多层物品制造技术

本申请涉及一种多层物品，所述多层物品呈包含在3个和7个之间的材料层的多层结构的形式，所述多层结构具有形式ABC，其中每个A、B和C为材料层。本申请提供基于纤维素纳米材料的高度稳定和多用途的多层结构或物品，所述多层结构或物品被定制和加工用于各种应用，作为食品包装工业中的优良材料。

Multilayer goods

【技术实现步骤摘要】
多层物品
本技术大体上涉及多层物品及其用途。背景纤维素纳米晶体(CNC)是已知形式的纤维素之一，它是树木和植物的细胞壁的主要成分。CNC可以作为液晶溶液存在于水中，并且已知自组装成具有纳米级厚度的宏观有序膜。纳米尺寸的晶体具有有趣的尺寸依赖性结构性质和光学性质。处理加工变量的能力提供了控制这种纳米晶体的结构、组成、大小和分散程度的能力。
技术介绍
[1]WO2017/046798[2]WO2013/132491
技术实现思路
本文公开的技术的专利技术人已经开发了基于纤维素纳米材料例如纤维素纳米晶体(CNC)的高度稳定和多用途的多层结构或物品，所述多层结构或物品可以被定制和加工用于各种应用，并且是优于例如用于食品包装工业中的铝片材的材料，并且呈现对气体、有机溶剂、油和其他剂的优良屏障物。本技术的物品不含金属纳米颗粒，并因此适用于各种各样应用，包括作为用于食品、饮料、消费品和药品的包装材料。可以根据一个或更多个最终用途或应用对物品进行定制或预先结构化。例如，根据本技术的物品可以被专门定制为干食品包装材料或液体食品包装材料。在第一方面，本技术提供了一种呈多层结构的形式的物品(其可以或者不可以呈大致二维片材的形式)，其包括三个或更多个材料层，所述三种或更多个材料层中的至少一个材料层包含选自以下物质的纤维素纳米材料：纤维素纳米晶体(CNC)、纳米纤化纤维素(nanofibrilarcellulose，NFC)、微纤化纤维素(MFC)、CNC和NFC的组合、CNC和MFC的组合、CNC与至少一种添加剂例如聚合物的共混物、或NFC与至少一种添加剂例如水溶性或水分散性的聚合物(例如富羟基聚合物或富羧基聚合物)的共混物。在一些实施方案中，多层物品包含基底、纤维素纳米材料例如基于CNC的层和覆盖层，使得纤维素纳米材料层在基底和覆盖层之间形成界面。在一些实施方案中，多层物品由基底、基于CNC的层和覆盖层组成，使得基于CNC的层在基底和覆盖层之间形成界面。在一些实施方案中，基底和覆盖层是相同的。在一些实施方案中，基底和覆盖层是不同的。在一些实施方案中，物品具有形式ABC的层状结构，其中A、B和C中的每一个是材料层，如图1所描绘的，其中：A是包含选自以下物质的材料或由选自以下物质的材料组成的基底：聚合物材料、纸或纸基材料、聚合物涂布的纸基材料例如纸板、纳米纤维素膜、纳米纤维素/聚合物膜、织物材料、多孔材料或膜材料；以及其他；B是如本文选择的纤维素纳米材料，例如包含CNC或由CNC组成的基于CNC的材料；C是包含选自以下物质的材料或由选自以下物质的材料组成的覆盖层：聚合物材料、纸或纸基材料、聚合物涂布的纸基材料例如纸板、纳米纤维素膜、纳米纤维素/聚合物膜、织物材料、多孔材料或膜材料、金属材料例如金属片材或箔。在一些实施方案中，层B不包含NFC也不由NFC组成。层A和层C可以一个或两个另外地或可选地被涂布或由清漆材料制成。如本领域中已知的，清漆是疏水性材料，其本身可以用作防水层、水蒸气屏障物或为与它们相关联的任何层例如层B或如本文定义的层A和层C中的任一个提供机械保护。还可以直接在层B上或在层A或层C中的一个或两个上提供清漆层，以便获得打印的能力。清漆材料或组合物可以商购获得或者可以被定制用于特定目的。清漆材料通常是一种组合物，该组合物含有一种或多种聚合物例如聚氨酯、丙烯酸类、环氧树脂、聚酯；树脂例如酚醛树脂、醇酸树脂、聚氨酯树脂；和油例如亚麻子油、核桃油、桐油和大豆油。在一些实施方案中，为了特定目的和应用，外部片材(图1中所示的基底A或覆盖层C)可以是金属膜或箔或金属复合材料。B层不是金属膜或箔，也不包含金属材料。在一些实施方案中，基底A和覆盖层C都不是纳米纤维素膜，也不包含这样的材料。应该注意，术语“基底”和“覆盖层”不应被认为是对本技术的物品提出任何方向性。换句话说，术语“基底”不必是最底层或物品由其开始制造的层。类似地，术语“覆盖层”不应被预期为是最顶层也不应被预期为包封或覆盖多层结构的剩余层或特征的层。如本文所述，层B包含纤维素纳米材料例如CNC和NFC，或由纤维素纳米材料例如CNC和NFC组成。在某些实施方案中，层B不含NFC。纤维素纳米晶体(CNC)或纳米晶体纤维素(NCC)是由纤维素产生的纤维；其中CNC典型地是高纯度单晶。它们构成了具有相当于相邻原子的结合力的机械强度的通用类的材料。得到的高度有序的结构不仅产生非常高的强度，而且还产生热性质、电性质、光性质、磁性质、铁磁性质、介电性质、导电性质和甚至超导性质的显著变化。CNC的拉伸强度性能远远高于目前的高体积含量增强体(highvolumecontentreinforcement)的拉伸强度性能，并且允许处理最高可达到的复合材料强度。如本领域中已知的，纤维素纳米纤丝(CNF或NFC)是由至少一种原纤维组成、包含结晶区域和无定形区域、具有通常大于50的纵横比的纤维素材料。它们的长度为0.1-5μm，且它们的直径为5-60nm。类似地，纤维素微纤丝(CMF或MFC)是含有结晶区域和无定形区域，具有通常大于50的纵横比的纤维素材料。它们的长度是几微米，且它们的直径大于100nm。CMF可以包含一些部分的CNF。在一些实施方案中，纤维素纳米材料的特征是具有至少50％的结晶度。在一些实施方案中，纤维素纳米材料是单晶的。在一些实施方案中，纤维素纳米材料是高纯度单晶材料。在一些实施方案中，纳米材料的纳米晶体具有至少约50nm的长度。在其他实施方案中，它们的长度是至少约100nm或长度是至多1,000nm。在其他实施方案中，纳米晶体的长度在约100nm和1,000μm之间，长度在100nm和900μm之间，长度在100nm和600μm之间或长度在100nm和500μm之间。在一些实施方案中，纳米晶体的长度在约10nm和100nm之间，长度在100nm和1,000nm之间，长度在100nm和900nm之间，长度在100nm和800nm之间，长度在100nm和600nm之间，长度在100nm和500nm之间，长度在100nm和400nm之间，长度在100nm和300nm之间或长度在约100nm和200nm之间。纳米晶体可以被选择成具有10和更大的平均纵横比(长度直径比(length-to-diameterratio))。在一些实施方案中，平均纵横比在10和100之间、或在20和100之间、或在30和100之间、或在40和100之间、或在50和100之间、或在60和100之间、或在70和100之间、或在80和100之间、或在90和100之间、或在61和100之间、或在62和100之间、或在63和100之间、或在64和100之间、或在65和100之间、或在66和100之间、或在67和100之间、或在68和100之间或在69和100之间。在一些实施方案中，平均纵横比是在67和100之间。在一些实施方案中，纤维素纳米材料是CNC。在一些实施方案中，纳米材料不是NFC。取决于用于生产CNC或NFC的工艺，材料可能具有各种纯度。在一些情况下，纤维素纳米材料可以包含盐和/或碳水化合物，例如半纤维素、木葡聚糖、纤维素衍生物以及其他。因此，根据本技术使用的CNC或NF本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多层物品，所述多层物品呈包含在3个和7个之间的材料层的多层结构的形式，所述多层结构具有形式ABC，其中每个A、B和C为材料层，其中：层A是包含选自以下物质的材料的基底：聚合物材料、纸或纸基材料、聚合物涂布的纸基材料、纳米纤维素膜、纳米纤维素/聚合物膜、织物材料、多孔材料、膜材料、矿物材料、清漆和金属材料；层B是选自纤维素纳米晶体CNC和CNC与至少一种水溶性或水分散性添加剂或材料的共混物的纤维素纳米材料，其中该层不含金属纳米颗粒材料和纳米纤化纤维素NFC；层C是包含选自以下物质的材料的覆盖层：聚合物材料、纸或纸基材料、聚合物涂布的纸基材料、纳米纤维素膜、纳米纤维素/聚合物膜、织物材料、多孔材料、膜材料、矿物材料、清漆和金属材料。

【技术特征摘要】
1.一种多层物品，所述多层物品呈包含在3个和7个之间的材料层的多层结构的形式，所述多层结构具有形式ABC，其中每个A、B和C为材料层，其中：层A是包含选自以下物质的材料的基底：聚合物材料、纸或纸基材料、聚合物涂布的纸基材料、纳米纤维素膜、纳米纤维素/聚合物膜、织物材料、多孔材料、膜材料、矿物材料、清漆和金属材料；层B是选自纤维素纳米晶体CNC和CNC与至少一种水溶性或水分散性添加剂或材料的共混物的纤维素纳米材料，其中该层不含金属纳米颗粒材料和纳米纤化纤维素NFC；层C是包含选自以下物质的材料的覆盖层：聚合物材料、纸或纸基材料、聚合物涂布的纸基材料、纳米纤维素膜、纳米纤维素/聚合物膜、织物材料、多孔材料、膜材料、矿物材料、清漆和金属材料。2.根据权利要求1所述的多层物品，所述多层物品包含：CNC层或CNC与至少一种水溶性或水分散性添加剂或材料的共混物的层；基底；和覆盖层。3.根据权利要求1所述的多层物品，所述多层物品包含：CNC与PVOH的共混物的层；基底和覆盖层。4.根据权利要求1所述的多层物品，其中，层A和层C中的每一个为纸或纸基材料。5.根据权利要求1所述的多层物品，其中层A和层C中的每一个具有聚合物材料、聚合物涂布的纸基材料或纳米纤维素/聚合物膜。6.根据权利要求1所述的多层物品，其中层B包含与PVOH共混的CNC。7.根据权利要求6所述的多层物品，其中所述PVOH的量在CNC材料的0.1wt％与9...

【专利技术属性】
技术研发人员：克拉里特·阿泽尔拉夫，尤瓦尔·尼沃，大卫·迈克尔·莱布勒，塔尔·本·沙洛姆，艾纳夫·库尔巴克，
申请(专利权)人：美罗迪亚有限公司，
类型：新型
国别省市：以色列,IL