包含可热封层和基材层的聚合物膜制造技术

本发明专利技术公开了一种包含无定形可热封层（２）和基材层（１）的拉制聚合物膜，所述可热封层（２）是包含脂族二醇和环脂族二醇与一种或多种二羧酸的共聚酯的可热封层，且所述基材层（１）是包含对苯二甲酸（ＴＰＡ）和间苯二甲酸（ＩＰＡ）与选自脂族和环脂族二醇的一种或多种二醇的共聚酯的取向基材层；本发明专利技术还公开了所述拉制聚合物膜作为金属片材（４）上的涂层的用途。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

技术介绍
本专利技术涉及一种聚合物膜，尤其是一种用于层合到金属片材上的聚合物膜。与聚合物材料层合的金属片材是已知的，并尤其用于形成饮料和食品罐，如拉制和壁熨罐(称作DWI罐)以及拉制和再拉罐(称作DRD罐)。金属(一般为钢或铝)需要对来自食品和大气的腐蚀进行保护，这可通过使用保护涂层而实现。该保护层可施用到金属箔、单个片材或成品(即，罐体或端部)上。保护涂层最好作为预涂层施用到随后要进行成型和制罐操作的起始金属箔上。该保护涂层必须足够硬以提供所需保护，但要具有足够的可成型性以涂覆在金属箔上并随后成型为罐或端部而不损害涂层。在某些应用中，以前需要将最终涂层施用到每个成品罐或端部上。聚酯膜目前用作饮料和食品罐用金属的保护层。优选的应用方法是在粘附或热层合工艺中将聚合物的自由支撑膜施用到金属箔上。可热封膜一般在约200℃或更高的温度下粘结到金属表面上。可热封的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜是已知的并在工业上使用，它由PET主层或基材层(通常占总膜厚的约85％)和与其共挤的能够与金属片材形成热封粘结的低熔点聚酯的较薄无定形层组成。这种膜的主层中的PET聚酯通常包含少量(低于5％)的间苯二甲酸乙二醇酯单元。该可热封层的聚酯一般包含对苯二甲酸乙二醇酯作为主重复单元且通常包含约12-25摩尔％的间苯二甲酸乙二醇酯单元。WO-A-95/08442公开了一种能够降低层合膜在蒸汽处理罐时产生的不匀性的膜，该膜具有一包含20-60摩尔％PET与80-40摩尔％聚对苯二甲酸丁二醇酯的共混物的基材层，和包含其熔点低于基材层中聚酯的聚酯(如，作为主重复单元的对苯二甲酸乙二醇酯与间苯二甲酸乙二醇酯的共聚酯)的可热封层。EP-A-0720533公开了具有PET基材层和不透明可热封层的不透明聚合物膜，所述可热封层包含一种熔点比基材层低20-60℃的聚酯(如，作为主重复单元的对苯二甲酸乙二醇酯与间苯二甲酸乙二醇酯的共聚酯)且通常比PET基材层厚4-6倍。EP-A-0026006公开了一种包括基本上是结晶聚酯材料的基材层和基本上是无定形环己烷改性聚酯材料(所谓的“PETG”材料)的可热封层的膜。该膜可通过共挤和随后的分子取向步骤而形成，其中在基材层的聚酯材料结晶时，所述环己烷改性聚酯材料保持其无定形性质。用于制备金属-膜层合品的常规聚合物膜的一个缺点在于，PET基材层，即非热封层，一般具有完全双轴取向的结晶度且在金属-膜层合品被拉制并成型为罐元件时容易开裂和/或脱层。减少这种在制罐时开裂和/或脱层的缺点的一种方式是在膜和金属层合的起始过程中采用较高的温度。这可通过在粘结阶段使用较高的温度或通过在粘结步骤之后采用第二加热步骤(所谓的T2温度阶段)而实现。这种额外加热步骤的温度应该足以完全熔化基材层的聚酯。使用这种额外加热步骤和随后的快速骤冷步骤可得到一种层合品，其中聚合物膜基本上是无定形的且其结构非常适合与制罐工艺有关的随后拉制。具有最大拉伸性的完全无定形膜对钢食品罐和铝或钢饮料罐都是理想的。常规的金属一膜层合品可经受约300％的拉伸比，即，该层合品可在两个方向上拉伸至其原始尺寸的约3倍。在制罐过程中，即便是完全无定形的，基材层在较高的拉伸度下开始开裂和/或脱层。因此，需要一种在制罐过程中在高和低拉伸度下都不会开裂和/或脱层的膜。对于铝罐如饮料罐的端部，问题更加复杂。用于饮料罐端部的铝必须具有合适的机械性能，这样才能断裂以打开该罐。一般来说，用于罐端部的铝是一种比罐体更加昂贵的合金，且其退火温度接近在层合工艺的T2阶段所需的温度。常规金属-膜层合品的另一缺点在于，该附加加热步骤的应用可能导致金属失去某些所需脆性。为了令人满意地加工铝，必须兼顾制备令人满意的聚酯膜。该膜必须具有足够的可成型性以制造端部，尤其是将拉环固定到罐上的铆钉。但该膜还应该具有足够的脆性，这样当拉开罐上的拉环以开启时该膜层能够利落地断裂。如果聚合物的变形性太大，该膜层可能在开启罐时保持完整无损而这时铝按要求断裂，结果该膜阻止液体离开该罐。T2温度对端部制造工艺是关键的，已经发现，它最好比基材层聚合物的熔点(Tm)低约30℃。因此，需要一种膜，其中该膜的基材层聚合物具有足够低的Tm，这样使最好比该Tm低约30℃的T2温度足够远离用于罐端部的铝的退火温度。具有该基材层的膜能够在层合过程中使用较低的T2温度，因此将保证金属保持其所需性能。这种膜还提供了一种更经济的制造工艺。常规金属-膜层合品的另一缺点在于，如果罐随后进行处理以加工其内容物(如，巴氏灭菌，尤其是蒸馏)，可能会在PET层和热封层之间的界面上发生脱层，即膜粘附性变得非常差，尤其是在使用某些填料时。因此，需要一种在热处理加工过程中不会脱层的膜。本专利技术的一个目的是提供一种适合层合到金属片材上的聚合物膜，它减少或基本上克服了在制罐工艺涉及的拉制过程中开裂和/或脱层的问题。本专利技术的另一目的是提供一种适合层合到金属片材上的聚合物膜，它可在低于通常用于层合工艺的温度下加工，这样层合工艺中的加热步骤基本上不会影响用于制造罐端部的铝的所需性能。本专利技术的再一目的是提供一种适合层合到金属片材上的聚合物膜，它减少或基本上克服了在随后热处理由该金属片材形成的罐的过程中脱层的问题。本专利技术还提供了一种生产拉制聚合物膜的方法，包括，形成包含对苯二甲酸和间苯二甲酸与选自脂族和环脂族二醇的一种或多种二醇的共聚酯的基材层，在基材层的表面上提供包含脂族二醇和环脂族二醇与一种或多种、优选一种二羧酸的共聚酯的无定形可热封层，然后拉伸该基材层和可热封层。本专利技术进一步提供了包含无定形可热封层和基材层的拉制聚合物膜作为金属片材上保护涂层的用途，所述可热封层包含脂族二醇和环脂族二醇与一种或多种、优选一种二羧酸的共聚酯，且所述基材层为包含对苯二甲酸和间苯二甲酸与选自脂族和环脂族二醇的一种或多种二醇的共聚酯的取向基材层。本专利技术更进一步提供了一种层合金属片材，包括(i)金属片材，(ii)任选的涂底层，(iii)任选的涂料层，和(iv)包含无定形可热封层和基材层的拉制聚合物膜，所述可热封层包含脂族二醇和环脂族二醇与一种或多种、优选一种二羧酸的共聚酯，且所述基材层是包含对苯二甲酸和间苯二甲酸与选自脂族和环脂族二醇的一种或多种二醇的共聚酯的取向基材层。该可热封层接触任选的涂料层(如果存在)，或如果不存在涂料层，那么该可热封层接触任选的涂底层(如果存在)，或如果涂料层和涂底层两者都不存在，那么该可热封层接触金属片材。图2是具有在可热封层远表面上的金属片材的聚合物膜的类似断面示意图。专利技术详细描述聚酯膜是一种自支撑膜，这是指一种在不存在支撑基底的情况下能够独立存在的自支撑结构。该聚酯膜的厚度可在较宽范围内变化，但优选地为5-550m，优选5-350m，更优选10-100m，特别是12-50m，尤其是12-25m。在本专利技术的一个优选实施方案中，该聚合物膜包含厚度大于可热封层的基材层。基材层与可热封层的厚度比率优选为1.1-20∶1，更优选2-10∶1，特别是3-7∶1，尤其是4-6∶1。基材层的厚度优选为5-500m，但一般不超过300μm，且优选5-80μm，更优选10-25μm。可热封层的厚度优选为0.5-100μm，更优选1-50μm，特别是1-15μm，尤其是2-6本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种包括无定形可热封层和基材层的拉制聚合物膜，所述可热封层包含脂族二醇和环脂族二醇与一种或多种二羧酸的共聚酯，且所述基材层是包含对苯二甲酸（ＴＰＡ）和间苯二甲酸（ＩＰＡ）与选自脂族和环脂族二醇的一种或多种二醇的共聚酯的取向基材层。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：WJ布伦南，
申请(专利权)人：纳幕尔杜邦公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]