多层结构体及其制造方法 相关申请的交叉引用
本申请为非临时申请， 要求 2009 年 3 月 20 日提交的名为 “多层结构体及其制造方 法” 的美国临时专利申请 61/161,995 的优先权， 该临时申请的教导如在下文中完整再现那 样通过引用纳入本申请。
技术领域
本发明涉及多层结构体及其制造方法。背景技术 使用涂覆材料以增强不同基材的某些性质是通常已知的。 涂覆组合物应具有某种 程度的粘合性质以保持期望的结构完整性。同时， 具有可接受水平的粘合性质的这种涂覆 组合物应有助于可接受的加工和下游转化水平。
在挤出贴合中， 涂布到基材 ( 例如， 纸或纸板 ) 表面的涂覆量或重量可达到加工极 限。 由于多种不同的原因， 这样的极限可阻止以足够的基材粘合性涂布较低的涂覆重量， 所 述原因包括但不限于在提高的涂覆线速度下的氧化程度降低。
尽管在努力研究制造多层结构体， 但在如挤出贴合法、 挤出层压法、 热层压法、 或 热密封法的方法中， 仍对提供具有高度相容性和改进的粘合性质的两个或多个层的多层结 构体有需求。还需要制造这样的多层结构体。
发明内容 本发明为多层结构体， 和制造多层结构体的方法。所述多层结构体包括 ： (a) 包含 一个或多个一级层的第一层， 其中该第一层的厚度低于 1cm ； (b) 包含一个或多个二级层的 第二层， 其中所述二级层得自一种或多种聚烯烃分散体， 其中所述一个或多个一级层的厚 度低于 15μm ； 和 (c) 包含一个或多个厚度低于 150μm 的三级层的第三层。所述第二层置 于所述第一层和所述第三层之间。制造多层结构体的方法包括以下步骤 ： (1) 提供包含一 个或多个一级层的第一层， 其中该第一层的厚度低于 1cm ； (2) 提供一种或多种聚烯烃分散 体， 所述分散体包含至少一种或多种基础聚合物， 至少一种或多种稳定剂， 液体介质， 和任 选地一种或多种中和剂 ； (3) 将所述一种或多种聚烯烃分散体涂布到所述一个或多个一级 层的一个或多个表面 ； (4) 从所述一种或多种聚烯烃分散体除去所述液体介质的至少一部 分； (5) 从而形成包含一个或多个厚度低于 15μm 的一级层的第二层， 其中第二层与第一层 的至少一个表面相连 ； (6) 从而形成中间结构体 ； (7) 提供包含一个或多个厚度低于 150μm 的三级层的第三层 ； (8) 将第三层粘结到中间结构体的一个或多个表面 ； 和 (9) 从而形成多 层结构体， 其中第二层置于第一层和第三层之间。
附图说明
为了说明本发明的目的， 在附图中显示了示例性的形式 ； 但应理解， 本发明不限于所示的确切布置和装置。
图 1 为多层结构体的示例实施方式 ；
图 2 为示例性多层结构体 1-11 的平均热密封强度和平均热层压强度的图示 ；
图 3 为示例性多层结构体 12-22 的平均热密封强度和平均热层压强度的图示 ；
图 4 为示例性多层结构体 23-33 的平均热密封强度和平均热层压强度的图示 ；
图 5 为示例性多层结构体 34-44 的平均热密封强度和平均热层压强度的图示 ； 和
图 6 为对比性多层结构体 1-11 的平均热密封强度和平均热层压强度的图示 ；
图 7 是用于制造本发明实施例 1-44 以测试它们的性质的示例性热密封法的第一 方案 ；
图 8 是表示密封 / 层压粘结强度曲线和密封棒温度和粘结强度之间关系的图。 具体实施方式
参考附图， 其中相同数字表示相同要素， 图 1 中显示了根据本发明的多层结构体 10 的第一实施方式。参考图 1， 多层结构体 10 包括第一层 12、 第二层 14、 和第三层 16。第 一层 12 包含一个或多个一级层， 其如下进一步详细说明。第二层 14 包含一个或多个二级 层， 其如下进一步详细说明。第三层 16 包含一个或多个三级层， 其如下进一步详细说明。 制造多层结构体的方法包括如下步骤 ： (1) 提供包含一个或多个一级层的第一 层， 其中该第一层的厚度低于 1cm ； (2) 提供一种或多种聚烯烃分散体， 所述分散体包含至 少一种或多种基础聚合物， 至少一种或多种稳定剂， 液体介质， 和任选的一种或多种中和 剂； (3) 将所述一种或多种聚烯烃分散体涂布到所述一个或多个一级层的一个或多个表 面； (4) 从所述一种或多种聚烯烃分散体除去所述液体介质的至少一部分 ； (5) 从而形成包 含一个或多个厚度低于 15μm 的一级层的第二层， 其中第二层与第一层的至少一个表面相 连； (6) 从而形成中间结构体 ； (7) 提供包含一个或多个厚度低于 150μm 的三级层的第三 层； (8) 将第三层至少部分地粘结到中间结构体的一个或多个表面 ； 和 (9) 从而形成所述多 层结构体， 其中第二层置于第一层和第三层之间。
第一层 12 包含一个或多个一级层。 所述一个或多个一级层可由任何材料制成 ； 例 如， 各一级层可由一种或多种天然材料、 一种或多种合成材料、 或它们的组合制成。所述一 个或多个一级层可例如包含一种或多种基于纤维素的材料、 一种或多种基于金属的材料、 和一种或多种基于聚合物的材料、 或它们的组合。示例性的基于纤维素的材料包括但不限 于， 纸、 纸板和起皱的纸板。 这样的纸产品可进一步包含一个或多个涂层， 例如， 聚合物涂层 或染色涂层。示例性的基于金属的材料包括但不限于， 铝箔。基于聚合物的材料包括但不 限于， 基于聚烯烃的材料， 如基于聚乙烯的材料， 基于聚丙烯的材料， 基于聚酯的材料， 和它 们的共聚物。 所述一个或多个一级层可包含膜， 例如， 单层膜、 多层膜如共挤出膜或层压膜、 网、 无纺材料、 纺织材料、 箔、 片材、 叶片、 或它们的组合。 所述一级层， 例如膜， 可进一步例如 用金属例如铝合金、 氧化硅进行表面处理。 一个或多个一级层可具有均匀的表面， 或在另一 种方式中， 所述一个或多个一级层可具有非均匀的表面。所述一个或多个一级层可具有无 变化的表面， 例如， 光滑的或不变的表面， 或在另一种方式中， 可具有粗糙的表面。
第一层的厚度可为低于 1cm。例如， 第一层可具有从下限 0.1μm、 0.5μm、 1μm、 5μm、 10μm、 50μm、 100μm、 500μm、 750μm、 800μm、 900μm、 1mm、 10mm、 20mm、 50mm、 70mm 或
90mm 到上限 0.5μm、 1μm、 5μm、 100μm、 500μm、 750μm、 800μm、 900μm、 1mm、 10mm、 20mm、 50mm、 70mm、 90mm、 或低于 1cm 的厚度。例如， 所述一个或多个基材层的厚度可为 0.1μm ～ 1mm ； 或 5μm ～ 500μm ； 或 100 ～ 1000μm ； 或 200 ～ 900μm ； 或 300 ～ 750μm ； 或 0.1μm ～ 90mm ； 0.1μm ～ 50mm ； 或 1mm ～ 90mm。
所述一个或多个一级层可通过不同的方法结合以形成第一层。 所述技术包括但不 限于， 共挤出法、 和层压法。
第二层包含一个或多个得自一种或多种聚烯烃分散体的二级层， 其如下进一步 详细说明。所述一个或多个二级层的厚度可为低于 15μm。例如， 所述一个或多个二级层 可 具 有 从 下 限 0.01μm、 0.05μm、 0.1μm、 0.5μm、 1μm、 5μm、 10μm、 12μm、 或 13μm、 到 上限 1μm、 5μm、 10μm、 14μm、 或 15μm 的厚度。例如， 所述一个或多个二级层的厚度可 为 0.01μm ～ 15μm ； 0.05μm ～ 15μm ； 0.1μm ～ 15μm ； 或 0.5μm ～ 15μm ； 或 0.5 ～ 2 10μm ； 或 0.5 ～ 8μm ； 或 0.5 ～ 5μm。所述一个或多个二级层可包含 0.01g/m ～ 15g/m2 重量的一种或多种聚烯烃分散体。例如， 所述一个或多个二级层可包含从下限 0.01、 0.05、 2 2 0.1、 0.5、 1、 3、 5、 7、 10、 12、 或 14g/m 到上限 0.5、 1、 3、 5、 7、 10、 12、 14 或 15g/m 重量的一种或 2 多种分散体。例如， 所述一个或多个二级层可包含 0.01g/m ～ 15g/m2、 0.1g/m2 ～ 15g/m2、 0.5g/m2 ～ 15g/m2、 1g/m2 ～ 15g/m2、 或 5g/m2 ～ 15g/m2 重量的一种或多种分散体。所述一 个或多个二级层通过不同方法形成 ； 例如， 所述一种或多种分散体可通过选自以下的方法 涂布到第一层的至少一个表面 ： 喷涂法、 幕涂法、 刮涂法、 计量施胶法 (metered size press process)、 棒涂法、 苯胺印刷法、 凹版印刷法、 气刀涂覆法、 浸渍涂覆法 ( 浸涂法 )、 间隙涂覆 法 (gap coating process)、 或轮转丝网涂覆法。接着， 将至少一部分的水从分散体除去 ； 从而， 形成二级层。所述方法法可重复， 即将分散体涂布到第一层的至少一个表面， 然后从 分散体除去一部分水以形成额外的二级层。
聚烯烃分散体可包含至少一种或多种基础聚合物、 任选地一种或多种表面活性 剂、 和流体介质。基础聚合物可例如为选自以下的聚合物 ： 基于乙烯的聚合物、 和基于丙烯 的聚合物。
在选择的实施方式中， 基础聚合物由乙烯 -α 烯烃共聚物或丙烯 -α 烯烃共聚物 形成。尤其是， 在优选实施方式中， 基础聚合物包含一种或多种非极性聚烯烃。
在一种特定的实施方式中， 基础聚合物为丙烯 /α- 烯烃共聚物， 其特征在于具有 13 基本上为全同立构的丙烯序列。 “基本上为全同立构的丙烯序列” 是指 C NMR 测量的全同 立构三元组 (triad)(mm) 为大于约 0.85 的序列 ； 在另一种方式中， 为大于约 0.90 ； 在又一 种方式中， 为大于约 0.92 ； 在又一种方式中， 为大于约 0.93。 全同立构三元组在本领域中是 熟知的， 并且描述于例如美国专利 5,504,172 和国际公布 WO 00/01745 中， 它们涉及通过 13C NMR 谱测定共聚物分子链中的三元组单元的全同立构序列。
丙烯 /α- 烯烃共聚物可具有根据 ASTM D-1238( 在 230℃ /2.16Kg) 测量的 0.1 ～ 25g/10 分钟的熔体流动速率。 0.1 ～ 25g/10 分钟的所有单独值和子范围都包含于此并在此 公开 ； 例如， 熔体流动速率可以为从下限 0.1g/10 分钟、 0.2g/10 分钟、 或 0.5g/10 分钟到上 限 25g/10 分钟、 15g/10 分钟、 10g/10 分钟、 8g/10 分钟、 或 5g/10 分钟。例如， 丙烯 /α- 烯 烃共聚物可具有 0.1 ～ 10g/10 分钟的熔体流动速率 ； 或在另一种方式中， 丙烯 /α- 烯烃共 聚物可具有 0.2 ～ 10g/10 分钟熔体流动速率。丙烯 /α- 烯烃共聚物的结晶度为至少 1 重量％ ( 至少 2 焦 / 克的熔化热 ) ～ 30 重量％ ( 低于 50 焦 / 克的熔化热 )。1 重量％ ( 至少 2 焦 / 克的熔化热 ) ～ 30 重量％ ( 的 熔化热低于 50 焦 / 克 ) 的所有单独值和子范围都包含于此并在此公开 ； 例如， 结晶度可以 为从下限 1 重量％ ( 至少 2 焦 / 克的熔化热 )、 2.5％ ( 至少 4 焦 / 克的熔化热 )、 或 3％ ( 至 少 5 焦 / 克的熔化热 ) 到上限 30 重量％ ( 低于 50 焦 / 克的熔化热 )、 24 重量％ ( 低于 40 焦 / 克的熔化热 )、 15 重量％ ( 低于 24.8 焦 / 克的熔化热 ) 或 7 重量％ ( 低于 11 焦 / 克的 熔化热 )。例如， 丙烯 /α- 烯烃共聚物可具有至少 1 重量％ ( 至少 2 焦 / 克的熔化热 ) ～ 24 重量％ ( 低于 40 焦 / 克的熔化热 ) 的结晶度 ； 或在另一种方式中， 丙烯 /α- 烯烃共聚 物可具有至少 1 重量％ ( 至少 2 焦 / 克的熔化热 ) ～ 15 重量％ ( 低于 24.8 焦 / 克的熔化 热 ) 的结晶度 ； 或在另一种方式中， 丙烯 /α- 烯烃共聚物可具有至少 1 重量％ ( 至少 2 焦 / 克的熔化热 ) ～ 7 重量％ ( 低于 11 焦 / 克的熔化热 ) 的结晶度 ； 或在另一种方式中， 丙烯 /α- 烯烃共聚物可具有至少 1 重量％ ( 至少 2 焦 / 克的熔化热 ) ～ 5 重量％ ( 低于 8.3 焦 / 克的熔化热 ) 的结晶度。如上所述， 结晶度通过 DSC 法测量。丙烯 /α- 烯烃共聚物包含 得自丙烯的单元和得自一种或多种 α- 烯烃共聚单体的聚合物单元。 用于制造丙烯 /α- 烯 烃共聚物的示例性的共聚单体有 C2、 和 C4 ～ C10α- 烯烃 ； 例如， C2、 C4、 C6 和 C8α- 烯烃。 丙烯 /α- 烯烃共聚物包含 1 ～ 40 重量％的一种或多种 α- 烯烃共聚单体。 1 ～ 40 重量％的所有单独值和子范围都包含于此并在此公开 ； 例如， 共聚单体含量可以为从下限 1 重量％、 3 重量％、 4 重量％、 5 重量％、 7 重量％、 或 9 重量％到上限 40 重量％、 35 重量％、 30 重量％、 27 重量％、 20 重量％、 15 重量％、 12 重量％、 或 9 重量％。 例如， 丙烯 /α- 烯烃共 聚物包含 1 ～ 35 重量％的一种或多种 α- 烯烃共聚单体 ； 或在另一种方式中， 丙烯 /α- 烯 烃共聚物包含 1 ～ 30 重量％的一种或多种 α- 烯烃共聚单体 ； 或在另一种方式中， 丙烯 / α- 烯烃共聚物包含 3 ～ 27 重量％的一种或多种 α- 烯烃共聚单体 ； 或在另一种方式中， 丙烯 /α- 烯烃共聚物包含 3 ～ 20 重量％的一种或多种 α- 烯烃共聚单体 ； 或在另一种方 式中， 丙烯 /α- 烯烃共聚物包含 3 ～ 15 重量％的一种或多种 α- 烯烃共聚单体。
丙烯 /α- 烯烃共聚物的分子量分布 (MWD)( 定义为重均分子量除以数均分子量 (Mw/Mn)) 为 3.5 或更低 ； 在另一种方式中为 3.0 或更低 ； 或在又一种方式中为 1.8 ～ 3.0。
所述丙烯 /α- 烯烃共聚物进一步描述于美国专利 6,960,635 和 6,525,157 中， 所 TM 述专利在此通过引用纳入。所述丙烯 /α- 烯烃共聚物可以商品名 VERSIFY 购自 The Dow Chemical Company， 或以商品名 VISTAMAXXTM 购自 ExxonMobil Chemical Company。
在一种实施方式中， 丙烯 /α- 烯烃共聚物进一步特征在于包含 (A)60 ～低于 100 重量％、 优选 80 ～ 99 重量％且更优选 85 ～ 99 重量％的得自丙烯的单元， 和 (B) 大于 0 ～ 40 重量％、 优选 1 ～ 20 重量％、 更优选 4 ～ 16 重量％且甚至更优选 4 ～ 15 重量％的得 自至少一种乙烯和 / 或 C4-10α- 烯烃的单元 ； 并含有每 1000 个总碳数平均至少 0.001、 优 选平均至少 0.005、 和更优选平均至少 0.01 的长链支链。丙烯互聚物中长链支链的最大数 对本发明的限定不是关键的， 但典型地其不超过 3 个长链支链 /1000 总碳数。如这里使用 的， 术语长链支链是指链长比短链支链多至少一个 (1) 碳， 并且这里使用的短链支链是指 链长比共聚单体中的碳数低两个 (2) 碳。例如， 丙烯 /1- 辛烯互聚物的主链具有长度为至 少七个 (7) 碳的长链支链， 但这些主链还具有长度为仅六个 (6) 碳的短链支链。这样的丙 烯 /α- 烯烃共聚物进一步详细描述于美国临时专利申请 60/988,999 和国际专利申请 PCT/
US08/082599 中， 各申请通过引用在此纳入。
在其它选择的实施方式中， 烯烃嵌段共聚物， 例如， 乙烯多嵌段共聚物， 如国际公 布 WO2005/090427 和美国专利申请 11/376,835 中描述的那些可用作基础聚合物。所述烯 烃嵌段共聚物可为这样的乙烯 /α- 烯烃互聚物， 其：
(a)Mw/Mn 为 1.7 ～ 3.5， 以摄氏度表示的至少一个熔点 Tm， 和以克 / 厘米 3 表示的 密度 d， 其中 Tm 和 d 的数值对应于以下关系 ：
Tm ＞ -2002.9+4538.5(d)-2422.2(d)2 ； 或
(b)Mw/Mn 为 1.7 ～ 3.5， 特征在于以 J/g 表示的熔化热 ΔH， 和以摄氏度表示的变 化量 ΔT， 其定义为最高 DSC 峰和最高 CRYSTAF 峰之间的温度差， 其中 ΔT 和 ΔH 的数值具 有以下关系 ：
ΔT ＞ -0.1299(ΔH)+62.81， 其中 ΔH 大于 0 且至多 130J/g，
ΔT ≥ 48℃， 其中 ΔH 大于 130J/g，
其中 CRYSTAF 峰使用至少 5 ％的累积聚合物测定， 如果低于 5 ％的具有可识别 CRYSTAF 峰的聚合物， 则 CRYSTAF 温度为 30℃ ； 或
(c) 特征在于用乙烯 /α- 烯烃互聚物的压缩模制膜在 300％的应变和 1 次循环测 量的以％表示的弹性回复率 Re， 并具有以克 / 厘米 3 表示的密度 d， 其中当乙烯 /α- 烯烃 互聚物基本上不含交联相时 Re 和 d 的数值满足以下关系 ：
Re ＞ 1481-1629(d) ； 或
(d) 当使用 TREF 分级时， 具有在 40℃～ 130℃洗脱的分子级分， 特征在于该级分的 摩尔共聚单体含量比在相同温度区间洗脱的相当的无规乙烯互聚物级分高至少 5％， 其中 所述相当的无规乙烯互聚物具有相同的共聚单体并其熔体指数、 密度、 和摩尔共聚单体含 量 ( 基于总体聚合物 ) 在所述乙烯 /α- 烯烃互聚物的 ±10％以内 ； 或
(e) 具 有 在 25 ℃ 的 储 能 弹 性 模 量 G ′ (25 ℃ )， 和 在 100 ℃ 的 储 能 弹 性 模 量 G′ (100℃ )， 其中 G′ (25℃ ) 与 G′ (100℃ ) 之比为 1 ∶ 1 ～ 9 ∶ 1。
该乙烯 /α- 烯烃互聚物还可 ：
(a) 具有当使用 TREF 洗脱时在 40℃～ 130℃之间洗脱的分子级分， 特征在于该级 分的嵌段指数为至少 0.5 且至多约 1， 分子量分布 Mw/Mn 为大于约 1.3 ； 或
(b) 平均嵌段指数为大于 0 且至多约 1.0， 且分子量分布 Mw/Mn 为大于约 1.3。
在另外的实施方式中， 聚烯烃如聚丙烯、 聚乙烯、 和它们的共聚物， 及它们的共混 物， 以及乙烯 - 丙烯 - 二烯三元共聚物可用作基础聚合物。在一些实施方式中， 示例性 的烯烃聚合物包括但不限于， 描述于 Elston 的美国专利 3,645,992 中的均聚物 ； 描述于 Anderson 的美国专利 4,076,698 中的高密度聚乙烯 (HDPE) ； 非均匀支化的直链低密度聚 乙烯 (LLDPE) ； 非均匀支化的直链超低密度聚乙烯 (ULDPE) ； 均匀支化的直链乙烯 /α- 烯 烃共聚物 ； 均匀支化的基本上为直链的乙烯 /α- 烯烃聚合物， 其可以例如通过美国专利 5,272,236 和 5,278,272 中披露的方法制备， 所述专利的公开内容在此通过引用纳入 ； 和高 压、 自由基聚合的乙烯聚合物和共聚物如低密度聚乙烯 (LDPE)。
美 国 专 利 6,566,446、 6,538,070、 6,448,341、 6,316,549、 6,111,023、 5,869,575、 5,844,045、 或 5,677,383 中描述的聚合物组合物也可用作基础聚合物， 各专利以其全部内 容通过引用在此纳入。当然， 聚合物的共混物也可以使用。在一些实施方式中， 基础聚合物的共混物包括两种不同的齐格勒 - 纳塔聚合物。在其它实施方式中， 基础聚合物的共混物 可以包括齐格勒 - 纳塔和茂金属聚合物的共混物。在再其它的实施方式中， 基础聚合物共 混物可为两种不同茂金属聚合物的共混物。在其它实施方式中， 可使用由单一位点催化剂 制造的聚合物。在再又一种实施方式中， 可使用嵌段或多嵌段共聚物。这样的聚合物包括 WO2005/090427( 其要求 2004 年 3 月 7 日提交的美国专利 60/553,906 的优先权 ) 中描述和 要求保护的那些。
在一些特定的实施方式中， 基础聚合物为基于丙烯的共聚物或互聚物。在一些实 施方式中， 丙烯 / 乙烯共聚物或互聚物特征在于具有基本上为全同立构的丙烯序列。术语 “基本上为全同立构的丙烯序列” 和类似的术语是指通过 13C NMR 测量的全同立构三元组 (mm) 为大于约 0.85、 优选大于约 0.90、 更优选大于约 0.92 且最优选大于约 0.93 的序列。 全 同立构三元组在本领域中是熟知的， 并且描述于例如美国专利 5,504,172 和 WO 00/01745 13 中， 它们是指通过 C NMR 谱测定的共聚物分子链中的三元组单元的全同立构序列。
在其它特定的实施方式中， 基础聚合物可为基于乙烯乙酸乙烯酯 (EVA) 的聚合 物。在其它实施方式中， 基础聚合物可为基于乙烯 - 丙烯酸甲酯 (EMA) 的聚合物。在其它 特定的实施方式中， 乙烯 -α 烯烃共聚物可为乙烯 - 丁烯， 乙烯 - 己烯， 或乙烯 - 辛烯共聚 物或互聚物。在其它特定的实施方式中， 丙烯 -α 烯烃共聚物可为丙烯 - 乙烯或丙烯 - 乙 烯 - 丁烯共聚物或互聚物。 在某些实施方式中， 基础聚合物可以为这样的乙烯 - 辛烯共聚物或互聚物， 其密 度为 0.863 ～ 0.911g/cc 且熔体指数 (190℃， 2.16kg 重量 ) 为 0.1 ～ 1200g/10min， 或在另 一种方式中为 0.1 ～ 1000g/10min， 在又一种方式中为 0.1 ～ 100g/10min。在其它实施方 式中， 乙烯 - 辛烯共聚物可具有 0.863 ～ 0.902g/cm3 的密度和 0.8 ～ 35g/10min 的熔体指 数 ( 在 190℃、 2.16kg 的载荷下测量 )。
在某些实施方式中， 基础聚合物可以为这样的丙烯 - 乙烯共聚物或互聚物， 其具 有 5 ～ 20 重量％的乙烯含量和 0.5 ～ 300g/10min 的熔体流动速率 ( 在 230℃、 2.16kg 的 载荷下测量 )。在其它实施方式中， 丙烯 - 乙烯共聚物或互聚物可具有 9 ～ 12 重量％的乙 烯含量和 1 ～ 100g/10min 的熔体流动速率 ( 在 230℃、 2.16kg 的载荷下测量 )。
在某些其它实施方式中， 基础聚合物可以为密度为 0.911 ～ 0.925g/cm3 且熔体指 数 ( 在 190℃、 2.16kg 的载荷下测量 ) 为 0.1 ～ 100g/10min 的低密度聚乙烯。
在其它实施方式中， 基础聚合物可以具有低于 50％的结晶度。 例如， 基础聚合物的 结晶度可为 5 ～ 35％ ； 或在另一种方式中， 结晶度可以为 7 ～ 20％。
在某些其它实施方式中， 基础聚合物可以具有低于 110℃的熔点。例如， 熔点可为 25 ～ 100℃ ； 或在另一种方式中， 熔点可为 40 ～ 85℃。
在某些实施方式中， 基础聚合物可以具有大于 20,000g/ 摩的重均分子量。例如， 该重均分子量可为 20,000 ～ 150,000g/ 摩 ； 或在另一种方式中， 50,000 ～ 100,000g/ 摩。
所述的一种或多种基础聚合物例如热塑性树脂可以以 1 重量％～ 96 重量％的量 包含于水性分散体中。例如， 所述一种或多种基础聚合物例如热塑性树脂可以 10 重量％～ 70 重量％的量， 如 20％～ 50 重量％的量存在于水性分散体中。
一种或多种表面活性剂可包含于第二内部相中或加入种子分散体中。 所述表面活 性剂可为阴离子、 离子、 阳离子或两性离子， 或非离子与阳离子、 阴离子或两性离子的混合
物。优选的是非离子和阴离子表面活性剂。还可以使用阳离子表面活性剂如铵盐。
阴离子表面活性剂的实例有磺酸、 磷酸和羧酸的金属或氨盐。合适的表面活性剂 包括 ： 脂肪酸的碱金属盐， 如硬脂酸钠、 棕榈酸钠、 油酸钾 ； 脂肪酸硫酸酯的碱金属盐， 如月 桂基硫酸钠 ； 烷基苯磺酸和烷基萘磺酸的碱金属盐， 如十二烷基苯磺酸钠、 烷基萘磺酸钠 ； 二烷基磺基琥珀酸酯的碱金属盐 ； 硫酸化烷基酚聚氧乙烯醚的碱金属盐， 如辛基苯氧基聚 乙氧基乙基硫酸钠 ； 聚乙氧基醇硫酸的碱金属盐和聚乙氧基烷基苯酚硫酸的碱金属盐 ； 磺 基琥珀酸金属盐， 如二辛基磺基琥珀酸钠、 月桂基硫酸钠、 磺基琥珀酸与聚乙二醇十二烷基 醚的 4- 酯的二钠盐， 烷基二磺化二苯氧基二钠盐， 如单和二烷基二磺化二苯氧基二钠盐， 二己基磺基琥珀酸钠， 聚氧 -1， 2- 乙二基 -α- 十三烷基 -ω- 羟基磷酸酯， 和烷基醚硫酸钠 盐。
非离子表面活性剂的实例包括聚乙二醇脂肪酸单和二酯 ( 如 PEG-8 月桂酸酯、 PEG-10 油酸酯、 PEG-8 二油酸酯、 和 PEG-12 二硬脂酸酯 ) ； 聚乙二醇甘油脂肪酸酯 ( 如 PEG-40 甘油月桂酸酯和 PEG-20 甘油硬脂酸酯 ) ； 醇 - 油酯交换产物 ( 如 PEG-35 蓖麻油酯、 PEG-25 三油酸酯、 和 PEG-60 玉米甘油脂 ) ； 聚甘油化脂肪酸酯 ( 如聚甘油 2- 油酸酯和聚甘 油 10- 三油酸酯 ) ； 丙二醇脂肪酸酯 ( 如丙二醇单月桂酸酯 ) ； 单和二甘油酯 ( 如甘油单油 酸酯和甘油月桂酸酯 ) ； 固醇和固醇衍生物 ( 如胆固醇 ) ； 山梨聚糖脂肪酸酯和聚乙二醇山 梨聚糖脂肪酸酯 ( 如山梨聚糖单月桂酸酯和 PEG-20 山梨聚糖单月桂酸酯 ) ； 聚乙二醇烷基 醚 ( 如 PEG-3 油基醚和 PEG-20 硬脂基醚 ) ； 糖酯 ( 如蔗糖单棕榈酸酯和蔗糖单月桂酸酯 ) ； 聚乙二醇烷基苯酚 ( 如 PEG-10-100 壬基苯酚、 和 PEG-15-100 辛基苯酚醚 ) ； 聚氧乙烯 - 聚 氧丙烯嵌段共聚物 ( 如 poloxamer 108 和 poloxamer 182) ； 低级醇脂肪酸酯 ( 如油酸乙酯 和肉豆蔻酸异丙酯 ) ； 苯酚的环氧乙烷加合物， 如壬基苯酚， 以及它们的任意组合。
而且， 如果疏水相是通过包含乳化非离子、 阳离子、 或阴离子基团而自乳化的， 则 外部表面活性剂可以是需要的或不需要的。
非离子表面活性剂的其它实例包括聚乙二醇脂肪酸单和二酯 ( 如 PEG-8 月桂酸 酯、 PEG-10 油酸酯、 PEG-8 二油酸酯、 和 PEG-12 二硬脂酸酯 ) ； 聚乙二醇甘油脂肪酸酯 ( 如 PEG-40 甘油月桂酸酯和 PEG-20 甘油硬脂酸酯 ) ； 醇 - 油酯交换产物 ( 如 PEG-35 蓖麻油酯、 PEG-25 三油酸酯、 和 PEG-60 玉米甘油酯 ) ； 聚甘油脂肪酸酯 ( 如聚甘油 -2- 油酸酯和聚甘 油 -10 三油酸酯 ) ； 丙二醇脂肪酸酯 ( 如丙二醇单月桂酸酯 ) ； 单和二甘油酯 ( 如甘油单油 酸酯和甘油月桂酸酯 ) ； 固醇和固醇衍生物 ( 如胆固醇 ) ； 山梨聚糖脂肪酸酯和聚乙二醇山 梨聚糖脂肪酸酯 ( 如山梨聚糖单月桂酸酯和 PEG-20 山梨聚糖单月桂酸酯 ) ； 聚乙二醇烷基 醚 ( 如 PEG-3 油基醚和 PEG-20 硬脂基醚 ) ； 糖酯 ( 如蔗糖单棕榈酸酯和蔗糖单月桂酸酯 ) ； 聚乙二醇烷基苯酚 ( 如 PEG-10-100 壬基苯酚、 和 PEG-15-100 辛基苯酚醚 ) ； 聚氧乙烯 - 聚 氧丙烯嵌段共聚物 ( 如 poloxamer 108 和 poloxamer 182) ； 低级醇脂肪酸酯 ( 如油酸乙酯 和肉豆蔻酸异丙酯 ) ； 以及它们的任意组合。
合适的离子表面活性剂的其它实例包括脂肪酸盐 ( 如月桂酸钠和肌氨酸月桂酯 钠)； 胆汁盐 ( 如胆酸钠和牛磺胆酸钠 ) ； 磷酸酯 ( 如二乙醇铵聚氧乙烯 -10 油基醚磷酸 酯)； 羧酸酯 ( 如单和二甘油酯的醚羧酸酯和柠檬酸酯 ) ； 乳酸酯 ( 如脂肪酸的乳酸酯， 和 丙二醇藻酸酯 ) ； 硫酸酯和磺酸酯 ( 如硫酸乙氧基化烷基酯、 烷基苯磺酸酯、 和酰基牛磺酸 酯)； 磺酸和磷酸的烷基酯、 芳基酯、 和烷基 - 芳基酯 ； 以及它们的任意组合。在某些实施方式中， 表面活性剂即稳定剂可以为具有作为共聚单体或接枝单体的 极性聚合物。在示例性的实施方式中， 稳定剂包含一种或多种具有作为共聚单体或接枝单 体的极性基团的极性聚烯烃。 示例性的聚合物稳定剂包括但不限于， 乙烯 - 丙烯酸 (EAA) 和 TM 乙烯 - 甲基丙烯酸共聚物， 如可以商标 PRIMACOR 购自 The Dow Chemical Company， 可以商 TM TM 标 NUCREL 购自 E.I.DuPont de Nemours， 和可以商标 ESCOR 购自 ExxonMobil Chemical Company 的那些和描述于美国专利 4,599,392、 4,988,781、 和 5,938,437 中的那些， 所述各 专利在此以其全部内容通过引用纳入。其它示例性聚合物稳定剂包括但不限于， 乙烯丙烯 酸乙酯 (EEA) 共聚物、 乙烯甲基丙烯酸甲酯 (EMMA)、 和乙烯丙烯酸丁酯 (EBA)。还可使用其 它乙烯 - 羧酸共聚物。本领域普通技术人员将认识到， 还可使用其它可用的聚合物。
可使用的其它稳定剂包括但不限于， 具有 12 ～ 60 个碳原子长链脂肪酸或脂肪酸 盐。在其它实施方式中， 长链脂肪酸或脂肪酸盐可具有 12 ～ 40 个碳原子。
如果所述聚合物的极性基团本来为酸性的或碱性的， 则该聚合物稳定剂可用中和 剂部分或完全中和以形成相应的盐。在某些实施方式中， 稳定剂如长链脂肪酸或 EAA 的中 和可为以摩尔计 25 ～ 200％ ； 或在另一种方式中， 可为以摩尔计 50 ～ 110％。例如， 对于 EAA 来说， 中和剂可为碱， 如氢氧化铵或氢氧化钾， 例如。其它中和剂可以包括例如氢氧化 锂或氢氧化钠。在又一种方式中， 中和剂可例如为任何胺， 如单乙醇胺， 或 2- 氨基 -2- 甲 基 -1- 丙醇 (AMP)。 本领域普通技术人员将领会， 合适的中和剂的选择取决于配制的具体组 合物， 并且这样的选择在本领域普通技术人员所知道的以内。 基于聚烯烃的分散体可进一步包含 1 ～ 85 重量％的一种或多种填料， 所述填料包 括， 但不限于， 磨碎的玻璃、 碳酸钙、 三羟基铝、 滑石、 三氧化锑、 硫酸钙、 飞灰、 粘土、 或其它 已知填料。在另一种方式中， 聚烯烃分散体可包含 5 ～ 85 重量％的一种或多种填料 ； 或在 另一种方式中， 5 ～ 75 重量％的一种或多种填料 ； 或在另一种方式中， 25 ～ 75 重量％的一 种或多种填料 ； 或在另一种方式中， 35 ～ 75 重量％的一种或多种填料 ； 或在另一种方式中， 45 ～ 75 重量％的一种或多种填料 ； 或在另一种方式中， 25 ～ 65 重量％的一种或多种填料。
基于聚烯烃的分散体可进一步包含一种或多种着色剂、 消泡剂、 防泡剂、 或交联 剂。
第三层包含一个或多个三级层。 所述一个或多个三级层可由任何材料形成 ； 例如， 各三级层可由一种或多种天然材料、 一种或多种合成材料、 或它们的组合制成 ； 但条件是， 三级层的与二级层相连的表面为基于聚合物的材料。 所述一个或多个三级层可例如包含一 种或多种基于纤维素的材料、 一种或多种基于金属的材料、 和一种或多种基于聚合物的材 料、 或它们的组合。示例性的基于纤维素的材料包括但不限于， 纸、 纸板、 和起皱的纸板。这 样的纸产品可进一步包含一个或多个涂层， 例如， 聚合物涂层或染色涂层。 示例性的基于金 属的材料包括但不限于， 铝箔。 基于聚合物的材料包括但不限于， 基于聚烯烃的材料如基于 聚乙烯的材料， 基于聚丙烯的材料， 基于聚酯的材料， 和它们的共聚物。所述一个或多个三 级层可包含膜， 例如， 单层膜、 多层膜如共挤出膜或层压膜、 网、 无纺材料、 纺织材料、 箔、 片 材、 叶片、 或它们的组合。所述三级层例如膜可进一步例如用金属例如铝合金、 氧化硅进行 表面处理。 一个或多个三级层可具由均匀的表面， 或在另一种方式中， 所述一个或多个三级 层可具由非均匀的表面。 所述一个或多个三级层可为无变化的表面， 例如， 光滑的或不变的 表面， 或在另一种方式中， 可为粗糙的表面。
所述一个或多个三级层的厚度可为低于 150μm。例如， 所述一个或多个三级层可 的厚度从下限 0.1μm、 0.5μm、 1μm、 5μm、 10μm、 15μm、 20μm、 50μm、 80μm、 或 100μm 到 上限 0.5μm、 1μm、 5μm、 10μm、 50μm、 75μm、 80μm、 100μm、 或 149μm。例如， 所述一个或 多个三级层的厚度可为 0.1μm ～低于 150μm ； 或 0.1μm ～ 125μm ； 或 0.1μm ～ 100μm ； 或 0.1μm ～ 85μm ； 或 0.1μm ～ 50μm ； 或 0.1μm ～ 25μm ； 或 0.1μm ～ 15μm。
所述一个或多个三级层可通过不同的方法结合以形成第三层。 这样的技术包括但 不限于， 共挤出法、 和层压法。
在生产中， 提供如上所述的包含一个或多个一级层的第一层。将如上所述的一种 或多种聚烯烃分散体涂布到第一层的至少一个或多个表面。 一种或多种聚烯烃分散体可通 过单步法或多步法以单层或多层涂布。接着， 将至少一部分水从涂布到第一层的聚烯烃分 散体除去从而形成与第一层的至少一个表面相连的第二层， 从而形成第一中间结构体。至 少一部分水的去除可通过不同的方法完成， 例如， 空气干燥、 加热干燥、 或红外线干燥。 包含 一个或多个三级层的第三层可例如通过挤出贴合形成并同时粘结到第一中间层， 从而形成 多层结构体， 其中所述一个或多个第二层设置在第一和第三层之间。在另一种方式中， 包 含一个或多个三级层的第三层可为预形成层， 例如， 通过挤出或共挤出法制成的片材， 然后 例如通过层压粘结到第一中间层， 从而形成多层结构体， 其中所述一个或多个第二层设置 在第一和第三层之间。在一种实施方式中， 一种或多种聚烯烃分散体还可涂布到第三层的 至少一个表面。接着， 将至少一部分的水从涂布到第三表面的聚烯烃分散体除去从而形成 与第三层的至少一个表面相连的一个或多个二级层， 从而形成第二中间结构体。在一种实施方式中， 第二中间结构体可例如通过热感应的层压粘结到第一中间结构体的至少一个表 面， 从而形成多层结构体， 其中一个或多个第二层设置于第一和第三层之间。 在另一种实施 方式中， 第二中间结构体可粘结到第一层从而形成多层结构体， 其中一个或多个第二层设 置于第一和第三层之间。层压法可例如包括热感应层压 (heat induced lamination)。热 感应层压可通过常规方法实现， 所述常规方法如辐射加热、 红外线加热器、 对流加热、 感生 加热、 接触加热例如加热辊。第二层的存在有助于降低挤出贴合法的熔融温度水平。挤出 贴合法中熔融温度水平的降低进一步有助于改进多层结构体的某些性质， 同时有助于改进 加工速度水平。 所述改进包括但不限于， 改进的不同层之间的粘结水平， 同时保持可接受的 加工或下游转化水平。 第二层的存在进一步减少了例如在挤出贴合方法中对不同层的预处 理以改进它们之间的粘结性质的需要。
在一种实施方式中， 第二中间结构体可例如通过热感应密封 (heat induced sealing) 粘结到第一中间结构体的至少一个表面从而形成多层结构体， 其中一个或多个第 二层设置于第一和第三层之间。在另一种实施方式中， 第二中间结构体可粘结到第一层从 而形成多层结构体， 其中一个或多个第二层设置于第一和第三层之间。热密封可通过常规 方法实现， 所述常规方法如加热器棒密封、 感生密封、 超声波密封、 脉冲密封、 加热辊密封、 热空气密封、 火焰密封、 或它们的组合。 第二层的存在有助于降低的密封温度和改进的成型 灌装密封 (form fill seal) 加工。降低的密封温度有助于成型灌装密封加工速度的改进。 第二层的存在进一步减少了对不同层的预处理以改进它们之间的粘结性质的需要。
本发明的多层结构体可形成为不同制品。 所述制品包括但不限于， 密封容器、 密封 袋、 密封管， 或折叠制品如折叠纸盒， 或任何柔性的或半刚性的包装产品或刚性包装产品。在一种实施方式中， 本发明提供包含如上所述的多层结构体的制品。 在另一种实施方式中， 本发明提供制造制品的方法， 所述方法包括如下步骤 ： 提供如上所述的多层结构体， 将该多 层结构体形成为制品。
实施例
以下实施例说明本发明但不意图限制本发明的范围。 本发明的实施例展示了根据 本发明的具有降低的涂覆重量同时保持可接受的粘结水平以及加工水平的多层结构体。
本发明实施例 1-11
本发明实施例 1-11 根据以下方法制备。提供包括重量为 255g/m2 的纸板 ( 纸板 1) 的第一层即基材。 提供包含聚烯烃分散体 (POD 1)、 填料 (HC90ME)、 和羧甲基纤维素 (CMC FF330) 的涂覆组合物 (CC1)。 POD 1 为水性的酸改性的基于丙烯聚合物的分散体， 其固含量 为约 42 重量％， pH 为约 9.5。CC1 的配方组分在表 I 中给出。
CC1 通过刮涂涂布以 4-6g/m2 的涂覆重量涂布到纸板 1。 接着， 涂布到纸板 1 的 CC1 通过与空气干燥组合的红外线干燥进行干燥以将纸板 1 的水分含量降低到约 5 重量％， 从 而形成与纸板 1 相连的第二层， 由此形成第一中间结构体 1(FIS1)。
提供各种聚合物涂覆的铝箔 (TL1-11) 作为包含一个或多个三级层的第三层。 TL1-11 的聚合物涂覆组合物 (PCC1-11) 在表 II 中给出。 PCC1 为低密度聚乙烯， 其根据 ISO 1133 的熔体指数 (I2) 为约 7.7g/10 分钟 ； 根据 3 ASTM D-792 的密度为约 0.918g/cm ， 由 The Dow Chemical Company 以 DOW LDPE PG 7008 提供。
PCC 2 为低密度聚乙烯， 其根据 ISO 1133( 在 190℃和 2.16kg) 的熔体指数 (I2) 为 约 7.7g/10 分钟 ； 根据 ASTM D-792 的密度为约 0.918g/cm3， 由 The Dow Chemical Company 以 DOW LDPE PG 7008 提供。
PCC 3 为共聚单体百分比为约 8.5 的乙烯丙烯酸共聚物， 其根据 ISO 1238( 在 190℃和 2.16kg) 或在制造时根据 ISO 1133( 在 190℃和 2.16kg) 的熔体指数 (I2) 为约 7.5， 由 The Dow Chemical Company 以 PRIMACOR 3540 提供。
PCC 4 为 共 聚 单 体 百 分 比 为 约 3 的 乙 烯 丙 烯 酸 共 聚 物， 其 在 制 造 时 根 据 ISO 1238( 在 190 ℃ 和 2.16kg) 的 熔 体 指 数 (I2) 为 约 7.5g/10 分 钟， 由 The Dow Chemical Company 以 AMPLIFY AA 698 提供。
PCC 5 为聚乙烯， 其根据 ISO 1133( 在 190 ℃和 2.16kg) 的熔体指数 (I2) 为约 12g/10 分钟， 根据 ASTM D-792 的密度为约 0.911g/cm3， 由 The Dow Chemical Company 以 ELITE 5800G 提供。
PCC 6 为聚乙烯， 其根据 ASTM D-1238( 在 190℃和 2.16kg) 的熔体指数 (I2) 为约 8g/10 分钟， 根据 ASTM D-792 的密度为约 0.919g/cm3， 由 The Dow Chemical Company 以 ELITE 5811G 提供。
PCC 7 为聚乙烯， 其根据 ASTM D-1238( 在 190℃和 2.16kg) 的熔体指数 (I2) 为约 8g/10 分钟， 根据 ASTM D-792 的密度为约 0.919g/cm3， 由 The Dow Chemical Company 以 ELITE 5811G 提供。
PCC 8 为基于乙烯的聚合物， 其根据 ISO 1133( 在 190℃和 2.16kg) 的熔体指数 (I2) 为约 7.5g/10 分钟， 根据 ASTM D-792 的密度为约 0.9029g/cm3， 由 The Dow Chemical
Company 以 AFFINITY PT1451G 提供。
PCC 8 为基于乙烯的聚合物， 其根据 ISO 1133( 在 190℃和 2.16kg) 的熔体指数 (I2) 为约 7.5g/10 分钟， 根据 ASTM D-792 的密度为约 0.902g/cm3， 由 The Dow Chemical Company 以 AFFINITY PT1451G 提供。
PCC 10 为基于丙烯的聚合物， 其根据 ASTM D-792 的密度为约 0.885g/cm3， 且 DSC 熔点温度为约 106， 由 The Dow Chemical Company 以 DP 5000.01 提供。
PCC 11 为乙烯 - 丙烯酸乙酯共聚物， 其根据 ASTM D-1238( 在 190 ℃和 2.16kg) 的熔体指数 (I2) 为约 12g/10 分钟， 根据 ASTM D-792 的密度为约 0.927g/cm3， 由 The Dow Chemical Company 以 DP 5030.00 提供。
本发明的多层结构体 1-11(MS1-11) 分别通过用 TL1-11 热密封 FIS1 而制造。热 密封法包括首先进行热密封步骤， 然后在环境温度进行至少 24 小时的固化步骤， 然后在拉 伸测试仪上测量粘结强度。 热密封在配有 5mm 宽的涂有 0.5mm 特氟隆涂层的密封棒的 Kopp Lab 密封机 SGPE 20 上在以下条件下进行 ： 在 0.5N/mm2 的密封压力下， 密封时间 0.5 秒， 保 持密封棒在环境温度下面向三级层， 并在至多约 160℃的密封棒温度的变化温度下控制密 封棒接触携带聚烯烃层的 38 微米铝箔。在环境温度下储存 24 小时后制备 15mm 宽的试样。 在 Lloyd Instruments Ltd 拉伸测试仪 LR5K 上进行粘结强度测量， 适用 35mm 的固定夹具 间距。粘结强度以每个试样宽度 (15mm) 的力 (N) 为单位测得， 将三级层以 100mm/min 的十 字头速度从中间层拉开， 记录在 5mm 的密封宽度上的以 N/15mm 表示的平均粘结强度。热密 封用作描述利用热感应密封实现的粘结的模型， 以及用于将三个主要参数温度、 时间和压 力都施加于相遇的界面的热感应层压。参考图 7， 热层压法适当地通过应用经涂覆的铝箔 进行， 将高度导热的铝箔侧朝向选择的热源。 热量容易地传导到与中间层接触的聚烯烃层。 平均热密封强度或热层压强度定义为在实现可测量粘结强度的温度范围内密封强度 ( 其 描述为密封强度或热层压强度 ) 测量的平均值。等于或高于 3N/15mm 的平均粘结强度水平 表示层压体完整性的可实现量度， 而较低的水平典型地有受限的实用性。结果图示于图 2 中。
本发明实施例 12-22
本发明实施例 12-22 根据以下方法制备。提供包含重量为 255g/m2 的纸板 ( 纸板 2) 的第一层即基材。 提供包含聚烯烃分散体 (POD 2)、 填料 (HC90ME)、 和羧甲基纤维素 (CMC FF330) 的涂覆组合物 (CC2)。 POD 2 为水性的酸改性的基于乙烯聚合物的分散体， 其固含量 为约 44 重量％， pH 为约 9.5。CC2 的配方组分在表 I 中给出。
CC2 通过刮涂涂布 4-6g/m2 的涂覆重量到纸板 2。接着， 涂布到纸板 2 的 CC2 通过 与空气干燥组合的红外线干燥进行干燥以将纸板 2 的水分含量降低到约 5 重量％， 从而形 成与纸板 2 相连的第二层， 从而形成第一中间结构体 2(FIS2)。
提供各种聚合物涂覆的铝箔 (TL1-11) 作为包含一个或多个三级层的第三层。 TL1-11 的聚合物涂覆组合物 (PCC1-11)， 如本发明实施例 1-11 中更加详细描述的， 在表 II 中给出。
本发明的多层结构体 12-22(IMS12-22) 分别通过利用 TL1-11 热密封 FIS2 制成。 热密封法包括首先进行热密封步骤然后在环境温度进行至少 24 小时的固化步骤， 然后在 拉伸测试仪上测量粘结强度。热密封在配有 5mm 宽的涂有 0.5mm 特氟隆涂层的密封棒的Kopp Lab 密封机 SGPE 20 上在以下条件下进行 ： 在 0.5N/mm2 的密封压力下， 密封时间 0.5 秒， 保持密封棒在环境温度下面向三级层并控制密封棒接触携带聚烯烃层的 38 微米铝箔 在至多约 160℃的密封棒温度的变化温度下。在环境温度下储存 24 小时后制备 15mm 宽的 试样。在 Lloyd Instruments Ltd 拉伸测试仪 LR5K 上进行粘结强度测量， 适用 35mm 的固 定夹具间距。粘结强度以每个试样宽度 (15mm) 的力 (N) 为单位测得， 将三级层以 100mm/ min 的十字头速度从中间层拉开， 记录在 5mm 的密封宽度上以 N/15mm 表示的平均粘结强度。 热密封用作描述利用热感应密封实现的粘结的模型， 以及用于将三个主要参数温度、 时间 和压力都施加于相遇的界面的热感应层压。参考图 7， 热层压法适当地通过应用经涂覆的 铝箔进行， 将高度导热的铝箔侧朝向选择的热源。热量容易地传导到与中间层接触的聚烯 烃层。 平均热密封强度或热层压强度定义为在实现可测量粘结强度的温度范围内密封强度 ( 其描述为密封强度或热层压强度 ) 测量的平均值。等于或高于 3N/15mm 的平均粘结强度 水平是层压体完整性的可实现量度， 而较低的水平典型地有受限的实用性。结果图示于图 3 中。
本发明实施例 23-33
本发明实施例 23-33 根据以下方法制备。提供包含重量为 255g/m2 的纸板 ( 纸板 3) 的第一层即基材。 提供包含聚烯烃分散体 (POD 2) 和羧甲基纤维素 (CMC FF330) 的涂覆 组合物 (CC3)。POD 2 为基于水性酸改性的乙烯聚合物的分散体， 其固含量为约 44 重量％， pH 为约 9.5。CC3 的配方组分在表 I 中给出。
CC3 通过刮涂涂布 4-6g/m2 的涂覆重量涂布到纸板 3。接着， 涂布到纸板 3 的 CC3 通过与空气干燥组合的红外线干燥进行干燥以将纸板 3 的水分含量降低到约 5 重量％， 从 而形成与纸板 3 相连的第二层， 从而形成第一中间结构体 3(FIS3)。
提供各种聚合物涂覆的铝箔 (TL1-11) 作为包含一个或多个三级层的第三层。聚 合物涂覆组合物 (PCC1-11)， 如本发明实施例 1-11 中更加详细描述的， 在表 II 中给出。
本发明的多层结构体 23-33(IMS23-33) 分别通过利用 TL1-11 热密封 FIS3 的制 成。热密封法包括 ： 首先进行热密封步骤， 然后在环境温度进行至少 24 小时的固化步骤， 然后在拉伸测试仪上测量粘结强度。热密封在配有 5mm 宽的涂有 0.5mm 特氟隆涂层的密封 棒的 Kopp Lab 密封机 SGPE 20 上在以下条件下进行 ： 在 0.5N/mm2 的密封压力下， 密封时间 0.5 秒， 保持密封棒在环境温度下面向三级层并控制密封棒接触携带聚烯烃层的 38 微米铝 箔在至多约 160℃的密封棒温度的变化温度下。在环境温度下储存 24 小时后制备 15mm 宽 的试样。在 Lloyd Instruments Ltd 拉伸测试仪 LR5K 上进行粘结强度测量， 适用 35mm 的 固定夹具间距。 粘结强度以每个试样宽度 (15mm) 的力 (N) 为单位测得， 将三级层以 100mm/ min 的十字头速度从中间层拉开， 记录在 5mm 的密封宽度上以 N/15mm 表示的平均粘结强度。 热密封用作描述利用热感应密封实现的粘结的模型， 以及用于将三个主要参数温度、 时间 和压力都施加于相遇的界面的热感应层压。参考图 7， 热层压法适当地通过应用经涂覆的 铝箔进行， 将高度导热的铝箔侧朝向选择的热源。热量容易地传导到与中间层接触的聚烯 烃层。 平均热密封强度或热层压强度定义为在实现可测量粘结强度的温度范围内密封强度 ( 其描述为密封强度或热层压强度 ) 测量的平均值。等于或高于 3N/15mm 的平均粘结强度 水平是层压体完整性的可实现量度， 而较低的水平典型地有受限的实用性。结果图示于图 4 中。本发明实施例 34-44
本发明实施例 34-44 根据以下方法制备。提供包含重量为 255g/m2 的纸板 ( 纸板 4) 的第一层即基材。 提供包含聚烯烃分散体 (POD 1)、 填料 (HC90ME)、 和羧甲基纤维素 (CMC FF330) 的涂覆组合物 (CC4)。 POD 1 为基于水性酸改性的丙烯聚合物分散体， 其固含量为约 42 重量％， pH 为约 9.5。CC4 的配方组分报告于表 I。
CC4 通过刮涂涂布 4-6g/m2 的涂覆重量涂布到纸板 1。接着， 涂布到纸板 1 的 CC1 通过与空气干燥组合的红外线干燥进行干燥以将纸板 1 的水分含量降低到约 5 重量％， 从 而形成与纸板 1 相连的第二层， 从而形成第一中间结构体 1(FIS1)。
提供各种聚合物涂覆的铝箔 (TL1-11) 作为包含一个或多个三级层的第三层。 TL1-11 的聚合物涂覆组合物 (PCC1-11)， 如本发明实施例 1-11 中进一步详细描述的， 在表 II 中给出。
本发明的多层结构体 34-44(IMS34-44) 分别通过利用 TL1-11 热密封 FIS1 制成。 热密封法包括 ： 首先进行热密封步骤， 然后在环境温度进行至少 24 小时的固化步骤， 然后 在拉伸测试仪上测量粘结强度。热密封在配有 5mm 宽的涂有 0.5mm 特氟隆涂层的密封棒的 Kopp Lab 密封机 SGPE 20 上在以下条件下进行 ： 在 0.5N/mm2 的密封压力下， 密封时间 0.5 秒， 保持密封棒在环境温度下面向三级层， 并控制密封棒接触携带聚烯烃层的 38 微米铝箔 在至多约 160℃的密封棒温度的变化温度下。在环境温度下储存 24 小时后制备 15mm 宽的 试样。在 Lloyd Instruments Ltd 拉伸测试仪 LR5K 上进行粘结强度测量， 适用 35mm 的固 定夹具间距。粘结强度以每个试样宽度 (15mm) 的力 (N) 为单位测得， 将三级层以 100mm/ min 的十字头速度从中间层拉开， 记录在 5mm 的密封宽度上以 N/15mm 表示的平均粘结强度。 热密封用作描述利用热感应密封实现的粘结的模型， 以及用于将三个主要参数温度、 时间 和压力都施加于相遇的界面的热感应层压。参考图 7， 热层压法适当地通过应用经涂覆的 铝箔进行， 将高度导热的铝箔侧朝向选择的热源。热量容易地传导到与中间层接触的聚烯 烃层。 平均热密封强度或热层压强度定义为在实现可测量粘结强度的温度范围内密封强度 ( 其描述为密封强度或热层压强度 ) 测量的平均值。等于或高于 3N/15mm 的平均粘结强度 水平是层压体完整性的可实现量度， 而较低的水平典型地有受限的实用性。结果图示于图 5 中。
对比例 1-11
对比例 1-11 根据以下方法制备。提供包含重量为 255g/m2 的纸板 ( 纸板 5) 的第 一层即基材。
各种聚合物涂覆的铝箔 (TL1-11) 提供作为包含一个或多个三级层的第三层。 TL1-11 的聚合物涂覆组合物 (PCC1-11)， 如本发明实施例 1-11 中更加详细描述的， 报告于 表 II。
对比的多层结构体 1-11(CMS1-11) 分别通过利用 TL1-11 热密封 FIS1 制成。热密 封法包括 ： 首先进行热密封步骤， 然后在环境温度进行至少 24 小时的固化步骤， 然后在拉 伸测试仪上测量粘结强度。 热密封在配有 5mm 宽的涂有 0.5mm 特氟隆涂层的密封棒的 Kopp Lab 密封机 SGPE 20 上在以下条件下进行 ： 在 0.5N/mm2 的密封压力下， 密封时间 0.5 秒， 保 持密封棒在环境温度下面向三级层， 并控制密封棒接触携带聚烯烃层的 38 微米铝箔在至 多约 160℃的密封棒温度的变化温度下。 在环境温度下储存 24 小时后制备 15mm 宽的试样。在 Lloyd Instruments Ltd 拉伸测试仪 LR5K 上进行粘结强度测量， 适用 35mm 的固定夹具 间距。粘结强度以每个试样宽度 (15mm) 的力 (N) 为单位测得， 将三级层以 100mm/min 的十 字头速度从中间层拉开， 记录在 5mm 的密封宽度上以 N/15mm 表示的平均粘结强度。热密封 用作描述利用热感应密封实现的粘结的模型， 以及将三个主要参数温度、 时间和压力都施 加于相遇的界面的热感应层压。参考图 7， 热层压法适当地通过应用经涂覆的铝箔进行， 将 高度导热的铝箔侧朝向选择的热源。热量容易地传导到与中间层接触的聚烯烃层。平均热 密封强度或热层压强度定义为在实现可测量粘结强度的温度范围内密封强度 ( 其描述为 密封强度或热层压强度 ) 测量的平均值。等于或高于 3N/15mm 的平均粘结强度水平是层压 体完整性的可实现量度， 而较低的水平典型地有受限的实用性。结果图示于图 6 中。
本发明实施例 1A-36A
本发明实施例 1A-36A 根据以下方法制备。提供包含重量为 60g/m2 的纸 (B 1) 的 第一层即基材。 提供第二层涂覆组合物， 其包含基于水性酸改性的乙烯聚合物的分散体， 该 分散体固含量为约 42 重量％， pH 为约 9.5。POD 2 为基于水性酸改性的乙烯聚合物的分散 体， 其 pH 为约 9.5。第二层涂覆组合物的配方组分在表 III 中给出。
表 III 中给出的各第二层涂覆组合物通过来自 Metso Paper， Inc. 的计量施胶涂 2 覆机 OptiSizer 以 0.2-2.5g/m 的涂覆重量、 500m/ 分钟的涂覆速度分别涂布到 B1。接着， 涂布到 B1 的涂覆组合物通过与空气干燥组合的红外线干燥进行干燥以将 B1 的水分含量降 低到约 5 重量％， 从而形成与 B1 相连的第二层， 从而形成第三中间结构体。
提供如下所述的 PCC 12-14 作为涂覆组合物以形成第三层。PCC12-14 通过挤出 贴合以 200m/ 分钟涂布到第三中间结构体， 产生约 20g/m2 的涂覆重量。根据以下方法测试 最终产品的粘合评级， 结果报告于表 IV。选择 15 ～ 30mm 宽的样品。至少五名独立成员的 小组将样品拉开。记录粘合评级和失效分级， 如表 IV 中所示。各报告的评级为每样品至少 5 次人工评级的平均值。粘合评级等级为 1( 没有粘合 ) 到 10( 不可分离 )， 失效分级如下 ： DL ＝脱层 / 三级层剥离 ； FT ： 纤维撕裂—一级层 ； 和 FB ： 膜破裂—三级层。
PCC 12 为聚乙烯， 其根据 ISO 1133( 在 190 ℃和 2.16kg) 的熔体指数 (I2) 为约 4.1g/10 分钟， 根据 ASTM D-792 的密度为约 0.922g/cm3， 由 The Dow Chemical Company 以 LDPE PG7004 提供。
PCC 13 为聚乙烯， 其根据 ASTN D-1238( 在 190℃和 2.16kg) 的熔体指数 (I2) 为 约 8g/10 分钟， 根据 ASTM D-792 的密度为约 0.919g/cm3， 由 The Dow Chemical Company 以 ELITE 5811G 提供。
PCC 14 为聚乙烯， 其根据 ASTN D-1238( 在 190℃和 2.16kg) 的熔体指数 (I2) 为 约 12g/10 分钟， 根据 ASTM D-792 的密度为约 0.911g/cm3， 由 The Dow Chemical Company 以 ELITE 5800G 提供。
对比例 1B-12B
本发明实施例 1B-12B 根据以下方法制备。提供包含重量为 60g/m2 的纸 (B1) 的 第一层即基材。
提供 PCC 12-14 作为涂覆组合物以形成涂覆层。PCC12-14 通过挤出贴合以 200m/ 分钟涂布到 B1， 产生约 20g/m2 的涂覆重量。根据以下方法测试最终产品的粘合评级， 结果 在表 IV 中给出。选择 15 ～ 30mm 宽的样品。至少五名独立成员的小组将样品拉开。报告粘合评级和失效分级， 如表 IV 中所示。各报告的评级为每样品至少 5 次人工评级的平均值。 粘合评级等级为 1( 没有粘合 ) 到 10( 不可分离 )， 失效分级如下 ： DL ＝脱层 / 三级层剥离 ； FT ： 纤维撕裂—一级层 ； 和 FB ： 膜破裂—三级层。
表I
CC1 POD1( 基于干重量 ) POD2( 基于干重量 ) 填料 (HC90ME)( 基于干重量 ) 羧甲基纤维素 (CMC FF30)( 基于干重量 )
50 份 50 份 2份 CC2 CC3 CC4 100 份 2份50 份 100 份 50 份 2份 2份表 II
表 III
表 III 续
表 III 续
表 IVMSS# 1A 2A 第三层对中间层的粘合评级 1.9 5.9 失效分级 DL DL20102427939 A CN 102427945 3A 4A 5A 6A 1B 2B 7A 8A 9A 10A 11A 12A 3B 4B 13A 14A 15A 16A 17A 18A 5B 6B 19A 20A 4.3 7.1 7.7 9.0 1.5 4.1 4.7 8.9 5.9 9.0 8.6 9.0 2.1 9.1 3.3 4.3 4.7 7.0 7.8 8.9 1.6 1.9 3.5 4.9说明书DL FT FT FB DL DL DL FB DL FB FB FB DL FB DL DL DL FT FT FT DL DL DL DL19/21 页21102427939 A CN 102427945 21A 22A 23A 24A 7B 8B 25A 26A 27A 28A 29A 30A 9B 10B 31A 32A 33A 34A 35A
36A 11B 12B
8.1 1.7 2.6 5.1 6.4 7.1 8.0 1.6 2.4 4.1 7.3 5.3 7.4 6.7 9.1 1.7 1.4 4.6 8.6 4.3 8.2 7.0说明书DL FT FT FT DL DL DL FT DL FT FT FT DL DL DL FT FT FT FT20/21 页表 IV 续FT DL DL本发明可以其它形式实施而不出离其主旨和基本属性， 因此， 在说明本发明的范围时， 应参考所附的权利要求而不是前述说明书。