CN116615334A - 涂覆膜 - Google Patents

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Abstract

一种具有可回收特性的有光泽的涂覆膜，该有光泽的涂覆膜包括以下各项的组合：(a)可回收聚烯烃的至少一个膜层；以及(b)至少一个涂料层；其中至少一个涂料层包含水性涂料组合物和水分散性多异氰酸酯；并且其中涂料层具有可回收特性；并且其中至少一个涂料层设置在可回收聚烯烃的至少一个膜层的一侧的表面的至少一部分上。

Description

涂覆膜
技术领域
本发明涉及一种涂覆膜；并且更具体地，本发明涉及一种涂覆膜，该涂覆膜包括以下各项的组合：(a)聚烯烃聚合物层和(b)具有有利的可回收特性的水性涂料层。
背景技术
随着塑料的生产能力和全球消耗的持续增长，由塑料废弃物造成的对生态***的累积且不可修复的损害成为公众日益关注的问题。柔性包装行业是塑料制品占据的主要领地之一。因此，膜制造商、包装加工商和品牌所有者都在紧急寻找减少或更理想地消除塑料污染的途径。提供可持续解决方案以显著减少或消除塑料污染问题的方法之一是开发新的、可回收的塑料包装材料。包装产品的加工商和制造商已经启动计划，目标是使用100百分比(％)可回收或可堆肥的包装制品来包装各种产品。
传统的柔性包装设计通常是基于层压由不同材料构成的各种功能层，这些材料如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、双轴定向的聚丙烯(BOPP)、金属化PET、金属化的定向聚丙烯(OPP)、铝箔、尼龙/聚酰亚胺等。上述提供可印刷层或阻隔层的功能层通常通过粘合剂层与可密封层诸如低密度聚乙烯(LDPE)或可密封的OPP等层压。由于不同的材料层压在一起，产生的柔性包装材料变得不可回收；并且尚未发现经济实用且技术有效的工艺来分离各种不同的膜(和层)并单独回收每种材料。
例如，使用基于丙烯酸或聚氨酯(PU)的常规粘合剂将不同的聚烯烃膜层诸如高密度聚乙烯(HDPE)和低密度聚乙烯(LDPE)、双轴定向的聚乙烯(BOPE)和LDPE、BOPP和LDPE、BOPE和BOPP等层压在一起对于为来自上述所得层压膜的塑料包装材料提供可回收特性是一项巨大挑战。用于层压上述膜的常规层压粘合剂在主链化学上与聚烯烃非常不同，并且通常是高度交联的，使得使这种传统包装设计易于回收的可行性非常有限。为了实现包装材料的机械可回收性，优选并期望由单一类型的材料制造包装膜；然而，该材料必须是可热密封的以制造诸如袋的包装制品，并且通常可密封的聚烯烃膜，甚至是由HDPE制成的那些，具有较低的抗热密封性，这使得几乎不可能直接使用单一类型的材料膜来制造包装材料。
迄今为止，一种用于制备可热密封聚烯烃膜的方法是用有光泽的溶剂型PU涂料涂覆聚烯烃膜，该涂料由多元醇组分与在有机溶剂中的芳族多异氰酸酯的组合制成，使得涂覆膜在密封条件下具有耐热性。例如，WO2020005927A1、WO2019240921A1和WO2016196168A1公开了涂覆膜和由此类膜形成的制品，其中涂覆膜包含(a)乙烯基聚合物膜；以及(b)PU涂料，其中涂覆膜在密封条件下具有耐热性。然而，溶剂型涂料具有可回收性限制。
迄今为止，用于制备可热密封聚烯烃膜的另一种方法是用水基涂料涂覆聚烯烃膜。例如，美国专利号5,188,867A公开了涂覆有水性丙烯酸共聚物与分散在丙烯酸共聚物中的固体材料的组合的热塑性膜。上述专利提供了一种丙烯酸涂料，该丙烯酸涂料包含丙烯酸乳液、无机封闭剂和蜡滑爽剂，其被施涂到聚烯烃膜上。在另一个示例中，加拿大专利号CA2381315C公开了一种用于使用包含成膜涂料聚合物、添加剂和颜料的基于水的水性涂料在印刷表面膜上产生高光泽涂层的方法。尽管上述已知方法提供了涂覆的可热密封的聚烯烃膜，但已知方法使用具有添加剂的涂料制剂，这些添加剂包含固体材料，诸如无机颜料颗粒；并且因此，不提供具有可回收特性的涂覆聚烯烃膜。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种可用于包装应用的可回收的有光泽的涂覆聚烯烃膜，其中涂覆膜具有耐热密封和耐磨特性；并且其中聚烯烃膜的一侧具有由用羟基官能化乳液和不含无机颜料颗粒的添加剂配制的水性(WB)丙烯酸涂料组合物制成的涂料层。
本发明的另一个目的是提供一种可热密封的涂覆聚烯烃膜，其可由仅聚烯烃的材料构造并可用于制造诸如包装材料的制品以获得机械可回收的包装材料。可热密封和可回收的聚烯烃膜的使用将是帮助加工商和制造商减轻塑料污染问题的巨大的一步。
根据本发明，可热密封和可回收的聚烯烃膜被制成在膜的一侧上具有可热密封特性；并且同时，通过新型耐热密封涂料层在膜的另一侧上具有抗密封(即，耐热密封)特性。在一个实施方案中，耐热密封涂料层包括与水可分散的多异氰酸酯交联的新型配制的WB丙烯酸涂料。在一个优选实施方案中，WB丙烯酸涂料由羟基官能化丙烯酸乳液和添加剂配制；并且WB涂料不包含无机颜料颗粒。
耐热密封涂料层有利地提供具有高光泽度(即，增强的HDPE透明度和包装颜色保真度)特性、在高于205摄氏度(℃)下的抗密封特性、较低的摩擦系数(COF)特性和聚烯烃膜耐磨特性的显著提高的聚烯烃膜。使用具有本发明的涂料的涂覆聚烯烃膜，使得可以构造用于包装应用的整体仅聚烯烃的包装材料；并实现包装材料的有利的机械可回收性。除了该膜具有有利的可回收特性之外，该膜的其它有利特性包括长适用期和高耐磨性。
根据一个实施方案，本发明涉及一种耐热密封且可回收的涂覆聚烯烃膜；其中涂覆膜包括以下各项的组合：(a)可回收的聚烯烃聚合物层；以及(b)具有可回收特性的WB丙烯酸类高光泽涂料层。
在一些实施方案中，本发明包括一种用于生产上述涂覆膜的方法。
在一些实施方案中，本发明包括一种由上述涂覆膜制成的第一制品，诸如粒料、单层膜、多层膜、单层层压物、多层层压物、包装材料、模制产品等。
在一些实施方案中，本发明包括一种由来源于任一个上述第一制品的回收材料制成的后续第二制品。
有利地，由掺入上述有光泽的WB丙烯酸类涂覆膜制成的第一制品可根据包装行业的当前可回收性指南进行回收过程。例如，利用本发明的WB丙烯酸类涂料组合物(其为丙烯酸类体系)与聚合物膜结构(诸如全聚乙烯高密度聚乙烯膜或全聚丙烯膜)的组合提供了可再加工以制造具有与第一制品基本上相同的特性和性能的新的第二制品的膜结构。
具体实施方式
本文关于具有WB丙烯酸类涂料的聚烯烃膜制品的“可回收的”和“可回收性”是指机械可回收的或可回收性；并且意指具有WB丙烯酸类涂料的膜制品是机械可再加工的，以产生具有期望性能和期望特性的另一后续回收制品。
本文关于聚烯烃膜制品的“可热密封的”和“可热密封性”意指膜具有两侧，其中膜的一侧涂覆有涂料层并且其中膜的另一侧未涂覆；并且其中膜的未涂覆侧是可热密封的并且膜的涂覆侧是不可热密封的。
在一个广泛的实施方案中，本发明包括一种用于生产可在店面回收的包装材料的可回收的涂覆膜结构。可回收的涂覆膜包括以下各项的组合：涂覆有涂料层的至少一个可热密封的可回收的聚烯烃膜层基底；设置在聚烯烃膜层的一个表面的至少一部分上的涂料层。
根据本发明的一个或多个实施方案，聚烯烃膜层，即可热密封的、可回收的涂覆膜结构的组分(a)，包括例如包含乙烯基聚合物的聚烯烃膜；并且涂料层，即可热密封的、可回收的涂覆膜结构的组分(b)，包括例如具有可回收特性的可回收的WB丙烯酸类高光泽涂料层；并且其中可回收WB涂料层与聚烯烃层相容。通常，可回收聚合物膜层具有外(或外部或顶部)表面和内(或内部或底部)表面；并且涂料层具有外(或外部或顶部)表面和内(或内部或底部)表面。涂料层的内部表面的至少一部分与聚烯烃膜层的外部表面的至少一部分接触。在一个优选实施方案中，涂料层的外表面形成整体涂覆膜结构(即，聚烯烃层加上涂料层)的外表面。例如，在一个一般实施方案中，本发明的涂覆膜包括(a)至少一个聚烯烃膜层，诸如聚乙烯(PE)膜；以及(b)与聚烯烃膜粘结的WB丙烯酸类涂料层。如果需要，可将一种或多种其它任选膜层基底添加到上述膜结构中以产生多层膜结构。
在一个或多个实施方案中，用于制备本发明膜结构的聚烯烃膜网或层，即组分(a)，可包括由一种或多种聚烯烃或烯烃聚合物制成的单个层(单层)；或膜结构可包括由一个或多个聚烯烃层制成的多层结构。如本文所使用的，术语“基于烯烃的聚合物”、“烯烃类聚合物”和“聚烯烃”是指包含呈聚合形式的大部分量的烯烃单体，例如乙烯或丙烯(基于聚合物的重量)并且任选地可以包含一种或多种共聚单体的聚合物。术语“聚合物”指代通过使单体(无论具有相同或不同类型)聚合来制备的聚合化合物。因此，通用术语聚合物涵盖通常用于指代仅由一种类型的单体制备的聚合物的术语“均聚物”以及指代由两种或更多种不同单体制备的聚合物的“共聚物”。
在其它实施方案中，本发明的聚烯烃膜可以是包含多于一个层的多层膜。如本文所述，“多层膜”意指具有多于一个层的任何膜。例如，多层膜可具有两个、三个、四个、五个或更多个层。多层膜可被描述为具有用字母表示的层以帮助描述层。例如，具有芯层B和两个外部层A和C的三层膜可表示为A/B/C。同样，将具有两个芯层B和C以及两个外层A和D的结构表示为A/B/C/D。在一些实施方案中，聚烯烃膜可为具有3至35，诸如3至11或3至7的奇数个层的共挤出膜。例如，在一些实施方案中，聚烯烃膜层可以是由三个聚乙烯层构成的三层多层膜。
在一个或多个实施方案中，聚烯烃层可包含乙烯基聚合物。如本文所述，“聚乙烯”或“乙烯基聚合物”应意指包含大于(>)50摩尔％(mol％)的衍生自乙烯单体的单元的聚合物。这包含基于乙烯的均聚物或共聚物(意指衍生自两种或更多种共聚单体的单元)。本领域中已知的聚乙烯的常见形式包括但不限于LDPE；线性低密度聚乙烯(LLDPE)；超低密度聚乙烯(ULDPE)；极低密度聚乙烯(VLDPE)；单位点催化的LLDPE，包括线性低密度树脂和基本上线性低密度树脂(m-LLDPE)两者；中密度聚乙烯(MDPE)；以及HDPE。例如，聚烯烃层可包括一个或多个聚烯烃层，诸如HDPE、LDPE、LLDPE、MDO PE、BOPE以及它们的混合物。
在一个优选实施方案中，聚烯烃膜层可包括使用纵向或双轴定向工艺制成的定向单层或多层PE膜，其与第二层粘结。
在另一个优选实施方案中，聚烯烃膜层可以是包括一个或多个HDPE、LLDPE和LDPE层的多层膜。
在仍另一个优选实施方案中，聚烯烃膜层可以是聚丙烯(PP)膜或BOPP膜层。
在又另一个优选实施方案中，聚烯烃膜层可以是聚乙烯和丙烯的共聚物的膜层。
用于形成本发明的可热密封的可回收膜的第一聚烯烃膜层的厚度可以例如在一个实施方案中为12微米(μm)至500μm，在另一个实施方案中为20μm至250μm，并且在仍另一个实施方案中为25μm至100μm。
另外，如本文所述，术语“LDPE”也可被称为“高压乙烯聚合物”或“高度支化的聚乙烯”，并且被定义成意指该聚合物在使用自由基引发剂(诸如过氧化物)的情况下在高压釜或管式反应器中在高于14,500psi(100兆帕[MPa])的压力下部分或完全均聚或共聚(参见例如美国专利号4,599,392)。LDPE树脂通常具有在0.916克每立方厘米(g/cm3)至0.940g/cm3范围内的密度。
如本文所述，术语“LLDPE”可包括使用齐格勒纳塔(ZieglerNatta)催化剂体系制备的树脂，以及使用单位点催化剂制备的树脂，这些单位点催化剂包括但不限于双茂金属催化剂(有时称为“m-LLDPE”)、膦亚胺和限定几何构型的催化剂；以及使用后茂金属、分子催化剂制成的树脂，这些分子催化剂包括但不限于双(联苯基苯氧基)催化剂(也被称为多价芳氧基醚催化剂)。LLDPE包括线性、基本上线性或非均相基于乙烯的共聚物或均聚物。LLDPE比LDPE含有较少的长链支化，并且包括基本上线性的乙烯聚合物(这在例如美国专利号5,272,236；5,278,272；5,582,923；和5,733,155中进一步定义)；均匀支化的乙烯聚合物(诸如美国专利号3,645,992中所述的那些)；不均匀支化的乙烯聚合物(诸如根据美国专利号4,076,698中公开的工艺制备的那些)；以及它们的共混物(诸如美国专利号3,914,342或美国专利号5,854,045中公开的那些)。可以使用本领域已知的任何类型的反应器或反应器配置经由气相、溶液相或浆料聚合或它们的任何组合来制备LLDPE树脂。可以使用本领域已知的任何类型的反应器或反应器配置，经由气相、溶液相或淤浆聚合或它们的任何组合来制备LLDPE树脂。
另外，如本文所述，术语“HDPE”是指具有约0.940g/cm3或更大的密度的聚乙烯，这些聚乙烯通常用齐格勒-纳塔催化剂、铬催化剂或甚至茂金属催化剂制备。在一个或多个实施方案中，聚烯烃膜层可为包括外层的多层膜，该外层包含乙烯基聚合物。
此类乙烯基聚合物的示例可包括可从陶氏公司(Dow Inc)商购获得的那些，但不限于包括例如ELITETM5960G、ELITETM5390、DOWTMDGDP-6097、DOWTMDMDA-8905NT、DOWTMDGDC-2100NT，以及可从陶氏公司或其他供应商诸如埃克森美孚(Exxon Mobil)商购获得的类似已知聚合物。
在一个或多个实施方案中，聚烯烃膜层可具有小于或等于(≤)1毫米(mm)，诸如≤900μm、≤800μm、≤700μm、≤600μm、≤500μm、≤400μm、≤300μm或甚至≤200μm的厚度。聚烯烃膜层可具有大于或等于(≥)1μm、≥5μm、≥10μm、≥20μm、≥30μm、≥40μm或甚至≥50μm的厚度。如本领域技术人员所理解的，在多层膜中，不同层的厚度可以是相同或不同的；并且层厚可基于本文的公开内容通过技术人员已知的技术选择。
在仍其它实施方案中，涂覆的聚烯烃膜的聚烯烃膜层可包括用可回收层压粘合剂层压在一起的各种不同聚烯烃膜的层压物。
用于涂覆聚烯烃层的膜结构的涂料层，即组分(b)，有利地由具有可回收特性的涂料组合物形成。由含有可回收涂料的膜结构制造的制品(例如包装制品)被赋予由可回收膜结构制成的包装制品可接受的可回收性。
在一个实施方案中，可用于本发明的WB涂料组合物包括例如与水分散性多异氰酸酯交联的新型配制的WB丙烯酸涂料。在一个优选实施方案中，WB丙烯酸涂料由羟基官能化丙烯酸乳液和除无机颜料颗粒以外的添加剂配制。在一些优选实施方案中，添加剂可包括例如聚结剂、流变改性剂、润湿剂、分散剂、滑爽剂以及它们的混合物。在一个优选实施方案中，涂料组合物可包括，例如，丙烯酸酯、聚酯、聚碳酸酯；以及它们的混合物。
在一个实施方案中，水分散性多异氰酸酯交联剂可包括水分散性脂族多异氰酸酯，例如可从陶氏公司商购获得的MOR-FREE CR 9-101。
本发明的涂料组合物可用于制备膜，这些膜随后用于生产包装产品，诸如用于包装新鲜农产品、冷冻农产品、肉类、液体食品、干燥食品和普通小吃。
在一些实施方案中，涂料组合物有利地具有长适用期特性。例如，适用期的范围可以在一个一般实施方案中为3小时(hr)至12hr；在另一个实施方案中为4hr至12hr；在仍另一个实施方案中为5hr至10hr；并且在又另一个实施方案中为6hr至8hr。在一个优选实施方案中，涂料组合物的适用期高于6hr。小于(<)3hr的涂料组合物适用期在组合物的施涂加工期间具有运行能力问题。适用期通过涂覆能力测量，这意指在给定时间仍获得可接受的涂层外观。
与其它已知的涂料组合物相比，可用于本发明的涂料组合物具有若干其它有利特性，包括例如高光泽度、优异的耐磨性、耐热密封性和低COF。
根据一个或多个实施方案，包括涂料层的涂覆膜的涂料层表面的外表面的至少一部分具有期望的光学光泽光洁度。如本文所述，这些光学特性通过本发明所公开的加工步骤在涂覆膜加工制造期间实现。例如，在一个或多个实施方案中，包括涂料层的涂覆膜的表面的至少一部分具有在60°(六十度)下为60光泽度单位至130光泽度单位的光泽度。如本文所述，通过利用ASTM D2457标准测量光泽度。在另外的实施方案中，60°下的光泽度单位可为40光泽度单位至50光泽度单位、50光泽度单位至60光泽度单位、60光泽度单位至70光泽度单位、70光泽度单位至80光泽度单位、80光泽度单位至90光泽度单位、90光泽度单位至100光泽度单位、100光泽度单位至130光泽度单位，或它们的任何组合。例如，60°下的光泽度可在40光泽度单位至130光泽度单位的范围内。在其它实施方案中，60°下的光泽度可为至少50光泽度单位、至少60光泽度单位、至少70光泽度单位、至少80光泽度单位、或至少90光泽度单位；至最多≤130光泽度单位、≤120光泽度单位、≤110光泽度单位、≤100光泽度单位、或≤90光泽度单位。
在一些实施方案中，涂料层有利地具有高耐磨性。例如，根据Sutherland耐摩擦测试，耐磨性的范围可以在一个一般实施方案中为≥50次摩擦循环；在另一个实施方案中为50次摩擦循环至2,000次摩擦循环；并且在仍另一个实施方案中为50次摩擦循环至1,000次摩擦循环。低于50次摩擦循环的耐磨性可在包装加工和运输过程中引起包装划痕并损坏外观。因此，≥50次摩擦循环的更高摩擦循环次数是优选的。
在一些实施方案中，涂料层有利地在涂料层的一侧上具有高耐热密封性，以提供待在未涂覆侧上经受可热密封条件的膜结构。例如，涂料层的耐热密封性可以在一个一般实施方案在≥130℃的温度范围内；在另一个实施方案中135℃至220℃；在仍另一个实施方案中140℃至210℃，并且在又另一个实施方案中150℃至205℃。低于130℃的耐热密封性导致低效的热密封；并且高于220℃的耐热密封性可导致涂料侧的耐热密封性失效。因此，出现与制袋和包装加工线相关的问题。
涂覆膜结构的聚烯烃层上的涂料层的涂覆量的范围可以在一个一般实施方案中为1.1克每平方米(gsm或g/m2)至最高4.0gsm；并且在另一个实施方案中为1.6gsm至3.2gsm。具有低于1.1gsm的涂覆量的涂料层导致较低的性能，并且具有高于4.0gsm的涂覆量的涂料层可引起关于外观、较高成本和干燥效率等的潜在问题。
一旦将涂料层施涂到聚烯烃层上并固化，则在聚烯烃层一侧的表面上产生涂料层，从而产生具有涂覆侧和未涂覆侧的涂覆膜。在一些实施方案中，涂覆膜的未涂覆侧具有足够高的热密封特性，使得涂覆膜可在热密封条件下成型为制品诸如包装制品。例如，涂覆膜的热密封性可以在一个一般实施方案中在130℃至220℃的温度范围内；在另一个实施方案中140℃至210℃；并且在仍另一个实施方案中150℃至205℃。具有低于130℃的热密封性的涂覆膜导致热密封制品(诸如包装)低效且不能令人满意地热密封；并且继而发生包装的泄漏。具有高于220℃的热密封特性的涂覆膜可引起与例如包装外观和涂覆侧上的耐热密封性失效相关的问题，这可导致制袋和包装加工线的问题。
在一些实施方案中，涂覆膜还具有其它有利特性，包括例如聚烯烃膜的改善的保色性。
除了上述组分层(a)和(b)之外，本发明的膜结构还可包括其它任选的基底层，即组分(c)。例如，在一些实施方案中，聚烯烃膜结构可包括聚烯烃层的顶部表面上的印刷层，其中印刷层可与涂料层接触；并且因此，形成多层膜结构，其中印刷层设置在聚烯烃层与涂料层之间。在此类实施方案中，可将涂料组合物直接施涂到印刷层上。印刷层可以是以各种颜色显示产品细节和其它包装信息的油墨层。印刷层可以在一个一般实施方案中≤15μm，在另一个实施方案中≤10μm，在仍另一个实施方案中≤5μm，并且在又另一个实施方案中≤2.5μm。
在另一个实施方案中，印刷层可在涂覆聚烯烃膜的另一侧上，其中进一步与另一个可热密封的聚烯烃膜或另一个具有层压粘合剂的多层聚烯烃膜层压。
如果需要，具有特定功能的任选层诸如密封剂层、阻隔层、接合层等或它们的组合可通过共挤出或通过利用层压粘合剂层压而添加到涂覆膜结构中。
在一个或多个实施方案中，当使用任选层时，任选层的厚度可以例如在一个实施方案中为1μm至100μm，在另一个实施方案中为2μm至70μm，并且在仍另一个实施方案中为3μm至50μm。
在一个广泛的实施方案中，通过将上述涂料组合物施涂到聚烯烃膜基底的表面上以在聚烯烃膜基底的表面上形成涂料层来生产本发明的可热密封的可回收的涂覆膜。根据一个或多个实施方案，本发明的涂覆膜可通过通常包括以下步骤的方法制备：将未固化的涂料组合物施涂在聚烯烃膜层的外表面的至少一部分上；以及使未固化的涂料组合物固化以在聚烯烃层上形成涂料层，从而得到本发明的涂覆膜结构。未固化的涂料组合物的施涂可以使得聚烯烃层的外表面与涂料层的内表面接触。
例如，在一个一般实施方案中，用于生产可热密封的可回收膜的方法包括以下步骤：(I)提供(a)聚烯烃膜基底；以及(b)涂料组合物；(II)将涂料组合物施涂至聚烯烃基底的表面的至少一部分以形成涂料层；以及(III)使可回收的涂料组合物固化，以在步骤(II)的聚烯烃基底的顶部表面上形成固化的涂料层，从而形成涂覆膜。如本文所述，将涂料组合物“施涂”至聚烯烃层基底可包括通过本领域已知的将涂料组合物或制剂施涂至膜基底的任何常规手段使涂料组合物与聚烯烃层接触。例如，可使用常规成膜设备和工艺，包括照相凹版印刷、柔性版印刷、胶版印刷、迈耶棒刮涂(Meyer rod drawdown)等来施涂涂料组合物。在一些实施方案中，在一个实施方案中可在使用层压工艺步骤之前进行上述涂料施涂工艺；或者在另一个实施方案中可在使用层压工艺之后进行上述涂料施涂工艺。
在一个或多个实施方案中，可在常规层压机器上通过层压工艺进行未固化涂料组合物的施涂。例如，根据一个或多个实施方案，当聚烯烃膜层在纵向上平移时，可将未固化的涂料组合物施涂到聚烯烃膜层上。也就是说，可在纵向上传送聚烯烃膜层，同时施涂未固化的涂料组合物。如本文所述，纵向是指膜流动到加工机器诸如层压机上或中的方向。可用光辊或凹版辊将未固化的涂料组合物沉积到聚烯烃膜层上，这可至少部分地通过未固化的涂料组合物的粘度进行选择。聚烯烃膜层可以成卷的形式开始，在纵向上退绕和传送，其中将未固化的涂料组合物施涂到聚烯烃层上，然后将聚烯烃层重新卷绕成卷。
根据本文公开的实施方案，在施涂未固化的涂料组合物之后，可将未固化的涂料组合物干燥并固化以形成位于聚烯烃层表面上的包含固化的涂料组合物层的涂料层。固化可以是“被动的”，这意味着通过使未固化的涂料组合物在环境条件下静置一段时间来进行固化。另选地，可通过暴露于升高的温度、红外(IR)辐射或可导致在涂料组合物中发生固化的其它机制来促进固化。在一些实施方案中，固化可在聚烯烃膜层和未固化的涂料组合物在层压后为一卷时进行。在一段时间之后，未固化的涂料组合物凝固并形成包含具有涂料层的涂覆膜的一卷膜。
本发明的涂覆膜可用于例如包装食品或非食品物品的包装应用和层压物应用；易于利用可回收包装的行业。例如，本发明的涂覆膜在回收之前可用于包装应用以用于制造各种包装材料和产品。例如，涂覆膜可用于食品颗粒/豆类的散装包装、种子的包装、小扁豆和谷物的包装、肥料的包装、油籽的包装、糖的包装、盐的包装、药物的包装、其它食品以及个人护理物品诸如浴盐、洗涤剂荚的包装等。涂覆膜还可用作婴儿湿巾、女性卫生产品、谷物棒、蛋白棒、干酪和糖果产品的包裹物。此外，当用于包装制品时，可回收膜的其它有利特征和应用包括例如耐恶劣气候条件、高拉伸强度、稳健的耐跌落测试性、优异的光学外观和耐溢出性。
本发明的优点之一是由本发明的膜制成的用过的原始制品可易于通过回收过程加工。在回收之后，来自先前原始制品的回收材料可用于制备后续回收膜；并且继而，后续回收膜可用于制备回收制品。所得的后续回收膜可有利地用于制造后续回收制品，该后续回收制品具有与先前原始制品非常接近的特性和性能。例如，由来自回收制品的回收材料制成的新的单层回收膜结构可具有如下特性：相对于相同地再加工而没有任何回收材料的对照原始膜，表现出<50％的性能变化。在一些实施方案中，新的单层膜结构可具有表现出在一个实施方案中在0％至<50％，在另一个实施方案中在0.01％至<40％，并且在仍另一个实施方案中在0.1％至<30％范围内的性能变化的特性。回收膜结构和回收膜结构的可回收性能满足塑料回收商协会(The Association of Plastic Recyclers)的可回收性指南。
实施例
以下本发明实施例(Inv.Ex.)和比较实施例(Comp.Ex.)(统称为“实施例”)以进一步详细地说明本发明，但不应被解释为限制权利要求书的范围。除非另有指明，否则所有份数和百分比都按重量计。
以下实施例中使用的各种材料描述于表I中。
表I-原材料
实施例1-9和比较实施例A和B–涂料组合物
部分A：用于制备涂料制剂的一般程序
表II中所述的本发明实施例1-9的涂料制剂制备如下：
使用高速混合器，将组分以如表II所述制剂所示的给定量混合。首先将丙烯酸乳液聚合物装载到混合容器中，然后装载去泡剂。然后，在室温(RT，约23℃)下，在搅拌下将其它添加剂逐一添加到混合容器中的混合物中。
在将涂料组合物施涂到聚烯烃膜基底上之前，在顶置式混合器下将网幅涂料与水分散性脂族多异氰酸酯以恰当的混合比率合并。然后将涂覆的膜基底在90℃的干燥烘箱中干燥约2分钟(min)。
表III中所述的比较实施例A和比较实施例B的涂料制剂根据产品制造商的技术数据表(TDS)中提出的建议制备。例如，比较实施例A或B的涂料制剂通过用高速混合器在顶置式混合下混合包含产品的两种组分来制备；并且接着在室温下以给定的混合比率将涂料组合物涂覆在聚烯烃基底上，并在90℃的干燥烘箱中干燥约2min。
比较实施例C是ELITETM5960PE的未涂覆的聚乙烯膜。
部分B：用于制备涂覆膜样本的一般程序
使用具有#2刮涂棒的K-涂覆机将使用部分A中的程序制备的湿涂料组合物涂覆到HDPE膜(由ELITE 5960制成，50μm厚)的表面上。涂层的目标重量为3.0g/m2至3.5g/m2。另外使用柔性版印刷打样机中具有120Q网纹辊的QD印刷机来制备用于在柔性版印刷工艺中进行测试并且以1.3g/m2至2.0g/m2的涂覆量为目标的涂覆膜样本。
在将湿涂料组合物施涂到HDPE膜上之后，将湿涂料组合物在90℃下干燥2min，然后将涂覆膜样本在室温下保持7天，然后对涂覆膜样本进行涂层性能测试。
表II描述了本发明实施例1至本发明实施例9的涂料组合物的制剂成分和制剂特性。测量湿涂料组合物样品的粘度和适用期。使用Signature系列粘度杯Zahn#3杯测量粘度。
表III描述了两种可商购获得的制剂和比较实施例A和比较实施例B的涂料组合物的制剂特性。测量湿涂料组合物样品的粘度和适用期。使用Signature系列粘度杯Zahn#2杯测量粘度。
表II-涂料组合物
*在与MOR-FREETMCR-9-101混合之前测量
表III-涂料组合物
**由于粘度低，使用Signature Zahn#2杯。
比较实施例C
比较实施例C是具有50μm厚度的HDPE多层膜本身(ELITETM5960)。
实施例10-18和比较实施例D和E–涂覆膜
涂层性能测试
基于ASTM D2457测试固化涂层的60°和20°(二十度)的光泽度。在室温下用光泽计测量光泽度。
测试固化涂层的面对面Sutherland磨损。根据ASTMD5265，用2000RUB测试仪和1.81千克(kg)重量的负荷测试Sutherland磨损。
在控制室(25℃，50％湿度)中用来自测试机器公司(Testing Machines Inc.)的COF测试仪测量固化涂层的COF。
在205℃与0.276MPa压力和1秒持续时间下，使用具有Teflon涂覆的加热钳的热密封机，通过面对面地热密封涂层侧来评价耐热密封性。当涂层没有粘在一起并且膜在密封后没有显著收缩时，涂层被指定为“合格”。当涂层粘在一起和/或膜在密封后显著收缩时，涂层被指定为“不合格”。表IV描述了涂覆膜的涂层性能结果。
表IV-来自K-涂覆机刮涂的光泽涂层的性能
***未测试
****涂覆膜样本使用Labocombi中试涂覆机以122M/min在50μm HDPE上制备；将样本在室温下固化7天后收集数据；涂覆量＝1.5g/m2
表V-来自QD印刷机柔性版印刷打样机的光泽涂层的性能
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显而易见，在不脱离随附权利要求书中所定义的本发明的范围的情况下的修改和变化是有可能的。更具体地，尽管本发明的一些方面在本文中被标识为优选的或特别有利的，但预期本发明不必限于这些方面。
根据权利要求书将显而易见，单数的使用也包括复数的可能性。例如，对涂料层的引用还隐含地包括对至少一个涂料层的引用。
应当注意，所附权利要求中的一项或多项权利要求利用术语“其中”作为过渡性表述。出于定义本发明的目的，应注意，术语“其中”在权利要求中引入为开放式过渡短语，其用于引入结构的一系列特征的引述并且应以与更常用的开放式前导术语“包含”相同的方式解释。

Claims (10)

1.一种用于包装制品的具有可回收特性的有光泽的涂覆膜，所述涂覆膜包括以下各项的组合：
(a)可回收聚烯烃的至少一个膜层；以及
(b)设置在所述可回收聚烯烃的所述至少一个膜层的一个表面的一部分上的至少一个涂料层；其中所述至少一个涂料层包含水性涂料组合物；其中所述涂料层具有：(1)大于或等于130℃的耐热密封性；(2)在1.81kg重量的负荷下大于或等于50次摩擦循环的耐磨性；(3)大于或等于90光泽度单位的60°的光泽度特性；
以及(4)与没有所述涂料层的膜相比，性能变化小于50百分比的可回收特性。
2.根据权利要求1所述的膜，其中所述耐热密封性为130℃至220℃；其中所述耐磨性为50次摩擦循环至2,000次摩擦循环；其中60°的所述光泽度特性为90光泽度单位至130光泽度单位；并且其中所述回收特性为相对于以相同方式再加工而没有任何回收材料的对照原始膜来说0.01百分比至小于50百分比的性能变化。
3.根据权利要求1所述的膜，其中可回收聚烯烃的所述至少一个膜层是聚乙烯。
4.根据权利要求1所述的膜，其中所述至少一个涂料层是用羟基官能化乳液和不含无机颜料材料的添加剂配制的水性丙烯酸涂料；并且其中用水分散性脂族多异氰酸酯使所述水性丙烯酸涂料固化。
5.一种包装制品，所述包装制品由根据权利要求1所述的有光泽的涂覆膜制成。
6.一种回收制品，所述回收制品由根据权利要求5所述的有光泽的涂覆膜制成。
7.一种用于生产具有可回收特性的有光泽的涂覆膜的方法，所述方法包括以下步骤：
(I)提供：
(a)可回收的聚烯烃膜基底；以及
(b)水性涂料组合物；
(II)将步骤(I)的所述水性涂料组合物施涂到所述聚烯烃基底的表面的至少一部分以形成水性涂料组合物涂料层；以及
(III)使所述水性涂料组合物固化，以形成设置在步骤(II)的所述聚烯烃基底的一个表面的至少一部分上的固化涂料层，从而形成涂覆膜；其中所述涂料层具有：(1)大于或等于130℃的耐热密封性；(2)在1.81kg重量的负荷下大于或等于50次摩擦循环的耐磨性；(3)大于或等于90光泽度单位的60°的光泽度特性；以及(4)与没有所述涂料层的聚烯烃膜相比，性能变化小于50百分比的可回收特性。
8.一种用于生产回收膜制品的方法，所述方法包括以下步骤：
(i)提供根据权利要求4所述的包装制品；
(ii)将来自步骤(A)的所述包装制品破碎成多个预定尺寸的碎片；
(iii)将来自步骤(B)的所述多个碎片造粒以形成多个预定尺寸的粒料；以及
(iv)加工来自步骤(C)的所述粒料以形成回收的膜制品。
9.一种回收的膜制品，所述回收的膜制品通过根据权利要求8所述的方法生产。
10.一种水性涂料组合物，所述水性涂料组合物包含：
(A)至少一种羟基官能化的乳液聚合物；
(B)至少一种交联剂；
(C)水；以及
(D)至少一种氨基甲酸酯系增稠剂；以及
(E)至少一种滑爽剂；
(F)至少聚结剂
其中所述水性涂料组合物在聚烯烃膜基底上提供涂料层；其中所述涂料层具有(1)大于或等于130℃的耐热密封性；(2)在1.81kg重量的负荷下大于或等于50次摩擦循环的耐磨性；(3)大于或等于90光泽度单位的60°下的光泽度特性；以及(4)与没有所述涂料层的膜相比，性能变化小于50百分比的可回收特性。
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