CN1529654A - 包装薄膜 - Google Patents
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Abstract
描述了一种聚烯烃聚合物的自承性薄膜,该薄膜具有第一和第二表面,其中薄膜的第一暴露表面(表面‘A’)含有聚合物的低温可密封涂料(LTSC),且其中当在15磅/平方英寸下测量2秒时薄膜的第二暴露表面(反表面‘B’)含有在至多约100℃的最低温度下能够形成到LTSC的密封的烯烃聚合物,使得当于120℃在15磅/平方英寸下测定2秒时,薄膜的第一和第二表面具有至少约200g/25mm的相互热密封强度(A对B);其中LTSC也包括:(a)抗粘连添加剂,从有效量至涂料干重的约15%;(b)非离子的防雾凝添加剂,具有至多约20的HLB值;以及(c)任选的防滑移添加剂,平均粒径为约3至约5微米,以至多涂层干重约0.5%的有效量。
Description
本发明涉及包装薄膜。这种薄膜可用于包装食品或非食品物品和/或形成旨在容纳这些物品的袋。
由于含有聚烯烃聚合物、如取向的聚丙烯(OPP)的塑料薄膜具有理想的性能,如抗湿气、空气、有害气味等透过以其优异的机械性能,它们已广泛应用于食品和非食品的包装和容器中。然而,许多这些聚烯烃薄膜的缺点是在低温下它们不容易在薄膜的相同表面(表示为A到A的密封性能)之间或者相反面(表示为A到B的密封性能)之间形成密封。
现有技术中将PVdC(聚偏二氯乙烯)涂层涂布到可密封的BOPP薄膜的一面或两面,这提供可密封的涂层以及对气体(如氧气)的高度阻挡。目前这种PVdC涂覆薄膜主要用于色拉和新鲜产品的包装市场,但也用于糖果和饼干的包装。然而从环境的角度讲市场对无PVdC的材料有偏好。因此,需要发现一种防雾凝性能好、密封范围宽且优选无氯的A/B可密封薄膜以代替PVdC薄膜。代替的产品也应该具有在潮湿和污染条件下的可靠的密封性能。
已建议用低温可密封涂料(LTSC)涂布薄膜的一个或两个表面,其中对反面(B面)进行任选的适当处理后,所述涂料会使A到A的密封和A到B的密封更容易且其不含氯。
US 5,451,460(Mobil)描述了一种可热密封的防雾涂料组合物。
US 5,419,960(Mobil)公开了一种用低温可密封涂料(LTSC)涂覆的基础聚合物薄膜,基于聚合物的重量所述涂料含有约65%至95%的乙烯和约5至35%的丙烯酸或甲基丙烯酸的共聚物,其中约2至约80%的羧酸根被元素周期表中的Ia、IIa或IIb族的金属离子中和的。
US 6,013,353公开了一种包括薄膜底材的多层薄膜,该底材具有聚丙烯芯层(OPP),芯层的每一面上都有包含熔融温度比芯层更低的聚合物的表面层。在薄膜的至少一个面上镀金属,并用聚合的、低温可密封涂料(LTSC)涂布薄膜,所述涂料含有约10至35重量%的至少一种α,β-烯键式不饱和羧酸、如丙烯酸或甲基丙烯酸,与约65至90重量%的乙烯、丙烯酸烷酯或甲基丙烯酸酯、丙烯氰或它们的混合物的共聚物。LTSC用来保护金属涂层并提供具有改善的A到B密封性能的薄膜。
WO 00/63309(Du Pont)公开了一种EEA共聚物的低温密封组合物,所述EEA共聚物具有低的溶体流动指数(MFI),因而更易于加工。
然而,具有LTSC的薄膜也趋于粘连(即粘连在一起)和封合。因此需要提供具有LTSC以易于提供改善的密封性能但也具有降低的在卷上粘连趋势的薄膜。
与没有LTSC的薄膜相比,具有LTSC的现有技术薄膜也趋于表现出差的防雾凝性能,因此需要提供比现有技术的LTSC薄膜更令人满意的或改善的防雾凝性能的改进的LTSC薄膜。
因而本发明的一个目的是解决用已知LTSC涂覆的现有技术薄膜所具有的一些或全部所述问题。本发明的优选目的是提供特别适用于包装应用的薄膜,它具有如低温密封性(尤其是A到B)、降低的粘连趋势与令人满意的防雾性能这些特性之间的好的(更优选最佳的)平衡。
因此广义地根据本发明,提供一种聚烯烃聚合物的自承性薄膜,该薄膜具有第一和第二表面,其中薄膜的第一暴露表面(表面‘A’)含有聚合物的低温可密封涂料(LTSC),且其中当在15磅/平方英寸下测量2秒时,薄膜的第二暴露表面(反表面‘B’)含有在至多约100℃的最低温度下能够形成到LTSC的密封的烯烃聚合物,使得当于120℃在15磅/平方英寸下测定2秒时,薄膜的第一和第二表面具有至少约200g/25mm的相互热密封强度(A到B);其中LTSC包括:
(a)抗粘连(anti-block)添加剂,从有效量至涂料干重的约15%,以提供小于约0.9的静态摩擦系数和小于约0.75的动态摩擦系数,这样当于40℃、0.5磅/平方英寸下测定1小时时,第一和第二表面具有小于约25g/25mm的相互粘连(blocking)强度(A对B);
(b)非离子的防雾凝添加剂,具有约10到约20的HLB值,从有效量至涂层干重的约15%;使得在5℃暴露于至少30%的相对湿度下1小时后,薄膜显示出基本清澈的外观;以及
(c)任选的防滑移添加剂,平均粒径为约3至约5微米,以至多涂层干重约0.5%的有效量。
本发明优选的薄膜也表现出一种或多种下列性能:
当在120℃、15磅/平方英寸下测定2秒时,至少约400g/25mm的相互热密封强度(A对B);
当在40℃、0.5磅/平方英寸下测定1小时时,小于约25g/25mm的粘连强度(A对B);和/或
先暴露在30℃或更高的温度下至少30分钟、而后在2℃至少30分钟后,在30%或更大(优选50%或更大)的相对湿度(RH)下表现出基本清澈的外观。
可通过本领域技术人员已知的任何合适的和常规的方法,例如使用Coulter LS100来测量这里给定的粒径。
已发现,本发明的薄膜适合于需要具有好的抗粘连和防雾性能的包装应用,如包装食品,例如生菜和/或色拉之类的新鲜产品。
LTSC
适宜地,应用在本发明薄膜上的LTSC(低温可密封涂料)基本上不含氯。
优选地LTSC包括:可由至少一种第一聚合物前体和至少一种第二聚合物前体得到的一种或多种共聚物(这里表示为LTSC共聚物),其中
(i)第一聚合物前体含有至少一种α,β-烯键式不饱和羧酸和/或它们的其它合适的衍生物,如丙烯酸酯和/或丙烯氰,
(ii)第二聚合物前体含有至少一种烯烃聚合物前体。
更优选地第一聚合物前体选自于一种或多种C1-4烷基(甲基)丙烯酸;最优选选自于:丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸、巴豆酸、衣康酸和/或柠康酸和/或它们的合适的混合物;例如丙烯酸。
优选地第一聚合物前体以共聚物重量的约2%至约35%、更优选约10%至约35%、最优选约10%至约30%,例如15%至约25%的量存在于LTSC共聚物中。
更优选地,第二聚合物前体选自于:乙烯;丙烯;丁烯和/或它们的合适的混合物。
优选地第二聚合物前体以共聚物重量的约65%至约98%、更优选约65%至约95%、最优选约70%至约90%,例如75%至约85%的量存在于LTSC共聚物中。
这里所用的由丙烯酸单体衍生的共聚物表示为EAA共聚物且由甲基丙烯酸单体衍生的共聚物表示为EMA共聚物。更优选EAA共聚物。
优选地LTSC共聚物是支链共聚物,更优选具有约0.6至约1、最优选约0.6至约0.85的支化参数。
优选地LTSC具有约10至约100的溶体流动指数,更优选约20至约80g/10min(在190℃,2.16克)。
优选地LTSC具有约75℃至约90℃的熔点。
优选地LTSC具有约25至约70J/g的结晶度。
优选地LTSC具有约2至约7的多分散性。
LTSC共聚物可以有约2,000至约50,000、优选约4,000至约30,000、最优选小于25,000道尔顿的数均分子量(Mn)。
LTSC共聚物可以有小于约130,000道尔顿的重均分子量(Mw)。
可以使用或不用底漆而将LTSC涂布到薄膜的表面。
LTSC共聚物可以是水可分散的,从而可作为在含水介质如水中的溶液、分散体和/或乳液的形式得到。
可以用任何合适的方式但优选用氨水来中和共聚物上的羧酸基团,氨水的量优选约50%至约300%、更优选150%至约250%的羧酸基(即碱过量)。这样例如可得到如在氨水溶液中的其铵盐形式的共聚物。当干燥这样的共聚物时,氨水蒸发而离子化的、水敏的羧酸根转化为游离的羧基。
任选地,其中约2%至约8%、更优选10%至约50%化学计量的任何羧酸根含有碱金属阳离子和/或碱土金属阳离子作为反离子,更优选钠、钾、锂、钙和/或锌离子;最优选钠。
任选地,可加入其它成分以改善这样基团的抗水性,如含有一种或多种碱金属和/或碱土金属阳离子的溶液或分散体,优选钠、钾、锂、钙和/或锌离子,最优选钠离子,例如以它们的氢氧化物的形式。这些金属离子的量可以在足以中和羧基的范围内,例如以共聚物上总羧酸根的约2%至约80%、优选约10%至约50%的量。现已发现,这些金属离子的存在,在许多情况下会导致对涂料某些所需性能的改善,如摩擦系数(COF)、热粘性和/或粘连性(blocking),而不会难以接受地损害涂料的其它所需性能,如最低密封温度。
当LTSC共聚物是80重量%的乙烯与20重量%的丙烯酸的共聚物,并且中和的金属离子是作为氢氧化钠加入的钠离子时,氢氧化钠的量可以是EAA共聚物重量的约0.3%至约9%;优选约1%至约6%。这里为了测定重量百分比,将乙烯共聚物的所有羧酸根假定为处于它们的游离羧基(-COOH)形式。
用在本发明薄膜上的合适的LTSC EAA共聚物的实例包括从Paramelt购得的、商标为Aquaseal(如Aquaseal1211)的那些共聚物,以及购自Michelman的、商标为Primacor4983的共聚物和/或本发明实施例中所用的那些共聚物。
抗粘连添加剂
这里用作LTSC组分(a)的抗粘连添加剂可以含有一种或多种下述的蜡和/或它们的混合物:分散的蜡如巴西棕榈蜡和/或微晶蜡;天然蜡如石蜡、蜂蜡、日本蜡和/或褐煤蜡;和/或合成蜡如氢化蓖麻油、氯化烃蜡和/或长链脂肪酸酰胺。
优选的抗粘连添加剂是微粒(micronised)蜡,更优选聚乙烯蜡(如购自Keim-Additec的、商品名为Ultralube MD 2003的)的水乳液;购自Paramelt、商标为Aquaseal1205的蜡;本发明实施例中使用的那些蜡;和/或它们的混合物。
抗粘连添加剂可以涂料干重的约2%至约15%,优选约5%至约12%,更优选约8%至约12%的量存在于LTSC中。
优选的抗粘连添加剂具有约0.1微米至约0.5微米的平均粒径。
当混入LTSC中时,抗粘连添加剂表现出其它的性能如改善薄膜的抗滑移和/或防雾凝性能。
防雾凝添加剂
优选地防雾凝添加剂以涂料干重的约0.1%至约10%的量存在。
适宜地非离子防雾凝添加剂具有高达约14.5的HLB值。
优选地非离子防雾凝添加剂具有约10至约20、更优选约10至约14、最优选约12.0至约14.0,例如约13.0的HLB值。
优选的防雾凝添加剂选自于:乙氧基化伯醇、乙氧基化仲醇和/或乙氧基化壬基酚醇。
有利的防雾凝添加剂包括一种或多种式I的化合物
R1O(CH2CH2O)nH
式I
其中
n表示从6到10的整数,包括端值;更有利地是从7至9,最有利=8;以及
R1是C10-20的hydrocarbo,更有利的是C10-18的烃基,最有利的是直链C12-14烷基。
更优选的防雾凝添加剂含有各种或多种:
和/或它们的混合物。
最优选的防雾添加剂是购自BASF的商品名为Lutensol(如LutensolA8)的化合物和/或本发明实施例中所用的添加剂。
这里所用的术语“hydrocarbo基团”表示任何单价或多价部分(任选连接到一个或多个其它部分上),它由一个或多个氢原子和一个或多个碳原子组成。hydrocarbo基团可含有一个或多个下列基团。烃基包括从烃中消除氢原子所形成的单价基团(例如烷基)。亚烃基包括从烃中消除两个氢原子所形成的二价基团,它们的自由价不作为双键(如亚烷基)。Hydrocarbylidene基包括从烃的同一碳原子中消除两个氢原子所形成的二价基(“R2C=”所表示的),它们的自由价作为双键中(如alkylidene)。次烃基基包括三价基(“RC=”所表示的),通过从烃的同一碳原子上消除三个氢原子所形成的,它们的自由价是作为键(如次烷基)。Hydrocarbo基可包括一种或多种饱和基团(如烷基所表示的),一种或多种具有一个或多个不饱和双键和/或三键(例如烯基和/或炔基所分别表示的)和/或一个或多个芳族基团(如芳基)和/或在同一部分内它们的组合,其中所说明的可以由其它官能团所取代。
薄膜表面-A面
优选适当地处理涂覆LTSC的薄膜的表面(A面)以改进对LTSC的粘附性,优选通过火焰和/或电晕放电处理和/或通过适当的例如含有聚乙烯亚胺的底漆涂料处理。
薄膜表面-B面
与LTSC相对且在低温可密封于其上的薄膜表面(B面)含有形成薄膜的暴露表面的烯烃聚合物(任选形成底芯层上的表层)。烯烃聚合物可含有主要量(优选多于50重量%)的烯烃,从而可以是由至少50%的烯烃聚合物前体得到的共聚物或由烯烃聚合物前体得到的均聚物。
更优选地可由至少70%、最优选至少80%的烯烃聚合物前体得到烯烃聚合物。
优选地B面的烯烃聚合物是由含有乙烯、丙烯和/或丁烯的单体得到的均聚物或共聚物。
优选地B面的烯烃聚合物是由与A面LTSC共聚物的第二聚合物前体相同的聚合物前体得到的。
如果表层聚合物是共聚物,那么优选每个非烯烃聚合物前体形成共聚物重量的仅约10重量%,且总共为45%。
如果LTSC含有EEA共聚物,那么B面的表层聚合物可含有选自于EEA、EVA(不高于5%的酸)、EVOH、乙烯和/或聚乙烯的聚合物前体。
为达到所需的密封性能,聚烯烃聚合物优选与A面上LTSC共聚物的第二聚合物前体相匹配。因而更优选地B面表层的主要烯烃聚合物前体与A面上LTSC共聚物的第二聚合物前体相同的。
更优选的烯烃聚合物是由乙烯、丙烯或丁烯单体得到的均聚物。例如合适的聚烯烃是从DSM购得的、商标名为Standulex 405F的聚乙烯,并具有如下性能:在125℃结晶熔化,ΔH=165Jg-1;每分钟20℃冷却到105℃,ΔH=150Jg-1;密度为0.936g;熔体流动指数(MFI)为4.4g(10min)-1,如ASTM D1238中所述而测定的。
可以任何适当的方法涂布到和/或在其上形成薄膜的可密封B表面,只要它表现出如上规定的所需性能。因而例如可通过共挤出、热熔涂布、由含水的或含溶剂涂料和/或层压来形成表面。
任选的LTSC组分(c)-防滑移剂
LTSC也可进一步含有特别用作滑移剂的材料作为任选的组分(c),例如一种或多种下列无机材料:胶体二氧化硅,无定形二氧化硅,碳酸钙,硅酸钙,硅藻土,膨润土和/或细碎的粘土。无定形二氧化硅含有由较小的颗粒聚集成的颗粒,且它具有优选约2微米至约9微米、更优选约3微米至约5微米的平均粒径。
防滑移剂可以涂料重量的约0.1%至约0.5%、优选约0.1%至约0.2%的量存在于LTSC中。
其它任选的LTSC组分
LTSC中可以含有的其它添加剂包括:
其它颗粒材料,如滑石,它可以高达涂料重量的约2%的量存在;
交联剂如三聚氰胺-甲醛树脂,它可以至多涂料重量的约20%的量存在;
防粘剂(anti-tack)如高软化点的聚合物如聚甲基丙烯酸酯(PMA)、聚氯乙烯(PVC)、聚偏二氯乙烯(PVdC);由于不含氯,PMA是优选的;和/或
抗菌剂,它可以有效的量存在。
薄膜结构的其它方面
本发明的薄膜可包括芯层以及第一和/或第二聚合物表层,表层上分别形成第一和第二暴露的表面。例如本发明的薄膜可含有具有取向聚丙烯均聚物(OPP)芯层和其上一面或双面表层的双轴取向薄膜底材,芯层的厚度优选约80%至约99%的薄膜的总厚度,表层的厚度为约1%至约10%的总薄膜厚度。本发明的薄膜可具有任何合适的厚度,例如从约10微米至约50微米。
芯层
一般而言,本发明薄膜的芯层聚合物具有薄膜中认为是必要的或所需的机械性能。许多情况下,这种聚合物是聚烯烃,其熔点例如为至少约125℃且可高达例如约190℃,并具有相当高的结晶度。制作芯层的特别理想的聚烯烃是全同立构聚丙烯均聚物,它是例如约93至99%的全同立构、结晶度为约70至80%,熔点,例如为约145℃或更高,如高达约167℃。适用于本发明薄膜芯层的另一种所需的聚合物是基本上是线性聚合物的高密度聚乙烯(HDPE),它的密度为约0.952至0.962g/cc,熔点为例如约130℃至148℃和相当大的结晶度。
薄膜的其它方面
本发明的薄膜可包括多个层,可以通过共挤出和/或双轴取向来形成一个或多个层。
出于某些目的,可能需要通过铸型薄膜或冷却辊挤出工艺而不是共挤出和取向工艺来制造包括芯层和一个或两个相邻表层的聚合物底材。这种情况下,最终的聚合物底材本质上是未取向的,与其中通过共挤出和取向工艺制得的底材所得的薄膜相比,最终薄膜的刚性一般低得多。
将随后的金属、底漆或聚合物成膜涂料涂布到本发明薄膜的表面上之前,可以处理预定涂布这些涂料的表面以确保涂料牢牢地粘附到薄膜上从而减少这些涂料脱落或从薄膜上剥离的可能性。本领域中这些处理是已知的,包括如下技术:如氯化薄膜(即将薄膜暴露于气态氯下),用氧化剂如铬酸、热空气或蒸汽处理,火焰处理和/或电晕放电处理。优选火焰或电晕放电处理。
以任何适当的方式,如凹板涂布、辊涂、浸涂和/或喷涂,将LTSC涂布到聚合物薄膜的表面。以任何适当的方式,如挤压辊和/或刮片,除去过量的溶液。可涂布足够量的涂料使得干燥后薄膜上会有约0.2g/m2至约1g/m2的光滑、均匀分布的层。一般而言,涂布的LTSC的厚度是足以赋予底材聚合物薄膜理想性能的厚度。
涂料一旦涂布到薄膜上,随后就用热空气、辐射热或以任何其它适当的方式干燥,从而提供例如用作包装薄膜的、非水溶的、粘附的、光滑的涂覆薄膜产品,
任选地,为了改善机械性能如撕裂强度、机械加工性,增加刚性,保护印刷的图案和/或提供薄膜的密封等,可将另一种薄膜(“层压薄膜”)结合到本发明薄膜的表面以形成B面。在将印制图案施加到可密封涂料上之后或者没有这一印制图案时,可将层压薄膜结合到薄膜的未涂布面(B面),或者不用任何可密封涂料将层压薄膜结合到表面上。
例如层压薄膜可以含有具有优异机械性能的聚合物(如高密聚乙烯(HDPE),和/或全同立构的聚丙烯均聚物),用熔点比层压的聚合物(如低密聚乙烯(LDPE))更低的粘合剂熔融聚合物将它结合到薄膜上。或者,层压薄膜可包括具有优异机械性能的聚合物的主层和低熔融温度聚合物的次层。然而,任一种情况下薄膜都必须具有足够的性能以在特定的低温下热密封到A面的LTSC上。然后在足以使次层发粘的高温下,通过将层压薄膜的次层紧压在被层压薄膜的所需表面上来完成层压过程。完成所述结合所必需的方法和设备在本领域中是公知的。
这里的附图阐明了与现有技术的薄膜相比较的本发明的薄膜的性能。
附图1示出了与利用阴离子的Empicol CBJS作为防雾凝剂(对比例A)的现有技术薄膜相比,利用5%的Lutensol A8作为防雾凝剂(实施例1)的本发明薄膜的防雾凝性能,该附图与这里表1中的数据一致。
附图2示出了与从UCB得到的、商品名为RK30的现有技术薄膜相比,本发明薄膜的防雾凝性能(实施例3),该附图与这里表2C中的数据一致。
附图3至5示出了本发明的各种薄膜和现有技术薄膜的密封性能,这些附图分别与这里表3至5中的数据一致。
附图6图示了使用这里所述的优选LTSC涂料作为A面的各种薄膜的各自的A到B的密封强度,所述的涂料含有聚乙烯(PE)作为LTSC的第二聚合物组分。这样附图6示出了,当B面的聚烯烃不与A面中LTSC的第二聚合物相匹配时的效果,当B面含有丙烯酸(标记为丙烯酸)、聚偏二乙烯(标记为PVdC)聚乙烯/聚丙烯无规共聚物(标记为PE/PP)或者聚乙烯/聚丙烯/聚丁烯无规三聚体(标记为PE/PP/PB)的涂料时具有差的密封性,但对聚乙烯(标记为PE)B面有好的密封性。
权利要求中给出了本发明的其它方面。
通过下面的实施例来说明本发明的薄膜,但这些实施例并非限制性的。
将本领域技术人员公知的常规标准试验方法和/或这里所述方法应用于评定根据本发明的薄膜:测定薄膜的冷雾和其它性能。下面结果部分列出了这些结果,结果表明根据本发明的薄膜表现出改善的性能。
实施例中所述的涂覆薄膜是如下制备的BOPP薄膜。从三通道环形模头中共挤出作为芯聚合物的全同立构聚丙烯均聚物和作为表面聚合物的聚丙烯、聚乙烯和聚丁烯三聚体,以形成具有芯层和在其任一表面上的表层的聚丙烯薄膜。然后使所得的聚丙烯管通过管内的心轴来冷却,通过心轴周围的水浴进行外淬火,加热到拉伸温度,由内部气压而膨胀,以高于进料速度的速率从膨胀区拉出,使得在挤出方向和横向都将管拉伸成原始尺寸的七倍。然后将拉伸过的管状薄膜展开以形成扁平膜,随后在GB-A-1124886所述的那种消光表面辊热定形器(matt-surfaced roller heat-setter)上于120℃的温度下热定形扁平膜以形成适于用作这里实施例中底材的BOPP薄膜。
在涂布如上所述制得的热定形BOPP薄膜之前,通过延伸至薄膜整个宽度的单一铝棒电极来放电处理热定形BOPP薄膜,并将其连接到Sherman GT60、6千瓦、固态的电晕处理器,以电流为2安培操作。以常规的方式底涂要涂布的薄膜的表面,然后由涂布头(coating head)将这里实施例中所述的涂料直接涂布到薄膜卷材(web)上。
在常规的试验中针对给定的标准用肉眼来评估这里薄膜的防雾凝性能。如下面所定义的以1至5的滑动标尺来评定薄膜外观,这里的表格和附图中给出了这些评定等级。
“1”表示非常差的防雾凝性能,其中看见了小的雾滴(droplet)的不透明层,整个薄膜具有零可见度和差的透光性;
“2”表示差的性能,具有大液滴的不透明层或透明层,整个薄膜具有零可见度和差的透光性;
“3”表示差的性能,具有大的透明液滴(drop)的完整层,差的可见度,在薄膜上可看见透镜效应,且有水滴从薄膜上滴下;
“4”表示好的性能,具有随机分散的或大的透明滴,在薄膜上有水的不连续膜;
“5”表示优异的性能,其中薄膜是完全透明的,具有象玻璃那样清楚的外观,没有可见的水的印记。
实施例1和对比实施例A(对比A)
(对比的防雾剂)
制备具有相同LTSC的本发明(实施例1)的薄膜和对比实施例(对比A)的薄膜,但是它们具有不同的防雾凝剂以显示出本发明薄膜的改善的性能。在对比A中选择阴离子表面活性剂Emplcol CBJS,因为它的结构与其它防雾凝剂相似,这里也研究了其它防雾凝剂。对比A和实施例1中使用下面的LTSC配方,并以约0.75g/m2的涂布重量来涂覆它们。
物质 | 干固体% | 补充水 |
Aquaseal 1211(EAA共聚物) | 84.7 | 76.26 |
微粉化PE蜡/PE蜡乳剂(防粘连和抗滑移剂) | 10.0 | 3.59 |
煅制二氧化硅(平均粒径为3至5微米) | 0.3 | 0.338 |
防雾凝剂(参见下面的) | 5.0 | 4.09 |
水 | - | 15.73 |
总量 | 100.0 | 100.0 |
为进行实施例1,所用的防雾凝剂是从BASF购得的商品名为Lutensol A8的非离子剂。为进行对比A,所用的防雾凝剂是购得的商品名为Empicol CBJS的阴离子剂。
然后在5℃以常规的方式试验每种薄膜的防雾凝性能。室的温度设定为5℃,在3℃和7℃之间波动。这里的附图1和下面的表1示出了防雾凝效果:
表1
时间 | 对比A | 实施例1 |
1分钟 | 1 | 1 |
5分钟 | 1 | 1 |
10分钟 | 1 | 1 |
20分钟 | 1 | 2 |
30分钟 | 1 | 2 |
1小时 | 1 | 3 |
2小时 | 1 | 5 |
3小时 | 1 | 5 |
6小时 | 1 | 5 |
1天 | 1 | 5 |
2天 | 1 | 5 |
4天 | 1 | 5 |
7天 | 1 | 5 |
这些结果表明,即使以5%的干量加入时离子的Emplcol CBJS也没有给予涂料适当的防雾凝性。一周后,对比例A仍是雾凝的。雾层由非常微细的水滴组成。与具有阴离子防雾凝剂的现有技术的对比A薄膜相比,Lutensol作为防雾凝剂的对照实施例1中给出了改善的性能。
相对于其它方面都相同的薄膜,利用其它阴离子防雾凝剂(如以Dowfax 2A1的商品名购得的十二烷基二苯醚二磺酸钠和以Arylan S的商品名购得的直链十二烷基苯磺酸)和其它阳离子防雾凝剂的薄膜,也试验了本发明薄膜的防雾凝性能。得到了类似的结果,结果表明本发明薄膜中的非离子剂的改善的防雾性能。
实施例2和对比实施例B(对比B)
(冷暖循环)
如下面连续的阶段(i)至(iii)中所述的来试验每种薄膜的多于一个样品。
所试验的薄膜如下。
对比B是从UCB Flims购得的商品标号为FFA 30的常规BOPP薄膜,其一面上具有常规的无氯LTSC(商品名为Aquaseal 1211购得的且其中没有防雾凝剂),另一面上具有常用的丙烯酸涂料。
实施例2是BOPP薄膜,它一面上具有与对比B相同的LTSC并用电晕处理过,但另一面上未涂覆。LTSC也含有5%的来自BASF的Lutensol作为防雾凝剂(anti-agent)。
阶段(i)
首先于2℃保持薄膜2小时。测试多于一个样品,2小时后所有实施例2的样品都是清楚的。这段时间内对比B的样品没有显示出任何的改善—都被极差地雾凝了。
阶段(ii)
阶段(i)后,在室温保持薄膜3小时。3小时结束时,所有对比B的样品上外观都变差。水微滴已蔓延开且外观是斑驳的。
阶段(iii)
阶段(ii)后,使薄膜回到2℃并如之前那样进一步试验它们的防雾凝性能。下面表2A中对薄膜的外观进行了分类。
表2A
时间 | 对比B | 实施例2 |
1分钟 | 1 | 1 |
5分钟 | 1 | 1 |
10分钟 | 1 | 1 |
20分钟 | 1 | 1 |
30分钟 | 1 | 1至2 |
1小时 | 1 | 2 |
3天 | 1 | 4 |
实施例3和对比实施例C(对比C)
(防粘连性能)
所试验的薄膜如下所述。
对比C是来自UCB的商品标号为FFA 30的BOPP薄膜,其中在薄膜的一面上涂布常规的LTSC,另一面未涂布。
实施例3是一面上具有与以上对比C相同的LTSC的BOPP薄膜,向其中加入5%的防雾凝剂、来自BASF的Lutensol,另一面未涂布。
在高达135磅/平方英寸的压力下通过测试粘连性来评定这些薄膜,所述压力是模拟薄膜卷筒中心的薄膜所显示的压力。以常规的方式试验两种薄膜的各种其它性能。
结果
浊度(Haze)
以常规的方式在常规的装置中测定薄膜的大角度浊度(WAH)和小角度浊度(NAH),发现都在可接受的限度之内(参见下面的表2B)。
表2B
理想的目标 | 典型的测定值 | 方法 | 意义 | |
WAH(表面层效应) | <3.5 | 2.5-3 | ASTMD1003 | 薄膜清晰度损失约4.5以上 |
NAH(芯层效应) | <15 | 4-8 | ASTMD1044 | 薄膜清晰度损失约20以上 |
防雾凝性能
在冷雾试验中本发明的薄膜给出了好的防雾凝性能。6小时后,外观达到了4/5级(level)并持续改善,且比现存薄膜(从UCB购得的商品标号为RK30)具有更好的防雾凝性能。参见下面表2C和这里的附图2。
表2C
时间/分钟 | 时间/小时 | 时间/天 | ||||||||||||
1 | 5 | 10 | 20 | 30 | 1 | 2 | 3 | 6 | 1 | 2 | 3 | 4 | 7 | |
实施例3 | 5 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4.5 | 4.5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 |
RK30 | 4 | 4 | 4 | 2 | 2 | 4 | 4 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | - |
密封
将防雾剂加入到常规的LTSC,增加密封阈值约10℃,但在130℃密封强度不受影响。在15磅/平方英寸/0.5秒、15磅/平方英寸/2秒、60磅/平方英寸/0.45秒得到Theller密封曲线。这里的附图3至5中示出了这些密封曲线。
粘连性
最初的粘连强度为约70g/25mm至80g/25mm。这里的附图示出了这些结果。一周后重绕卷以检查粘连性。PE表层中具有500ppm二氧化硅的实施例3没有问题,且以450m/min运转完好。
表3
在15磅/平方英寸,0.5秒的Theller密封
单独的加热夹头温度/℃ | |||||||||||||
密封强度g/25mm | 70 | 75 | 80 | 85 | 90 | 95 | 100 | 105 | 110 | 115 | 120 | 125 | 130 |
对比例3 | 10 | 108 | 284 | 490 | 539 | 591 | 536 | 461 | 532 | 555 | 523 | 490 | 722 |
实施例3 | 4 | 18 | 56 | 71 | 168 | 309 | 532 | 510 | 578 | 648 | 683 | 727 | 747 |
表4
在15磅/平方英寸,2秒的Theller密封
单独的加热夹头温度/℃ | |||||||||||||
密封强度g/25mm | 70 | 75 | 80 | 85 | 90 | 95 | 100 | 105 | 110 | 115 | 120 | 125 | 130 |
对比例3 | 168 | 436 | 656 | 652 | 627 | 673 | 716 | 721 | 715 | 596 | 732 | 687 | 715 |
实施例3 | 20 | 45 | 103 | 196 | 594 | 688 | 618 | 548 | 615 | 547 | 596 | 640 | 657 |
表5
在60磅/平方英寸,0.45秒的Theller密封
单独的加热夹头温度/℃ | |||||||||||
密封强度g/25mm | 80 | 85 | 90 | 95 | 100 | 105 | 110 | 115 | 120 | 125 | 130 |
对比例3 | 294 | 432 | 542 | 695 | 745 | 735 | 732 | 648 | 743 | 670 | 685 |
实施例3 | 40 | 94 | 165 | 450 | 552 | 541 | 575 | 544 | 681 | 728 | 683 |
这些结果表明:虽然初始强度是高的,但是本发明的薄膜(实施例3)在涂覆卷上没有粘连问题。涂布后一周以450m/min重绕实施例3没有任何问题。由于添加了抗粘连剂,LTSC的阈值温度增加约10℃,然而其它性能是令人满意的,具有优异的防雾性和好的A/B密封。实施例3是具有较宽的可密封温度范围的薄膜,证明对如肥皂粉末之类的污染物是密封的。
实施例4
如前所述制造具有可接受密封性和可接受防雾凝性能或者比说明书的更好性能的薄膜。由LTSC胶乳制造涂料以给出具有可接受粘连强度的薄膜。所用的薄膜底材是BOPP 27微米厚,一面上具有聚乙烯表层聚合物的刚性薄膜,另一面被放电处理。将LTSC/防雾涂料施加到非表层的一面。
所试验的薄膜如下所述。
对比D是从UCB得到的商品标号为FFA 30的常规BOPP薄膜。实施例4是BOPP薄膜,它具有与对比D一面上的相同的LTSC,其中LTSC也含有5%的来自BASF的Lutensol作为防雾凝剂(anti-agent)。
结果
下面给出了对比D和实施例4的粘连及摩擦系数(CoF)的结果,这些是在薄膜制造后立即用常规的设备和常规的方式来测定的。
薄膜样品 | 粘连 | 静态CoF | 动态CoF | |||
1 | 2 | 1 | 2 | 1 | 2 | |
对比D(a) | 100+84 | 0.30 0.46 | 0.33 0.44 | |||
对比D(b) | 100+64 | 0.42 0.55 | 0.37 0.45 | |||
实施例4(a) | 40 32 | 0.62 0.66 | 0.57 0.58 | |||
实施例4(b) | 38 39 | 0.63 0.65 | 0.51 0.58 |
对比例D与实施例4相比,粘连强度显注高,就两种薄膜来说动态CoF都在可接受的范围内。
Claims (21)
1.聚烯烃聚合物的自承性薄膜,该薄膜具有第一和第二表面,其中薄膜的第一暴露表面(表面‘A’)含有聚合物的低温可密封涂料(LTSC),且其中当在15磅/平方英寸下测量2秒时,薄膜的第二暴露表面(反表面‘B’)含有在至多约100℃的最低温度下能够形成到LTSC的密封的烯烃聚合物,使得当于120℃在15磅/平方英寸下测定2秒时,薄膜的第一和第二表面具有至少约200g/25mm的相互热密封强度(A对B);其中LTSC还包括:
(a)抗粘连添加剂,从有效量至涂料干重的约15%,以提供小于约0.9的静态摩擦系数和小于约0.75的动态摩擦系数,当于40℃、0.5磅/平方英寸下测定1小时时,第一和第二表面具有小于约25g/25mm的相互粘连强度(A对B);
(b)非离子的防雾凝添加剂,具有至多约20的HLB值,从有效量至涂层干重的约15%;使得在5℃暴露于至少30%的相对湿度下1小时后,薄膜显示出基本清澈的外观;以及
(c)任选的防滑移添加剂,平均粒径为约3至约5微米,以至多涂层干重约0.5%的有效量。
2.如权利要求1所述的薄膜,其中LTSC包括:由至少一种第一聚合物前体和至少一种第二聚合物前体得到的一种或多种共聚物,其中:
(i)第一聚合物前体含有至少一种α,β-烯键式不饱和羧酸和/或它的其它适当的衍生物,
(ii)第二聚合物前体含有至少一种烯烃聚合物前体。
3.如权利要求2所述的薄膜,其中第一聚合物前体选自于一种或多种C1-4烷基(甲基)丙烯酸。
4.如权利要求2或3所述的薄膜,其中第一聚合物前体以共聚物重量的约2%至约35%的量存在于LTSC共聚物中。
5.如权利要求4所述的薄膜,其中第一聚合物前体以共聚物重量的约10%至约35%的量存在于LTSC共聚物中。
6.如权利要求2至5中任一所述的薄膜,其中第二聚合物前体选自于:乙烯;丙烯、丁烯和/或它们的适当的混合物。
7.如权利要求2至6中任一所述的薄膜,其中第二聚合物前体以共聚物重量的约65%至约98%的量存在于LTSC共聚物中。
8.如权利要求2至7中任一所述的薄膜,其中第二聚合物前体以共聚物重量的约65%至约90%的量存在于LTSC共聚物中。
9.如任一前述权利要求所述的薄膜,其中以烯烃聚合物的重量计,B面的聚烯烃聚合物可由至少70%的烯烃聚合物前体得到。
10.如任一前述权利要求所述的薄膜,其中B面的聚烯烃聚合物可由乙烯、丙烯或丁烯单体得到。
11.如任一前述权利要求所述的薄膜,其中B面的聚烯烃聚合物可由与A面LTSC共聚物的第二聚合物前体相同的聚合物前体得到。
12.如任一前述权利要求所述的薄膜,当于120℃在15磅/平方英寸下测定2秒时,其表现出至少约400g/25mm的相互热密封强度(A对B)。
13.如任一前述权利要求所述的薄膜,当于40℃在0.5磅/平方英寸下测定1小时,其表现出小于约25g/25mm的粘连强度(A对B)。
14.如任一前述权利要求所述的薄膜,当先暴露在30℃或更高的温度下至少30分钟,而后在2℃至少30分钟后,它在30%或更大的相对湿度(RH)下表现出基本清澈的外观。
15.如权利要求14所述的薄膜,其中RH高于50%。
16.如任一前述权利要求所述的薄膜,其中抗粘连添加剂以涂料干重量的约5%至约12%的量存在于LTSC共聚物中。
17.如任一前述权利要求所述的薄膜,其中抗粘连添加剂具有约0.1微米至约0.5微米的平均粒径。
18.如任一前述权利要求所述的薄膜,其中防雾凝添加剂以涂料干重量的约0.1%至约10%的量存在。
19.如任一前述权利要求所述的薄膜,其中防雾凝添加剂具有至多约14.5的HLB值。
20.如任一前述权利要求所述的薄膜,其中防雾凝添加剂具有约10至约14的HLB值。
21.如任一前述权利要求所述的薄膜,其中防雾凝添加剂选自于:
和/或它们的混合物。
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