CN1264334A - 共挤出膜,含有它的带产品及制品 - Google Patents

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Abstract

一种膜,其含有(A)基层和(B)粘合到(A)上的增强层;其中(B)由比(A)坚固的材料制得,(B)在(A)表面上形成连续层,(B)的厚度小于(A)+(B)总厚度的25%。该膜用于制备带产品,该带产品可分别用于包装及作为打开密封包装的开口条。优选地,基层(A)包括聚丙烯,增强层(B)包括聚乙烯,基层(A)的厚度约为60—125μm,增强层(B)的厚度约为2—10μm。更优选地,增强层(B)的厚度约为3—5μm。

Description

共挤出膜，含有它的带产品及制品
本发明涉及一种制备共挤出膜的方法，由该方法制备的膜，含有该膜的带产品，以及该带产品的用途。
单轴取向的聚丙烯(“MOPP”)膜是公知的。这些膜的典型制备是通过加工聚丙烯颗粒经过膜模头以产生一种膨胀的前体膜，然后该前体膜在如辊式拉伸框架上，在一个方向上拉伸以生成最终的MOPP膜。
拉伸“取向”MOPP膜所产生的结果是，它们典型的特征是在拉伸方向上具有极大的拉伸强度。同时，这些MOPP膜在垂直于拉伸方向的横向方向上具有难以接受的薄弱。
当将该膜切割成带和其它产品时，沿每一长方向边界显示出“微缺口”。由于该膜在横向方向上是薄弱的，因此这些微缺口在横向方向上具有扩大的趋势，最终导致不能使用。
Engelmann等的US5,093,187(将其全部公开的内容引入于此供参考)是这样解决该问题的：聚丙烯膜与一层如聚乙烯膜共挤出。这第二层比聚丙烯膜坚固，以使第二层阻止微缺口的形成。由于第二层粘合到聚丙烯层上，微缺口既不能在聚丙烯层上形成，而确实形成的任何微缺口也不能在横向上发展，因而导致的结果是，在每种情况下，如此共挤出的带很少不能使用。
Engelmann等指出，最优选的方案是使聚丙烯基层占共挤出膜厚度的65-75％，这意味着第二层如共挤出聚乙烯层应占剩余的25-35％。参见第16-21行，第5栏。这样，例如，在实施例中的那些最优选膜的特征在于，其总厚度为83-87μm，其中60-63μm厚度为聚丙烯基层，这就意味着剩余的20-27μm厚度为第二层。具体参见第29-33行，第6栏。
申请人已经发现，以这些比例制备的膜的特征在于其不能接受的高纵向断裂伸长，使其不适用于某些用途。例如，这些带用于撕开封闭的结构如封袋和盒子。这些带被应用到生产线上的封闭结构上。在期望的高线速度时，这些膜沿其长度进行拉拽，在封闭结构一部分上方进行拉伸，然后粘合到该封闭结构上，之后切断。由于不能接受的高纵向断裂伸长，当切割时，这些带展示出橡胶带般的质量和反弹，这导致越过该封闭结构的不适当的覆盖度。
实际上，纵向断裂伸长应不大于35％，附带地，其为Engelmann等所展示的那样，作为非共挤出的比较带A，B和C。参见第41ff行，第8栏的表1。作为对比，Engelmann等所公开的带的特征在于纵向断裂伸长至少为40％，尽管申请人已经发现，落入该专利范围内的商业方案特征是纵向断裂伸长至少为55％。
MOPP膜，特别是由此制备的粘合带所涉及的另一问题是，当此带从辊上退卷时，其特征为“切碎”或“纤化”。当卷绕到辊中时，黏性层粘合到聚丙烯层上，以至于当该带从辊上退卷时，该粘合剂会扯下聚丙烯层的长丝，使该带的外观呈碎布条状。不但极大地降低了该带的美观，而且存在这些黏附到粘合剂上的碎条，极大地减少了大量碎条的黏着力。
Engelmann等解决此问题是通过在没有涂敷粘合剂的膜的侧面上涂敷粘合剂-排斥剥离层。参见第66-68行，第5栏。然而，该实施例中使用商业可得的硅氧烷剥离清漆。参见第39-42行，第6栏。硅氧烷剥离清漆的使用增加了生产费用，干燥时间，且降低了生产速度。
由此，本发明的一个目的是提供一种共挤出膜，其具有类似于市场上现有的非共挤出膜所展示的纵向断裂伸长性质，亦即不大于约35％的纵向断裂伸长。
本发明的另一个目的是提供一种共挤出粘合带，其或完全不需要粘合剂-排斥剥离层，或也可引入粘合剂-排斥剥离涂层，其是低廉的且可有效地使用。
本发明可满足这些或其它目的，在第一个实施方案中，本发明涉及一种膜，其包括
(A)基层；
(B)粘合到(A)的增强层；
其中(B)由比(A)坚固的材料制得，(B)在(A)表面上形成连续层，(B)的厚度小于(A)+(B)总厚度的25％。
在此陈述的“增强层(B)由比基层(A)坚固的材料制得”指的是，当承受来自基层(A)已遭受脆性破坏的冲击负载时，增强层(B)发生变形而没有断裂。这样，增强层(B)优选具有较高的冲击强度，伸长和能量吸收。
与Engelmann等描述的膜相比，本发明的膜具有杰出的膜特性。且如上所见，Engelmann等描述的膜的所述特征是具有至少40％的纵向断裂伸长，落入该发明的商业实施方案的特征在于，其具有至少55％的纵向断裂伸长，而本发明的膜的特征在于，其具有不大于约35％的纵向断裂伸长。
令人惊奇的是，本发明膜的改进性质的获得并不损失拉伸强度。例如，这样由本发明制备的63μm厚的膜展示出最大纵向测量的拉伸应力70-80N/4mm。经比较，Engelmann等例举的膜(其厚度为83-85μm)展示的最大拉伸应力为65-73N/4mm。由于拉伸强度几乎随厚度的增加而线性地增加，本发明膜较高的拉伸应力是令人惊奇的。因此，较薄的本发明膜按理应展示出较低的拉伸强度，但并没有观察到这种现象。
下面将参考图对本发明进行更详细的描述，其中：
图1为本发明的两层膜的简图；
图2为本发明五层带产品的简图；
图3为由本发明两条带产品连接在一起的三个包装袋的系列简图；
图4为被密封然后拉动用本发明带产品加固的带而打开的封袋简图；
图5为用本发明带产品条在其手柄开口周围加固的购物袋简图。
通常，如Engelmann等的阐述来选择基层和增强层材料。本发明膜与Engelmann膜的主要区别在于增强层的厚度和由此产生的性质。本发明膜可含有复合基层和增强层，但在这种情况下，所有基层和增强层的总厚度应不超过在此所述的指标。
这样，该基层包括聚丙烯-烯烃共聚物和/或聚丙烯增韧添加剂混合物。在一个优选的实施方案中，该基层包括占主要量的，优选至少70％的高冲击改性的聚丙烯。为此目的，优选使用丙烯与烯烃的无规或嵌段共聚物。
该基层可含有高至100％的丙烯-烯烃共聚物，或混合到这些共聚物中，可含有高至25％的增韧添加剂。这适合于提高聚丙烯在横向方向上的拉伸冲击强度。优选的增韧添加剂为线性低密度聚乙烯(LLDPE)，热塑性橡胶如丁二烯-苯乙烯共聚物(SBS)或异戊二烯-苯乙烯共聚物(SIS)，在每种情况下，特别是它们的嵌段共聚物，或乙烯-醋酸乙烯酯(EVA)。
该基层也可含有聚丙烯均聚物，但同时也可含有增韧添加剂，该添加剂优选至少10％，但不大于30％。
也可使用丙烯-烯烃共聚物和丙烯均聚物的混合物。在这种实施方案中，增韧添加剂的比例可依照增加共聚物的比例而降低。
该增韧剂优选单独加入，然而，也可使用增韧剂的混合物。
该基层优选含有75-100％的共聚物和25-0％的LLDPE，或80-100％共聚物和20-0％热塑性橡胶，特别是SBS或SIS，或75-100％共聚物和25-0％的EVA。特别优选的是80-95％共聚物和5-20％ LLDPE的共混物，或85-95％共聚物和5-15％的热塑性橡胶，特别是SBS或SIS的共混物，或85-95％共聚物和5-15％的EVA的共混物。
在一个特别的优选方案中，该基层含有丙烯-乙烯共聚物，其与作为增韧剂的线性低密度聚乙烯共混，其中，共聚物对共混的聚乙烯的比率为75∶25～95∶5，优选90∶10～95∶5。
对于置于基层之上的增强层，使用多种材料的混合物，其优选明确含有较高比例的增韧添加剂，和/或区别为其拉伸冲击强度比基层高。增强层优选含有聚丙烯，特别是高至65％的丙烯-烯烃共聚物或55％的丙烯均聚物，如基层中所指定的那样，在每种情况下优选至少20％，向其中优选加入35或45-80％的增韧添加剂，特别为LLDPE，热塑性橡胶或EVA。该增韧添加剂优选单独加入。然而，也可使用增韧添加剂的混合物。在此，也可使用聚丙烯-烯烃共聚物与丙烯均聚物的混合物。当在基层中，增韧添加剂影响，特别是在横向上影响拉伸冲击强度的提高。
增强层优选含有20-50％共聚物和80-50％ LLDPE，或50-70％共聚物和50-30％热塑性橡胶，特别为SBS或SIS，或20-40％共聚物和80-60％的EVA，但特别优选的是，该增强层含有30-40％的共聚物和60-70％的LLDPE，或55-65％的共聚物和35-45％的热塑性橡胶，特别为SBS或SIS，或25-35％的共聚物和65-75％的EVA。
在一个特别的优选实施方案中，该增强层含有丙烯-乙烯共聚物，其与线性低密度聚乙烯进行共混，其中共聚物对共混的聚乙烯的比率为50∶50～25∶75，优选40∶60～30∶70。
为获得两层间良好的混容性，在基层和增强层中，优选使用同样的增韧剂。然而，也可使用不同的单独增韧剂或增韧剂的不同混合物。
值得特别关注的LLDPE为一种特殊的乙烯共聚物，其具有的密度为约0.910-0.935g/cm3，其与含有至少3个，优选3-10个碳原子的烯烃进行共聚。参见L.Schwiegk：“LLDPE-一种新型聚乙烯”(LLDPE-新型聚乙烯)，Plastverarbeiter(塑料加工者)，33rd，1982，No.9，页1035-1037。
对于优选的本发明的基质膜，其使用具有作为共聚单体的1-辛烯的LLDPE，其具有的密度为约0.920g/cm3。
具有苯乙烯含量约50％的嵌段共聚物优选用作丁二烯-苯乙烯增韧剂。苯乙烯-异戊二烯共聚物也可起到类似的作用。
具有乙烯基含量约45％的聚合物优选用作EVA共聚物。
基层和/或增强层可附加地含有少量，优选高至10％，特别是高至5％的另外合适的聚合物和/或常规添加剂。
本发明膜是优选通过将含有各自层的材料共挤出成共挤出的初级膜，然后使用常规技术，在至少一个方向上拉伸该初级膜而获得的。也可挤出且拉伸各自层，然后将各自层层压到一起。拉伸优选在纵向上进行。
如Engelmann等在第5栏，第3-13行指出的，在纵向上的拉伸比优选为1∶5～1∶9，特别是1∶6.5～1∶7.5。
最终膜的厚度为，所有增强层的结合厚度为小于25％，优选小于15％，更优选小于10％全部膜的厚度。现参考图1，图1显示的是本发明膜10的截面，其含有基层11和增强层12。在一个优选的实施方案中，基层11的厚度为约60-125μm，增强层12的厚度为约2-10μm。在存在复合基层和/或复合增强层的情况下，基层所结合的厚度为约60-125μm，增强层的所结合的厚度为约2-10μm。在一个特别优选的实施方案中，存在厚度60-125μm的单基层和厚度约3-5μm的单增强层。
现参考图2，本发明膜可引入到带产品20中，该产品带20展示出上述的有益性能。在图中描述的带产品由基层11，增强层12，粘合层21，底层22和任选的黏性-排斥剥离涂敷层23组成。对于该粘合层，底层和任选的剥离涂敷层，可使用任何常规材料。该粘合剂优选选自天然橡胶基粘合剂，合成橡胶基粘合剂和丙烯酸基粘合剂，该粘合剂为热熔融基粘合剂，溶剂基粘合剂或水基粘合剂。在一个优选的实施方案中，存在剥离涂敷层，其构成于氨基甲酸酯剥离涂层，例如聚十八烷基乙烯酯剥离涂层如来自Anderson Development的ESCOATP-20TM和来自Mazo Corporation的RA95-HTM。在另一个优选的实施方案中，该带产品没有剥离涂层。
本发明带用于各种公知目的的制品，例如，用于撕裂或增强目的。在一个优选的实施方案中，其描述在图3中，制品为系列包装袋30，其中独自包装袋32由本发明带产品条31连接起来。在另一个优选的实施方案中，其描述在图4中，制品为含有撕签41的封袋40，该撕签用于在密封之后打开该封袋，其中该撕签41用本发明的带产品42增强。如此撕条是公知的，其用于打开许多类型的包装物，例如，该包装物不但可以是封袋，而且也可以是洗涤剂盒香烟盒等。在另一个优选的实施方案中，其描述在图5中，制品为购物袋50，其包括处于手柄区域的开口51，其中该开口在其所有的侧面上由垂直带产品条52和水平产品带条53补强。这种类型的补强用于所有类型的制品，例如，该补强不仅可用于购物袋，也可用于相册的边缘，笔记本纸的洞等。
当将共挤出膜切割成带时，优选使用规则刀片，以避免产生微缺口。规则刀片产生出正常边缘，其实际上没有微缺口。除上述之外，有时希望生成微缺口，有意使该带在交叉方向上容易撕裂，这样可使用如锯齿状刀片将该膜切割成带。
以下将参考非限定本发明的实施例，进一步描述本发明。实施例
通过主挤出机，由冲击改性的聚丙烯(Shell的7C06TM树脂)，线性低密度聚乙烯(Dow的2032TM树脂)和着色剂(Spectrum的1051672RedTM)的共混物挤出1530mm宽的基层。冲击改性的聚丙烯对线性低密度聚乙烯的比率为93-7wt％。该主挤出机由5个区组成，其在温度215-250℃下操作。
通过共挤出机，由7C06TM树脂，2032TM树脂和脱纤化试剂(HY6100TM树脂，也来自于Shell)的共混物共挤出1530mm宽增强层，将该增强层挤出到基层上。7C06TM：2032TM：HY6100TM的重量百分比为39.6∶60.3∶0.1。该共挤出机由3个区组成，其也在温度215-250℃下操作。
在挤出之后，将该膜首先冷却到35-40℃，然后经过两个冷却辊和一个上光辊，其在80-85℃的温度下操作。之后，该膜经过预热辊，该预热辊在约108℃下操作，然后在120℃时进行取向。在此之后，使该膜经过退火辊进行退火，该辊在130℃下操作，然后经过系列逐步冷却器冷却辊。
改变挤出材料的量以生成三种厚度分别为63，72和120μm的本发明带。为加以比较，也同时挤出63μm和120μm厚的膜，每种膜没有增强层(“没有PE”)。没有PE的63μm膜含有80wt％的HY6100TM和20wt％的2032TM。没有PE膜的120μm含有7C06TM和少量的着色剂。生成的膜所展示的性质显示在表1中。表1
厚度(μm) 拉伸强度(N/4mm) 冲击拉伸强度(KJ/m2) 10％伸长时的负载(N/4mm) 断裂伸长(％)
63±3μm(PE1＝2-8μm) 72.8 2222 38.4 35
72±3μm(PE＝2-8μm) 79.2 2130 42.4 32
120±6μm(PE＝2-10μm) 120 2400 64 23
63±3μm(没有PE) 68.8 1800 36 40
120±6μm(没有PE) 152 2800 80 35
1PE指的是存在所指厚度的聚乙烯层。
应该明了的是，本说明书和权利要求只是用于阐述，而不是对本发明的限制，可对本发明进行各种改进和变化而不背离本发明的精神和范围。

Claims (21)

1、一种膜，其包括
(A)基层；
(B)粘合到(A)的增强层；
其中(B)由比(A)坚固的材料制得，(B)在(A)表面上形成连续层，(B)的厚度小于(A)+(B)总厚度的25％。
2、权利要求1的膜，其中基层(A)含有聚丙烯-烯烃共聚物。
3、权利要求2的膜，其中基层(A)进一步含有共混的聚乙烯。
4、权利要求3的膜，其中在基层(A)中，共混的聚乙烯对聚丙烯-烯烃共聚物的比率为25∶75～5∶95。
5、权利要求1的膜，其中增强层(B)含有聚乙烯。
6、权利要求5的膜，其中增强层(B)进一步含有共混的聚丙烯-烯烃共聚物。
7、权利要求6的膜，其中在增强层(B)中，共混的聚丙烯-烯烃共聚物对聚乙烯的比率为50∶50～25∶75。
8、权利要求1～7中任一项的膜，其中，基层(A)的厚度约为60-125μm，增强层(B)的厚度约为2-10μm。
9、权利要求8的膜，其中该增强层(B)的厚度约为3-5μm。
10、权利要求8的膜，其通过共挤出基层(A)和增强层(B)而制备。
11、一种带产品，其包括：
(A)权利要求1～10任一项的膜；
(B)涂敷在膜(A)之上的粘合剂。
12、权利要求11的带产品，其中该粘合剂选自天然橡胶基粘合剂，合成橡胶基粘合剂和丙烯酸基粘合剂。
13、权利要求12的带产品，其中该粘合剂为热熔融基粘合剂，溶剂基粘合剂或水基粘合剂。
14、权利要求11的带产品，还包括一种涂敷在膜(A)上的粘合剂-排斥剥离材料，其涂敷在粘合剂(B)涂敷面的反面上。
15、权利要求14的带产品，其中该粘合剂-排斥剥离材料为一种氨基甲酸酯剥离涂料。
16权利要求15的带产品，其中该粘合剂选自天然橡胶基粘合剂，合成橡胶基粘合剂和丙烯酸基粘合剂。
17、权利要求16的带产品，其中该粘合剂为热熔融基粘合剂，溶剂基粘合剂或水基粘合剂。
18、一种含有权利要求11～17任一带产品的制品。
19、权利要求18的制品，其包括系列包装袋，该包装袋被该带产品串联地粘连。
20、权利要求18的制品，其包括一种含该带产品的密封包装，其适用于通过拉拽该带产品的一端而打开。
21、权利要求18的制品，其包括一个采用该带产品补强的容器。
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