TWI772065B - 乙烯-乙烯醇共聚物樹脂組合物、由其形成之乙烯-乙烯醇共聚物膜及包含其之多層結構 - Google Patents
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Abstract
本發明係關於一種乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH)樹脂組合物、由其形成之乙烯-乙烯醇共聚物膜及包含其之多層結構。該EVOH樹脂組合物的表面之粗糙度介於0.05至100之峰度(Sku)。本發明之EVOH可降低加工時的扭力輸出,並可獲得優良的EVOH薄膜外觀。
Description
本發明係關於一種乙烯-乙烯醇共聚物(ethylene-vinyl alcohol, EVOH)樹脂組合物。該乙烯-乙烯醇共聚物樹脂組合物具有高表面均勻性,特別係其表面之粗糙度介於0.05至100之峰度(Sku)。本發明亦揭示一種由該EVOH樹脂組合物形成之膜及包含該EVOH樹脂組合物的多層結構。
EVOH樹脂廣泛應用於多層體,用於保存易腐物品。例如,EVOH樹脂和多層體通常用於食品包裝工業、醫療設備和耗材工業、製藥工業、電子工業和農業化學品工業。EVOH樹脂通常用於加入多層體中作為一獨特層,以用作氧氣阻隔層。
目前習知由EVOH樹脂形成的EVOH顆粒表面粗糙度大,顆粒間摩擦較高,導致EVOH加工時扭力極高。過去雖有以添加滑劑來調整EVOH的加工性,但仍有進一步改善的必要性。
有鑑於對可提供降低加工時扭力輸出並實現高表面均勻性的EVOH樹脂有持續性的需求。
本發明係關於一種乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH)樹脂組合物,其具有高表面均勻性,其中該乙烯-乙烯醇共聚物樹脂組合物包括一乙烯-乙烯醇共聚物樹脂,例如,所述之EVOH樹脂組合物其表面之粗糙度介於0.05至100之峰度(Sku)。此外,所述之EVOH樹脂組合物其表面之粗糙度還可進一步係介於0.003至4μm之均方根高度(Sq)、介於0.005至5μm之突出波峰高度(Spk)及/或介於0.015至10μm之面最大高度(Sz)。
在非限制性實例中,該乙烯-乙烯醇共聚物樹脂組合物含水率小於或等於1重量百分比。
此外/或者,該EVOH樹脂組合物係可呈顆粒、膜、纖維等形式。該EVOH樹脂組合物可用於製備膜或多層結構。發明人發現,藉由控制EVOH顆粒表面粗糙度,可降低EVOH加工時扭力輸出,並且由該EVOH樹脂組合物形成之膜及包含該EVOH樹脂組合物的多層結構具有優良外觀。
此外/或者,所述之EVOH樹脂組合物其表面之線最大高度(Rz)介於約0.02~13 μm;或所述之EVOH樹脂組合物其表面之Rz介於0.02~9.9 μm。
在本發明的其他方面,提供一種EVOH樹脂組合物(或其顆粒)可具有硼含量介於5-550 ppm。該EVOH樹脂組合物可具有鹼金屬含量約介於10-550 ppm。此外/或者,該EVOH樹脂組合物還可進一步包含由肉桂酸、共軛多烯、滑劑及鹼土金屬所組成之群組之其一或其組合。
此外/或者,該EVOH樹脂組合物中該乙烯-乙烯醇共聚物樹脂可具有99.5 mole%或更高的皂化度。該EVOH樹脂組合物中該乙烯-乙烯醇共聚物樹脂可具有約20至約48 mole%的乙烯含量。例如,該乙烯-乙烯醇共聚物的乙烯含量可為約25至約45 mole%。該EVOH樹脂組合物係可由具有不同乙烯含量的兩種或更多種EVOH形成。
根據至少一實施例,該多層結構,包括:(a) 至少一層由如前所述之乙烯-乙烯醇共聚物樹脂所形成;(b) 至少一層聚合物層;及(c) 至少一層黏合層。該聚合物層可以係例如:選自由低密度聚乙烯層、聚乙烯接枝馬來酸酐(polyethylene grafted maleic anhydride)層、聚丙烯層及尼龍層所組成的群組。該黏合層係一黏結層(tie layer)。
本發明係關於一種乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH)樹脂組合物。該EVOH樹脂組合物具有低表面粗糙度,特別是其表面之粗糙度介於0.05至100之峰度(Sku)。此外,該EVOH樹脂組合物表面之粗糙度還可以進一步係介於0.003至4μm之均方根高度(Sq)、介於0.005至5μm之突出波峰高度(Spk)及/或介於0.015至10μm之面最大高度(Sz)。EVOH樹脂組合物表面粗糙度的控制,可以藉由在EVOH製程之乾燥階段使用3段不同乾燥機、溫度及濕度調控來達成,而使EVOH樹脂組合物及其膜具有良好的功效。該EVOH樹脂組合物可用於製備膜或多層結構。發明人發現,藉由控制EVOH顆粒表面粗糙度參數Sku於特定範圍,可降低EVOH加工時扭力輸出,並且可改善由其形成的膜和多層結構的凝膠生成情形。
所述之峰度(Sku)或稱尖銳度為面的峰度,其定義參照ISO 25178:2012,係用以判斷粗糙度形狀尖銳度的參數。所述之Sku可以係例如:介於0.05至100、介於0.05至90、介於0.05至80、介於0.05至70、介於0.05至60、介於0.05至50、介於0.05至40、介於0.05至30、介於0.05至20、介於0.05至10、介於0.1至100、介於0.1至90、介於0.1至80、介於0.1至70、介於0.1至60、介於0.1至50、介於0.1至40、介於0.1至30、介於0.1至20、介於0.1至10、介於5至100、介於5至90、介於5至80、介於5至70、介於5至60、介於5至50、介於5至40、介於5至30、介於5至20、介於5至10、介於15至100、介於15至90、介於15至80、介於15至70、介於15至60、介於15至50、介於15至40、介於35至100、介於35至90、介於35至80、介於35至70、介於35至60、介於55至100、介於55至90、介於55至80或介於75至100。
所述之均方根高度(Sq)為面的均方根高度,其定義參照ISO 25178:2012,係定義特定範圍中各點的高度均方根,相當於高度的標準差。所述之Sq可以係例如:介於0.003至4μm、0.003至3.5μm、介於0.003至3μm、介於0.003至2.5μm、介於0.003至2μm、介於0.003至1.5μm、介於0.003至1μm、介於0.003至0.5μm、介於0.003至0.1μm、介於0.003至0.05μm、介於0.005至4μm、0.005至3.5μm、介於0.005至3μm、介於0.005至2.5μm、介於0.005至2μm、介於0.005至1.5μm、介於0.005至1μm、介於0.005至0.5μm、介於0.005至0.1μm、介於0.005至0.05μm、介於0.05至4μm、0.05至3.5μm、介於0.05至3μm、介於0.05至2.5μm、介於0.05至2μm、介於0.05至1.5μm、介於0.05至1μm、介於0.05至0.5μm、介於0.1至4μm、0.1至3.5μm、介於0.1至3μm、介於0.1至2.5μm、介於0.1至2μm、介於0.1至1.5μm、介於0.1至1μm、介於0.1至0.5μm、介於1至4μm、1至3.5μm、介於1至3μm、介於1至2.5μm、介於1至2μm、介於1至1.5μm、介於2至4μm、2至3.5μm、介於2至3μm、介於2.8至4μm、2.8至3.5μm或介於2.8至3.3μm。
所述之突出波峰高度(Spk)之定義參照ISO 25178:2012,係指突出波峰部的平均高度。所述之Spk可以係例如:介於0.005至5μm、介於0.005至4.5μm、介於0.005至4μm、介於0.005至3.5μm、介於0.005至3μm、介於0.005至2.5μm、介於0.005至2μm、介於0.005至1.5μm、介於0.005至1μm、介於0.005至0.5μm、介於0.005至0.1μm、介於0.005至0.05μm、介於0.005至0.01μm、介於0.01至5μm、介於0.01至4.5μm、介於0.01至4μm、介於0.01至3.5μm、介於0.01至3μm、介於0.01至2.5μm、介於0.01至2μm、介於0.01至1.5μm、介於0.01至1μm、介於0.01至0.5μm、介於0.1至5μm、介於0.1至4.5μm、介於0.1至4μm、介於0.1至3.5μm、介於0.1至3μm、介於0.1至2.5μm、介於0.1至2μm、介於0.1至1.5μm、介於0.1至1μm、介於0.1至0.5μm、介於0.5至5μm、介於0.5至4.5μm、介於0.5至4μm、介於0.5至3.5μm、介於0.5至3μm、介於0.5至2.5μm、介於0.5至2μm、介於0.5至1.5μm、介於0.5至1μm、介於1.5至5μm、介於1.5至4.5μm、介於1.5至4μm、介於1.5至3.5μm、介於1.5至3μm、介於1.5至2.5μm、介於1.5至2μm、介於2.5至5μm、介於2.5至4.5μm、介於2.5至4μm、介於2.5至3.5μm、介於3至5μm、介於3至4.5μm、介於3至4μm、介於3至3.5μm、介於3.5至5μm、介於3.5至4.5μm、介於3.5至4μm或介於4至5μm。
所述之面最大高度(Sz)為面的最大高度,其定義參照ISO 25178:2012,係定義範圍中最大波峰高度與最大波谷深度的和。所述之Sz可以係例如:介於0.015至10μm、介於0.015至9μm、介於0.015至8μm、介於0.015至7μm、介於0.015至6μm、介於0.015至5μm、介於0.015至4μm、介於0.015至3μm、介於0.015至2μm、介於0.015至1μm、介於0.015至0.1μm、介於0.015至0.01μm、介於0.02至10μm、介於0.02至9μm、介於0.02至8μm、介於0.02至7μm、介於0.02至6μm、介於0.02至5μm、介於0.02至4μm、介於0.02至3μm、介於0.02至2μm、介於0.02至1μm、介於0.02至0.1μm、介於0.5至10μm、介於0.5至9μm、介於0.5至8μm、介於0.5至7μm、介於0.5至6μm、介於0.5至5μm、介於0.5至4μm、介於0.5至3μm、介於0.5至2μm、介於0.5至1μm、介於1至10μm、介於1至9μm、介於1至8μm、介於1至7μm、介於1至6μm、介於1至5μm、介於1至4μm、介於1至3μm、介於1.5至10μm、介於1.5至9μm、介於1.5至8μm、介於1.5至7μm、介於1.5至6μm、介於1.5至5μm、介於1.5至4μm、介於1.5至3μm、介於2.5至10μm、介於2.5至9μm、介於2.5至8μm、介於2.5至7μm、介於2.5至6μm、介於2.5至5μm、介於2.5至4μm、介於3.5至10μm、介於3.5至9μm、介於3.5至8μm、介於3.5至7μm、介於3.5至6μm、介於3.5至5μm、介於4.5至10μm、介於4.5至9μm、介於4.5至8μm、介於4.5至7μm、介於4.5至6μm、介於5.5至10μm、介於5.5至9μm、介於5.5至8μm、介於5.5至7μm、介於6.5至10μm、介於6.5至9μm、介於6.5至8μm、介於7.5至10μm、介於7.5至9μm、介於8.5至10μm或介於8.5至9.7μm。
一方面,本發明提供一種EVOH樹脂組合物。該EVOH樹脂組合物係可呈顆粒、膜、纖維等形式。本文所述之EVOH顆粒係指EVOH樹脂組合物經過造粒而形成一或多個顆粒的形式及/或形狀。儘管在本發明全文中係描述經過造粒而形成一或多個EVOH顆粒形式的EVOH樹脂組合物,但該EVOH樹脂組合物係可被加工成珠粒、立方體、碎片、刨花等形式。於一些實施例中,該EVOH樹脂組合物為顆粒型態,所謂顆粒型態可為柱狀、粒狀或扁平狀;粒狀可為球狀、橢圓球狀、棋子狀、橄欖球狀,柱狀可為圓柱狀、橢圓柱狀、角柱狀。
當EVOH顆粒為圓粒狀時,圓粒狀可為圓球狀、橢圓球狀或圍棋狀,其中係以顆粒的最大外徑作為長邊,以垂直於長邊的橫截面中面積最大的橫截面中的最大直徑作為短邊。其長邊的範圍可以係介於1.5~5.0 mm、2.2~5.0 mm、2.4~5.0 mm、2.6~5.0 mm、2.8~5.0 mm、3.0~5.0 mm、3.2~5.0 mm、3.4~5.0 mm、3.6~5.0 mm、3.8~5.0 mm、4.0~5.0 mm、2.0~4.5 mm、2.0~4.4 mm、2.0~4.2 mm、2.0~4.0 mm、2.0~3.8 mm、2.0~3.6 mm、2.0~3.4 mm、2.0~3.2 mm、2.0~3.0 mm;其短邊的範圍可以係介於1.5~5.0 mm、1.8~4.6 mm、2.4~4.6 mm、2.6~4.6 mm、2.8~4.6 mm、3.0~4.6 mm、3.2~4.6 mm、3.4~4.6 mm、3.6~4.6 mm、3.8~4.6 mm、4.0~4.6 mm、1.6~4.5 mm、1.6~4.4 mm、1.6~4.2 mm、1.6~4.0 mm、1.6~3.8 mm、1.6~3.6 mm、1.6~3.4 mm、1.6~3.2 mm、1.6~3.0 mm。
當EVOH顆粒為圓柱狀或橢圓柱狀時,其高的範圍可以係介於1.5~5.0 mm、1.7~5.0 mm 、2.2~5.0 mm、2.4~5.0 mm、2.6~5.0 mm、2.8~5.0 mm、3.0~5.0 mm、3.2~5.0 mm、3.4~5.0 mm、3.6~5.0 mm、3.8~5.0 mm、4.0~5.0 mm、1.7~4.5 mm、1.7~4.4 mm、1.7~4.2 mm、1.7~4.0 mm、1.7~3.8 mm、1.7~3.6 mm、1.7~3.4 mm、1.7~3.2 mm、1.7~3.0 mm;其截面積的長軸範圍可以係介於1.5~5.0 mm、1.7~5.0 mm 、2.2~5.0 mm、2.4~5.0 mm、2.6~5.0 mm、2.8~5.0 mm、3.0~5.0 mm、3.2~5.0 mm、3.4~5.0 mm、3.6~5.0 mm、3.8~5.0 mm、4.0~5.0 mm、1.7~4.5 mm、1.7~4.4 mm、1.7~4.2 mm、1.7~4.0 mm、1.7~3.8 mm、1.7~3.6 mm、1.7~3.4 mm、1.7~3.2 mm、1.7~3.0 mm。
所述之EVOH樹脂組合物的表面粗糙度特徵還可以藉由該表面之線最大高度(Rz)描述,其定義標準參照JIS B 0601 (2001版本) ,係為在基準長度上的輪廓曲線中,最高波峰的高度與最深波谷的深度之和。
在一實施例中,該EVOH樹脂組合物的表面之線最大高度(Rz)可以係介於0.02~13 μm、介於0.02~12 μm、介於0.02~11 μm、介於0.02~10 μm、介於0.02~9 μm、介於0.02~8 μm、介於0.02~7 μm、介於0.02~6 μm、介於0.02~5 μm、介於0.02~4 μm、介於0.02~3 μm、介於0.02~2 μm、介於0.02~1 μm、介於0.02~0.1 μm、介於0.1~13 μm、介於0.1~12 μm、介於0.1~11 μm、介於0.1~10 μm、介於0.1~9 μm、介於0.1~8 μm、介於0.1~7 μm、介於0.1~6 μm、介於0.1~5 μm、介於0.1~4 μm、介於0.1~3 μm、介於0.1~2 μm、介於0.1~1 μm、介於1~13 μm、介於1~12 μm、介於1~11 μm、介於1~10 μm、介於1~9 μm、介於1~8 μm、介於1~7 μm、介於1~6 μm、介於1~5 μm、介於1~4 μm、介於1~3 μm、介於1~2 μm、介於5~13 μm、介於5~12 μm、介於5~11 μm、介於5~10 μm、介於5~9 μm、介於5~8 μm、介於5~7 μm、介於7~13 μm、介於7~12 μm、介於7~11 μm、介於7~10 μm、介於7~9 μm、介於7~8 μm、介於8~13 μm、介於8~12 μm、介於8~11 μm、介於8~10 μm、介於8~9 μm、介於10~13 μm或介於10~12 μm。在一較佳的實施例中,該表面之Rz介於約0.02~約9.9 μm。
該EVOH顆粒係由一EVOH形成,該EVOH具有一乙烯含量。例如,該EVOH之該乙烯含量可為約20至約48 mole%、約20至約45 mole%、約25至約45 mole%、約28至約42 mole%或約30至約40 mole%。該EVOH樹脂組合物係可由具有不同乙烯含量的兩種或更多種EVOH形成。例如,其中一種EVOH的乙烯含量可介於約20至約35 mole%的範圍內,例如約24至約35 mole%、約28至約35 mole%、約20至約32 mole%、約24至約32 mole%、約28至約32 mole%、約20至約30 mole%或約24至約30 mole%。此外/或者,其中一種EVOH的乙烯含量可介於約36至約48 mole%的範圍內,例如約40至約48 mole%、約44至約48 mole%、約36至約45 mole%或約40至約45 mole%。然而,在一些較佳實施例中,該EVOH樹脂組合物係由乙烯含量為約20至約48 mole%的單一EVOH形成。
此外/或者,該EVOH樹脂組合物中之EVOH的皂化度可為90 mole%或更高,較佳為95 mole%或更高,較佳為97 mole%或更高,較佳為99.5 mole%或更高。
該EVOH樹脂組合物在某些情況下可包含硼化合物及/或硼酸及/或肉桂酸及/或鹼金屬及/或共軛多烯及/或滑劑及/或鹼土金屬、其鹽及/或其混合物。上述物質可賦予EVOH樹脂組合物更好的性質。
在本發明的其他方面,提供一種EVOH樹脂組合物(或其顆粒)可包含一乙烯-乙烯醇共聚物;及一硼化合物,其中該乙烯-乙烯醇共聚物樹脂組合物的硼含量為介於約5-550 ppm。在一些情況下,該EVOH樹脂組合物的硼含量基於該EVOH樹脂組合物的總重量可為:介於約5-550 ppm、介於約5-500 ppm、介於約5-450 ppm、介於約5-400 ppm、介於約5-350 ppm、介於約5-300 ppm、介於約5-250 ppm、介於約5-200 ppm、介於約5-150 ppm、介於約5-100 ppm、介於約5-50 ppm、介於約10-550 ppm、介於約10-500 ppm、介於約10-450 ppm、介於約10-400 ppm、介於約10-350 ppm、介於約10-300 ppm、介於約10-250 ppm、介於約10-200 ppm、介於約10-150 ppm、介於約10-100 ppm、介於約10-50 ppm、介於約50-550 ppm、介於約50-500 ppm、介於約50-450 ppm、介於約50-400 ppm、介於約50-350 ppm、介於約50-300 ppm、介於約50-250 ppm、介於約50-200 ppm、介於約50-150 ppm、介於約50-100 ppm、介於約100-550 ppm、介於約100-500 ppm、介於約100-450 ppm、介於約100-400 ppm、介於約100-350 ppm、介於約100-300 ppm、介於約100-250 ppm、介於約100-200 ppm、介於約100-150 ppm、介於約200-550 ppm、介於約200-500 ppm、介於約200-450 ppm、介於約200-400 ppm、介於約200-350 ppm、介於約200-300 ppm、介於約200-250 ppm、介於約300-550 ppm、介於約300-500 ppm、介於約300-450 ppm、介於約300-400 ppm、介於約300-350 ppm、介於約400-550 ppm、介於約400-500 ppm、介於約400-450 ppm或介於約500-550 ppm。不限於任何特定理論,相信在EVOH樹脂組合物中添加硼化合物,使EVOH的硼含量為5至550 ppm,在通過螺桿式擠出機的擠出過程中減少或消除了EVOH樹脂組合物的黏附,並進一步改善膜厚度的均勻性和可撓性。在某些情況下,這樣的EVOH樹脂組合物可在擠出過程中,透過除去或至少部分除去先前黏附在螺桿式擠出機內表面上的EVOH樹脂來清潔螺桿式擠出機,從而使材料具有自潔功能,可進一步改善膜厚均勻性。
在某些情況下,所述硼化合物可包括硼酸或其金屬鹽。金屬鹽的實例包括但不限於硼酸鈣、硼酸鈷、硼酸鋅(例如四硼酸鋅、偏硼酸鋅)、硼酸鋁鉀、硼酸銨(例如偏硼酸銨、四硼酸銨、五硼酸銨、八硼酸銨)、硼酸鎘(例如正硼酸鎘、四硼酸鎘)、硼酸鉀(例如偏硼酸鉀、四硼酸鉀、五硼酸鉀、六硼酸鉀、八硼酸鉀)、硼酸銀(例如偏硼酸銀、四硼酸銀)、硼酸銅(例如硼酸銅(II)、偏硼酸銅、四硼酸銅)、硼酸鈉(例如偏硼酸鈉、二硼酸鈉、四硼酸鈉、五硼酸鈉、六硼酸鈉、八硼酸鈉)、硼酸鉛(例如偏硼酸鉛、六硼酸鉛)、硼酸鎳(例如正硼酸鎳、二硼酸鎳、四硼酸鎳、八硼酸鎳)、硼酸鋇(例如正硼酸鋇、偏硼酸鋇、二硼酸鋇、四硼酸鋇)、硼酸鉍、硼酸鎂(例如正硼酸鎂、二硼酸鎂、偏硼酸鎂、四硼酸三鎂、四硼酸五鎂)、硼酸錳(例如硼酸錳(I)、偏硼酸錳、四硼酸錳)、硼酸鋰(例如偏硼酸鋰、四硼酸鋰、五硼酸鋰)、其鹽或其組合。可包括硼酸鹽礦物,例如硼砂、鉀鹽鎂礬、板硼石、粒鎂硼石、硼鎂石/遂安石(suanite)和硼鎂石(szaibelyite)。其中,較佳係使用硼砂、硼酸和硼酸鈉(例如偏硼酸鈉、二硼酸鈉、四硼酸鈉、五硼酸鈉、六硼酸鈉和八硼酸鈉)。
在某些情況下,該EVOH樹脂組合物還可包含鹼金屬。用以使本發明的EVOH樹脂組合物含有上述鹼金屬的鹼金屬源,可列舉鹼金屬氧化物、鹼金屬氫氧化物、鹼金屬鹽等鹼金屬化合物。它們為水溶性較佳。其中,考慮分散性的觀點,鹼金屬鹽為較佳。鹼金屬鹽,可列舉出例如:鹼金屬的碳酸鹽、碳酸氫鹽、磷酸鹽、硼酸鹽、硫酸鹽、氯化物鹽等無機鹽;鹼金屬的乙酸鹽、丁酸鹽、丙酸鹽、庚酸鹽、癸酸鹽等碳數2~11的單羧酸鹽;鹼金屬的草酸鹽、丙二酸鹽、琥珀酸鹽、己二酸鹽、辛二酸鹽、癸二酸鹽等碳數2~11的二羧酸鹽;與EVOH的聚合末端羧基的羧酸鹽等。可將它們單獨使用或併用2種以上。
本發明中使用的鹼金屬可列舉鋰、鈉、鉀、銣、銫。可將它們單獨使用或併用2種以上。其中,較佳為鈉及鉀,尤佳為鈉。
該EVOH樹脂組合物可具有鹼金屬含量約介於10-550 ppm,所述之鹼金屬含量可以係例如:介於10-550 ppm、介於約10-500 ppm、介於約10-450 ppm、介於約10-400 ppm、介於約10-350 ppm、介於約10-300 ppm、介於約10-250 ppm、介於約10-200 ppm、介於約10-150 ppm、介於約10-100 ppm、介於約10-50 ppm、介於約50-550 ppm、介於約50-500 ppm、介於約50-450 ppm、介於約50-400 ppm、介於約50-350 ppm、介於約50-300 ppm、介於約50-250 ppm、介於約50-200 ppm、介於約50-150 ppm、介於約50-100 ppm、介於約100-550 ppm、介於約100-500 ppm、介於約100-450 ppm、介於約100-400 ppm、介於約100-350 ppm、介於約100-300 ppm、介於約100-250 ppm、介於約100-200 ppm、介於約100-150 ppm、介於約200-550 ppm、介於約200-500 ppm、介於約200-450 ppm、介於約200-400 ppm、介於約200-350 ppm、介於約200-300 ppm、介於約200-250 ppm、介於約300-550 ppm、介於約300-500 ppm、介於約300-450 ppm、介於約300-400 ppm、介於約300-350 ppm、介於約400-550 ppm、介於約400-500 ppm、介於約400-450 ppm或介於約500-550 ppm。
此外/或者,該EVOH樹脂組合物還可進一步包含由肉桂酸、共軛多烯、滑劑及鹼土金屬所組成之群組之其一或其組合,或者是其鹽及/或其混合物。上述物質是通常存在於EVOH樹脂組合物中的常見物質,使其有更好的性質。上述具有共軛多烯結構化合物之含量,在每單位重量之EVOH樹脂組成物中為1~30000ppm的話,可進一步抑制加熱後之著色,熱穩定性更優異。而上述具有鹼金屬化合物或鹼土金屬化合物,若每單位重量之EVOH樹脂組成物中具有該鹼金屬化合物或鹼土金屬化合物之含量以金屬換算計為1~1000ppm的話,則能成為長時運轉成形性更優異者。
所述共軛多烯例如但不限於:異戊二烯、2,3-二甲基-1,3-丁二烯、2-叔丁基-1,3-丁二烯、1,3-戊二烯、2,4-二甲基-1,3-戊二烯、3,4-二甲基-1,3-戊二烯、3-乙基-1,3-戊二烯、2-甲基-1,3-戊二烯、4-甲基-1,3-戊二烯、1,3-己二烯、2,5-二甲基-2,4-己二烯、1,3-辛二烯、1,3-環戊二烯、1,3-環己二烯、1,4-二苯基-1,3-丁二烯、1-甲氧基-1,3-丁二烯、2-甲氧基-1,3-丁二烯、1-乙氧基-1,3-丁二烯、2-乙氧基-1,3-丁二烯、2-硝基-1,3-丁二烯、氯丁二烯、1-氯-1,3-丁二烯、1-溴-1,3-丁二烯、環庚三烯酮(tropone)、羅勒萜(ocimene)、ferrandrene、香葉烯(myrcene)、金合歡烯(farnesene)、山梨酸、山梨酸酯、山梨酸鹽等山梨酸類、松脂酸(abietic acid)等由2個碳-碳雙鍵共軛結構構成的共軛二烯; 2,4,6-辛三烯-1-羧酸、桐酸(eleostearic acid)、桐油、膽鈣化醇等由3個碳-碳雙鍵的共軛結構構成的共軛三烯,該共軛多烯也可組合使用2種以上。較佳之共軛多烯為山梨酸、山梨酸酯、山梨酸鹽等山梨酸類。
作為本發明中使用的滑劑,可列舉高級脂肪酸類,例如:油酸、月桂酸、棕櫚酸、肉豆蔲酸、硬脂酸、二十二酸等高級脂肪酸;這些高級脂肪酸的鋁鹽、鈣鹽、鋅鹽、鎂鹽、鋇鹽等高級脂肪酸的金屬鹽;上述高級脂肪酸的甲酯、異丙酯、丁酯、辛酯等高級脂肪酸的酯;硬脂酸醯胺、二十二酸醯胺等飽和高級脂肪酸醯胺、油酸醯胺、芥酸醯胺等不飽和高級脂肪酸醯胺、乙烯基雙硬脂醯胺、乙烯基雙油酸醯胺、乙烯基雙芥酸醯胺、乙烯基雙月桂酸醯胺等雙高級脂肪酸醯胺等高級脂肪酸的醯胺,可將其單獨使用或組合使用2種以上。
本發明EVOH樹脂組合物通常具有特定範圍之含水率,例如,以揮發份作為EVOH樹脂組合物含水率之評估,該EVOH樹脂組合物含水率可以係小於或等於1 重量百分比(wt%)、小於0.9 %、小於0.8 %、小於0.7 %、小於0.6 %、小於0.5 %、小於0.4 %、小於0.3 %、小於0.2 %或小於0.1 %,或介於0.01至1wt%、介於0.08至1wt%或介於0.05至1wt%。意外發現,必須EVOH樹脂組合物的含水率控制在一定範圍,當含水率過高時,會使EVOH樹脂組成物所形成之膜或多層結構的產生氣泡、膜厚不均及流痕增加等,產生後續加工上的問題。揮發份,使用ISO 14663-2 Annex A方法分析所製得之最終EVOH顆粒。
所述之EVOH樹脂組合物有利於更有效率地製備由其形成的EVOH膜。製備EVOH膜的適當方法和設備可包括本領域一般技術人員所容易理解的方法和設備。發明人相信,透過控制EVOH樹脂組合物的表面粗糙度,使該EVOH樹脂組合物可降低壓出機內的扭力,還可降低該EVOH樹脂組成物所形成之膜或多層結構的凝膠產生,改善該EVOH樹脂組成物所形成之膜或多層結構的外觀。
又另一方面,本發明提供一種多層結構,其具有至少一由本發明EVOH樹脂組合物形成的層;至少一聚合物層;及至少一黏合劑層(adhesive layer)。該聚合物層係可選自低密度聚乙烯層、聚乙烯接枝馬來酸酐層、聚丙烯層、尼龍層及其組合。 該黏合劑層可為黏結層(tie layer),例如ARKEMA公司的ARKEMA OREVAC 18729。
實施例
提供以下本發明各方面的非限制性實施例主要是為了闡明本發明的各方面及其所達到的效益。
實施例 1
以下提供由EVOH樹脂組合物形成之EVOH顆粒的非限制性製備方法。根據與以下揭示的方法相似的方法,製備6種非限制性實施例EVOH樹脂組合物(實施例EVOH 1-6)及5種比較例EVOH樹脂組合物(比較例EVOH 1-5)。然而,製備實施例EVOH 1-6及比較例EVOH 1-5的具體方法通常會與以下揭示的方法在一個或多個方面有所不同。
實施例 EVOH 1 顆粒
於具備冷卻盤管的聚合釜加入乙酸乙烯酯500 kg、甲醇100 kg、過氧化乙酰0.0585 kg、檸檬酸0.015 kg,將聚合釜內以氮氣暫時置換後,然後以乙烯置換並壓入直到乙烯壓力成為45kg/cm
2。於乙烯加壓下,邊攪拌邊升溫到67℃,以開始聚合。聚合開始6小時後,於聚合率到達60%的時點,添加作為阻聚劑的山梨酸共軛多烯0.0525 kg。由此,獲得乙烯結構單元的含量44 mole%的乙烯-乙酸乙烯酯共聚物。然後,將含有乙烯-乙酸乙烯酯共聚物的反應液供給到蒸餾塔,從塔下部導入甲醇蒸氣以去除未反應的乙酸乙烯酯,獲得乙烯-乙酸乙烯酯共聚物的甲醇溶液。
對於實施例EVOH 1,藉由將乙烯單體和乙酸乙烯酯單體聚合而形成之組分(ethylene-vinyl acetate copolymer,以下稱“EVAC”聚合物),進行皂化以形成EVOH。
隨後,將EVOH溶解於甲醇與水的比例為60:40的醇水溶液中。將EVOH/甲醇/水之溶液放置在60℃下1小時,以促進EVOH溶解於EVOH/甲醇/水之溶液中。該EVOH/甲醇/水溶液的固體含量為41 wt%。
後透過水下切粒(underwater pelletization)將前述甲醇、水及EVOH之溶液進行造粒。具體而言,使用泵以120 L/min的流速將前述甲醇、水及EVOH之溶液抽送至進料管中,然後送入直徑為2.8 mm的輸入管,使用旋轉刀以1500 rpm切割,以獲得EVOH之顆粒。同時利用5°C的循環冷凝水以冷卻EVOH顆粒。隨後,將該EVOH顆粒離心以分離出EVOH粒子。以水洗滌分離後的EVOH粒子,然後將該EVOH粒子浸入硼酸/乙酸鈉溶液中,濃度以最終產品之硼含量及鹼金屬含量呈表1含量方式調整,最後藉由三段不同乾燥機搭配進行乾燥並添加硬脂酸鈣,以獲得長邊為3.0mm、短邊為2.4 mm之EVOH圓粒狀顆粒。所謂乾燥是指藉由3段不同乾燥機搭配進行乾燥以獲得EVOH顆粒。第一段乾燥之乾燥機為流動型乾燥機,其係屬於擾動型乾燥機的一種,乾燥溫度為80℃,乾燥時間2小時,乾燥機內濕度50%;第二段乾燥之乾燥機為帶式乾燥機,其係屬於靜止型乾燥機的一種,乾燥溫度為100℃,乾燥時間20小時,乾燥機內濕度40%;第三段乾燥之乾燥機為紅外線乾燥機,其係屬於靜止型乾燥機的一種,乾燥溫度為120℃,乾燥時間20小時,乾燥機內濕度10%。
實施例 EVOH 2 顆粒
使用與實施例EVOH 1顆粒相似的製程,製備用於實施例EVOH 2的EVOH顆粒。然而,製備實施例EVOH 2的EVOH顆粒時,第一段乾燥之乾燥機為流動型乾燥機,其係屬於擾動型乾燥機的一種,乾燥溫度為60℃,乾燥時間3小時,乾燥機內濕度70%;第二段乾燥之乾燥機為帶式乾燥機,其係屬於靜止型乾燥機的一種,乾燥溫度為100℃,乾燥時間15小時,乾燥機內濕度50%;第三段乾燥之乾燥機為微波乾燥機,其係屬於靜止型乾燥機的一種,乾燥溫度為120℃,乾燥時間25小時,乾燥機內濕度0%。
實施例 EVOH 3 顆粒
使用與實施例EVOH 1顆粒相似的製程,製備用於實施例EVOH 3的EVOH顆粒。然而,製備實施例EVOH 3的EVOH顆粒尺寸為長邊1.5mm、短邊1.5mm的圓粒狀顆粒,且第一段乾燥之乾燥機為直立式乾燥機,其係屬於擾動型乾燥機的一種,乾燥溫度為70℃,乾燥時間4小時,乾燥機內濕度80%;第二段乾燥之乾燥機為箱式乾燥機,其係屬於靜止型乾燥機的一種,乾燥溫度為90℃,乾燥時間25小時,乾燥機內濕度60%;第三段乾燥之乾燥機為箱式乾燥機,其係屬於靜止型乾燥機的一種,乾燥溫度為110℃,乾燥時間30小時,乾燥機內濕度15%。
實施例 EVOH 4 顆粒
使用與實施例EVOH 1顆粒相似的製程,製備用於實施例EVOH 4的EVOH顆粒。然而,製備實施例EVOH 4的EVOH顆粒時,第一段乾燥之乾燥機為微波乾燥機,其係屬於靜止型乾燥機的一種,乾燥溫度為90℃,乾燥時間5小時,乾燥機內濕度20%;第二段乾燥之乾燥機為紅外線乾燥機,其係屬於靜止型乾燥機的一種,乾燥溫度為110℃,乾燥時間30小時,乾燥機內濕度30%;第三段乾燥之乾燥機為流動型乾燥機,其係屬於擾動型乾燥機的一種,乾燥溫度為100℃,乾燥時間10小時,乾燥機內濕度5%。
實施例 EVOH 5 顆粒
使用與實施例EVOH 1顆粒相似的製程,製備用於實施例EVOH 5的EVOH顆粒。然而,實施例EVOH 5的EVOH顆粒之乙烯含量為28莫耳百分比,且製備實施例EVOH 5的EVOH顆粒,其尺寸為長邊5mm、短邊5mm的圓粒狀顆粒,且第一段乾燥之乾燥機為直立式乾燥機,其係屬於擾動型乾燥機的一種,乾燥溫度為95℃,乾燥時間6小時,乾燥機內濕度60%;第二段乾燥之乾燥機為微波乾燥機,其係屬於靜止型乾燥機的一種,乾燥溫度為95℃,乾燥時間40小時,乾燥機內濕度80%;第三段乾燥之乾燥機為箱型乾燥機,其係屬於靜止型乾燥機的一種,乾燥溫度為115℃,乾燥時間15小時,乾燥機內濕度7%。
實施例 EVOH 6 顆粒
使用與實施例EVOH 1顆粒相似的製程,製備用於實施例EVOH 6的EVOH顆粒。然而,實施例EVOH 6的EVOH顆粒之乙烯含量為28莫耳百分比,且製備實施例EVOH 6的EVOH顆粒時,第一段乾燥之乾燥機為直立式乾燥機,其係屬於擾動型乾燥機的一種,乾燥溫度為90℃,乾燥時間4小時,乾燥機內濕度80%;第二段乾燥之乾燥機為箱型乾燥機,其係屬於靜止型乾燥機的一種,乾燥溫度為100℃,乾燥時間35小時,乾燥機內濕度40%;第三段乾燥之乾燥機為微波乾燥機,其係屬於靜止型乾燥機的一種,乾燥溫度為110℃,乾燥時間10小時,乾燥機內濕度5%。
比較例 EVOH 1 顆粒
使用與實施例EVOH 1顆粒相似的製程,製備用於比較例EVOH 1的EVOH顆粒。然而,製備比較例EVOH 1的EVOH顆粒時,第一段乾燥之乾燥機為流動乾燥機,其係屬於擾動型乾燥機的一種,乾燥溫度為110℃,乾燥時間1小時,乾燥機內濕度100%;第二段乾燥之乾燥機為箱式乾燥機,其係屬於靜止型乾燥機的一種,乾燥溫度為100℃,乾燥時間25小時,乾燥機內濕度50%;第三段乾燥之乾燥機為直立式乾燥機,其係屬於擾動型乾燥機的一種,乾燥溫度為105℃,乾燥時間20小時,乾燥機內濕度30%。
比較例 EVOH 2 顆粒
使用與實施例EVOH 1顆粒相似的製程,製備用於比較例EVOH 2的EVOH顆粒。然而,製備比較例EVOH 2的EVOH顆粒時,第一段乾燥之乾燥機為直立式乾燥機,其係屬於擾動型乾燥機的一種,乾燥溫度為40℃,乾燥時間4小時,乾燥機內濕度40%;第二段乾燥之乾燥機為箱式乾燥機,其係屬於靜止型乾燥機的一種,乾燥溫度為100℃,乾燥時間15小時,乾燥機內濕度40%;第三段乾燥之乾燥機為微波乾燥機,其係屬於靜止型乾燥機的一種,乾燥溫度為90℃,乾燥時間20小時,乾燥機內濕度80%。
比較例 EVOH 3 顆粒
使用與實施例EVOH 1顆粒相似的製程,製備用於比較例EVOH 3的EVOH顆粒。然而,製備比較例EVOH 3的EVOH顆粒時,第一段乾燥之乾燥機為箱式乾燥機,其係屬於靜止型乾燥機的一種,乾燥溫度為90℃,乾燥時間8小時,乾燥機內濕度90%;第二段乾燥之乾燥機為帶式乾燥機,其係屬於靜止型乾燥機的一種,乾燥溫度為120℃,乾燥時間18小時,乾燥機內濕度70%;第三段乾燥之乾燥機為紅外線乾燥機,其係屬於靜止型乾燥機的一種,乾燥溫度為110℃,乾燥時間40小時,乾燥機內濕度10%。
比較例 EVOH 4 顆粒
使用與實施例EVOH 1顆粒相似的製程,製備用於比較例EVOH 4的EVOH顆粒。然而,製備比較例EVOH 4的EVOH顆粒時,第一段乾燥之乾燥機為流動乾燥機,其係屬於擾動型乾燥機的一種,乾燥溫度為100℃,乾燥時間5小時,乾燥機內濕度90%;第二段乾燥之乾燥機為紅外線乾燥機,其係屬於靜止型乾燥機的一種,乾燥溫度為110℃,乾燥時間30小時,乾燥機內濕度30%;第三段乾燥之乾燥機為箱式乾燥機,其係屬於靜止型乾燥機的一種,乾燥溫度為110℃,乾燥時間30小時,乾燥機內濕度20%。
比較例 EVOH 5 顆粒
使用與實施例EVOH 1顆粒相似的製程,製備用於比較例EVOH 5的EVOH顆粒。然而,對於上述EVOH樹脂組合物粒料,利用流動乾燥器以流速0.7m/s吹入溫度77 °C的空氣,進行1小時乾燥,使含水率為28 %後,使用靜置乾燥器,以流速0.3m/s吹入溫度 120 °C的氮氣,進行18小時的乾燥,得到含水率0.15 %的乾燥EVOH樹脂組合物粒料組。亦即,製備比較例EVOH 5的EVOH顆粒時,第一段乾燥之乾燥機為流動乾燥機,其係屬於擾動型乾燥機的一種,乾燥溫度為77℃,乾燥時間1小時;無第二段乾燥;第三段乾燥之乾燥機為箱式乾燥機,其係屬於靜止型乾燥機的一種,乾燥溫度為120℃,乾燥時間18小時。
實施例 2
根據下述方法使用實施例EVOH 1-6顆粒分別形成膜。將實施例EVOH 1-6顆粒及比較例EVOH 1-5顆粒送入單層T字模鑄膜壓出機(光學控制系統MEV4)以製備膜。由實施例EVOH 1-6顆粒及比較例EVOH 1-5顆粒形成的膜的厚度各為20 μm。將壓出機的溫度設為220℃,而模具(即T字模)的溫度設為230℃。螺桿的轉動頻率為7 rpm (rotations/minutes)。
實施例 3
評估實施例EVOH 1-6顆粒和比較例EVOH 1-5顆粒,以判斷這些EVOH顆粒及由其形成的膜的性質。如上所述,根據與上述實施例1中描述的方法類似的方法製備實施例EVOH 1-6顆粒。然而,製備EVOH 1-6顆粒的方法在以下方面對於製備的EVOH顆粒有所不同:具有不同Sku、Sq、Spk、Sz、Rz、硼含量或鹼金屬含量。比較例EVOH 1-5顆粒也是根據類似於實施例1中所述的方法製備。
進一步評估單螺桿壓出機平均扭力及壓出機電流。按照與實施例2中所述相似的方法,個別由實施例EVOH 1-6和比較例EVOH 1-5形成膜,對膜進行評估以判斷薄膜上凝膠(Gel)大小及數量。
下表1提供實施例EVOH顆粒1-6和比較例EVOH顆粒1-5的一些屬性的概述,即Sku、Sq、Spk、Sz、Rz、硼含量、鹼金屬含量、含水率、壓出機平均扭力及壓出機電流,以及由實施例EVOH 1-6和比較例EVOH 1-5形成的膜的EVOH膜上凝膠產生情形。
表1
實施例EVOH 1 | 實施例EVOH 2 | 實施例EVOH 3 | 實施例EVOH 4 | 實施例EVOH 5 | 實施例EVOH 6 | ||
技術特徵 | Sku峰度 | 0.1 | 10.2 | 30.3 | 70.2 | 95.3 | 92.1 |
Sq均方根高度(μm) | 0.005 | 0.15 | 0.5 | 1.3 | 3.1 | 2.8 | |
Spk突出波峰高度 (μm) | 0.01 | 0.13 | 0.8 | 2 | 4.5 | 3.9 | |
Sz面最大高度(μm) | 0.02 | 0.8 | 2.1 | 5.3 | 9.7 | 8.8 | |
Rz線最大高度(μm) | 0.021 | 0.514 | 9.01 | 0.621 | 7.65 | 12.1 | |
硼含量(ppm) | 10 | 120 | 40 | 500 | 300 | 80 | |
鹼金屬含量(ppm) | 20 | 70 | 130 | 450 | 320 | 360 | |
含水率% | 1 | 0.01 | 1 | 0.05 | 0.3 | 0.1 | |
功 效 | 0~100μm Gel | O | O | △ | O | O | O |
100~200μm Gel | O | O | O | O | O | △ | |
>200μm Gel | O | O | O | O | O | O | |
單螺桿壓出機平均扭力(Torque) | 15 | 18 | 31 | 20 | 25 | 52 | |
單螺桿壓出機電流(Å) | 22 | 26.2 | 45.5 | 29.3 | 36.7 | 66.3 |
表1 (續)
比較例EVOH 1 | 比較例EVOH 2 | 比較例EVOH 3 | 比較例EVOH 4 | 比較例EVOH 5 | ||
技術特徵 | Sku峰度 | 156.2 | 330.3 | 0.01 | 132.5 | 0.02 |
Sq均方根高度(μm) | 7.1 | 8.3 | 0.001 | 5.7 | 0.0015 | |
Spk突出波峰高度 (μm) | 38 | 55 | 0.003 | 7.3 | 0.001 | |
Sz面最大高度(μm) | 21 | 35 | 0.01 | 11.3 | 0.005 | |
Rz線最大高度(μm) | 11.05 | 29.73 | 0.011 | 7.44 | 0.01 | |
硼含量(ppm) | 320 | 20 | 160 | 420 | 310 | |
鹼金屬含量(ppm) | 20 | 240 | 380 | 110 | 170 | |
功 效 | 0~100μm Gel | O | O | X | O | O |
100~200μm Gel | X | X | △ | X | X | |
>200μm Gel | △ | X | △ | O | △ | |
單螺桿壓出機平均扭力(Torque) | 158 | 188 | 10 | 75 | 10 | |
單螺桿壓出機電流(Å) | 231.7 | 275.7 | 10 | 88 | 10 |
各實施例及比較例的硼含量,係藉由下述方法測得。首先,使用濃硝酸和微波分解0.1 g EVOH顆粒樣品,使EVOH顆粒形成樣品溶液。然後使用純水稀釋樣品溶液以將其濃度調整為0.75 mg/ml。使用感應偶合電漿放射光譜化學分析儀(ICP emission spectrochemical analysis device,ICP-OES;分析儀:iCAP7000 (賽默飛世爾科技公司,Thermo)測量樣品溶液中的硼含量。所述之硼含量係指對應於衍生自所使用之硼化合物之硼含量的測量值。
另外,也測定各實施例及比較例的EVOH顆粒中的鹼金屬含量。取上述EVOH顆粒2g到鉑皿,添加幾mL硫酸,以氣體燃燒器加熱。確認顆粒碳化且硫酸白煙消失後,添加幾滴硫酸並再加熱。重複此操作直到有機物消失為止,使其完全灰化。將灰化結束的容器放冷,添加鹽酸1mL,使其溶解。將此鹽酸溶液以超純水洗淨,定容到50mL。此樣本溶液中的鹼金屬含量以感應耦合等離子體光譜儀(ICP-AES)(AgilentTechnology公司製、720-ES型)測定。最終,從溶液中的鹼金屬濃度換算上述EVOH組合物粒料中的鹼金屬含量。
為了評估實施例EVOH 1-6和比較例EVOH 1-5的顆粒表面粗糙度,將EVOH顆粒平放於板子上方,測量顆粒表面粗糙度(粗糙度測量時需排除傾斜度大於0.5時的數據,以確保掃描平面係呈相對水平的狀態,傾斜度=面最大高度Sz/分析範圍的邊長129 μm)。雷射顯微鏡係Olympus製造之LEXT OLS5000-SAF,且圖像係於24 ± 3℃之空氣溫度以及63 ± 3%之相對濕度下製成。濾波器設定為無濾波。光源係405 nm-波長之光源。物鏡係100x放大 (MPLAPON-100xLEXT)。光學變焦設定為1.0x。圖像面積設定為129 µm x 129 µm(量測Rz時,係取圖像面積的中心線)。解析度設定為1024像素 x 1024像素。量測100個顆粒之數值,並取其平均值。其中,Sku係利用ISO 25178:2012方法測量; Rz係利用 JIS B 0601 (2001)方法測量。
實施例EVOH 1-6和比較例EVOH 1-5於加工時壓出機扭力計算及電流計算,將EVOH顆粒利用單螺桿壓出機進行壓出時(型號ME25/5800V4,廠牌OCS) ,測量壓出機扭力值和電流值,壓出條件如下:螺桿溫度為Zone1 195℃、 Zone2 215℃ 、 Zone3 220℃ 、 Zone4 230℃ 、 Zone5 230℃;螺桿轉速為7 rpm。計算時間為10至60分鐘,每1分鐘紀錄1點,計算平均值。
結果顯示,實施例EVOH 1-6具有較低的扭力輸出(15至33 Torque)及電流(22至47Å),顯示實施例EVOH 1-6表現出優異的加工扭力輸出。
此外,對於由實施例EVOH 1-6和比較例EVOH 1-5形成的薄膜的凝膠/膠料(Gel)計算,將EVOH加工製作成單層薄膜後,利用FSA-100薄膜品質測試系統分析單層膜Gel數量,並以評價標準進行評價。若<100 μm的凝膠數量為<450者,以「O」表示最佳;若<100 μm的凝膠數量為450~1000者,以「Δ」表示尚可;若<100 μm的凝膠數量為>1000者,則以「X」表示不佳。若100~200 μm的凝膠數量為<50者,以「O」表示最佳;若100~200 μm的凝膠數量為50~100者,以「Δ」表示尚可;若100~200 μm的凝膠數量為>100者,則以「X」表示不佳。若>200 μm的凝膠數量為小於10者,以「O」表示最佳;若>200 μm的凝膠數量為10~20者,以「Δ」表示尚可;若>200 μm的凝膠數量為>20者,則以「X」表示不佳。
實施例EVOH 1-6所形成的膜<100 μm的凝膠數量皆小於1000,100~200 μm的凝膠數量皆小於100,>200 μm的凝膠數量皆小於20,表現出優異的外觀特性。
發明人發現,當EVOH顆粒表面粗糙度過高時,顆粒在單螺桿加工發生磨擦時,容易發生局部過熱造成交聯,在加工時容易產生大凝膠。當EVOH顆粒表面粗糙度過低時,造成EVOH在加工時磨擦熱不足無法融熔,在押出後會產生微小凝膠。因此,需將EVOH顆粒表面粗糙度控制在一定範圍,避免產生凝膠。
經由比對表1中之實施例與比較例,發明人發現EVOH顆粒加工時使用之3段不同乾燥機搭配可獲得本發明期望之表面粗糙度,具有以下粗糙度:
● 第一段乾燥如果使用擾動型乾燥機,乾燥溫度不可太低,且濕度不可太高(例如:溫度不可小於60℃、濕度不可大於85%):因第一段顆粒揮發份較高,顆粒較軟,當乾燥溫度過低或乾燥濕度太高,表面水分揮發不足,此時使用擾動型乾燥機就會發生刮傷顆粒表面,造成粒子表面粗糙度過高;
● 第一段乾燥如果使用擾動型乾燥機,乾燥溫度不可太高(例如:溫度不可大於95℃):因第一段顆粒揮發份較高,粒子熔點較低,當乾燥溫度較高,造成粒子表面熔融的現象,此時使用擾動型乾燥機就會刮傷顆粒表面造成粒子表面粗糙度變高;
● 第三段乾燥濕度不可太高(例如:濕度不可大於50%):第三段濕度過高,顆粒表面容易含有水分,造成顆粒表面刮傷,造成表面粗糙度變高;
● 三段不可皆為靜止型乾燥:因三段乾燥皆使用靜止型乾燥機,粗糙度不足,使熔融效果不佳。
比較例EVOH 1因第一段乾燥使用較高溫,且濕度較高,造成粒子粗糙度偏高。而比較粒EVOH 2因第一段乾燥使用較低溫,且第三段乾燥濕度較高造成粒子粗糙度偏高。比較例EVOH 3因三段乾燥皆使用靜止型乾燥機,故粗糙度不足。比較例EVOH 5因其只經歷了兩段乾燥,故造成粒子粗糙度偏低。
本發明所測試出來之結果,只要透過將EVOH表面粗糙度控制在特定範圍內,就可以降低單螺桿壓出機內的扭力電流、及EVOH膜的凝膠產生。如表1顯示,比較例EVOH 1、2及4具有超出本文所述之期望範圍的Sku、Sq、Spk及Sz,而測試結果皆具有較高的壓出機扭力輸出及壓出機電流,且其等所形成的膜產生過多的凝膠。比較例EVOH 3及5具有低於本文所述之期望範圍的Sku、Sq、Spk及Sz,所以比較例EVOH 3所形成的膜產生過多的凝膠,而具有不期望的性質。
綜上所述,本發明之EVOH樹脂組合物具有低表面粗糙度,特別是其表面之粗糙度係介於0.05至100之Sku。此外,本發明之EVOH樹脂組合物表面之粗糙度還可以進一步係介於0.003至4μm之Sq、介於0.005至5μm之Spk及/或介於0.015至10μm之Sz。EVOH樹脂組合物表面粗糙度的控制可以藉由操控在EVOH製程之乾燥階段的3段乾燥程序來達成。該EVOH樹脂組合物可用於製備膜或多層結構。發明人發現,藉由控制EVOH顆粒表面粗糙度,可降低EVOH加工時扭力輸出,並且可減少EVOH形成的膜產生數量過多的凝膠。
本文中,所提供的所有範圍旨在包括在給定之範圍內的每個特定範圍以及在該給定範圍之間的子範圍的組合。此外,除非另有說明,否則本文提供的所有範圍皆包括所述範圍的端點。從而,範圍1-5具體包括1、2、3、4和5,以及諸如2-5、3-5、2-3、2-4、1-4等子範圍。
在本說明書中引用的所有刊物和專利申請案皆透過引用併入本文,並且出於任何及所有目的,每一個別刊物或專利申請案皆明確且個別地指出以透過引用併入本文。在本文與透過引用併入本文的任何刊物或專利申請案之間存在不一致的情況下,以本文為準。
本文所用之術語「包括」、「具有」和「包含」具有開放、非限制性的意義。術語「一」和「該」應理解為涵蓋複數及單數。術語「一個或多個」係指「至少一個」,因此可包括單一特徵或混合物/組合特徵。
除了在操作實施例中或在另外指出的地方,所有表示成分及/或反應條件的量的數字在所有情況下皆可使用術語「約」修飾,意指在所指示的數字的±5%以內。本文所用之術語「基本上不含」或「實質上不含」係指少於約2%的特定特徵。在申請專利範圍中可否定地排除本文中肯定地闡述的所有要素或特徵。
無。
無。
無。
無。
Claims (14)
- 一種乙烯-乙烯醇共聚物樹脂組合物,為一顆粒型態,其包括一乙烯-乙烯醇共聚物樹脂;其中該乙烯-乙烯醇共聚物樹脂組合物具有一表面,該表面具有介於0.05至100之峰度(Sku);且該乙烯-乙烯醇共聚物樹脂組合物之含水率小於或等於1重量百分比。
- 如申請專利範圍第1項所述之乙烯-乙烯醇共聚物樹脂組合物,該乙烯-乙烯醇共聚物樹脂組合物表面具有介於0.003至4μm之均方根高度(Sq)。
- 如申請專利範圍第1項所述之乙烯-乙烯醇共聚物樹脂組合物,該乙烯-乙烯醇共聚物樹脂組合物表面具有介於0.005至5μm之突出波峰高度(Spk)。
- 如申請專利範圍第1項所述之乙烯-乙烯醇共聚物樹脂組合物,該乙烯-乙烯醇共聚物樹脂組合物表面具有介於0.015至10μm之面最大高度(Sz)。
- 如申請專利範圍第1項所述之乙烯-乙烯醇共聚物樹脂組合物,該乙烯-乙烯醇共聚物樹脂之乙烯含量介於20-48莫耳百分比。
- 如申請專利範圍第1項所述之乙烯-乙烯醇共聚物樹脂組合物,該乙烯-乙烯醇共聚物樹脂之皂化度大於99.5莫耳百分比。
- 如申請專利範圍第1至6任一項所述之乙烯-乙烯醇共聚物樹脂組合物,該表面之線最大高度(Rz)介於0.02~13μm。
- 如申請專利範圍第1至6任一項所述之乙烯-乙烯醇共聚物樹脂組合物,該表面之線最大高度(Rz)介於0.02~9.9μm。
- 如申請專利範圍第1至6任一項所述之乙烯-乙烯醇共聚物樹脂組合物,其具有硼含量介於5-550ppm。
- 如申請專利範圍第1至6任一項所述之乙烯-乙烯醇共聚物樹脂組合物,其具有鹼金屬含量介於10-550ppm。
- 如申請專利範圍第1至6任一項所述之乙烯-乙烯醇共聚物樹脂組合物,其進一步包含由肉桂酸、共軛多烯、滑劑及鹼土金屬所組成之群組之其一或其組合。
- 一種乙烯-乙烯醇共聚物膜,其係由如申請專利範圍1至11任一項所述之乙烯-乙烯醇共聚物樹脂組合物所形成。
- 一種多層結構,包括:(a)至少一層由申請專利範圍第1至11任一項之乙烯-乙烯醇共聚物樹脂組合物所形成;(b)至少一層聚合物層;及(c)至少一層黏合層。
- 如申請專利範圍第13項所述之多層結構,其中該聚合物層係選自由低密度聚乙烯層、聚乙烯接枝馬來酸酐(polyethylene grafted maleic anhydride)層、聚丙烯層及尼龍層所組成的群組,且該黏合層係一黏結層(tie layer)。
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