CN116348268A - 优化的纤维增强膜 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及包含基膜的增强热塑性膜，其中所述基膜包含可拉伸聚烯烃材料，所述可拉伸聚烯烃材料包括一层或多层和多个挤出的增强纤维元件。挤出的增强纤维元件位于基膜的至少一个表面上并相对于基膜的表面平面形成纤维突起。在每个增强纤维元件设置在基膜上的位置处，形成界面，所述界面包括基膜域和突起域之间的直接相互作用。基膜域是纯基膜材料域，突起域是纯增强纤维元件材料域。基膜域和突起域之间的界面被一个或多个离散的混合域中断，其中所述混合域包含材料混合物，所述材料混合物包含基膜材料和增强纤维元件材料。一个或多个混合域部分地中断在基膜域和突起域之间的界面处的直接相互作用。此外，一个或多个混合域与基膜域和突起域具有界面和直接相互作用。基膜的平均厚度小于纤维突起的平均厚度。本发明的膜具有可控的物理和机械性质诸如拉伸强度、断裂伸长率、抗撕裂性、摩擦系数和粘附性。

Description

优化的纤维增强膜
发明领域
本发明涉及一种抗撕裂增强的可拉伸膜。具体地，本发明涉及一种增强薄膜，其具有可控的物理和机械性质，诸如拉伸强度、断裂伸长率、抗撕裂性、摩擦系数和粘附性。根据本发明的制品可以是青贮饲料、拉伸膜、预拉伸的拉伸膜、罩膜或覆盖膜，并且可以通过已知的挤出或共挤出方法诸如流延、吹塑等制造。与本领域已知的具有类似和/或改善的物理和机械特性的膜相比，该膜的特征在于其显著更低的重量。
发明背景
增强可拉伸膜用于许多应用。在拉伸罩的实例中，如WO2006/076917A1中所述，罩由具有接缝的双轴取向管状膜形成。在该应用中，接缝为调整罩的尺寸提供灵活性，但是缺乏用于高要求包装应用的必要的结构增强。在对陈粮或干草进行捆包的情况下，EP0923866A1公开一种充满防虫剂的拉伸膜，这大大增加了产品的成本和重量。
本领域已知几种情况，其中增强相位于特定层中，因此在膜中产生层压结构。在US2005/0175805A1中，多根纤维分散在吹塑方法中制成的两个热塑性塑料层之间。该主要形成袋子的纤维增强膜由随机分散的纤维内层组成。因此，每单位长度膜的纤维体积分数出现不连续性，从而导致整个膜的增强不均匀。
在过去几年中，用于包装的共挤出增强膜已经受到了越来越多的关注。US 4,536,362公开一种通过特殊设计的模头挤出形成的纵向肋状塑料膜。类似地，在WO2005/021240A1中，纵向共挤出的较厚区域被设计以加强膜。这些文献旨在制造廉价的增强包装膜，但遭受不可控的厚度波动，这引起一种材料内物理性质的变化。此外，增强是通过增加讨论中的部分的横截面(通过加厚它们)实现的，而不是通过从根本上增强材料的固有性质实现的。
WO2011/026954公开一种热塑性膜，其包含可拉伸的层状基膜和位于基膜上的多个挤出元件，所述挤出元件形成远离基膜平面的突起。膜和增强纤维元件之间区域的材料行为使得包含纤维元件和基膜的混合层存在于膜和元件材料的相对层之间。该膜表现出一系列有益的物理性质，诸如拉伸强度和抗撕裂性，但是是本领域已知的其它膜的重量的一部分。
具有纵向增强条固定在膜上以增加膜在纵向方向的机械强度的增强的可延伸系统已经是可获得的，即使是具有低重量的那些。这种增强系统需要基膜和施加在基膜顶部的增强条之间的牢固连接。这在制造过程中增加了另外的处理步骤，并因此增加了另外的成本。增强热塑性膜的重要特征是基膜和任何增强元件之间的连接强度。可以通过偶联剂或设计成提高最终产品质量的方法步骤加强该连接/结合。
在某些实施方案中，当需要在机器方向上具有增强的拉伸强度的薄柔性包装时，现有系统已经提出了单个宽加强条或折叠/重叠的加强元件。然而，这些导致重量显著增加，并会促使元件从膜上剥离。
聚乙烯拉伸膜用于包装或组合货物的用途是已知的。对于较重的应用，并根据货物的重量和尺寸，使用具有不同特性(强度、厚度、粘性、滑动性)的膜。
对于膜制造商，主要成本来自使用作为原材料的聚乙烯。因此可以理解，制造包装的成本与所制造的膜的厚度成比例地增加。因此，减少用于包装的膜的厚度以降低制造成本是有用的。
另外，在货物包装或组合过程中产生的废料的体积和重量也取决于膜的厚度。因此，减少膜厚度又减少了废料的体积和重量。
本发明的目的是克服上述问题，以优化的增强拉伸膜的形式提供解决方案。
发明概述
根据本发明的第一方面，提供一种增强热塑性膜，其包括：
基膜，其中所述基膜包含可拉伸聚烯烃材料，所述可拉伸聚烯烃材料包括一层或多层；和
多个挤出的增强纤维元件；
其中所述挤出的增强纤维元件位于基膜的至少一个表面上；
其中所述挤出的增强纤维元件相对于基膜的表面平面形成纤维突起；
其中在每个增强纤维元件设置在基膜上的位置处，形成界面，所述界面包括基膜域和突起域之间的直接相互作用；
其中所述基膜域为纯基膜材料域，并且所述突起域为纯增强纤维元件材料域；
其中所述基膜域和突起域之间的界面被一个或多个离散的混合域中断；其中所述混合域包含材料混合物，所述材料混合物包含基膜材料和增强纤维元件材料，并且其中所述一个或多个混合域部分地中断在基膜域和突起域之间的界面处的直接相互作用；
其中所述一个或多个混合域与基域和突起域具有界面和直接相互作用；和
其中所述基膜的平均厚度小于纤维突起的平均厚度。
根据本发明的第二方面，提供一种制造根据本发明第一方面的热塑性膜的方法。
根据本发明的第三方面，提供根据本发明第一方面的热塑性膜或本发明第二方面的产品用于包装、青贮饲料应用、人工包装应用和覆盖物应用的用途。
根据本发明的第四方面，提供一种可从制造热塑性膜的方法获得的热塑性膜。
本发明的增强拉伸膜特别适合于货物的组合，例如包装、捆包、青贮饲料或带有锋利边缘的植物。它也适用于覆盖，例如在耕地上抑制杂草并在作物生产和景观美化中保存水。本发明的增强拉伸膜特别适合例如在包裹捆包中用作青贮饲料应用中的青贮饲料膜或网替代品。
有益的是，增强拉伸膜在包裹期间或当膜在用作塑料覆盖物后从土壤中收集时抵抗撕裂或灾难性破损。增强纤维元件的纤维突起的几何特征以及如本发明所定义的材料混合物域的形状和分布改善膜在拉伸过程中或在拉伸状态条件下的抗撕裂性。可以定制抗撕裂程度以满足最终膜的不同要求，这些要求因预期用途而异。增强纤维元件抑制并延迟撕裂跨越膜的传播，这允许包裹过程继续。因此，在不中断包装程序的情况下，可以保持增强拉伸膜的完整性及其包装能力。对于手工包裹，最终用户在完成货物的成组化之后用手切割所述增强拉伸膜。类似地，对于自动包裹线，膜在其边缘被合适的刀切割。因此，增强拉伸膜，并且更具体地说，设置在其上的增强纤维元件不太强，以免阻碍膜的自动或手动切割。
塑料膜覆盖物商业用途的主要限制是它们的处置。从田间移除该膜费时，每公顷需要约16小时，如果膜在移除过程中破碎成片，则时间显著增加。如果在移除覆盖物的过程中，塑料覆盖物膜的碎片从主片上脱落，留在田里，这会干扰后续作物的根发育。通常，塑料覆盖物的使用寿命超过作物周期的持续时间，并且因此塑料膜覆盖物需要在季节结束时处理掉。这种塑料覆盖物的制造和处理带来显著的环境成本。本发明的增强拉伸膜抗撕裂，并且被设计成显著促进塑料膜覆盖物的移除，并且从而减少土壤污染。
本发明提供上述特征，同时最小化整体材料使用和成本。增强纤维拉伸膜可以是薄的，并且一种或多种增强纤维元件在低总重量下尽可能有效。这些方面在环境和回收问题方面具有显著的另外的好处。
附图简述
根据本发明的增强拉伸膜的进一步特征和优点从结合附图对其示例性实施方案的说明性描述中变得显而易见，其中：
图1显示由根据本发明的基膜上的增强纤维元件形成的纤维突起的示意性形状。
图2显示增强纤维元件、纤维突起和基膜之间关系的示意图，强调与本发明相关的物理参数和界面处存在的域类型。
图3A显示在不同加工条件下制造的增强拉伸膜的三个纤维突起。
图3B显示在不同加工条件下制造的增强拉伸膜的三个纤维突起的示意图，强调与本发明相关的物理参数和界面处存在的域类型。
图4显示对沿着和围绕在纤维突起域和基膜域之间形成的界面存在的材料域的分析。
图5A-5C显示作为最大纤维突起高度H突起最大的函数的增强纤维膜的物理和机械性质。
图6A-6C显示作为最大纤维突起宽度W突起最大的函数的增强纤维膜的物理和机械性质。
应注意，附图未按比例绘制并且仅代表系统的示意图。它们不代表根据本发明的物体的实际比例。
发明详述
根据本发明的所有优选实施方案和特征应当被认为是结合本发明的其他优选实施方案和特征所公开的。
下面的优选特征和值通常是针对每个单独的纤维元件给出的。然而，这些值同样适用于多个纤维元件，其中然后它们可以指所引用特征的平均平均值。
在本发明中，多个挤出的增强纤维元件设置在基膜的至少一个表面上。挤出的增强纤维元件相对于基膜的表面平面形成纤维突起。每个纤维突起包括纯纤维元件材料的突起域(PD)。在每个增强纤维元件设置在基膜上的位置处，即，在纤维突起下方，基膜包括纯基膜材料的基膜域(BD)。
基膜域通常在纤维突起域下方。
在每个增强纤维元件位于基膜上的位置处，在纯基膜材料域和纯增强纤维元件材料域之间形成界面。该界面包括基膜和纤维突起域之间的直接相互作用。该直接相互作用被包含基膜材料和纤维元件材料的材料混合物的一个或多个域中断。这些域可以称为混合域。混合域(ID)包含材料混合物，该材料混合物包含基膜材料和增强纤维元件材料。这种混合域在材料从纯纤维元件材料的突起域和从纯基膜材料的基膜域转移之后形成。PD和BD域之间的相互作用意味着界面混合在跨越纯基膜材料域和纯增强纤维元件材料域之间形成的界面上是不连续和不完全的-换句话说，界面混合是不连续的。纯基膜材料域和纯增强纤维元件材料域之间的界面因此可称为“不连续的”。
混合域在它们形成独立域并且不沿着纯基膜材料域和纯增强纤维元件材料域之间形成的界面的整个长度延伸的意义上是离散的。一个或多个混合域与基膜域和纤维突起域二者具有它们自己的界面和直接相互作用。
在跨越纯基膜材料域和纯增强纤维元件材料域之间形成的不连续界面上可能存在多于一个的混合材料域。例如，在突起域和基膜域之间的界面处可以有两个、三个、四个、五个或多于五个的离散混合域。
本发明解决现有技术的缺点。当增强纤维元件刚被挤出并沉积到基膜上时，大量的热可以从增强纤维元件传递到基膜。热的使用是必要的，因为与施加的压力相结合，它确保纤维元件表面和基膜表面的良好润湿。然而，如果热传递是广泛的，热(连同施加的压力)会产生边缘缺陷。这些可能会局部削弱增强纤维膜。然后可能会在此时开始撕裂传播，导致产品的灾难性失效。另一方面，如果没有足够的热或压力，可能会发生纤维突起和基膜的分层。然后，撕裂可能在纤维突起下方传播，再次导致膜的灾难性破裂。因此，将纤维突起有效地焊接到基膜上需要控制热和压力的使用。这导致不连续的界面混合和上述界面的形成。
更详细地，在纤维突起和基膜域之间形成界面，其中该界面包括基膜域和纤维突起域之间的直接相互作用。界面在一侧包括纯纤维突起材料并且在另一侧包括纯基膜材料。纯增强纤维元件材料和纯基膜材料之间的界面间歇地被一个或多个离散域中断，所述离散域也称为混合域。这些域中断这些位置处的纤维突起和基膜域的直接相互作用。由于材料从BD和PD域通过界面转移，混合域包含增强纤维元件材料和基膜材料二者。
优选地，混合域定位于远离纤维突起的周边，即远离外边缘接触点C1和C2。混合材料域优选地朝向每个纤维突起的内部定位。
混合域边界被纯增强纤维元件材料和纯基膜材料包围。换句话说，混合域与突起域和基膜域二者形成界面。
每个混合域的尺寸、数量和形状取决于增强纤维元件材料和基膜材料的相容性、施加的温度、施加的压力、增强纤维元件质量、基膜厚度、挤出速度等。这些因素都可以变化以在混合域内达到期望的混合程度。
本发明的增强热塑性薄膜可以包含不位于纤维突起和基膜域之间的界面处的另外的混合材料域。这些混合域的边界因此可以完全被纯基膜材料或纯增强纤维元件材料包围。
例如在图2中可以看到各种域的位置。在纤维突起下方接触平面被识别，定义为在相对于纤维突起横向延伸的外边缘接触点C1和C2之间形成的平面。横截平面是垂直于通过点C1和C2并与基膜正交的接触平面的平面。
挤出的基膜是用作基底的膜，在其上放置挤出的增强纤维元件。
混合域以防止纯增强纤维元件材料和纯基膜材料在跨越不连续界面的某些位置处接触的方式定位。
优选地，在外边缘接触点(C1和C2)附近存在纯基膜材料和纯增强纤维元件材料的直接接触。
因此，在本发明的一般薄膜中，通常有基膜材料底层、增强纤维元件材料顶层以及顶层和底层之间的不连续界面。界面混合的域或区域可以针对跨越界面的某些位置，例如针对纤维突起的内部或中心部分，远离增强纤维元件和基膜之间的接触边界。
每个增强纤维或增强纤维状元件材料的一部分与基膜材料形成界面混合物。优选地，平均小于50重量％、更优选地小于20重量％、最优选地小于10重量％的每种增强纤维或增强纤维状元件材料与基膜材料形成界面混合物。这确保聚合材料的良好混合，因此增强纤维元件与基膜的良好结合强度。与其中加强元件例如通过粘合剂安装或结合到它们的表面的基膜相比，这产生高抗撕裂性。
优选地，增强纤维元件的最大高度的30％以上(在将该元件施加到基膜上之前测量)突起到膜表面之上，更优选最大高度的50％以上并且最优选最大高度的80％以上被保持/保留。
增强热塑性膜的重量优选为4.0g/m2至100.0g/m2，更优选为6.0g/m2至60.0g/m2，最优选为10.0g/m2至20.0g/m2。
优选地，本发明的增强热塑性膜的增强纤维元件的总重量小于所述基膜重量的50％，或更优选小于所述基膜重量的30％，或最优选小于所述基膜重量的20％。所述增强纤维元件的基重优选小于1g/cm2，更优选小于0.1g/cm2，最优选小于0.01g/cm2。
接触平面可以被定义为连接外边缘接触点C1和C2的平面。这些点位于增强纤维元件和基膜之间的接触边界上。混合材料的一个或多个域可以形成在接触平面上方、接触平面下方或与接触平面相交。
可以通过改变将增强纤维元件施加到基膜上的温度和/或压力来控制混合域的数量和尺寸(即，界面混合的量)。其他可以改变的因素包括增强纤维元件质量、基膜厚度和挤出速度等。
例如，可以控制增强纤维元件在基膜上的压缩幅度和压缩时间，以便在跨越突起和基膜域之间的界面上达到指定的界面混合程度。这些变量也可用于控制纤维突起的高度和/或宽度。
供选择地，当增强纤维元件在基膜上的压缩幅度低，使得压力低时，这可能导致纤维突起的最大高度(H突起最大)更大，并且分别存在来自基膜和增强纤维元件的材料的界面混合的离散域。
可以沿着具有纤维突起的最大高度和/或最大宽度的界面控制界面混合的量，以优化膜的强度。该控制可以导致撕裂能和拉伸性质的预料不到的改善。
多个增强纤维元件包括至少三个增强纤维元件，其被配置为增强基膜。每个元件与基膜形成其自己的单独突起域。
每个纤维突起与基膜的界面一般是弯曲的。换句话说，当通过其横截面(供选择地称为垂直维度，z)观察膜时，在纤维突起和基膜之间形成弯曲界面。
纤维突起下方的基膜包括顶部(界面表面)和底部表面，其中任何一个都可以在垂直维度z上沿着界面的曲率偏转(或弯曲)。
局部弯曲可能是由于一种或多种增强纤维元件与基膜的接触和结合以及域的形成。一种或多种增强纤维元件与基膜相互作用的方式以及混合域的分布是重要的。可以控制弯曲程度、基膜增强纤维元件材料混合的水平、混合程度、最大高度、最大宽度和纤维突起的角度以赋予拉伸膜最佳强度。
多个增强元件与基膜相互作用的方式和在基膜上形成的纤维突起的外边缘接触点C1和C2之间形成的界面的形状是重要的。可以控制和细化弯曲程度、纤维突起和基膜材料混合的程度以及纤维突起的高度，以增强优化的增强热塑性膜的物理和机械性质(例如，强度、抗撕裂性)。
在本发明中，挤出的增强纤维元件是被挤出并放置在基膜表面顶部以提供抗撕裂传播的纤维。增强成分是纤维或纤维状元件。“增强纤维”或“增强纤维状”具有细长元件的含义，其中元件的横截面具有与元件的高度相比处于相同数量级的宽度。
如本文所用，术语“增强纤维”和“增强纤维状”可互换。
增强纤维元件材料的多个增强纤维元件被配置为增强基膜，其中增强纤维元件至少设置在基膜的一个表面上并在基膜的至少一个表面上形成材料的升高区域，这形成“纤维突起”。纤维突起的最大高度和最大宽度，以及最大高度与最大宽度之比都是重要的。
当本文提及尺寸时，它们可适用于每个单独的增强纤维元件或纤维突起、作为整体的增强纤维元件或纤维突起，或者供选择地，是跨越膜的所有增强元件或纤维突起的平均尺寸。
纤维突起在两个外部接触点C1和C2之间形成的接触平面上方一般延伸超过60μm，优选超过100μm，更优选超过140μm，最优选超过200μm。该尺寸供选择地可以称为纤维突起的最大高度(H突起最大)，是从纤维突起的最远点延伸到接触平面的最大直线距离，该直线垂直于接触平面。接触平面以直线连接纤维突起与基膜之间的两个外边缘接触点。H突起最大优选在60μm至200μm的范围并且最优选在100μm至180μm的范围。
纤维突起的宽度通常小于1000μm，更优选小于600μm，最优选小于350μm。纤维突起的最大宽度(W突起最大)是纤维突起从一侧到另一侧的最大宽度，所述测量平行于接触平面进行。W突起最大优选在200至260μm的范围并且最优选在200至240μm的范围。
接触宽度是沿着接触平面，即，在突起的横截面中并且垂直于突起的高度放置，从外边缘接触点C1到外边缘接触点C2测量的距离。
纤维突起优选具有小于1100μm、优选小于700μm、更优选小于400μm的接触宽度。
在施加到基膜之前增强纤维元件的高度与宽度之比可以在3∶1至1∶3的范围，更优选在2∶1至1∶2的范围，更优选在1.5∶1至1∶1.5的范围，诸如在约1∶1的范围。在将增强纤维元件施加到基膜上之后，该比例可能发生变化。增强纤维元件横截面的最大轴与最小轴之比可小于3∶1，更小于2∶1，更优选小于1.5∶1，诸如约1∶1。本文表示的比例是以x∶y的形式，其表示x对y，即对于x项，有y项。例如，1∶4的高宽比表示每1个单位的高度对应4个单位的宽度，因此高度值是宽度值的25％。该百分比也可以以小数或分数形式表示，例如1∶4＝25％＝0.25。该几何形状将增强纤维或增强纤维状元件与例如作为增强元件的条、带、丝带或带子区分开来，与条的高度相比，所述条、带、丝带或带子具有较大的宽度。这种增强纤维或增强纤维状的几何形状的优点是对于给定高度而言材料消耗更小，并且所得材料的性质更可调。所述增强纤维或增强纤维状元件与点或斑点不同。
优选地，在施加到基膜之后，纤维突起的高度与其宽度基本尺寸相同，尽管通常高度略小于宽度。在一些实施方案中，在增强纤维元件已经沉积并结合到基膜的情况下，纤维突起优选地具有距接触平面的最大高度与最大宽度之比大于0.1，优选大于0.2，更优选为大于0.33，还更优选大于0.4或0.5，甚至更优选大于0.6，并且最优选大于0.80，或甚至大于1.0。
对于具体元件，比例H突起最大/W突起最大优选在0.60到1.00的范围，优选在0.65到0.90的范围，最优选在0.70到0.80的范围。这导致纤维突起比之前报道的更高且更窄。
纤维突起不覆盖整个膜，而是覆盖的膜表面积的百分比通常低于51％，或低于45％，更优选低于40％，最优选低于35％。
增强纤维元件的直径优选为30μm至1000μm，更优选为50μm至500μm，最优选为100μm至350μm。增强纤维元件的最大平均直径可以与增强纤维元件的最小平均直径相差不超过75％，优选不超过50％，更优选不超过25％，最优选不超过10％。
本发明的所述增强纤维元件的平均高度与平均长度之比在1∶500至1∶10000000的范围，优选在1∶1000至1∶1000000的范围，最优选在1∶10000到1∶100000的范围。
优选地，在使用挤出方法以形成增强纤维或增强纤维状元件的情况下，增强纤维或增强纤维状元件具有基本上圆形的横截面。当增强纤维元件施加到基膜上时，该横截面在横截面上可以变得更卵形。因此，优选地，增强纤维元件在施加到基膜之前具有基本上圆形的横截面。相反，一旦将增强纤维元件施加到基膜上，特别是在已经对其施加压力的情况下，纤维突起优选具有更卵形或椭圆形的横截面。这种纤维突起甚至可以具有眼形横截面。一般的纤维突起形状如图1所示。
突起角是纤维突起的切线与外边缘接触点处的接触平面之间形成的角的补角。外边缘接触点是增强纤维元件与基膜的上表面或下表面接触的两个点。切线在一点接触纤维突起的轮廓，并在外边缘接触点处与接触平面相交。接触平面被定义为连接外边缘接触点C1和C2并位于纤维突起下方的平面。C1和C2通过直线连接。
然后通过从180度中减去补角来计算突起角。在实践中，经常是在寻求测量突起角时进行的这种测量，因为这可以通过使用标准光学技术测量。
有两个突起角，PA1和PA2(如图2所示)，当沿其横截面观察时，它们指的是在纤维突起的任一侧形成的角的补角。元件任一侧的两个突起角不一定相同。这也可能对应于元件每一侧的不同程度的界面混合。该角度可能与增强纤维元件材料渗透到基膜材料中的程度有关，即与界面混合的程度有关。较小的角度可能表明混合较少，但纤维突起可能为撕裂传播提供更大的屏障。大角度可能表示较浅的纤维突起，其下方可能有更多的界面混合。
每个突起角优选独立地选自在10度至170度范围的值，更优选在40度至140度范围的值，更优选在60度至120度范围的值，最优选约90度。在一个优选实施方案中，突起角PA1和PA2基本相同，即纤维突起的侧面优选是对称的。
在优选实施方案中，每个纤维突起的两个突起角PA1和PA2之间的差值小于90度，优选小于60度，更优选小于30度，最优选小于10度。
增强纤维元件的横截面形状是重要的。在增强纤维元件沉积在基膜上之后，在纤维突起域和基膜域之间形成的界面一般是弯曲的，优选是凸起的或凹陷的。
增强纤维元件可以直线、曲线、波浪形、锯齿形、螺旋形、圆形的形式定位，或者可以采取任何其它的构型或轮廓。
也可以使用增强纤维元件横截面形状的混合物。增强纤维元件的相关横截面形状实际上具有钝角、修整的和圆角边缘。横截面区域可以沿着纤维突起变化，例如通过在连续沉积过程中改变增强纤维元件的拉伸比来改变沉积的纤维质量。圆形或卵形横截面是优选的。增强纤维元件的横截面形状可以在它们定位在基膜上之前和之后发生变化。在其他实施方案中，纤维突起的横截面形状是圆形、方形、椭圆形、矩形或透镜状。
横截面形状可以在纤维突起的长度上变化。增强纤维元件的加工可为最终制品提供额外的性能。
本发明的增强拉伸膜包括基膜，其优选为挤出的单层或多层可拉伸或预拉伸膜。本发明的热塑性膜用施加到膜上的纤维元件增强，并且一旦施加就形成纤维突起。结果是通过纤维突起的可调节性质得到可控的性质诸如拉伸强度、断裂伸长率、抗撕裂性、摩擦系数和每平方米的重量。这种增强热塑性膜理想地适用于托盘和食品包裹、产品组合、捆包干草和屏障膜，以及诸如覆盖物的农业应用。所述热塑性膜优选不适用于任何服装或一次性服装应用。
基膜和增强纤维元件可以预拉伸至少10％，优选至少50％，更优选至少100％，最优选至少200％。
基膜可以是穿孔的或未穿孔的。基膜的横向边缘可以是卷边的或未卷边的。
基膜可包含聚乙烯、聚丙烯、聚异丁烯、聚丁基-1-烯、聚-4-甲基戊-1-烯、聚异戊二烯、聚丁二烯和/或其混合物和共聚物。优选地，基膜包含基于乙烯的聚合物。
所述基膜优选不是弹性无纺布或纺粘型。
当基膜是多层膜时，它可以是多层对称的，例如ABCBA结构或不对称的，例如ABCDE结构，这在WO2011/026954中被进一步描述。
在本发明中，基膜可以具有ABC、ABA、ABCBA或ABCDE结构，其中ABCDE为具有不同组成和/或厚度的层，除了层D可以与层B相同。
对于上述ABC层结构，层A优选为滑动层，层B优选为芯层，层C优选为粘附层。对于上述ABCDE层结构，层A优选为滑动层，层B优选为中间层，层C优选为芯层，层D为中间层，层E优选为粘附层。
基膜的芯层可包含聚丙烯和其他聚合物。
如本文所用，“不同类型的层”用于表示选自包括厚度、密度、熔体指数、化学组成、聚合物类型、主要熔化峰、结晶温度等的层的一种或多种不同的化学或物理特性。
优选地，本发明的增强热塑性膜包括基膜，该基膜是挤出的多层可拉伸或预拉伸膜。基膜可以有3+2n层，其中n为自然数，诸如0、1、2、3、4等。优选地，基膜具有3、5、7、9、11、15、17、19、21、23、25或27层，更优选3、5或7层，更优选3或5层，最优选5层。
优选地，所述基膜具有对称(对于三层膜为ABA；对于五层膜为ABCBA)结构，其中A、B、C中的每一个代表多层膜中不同类型的层。优选地，多层的堆叠关于中心层是对称的。
进一步优选的基膜是具有三层非对称结构(例如ABC)的基膜，其中A、B和C中的每一个代表膜中不同类型的层。
进一步优选的基膜是具有五层非对称结构(例如ABCDE)的基膜，其中A、B、C、D和E中的每一个代表膜中不同类型的层。在ABCDE结构中，层B和层D可以由相同的组成制成和/或具有相同的厚度。
对于上述ABCDE层结构，B、C和D可以包括纳米层。制造纳米层的技术更详细地描述于US2009/0104424中。
优选地，本发明的纤维(其可用于本文公开的任何实施方案或方面)包含共挤出纤维或由共挤出纤维组成。本发明的纤维优选为具有壳/芯结构的双组分纤维，其进一步描述于WO2011/026954中。
沉积的纤维元件可具有滑动特性以补偿基膜的粘着特性。在一个实施方案中，粘着特性表示材料在与自身接触时的粘着。纤维元件的滑动特性有利于膜更容易地从其辊上展开。
优选地，所述基膜的宽度小于或等于1500mm，优选小于或等于1000mm，更优选小于或等于750mm，最优选小于或等于500mm。
优选地，本发明的增强热塑性膜包括基膜，该基膜是挤出的多层可拉伸或预拉伸膜。这些在我们之前的专利公开WO2011/026954中有进一步描述。增强纤维元件和基膜材料可包含聚合物或共聚物，优选合成聚合物。优选地，聚合物是聚烯烃或非聚烯烃诸如聚酰胺或聚酯。也可以使用不同聚烯烃的混合物或聚烯烃与非聚烯烃的混合物。在一个实施方案中，基膜和/或纤维元件包含聚丙烯。
当基膜和纤维元件由相同的化学材料制成时，基膜和纤维元件的物理属性可能不同。
本发明的膜可以通过流延和吹塑挤出法制造，其进一步描述于WO2011/026954中。
增强纤维元件优选通过热熔合结合到基膜上。在沉积过程中，增强纤维元件通常处于高于室温并接近它们结晶范围的温度，即优选高于它们结晶点1-100℃，更优选1-80℃，更优选10-60℃℃，更优选20-50℃。结晶点可借助于差示扫描量热法以10℃/分钟的加热速率测定。
在该过程中，基膜材料与增强纤维元件材料在分子水平上形成连接，并在纯基膜材料与纯增强纤维元件材料的界面处相互渗透。因此，在增强纤维元件设置在基膜上的位置处，在纯增强纤维元件材料和纯基膜材料之间形成不连续的界面。沿着该界面，包含基膜材料和纤维元件材料的材料混合物的一个或多个域存在于纯基膜材料域和纯增强纤维元件材料域之间，以便部分分离纯增强纤维元件材料域和纯基膜材料域。将所述增强纤维元件引入基膜上以部分润湿基膜表面，以与所述基膜材料互锁或相互渗透，并以将纯增强纤维元件材料转移至纯基膜材料。因此，增强元件和基膜之间的界面包括纯纤维元件材料和纯基膜材料之间的直接接触并且被混合的基膜材料和纤维元件材料的一个或多个域中断。以此方式，可以获得具有增加的抗撕裂性和强度的膜。此外，与现有技术的膜相比，根据本发明的优化的纤维膜具有降低的突起从基膜分离的风险。
应理解，在基膜和增强纤维元件由相同材料制成的情况下，不会形成不同材料的混合物。然而，聚合物链的相互渗透发生。术语“纯基膜材料”是指在基膜域中存在小于10重量％的纤维元件材料，在域中优选小于5重量％，更优选小于1重量％，更优选小于0.1重量％的增强纤维元件材料。
术语“纯纤维元件材料”是指在基膜域中存在小于10重量％的基膜材料，在域中优选小于5重量％，更优选小于1重量％，更优选小于0.1重量％的基膜材料。
在将增强元件(诸如条)结合到基膜上的过程中简单施加热不会自动产生足以承受撕裂传播的混合域，例如在温度不足够高或暴露于热的时间不足够的情况下。通过将增强纤维或增强纤维状元件沉积到自身作为热源的基膜上，所述增强纤维元件材料在将它们定位到所述基膜上时从熔体中结晶，从而确保实现足够强的混合域所需的热。优选地，增强纤维元件被直接挤出到基膜上。短语“被直接挤出”是指在它们挤出后30分钟内将纤维置于基膜上，优选20分钟内，更优选2分钟内，更优选1分钟内，更优选10秒内，更优选5秒内，更优选在1秒内将纤维置于基膜上。优选地，该过程是连续的。
在一个实施方案中，纤维突起被退火到基膜上。
用于制造本发明的增强热塑性膜的方法优选包括将约1∶1至1.5∶1(宽高比)的增强纤维元件直接挤出到薄基膜上，其中所述基膜可以是挤出的或直接挤出的。所述增强纤维元件优选结晶到基膜上，优选保持它们的宽高比尺寸。所述薄基膜的平均厚度尺寸优选小于所述纤维元件的平均高度尺寸。在沉积时，产生热塑性膜中间体，其可进一步遵循冷却程序，提供本发明的热塑性膜。在该情况下，所述热塑性膜具有与所述热塑性膜中间体相似的外部尺寸。优选地，增强纤维元件在它们与基膜接触后不久或最优选地在与基膜接触时被压制，诸如改变增强纤维元件的宽高比。在那种情况下，制造的热塑性膜中间体在外部尺寸方面不同于本发明的所述热塑性膜。
在本发明中，进行增强纤维元件的放置，其中纤维理想地高于其结晶点1-100℃，更优选1-80℃，更优选10-60℃，更优选20-50℃。增强纤维本身是热元件，其将热直接传递到基膜表面，导致快速、有效、有针对性、可控的热传递，所述热传递不受时间接触的限制。因此，在增强纤维元件和基膜的界面处发生混合，导致包含增强纤维元件材料和基膜材料的混合材料的一个或多个域，其不沿界面的整个长度延伸。
基膜和增强纤维元件(多个增强纤维元件)的这种连接机制在增强纤维元件(多个增强纤维元件)和基膜之间提供充分的连接，而不需要元件和膜之间的大接触面积，这对于较宽的增强元件诸如条、带或带子通常是需要的。与条相比，纤维突起不太可能进一步局部剥离，因为纤维突起不具有与条相同的内应力。当条收缩时，它们会从基膜上剥离，但纤维突起不会。
增强纤维元件和基膜的连接机制具有另外的优点，即当界面混合发生时，不必将增强纤维元件嵌入基膜中。在本发明中，也没有必要确保在跨越元件的横截面上存在连续的界面接触。
热塑性基膜被挤出并且可以通过吹塑或流延加工进一步加工。沉积可在基膜上进行，其中基膜优选处于熔融或至少部分熔融状态或处于固体状态。
在沉积在基膜上之后可以对增强纤维元件施加压力，以更好地将纤维突起固定在基膜上。另外，压制过程可用于限定纤维突起的横截面形式和界面混合的程度。这可以通过使用用于形成相应横截面的压制装置来实现。压力可以借助于气缸(cylinder)施加，该气缸可以在沉积点向纤维突起施加压力。所述气缸可以通过其相对于所述基膜的固定位置来调节纤维突起的高度。
本发明中使用的基膜一般基本上是薄膜，其平均厚度优选在4μm至50μm的范围，更优选5μm至30μm，更优选6μm至30μm，最优选6μm至25μm，甚至更优选10μm至25μm。在一个实施方案中，基膜的厚度在15μm至45μm的范围。
在某些实施方案中，所述基膜的沿机器方向的膜的横向边缘被卷边。
增强纤维元件以及因此还有纤维突起和/或基膜可以包含添加剂。添加剂的使用可以赋予增强纤维元件，并因此赋予纤维突起或整个增强热塑性膜以特定性质。增强纤维元件和纤维突起中和/或基膜中的添加剂可以包括增强填料、抗氧化剂、紫外稳定剂、抗微生物物质、着色化合物、粘着抑制剂、粘着增强剂、腐蚀抑制剂、吸湿剂、热史指示剂，抗静电剂、植物生长促进剂和/或除草剂或其混合物。合适的挥发性腐蚀抑制剂可以是化合物诸如无机氮化物、碳酸盐、钼酸盐、胺、三唑或其混合物。在某些实施方案中，添加剂包括0-D、1-D或2-D形状，或其任何组合的增强填料。在具体的实施方案中，适当的相容剂伴随添加剂。
在一个实施方案中，添加剂可仅存在于增强纤维元件中，并因此存在于纤维突起中。
上面讨论的添加剂可以作为水分和/或氧气的屏障。
如上所述，本发明的增强拉伸膜特别适用于货物的组合，例如包装、捆包、青贮饲料或带有锋利边缘的植物。它也适用于覆盖，例如在耕地上抑制杂草并在作物生产和景观美化中保存水。本发明的增强拉伸膜特别适合例如在包裹捆包中用作青贮饲料应用中的网替代品。
包裹捆包时，第一步通常包括通过具有几层青贮饲料网的打捆机包裹捆包。然而，除了使用青贮饲料网，还可以用青贮饲料网替代品包裹捆包。本发明的膜可用作青贮饲料网替代品。
在第二步中，通过在捆包周围制作许多重叠的膜圈，用青贮饲料拉伸膜完全包裹捆包，以提供对水分、氧气和紫外线的屏障。捆包的包裹可以布置成多种图案以满足特定尺寸和形状要求并容纳一定范围的捆包内容物，并且这些图案对于本领域技术人员而言是已知的。
因此，本发明的膜既可以用作青贮饲料网替代品，也可以用作青贮饲料拉伸膜，并且适用于例如捆包应用。
一般，青贮饲料膜的厚度在15μm至45μm的范围，优选约25μm。青贮饲料膜的宽度一般为750mm或500mm。在示例性实施方案中，当本发明的膜用作青贮饲料膜时，其厚度在15μm至45μm范围，优选约25μm。
一般地，青贮饲料膜在包裹过程中经历拉伸，并且膜可以被预拉伸50％至80％，优选地60％至70％，并且其宽度可以相应地减小，即在示例性实施方案中从约750mm减小至约620mm或减小至约580mm。
具体实施方案的详述
图1说明从增强纤维元件的横截面评估的一系列不同的纤维突起形状。显示基膜(6)顶部的纤维突起(8)可采用的一系列示例性形状(1、3、5)，与现有材料相比，强调与基膜接触点处更严重的梯度。挤出的增强纤维元件被定义为放置在基膜的上表面(4)上以改善膜的抗撕裂性的纤维元件。纤维突起(8)被定义为从接触表面突出的团块，这是由于在压力下将挤出的增强纤维元件放置在基膜的上表面(4)上而产生的。
形状1为具有接近90度的突起角的方形状纤维突起。形状3为具有小于90度的突起角的卵状纤维突起。形状5为具有大于90度的突起角的棱锥状纤维突起。
挤出的基膜(6)被定义为用作基底的膜，其上放置挤出的增强纤维元件，并用作纤维突起(8)和纯纤维元件材料域的支撑。基膜(6)具有上表面(4)和下表面(2)。
图2说明如何制造根据本发明的膜(A)。挤出的增强纤维元件(14)与基膜(6)接触并被压缩成其上表面(4)上的纤维突起以限定界面。在穿过基膜(6)的横截面中，界面的外边缘由外接触边缘点C1(10)和C2(12)限定。域由纯增强纤维元件材料(PD)和纯基膜材料(BD)形成，并且它们之间存在不连续的界面。界面的外边缘由接触边缘点C1(10)和C2(12)限定。点C1和C2与不连续的界面和穿过薄膜(6)和下基膜表面(2)的垂直横截面一起形成基膜域。
图2显示不根据本发明的实施方案(B)，其中域包括纯纤维突起(8)和纯基膜之间的连续界面混合(16)，该连续界面混合(16)通过增强纤维元件材料和基膜材料之间的混合形成。
图2还说明根据本发明的一个实施方案，其中在跨越纯基膜材料域和纯增强纤维元件材料域之间形成的界面上存在非连续界面混合(C)。纤维突起(8)被定义为接触平面(22)上方具有最大宽度W突起最大(18)和最大高度H突起最大(20)的元件材料。接触平面(22)是在纤维突起(8)下方的外边缘接触点C1(10)和C2(12)之间形成的平面。存在包括纯基膜材料和纯增强纤维元件材料之间的一些直接相互作用的不连续的界面，该界面被混合的基膜材料和增强纤维元件材料的几个域中断。
图2C说明突起角PA1和PA2。突起角在0度至180度的范围并且优选地在10度至170度的范围，更优选地在40度至140度的范围并且最优选地在60度至120度的范围。在特别优选的实施方案中，纤维突起角为约90度。
图3A显示在不同加工条件下，即在低压(用于制造根据本发明的纤维突起)、中压和高压下，制造的基膜上的三种纤维突起。
图3B显示在不同加工条件下，即在低压(D)(用于制造根据本发明的纤维突起)、中压(E)和高压(F)下，制造的基膜上的三种纤维突起的示意图。
纤维突起(18)的最大宽度W突起最大被定义为一旦形成平行于接触平面延伸的纤维突起的最大宽度。
纤维突起(20)的最大高度H突起最大被定义为一旦形成从纤维突起的最高点垂直于接触平面(22)延伸的纤维突起的最大高度。
外边缘接触点C1(10)和C2(12)被定义为纯基膜材料域和纯增强纤维元件材料域之间形成的界面的两个最外点，增强纤维元件在此与基膜的表面接触。
接触平面(22)被定义为相对于纤维突起横向延伸的外边缘接触点C1(10)和C2(12)之间形成的平面，用于计算和定义突起角、最大高度和最大宽度。
界面(24)被定义为形成纤维突起的纯基膜材料域和纯增强纤维元件材料域之间形成的界面，该界面包括挤出的纯增强纤维元件材料和挤出的纯基膜材料相遇和相互作用的位置。
两个突起角(PA1和PA2)被定义为
Figure BDA0004113730330000181
和/>
Figure BDA0004113730330000182
的补角(即分别与/>
Figure BDA0004113730330000183
和/>
Figure BDA0004113730330000184
相加的角等于180°)。
角度
Figure BDA0004113730330000185
和/>
Figure BDA0004113730330000186
被定义为在纤维突起任一侧的最大水平延伸点之间绘制的切线与C1(10)和C2(12)之间形成的角度，其中每条切线在C1(10)或C2(12)处与接触平面(22)相交，并且每条切线仅与纤维突起的水平面接触一次。
图4显示纤维突起及其域的详细视图。界面(24)被定义为基膜(28)和纤维突起(26)域之间形成的界面，该界面包括挤出的纯纤维元件材料和纯基膜材料相遇和相互作用的所有点，该界面被混合区域(16)中断。
突起域PD(26)是包括纯增强纤维元件材料(无基膜材料)的突起区域。
基膜域BD(28)是纯基膜材料的区域，其可以在PD下方找到。
界面被一个或多个域(16)中断，域(16)是基膜材料和增强纤维元件材料的混合材料区域，并且另外称为“ID”。PD和BD之间的界面被一个或多个ID部分中断。每个ID(16)的周边形成两个新的界面，一个在BD和ID之间，另一个在PD和ID之间，这在ID和BD以及ID和PD之间产生界面相互作用(导致三部分PD-ID-BD相互作用)。
在BD和PD之间形成的界面外侧也可能存在基膜材料和增强纤维元件材料的混合材料区域。例如，ID可以完全包括在PD(30)和/或BD(32)中，因此其周边可以分别完全被PD(26)或BD(28)包围。完全由纯增强纤维元件材料(30)或纯基膜材料(32)包围的这些混合域实例不会促进纯纤维元件材料和纯基膜材料之间界面处的相互作用。完全包围在基膜(32)或元件材料(30)中的这些混合材料区域也可称为内含物。
横截面区域由垂直于接触平面的平面定义，该接触平面穿过C1(10)和C2(12)并与基膜相交。如果沿着纤维突起的长度方向看，它是增强纤维元件内部可见的区域。
图5A-C显示作为纤维突起最大高度的函数的增强膜的断裂应力、比能和断裂应变。明显的是，在图中x轴的任一极端都获得了最佳性质。与现有技术相比，本发明的一些增强热塑性膜可被视为位于x轴的右侧，即具有更大的纤维突起最大高度。
图6A-C显示增强膜的断裂应力、比能和断裂应变的类似分布，但作为纤维突起最大宽度的函数，并且基本上反映图5中的分布。在这种情况下，本发明的一些增强热塑性膜可以被视为位于朝着x轴的左手侧，即与现有技术相比具有较小的最大宽度。
实施例
以下非限制性实施例展示本发明的一些增强拉伸膜。可以提供每个增强拉伸膜样本，其上具有一个纵向纤维突起。供选择地，制造具有许多纤维突起的更宽的增强拉伸膜，并从该膜上切下样本。
纤维突起的突起角、最大高度和最大宽度可以通过用合适的显微镜测量来测定。
实施例1
通过将直径为280μm的增强纤维元件放置在具有500mm宽度和厚度14μm的基膜上来制造本发明的增强纤维膜。基膜和纤维增强元件具有相同的密度，0.920g/cm3。所述膜的15mm宽度样品具有一个平行于拉伸应力方向并尽可能位于靠近样品宽度中心部分的连续纤维突起。长度等于握柄(grip)到握柄区域(60mm)的样品重量为15mg。纤维突起具有最大宽度W突起最大＝225μm和最大高度H突起最大＝177μm，并且H突起最大与W突起最大之比为0.79。突起角PA1和PA2分别为51度和60度。
实施例2
通过将直径为311μm的增强纤维元件放置在具有500mm宽度且厚度15μm的基膜上来制造本发明的增强纤维膜。基膜和纤维增强元件具有相同的密度，0.920g/cm3。所述膜的15mm宽度样品具有一个在机器方向上平行于膜的表面并尽可能靠近样品宽度的中心部分的连续纤维突起。长度等于握柄到握柄区域(60mm)的样品重量为17mg。纤维突起具有最大宽度W突起最大＝263μm和最大高度H突起最大＝158μm，并且H突起最大与W突起最大之比为0.60。突起角PA1和PA2分别为82度和80度。
实施例3
通过将直径为311μm的增强纤维元件放置在具有500mm宽度且厚度15μm的基膜上来制造本发明的增强纤维膜。基膜和纤维增强元件具有相同的密度，0.920g/cm3。所述膜的15mm宽度样品在机器方向上尽可能靠近样品宽度的中心部分具有一个平行且连续的纤维突起。长度等于手柄到手柄区域(60mm)的样品重量为17mg。纤维突起具有最大宽度W突起最大＝329μm和最大平均高度H突起最大＝158μm，并且H突起最大与W突起最大之比为0.48。突起角PA1和PA2分别为99度和108度。
实施例4
通过将直径为286μm的增强纤维元件放置在具有500mm宽度和厚度16μm的基膜上来制造本发明的增强纤维膜。基膜和纤维增强元件具有相同的密度，0.920g/cm3。所述膜的15mm宽度样品在机器方向上尽可能靠近样品宽度的中心部分具有一个平行且连续的纤维突起。长度等于手柄到手柄区域(60mm)的样品重量为17mg。纤维突起具有最大宽度W突起最大＝285μm和最大高度H突起最大＝156μm，并且H突起最大与W突起最大之比为0.55。突起角PA1和PA2分别为73度和72度。
实施例5
通过将直径250μm的增强纤维元件放置在具有500mm宽度和厚度14μm的基膜上来制造本发明的增强纤维膜。基膜和纤维增强元件具有相同的密度，0.920g/cm3。所述膜的15mm宽度样品在机器方向上尽可能靠近样品宽度的中心部分具有一个平行且连续的纤维突起。长度等于手柄到手柄区域(60mm)的样品重量为14mg。纤维突起具有最大宽度W突起最大＝302μm和最大平均高度H突起最大＝119μm，并且H突起最大与W突起最大之比为0.39。突起角PA1和PA2分别为67度和107度。
实施例6
通过将直径为259μm的增强纤维元件放置在具有500mm宽度且厚度14μm的基膜上来制造本发明的增强纤维膜。基膜和纤维增强元件具有相同的密度，0.920g/cm3。所述膜的15mm宽度样品在机器方向上尽可能靠近样品宽度的中心部分具有一个平行且连续的纤维突起。长度等于手柄到手柄区域(60mm)的样品重量为15mg。纤维突起具有最大宽度W突起最大＝281μm和最大高度H突起最大＝112μm，并且H突起最大与W突起最大之比为0.40。突起角PA1和PA2分别为102度和98度。
实施例7
通过将平均直径为291μm的增强纤维元件放置在具有500mm宽度且厚度15μm的基底膜上来制造本发明的增强纤维膜。基膜和纤维增强元件具有相同的密度，0.920g/cm3。所述膜的15mm宽度样品在机器方向上尽可能靠近样品宽度的中心部分具有一个平行且连续的纤维突起。长度等于手柄到手柄区域(60mm)的样品重量为16mg。纤维突起具有最大宽度W突起最大＝483μm和最大高度H突起最大＝101μm，并且H突起最大与W突起最大之比为0.21。突起角PA1和PA2分别为149度和142度。
本发明的上述发明性增强拉伸膜实施例在表1中进行了比较。
表1-实施例的参数及它们的物理和机械性质
Figure BDA0004113730330000211
数据分析
产生的数据表明，相对尺寸(特别是纤维突起的最大高度)在形成增强热塑性膜的最终性质中起作用。增加纤维突起的最大高度增加抗撕裂的屏障，而同时纤维突起下方存在一个或多个离散的混合域提供抑制撕裂传播的结构化支撑。
另一方面，当降低纤维突起的最大高度并因此增加纤维突起下方以及沿着基膜域和纤维突起域之间形成的界面的混合域所占据的区域时，达到临界最大高度，超过该最大高度，物理和机械性质(例如，断裂能、伸长率和强度)再次改善。

Claims (31)

1.一种增强热塑性膜，其包括：
基膜，其中所述基膜包含可拉伸聚烯烃材料，所述可拉伸聚烯烃材料包括一层或多层；和
多个挤出的增强纤维元件；
其中所述挤出的增强纤维元件位于基膜的至少一个表面上；
其中所述挤出的增强纤维元件相对于基膜的表面平面形成纤维突起；
其中在每个增强纤维元件设置在基膜上的位置处，形成界面，所述界面包括基膜域和突起域之间的直接相互作用；
其中所述基膜域为纯基膜材料域，并且所述突起域为纯增强纤维元件材料域；
其中所述基膜域和突起域之间的界面被一个或多个离散的混合域中断；其中所述混合域包含材料混合物，所述材料混合物包含基膜材料和增强纤维元件材料；以及
其中一个或多个混合域部分地中断在基膜域和突起域之间界面处的直接相互作用；
其中一个或多个混合域与基膜域和突起域具有界面和直接相互作用；和
其中所述基膜的平均厚度小于纤维突起的平均厚度。
2.根据权利要求1所述的增强热塑性膜，其中有至少三个增强纤维元件，优选至少八个增强纤维元件挤出在所述基膜上。
3.根据权利要求1或2所述的增强热塑性膜，其中所述纤维突起的最大高度与最大宽度之比大于0.1，优选大于0.2或0.33，甚至更优选大于0.4或0.5，甚至更优选大于0.6或0.8或大于1.0。
4.根据任一前述权利要求所述的增强热塑性膜，其中所述基膜的平均厚度在4μm至50μm的范围，更优选地在5μm至30μm的范围，最优选地在6μm至25μm的范围；或者优选地，其中厚度在15μm至45μm的范围。
5.根据任一前述权利要求所述的增强热塑性膜，其中所述纤维突起的最大高度大于60μm，优选大于100μm，甚至更优选大于140μm，最优选大于200μm。
6.根据任一前述权利要求所述的增强热塑性膜，其中所述纤维突起的最大宽度小于1000μm，更优选小于600μm，最优选小于350μm。
7.根据任一前述权利要求所述的增强热塑性膜，其中所述纤维突起的接触宽度小于1100μm，优选小于700μm，更优选小于400μm。
8.根据任一前述权利要求所述的增强热塑性膜，其中所述多个增强纤维元件的平均直径为30μm至1000μm，更优选为50μm至500μm，更优选为100μm至350μm。
9.根据任一前述权利要求所述的增强热塑性膜，其重量在4.0g/m2至100.0g/m2范围，更优选6.0g/m2至60.0g/m2，最优选8.0g/m2至20.0g/m2。
10.根据任一前述权利要求所述的增强热塑性膜，其中突起角PA1和PA2为10度至170度，优选为40度至140度，更优选为60度至120度，最优选为约90度。
11.根据任一前述权利要求所述的增强热塑性膜，其中两个突起角PA1和PA2之间的差值小于90度，优选小于60度，更优选小于30度，最优选小于10度。
12.根据任一前述权利要求所述的增强热塑性膜，其中纯基膜材料域和纯纤维元件材料域之间的界面被两个或更多个离散的混合域中断。
13.根据任一前述权利要求所述的增强热塑性膜，其中纯基膜材料域和纯纤维元件材料域之间的界面被朝向纤维突起内部的一个或多个材料混合物域部分中断。
14.根据任一前述权利要求所述的增强热塑性膜，其中所述一个或多个混合域不位于所述纤维突起的外周边。
15.根据任一前述权利要求所述的增强热塑性膜，其中所述纤维突起的平均最大高度与平均最大长度之比在1：500至1∶10000000的范围。
16.根据任一前述权利要求所述的增强热塑性膜，其中所述纤维突起覆盖小于51％的膜表面积。
17.根据任一前述权利要求所述的增强热塑性膜，其中所述增强纤维元件的最大平均直径与所述纤维元件的最小平均直径相差不超过75％，优选不超过50％，更优选不超过25％，更优选不超过10％。
18.根据任一前述权利要求所述的增强热塑性膜，其中纯基膜材料域和纯纤维元件材料域之间的界面是弯曲的。
19.根据任一前述权利要求所述的增强热塑性膜，其中所述基膜和所述多个增强纤维元件被预拉伸至少10％，优选至少50％，优选至少100％，更优选至少200％。
20.根据任一前述权利要求所述的增强热塑性膜，其中所述基膜是穿孔的。
21.根据任一前述权利要求所述的增强热塑性膜，其中所述膜的横向边缘沿着机器方向被卷边。
22.一种制造增强热塑性膜的方法，其包括：
(i)挤出包含可拉伸聚烯烃材料的基膜，所述可拉伸聚烯烃材料包括一层或多层；
(ii)挤出多个增强纤维元件；
(iii)将多个增强纤维元件施加到基膜的至少一侧；和
(iv)将增强纤维元件结合到基膜；
其中挤出的增强纤维元件相对于基膜的表面平面形成纤维突起；
其中在每个增强纤维元件设置在基膜上的位置处，形成界面，所述界面包括基膜域和突起域之间的直接相互作用；
其中所述基膜域为纯基膜材料域，并且所述突起域为纯增强纤维元件材料域；
其中所述基膜域和突起域之间的界面被一个或多个离散的混合域中断；其中所述混合域包含材料混合物，所述材料混合物包含基膜材料和增强纤维元件材料；以及
其中一个或多个混合域部分地中断在基膜域和突起域之间界面处的直接相互作用；
其中一个或多个混合域与基膜域和突起域具有界面和直接相互作用；和
其中所述基膜的平均厚度小于纤维突起的平均厚度。
23.根据权利要求22的方法，其中所述增强纤维元件通过热熔结合到所述基膜和/或其中所述结合步骤包括对所述纤维元件施加压力。
24.根据权利要求1至21中任一项所述的增强热塑性膜，或根据权利要求22至23中任一项所述的产品，其中所述热塑性膜设置在辊上。
25.权利要求1至21或24中任一项所述的增强热塑性膜或权利要求22至23中任一项所述的产品用于包装的用途。
26.权利要求1至21或24中任一项所述的增强热塑性膜或权利要求22至23中任一项所述的产品用于青贮饲料应用的用途。
27.权利要求1至21或24中任一项所述的增强热塑性膜或权利要求22至23中任一项所述的产品用于手工包装应用的用途。
28.权利要求1至21或24中任一项所述的增强热塑性膜或权利要求22至23中任一项所述的产品用于覆盖物应用的用途。
29.一种可通过以下步骤获得的增强热塑性膜，所述步骤包括：
(i)挤出包含可拉伸聚烯烃材料的基膜，所述可拉伸聚烯烃材料包括一层或多层；
(ii)挤出多个增强纤维元件；
(iii)将多个增强纤维元件施加到基膜的至少一侧；和
(iv)将增强纤维元件结合到基膜；
其中挤出的增强纤维元件相对于基膜的表面平面形成纤维突起；
其中在每个增强纤维元件设置在基膜上的位置处，形成界面，所述界面包括基膜域和突起域之间的直接相互作用；
其中所述基膜域为纯基膜材料域，并且所述突起域为纯增强纤维元件材料域；
其中所述基膜域和突起域之间的界面被一个或多个离散的混合域中断；其中所述混合域包含材料混合物，所述材料混合物包含基膜材料和增强纤维元件材料；以及
其中一个或多个混合域部分地中断在基膜域和突起域之间界面处的直接相互作用；
其中一个或多个混合域与基膜域和突起域具有界面和直接相互作用；和
其中所述基膜的平均厚度小于纤维突起的平均厚度。
30.根据权利要求29所述的增强热塑性膜，其还包括权利要求2至21中任一项所述的特征。
31.根据权利要求29或30所述的增强热塑性膜，其可根据权利要求22-23中任一项所限定的方法步骤获得。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4536362A (en) 1983-10-06 1985-08-20 Mobil Oil Corporation Method for producing longitudinally ribbed plastic film
GB2332159A (en) 1997-12-11 1999-06-16 Minster Polythene Films Limite Stretch film packaging
WO2000050229A1 (en) * 1999-02-25 2000-08-31 3M Innovative Properties Company Web having discrete stem regions
US6969548B1 (en) * 1999-08-30 2005-11-29 Goldfine Andrew A Impact absorbing composite
US7238314B2 (en) * 2003-03-13 2007-07-03 3M Innovative Properties Company Polymer transfer apparatus, methods, and composite webs
ITRM20030412A1 (it) 2003-09-02 2005-03-03 Akro Flex S A S Di Garegnani Anton Io & C Pellicola per imballaggi ad elevata resistenza e peso ridotto.
US8079945B2 (en) 2004-02-10 2011-12-20 Pactiv Corporation Fiber-reinforced film processes and films
WO2006076917A1 (en) 2005-01-21 2006-07-27 Trioplast Nyborg A/S A stretch hood packaging
EP2098363B1 (en) * 2006-12-28 2013-10-30 Kao Corporation Stretch sheet and process of producing the same
EP2052857A1 (en) 2007-10-22 2009-04-29 Dow Global Technologies Inc. Multilayer films
GB0915425D0 (en) 2009-09-04 2009-10-07 Megaplast Sa Reinforced thin film for flexible packaging
GB201411574D0 (en) * 2014-06-30 2014-08-13 Megaplast S A Packaging Materials Industry Reinforced film for unitization of goods

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