(例如，铝箔等)、沉积膜(depositfilm)、塑料膜等断裂或开裂。
技术方案
在本发明的实施方案中，提供了一种包括碳层的层叠膜，碳层用于防止层叠膜中与碳层相邻的层或膜断裂或开裂。
在一个实施方案中，提供了一种包括金属层和形成在该金属层的一侧或两侧上的碳层的层叠膜，碳层用于防止金属层断裂或开裂。
在另一实施方案中，提供了一种包括沉积膜和形成在该沉积膜上的碳层的层叠膜，在所述沉积膜中沉积有选自金属、无机材料以及有机材料中的至少一种，碳层用于防止沉积膜断裂或开裂。
在又一实施方案中，提供了一种包括塑料膜和形成在该塑料膜的一侧或两侧上的碳层的层叠膜，碳层用于防止塑料膜断裂或开裂。
碳层可以包括选自石墨烯、石墨、炭黑、碳纳米管以及纳米碳纤维中的至少一种。
发明的有益效果
根据本发明的实施方案，碳层可以向金属层、沉积膜、塑料膜等提供弹性。因此，可以防止金属层、沉积膜、塑料膜等断裂或开裂，并且可以实现高的阻隔性能。
附图说明
图1示意性地示出根据相关技术的层叠膜的结构。
图2示意性地示出根据示例实施方案的层叠膜的结构。
图3示意性地示出根据另一示例实施方案的层叠膜的结构。
图4示意性地示出根据又一示例实施方案的层叠膜的结构。
(附图标记说明)
1：金属层2：表面保护层
10：金属层20：碳层
30：碳保护层40：金属保护层
50：密封层100：沉积膜
110：基底120：沉积层
200：塑料膜
具体实施方式
现在，将在下文中参照附图更加全面地描述示例实施方案，附图中示出示例实施方案。然而，本公开内容可以用多种不同的形式来实施，并且不应被理解为局限于本文中所述的示例实施方案。相反，提供这些示例实施方案以使本公开内容全面和完整，并且将向本领域的普通技术人员充分传达本公开内容的范围。在描述中，可以省略公知的特征和技术的细节以避免不必要地模糊本发明的实施方案。
本文中使用的术语只是为了描述具体的实施方案的目的，而无意于对本公开内容进行限制。如本文中所使用的，名词的单数形式也意在包括复数形式，除非上下文有其他清楚的说明。此外，名词的单数形式不表示对数量的限制，而表示所涉及的项目存在至少一个。
还应当理解的是，词语“包括”和/或“包含”在本说明书中使用时，表示所陈述的特征、区域、整体、步骤、操作、要素和/或成分的存在，但不排除存在或添加一个或更多个其他特征、区域、整体、步骤、操作、要素、成分和/或其组合。
在实施方案中，层叠膜包括碳层，碳层用于防止层叠膜中与碳层相邻的层或膜断裂或开裂。
图2示意性地示出根据一个示例实施方案的层叠膜的结构。
参照图2，根据示例实施方案的层叠膜包括金属层10和存在于金属层10的一侧或两侧上的碳层20。虽然在图2中仅在金属层10的一侧上形成有碳层20，但是碳层20也可以形成在金属层10的两侧上。
在另一实施方案中，优选的是，除了存在于金属层10的一侧上的碳层20，层叠膜还可以包括存在于金属层10的另一侧上用于保护金属层10的金属保护层40。此外，优选的是，层叠膜还可以包括存在于碳层20上用于保护碳层20的碳保护层30。
也就是说，层叠膜可以如图2所示具有包括如下的层叠结构：形成在金属层10的一侧上的碳层20，形成在金属层10的另一侧上的金属保护层40以及形成在碳层20上的碳保护层30。
本文中，优选的是，金属层10具有阻气性。具体地，金属层10可以是金属薄膜如金属箔或沉积有金属的金属沉积层。金属层10的金属可以是例如但不限于选自铝(Al)、铜(Cu)、镍(Ni)、锡(Sn)、锌(Zn)、铟(In)、银(Ag)、钨(W)和铁(Fe)等中的一种或更多种金属，或者它们中的两种或更多种的合金(例如，不锈钢等)。具体地，优选的是，使用铝(Al)或铝(Al)合金，这是因为它们在重量、成本等方面是有利的。更具体地，优选的是，金属层10为铝薄膜，如铝箔或铝合金箔。
此外，虽然没有具体限制，但是金属层10可以具有1μm至300μm的厚度。在金属层10的厚度小于1μm时，阻气性和支承强度(supportstrength)可能不足。如果金属层10的厚度超过300μm，则不优选的是在成本和柔性方面可能差。优选地，金属层10的厚度可以为5μm至200μm。
在一个示例实施方案中，当金属层10为金属薄膜时，可以使用粘合剂以增强与金属保护层40的粘合性。
在金属层10为金属沉积层的情况下，金属沉积层可以通过常用的沉积法在金属保护层40上沉积金属来形成。本文中，金属保护层40用作基底。
金属保护层40可以是能够保护金属层10的任意金属保护层。优选地，金属保护层40可以是具有足够的支承强度的金属保护层。金属保护层40可以选自例如纸、无纺织物、塑料膜等。在一个实例中，金属保护层40可以是塑料膜，例如，包括选自聚酯树脂和聚烯烃树脂中的至少一种的膜。具体地，金属保护层40可以是但不限于包括选自聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚萘二甲酸丁二醇酯(PBN)、聚乙烯(PE)以及聚丙烯(PP)中的至少一种的膜。金属保护层40的厚度没有具体限制，可以为任何厚度，只要金属层10能够受到保护并且层叠膜的柔性不受不利影响即可。
碳层20涂覆在金属层10上以防止金属层10断裂或开裂。通常来说，金属层10缺乏柔性，并且易于受到外力所致的表面划伤。因此，在例如金属保护层40的附着或其处理期间，金属层10中可能发生断裂或开裂。特别地，当薄膜如铝箔用作金属层10时，可能发生严重的断裂或开裂。在本发明的实施方式中，碳层20可以向金属层10提供弹性，从而防止金属层10断裂或开裂。
碳层20由能够通过向相邻的层或膜如金属层10提供弹性来防止断裂或开裂的碳材料制成。碳层20还可以包括粘合剂。
优选地，碳层20可以包括选自石墨烯、石墨、炭黑、碳纳米管(CNT)和纳米碳纤维(CNF)中的一种或更多种碳材料。碳层20可以通过在相邻的层或膜如金属层10上沉积或涂覆碳材料来形成。本文中，例如，可以通过选自喷涂、凹版涂覆、微凹版涂覆、凹版轻触涂覆(KissGravure)、间歇式刮刀涂覆(CommaKnifeGravure)、辊涂、迈耶棒涂覆、狭缝式涂覆和逆向涂覆中的任意的涂覆方法来进行涂覆，但不限于此。
在例如通过涂覆法形成碳层20时，可以通过涂覆包含碳材料和粘合剂的碳合成物来形成碳层20。碳材料可以是粒状碳材料。碳材料可以具有例如0.3nm至300μm的颗粒尺寸。
粘合剂用于粘合碳材料颗粒，以及增强碳层20和相邻的层或膜如金属层10之间的粘附性。对粘合剂没有具体的限制，只要其具有粘附力即可。粘合剂可以是合成树脂或天然树脂。例如，可以单独或结合使用具有选自丙烯酰基、脲基、环氧基、酰胺基、羟基和硅烷基等中的一种或更多种官能团的聚合物化合物。具体地，粘合剂可以是但不限于选自丙烯酸纤维、聚丙烯酸酯、聚氨酯、聚环氧树脂、聚酰胺、聚酯、乙烯醋酸乙烯酯、聚硅氧烷及它们的共聚物中的至少一种。优选地，粘合剂可以是弹性体。弹性体是弹性聚合物且具有粘合性，使得弹性体可以向碳层20提供弹性，并且还用作粘合剂。弹性体不限于具体的某一种弹性体，只要具有粘附性和弹性两者即可。例如，弹性体可以选自硅橡胶、聚氨酯橡胶、尿素橡胶、丁二烯橡胶等。
以按重量计为100份的粘合剂为基础，碳组合物可以包含按重量计为10至500份的碳材料，但是对其没有具体限制。当按重量计碳材料的含量小于10份时，相邻的层或膜如金属层10可能不具有足够的弹性。当按重量计碳材料的含量超过500份时，由于高粘性，可涂性可能降低，并且由于粘合剂的含量相对减少，层间粘合性可能不足。优选地，以按重量计为100份的粘合剂为基础，通过涂覆包含按重量计为50至200份的碳材料的碳组合物来形成碳层20。如果必要的话，除了碳材料和粘合剂，碳组合物还可以包含选自例如固化剂、分散剂、溶剂、抗氧化剂、去沫剂、色素等的一种或更多种添加剂。以按重量计为100份的粘合剂为基础，可以使用按重量计为0.1至20份的量的添加剂。
在一个非限制性示例中，碳层20可以具有例如0.3nm至300μm的厚度。当碳层20的厚度小于0.3nm时，可能没有足够的弹性。当碳层20的厚度超过300μm时，层叠膜的柔性可能降低。具体地，碳层20可以具有0.003μm至100μm更具体地为0.05μm至20μm的厚度。
在实施方案中，如上所述，优选地，层叠膜可以具有形成在碳层20上的碳保护层30。本文中，更优选地，碳保护层30可以具有表面耐用性、抗刮性、抗污性等。如在非限制性示例中，可以通过涂覆树脂合成物或者通过使用粘合剂附着柔性基底来形成碳保护层30。如在非限制性示例中，柔性基底可以选自例如纸、无纺织物、塑料膜等。如果柔性基底为塑料膜，则该塑料膜可以包含例如选自聚酯树脂和聚烯烃树脂中的一种或更多种的树脂。具体地，柔性基底可以是包含选自聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚萘二甲酸丁二醇酯(PBN)、聚乙烯(PE)以及聚丙烯(PP)等中的一种或更多种树脂的膜，但不限于此。对碳保护层30的厚度没有具体的限制，只要碳层20能够受到保护，并且层叠膜的柔性不受不利影响即可。
在实施方案中，如果必要的话，层叠膜还可以包括密封层50。密封层50形成为在层叠膜的一侧或两侧上的最外层。在图2中，密封层50形成在层叠膜的下侧上，即，在金属保护层40上。当形成密封层50时，层叠膜可以用于真空包装材料或真空绝缘材料。也就是说，密封层50形成了层叠膜的最外层，并且在包装时通过加热被密封以提供真空。密封层50可以包括能够被加热熔融并且提供密封(加热密封)的任何材料。例如，密封层50可以包含选自聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚乙烯化合物、硅氧烷树脂、聚氨酯树脂、丙烯酸树脂、乙烯醋酸乙烯酯(EVA)、橡胶等中的一种或更多种。优选地，密封层50可以包含低熔点的树脂如选自聚乙烯、聚丙烯、乙烯醋酸乙烯酯、丁二烯橡胶、乙丙橡胶等中的一种或更多种、或者乙烯-丙烯-丁二烯三嵌段共聚物。
根据实施方案的层叠膜可以用于需要阻气性的产品，例如，绝缘材料、包装材料等。更具体地，层叠膜可以用作用于食品、电子元件、药品等的真空绝缘材料或包装材料。如上所述，层叠膜可以由于金属层10而具有阻气性，并且，形成在金属层10上的碳层20可以向金属层10提供弹性。因此，在金属保护层40附着到金属层10或者在金属层10转移到每个制造过程或在金属层10的处理期间能够防止断裂或开裂，从而实现了高的阻隔性能。
下文中，将参照图3和图4描述本发明的另一实施方案。
参照图3，根据另一实施方案的层叠膜包括沉积膜100和存在于沉积膜100上的碳层20。沉积膜100包括基底110和沉积在基底110上的沉积层120。
基底110可以是能够支承沉积膜120的任何材料，并且可以选自例如玻璃基底、陶瓷基底、塑料膜等。优选地，基底110可以是包含例如选自聚烯烃树脂、聚酯树脂、聚酰胺树脂、聚酰亚胺树脂等中的一种或更多种树脂的柔性塑料膜。具体地，基底110可以是包含选自聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚萘二甲酸丁二醇酯(PBN)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚酰胺(PA)以及聚酰亚胺(PI)中的一种或更多种树脂的膜，但不限于此。
通过在基底110上沉积选自金属、无机材料和有机材料中的一种或更多种来形成沉积层120。沉积层120中使用的金属可以与金属层10中使用的金属相同。具体地，可以通过沉积选自铝(Al)、铜(Cu)、镍(Ni)、锡(Sn)、锌(Zn)、铟(In)、银(Ag)、钨(W)和铁(Fe)中的一种或更多种的金属、或者其两种或更多种的合金(例如，不锈钢)来形成沉积层120。沉积层120中使用的无机材料可以选自例如氧化物如氧化硅(SiO2)、氧化锡(SnO2)、氧化铟(In2O3)、氧化锌(Zno)等。沉积层120中使用的有机材料可以是选自聚烯烃树脂、聚酯树脂、聚酰胺树脂、聚酰亚胺树脂等中的一种或更多种树脂。具体地，有机材料可以是选自聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚萘二甲酸丁二醇酯(PBN)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚酰胺(PA)、聚酰亚胺(PI)等中的一种或更多种。沉积层120可以包括选自金属沉积层、无机材料沉积层和有机材料沉积层中的两个或更多个层。在另一实施方案中，沉积层120可以包括由金属、无机材料和有机材料组成的混合层。例如，沉积层120可以包括无机-有机混合层。
碳层20可以通过向沉积膜100提供弹性来防止沉积膜100断裂或开裂。因为如上关于金属层10所述，沉积膜100的沉积层120可能缺乏柔性并且易于受到外力所致的划伤，所以沉积膜100的沉积层120可能发生断裂或开裂。碳层20可以防止该断裂或开裂。如图3所示，碳层20形成在沉积膜100的沉积层120上。碳层20的材料、涂覆方法等与上述相同。另外，如图3所示，优选地，可以在碳层20上形成碳保护层30以保护碳层20。碳保护层30的材料、形成方法等与上述相同。
参照图4，根据另一实施方案的层叠膜包括塑料膜200和存在于塑料膜200上的碳层20。
优选地，塑料膜200可以是柔性塑料膜。例如，该塑料膜可以是包括选自聚烯烃树脂、聚酯树脂、聚酰胺树脂、聚酰亚胺树脂等中的一种或更多种树脂的膜。具体地，塑料膜200可以是包括选自聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚萘二甲酸丁二醇酯(PBN)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚酰胺(PA)以及聚酰亚胺(PI)中的一种或更多种树脂的膜，但不限于此。
碳层20可以形成在塑料膜200的一侧或两侧上。通常来说，当缺少表面弹性并且厚度小时，塑料膜200在处理期间可能会轻易地断裂。由于抗刮性很差，所以塑料膜200的大部分很容易由外力引起开裂。碳层20可以通过向塑料膜200提供弹性来防止塑料膜200断裂或开裂。碳层20的材料、涂覆方法等与上述相同。如图4所示，可以在碳层20上形成用于保护碳层20的碳保护层30。碳保护层30的材料、形成方法等与上述相同。
虽然在图3和图4中没有示出，但是图3和图4中示出的层叠膜同样可以具有作为最外层的密封层50。密封层50的材料与上述相同。
图3和图4中示出的层叠膜可以用于需要阻气性的产品，例如真空绝缘材料、包装材料(用于食品、电子元件等)等。如上所述，因为碳层20向沉积膜100或塑料膜200提供弹性，所以可以防止断裂或开裂，从而实现了高的阻隔性能。
虽然已经示出和描述了实施方案，但是本领域普通技术人员应当理解的是，可以在不脱离由所附权利要求所定义的本公开内容的精神和范围的情况下对形式和细节进行各种修改。此外，可以在不脱离其基本范围的情况下进行许多修改以使具体情况或材料适应本公开内容的教导。
工业实用性
本公开涉及一种包括碳层的层叠膜，碳层用于防止层叠膜中与碳层相邻的层或膜断裂或开裂。
Claims (9)
1.一种层叠膜，其包括碳层，所述碳层用于防止在所述层叠膜中与所述碳层相邻的层或膜发生断裂或开裂，
其中所述层叠膜用作绝缘材料或包装材料；
其中所述层叠膜还包括存在于所述碳层上的碳保护层；并且
其中所述层叠膜还包括作为最外层的密封层，
其中所述碳层通过涂覆包含碳材料和粘合剂的碳组合物来形成；
其中所述碳组合物包含按重量计10份至500份的所述碳材料和按重量计100份的所述粘合剂，
其中所述碳保护层包含选自聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚萘二甲酸丁二醇酯(PBN)、聚乙烯(PE)以及聚丙烯(PP)中的至少一种，
其中所述密封层包括选自聚乙烯、聚丙烯、乙烯醋酸乙烯酯、丁二烯橡胶、乙丙橡胶中的至少一种。
2.根据权利要求1所述的层叠膜，其中，所述层叠膜包括金属层和存在于所述金属层的一侧或两侧上的所述碳层。
3.根据权利要求1所述的层叠膜，其中，所述层叠膜包括：
金属层；
存在于所述金属层的一侧上的所述碳层；
存在于所述金属层的另一侧上的金属保护层；以及
存在于所述碳层上的碳保护层。
4.根据权利要求3所述的层叠膜，其中，所述金属层是金属薄膜或金属沉积层。
5.根据权利要求1所述的层叠膜，其中，所述层叠膜包括塑料膜和存在于所述塑料膜的一侧或两侧上的所述碳层。
6.一种层叠膜，其包括碳层，所述碳层用于防止在所述层叠膜中与所述碳层相邻的层或膜发生断裂或开裂，
其中所述层叠膜用作绝缘材料或包装材料；
其中所述层叠膜还包括存在于所述碳层上的碳保护层；
其中所述层叠膜还包括作为最外层的密封层；并且，其中所述层叠膜包括沉积膜和存在于所述沉积膜上的所述碳层，在所述沉积膜中在基底上沉积有选自金属、无机材料和有机材料中的至少一种，
其中所述碳层通过涂覆包含碳材料和粘合剂的碳组合物来形成；
其中所述碳组合物包含按重量计10份至500份的所述碳材料和按重量计100份的所述粘合剂。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的层叠膜，其中，所述碳材料是选自石墨烯、石墨、炭黑、碳纳米管和纳米碳纤维中的至少一种。
8.根据权利要求1至6中任一项所述的层叠膜，其中，所述粘合剂是弹性体。
9.根据权利要求1至6中的任一项所述的层叠膜，其中所述碳层通过涂覆包含碳材料和粘合剂的碳组合物来形成；
其中所述碳组合物包含按重量计50份至200份的所述碳材料和按重量计100份的所述粘合剂；并且
其中所述粘合剂为弹性体，所述弹性体选自硅橡胶、聚氨酯橡胶、尿素橡胶、丁二烯橡胶。
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