CN113646365A - 多层结构、用于制造多层结构的方法和相关制品 - Google Patents

多层结构、用于制造多层结构的方法和相关制品 Download PDF

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L·杜克
K·豪斯曼
B·A·莫里斯
T·加拉蒂克
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Abstract

一种多层结构包含定向聚乙烯膜和安置在所述定向聚乙烯膜的至少一个表面上的阻挡层。所述定向聚乙烯膜包括至少一个层，所述至少一个层具有至少一种乙烯基聚合物与至少一种乙烯酸共聚物的聚合物掺合物。所述乙烯基聚合物具有0.910到0.960g/cm3的密度和0.3到10g/10min的熔融指数(I2)。所述乙烯酸共聚物为乙烯单体、选自由单羧酸、二羧酸、酸酐和其单酯组成的组的单体以及任选的丙烯酸烷酯单体的聚合反应产物。0到90摩尔％的总酸单元的所述乙烯酸共聚物可用中和盐溶液中和。

Description

多层结构、用于制造多层结构的方法和相关制品
相关申请的交叉引用
本申请要求2019年1月31日提交的美国临时专利申请第62/799,251号的优先权，其全部公开内容由此以引用的方式并入。
技术领域
本公开内容涉及多层结构，涉及包括此类多层结构的制品，且涉及制造多层结构的方法。
背景技术
如食物包装的一些包装设计以保护内含物免受外部环境的影响且有利于更长时间的存放。此类包装常常使用具有低氧气穿透率(oxygen transmission rate；OTR)和水蒸气穿透率(water vapor transmission rate；WVTR)的阻挡膜构建。然而，在平衡阻挡特性时，还考虑包装完整性以例如避免渗漏。
为制得阻挡膜，典型方法为通过真空金属化方法将金属层沉积在聚合衬底膜上。可以使用金属(常常为铝)的薄涂层向聚合膜提供阻挡特性，所述聚合膜自身可能缺乏对蒸气和/或气体渗透的抵抗性。为了制得此类衬底膜且获得高质量金属化产品，衬底应具有高硬度、张力下的尺寸稳定性和用于稳定生产的光滑表面以及有光泽外观。典型金属化衬底包含聚丙烯(polypropylene；PP)、双轴定向聚丙烯(biaxially oriented polypropylene；BOPP)和聚对苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate；PET)。聚乙烯膜由于其尤其在高速真空金属化方法中张力下的较差尺寸稳定性而并未广泛用作用于金属化的衬底。另外，一些聚合衬底膜对阻挡层缺乏良好粘着力，这又降低膜的阻挡功能。
由于聚乙烯膜在现存再循环物料流中的可循环性，仍需要具有改进的金属粘结特性的聚乙烯膜。
发明内容
本文中所描述的各种实施例可在聚乙烯衬底与如金属化阻挡层的阻挡层之间提供良好粘着力。
根据本文中所描述的各种实施例，多层结构包含定向聚乙烯膜和安置在定向聚乙烯膜的至少一个表面上的阻挡层。定向聚乙烯膜包括至少一个层，所述至少一个层具有至少一种乙烯基聚合物与至少一种乙烯酸共聚物的聚合物掺合物。乙烯基聚合物包括乙烯α-烯烃共聚物、乙烯均聚物或其组合，其中乙烯基聚合物具有0.910到0.960g/cm3的密度和0.3到10g/10min的熔融指数(I2)。以存在于乙烯酸共聚物中的单体的总重量％计，乙烯酸共聚物为至少50重量％乙烯单体、1到30重量％的选自由单羧酸、二羧酸、酸酐和其单酯组成的组的单体以及0到10重量％丙烯酸烷酯单体的聚合反应产物。在各种实施例中，0到90摩尔％的总酸单元的乙烯酸共聚物用中和盐溶液中和。
在另一方面中，各种实施例涉及一种制品，如小袋，所述制品包括本文中所公开的多层结构中的任一个。
在另一方面中，各种实施例涉及一种层合物，所述层合物包括粘着到第二膜的本文中所公开的多层结构中的任一个。第二膜包括聚乙烯、聚酰胺、聚对苯二甲酸乙二酯、聚丙烯或其组合。
此些和其它实施例更详细地描述于实施方式中。
具体实施方式
除非相反陈述、由上下文暗示或在所属领域中惯用，否则所有份数和百分比以重量计，所有温度以℃为单位，且所有测试方法为截至本公开内容的申请日的现行方法。
如本文中所使用的术语“组合物”是指包括所述组合物的材料以及由所述组合物的材料形成的反应产物和分解产物的混合物。
“聚合物”意谓通过聚合相同或不同类型的单体制备的聚合化合物。通用术语聚合物由此涵盖术语均聚物(用于指代仅由一种类型的单体制备的聚合物，应理解痕量杂质可并入到聚合物结构中)，和如下文所定义的术语互聚物。痕量杂质(例如催化剂残余物)可并入到聚合物中和/或内。聚合物可为单一聚合物、聚合物掺合物或聚合物混合物。
如本文中所使用的术语“互聚物”是指通过聚合至少两种不同类型的单体制备的聚合物。通用术语互聚物由此包含共聚物(用于指代由两种不同类型的单体制备的聚合物)和由大于两种不同类型的单体制备的聚合物。
如本文中所使用，术语“烯烃基聚合物”或“聚烯烃”是指以聚合形式包括大部分量的烯烃单体(例如，乙烯或丙烯)(按聚合物的重量计)且任选地可包括一种或多种共聚单体的聚合物。
“聚丙烯”或“丙烯基聚合物”意谓具有大于50摩尔％的由衍生自丙烯单体的单元的聚合物。术语“聚丙烯”包含丙烯的均聚物(如等规聚丙烯)、丙烯和一种或多种C2、4-8α-烯烃的无规共聚物(其中丙烯包括至少50摩尔百分比)以及聚丙烯的抗冲击共聚物。
术语“粘着接触”和类似术语意谓一个层的一个面部表面与另一层的一个面部表面彼此触碰且粘合接触，使得在不损坏两个层的层间表面(即，接触面部表面)的情况下一个层无法从另一层去除。
术语“包括”、“包含”、“具有”以及其衍生词不打算排除任何附加组分、步骤或程序的存在，不论其是否特定地公开。为了避免任何疑问，除非相反陈述，否则通过使用术语“包括”所主张的所有组合物均可包含任何附加添加剂、佐剂或化合物，无论以聚合方式或以其它方式。相比之下，术语“基本上由……组成”从任何随后引述范围中排除除了对操作不重要的组分、步骤或程序以外的任何其它组分、步骤或程序。术语“由……组成”排除未特定叙述或列举的任何组分、步骤或程序。
“聚乙烯”或“乙烯基聚合物”应意谓包括大于50摩尔％的已衍生自乙烯单体的单元的聚合物。此包含聚乙烯均聚物或共聚物(意谓衍生自两种或更多种共聚单体的单元)。如本文中所使用，术语“乙烯/α-烯烃共聚物”是指以聚合形式包括至少50摩尔％乙烯单体和α烯烃作为仅有的两种单体类型的共聚物。所属领域中已知的聚乙烯的常见形式包含低密度聚乙烯(Low Density Polyethylene；LDPE)；线性低密度聚乙烯(Linear Low DensityPolyethylene；LLDPE)；超低密度聚乙烯(Ultra Low Density Polyethylene；ULDPE)；极低密度聚乙烯(Very Low Density Polyethylene；VLDPE)；单点催化线性低密度聚乙烯，包含线性和基本上线性的低密度树脂(m-LLDPE)两者；中密度聚乙烯(Medium DensityPolyethylene；MDPE)；和高密度聚乙烯(High Density Polyethylene；HDPE)。此些聚乙烯材料一般在所属领域中已知；然而，以下描述可有助于理解此些不同聚乙烯树脂中的一些之间的差异。术语“乙烯酸共聚物”是指以聚合形式包括至少50摩尔％乙烯单体和如甲基丙烯酸或丙烯酸的酸共聚物的共聚物。
术语“LLDPE”包含使用传统齐格勒-纳塔催化剂(Ziegler-Natta catalyst)系统以及单点催化剂(包含但不限于双茂金属催化剂(有时称为“m-LLDPE”)和受限几何结构催化剂)制得的树脂，且包含线性、大体上线性或异质聚乙烯共聚物或均聚物。LLDPE含有比LDPE更少的长链分支，且包含基本上线性乙烯聚合物，其进一步定义于美国专利5,272,236、美国专利5,278,272、美国专利5,582,923和美国专利5,733,155中；均质分支线性乙烯聚合物组合物，如美国专利第3,645,992号中的那些；异质分支乙烯聚合物，如根据公开于美国专利第4,076,698号中的方法制备的那些；和/或其掺合物(如公开于US 3,914,342或US 5,854,045中的那些)。LLDPE可使用所属领域中已知的任何类型的反应器或反应器配置通过气相、溶液相或浆液聚合或其任何组合制得。
术语“HDPE”是指密度大于约0.935g/cm3的聚乙烯，其一般用齐格勒-纳塔催化剂、铬催化剂或单点催化剂(包含但不限于双茂金属催化剂和受限几何结构催化剂)制备。
术语“离聚物”是指包含已经通过含金属中和剂至少部分地中和的至少一种酸基单体的共聚物。
在各种实施例中，多层结构包括(a)定向聚乙烯膜，包括至少一个层，所述至少一个层具有至少一种乙烯基聚合物与至少一种乙烯酸共聚物的聚合物掺合物；和(b)阻挡层，安置在定向聚乙烯膜的至少一个表面上。乙烯基聚合物包括乙烯α-烯烃共聚物、乙烯均聚物或其组合，且具有0.910到0.960g/cm3的密度和0.3到10g/10min的熔融指数(I2)。以存在于乙烯酸共聚物中的单体的总重量％计，乙烯酸共聚物为至少50重量％乙烯单体、1到30重量％的选自由单羧酸、二羧酸、酸酐和其单酯组成的组的单体以及0到10重量％丙烯酸烷酯单体的聚合反应产物。在各种实施例中，0到90摩尔％的总酸单元的乙烯酸共聚物用中和盐溶液中和，且定向聚乙烯膜具有小于1的乙烯酸共聚物比乙烯基聚合物的黏度比。
在一些实施例中，阻挡层为包括金属基材料的气体和水分阻挡层，其中金属基材料包括Al、Si、Zn、Au、Ag、Cu、Ni、Cr、Ge、Se、Ti、Sn、其氧化物和其组合。
在一些实施例中，金属通过真空金属化沉积于定向聚乙烯膜上。
在一些实施例中，阻挡层包括Al金属、Al的氧化物或两者。
在一些实施例中，乙烯酸共聚物为具有通过中和盐溶液中和的5到90摩尔百分比或5到70摩尔百分比的总酸单元的离聚物，且中和盐溶液包括Zn阳离子、Na阳离子或其组合。
在一些实施例中，单体选自由以下组成的组：单羧酸、二羧酸、酸酐和其单酯。在包含单羧酸单体的一些实施例中，单羧酸单体包括丙烯酸、甲基丙烯酸或其组合，且丙烯酸烷酯单体包括丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丁酯或丙烯酸异丁酯或其组合。其它适合的单体包含但不限于顺丁烯二酸(maleic acid)、顺丁烯二酸酐(maleic anhydride)、顺丁烯二酸的C1-C4烷基半酯、反丁烯二酸(fumaric acid)、伊康酸(itaconic acid)和伊康酸酐(itaconic anhydride)。
在一些实施例中，以存在于乙烯酸共聚物中的单体的总重量％计，乙烯酸共聚物包括1到8重量％丙烯酸烷酯单体。
在一些实施例中，乙烯基聚合物包括线性低密度聚乙烯(LLDPE)、高密度聚乙烯(HDPE)或其组合。
在一些实施例中，乙烯基聚合物的熔融指数(I2)为0.5到4g/10min或0.3到1.1g/10min。
在一些实施例中，阻挡层具有1到50nm的厚度，且定向聚乙烯膜具有10到80μm的厚度。
在一些实施例中，定向聚乙烯膜包括至少99重量％的乙烯酸共聚物和乙烯α-烯烃共聚物或至少70重量％的乙烯酸共聚物和乙烯α-烯烃共聚物。
在一些实施例中，聚合物掺合物包括3到40重量％乙烯酸共聚物和60到97重量％乙烯α-烯烃共聚物。
在一些实施例中，定向聚乙烯膜为多层膜或单层膜。在一些实施例中，定向聚乙烯膜为双轴定向膜。双轴定向聚乙烯膜可以2:1到6:1的拉伸比沿纵向定向且以2:1到10:1的拉伸比沿横向定向。
在一些实施例中，定向聚乙烯膜为沿纵向定向的单向(uniaxially)或单轴(monoaxially)定向聚乙烯膜。
本公开内容的多层结构可包括如本文中所描述的两个或更多个实施例的组合。
实施例还涉及如包装或小袋的制品。在一些实施例中，制品可包含本文中所公开的多层结构中的任一个。制品可包括如本文中所描述的两个或更多个实施例的组合。
实施例还涉及层合物。在一些实施例中，层合物可包含粘着到第二膜的本文中所公开的多层结构中的任一个。第二膜可包括聚乙烯、聚酰胺、聚对苯二甲酸乙二酯、聚丙烯或其组合。
定向聚乙烯膜
各种实施例的多层结构包括定向聚乙烯膜。在一些实施例中，定向聚乙烯膜与阻挡层(下文讨论)的组合在定向聚乙烯膜与阻挡层之间有利地提供改进的粘着力。
定向聚乙烯膜包括至少一个层，所述至少一个层包含至少一种乙烯基聚合物与至少一种乙烯酸共聚物的聚合物掺合物。乙烯基聚合物包含乙烯α-烯烃共聚物、乙烯均聚物或其组合。乙烯基聚合物具有0.910到0.960g/cm3的密度和0.3到10g/10min的熔融指数(I2)。在一些实施例中，乙烯基聚合物为线性低密度聚乙烯(LLDPE)、高密度聚乙烯(HDPE)或其组合。
用于乙烯基聚合物的LLDPE可包含齐格勒-纳塔催化线性低密度聚乙烯、单点催化(包含茂金属)线性低密度聚乙烯和高密度聚乙烯(HDPE)(只要HDPE具有不大于0.960g/cm3的密度即可)，以及前述中的两个或更多个的组合。大于或等于0.960g/cm3的所有个别值和子范围均包含于本文中且公开于本文中；例如，乙烯基聚合物的密度的下限可为0.910、0.915、0.920、0.925、0.928、0.931或0.934g/cm3。在一些方面中，乙烯基聚合物具有小于或等于0.960g/cm3的密度。小于0.960g/cm3的所有个别值和子范围均包含于本文中且公开于本文中；例如，第一线性低密度聚乙烯可具有0.955、0.950、0.940或0.930g/cm3的上限的密度。在一些实施例中，乙烯基聚合物具有0.910到0.960g/cm3的密度。
乙烯基聚合物具有小于或等于10g/10分钟的熔融指数(I2)。从10g/10分钟开始的所有个别值和子范围包含于本文中且公开于本文中。举例来说，第一线性低密度聚乙烯可具有10、9、8、7、6、5、4、3.5、3、3.5、2、1.9、1.8、1.7、1.6、1.5、1.4、1.3、1.2或1.1g/10分钟的上限的I2。在特定方面中，第一线性低密度聚乙烯具有下限为0.3g/10分钟的I2。从0.3g/10分钟开始的所有个别值和子范围包含于本文中且公开于本文中。举例来说，第一线性低密度聚乙烯可具有大于或等于0.3、0.4、0.45或0.5g/10分钟的I2。用于至少一个层中的乙烯基聚合物可表征为具有0.3到10g/10min、0.5到4g/10min或甚至0.3到1.1g/10min的熔融指数(I2)。
在一些实施例中，形成定向聚乙烯膜的至少一个层的聚合物掺合物包括大量乙烯基聚合物。在一些实施例中，以聚合物掺合物的重量计，聚合物掺合物包括至少60重量％乙烯基聚合物。在一些实施例中，以聚合物掺合物的重量计，聚合物掺合物包括至少70重量％乙烯基聚合物。在一些实施例中，以聚合物掺合物的重量计，聚合物掺合物包括至少80重量％乙烯基聚合物。在一些实施例中，以聚合物掺合物的重量计，聚合物掺合物包括至少85重量％乙烯基聚合物。在一些实施例中，以聚合物掺合物的重量计，聚合物掺合物包括至多97重量％乙烯基聚合物。
在乙烯基聚合物为乙烯α-烯烃共聚物的实施例中，以聚合物掺合物的重量计，聚合物掺合物可包括至少60重量％乙烯α-烯烃共聚物。在一些实施例中，以聚合物掺合物的重量计，聚合物掺合物包括至少70重量％乙烯α-烯烃共聚物。在一些实施例中，以聚合物掺合物的重量计，聚合物掺合物包括至少80重量％乙烯α-烯烃共聚物。在一些实施例中，以聚合物掺合物的重量计，聚合物掺合物包括至少85重量％乙烯α-烯烃共聚物。在一些实施例中，以聚合物掺合物的重量计，聚合物掺合物包括至多97重量％乙烯α-烯烃共聚物。
如上文所描述，在各种实施例中，聚合物掺合物进一步包括乙烯酸共聚物。乙烯酸共聚物为乙烯单体、选自由单羧酸、二羧酸、酸酐和其单酯组成的组的单体以及任选的丙烯酸烷酯单体的聚合反应产物。在各种实施例中，以乙烯酸共聚物中存在的单体的总重量计，以至少50重量％的量包含乙烯单体。举例来说，以存在于乙烯酸共聚物中的单体的总重量计，可以50重量％、60重量％、70重量％、75重量％、80重量％、85重量％、90重量％、95重量％或甚至98重量％的量包含乙烯单体。举例来说，可以50重量％到98重量％、50重量％到90重量％、50重量％到80重量％或50重量％到75重量％的量包含乙烯单体。
在各种实施例中，单体选自由以下组成的组：单羧酸、二羧酸、酸酐和其单酯。举例来说，单羧酸单体可为丙烯酸、甲基丙烯酸或其组合。以存在于乙烯酸共聚物中的单体的总重量计，以1到30重量％的量包含单体。举例来说，以存在于乙烯酸共聚物中的单体的总重量计，聚合反应物可包含2重量％、5重量％、10重量％、15重量％、20重量％、25重量％或甚至30重量％的单体。以存在于乙烯酸共聚物中的单体的总重量计，聚合反应物可包含1到30重量％、5重量％到25重量％或10重量％到20重量％的单体。
在乙烯酸共聚物为包含丙烯酸烷酯单体的混合物的反应产物的实施例中，丙烯酸烷酯单体可为丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丁酯或丙烯酸异丁酯或其组合。以存在于乙烯酸共聚物中的单体的总重量计，可以0到10重量％、大于0到10重量％或1到8重量％的丙烯酸烷酯单体的量包含丙烯酸烷酯单体。举例来说，以存在于乙烯酸共聚物中的单体的总重量计，可以1重量％、2重量％、3重量％、4重量％、5重量％、6重量％、7重量％或8重量％的量包含丙烯酸烷酯单体。举例来说，丙烯酸烷酯可为可以1到8重量％、2到7重量％或3到6重量％的量包含的单体。
在各种实施例中，聚合物掺合物包含3到40重量％乙烯酸共聚物。举例来说，以聚合物掺合物的总重量计，聚合物掺合物可包含3重量％、5重量％、10重量％、20重量％、25重量％、30重量％或甚至40重量％乙烯酸共聚物。举例来说，聚合物掺合物可包含3到40重量％乙烯酸共聚物、5到30重量％乙烯酸共聚物或10到25重量％乙烯酸共聚物。
在一些实施例中，乙烯酸共聚物可用中和盐溶液中和。举例来说，可中和0到90摩尔百分比、0到70摩尔百分比、5到90摩尔百分比或5到70摩尔百分比的总酸单元的乙烯酸共聚物。在一些实施例中，乙烯酸共聚物为具有5摩尔％、10摩尔％、20摩尔％、30摩尔％、40摩尔％、50摩尔％、60摩尔％、70摩尔％、80摩尔％或甚至90摩尔％的通过中和盐溶液中和的总酸单元的离聚物。举例来说，中和盐溶液可包含Zn阳离子、Na阳离子或其组合。
在一些实施例中，定向聚乙烯膜的层可含有如所属领域中一般已知的一种或多种添加剂。此类添加剂包含如IRGANOX 1010和IRGAFOS 168(可购自BASF)的抗氧化剂、紫外光吸收剂、抗静电剂、颜料、染料、成核剂、填充剂、助滑剂、阻燃剂、增塑剂、加工助剂、润滑剂、稳定剂、烟雾抑制剂、粘度控制剂、表面改性剂和抗结块剂。举例来说，以外部层的重量计，层组合物在一些实施例中可有利地包括小于30组合重量百分比的一种或多种添加剂，且在其它实施例中小于10重量百分比、小于5重量百分比或甚至小于1重量百分比。换句话说，所述层可包含至少70重量％乙烯酸共聚物和乙烯基聚合物、至少90重量％乙烯酸共聚物和乙烯基聚合物、至少95重量％乙烯酸共聚物和乙烯基聚合物或甚至99重量％乙烯酸共聚物和乙烯基聚合物。
在一个实施例中，聚乙烯膜具有小于1的乙烯酸共聚物比乙烯基聚合物的熔融黏度比。举例来说，熔融粘度比可为0.05到1。此外，在一些实施例中，聚乙烯膜具有大于1的熔融指数比(I10/I2)。举例来说，熔融指数比可为1到50。
在一些实施例中，定向聚乙烯膜为单层膜，使得至少一个层为仅有的层。
在一些实施例中，定向聚乙烯膜为多层膜。举例来说，多层膜可进一步包括其它层，所述其它层通常取决于应用包含在多层膜中，包含例如密封层、阻挡层、粘结层、其它聚乙烯层等。在一些实施例中，定向聚乙烯膜可包含至少70重量％乙烯酸共聚物和乙烯基聚合物、至少90重量％乙烯酸共聚物和乙烯基聚合物、至少95重量％乙烯酸共聚物和乙烯基聚合物或甚至99重量％乙烯酸共聚物和乙烯基聚合物。
作为一个实例，在一些实施例中，多层膜可包括具有顶部面部表面和底部面部表面的另一层(层B，其中层A为先前讨论的层)，其中层B的顶部面部表面与层A的底部面部表面粘着接触。
在一些此类实施例中，层B可为由适用于密封层的如所属领域的技术人员已知的一种或多种乙烯基聚合物形成的密封层。
然而，如上文所提及，层B可包括任何数目的其它聚合物或聚合物掺合物。举例来说，如果多层膜包含阻挡层，那么层B可为在外部层与阻挡层之间粘着接触的粘结层，且另一粘结层可位于阻挡层与密封层之间。
在一些实施例中，取决于附加层和多层膜的组成，附加层可与膜中的其它层共挤压。
应理解，前述层中的任一个可进一步包括如所属领域的技术人员已知的一种或多种添加剂，如，例如抗氧化剂、紫外光稳定剂、热稳定剂、助滑剂、防结块剂、颜料或着色剂、加工助剂、交联催化剂、阻燃剂、填充剂和起泡剂。
在定向之前，此类聚乙烯膜(无论单层或多层)例如取决于层数、膜的预期用途和其它因素可具有各种厚度。在一些实施例中，此类聚乙烯膜在定向之前具有320到3200微米(通常640-1920微米)的厚度。
在定向之前，聚乙烯膜可基于本文中的教示内容使用所属领域的技术人员已知的技术形成。举例来说，膜可制备为吹制膜(例如水淬灭吹制膜)或铸造膜。举例来说，在多层聚乙烯膜的情况下，针对可共挤压的那些层，可基于本文中的教示内容使用所属领域的技术人员已知的技术将此类层共挤压为吹制膜或铸造膜。
在一些实施例中，聚乙烯膜使用拉幅机依序双轴定向方法来定向。此类技术一般为所属领域的技术人员已知。在其它实施例中，聚乙烯膜可基于本文中的教示内容使用所属领域的技术人员已知的其它技术定向，所述其它技术如双鼓泡定向方法、三鼓泡定向方法、同时双轴定向方法或甚至单轴定向方法。一般来说，在拉幅机依序双轴定向方法的情况下，拉幅机作为多层共挤压线的一部分并入。在从平口模挤压之后，使膜在冷却卷筒上冷却，且浸入到填充有室温水的水浴中。铸造膜随后传递到具有不同旋转速度的一系列卷筒上以实现纵向拉伸。在制造生产线的MD拉伸区段中存在若干对卷筒，且均经油加热。成对卷筒依序作为经预加热卷筒、拉伸卷筒和用于松弛和退火的卷筒工作。各对卷筒的温度单独受控。在沿纵向拉伸之后，将膜网状物传递到具有加热区的拉幅机热空气烘箱中以进行横向拉伸。前几个区用于预加热，接着各区用于拉伸，且随后最后几个区用于退火。
不希望受任何特定理论限制，认为本文中指定的聚乙烯膜的双轴定向提供(在一些实施例中以高速度沉积)促进金属层沉积的提高的模量和高极限强度且提供改善的有光泽外观。然而，还涵盖单向定向或单轴定向的聚乙烯膜。举例来说，可沿纵向定向此类膜。
在一些实施例中，聚乙烯膜可以2:1到6:1的拉伸比或在替代方案中以3:1到5:1的拉伸比沿纵向定向。在一些实施例中，聚乙烯膜可以2:1到10:1的拉伸比或在替代方案中以3:1到8:1的拉伸比沿横向定向。在一些实施例中，聚乙烯膜以2:1到6:1的拉伸比沿纵向定向且以2:1到10:1的拉伸比沿横向定向。在一些实施例中，聚乙烯膜以3:1到5:1的拉伸比沿纵向定向且以3:1到8:1的拉伸比沿横向定向。
在一些实施例中，沿纵向的拉伸比与沿横向的拉伸比的比率为1:1到1:2.5。在一些实施例中，沿纵向的拉伸比与沿横向的拉伸比的比率为1:1.5到1:2.0。
在一些实施例中，双轴定向聚乙烯膜具有8到54的总拉伸比(沿纵向的拉伸比×沿横向的拉伸比)。在一些实施例中，双轴定向聚乙烯膜具有9到40的总拉伸比(沿纵向的拉伸比×沿横向的拉伸比)。
在定向之后，定向膜在一些实施例中具有10到80微米的厚度。在一些实施例中，定向膜具有20到50微米的厚度。
在一些实施例中，例如取决于最终用途应用，可使用所属领域的技术人员已知的技术对定向聚乙烯膜进行电晕处理、等离子体处理或印刷。
在定向之后，随后定向聚乙烯膜在包括上文所描述的聚合物掺合物的层上设置有阻挡层。
阻挡层
在各种实施例中，阻挡层为包含金属基材料的气体和水分阻挡层。因此，在本文中所描述的一些实施例中，阻挡层可称为“金属层”。
使用真空金属化将金属层涂覆到定向聚乙烯膜。真空金属化为用于沉积金属的熟知技术，其中金属源在真空环境中蒸发，且金属蒸气在膜穿过真空腔室时冷凝于膜的表面上以形成薄层。在各种实施例中，阻挡层具有1nm到50nm的厚度。举例来说，阻挡层可具有1nm、5nm、10nm、20nm、25nm、30nm、40nm或甚至50nm的厚度。
可沉积于定向聚乙烯膜上的金属包含Al、Si、Zn、Au、Ag、Cu、Ni、Cr、Ge、Se、Ti、Sn、其氧化物或其组合。在一些实施例中，金属层由铝或氧化铝(Al2O3)形成。
多层结构
在一些实施例中，本公开内容的多层结构包括定向聚乙烯膜和沉积于其上的金属层(如上文所描述)。定向聚乙烯膜与沉积于指定外部表面上的金属层的组合可提供机械特性和阻挡特性两者的协同组合。在一些实施例中，多层结构还可具有可接受的硬度、良好光学特性、打孔/落镖阻力、撕裂抗性和低温密封性能。
制品
本文中所描述的各种实施例的多层结构可用于形成如包装或层合物的制品。此类制品可由本文中所描述的多层结构中的任一个形成。
可由各种实施例的多层结构形成的包装的实例可包含可挠性包装、小袋、直立式小袋和预制包装或小袋。在一些实施例中，本公开内容的多层膜可用于食品包装。可包含此类包装中的食品的实例包含肉类、干酪、谷类、坚果、果汁、酱油和其它。基于本文中的教示内容且基于用于包装的特定用途(例如，食品的类型、食品的量等)，此类包装可使用所属领域的技术人员已知的技术来形成。
层合物可包含粘着到一种或多种附加膜的各种实施例的多层结构。举例来说，上文所描述的一个或多个实施例的多层结构可粘着到第二膜。举例来说，第二膜可包含聚乙烯、聚酰胺、聚对苯二甲酸乙二酯、聚丙烯或其组合。多层结构可通过粘着层粘着到第二膜，如可为所属领域中所已知。
应进一步注意，如“一般(generally)”、“通常(commonly)”和“通常(typically)”的术语在本文中并不用于限制权利要求书的范围或暗示某些特征对于各种实施例的功能的结构为关键、必需或甚至至关重要的。相反，此些术语仅打算强调可或可不用于本公开内容的特定实施例中的替代或附加特征。
显然，修改和变化在不脱离随附权利要求书中所定义的本公开内容的范围的情况下为可能的。更具体地说，尽管本公开内容的一些方面在本文中鉴别为优选或尤其有利的，但预期本公开内容未必限于此些方面。

Claims (18)

1.一种多层结构，包括：
定向聚乙烯膜，包括至少一个层，所述至少一个层具有至少一种乙烯基聚合物与至少一种乙烯酸共聚物的聚合物掺合物，其中：
所述乙烯基聚合物包括乙烯α-烯烃共聚物、乙烯均聚物或其组合，其中所述乙烯基聚合物具有0.910到0.960g/cm3的密度和0.3到10g/10min的熔融指数(I2)；
所述乙烯酸共聚物为以下的聚合反应产物：
以存在于所述乙烯酸共聚物中的单体的总重量计，至少50重量％乙烯单体；
以存在于所述乙烯酸共聚物中的所述单体的总重量计，1到30重量％的选自由单羧酸、二羧酸、酸酐和其单酯组成的组的单体；和
以存在于所述乙烯酸共聚物中的所述单体的总重量计，0到10重量％的丙烯酸烷酯单体；且
0到90摩尔百分比的总酸单元的所述乙烯酸共聚物用中和盐溶液中和；和
阻挡层，安置在所述定向聚乙烯膜的至少一个表面上。
2.根据权利要求1所述的多层结构，其中所述定向膜为双轴定向聚乙烯膜。
3.根据权利要求2所述的多层结构，其中所述双轴定向聚乙烯膜以2:1到6:1的拉伸比沿纵向定向且以2:1到10:1的拉伸比沿横向定向。
4.根据权利要求1所述的多层结构，其中所述定向膜为单轴定向聚乙烯膜，所述单轴定向聚乙烯膜沿所述纵向定向。
5.根据权利要求1所述的多层结构，其中所述阻挡层为包括金属基材料的气体和水分阻挡层，其中所述金属基材料包括Al、Si、Zn、Au、Ag、Cu、Ni、Cr、Ge、Se、Ti、Sn、其氧化物和其组合。
6.根据权利要求5所述的多层结构，其中所述金属基材料包括Al金属、Al的氧化物或两者。
7.根据权利要求5或6所述的多层结构，其中所述金属基材料通过真空金属化沉积于所述定向聚乙烯膜上。
8.根据前述权利要求中任一项所述的多层结构，其中所述乙烯酸共聚物为离聚物，所述离聚物具有通过所述中和盐溶液中和的5到70摩尔百分比的总酸单元，且其中所述中和盐溶液包括Zn阳离子、Na阳离子或其组合。
9.根据前述权利要求中任一项所述的多层结构，其中选自由单羧酸、二羧酸、酸酐和其单酯组成的组的所述单体包括丙烯酸、甲基丙烯酸或其组合，且其中所述丙烯酸烷酯单体包括丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丁酯或丙烯酸异丁酯或其组合。
10.根据前述权利要求中任一项所述的多层结构，其中以存在于所述乙烯酸共聚物中的所述单体的总重量％计，所述乙烯酸共聚物包括1到8重量％丙烯酸烷酯单体。
11.根据前述权利要求中任一项所述的多层结构，其中所述乙烯基聚合物包括线性低密度聚乙烯(LLDPE)、高密度聚乙烯(HDPE)或其组合。
12.根据前述权利要求中任一项所述的多层结构，其中所述乙烯基聚合物的所述熔融指数(I2)为0.5到4g/10min。
13.根据前述权利要求中任一项所述的多层结构，其中所述阻挡层具有1到50nm的厚度，且所述定向聚乙烯膜具有10到80μm的厚度。
14.根据前述权利要求中任一项所述的多层结构，其中所述定向聚乙烯膜包括至少99重量％乙烯酸共聚物和乙烯α-烯烃共聚物。
15.根据前述权利要求中任一项所述的多层结构，其中所述聚合物掺合物包括3到40重量％乙烯酸共聚物和60到97重量％乙烯α-烯烃共聚物。
16.根据前述权利要求中任一项所述的多层结构，其中所述定向聚乙烯膜为多层膜或单层膜，且其中所述定向聚乙烯膜以2:1到6:1的拉伸比沿所述纵向定向且以2:1到10:1的拉伸比沿所述横向定向。
17.一种制品，包括如前述权利要求中任一项所述的多层结构，其中所述制品为小袋。
18.一种层合物，包括粘着到第二膜的如权利要求1到16中任一项所述的多层结构，其中所述第二膜包括聚乙烯、聚酰胺、聚对苯二甲酸乙二酯、聚丙烯或其组合。
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