專利名稱：基材上的改進(jìn)的pvoh阻隔性能的制作方法
背景技術(shù)：
耐油和油脂的紙張(OGR紙張)屬于“包裝紙”的范疇。包裝本身包括各種基材例如紙張、紙板、塑料、玻璃纖維、帆布或織物/紡織品基材等等。歷史上，相對(duì)于市場(chǎng)規(guī)模而言，聚乙烯醇(PVOH)在OGR紙中的使用已經(jīng)是最低限度的，盡管它本身是親水并因此高度耐油、油脂和大多數(shù)有機(jī)溶劑。這是因?yàn)樗饕ㄟ^(guò)施膠擠壓施涂，而這限制了添加到基材上的PVOH的量，并因此使PVOH局限為不連續(xù)的膜。作為連續(xù)的膜，無(wú)論是游離的或者澆鑄到基材上，PVOH均已證明為油、油脂和大多數(shù)有機(jī)溶劑的阻隔層，有些情況下為完全阻隔層。通常，將PVOH用于改進(jìn)淀粉的性能以滿足簡(jiǎn)單的耐油脂要求。但是，對(duì)于更高端的最終要求，對(duì)于更強(qiáng)腐蝕性的目標(biāo)規(guī)格，通常使用含氟化合物(FC)。盡管已使用PVOH作為載體，但在以前的淀粉中更通常使用FC作為載體。對(duì)于本發(fā)明而言，與較低端的最終要求相對(duì)的較高端的最終要求意思是紙張的要求比較低端的最終要求更大、更嚴(yán)格或更高。OGR紙張主要用于諸如寵物食品內(nèi)襯袋、爆玉米花袋襯里、微波食品襯里、用在食品包裝物品例如比薩餅盒、爆玉米花盒/袋、黃油包、面包店物品、快餐盒(例如，漢堡包、熱狗、炸薯?xiàng)l用容器等等)中的襯里的應(yīng)用。應(yīng)用還包括壁爐起動(dòng)木材包裝物、硅樹(shù)脂脫模襯里等等。本發(fā)明涉及在上述所有常規(guī)應(yīng)用中的用途，但主要是在食品應(yīng)用中的用途，并且還包括油(例如機(jī)油)用容器和化妝品包裝。需要阻隔型性能的包裝；耐油和油脂的阻隔層或例如在木炭(含有輕質(zhì)液體)包裝中的有機(jī)溶劑用阻隔層還可利用本發(fā)明的概念。將典型的木炭包裝預(yù)流化，其中包裝需要特定的阻隔層以避免流體泄漏。其它OGR阻隔物是聚乙烯(PE)膜，所述聚乙烯膜例如用于牛奶紙箱用原料。目前采用現(xiàn)有的PE的問(wèn)題是其不能再漿化或生物降解。因此，PVOH膜優(yōu)于PE膜。目前，由于裝置限制，就用于OGR市場(chǎng)而言基材上PVOH的附加物水平很低。通常將PVOH溶液在施膠擠壓下施涂到造紙機(jī)上。根據(jù)施加到紙張上的多少，施膠擠壓受到粘度的限制。因此例如，PVOH在紙張上的典型的附加物水平為約0.3-2.0％PVOH(基于干纖維的干PVOH)，其通常亦為約6-40磅/噸的附加物。根據(jù)施膠擠壓的性質(zhì)，溶液易于滲透而不停留在紙張表面上。由此，傳統(tǒng)上PVOH施涂到紙張上用于不連續(xù)膜。換句話說(shuō)，在基材表面上將PVOH施涂作為不連續(xù)的區(qū)域或補(bǔ)丁。在現(xiàn)有的造紙機(jī)上多次施涂是少見(jiàn)且昂貴的。這樣產(chǎn)生具有不完全阻隔性能的基材。這是本領(lǐng)域中本發(fā)明將著手解決的問(wèn)題。PVOH在很大程度上并未參與到上述OGR等級(jí)的紙張中。本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，與許多其它類型的紙張相比，對(duì)上述類型的OGR基紙張將不同地進(jìn)行處理。關(guān)于其在OGR應(yīng)用中的用途，目前市場(chǎng)對(duì)FC的性能很滿意。由于它們易于降低外露纖維的表面能，F(xiàn)C在平整、起皺和邊緣測(cè)試方面很出色。但是，F(xiàn)C對(duì)于用在涂布基材中是很昂貴的材料。在造紙工業(yè)中有人認(rèn)為，所有的FC將最終退出市場(chǎng)(因?yàn)椴捎迷摬牧隙鴣?lái)自于環(huán)境和人類研究的一些負(fù)面結(jié)果)。因此，存在對(duì)用在造紙或紡織工業(yè)中的FC的替換方案的需要，所述替代方案相對(duì)于耐油和油脂性或阻隔層而言具有類似或優(yōu)良的性能。美國(guó)專利申請(qǐng)2003/0194501公開(kāi)了涂布基材的方法，其中將包含聚乙烯醇的涂料組合物采用幕簾涂布機(jī)施涂。該申請(qǐng)公開(kāi)了聚乙烯醇作為能夠與其它化合物反應(yīng)的化合物包含在涂料中以促進(jìn)涂料形成凝膠。還參見(jiàn)美國(guó)專利申請(qǐng)2003/0188839和2003/0194501，其公開(kāi)了采用包含聚乙烯醇的涂料幕簾涂布基材。
發(fā)明概述本文公開(kāi)了涂布基材和生產(chǎn)涂布基材的方法。采用至少一層聚乙烯醇聚合物涂層涂布基材的至少一個(gè)表面?；木哂心陀秃陀椭?、或者油和油脂阻隔性能。聚乙烯醇涂層可通過(guò)幕簾涂布機(jī)或其它裝置施涂到基材的表面上。涂層包括至少一層，該層通過(guò)采用PVOH(任意等級(jí)的PVOH均可接受)的溶液以單次、同時(shí)或多次通過(guò)的方式施涂到基材(紙張、紙板、塑料、玻璃纖維、帆布、織物/紡織品基材等等)上形成，然后將涂層干燥。如本文所用，“近似連續(xù)”意思是接近連續(xù)但不是真正連續(xù)的膜，即具有一些針孔的膜，而“連續(xù)”認(rèn)為基本上無(wú)針孔。不連續(xù)或非連續(xù)的膜意指含有針孔的膜。涂布基材具有高于常規(guī)(單次通過(guò))形成的PVOH基OGR涂層的耐油和油脂性能。任選地，本文所使用的PVOH溶液可含有其它組分例如其它聚合物，從而利用PVOH的共聚物作為溶液涂布到基材上。PVOH可含有添加劑例如增塑劑、淀粉、膠乳、填料等等。涂層可包括2或更多數(shù)目的多層?？赡艿耐繉拥臄?shù)目?jī)H受到采用所述幕簾涂布機(jī)所利用的口模(die)或裝置的限制。預(yù)想無(wú)論何處采用幕簾涂布機(jī)以單次通過(guò)的方式可以是約7-約20個(gè)涂層，其中至少一層涂層是PVOH溶液或PVOH的共聚物溶液。PVOH溶液含有至少約1％PVOH固體，盡管可使用更高含量。
發(fā)明詳述幕簾涂布機(jī)能夠施涂PVOH溶液的多層以可能在基材(特別是紙張或紙板)上以單次通過(guò)的方式獲得PVOH的連續(xù)干燥的膜，而不需要轉(zhuǎn)移和膠合到紙張上。這不同于利用施膠擠壓、日歷堆疊盒和涂布機(jī)(刮刀、氣刀、滾筒、棒等等)的常規(guī)造紙。盡管幕簾涂布機(jī)已存在至少30年，但就造紙用途而言它們歷史上僅用于感光膠片工業(yè)或其它高度專業(yè)化應(yīng)用。工業(yè)界并不知道幕簾涂布機(jī)通常在制造含有PVOH的OGR阻隔紙張產(chǎn)品中是有用的。根據(jù)本發(fā)明，幕簾涂布機(jī)可用于以單次、同時(shí)、或多次通過(guò)的方式涂布PVOH溶液以在基材的至少一個(gè)表面上施涂一層或多層PVOH涂層。本文所述的涂布方法可用于生產(chǎn)連續(xù)或近似連續(xù)的涂層。術(shù)語(yǔ)“連續(xù)”和“近似連續(xù)”用于描述涂層在基材上的物理覆蓋。當(dāng)然，涂層在基材上的阻隔有效性較準(zhǔn)確地通過(guò)之后論述的阻隔測(cè)試法測(cè)定。就生產(chǎn)PVOH-OGR阻隔膜而言市場(chǎng)未考慮使用幕簾涂布機(jī)。之所以這樣，可能是因?yàn)槟缓熗坎紮C(jī)歷史上不用于攝影工業(yè)或涂布熱敏紙。還據(jù)信，幕簾涂布機(jī)先前不用于在基材上涂布PVOH層，因?yàn)閷?duì)于采用幕簾涂布機(jī)施涂，工業(yè)中的那些人員認(rèn)為PVOH溶液不形成“幕簾”。如本文所述，令人驚奇的是已確定PVOH可以“幕簾”的方式施涂以涂布基材。幕簾涂布機(jī)是用于以單次通過(guò)的方式施涂單層或多層液體涂層的專門機(jī)器；多層可以是例如約7-20層或更多。涂層數(shù)目通常受到所使用的裝置的限制。流體通過(guò)層滑動(dòng)口模、從模唇上分開(kāi)，形成未負(fù)載的液膜，所述液膜通過(guò)重力落到移動(dòng)紙幅上。涂層的數(shù)目可隨意擴(kuò)大。在本申請(qǐng)中，涂層的數(shù)目可通過(guò)形成連續(xù)或近似連續(xù)的PVOH干燥膜所必需的數(shù)目確定。例如，以單次通過(guò)的方式放置的附加涂層(不同于初始的PVOH溶液涂層)包括增塑劑、用于水分蒸汽傳輸改進(jìn)的PVDC、顏料、淀粉、膠乳等等。單次、同時(shí)或一次通過(guò)是重要的，因?yàn)樵旒埳滩幌Ｍ麑⒓垙埻ㄟ^(guò)機(jī)器兩次。PVOH是重要的，因?yàn)樗峁┝薕GR阻隔物。連續(xù)是重要的，因?yàn)榭勺韪粲秃陀椭?。采用非連續(xù)PVOH膜，油和油脂可滲透通過(guò)膜中的針孔。通過(guò)使用幕簾涂布機(jī)，可以單次通過(guò)的方式施涂較多PVOH以獲得與其它施涂技術(shù)相比同樣所需的最終結(jié)果。幕簾涂布機(jī)易于涂布表面，因?yàn)樵谂c紙張接觸的位置不存在壓力。已發(fā)現(xiàn)幕簾涂布機(jī)對(duì)于在足以獲得有效的油和油脂阻隔性能的PVOH濃度和附加物下將PVOH溶液涂層施涂到基材上是有效的，特別是在工業(yè)操作中。但是，顯然應(yīng)注意，令人滿意的油和油脂阻隔性能可通過(guò)采用不同于幕簾涂布的技術(shù)將PVOH溶液涂布到基材上獲得，只要PVOH的濃度和附加物在本文所述水平下。據(jù)信上述PVOH涂布量過(guò)去在基材上并未實(shí)施，因?yàn)檎J(rèn)為這些高PVOH濃度或附加物不能采用有效利用涂層的方式干燥。本文所述涂布基材和方法的一個(gè)方面在于，已經(jīng)令人驚訝地確定所述高的PVOH濃度和附加物可采用工業(yè)操作方式干燥以形成有效的油和油脂阻隔涂層。實(shí)驗(yàn)室工作顯示，紙張上的PVOH膜是對(duì)油脂和有機(jī)溶劑的總阻隔層。采用增塑劑，它們可提供熱封并通過(guò)困難的起皺測(cè)試。本文所述涂布基材通過(guò)了許多針對(duì)OGR膜的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試。例如，在3M抗油脂性能測(cè)試的情況下，認(rèn)為12等級(jí)為可獲得的最大等級(jí)。已發(fā)現(xiàn)層壓到紙張基材上的PVOH涂層獲得12，而不存在與膜相關(guān)的任何問(wèn)題。在一個(gè)實(shí)施方案中，本文所述的涂布基材顯示出至少4的3M抗油脂性能測(cè)試值。在第二個(gè)實(shí)施方案中，本文所述的涂布基材顯示出至少8的3M抗油脂性能測(cè)試值。在又一個(gè)實(shí)施方案中，涂布基材顯示出至少10的3M抗油脂性能測(cè)試值。上述測(cè)試簡(jiǎn)單并且被設(shè)計(jì)成快速進(jìn)行。將溶劑液滴，例如庚烷-甲苯混合物置于板材的表面上并且在約15秒之后擦去。如果溶劑在上述時(shí)間范圍內(nèi)未滲透板材，則該膜通過(guò)測(cè)試。利用庚烷-甲苯混合物溶劑液滴和通過(guò)常規(guī)澆鑄法制得的PVOH膜的試驗(yàn)室研究導(dǎo)致通過(guò)耐油測(cè)試(OilHoldout test)。液滴在膜的使用期限內(nèi)將不滲透膜。另一個(gè)重要的工業(yè)測(cè)試是起皺測(cè)試。起皺測(cè)試使用隔離紙，將所述隔離紙本身折疊并且采用加重輥擠壓以沿折痕使纖維暴露出來(lái)。FC通常通過(guò)起皺測(cè)試并且表現(xiàn)優(yōu)異。但是，常規(guī)形成的膜(其中未采用施膠擠壓施涂阻隔材料，例如PVOH、淀粉等)通常不能通過(guò)起皺測(cè)試。在實(shí)驗(yàn)室條件下使用典型的OGR基紙，已證實(shí)如果PVOH附加物水平為約5％(基于干纖維)，則PVOH處理通過(guò)起皺測(cè)試，如根據(jù)50％相對(duì)濕度的TAPPI條件所測(cè)。已發(fā)現(xiàn)，通常在PVOH的情況下在低的相對(duì)濕度條件下需要增塑劑(提供柔性性能)。但是，應(yīng)理解必需的附加物水平取決于用于涂布所選擇的基材的性質(zhì)。例如，較厚基材所必須的附加物水平顯著少于對(duì)于較薄或不致密的基材所必須的附加物水平。但是，根據(jù)本發(fā)明，通常發(fā)現(xiàn)至少5％的PVOH附加物水平將向所有類型的基材提供高水平的耐油和油脂性，如通過(guò)下文提供的試驗(yàn)評(píng)價(jià)結(jié)果所證實(shí)。在另一個(gè)實(shí)施方案中，PVOH的附加物水平為約7-約10％。在又一個(gè)實(shí)施方案中，PVOH附加物水平為約10％-約15％。另外，在一個(gè)實(shí)施方案中，已確定令人滿意的耐油和油脂性可采用包括至少7g/m2的PVOH的基材表面涂層獲得。在第二個(gè)實(shí)施方案中，基材表面涂層具有約10g/m2-約20g/m2的PVOH。在又一個(gè)實(shí)施方案中，基材在至少一個(gè)表面上涂布約10g/m2-約15g/m2。在本發(fā)明的方法的情況下，各種等級(jí)的PVOH均可用作溶液。已確定通常在本文所述的PVOH溶液中希望包含增塑劑，特別是在低的相對(duì)濕度條件下。但是，應(yīng)理解使用不包含增塑劑的PVOH溶液制備的涂層也在本發(fā)明的范圍內(nèi)。在一個(gè)實(shí)施方案中，在本文所述的產(chǎn)品和方法中使用的PVOH具有的重均分子量(Mw)為約10,000-約200,000。在另一個(gè)實(shí)施方案中，PVOH具有的重均分子量(Mw)為20,000-130,000。在一個(gè)實(shí)施方案中，PVOH具有的聚合度(Dp)為約100-約3,000。在另一個(gè)實(shí)施方案中，聚合度為約200-約1,600。聚乙烯醇通過(guò)聚(醋酸乙烯酯)水解工業(yè)制得并且通常具有的水解度為約85％-高于99％。在本文所述產(chǎn)品和方法的一個(gè)實(shí)施方案中，水解度為50％-100％。在另一個(gè)實(shí)施方案中，水解度為75％-98％。在本文所述的方法和產(chǎn)品的各種實(shí)施方案中還可使用分子量和聚合物水解度不同的聚乙烯醇聚合物的組合物的混合聚乙烯醇系列產(chǎn)品。本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，通常PVOH溶液經(jīng)過(guò)蒸煮循環(huán)。作為幕簾涂布技術(shù)用溶液，還可使用PVOH的共聚物。它們包括(甲基)丙烯酸酯、醋酸乙烯酯和提供后期皂化的共聚單體的反應(yīng)產(chǎn)物。如本文所用，如果不另外指出，術(shù)語(yǔ)“PVOH”、“聚乙烯醇聚合物”和“PVOH聚合物”包括聚乙烯醇均聚物、包含至少一種共聚單體的共聚物及其共混物。一種上述的有用的共聚物包括乙烯醇與2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸或所述酸的鹽的共聚物。乙烯醇(VOH)與2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸或所述酸的鹽(AMPS)的共聚物通過(guò)如下步驟制備在攪拌下將作為共聚單體的醋酸乙烯酯(VAM)和AMPS、產(chǎn)生自由基的聚合引發(fā)劑和用于所述共聚單體、引發(fā)劑和由所述共聚單體的共聚產(chǎn)生的共聚物的溶劑連續(xù)進(jìn)料，在聚合條件下在所述第一反應(yīng)區(qū)中將所得到的反應(yīng)物料保持足以使進(jìn)入所述第一反應(yīng)區(qū)的大部分AMPS聚合的停留時(shí)間，將得自所述第一反應(yīng)區(qū)的反應(yīng)物料與額外供應(yīng)的AMPS連續(xù)進(jìn)料至第二反應(yīng)區(qū)中，在第二反應(yīng)區(qū)中將反應(yīng)物料保持足以使加入到第二反應(yīng)區(qū)的大部分AMPS聚合的停留時(shí)間，從第二反應(yīng)區(qū)中連續(xù)取出反應(yīng)物料，從后一反應(yīng)物料中分離VAM與AMPS的共聚物，并通過(guò)水解和/或醇解使所述共聚物中的大部分醋酸酯基團(tuán)進(jìn)行皂化以形成VOH與AMPS的共聚物。其它有用的聚乙烯醇聚合物包括包含至少一種共聚單體例如乙烯、羧酸、支化烷基酸乙烯基酯例如具有5和9-11個(gè)碳原子的α支化羧酸的乙烯基酯(以名稱VeoVa購(gòu)自Resolution Performance Products)、丙烯酰胺和其它共聚單體的共聚物。應(yīng)理解，如本文所用術(shù)語(yǔ)“共聚物”為包含至少兩種單體單元的聚合物并因此包括三元共聚物等等。在一個(gè)實(shí)施方案中，PVOH溶液可在PVOH固含量為約1％-約30％的情況下制備。在第二個(gè)實(shí)施方案中，溶液具有的PVOH固含量為約5％-約25％。在又一個(gè)實(shí)施方案中，溶液可具有的PVOH固含量為約7％-15％。除了PVOH以外，溶液可具有衍生自溶液中的添加劑的固含量。例如，溶液可含有添加劑例如表面活性劑、增塑劑和顏料。在一個(gè)實(shí)施方案中，除了由PVOH提供的固含量以外，這些添加劑在溶液中可構(gòu)成最高達(dá)30％固體。采用AMPS改性共聚物的實(shí)驗(yàn)室研究指出，事實(shí)上干燥的膜顯著比標(biāo)準(zhǔn)級(jí)PVOH更軟且更具柔性。將這種膜的樣品粘合到紙張表面上并且針對(duì)標(biāo)準(zhǔn)起皺測(cè)試進(jìn)行測(cè)試(如按照TAPPI條件在50％相對(duì)濕度下進(jìn)行測(cè)試)。通過(guò)要求30分鐘耐松節(jié)油的TAPPI松節(jié)油起皺測(cè)試，紙張上的PVOH AMPS膜通過(guò)測(cè)試。而且還通過(guò)了3M抗油脂性能測(cè)試。還采用標(biāo)準(zhǔn)等級(jí)的PVOH進(jìn)行了抗油脂性能測(cè)試和起皺測(cè)試。將Celvol325系列的PVOH溶液通過(guò)澆鑄到玻璃板上生產(chǎn)膜，該膜約1密耳厚，并且在室溫下干燥約24小時(shí)。觀察到膜通過(guò)了平整測(cè)試和起皺測(cè)試。觀察表明，標(biāo)準(zhǔn)等級(jí)的PVOH不如共聚物/coamps PVOH具有柔性。但是觀察到，在50％相對(duì)濕度下仍存在一定柔性。將通常用于測(cè)定基材涂層的耐油和油脂性能的以下測(cè)試方法用于評(píng)價(jià)本文所述產(chǎn)品和方法TAPPI T-508cm-99柔性包裝材料的耐油性TAPPI T-559pm-96針對(duì)紙張和紙板的耐油性測(cè)試油滲透時(shí)間3M抗油脂性能測(cè)試TAPPI法T-454平整測(cè)試(基于松節(jié)油1800秒持續(xù)時(shí)間)松節(jié)油起皺測(cè)試(基于1800秒)TAPPI T-462 om-93針對(duì)紙張的蓖麻油滲透測(cè)試植物油T-507測(cè)試(60℃下)
試驗(yàn)評(píng)價(jià)表1詳細(xì)列出了采用幕簾涂布機(jī)方法制備的37個(gè)聚乙烯醇涂布的基材結(jié)構(gòu)的組成和性能特征。在每個(gè)制備的涂布基材結(jié)構(gòu)中，基材為具有3M抗油脂性能測(cè)試值為或3的重量為55克/平方米的致密紙張基材。如下文所示，作為固含量為7.4％-15.1％的水基溶液，采用幕簾涂布機(jī)施涂涂層。除了所包含的表面活性劑(有助于保持穩(wěn)定的幕簾)和增塑劑(在一些Celvol107配制劑中用于改進(jìn)PVOH膜的柔性)以外，聚乙烯醇聚合物為唯一溶解的固體。所用的表面活性劑是以名稱Surfynol SE-F商購(gòu)自Air Products & Chemicals的液體。表面活性劑以濃度為0.075％-0.15％濕/濕基礎(chǔ)加入。增塑劑為商購(gòu)自All Chem Industries的Glycerine，將其以基于干燥份數(shù)的Celvol10710％濕份數(shù)加入到PVOH溶液中。每種溶液使用以名稱Celvol107、Celvol125和Celvol205(購(gòu)自Celanese Chemicals)的一種或多種聚乙烯醇聚合物產(chǎn)品制備。這些聚乙烯醇聚合物為均聚物系列產(chǎn)品。Celvol107具有的水解度為98.0％-98.8％，在4.0％固體和20℃下的粘度為5.5-6.6cps，且pH為5.0-7.0；Celvol125具有的水解度為99.3％，在4.0％固體和20℃下的粘度為28.0-32.0cps，pH為5.5-7.5；且Celvol205具有的水解度為87.0％-89.0％，在4.0％固體和20℃下的粘度為5.2-6.2cps，且pH為4.5-6.5。含有Celvol125所制備的溶液具有的PVOH固含量為7％，采用Celvol107制備的溶液具有的固含量為15％，且包含Celvol205的溶液具有的固含量為13％。如表1中所示，一些涂布基材通過(guò)將規(guī)定的PVOH溶液以單層的方式幕簾涂布到基材的第一表面上制備。另外，如表1中所示，一些基材結(jié)構(gòu)通過(guò)在基材的第一表面上幕簾涂布多層制備。調(diào)節(jié)幕簾涂布機(jī)以輸送必須量的PVOH溶液，以如表1中所示在基材的表面上獲得涂層濃度或PVOH的附加物水平。施涂PVOH溶液之后，將基材在如表1中所示的多個(gè)位置和溫度下干燥。如表1中所示，針對(duì)某些列舉的涂布基材收集了植物油測(cè)試結(jié)果TAPPI。
表1
1完成干燥過(guò)程之后的基材溫度2干燥差表1
3針孔4表面成坑通過(guò)觀察表1中所列數(shù)據(jù)，可以看出含有高水平聚乙烯醇聚合物的涂層對(duì)于獲得令人滿意的耐油和油脂性能是必須的。例如，可以看出至少約7％的PVOH附加物水平百分率對(duì)于獲得令人滿意的如通過(guò)3M抗油脂性能測(cè)試數(shù)據(jù)所示的耐油和油脂性是必須的。盡管所述附加物百分率高于上述試驗(yàn)結(jié)果(該結(jié)果指出至少5％附加物是令人滿意的阻隔層的最小值)，認(rèn)為阻隔性能的差別由所涂布的基材和涂布多層PVOH涂層的方式的差別所導(dǎo)致。在前述試驗(yàn)數(shù)據(jù)中，基材為重量為55g/m2的紙張。關(guān)于涂布方法，如前面所述進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，在涂布下一涂層之前將施涂的PVOH溶液的每一多濕涂層烘箱干燥。然而，在用于生產(chǎn)表1中所列涂布基材的幕簾涂布機(jī)工藝中，如果適合，以單次通過(guò)的方式施涂多個(gè)濕涂層，而不需在層之間進(jìn)行干燥。認(rèn)為這是表1中數(shù)據(jù)的最可能的原因。另外，觀察聚乙烯醇聚合物涂層的濃度與涂布基材表面的表面積的關(guān)系說(shuō)明，至少約7g/m2的聚乙烯醇聚合物的濃度對(duì)于獲得優(yōu)良的耐油和油脂性能是必須的。另外，表1的數(shù)據(jù)證實(shí)，采用約10g/m2-約20g/m2的PVOH涂層也可獲得優(yōu)良的阻隔性能。耐油和油脂性的決定性因素是基材表面上聚乙烯醇聚合物的總濃度。換句話說(shuō)，在基材表面上提供多層聚乙烯醇聚合物的多涂層未觀察到提高的耐油和油脂性能。例如，在基材表面上在濃度為10g/m2下聚乙烯醇聚合物的單層涂層提供了與各在濃度為5g/m2下聚乙烯醇聚合物的兩層涂層相同的耐油和油脂性。但是，可以多層的方式將聚乙烯醇涂層施涂到涂布基材的一個(gè)或兩個(gè)表面上也在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。表1的數(shù)據(jù)還說(shuō)明，與具有Celvol107PVOH的特性的聚乙烯醇聚合物相比，采用基于具有Celvol205PVOH的特性的聚乙烯醇聚合物的涂層獲得更堅(jiān)固的阻隔性能。例如，具有最佳性能的10個(gè)涂層中有9個(gè)是由Celvol205得到的。還觀察到，當(dāng)將不同PVOH溶液的兩個(gè)涂層施涂到基材表面上并且一個(gè)涂層基于Celvol205時(shí)，當(dāng)使用Celvol205作為底涂層時(shí)獲得更好的性能。認(rèn)為這是由形成相對(duì)更具柔性的涂層的Celvol205導(dǎo)致并且因?yàn)镃elvol205涂層稍更具水敏感性。因此，為了在使水敏感性的影響最小化的同時(shí)利用Celvol205涂層的相對(duì)更好的柔性，通過(guò)在另一種PVOH涂層的保護(hù)涂層以下放置Celvol205涂層可獲得更好的性能。但是，當(dāng)然Celvol205基涂層可以是表面涂層或者可以以多涂層的方式施涂到單一基材上也在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。在此將所有本文所參考的專利和公開(kāi)文獻(xiàn)全文引入以作參考。盡管已詳細(xì)描述了本發(fā)明及其優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)該理解可以進(jìn)行各種改變、替代和變換而不背離由所附權(quán)利要求所定義的本發(fā)明的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種涂布基材，其包含(i)具有第一和第二表面的基材；(ii)在基材的第一表面上的涂層，該涂層包含基于基材的第一表面的表面積至少7g/m2的聚乙烯醇聚合物。
2.權(quán)利要求1的涂布基材，其中涂層為幕簾涂布的涂層。
3.前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的涂布基材，其中基材包括至少一層選自紙張、紙板、塑料、玻璃纖維、帆布和紡織材料的材料。
4.前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的涂布基材，其中基材的第一表面顯示出至少240分鐘的植物油耐油性。
5.前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的涂布基材，其中在基材的第一表面上的涂層包含基于基材的第一表面的表面積10g/m2-15g/m2的聚乙烯醇聚合物。
6.前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的涂布基材，其中基材包括選自紙張和紙板的材料。
7.前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的涂布基材，其中基材的第一表面顯示出至少4的抗油脂性能測(cè)試值。
8.前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的涂布基材，其中基材為紙張。
9.前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的涂布基材，其中聚乙烯醇聚合物選自均聚物、包含至少一種選自乙烯、丙烯酸甲酯、羧酸、烷基酸乙烯基酯、丙烯酰胺的共聚單體的共聚物，及其共混物。
10.前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的涂布基材，其中基材的第一表面顯示出至少1800的松節(jié)油起皺測(cè)試值。
11.前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的涂布基材，其中涂層包含水解度為87.0％-89.0％并且在4.0％固體和20℃下粘度為5.2-6.2的聚乙烯醇聚合物。
12.前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的涂布基材，其中基材的第一和第二表面含有包含基于基材的第一表面和第二表面的表面積10g/m2-15g/m2的聚乙烯醇聚合物的涂層。
13.一種涂布基材，其包含(i)具有第一和第二表面的基材；(ii)在基材的第一表面上的幕簾涂布的涂層，該涂層包含基材重量的至少5重量％的聚乙烯醇聚合物。
14.一種生產(chǎn)涂布基材的方法，該方法包括在基材的第一表面上在基于基材的第一表面的表面積濃度為至少7g/m2下采用聚乙烯醇聚合物涂布具有第一和第二表面的基材。
15.權(quán)利要求14的方法，其中采用聚乙烯醇聚合物涂布基材的第一表面的步驟通過(guò)采用幕簾涂布機(jī)將包含聚乙烯醇聚合物的水溶液施涂到基材的第一表面上進(jìn)行。
16.權(quán)利要求14-15的方法，其中基材包括至少一層選自紙張、紙板、塑料、玻璃纖維、帆布和紡織材料的材料。
17.權(quán)利要求14-16的方法，其中聚乙烯醇水溶液具有基于聚乙烯醇聚合物水溶液的總重量7.0重量％-15.0重量％固體的固含量并且聚乙烯醇聚合物水解度為87.0％-89.0％并且在4.0％固體和20℃下粘度為5.2-6.2。
18.權(quán)利要求14-17的方法，其中在濃度為基于基材的第一表面10.0g/m2-15.0g/m2下將聚乙烯醇聚合物水溶液施涂到基材的第一表面上。
19.權(quán)利要求14-18的方法，其中將聚乙烯醇聚合物的涂層施涂到基材的第一和第二表面上。
20.一種生產(chǎn)涂布基材的方法，該方法包括在濃度為基材重量的至少5重量％下采用聚乙烯醇聚合物幕簾涂布具有第一和第二表面的基材的至少一個(gè)表面。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了涂布基材和生產(chǎn)涂布基材的方法。采用聚乙烯醇聚合物涂布基材的至少一個(gè)表面以使基材耐由和油脂。聚乙烯醇聚合物在基于基材的涂布表面的面積，至少7g/m
文檔編號(hào)D21H19/84GK1839186SQ200480024195
公開(kāi)日2006年9月27日 申請(qǐng)日期2004年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月22日
發(fā)明者G·D·米勒 申請(qǐng)人:塞拉尼斯國(guó)際公司