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CN101405136A - 金属化多层薄膜,制造方法和由其制得的制品 - Google Patents

金属化多层薄膜,制造方法和由其制得的制品 Download PDF

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CN101405136A
CN101405136A CNA2007800101265A CN200780010126A CN101405136A CN 101405136 A CN101405136 A CN 101405136A CN A2007800101265 A CNA2007800101265 A CN A2007800101265A CN 200780010126 A CN200780010126 A CN 200780010126A CN 101405136 A CN101405136 A CN 101405136A
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film
metallized multilayer
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ExxonMobil Oil Corp
Original Assignee
ExxonMobil Oil Corp
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Abstract

提供了尤其适合于包装应用的多层薄膜，其包括芯层、位于该芯层一侧上的密封层和位于该芯层的与该密封层相对的一侧上的金属化层，所述密封层包含聚烯烃聚合物和硅橡胶胶料。任选地，该多层薄膜可以具有位于该芯层和该密封层中间的第一粘结层和/或位于该芯层和该金属化层中间的第二粘结层。实施方案可以具有改进的金属粘附和滑动性能的所希望的结合。

Description

金属化多层薄膜，制造方法和由其制得的制品
技术领域
[0001]本发明总体上涉及金属化的多层薄膜。更具体地说，本发明涉及具有改进的金属粘附和滑动性能的金属化多层薄膜。
背景技术
[0002]在某些类型的食品，包括炸薯片、点心等的包装中，采用多层薄膜是常规。聚丙烯薄膜由于它们优异的物理性能例如刚性、隔湿特性及其它性能而广泛地用于包装工业。尽管有这些高度所需的性能，但是未改性的聚丙烯薄膜具有高的固有摩擦系数(COF)的不利性能。
[0003]如本领域中一般已知的那样，并且当在此使用时，COF是用来按一致和方便的方式量化和比较薄膜摩擦表面性质的动态薄膜对薄膜摩擦系数。虽然在薄膜制造和加工过程中存在各种摩擦表面接触(即，薄膜对金属、薄膜对滑槽、薄膜对传送带)，但是将薄膜对薄膜COF测量用于工艺控制以确保在目标应用中薄膜的一致性生产。
[0004]高COF使得未改性的聚丙烯薄膜难以成功地用于自动包装设备。因此，传统地将滑爽添加剂添加到薄膜的聚合物组分中以降低COF和提供改进的可机械加工性。用来降低聚丙烯薄膜COF的大多数滑爽添加剂是迁移性的，例如脂肪酰胺、芥酸酰胺(erucamide)和油酰胺。这些添加剂的有效性取决于它们迁移到薄膜表面的能力。所需的低COF值的发展取决于滑爽添加剂的类型和用量、时间和温度老化效应。储存的同时、装运期间和后续加工厂工艺期间薄膜的热历史也影响COF。此外，脂肪酰胺、芥酸酰胺和油酰胺型滑爽添加剂的存在导致对薄膜表面不利的外观影响，这表现在雾度增加、光泽下降和存在条纹。另外，脂肪酰胺在被拉伸的聚合物材料中是不希望的，因为拉伸所要求的高温导致烟雾在用于薄膜制造的设备周围排放。这些烟雾可能导致设备结垢和生产问题例如降低的薄膜质量、薄膜分裂和为清洗设备所必需的加工停机。脂肪酰胺、芥酸酰胺和油酰胺型滑爽添加剂还不利地影响溶剂和水基油墨、涂料和粘合剂的可润湿性和粘附性。
[0005]本发明特别注意到，迁移性滑爽剂例如脂肪酰胺、芥酸酰胺和油酰胺的添加对施加到薄膜表面上的金属涂层的粘附可能具有消极的影响。这种消极影响由该滑爽剂穿过薄膜(通常包括芯层)迁移到待金属化的层的最外表面所引起。
[0006]通过将硅油引入多层薄膜的外层也可以获得改进的COF。包含合适浓度的硅油的薄膜维持低的COF并在包装机器上表现良好。然而，一旦当将薄膜以包含硅油的外层卷绕时，一部分硅油转移至该薄膜结构的旨在进行金属化的相对一侧。该薄膜的旨在进行金属化的表面上存在硅油污染了该表面并因此使金属化变得更加困难。
[0007]Cretekos等人的美国专利6,773,818(ExxonMobil OilCorporation)公开了包含芯层和第一表皮层的取向多层薄膜，其中该第一表皮层包括金属茂催化的丙烯均聚物或共聚物，并且该第一表皮层是金属化的。该薄膜还可以包含附加层，例如用于热密封的第二表皮层，和一个或多个粘结层。该薄膜可以层压到其它薄膜或非薄膜上。该薄膜显示优异的水蒸汽透过率(WVTR)和氧气透过率(OTR)。
[0008]Migliorini等人的美国专利6,824,878(ExxonMobil OilCorporation)公开了一种聚合物薄膜，其包括在该薄膜内部的聚合物芯层；在该芯层外部的第一过渡层，和在该第一过渡层和芯层外部的第一表皮层，该第一过渡层包含聚烯烃和硅氧烷添加剂；该表皮层包含聚烯烃。
[0009]Sheppard等人的美国专利6,455,150公开了一种可热密封薄膜，包括：(a)上部可热密封层，其包含(i)乙烯聚合物、共聚物或三元共聚物和(ii)平均粒度为大约0.5μm-大约20.0μm同时作为滑爽剂和抗粘连剂的颗粒状交联的烃基取代聚硅氧烷；(b)包含丙烯聚合物的中间芯层；和(c)基本上由以下组分构成的下部可热密封层：(i)乙烯聚合物、共聚物或三元共聚物，(ii)平均粒度为大约0.5μm-大约20.0μm同时作为滑爽剂和抗粘连剂的颗粒状交联的烃基取代聚硅氧烷；和(iii)大约0.15wt％-大约1.5wt％液态、烃基取代的聚硅氧烷。该上部可热密封层不包含液态聚硅氧烷，但是可以具有从下部可热密封层转移的液态聚硅氧烷的涂层。
[0010]Migliorini的美国专利6,495,266(ExxonMobil OilCorporation)公开了改进多层薄膜的抗粘连性和降低摩擦系数的方法，包括为具有芯层的多层薄膜提供至少一个含大约3wt％-大约30wt％乙烯的乙烯-丙烯抗冲共聚物的层，其中所述共聚物在熔融曲线中在大约110℃-大约165℃的范围内具有不多于两个峰，并且其中所述层是非热密封层，该芯层包含聚丙烯、高密度聚乙烯(HDPE)或线性低密度聚乙烯(LLDPE)，藉此改进了所述薄膜的抗粘连和摩擦系数特性，而不必添加抗粘连剂或滑爽剂。
[0011]Cretekos等人的美国专利6,074,762(Mobil OilCorporation)公开了一种抗粘连薄膜，其包括：具有第一侧面和第二侧面的热塑性聚合物的芯层；在该芯层第一侧面上的可印刷或可密封或可处理的用于印刷或密封的功能性层，在该芯层第二侧面上的抗粘连层。该抗粘连层包含热塑性聚合物和一定量的聚二烷基硅氧烷，基于该抗粘连层的总重量，该一定量的聚二烷基硅氧烷足以抑制当抗粘连层和功能性层接触时它们的粘连，并且该聚二烷基硅氧烷将硅沉积到功能性层上但是沉积的硅的量不会显著地损害印刷功能或密封功能。
[0012]Sheppard等人的EP专利1,353,798和相关的部分继续申请美国公开号2004-0209070(ExxonMobil Chemical Company)公开了共挤出的可热密封薄膜结构，包括：具有第一侧面和第二侧面的热塑性聚合物的芯层，可印刷、可密封或可以被层压或可处理用于印刷、密封或层压的并且在该芯层第一侧面上的功能性层，和在该芯层第二侧面上的可热密封层。该可热密封层由热塑性聚合物和一定量的滑爽体系组成，基于该可热密封层的总重量，该一定量的滑爽体系足以降低摩擦系数和改进该薄膜结构的滑动性能。该滑爽体系由硅橡胶胶料(silicone gum)和至少一种抗粘连剂组成。该薄膜结构显示改进的转化性能和优异的可机械加工性能的所希望的结合。
[0013]上述薄膜都没有结合提供为一些目前的挑战性包装操作所需的COF降低和改进的金属粘附。对于要求优异阻隔性能的包装，例如炸薯片和小吃包装，聚合物薄膜替代其它包装基材，例如纸和箔仍存在机遇。本发明满足这些及其它需要。
发明内容
[0014]本发明总体上涉及金属化多层薄膜，其包括芯层；位于所述芯层一侧上的密封层，所述密封层包含聚烯烃聚合物和硅橡胶胶料，该硅橡胶胶料在25℃下具有至少2百万厘沱的粘度，其中所述密封层的最外表面具有小于大约0.4的摩擦系数；和位于所述芯层的与所述密封层相对的一侧上的金属化层。
[0015]在又一个实施方案中，本发明总体上涉及金属化多层薄膜，其包括芯层；位于所述芯层一侧上的密封层，所述密封层包含聚烯烃聚合物和硅橡胶胶料，该硅橡胶胶料在25℃下具有至少2百万厘沱的粘度，其中所述密封层的最外表面具有小于大约0.4的摩擦系数；位于所述芯层的与所述密封层相对的一侧上的金属化层；和在所述芯层和所述密封层中间或在所述芯层和所述金属化层中间的第一粘结层。
[0016]在又一个实施方案中，本发明总体上涉及金属化多层薄膜，其包括芯层；位于所述芯层一侧上的密封层，所述密封层包含聚烯烃聚合物和硅橡胶胶料，该硅橡胶胶料在25℃下具有至少2百万厘沱的粘度，其中所述密封层的最外表面具有小于大约0.4的摩擦系数；位于所述芯层的与所述密封层相对的一侧上的金属化层；在所述芯层和所述密封层中间的第一粘结层；和在所述芯层和所述金属化层中间的第二粘结层。
[0017]本发明的另一个实施方案总体上涉及金属化多层薄膜的制备方法，该方法包括以下步骤：形成多层薄膜，其中该薄膜包括芯层，位于所述芯层一侧上的密封层，所述密封层包含聚烯烃聚合物和硅橡胶胶料，该硅橡胶胶料在25℃下具有至少2百万厘沱的粘度，其中所述密封层的最外表面具有小于大约0.4的摩擦系数，和位于所述芯层的与所述密封层相对的一侧上的金属化层；在金属化之前用等离子体、电晕、火焰或极化火焰(polarized flame)中的至少一种处理该金属化层的最外表面；和用至少一种选自铝、金、银、铬、锡、铜和它们的结合物的真空沉积的金属将该金属化层的最外表面金属化。
[0018]该金属化多层薄膜可以具有小于0.5g/m2/24小时的水蒸汽透过率，小于100cc/m2/24小时的氧气透过率，大于2.0的光学密度和至少2200N/mm2的拉伸模量。
[0019]本发明还涵盖包括上述薄膜结构的成品包装、小袋、密封袋及其它制品。
发明详述
[0020]现在描述本发明的各个特定的实施方案、变型和实施例，其中包括为了理解本发明所采用的定义。虽然以下详细描述给出了特定的优选实施方案，但是本领域技术人员应领会这些实施方案仅是示例性的，并且本发明可以按其它方式实践。为了确定侵权，本发明的范围将参照所附权利要求和与所描述的那些等同的元素或限定。对″本发明″的任何提及可以是指由权利要求限定的实施方案的一个或多个，但不一定是全部。
[0021]本文所使用的″聚合物″可用来意指均聚物、共聚物、互聚物、三元共聚物等。同样地，″共聚物″可以是指包含两种单体的聚合物或包含三种或更多种单体的聚合物。
[0022]本文所使用的″全同立构″定义为根据13C-NMR分析具有至少40％的源自亚丙基的甲基的全同立构五单元组的聚合物立构规整性。
[0023]本文所使用的″中间″定义为多层薄膜的一个层的位置，其中所述层位于两个其它确认层之间。在一些实施方案中，该中间层可以与所述两个确认层中的任一个或两个直接接触。在其它实施方案中，附加层也可以存在于该中间层和两个确认层中的任一个或两个之间。
[0024]本文所使用的″基本上不含″是指所涉及的薄膜层很大程度上，但不一定完全地，不存在特定的组分。在一些实施方案中，由于标准制造方法或随着时间迁移穿过聚合物层，少量所述组分可以存在于所涉及的层内。
[0025]本文所使用的″摩擦系数″和″COF″是指本文所述的并且根据ASTM D-1894测量的动态薄膜对薄膜摩擦系数。
[0026]根据本发明的薄膜包括聚合物层的排列，所述聚合物层单独地和共同地帮助改进该多层薄膜一侧的最外表面上的金属粘附性，促进改进的外观和阻隔性能，同时维持该多层薄膜相对一侧的最外表面上的优异的摩擦系数以帮助可加工性。
[0027]在本发明的多层薄膜中，将硅橡胶胶料引入密封层以促成上述的优点。
[0028]在一个优选的实施方案中，本发明涉及具有改进的金属粘附性和优异的COF的金属化多层聚合物薄膜，其包括芯层，位于所述芯层一侧上的密封层，所述密封层包含聚烯烃聚合物和硅橡胶胶料，该硅橡胶胶料在25℃下具有至少2百万厘沱的粘度，其中所述密封层的最外表面具有小于大约0.4的摩擦系数，和位于所述芯层的与所述密封层相对的一侧上的金属化层。
芯层
[0029]如本领域技术人员已知的那样，多层薄膜的芯层通常是最厚的层并且提供多层结构的基础。根据本发明的多层薄膜的芯层包含成膜聚烯烃，例如丙烯均聚物、全同立构聚丙烯均聚物(iPP)、高密度聚乙烯(HDPE)、高结晶聚丙烯(HCPP)或它们的结合物。在一个优选的实施方案中，芯层是iPP均聚物。适合的iPP的实例是ExxonMobilPP4712E1(可从ExxonMobil Chemical Company of Baytown，Texas商购)。另一种适合的iPP是Total Polypropylene 3371(可从TotalPetrochemicals of Houston，Texas商购)。
[0030]如本领域中为人熟知的那样，空蚀剂(cavitating agent)也可以存在于芯层中。通常，空蚀剂可以按大约2wt％-大约30wt％，优选大约5wt％-大约15wt％的量存在。空蚀剂可以包括与芯层的聚合物材料(一种或多种)不相容的任何适合的有机或无机颗粒材料，以致在取向期间拉伸薄膜时，空隙在一些或全部的空蚀剂颗粒周围形成，从而产生不透明材料。例如，空蚀剂(一种或多种)可以是任何美国专利4,377,616、4,632,869和5,691,043中描述的那些，所述文献的全部公开内容在此引入作为参考。适合的空蚀剂的具体实例是环烯烃聚合物和共聚物、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、尼龙、实心玻璃球、中空玻璃球、金属珠或球、陶瓷球、碳酸钙、滑石、白垩或它们的结合物。空蚀颗粒的平均直径通常可以为大约0.1μm-10μm。空蚀也可以通过β-空蚀引入，其包括产生聚丙烯的β形晶体并在拉伸时将至少一些β形晶体转化成α形晶体，从而在每个α晶体附近产生小的空隙。芯层的优选的β-空蚀实施方案还可以包括β-结晶成核剂。基本上可以使用任何β-结晶成核剂(″β-成核试剂″或″β-成核剂″)。
[0031]芯层可以进一步以大约1wt％-大约3wt％的量包含遮光剂、颜料或着色剂，基于该芯层的总重量。适合的遮光剂、颜料或着色剂的实例是氧化铁、炭黑、铝、二氧化钛(TiO2)、碳酸钙(CaCO3)、PBT、滑石、β-成核剂和它们的结合物。
[0032]本发明的芯层基本上不含滑爽剂和抗静电剂，包括硅橡胶胶料。此类试剂在芯层中的使用将不利地同时影响金属化多层薄膜的金属粘附和阻隔性能。
[0033]芯层优选具有大约10μm-48μm，更优选大约13μm-33μm的厚度。
密封层
[0034]在本发明的一些实施方案中，密封层与芯层邻接。在其它实施方案中，一个或多个其它的层可以在密封层和芯层中间。密封层包括当在加热的卷边密封机夹具之间卷边时适合与自身热密封或粘结的聚合物。在一些优选的实施方案中，密封层包含至少一种选自以下的聚合物：乙烯-丙烯(EP)无规共聚物、丙烯-乙烯(PE)无规共聚物、丙烯-丁烯(PB)无规共聚物、乙烯-丙烯-丁烯(EPB)三元共聚物、聚丙烯塑性体、聚乙烯塑性体和它们的结合物。适合用于本发明的PB无规共聚物是Borealis TD210BF(可从Borealis A/S of Denmark商购)和BP KS 399(可从British Petroleum of Great Britain商购)。对用于本发明适合的EPB三元共聚物是Adsyl 5C39F和Adsyl7384SCP(可从Basell Polyolefins of The Netherlands商购)和Chisso 7701和Chisso 7794(可从Japan Polypropylene Corporationof Japan商购)。
[0035]密封层包括硅橡胶胶料。硅橡胶胶料用来通过降低密封层最外表面的摩擦系数改进薄膜的可加工性。
[0036]可用于包括在本发明密封层中的一种硅橡胶胶料是高粘度聚二烷基硅氧烷化合物。硅橡胶胶料的结构的实例是HOMe2SiO(Me2SiO)nSiMe2OH，其中Me是甲基，n是具有可以高达1百万的值的整数。
[0037]硅橡胶胶料在室温下是不可流动的。硅橡胶胶料可以具有韧性腻子(putty)或硬的可变形塑料的稠度。可商购的硅橡胶胶料的粘度可以超过106厘沱，例如，硅橡胶胶料的粘度可以为大约1至大约20百万厘沱，或更高。
[0038]在本发明的一些实施方案中，硅橡胶胶料在25℃下可以具有大于2百万厘沱，优选大于10百万厘沱，最优选大于20百万厘沱的粘度。
[0039]硅橡胶胶料的高分子量和高粘度阻止它在整个薄膜结构中迁移或在薄膜的卷绕时的表面对表面转移。因此，硅橡胶胶料显示降低的转移效应，这赋予多层薄膜改进的转化性能(convertingproperty)。当与密封层的聚合物适当地共混和挤出时，硅橡胶胶料均匀分布在密封层的整个聚合物中。
[0040]硅橡胶胶料可以呈分散在聚丙烯或聚乙烯中的硅氧烷聚合物的形式。此类适合的硅橡胶胶料包括50％母料，得自Dow CorningCorporation，of Midland，Michigan的″超高分子量″产品″MB50-001″和″MB50-002″。
[0041]基于密封层的总重量，硅橡胶胶料可以按大约0.1wt％-大约2wt％的量包括在金属化多层薄膜结构的密封层中。当按母料形式添加硅橡胶胶料时，可以使用足够量的母料以确保硅橡胶胶料的最终含量落入大约0.1wt％-大约2wt％的所需含量内，基于密封层的总重量。例如，可以将大约0.2wt％-大约4wt％Dow Corning的MB50-001母料添加到密封层中。
[0042]通过在密封层中使用足够量的硅橡胶胶料，提供在密封层的最外表面中显示优异摩擦系数的金属化多层薄膜结构，从而帮助可机械加工性。此外，高分子量和高粘度硅橡胶胶料的非迁移本性促进可金属化层(即，在金属化之前的金属化层)最外表面的改进的润湿张力。该改进的润湿张力允许优异的金属粘附，从而改进金属化多层薄膜的外观和阻隔性能。
[0043]在本发明的一个优选的实施方案中，密封层的最外表面具有小于大约0.4，更优选小于0.3的摩擦系数。
[0044]密封层可以包含按1000ppm-2000ppm的量使用的抗粘连添加剂，基于该层的聚合物组合物。抗粘连添加剂包括无机颗粒例如二氧化硅(silicone dioxide)，例如由W.R.Grace以商标″SYLOBLOC 44″销售的颗粒状抗粘连剂，碳酸钙，硅酸镁，硅酸铝，磷酸钙和例如Kaopolite。
[0045]另一种有用的颗粒状抗粘连剂称为由Toshiba SiliconeCo.，Ltd.制造的以商标″TOSPEARL″销售的不可熔、交联的硅氧烷树脂粉末；TOSPEARL在美国专利4,769,418中进行了描述。另一种有用的抗粘连添加剂是可从Nippon Shokubai of Japan商购的以商标″EPOSTAR″销售的由甲基丙烯酸甲酯树脂制成的球状颗粒。
[0046]密封层优选具有大约0.5μm-大约8.0μm的厚度。金属化层
[0047]金属化层位于该芯层的与密封层相对的一侧上。在本发明的一些实施方案中，金属化层与芯层邻接。在其它实施方案中，一个或多个其它的层可以在芯层和金属化层中间。本发明的金属化层优选包含至少一种选自以下的聚合物：乙烯-丙烯(EP)无规共聚物、丙烯-丁烯(PB)无规共聚物、丁烯共聚物、乙烯-丙烯-丁烯(EPB)三元共聚物、高密度聚乙烯(HDPE)、乙烯-乙烯基醇(EVOH)共聚物和它们的结合物。适合用于本发明的EP无规共聚物是BP KS407(可从British Petroleumof Great Britain商购)和Fina 8573(可从Total Petrochemicals USAof Houston，Texas商购)；PB无规共聚物包括Clyrell RC 1601和Adsyl 3C30FHP(可从Basell Polyolefins of The Netherlands商购)；可能的EPB三元共聚物包括Adsyl 3C30F(可从Basell Polyolefins ofThe Netherlands商购)。适合的HDPE是HD6704.67(可从ExxonMobilChemical Company of Baytown，Texas商购)。适合的EVOH的实例是EVALEPG 156B(可从Kuraray Company Ltd.of Japan商购)。
[0048]本发明的金属化层基本上不含滑爽剂和抗静电剂，包括硅橡胶胶料。此类试剂在金属化层中的使用将不利地同时影响所得薄膜的金属粘附和阻隔性能。
[0049]在将金属施加到金属化层上之前，可以如在此指出的那样处理该薄膜的外表面以提高其表面能。这种处理可以通过使用已知的技术进行，例如火焰处理，等离子体处理，极化火焰，电晕放电，薄膜氯化，例如将薄膜表面暴露在气态氯中，用氧化剂例如铬酸处理，热空气或蒸汽处理，火焰处理等。虽然任何这些技术可有效用来预处理薄膜表面，但是通常优选的方法是电晕放电，即包括将薄膜表面暴露到高压电晕放电中同时让该薄膜在一对间隔的电极之间通过的电子处理方法。在薄膜表面的处理之后，然后将金属施加到其上。
[0050]优选使用常规方法，例如通过将金属层例如铝、铜、银、铬或它们的混合物沉积的真空蒸镀(vacuum metallization)将金属化层的外表面金属化。优选将金属涂层施加到多层薄膜的金属化层上至大于2.0的光学密度。光学密度是可见光吸收的量度并且通过标准技术测定。
[0051]在金属化后，金属化薄膜显示优异的氧气透过率(OTR)和水蒸汽透过率(WVTR)特性。例如，根据本发明的金属化薄膜可以显示小于100cc/m2/24小时的OTR和小于0.5g/m2/24小时的WVTR。这些改进的物理性能使得薄膜理想地适合于包装食品。
[0052]金属化层优选具有大约0.2μm-大约2.0μm，更优选大约0.5μm-大约1.0μm的厚度。
粘结层
[0053]如本领域技术人员已知的那样，多层薄膜的粘结层通常用来连接多层薄膜结构的两个其它部分或完全不相容的层，例如芯层和密封层，并且位于这些其它层中间且与它们直接接触。
[0054]在本发明的一些实施方案中，在此描述的薄膜可以是4-层金属化多层薄膜，包括芯层、密封层和金属化层，所有如上所述，和位于(a)芯层和密封层中间，或位于(b)芯层和金属化层中间的粘结层。在其它实施方案中，在此描述的多层薄膜可以是5-层金属化多层薄膜，包括芯层、密封层、金属化层、位于芯层和密封层中间的第一粘结层和位于芯层和金属化层中间的第二粘结层。本发明的粘结层优选包含至少一种选自聚丙烯均聚物、全同立构聚丙烯均聚物、高密度聚乙烯和它们的结合物的聚合物。
[0055]在一些实施方案中，第一粘结层和第二粘结层中的至少一个可以按大约1wt％-大约10wt％的量包括遮光剂、颜料或着色剂，基于该粘结层的总重量。适合的遮光剂、颜料或着色剂的实例是氧化铁、炭黑、铝、二氧化钛(TiO2)、碳酸钙(CaCO3)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、滑石、β-成核剂和它们的结合物。
[0056]本发明的第一粘结层和第二粘结层基本上不含滑爽剂和抗静电剂，包括硅橡胶胶料。此类试剂在任一粘结层中的使用将不利地同时影响金属化多层薄膜的金属粘附和阻隔性能。
薄膜取向
[0057]本发明的实施方案包括多层薄膜的可能的单轴或双轴取向。沿挤出的方向取向称为纵向(MD)取向。与挤出方向垂直的取向称为横向(TD)取向。取向可以通过首先以MD接着以TD取向进行拉伸或牵引薄膜来进行。在薄膜挤出工艺之后，也可以通过定型机(tenter-frame)取向再次沿一个或两个方向将吹塑薄膜或流延薄膜取向。取向可以是顺次或同时的，这取决于所需的薄膜特征。优选的取向比例通常是纵向挤出宽度的大约3-大约6倍，和横向挤出宽度的大约4-大约10倍。典型的商业取向工艺是BOPP定型机工艺(tenterprocess)、吹塑薄膜和LISIM技术。
[0058]通常，在金属化之前将本发明的薄膜取向。所得的取向薄膜显示优异的拉伸模量特性。例如，根据本发明的取向薄膜可以显示根据ASTM D-882测定的在纵向上至少2200N/mm2的拉伸模量和优选在横向上至少3000N/mm2的拉伸模量。
工业实用性
[0059]根据本发明的金属化多层薄膜可用作基本上自支撑的薄膜网幅或它们可以被涂覆和/或层压到其它薄膜结构上。根据本发明的金属化多层薄膜可以通过包括以下步骤的任何适合的方法制备：将根据本说明书的描述和权利要求的多层薄膜共挤出，取向并通过例如涂覆、印刷、切开或其它转化方法制备用于目标用途的薄膜。优选的方法包括将多层薄膜共挤出，然后流延和取向，接着金属化，如本说明书中所论述。
[0060]对于一些应用，出于例如包装装饰(包括印刷)的目的，将本发明的多层薄膜层压到其它聚合物薄膜或纸制品上可能是合乎需要的。这些工作通常由最终用户或将薄膜加工以便供给最终用户的薄膜加工厂进行。
[0061]在一个实施方案中，根据本发明的金属化多层薄膜的制备方法至少包括形成多层薄膜的步骤，其中该薄膜包括：
芯层；
位于所述芯层一侧上的密封层，所述密封层包含聚烯烃聚合物和硅橡胶胶料，该硅橡胶胶料在25℃下具有至少2百万厘沱的粘度，其中所述密封层的最外表面具有小于大约0.4的摩擦系数；和
位于所述芯层的与所述密封层相对的一侧上的金属化层。
[0062]该方法可以进一步包括在金属化之前用火焰、等离子体、电晕放电或极化火焰中的至少一种处理该金属化层的最外表面的步骤。
[0063]该方法还可以包括用至少一种选自铝、金、银、铬、锡、铜和它们的结合物的真空沉积的金属将该金属化层的最外表面金属化。
[0064]此外，该方法可以包括将产品或制品封装在所述金属化多层薄膜的至少一部分内。
[0065]另外，该方法可以包括形成位于芯层和密封层中间的粘结层和/或位于芯层和金属化层中间的粘结层。
[0066]所制备的金属化多层薄膜可以用作挠性包装薄膜以包装制品或商品，例如食品或其它产品。在一些应用中，可以将薄膜形成小袋型包装，例如可以用于包装饮料、液体、颗粒或干粉末产品。
实验
[0067]将参照以下非限制性实施例进一步描述本发明的金属化多层薄膜。
试验方法
[0068]根据ASTM D-1894测量摩擦系数。
[0069]根据ASTM D-445测量粘度。
[0070]根据ASTM F-1249测量水蒸汽透过率。
[0071]根据ASTM D-3985测量氧气透过率。
[0072]光学密度是可见光吸收的量度，并且通过标准技术(ANSI/NAPM IT2.19)测定。为了计算光学密度，可以使用商业光密度计，例如Macbeth模式TD 932、Tobias Densitometer模式TDX或Macbeth模式TD903。在没有薄膜试样时将光密度计调零。将薄膜试样放置在光密度计的孔板上，其中试验表面朝上。把探针臂往下压并记录所得的光学密度值。
[0073]根据ASTM D-882测量拉伸模量。
[0074]根据ASTM D-2578测量润湿张力。
实施例
[0075]在中试生产线上制备透明薄膜的两个样品卷，其中硅橡胶胶料在密封层中，并在5个月后进行金属化。该薄膜具有三层结构，如下：
  样品A   聚合物   厚度(μm)
  金属化层   Fina 8573-EP共聚物   0.75
  芯层   Fina 3371-全同立构聚丙烯   16
  密封层   Chisso 7701-三元共聚物和0.5％Dow Corning 50-001母料   0.75
  样品B   聚合物   厚度(μm)
  金属化层   Fina 8573-EP共聚物   0.75
  芯层   Fina 3371-全同立构聚丙烯   16
  密封层   Chisso 7701-三元共聚物和1.0％Dow Corning 50-001母料   0.75
[0076]从上面可以看出，薄膜实施例是相同的，唯一不同是包括在密封层中的Dow Corning 50-001的量。Dow Corning 50-001是在聚丙烯中含50％超高分子量硅氧烷(聚二甲基硅氧烷)的母料。
[0077]在5个月之后，在添加金属之前测量每个样品的金属化层的最外表面的润湿张力并报道如下：
表I
  润湿张力金属化层的最外表面
 样品A   42达因/cm
 样品B   38-39达因/cm
[0078]如果在密封层中采用硅油而不是硅橡胶胶料制备薄膜，则可能不能获得该薄膜的这种测量值。当将薄膜卷绕在卷轴上时，硅油可能在密封层和金属化层接触时从密封层的表面转移至金属化层的表面，导致该润湿张力测量不可得到。
[0079]此外，试验密封层的最外表面的COF并报道如下：
表II
  摩擦系数
  密封层的最外表面
 样品A   0.27-0.32
 样品B   0.20-0.21
[0080]作为基准，未用添加剂配制的薄膜的摩擦系数将为大致0.70-1.0。用有机抗粘连剂配制的薄膜将得到大致0.4-0.5的摩擦系数，并且用滑动迁移性胺或硅油配制的薄膜将得到大致0.2-0.3的摩擦系数。
[0081]接下来，在钟罩实验室金属化器中将两个薄膜样品金属化并产生以下结果：
表III
 金属粘附(在胶带试验之后没有被脱去)   光学密度   氧气透过率   水蒸汽透过率
 样品A   非常好   2.6   82cc/m2/24hr   0.46g/m2/24hr
 样品B   非常好   2.7   53cc/m2/24hr   0.46g/m2/24hr
[0082]在芯层中含迁移性滑爽添加剂或在密封剂层中含硅油的薄膜表现出差的金属粘附和不一致的金属化阻隔性能。不存在这些添加剂，薄膜将显示良好的金属粘附和阻隔性能，但是将缺乏可加工性所必需的滑动性能(即，密封层最外表面的高COF)。
[0083]如上面证实的那样，本发明的结构具有显著改进的金属粘附和一致的阻隔性能，同时显示出为可机械加工性所要求的优异的滑动特性。
[0084]在此参照多层薄膜的实施方案描述了本发明，然而，各种其它薄膜结构也被考虑。本领域技术人员将领会在不脱离本发明范围的情况下可以对这些实施方案作出许多修改。例如，虽然某些薄膜层举例为由特定的聚合物共混物和添加剂组成，但是其它组合物和排列也与在薄膜内的层的某种排列一起被考虑。此外，虽然在本发明薄膜的实施方案的用途当中论述了包装，但是其它用途，例如标签和印刷物也被考虑。
[0085]虽然这一描述是具体的，但是它仅是为了说明本发明的某些实施方案，并且不应该看作将本发明的构思限制到这些具体的实施方案。因此，所附权利要求书的精神和范围应不局限于这里所包含的实施方案的描述。

Claims (25)

1.金属化多层薄膜，包括：
(a)芯层；
(b)位于所述芯层一侧上的密封层，所述密封层包含聚烯烃聚合物和硅橡胶胶料，该硅橡胶胶料在25℃下具有至少2百万厘沱的粘度，其中所述密封层的最外表面具有小于大约0.4的摩擦系数；和
(c)位于所述芯层的与所述密封层相对的一侧上的金属化层。
2.权利要求1的金属化多层薄膜，其中所述芯层包含至少一种选自聚丙烯均聚物、全同立构聚丙烯均聚物、高密度聚乙烯、高结晶聚丙烯和它们的结合物的聚合物。
3.权利要求2的金属化多层薄膜，其中所述芯层还包含空蚀剂，该空蚀剂选自环烯烃聚合物和共聚物、聚对苯二甲酸丁二醇酯、尼龙、实心玻璃球、中空玻璃球、金属珠或球、陶瓷球、碳酸钙、滑石、白垩和它们的结合物。
4.权利要求1的金属化多层薄膜，其中所述芯层具有大约10微米-大约48微米的厚度。
5.权利要求1的金属化多层薄膜，其中所述芯层具有大约13微米-大约33微米的厚度。
6.权利要求1的金属化多层薄膜，其中所述密封层的所述聚烯烃聚合物选自乙烯-丙烯无规共聚物、丙烯-乙烯无规共聚物、丙烯-丁烯无规共聚物、乙烯-丙烯-丁烯三元共聚物、聚丙烯塑性体、聚乙烯塑性体和它们的结合物。
7.权利要求1的多层薄膜，其中所述硅橡胶胶料在25℃下具有大于10百万厘沱的粘度。
8.权利要求1的多层薄膜，其中所述硅橡胶胶料在25℃下具有大于20百万厘沱的粘度。
9.权利要求1的金属化多层薄膜，其中所述密封层包含大约0.1wt％-大约2.0wt％硅橡胶胶料。
10.权利要求1的金属化多层薄膜，其中所述密封层具有大约0.5微米-大约8.0微米的厚度。
11.权利要求1的金属化多层薄膜，其中所述金属化层包含至少一种选自乙烯-丙烯无规共聚物、丁烯共聚物、丙烯-丁烯无规共聚物、乙烯-丙烯-丁烯三元共聚物、高密度聚乙烯、乙烯-乙烯基醇共聚物和它们的结合物的聚合物。
12.权利要求1的金属化多层薄膜，其中所述金属化层具有大约0.2微米-大约2.0微米的厚度。
13.权利要求1的金属化多层薄膜，其中所述金属化层具有大约0.5微米-大约1.0微米的厚度。
14.权利要求1的金属化多层薄膜，其中所述金属化层在金属化之前在最外表面上采用火焰、等离子体、电晕放电或极化火焰中的至少一种处理。
15.权利要求14的金属化多层薄膜，其中采用至少一种选自铝、金、银、铬、锡、铜和它们的结合物的金属将所述金属化层的最外表面真空蒸镀。
16.权利要求1的金属化多层薄膜，其中所述薄膜具有小于0.5g/m2/24小时的水蒸汽透过率。
17.权利要求1的金属化多层薄膜，其中所述薄膜具有小于100cc/m2/24小时的氧气透过率。
18.权利要求1的金属化多层薄膜，其中所述薄膜具有大于2.0的光学密度。
19.权利要求1的金属化多层薄膜，其中所述薄膜具有至少2200N/mm2的拉伸模量。
20.上述权利要求中任一项的金属化多层薄膜，还包括(a)位于所述芯层和所述密封层中间的第一粘结层，和(b)位于所述芯层和所述金属化层中间的第二粘结层中的至少一个。
21.权利要求20的金属化多层薄膜，其中所述第一粘结层和所述第二粘结层中的至少一个包含至少一种选自聚丙烯均聚物、全同立构聚丙烯均聚物、高密度聚乙烯和它们的结合物的聚合物。
22.权利要求20的金属化多层薄膜，其中所述第一粘结层和所述第二粘结层中的至少一个包含至少一种选自氧化铁、炭黑、铝、二氧化钛、碳酸钙、聚对苯二甲酸丁二醇酯、滑石、β-成核剂和它们的结合物的遮光剂。
23.金属化多层薄膜的制备方法，包括形成上述权利要求中任一项的多层薄膜的步骤。
24.根据权利要求23的方法制备的金属化多层薄膜。
25.包括权利要求1-22中任一项的金属化多层薄膜的包装。
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