CN114375255A - 基于聚烯烃的多层弹性膜 - Google Patents

基于聚烯烃的多层弹性膜 Download PDF

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Abstract

根据本公开的至少一个实施例，多层弹性膜包含芯层、第一外层和第二外层。所述芯层包含至少75wt％的聚烯烃弹性体，如乙烯/α‑烯烃嵌段共聚物或基于丙烯的塑性体。所述第一外层和所述第二外层各自包含至少75wt％的基于乙烯的共聚物，其中所述基于乙烯的共聚物选自由以下组成的组：(I)大于50wt％的乙烯、5至16wt％的α,β‑烯键式不饱和C3‑C8羧酸，和任选地0.5至10wt％的丙烯酸烷基酯；(II)86至95wt％的乙烯和5至14wt％的丙烯酸烷基酯；和(III)其组合。

Description

基于聚烯烃的多层弹性膜
相关申请的交叉引用
本申请要求于2019年9月30日提交的美国临时专利申请号62/908,114的优先权，所述申请的全部公开内容以引用的方式并入。
技术领域
本公开的实施例大体上涉及多层膜，并且更具体地说涉及包括聚烯烃的多层弹性膜。
背景技术
多层膜可用于各种应用，包括个人护理制品如尿布、训练裤、成人失禁产品和卫生产品等。这类多层膜的弹性可影响产品的合身性，特别是通过适应佩戴产品的个人的运动。
尽管可将滑爽和/或防粘连添加剂添加到膜中以便降低辊粘连行为，但这类添加剂可对膜的后处理如热熔粘合剂层压产生负面影响。另外或可替代地，可提供增强弹性的低分子量聚烯烃弹性体可迁移至膜的表面并且导致长期粘连问题。可将添加剂添加到膜中以防止这些弹性体迁移，但这类添加剂可导致膜的弹性性能降低和刚度增加。
因此，仍然需要具有合适弹性和低辊粘连的多层弹性膜。
发明内容
本发明的组合物通过提供具有耐热层和粘结层的膜来满足这些需求，所述耐热层用于防止热封过程中的收缩或变形，所述粘结层将耐热层粘附到油墨、密封剂层和/或其它聚乙烯膜上，而不需要层压粘合剂。
根据本公开的至少一个实施例，多层弹性膜包含芯层、第一外层和第二外层。芯层包含至少75wt％的密度为0.850g/cc至0.890g/cc并且熔体指数(I2)为0.5克/10分钟至5.0克/10分钟的乙烯/α-烯烃嵌段共聚物。第一外层和第二外层各自包含至少75wt％的基于乙烯的共聚物，其中基于乙烯的共聚物选自由以下组成的组：(I)大于50wt％的乙烯、5至16wt％的α,β-烯键式不饱和C3-C8羧酸，和任选地0.5至10wt％的丙烯酸烷基酯；(II)86至95wt％的乙烯和5至14wt％的丙烯酸烷基酯；和(III)其组合。
根据本公开的另一个实施例，乙烯/α-烯烃嵌段共聚物的熔体温度为115℃至125℃。
根据本公开的另一个实施例，乙烯/α-烯烃嵌段共聚物的分子量分布(MWD＝Mw/Mn)为2至3。
根据本公开的另一个实施例，乙烯/α-烯烃嵌段共聚物的I2为0.5至2.0克/10分钟。
根据本公开的另一个实施例，芯层包含75至100wt％的乙烯/α-烯烃嵌段共聚物。
根据本公开的另一个实施例，多层弹性膜包含芯层、第一外层和第二外层。芯层包含至少75wt％的密度为0.860g/cc至0.90g/cc并且熔体流动速率(MFR)为0.5克/10分钟至5.0克/10分钟的基于丙烯的塑性体。第一外层和第二外层各自包含至少75wt％的基于乙烯的共聚物，其中基于乙烯的共聚物选自由以下组成的组：(I)大于50wt％的乙烯、5至16wt％的α,β-烯键式不饱和C3-C8羧酸，和任选地0.5至10wt％的丙烯酸烷基酯；(II)86至95wt％的乙烯和5至14wt％的丙烯酸烷基酯；和(III)其组合。
根据本公开的另一个实施例，第一外层和第二外层各自包含至少75wt％的基于乙烯的共聚物。
根据本公开的另一个实施例，第一外层和第二外层各自包含75至100wt％的基于乙烯的共聚物。
根据本公开的另一个实施例，第一外层、第二外层或两者的基于乙烯的共聚物的熔体指数(I2)为4.0克/10分钟至20.0克/10分钟
根据本公开的另一个实施例，第一外层、第二外层或两者的基于乙烯的共聚物具有大于80wt％的乙烯和7至11wt％的α,β-烯键式不饱和C3-C8羧酸。
根据本公开的另一个实施例，第一外层、第二外层或两者的基于乙烯的共聚物具有88至94wt％的乙烯和6至12wt％的丙烯酸烷基酯。
根据本公开的另一个实施例，第一外层、第二外层或两者的基于乙烯的共聚物的密度为0.920g/cc至0.950g/cc。
根据本公开的另一个实施例，多层弹性膜包括小于1wt％的防粘连或滑爽添加剂。
根据本公开的另一个实施例，多层弹性膜为吹塑膜或流延膜。
根据本公开的另一个实施例，多层弹性膜为流延膜，流延膜在10m至50m的长度范围内在12周后具有小于1N/50mm的解卷力。
在下面的具体实施方式中更详细地描述这些和其它实施例。
具体实施方式
现在将描述本申请的具体实施例。然而，本公开可以以不同形式实施并且不应被解释为限制于本公开中所阐述的实施例。相反地，提供这些实施例以使得本公开将透彻且完整，且将向本领域的技术人员充分传达主题的范围。
定义
术语“聚合物”是指通过聚合相同或不同类型的单体制备的聚合化合物。因此，通用术语聚合物涵盖术语“均聚物”，通常用于指由仅一种类型的单体制备的聚合物，以及“共聚物”，其是指由两种或更多种不同单体制备的聚合物。如本文所用的术语“互聚物”是指通过至少两种不同类型的单体聚合而制备的聚合物。因此，通用术语互聚物包括共聚物，和由超过两种不同类型的单体制备的聚合物，如三元共聚物。
“多层膜”意指具有多于一层的任何结构。例如，多层结构可具有两个、三个、四个、五个或更多个层。多层膜可以被描述为具有用字母表示的层。例如，可以将具有芯层B以及两个外层A和C的三层结构表示为A/B/C。同样，将具有两个芯层B和C以及两个外层A和D的结构表示为A/B/C/D。此外，本领域技术人员会知道E、F、G等其他层也可以并入该结构中。
如本文所用，“聚烯烃”是指基于烯烃的聚合物。如本文所用，还可称为“烯烃(alkene)”的“烯烃(olefin)”是指包括碳和氢并且具有至少一个双键的直链、支链或环状化合物。如本文所用，当聚合物或共聚物，例如聚烯烃弹性体被称为包含烯烃时，存在于聚合物或共聚物中的烯烃为烯烃的聚合形式。举例来说，当称聚烯烃弹性体具有75wt％至85wt％的乙烯含量时，应理解聚烯烃弹性体中的聚合物单元在聚合反应中衍生自乙烯，并且按聚烯烃弹性体的总重量计，衍生单元以75wt％至85wt％存在。
如本文所用，“弹性体”是指在拉伸后基本上恢复其原始形状的材料。例如，在应用拉伸力时，弹性体在至少一个方向上(如横向)可拉伸并且在拉伸力释放时收缩/返回到约其原始尺寸。举例来说，实例弹性体为拉伸长度比其松弛的未拉伸长度大至少50％并且在拉伸力释放时将恢复到其拉伸长度的至少50％内的拉伸材料。假设的实例为一(1)英寸材料样品，其可拉伸到至少1.50英寸并且在拉伸力释放时将恢复到不大于1.25英寸的长度。
如本文所用，术语“乙烯/α-烯烃嵌段共聚物”是指包含乙烯和具有三个或更多个碳原子的α-烯烃的聚合物。乙烯可构成乙烯/α-烯烃嵌段共聚物的大部分摩尔分数。举例来说，乙烯可构成乙烯/α-烯烃嵌段共聚物的至少50mol％、至少60mol％、至少70mol％、至少80mol％或至少90mol％，乙烯/α-烯烃嵌段共聚物的其余部分为至少一种其它共聚单体，如具有三个或更多个碳原子的α-烯烃。
“基于丙烯的塑性体”为丙烯/乙烯共聚物，其乙烯共聚单体(按塑性体的总重量计)为3wt％、或4wt％、或5wt％、或6wt％、或7wt％至8wt％、或9wt％、或10wt％、或11wt％、或12wt％、或13wt％、或14wt％、或15wt％。基于丙烯的塑性体的熔化热小于100J/g并且Mw/Mn小于3.5。当乙烯共聚单体含量为10wt％、或11wt％、或12wt％至13wt％、或14wt％、或15wt％时，基于丙烯的塑性体的熔化热小于40J/g。
现在将详细参考本公开的多层膜实施例，其与其它膜相比表现出改进的弹性和低辊粘连。
粘连为膜的两个接触部分例如层或片之间的粘合。尽管不希望受理论束缚，但由于膜的两个接触部分之间的范德华力和/或存在向膜表面迁移的膜的相对较低分子量组分，可导致粘连。对于许多应用，粘连可为不希望的特性，因为粘连可导致两个接触部分之间的摩擦增加。
各种实施例包括多层膜，其包括与第一外层和第二外层相邻的芯层。举例来说，芯层可形成在第一和第二外层之间，例如与它们接触。外层可包含彼此相同的组合物。然而，在一些实施例中，第一外层可具有与第二外层的组合物不同的组合物。
芯层
芯层包括按芯层的总重量计至少75重量百分比(wt％)的聚烯烃弹性体。举例来说，芯层可包括按芯层的总重量计75wt％至100wt％的聚烯烃弹性体。包括75wt％至100wt％的所有个别值和子范围。举例来说，芯层可包括按芯层的总重量计75wt％、76wt％、77.5wt％或80wt％的下限至100wt％、99.5wt％、99wt％、97wt％或95wt％的上限的聚烯烃弹性体。
在各种实施例中，聚烯烃弹性体可包含烯烃嵌段共聚物，例如乙烯/α-烯烃嵌段共聚物。乙烯/α-烯烃嵌段共聚物的商业实例包括可购自密歇根州米德兰的陶氏化学公司(The Dow Chemical Company(Midland,MI))的以商品名INFUSETM获得的树脂。
在各种实施例中，乙烯/α-烯烃嵌段共聚物可包含呈聚合形式的乙烯和一种或多种可共聚α-烯烃，其特征在于两种或更多种聚合单体单元的多个嵌段或链段在化学或物理特性方面不同。聚烯烃弹性体可为多嵌段共聚物。在一个或多个实施例中，多嵌段共聚物可由式(AB)n表示，其中n为至少1，优选地为大于1的整数，如2、3、4、5、10、15、20、30、40、50、60、70、80、90、100或更大，“A”表示硬嵌段，并且“B”表示软嵌段。在实施例中，A和B以与基本上支化或基本上星形方式相反的基本上线性方式键联。在一个或多个实施例中，A嵌段和B嵌段沿聚合物链随机分布并且不具有如下结构：AAA-AA-BBB-BB。在一些实施例中，嵌段共聚物不具有包含不同共聚单体的第三类型的嵌段。在实施例中，嵌段A和嵌段B中的每一个具有基本上随机分布在嵌段内的单体或共聚单体，使得嵌段A和嵌段B都不包含具有不同组成的两个或更多个子链段，如末端链段，其具有与嵌段的其余部分基本上不同的组成。
乙烯/α-烯烃嵌段共聚物可包括不同量的“硬”和“软”嵌段。“硬”嵌段是指聚合单元的嵌段，其中乙烯以按聚合物的重量计大于约95wt％并且优选地大于约98wt％的量存在。换句话说，硬嵌段中的共聚单体含量，即除乙烯之外的单体的含量，按聚合物的重量计小于约5wt％并且优选地小于约2wt％。在一个或多个实施例中，硬嵌段包含所有或基本上所有乙烯。另一方面，“软”嵌段是指聚合单元的嵌段，其中共聚单体含量，即除乙烯之外的单体的含量，大于约5wt％。举例来说，共聚单体含量按聚合物的重量计可大于约5wt％、大于约8wt％、大于约10wt％或大于约15wt％。在各种实施例中，软嵌段中的共聚单体含量按聚合物的重量计可大于约20wt％、大于约25wt％、大于约30wt％、大于约35wt％、大于约40wt％、大于约45wt％、大于约50wt％或大于约60wt％。
在各种实施例中，软嵌段以聚烯烃弹性体的总重量的约1wt％至约99wt％的量存在于乙烯/α-烯烃嵌段共聚物中。举例来说，软嵌段可以聚烯烃弹性体的总重量的约5wt％至约95wt％、约10wt％至约90wt％、约15wt％至约85wt％、约20wt％至约80wt％、约25wt％至约75wt％、约30wt％至约70wt％、约35wt％至约65wt％、约40wt％至约60wt％、或约45wt％至约55wt％存在于乙烯/α-烯烃嵌段共聚物中。相反，硬嵌段可以类似的范围存在。软嵌段和硬嵌段重量百分比可基于从DSC或NMR获得的数据来计算。这类方法和计算公开在美国专利申请公开号2006/0199930中。
可用于形成乙烯/α-烯烃嵌段共聚物的α-烯烃共聚单体的实例包括借助于实例但不限于丙烯、异丁烯、1-丁烯、1-戊烯、1-己烯、1-庚烯、1-辛烯、1-壬烯、1-癸烯和1-十二碳烯、1-十四碳烯、1-十六碳烯、1-十八碳烯、1-二十碳烯、3-甲基-1-丁烯、3-甲基-1-戊烯、4-甲基-1-戊烯、4,6-二甲基-1-庚烯、4-乙烯基环己烯、乙烯基环己烷、降冰片二烯、亚乙基降冰片烯、环戊烯、环己烯、二环戊二烯、环辛烯、C4-C40二烯、其它C4-C40α-烯烃等。在另外的实施例中，α-烯烃共聚单体可包含C3-C8共聚单体。共聚单体含量可使用任何适合的技术如基于核磁共振(“NMR”)光谱法的技术以及例如通过如描述于美国专利号7,498,282中的13CNMR分析测量，所述专利以引用的方式并入本文中。
在各种实施例中，如根据ASTM D1238(190℃；2.16kg)所确定，乙烯/α-烯烃嵌段共聚物的熔体指数(I2)为约0.5至约30.0克/10分钟。举例来说，聚烯烃弹性体的熔体指数(I2)可为0.5至30.0克/10分钟、0.5至15克/10分钟、0.5克/10分钟至5.0克/10分钟、或0.5克/10分钟至2.0克/10分钟。
在各种实施例中，乙烯/α-烯烃嵌段共聚物的密度为0.850g/cc至0.890g/cc。0.850g/cc至0.890g/cc的所有个别值和子范围都包括在本文中并且公开于本文中；例如乙烯/α-烯烃嵌段共聚物的密度可为0.850g/cc、0.855g/cc、0.860g/cc、0.865g/cc或0.870g/cc的下限至0.890g/cc、0.885g/cc、0.880g/cc或0.875g/cc的上限。
乙烯/α-烯烃嵌段共聚物的熔体温度(Tm)(DSC)为115℃至125℃。115℃至125℃的所有个别值和子范围都包括在本文中并且公开于本文中；例如，乙烯/α-烯烃嵌段共聚物的熔点可为115℃、116℃、117℃、118℃、119℃或120℃的下限至125℃、124℃、123℃、122℃或121℃的上限。
在一些实施例中，乙烯/α-烯烃嵌段共聚物的分子量分布(MWD)为3.5或更小。分子量分布(MWD)由重均分子量(Mw)除以数均分子量(Mn)定义。举例来说，一些实施例的乙烯/α-烯烃嵌段共聚物的MWD为2至3。确定分子量(Mn和Mw)和MWD的技术可在美国专利号4,540,753中找到，所述专利以引用的方式并入本文中。
乙烯/α-烯烃嵌段共聚物可利用已知的聚合方法形成，如在PCT申请号PCT/US2005/008915、PCT申请号PCT/US2005/008916和PCT申请号PCT/US2005/008917中描述的那些，所述申请中的每一个都以引用的方式并入本文中。
在其它实施例中，聚烯烃弹性体可包含基于丙烯的塑性体。在一个实施例中，基于丙烯的塑性体为丙烯/乙烯共聚物，其具有3wt％至小于10wt％的乙烯共聚单体并且具有以下特性中的一种、一些或全部：(i)根据ASTM D792测量的0.860g/cc、或0.870/cc、或0.880g/cc至0.885g/cc、或0.890、或0.895、或小于0.90g/cc的密度；(ii)60℃、或61℃、或62℃至63℃、或64℃、或65℃的维卡软化温度；(iii)70℃、或73℃、或75℃、或77℃、或79℃至80℃、或82℃、或83℃至85℃、或87℃、或89℃、或90℃的熔体温度Tm；和(iv)如根据ASTMD1238(230℃，2.16kg)测定的0.5克/10分钟、或1.0克/10分钟、或1.5克/10分钟、或2.0克/10分钟、或2.5克/10分钟至3.0克/10分钟、或3.5克/10分钟、或4.0克/10分钟、或4.5克/10分钟、或5.0克/10分钟的熔体流动速率(MFR)。维卡软化温度是确定没有明确熔点的材料的软化点。维卡软化温度根据ASTM D 1525测量。
合适的基于丙烯的塑性体的非限制性实例包括可购自密歇根州米德兰的陶氏化学公司的VERSIFYTM2400和VERSIFYTM2300。
在实施例中，除了聚烯烃弹性体之外，芯层可另外包括一种或多种添加剂。添加剂的实例包括借助于实例但不限于粘度降低的聚合物、增塑剂、增粘剂、染料、颜料、抗氧化剂、抗静电剂、粘结助剂、热稳定剂、光稳定剂、发泡剂、玻璃泡、淀粉、金属盐、微纤维等。在一些实施例中，将一种或多种弹性材料，如苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯(SEBS)嵌段共聚物等添加到芯层中以另外改进弹性性能。当存在时，任何添加剂以25wt％或更少的量包括在芯层中。举例来说，芯层可包括0wt％至25wt％、1wt％至25wt％、5wt％至20wt％、10wt％至15wt％等。0wt％至25wt％的所有个别值和子范围都包括在本文中并且公开于本文中。
外层
在各种实施例中，多层膜另外包括第一外层和第二外层。每个外层包括至少75wt％的基于乙烯的共聚物。举例来说，外层可包括按外层的总重量计75wt％至100wt％的基于乙烯的共聚物。包括75wt％至100wt％的所有个别值和子范围。举例来说，外层可包括按外层的总重量计75wt％、76wt％、77.5wt％或80wt％的下限至100wt％、99.5wt％、99wt％、97wt％或95wt％的上限的基于乙烯的共聚物。
在一些实施例中，基于乙烯的共聚物为乙烯酸共聚物。乙烯酸共聚物为乙烯与一种或多种羧酸的聚合反应产物并且可任选地包括丙烯酸烷基酯。乙烯可以按乙烯酸共聚物的总重量计大于50wt％的量存在。举例来说，乙烯酸共聚物可包括50wt％至95wt％的乙烯、55wt％至90wt％的乙烯、60wt％至85wt％的乙烯、65wt％至80wt％的乙烯，或70wt％至75wt％的乙烯。乙烯酸共聚物可包括按乙烯酸共聚物的总重量计大于60wt％的乙烯、大于70wt％的乙烯或大于80wt％的乙烯。包括75wt％至95wt％的所有个别值和子范围。
在各种实施例中，羧酸为α,β-烯键式不饱和C3-C8羧酸。羧酸可为例如丙烯酸、甲基丙烯酸、富马酸、衣康酸、马来酸、乌头酸、各种α-取代的丙烯酸或其组合。在各种实施例中，α,β-烯键式不饱和C3-C8羧酸以按存在于乙烯酸共聚物中的单体的总重量计5wt％至16wt％、6wt％至15wt％或7wt％至11wt％的量存在。包括5wt％至16wt％的所有个别值和子范围。
在一些实施例中，乙烯酸共聚物任选地包括丙烯酸烷基酯。在包括丙烯酸烷基酯的实施例中，它可以0.5wt％至10wt％的量存在。举例来说，可以0.5wt％至10wt％、1wt％至9wt％、2wt％至8wt％或3wt％至7wt％的量包括丙烯酸烷基酯。包括0.5wt％至10wt％的所有个别值和子范围。
合适的乙烯酸共聚物可包括以商品名NUCRELTM可商购的那些，如NUCRELTM3990(可购自密歇根州米德兰的陶氏化学公司)、PRIMACORTM(可购自SK综合化学(SK GlobalChemical))和ESCORTM(可购自埃克森美孚化学(ExxonMobil Chemical))。
在再其它实施例中，基于乙烯的共聚物为乙烯和丙烯酸烷基酯的共聚物。乙烯可以按基于乙烯的共聚物的总重量计86wt％至95wt％的量存在。举例来说，基于乙烯的共聚物可包括86wt％至95wt％的乙烯、87wt％至94wt％的乙烯或88wt％至94wt％的乙烯。包括86wt％至95wt％的所有个别值和子范围。
合适的丙烯酸酯共聚物可包括甲基丙烯酸乙酯(EMA)、乙烯丙烯酸乙酯(EEA)和乙烯丙烯酸丁酯(EBA)。乙烯丙烯酸酯共聚物的马来酸酐(MA)、丙烯酸乙酯(EA)或丙烯酸丁酯(BA)wt％的共聚单体水平可为5.0wt％至50wt％、10wt％至45wt％、15wt％至40wt％，或20wt％至35wt％。乙烯丙烯酸酯共聚物的如根据ASTM D1238(190℃；2.16kg)确定的熔体指数(I2)可为4至20克/10分钟、4至15克/10分钟、4至12克/10分钟或5至10克/10分钟。可在一些实施例中使用的可商购的共聚物树脂的实例包括ELVALOYTM1609AC，它们都可购自密歇根州米德兰的陶氏化学公司。
在这类实施例中，丙烯酸烷基酯可以按基于乙烯的共聚物的总重量计5wt％至14wt％的量存在。举例来说，丙烯酸烷基酯可以按基于乙烯的共聚物的总重量计5wt％至14wt％、6wt％至13wt％，或6wt％至12wt％的量存在。包括5wt％至14wt％的所有个别值和子范围。不受理论束缚，此丙烯酸烷基酯范围为基于乙烯的共聚物提供合适的粘合特性，而具有大于14％的丙烯酸烷基酯的基于乙烯的共聚物太粘，并且因此导致差的辊粘连特性。
尽管在一些实施例中，基于乙烯的共聚物为乙烯酸共聚物或乙烯-丙烯酸烷基酯共聚物，但经考虑在其它实施例中，基于乙烯的聚合物可包括共聚物的组合。举例来说，外层可包括乙烯酸共聚物和乙烯-丙烯酸烷基酯共聚物。
在各种实施例中，外层的基于乙烯的共聚物的密度为0.920至0.950g/cc、0.920至0.945g/cc或0.925至0.940g/cc，在一些实施例中。
还经考虑在外层中包括附加组合物和添加剂。添加剂的实例包括借助于实例但不限于粘度降低的聚合物、增塑剂、增粘剂、染料、颜料、抗氧化剂、抗静电剂、粘结助剂、热稳定剂、光稳定剂、发泡剂、玻璃泡、淀粉、金属盐、微纤维等。在一些实施例中，外层可包括矿物填料，如CaCO3，其在挤出工艺中可为有益的。
多层膜
如上所述，各种实施例包括多层形式，其包括与第一外层和第二外层相邻的芯层。多层膜可通过多种工艺形成。举例来说，多层膜可通过吹塑膜工艺或流延膜工艺形成。
吹塑膜工艺可利用挤出机加热、熔融多层膜的组分并且将其输送到模具。多层膜的每层可具有引入模具的对应流。通常，挤出温度为150℃至275℃，但特定温度可根据特定膜组合物而变化。多层膜的组分可从模具中拉出，形成管状，并且穿过一对拉伸辊或轧辊。随后可从心轴引入内部压缩空气，使管的直径增加，从而形成期望大小的“气泡”。因此，吹塑膜可在两个方向上拉伸，即通过使用“吹出”气泡直径的强制空气在轴向方向上拉伸，并且通过卷绕元件的作用拉动气泡穿过机构在气泡的纵向方向上拉伸。还可在气泡外周周围引入外部空气以在熔体离开模具时使其冷却。通过将或多或少的内部空气引入气泡中，由此增加或减小气泡的大小可改变膜宽度。膜厚度可通过增加或减小拉伸辊或轧辊的速度以控制下拉速率来控制。气泡可在穿过拉伸辊或轧辊后塌缩。然后可通过切割或密封另外处理冷却的膜以产生各种消费产品。
对于流延膜工艺，可将多层膜的组分挤出到转向辊上，其中多层膜在一侧通过辊淬火。辊的速度可用于控制拉伸比和最终膜厚度。然后可将多层膜送至第二辊以在另一侧冷却。
芯层可为按多层膜的总重量计多层膜的70wt％至90wt％。包括70wt％至90wt％的所有个别值和子范围。举例来说，芯层可为按多层膜的总重量计70、71、72、73、74或75wt％的下限至90、89、88、87、86或85wt％的上限。
芯层的厚度可为15微米(μm)至60μm。包括15至60μm的所有个别值和子范围。举例来说，芯层可为15、17.5、20、22.5或25μm的下限至60、57.5、52.5或50μm的上限。
每个外层可分别为按多层膜的总重量计多层膜的5wt％至15wt％。包括5wt％至15wt％的所有个别值和子范围。举例来说，外层可为按多层膜的总重量计5、5.5、6、6.5、7或7.5wt％的下限至15、14.5、14、13.5、13或12.5wt％的上限。
每个外层的厚度可为1μm至10μm。包括1μm至10μm的所有个别值和子范围。举例来说，外层的厚度可为1、1.5、1.75、2或2.5μm的下限至10、9.5、9、8.5或8μm的上限。
多层膜的厚度可为17μm至80μm。包括17μm至80μm的所有个别值和子范围。举例来说，多层膜的厚度可为17、20.5、24、26.5或30μm的下限至80、76.5、73、69.5或66μm的上限。
在本文所述的各种实施例中，多层膜为具有小于1wt％的防粘连或滑爽添加剂的层压板。举例来说，多层膜可具有0wt％至1wt％、0wt％至0.75wt％、0wt％至0.5wt％、0wt％至0.25wt％，或不含防粘连或滑爽添加剂。
如所提到的，与其它膜相比，本文所述的多层膜可有利地具有改进的粘连性，尽管防粘连或滑爽添加剂有限或缺乏。另外，与其它膜相比，多层膜可有利地具有相当的或甚至改进的弹性。在一些具体实施例中，多层膜在10m至50m的长度范围内在12周后可具有小于1N/50mm的解卷力。
制品
在各种实施例中，本文公开的多层膜可用于形成制品如一次性个人护理制品。这类制品可由本文所述的多层膜中的任一个形成。可由各种实施例的多层膜形成的一次性个人护理制品的实例可包括尿布、训练裤、成人失禁产品和女性卫生产品。基于本文的教导并且基于制品的特定用途，可使用本领域技术人员已知的技术来形成这类个人护理制品。
测试方法
测试方法包括以下：
熔体指数(I2)
熔体指数(I2)根据ASTM D-1238在190℃下于2.16kg下测量。数值以克/10分钟报告，其与每10分钟洗脱的克数相对应。
熔体流动速率(MFR)
MFR根据ASTM D-1238在230℃下于2.16kg下测量。数值以克/10分钟报告，其与每10分钟洗脱的克数相对应。
密度
用于密度测量的样品是根据ASTM D4703来制备且以克/立方厘米(g/cc或g/cm3)为单位来报告。在样品压制一小时内使用ASTM D792方法B进行测量。
熔点
使用差示扫描量热法(DSC)测量聚合物在广泛温度范围内的熔融和结晶行为。例如，使用配备有冷藏冷却系统(RCS)和自动取样器的TA仪器(TA Instruments)Q1000 DSC来执行此分析。首先使用软件校准向导对仪器进行校准。首先通过将单格间从-80℃加热至280℃，来获得基线，在DSC铝皿中没有任何样品。然后按照校准向导的指示使用蓝宝石标准。接着，通过将标准样品加热至180℃，以10℃/分钟的冷却速率，冷却至120℃，然后将标准样品在120℃等温保持1分钟，来分析1至2毫克(mg)的新鲜铟样品。然后将标准样品以10℃/分钟的加热速率从120℃加热至180℃。然后，确定铟标准样品具有熔化热(Hf)＝28.71±0.50焦耳/克(J/g)和起始熔体温度＝156.6℃±0.5℃。然后在DSC仪器上分析测试样品。
在测试期间，使用50毫升/分钟的氮气吹扫气体流速。在约175℃下将每个样品熔融按压成膜；随后使熔融样品空气冷却到室温(约25℃)。通过在175℃、1,500psi下按压“0.1到0.2克”样品持续30秒以形成“0.1到0.2密耳厚”膜来形成膜样品。从冷却的聚合物中提取3-10mg、6mm直径的样本，称重，放在轻铝盘(约50mg)中，并且卷曲停止。然后执行分析以确定其热特性。
通过使样品温度斜升和斜降以产生热流对温度的曲线来确定样品的热行为。首先，将样品快速加热到180℃，并且等温保持五分钟，以便去除其热历程。接着，以10℃/分钟的冷却速率将样品冷却至-40℃，并且在-40℃下保持等温维持五分钟。然后以10℃/分钟的加热速率将样品加热至150℃(这是“第二加热”匀变)。记录冷却和第二加热曲线。通过设置从结晶开始到-20℃的基线终点来分析冷却曲线。通过设置从-20℃到熔融结束的基线终点来分析加热曲线。测定的值是峰值熔体温度(Tm)、峰值结晶温度(Tc)、起始结晶温度(Tc起始)、熔化热(Hf)(以焦耳/克为单位)，聚乙烯样品的计算结晶度％使用以下公式进行计算：PE的结晶度％＝((Hf)/(292J/g))×100，并且聚丙烯样品的计算结晶度％使用以下公式进行计算：PP的结晶度％＝((Hf)/165J/g))×100。从第二加热曲线报告熔化热(Hf)和峰值熔体温度。根据冷却曲线确定峰值结晶温度和起始结晶温度。
弹性性能
通过根据ASTM D5459执行2周期滞后测试来评估膜样品的弹性特性。特别地，25mm宽的样本以250毫米/分钟的速度拉伸至100％伸长率，并且立即以相同速度缩回至0％伸长率。在60秒后，执行第二循环。夹持距离设置为50mm。报告永久变形值。较低的永久变形值指示改进的弹性性能。
辊粘连
通过在称重传感器容量为25kg的Dr.Collin流延复卷机上展开50m的卷并且测量力来评估辊粘连。卷以10米/分钟的速度展开并且膜的宽度为180mm。在展开膜样品10、2030、40和50m后，每50mm长度的力以N/50mm为单位来报告。在挤出后1周和12周评估粘连行为。
实例
以下实例说明本公开的特征，但并不意图限制本公开的范围。
在实例中，使用以下材料：
Granic 421为碳酸钙母料(在LLDPE中CaCO3为73％)，其可商购自西班牙塔拉戈纳的Granic集团(Granic Group(Tarragona,Spain))；
POLYBATCHTM FSU-105-E为滑爽和防粘连母料，其包括5％芥酸酰胺作为滑爽剂和10％二氧化硅作为防粘连剂，可商购自Schulmann；
STYRON A-TECHTM 1200为高抗冲聚苯乙烯，其含有大约8wt％的聚丁二烯橡胶、具有1.05g/cc(根据ISO 1388测量)的密度并且具有5克/10分钟(根据ISO 1133在200℃和5kg下测量)的质量熔体流动，可商购自盛禧奥(TRINSEO)；
INFUSETM 9107为乙烯-α烯烃嵌段共聚物，其具有1克/10分钟的I2和0.866g/cc的密度，可商购自密歇根州米德兰的陶氏化学公司；
VERSIFYTM 3300为基于丙烯的塑性体(丙烯嵌段共聚物)，其具有8克/10分钟的MFR和0.868g/cc的密度，可商购自密歇根州米德兰的陶氏化学公司；
ELVALOYTM AC 2615为乙烯丙烯酸酯共聚物，其包括9wt％丙烯酸甲酯作为共聚单体，具有6.0克/10分钟的I2和0.930g/cc的密度，可商购自密歇根州米德兰的陶氏化学公司；
ELVALOYTM AC 1609为乙烯丙烯酸酯共聚物，其包括15wt％丙烯酸乙酯作为共聚单体，具有6.0克/10分钟的I2和0.930g/cc的密度，可商购自密歇根州米德兰的陶氏化学公司；和
NUCRELTM 3990为乙烯酸共聚物，其包括9wt％丙烯酸并且具有10.0克/10分钟的I2，可商购自密歇根州米德兰的陶氏化学公司。
表1的以下多层膜具有ABC 3层结构共挤出。在以下条件下，在配备有25mm挤出机的Collin共挤出流延膜生产线上执行共挤出：层比(A/B/C)：10/80/10；吞吐量：10千克/小时；采取的速度：12米/分钟；模具间隙：0.8mm
表1-膜样品1-2和比较膜样品C1-C3
Figure BDA0003536406710000161
对于比较样品1-3和样品1-2，在挤出后1周和12周测量10m、20m、30m、40m和50m长度的粘连，结果以N/50mm为单位在表2中报告。
表2：粘连结果的总结
Figure BDA0003536406710000162
如表2中可看出，与由比较样品1形成的膜相比，由样品1和2形成的膜表现出改进的老化。不受理论束缚，据信比较样品1中的防粘连添加剂(CaCO3和二氧化硅)随时间推移从表面迁移离开，导致随时间推移减少粘连。据信比较样品3展示较差的粘连性能，因为它包括ELVALOYTM AC 2615，其包括15wt％的丙烯酸乙酯。此量的丙烯酸酯共聚单体使膜太粘，从而对粘连性能产生负面影响。
测量比较样品1-3和样品1和2的弹性性能。结果在表3中以横向(CD)和加工方向(MD)永久变形的力(N)的形式报告。
表3：弹性性能测试结果
样品编号 CD MD
C1 7.5 6
C2 8.5 14
C3 6.0 7.0
1 7.0 6.0
2 6.3 6.6
如表3所示，样品1和2中的每一个都具有与比较样品1和比较样品3相当的弹性，尽管它们与这些样品相比也表现出随时间推移的改进的粘连性。与包括聚苯乙烯和聚丙烯的比较实例2相比，样品1和2另外展示改进的弹性性能以保持粘连在控制下。
显而易见的是，在不脱离所附权利要求中限定的公开内容的范围的情况下，修改和变化是可能的。更具体地说，尽管本公开的一些方面在本文中被标识为优选的或特别有利的，但经考虑本公开不必限于这些方面。

Claims (15)

1.一种包含芯层、第一外层和第二外层的多层弹性膜，其中：
所述芯层包含至少75wt％的密度为0.850g/cc至0.890g/cc并且熔体指数(I2)为0.5克/10分钟至5.0克/10分钟的乙烯/α-烯烃嵌段共聚物，和
所述第一外层和所述第二外层各自包含至少75wt％的基于乙烯的共聚物，其中所述基于乙烯的共聚物选自由以下组成的组：
(I)大于50wt％的乙烯、5至16wt％的α,β-烯键式不饱和C3-C8羧酸，和任选地0.5至10wt％的丙烯酸烷基酯；
(II)86至95wt％的乙烯和5至14wt％的丙烯酸烷基酯；和
(III)其组合。
2.根据权利要求1所述的多层弹性膜，其中所述乙烯/α-烯烃嵌段共聚物的熔体温度为115℃至125℃。
3.根据前述权利要求中任一项所述的多层弹性膜，其中所述乙烯/α-烯烃嵌段共聚物的分子量分布(MWD＝Mw/Mn)为2至3。
4.根据前述权利要求中任一项所述的多层弹性膜，其中所述乙烯/α-烯烃嵌段共聚物的所述I2为0.5至2.0克/10分钟。
5.根据前述权利要求中任一项所述的多层弹性膜，其中所述芯层包含75至100wt％的所述乙烯/α-烯烃嵌段共聚物。
6.一种包含芯层、第一外层和第二外层的多层弹性膜，其中：
所述芯层包含至少75wt％的密度为0.860g/cc至0.900g/cc并且熔体流动速率(MFR)为0.5克/10分钟至5.0克/10分钟的基于丙烯的塑性体，和
所述第一外层和所述第二外层各自包含至少75wt％的基于乙烯的共聚物，其中所述基于乙烯的共聚物选自由以下组成的组：
(I)大于50wt％的乙烯、5至16wt％的α,β-烯键式不饱和C3-C8羧酸，和任选地0.5至10wt％的丙烯酸烷基酯；
(II)86至95wt％的乙烯和5至14wt％的丙烯酸烷基酯；和
(III)其组合。
7.根据前述权利要求中任一项所述的多层弹性膜，其中所述第一外层和所述第二外层各自包含至少75wt％的所述基于乙烯的共聚物。
8.根据前述权利要求中任一项所述的多层弹性膜，其中所述第一外层和所述第二外层各自包含75至100wt％的所述基于乙烯的共聚物。
9.根据前述权利要求中任一项所述的多层弹性膜，其中所述第一外层、所述第二外层或两者的所述基于乙烯的共聚物的熔体指数(I2)为4.0克/10分钟至20.0克/10分钟。
10.根据前述权利要求中任一项所述的多层弹性膜，其中所述第一外层、所述第二外层或两者的所述基于乙烯的共聚物具有大于80wt％的乙烯和7至11wt％的α,β-烯键式不饱和C3-C8羧酸。
11.根据前述权利要求中任一项所述的多层弹性膜，其中所述第一外层、所述第二外层或两者的所述基于乙烯的共聚物具有88至94wt％的乙烯和6至12wt％的丙烯酸烷基酯。
12.根据前述权利要求中任一项所述的多层弹性膜，其中所述第一外层、所述第二外层或两者的所述基于乙烯的共聚物的密度为0.920g/cc至0.950g/cc。
13.根据前述权利要求中任一项所述的多层弹性膜，其中所述多层弹性膜包括小于1wt％的防粘连或滑爽添加剂。
14.根据前述权利要求中任一项所述的多层弹性膜，其中所述多层弹性膜为吹塑膜或流延膜。
15.根据前述权利要求中任一项所述的多层弹性膜，其中所述多层弹性膜为流延膜，所述流延膜在10m至50m的长度范围内在12周后具有小于1N/50mm的解卷力。
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