专利名称:热塑性袋的制作方法
本发明涉及一种不平衡双轴定向线型低密度聚乙烯薄膜，更准确地说，涉及利用该薄膜制成的筒形重负荷包装袋。
热塑性袋用于包装，运输或存贮各种各样的材料，包括粉末和颗粒，重的和轻的材料，和农业材料诸如干草和青贮饲料。本发明的热塑性袋一般对这类物品都是可用的。
体积大而重量轻的材料如玻璃丝绝缘材料和泥煤沼一般是装在热塑性袋中以压缩状态进行装运的。这些袋子一般称为筒形绝缘袋，而且其形状如同一个扩大地信封或者是一个在装入物品之前先把其一端密封住的筒体。这种袋子的绝大部分是通过一般人所说的“吹制薄膜”工艺制成的，这种方法属于一种大众化的方法，能够很快而且容易地适用于生产各种不同宽度和厚度的连续的筒形产品，然后可以容易地按一定长度切开，并将其一端密封起来形成一个敞口的袋子。
当热塑性材料容许的薄膜性能相同时，薄膜的厚度(计量值)愈薄，则所需的热塑性材料的量就愈少，这一点是很容易理解的。尽量减低袋子的壁厚是工业方面最响往的一个目标。通过吹制工艺生产出来的袋子的侧壁即筒形体，其薄膜的标准厚度范围为3至6密耳(75至150×10-4厘米)，该薄膜的厚度决定于机向(MD)的拉伸强度，该强度是承受包装重量所必需的，薄膜的抗伸长性，该性能是为防止压缩的包装品的膨胀的需要，以及袋子的破裂抗力是为分配装运所需要的。制成这种袋子的筒形薄膜所生成的泡膜直径/模胎直径的比值一般为3∶1，以便优化薄膜的强度性能。
虽然由于高密度聚乙烯具有高的伸长抗力和拉伸强度，利用这种材料制造厚度较薄的袋子曾进行过各种尝试，这些努力在很大程度上被放弃了，因为它的撕裂抗力和冲击破裂性能太差。从这一观点出发，聚乙烯绝缘袋最常见的是由树脂制成的，该树脂具有优异的抗撕裂性能和冲击破裂性能，诸如低密度的或线型低密度聚乙烯。
生产具有增强的破裂抗力，拉伸强度和抗伸长性是在低于熔点下采用单轴冷拉薄膜的工艺方法，这在本专业技术中已是众所周知的。但是，由于它的不平衡的物理特性，例如这些定向薄膜的机向(MD)的撕裂强度太差，这就会造成“开裂性”，因此，这类薄膜已被放弃用作筒形包装袋。
在我的申请待审批的美国专利申请书中(申请号为797，918号，申请日为1985年11月14日)已经介绍了一种由单轴定向聚乙烯薄膜制成的改进的包装袋，该薄膜具有良好的机向撕裂抗力。该单轴定向薄膜是通过吹制和冷拉聚乙烯薄膜在一个拉伸比与吹制比(DR/BR)之比大于1∶1的条件下制成的。
在申请号为797，918号所述的方法中，在采用聚乙烯树脂在经冷拉形成最终薄膜之前(这种冷拉仅仅在机向在低于结晶的熔点温度(Tc)下进行)，在高于结晶的熔点温度(Tc)的条件下吹制。大体上说，这种效果是仅仅在一个方向上产生定向，即在机向产生单轴定向薄膜。在本专业技术中已很清楚即薄膜定向是指薄膜在低于Tc温度下产生的拉伸，而不是在高于Tc条件下吹制薄膜工艺过程中产生的薄膜拉伸。
热塑性薄膜的双轴定向是一项众所周知的技术，在该工艺过程中，一种吹制或铸塑薄膜是在高于玻璃的转变温度(Tg)而低于结晶的熔点温度(Tc)条件下，在机向和横向进行均匀地冷拉产生的。
一般，双轴定向薄膜是在两个方向上进行冷拉以便产生的表面面积比未经拉伸的薄膜面积增加40倍，而其最终薄膜的厚度由40密耳缩减为1密耳。这种定向在改善薄膜的拉伸和冲击性能方面具有非常好的效果，一般典型的情况，与未经拉伸的相比可提高4倍。但是，这种获得改善薄膜拉伸和冲击性能的同时，相应地降低了薄膜的撕裂性能，一般与未经拉伸的薄膜相比在机向和横向的两个方向上要降低10%。
当能够改善双轴定向薄膜的拉伸和冲击性能对提高塑料包装袋的功能强度是很有价值的，而太差的薄膜撕裂性能将使这种薄膜不容许用作包装袋。现在一般塑料包装袋往往在其上冲出许多孔眼以便当袋子装好物品以后可以透气。当双轴定向薄膜作为工业用包装袋对在正常的搬运条件下受到撞击时，则这些孔眼就会成为拉链式撕裂的应力集中点。
令人惊奇的是，现在我已发现通过产生一种不平衡的双轴定向拉伸薄膜具有其特殊的性能，可以制成用于包装袋的使用性能得到很大改善的薄膜。我还发现通过限制薄膜的横向(TD)拉伸相对于机向(MD)的拉伸程度，其与单轴定向有关的拉伸和撕裂性能的很大不平衡，以及薄膜产生“开裂”的趋势可以避免。
据此，本发明提供一种热塑性包装袋，它具有由冷拉不平衡双轴定向线型低密度聚乙烯薄膜制成的侧壁，该薄膜具有的横向拉伸比在大于1至小于3的范围内任选，其机向拉伸比小于6但要大于横向拉伸比。
最好是，不平衡双轴定向薄膜具有一个冷拉横向拉伸比为2，和一个冷拉机向拉伸比为5。这一结果构成机向与横向拉伸比的比值为2.5。
术语“拉伸比”是指已拉伸的薄膜长度与拉伸前的长度之比。
本发明的一个基本特征是薄膜在机向的拉伸程度要大于横向的拉伸程度。
我已发现一种包装袋所用的薄膜在其机向和横向两个方向上具有改善的伸长抗力和高的拉伸强度，另外它与不定向的薄膜相比还具有容许的撕裂抗力，以及与制造的单轴定向聚乙烯薄膜通常是降低横向伸长和拉伸强度的情况相反。
虽然由于高密度聚乙烯具有高的伸长抗力和拉伸强度，利用这种材料制造厚度较薄的袋子曾进行过各种尝试，这些努力在很大程度上被放弃了，因为它的撕裂抗力和冲击破裂性能太差。从这一观点出发，聚乙烯绝缘袋最常见的是由树脂制成的，该树脂具有优异的抗撕裂性能和冲击破裂性能，诸如低密度的或线型低密度聚乙烯。
生产具有增强的破裂抗力，拉伸强度和抗伸长性是在低于熔点下采用单轴冷拉薄膜的工艺方法，这在本专业技术中已是众所周知的。但是，由于它的不平衡的物理特性，例如这些定向薄膜的机向(MD)的撕裂强度太差，这就会造成“开裂性”，因此，这类薄膜已被放弃用作筒形包装袋。
在我的申请待审批的美国专利申请书中(申请号为797，918号，申请日为1985年11月14日)已经介绍了一种由单轴定向聚乙烯薄膜制成的改进的包装袋，该薄膜具有良好的机向撕裂抗力。该单轴定向薄膜是通过吹制和冷拉聚乙烯薄膜在一个拉伸比与吹制比(DR/BR)之比大于1∶1的条件下制成的。
在申请号为797，918号所述的方法中，在采用聚乙烯树脂在经冷拉形成最终薄膜之前(这种冷拉仅仅在机向在低于结晶的熔点温度(Tc)下进行)，在高于结晶的熔点温度(Tc)的条件下吹制。大体上说，这种效果是仅仅在一个方向上产生定向，即在机向产生单轴定向薄膜。在本专业技术中已很清楚即薄膜定向是指薄膜在低于Tc温度下产生的拉伸，而不是在高于Tc条件下吹制薄膜工艺过程中产生的薄膜拉伸。
热塑性薄膜的双轴定向是一项众所周知的技术，在该工艺过程中，一种吹制或铸塑薄膜是在高于玻璃的转变温度(Tg)而低于结晶的熔点温度(Tc)条件下，在机向和横向进行均匀地冷拉产生的。
一般，双轴定向薄膜是在两个方向上进行冷拉以便产生的表面面积比未经拉伸的薄膜面积增加40倍，而其最终薄膜的厚度由40密耳缩减为1密耳。这种定向在改善薄膜的拉伸和冲击性能方面具有非常好的效果，一般典型的情况，与未经拉伸的相比可提高4倍。但是，这种获得改善薄膜拉伸和冲击性能的同时，相应地降低了薄膜的撕裂性能，一般与未经拉伸的薄膜相比在机向和横向的两个方向上要降低10%。
当能够改善双轴定向薄膜的拉伸和冲击性能对提高塑料包装袋的功能强度是很有价值的，而太差的薄膜撕裂性能将使这种薄膜不容许用作包装袋。现在一般塑料包装袋往往在其上冲出许多孔眼以便当袋子装好物品以后可以透气。当双轴定向薄膜作为工业用包装袋对在正常的搬运条件下受到撞击时，则这些孔眼就会成为拉链式撕裂的应力集中点。
令人惊奇的是，现在我已发现通过产生一种不平衡的双轴定向拉伸薄膜具有其特殊的性能，可以制成用于包装袋的使用性能得到很大改善的薄膜。我还发现通过限制薄膜的横向(TD)拉伸相对于机向(MD)的拉伸程度，其与单轴定向有关的拉伸和撕裂性能的很大不平衡，以及薄膜产生“开裂”的趋势可以避免。
据此，本发明提供一种热塑性包装袋，它具有由冷拉不平衡双轴定向线型低密度聚乙烯薄膜制成的侧壁，该薄膜具有的横向拉伸比在大于1至小于3范围内任选，其机向拉伸比小于6但要大于横向拉伸比。
最好是，不平衡双轴定向薄膜具有一个冷拉横向拉伸比为2，和一个冷拉机向拉伸比为5。这一结果构成机向与横向拉伸比的比值为2.5。
术语“拉伸比”是指已拉伸的薄膜长度与拉伸前的长度之比。
本发明的一个基本特征是薄膜在机向的拉伸程度要大于横向的拉伸程度。
我已发现一种包装袋所用的薄膜在其机向和横向两个方向上具有改善的伸长抗力和高的拉伸强度，另外它与不定向的薄膜相比还具有容许的撕裂抗力，以及与制造的单轴定向聚乙烯薄膜通常是降低横向伸长和拉伸强度的情况相反。
当袋子要求具有特别高的耐热性时，可以将线型低密度聚乙烯有选择地加入少量的高密度聚乙烯。
我还进一步发现通过在线型低密度聚乙烯树脂中掺合以少量的高压工艺(即非线型)低密度聚乙烯树脂，一种具有更增强的撕裂性能的不平衡双轴定向薄膜是可以制造出来的。
据此，本发明的更为理想的特征是还提供一种如上所述的热塑性袋，其中所述线型低密度聚乙烯含有少量的低密度聚乙烯。
低密度聚乙烯在拉伸成薄膜之前存在于聚乙烯混合物中的量是很容易为熟悉本专业技术的人员确定，该量提供容许的增强撕裂特性。一般情况，混合物含有多达30%的高密度或低密度聚乙烯，而且最好是含有20%的低密度聚乙烯。这样可提供按照本发明用于包装袋的不平衡双轴定向薄膜，这种包装袋的厚度可以减薄30%。
依照本发明提供薄膜的冷拉薄膜方法，主要包括如下步骤挤压熔融状态的热塑性树脂通过一个圆形模胎并拉伸筒形熔融物经过一个急冷心棒，并在随后借助一组咬住/拉伸滚子拉伸经过一个带锥度的心棒。咬住/拉伸滚子对薄膜的快速动作可以影响机向的定向，而薄膜筒的直径经过锥形心棒的扩展影响横向定向，这样产生一种双轴定向薄膜。对咬住/拉伸滚子拉伸力的调整可以改变机向相对于横向的定向程度。一个真空制动器安装在第一和第二心棒的中间，用于把由低拉伸要求热吹制薄膜工艺方法与高拉伸要求的冷拉工艺方法分离开。
在筒体上产生的热密封，即在筒体的两个压平的薄膜侧壁上通过上面所述的端部密封头在薄膜的晶体熔点温度或高于该温度条件下，在压力和热量的结合下产生，它们作用于薄膜上就会发生使薄膜的界面间真正地焊接在一起，这样则通过物理和化学的方法不能造成顺利的分离。人们已经知道，在密封操作过程中的热聚集有可能足以破坏热密封附近的单轴定向薄膜的定向，并导致一系列由拉伸产生的冲击强度的损失。我已发现通过上述工艺方法所制造的袋子对用于轻负荷的目的，其冲击强度是足够。
还发现一种合适的敞口筒形聚乙烯包装袋具有改进的破裂抗力和横向及机向的拉伸强度，与此同时，还保持有容许的撕裂性和折边处的冲击强度，并可以利用经适当改进的常规薄膜生产设备就能制造出来。
术语“筒形包装袋”是指具有最终形状为一般筒形的袋子，可任选地带有筋板，不论是采用上述的特殊工艺还是采用现有技术已知各种方法制造的，这种袋子可以或者不包括一种定向薄膜的“背面-密封”。
此外，对于上面所述简单敞口的袋子改成变换结构的筒形包装袋，并利用本发明的特征带来可以期望的优点。这种变换结构的筒形袋子是一种被称为“自封袋”“Valved bag”式的包装袋，这种袋子是在筒体的两端都封闭，并在其上端带有自封闭阀结构。
这种变换的袋子可以通过本专业技术中经改进的常规工艺方法制成，以提供一种由不平衡双轴定向线型聚乙烯薄膜，它是在上面所述的横向和机向拉伸比的条件下冷拉伸制成的。
包括在本发明范围内的还有那些结合本发明的特征，而其中包装袋的密封端或者其它密封处是采用粘结方法制成的作为热密封法的替换型。采用这种粘结方法所提供的优点如上面所述，同时还改善了袋子的抗冲击能力。这样则采用这种袋子用于重负荷材料的包装是很理想的，如用于包装肥料和化学产品。
据此，本发明提供一种热塑性袋，它带有前侧壁和后侧壁，每一个上述前，后侧壁包括一片所述不平衡双轴定向线型聚乙烯薄膜，而该片薄膜是按照上面所确定的在横向和机向的拉伸比，通过冷拉上述线型聚乙烯制成的。
在上面所公开的资料已经为适于重量轻而体积大的材料使用的筒形热塑性包装袋提供了具体的参考数据，与此同时，我还发现对于上述热塑性袋可以经过适当的改进以提供一种改进的重负荷热塑性包装袋。这种包装袋适用于运输，包装和存贮各式各样的颗粒状或粉末状的物品。这些袋子也可以是上端开口的，可根据需要进行分别的封闭或者设置有自封闭开口。
在我们提出的美国专利4，576，844号，申请日为1986年3月18日的发明公开中，是用于重负荷的包装袋，是由一种双层非冷拉低密度聚乙烯置于两片交叉排列的单轴定向线型聚乙烯薄膜之间构成的。
但是，现在我发现一种比上面所述交叉层排列结构要便宜得多的热塑性包装袋能够制造出来，而且它具有良好的热密封性和抗破裂特性。
我已惊奇地发现，两层低密度聚乙烯可以相互焊接在一起，而且可以焊接在两个不平衡双轴定向线型聚乙烯薄膜或两片构成的包装袋的侧壁上，而不需要产生足够的热聚集以导致对冷拉伸所产生的一系列薄膜强度的损失。这样，一个容许的过渡段在高强度不平衡双轴定向薄膜和热密封袋体之间就形成了。这种情况与实际相对比，尽管两层没有掺入低密度聚乙烯的单轴定向薄膜可以熔解并熔融在一起以产生焊连，该单轴定向薄膜直接靠近焊接部位，由于密封所产生的热量则使其冷拉伸定向有所降低，导致最终在该局部面积上产生相当大的减弱和变脆，从而使其不允许用作重负荷包装袋。
如此现已发现，一种合适的热塑性包装袋具有改善的抗破裂和清铲性能，现在可以通过在常规的设备上加以适当的改进采用热密封技术就可以可靠地制造出来。
这样，本发明的另一方面提供一个热塑性包装袋，该包装袋具有一个前侧壁和一个后侧壁，在前，后每个侧壁上含有通过冷拉伸生产的一片不平衡双轴定向线型聚乙烯，该线型聚乙烯如前面所确定的那样;并在上述两片线型聚乙烯层之间设有两片未经冷拉伸的低密度聚乙烯内衬层。
所设置的每层低密度聚乙烯衬里可以由简单的一页聚乙烯铺在一个不平衡双轴定向聚乙烯薄膜片的表面，而且该定向薄膜片在热密封区要有足够的厚度，以便在两个不平衡双轴定向薄膜片在形成一个密封的周围区域内产生一个容许的过渡区。但是，所设置的这些低密度聚乙烯衬里层，可以伸出超过热密封区，分别地在每个不平衡双轴定向薄膜片的整个表面上呈现为层状结构。这样包含包装袋的两侧壁的每个不平衡双轴定向薄膜片就具有一层低密度聚乙烯层片附在它上面。当然这样一种结构不会对不平衡双轴定向薄膜片仅仅需要在规定的热密封区域进行热密封的要求有所降低。在制造过程中采用热密封法把袋子的前，后侧壁联接在一起，这些热密封区一般就构成袋子的各个周边部分。
低密度聚乙烯层都是以多层铺页呈现在不平衡双轴定向薄膜片上，每一个铺页必须具有足够的厚度，以便在两层不平衡双轴定向薄膜片之间形成一个容许的过渡区。我已发现，低密度聚乙烯仅仅覆盖在每个不平衡双轴定向薄膜片上是不够的，至少需要低密度聚乙烯厚度为0.5密耳，最好是大于1.5密耳。
我还发现构成袋子的前，后两侧壁的不平衡双轴定向薄膜片都必须带有一页层状的低密度聚乙烯，以便提供一个用于重负荷袋子所容许的热密封。简单地设置一层低密度聚乙烯，不论是一页层状的还是特殊片的都不能满足要求。这样，一个双层的聚乙烯铺层是需要的。
依照本发明的一种非常理想的袋子结构形式是设置有多层低密度聚乙烯铺层，呈现为构成袋子两侧壁一部分的整个片和特殊片。
据此，本发明进一步提供前面所述的一种袋子，其中低密度聚乙烯的上述每个铺层构成袋子的一个内片。
在这种最佳袋子结构形式中，每个侧壁包括一个不平衡双轴定向薄膜片，它具有与之结合的放入的低密度聚乙烯薄膜片。在这种布局中，放入的每个低密度聚乙烯片可看作袋子的一个内侧壁，而两片不平衡双轴定向薄膜片看作袋子的两个外侧壁。
术语“内侧壁”或“内片”是指不完全限于实际或真实的袋子的内侧壁或内片，即当袋子装满以后它直接接触包装物品。这两个术语还包括状态，例如当一片或多片非定向低密度聚乙烯薄膜在一个多壁袋子中构成若干薄膜片，这些薄膜片可以或者可以不挨近真正的内侧壁或内片。同样地，述语“外侧壁”或“外片”的意思也不完全限于最外面的侧壁或薄膜片。
这样，本发明的原则应当是很清楚了，也都适用于每个侧壁含有两层以上的薄膜片袋子的制造。本发明的袋子还包括具有三片，四片薄膜等。对于重负荷袋子的重要特征是必须既有一个层状的铺层或者至少一片非定向低密度聚乙烯构成袋子的每一个内表面或内侧壁，以便使不平衡双轴定向线型聚乙烯薄膜片与另一片不平衡双轴定向线型聚乙烯薄膜片在内表面的规定的热密封区内不相接触，以当热密封强度是一项要求的特征时，减弱热密封。
在本发明的重负荷袋子的最佳实施例中，如上所述，并在下述确定的低密度聚乙烯放入层既可以呈现为在不平衡双轴定向薄膜片上的层状结构的一页，也可以作为特殊的内片或内侧壁;它是由线型低密度聚乙烯吹制成形的。但是，很容易看出，铸塑薄膜也都能适用于这种用途。
一种两片式袋子是这种重负荷袋子的最简单的实施例。但是，在某些情况下，具有多于两个构成袋子内层非定向薄膜的内片是有利的，即在袋子前面和后面不平衡双轴定向薄膜的两个外侧壁之间。这种结构的一个举例将是一个最简单的实施例。在该实施例中带有一个附加的薄的真实线型低密度聚乙烯内片，其形状如同一个细过滤网以便让空气由粉末制品中过滤出来，如在我们申请待审批的美国专利申请书632，522号，申请日为1984年7月19日所提出的申请文件中所描述的。
在其它情况下，最好是附加薄膜片于不平衡双轴定向薄膜片的最外面。这样的一种外片能够提供因在各不平衡双轴定向薄膜片的筋板表面之间导入吹制的低密度聚乙烯薄膜以同样改进袋子的最内部分所形成的密封质量而带来的好处。由这种筋板所导致的最终包装件呈现为方块形，能够改进其装码垛盘和堆垛的性能。
从这样一种外层还可以得到另外一种好处，即其外表面可以通过将超高分子量高密度聚乙烯颗粒在薄膜挤压过程中加入薄膜以使其粗糙化;这样，对于袋子的搬运特性给予额外的改善。同时，这种外片的内表面可以印刷和产生的信息可以封闭在两片中间以免在满装物品的包装件在搬运过程被磨损和失真。很容易看出，这种外片的用途可以通过采用一个层压片或双层挤压薄膜以便对袋子提供特殊的性能，如可增加油阻挡层或黄油阻挡层，用来扩大其应用范围。
通过在两层不平衡双轴定向聚乙烯薄膜两个配合表面之间引入一种两层的非冷拉低密度聚乙烯薄膜，上端开口的和上端自密封式的适用于包装贵重的或危险的物品的重负荷包装袋，可以采用一般容易找到的热密封袋生产设备有把握地制造出来。
用作重负荷上端开口的包装袋的制造可以通过供给一个不平衡双轴定向薄膜片连同一个用吹制法制成的低密度聚乙烯内片，它经过商业用侧面焊接，热密封或背面带焊缝的和底部热密封袋的生产设备制成。
热塑性包装袋的一种特别有用的结构形式是一种所谓自封袋。这种袋子的实施例在我们申请的美国专利3，833，116号申请文件中有所描述。这些袋子具有一个重要的商业优点，即它通过一个阀结构容易地把物品装入，该阀结构具有一个当袋子装满以后即自行封闭的装置。本发明的重负荷袋中在自封袋的形式上具有特别价值。
术语“低密度聚乙烯”包括低密度乙烯均聚合物和共聚物，诸如线型低密度聚乙烯，乙烯基醋酸脂共聚物以及它们的混合物。
术语“线型低密度聚乙烯”作为本说明书中和权利要求
书中所使用的包括线型低密度聚乙烯共聚物带有较低烯烃，诸如，丁烯，n-己烯，4-甲烷基1-戊烯和辛烯。
在一般对所有聚乙烯薄膜都是以某种程度上定向的薄膜被接受的同时，术语“不平衡双轴定向”被用来描述关于本发明书和权利要求
书中的线型聚乙烯，它是指聚乙烯薄膜经过冷拉伸后在横向拉伸程度至少要大于1∶1倍，最好是2倍，但也可以达到3倍;而在机向程度要比横向大些，最大不超过6∶1。薄膜的定向可以在上面所述的筒形体的冷拉伸过程中产生。
本发明的冷拉不平衡双轴定向薄膜是由线型低密度聚乙烯树脂和低密度聚乙烯混合在一起，它可以用于各种厚度。本发明实际应用中的专门的混合配比是含有线型低密度和低密度聚乙烯的比值为4∶1。
包括在本发明范围内的还有单一薄膜片筒形包装袋，该包装袋的前，后侧壁是由双料挤压叠层形成，它含有一层通过上面所述生产的不平衡双轴定向线型聚乙烯，和一层与上述不平衡双轴定向线型聚乙烯相容的低密度聚乙烯聚合物或共聚物。用于本发明的这类相容的共聚物的各种举例有乙烯-乙烯基醋酸脂共聚物，乙烯-乙烷基丙烯酸盐共聚物，乙烯-甲烷基丙烯酸酯共聚物。
把这样的两种或更多的共聚物系统通过常规的双料挤压设备进行双料挤压是本专业技术领域：
人员所共知的。但是，在本发明的工艺方法中，如同叠层的应用，相容的乙烯聚合物或共聚物也和不平衡双轴定向线型聚乙烯一样，在双料挤压工序之后也受新的同样的机向/横向拉伸比的支配。
该层状的相容的乙烯聚合物或共聚物层既可以构成袋子的内表面也可以用作袋子的外表面，以便对袋子提供附加的用处。例如，当层状相容的聚合物或共聚物是一种软-柔性共聚物，诸如含10%的乙烯-乙烯基醋酸脂，作为袋子的外表面可以提供优异的防滑动特性。当一种含20%的乙烯-甲烷基·丙烯酸盐共聚物层状薄膜作为袋子的内层，这种袋子可以一般的在低达80℃温度下进行热密封。这将对那些脆弱的定向层减低损害定向的危险和程度。
双料挤压层状片，当认为有必要时，可以包含两个或更多的相容的薄膜层。
包括在本发明范围内的还有制成袋子的薄膜包括一个叠层，它由合适的薄膜粘结叠合而成。
可以使用多层层状薄膜片，其一层构成对化学蒸汽通过袋子侧壁运动的一个隔离层。
据此，本发明提供了一种上端开口的筒形包装袋如上面所限定的，其中所述不平衡双轴定向线型低密度聚乙烯薄膜或薄膜片与一层或更多层与其相容的乙烯聚合物或共聚物构成一个多层层状薄膜片的一部分。
在另一方面，本发明提供一种热塑性薄膜适用于一种包装袋，该薄膜片是采用不平衡双轴定向线型低密度聚乙烯配料，通过对上述聚乙烯在机向和横向拉伸比按上面所限定的条件进行冷拉制成的。
还有另一方面，本发明提供一种热塑性薄膜如前面所限定的，其中所述薄膜与一种或更多的相容的乙烯聚合物或共聚物的一层或更多的层一起构成多层层状薄膜片的一部分。该相容的乙烯聚合物层的厚度至少是0.5密耳，最好是不低于1.5密耳。
相容的乙烯聚合物最好是低密度聚乙烯。
现将本发明的几种实施例参考附图以举例方式进行更详细地描述，其中
图1 是显示依照本发明的方法制造薄膜的设备示意图;
图2 是显示本发明的一种上端开口的筒形袋的局部剖示正视图;
图3 是显示沿图2中3-3线切取的截面剖示图;
图4 是显示本发明上端开口的重负荷包装袋的正视图;
图5 是显示沿图4中5-5线切取的截面剖示图;
图6 是显示本发明的一种重负荷自封式包装袋的正视图;
图7 是显示沿图6中7-7线切取的截面剖示图;
图8 是显示按照本发明制造的一种最佳热塑性层状薄膜片的截面剖示图。
参看图1，熔融的热塑性树脂由挤压器10挤入一个具有8英寸直径并带有0.05英寸径向间隙的筒形模胎11内。薄膜的厚度当其离开模胎时约为0.075英寸，而筒形薄膜熔融体的温度为220℃。紧靠着模胎11的是一个均匀的圆筒形下心棒12，筒形薄膜拉越并沿着下心棒表面是通过至少一对咬住/拉伸滚子13。下心棒保持在大约80℃的温度以便使薄膜熔融体产生急冷。在靠近下心棒12的前端区域的薄膜温度高于其晶体熔点即大约为121℃。这样，则在该区域内不发生冷拉伸。在该区域内作用于薄膜上的是一般由空气环14引来的冷气流，该冷却空气将薄膜冷却至135℃至150℃。当薄膜由模胎唇口位移到下心棒的某一部位把薄膜冻结时，则通过咬住/拉伸滚子13把它拉伸成0.025英寸厚的薄膜。
在靠近下心棒12的上端是一个锥形上心棒15，通过一个真空槽16与下心棒12分开。当薄膜经过并越过锥形心棒15时，通过真空槽16将一个可控制的真空度施加于薄膜上。这样以便使咬住/拉伸滚子13产生较高的拉伸力，以进行拉伸和减薄，使薄膜越过锥形心棒15达到要求的2.5密耳厚度值，也就是薄膜在下心棒12上的拉伸力一般要低于在锥形心棒15上所产生的拉伸力。当0.025英寸厚的筒形薄膜经过真空槽16时，将真空压力调整到使其在薄膜咬住/拉伸滚子13上产生足够的拉伸力以便薄膜拉伸越过锥形心棒15并在横向进行冷拉，而且与此同时，在机向使其筒形体的直径达到17.4英寸。在进入咬住/拉伸滚子13之间以前，借助靠近锥形心棒15的空气环冷却器17将薄膜的温度迅速下降到大约60℃，即低于其软化点。靠近锥形心棒15的是一个金属反射罩18，该反射罩减少在锥形心棒15由薄膜迅速减薄所产生的反射热的损失。
咬住/拉伸滚子13的速度是可控的，以便拉伸薄膜达到所要求的厚度值。由咬住/拉伸滚子13排出以后，26英寸宽的压平的筒形体薄膜可任选的经过一个电晕放电装置，以便灼热薄膜表面，使其在下一步经过一个柔性图象叠式压印机时可以接受施加于其上的油墨。该筒形体然后通过将气囊夹在它们中间的两组咬住滚子(图中未显示)把筒形体重新压平，与此同时在经过第二组咬住滚子之前，为了形成所要求的筋板，在筒形体的边缘借助成形板进行褶叠。该筒形体最后经过一个端部密封头，在那里进行热密封并经轧刀切成66英寸×16英寸×10英寸的绝缘袋。
从而上述薄膜是经过拉伸成横向拉伸比为2.2和机向拉伸比为4.5的薄膜。
例Ⅰ
为了评估线型低密度聚乙烯薄膜的单轴定向的效果，进行了一系列的试验。在这些试验中，一种由线型低密度聚乙烯(4份，密度为0.918，熔化指数为0.5的-ESCORENE1030＊由ESSO CHEMICAL公司生产的)和低密度聚乙烯(1份，密度为0.923，熔化指数为0.3的-CIL503＊-1%硅)混合起来的聚乙烯，经过在改进的常规设备上进行吹制和冷拉，如在申请待审批的美国专利申请书(申请号为797918，申请日为1985年11月14日)中所描述的。该薄膜是采用树脂在不同吹塑比条件下吹制的并紧跟着在其晶体熔点以下按不同的拉伸比进行冷拉伸以后，对机向和横向撕裂抗力进行试验。工艺参数和试验结果如表1所示。试验结果指出，这些薄膜获得了不适宜的横向拉伸强度。
例Ⅱ
为评估平衡双轴定向在线型低密度薄膜中的效果，进行了一系列的试验，在这些试验中一种12密耳的薄膜，采用1∶1的吹塑比，以一种80/20的EXXON1030/CIL633＊的树脂结构，在温度为105℃条件下拉伸，所用设备为一台观察结果的T.M Long Co.(公司)的薄膜拉伸机。EXXON1030是一种熔化指数为0.5克/10分钟和密度为0.922克/厘米3的线型低密度聚乙烯-丁烯共聚物。CIL633是一种2%乙烯基醋酸脂-低密度聚乙烯共聚物，其熔点指数为0.3和密度为0.925克/厘米3。该薄膜是在相等的机向和横向拉伸比并在低于晶体熔点下冷拉伸形成的平衡双轴定向薄膜。其结果如表2所示。
表2
拉伸比 撕裂(克/密耳) 极限抗拉强度
机向 横向 机向 横向 机向 横向
2 2 90 120 66 48
3 3 50 60 80 75
4 4 20 20 95 97
5 5 10＞ 10＞ 102 100
这些结果表明了所期望的趋势，即随着拉伸强度的增加，机向和横向撕裂特性都迅速地降低。当平衡伸展为3∶1或更大时，则薄膜的撕裂特性对用作包装袋一般是不能接受的。
例Ⅲ
进行了与例Ⅱ所示试验相类似的一系列试验，其所用树脂相同，但其横向拉伸比保持一个常数，其值为2∶1。试验结果见表3。
表3
拉伸比 撕裂(克/密耳) 极限抗拉强度
机向 横向 机向 横向 机向 横向
2 2 90 120 66 48
3 2 150 200 80 50
4 2 200 240 90 52
5 2 300 320 92 53
6 2 430 400 89 54
试验结果表明随着机向拉伸比，即该方向的定向的增加，机向和横向的撕裂抗力都得到均匀地提高。
这样，我已发现通过限制横向拉伸相对于机向的拉伸程度，与单轴定向相联系的拉伸和撕裂特性的显著的不平衡性以及薄膜“开裂性”趋势，都能够得到避免。另外，在机向和横向抗拉强度都提高100%时这样拉伸的薄膜，具有平衡和增加的撕裂特性以及增加的定向。在实际中横向拉伸比取2∶1是标准的数据。当横向拉伸比大于3∶1时，则实际上难以实现，因为拉伸前的薄膜厚度将需要达到采用拉伸比为2∶1的材料厚度的2倍，这将造成冷拉伸操作非常难以控制以达到此要求。
图2和图3显示了一种一般矩形单薄膜片筒形袋1，它具有前侧壁2和后侧壁3，是由冷拉聚乙烯薄膜制成的，其材料组分为EXXON1030/CIL633混合物如例Ⅲ中所述，按照前面所述的工艺方法制成的。薄膜的机向拉伸比为5，而横向拉伸比为2。筒形袋的一端4热密封，形成一个单薄膜片上端开口的袋子。
图4和图5显示了一种一般矩形2层薄膜片的枕头形的袋子1，它具有一个内侧壁2是通过采用线型低密度聚乙烯薄膜(3密耳)吹塑制成，所用材料为“2045”线型低密度聚乙烯树脂(Dow Chemical Co.)，和一个外薄膜片3(3.5密耳)所用材料为EXXON1030/CIL633的不平衡双轴定向线型低密度聚乙烯薄膜混合物，如上所述。
这样，则袋子1具有一个2片薄膜片的后侧壁4，和一个2片薄膜片的前侧壁5，它由第一和第二局部搭接衬片6和7形成。后侧壁4的外薄膜片3是与前侧壁5的外侧壁3连续的，除了在搭接衬片6和7上分开以及通过热密封连接层2之处以外。这样，侧壁4和5是整体的，而且形成一个2片薄膜片的筒形袋。筒形袋的一端8经过热密封以形成一个简单的2片薄膜片的上端开口袋。
袋子的制造是通过送进一个37英寸的薄膜板片3进入一个带薄膜板片2的纵向折叠托架;并形成一个2片薄膜片的18英寸宽和1英寸搭接部分的筒形袋。然后，四片薄膜片的搭接部位在纵向被热密封成一个2片薄膜片的筒形体，然后，再经过一个横向热密封装置制成底封8。一个带热密封的26英寸长的筒形体利用一个铡刀从板片处切割开，以形成一个上端开口的袋子1。
袋子的上部开口一般是在装满物品以后进行热密封，以便产生一个气密的和水密的包装件。因为把所有的空气在热密封之前从装满物品的袋子中都排出去是非常困难的，最好是在袋子的侧壁上打上一些小针孔，其直径一般为0.025英寸，以促进空气排放，所需要的小孔数量多小决定于包装袋中残留的空气多少和包装物的类型。在那些要求包装袋中要最大限度地保持气密性和防潮性作为一个关键条件时，要在内，外薄膜片上打出的排气孔一般要有一个1.5英寸的偏置量，以便对在排气过程中的空气产物混合物造成一个非直接的通道。
虽然袋子的内薄膜片2被描述为由一层单一薄膜片制成，很容易理解一个1.5密耳的2片薄膜片筒形体同样也是可以使用的。的确，由于制造筒形可能比较便宜，筒形体可以优先选择。
图6和图7显示一个一般矩形三片薄膜片的枕头形的袋子10，它具有一个前侧11和一个后侧12环绕着袋子的整个周边连接在一起。前侧11包括一个内侧壁13和一个外侧壁14是由线型低密度聚乙烯(4密耳)吹制的，和一个中间侧壁15是由与图4所示相同的不平衡双轴定向线型低密度聚乙烯(3.5密耳)薄膜制成。后侧12的结构相同。
前侧11具有部分搭接的薄板条16和17在纵向热密封在一起，形成一个三片薄膜片筒形体，仅仅留有一个开口以便形成一个自封闭式的装料套筒18。该筒形体在两个端部19处进行热密封，以形成一个完全的自封袋子如在我们所申请的美国专利3，833，166号文件中所述。在实施例中所显示的包装袋具有其向内折叠的侧面边缘20，并通过12层薄膜在纵向区21内热密封。
图8显示一个不平衡双轴定向线型低密度聚乙烯(如用于图4的)，其厚度为1.5密耳的薄膜片110，和一个低密度聚乙烯其厚度为0.25密耳的层状薄膜片111叠在一起。该层状薄膜片可以通过层片挤压制备的。
最好是低密度聚乙烯在与不平衡双轴定向薄膜片相接触时，具有尽可能低的熔点而且当熔化后尽可能流动。这些特性一般当采用具有低的拉伸屈服强度的低密度聚乙烯聚合物时可以得到。所以，希望2片薄膜片结构的内层是用双料挤压，它仅仅具有一薄层，其厚度一般为0.25密耳，低熔点，在层上的高熔化指数薄膜直接接触不平衡双轴定向薄膜。
我已发现低密度聚乙烯各内层的厚度，要求其所产生的可容许的热密封条件将在很大程度上决定于所使用的不平衡双轴定向薄膜的弹性，即不平衡双轴定向薄膜的弹性越小则低密度聚乙烯薄膜必须越厚。所有聚乙烯各层的相对厚度可以通过熟悉本专业技术的人员很容易地进行确定。
权利要求
1、一种热塑性包装袋具有各侧壁，该侧壁由一种冷拉不平衡双轴定向线型低密度聚乙烯薄膜构成，该薄膜具有由大于1至小于3范围内可任选的横向拉伸比，和小于6但要大于横向拉伸比的机向拉伸比。
2、如权利要求
1所述的包装袋，其特征是所述聚乙烯薄膜具有冷拉横向拉伸比为2，而机向拉伸比为5。
3、如权利要求
1所述的包装袋，其特征是所述线型低密度聚乙烯含有少量低密度聚乙烯。
4、如权利要求
1所述的包装袋，其特征是所述线型低密度聚乙烯含有少量高密度聚乙烯。
5、如权利要求
1至4所述任何一项要求的包装袋，其特征是所述不平衡双轴定向线型低密度聚乙烯薄膜构成具有一层或多层的一种或多种相容的乙烯聚合物或共聚物的多层层状薄膜片的一部分。
6、如权利要求
1至4所述任何一项要求的包装袋，其特征是所述包装袋包括一个前侧壁和一个后侧壁，上述前后侧壁的每个侧壁含有一片上述不平衡双轴定向线型低密度聚乙烯薄膜片而在上述两个薄膜片之间是两个低密度聚乙烯内片。
7、如权利要求
1至4所述任何一项要求的包装袋，其特征是所述包装袋是多片薄膜片袋子。
8、一种冷拉不平衡双轴定向线型低密度聚乙烯薄膜，具有可任选的大于1而小于3的横向拉伸比，和小于6但要大于横向拉伸比的机向拉伸比。
9、如权利要求
8所述的薄膜，其特征是具有的一个冷拉横向拉伸比为2，而机向拉伸比为5。
10、如权利要求
8或9所述的薄膜，其特征是所述线型低密度聚乙烯含有少量的低密度聚乙烯，选自一种低密度聚乙烯和一种高密度聚乙烯。
11、一种热塑性层状薄膜片由一种冷拉不平衡双轴定向线型低密度聚乙烯薄膜构成，该薄膜具有在大于1至小于3范围内可任选的横向拉伸比，和小于6但要大于横向拉伸比的机向拉伸比;以及一层或多层的一种或多种相容的乙烯聚合物或共聚物。
12、如权利要求
11所述的一种层状薄膜片，其特征是该薄膜具有的冷拉横向拉伸比为2，而机向拉伸比为5。
13、如权利要求
11或12所述的一种层状薄膜片，其特征是所述线型低密度聚乙烯含有少量的低密度聚乙烯，选自一种低密度聚乙烯和一种高密度聚乙烯。
专利摘要
一种冷拉不平衡双轴定向线型低密度聚乙烯薄膜，该薄膜其横向拉伸比在大于1至小于3的范围内任选，在机向的拉伸比小于6，但要大于横向拉伸比。该薄膜具有增强的拉伸和抗破裂强度，与此同时还保持有足够的撕裂特性，并可以用作包装袋。
文档编号B29C55/14GK87104944SQ87104944
公开日1988年2月3日 申请日期1987年7月16日
发明者查尔斯·罗伯逊·默里 申请人:C-I-L公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan