透气薄膜及其制造方法

专利名称：透气薄膜及其制造方法
技术领域：
本发明涉及物理及阻隔性能比相同厚度传统薄膜改进的透气聚烯烃薄膜。本发明还包括制造此种高冲击强度(高抗冲)透气薄膜的方法。
背景技术：
蒸汽可透、液体不可透聚合物薄膜在技术上是已知的。一种使聚合物薄膜可透蒸汽的方法包括将基质聚合物与相当数量(例如，10～70wt％)有机或无机颗粒填料如碳酸钙混合，并由该共混物挤出成形薄膜。基质聚合物可包括聚烯烃如聚丙烯或聚乙烯、各种各样的烯烃共聚物和/或聚合物共混物。该薄膜可以是单层薄膜、包含一个充填薄膜作为其主要层的多层薄膜或者包含一个以上充填层的多层薄膜。
然后，加热并拉伸该薄膜，致使在填料颗粒周围区域形成空隙。该带空隙薄膜的特征是，其中的极薄聚合物膜和/或细孔网络允许水蒸气按分子扩散机理透过薄膜但阻止液体透过。实质上，形成了一种从一个薄膜表面通往另一表面的蜿蜒曲折的通道，它允许蒸汽透过但不允许液体透过。
透气薄膜被用于后片(背衬)中，例如作为后片成分，层合到多种当今个人护理吸收制品中的非织造纤网和/或其他层上。尿布便是一例。充填、拉伸的聚烯烃薄膜提供优良的水蒸气透过性，使穿戴者感觉尿布更为舒适。结果，尿布或其他产品内部的相对湿度和温度由于此种透气薄膜与非织造纤网层合物的采用而降低。透气薄膜本身虽可提供蒸汽可透和液体阻隔性，然而却通常不足以结实到可以单独使用。非织造纤网为层合物提供强度以及织物样性能。
发明概述本发明是一种耐液压、透气、微孔聚烯烃薄膜，具有比相同厚度传统透气薄膜改善的物理性能和防水、尿及其他主要是水的液体的阻隔性。本发明还包括制造物理性能和对水和主要含水液体的阻隔性改善的透气薄膜的方法。该透气薄膜包括，以薄膜重量为基准，约30～90wt％冲击改性聚烯烃基质和约10～70wt％颗粒填料。
该耐液压薄膜的制备包括将冲击改性聚烯烃与填料掺混，从而形成填料在聚合物中的基本均匀分散体。然后，共混物被挤出为单层薄膜或者以该充填层为其成分之一的多层薄膜。随后，该薄膜在低于其聚合物熔点的高温下沿至少1个方向拉伸到其原来长度的约1.1～7.0倍。随着薄膜拉伸的进行，沿填料颗粒周围形成空隙，从而制成透气薄膜。
冲击改性聚烯烃基质包括，以聚合物基质重量为基准，约5～100％耐冲击聚丙烯共聚物。耐冲击聚丙烯共聚物包括约10～90重量份第1聚合物链段A、约10～90重量份第2聚合物链段B，以及任选地，约0～20重量份第3聚合物链段C。聚合物链段A为基本结晶的，可以是丙烯均聚物或者是含约0～10wt％乙烯或C4～C10α-烯烃共聚单体的无规丙烯共聚物。聚合物链段B是基本无定形无规共聚物，包含约20～80wt％丙烯和约20～80wt％乙烯或C4～C10α-烯烃共聚单体。任选的聚合物链段C为基本结晶的，可以是均聚物或含约80～100wt％乙烯或C4～C10α-烯烃和约0～20wt％丙烯的共聚物聚合物链段A、B及C可以是化学连接在一起的不同嵌段，或者是共混物，或者是二者。
冲击改性聚烯烃基质还可包含，以基质重量为基准约0～95wt％1种或多种附加聚烯烃。该附加聚烯烃例如可包括1种或多种高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、线型低密度聚乙烯、甚低(very low)密度聚乙烯、聚丙烯均聚物、丙烯-乙烯嵌段共聚物以及丙烯-乙烯无规共聚物。附加聚烯烃可包括另一种耐冲击聚丙烯聚合物或另一种耐冲击聚合物。
通过耐冲击聚丙烯共聚物的使用，将其作为聚合物基质的一部分或全部，可生产出一种高强度和高整体性的透气薄膜，并且该薄膜还可提供防液体(包括压力液体)渗透的优异阻隔性。
综上所述，本发明的特征和优点是提供一种强度改善的透气微孔充填聚烯烃薄膜，以及该薄膜与1个或多个附加层的层合物。
本发明的特征和优点还在于提供一种透气微孔充填聚烯烃薄膜，它具有改善的对(排出的)体液(water insult)的阻隔性，包括防压力排放体液的渗漏，同时又保持对水蒸气的透气。
本发明的特征和优点还在于提供一种高强度、充填聚烯烃薄膜与纺粘纤网和/或其他层的层合物，以及包括该层合物的手术罩衣、揩布及吸收制品，该层合物能提供改善的防体液阻隔性。
本发明上述以及其他特征及优点，在研读了下文有关目前优选实施方案的详细描述并结合参考附图之后将变得更加清楚。这些详细描述及附图旨在举例说明，而不是要限制由所附权利要求及其等价物所规定的本发明范围。
附图简述

图1是本发明冲击改性透气充填聚烯烃薄膜的横断面图。
图2是包括冲击改性透气充填层的双层透气薄膜的横断面图。
图3是包括冲击改性透气充填层的3层透气薄膜的横断面图。
图4是冲击改性透气聚烯烃薄膜与纺粘纤网的层合物的横断面图。
图5是制造冲击改性透气聚烯烃薄膜及层合物的方法示意图。
目前优选实施方案详述术语“耐液压”是指由具有此种性能的材料制成的组合物或薄膜耐受外加液体载荷而不破坏、破裂或撕裂的能力。薄膜的耐液压能力取决于薄膜的厚度、薄膜的材料组成、薄膜的制造和加工方法、周围环境以及测试方法。薄膜或材料的耐液压试验方法包括但不限于联邦试验方法标准号191A方法5514中所描述的静水压试验，等价于AATCC试验方法127-89以及INDA试验方法80.4-92。
术语“冲击改性剂”一般指某种添加剂，通常为弹性体或不同类型的塑料，当加入到塑料薄膜或组合物中时能改善其耐冲击。本文所使用的术语“冲击改性”是指一种薄膜或材料的耐液压(有时亦称作“水头(hydrohead)”压力)能力，通过冲击改性剂或高抗冲材料的使用而变得高于先有技术薄膜或材料。
本发明涉及一种耐液压透气聚烯烃薄膜。术语“高耐液压”薄膜既包括完全由耐冲击聚合物与填料混合制成的薄膜，也包括由传统聚合物(如聚乙烯或聚丙烯)与耐冲击聚合物或冲击改性剂及填料的混合物制成的薄膜。无论薄膜用于尿布背衬或其它用途，该性质是重要的。
看图1，其中表示出单层耐液压透气薄膜10。薄膜10包括聚合物基质12、被一种相对薄的微孔膜13包围从而构成蜿蜒曲折通道的大量空隙14，以及位于每个空隙14中的1个或多个填料颗粒16。薄膜10是微孔和透气的。空隙之间的微孔膜13允许水蒸气从薄膜10的第1表面18分子扩散到第2表面20。
该耐冲击聚合物，可构成薄膜10聚合物基质12的一部分或全部，包括约10～90重量份第1聚合物链段A、约10～90重量份第2聚合物链段B，以及任选地，约0～20重量份第3聚合物链段C。聚合物链段A优选为至少约80％结晶的，包含约90～100wt％丙烯，它可以是均聚物或者是与约0～10wt％乙烯或C4～C10α-烯烃共聚单体的无规共聚物。目前优选的聚合物链段A是丙烯与共聚单体的无规共聚物。目前优选的共聚单体是乙烯和丁烯。高度优选的聚合物链段A是包含约94～98wt％丙烯和约2～6wt％乙烯的无规共聚物。
聚合物链段B为小于50％结晶的，且优选基本无定形的。聚合物链段B是包含约20～80wt％丙烯和约20～80wt％乙烯或C4～C10α-烯烃共聚单体的无规共聚物。优选的是，聚合物链段B包含约30～70wt％丙烯和约30～70wt％共聚单体。目前优选的共聚单体是乙烯和丁烯。高度优选的聚合物链段B是包含约45～65wt％丙烯和约35～55wt％乙烯的无规共聚物。
聚合物链段C，当存在时，为50％以上结晶的。聚合物链段C是是包含约80～100wt％乙烯或C4～C10α-烯烃，以及约0～20wt％丙烯的均聚物或无规共聚物。同样，乙烯和丁烯是优选的共聚单体。一般地，共聚单体，对于聚合物链段A、B和C来说是相同的。
聚合物链段A、B和C可以是化学交联的，如同在嵌段共聚物中那样，或者可以紧密掺混在一起，或者可既以化学交联链段又以掺混链段形式存在。耐冲击聚合物可采用技术上已知的多相聚合技术来制备。为实施多相聚合，可采用同一个反应器在不同反应阶段制造不同的聚合物链段。在第1反应阶段，可通过控制丙烯和共聚单体(使用的话)的加入量生成富丙烯链段A，以便生产出高度结晶的丙烯均聚物或共聚物。然后，在第2反应阶段，可提高共聚单体相对于丙烯的反应器进料量，从而生成基本无定形聚合物链段B。聚合物链段C可作为聚合物链段B制备期间的副产物生成，或者可在第3反应阶段制备，即通过大大提高共聚单体相对于丙烯的反应器进料量来实现。据信，多相聚合产生一种耐冲击聚合物，它所包含的链段A、B和C彼此化学交联，因此一个分子可包含聚合物链段A、聚合物链段B，以及任选地，聚合物链段C。
优选的是，上面所描述的耐冲击聚合物包含约25～75重量份第1链段A、约25～75重量份第2链段B和约0～10重量份第3链段C。更优选的是，耐冲击聚合物包含约40～60重量份第1链段A、约40～60重量份第2链段B和约0～10重量份第3链段C。
替代地，耐冲击共聚物可包含丙烯与丁烯的无规共聚物，包含约75～95wt％丙烯和约5～25wt％丁烯，优选由80～90wt％丙烯和约10～20wt％丁烯，更优选约82～86wt％丙烯和约14～18wt％丁烯。
除了以上所描述的耐冲击聚合物之外，聚合物基质还可包含1种或多种与该耐冲击聚合物掺混的附加聚合物。合适的附加聚合物的例子包括但不限于，高及低密度聚乙烯、聚丙烯、以乙烯为主与约5～15wt％C3～C12α-烯烃的共聚物(通常被称之为线型低密度聚乙烯)、以乙烯为主与约15～30wt％C3～C12α-烯烃的共聚物(通常被称之为甚低密度聚乙烯)、以丙烯为主与乙烯和/或C4～C12α-烯烃的共聚物，以及挠性聚烯烃，包括在聚丙烯主链中具有无规立构或全同立构丙烯基团的以丙烯为主的聚合物。其他合适的基质聚合物包括但不限于弹性体，例如聚氨酯、共聚聚醚酯、聚酰胺聚醚嵌段共聚物、乙烯醋酸乙烯共聚物、通式为A-B-A’或A-B的嵌段共聚物，例如共聚(苯乙烯/乙烯-丁烯)、苯乙烯-聚(乙烯-丙烯)-苯乙烯、苯乙烯-聚(乙烯-丁烯)-苯乙烯、聚苯乙烯/聚(乙烯-丁烯)/聚苯乙烯、聚(苯乙烯/乙烯-丁烯/苯乙烯)等。
优选的附加聚合物(与上面所描述的嵌段耐冲击聚丙烯共聚物配合使用)是甚低密度聚乙烯，它是基本无定形的，密度约0.87～0.91g/cm3。甚低密度聚乙烯可采用金属茂或齐格勒-纳塔催化剂制备，优选采用金属茂催化剂制备。另一种合适的附加聚合物(与上面所描述的无规丙烯-丁烯耐冲击聚合物配合使用)是包含约90～100wt％丙烯和约0～10wt％乙烯，优选约93～97wt％丙烯和约3～7wt％乙烯的无规丙烯-乙烯共聚物。
耐冲击聚合物宜于采用齐格勒-纳塔催化剂体系制备，但也可采用受限形状(constrained geometry)催化剂和/或金属茂催化剂体系来制备。受限形状和/或金属茂催化的聚烯烃例如描述在美国专利5，571，619、5，322，728及5，272，326中，在此将其公开内容收作参考。采用金属茂催化剂制备的聚合物具有非常窄的分子量范围。多分散性指数(Mw/Mn)小于4，甚至小于2，对于金属茂催化的聚合物来说都是可能的。此种聚合物，与其他方面均类似的齐格勒-纳塔催化聚合物相比，还具有受控短支链分布。采用金属茂催化剂体系还可严密控制聚合物的全同立构规整度。
薄膜10的聚合物基质12包含约5～100wt％上面所描述的耐冲击聚合物和约0～95wt％1种或多种附加聚合物。优选的是，聚合物基质包含约25～90wt％耐冲击聚合物和约10～75wt％1种或多种附加聚合物。最优选的是，聚合物基质包含约50～75wt％耐冲击聚合物和约所25～50wt％1种或多种附加聚合物。一种适合用于尿布背衬中的聚合物基质包含约50～65wt％冲击改性丙烯-乙烯共聚物，其中第1链段A包含约2～6wt％乙烯，第2链段B包含约40～60wt％乙烯，且这2种链段以大致相等的数量存在；以及约35～50wt％无规丙烯-乙烯共聚物。另一种适合用于尿布背衬中的聚合物基质包含约50～65wt％与上述相同的冲击改性丙烯-乙烯共聚物以及约35～50wt％密度约0.87g/cm3的金属茂催化、甚低密度聚乙烯。
聚合物基质本身占到高抗冲透气薄膜层10重量的约30～90％，优选约35～75wt％，最优选约35～60wt％。薄膜10还包含约10～70wt％至少1种粒状无机和/或有机填料16，优选约25～65wt％，最优选约40～65wt％。填料颗粒16优选为小粒度的，以便使水蒸气透过空隙14的速率达到最大。一般而言，填料颗粒16的平均颗粒直径应为约0.1～7.0μm，优选约0.5～7.0μm，最优选约0.8～2.0μm。
高抗冲薄膜层10中的填料颗粒16可选自多种多样无机及有机填料。合适的无机填料包括但不限于，碳酸钙、不可溶胀粘土、二氧化硅、氧化铝、硫酸钡、碳酸钠、滑石粉、硫酸镁、二氧化钛、沸石、硫酸铝、硅藻土、碳酸镁、碳酸钡、高岭土、云母、碳、氧化钙、氧化镁及氢氧化铝。无机填料还可以是可溶胀的材料，如钠膨润土。
合适的有机填料包括不可溶胀聚合物颗粒及水可溶胀超吸收剂颗粒。天然超吸收剂颗粒包括瓜耳胶、琼脂、果胶等。合成超吸收剂颗粒包括水凝胶聚合物，如聚丙烯酸碱金属盐、聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、乙烯-马来酐共聚物、聚乙烯基醚、甲基纤维素、羧甲基纤维素、羟丙基纤维素、聚乙烯基吗啉(morphdinone)，以及乙烯基磺酸、聚丙烯酸酯、聚丙烯酰胺、聚乙烯基吡啶的聚合物及共聚物等。其他合适的聚合物包括水解丙烯腈接枝淀粉、丙烯酸接枝淀粉及异丁烯马来酸酐聚合物，及其混合物。水凝胶聚合物优选是轻度交联的，以便使之转化为基本不溶于水的。交联可采用辐射或通过共价、离子、范德华或氢键键合来实现。
聚合物薄膜厚度、组成、填料含量、填料颗粒尺寸以及拉伸度是有助于决定高抗冲微孔薄膜层10透气的因素。一般而言，薄膜层10的厚度小于约50μm，优选小于约30μm，更优选小于约20μm。薄膜10可以是单轴或双轴拉伸的。薄膜可单轴拉伸到其原来长度的约1.1～7.0倍，优选至其原来长度的约1.5～6.0倍，更优选到其原来长度的约2.5～5.0倍。薄膜10可替代地采用本领域技术人员熟知的技术进行双轴拉伸。
在图2的实施方案的双层薄膜25中，耐液压透气薄膜层10具有与之相邻的相对薄外皮层22。在图3的实施方案的3层薄膜27中，透气薄膜层10被夹在2个外皮层22和24之间。皮层的加入可改善薄膜的加工性，还有助于多层薄膜25和27的热合性。多层薄膜25和27可采用各层的流延或吹塑薄膜共挤出、挤出涂布或者采用任何传统层合方法制成。皮层22和24中的聚合物可与透气微孔层10中的聚合物相同或不同。优选的是，这1个或多个外层中的聚合物的熔点低于透气微孔层10中的，从而有助于薄膜25和27的热合。皮层可以也可不包括填料，但应当是水蒸气可透的。
皮层22和24的厚度和组成的选择还应当考虑基本上不妨碍湿气透过透气层10。薄膜经过拉伸之后，皮层22和24各自厚度通常应小于约10μm，优选小于约5μm，更优选小于约2.5μm。拉伸后，整个薄膜的基重优选不大于约25 g/m2。优选的皮层聚合物包括乙烯-醋酸乙烯酯、丙烯醋酸乙烯酯、乙烯丙烯酸甲酯、聚苯乙烯聚酰胺、其他蒸汽可透聚合物以及这些聚合物彼此以及与其他聚烯烃的共混物。皮层22和24还可包括较少数量(例如约0～40wt％)颗粒填料，以进一步提高其透气。
不论高抗冲透气微孔层10是单层薄膜抑或多层薄膜的成分，整个薄膜都应制成一种可能起到透气微孔薄膜作用的材料，其水蒸气透过速率(WVTR)，采用下面所描述的程序测定，应至少约300g/m2-24h。优选的是，整个薄膜的WVTR应至少约1200g/m2-24h，最优选至少约2000g/m2-24h。
图5给出制备耐液压透气微孔薄膜以及该薄膜与非织造纤网的层合物的方法。参见图5，薄膜10由薄膜挤出设备40成形，该设备可以是流延或吹塑薄膜装置，而且既可按在线也可按离线方式操作。就典型而言，设备40将包括挤出机41。包含聚合物基质和填料的充填树脂在混合机43中制备好并导入挤出机41中。薄膜10从一对夹辊或骤冷辊42之间挤出，二辊之一可带有花纹，以赋予刚形成的薄膜10某种压花。该薄膜也可替代地被平挤(流延)(flat cast)到仅一个骤冷辊上。
从薄膜挤出设备40或离线供应卷材上出来，充填薄膜10被导入薄膜拉伸装置44，它可以是市售纵向取向机，例如可由包括Marshalland Williams公司(Providence，Rhode Island)在内的制造商购得。拉伸装置44包括多对拉伸辊46，后面每一对的转速比前面一对逐级加速。辊筒46对充填薄膜10施加一定的应力并将其逐步拉长到“拉伸长度”，于是薄膜10就变为微孔和透气的薄膜。如图所示，薄膜10仅沿纵向，也就是薄膜10通过图5中加工流程移动的方向进行拉伸。
有利的是，薄膜10可采用提高的拉伸温度，对大多数以聚烯烃为主的薄膜来说，约150～200°F，被拉伸到其原来长度的约3～4倍。此种高拉伸温度可通过对某些拉伸辊46的加热来维持。最佳拉伸温度随薄膜10中基质聚合物的类型而有所不同，但总是低于基质聚合物的熔融温度。
耐液压透气微孔薄膜10可层合到1层或多层基材如传统非织造纤网上，这可采用技术上已知的传统粘合剂粘合或热粘合技术来实现。基材和粘合类型将取决于最终用途。图4表示出一种层合结构的例子，其中非织造纤网30被层合到图3的多层薄膜27上。在所示的实施方案中，纤网30，可以是聚丙烯或聚乙烯纺粘纤网，被粘合到多层薄膜27的热合层22上，形成一种适合用于手术罩衣、尿布背衬以及其他透气最终用途的层合物。
参见图5，薄膜10可在薄膜刚刚完成拉伸之后和非织造纤网刚刚制成之后，层合到非织造纤网30上。非织造纤网30可以是纺粘纤网，可这样制造将出自一对传统喷丝板48的聚合物丝束50散乱地分布到传送带组件52上。长丝50沉积到传送带上形成毡层54。毡层54的长丝50随后借助一对夹辊56进行压实，使单丝间发生粘合，从而制成纺粘纤网30。纺粘纤网30随后转移到热压粘合辊58并热粘合到薄膜10的一面上。图5中的薄膜10同时还在其另一面与来自供应辊62的第2材料30a进行粘合。第2材料30a可以是第2非织造纤网或者是另一层薄膜。制成的层合物32卷绕并贮存在供应辊60上。
其他可采用耐液压透气微孔薄膜10的层合物及最终用途的例子，可见诸于转让给Kimberly-Clark(国际)公司的各种专利及专利申请。这些文献包括但不限于，美国申请序列号08/359，986，1994-12-20提交；美国申请序列号08/755，692，1996-11-25提交；以及美国申请序列号08/777，365，1996-12-27提交。在此将这些专利申请全文收作参考。
试验程序水蒸气透过速率(WVTR)下面描述用于测试本发明耐液压透气薄膜水蒸气透过速率(WVTR)的程序。这里的WVTR按照类似于ASTM材料水蒸气透过速率标准试验方法，代号E-96-80的方法实施，具体情况如下。为本发明的目的，从试验材料及对比材料CELGARD2500(Hoechst Celanese公司)上裁取3英寸直径(76mm)圆形样品。CELGARD2500是0.0025cm厚由微孔聚丙烯组成的薄膜。每种材料制备2或3个样品。测试用的试验杯为带凸缘、2英寸深的铸铝杯，并配有机械密封和氯丁橡胶垫圈。该杯子由Thwing-Albert仪器公司(费城，宾夕法尼亚)按商品名Vapometer杯＃681销售。在每个Vapometer杯中倒入100mL蒸馏水，并将各个试验材料及对比材料的样品蒙在各个杯子上口上。夹紧凸缘，以便沿杯子边缘形成密封，从而让有关试验材料或对比材料沿62mm直径的圆形面积(约30cm2敞开暴露面积)暴露于环境大气中。然后，杯子经过称重，放在盘子上并置于100°F(38℃)强制通风烘箱内。烘箱为恒温烘箱，带有流经烘箱的外循环风以防止水蒸气在内部的积累。合适的强制通风烘箱例如是Blue M Power-O-Matic 60烘箱，由Blue M电气公司(Blue Island，Illinois)销售。24h后，从烘箱中取出杯子并称重。按下式计算初步的试验WVTR值试验WVTR=[(24h失重克数)x7571]/24烘箱内的相对湿度不特意控制。在规定的一组条件，即，100°F和环境相对湿度下，CELGARD 2500的WVTR预先测得为5000g/m2/24h。据此，以CELGARD 2500作为对比样在每次试验中一起测试，并根据对比样相对于其已知WVTR的变化值对试验结果数值进行校正。
抗张(拉伸)试验(最终伸长百分率)最终伸长百分率的测定采用恒速拉伸试验机，例如Instron试验机(Instron公司，Canton，Mass.)；Thwing-Albert试验机(Thwing-Albert仪器公司，费城，宾夕法尼亚)；或Sintech试验机(Sintech公司，Cary，N.C.)。试验机配有2组夹具，每一组包括前表面和后表面，垂直于加载方向测量为3英寸，平行于加载方向1英寸。每个夹子应具有光滑、包胶的夹持表面。
从试验材料上无折叠、皱纹或其他异常扭曲的部位采取代表性样品。从材料上至少裁取3个3英寸宽、6英寸长样品，优选沿材料幅宽的等间距部位取样。设备校准按制造商说明进行然后，设定设备1．将夹具的间距(表尺长度)设定在3.0±0.05英寸(75±1mm)。
2．选择并安装载荷传感器使其量程适合待测材料和/或某些试验机器，因为有些机器要求力的范围应选择在使断裂发生在全刻度力的10～90％之间。
3．将试验机器的拉伸速度设定在12±0.5英寸/分(300±10mm/min)。
4．将断裂灵敏度设定在20％，或倘若材料要求的话，在更高的水平。
5．设定下列应变点％1至1％2至2％3至3％4至4％5至5％
6至6％7至7％8至8％9至9％10 至10％机器也可设定在其他任何要求的应变百分率点。
试验材料在73.4±3.6°F和50±5％相对湿度环境条件下进行调节并试验。为测试样品，将每个样品牢靠地固定在试验设备的夹具上。整个样品幅宽应被握持在夹具内，样品的长度方向应基本平行于加载方向。然后，让设备开始拉伸样品，直至样品断裂。最终伸长百分率的确定方法是，观察(a)样品拉伸之前以及(b)样品被拉伸到断裂点时不位于夹具内的这部分样品长度。如果样品在夹具内发生滑移，或者在夹具边缘或内部出现破裂，则该样品的结果应作废。补测另外的样品，直至获得至少3个合格读数。
实例按照6种不同充填聚合物配方进行混炼并在薄膜吹塑生产线上制成薄膜，然后采用纵向取向机进行单轴拉伸。采用上面给出的程序测试所获薄膜的WVTR，又对某些样品测定了水头压力(耐液压)。有些还采用上面所描述的程序测定了拉伸强度。配方中使用了下列聚合物A．Exxon ICP PD-7623 E7，一种包含91wt％丙烯和9wt％乙烯的耐冲击共聚物，熔体流动速率(230℃)为7～10g/10min；密度，0.90g/cc；结晶度约45％。该共聚物包含直链丙烯链段和乙烯-丙烯橡胶链段。
B．Union Carbide 6D82，一种丙烯-乙烯无规共聚物，包含94.5wt％丙烯和5.5wt％乙烯，熔体流动速率(230℃)为7g/10min。
C．Dow NG3310，一种线型低密度聚乙烯共聚物，包含93wt％乙烯和7wt％辛烯，熔融指数(190℃)为3.3g/10min；密度，0.917g/cm3。
D．Dow ELITE 5200，一种金属茂催化的线型低密度聚乙烯共聚物，包含93wt％乙烯和7wt％辛烯，熔融指数(190℃)为4g/10min；密度，0.917g/cm3。
E．Dow 4012，传统支链低密度聚乙烯，熔融指数(190℃)为12；密度，0.916g/cm3。
按下列样品配方混炼并制成厚度约1.4～1.7密耳，目标厚度1.5密耳的薄膜并单轴拉伸到其原来长度的约3.6～4.8倍。每种样品包含约64wt％ECC FL-2029牌碳酸钙填料颗粒(1μm平均直径，8μm最大(top cut)、涂以二十二烷酸涂层)及36％聚合物共混物。薄膜是在单层薄膜吹塑生产线上制造的，其挤出机机筒温度区为340、355、370和260°F。薄膜采用介于约170～220°F范围的温度进行拉伸。实例1样品号＃P5058-55E64％ECC FL-2029涂层填料(1μm，最大8μm，大理石)36％65％Exxon ICP-PD-7623E7(9％C2，7～10MFR)总共23.4％35％Union Carbide 6D82(7 MFR，5.5％C2) 总共12.6％600 ppm Ronotec Dry 17稳定剂(300 ppm有效)600 ppm Irgafos 168亚磷酸酯实例2样品号＃P5058-55F64％ECC FL-2029涂层填料(1μm，最大8μm，大理石)36％65％Exxon ICP-PD-7623E7(9％C2，7～10MFR)总共23.4％35％金属茂PE-Exact 4049(4.5 MI，密度0.87总共12.6％g/cm3)600 ppm Ronotec Dry 17稳定剂(300 ppm有效)600 ppm Irgafos 168亚磷酸酯实例3样品号＃P5058-106-165％ECC FL-2029涂层填料(1μm，最大8μm，大理石)35％95％Dow NG 3310(3.3MI，密度0.917)总共33.25％5％Dow 4012(12MI，密度0.916) 总共1.75％900 ppm Irganox E17稳定剂400 ppm Irgafos 168亚磷酸酯实例4样品号＃P5058-106-265％ECC FL-2029涂层填料(1μm，最大8μm，大理石)35％75％Dow NG 3310 总共26.25％20％ExxonICP 7623总共7.00％5％Dow 4012 总共1.75％900 ppm Irganox E17稳定剂400 ppm Irgaphos 168亚磷酸酯实例5样品号＃P5058-106-464％ECC FL-2029涂层填料(1μm，最大8μm，大理石)35％95％Dow ELITE 5200总共33.25％5％Dow 4012 总共1.75％900 ppm Irganox E17稳定剂400 ppm Irgaphos 168亚磷酸酯实例6样品号＃P5058-106-565％ECC FL-2029涂层填料(1μm，最大8μm，大理石)35％75％Dow ELITE 5200总共26.25％20％ExxonICP 7623 总共7.00％5％Dow 4012 总共1.75％900 ppm Irganox E17稳定剂400 ppm Irgaphos 168亚磷酸酯获得如下所示取向薄膜WVTR、拉伸强度及水头压力的结果。
虽然这里所公开的实施方案目前视为优选，然而在不偏离本发明精神和范围的条件下尚可做出各种各样的修改和改进。本发明范围由所附权利要求规定，所有属于等价的含义及范围内的改变均应包括在内。
权利要求
1．一种包括透气微孔聚烯烃薄膜层的透气薄膜，该层包含约30～90wt％冲击改性聚烯烃基质；以及约10～70wt％颗粒填料；该薄膜的MVTR至少约300g/m2-24h。
2．权利要求1的透气薄膜，其中冲击改性聚烯烃基质包含，以基质重量为基准，约5～100％耐冲击丙烯共聚物和约0～95％附加聚合物。
3．权利要求2的透气薄膜，其中耐冲击丙烯共聚物包含约10～90重量份第1聚合物链段A、约10～90重量份第2聚合物链段B和约0～20重量份第3聚合物链段C；聚合物链段A包含丙烯均聚物或无规共聚物，包含约90～100wt％丙烯以及约0～10wt％选自乙烯和4～10个碳原子的α-烯烃的共聚单体；聚合物链段B包含无规共聚物，包含约20～80wt％丙烯以及约20～80wt％选自乙烯和4～10个碳原子的α-烯烃的共聚单体；聚合物链段C包含无规共聚物，包含约0～20wt％丙烯以及约80～100wt％选自乙烯和4～10个碳原子的α-烯烃的单体。
4．权利要求2的透气薄膜，其中耐冲击丙烯共聚物包含多相共聚物。
5．权利要求2的透气薄膜，其中耐冲击丙烯共聚物包含丙烯与乙烯的共聚物。
6．权利要求2的透气薄膜，其中耐冲击丙烯共聚物包含丙烯与丁烯的共聚物。
7．权利要求5的透气薄膜，其中附加聚合物包含一定数量聚乙烯均聚物或共聚物。
8．权利要求2的透气薄膜，其中耐冲击丙烯共聚物包含丙烯-丁烯共聚物以及丙烯-乙烯共聚物。
9．权利要求3的透气薄膜，其中聚合物链段A包含无规共聚物，它包含约94～98wt％丙烯和约2～6wt％乙烯。
10．权利要求3的透气薄膜，其中聚合物链段B包含无规共聚物，它包含约45～65wt％丙烯和约35～55wt％乙烯。
11．权利要求1的透气薄膜，其中耐冲击改性聚烯烃基质包含约25～90wt％耐冲击丙烯共聚物和约10～75wt％1种或多种附加聚合物。
12．权利要求1的透气薄膜，其中耐冲击改性聚烯烃基质包含约40～75wt％耐冲击丙烯共聚物和约25～60wt％1种或多种附加聚合物。
13．权利要求1的透气薄膜，其中耐冲击共聚物包含丙烯与丁烯的无规共聚物。
14．权利要求13的透气薄膜，其中该无规共聚物包含约75～95wt％丙烯和约5～25wt％丁烯。
15．权利要求13的耐冲击共聚物，其中该无规共聚物包含约80～90wt％丙烯和约10～20wt％丁烯。
16．权利要求13的耐冲击共聚物，其中该无规共聚物包含约82～86wt％丙烯和约14～18wt％丁烯。
17．权利要求1的透气薄膜，它包含约35～75wt％冲击改性聚烯烃基质和约25～65wt％颗粒填料。
18．权利要求1的透气薄膜，它包含约40～60wt％冲击改性聚烯烃基质和约40～60wt％颗粒填料。
19．权利要求1的透气薄膜，其中颗粒填料包含无机填料。
20．权利要求19的透气薄膜，其中无机填料包含可溶胀填料。
21．权利要求19的透气薄膜，其中填料包含碳酸钙。
22．权利要求1的透气薄膜，其中颗粒填料包含有机填料。
23．权利要求22的透气薄膜，其中有机填料包含超吸收聚合物。
24．权利要求3的透气薄膜，其中附加聚合物包含线型低密度聚乙烯。
25．权利要求3的透气薄膜，其中附加聚合物包含甚低密度聚乙烯。
26．权利要求13的透气薄膜，其中附加聚合物包含无规共聚物，它包含至少约90wt％丙烯和最多约10wt％乙烯。
27．权利要求1的透气薄膜，其中薄膜沿至少单轴拉伸到其原来长度的约1.1～7.0倍。
28．权利要求1的透气薄膜，其中薄膜沿至少单轴拉伸到其原来长度的约1.5～6.0倍。
29．权利要求1的透气薄膜，其中薄膜沿至少单轴拉伸到其原来长度的约2.5～5.0倍。
30．一种双层薄膜，它包含权利要求1的透气微孔聚烯烃薄膜层和相邻透气皮层。
31．一种多层薄膜，它包含夹在2个透气皮层之间的权利要求1的透气微孔聚烯烃薄膜层。
32．一种透气层合物，它包含包含冲击改性聚烯烃基质和颗粒填料的透气微孔聚烯烃薄膜；以及层合到透气微孔聚烯烃薄膜上的非织造纤网。
33．权利要求32的层合物，其中透气微孔聚烯烃薄膜包含冲击改性聚烯烃基质，后者包含以基质重量为基准，约10～100％耐冲击丙烯共聚物和约0～90wt％至少1种附加聚合物。
34．权利要求33的层合物，其中冲击改性聚烯烃基质包含约25～90wt％耐冲击丙烯共聚物和约10～75wt％1种或多种附加聚合物。
35．权利要求33的层合物，其中冲击改性聚烯烃基质包含约40～75wt％耐冲击丙烯共聚物和约25～60wt％1种或多种附加聚合物。
36．权利要求33的层合物，其中耐冲击丙烯共聚物包含丙烯与乙烯的共聚物。
37．权利要求33的层合物，其中耐冲击丙烯共聚物包含丙烯与丁烯的共聚物。
38．权利要求36的层合物，其中附加聚合物包含一定数量聚乙烯均聚物或共聚物。
39．权利要求37的层合物，其中附加聚合物包含丙烯与乙烯的共聚物。
40．权利要求32的层合物，其中非织造纤网包含纺粘纤网。
41．权利要求40的层合物，其中纺粘纤网包含聚丙烯。
42．权利要求32的层合物，其中薄膜与纤网被热粘合在一起。
43．权利要求32的层合物，其中薄膜与纤网被粘合剂粘合在一起。
44．一种透气层合物，它包含包含至少1个透气微孔耐冲击层的透气微孔薄膜；以及层合到透气薄膜上的非织造纤网；该耐冲击层包含聚合物基质和颗粒填料；该聚合物基质包含耐冲击丙烯共聚物。
45．权利要求44的透气层合物，其中透气薄膜的MVTR至少约300g/m2-24h。
46．权利要求44的透气层合物，其中透气薄膜的MVTR至少约1200g/m2-24h。
47．权利要求44的透气层合物，其中透气薄膜的MVTR至少约2000g/m2-24h。
全文摘要
一种物理和阻隔性能改善的透气薄膜,包含拉伸、冲击改性聚烯烃基质和颗粒填料。该冲击改性聚烯烃基质包含唯一的至少1种耐冲击聚丙烯共聚物或者与其他聚合物的组合。该薄膜以及包含该薄膜的层合物可提供优异水蒸气透气和优异防液体渗透阻隔性。包含该薄膜的层合物可用于尿布外包覆层及其他要求透气和防液体渗透的用途。
文档编号C08L23/14GK1285855SQ98812871
公开日2001年2月28日 申请日期1998年10月22日 优先权日1997年10月31日
发明者P·M·科利夫克, K·G·赫茨勒 申请人:金伯利-克拉克环球有限公司