多层聚合物膜的制作方法_3

文档序号:9829148阅读:来源:国知局
物。为 了具有密封的包装应用,表层可包含高比例的基于茂金属的LLDPE,包括但不限于大于或等 于约50 %、或者约75 %的基于茂金属的化DPE。在某些情况下,期望表层基本上或完全不含 聚丙締,W使膜外侧不粗糖(摸起来更软)、刚度降低、并且降噪。
[0071] 虽然可能只有单个表层S,通常将在多层膜的每侧存在一个表层S。在多层膜的一 侧上的表层可包含与在多层膜的另一侧上的表层相同的材料。在其它实施例中,表层可具 有不同的组合物。
[0072] 表层S和任何本体层可具有任何合适的厚度。每个表层可具有相同的厚度,或者两 个表层可具有不同的厚度。本体层可具有与任一表层相同或不同的厚度。例如每个本体层 可具有小于或等于、或小于10%的膜厚度的厚度。如果存在多于一个的本体层,本体层可具 有相同的厚度,或者本体层可具有不同的厚度。表层和任何本体层可包括任何合适部分的 多层膜总厚度。表层和任何本体层可具有为至少约40%的膜厚度,或约40%至约80%,或约 40%至约70%,或约40%至约60%的多层聚合物膜厚度的总厚度(即,合并厚度)。表层和任 何本体层和/或任何能量耗散层化化)的厚度总和可在约40%至约80%的膜厚度范围内。
[0073] 表层S和本体层(如果存在的话)可具有任何合适的平均密度。例如,如果表层S和 本体层包含乙締或乙締Q-締控,构成表层S和本体层的组合物的平均密度的合适范围包括 但不限于介于约0.90g/cm 3和0.93g/cm3之间。在一些实施例中,表层可包含具有约0.92g/ cm3的平均密度的组合物。
[0074] 当选择用于多层聚合物膜的相应层的聚合物时,此类层可彼此相容并自粘附。运 阻止发生两个或更多个层接合形成(诸如通过共挤出)基本上连续的一体多层聚合物膜的 问题。多层聚合物膜因此可不含将层接合到一起的粘合剂或接合层。当然,在其它实施例 中,可使用粘合剂或接合层。忍可通过使"A"层、"B"层、或附加层附接到任一表层来接合到 表层。
[0075] 在一些实施例中,在制造多层膜期间,用于形成层(诸如"A"层)的料流之一可分离 成两个独立流。在运种情况下,由分离流(其可称为A'和A")形成的层(例如"A"层)可具有比 其它"A"层和("B"层)显著小的厚度。在一个实施例中,A层分离成两部分并形成膜的忍的外 侦U,使得表层附接到A'和/或A"层(其中外部的A'和A"层的厚度为其它"A"层的厚度的大约 一半)。此类分离层可为相同厚度(但是不需要为相同厚度)。在其它实施例中,B层可分离成 两部分,并且每部分形成膜的忍的外侧。
[0076] 在多层膜20的不同层("A"、"B"、"C"等、表层、本体层)中的任何材料可包含:前消 费品再循环材料(在制造期间再循环的材料);后消费品再循环材料(在消费者使用后再循 环的材料);为膜提供生物基内容物的材料(诸如除石油来源的聚締控之外的材料或取代石 油来源的聚締控的材料);W及任何运些类型的材料的组合或共混物。
[0077] 为膜提供生物基内容物的材料包括至少部分地来源于可再生资源的材料。此类材 料包括间接通过一种或多种中间体化合物衍生自可再生资源的聚合物。
[0078] 尤其期望的中间体包括締控。诸如乙締和丙締的締控可衍生自可再生资源。例如, 衍生自生物质发酵的甲醇可转变成乙締和/或丙締,其中两者为合适的单体化合物,如美国 专利4,296,266和4,083,889中所述。衍生自可再生资源发酵的乙醇可经由脱水转变成乙締 单体化合物,如美国专利4,423,270中所述。类似地,衍生自可再生资源的丙醇或异丙醇可 脱水W得到丙締的单体化合物,如美国专利5,475,183中所示例。丙醇为杂醇油的主要组 分,该杂醇油为马铃馨或谷物发酵生产乙醇时由某些氨基酸形成的副产物。
[0079] 衍生自生物质的木炭可用于产生合成气(即CO+出),由所述合成气可制得控如乙 烧和丙烷(费托方法)。乙烧和丙烷可脱氨得到乙締和丙締的单体化合物。
[0080] 形成聚合物的其它材料来源包括消费后再循环的材料。消费后再循环的材料来源 可包括塑性瓶,例如汽水瓶、塑性膜、塑性包装材料、塑性袋、W及包含可再循环的合成材料 的其它类似材料。
[0081] 可提供具有生物基内容物的膜的此类材料和消费后再循环的材料描述于宝洁公 司(The Procter&Gamble Company)的美国专利申请公布US2012/0263924 Al中。
[0082] 多层聚合物膜可在膜的任何层中包含附加材料(例如,添加剂)用于任何目的。附 加材料可包含其它聚合物(例如聚丙締、聚乙締、乙締乙酸乙締醋、聚甲基戊締、环状締控共 聚物、聚乙締离聚物、它们的任何组合等)、遮光材料、矿物、加工助剂、增量剂、蜡、增塑剂、 粘合剂层、抗粘连剂、抗氧化剂、填料(例如玻璃、滑石粉、碳酸巧等)、成核剂、脱模剂、阻燃 剂、导电剂、抗静电剂、颜料、抗冲改性剂、稳定剂(例如紫外线吸收剂)、润湿剂、染料、或它 们的任何组合。矿物可无限制地包括碳酸巧、碳酸儀、二氧化娃、氧化侣、氧化锋、硫酸巧、硫 酸领、娃酸钢、娃酸侣、云母、粘上、滑石粉、二氧化铁、多水高岭上、W及它们的组合。
[0083] 多层膜可包括多个不同层排列方式,其一个非限制性数目在图中示出。多层膜包 括至少一个"A"层和至少一个"B"层,并且通常还包括形成多层膜的每个外表面的聚合物表 层。X层和"B"层可W如图1所示的单个A/B单元的形式提供,其中A是富含聚丙締的层并且 B是富含聚乙締(例如,皿PE)的层。
[0084] 在其它实施例中,如图2所示,多层聚合物膜可包括附加层或微层,其既不是"A"层 也不是"B"层(例如一个或多个r'、"护等层)。如上所述,此类附加层或层可为能量耗散层 化DL)或其它类型的层。此类附加层或微层可为依序排列的内层,其插置在A和/或B层之间 (例如A/C/B),和/或它们可定位在指示序列的一侧或两侧,即,在A和/或B层的外表面上。C、 D等层可提供上述膜的其它期望特性,包括但不限于抗冲击性。
[0085] 在其它实施例中,可将附加的"A"层或"B"层加入A/B单元W形成其它单元。此类实 施例可具有如图3所示的A/B/A层的排列方式,或具有如图4所示的B/A/B层的排列方式(例 如用于形成五层结构)。在其它实施例中,任何上述单元或其它单元可堆叠W形成各种重复 单元。其它可能的层排列方式的一些示例在下文中详述。
[0086] 如图5和图6所示,在某些实施例中,多层膜20可包括屯层结构。图5示出一个屯层 多层膜,其包括S/A/EDL/B/EDL/A/S层的排列方式。图6示出一个屯层多层膜20,其包括S/B/ E化/A/E化/B/S层的排列方式。包含此类抓L的膜可具有改善的机械性能,诸如较高的落键 抗冲击性。在其它实施例中,A/EDL/B/EDL/A叠堆(或B/EDL/A/EDL/B叠堆)可为多层重复叠 堆的一部分。多层重复叠堆可用索引字母M命名。运种结构的一个示例在图10中示出。
[0087] 因此各种层排列方式可包括但不限于被表层围绕的任何W下多层或微层叠堆:S/ (A/B)n/S(诸如如图 7 所示);S/(A/C/B)n/S;S/(A/B/A)n/S(诸如如图 8 所示);S/(B/A/B)n/S (诸如如图 9所示);S/ (A/C/B/C/A)n/S; S/ (A/B/A/C/A/B/A)n/S; S/ (A/C/D/B/D/C/A)n/S;或 S/(A/B)n/C/(B/A)n/S层,其中V'是相邻的相同层叠堆的数目。当V'等于I时,膜可包括单 个单元的指定层。另选地,层可为重复的、依序交替的排列方式,其中V'大于或等于2。
[0088] 多层或微层叠堆M可W多种排列方式设置,包括但不限于:遍及整个膜结构;遍及 膜厚度的部分;或W不同组分布于膜内。
[0089] 如果膜包括微层,膜可包括多于一个的不同微层序列。例如膜可包括附加的微层 序列,由重复单元构成,其中重复单元的数目可等于或不同于n,并且微层序列的结构可在 W下任一特征方面不同于另一个微层序列的结构:微层数目;它们的组合物;厚度;和微层 的相对厚度。当存在一个或多个附加的微层序列时,它们可直接彼此粘附。另选地,它们可 由一个或多个用于不同目的的层分开,诸如用于增强微层序列之间的粘结的粘合剂层,或 者用于增加总体结构的厚度的本体层。
[0090] 在重复微层序列中的重复单元(叠堆)的数目为至少2,或者至少3,或者至少4。然 而重复单元的数目可远高于3或4(或者甚至5或6)。重复单元的数目可例如包括3、4、5、或6 的倍数。通常重复单元的数目通过用于制造运些结构的特定技术决定。在每个重复单元中 的最大层数将取决于使用的挤出设备。包括二至多达9或10层、或者更多层的重复单元(叠 堆)是可能的。非限制性示例包括具有5、6、或7层的重复单元(叠堆)。
[0091] 运些结构一般使用倍增器技术获取,其中对应于共挤出的第一单元的多层烙体流 可分离(例如垂直于共挤出层界面)成多个小袋(例如二、=或四个),每个具有对应于第一 单元的相同数目和序列的层。小袋随后一个叠堆到另一个的顶部,并且重组W提供具有交 替序列的倍增数目的单元。例如一个两层共挤出单元分离成=个小袋,它们叠堆并重组,形 成具有6个平行层的共挤出结构,诸如S组A/B层。继而运些单元仍旧可分离并重组一次或 多次。其中每个烙体流可分离的小袋数目不限于两个、=个或四个,上文给出的运些值仅通 过举例的方式,并且可很容易地变得更高。尤其是目前可用的倍增器技术允许将烙体流分 离成两个或四个小袋,它们随后一个叠堆到另一个的顶部,并且如上所述进行处理,其中每 个附加的分离步骤可预知形成相同或不同数目的小袋。理论上讲,倍增步骤的数目可与设 备可允许的数目及树脂可耐受的数目一样高。通常倍增步骤的数目保持在介于I和6之间, 或者介于2和5之间,或者介于2和4之间,并且在任何微层序列中的层数可包括高达1,OOO个 微层,典型地有最大800、700、600、500、400、300、200、或更少的微层。
[0092] 因此,虽然图1-10大体上W简化方式示出了多层聚合物膜的多个层排列方式,应 当理解,本文所述的多层聚合物膜可包括约4层至约1,000层;或者约5层至约200层;或者约 5层至约64层。
[0093] 与任何共挤出工艺相同,可选择在微层序列中使用的聚合物或聚合物共混物并在 相应层中组合它们,使用的组合方式用于在共挤出期间形成具有相似的流变性能的聚合物 流。即,聚合物流可在选择用于共挤出工艺的溫度下具有足够相似的粘度,从而避免显著的 界面不稳定性。期望在微层序列中使用的聚合物层粘度的比率在1:3至3:1的范围内。可在 lOsecri和IOOsecTi的剪切速率下测量粘度。可使用克诺斯方程在感兴趣的剪切速率范围内 对粘度建模。
[0094] 本文所述的膜在一些情况下可基本上或完全是不可热收缩的。因此,通常将不再 加热膜并在后挤出拉伸膜W定向或对齐形成膜的材料的晶粒或分子。按照ASTM D2732-03, "基本上不可热收缩的"膜将在20(TF(93°C)下具有小于10%的总自由收缩率。在一些情况 下,膜在此类条件下将具有小于5%,或小于1%的总自由收缩率。在其它情况下,膜可变为 可热收缩的,并且具有大于或等于指定量的总自由收缩率。
[0095] 如本文所述,当在相邻层的组合物之间存在差异时,多层聚合物膜可具有相对于 具有相同材料组合物的膜改善
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