阻气涂布技术及其产品制造技术

介绍了在基材上形成一层阻隔层，构成无卤素多层结构，用以提高所述基材的阻隔性能。所述阻隔层可以减少结构的透氧率，且可以减少结构一侧的空气量。这些方法包括将高度非晶态乙烯醇聚合物溶解于溶剂中，形成溶液，并将溶液应用于基材。所述溶液经过干燥，在所述基材上形成阻隔层。所述阻隔层是一个连续、相对较薄、厚度均一，但阻隔性能增强的层。这些方法包括利用不透水内外层，防止液态水和水蒸气对阻隔层造成负面影响，以及利用胶粘层减少阻隔层的屈挠龟裂问题。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】阻气涂布技术及其产品交叉参考相关的参考资料本申请要求2014年12月30日提交的第62/097,971号美国临时专利申请的权益，其全部内容通过引用结合到本申请中。专利
本专利技术涉及形成阻隔层和包含此类阻隔层的阻隔结构，用以防止气体渗透阻隔层的方法。专利技术背景各种空气敏感或液体敏感产品的包装使用阻隔涂层和层来提供保护，以免受到环境气体和液体的污染，例如大气中的氧气、水蒸气，或产品加工、处理、储存和应用中使用的化学制品。食品、电子、医药、牙膏等许多包装应用要求包装具有相对较低的透氧率(“OTR”)和/或水蒸气透过率(“WVTR”)。同时，某些显示设备，例如液晶显示器、发光器件和发光聚合物要求包装具有极低的OTR和WVTR。产品包装常使用塑料膜来防止产品暴露于高气体和/或液体含量的环境。但是，所用塑料膜的抗气体和液体渗透性能并不足以提供所需的保护。在对阻气性要求较高的情况下，包装的材质往往采用含卤素材料。此类应用材料使用的一个示例就是聚偏二氯乙烯(PVDC)膜。尽管从许多方面来讲，使用此材料就已满足要求，但是含卤素的膜(例如氯和溴)是很难制作的，且回收成本高。事实上，随着环保意识的逐渐增强，许多规定禁止对卤素进行处置；这进一步带来了不便和/或增加了处理使用过的含卤素的阻隔产品的成本。为了改善常用塑料膜的阻隔特性，人们通过在塑料基材上涂覆一层涂层，来降低气体和液体渗透性。例如，使用不透明、金属化塑料膜，但是成本高昂，且不透明，因此不适合用于所有包装类型。作为备选方案，有时可以使用透明的SiOx涂层塑料膜，但是对于许多商业应用来说，SiOx涂层塑料膜通常成本太高。同时建议使用利用铝、AIOX、SiOXNY和Si3N4等其他无机材料进行真空镀层的塑料膜来降低塑料膜的氧气和水蒸气渗透性。同时，之前的技术人员研究了利用其它化学剂或材料取代卤素的方法，例如乙烯-乙烯醇(EVOH)。但是，实现充分阻隔性能所需的EVOH的涂布量相对较高，因此成本较高。而且，阻隔层一般通过挤制而成，且相对较厚，例如大于10微米(μm)，厚度不均，容易出现屈挠龟裂问题。本文使用的“屈挠龟裂问题”或“屈挠龟裂”指的是薄连续阻隔层变形或屈折时破裂、开裂或者劣化的现象，以至于阻隔层上出现孔洞、孔隙、凹槽或其他类型纹路，导致气体和/或液体更容易从一侧到另一侧穿过阻隔膜，且阻隔层的阻隔性能降低，表现出OTR和/或WVTR增加。本文使用的“连续”或“基本连续”层指的是层上基本无孔洞、缝隙或凹槽的层。当容器内包装的是空气敏感材料时会出现其他问题。其中的许多材料会因为暴露于一种或多种空气成分(例如，氮气、氧气、氢气)而降解，使得材料无法满足预期使用要求。部分材料对氧气特别敏感(例如人类食物，例如酒、番茄酱等)，这些材料暴露于氧气会逐渐氧化。一旦氧化开始，这些饮料和食品可能就不那么适合人类口味，影响产品的保质期。在本文中，此类对一种或多种空气成分敏感的材料或产品将称为“空气敏感”、“氧气敏感”、“可降解”、“材料”或“产品”。为了减少材料暴露于空气的可能性，尤其是暴露于氧气，某些空气敏感材料通常包括在密封的气密容器中，以防止过度暴露于空气，否则可能导致材料不符合预期用途。但是，当材料装入容器并密封后，容器内可能仍有一定量的空气。密封容器内的空气可能来自于将材料密封入容器时滞留在容器中的气体，来自于从容器壁渗入的气体或者来自于从容器密封渗入的气体。容器中的空气量称为“顶空气体”(HSG)，且可能包括顶空氧气(HSO)。为了解决这些问题，并降低材料降解的可能性，使用了多重技术来限制或降低容器中的HSG量。这些技术包括各种工艺，包括充分密封容器，防止气体通过密封进入容器；使用阻气性较高的容器，防止气体通过容器壁进入容器；在密封过程中，将容器抽真空；或者在密封过程中将容器放入惰性环境，以降低容器中的HSG含量。在使用真空或惰性大气的情况下，成本的增加一般与包装工艺有关，因此会增加产品的整体成本。再者，某些易碎的材料因为在抽真空时容易损坏，所以抽真空可能不适合。但是，即便使用这些材料和包装工艺，气密容器内密封的材料(即便是真空或在惰性大气中包装的材料)也可能因为空气敏感材料的特性而暴露于空气，这仍可能造成材料降解，当然原因不止这一个。更特别的是，减少容器内HSG含量的努力可能无法完全防止空气敏感材料暴露于气体，包括氧气。密封在容器内的材料本身存在气体可能造成此现象。也就是说，空气敏感材料可包括气体，可能溶解、分散或包含在容器内。例如，密封在容器内的气体可能含有搅拌或烹饪过程中分散到番茄酱中的空气。溶解或分散气体(DG)可能含有溶解或分散氧气(DO)。在基本清除密封容器内部所有HSG的包装步骤后，和使用高不透气材料制成容器后，DG可以排出，或者只是和材料分离，然后聚集形成气泡或者独立于、不同于材料的其他形式。当DG在密封容器内聚集在一起时，DG可能增加HSG的量。因此，传统包装材料和方法可能完全无法解决材料内和蓄积在密封容器内的DG的问题。更特别的是，抽真空或者在惰性大气中包装材料，或者使用高不透气容器，由于密封容器内的材料内存在的DG蓄积，所以不会减少HSG的量。因此，需要有一个改善的阻隔层和形成此类阻隔层的方法，来限制空气进入容器内密封的空气敏感材料的量。专利技术摘要本阻隔层及相关的组合和方法解决了以往方法和阻隔层的相关难题和缺点。本专利技术涉及形成阻隔层或阻隔涂层的方法，用于减少包含此类阻隔层或涂层的阻隔结构的OTR，也可以用于减少阻隔结构一侧上的气体量。在一个方面中，本专利技术提供一种在基材上形成一层高度非晶态乙烯醇聚合物层的方法。所述方法包括将高度非晶态乙烯醇聚合物溶于溶剂，形成溶液，将此溶液应用于基材，然后基本去除溶液中的溶剂，从而在基材上形成一层高度非晶态乙烯醇聚合物。在另一个方面中，本专利技术提供一种改善膜的阻气性能的方法。所述方法包括提供一种溶于溶剂的高度非晶态乙烯醇聚合物溶液，并将此溶液应用于膜上，从而在膜上形成一层涂层的方法。所述方法包括蒸发涂层的溶剂，在膜上形成一层干燥的高度非晶态乙烯醇聚合物的阻隔涂层的方法。阻隔涂层的涂布量约为0.50-85g/m2。在另一个方面中，本专利技术提供制作阻气结构，用以限制从阻气结构的第一面透过阻气结构的第二面的气体量的方法。所述方法包括提供一层具有第一面和反向第二面的第一不透水膜层。所述方法包括将包括溶于溶剂的高度非晶态乙烯醇聚合物的溶液应用于外部不透水膜的第二面，从而形成一层涂层。通过基本去除涂层的溶剂，干燥所述涂层，从而形成阻隔层。所述方法包括将胶粘层布置于与第一不透水膜层相对的阻隔层的一侧上，并将第二不透水膜层定位于与阻隔层相反的胶粘层的一侧上，从而形成阻气结构。第一不透水膜层的第一面指向阻气结构的第一面。所述第二不透水膜层包括与胶粘层相对，并指向阻气结构第二面的表面。须认识到的是，本文所提及之专利技术在不背离所要求的专利技术的前提下可有其他不同的实施例且其多个细节可在各方面进行修改。因此，本专利技术之图纸和描述仅供说明之用，不具有限定性。附图说明下文更为详细地描述了本专利技术的示范性实施例，通过结合随附附图进行参考，将有助于更完全地理解本专利技术的上述内容以及其他特征、方面和优点。附图1所示为本专利技术的多层阻隔结构的透视示意图。附图2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在基材上形成一层高度非晶态乙烯醇聚合物层的方法，所述方法包括：将高度非晶态乙烯醇聚合物溶解于溶剂，形成溶液；将所述溶液应用于所述基材；基本去除所述溶液中的溶剂，从而在所述基材上形成一层高度非晶态乙烯醇聚合物层。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.12.30 US 62/097,9711.一种在基材上形成一层高度非晶态乙烯醇聚合物层的方法，所述方法包括：将高度非晶态乙烯醇聚合物溶解于溶剂，形成溶液；将所述溶液应用于所述基材；基本去除所述溶液中的溶剂，从而在所述基材上形成一层高度非晶态乙烯醇聚合物层。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述高度非晶态乙烯醇聚合物包括具有公式(1)的1,2二醇结构的聚乙烯醇(PVA)树脂的树脂成分：和每1摩尔多元醇含5～9摩尔烯化氧的多元醇的烯化氧加合物。3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述PVA树脂的皂化度达80mol.％到97.9mol％。4.根据权利要求1-3中任何一个权利要求所述的方法，其中，所述溶剂含水。5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述溶液还包括甘油和乙醇至少其中一种。6.根据权利要求1-5中任何一个权利要求所述的方法，其中，所述溶液包括约0.1-90wt％的高度非晶态乙烯醇聚合物。7.根据权利要求1-6中任何一个权利要求所述的方法，其中，所述溶液包括约0.1-35wt％的高度非晶态乙烯醇聚合物。8.根据权利要求1-7中任何一个权利要求所述的方法，其中，涂布步骤包括凹面涂布、反向凹面涂布、间接凹面涂布、帘膜式淋涂、辊涂、刷涂、刮刀辊涂、量杆涂布、反向辊涂、刮刀涂布、浸渍涂布、狭缝涂布、喷涂、印刷、静电涂装、流涂和旋转涂布中的至少其中一个。9.根据权利要求1-8中任何一个权利要求所述的方法，其中，所述溶液涂覆于所述基材，形成基本连续的层。10.根据权利要求1-9中任何一个权利要求所述的方法，其中，所述溶液的湿涂布量约为0.1-100g/m2。11.根据权利要求1-10中任何一个权利要求所述的方法，其中，基本去除溶液中的溶剂可以使高度非晶态乙烯醇聚合物保持低于65％相对湿度的条件下。12.根据权利要求1-11中任何一个权利要求所述的方法，其中，所述高度非晶态乙烯醇聚合物层的干涂布量约为0.1-85g/m2。13.根据权利要求1-12中任何一个权利要求所述的方法，其中，所述高度非晶态乙烯醇聚合物层是一层基本连续层。14.根据权利要求1-13中任何一个权利要求所述的方法，其中，所述基材是不透水膜。15.根据权利要求1-14中任何一个权利要求所述的方法，其中，所述基材包括聚对苯二甲酸乙二酯薄膜。16.权利要求1-15中任何其中一个权利要求所述方法制作的一层高度非晶态乙烯醇聚合物层。17.一种改善膜阻气性的方法，所述方法包括：提供一种溶解于溶剂的高度非晶态乙烯醇聚合物的溶液；在膜上涂覆所述溶液，从而在所述膜上形成涂层；蒸发所述涂层的溶剂，在所述膜上形成一层干燥的高度非晶态乙烯醇聚合物的阻隔涂层，所述阻隔涂层的涂布量约为.01-85g/m2。18.根据权利要求17所述的方法，其中，所述高度非晶态乙烯醇聚合物包括具有公式(1)的1,2二醇结构的聚乙烯醇(PVA)树脂的树脂成分：和每1摩尔多元醇含5～9摩尔烯化氧的多元醇的烯化氧加合物。19.根据权利要求17或18所述的方法，其中，所述PVA树脂的皂化度达80mol.％到97.9mol％。20.根据权利要求17-19中任何一个权利要求所述的方法，其中，所述溶剂含水。21.根据权利要求17-20中任何一个权利要求所述的方法，其中，所述溶液还包括甘油和乙醇至少其中一种。22.根据权利要求17-21中任何一个权利要求所述的方法，其中，所述溶液包括约0.1-90wt％的高度非晶态乙烯醇聚合物。23.根据权利要求17-22中任何一个权利要求所述的方法，其中，所述溶液包括约0.1-35wt％的高度非晶态乙烯醇聚合物。24.根据权利要求17-23中任何一个权利要求所述的方法，其中，涂布步骤包括凹面涂布、反向凹面涂布、间接凹面涂布、帘膜式淋涂、辊涂、刷涂、刮刀辊涂、量杆涂布、反向辊涂、刮刀涂布、浸渍涂布、狭缝涂布、喷涂、印刷、静电涂装、流涂和旋转涂布中的至少其中一个。25.根据权利要求17-24中任一个权利要求所述的方法，其中，涂覆包括反向凹面涂布和帘膜式淋涂的至少其中一个。26.根据权利要求17-25中任何一个权利要求所述的方法，其中，所述溶液涂覆于所述膜，形成基本连续的层。27.根据权利要求17-26中任何一个权利要求所述的方法，其中，所述溶液的湿涂布量约为0.1-100g/m2。28.根据权利要求17-27中任何一个权利要求所述的方...

【专利技术属性】
技术研发人员：K·O·亨德森，
申请(专利权)人：艾利丹尼森公司，
类型：发明
国别省市：美国,US