具有提高的水蒸汽透过率的聚烯烃类膜

摘要

本发明提供一种适用于需要高水蒸汽透过率的应用的膜。所述膜包含聚烯烃聚合物，以及占所述膜的1至30重量百分比的亲水聚合物和具有亲水表面官能团、占所述膜的30至75重量百分比的填料。

权利要求

1.一种适用于需要提高的水蒸汽透过率的应用的膜，所述膜包含配制化合物，所述配制化合物包含：a)聚烯烃聚合物，其为聚乙烯或聚丙烯，其中所述聚乙烯或聚丙烯可以是均聚物、无规共聚物或者嵌段共聚物；

b)在所述化合物中占1至50重量百分比的亲水聚合物，该亲水聚合物选自由以下组成的群组：聚乙二醇、聚环氧乙烷、聚丙二醇，以及其共聚物，聚乙烯醇、聚乙酸乙烯酯，以及其组合；以及c)在所述化合物中占30至85重量百分比的填料，该填料具有亲水表面官能团并且具有

20°或更小的水接触角，

其中所述膜具有150微米或者更小的厚度。

2.根据权利要求1所述的膜，其中所述膜包含1重量％至15重量％所述亲水聚合物。

3.根据权利要求1所述的膜，其还包含增容剂。

4.根据权利要求3所述的膜，其中所述增容剂包含基础树脂并且所述基础树脂选自由以下组成的群组：聚乙烯均聚物或共聚物，聚丙烯均聚物或共聚物，以及乙烯乙酸乙烯酯共聚物。

5.根据权利要求4所述的膜，其中所述基础树脂已经用马来酸酐接枝并且其中所述马来酸酐在成品膜中的含量小于1％。

6.根据权利要求1所述的膜，其中所述填料选自由以下组成的群组：碳酸钙、云母、高岭土、珍珠岩、硅藻土、白云石、碳酸镁、硫酸钙、硫酸钡、玻璃和瓷珠、天然二氧化硅和合成二氧化硅、三氢氧化铝、三氢氧化镁、硅灰石、晶须、木屑、木质素、淀粉，以及其组合。

7.根据权利要求6所述的膜，其中所述填料是未涂布的碳酸钙。

8.根据权利要求1所述的膜，其中所述填料是以30％至65％的量存在的。

9.根据权利要求1所述的膜，其还包含一种或多种添加剂，所述一种或多种添加剂选自由以下组成的群组：滑爽剂、防粘连剂、抗氧化剂、加工助剂、防静电剂、光增强剂、亚磷酸酯、粘着添加剂、着色剂、阻燃剂、以及抗微生物剂。

10.根据权利要求1所述的膜，其中所述膜具有1至6密耳的厚度和100-1000g/m2·天的WVTR。

11.根据权利要求1所述的膜，其中所述膜具有0.2至1.5密耳的厚度和1000g·/m2/天及至20000g·/m2/天的WVTR。

12.根据权利要求1所述的膜，其中所述膜挤出涂布或者粘合至衬底上。

13.根据权利要求9所述的膜，其中所述着色剂为颜料。

14.根据权利要求9所述的膜，其中所述抗微生物剂为杀菌剂。

说明书

具有提高的水蒸汽透过率的聚烯烃类膜

技术领域

[0001] 本发明涉及膜并且更具体地涉及具有中等至高水蒸气透过(WVT)率的聚烯烃类膜。此类膜非常适合用于生鲜农产品的包装应用、在婴儿尿布或者成人失禁产品中使用的透气膜、透气隔离手术服以及其它卫生与医疗应用。其它应用包括用于房屋包覆物(house wrap)的透气建筑和建造膜，以及用于防护服或者运动服装的织物。此配制技术提供了基于成分的选择和量以及膜厚度的可调节的WVTR水平。

背景技术

[0002] 水蒸汽可透过的聚烯烃膜和涂层可用于各种应用中。例如，需要具有中等至高水蒸汽透过率(“WVTR”)的膜以便帮助清除水果或者其它产品上的水滴凝结，所述水滴凝结可导致霉菌生长。取决于应用需要，用于产品包装的膜应该具有高于50g/m2·天，优选地高于150g/m2·天，更优选地高于300g/m2·天，并且最优选地高于900g/m2·天的WVTR。例如，WV渗透系数为至少150g·密耳/m2·天的膜允许湿气从包装好的完整水果中释放，从而防止或者清除霉菌腐败。此类应用的膜厚度通常是1至5密耳，优选地1至3密耳，并且最优选地1至2密耳。

[0003] 此类包装膜还应该具有足够的韧性以承受搬运与运输的苛刻条件，尤其是在膜或者涂层用作包装内衬的情况下。用于货架陈列时，膜应该优选地具有良好的光学特性。良好的光学特性还使得能够透过膜看到产品，以允许消费者查看包装水果和/或蔬菜的品质和状态。

[0004] 用于生鲜农产品的现有透气涂膜液包括使用低结晶度聚烯烃，如AFFINITYTM聚烯烃塑性体。虽然此类涂膜液已经在市场上获得了认可，但是其通常具有30至50g/m2·天的WVTR值，即使使用具有极低结晶度(例如，0.870g/cc)的塑性体。使用这些树脂制造的膜还趋向于粘性过大和弹性过大，从而使得其对于商业用途来说不实用。

[0005] 提供液体阻挡但是具有高水蒸气透过性的膜还广泛用于卫生、医疗、防护服，以及建筑和建造市场中。一次性卫生和医疗应用例如婴儿尿布、成人失禁产品和透气隔离手术服需要成本有效的涂膜液来实现高WVTR。据报告典型的透气性水平在500g/m2-天至20,000g/m2-天的范围中，具体取决于应用和测试方法。

[0006] 透气的建筑物包覆物设计用于在建造期间保护结构内部不受环境因素例如雨、风和灰尘的影响，并且在建筑物的使用年限期间阻止水从外部穿过建筑物墙壁渗透。同样地，其也必须是水蒸汽可透过的。具体地，积聚在建筑物结构中的湿气可造成发霉和霉变，发霉和霉变可造成对建筑物的美观性破坏或者结构破坏并且代表对建筑物居住者的健康危害。因此，水蒸汽必须能够渗透穿过材料以便使结构内部的湿气减至最少。据报告用于这些应用的典型透气性水平在50g/m2-天至600g/m2-天的范围中。

[0007] 将填料如CaCO3添加至聚乙烯中也已经被用来使吸湿透气膜具有高WVTR，但是这需要后取向处理，例如机械方向取向或者使用交指型辊(inter-digitating roller)或者互啮辊(inter-meshing roller)(也称为“环轧”)，以在填料粒子周围产生空腔(参见例如WO2007081548或者WO1998004397)。此类膜湿气渗透性提高是多微孔表面形貌的结果。此类膜通常在卫生应用中用于尿布和成人失禁背衬膜并且在医疗应用中用于例如透气但是液体不可渗透的手术服，并且对于厚度在0.2至1.5密耳的厚度范围内的膜，可产生大于500g/m2-天和至多20000g/m2-天的WVTR值，具体取决于CaCO3水平和拉伸。对于卫生应用，厚度为0.2至0.6密耳的膜是优选的。

[0008] 取向处理可导致碎片增多，这是因为膜在取向处理期间倾向于在缺陷位置处撕裂或者形成气孔。卫生和医疗应用需要没有气孔以避免流体穿过阻挡透气膜渗漏。如在Deeba Ansara，Allison Calhoun和Paul Merriman在2001年11月于PMA124PL中发表的公开“The Role of Calcium Carbonate in Microporous Film Applications(碳酸钙在微孔膜应用中的作用)中所述，“[通常]经硬脂酸涂布的CaCO3被用来使自由流动的CaCO3(其更易搬运)能够在聚合物中化合和分散。此涂层导致了疏水性粒子。取向处理在聚合物与碳酸钙粒子分开的地方产生了微孔隙。

[0009] 随着用填充有CaCO3的聚烯烃化合物形成透气涂层，当通过挤压涂布将那些化合物施加至衬底如非织织物或者织物上时出现了其他问题。因为将聚合物涂层直接施加至非织或者机织织物，所以聚合物涂层变得在尺寸上受限于所述织物并且通常不能拉伸或者取向至实现微孔隙化和所得微孔性所需的水平。因此，需要在无需拉伸或者取向的情况下在非织表面上产生透气涂层。

[0010] 也可使用具有固有高湿气可透性水平的聚合物来实现高WVTR水平。这些聚合物通常具有亲水性官能团，因而表现出高水蒸汽可透性。举例来说，聚酰胺(尼龙)膜已经用于水果包装应用中。这些膜确实提供了高WVTR值(约300g/m2·天)以及韧性和良好的光学特性，但是相较于聚烯烃其更昂贵并且趋向于更难处理。此外，聚酰胺膜需要微通孔以便提供充分的氧透过，这是因为聚酰胺是良好的氧阻挡物。其还吸收湿气并且可以变成湿气饱和的，从而使膜取决于湿度而具有可变的透过性。因此，在大容量生鲜农产品包装应用中尼龙膜不是经济上可行的(成本有效的)。

[0011] 在膜中提供高WVTR的其他亲水聚合物是热塑性聚氨酯、聚醚酯和聚醚酰胺的多嵌段共聚物，以及水溶性聚合物如聚乙烯醇和聚(环氧乙烷)，也被称为较低分子量的聚(乙二醇)。类似于聚酰胺的情况，对于所需应用这些材料往往昂贵得令人却步。此外，这些聚合物中的一些的水溶性可带来以纯净形式使用其的挑战。

[0012] 因此，仍然需要在无需后取向步骤来产生微孔性的情况下，可在常规吹塑膜、流延膜和挤压涂布膜生产线上制造的成本有效的膜。

发明内容

[0013] 本发明提供了一种适用于需要高水蒸汽透过率的应用的膜。所述膜包含聚烯烃聚合物，以及占所述膜的1至30重量百分比的亲水聚合物和具有亲水表面官能团、占所述膜的30至75重量百分比的填料。出于本发明的目的，“亲水性”聚合物可定义为含有可参与和水的氢键键结的极性或者电离官能团的那些。Hansen溶解度参数可用来确定出于本发明目的的适用性，其中Hansen溶解度参数“δ”大于18MPa1/2被视为适用。Hansen溶解度参数的列表给出于以下参考文献中：由Charles M.Hansen编着的《Hansen溶解度参数：用户手册(Hansen Solubility Parameters：A User′s Handbook)》，CRC出版社(CRC Press)，1999年。

[0014] 出于本发明的目的，具有亲水表面官能团的填料是借助于其表面上的官能团的亲水性而具有水亲合性的粒子型无机或有机填料。在塑料中使用的常见填料大部分是亲水的，除了少数如滑石为亲油的以外。在一些应用中，可能优选的是，用于本发明的填料具有60°或更小的水接触角(按照ASTM D7334所测定)，优选地20°或更小，更优选地0°，或者更准确地说低于此方法的最低检测极限。使用降低亲水性的涂料或者偶联剂进行表面处理可削弱亲水聚合物对填料表面的亲合性，并且因此不合乎需要。

[0015] 本发明的膜将具有150微米(6密耳)或更小的厚度。

附图说明

[0016] 图1是a)样品1.11(使用经涂布的CaCO3)、(b)样品1.6(使用未涂布的CaCO3)的一组扫描电子显微镜显微照片。

具体实施方式

[0017] 如本文所用的术语“聚合物”是指通过聚合相同或不同类型的单体制备的聚合化合物。通用术语聚合物因此包罗一般用来指代从仅一种类型的单体制备的聚合物的术语“均聚物”，以及指代从两种或更多种不同单体制备的聚合物的“共聚物”。

[0018] “聚乙烯”将意指包含大于50重量％的已经从乙烯单体衍生的单元的聚合物。此包括聚乙烯均聚物或共聚物(意指单元衍生自两种或更多种共聚单体)。在本领域中已知的聚乙烯的常见形式包括低密度聚乙烯(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)；单中心催化的线性低密度聚乙烯，包括线性和基本上线性的低密度树脂(m-线性低密度聚乙烯)两者；以及高密度聚乙烯(HDPE)。这些聚乙烯材料通常是本领域中已知的；然而以下描述可帮助理解这些不同的聚乙烯树脂中的一些之间的差异。

[0019] 术语“LDPE”也可被称为“高压乙烯聚合物”或者“高度支化的聚乙烯”并且被定义为意指聚合物是在高压釜或者管式反应器中在高于14,500psi(100MPa)的压力下，借助于自由基引发剂如过氧化物而部分或完全均聚或共聚的(参见例如US 4,599,392，所述专利以引用方式并入本文)。LDPE树脂一般具有在0.916至0.940g/cm3的范围内的密度。

[0020] 术语“LLDPE”包括使用传统齐格勒-纳塔(Ziegler-Natta)催化剂体系制备的树脂和使用单中心催化剂如茂金属制备的树脂(有时称作“m-LLDPE”)两者。LLDPE含有比LDPE更少的长链支化并且包括：基本上线性的乙烯聚合物，其在美国专利5,272,236、美国专利5,278,272、美国专利5,582,923和美国专利5,733,155中进一步定义；均匀支化的线性乙烯聚合物组合物，例如美国专利No.3,645,992中的那些；非均匀支化的乙烯聚合物，例如根据在美国专利No.4,076,698中公开的方法制备的那些；和/或其混合物(例如在US 3,914,342或者US 5,854,045中公开的那些)。线性PE可通过气相、溶液相或者淤浆聚合或者其任何组合，使用本领域中已知的任何类型的反应器或者反应器构造来制造，其中气相和淤浆相反应器是最优选的。

[0021] 术语“HDPE”是指密度大于约0.940g/cm3的聚乙烯，其一般是使用齐格勒-纳塔催化剂、铬催化剂或者甚至茂金属催化剂制备的。

[0022] “聚丙烯”将意指包含大于50重量％的已经从丙烯单体衍生的单元的聚合物。此包括均聚聚丙烯、无规共聚聚丙烯、抗冲共聚聚丙烯，以及丙烯类塑性体和弹性体。这些聚丙烯材料一般地是本领域中已知的。

[0023] 在本发明中使用了以下分析方法：

[0024] 密度是根据ASTM D792测定的。

[0025] “熔融指数”也称为“MI”或者“I2”，是根据ASTM D1238(190℃，2.16kg)测定的。“熔融指数”一般与聚乙烯聚合物有关。

[0026] 水蒸汽透过率(或者WVTR)是绝对透过率，其可例如以g/m2·天为单位来报告。在权利要求中所涵盖的WVTR范围是根据ASTM F1249-06，使用Mocon W700测量装置，在38℃，以100％的相对湿度在一个侧面上并且以0％的相对湿度在另一侧面上测定的。用于测量的样品大小是5cm2。对于其中高WVTR导致传感器溢流的情况，将样品遮罩至1.27em2的较小表2
面积，WVTR数据可关于样品厚度而归一化为例如以g密耳/m·天为单位的渗透系数，如本文所使用的。在本文中在一些实例中也已经使用了其它测量方法来证明WVTR的趋势。(参见例如，“新颖的微孔膜及其复合材料(Novel  Microporous Films and  Their Composities)”，P.C.Wu，Greg Jones，Chris Shelley，Bert Woelfli，《纤维与纺织工程杂志(Journal of Engineered Fibers and Fabrics)》，第2卷，第1-2007期。)[0027] 化合物、膜或涂层的组分

[0028] 膜的第一组分是聚烯烃聚合物。聚烯烃聚合物将占膜的10％至94％重量百分比，优选地25％至75％。聚烯烃聚合物包括主要从α-烯烃单体衍生的任何聚合物，其中所述α-烯烃单体具有2至12个碳原子。出于本发明的目的，如果大于50重量％的聚合物衍生自某一单体，那么聚合物主要从那一单体衍生。优选地，聚烯烃聚合物主要从乙烯或者丙烯单体衍生。聚烯烃聚合物可为均聚物或者共聚物。当聚合物是共聚物时，优选地共聚单体为具有2至12个碳原子的α-烯烃，或者含羧酸的部分，如丙烯酸、甲基丙烯酸、乙基丙烯酸、衣康酸、马来酸、富马酸，以及单酯如马来酸氢甲酯、富马酸氢甲酯、富马酸氢乙酯和马来酸酐。对于聚乙烯聚合物，如果聚合物是共聚物，那么优选共聚单体包括1-己烯和1-辛烯。对于聚丙烯聚合物，如果聚合物是共聚物，那么优选共聚单体包括乙烯、1-丁烯，以及1-己烯。优选的聚烯烃聚合物包括乙烯乙酸乙烯酯共聚物(EVA)、乙烯丙烯酸共聚物(EAA)、离聚物、乙烯丙烯酸乙酯共聚物(EEA)、乙烯丙烯酸丁酯共聚物(EBA)低密度聚乙烯(LDPE)、超低密度聚乙烯(ULDPE)、极低密度聚乙烯(VLDPE)、线性低密度聚乙烯(LLDPE)、中密度聚乙烯(MDPE)、高密度聚乙烯(HDPE)、聚丙烯均聚物(hPP)、聚丙烯无规共聚物(RCP)，以及聚丙烯耐冲击共聚物(ICP)、烯烃嵌段共聚物(OBC)、丙烯类弹性体或者塑性体(PBPE)。对于一些实施例，优选地聚烯烃聚合物具有至少110℃，更优选地在115℃至170℃的范围内的熔点。树脂的特性，如密度、熔融指数或者熔体流动速率、共聚单体量等等可取决于预期用途来选择。用于卫生和医疗应用的聚乙烯类膜的优选熔融指数((190℃，2.16kg)的范围一般是0.7-15g/10min，优选地0.8-7g/10min，并且此类应用的优选密度一般为0.90-0.96g/cm3，优选地0.91-0.95g/cm3。

[0029] 在一些实施例中，包括一种以上的聚烯烃聚合物可为有利的，例如LLDPE与LDPE的物理共混物，或者上述聚烯烃的其它合适的组合。特别地，也可有利地包括至多1重量百分比，优选地至多0.5重量百分比的马来酸酐接枝的乙烯共聚物或者在聚烯烃应用中一般所使用的其它官能化的乙烯共聚物(此类聚合物可用于制造与如下所述的极性聚合物和填料更相容的基础聚烯烃聚合物)。在其中基础聚合物已经为官能聚合物(例如EVA、EAA或者EEA共聚物)的实施例中，则使用次级增容剂(compatablizer)可带来的益处较小。

[0030] 膜的第二组分是亲水聚合物材料。亲水聚合物材料将占膜的1至30重量百分比，优选地5％至20％。出于本发明的目的，“亲水性聚合物”是具有亲水官能团的聚合物，例如聚(乙二醇)(PEG)、聚(乙二醇)的类似物、聚乙烯醇(PVOH)、聚乙酸乙烯酯、热塑性聚氨酯(TPU)，以及其组合。Hansen溶解度参数δ可出于本发明的目的而用作亲水性指标。优选聚合1/2 1/2
物将具有至少18MPa 的Hansen溶解度参数值，而最优选聚合物将具有25MPa 以上的溶解度参数。对于许多实施例，优选亲水聚合物是聚乙二醇，尤其是总平均分子量为至少200克/摩尔，更优选地至少约500克/摩尔，更加优选地至少约1400克/摩尔并且小于约80,000克/摩尔，更优选地小于约20,000克/摩尔，以及更加优选地小于8000克/摩尔的聚乙二醇。对于使用热塑性聚氨酯作为亲水聚合物的实施例，优选地TPU具有0.1g/10min至200g/10min的熔融指数(190℃，2.16Kg)。

[0031] 本发明膜的第三必需(mandatory)组分为亲水性填料。亲水性填料将在膜中占从30至75的重量百分比，更优选地从35％至60％。出于本发明的目的，“亲水性填料”是在其表面上具有亲水官能团的填料。合适的亲水性填料包括CaCO3、高岭土、云母、滑石、长石、珍珠岩、硅藻土、硅胶、活性碳，以及前述物质中的两种或更多种的组合，其中在一些实施例中未涂布的CaCO3是优选的。强烈优选的是，填料的亲水官能团不被表面涂层改变，因为需要填料表面所具有的对亲水聚合物的亲合性比对非极性聚烯烃基体的亲合性更高。例如，在透气背衬膜中使用的CaCO3一般涂布有硬脂酸，此为不合乎本发明需要的。

[0032] 填料粒子粒径分布经选择为使得最大粒径不超过膜或者涂层的厚度。如本文所描述的提高WVTR的原因与通过亲水聚合物的存在实现的提高的湿气透过性相关——但是与微孔性不相关。因而，填料不是添加用来在弹性膜中产生多孔性，而是添加用来在膜中稳定化亲水聚合物的分散体，所述分散体是与聚烯烃强烈不相容的。

[0033] 根据本发明生产的膜的WVTR是可调谐的，也就是说其WVTR可通过改变配制品中填料和亲水聚合物的量和选择以便匹配预期应用的需要而在非常宽的范围中变化。通常高WVTR是使用较高水平的填料和较高水平的亲水聚合物获得的。本发明的膜可优选地表现出大于1500g/m2·天并且更优选地大于5,000g/m2·天的水蒸气透过性。对于生鲜农产品应用，需要小于1500g/m2·天，而在许多此类应用中为从100至1000g/m2·天。对于透气建筑和建造膜，35至300g/m2·天的WVTR速率可为优选的。应注意的是在建筑和建造应用中，水蒸气透过性往往是用“渗透性(permeance)”来讨论的。渗透性是用颗粒/ft2*h*in Hg来表示的，并且因此WVTR可转换成渗透性(1颗粒/ft2h in.Hg*0.064799g/颗粒*10.764ft2/m2*2
0.42333in.Hg*24小时/天＝7.08g/m·天)。渗透性值是根据ASTM E96测试条件测量的。假设条件为50％的相对湿度和74°F，则水蒸气压为0.42333英寸汞柱(in.Hg)。

[0034] 还设想膜或者涂层可包含共挤出或者作为叠层的额外层。这些层可经选择以提供额外功能，例如提供额外强度或者气体阻挡特性的层，例如氧阻挡层和二氧化碳阻挡层或者透过层。

[0035] 在透气隔离尿布背衬的情况下，膜或涂层可为接合至非织织物上的单层或多层结构。用于将膜接合至非织织物的常见方法包括粘合热熔胶层压、超声波粘合，以及经由压光辊(calendar roll)或者轧辊(nip roll)进行热粘合。用于将涂层施加至非织织物的常见方法是通过挤压涂布。

[0036] 如在本领域中通常已知的，本发明的膜还可包括添加剂，例如抗氧化剂(例如，受阻酚，例如由汽巴嘉基公司(Ciba Geigy)供应的 1010或者 1076)、亚磷酸酯(例如，由汽巴嘉基公司供应的 168)、粘着添加剂(例如，PIB)、Standostab PEPQTM(由山德士公司(Sandoz)供应)、颜料、着色剂、填料、TiO2、防静电添加剂、阻燃剂、助滑添加剂、防粘连添加剂、杀菌剂、抗微生物剂等等，所述添加剂也可以通常在本领域中所使用的水平包括在本发明的乙烯聚合物挤出组合物中以实现其所需目的。

[0037] 本发明的膜或涂层可使用传统方法制造。相应地，膜可通过吹塑、流延或者挤压涂布方法制造。本发明的膜将具有小于150或者125微米的总厚度，优选地在8-100微米的范围内，并且在另一个实施例中为12-50微米。

[0038] 此类膜非常适合用于生鲜农产品的包装应用，在婴儿尿布或者成人失禁产品中使用的透气膜，透气隔离手术服，以及其它卫生与医疗应用。其它应用包括用于房屋包覆物(house wrap)的透气建筑和建造膜，以及用于防护服或者运动服装的织物。

[0039] 实例

[0040] 实例1

[0041] 使用Haake Rheocord混料罐(Haake Polylabs Systems公司)在160℃将具有DOWLEXTM 2045G线型低密度聚乙烯(由陶氏化学公司(Dow Chemical Company)生产，密度＝0.920g/cc并且熔融指数＝1.0g/10分钟)和聚乙二醇PEG CARBOWAXTM 8000(由陶氏化学公司生产，片状形式，分子量范围为7000至9000g/mol)，Hansen溶解度参数为33MPa1/2，具有未涂布CaCO3(从美国欧米亚公司(Omya Inc.)购得的Omya F-FL粒级，中值粒径＝1.4μm，60％比2μm更细，并且40％比1μm更细)或者经涂布CaCO3(从美国欧米亚公司购得的Omya FT-FL粒级，涂布有硬脂酸钙，中值粒径＝1.4μm，60％比2μm更细，并且40％比1μm更细)的不同配制品熔融共混10分钟。螺杆转速设置为50rpm。共混物的组成以重量计列出于表I中。

[0042] 使用Carver压塑压机将共混物在两个Mylar膜之间压塑成约10密耳的样品。虽然此厚度的样品超出本发明的范围，但是数据说明了WVTR方面的关键趋势。样品首先在190℃预热2分钟，接着在3000lb的压力下挤压3分钟，在10000lb的压力下挤压3分钟并且在20000lb的压力下挤压1分钟。在挤压之后，将样品取出并且在另一组冷压模塑压板中猝灭。

[0043] 压塑片材的WVTR是使用Lyssy L80-4000K设备在38℃下，根据ASTM E398-03测试的。水蒸汽透过率是以100％的相对湿度在一侧上并且以10％的相对湿度在另一侧上测量的。样品的面积为50cm2。所得WVTR以单位为g·密耳/m2·天的渗透系数表示并且列入表I中。具有50％的CaCO3并且不含PEG(No.1.4)的样品具有9.6g·密耳/m2·天的渗透系数。在添加5重量％的PEG(No.1.5)之后，渗透系数显著地增大至436g·密耳/m2·天。将PEG含量增大至15重量％(No.1.7)使渗透系数增大至2149g·密耳/m2·天。改变固定PEG水平的配制品中的CaCO3水平也表现为对共混物的渗透系数有影响。举例来说，在10％的PEG水平，将CaCO3含量从40重量％增大至50重量％并且随后增大至60重量％(No.1.2，No.1.6和No.1.9)造成渗透系数从1056g·密耳/m2·天增大至1315g·密耳/m2·天并且随后增大至2
2213g·密耳/m·天。

[0044] 在配制品中使用经涂布CaCO3，而非未涂布CaCO3，完全抵消了PEG添加对WVTR提高的影响，如相较于实例编号1.4、1.6和1.11的数据所显而易见的。相较于以未涂布的CaCO3制备的渗透系数为1315g·密耳/m2·天的实例编号1.6，以相同的配制比率使用经涂布的CaCO3，即实例编号1.11，使得系数降低至17g·密耳/m2·天的水平，此水平与在配制品中不具有任何PEG的实例编号1.4的水平相当。所观测到的经涂布CaCO3在提高WVTR方面的无效性归因于在填料和PEG之间缺乏良好的相互作用，这导致了所得表面形貌中的粗粒PEG液滴，而非通过使用未涂布的CaCO3所实现的细微分散体，所述细微分散体在疏水性聚烯烃基体中通过亲水性官能团而与PEG很好地相互作用。

[0045] 使用以5kV的加速电压、6mm的焦距操作的FEI Nova 600扫描电子显微镜(SEM)研究共混物的表面形貌。将压塑样品在-120℃下穿过厚度方向显微切片以获得平滑的横截面表面。随后用HCl溶液(试剂级，ca 37％)洗涤所述横截面表面以在用铱涂布所述横截面表面并且将其放置到SEM样品台上之前去除CaCO3和PEG相。

[0046] 图1示出实例编号1.6和实例编号1.11在去除PEG和CaCO3之后的表面形貌。虽然剩余空腔的粒度等级与实例编号1.6的CaCO3的粒度等级相当，但是实例编号1.11的显微照片中有较大的液滴域消失指示PEG在混合物中的不良分散，导致了较大的PEG域。不受限于任何特定理论，在此类使用经涂布CaCO3的配制品中没有WVTR提高归因于在本来良好的潮气阻挡材料如聚乙烯中，高度水可透过性亲水聚合物域之间缺乏连通性。相比之下，通过使用具有亲水表面官能团的填料获得的细微PEG分散体允许在配制品中给定PEG量的情况下达到更高的湿气透过性。

[0047] 表I

[0048]

[0049] 实例2：

[0050] 按照实例1中所描述的流程，将DOWLEXTM 2045G(如实例1中所述)、聚乙二醇CarbowaxTM 1450(由陶氏化学公司生产，片状形式，分子量范围为1305至1595g/mol)和平均粒度为1.1微米并且95％比4微米更细(都是由Sedigraph公司提供的测量值)的未涂布CaCO3(由美国J.M.Huber公司供应的Hubercarb Q1粒级)熔融混合并且模塑成约10密耳厚度的样品。虽然此厚度的膜超出了本发明的范围，但是所述数据证明了较高填料水平时WVTR增大的趋势。WVTR是根据ASTM F1249-06，使用Mocon W700测量装置，在38℃下，以100％的相对湿度在一侧并且以0％的相对湿度在另一侧上测量的。虽然数据未在表中呈现，但是使用PEG和LLDPE的共混物制造但是不含任何填料的膜表现为当与包含仅LLDPE的膜相比较时没有显著的WVTR变化。应注意的是，由于测量方法的不同，实例1和实例2的数据无法直接比较。

[0051] 表II

[0052]

[0053] 结果指示虽然在配制品中存在13％的亲水聚合物，但是CaCO3水平上升至25％仅造成了WVTR相对于纯聚乙烯的边际增长。在添加较高水平的CaCO3和相同水平的PEG的情况下，WVT系数显著地增大，在50％的CaCO3时达到了8060g-密耳/m2-天。此值比在产品包装中使用的目标尼龙对照膜的值几乎大一个量级，所具有的报告WV渗透系数为约900g-密耳/m2-天。此实例还说明单独添加亲水聚合物不足以通过其本身使WVTR上升。更确切地说，配制品中的CaCO3水平还是实现所需WVTR的重要变量。

[0054] 实例3：吹塑膜

[0055] 经由双螺杆挤出混合制备使用在实例1中描述的成分的两种配制品并且将其制成吹塑膜。混合是在ZSK26双螺杆挤压机(L/D＝60并且D＝26mm)上，在约280℃的熔融温度和约40lb/h的输出率下进行的。配制比率给定于表III中。将混合的球粒在80℃下干燥约12小时以确保在膜挤出之前的残留湿气水平不超过50ppm。单层吹塑膜是在装备有单螺杆挤压机(D＝1.2英寸并且L/D＝30，生产率为10lb/hr)和具有70密耳模隙的3英寸直径冲模的Killion吹塑膜生产线上制造的。熔融温度为162℃。吹胀比为2.5并且膜厚度为大约3密耳。从吹塑膜上切割样品以用于WVTR测量。WVTR结果显示在表III中。WVTR是根据ASTM F1249-
06，使用Mocon W700测量装置，在38℃下，以100％的相对湿度在一侧并且以0％的相对湿度在另一侧上测量的。

[0056] 表III

[0057]

[0058] 实例4：流延膜

[0059] 使用装备有单螺杆挤压机(L/D＝25并且D＝30mm)和具有10密耳模隙的12英寸宽的流延冲模的Dr.Collin流延膜生产线将实例4中描述的相同化合物制成流延膜。输出率为7.5kg/h。熔融温度为约165℃。流延膜是以如表4中所指示的各种厚度制造的。WVTR是根据ASTM F1249-06，使用Mocon W700测量装置，在38℃下，以100％的相对湿度在一侧并且以
0％的相对湿度在另一侧上测量的。

[0060] 表IV

[0061]

[0062] 实例5：流延膜

[0063] 使用实例4中描述的相同流程，来评估表征DOWLEXTM 2035G和Dow LDPE 621I的额外成分。DOWLEXTM 2035G是密度为0.919g/cc并且MI为6的线型低密度聚乙烯(由陶氏化学公司生产)。LDPE 621I是密度为0.918g/cc并且MI为2.3的高压低密度聚乙烯。

[0064] 表V

[0065]

[0066] 实例6：具有TPU作为亲水聚合物的吹塑膜

[0067] 将DOWLEXTM 2045G(参加实例1)和未涂布的CaCO3 Hubercarb Q1(参加实例2)与1/2
Hansen溶解度参数为20MPa 、作为亲水聚合物的热塑性聚氨酯TPU 2103-70A(由路博润公司(Lubrizol)出售)混合。一种配制品是仅使用TPU制备的，而另一配制品含有额外的树脂AMPLIFYTM GR205用作增容剂。(AMPLIFYTM GR 205官能聚合物是马来酸酐(1.2重量％)接枝的高密度聚乙烯，具有的所得MI为2MI并且密度为0.960g/cc。

[0068] 使用由科倍隆公司(Coperion Company)制造的25mm双螺杆挤压机并且其型号为ZSK-25 60L/D。混合条件显示在表IV中。将混合的球粒在80℃下干燥约12小时以确保在膜挤出之前的残留湿气水平不超过50ppm。

[0069] 在装备有生产率为约10lb/小时的1.25英寸单螺杆挤压机和具有70密耳模隙的3英寸直径冲模的Killion吹塑膜生产线上制造单层吹塑膜。熔融温度设置为343°F。吹胀比为2.5。膜具有的厚度为1-2密耳；准确的膜厚度给出于表V中。从吹塑膜上切割样品以用于WVTR测量。WVT系数结果显示在表2中。WVTR是根据ASTM F1249-06，使用Mocon W700测量装置，在38℃下，以100％的相对湿度在一侧并且以0％的相对湿度在另一侧上测量的。

[0070] 表VI

[0071]

[0072] 以下实施例被视为在本发明的范围中，并且申请人保留权利来修正权利要求或者提交一项或更多项增补申请以特定地请求尚未在当前列出的权利要求中明确叙述的这些实施例中的任何实施例。此外，可以预料以下实施例可以逻辑上不矛盾的任何方式组合。

[0073] 1.一种用于具有提高的水蒸汽透过率的膜的配制化合物，其包含：

[0074] a)聚烯烃聚合物；

[0075] b)在所述膜中占1至50重量百分比的亲水聚合物；以及

[0076] c)具有亲水表面官能团、30至85重量百分比的填料。

[0077] 2.一种适用于需要提高的水蒸汽透过率的应用的膜，所述膜包含根据实施例1所述的配制化合物并且其中所述膜具有125微米或者更小的厚度。

[0078] 3.根据实施例2所述的膜或者根据实施例1所述的化合物，其中所述聚烯烃聚合物是聚乙烯或聚丙烯的均聚物或者无规共聚物或者嵌段共聚物。

[0079] 4.根据实施例2所述的膜或者根据实施例1所述的化合物，其中所述亲水聚合物选自由以下项组成的群组：聚(乙二醇)、聚环氧乙烷、聚丙二醇，以及其共聚物，聚乙烯醇、聚乙酸乙烯酯、热塑性聚氨酯，以及其组合。

[0080] 5.根据实施例2所述的膜或者根据实施例1所述的化合物，其中所述膜或化合物包含1重量％至15重量％的所述亲水聚合物。

[0081] 6.根据实施例2所述的膜或者根据实施例1所述的化合物，其还包含增容剂。

[0082] 7.根据实施例6所述的膜或者化合物，其中所述增容剂包含基础树脂并且所述基础树脂选自由以下项组成的群组：聚乙烯、聚丙烯、(均聚物或者共聚物)，以及乙烯乙酸乙烯酯共聚物。

[0083] 8.根据实施例7所述的膜或者根据实施例1所述的化合物，其中所述基础树脂已经用马来酸酐接枝并且其中所述马来酸酐在成品膜中的含量小于1％。

[0084] 9.根据实施例2所述的膜或者根据实施例1所述的化合物，其中所述填料选自由以下项组成的群组：碳酸钙、云母、高岭土、粘土、珍珠岩、硅藻土、白云石、碳酸镁、硫酸钙、硫酸钡、玻璃和瓷珠、天然二氧化硅和合成二氧化硅、氢氧化铝、氢氧化镁、硅灰石、晶须、木屑、木质素、淀粉，以及其组合。

[0085] 10.根据实施例9所述的膜或者化合物，其中所述填料是未涂布的碳酸钙。

[0086] 11.根据实施例2所述的膜或者根据实施例1所述的化合物，其中所述填料是以占所述膜25至75重量百分比的量存在的。

[0087] 12.根据实施例11所述的膜或者化合物，其中所述填料是以30％及至65％的量存在的。

[0088] 13.根据实施例2所述的膜或者根据实施例1所述的化合物，其还包含一种或多种添加剂，所述一种或多种添加剂选自由以下项组成的群组：滑爽剂、防粘连剂、抗氧化剂、颜料、加工助剂、防静电剂、光增强剂，

[0089] 14.根据实施例2所述的膜，其中所述膜具有1至6密耳的厚度和100-1000g/m2·天的WVTR。

[0090] 15.根据实施例14所述的膜，所述膜具有1至4密耳的厚度。

[0091] 16.根据实施例15所述的膜，所述膜具有1至2密耳的厚度。

[0092] 17.根据实施例2所述的膜，其中所述膜具有0.2至1.5密耳的厚度和1000g·/m2/天及至20000g·/m2/天的WVTR。

[0093] 18.根据实施例2所述的膜，其中所述膜具有0.2至1.5密耳的厚度和100g·/m2/天及至150g·/m2/天的WVTR。

[0094] 19.根据实施例2所述的膜，其中所述膜是流延膜。

[0095] 20.根据实施例2所述的膜，其中所述膜是吹塑膜。

[0096] 21.根据实施例2所述的膜，其中所述膜挤出涂布在衬底上。

[0097] 22.根据实施例2所述的膜，其中所述膜粘合至衬底。

[0098] 23.根据实施例21所述的膜，其中所述粘合方法选自由以下项组成的群组：热粘合、超声波粘合或者胶合，或者其组合。

[0099] 24.根据实施例20所述的膜，其中所述衬底还是湿气可透过的。

[0100] 25.根据实施例20所述的膜，其中所述衬底是非织织物或机织织物。

[0101] 26.根据实施例2所述的膜或者根据实施例1所述的化合物，其还包含一种或多种额外聚合材料。

[0102] 27.根据实施例17所述的膜在卫生应用方面的使用。

[0103] 28.根据实施例18所述的膜在建筑物包覆物应用方面的使用。

[0104] 29.根据实施例14所述的膜在产品包装方面的使用。