改进的多层吹塑膜的制作方法_4

文档序号:8926306阅读:来源:国知局
备为将两个热塑性熔体流组合成为连续的共挤出膜的模具。具 有二、三、五、七和十一个挤出机的共挤出生产线,装备有模具以产生吹塑或流延膜,为本领 域技术人员熟知的。在第二步中,通过将至少一种无规聚丙烯共聚物和任选的添加剂和辅 助剂滚动共混来制备芯挤出机进料,并将芯挤出机进料装载进芯挤出机进料斗。在第三步 中,通过将至少一种乙烯互聚物和任选的添加剂和辅助剂滚动共混制备皮层挤出机进料, 并将皮层挤出机进料装载进皮层挤出机进料斗。在第三步的任选的变体中,选择三个挤出 机共挤出生产线,并将皮层挤出机进料添加到内皮层挤出机进料斗和外皮层挤出机进料 斗;或任选地,通过将至少一种乙烯互聚物和任选的添加剂和辅助剂滚动共混,制备化学上 不同的皮层进料,并将化学上不同的皮层进料装载进内皮层挤出机进料斗和外皮层挤出机 进料斗。本领域技术人员熟知,内皮层和外皮层中化学上不同的组成在很多应用中有利; 换句话说,如果希望内皮层和外皮层的物理性质不同,这样的物理性质的非限制性实例包 括:摩擦系数、粘连或防粘连特性、密封引发温度或与特定的二级基底的结合强度。在第四 步中,芯挤出机进料和皮层挤出机进料经挤出并转化形成三层膜,其包含:芯层和内层和外 层;其中内层和外层与所述芯层邻接。在第四步的任选三个挤出机型式中,产生的三层膜包 含芯层、内层和外层;其中内层和外层与芯层邻接;任选地,内皮层和外皮层可在化学组成 上不同。该四步过程产生具有改进的纵向撕裂的三层共挤出膜,通过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,高30%。与包含至少一种抗冲聚丙烯共聚物的 芯层相比,通过ASTM D-1003测定,该四步骤过程产生具有至少低10%膜雾度的三层共挤出 膜。与包含至少一种抗冲聚丙烯共聚物的芯层相比,通过ASTM D-1922测定,该四步骤过程 产生具有至少高30%的改进的撕裂比率的三层共挤出膜。
[0070] 取决于它的期望用途,本发明的多层膜可任选地包括添加剂和辅助剂,其可包括 而不限于:抗粘连剂、抗氧化剂、滑动剂、加工助剂、抗静电添加剂、着色剂、染料、填料材料、 热稳定剂、光稳定剂、光吸收剂、润滑剂、颜料、塑化剂和它们的组合。热塑性材料添加剂通 过以下描述:John Murphy,"Additives for Plastics Handbook (塑料添加剂手册)",第二 版,Elsevier Science Ltd.,2001〇
[0071] 适合的抗粘连剂、滑动剂和润滑剂包括不限于:硅酮油、液体石蜡、合成石蜡、矿 物油、石蜡油、石油蜡、聚乙烯蜡、氢化聚丁烯、高级脂肪酸和它们的金属盐、线型脂肪醇、 甘油、山梨糖醇、丙二醇、一羟基或多羟基醇的脂肪酸酯、氢化蓖麻油、蜂蜡、乙酰化单酸 甘油酯、氢化鲸蜡油、乙烯二脂肪酸酯和更高级脂肪酰胺。适合的润滑剂包括但不限于: 酯蜡(例如甘油类型、聚合复合酯、氧化聚乙烯型酯蜡等)、金属硬脂酸盐(例如硬脂酸 钡、钙、镁、锌和铝)、12_羟基硬脂酸盐、12-羟基硬脂酰胺、聚乙二醇硬脂酸酯、蓖麻油、乙 烯-二-硬脂酰胺、乙烯-二-椰油酰胺、乙烯-二-月桂酰胺、季戊四醇己二酸酯硬脂酸 酯,和它们的组合,量为多层膜组合物的0. 1重量%-2重量%。
[0072] 适合的抗氧化剂包括不限于维生素 E、柠檬酸、抗坏血酸、抗坏血酸棕榈酸酯、丁 基化酚类抗氧剂、叔丁基氢醌(TBHQ)和没食子酸丙酯(PG)、丁基化羟基茴香醚(BHA)、丁 基化羟基甲苯(BHT)和位阻酚例如IRGAN0X?1010和IRGAN0X 1076,可由Ciba Specialty Chemicals Corp.,Tarrytown,NY 获得。
[0073] 适合的热稳定剂包括而不限于亚磷酸酯或亚膦酸酯稳定剂和受阻酚,非限制性实 例为IRGAN0X?和IRGAF0S ?稳定剂和抗氧化剂,可由Ciba Specialty Chemicals获得。包 括的热稳定剂的量为多层膜组合物的0. 1重量%_2重量%。
[0074] 适合的聚合物加工助剂的非限制性实例包括含氟弹性体,例如共聚(偏二氟乙 烯-六氟丙烯)、共聚(偏二氟乙烯-六氟丙烯-四氟乙烯)、聚(偏二氟乙烯-四氟乙 烯-全氟代(甲基乙烯基醚))、共聚(四氟乙烯-全氟代(甲基乙烯基醚)、共聚四氟乙 烯-乙烯-全氟代(甲基乙烯基醚),和含氟弹性体与其它的润滑剂例如聚乙二醇的共混 物。
[0075] 适合的抗静电剂包括而不限于:甘油脂肪酸、酯、山梨聚糖脂肪酸酯、丙二醇脂肪 酸酯、柠檬酸硬脂酰酯、季戊四醇脂肪酸酯、聚甘油脂肪酸酯、和聚氧乙烯甘油脂肪酸酯,量 为多层膜组合物的〇. 01重量%_2重量%, 适合的着色剂、染料和颜料为不会有害影响多层膜所需的物理性质的那些,其包括而 不限于白色或任何有色的颜料。在本发明的实施方案中,适合的白色颜料包含氧化钛、氧 化锌、氧化镁、氧化镉、氯化锌、碳酸钙、碳酸镁、高岭土和它们的组合,量为多层膜的0. 1重 量%-20重量%。在本发明的实施方案中,有色颜料可包括炭黑、酞菁蓝、刚果红、钛黄或通 常用于工业的任何其它有色的颜料,量为多层膜的0. 1重量%-20重量%。在本发明的实施 方案中,着色剂、染料和颜料包括无机颜料,其包括而不限于,二氧化钛、氧化铁、铬酸锌、硫 化镉、氧化铬和硅酸铝钠复合物。在本发明的实施方案中,着色剂、染料和颜料包括有机类 型的颜料,其包括而不限于,偶氮和重氮颜料、炭黑、酞菁、喹吖啶酮颜料、茈颜料、异吲哚啉 酮、蒽醌、硫靛和溶剂染料。
[0076] 适合的填料是不会有害影响(和在一些情况下增强)多层膜所需的物理性质的那 些。适合的填料包括而不限于滑石粉、二氧化硅、氧化铝、经研磨和沉淀形式的碳酸钙、硫 酸钡、滑石粉、金属粉末、玻璃球、硬脂酸钡、硬脂酸钙、氧化铝、氢氧化铝、玻璃、粘土例如高 岭土和蒙脱土、云母、二氧化硅、氧化铝、金属粉末、玻璃球、二氧化钛、硅藻土、硬脂酸钙、氧 化铝、氢氧化铝和玻璃纤维,和它们的组合,其结合至聚合物组合物以便降低成本或增加多 层膜所需的性质。填料的量期望地小于多层膜总重量的20%,只要该量不改变多层膜的性 质。适合的填料也包括纳米填料。纳米填料可为:类似片状,其中片厚度小于IOOnm;类似 管状,其中管直径小于l〇〇nm,和;纳米颗粒,其中所有尺寸小于l〇〇nm。纳米填料的非限制 性实例包括:天然或合成纳米粘土,即,页硅酸盐,例如蒙脱土、膨润土或高岭石;纳米氧化 物,例如二氧化钛(锐钛矿)或氧化铝;碳纳米管,和;金属纳米颗粒例如锌或银。
[0077] 为了更好的理解本发明,给出图1、2和3;然而,这些图单纯旨在作为实例且不应 理解为限制。
[0078] 原料 由聚烯烃产生的三层共挤出膜显示在表1中。FPs 016-C,此后称为sLL-Ι,为可由NOVA Chemicals Inc.获得的线型低密度聚乙稀,用单中心催化剂以溶液聚合方法产生。FPs 117-D,此后称为sLL-2,为可由NOVA CHEMICALS INC.获得的线型低密度聚乙烯,用单中心 催化剂以溶液聚合方法产生。sLL-1和sLL-2是乙烯和1-辛烯的共聚物,其具有不同的密 度和熔体指数。LF-Y320-D,此后称为LD,为可由NOVA CHEMICALS INC.获得的低密度聚乙 烯,使用过氧化物催化剂以高压方法产生。TR3020UC,此后称为RCP,为可由Braskem获得的 无规聚丙烯;其它的物理性质显示在表2中。TI4015F2,此后称为ICP,为可由Braskem获 得的抗冲聚丙烯;其它的物理性质显示在表2中。RCP和ICP两者满足了由食品和药品管 理局颁布的21CFR,177. 1520部分限定的对烯烃聚合物的需求。
[0079] 共挤出膜 三层共挤出吹塑膜结构可描述为A/B/C ;其中B代表化学上不同于热塑性材料的层,通 常称为"芯层",夹在表示为A和C的二个化学上不同的热塑性材料"皮层"之间。在许多多 层膜中,皮层之一(或两个)由提供良好密封强度的树脂制成且通常称为密封层。在三层 共挤出膜具有A/B/C结构的情况下,二个皮层具有相同的化学组成。
[0080] 吹塑膜挤出 使用Brampton 3层吹塑膜生产线制造三层共挤出吹塑膜;该生产线装备有三个挤出 机,使得可产生A/B/C共挤出膜结构。所有三个挤出机具有一致的1. 75英寸(4. 45cm)的筒 体直径⑶和筒体长度(L);挤出机筒体与长度比为30 (L/D)。3层吹塑膜模口为扁平设计 和出口缘(exit lip)直径为4英寸(10. 2cm)。Saturn I空气环用来使挤出物骤冷。以下 操作条件用于产生三层吹塑膜样品:2. 5:1的放大(Blow-Up)比率(BUR) ;4英寸(10. 2cm) 的模口;35密耳(0· 089cm)模隙;霜白线高度28英寸(71cm)和1001b/hr(45. 4kg/hr)的 生产速率。3层吹塑膜生产线的温度设定点显示在表3中。挤出机B(聚丙烯挤出机)的温 度设定点比挤出机A和C(聚乙烯挤出机)的温度设定点更高。标记为"实际或记录"的柱 温反映了通过热电偶测量的熔融热塑性材料的温度。"实际或记录"柱中的温度范围记录了 在七个膜样品(即,发明性1,和实施例2-7)的共挤出期间观察到的最低温度和最高温度。 相同的热塑性材料或热塑性材料共混物,在A和C两个挤出机中连续运行。换句话说,使用 约定的共挤出命名法,产生的3层膜具有以下结构:A/B/A。此后,这些操作条件称为"标准 操作条件"。
[0081] 热粘着强度测量 膜样品的热粘着强度使用J&B热粘着测试器测量;此后,该测试方法称为"J&B热粘着 性测试"。J&B 热粘着测试器由 Jbi Hot Tack,Geloeslaan30,B_3630Maamechelen,Belgium 市售可得的。在热粘着测试中,聚烯烃与聚烯烃密封的强度在共同加热密封二个膜之后立 即测量,即当聚烯烃为半熔融状态时。该测试模拟了自动包装机(例如,垂直或水平形式)、 填充和密封设备的热密封。以下参数用于J&B热粘着测试:膜样品宽度1英寸(25. 4_); 膜密封时间0. 5秒;膜密封压力0. 27N/mm2;延迟时间0. 5秒;膜剥落速度7. 9英寸/秒 (200mm/ 秒);温度范围。203 °F -293 °F (95°C _145°C );温度增量 9 °F (5°C );和在每个 温度增量下测试五个膜样品以计算平均值。
[0082] 热密封强度测量 膜样品的热密封强度使用常规的Instron拉伸试验机测量;此后,该测试方法称 为"热密封强度测试"。在该测试中,二个膜在一定温度范围内密封。然后将密封在 73 °F (23°C)下老化24小时,然后经受拉伸测试。以下参数用于热密封强度测试:膜 样品宽度,1英寸(25.4_);膜密封时间,0.5秒;膜密封压力,0.27N/mm2;温度范围, 212 °F -302 °F (100°C _150°C )和温度增量9 °F (5°C )。老化之后,使用以下拉伸参
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