多层复合膜的制造方法、多层复合膜及其应用技术

本发明专利技术涉及一种制造共挤出和/或层压的以及双轴取向的复合膜的方法以及所生产的多层膜，该多层膜具有改进的可加工性和/或再循环性。出于此目的，本发明专利技术提出一种复合膜的各种层组分的密度与例如拉伸系数、松弛系数、松弛温度和残余拉伸系数的特定制造参数的新组合。温度和残余拉伸系数的特定制造参数的新组合。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】多层复合膜的制造方法、多层复合膜及其应用


[0001]本申请涉及共挤出和双轴取向的多层膜、其制造方法及其用途，该多层膜可用作例如包装材料，特别是食品包装材料；其用途优选用于包装食品、高档食品、或液体或固体，特别是粉状产品。然而，本申请还涉及层压多层膜和相应的制造工艺。
[0002]
技术介绍
和技术问题
[0003]一方面，层压多层膜是现有技术中已知的，是优良的包装材料。因此，由至少两个或三个或更多的独立生产的层组成的层压制品被广泛用于包装市场。大质上，所谓的“双层”层压膜区别于所谓的“三层”层压膜。“双层”层压膜是通过将流延或吹塑工艺挤出的具有5、7或9层阻隔膜的膜，在单独的工艺中与双轴取向的膜层压(结合或粘合)在一起，该双轴取向的膜是同样是单独生产的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚酰胺(PA)或聚丙烯(PP)。目前，只有通过由连续、单独的工艺步骤生产和层压这些膜，才能实现所需和/或所要求的总体性能。例如，所需性能中的两种(密封性和氧气或气味阻隔性)由通过挤出的单层或多层膜的部分来实现，而其他性能如可印刷性、耐热性和机械强度则由单独经过双轴取向的膜的部分来实现。此外，常用方法还通过在进一步的工艺步骤中应用金属化来具体地实现或增加氧阻隔性。
[0004]本领域常用双层膜的示例
[0005][0006][0007]类似地，“三层”层压膜所需和/或所要求的总体性能是通过单独制造并随后彼此层压(结合或粘合)的三个膜实现的。
[0008]在这种情况下，由PET、PA或PP制成的双轴取向的膜与单独的铝箔层压在一起，而
该复合材料接着与挤压出的流延或吹塑膜层压。
[0009]此处，挤出的流延膜或吹塑膜承担了密封的功能，铝箔承担了阻隔的功能，而双轴取向膜则承担了最佳印刷性、耐热性和机械强度的功能。然而，层压膜的缺点是，其制造在本质上较为复杂、耗费资源且昂贵，而且整个膜复合材料往往非常厚，因为首先必须分别制造多个膜，然后在几个连续的工艺步骤中通过热熔粘合剂或液体粘合剂将这些膜粘合或粘连起来，最终获得层压多层膜。
[0010]本领域常用三层膜的示例
[0011]膜类型氧阻隔性BOPP/铝箔/PE通过铝箔BOPA/铝箔/PE通过铝箔BOPET/铝箔/PE通过铝箔
[0012][0013]已知的双层和三层膜如图1至图6所示。
[0014]另一方面，本领域中已知多层膜是通过共挤出和双向拉伸的方式制造的。使用该目的的制造工艺只需通过共挤出这一个工艺步骤就能制造多层膜，完全避免了随后的单个膜层的粘合/层压以及相关缺点。大部分时候，对共挤出的原始多层膜进行双向拉伸，以达到理想的性能总和(密封性、耐热性、阻隔性、机械强度、可印刷性)。除了密封性之外，大部分所需的性能，如机械强度、耐热性、可印刷性和阻隔性(基本上是氧气或气体阻隔性)，都可以通过使用PET、PA、乙烯
‑
乙烯醇共聚物(EVOH)、聚乙烯醇(PVOH)或聚乳酸(PLA)等原材料来实现。
[0015]因此，优选使用EVOH、PVOH、PVDC和PA等材料来获得氧气或气体阻隔性，但与PE或PP等聚烯烃基原料相比，PET或PLA等材料也能提供明显更好的阻隔保护，特别是经拉伸后，甚至是经双向拉伸后。
[0016]此外，PET和PA尤其被用于最外层的膜，以获得优异的耐热性和出色的可印刷性，特别是经双向拉伸之后。
[0017]除了出色的耐热性、可印刷性和对气体和氧气的良好阻隔性之外，PA和PET还对保持所需的机械强度做出了决定性的贡献，尤其是经双向拉伸之后。
[0018]因此，本领域已知与此相关的许多复合材料，例如。DE10227580A1、DE10254172A1、DE102006046483A1、DE102006036844A1、EP0476836B2、EP1190847B1、EP1084035B1和EP1985444A1。
[0019]然而，本领域已知的实施方案和方法有一个共同点，即所有这些共挤出的多层阻隔膜通常包括较大收缩率，沿机器方向(MD)通常大于20％、沿横向方向(TD)在任何情况下总是大于5％，这对许多应用是有利的，甚至是需要的，例如收缩袋/封口膜或覆盖膜。
[0020]本领域常用共挤出膜的示例
[0021][0022][0023][0024]然而，仍然缺少在机器方向(MD)和横向方向(TD)上分别包含相对较少收缩率或没有收缩(小于5％，最好小于3％)、并且具有足够的阻隔性、密封性、耐热性、机械强度和可印刷性的通过共挤出或层压以及双向拉伸制造的多层阻隔膜。
[0025]此外，在许多常规的复合膜中，可加工性和/或可回收性或可循环性还有待提高。
[0026]专利技术目的
[0027]因此，本专利技术的目的是提供一种制造共挤出和/或层压和双轴取向复合膜，优选是共挤出和/或层压和双轴取向多层阻隔膜的方法，以及由此制造的包括改进的加工性和/或改进的可回收性的多层膜，优选是多层阻隔膜。优选地，即使没有进一步的层压工艺，根据本专利技术的复合膜应另外包括以下特性中的至少一种，最好是以下所有特性：足够的氧气和/或水蒸气阻隔性、密封性、耐热性、可印刷性和机械强度。进一步优选地，根据本专利技术的复合膜进一步包括在机器方向(MD)和横向方向(TD)上分别有相对较小的收缩率或没有收缩(小于5％，优选小于3％)。

技术实现思路

[0028]为了解决这一目标，提供以下主题和根据权利要求书中定义的主题。本专利技术提供一种共挤出和/或层压和双轴取向的复合膜，其最外层(a)由EVOH组成或含有EVOH。此外，还
提供一种该复合膜的相应的制造方法和用途。根据本专利技术的共挤出和双轴取向的复合膜优选地不进行层压。因此，在根据本专利技术的多层复合膜的制造方法中，可以不包括层压的步骤。
[0029]本专利技术提供一种制造多层复合膜的方法，其中该方法至少包括以下步骤：
[0030]将至少三个层(a)、(b)和(c)共挤出和/或层压的步骤，其中
[0031]‑
该层(a)形成复合膜的外侧表面或形成朝向外侧的复合膜的表面；
[0032]‑
该层(c)形成复合膜的面向或接触待包装的物品的表面；和
[0033]‑
该层(b)位于层(a)和层(c)之间；
[0034]‑
其中，该层(b)由单层或多层(b1、b2、b3、b4、...)组成，优选地是两层、三层或四层；
[0035]拉伸该共挤出或层压复合膜的步骤；以及
[0036]松弛该取向或拉伸的复合膜的步骤；
[0037]其中，该拉伸是双向拉伸；
[0038]其中，沿机器方向或纵向方向(MD)的拉伸系数为至少2.0；
[0039]其中，沿横向方向(TD)的拉伸系数为至少2.0；
[0040]其中，沿机器方向(MD)的拉伸系数和沿横向方向(TD)的拉伸系数之和为至少5.0；
[0041]其中，在拉伸过程中该复合膜的温度为70至130本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种多层复合膜的制造方法，至少包含以下步骤：将至少三个层(a)、(b)和(c)共挤出和/或层压的步骤，其中
‑
所述层(a)形成所述复合膜的外侧表面；
‑
所述层(c)形成所述复合膜的面向或接触待包装的物品的表面；和
‑
所述层(b)位于所述层(a)和所述层(c)之间；
‑
其中，所述层(b)由单层或多个层(b1、b2、b3、b4、...)组成，优选地是两层、三层或四层；拉伸所述共挤出或层压复合膜的步骤；以及松弛取向复合膜的步骤；其中，拉伸是双向拉伸；其中，沿机器方向或纵向方向(MD)的拉伸系数为至少2.0；其中，沿横向方向(TD)的拉伸系数为至少2.0；其中，沿所述机器方向(MD)的所述拉伸系数和沿所述横向方向(TD)的所述拉伸系数之和为至少5.0；其中，在拉伸过程中所述复合膜的温度为70至130℃；其中，沿所述机器方向(MD)的松弛系数大于0.00；其中，沿所述横向方向(TD)的松弛系数大于0.00；其中，沿所述机器方向(MD)的所述松弛系数和沿所述横向方向(TD)的所述松弛系数之和为至少0.05(＝5％)，优选地为至少0.1(＝10％)，优选地为至少0.2(＝20％)，特别地为至少0.4(＝40％)；其中，所述复合膜在松弛期间的温度为60至180℃，优选为60至150℃，更优选为60至120℃，尤其优选为80至100℃；其中，在松弛期间，优选地在控制温度的松弛期间的停留时间(dwell time)优选为至少2秒，尤其为5秒以上，或者松弛的持续时间优选为至少2秒，特别是5秒以上；其中，在松弛期间，优选地在控制温度的松弛期间，所述停留时间优选为至多30秒，优选为至多20秒，尤其为至多10秒，或者松弛的持续时间优选为至多30秒，优选为至多20秒，尤其为至多10秒；其中，沿所述机器方向(MD)的残余拉伸系数为至多5.0；其中，沿所述横向方向(TD)的残余拉伸系数为至多5.0；其中，所述层(a)包括或由密度为至少1.12g/cm3的乙烯
‑
乙烯醇共聚物(EVOH)组成；其中，所述层(b)或所述多个层(b1、b2、...)各自包括或由密度大于1.00g/cm3的热塑性树脂组成；以及其中，所述层(c)包括或由密度小于0.95g/cm3的热塑性树脂组成。2.根据权利要求1所述的多层复合膜的制造方法，其特征在于，所述方法至少包括以下步骤：共挤出和/或层压至少四个层(a)、(b)、(d)和(c)的步骤，其中
‑
所述层(a)形成所述复合膜的外表面；
‑
所述层(c)形成所述复合膜的面向或接触待包装的物品的表面；以及
‑
所述层(b)位于所述层(a)和所述层(c)之间；
‑
所述层(d)位于所述层(a)和所述层(c)之间，优选位于所述层(a)和所述层(b)之间；
‑
其中，所述层(b)由单层或多个层(b1、b2、...)组成，优选是两层、三层或四层；
‑
其中，所述层(d)由单层或多个层(d1、d2、...)组成，优选是两层、三层或四层；拉伸所述共挤出或层压的复合膜的步骤；以及松弛所述取向复合膜的步骤；其中，拉伸是双向的；其中，沿机器方向或纵向方向(MD)的拉伸系数为至少2.0；其中，沿横向方向(TD)的拉伸系数为至少2.0；其中，沿所述机器方向(MD)的所述拉伸系数和沿所述横向方向(TD)的所述拉伸系数之和为至少5.0；其中，在拉伸过程中所述复合膜的温度为70至130℃；其中沿所述机器方向(MD)的松弛系数大于0.00；其中，沿所述横向方向(TD)的松弛系数大于0.00；其中，沿所述机器方向(MD)的所述松弛系数和沿所述横向方向(TD)的所述松弛系数之和为至少0.05(＝5％)，优选地为至少0.1(＝10％)，优选地为至少0.2(＝20％)，尤其为至少0.4(＝40％)；其中，所述复合膜在松弛期间的温度为60至180℃，优选为60至150℃，更优选为60至120℃，尤其优选为80至100℃；其中，在松弛期间，优选地在控制温度的松弛期间的停留时间(dwell time)优选为至少2秒，更优选为5秒以上，或者松弛持续时间优选为至少2秒，尤其是5秒以上；其中，在松弛期间，优选地在控制温度的松弛期间，所述停留时间优选为至多30秒，优选为至多20秒，尤其为至多10秒，或者松弛持续时间优选为至多30秒，优选为至多20秒，尤其为至多10秒；其中，沿所述机器方向(MD)的残余拉伸系数为至多5.0；其中，沿所述横向方向(TD)的残余拉伸系数为至多5.0；其中，所述层(a)包括或由密度为至少1.12g/cm3的乙烯
‑
乙烯醇共聚物(EVOH)组成；其中，所述层(d)或所述多个层(d1、d2、...)各自包括或由密度小于1.00g/cm3，优选小于0.98g/cm3的热塑性树脂，优选地由聚烯烃组成；其中，所述层(b)或所述多个层(b1、b2、...)各自包括或由密度大于1.00g/cm3的热塑性树脂组成；以及其中，所述层(c)包括或由密度小于0.95g/cm3的热塑性树脂组成。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述层(b)不含有EVOH；或所述多个层(b1、b2、...)中的任一个都不含有EVOH；或所述层(b)包括或由EVOH组成；或所述多个层(b1、b2、...)中的至少一个包括或由EVOH组成；或除所述层(a)外，复合膜的其他层均不含有EVOH。4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述层(a)的EVOH的熔化温度为至少160℃，优选为至少170℃；和/或
所述层(c)的所述热塑性树脂是聚烯烃，其密封温度低于所述层(a)的热塑性树脂的密封温度；和/或所述层(c)的所述热塑性树脂是聚烯烃，其熔化温度低于120℃；和/或所述层(b)的所述热塑性树脂的透氧性低于100cm3/m2·
d
·
bar，或者所述多个层(b1、b2、...)的所述热塑性树脂各自或总体的透氧性低于100cm3/m2·
d
·
bar；和/或所述层(b)的透氧性低于100cm3/m2·
d
·
bar，或者所述多个层(b1、b2、...)各自或总体的透氧性低于100cm3/m2·
d
·
bar；和/或拉伸是同时地或连续地以数个阶段进行的；和/或拉伸和松弛后的所述复合膜在所述机器方向(MD)上的收缩率小于0.05(＝5％)，优选小于0.03(＝3％)；和/或拉伸和松弛后的所述复合膜在所述横向方向(TD)上的收缩率小于0.05(＝5％)，优选小于0.03(＝3％)；和/或优选地，拉伸和松弛后的所述复合膜在所述机器方向(MD)的收缩率和所述横向方向(TD)的收缩率之和(＝总收缩率)小于0.05(＝5％)。5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，所述层(a)的厚度不超过所述复合膜整体厚度的20％，优选不超过10％；和/或所述层(b)的厚度或所述多个层(b1、b2、...)的总厚度不超过所述复合膜整体厚度的20％，优选不超过10％；和/或相对于所述复合膜总质量，所述层(a)的质量分数不超过10％；和/或相对于所述复合膜总质量，所述层(b)的质量分数或所述多个层(b1、b2、......)的质量分数之和不超过10％；和/或相对于所述复合膜总质量，所述层(a)和所述层(b)的质量分数之和，或所述层(a)和所述多个层(b1、b2、...)的质量分数之和不超过10％。6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，所述层(a)不包含以下类型的聚合物中的至少一种：聚酯，优选为聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)或聚乳酸(PLA)，或聚酰胺(PA)；和/或所述层(c)的所述热塑性树脂包括或由聚烯烃(PO)，优选为聚乙烯(...

【专利技术属性】
技术研发人员：于尔根，
申请(专利权)人：库恩设备制造有限公司，
类型：发明
国别省市：