CN1099331A - 定向热塑性薄膜的吹塑薄膜挤塑生产方法 - Google Patents

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Abstract

一种通过吹塑薄膜挤塑来生产热塑性树脂定向 吹塑薄膜的工艺，包括把空气吹进从环形模头挤出的 树脂的挤塑膜泡中以便使膜泡膨胀，并用从空气冷却 环吹出的空气将膨胀膜泡冷却，其中吹塑薄膜挤塑是 在这样的条件下进行的，即膨胀膜泡的最终直径(b) 与在热塑性树脂的结晶温度下膜泡的直径(a)之比 ((b)/(a))在1.5—10的范围内。本工艺提供了一 种在强度、外观和热收缩特性方面都优良的定向吹塑 薄膜。

Description

本发明涉及热塑性树脂，例如聚乙烯、聚丙烯、线型低密度聚乙烯、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、聚1-丁烯、乙烯-丙烯酸共聚物、乙烯-甲基丙烯酸烷基酯共聚物以及聚丙烯等树脂的吹塑薄膜挤塑。更具体说，本发明涉及挤出的树脂泡在低于该树脂的结晶温度下产生定向的吹塑薄膜挤塑。
热塑性树脂的吹塑薄膜挤塑可用一台如图7所示的吹塑薄膜挤塑机进行。在吹塑薄膜挤塑机1中，原料热塑性树脂c贮存在贮料斗2中。按照计算机发出的指令，加料孔3工作，根据吹塑薄膜引出速度自动地将热塑性树脂c加到加料斗4中。热塑性树脂c由料斗4进料到具有由螺杆马达6驱动的螺杆7的挤塑机5中，树脂在挤塑机中熔融捏合，并从挤塑机头部向上挤塑。带有环形模头d的吹塑模头9通过直接联轴器8以垂直方向装在挤塑机5的头部。吹气装置（空气泵）12通过装有电磁阀10的管子11连接到吹塑模头9上，以便将空气吹进挤出的树脂管的内部以形成管状膜泡e。
然后将管状膜泡吹胀并用从冷却风机14进来的空气通过设置在吹塑模头9上方的空气冷却环13冷却。
管状膜泡e由一对导向板15导向并通过由引出马达驱动的一对夹辊17，以得到平折膜管f。
平折膜管f被引入到宽度测量装置18，在该装置中由宽度传感器19测定平折宽度，然后由导向辊20、21、21导向，在收卷机22中卷绕在由卷轴定位器23定位的纸卷g上。
当吹塑薄膜准备用作成袋薄膜时，可将平折膜管f卷绕在低卷g上成为一种扁平膜管。当吹塑薄膜准备用作平片薄膜时，可将平折膜管f的宽度纵向切成所需数量的膜片并卷绕在由卷轴定位器23定位的相应的低卷g′上c。吹塑薄膜挤塑中所用的“吹胀比”这一术语是指吹塑管的最终内径与环形模头的外径之比。热塑性树脂一般以1.2-4的吹胀比被吹胀。
在上面所说明的吹塑薄膜挤塑中，从环形模头挤出的膜泡通常用从冷却风机14进来的空气通过空气冷却环13进行冷却，膜泡e由此继续膨胀直至到达膜泡固化的霜白线（F）。膜泡通过霜白线之后就停止膨胀，并进行进一步的加工使其直径固定。
更详细说，JP-A-5-154910（这里所用的术语“JP-A”是指“未审查已公开的日本专利申请”）叙述了膜泡的膨胀在霜白线上完成。当膜泡的树脂达到其结晶温度时就会出现霜白线，在霜白线上膜泡的直径实际上就等于最后所得到的吹塑薄膜的直径，如下列专利文献附图中所表明的：JP-B-62-6489（这里所用的术语“JP-B”是指“已审查已公开的日本专利申请”）、JP-B-2-46376、JP-B-2-46377、JP-B-63-47608、JP-B-1-47286、JP-B-63-51094、JP-B-2-47337、JP-A-56-93519、JP-B-3-40689、JP-A-62-21521、JP-A-62-149417、JP-A-62-284726、JP-B-1-54182和JP-A-4-8529。
因此，膜泡的膨胀只是在熔融状态通过吹塑该膜泡直至该膜泡达到霜白线为止的情况下进行的。换句话说，通过吹塑来达到结晶定向，即在低于结晶温度的温度下进行膜泡的拉伸并非用空气吹塑进行的，所以不能使薄膜具有足够的强度和满意的外观，这就限制了所生成的薄膜的应用。
当用内部气芯使吹塑薄膜进行结晶定向时，由于与气芯产生摩擦，薄膜易于被刮伤，因此适用于该方法的树脂材料受到限制。
根据JP-B-61-34372的报导，可以通过改变夹辊的引出速度来使平折膜管结晶定向。但是，采用这种方法的结晶定向只在引出方向（机器方向）上才是有效的。
为了通过吹塑薄膜挤塑能得到一种双轴拉伸薄膜，JP-B-62-46337公开了一种包括如下步骤的工艺：将平折膜管送入导辊，一边用从热空气环吹出的高温空气加热膜管，一边将空气吹进膜管以便使平折膜管膨胀成一个园筒，并用从装在热空气环下游侧的冷却空气环吹出的冷却空气使膨胀后的膜管冷却。该工艺的实施不仅需要昂贵的设备，而且生产速度低。
因此，本发明的一个目的是提供一种生产定向吹塑薄膜的工艺，其中薄膜的结晶定向是通过膜泡的膨胀进行的，而不必使用内部气芯。
本发明涉及通过吹塑薄膜挤塑来生产热塑性树脂定向吹塑薄膜的工艺，包括把空气吹进从环形模头挤出的树脂的挤塑膜泡中以便使膜泡膨胀，并用从空气冷却环吹出的空气将膨胀膜泡冷却，其中吹塑薄膜挤塑是在这样的条件下进行的，即膨胀膜泡的最终直径（b）与在热塑性树脂的结晶温度下膜泡的直径（a）之比（（b）/（a））在1.5-10的范围内。
本发明的第一个实施方案涉及包括下列步骤的工艺，将熔融树脂从环形模头的模孔挤出形成膜泡，将空气吹进膜泡中使之膨胀，从装在膜泡周围的空气冷却环吹出空气使膨胀膜泡冷却，其中所述冷却通过使用装在该空气冷却环下游侧的冷却设备来实现，该设备包括许多具有不同直径的矫正园筒，以一定间隔排列在与环形模头同轴的径向方向上形成环形空气室，其下游端敞开在每两个相邻的矫正园筒之间，其中最外面的矫正园筒有许多用于吸进自然空气的吸气口，以径向方式分布在较靠近空气冷却环的位置而较不靠近最外面的矫正园筒的下游端，其全的矫正园筒在其底端（上游端）区域各有一个进气口以便使空气室通风，其中矫正园筒的高度朝着最外面的一个逐渐增加，以便使园筒下游端可形成用于膜泡的锥形导向器，且吹塑薄膜挤塑是以如下方式进行的：在树脂结晶温度下膜泡的直径（a）的位置在最外层的矫正园筒的下游端的上程（上游）。
在本发明的一个优选实施方案中，熔融的膜泡在用空气从外部进行冷却的同时也用一个内冷却双园筒从内部进行冷却，所述双园筒包括二根与环形模头同轴排列的垂直导管，每根导管在园筒壁上都有许多吹塑空气进口以便使空气进入内管的内部并通过在内外管之间所形成的通道吹出。
上述采用内冷却园筒的实施方案还包括一个实施方案，其中挤出的膜泡先由装在环形模头正下方的第一空气冷却环从外部进行初步冷却，然后由装在第一空气冷却环下方的第二空气冷却环进行充分冷却，所述第一和第二空气冷却环通过膜泡周围的园筒形器壁联接。
图1是按照本发明的吹塑薄膜挤塑中所采用的冷却装置的剖面图。
图2是图1的冷却装置的侧视图。
图3是按照本发明的吹塑薄膜挤塑中所采用的另一种冷却装置的剖面图。
图4是按照本发明的吹塑薄膜挤塑中所采用的又一个冷却装置的剖面图。结晶终点的膜泡直径（a）示于该图中。
图5是内冷却园筒剖面图。
图6表示结晶终点膜泡的霜白线F。
图7是习用吹塑薄膜挤塑机的剖面图。
图8是测量树脂薄膜热收缩特性的一种装置。
图9是说明用差示扫描量热器（DSC）测定的结晶温度示图。
在吹塑薄膜挤塑中，从环形模头挤出的熔融树脂膜泡被来自冷却风机的空气冷却至树脂的结晶温度。按照本发明，经如此冷却的膜泡用温度低于结晶温度的空气进行强制结晶定向，以得到上述的1.5-10的（b）/（a）比值，从而提供一种强度、外观及热收缩特性均优良的吹塑薄膜。为达到这一目的，可在空气冷却环的下游侧与环形模头同轴在一定间隔上提供许多矫正园筒，其中矫正园筒的高度朝着最外面的一个逐渐增加以产生一种文丘里效应。所谓文丘里效应，是指在膜泡和由二个相邻矫正园筒所形成的每个空气室的下游开孔之间的空间压力逐渐下降，从而膜泡就会被吸引到由许多矫正园筒所形成的锥形导向器上。
来自空气冷却环的空气沿膜泡外侧流动，是通过膜泡和矫正园筒下游端之间时，其速度增加。因此由于文丘里效应，使得膜泡和各矫正园筒下游端之间的内压逐渐降低，从而使得气室中的自然空气可通过最外层园筒和其它园筒的吸气口。随着来自空气冷却环的空气流沿膜泡外侧流动，气室中的一部分空气会加入到空气流中，并沿着膜泡向下游流动，以使膜泡得到有效的冷却。同时，膜泡可由内压递降的环形气室稳定地支承在园周外侧。由此可制得具有所需吹胀比的吹塑薄膜。
用装有空气冷却环和许多矫正园筒（其下游端形成园锥状的锥形膜泡导向器）的冷却设备，以固定的引出速度和薄厚生产具有不同吹胀比的树脂薄膜时，树脂膜泡可由倾斜的锥形导向器稳定地支承，而与吹胀比无关，增加矫正园筒进气孔数目就可增加吹胀比，如有必要，也可通过增加气室数目来增加吹胀比。因此，可以生产出吹胀比高达5-26的吹塑薄膜。
本发明中所用的“结晶温度”一词，对膜泡而言是指结晶热塑性树脂的DSC曲线中的峰值温度（41），如图9所示（样品：5mg；降温速度：10℃/分钟）。在曲线有两个或更多峰值的情况下，用最高的峰值作为结晶温度。这一峰值通常被认为是出现霜白线的温度，此时膜泡中固相和溶解相同时存在。在本发明的优选实施方案中，来自空气冷却环的气流速度是受到控制的，以便使得霜白线出现的位置，即直径（a）的位置，可以在最外层矫正园筒下游端的上程（上游）。这一位置较好是在最外层矫正园筒的高度（H）（从其下游端算起）的1/5-1/4的范围内。
在霜白线上，膜泡和各矫正园筒之间的压力由于文丘里效应而递降，在其下游，膜泡被吸引到矫正园筒一侧并被强制定向以提供一种具有优良强度、外观和热收缩特性的吹塑薄膜。
在上述采用内冷却双园筒的优选实施方案中，膜泡达到其结晶温度的位置（出现霜白线的位置）也固定在最外层矫正园筒下游端的上游，且这个位置下游的膜泡由于文丘里效应的作用被抽吸到矫正园筒的一侧而被强制定向。
可用在本发明中的热塑性树脂包括基于烯烃的树脂，如乙烯-乙酸乙烯酯共聚物，其乙酸乙烯酯含量为5-25%（重量），熔体流动速度（MFR）为0.3-10克/10分钟，基于线型低密度乙烯的共聚物，其中含有75-99%重量的乙烯和1-25%重量的含3-8个碳原子的α-烯烃，高密度聚乙烯，低密度聚乙烯，乙烯-丙烯酸共聚物，乙烯-丙烯酸甲酯共聚物，乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物，乙烯均聚物，含60-99.5%重量丙烯和0.5-40%重量乙烯或含4-8个碳原子的α-烯烃的共聚物，聚（4-甲基-1-戊烯），和聚丁烯；以及其它结晶热塑性树脂，如聚碳酸酯树脂、聚酰胺树脂、聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚对苯二甲酸丁二醇酯。
上述的α-烯烃的例子有：丙烯、1-丁烯、1-庚烯、1-己烯、4-甲基-1-戊烯和1-辛烯。
这些热塑性树脂既可单独使用也可由它们之中的两种或更多种结合使用。
如有需要，热塑性树脂中可含有其量为不会降低薄膜透明度和抗冲击改性剂，较好为0.5-20%（重量）。适用的抗冲击改性剂包括氢化石油树脂、氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物、乙烯-丙烯共聚物、乙烯-1-丁烯共聚物、1，2-聚丁二烯和乙烯-丙烯-亚乙基降冰片烯共聚物。
热塑性树脂还可含有用于改善滑动性能的润滑剂、增粘剂、用于改善透明度的成核剂、抗氧剂、阻火剂、紫外光吸收剂、或者这些试剂的任何组合，其总量为0.1-2%（重量）。
适用的润滑剂包括由含有1-12个碳原子，较好含1-6个碳原子的脂族醇和含有10-22个碳原子，较好含12-18个碳原子的脂肪酸所形成的脂族醇脂肪酸酯，如甘油-油酸酯、甘油二-或三油酸酯、甘油三芘麻醇酸酯、甘油乙酰芘麻醇酸酯、乙酰芘麻醇酸甲酯、乙酰芘麻醇酸乙酯、乙酰芘麻醇酸丁酯、丙二醇油酸酯、丙二醇月桂酸酯、季戊四醇油酸酯、聚乙二醇油酸酯、聚丙二醇油酸酯、聚氧乙烯甘油、聚氧丙烯甘油、脱水山梨糖醇油酸酯、脱水山梨糖醇月桂酸酯、聚乙二醇脱水山梨糖醇油酸酯和聚乙二醇脱水山梨糖醇月桂酸酯；聚亚烷基醚多元醇，如聚乙二醇和聚丙二醇；蔗糖脂肪酸酯，环氧化的大豆油、聚氧乙烯烷基胺脂肪酸酯、聚氧乙烯烷基苯基醚；含12-22个碳原子的较高级脂肪酸的酰胺，如油酰胺、硬脂酰胺和芥酰胺；亚乙基-二-硬脂酰胺、亚乙基-二油酰胺、聚乙烯腊、聚丙烯腊和液体石腊。适用的成核剂包括诸如滑石和二氧化硅等无机物质。适用的增粘剂包括芘麻油衍生物、低分子粘性聚丁烯、脱水山梨糖醇较高级脂肪酸酯、萜烯树脂以及石油树脂。
根据最终使用的要求，树脂薄膜可以是单层结构的或多层结构的。例如热封树脂层可以层压在基膜的一侧或两侧上。在这种情况下，可热封一侧上树脂的熔点和至少在另一侧上树脂的熔点最好相差10℃以上，以便具有宽范围的热封温度。从模塑稳定性观点来看多层层压结构优于单层结构。多层薄膜的层状结构包括下列具体实例（1）-（12）：
1）由在含有基于低密度聚乙烯的树脂的底层上的一侧或两侧上层压了含有一种共聚物树脂的一个表面层所构成的层压膜，所述共聚物树脂含有60-95%重量的乙烯和5-40%重量的选自乙酸乙烯酯、脂族不饱和羧酸和脂族不饱和单羧酸烷基酯的单体。
2）由在含有基于高密度聚乙烯的树脂的底层上的一侧或两侧上层压了含有一种共聚物树脂的一个表面层所构成的层压膜，所述共聚物树脂含有60-95%重量的乙烯和5-40%重量的选自乙酸乙烯酯、脂族不饱和羧酸和脂族不饱和单羧酸烷基酯的单体。
3）由在含有基于线型低密度聚乙烯的树脂的底层上的一侧或两侧上层压了含有一种共聚物树脂的一个表面层所构成的层压膜，所述共聚物树脂含有60-95%重量的乙烯和5-40%重量的选自乙酸乙烯酯、脂族不饱和羧酸和脂族不饱和单羧酸烷基酯的单体。
4）由在含有基于聚乙烯的树脂的底层上的一侧或两侧上层压了含有一种共聚物树脂的一个表面层所构成的层压膜，所述共聚物树脂含有60-95%重量的乙烯和5-40%重量的选自乙酸乙烯酯、脂族不饱和羧酸和脂族不饱和单羧酸烷基酯的单体。
5）由在含有选自聚碳酸酯、聚酰胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚对苯二甲酸丁二醇酯等树脂的底层上的一侧或两侧上层压了含有一种选自一种共聚物、低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、线型低密度聚乙烯和基于丙烯的树脂等树脂的一个表面层所构成的层压膜，所述共聚物含有60-95%重量的乙烯和5-40%重量的选自乙酸乙烯酯、脂族不饱和羧酸和脂族不饱和单羧酸烷基酯的单体。
6）由在含有10-90%重量的选自基于乙烯的树脂或基于丙烯的树脂的结晶聚烯烃基树脂和10-90%重量的烯烃热塑性弹性体的底层上的两侧层压了含有一种共聚物树脂的一个表面层所构成的层压膜，所述共聚物树脂含有60-95%重量的乙烯和5-40%重量的选自乙酸乙烯酯、脂族不饱和羧酸和脂族不饱和单羧酸烷基酯的单体。
7）由在含有80-95%重量线型低密度聚乙烯和5-20%重量的一种共聚物的底层上的两侧层压了含有一种共聚物树脂的一个表面层所构成的层压膜，所述共聚物和共聚物树脂均含有60-95%重量的乙烯和5-40%重量的选自乙酸乙烯酯、脂族不饱和羧酸和脂族不饱和单羧酸烷基酯的单体。
8）由在含有10-90%重量的基于1-丁烯的树脂和10-90%重量的基于烯烃的树脂（基于1-丁烯的树脂除外）和/或烯类热塑性弹性体的底层上的两侧层压了含有一种共聚物树脂的一个表面层所构成的层压膜，所述共聚物树脂含有60-95%重量的乙烯和5-40%重量的选自乙酸乙烯酯、脂族不饱和羧酸和脂族不饱和单羧酸烷基酯的单体。
9）由在基于低密度聚乙烯的树脂层的一侧或两侧上层压了一个基于线型低密度聚乙烯的树脂层的层压膜。
10）由在基于高密度聚乙烯的树脂层的一侧或两侧上层压了一个低密度聚乙烯层或基于线型低密度聚乙烯的树脂层所构成的层压膜。
11）由在基于线型低密度聚乙烯的树脂层的一侧或两侧上层压了一个低密度聚乙烯层或一个基于丙烯的树脂层所构成的层压膜。
12）由在基于丙烯的树脂层的一侧或两侧上层压了一个基于线型低密度聚乙烯的树脂层所构成的层压膜。
当上述两种或多种不同结晶热塑性树脂用于各层或以其混合物使用时，可将层压膜或混合树脂膜DSC曲线中的最大的最高峰作为结晶温度。
可用来进行按照本发明的吹塑薄膜挤塑的冷却设备包括装在靠近环形模头d的模孔h处的冷却环24和空气室28，如图1所示。
空气冷却环24有空气引入管35和软管36，如图2所示。来自冷却风机14（示于图7）的冷却空气经软管36进入空气冷却环24。
为了进一步改善薄膜的外观，除了主空气喷咀26之外，可以加装一个或多个辅助空气喷咀25a、25b，如图3所示。这些辅助空气喷咀的空气流量可以加以控制。通道31和33分别是用于引进来自空气引入管35的空气的第一通道和第二通道，二个通道由隔离件32分开，如图3所示。主空气喷咀26和第二辅助空气喷咀25b通过连接通道34，34′相连。
此外，内冷却园筒38可一起组合使用，以便使膜泡从内部冷却，如图4所示。内冷却园筒38是一个与环形模头d的轴o同轴安装的竖直园筒，筒壁上设有许多通气孔38a、38b、38c和38d。
内冷却园筒38具有双层结构，由内外套管构成，如图4和图5所示。来自泵12的冷却空气经进气孔39进入内园筒的室腔39a，并通过以40-200毫米间隔装在内管和外管上的许多通气孔38a、38a′、38b、38b′……38d和38d′流出，以便使膜泡从其内部冷却。由内冷却园筒从内部进行冷却的程度应与由空气冷却环13和14从外部进行冷却的程度一致，以使冷却均匀。第二空气冷却环24通过支承件13d安装在第一空气冷却环13的板37上。第二空气冷却环24具有空气喷咀24a、24b。来自内冷却园筒38的空气不仅用来使膜泡从内部冷却，而且用来使膜泡膨胀。外管顶面的中心部分是敞开的。内外管之间所形成的室腔用作通气通道，空气由通气孔40从膜泡中抽出。
在图6中在第二空气冷却环24的下游侧以一定间隔在径向方向上与模孔h的轴同轴地安装着许多具有不同直径的矫正园筒27，以形成空气室28，其下游端敞开在每两个相邻园筒之间。最外层矫正园筒27′具有许多进气孔29，用于在更靠近第二空气冷却环24而较不靠近下游端的径向位置吸进自然空气。其余所有的矫正园筒在其底端（上游端）各有一个通气孔30，以便使许多空气室能通气。矫正园筒的高度朝最外层园筒逐渐增加，以便使许多园筒的下游端能形成一个膜泡的锥形导向器。锥形导向器的母线较好弄成与模孔h的轴o成45°-70°的夹角。
锥形导向器的母线无需成为一条直线，根据薄膜的最终用途可以是一条二次方程曲线。
最外层矫正园筒27′的直径是所有矫正园筒中最大的，该园筒在更靠近空气冷却环13、24，而较不靠近其下游端的径向位置上有许多进气孔29。最外层矫正园筒27′用螺丝固定在空气冷却环13、24的上侧。
其它矫正园筒27在底部27a有一个榫舌，而空气冷却环13、24的面上有一个环形雌榫可和榫舌接合，以便使各个矫正园筒27可移动地接合到空气冷却环24的面上。矫正园筒27底部27a的一部分径向地切掉做成通气孔30，以便使邻近的空气室28通气。
至少应有二个具有相同直径但高度不同的矫正园筒27，以供选择吹胀比。当对于给定的直径选用较小高度的园筒时，许多矫正园筒作为一个整体其高度应朝着最外层园筒27′递增。
当采用上述装有单层或多层冷却环和多个矫正园筒的冷却设备来生产吹塑薄膜时，由于吹胀比随着膜厚的增加而增加且引出速度是固定的，因此就要增加空气冷却环的数目，以便增加辅助空气喷咀的数目，而且如有需要的话，还可增加支承膜泡的空气室的数目。这种处理可使膜泡得到稳定的支承方式，而与吹胀比无关。
来自空气冷却环上空气喷咀的空气吹向熔融膜泡，因而其温度略有上升。然后使空气朝膜泡和由矫正园筒下游端所形成的锥形部分之间的下游流动以便产生文丘里效应，使膜泡与园锥之间的内压递减，从而使膜泡由于抽吸作用而被吸引到矫正园筒一侧。由于自然空气可通过最外层矫正园筒的进气孔和其它园筒的通气孔引进环形空气室中，因此空气室中的一部分空气就可加入到来自空气冷却环的空气流中，并沿着膜泡向下游流动，使得膜泡快速冷却。同时，从环形模头挤出的膜泡可以稳定地支承在外园周侧上因而也可以被内压递降的环形空气室向下吸引。结果，在膜泡与引出装置之间产生一个张力，从而使得吹塑薄膜能够定向。
此外，由于矫正园筒的高度朝着最外层的园筒增加，形成一个朝下游加宽的锥形园锥部分，因此挤出的膜泡在挤出后马上就可被吹塑到甚至高的吹胀比，而无需接触各矫正园筒的下游端。
再者，通过进气孔吸入的自然空气经各通气孔与压降程度成正比例地流过各个空气室。因此各空气室中的压力恒定地保持在一个适合于膜泡吹塑的压力。
较好是以如下方式控制来自空气冷却环的空气的流动，即使得膜泡在离最外层矫正园筒27′的下游端的上游5-60厘米处，较好15-55厘米处具有结晶温度下的直径（a）。这可通过将空气冷却环的空气流量调节在0.01-50米3/分，较好在5-45米3/分的范围内来达到。当采用如图4中所示的多层空气冷却环时，第一空气冷却环的空气流量应调节到5-50米3/分，第二空气冷却环的空气流量也应调节到5-50米3/分。但后一空气流量较好设定在高于前者。例如，前者较好为0.01-40米3/分，而后者则较好为5-50米3/分。此外，内冷却园筒总的空气流量较好是0.01-3米3/分，更好是0.01-1米3/分。
膨胀膜泡的最终直径（b）与结晶温度下膜泡的直径（a）之比（b）/（a）应为1.5-10，较好为2-8。如果（b）/（a）的比值小于1.5，则由于强制拉伸所产生的结晶定向就不足，因而制得的薄膜物理性能如强度和热收缩特性较差。如果（b）/（a）的比值超过10，则说明对于获得这种高（b）/（a）比所需的来自空气冷却环的空气量太大，以致使得膜泡的稳定性降低。
因此，通过控制来自空气冷却环的空气量可以使膜泡在到达最外层矫正园筒下游端之前的位置冷却到结晶温度，而且由于空气室压力的递降，膜泡在该位置的下游被吸引到矫正园筒的一侧。结果，膜泡被强制进行结晶定向，从而得到一种定向吹塑薄膜。
现在参考实例对本发明进行更详细的说明，但本发明并不局限于这些实例。除非另有指明，否则百分率均指重量百分率。
实例1
用图7所示的吹塑薄膜挤塑机进行吹塑薄膜挤塑，其中挤塑机中的冷却环13由图2和图3所示的冷却装置13′代替。环形模头和冷却设备的规格如下：
环形模头直径d：50毫米
模唇宽度：1.0毫米
空气冷却环的空气喷咀26：
高度：在与模头d表面同一水平上
空气流量：12米3/分
空气流速：45米/分
矫正园筒的倾斜角度：60°
空气冷却条件：见表1。
表1
直径（mm） 高度＊（mm） 吹胀比 膜泡表面温度（℃）
模孔 50 0 1 169
最内 165 40 2.7 108
第二 245 75 4.3 74
第三 325 110 5.9 57
第四 410 145 7.6 53
第五 495 180 9.3 43
最外 580 215 11 41
注：高度是由模头d的表面测得的。
线型低密度聚乙烯（密度：0.923克/厘米3；190℃的MFR：0.3克/10分钟；结晶度：50%；结晶温度：99.2℃，DSC曲线示于图9）于190℃在一台挤塑机（直径：50毫米；L/D＝25）中进行捏合，然后喂入环形模头，在模温为190℃时挤出，以12.0的吹胀比吹塑到最终膜泡直径（b）＝600毫米，以6米/分钟的引出速度引出，得到厚度为35微米的吹塑薄膜。
结晶温度下的膜泡直径（a）（150毫米）位于吹胀比达到约3的位置，如图6所示。在这一位置的下游，膜泡和各矫正园筒之间的压力由于文丘里效应而保持递减，由此进行强制定向（（b）/（a）＝4）。
所制得的薄膜的物理性能是按照下述试验方法测定的。所得结果列于下面表8中。表中断裂抗拉强度和断裂伸长是按照JIS Z-1702标准测定的；雾度按JIS K-6714测定；光泽度按JIS Z-8741（20°）测定。热收缩特性按下述方法测定：将沿机器方向（MD）和沿横向（TD）均切成100毫米大小的薄膜（42）放在图8所示的装置（43、44）中，在预定温度的加热介质（标准：硅油（100C/S）中浸泡3分钟。从加热介质中取出后，按下列公式计算各个方面的收缩百分率：
收缩百分率（%）＝（I0-I）/I0×100
式中I0为初始长度（100毫米）；I为浸泡后的长度（毫米）。
对比实例1
试图按与实例1相同的方法制备吹胀比为12的吹塑薄膜，不同的是除去许多矫正园筒，但是由于膜泡不稳定，终告失败。
对比实例2
按与实例1相同的方法生产吹塑薄膜，但改变送进膜泡内部的空气量以得到吹胀比3。所得薄膜的物理性能按与实例1相同的方法测定，所得结果列于表8中。
实例2
采用与实例中所用的相同的冷却设备按照下列条件制备一种三层吹塑薄膜。
乙烯-4-甲基-1-戊烯共聚物（密度：0.910克/厘米3；190℃的MFR：3.6克/10分钟；结晶度：36%；DSC法测量的结晶温度：100.1℃）（树脂A）于175℃在一台挤塑机（直径：65毫米；L/D＝25）中进行捏合。另外，由97.1%乙烯-乙酸乙烯共聚物（乙酸乙烯含量：15%；190℃的MFR：2.0克/10分钟；结晶度：47%；DSC法测量的结晶温度：75.7℃）和2.9%的甘油二油酸酯“Rikemal 0-71-D”（Riken Vitamin油品有限公司的一种产品）组成的一种树脂组合物（树脂B）于160℃在一台挤塑机（直径：50毫米；L/D＝25）中进行捏合。
将这两种熔融的树脂A和B进料到一个三层环形模头，其中以树脂A作为中间层，而以树脂B作为该中间层各面的表面层，在175℃模头温度下进行共挤塑，以12.0的吹胀比吹胀至最终膜泡直径（b）＝600毫米，以20米/分钟的引出速度引出得到一种总厚度为11微米（B/A/B＝3微米/5微米/3微米）的树脂薄膜。
空气冷却环的空气喷咀在与模头d的面相同的水平上。空气冷却环的空气流量和流速分别为13米3/分钟和50米/秒。结晶温度下的膜泡直径（a）位于吹胀比约3的位置，与实例1方法相同。
所得吹塑薄膜（（b）/（a）＝4）的物理性能列于表8中。
实例3
采用如图4所示的装有多层空气冷却环和内冷却园筒的冷却设备按下述条件制备了一种组成和结构与实例2相同的三层吹塑薄膜。
环形模头d的直径：120毫米，
模唇宽度：1.5毫米
模头温度：175℃
吹胀比：6.5
最终膜泡直径（b）：780毫米
引出速度：50米/分钟
薄膜总厚度：11微米（B/A/B＝4微米/3微米/4微米）
空气冷却条件：见下面表2。
表2
高度＊（毫米） 空气流量（米3／分） 空气流速（米／秒）
第一空气冷却环 0 31 21
第二空气冷却环辅助空气喷咀主空气喷咀 230250 3.535 1823
注：＊从模头d的面上所测得的高度。
两层空气冷却环园筒的偶联：
外径：380毫米
高度：210毫米
矫正园筒倾角：60°
空气冷却条件：见下面表3
表3
直径（毫米） 高度＊（毫米）
最内 495 410
中间 580 435
最外 700 600
注：＊从模头d上表面算起的高度。
内冷却园筒：
外管直径：90毫米
内管直径：60毫米
喷咀空气流动情况：见下面表4
表4
喷咀 高度＊（毫米） 空气流量（米3／分） 空气流速（米／秒）
最低 40 0.3 8
第二 100 0.3 8
第三 250 0.3 8
最高 500 0.3 8
注：＊从模头d上表面算起的高度。
结晶温度下的膜泡直径（a）（（a）＝300毫米）位于吹胀比约2.5处的位置。
所得薄膜（（b）/（a）＝2.6）的物理性能按与实例1相同的方法测定，所得结果列于表8。
实例4
采用图3所示的空气冷却设备按表5所列条件制得了一种组成和结构与实例2相同的三层吹塑薄膜。结晶温度下的膜泡直径（a）（（a）＝150毫米）位于吹胀比约3的位置。
表5
空气喷咀 高度＊（毫米） 空气流量（米3／分） 空气流速（米／秒）
上游（25a） 0 0.004 0.015
中游（25b） 12 0.8 1.3
下游（26） 55 13 13
注：＊从模头d的面上算起的高度。
所得薄膜（（b）/（a）＝4）的物理性能按与实例1相同的方法测定，所得结果列于表8。
对比实例3
按与实例4相同的方法生产吹塑薄膜，所不同的是按表6所示减少空气冷却环的空气流量和流速，并按下表7所示改变矫正园筒的高度，以使结晶温度下的膜泡直径（a）（（a）＝550毫米）有可能出现在最外层矫正园筒的下游端（最终膜泡直径：600毫米；（（b）/（a）＝约1.05）。
表6
空气喷咀 高度＊（毫米） 空气流量（米3／分） 空气流速（米／秒）
上游（25a） 0 0.002 0.008
中游（25b） 12 0.4 0.7
下游（26） 55 8 8
注：＊从模头d面上算起的高度。
表7
高度＊（毫米） 吹胀比 膜泡表面温度
模孔 0 1 170℃
最内 85 1.9 155
第二 180 4 140
第三 210 4.5 137
第四 270 5.9 128
第五 340 7 121
第六 420 8.6 112
最外 590 10.8 101
注：＊高度是从模头d面上起测定的。
所得薄膜的物理性能按与实例1相同的方法测定，所得结果列于表8。
Figure 941061574_IMG2
如上面所描述和用图表说明的，本发明提供了一种强度、外观和热收缩特性都优异的吹塑薄膜。
本发明能使薄膜的生产速度比生产双轴拉伸薄膜的习用工艺（如JP-B-62-46337）所能达到的生产速度提高到1.4倍或更高。采用按照本发明的特别的薄膜冷却设备的吹塑薄膜挤塑机的价格只有习用设备的40%-60%。
上面已对本发明作了详细描述，并参照其具体实例，因此，对于熟练本技术的人们来说显而易见的是可以对本发明作各种各样的改变和修改，而不会离开本发明的精神实质和范围。

Claims (13)

1、一种通过吹塑薄膜挤塑来生产热塑性树脂定向吹塑薄膜的工艺，包括把空气吹进从环形模头挤出的树脂的挤塑膜泡中以便使膜泡膨胀，并用从空气冷却环吹出的空气将膨胀膜泡冷却，其中吹塑薄膜挤塑是在这样的条件下进行的，即膨胀膜泡的最终直径(b)与在热塑性树脂的结晶温度下膜泡的直径(a)之比((b)/(a))在1.5-10的范围内。
2、如权利要求1所要求的工艺，其中所说的比值（（b）/（a））为2-8。
3、如权利要求1所要求的工艺，其中所述冷却通过使用装在该空气冷却环下游侧的冷却设备来实现，该设备包括许多具有不同直径的矫正园筒，以一定间隔排列在与环形模头同轴的径向方向上形成环形空气室，其下游端敞开在每两个相邻的矫正园筒之间，其中最外面的矫正园筒有许多用于吸进自然空气的吸气口，以径向方式分布在较靠近空气冷却环的位置而较不靠近最外面的矫正园筒的下游端，其全的矫正园筒在其底端（上游端）区域各有一个进气口以便使空气室通风，其中矫正园筒的高度朝着最外面的一个逐渐增加，以便使园筒下游端可形成用于膜泡的锥形导向器，且吹塑薄膜挤塑是以如下方式进行的：在树脂结晶温度下膜泡的直径（a）的位置在最外层的矫正园筒的下游端的上程（上游）。
4、如权利要求3所要求的工艺，其中所说的膜泡直径（a）的位置在最外层矫正园筒上从其下游端起1/5-4/5高度的范围。
5、如权利要求4所要求的工艺，其中所说的膜泡直径（a）的位置在最外层矫正园筒下游端的上游5-60厘米的位置。
6、如权利要求3所要求的工艺，其中来自空气冷却环的吹塑空气流量是0.01-50米3/分钟。
7、如权利要求3所要求的工艺，其中所说的来自空气冷却环的吹塑空气流量是5-45米3/分钟。
8、如权利要求3所要求的工艺，其中所述的冷却是既用空气冷却环从膜泡外部又用由内冷却园筒吹来的空气从膜泡内部同时进行冷却的。
9、如权利要求8所要求的工艺，其中空气冷却环的空气流量是0.01-50米3/分钟，内冷却园筒的空气流量是0.01-1米3/分钟。
10、如权利要求8所要求的工艺，其中挤出的膜泡先由装在环形模头正下方的第一空气冷却环从外部进行初步冷却，然后由装在第一空气冷却环下方的第二空气冷却环进行充分冷却，所述第一和第二空气冷却环通过膜泡周围的园筒形器壁联接，膜泡同时也用一个内冷双园筒从内部进行冷却，所述双园筒包括二根与环形模头同轴排列的垂直导管，每根导管在园筒壁上都有许多吹塑空气进口以便使空气进入内管的内部并通过在内外管之间所形成的通道吹出。
11、如权利要求10所要求的工艺，其中第一空气冷却环的空气流量是0.01-40米3/分，第二空气冷却环的空气流量高于第一空气冷却环的空气流量，其范围是5-50米3/分，内冷却园筒的空气流量是0.01-3米3/分。
12、如权利要求10所要求的工艺，其中所说的锥形导向器与模孔轴线的夹角为45°-70°。
13、一种适用于能使由通过环形模头进行吹塑薄膜挤塑而制备热塑性塑料薄膜定向的装置，所述模头周围环绕着一个或多个同心空气冷却环，所述装置包括：
许多同心矫正园筒，每根园筒由最内壁和最外壁确定，所述园筒的最外层的最外壁的直径大于最大的空气冷却环的直径，所述园筒的最内层和最外层壁的高度与离开所述模头的径向距离成正比增加，因此最外层园筒最外层壁的高度大于最内层园筒最内层壁的高度，每个园筒在离开所述模头的最下游端是敞开的，而在最上游端是封闭的，
所述的每个园筒上装有通气设备，使所述园筒的内侧与下一个外层园筒的内侧相连通，所述园筒的最外层在所述最外层园筒的最外层壁上有许多开孔，所述开孔与所述装置周围环境相通，所述开孔和所述通气设备位于各矫正园筒较靠近园筒的上游封闭端，而较不靠近园筒的下游敞开端。
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