CN103298600A - 用于制造多层取向聚烯烃膜的方法及由此制造的多层取向聚烯烃膜 - Google Patents

用于制造多层取向聚烯烃膜的方法及由此制造的多层取向聚烯烃膜 Download PDF

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Abstract

本发明涉及用于制造多层取向聚烯烃膜的方法以及由此获得的多层取向聚烯烃膜。在该方法中，在挤出之后的机器方向取向紧跟着另外的挤出，其中该另外的挤出允许树脂层的层合，使得即使是低熔点树脂也可以经由连续挤出而被层合。因此，该方法是简单的工艺，从而减少了时间和成本。

Description

用于制造多层取向聚烯烃膜的方法及由此制造的多层取向聚烯烃膜
技术领域
本发明涉及用于制造多层取向聚烯烃膜的方法以及由此制造的多层取向聚烯烃膜。
背景技术
一般而言，多层取向聚烯烃膜(如聚丙烯(PP)膜或聚乙烯(PE)膜)已经被广泛用于包装材料或层合涂层(层合板)中。除PP膜和PE膜之外，已经使用聚氯乙烯(PVC)膜或聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜。然而，PVC膜可能放出有害物质，如在焚烧时产生二
Figure BDA00003464481300011
英，而PET膜可能不具有成本效益并且难以再循环。
因此，在成本效益和再循环方面有利的多层取向聚烯烃膜、特别是多层双轴取向聚丙烯(BOPP)膜已经被更频繁地使用。这样的BOPP膜在成本效益和再循环方面是有利的，并且还在机械性能(如拉伸强度、刚性、表面硬度和耐冲击性)、光学性能(如光泽度和透明度)以及食品卫生特性(如无毒性和无味特性)方面具有优异性。因此，它们可用于包装材料(食品包装等)或层合涂层(层合板)。
图1是常规一般BOPP膜的示意性结构图，图2是示出根据相关技术的用于制造BOPP膜的方法的示意图。
参照图1，BOPP膜通常包括PP层作为芯层3，以及分别堆叠在芯层3的一面和另一面上的皮外层1和皮内层2。本文中，皮外层1包括PP，而皮内层2包括PP或PE。此外，可以在皮外层1和/或皮内层2上堆叠功能性树脂层4。
例如，在将这样的BOPP膜用于层合涂层(层合板)，特别是作为膜用于其中识别物如照片、ID文件、印刷品或菜单板等被插入两片BOPP膜之间然后进行热熔的层合涂层(层合板)或作为包装膜(如食品包装)时，功能性层4可以包括能够热熔(热密封)的低熔点粘合剂树脂如乙烯-乙酸乙烯酯(EVA)或聚乙烯(PE)。
此外，参照图2，在根据相关技术制造具有上述结构的BOPP膜时，将皮外层1、芯层3和皮内层2通过挤出机5共挤出，使得三个层1、2、3在挤出模处进行层合。以此方式，可以形成多层膜。然后，挤出的多层膜通过冷却辊6使得其被冷却，然后进行双轴取向，即，机器方向取向(MDO)和连续的横向取向(TDO)。换句话说，如图2所示，挤出的多层膜通过具有多个辊组合R的机器方向取向装置7以进行沿机器方向(即，纵向)的取向。然后，将经机器方向取向的膜连续地转向横向取向装置8以通过轨道模式(rail pattern)进行沿着横向的取向。在这之后，经机器方向和横向取向的膜在卷绕辊9处被卷绕。
如上所述，根据相关技术的用于制造多层BOPP膜的方法包括挤出、冷却、MD取向和TD取向以提供具有例如图1中所示的PP层/PP层/PP(或PE)层结构的多层膜。
此外，在通过上述的连续工艺提供多层膜之后，如上文所述，进一步在皮外层1和/或皮内层2上层合功能性树脂层4。即，在根据相关技术的方法中，通过附加工艺(如涂覆、层合(热熔)等)来层合功能性树脂层4如乙烯-乙酸乙烯酯(EVA)等。然而，这样的附加工艺是复杂的，并且需要花费很多时间和成本。
本文中，为了进行功能性树脂层4的层合，可以考虑包括在多层挤出涂覆时将功能性树脂引入皮层挤出部分中的共挤出方法。然而，当功能性树脂与聚烯烃(例如，PP)之间的物化性质存在显著差异时，这样的共挤出可能是困难的。也就是说，低熔点树脂或除聚烯烃树脂之外的树脂不适合共挤出。例如，在低熔点树脂(如EVA)的情况下，其熔点与PP的熔点的差异导致层间粘合强度(粘合力)的劣化。此外，当多层膜通过MD取向装置7的辊R时，树脂层4可能被划伤，导致所得产品的外观的劣化。此外，树脂层4可能粘到辊R上，从而使得难以进行共挤出。
为此，根据相关技术的用于层合功能性树脂层4的方法需要附加的工艺如涂覆或层合(热熔)，这需要相对长的时间和高的成本，并因此导致制造成本的增加。
发明内容
技术问题
本发明涉及提供一种用于制造多层取向聚烯烃膜的方法，该方法使得即使是低熔点的功能性树脂也能够通过连续工艺而被层合，并且允许简单和具有时效性的工艺以降低产品的制造成本。本发明还涉及提供一种通过该方法获得的多层取向聚烯烃膜。
问题的解决方案
在本发明的实施方案中，提供了一种用于制造多层取向聚烯烃膜的方法，包括：进行多层聚烯烃膜的第一挤出成型；对经第一挤出成型的膜进行第一冷却；使经第一冷却的膜沿着纵向进行机器方向取向；进行第二挤出成型以将至少一个树脂层层合在经机器方向取向的膜上；对层合有树脂层的膜进行第二冷却；以及使经第二冷却的膜沿着横向进行横向取向。
在一个示例性实施方案中，对层合有树脂层的膜的第二冷却可以通过使用在其表面上具有不平坦结构的冷却辊以在树脂层上形成气流槽来进行。
在本发明的另一个实施方案中，提供了一种通过上述方法获得的多层取向聚烯烃膜。
发明的有益效果
根据用于制造多层取向聚烯烃膜的方法的实施方案，在机器方向取向之后为附加挤出/冷却(即，第二挤出/第二冷却)，其中通过附加挤出来层合树脂层。因此，即使是低熔点树脂也可以通过挤出而被层合。以此方式，可以通过这样的连续挤出来使包括树脂层在内的多个层被层合以提供多层取向聚烯烃膜。因此，该方法具有简单的工艺、具有时效性并且降低了产品的制造成本。
附图说明
结合附图，根据下面的详细描述，所公开的实施方案的上述和其它方面、特征和优点将变得更加明显，其中：
图1是一般常规双轴取向聚丙烯(BOPP)膜的示意性结构图；
图2是示出根据相关技术的用于制造BOPP膜的常规方法的制造装置的示意图；
图3和图4是示出根据实施方案的多层取向聚烯烃膜的示意性结构图；以及
图5是示出根据实施方案的用于制造多层取向聚烯烃膜的方法的制造设备的示意图。
<附图标记的说明>
1：皮外层 2：皮内层
3：芯层 4：功能性树脂层
5：挤出机 6：冷却辊
7：机器方向取向装置
8：横向取向装置
9：卷绕辊
10：皮外层 20：皮内层
30：芯层 40：树脂层
100-1：第一挤出机 100-2：第二挤出机
150：树脂进给部 200：第一冷却辊
300：机器方向取向装置
400：第二冷却辊
500：横向取向装置
600：卷绕机
具体实施方式
现在将参照示出了示例性实施方案的附图，对示例性实施方案进行更充分地描述。然而，本发明可以以大量不同形式来实施，并且不应该被解释为限于本文中所陈述的示例性实施方案。相反，提供这些示例性实施方案以使得本发明能够彻底和完整，并且能够向本领域技术人员全面地传达本发明的范围。在描述时，可以省略公知的特征和技术的细节以避免不必要地使所示出的实施方案不清楚。
本文中所使用的术语仅用于描述具体实施方案的目的而不是意在限制本发明。除非上下文另外清楚地说明，否则，如本文中所使用的，单数形式意在同样包括复数形式。此外，术语“一个”、“一种”等的使用不表示对数量的限制，而是表示存在至少一个所引用的项目。
还应当理解的是，术语“包括”或“包含”在本说明书中使用时表示所陈述的特征、区域、整体、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或更多个其它特征、区域、整体、步骤、操作、元件、部件和/或它们的组的存在或添加。
将对根据实施方案的多层取向聚烯烃膜(下文中也简称为“取向膜”)进行说明。然后，将对用于制造根据实施方案的多层取向聚烯烃的方法进行说明。
图3和图4是示出根据实施方案的多层取向聚烯烃膜的示意性结构图。
参照图3和图4，根据一个实施方案的取向膜可以包括多层聚烯烃膜(F，也简称为“多层膜”)的至少两层和层合在多层膜F上的树脂层40。
本文中，多层膜F通过经由同时挤出层合两个或更多个层而获得，其中每个层至少包括聚烯烃树脂作为基础树脂(主材料)。例如，多层膜F可以是具有2层至5层、更特别地是具有3层至4层的叠层。在一个示例性实施方案中，多层膜F可以包括芯层30、层合在芯层30的一面上的皮外层10和层合在芯层30的另一面上的皮内层20。
在一个示例性实施方案中，多层膜F可以具有包含三层的三层结构，即，相继堆叠的皮外层10、芯层30和皮内层20，如图3和图4所示。本文中，每个层10、20、30可以包括选自聚丙烯(PP)和聚乙烯(PE)中的至少一种树脂作为基础树脂(主材料)。更具体地，皮外层10和芯层30可以是具有PP作为基础树脂的PP层。此外，皮内层20可以由PP层、PE层或PP-PE复合层形成，其各自具有PP、PE或PP-PE复合材料作为基础树脂。
此外，取向膜包括层合在多层膜F上的树脂层40。树脂层40可以形成为一个层或两个层并且可以层合在皮外层10和皮内层20中的至少之一上。图3示出了树脂层40层合在皮内层20上，而图4示出了树脂层40层合在皮外层10和皮内层20二者上。
如下所述，树脂层40不是通过利用热熔的附加涂覆工艺或层合工艺形成的，而是通过在根据一个实施方案的机器方向取向之后的挤出工艺而层合在多层膜F上的。将对用于制造多层取向聚烯烃膜的方法进行详细说明。
图5是示出用于进行根据一个实施方案的方法的设备的示意图。图5仅是用于说明性目的，并且可以进行除图5之外的各种实施方案。
参照图5，所述设备包括若干个装置：第一挤出机100-1、第一冷却辊200、机器方向取向装置300、第二挤出机100-2、第二冷却辊400、横向取向装置500和卷绕机600。这些装置被布置成使得可以进行连续工艺。对于每个装置的具体结构没有特别限制。例如，机器方向取向装置300可以包括如图5所示的多个辊R的组合。在图5中，附图标记R1和R2分别表示与第一冷却辊200和第二冷却辊400相邻的导向辊R1、R2。
根据一个实施方案的用于制造多层取向聚烯烃膜的方法包括：进行第一挤出成型以形成多层聚烯烃膜F；对经第一挤出成型的膜F进行第一冷却；使经第一冷却的膜F沿着机器方向(即，纵向)进行机器方向取向；进行第二挤出成型以将至少一个树脂层40层合在经机器方向取向的膜F上；对层合有树脂层40的膜F进行第二冷却；以及使经第二冷却的膜F沿着横向进行横向取向。以连续方式进行该方法的这些步骤。
在第一挤出成型中，通过第一挤出机100-1将多层膜F挤出成型。具体地，以使得将两个或更多个层共层合的方式来进行挤出，由此提供多层膜F。本文中，第一挤出机100-1具有与形成多层膜F的层的数量相对应的数量的挤出部，并且所述层在挤出模处被层合。例如，当要形成具有皮外层10、芯层30和皮内层20的三层结构的多层膜F时，第一挤出机100-1可以具有与三层结构相对应的三个挤出部。
此外，为了进行多层膜F的挤出成型，可以将基于聚烯烃的树脂组合物引入第一挤出机100-1。基于聚烯烃的树脂组合物可以包括至少一种聚烯烃树脂作为基础树脂(主材料)。对聚烯烃树脂没有特别的限制。优选地，可以使用选自PP和PE中的至少一种树脂。此外，可以使用乙烯和丙烯中的至少之一的共聚物，特别是乙烯-甲基丙烯酸二元共聚物或乙烯-甲基丙烯酸-酯三元共聚物等，但不限于此。
同时，基于聚烯烃的树脂组合物至少包括聚烯烃树脂，并且根据需要还可以包括其它树脂或添加剂。在非限制性的示例性实施方案中，基于聚烯烃的树脂组合物可以包括基于100重量份的聚烯烃树脂量为0重量份至40重量份、特别是是5重量份至20重量份的其它树脂或添加剂。添加剂是在本领域中通常使用的那些添加剂，并且优选添加剂的实例可以包括选自增滑剂、防粘连剂、抗静电剂等中的至少之一。下文中将详细描述这类添加剂的具体类型。
在通过第一挤出提供多层膜F时，所述层可以由相同或不同的材料形成。例如，如图3和图4所示，可以分别通过使用PP作为基础树脂(主材料)来将皮外层10和芯层30形成为PP层。通过使用PP、PE或PP-PE复合材料作为基础树脂(主材料)，皮内层20可以是PP层、PE层或PP-PE复合层。优选皮内层20是PE层。由于与PP层相比，PE层具有与低熔点树脂如乙烯-乙酸乙烯酯(EVA)等更高的相容性，所以PE层在防止层间分离方面可以是优选的。
此外，当对多层膜F进行第一挤出时，优选地挤出多层膜F的最外层(皮外层10)以包括选自增滑剂和防粘连剂中的至少一种添加剂。特别地，当皮外层10在其上没有树脂层40并且变成如图3所示的最终产品(取向膜)的最外层时，优选形成皮外层10的材料还包括选自增滑剂和防粘连剂中的至少一种添加剂。
增滑剂是能够赋予滑脱性能(或脱模性能)的那些。这样的增滑剂的实例可以包括选自有机硅、硅氧烷、硅烷、蜡、油酸酰胺等中的至少之一。除上述增滑剂之外，可以使用能够赋予取向膜的表面以润滑性并且减少摩擦系数的任何增滑剂。可以使用基于100重量份的聚烯烃树脂量为0.1重量份至20重量份、特别是2重量份至12重量份的增滑剂，但不限于此。
防粘连剂是通过在相邻膜的界面处形成小间隔而能够防止两个相邻膜之间的粘合的那些。防粘连剂的实例可以包括选自无机颗粒如二氧化硅、硅藻土、高岭土、滑石等中的至少一种。可以使用与增滑剂相同量的、特别是基于100重量份的聚烯烃树脂量为0.1重量份至20重量份、尤其是2重量份至12重量份的量的防粘连剂，但不限于此。
在通过第一挤出提供多层膜F时，优选控制每个层的厚度。例如，参照图3，多层膜F具有皮外层10、芯层30和皮内层20的三层结构，其中皮外层10可以具有对应于取向膜的总厚度T的1％至10％的厚度T10，芯层30可以具有对应于取向膜的总厚度T的30％至70％的厚度T30，以及皮内层20可以具有对应于取向膜的总厚度T的1％至10％的厚度T20。此外，取决于用于第一挤出的材料，可以在不同温度范围内进行第一挤出。例如，可以在140℃至320℃的温度下进行第一挤出。
参照图5，然后使经由第一挤出成型的经挤出成型的多层膜F通过第一冷却辊200，使得其可以被冷却(第一冷却)。尽管图5示出了制造设备中的一个冷却辊200，但是可以在设备中连续地布置一个、两个或更多个冷却辊200。冷却温度，即第一冷却辊200的温度可以是5℃至80℃，但不限于此。
然后，将经第一冷却的多层膜F沿着导向辊R1传送到机器方向取向装置300使得其沿着机器方向(即，纵向)取向。例如，如图5所示，可以通过多个辊R进行机器方向取向(MDO)。该机器方向取向步骤的取向温度，即安装在机器方向取向装置300中的辊R的温度可以是80℃至160℃，但不限于此。此外，可以以1.5倍至10倍，特别是3倍至7倍，更特别是4倍至5倍的取向比率进行机器方向取向。机器方向取向的比率可以通过辊R的速度来实现。
在机器方向取向之后，还对多层膜F连续地进行附加挤出(第二挤出)和冷却(第二冷却)。在第二挤出期间，树脂层40层合在多层膜F上。具体而言，如图5所示，向第二挤出机100-2供给经机器方向取向的多层膜F。本文中，第二挤出机100-2可以具有树脂进给部150，从树脂进给部150供给形成树脂层40的材料。使多层膜F通过第二挤出机100-2，同时从树脂进给部150供给形成树脂层的材料。以此方式，在挤出树脂层40的同时，树脂层40在模头处层合在多层膜F上。
在一个实施方案中，对于形成树脂层40的材料，即从树脂进给部150供给到第二挤出机100-2的材料没有特别的限制。在第二挤出中，树脂层40的材料的实例可以包括选自聚烯烃树脂、有机硅树脂、聚氨酯树脂、丙烯酸类树脂、聚酰胺树脂、茂金属树脂、尼龙树脂、乙烯-乙酸乙烯酯(EVA)、乙烯-乙酸甲酯(EMA)、乙烯-甲基丙烯酸(EMAA)、乙二醇(EG)、乙烯酸(ethylene acid)三元共聚物和橡胶中的至少之一。
根据一个实施方案，在机器方向取向之后未立即进行横向取向。而是，通过附加挤出(即，第二挤出)来使树脂层40被层合。因此，对于树脂层40而言，可以使用具有与形成多层膜F的基础树脂的物化性质不同的物化性质的材料(例如，具有比聚烯烃低或高的熔点的材料等)。
具体而言，在一个实施方案中，对于树脂层40而言，可以使用除聚烯烃之外的树脂，更特别地是具有比聚烯烃低或高的熔点的功能性树脂。优选地，在第二挤出中，可以使用包括具有比用于第一挤出的材料低的熔点的树脂的材料作为用于树脂层40的材料。例如，可以使用在低温下能够热熔(热密封)的低温粘合剂树脂。具体而言，可以使用具有低熔点和高密封性的树脂如EVA、EMA、EMMA、低温茂金属树脂和乙烯酸三元共聚物作为低温粘合剂树脂。本文中，当将取向膜应用于模具内(in-mold)标签时，可以使用乙烯酸三元共聚物，乙烯酸三元共聚物的实例可以包括乙烯/丙烯/丁二烯三元共聚物等。此外，市售的三元共聚物产品的实例包括从杜邦公司(DuPont Co.)可得到的
Figure BDA00003464481300081
作为用于树脂层40的材料的低熔点树脂并不限于上面列出的树脂，也可以使用PE。例如，当使用PP作为皮外层10和/或皮内层20的基础树脂时，可以使用具有比PP低的熔点的PE作为形成树脂层40的树脂。
如上所述，根据一个实施方案，通过第二挤出来使树脂层40层合。因此，对于形成树脂层40的材料没有限制，并且树脂层可以具有各种功能性。优选地，在一个实施方案中，树脂层40可以包括含有抗静电剂的材料。本文中，树脂层40变成抗静电层。对于抗静电剂没有限制，只要其具有抗静电性能即可。优选地，抗静电剂可以是随着时间的推移抗静电质量不改变的永久性抗静电剂。此外，更优选抗静电剂可以提供具有表面电阻为1010Ω/cm2以下的取向膜。
例如，抗静电剂可以包括聚酰胺树脂或乙二醇(EG)，并且可以使用商业产品如
Figure BDA00003464481300091
(Ciba，德国)作为抗静电剂。此外，抗静电剂可以选自导电聚合物。导电聚合物的实例可以包括选自聚乙炔、聚(对苯乙烯撑)、聚(对苯撑)、聚(噻吩基乙烯撑)、聚噻吩、聚苯胺、聚乙烯二氧噻吩、聚异硫茚、聚吡咯和聚(对苯硫醚)中的至少之一。
可以在树脂层40的材料中使用抗静电剂以赋予抗静电性能。另外，可以使用包含抗静电剂的母料用于树脂层40。例如，可以使用基于PP或PE并且还包含适量的抗静电剂的母料用于树脂层40。当通过在树脂层40中具有抗静电剂来使树脂层40具有抗静电性能时，可以将取向膜用作电子器械等的包装材料。为了使取向膜更能用作电子器械等的包装材料，优选通过使用包含抗静电剂的树脂层40来使取向膜具有1010Ω/cm2以下的表面电阻。
同时，当赋予取向膜以防静电性能(抗静电性能)时，可以考虑将抗静电剂包含(添加)到多层膜F的方法，例如，包含(添加)到皮外层10或皮内层20的方法。然而，这样的方法具有如下问题。
由于抗静电剂是具有低分子量和低熔点的树脂，所以随着时间的推移抗静电剂可以朝着膜F的表面渗出。本文中，当多层膜F包括抗静电剂时，在机器方向取向期间抗静电剂可能渗出，导致污染辊R的表面。因此，也可能污染(漂白)膜F的表面。此外，由于抗静电剂的损失(即，附接到辊R或膜F的表面的抗静电剂的损失)，所以抗静电性能也可能劣化。
然而，根据一个实施方案，在机器方向取向之后的第二挤出(在线挤出)期间，使抗静电剂包含在树脂层40中，从而可以克服上述问题。也就是说，根据一个实施方案，通过在机器方向取向之后的第二附加挤出使抗静电剂包含在树脂层40中，因此不会导致污染机器方向取向装置300的辊R的表面或膜F的表面。因此，可以实现稳定的抗静电性能而不损失抗静电剂。
根据另一实施方案，树脂层40的材料可以包括尼龙树脂。换句话说，树脂层40可以是包含尼龙树脂作为主材料的尼龙树脂层。当树脂层40包括尼龙树脂时，取向膜可以凭借尼龙树脂极好的阻气性用作食物的包装材料。此外，尼龙树脂具有极好的耐低温性，因此可以用于冷冻食品的包装。本文中可以使用在其分子中具有酰胺键(-CONH)的任何尼龙树脂。尼龙树脂的实例可以包括选自尼龙6、尼龙66和尼龙12或其组合(例如，尼龙6和尼龙66、尼龙6和尼龙12、尼龙6和尼龙66和尼龙12)中的任意一种。
此外，可以使用具有上述树脂作为主材料并且还包含其它添加剂的树脂组合物用于树脂层40。在一个示例性实施方案中，用于树脂层40的是包含至少一种基础树脂、任选还与选自增滑剂、防粘连剂等中的至少一种添加剂相结合的树脂组合物，所述至少一种基础树脂选自低熔点粘合剂树脂如乙烯-乙酸乙烯酯(EVA)、乙烯-乙酸甲酯(EMA)、乙烯-甲基丙烯酸(EMAA)、低温茂金属树脂和乙烯酸三元共聚物；抗静电树脂(抗静电剂)如聚酰胺树脂、乙二醇(EG)和导电聚合物；以及具有阻气性和耐低温性的树脂如尼龙树脂。
增滑剂和防粘连剂的具体类型与如上所述的相同。例如，可以使用基于100重量份的基础树脂量为0.1重量份至20重量份、特别是2重量份至12重量份的增滑剂。可以使用基于100重量份的基础树脂量为0.1重量份至20重量份、特别是2重量份至12重量份的防粘连剂。
此外，在第二挤出期间，树脂层40可以形成为具有对应于取向膜的总厚度T的1％至50％的厚度T40。另外，在第二挤出中的挤出温度可以通过考虑树脂层40的材料(即，形成树脂层40的基础树脂的具体类型和熔点)来确定。例如，第二挤出温度可以是150℃至330℃。当第二挤出温度低于150℃时，则可能难以进行第二挤出。当第二挤出温度高于330℃时，则可能导致不期望的高流动性。例如，当使用低熔点树脂时，在180℃至250℃下进行第二挤出是有利的。
参照图5，使经由第二挤出层合有树脂层40的多层膜F连续通过第二冷却辊400，使其经历第二冷却。当使多层膜F通过第二冷却辊400时，有利地是第二冷却以使得树脂层40与第二冷却辊400的辊表面紧密接触的方式来进行。尽管图5仅示出了设备中的一个冷却辊400，但是在该设备中可以布置一个或更多个冷却辊400。在第二冷却中的冷却温度，即，第二冷却辊400的温度可以设置为5℃至80℃，但不限于此。
在一个实施方案中，优选当在第二冷却中冷却树脂层40时在树脂层40上形成气流槽。这样的气流槽可以改善膜的卷绕品质。如下面所描述的，当在卷绕机600处卷绕经横向取向的膜时，经横向取向的膜在卷绕期间可能起皱，并且可能无法轻易地恢复。由于树脂层40不是通过如在相关技术中使用的常规涂敷工艺形成，而是通过在机器方向取向之后的连续第二挤出而被层合的，所以其在卷绕期间可能起皱。当使用低熔点材料用于树脂层40时，可能发生更多的起皱。
气流槽可以提供气流路径以有效地防止在卷绕期间的这类起皱。即，气流槽可以通过使得存在于两个相邻膜之间的空气通过气流槽被排出来而有效地防止起皱。可以形成多个气流槽并且对气流槽的形状没有特别的限制。可以沿着纵向或横向，例如以线性图案或格子状图案，或以压花图案、以规则的或不规则方式在树脂层40的表面上形成气流槽。
在一个示例性实施方案中，气流槽可以在第二冷却期间形成。本文中，可以使用其表面上具有不平坦结构(雕刻结构)的第二冷却辊400用于形成气流槽。具体而言，如图5所示，将刻有压花表面450的冷却辊用作第二冷却辊400使得可以在树脂层40上形成气流槽。换句话说，当通过第二冷却辊400使来自第二挤出的层合有树脂层40的多层膜F通过并且冷却时，允许树脂层40与具有压花表面450的第二冷却辊400紧密接触，使得在树脂层40上形成气流槽。对于形成在第二冷却辊上的不平坦结构的形状和结构没有特别的限制，只要不平坦结构可以形成气流槽即可，并且可以使用各种设计。例如，可以以平行于或垂直于第二冷却辊400的轴向方向的线性图案或格子状图案形成不平坦结构。在一个实例中，可以以从第二冷却辊400的表面突出的规则或不规则的压花图案形成不平坦结构。
当取向膜被转变成商业产品或被使用时，可以容易地去除气流槽。具体而言，在卷绕机600处卷绕的取向膜可以被切割成期望的尺寸成为产品。本文中，向取向膜施加热使得气流槽能够容易去除。换句话说，当取向膜被加热至期望温度时，可以去除气流槽并且取向膜可以保持其光滑性。此外，气流槽可以在取向膜被使用时被容易地去除。例如，取向膜可以用于包装、标签和层合涂层(层合板)。本文中，当取向膜被加热用于密封或涂覆粘合时，可以通过热轻易地去除气流槽。
参照图5，将经第二冷却的膜沿着导向辊R2传送到横向取向装置500，使得其沿宽度方向取向(TDO)。本文中，为此目的可以使用任何常规横向取向装置。横向取向可以通过将横向取向装置500的温度设置在100℃至200℃来进行，但并不限于此。此外，可以以2倍至15倍，特别是5倍至12倍，更特别是5倍至10倍的取向比率来进行横向取向。这样的横向取向比率可以通过轨道模式来实现。
如上所述，经横向取向的膜在卷绕机600处卷绕，然后被制成产品。在横向取向之后，在对膜进行卷绕之前对膜照常进行修整。具体地，当膜穿过横向取向装置500之后膜的两端具有厚度差异时，可以进行修整以去除两端，然后在卷绕机600处对膜进行卷绕。
根据上述实施方案，在机器方向取向之后未立即进行横向取向。而是，在横向取向与机器方向取向之间包括第二挤出和第二冷却。通过第二挤出来层合树脂层40，使得即使是具有低熔点的树脂也可以被挤出并且被层合。通过连续挤出可以获得具有树脂层40的多层取向膜。以这种方式，可以简化制造工艺，从而减少时间和成本。此外，当在第二冷却期间使用在其表面450上具有不平坦结构的第二冷却辊400时，可以凭借形成在树脂层40上的气流槽来防止起皱，从而改善多层膜的外观。此外，树脂层40具有对于膜F的极好的层间粘合强度，特别是具有等于或高于可通过传统涂覆工艺获得的强度的粘合强度。
根据实施方案的取向膜可以用于各种包装材料、标签、层合涂层(层合板)等。例如，取向膜可以作为用于食品、电子器械和医疗产品的包装材料，作为用于ID文件、印刷品、菜单板等的层合涂层(层合板)以及作为标签粘合。
在一个实施方案中，提供一种通过上述方法获得的多层取向聚烯烃膜。多层取向聚烯烃膜具有与上述相同的结构和层。
现在将描述实施例和比较例。将描述与常规涂覆膜相比，关于根据实施例的挤出膜的层间粘合强度(粘合力)的测试。提供测试以评估在树脂层40与皮内层20之间的层间粘合强度(粘合力)。
[实施例1和实施例2]
使用如图5所示的设备以经由挤出来形成皮外层10/芯层30/皮内层20、紧跟着冷却和取向比率为4倍的机器方向取向。在机器方向取向之后，作为树脂层40的EVA层通过在线连续挤出工艺被层合在皮内层20上、紧跟着冷却和取向比率为8倍的横向取向。以这种方式，制备如图3所示的四层结构的取向膜。本文中，皮外层10和芯层30是PP层，皮内层20是PE层(实施例1)。在实施例2中，纸被热层合在EVA层上。
[比较例1和比较例2]
市售的经热层合的EVA产品被用作比较例1和比较例2的样品。具体地，皮外层(PP层)/芯层(PP层)/皮内层(PE层)经由挤出来形成、冷却，然后进行取向比率为4倍的机器方向取向和取向比率为8倍的横向取向。连续地进行机器方向取向和横向取向。然后，通过脱机工艺将EVA层热层合在皮内层(PE层)上，将所得到的多层膜用作比较例1。同时，在EVA层上热层合纸，将所得到的多层膜用作比较例2。
针对层间结合强度对根据实施例1和比较例1的每个样品进行评估，结果在下面表1中示出。
层间结合强度(剥离强度)
(1)通过使用切割机将每个样品切割成15mm×150mm(宽×长)的尺寸。
(2)通过使用刀片使切割成预定尺寸的样品的树脂层(EVA层)和皮内层(PE层)经受预定长度内的层间分离。
(3)将已经经受预定长度内的层间分离的样品浸入容纳标准电解质的容器中，然后密封(电解质：1M LiPF6溶液)。
(4)将具有样品的电解质容器在85℃的烘箱中储存1天。
(5)1天之后，将样品从容器中取出，并且通过使用拉伸强度测试仪以180°的角度测定层间粘合强度(剥离强度)。
(6)使用上述方法，对根据实施例2和比较例2的样品针对树脂层(EVA层)与纸之间的层间粘合强度(剥离强度)进行评估。结果也在下面的表1中示出。
表1
层间结合强度的结果
Figure BDA00003464481300141
如表1所示，在通过根据实施方案的在线挤出来使树脂层(EVA层)层合时，多层取向膜的层间粘合强度等于或高于常规热层合膜(比较例1和比较例2)的层间粘合强度。此外，在通过肉眼评估时，实施例1和实施例2的多层取向膜各自均具有极好的表面外观。此外，纸-层合的多层取向膜显示出在将纸-层合的多层取向膜折叠的情况下没有脱落。这表明纸-层合的多层取向膜对纸具有良好的粘合性。
虽然已经示出并且描述了实施方案，但是本领域技术人员将理解，可以在不偏离由所附权利要求所限定的本发明的精神和范围的前提下对本发明进行形式上和细节上的各种改变。此外，可以在不偏离本发明的实质范围的前提下进行诸多改动以适合本发明教导的具体情况或材料。
工业实用性
本发明涉及用于制造多层取向聚烯烃膜的方法，以及由此制造的多层取向聚烯烃膜。该方法是简单的工艺，从而减少了时间和成本。

Claims (9)

1.一种用于制造多层取向聚烯烃膜的方法，包括：
进行多层聚烯烃膜的第一挤出成型；
对经第一挤出成型的膜进行第一冷却；
使经第一冷却的膜沿着纵向进行机器方向取向；
进行第二挤出成型以将至少一个树脂层层合在经机器方向取向的膜上；
对层合有所述树脂层的膜进行第二冷却；以及
使经第二冷却的膜沿着横向进行横向取向。
2.根据权利要求1所述的方法，其中对层合有所述树脂层的膜的所述第二冷却通过使用在其表面上具有不平坦结构的冷却辊来在所述树脂层上形成气流槽来进行。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述第一挤出成型以使得所述膜包括皮外层、芯层和皮内层的方式来进行，并且所述第二挤出成型以使得将树脂层层合在选自所述皮外层和所述皮内层中的至少之一上的方式来进行。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其中将材料用于所述第二挤出成型中的所述树脂层中，所述材料包含选自聚烯烃树脂、有机硅树脂、聚氨酯树脂、丙烯酸类树脂、聚酰胺树脂、茂金属树脂、尼龙树脂、乙烯-乙酸乙烯酯、乙烯-乙酸甲酯、乙烯-甲基丙烯酸、乙二醇、乙烯酸三元共聚物和橡胶中的至少之一。
5.根据权利要求1或2所述的方法，其中将包含熔点比用于所述第一挤出成型的材料低的树脂的材料用于所述第二挤出成型中的所述树脂层。
6.根据权利要求1或2所述的方法，其中将包含抗静电剂的材料用于所述第二挤出成型中的所述树脂层。
7.根据权利要求1或2所述的方法，其中将包含尼龙树脂的材料用于所述第二挤出成型中的所述树脂层。
8.根据权利要求3所述的方法，其中所述第一挤出成型以使得所述皮外层包含选自增滑剂和防粘连剂中的至少之一的方式来进行。
9.一种通过根据权利要求1或2所述的方法制造的多层取向聚烯烃膜。
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