高模量多层膜制造技术

一种多层膜（１０），按下列顺序包含：（ａ）基本上由无定形聚酰胺组成的第一层（１２）；（ｂ）与第一层（１２）的一个表面（１６）粘结的第二层（１４）；和（ｃ）与第二层（１４）的一个表面（２０）粘结的第三层（１８），该第三层（１８）包含至少一个选自乙烯／乙烯醇共聚物、聚酰胺ＭＸＤ６、聚酰胺ＭＸＤ６／ＭＸＤＩ、聚偏氯乙烯和聚丙烯腈的组分。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

技术介绍
本专利技术涉及一类使用柔性聚合物膜的包装材料。更具体地说，本专利技术涉及用在要求高度尺寸稳定性，即升高的温度下兼具低收缩率和低拉伸率，以及较低氧渗透率的应用中的多层包装膜。要求高温下，例如，最高约120℃，有时高达约130℃，尺寸稳定的包装应用，包括用于“热灌装”产品如汤、汁、果冻、软饮料和其它液化食品的垂直式-灌封(VFFS)包装，这些产品在包装期间一般都保持在约80-约100℃。如人们熟知，在VFFS包装中，一种可流动产品通过一个中心垂直灌装管道引进一个已成型的管状膜，其纵向和底部横向已密封。灌装后，该袋状包装通过横向密封该管段的顶端，并使该袋与其上的管状膜断开而得以完成，断开的方法通常是施以足够的热量以熔断刚形成上热封以上的管状膜。如果制成包装的膜没有足够的尺寸稳定性，则该包装会因热产品和热封而畸变。包装的畸变不仅有损于包装的外观质量，例如扭歪了包装上的印刷信息或其它贴上的标签，而且还会使包装在包装机上错排，从而常损坏包装或延长生产中的停机时间，因为错排包装会夹在机器部件之间或热封/熔断设备偶然会接触并熔穿包装的壁而不是按原意密封和熔断包装的周边。同样的考虑也适用于可流动粒状产品如奶酪碎末、冻鸡翅和贵金属屑等的VFFS和水平式/灌/封包装(HFFS)。虽然这类产品一般不在加热状态下灌装，但横向和纵向的热封与热隔断本身已足以使包装变形，因此非常希望有在高温下尺寸稳定的膜用于这类包装应用。高温尺寸稳定膜非常理想的另一项包装应用是用膜作为加盖材料用于包装热狗、午餐之类热成形口袋的软包装；包装放在泡沫塑料或其它半硬质盘中的肉或家禽之类的半硬质真空和/或气吹包装；以及包装放在硬杯状容器内的酸奶、软冻和其它奶制品的硬质包装。当加盖膜用于这类包装时，一般要把膜热密封成容纳这类产品的热成型容器、盘或杯。没有足够的尺寸稳定性，加盖膜会在加盖过程中伸或缩，导致不完全密封的包装以及膜上变形的印刷图象。另一个需要升高的温度下尺寸稳定性的工艺是印刷。在印刷机上保持色-色对准很重要，要使每一印刷图象的“重复长度”完全一致。烘干遂道温度一般达到200°F(93℃)。因此优选薄膜在这样的温度下要有足够的抗拉伸、抗成颈和抗其它类型的变形能力，从而不失去图象的对准，并在它要再次面临上述升高的温度的下游包装设备上保持图象重复长度的一致性。高温下尺寸稳定的膜一般在室温下比较刚硬。当薄膜要制成直立式口袋用于汤、汁、软饮料或颗粒时，当薄膜要热成型为口袋或加盖时以及当薄膜要用作为加盖材料时，这一性能是非常理想的。因此，具有高温尺寸稳定性的膜不仅要耐包装工艺的苛刻条件而不变形，而且所形成的包装要刚硬，以有利于上面列出的那些包装应用。对于许多上述包装应用中所用膜的另一项要求是低的氧渗透率，目的是保持并延长包装食品的存放寿命。对于许多食品，在1个大气压下的氧渗透率(OTR)必须在40cm3氧/m2·24h数量级或更低。为达到上述性能，许多用于这类应用中的传统包装膜有层合材料，即2层或多层膜粘结在一起，例如，用粘结剂层合了一层热封膜的双轴取向和热定型聚丙烯、聚酯或聚酰胺膜，其中层合膜的组分之一含一种低OTR材料如聚偏氯乙烯。但是，粘结层合因粘结剂成本较高并需要额外的生产步骤才能形成层合材料而昂贵，而且这类胶粘剂的可靠性有时也值得怀疑，例如，来自印刷油墨的溶剂会降低粘结剂的粘结强度，导致分层。而且，某些粘结剂含可迁移成分，会迁移穿过薄膜并接触被包装的食品。优选用完全共挤出膜代替用层合材料，即将两种或多种聚合物材料从单一口模中挤出而成的膜，口模上有两个孔，其布置使挤出物合并且焊接在一起形成一种多层结构。已提出的一种具有高温尺寸稳定性和低OTR的共挤出膜，包括一个乙烯/乙烯醇(EVOH)共聚物芯层，芯层粘结在包含无定形尼龙的层的两面，该无定形尼龙可以与，也可以不与，结晶聚酰胺如聚酰胺12、612、6/66等共混。虽然无定形聚酰胺的优点在于在高温下具有较高的模量，从而使加入了它的膜具有高温尺寸稳定性，但无定形聚酰胺与EVOH的粘结性不良，使这种膜太易分层。将结晶聚酰胺与无定形聚酰胺共混可提高与EVOH的粘结强度，但付出的代价是大大降低无定形聚酰胺层，从而整个膜，在高温下的模量。因此，本领域目前需要一种兼具高温尺寸稳定性、低OTR和足够高层间粘结强度的完全共挤出多层膜，以用于商业包装应用中。专利技术概述本专利技术满足了上述要求提供了多层膜，它按下列顺序包含a.基本上由无定形聚酰胺组成的第一层；b.与所述第一层的一个表面粘结的第二层；和c.与所述第二层的一个表面粘结的第三层，所述第三层包含至少一个选自下列的组分乙烯/乙烯醇共聚物、聚酰胺MXD6、聚酰胺MXD6/MXDI、聚偏氯乙烯和聚丙烯腈。这些材料使该膜具有低的氧渗透率，即在1个大气压和73°F的温度下(相对湿度0％)氧的渗透率小于或等于30cm3氧/m2膜·24h。第二层最好以至少0.5磅/英寸的粘结强度分别与第一和第三层粘结。此外，该膜在120℃的储能模量高于30,000磅/英寸2，从而在升高的温度下具有优良的尺寸稳定性。附图简述附图说明图1是按照本专利技术的多层膜的截面图。图2是按照本专利技术的另一种多层膜的截面图。图3是示意按照本专利技术的两种膜的储能模量-温度曲线。专利技术详述图1示意一种本专利技术的多层膜10，它按下列顺序含有一个基本上由无定形聚酰胺组成的第一层12，一个与第一层12的一个表面16粘结的第二层14，和一个与第二层14的一个表面20粘结的第三层18。如本文所用，术语“多层膜”是指一种热塑性材料，一般呈片状或网状，具有由聚合物或其它材料形成的一层或多层，它们通过任何传统的或合适的方法粘结在一起，包括一种或多种下述方法共挤出、挤出涂布、层合、蒸气沉积涂、溶液涂布、乳液涂布或悬浮液涂布，但优选共挤出法。第三层18起隔氧层作用，优选它在1个大气压和73°F的温度下(相对湿度0％)氧渗透率(OTR)小于或等于30cm3氧/m2膜·24h。以这种方式，整个膜10将具有这个OTR。更优选层18，因此膜10，在1个大气压下的氧渗透率小于25cm3/m2·24h，更优选小于20，又更优选小于15，甚至更优选小于10，例如小于8，小于7，或小于6cm3/m2·24h(73°F，相对湿度0％)。适用作第三层18的材料的实例包括至少一个选自下列的组分乙烯/乙烯醇(EVOH)共聚物、聚酰胺MXD6、聚酰胺MXD6/MXDI、聚偏氯乙烯(PVDC)和聚丙烯腈(PAN)、包括PVDC和PAN的共聚物在内，优选EVOH。依靠基本上由无定形聚酰胺组成的第一层12，膜10在120℃的储能模量高于30,000磅/英寸2(储能模量按ASTM 5026-95a确定)。由于在最高120℃的温度下有较高的储能模量，膜10具有优良的高温尺寸稳定性。更优选多层膜10在120℃的储能模量大于40,000磅/英寸2。第一层12中能包括少量添加剂如滑爽剂、防粘剂、颜料、加工助剂等，只要它们不会明显影响膜10的特性，例如使膜在120℃的储能模量降到30,000磅/英寸2以下或损害膜的层间粘结强度即可。具体地说，第一层12中不存在结晶或半结晶聚酰胺，因为它们会降低无定形聚酰胺的模量，如以下的实施例所示(见实施例3)。如本文所用，“无定形聚酰胺”是指缺乏本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多层膜，它按下列顺序包含：ａ．基本上由无定形聚酰胺组成的第一层；ｂ．与所述第一层的一个表面粘结的第二层；和ｃ．与所述第二层的一个表面粘结的第三层，所述第三层包含至少一个选自下列的组分：乙烯／乙烯醇共聚物、聚酰胺ＭＸＤ６、聚酰 胺ＭＸＤ６／ＭＸＤＩ、聚偏氯乙烯和聚丙烯腈，其中，所述第二层与所述第一层和第三层中每一层粘结的强度至少为０．５磅／英寸，以及所述膜在１２０℃的储能模量大于３０，０００磅／英寸↑［２］。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：FM霍夫梅斯特，PJ萨特怀特，TD肯尼迪，
申请(专利权)人：克里奥瓦克公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]