具有提高的水蒸汽透过率的聚烯烃类膜制造技术

本发明专利技术提供一种适用于需要高水蒸汽透过率的应用的膜。所述膜包含聚烯烃聚合物，以及占所述膜的1至30重量百分比的亲水聚合物和具有亲水表面官能团、占所述膜的30至75重量百分比的填料。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及膜并且更具体地涉及具有中等至高水蒸气透过(WVT)率的聚烯烃类膜。此类膜非常适合用于生鲜农产品的包装应用、在婴儿尿布或者成人失禁产品中使用的透气膜、透气隔离手术服以及其它卫生与医疗应用。其它应用包括用于房屋包覆物(house wrap)的透气建筑和建造膜，以及用于防护服或者运动服装的织物。此配制技术提供了基于成分的选择和量以及膜厚度的可调节的WVTR水平。
技术介绍
水蒸汽可透过的聚烯烃膜和涂层可用于各种应用中。例如，需要具有中等至高水蒸汽透过率(“WVTR”)的膜以便帮助清除水果或者其它产品上的水滴凝结，所述水滴凝结可导致霉菌生长。取决于应用需要，用于产品包装的膜应该具有高于50g/m2·天，优选地高于150g/m2·天，更优选地高于300g/m2·天，并且最优选地高于900g/m2·天的WVTR。例如，WV渗透系数为至少150g·密耳/m2·天的膜允许湿气从包装好的完整水果中释放，从而防止或者清除霉菌腐败。此类应用的膜厚度通常是1至5密耳，优选地1至3密耳，并且最优选地1至2密耳。此类包装膜还应该具有足够的韧性以承受搬运与运输的苛刻条件，尤其是在膜或者涂层用作包装内衬的情况下。用于货架陈列时，膜应该优选地具有良好的光学特性。良好的光学特性还使得能够透过膜看到产品，以允许消费者查看包装水果和/或蔬菜的品质和状态。用于生鲜农产品的现有透气涂膜液包括使用低结晶度聚烯烃，如AFFINITYTM聚烯烃塑性体。虽然此类涂膜液已经在市场上获得了认可，但是其通常具有30至50g/m2·天的WVTR值，即使使用具有极低结晶度(例如，0.870g/cc)的塑性体。使用这些树脂制造的膜还趋向于粘性过大和弹性过大，从而使得其对于商业用途来说不实用。提供液体阻挡但是具有高水蒸气透过性的膜还广泛用于卫生、医疗、防护服，以及建筑和建造市场中。一次性卫生和医疗应用例如婴儿尿布、成人失禁产品和透气隔离手术服需要成本有效的涂膜液来实现高WVTR。据报告典型的透气性水平在500g/m2-天
至20,000g/m2-天的范围中，具体取决于应用和测试方法。透气的建筑物包覆物设计用于在建造期间保护结构内部不受环境因素例如雨、风和灰尘的影响，并且在建筑物的使用年限期间阻止水从外部穿过建筑物墙壁渗透。同样地，其也必须是水蒸汽可透过的。具体地，积聚在建筑物结构中的湿气可造成发霉和霉变，发霉和霉变可造成对建筑物的美观性破坏或者结构破坏并且代表对建筑物居住者的健康危害。因此，水蒸汽必须能够渗透穿过材料以便使结构内部的湿气减至最少。据报告用于这些应用的典型透气性水平在50g/m2-天至600g/m2-天的范围中。将填料如CaCO3添加至聚乙烯中也已经被用来使吸湿透气膜具有高WVTR，但是这需要后取向处理，例如机械方向取向或者使用交指型辊(inter-digitating roller)或者互啮辊(inter-meshing roller)(也称为“环轧”)，以在填料粒子周围产生空腔(参见例如WO2007081548或者WO1998004397)。此类膜湿气渗透性提高是多微孔表面形貌的结果。此类膜通常在卫生应用中用于尿布和成人失禁背衬膜并且在医疗应用中用于例如透气但是液体不可渗透的手术服，并且对于厚度在0.2至1.5密耳的厚度范围内的膜，可产生大于500g/m2-天和至多20000g/m2-天的WVTR值，具体取决于CaCO3水平和拉伸。对于卫生应用，厚度为0.2至0.6密耳的膜是优选的。取向处理可导致碎片增多，这是因为膜在取向处理期间倾向于在缺陷位置处撕裂或者形成气孔。卫生和医疗应用需要没有气孔以避免流体穿过阻挡透气膜渗漏。如在Deeba Ansara，Allison Calhoun和Paul Merriman在2001年11月于PMA124PL中发表的公开“The Role of Calcium Carbonate in Microporous Film Applications(碳酸钙在微孔膜应用中的作用)中所述，“[通常]经硬脂酸涂布的CaCO3被用来使自由流动的CaCO3(其更易搬运)能够在聚合物中化合和分散。此涂层导致了疏水性粒子。取向处理在聚合物与碳酸钙粒子分开的地方产生了微孔隙。随着用填充有CaCO3的聚烯烃化合物形成透气涂层，当通过挤压涂布将那些化合物施加至衬底如非织织物或者织物上时出现了其他问题。因为将聚合物涂层直接施加至非织或者机织织物，所以聚合物涂层变得在尺寸上受限于所述织物并且通常不能拉伸或者取向至实现微孔隙化和所得微孔性所需的水平。因此，需要在无需拉伸或者取向的情况下在非织表面上产生透气涂层。也可使用具有固有高湿气可透性水平的聚合物来实现高WVTR水平。这些聚合物通常具有亲水性官能团，因而表现出高水蒸汽可透性。举例来说，聚酰胺(尼龙)膜已经用于水果包装应用中。这些膜确实提供了高WVTR值(约300g/m2·天)以及韧性和良好的光学特性，但是相较于聚烯烃其更昂贵并且趋向于更难处理。此外，聚酰胺膜需
要微通孔以便提供充分的氧透过，这是因为聚酰胺是良好的氧阻挡物。其还吸收湿气并且可以变成湿气饱和的，从而使膜取决于湿度而具有可变的透过性。因此，在大容量生鲜农产品包装应用中尼龙膜不是经济上可行的(成本有效的)。在膜中提供高WVTR的其他亲水聚合物是热塑性聚氨酯、聚醚酯和聚醚酰胺的多嵌段共聚物，以及水溶性聚合物如聚乙烯醇和聚(环氧乙烷)，也被称为较低分子量的聚(乙二醇)。类似于聚酰胺的情况，对于所需应用这些材料往往昂贵得令人却步。此外，这些聚合物中的一些的水溶性可带来以纯净形式使用其的挑战。因此，仍然需要在无需后取向步骤来产生微孔性的情况下，可在常规吹塑膜、流延膜和挤压涂布膜生产线上制造的成本有效的膜。
技术实现思路
本专利技术提供了一种适用于需要高水蒸汽透过率的应用的膜。所述膜包含聚烯烃聚合物，以及占所述膜的1至30重量百分比的亲水聚合物和具有亲水表面官能团、占所述膜的30至75重量百分比的填料。出于本专利技术的目的，“亲水性”聚合物可定义为含有可参与和水的氢键键结的极性或者电离官能团的那些。Hansen溶解度参数可用来确定出于本专利技术目的的适用性，其中Hansen溶解度参数“δ”大于18MPa1/2被视为适用。Hansen溶解度参数的列表给出于以下参考文献中：由Charles M.Hansen编着的《Hansen溶解度参数：用户手册(Hansen Solubility Parameters：A User′s Handbook)》，CRC出版社(CRC Press)，1999年。出于本专利技术的目的，具有亲水表面官能团的填料是借助于其表面上的官能团的亲水性而具有水亲合性的粒子型无机或有机填料。在塑料中使用的常见填料大部分是亲水的，除了少数如滑石为亲油的以外。在一些应用中，可能优选的是，用于本专利技术的填料具有60°或更小的水接触角(按照ASTM D7334所测定)，优选地20°或更小，更优选地0°，或者更准确地说低于此方法的最低检测极限。使用降低亲水性的涂料或者偶联剂进行表面处理可削弱亲水聚合物对填料表面的亲合性，并且因此不合乎需要。本专利技术的膜将具有150微米(6密耳)或更小的厚度本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于具有提高的水蒸汽透过率的膜的配制化合物，其包含：b)聚烯烃聚合物；c)在所述膜中占1至50重量百分比的亲水聚合物；以及d)30至85重量百分比具有亲水表面官能团的填料。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.10.25 US 61/8955811.一种用于具有提高的水蒸汽透过率的膜的配制化合物，其包含：b)聚烯烃聚合物；c)在所述膜中占1至50重量百分比的亲水聚合物；以及d)30至85重量百分比具有亲水表面官能团的填料。2.一种适用于需要提高的水蒸汽透过率的应用的膜，所述膜包含根据权利要求1所述的配制化合物并且其中所述膜具有150微米或者更小的厚度。3.根据权利要求2所述的膜，其中所述聚烯烃聚合物是聚乙烯或聚丙烯均聚物或者无规共聚物或者嵌段共聚物。4.根据权利要求2所述的膜，其中所述亲水聚合物选自由以下组成的群组：聚(乙二醇)、聚环氧乙烷、聚丙二醇，以及其共聚物，聚乙烯醇、聚乙酸乙烯酯、热塑性聚氨酯，以及其组合。5.根据权利要求2所述的膜，其中所述膜包含1重量％至15重量％所述亲水聚合物。6.根据权利要求2所述的膜，其还包含增容剂。7.根据权利要求6所述的膜，其中所述增容剂包含基础树脂并且所述基础树脂选自由以下组成的群组：聚乙烯、聚丙烯(均聚物或者共聚物)，以及乙烯乙酸乙烯酯共聚物。8.根据权利要求7所述的膜，其中所述基础树脂已经用马来酸酐接枝并且其中所述马来酸酐在成品膜中的含量小于1％。9.根据权利要求2所述的膜，其中所述填料选自由以下组成的群组：碳酸钙、云母、高岭土、珍珠岩、硅藻...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·V·萨维德拉，R·M·帕特尔，J·A·德古鲁特，S·本萨松，Y·林，P·Y·史密斯，
申请(专利权)人：陶氏环球技术有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US