用于包裝液體產(chǎn)品的交聯(lián)聚乙烯醇膜及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及用于包裝液體產(chǎn)品，如洗衣液以及洗碗液，紫外交聯(lián)聚乙烯醇聚合物 以及共聚物膜，其中交聯(lián)不需要使用交聯(lián)劑。
【背景技術(shù)】
[0002] 聚乙烯醇(PV0H)是一般通過聚醋酸乙烯酯醇解，即水解或皂化，方式獲得的合成 樹脂。完全水解的PV0H，即幾乎所有的醋酸被轉(zhuǎn)換成醇，是一種只能在溫度超過60°C的熱水 中溶解的具有很強(qiáng)氫鍵并且高結(jié)晶的聚合物。如果在聚醋酸乙烯酯水解以后有足夠數(shù)量的 醋酸存在，聚乙烯醇就是部分被水解，部分被水解的聚乙烯醇具有較弱的氫鍵并且結(jié)晶度 低，并可以在冷水中溶解，即溫度低于50°F(10°C)的水。完全以及部分水解的PV0H被稱為 PV0H均聚物，雖然部分水解的PV0H在學(xué)術(shù)上是一乙烯醇以及醋酸乙烯酯醇共聚物。
[0003] PV0H共聚物一詞一般被用來指一種由乙烯酯，通常是醋酸乙烯酯，以及另一中單 體的聚合物。PV0H共聚物可叫以通過改變共聚物單體的種類和數(shù)量獲得所需要的膜的性 質(zhì)。例如，醋酸乙烯酯與一羧酸或者羧酸酯。同樣的，如果這些共聚物中的醋酸的水解只是 部分的，所得到的聚合物是三元共聚物一一含有醋酸乙烯酯，乙烯醇，以及羧酸鹽一一雖然 通常稱其為共聚物。
[0004] 已知的是，許多PV0H共聚物因其結(jié)構(gòu)可以相對于部分水解的PV0H均聚物更快速地 在冷水中溶解。這些共聚物能更好的被運(yùn)用于生產(chǎn)用于液體和粉末狀產(chǎn)品的包裝膜中，這 些液體和粉末狀產(chǎn)品包括農(nóng)用化學(xué)品，居家以及工業(yè)清理化學(xué)品，洗衣液，水處理劑以及類 似的產(chǎn)品。
[0005] 上述共聚物可以通過對醋酸乙烯酯和羧酸乙烯基單體的共聚物，以及醋酸乙烯酯 和羧酸乙烯酯單體的共聚物的水解(堿催化的醇解)獲得。在有足夠堿存在的情況下，酸(包 括酯水解反應(yīng)得到的酸)被中和形成羧酸鹽。這些PV0H共聚物，以及由其制得的膜能快速在 冷水中溶解。由元羧酸乙烯單體以及其酯獲得的含有羧酸物的PV0H共聚物通過醋酸乙烯 酯一一丙烯酸共聚物，醋酸乙烯酯一一巴豆酸，醋酸乙烯酯一一丙烯酸甲酯，醋酸乙烯 酯一一甲基丙烯酸，醋酸乙烯酯一一異丁烯酸甲酯的水解獲得，這些化合物均具有很好的 在冷水中的溶解性。事實上，由含有羧酸鹽的PV0H共聚物制得的包裝膜被認(rèn)為是在冷水中 溶解最快的膜。
[0006] 上述膜最大的市場是洗衣液以及洗碗液，在這些液體應(yīng)用中使用單位劑量的便利 已經(jīng)被廣泛地接受，包裝膜的快速溶解性能很適合這些產(chǎn)品的運(yùn)用。在傳送帶上先放置一 PV0H膜，傳送帶下面具有凹槽，使用真空時，PV0H膜被吸入凹槽中。然后凹槽中灌入洗滌液。 之后將第二層PV0H膜放置在第一層PV0H膜之上用以密封液體。所述第二層PV0H膜事先用水 或者PV0H的水溶液浸濕，從而增加第一和第二層PV0H膜之間的黏附。另外，也可以使用壓力 來增強(qiáng)第一和第二層PV0H膜之間黏附。洗衣液和洗碟機(jī)清潔劑的生產(chǎn)商已經(jīng)優(yōu)化了第一和 第二PV0H膜的粘合，然而，這兩層膜之間粘合的有效程度，即其所含的單位劑量液體有足夠 的抗壓性能防止密封在生產(chǎn)和包裝過程中以及在之后的存儲過程中被破損，還存在嚴(yán)重的 問題。優(yōu)化兩層PVOH膜之間的密封需要生產(chǎn)商有效控制密封強(qiáng)度并繼續(xù)保證洗衣液和洗碟 機(jī)清潔劑單位劑量產(chǎn)品良好的溶解度。此外，對該兩層PV0H膜的密封強(qiáng)度的控制只有很窄 的操作窗口，在凹槽被灌滿以后離加入第二層膜有大約3秒的時間。其次，如果使用新的添 加劑來增強(qiáng)兩層膜之間的密封性，這些添加劑需要在化學(xué)性方面需要與基本上所有洗衣液 以及洗碟機(jī)清潔劑配方，以及大多數(shù)用來包裝這些產(chǎn)品的商業(yè)用膜相兼容。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 鑒于以上問題，本發(fā)明提供一種紫外交聯(lián)水溶性的PV0H聚合物以及共聚物膜，用 于生產(chǎn)袋子的使用，所述袋子用于盛裝單位計量的液體，例如洗衣液以及洗碗液。交聯(lián)過程 不需要使用交聯(lián)劑。所述生產(chǎn)過程通過將膜暴露在紫外線下受到控制。膜的可溶性不受紫 外交聯(lián)的負(fù)面影響。由本發(fā)明的膜生產(chǎn)的袋子相對于現(xiàn)有技術(shù)的水溶性膜具有更好的抗壓 性并相對不易破損。
[0008] 在一個實施例中，所述紫外交聯(lián)通過光引導(dǎo)的一種在第二PV0H膜被結(jié)合之前預(yù)先 浸濕步驟中被加入的過氧二硫酸鹽的裂解完成。
[0009] 在上述實施例中，所述過氧二硫酸鹽(一般被稱為過硫酸鹽)選自過硫酸鈉，過硫 酸鉀，以及過硫酸胺。優(yōu)選使用過硫酸胺。
[0010] 在上述實施例中，所述過硫酸鹽的濃度在預(yù)浸濕步驟中小于30%，優(yōu)選小于25%， 尤為優(yōu)選在1 %至10 %之間。
[0011]在上述實施例中，用于光引導(dǎo)的過硫酸鹽裂解的光源峰值發(fā)射波長小于300nm。在 一優(yōu)選的實施例中，所使用的光源發(fā)射波長為222nm單波長的光，該光源為KrCl-exiplex 燈。
[0012] 在上述實施范例中，所述UV燈具有足夠可以裂解過硫酸鹽的能量，從而可以在3秒 以內(nèi)有效地交聯(lián)水溶性的PV0H膜。
[0013] 在上述實施例中，紫外交聯(lián)并水溶性的膜含有與醋酸乙烯酯共聚的衣康酸。水解 以后，聚乙烯醇含有98%至100%的水解度，即醋酸乙烯酯轉(zhuǎn)換為乙烯醇的百分比。紫外交 聯(lián)并水溶性的PV0H膜的第二單體選自于元羧酸酸乙烯基單體，其酯及其酸酐，含有可聚合 雙鍵的二元羧酸單體，其酯及其酸酐，以及乙烯基磺酸單體及其堿性金屬鹽。這些共聚物的 水解程度各有不同。
[0014]當(dāng)紫外交聯(lián)并水溶性的PV0H膜的第二單體為元羧酸酸乙烯基單體，其酯以及其酸 酐，含有可聚合雙鍵的二元羧酸單體，其酯及其酸酐，所述單體為乙烯基乙酸，馬來酸，馬來 酸單甲酯，馬來酸二甲酯，順丁烯二酸酐，衣康酸，衣康酸單甲酯，衣康酸二甲酯，以及衣康 酸酐。更為優(yōu)選的是，所述第二單體為衣康酸。
[0015] 在其他實施范例中，所述紫外交聯(lián)并水溶性膜PV0H第二單體是乙烯基磺酸單體或 其堿性金屬鹽。尤其是，所述第二單體選自磺酸單體以及其堿性金屬鹽，包括乙烯基磺酸， 丙烯磺酸，乙二磺酸，2-丙烯酰胺-1-甲基丙磺酸，2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸，2-甲基丙磺 酸-2-甲基丙磺酸，以及2-硫代乙基丙烯酸脂。尤為優(yōu)選的是，這些實施例中的第二單體是 2_丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸。
[0016] 總體來說，本發(fā)明涉及一紫外交聯(lián)并水溶性的PV0H聚合物或共聚物膜，這些聚合 物或共聚物含有醋酸乙烯酯或與一第二單體共聚的醋酸乙烯酯中相鄰的鏈段的直接化合 鍵，從而使得膜有改良的抗壓性并減少袋子的破損。
[0017] 本發(fā)明的另一方面涉及生產(chǎn)一種含有紫外交聯(lián)液體產(chǎn)品的包裝袋，該包裝袋含有 一水溶性的膜，所述水溶性的膜含有聚乙烯醇共聚物。
【具體實施方式】
[0018] 本發(fā)明所描述的實施范例對本發(fā)明并沒有限制作用，這些實施范例只起到對本發(fā) 明的精髓進(jìn)行說明的作用。
[0019] 在本發(fā)明中，紫外交聯(lián)聚乙烯醇膜，該膜由三個化學(xué)組內(nèi)的特殊單體與醋酸乙烯 酯反應(yīng)制得的產(chǎn)物堿催化醇解制得，并在氫離子的存在下有非常好的溶解性。用于該水溶 性膜的共聚物具有1)羧酸鹽或2)磺酸鹽官能團(tuán)。
[0020] 具有羧酸鹽官能團(tuán)的共聚物
[0021] 特殊的元羧酸酸乙烯基單體(如下結(jié)構(gòu)式(a))以及其酯，酸酐，以及特殊的含有可 聚合雙鍵的二元羧酸單體(如下結(jié)構(gòu)式(b))以及起酯，酸酐被選用與醋酸乙烯酯共聚。
[0022]
[0023]這些共聚物堿催化的用在水溶性膜生產(chǎn)的醇解產(chǎn)物在氫離子的存在下由于其低 位阻保留羧酸鹽官能團(tuán)，從而沒有形成六元(deltaj)內(nèi)酯環(huán)。所選的單體例子為乙烯基乙 酸，馬來酸，馬來酸單甲酯，馬來酸二甲酯，順丁烯二酸酐，衣康酸，衣康酸單甲酯，衣康酸二 甲酯，以及衣康酸酐。
[0024] 結(jié)構(gòu)式(c)以及(d)用來通過展示與比較分別顯示位阻有益的γ-內(nèi)酯和位阻無益 的S-內(nèi)酯，因為它們能形成聚乙烯醇聚合物主干。
[0025]
[0026]
[0027] 一基于共聚的含有羧酸鹽的PV0H共聚物，例如，含有醋酸乙烯酯的丙烯酸的羧酸 鹽單位直接與聚合物主干相連，因此，在酸性狀態(tài)時，能通過與相鄰的羥基形成穩(wěn)定的五元 環(huán)γ-內(nèi)酯（結(jié)構(gòu)式（c)如上）。相反的，由乙烯基乙酸衍生的聚合物在聚合物主干和羧酸鹽 單位之間含有一亞甲基。在這種情況下，只能形成一六元s內(nèi)酯（結(jié)構(gòu)式(d)如上），這并不 是一位阻有利單元。另