可持续的聚合物膜的制作方法_2

文档序号:9634785阅读:来源:国知局
方法,由所述组合物制备膜的方法,和所述膜的物理特性。
[0041] A.组分
[0042] 1)纺粘层压材料("SBL")
[0043] 一般来说,本发明涉及包含原生聚合物和工业后再循环材料("PIR")的热塑性聚 合物组合物。在本发明的最希望的方面,所述PIR为SBL。
[0044] 如上所述,SBL通常为具有夹在非弹性材料之间的至少一层弹性体材料的复合材 料。在本发明的一个具体方面,SBL可以具有三层。外层一般可以由非弹性无纺聚合物纤维 的纤网构成。希望这些纤维为纺粘纤维。中间层由无定形聚合物纤维制成。中间层的纤维可 以由例如以下形成:弹性体聚苯乙烯/聚(乙烯丁烯)/聚苯乙烯)嵌段共聚物;基于苯乙 烯、乙烯/ 丁烯和聚苯乙烯的线性三嵌段共聚物;苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物;苯 乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物;聚氨酯、聚烯烃弹性体;或其组合。这样的共聚物的 商业实例包括得自 Texas 的 Houston 的 Kraton Polymers U. S. LLC 的 KRATON。KRATON 苯乙 烯热塑性嵌段共聚物以几种不同的制剂获得,其中一些在第4, 663, 220号和第5, 304, 599 号美国专利中确定,将所述专利在此引入作为参考。其它弹性聚合物包括聚氨酯聚合物和 共聚物、聚稀经弹性体,如来自Texas的Houston的Exxon Mobil的VISTAMAXX。
[0045] 在本发明的另一个方面,SBL具有由以下制成的四层:i)弹性体聚合物形成的 基本上平行的纤丝的第一层,所述弹性体聚合物具有在分子量分布曲线的峰值处的约 65, 000g/m〇l至约100, 000g/m〇l的平均分子量;ii)弹性体熔喷纤维的第二层,所述熔喷纤 维热粘合于第一层纤丝的至少一部分;iii)纺粘纤维的第三层;和iv)纺粘纤维的第四层。 第一和第二层设置在第三和第四层之间。
[0046] 如上所述,有许多其它类型的SBL可以用于本发明,并且这两个实例不意味是限 制性的。
[0047] 2)聚合物
[0048] 本发明的制品包括聚合物,如聚乙烯。例如,适合的饱和乙烯聚合物为乙烯和丙烯 的均聚物或共聚物,并且结构基本上是线性的。如本文所使用的,术语"饱和的"是指这样 的聚合物,其是完全饱和的,并且还包括包含高达约5%的不饱和度的聚合物。乙烯的均聚 物包括在低压下制备的那些,即线性低密度或高密度聚乙烯,或在高压下制备的那些,即支 化或低密度聚乙烯。高密度聚乙烯的特征一般为密度约等于或大于〇. 94克每立方厘米(g/ cc)。一般地,在本发明中用作基质树脂的高密度聚乙烯的密度为约0. 94g/cc至约0. 97g/ cc。如在2. 16kg和190摄氏度下所测量的,聚乙烯可以具有约0.005分克每分钟(dg/min) 至100dg/min的恪融指数。希望地,聚乙稀具有0. 01dg/min至约50dg/min的恪融指数,并 且更希望地具有〇. 〇5dg/min至约25dg/min的恪融指数。供选择地,不同类型的聚乙稀的 混合物可以用作本发明的基质树脂,并且这样的混合物可以具有大于〇. 〇〇5dg/min至小于 约100dg/min的恪融指数。
[0049] 低密度聚乙稀的密度小于0· 94g/cc,并且通常在0· 91g/cc至约0· 93g/cc的范围 内。低密度聚乙稀聚合物具有约0. 05dg/min至约100dg/min,希望地是0. 05dg/min至约 20dg/min的熔融指数。超低密度聚乙烯可以根据本发明使用。一般地,超低密度聚乙烯具 有低于〇. 90g/cc的密度。
[0050] 在一个方面,聚丙烯具有半晶体结构,其具有在分子量分布曲线的峰值处约 40, 000或更高的分子量,约0. 90g/cc的密度,针对全同立构的聚丙烯的168至171摄氏度 的熔点,和5000psi的拉伸强度。聚丙烯还可以具有其他立构规整度,包括间规立构和无规 立构。
[0051] 可以用于本发明的乙烯的共聚物可以包括乙烯与一种或多种另外的可聚合物的 不饱和单体的共聚物。这样的共聚物的实例包括但不限于,乙烯与α -烯烃(如丙烯、丁烯、 己烯或辛烯)的共聚物,包括线性低密度聚乙烯;乙烯和具有1-24个碳原子的线性或支化 羧酸的乙烯酯的共聚物,如乙烯-醋酸乙烯酯共聚物,和乙烯与具有1-28个碳原子的线性、 支化或环状烷酮(alkanoe)的丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯的共聚物。这些后面的共聚物的实 例包括乙烯_(甲基)丙烯酸烷基酯共聚物,如乙烯-丙烯酸甲酯共聚物。
[0052] 希望地,选择的聚合物为100%原生最佳等级,并且如本文所示的,可以使用两种 或多种原生聚合物的混合物。考虑还可以使用再循环聚合物。
[0053] 3)其他组分
[0054] 除了上述组分,其他的添加剂也可以加入到组合物中,所述添加剂如塑化剂、芳香 剂、熔体稳定剂、分散助剂(例如,表面活性剂)、加工稳定剂、热稳定剂、光稳定剂、UV稳定 剂、抗氧化剂、热老化稳定剂、增白剂、防粘连剂、抗静电剂、粘合剂、润滑剂、填充剂如碳酸 钙等。
[0055] B.膜构造
[0056] 任何已知的技术可以用于由共混的和任选地冷却的组合物形成膜,包括吹塑、浇 铸、平模挤出等。在一个具体的实施方案中,膜可以通过这样的吹塑工艺形成,其中气体 (例如,空气)用于通过环形模头扩张挤出的聚合物共混物的气泡。随后气泡塌陷并以平膜 形式收集。然而,在又一个实施方案中,膜是使用浇铸技术形成的。
[0057] 在本发明的一个方面,热塑性组合物由原生聚合物(例如,100 %最佳PE)和PIR 聚合物的混合物制备。混合物可以包含约10%的PIR至约90%的PIR。优选地,混合物包 含约20%的PIR至约80%的PIR。在本发明的另一个方面,材料是由约30重量份的原生聚 合物(例如100%最佳PP)和70重量份的PIR(30:70)制成的,或在供选择的方案中,该比 例可以为约40:60,或约50:50,或约60:40,或约70:30。
[0058] 熔融挤出温度的范围可以从组分的最高熔点到组分的最低分解温度。温度范围的 实例为约160 °C至约240 °C。
[0059] 如上所述,本发明的热塑性组合物是通过将PIR和原生聚合物在一起熔融共混形 成的。熔融共混可以在单螺杆挤出机、双螺杆挤出机或连续熔融混合机中进行。
[0060] 参照图1,示出了一种示例性的挤出机80,其可以用于熔融共混原生聚合物和 PIR。如所不的,挤出机80包含外壳或圆筒114和在一端可被适合的驱动器124 (通常包括 发动机和变速器)旋转驱动的螺杆120 (例如,屏障型螺杆)。一种示例性的单螺杆挤出机 80是可以获得自PA的Exton的BOY Machines, Inc.的BOY 22D注塑机。在供选择的方案 中,可以采用包含两个独立螺杆的双螺杆挤出机。双螺杆挤出机的一个实例是同向双螺杆 挤出机(NJ的Ramsey的Werner and Pfleiderer Corporation)。又一种示例性的挤出机 是可以获得自MA的Thermo Electron Corporation的HAAKE单螺杆挤出机。可以使用其 他单螺杆挤出机或相当的设备。
[0061] 挤出机80通常包含三段:进料段132、熔融段134和混合段136。进料段132是圆 筒114的输入部分,在此处加入聚合物材料。熔融段134是相变段,其中塑料材料从固体变 成液体。混合段136与圆筒114的输出端邻近,并且是其中液体塑料材料被完全混合的部 分。虽然当制造挤出机时没有这些段的精确限定的描述,但本领域普通技术人员完全能够 可靠地确定挤出机圆筒114的熔融段134,其中发生从固体到液体的相变。
[0062] 料斗40也位于驱动器124附近以通过圆筒114中的开口 142将原生聚合物、SBL 和其他任选的材料供应至进料段132。驱动器124的对面是挤出机80的输出端144,其中 输出挤出的塑料用于进一步加工以形成制品,这将在以下更详细地描述。
[0063] 在一些方面,液体组分可以加入到热塑性组合物,例如芳香剂、塑化剂等。因此,可 以在包括至少一个料斗154的挤出机圆筒114上提供液体组分供应站150,其连接于栗160 以选择性地通过开口 162将液体提供至熔融段134。以这种方式,液体可以与聚合物以一致 和均匀的方式混合。当然,除了将液体供应至熔融段134或作为将液体供应至熔融段134 的替代,还应理解的是,其可以被供应至挤出机的其他段,如进料段132和/或混合段136。 例如,在某些实施方案中,液体可以与其他聚合物材料一起直接注入料斗40。
[0064] 栗160可以是具有注入阀的高压栗(例如,正排量栗),以便于向圆筒114提供稳 定选择量的液体。如果希望,还可以采用可程序化的逻辑控制器170,以将驱动器124连接 至栗160,以使其根据螺杆120的驱动速率提供选择量的液体。也就是说,控制器170可以 控制驱动螺杆120和栗160的转动速率以根据螺杆的转动速率注入液体。因此,如果螺杆 120的转动速率升高以在给定的单位时间内驱动更大量的塑料通过圆筒114,则栗160的栗 送速率可以类似地升高以成比例地栗送更大量的液体进入圆筒114。
[0065] PIR和聚合物组分可以在挤出机80内在剪切和压力下进行加工,并加热以确保充 分混合。例如,熔融加工可以发生在约75°C至约280°C,在一些实施方案中为约100
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