改进的多层吹塑膜的制作方法_3

文档序号:8926306阅读:来源:国知局
挤出膜与包含至少一种抗冲聚丙烯共聚物的芯层相比,具有至少低10%的 膜雾度,通过ASTM D-1003测定;其中所述共挤出多层膜与包含至少一种抗冲聚丙烯共聚 物的芯层相比,具有至少高30%的改进的撕裂比率,通过ASTM D-1922测定。
[0055] 五、七、九和十一层膜允许结合其它的功能到最终膜结构中;其它功能的非限制性 实例包括,阻隔层、提高硬度的较高模量层、提高柔韧性的较低模量层、促进不相似的材料 之间粘附的粘合层、坚韧层、外部抗损伤层、外部抗刮层、包含印刷或图形的装饰层或密封 层。
[0056] 阻隔层保护包装内含物免受特定透过物的有害影响。作为非限制性实例,在食品 包装应用中,阻隔层通常用于减少水和氧的渗透速率;阻隔层显著提高了食品产品的保存 期限。热塑性阻隔树酯的非限制性实例包括:聚乙烯醇(PVOH)、乙烯乙烯醇共聚物(EVOH)、 聚酰胺(Nylon)、聚醋、聚偏氯乙稀(PVDC)、聚丙稀腈和丙稀腈共聚物和聚氯乙稀(PVC)。阻 隔层还可包括热塑性膜层,金属氧化物通过化学蒸气沉积法施用在其上;例如薄的氧化硅 (SiOx)或氧化铝(AlOx)层蒸汽沉积在聚丙烯、聚酰胺或聚对苯二甲酸乙二酯上。
[0057] 可共挤出成为粘合层的粘合树脂的非限制性实例为官能化聚乙烯,其包含的单体 单元衍生自=C4-C8F饱和酐,或具有至少两个羧酸基团的C4-C 8F饱和酸的单酯,或具有至 少两个羧酸基团的C4-C8F饱和酸的二酯,或它们的共混物。多层膜中的粘合层通常包含小 于20重量%的粘合树脂,与聚烯烃共混;聚烯烃的非限制性实例包括ULDPE、VLDPE、LLDPE、 MDPE、HDPE、LDPE或聚丙烯。取决于多层膜结构内层的化学组成,以下非限制性树脂也可有 效作为粘合树脂:乙烯/乙酸乙烯酯共聚物、乙烯/丙烯酸甲酯共聚物、乙烯/丙烯酸丁酯 共聚物、极低密度聚乙烯(VLDPE)、超低密度聚乙烯(ULDPE)、塑性体、弹性体以及单中心催 化的乙烯/a-烯烃共聚物。
[0058] 可共挤出产生更高模量层的树脂的非限制性实例包括:聚酰胺(Nylon)、聚对苯 二甲酸乙二酯、聚酯、聚丙烯、聚碳酸酯、聚苯醚、聚苯乙烯、苯乙烯共聚物、苯乙烯嵌段共聚 物、插层聚合物和它们的共混物。如本文所用,术语"插层"是指一种或多种聚合物分子插 入在一种或多种具有不同组成的其它聚合物分子的微区内。在本发明的实施方案中,术语 "插层聚合物"是指在聚烯烃颗粒之间插入苯乙烯聚合物,通过将苯乙烯单体混合物在聚烯 烃颗粒中聚合产生。美国专利7, 411,024,美国专利7, 906, 589,美国专利8, 101,686和美 国专利8, 168, 722通过引用以其全文并入本文,描述了由20重量%-60重量%的聚烯烃和 40重量%-80重量%的苯乙烯聚合物组成的插层聚合物,基于插层聚合物的重量。
[0059] 用于五、七、九和^ 层共挤出膜的无规聚丙稀共聚物具有〇. 5g/10分钟-16g/10 分钟的熔体指数,通过ASTM D-1238在230°C和2. 16kg下测定,和0. 89g/cm3-0. 91g/cm3的 密度,通过ASTM D-1505测定。无规聚丙烯共聚物为包含选自乙烯和a-烯烃的共聚单体 的共聚物;其中a-烯烃为线型或支化C4-C12。在其它实施方案中,无规聚丙烯为三元聚合 物,其包含选自乙烯和a-烯烃的任何两种共聚单体;其中a-烯烃为线型或支化C4_C12。 本领域技术人员熟知,无规聚丙烯可使用多种催化剂体系合成;非限制性实例包括单中心 或齐格勒纳塔催化剂。
[0060] 本发明的五、七、九和十一层挤出膜还包含与所述芯层邻接的中间层,其包含至 少一种乙烯互聚物。乙烯互聚物可包含至少一种均匀乙烯互聚物,其具有0. lg/?ο分 钟-15g/10分钟的熔体指数,通过ASTM D-1238在190 °C和2. 16kg下测定,和0. 9g/Cm3-0.94g/cm3的密度,通过ASTM D-1505测定。在本发明的实施方案中,术语均匀乙烯互 聚物包括可能包含或可能不包含长链分支的均匀乙烯互聚物。在另一个实施方案中,乙烯 互聚物还可包含至少一种不均匀乙烯互聚物,其具有0. lg/ΙΟ分钟-15g/10分钟的熔体指 数,通过 ASTM D-1238 在 190°C和 2. 16kg 下测定,和 0· 9g/cm3-0. 94g/cm3的密度,通过 ASTM D-1505测定。在另一个实施方案中,乙烯互聚物可包含至少一种均匀互聚物和至少一种不 均匀互聚物的共混物。在本发明的实施方案中,乙烯互聚物包含选自丙烯和α-烯烃的一 种或多种共聚单体;其中α-烯烃为线型或支化C4-C12。在本发明的另一个实施方案中,与 所述芯层邻接的中间层可包含至少一种乙烯互聚物和在高压聚乙烯方法中产生的乙烯聚 合物;其中在高压方法中产生的乙烯聚合物具有〇. 2g/10分钟-10g/10分钟的熔体指数, 通过 ASTM D-1238 在 190°C和 2. 16kg 下测定,和 0· 917g/cm3-0. 97g/cm3的密度,通过 ASTM D-1505测定。高压乙烯聚合物的非限制性实例包括:低密度聚乙烯(LDPE)、乙烯乙酸乙烯 酯共聚物(EVA)、乙烯丙烯酸烷基酯共聚物、乙烯丙烯酸共聚物和乙烯丙烯酸的金属盐(通 常称为离聚物)。
[0061] 本发明的多层热塑性膜可使用吹塑成膜或流延成膜方法产生。
[0062] 吹塑成膜共挤出方法使用多个挤出机,其加热、熔融、混合和传送不同的热塑性 材料。一旦熔融,通过适于接收多个热塑性材料进料的环形模口泵送不同的热塑性材料 并产生挤出多层热塑性管。典型的挤出温度为330 °F -550 °F (166°C _288°C )和特别为 350 °F -530 °F (177°C _277°C )。当从环形模口离开时,多层热塑性管用空气膨胀、冷却、固 化并拉伸通过一对夹辊。由于空气膨胀,管直径增加形成所需大小的泡。由于夹辊的拉伸 作用,泡在纵向拉伸。因此,在两个方向拉伸泡:在横向,其中臌胀空气提高了泡直径;和纵 向,其中夹辊将泡拉伸。因此,多层吹塑膜的物理性质通常为各向异性的,其中物理性质在 纵向和横向不相同;例如,膜撕裂强度和拉伸性能。在吹塑成膜方法中,当其离开环形模口 时,外界空气也围绕气泡周围引入,使热塑性材料冷却。膜的最终宽度取决于臌胀空气或内 部泡压的控制;换句话说,增加或减少泡直径。膜厚度主要通过增加或减少夹辊的速度控 制拉出速率来控制。在离开夹辊之后,作为管的泡已经破裂成为双层膜。多层泡或管可在 纵向裂开因此成片。每片可绕成一卷膜。每卷可进一步切开产生所需宽度的膜。每卷膜进 一步经处理成为多种消费品,例如,经印刷、切割和密封成为袋或包。虽然不希望受限于理 论,吹塑成膜领域技术人员通常认为成品膜的物理性质受到单个热塑性材料或(包构成每 个层)热塑性材料共混物的物理性质,以及吹塑成膜加工条件两者的影响。例如,认为吹塑 成膜加工条件影响了分子取向度(纵向和横向两者两个方向上)。通常,最期望均衡的膜; 更具体地说,均衡的膜在纵向和横向两者中具有相似的物理性质;例如,膜撕裂强度性质、 拉伸性质或收缩性质。
[0063] 流延成膜方法相似之处在于使用多个挤出机;但是不同的热塑性材料计量进入平 模和挤出成为多层片,而不是管。在流延成膜方法中,挤出片在冷冻辊上固化。
[0064] 取决于本申请,可产生大范围厚度的本发明的多层膜。例如,在非限制性应用中, 例如食品包装中,约1密耳(25. 4Mm)-约4密耳(102Mm)的膜厚度是常见的;而在其它的非 限制性应用中,例如重载荷袋中,2密耳(5lMm)-10密耳(254ΜΠ 1)的膜厚度是常见的。本发 明的实施方案包括膜,其中所述多层膜的每个单层占总膜厚度的至少10%,在一些情况下至 少15%和在其它情况下至少20%。在其它实施方案中,所述多层膜的每个单层占总膜厚度的 最多90%,在一些情况下最多80%和在其它情况下最多70%。
[0065] 本发明的其它实施方案包括以挤出层压或粘合层压或挤出涂布方法进一步处 理发明性多层膜。在挤出层压或粘合层压中,两个或更多个基底分别与热塑性材料或粘 合剂结合在一起。在挤出涂布中,热塑性材料施用于基底表面。挤出层压、粘合层压和 挤出涂布是已熟知的方法,如下所述:"Extruding Plastics -a Pactical Processing Handbook (挤出塑料-实用加工手册)",D. V. Rosato, 1998, Springer-Verlag,441-448 页。 通常,粘合层压或挤出层压用于结合不相似的材料,非限制性实例包括纸网与热塑性网的 结合,或含铝箔的网与热塑性网的结合,或化学上不相容的两种热塑性网的结合。单独的 网,在层压之前,可为多层。在层压之前,单独的网可经表面处理改善所述结合,表面处理的 非限制性实例为电晕处理。一级膜或网可在其上表面,其下表面或其上表面和下表面两者 上用二级网层压。二级网和三级网可层压至一级网;其中二级和三级网在化学组成上不同。 [0066] 更具体地说,本发明的实施方案为将包含芯层的发明性多层膜挤出层压或粘合层 压至二级基底,所述芯层包含至少一种无规聚丙烯共聚物和至少一个相邻的皮层或中间 层。二级基底的非限制性实例包括:聚酰胺膜、聚酯膜和聚丙烯膜。二级基底还可包含蒸汽 沉积的阻隔层;例如,薄的氧化硅(SiOx)或氧化铝(AlOx)层。二级基底还可为多层,包含 三、五、七、九、^ 或更多层。
[0067] 本发明的实施方案也包括发明性多层膜挤出或粘合层压至微分层的二级基底;其 中术语"微分层"是指包含数百上千的单独热塑性层的膜。例如Muller等人在Journal of Applied Polymer Science,78 卷,816-828 页,2000 中,公开了包含 256 个、1024 个和 4096个微层的膜。产生微层流延膜的非限制性方法为使用如Schrenk在美国专利3884606、 5094788和5094793中所述的层叠料块。
[0068] 本发明的实施方案包括制造的制品,其由发明性多层膜形成的至少一个组件生 产,所述发明性多层膜由包含至少一种无规聚丙烯共聚物的芯层和至少一个与所述芯层邻 接的皮层或中间层组成;其中发明性多层膜组件具有改进的纵向撕裂,由ASTM D-1922测 定,与包含至少一种抗冲聚丙烯共聚物的芯层相比,至少高30% ;其中与包含至少一种抗冲 聚丙烯共聚物的芯层相比,发明性多层膜组件具有至少低10%的膜雾度,通过ASTM D-1003 测定,和;其中与包含至少一种抗冲聚丙烯共聚物的芯层相比,发明性多层膜组件具有至少 高30%的改进的撕裂比率,通过ASTM D-1922测定。制造的制品的非限制性实例包括包装、 包和重载荷袋,以及通过挤出层压、粘合层压和挤出涂布产生的制品。
[0069] 本发明的实施方案包括制造发明性多层膜的方法。在第一过程步骤选择共挤出生 产线,包含两个挤出机和装
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