CN1902048A - 多层聚合物片材 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及适合于包装应用的多层片材、制造多层片材的方法和由制造的多层片材生产的制品。

Description

多层聚合物片材
本发明涉及适合于包装应用的多层片材、和由多层片材制成的制品。
纸箱板(carton board)容器用于包装家庭材料的各类应用，如谷物、冷冻食物、简便食物、净化和洗涤产品、化妆品、和药物。
这些容器一般是由各种型式的纸箱板建造的，如摺合纸盒板、白色衬里刨花板、实心漂白板、和实心原色板。尽管纸箱板提供了包装不同货物的经济方法，但它们通常遭受差的感官特性、具有差的阻隔性能、差的防潮性和差的耐化学性。这些问题可以通过在纸箱板的表面施用塑料或金属层压材料来解决，但是产生的复合材料很难再利用并且制造是昂贵的。
此外，经常希望的是通过在设计中引入复杂形式以使包装吸引消费者。然而，很难由纸箱板片材形成复杂的形状。
因此，继续需要具有优良的机械稳定性、优良的防潮湿和耐化学性并适合于制造包装容器的材料，它优选是可再循环的并且具有良好的可印性和触觉性质。
本发明涉及一种多层片材，其包括至少一个泡沫丙烯聚合物层和至少一个非泡沫聚合物层，其中非泡沫聚合物层包括聚合物，该聚合物包括源于1-烯烃单体的单元，其特征在于多层片材具有满足下列关系的性质：
0.2＜T＜2                      (1a)
其中T是用毫米表示的多层片材的总厚度，它是根据美国标准和材料试验学会(American Society of Standards and Materials)(ASTM)标准ASTM D645M-97测量的；和
100＜G＜500                    (1b)
其中G是用克/平方米(g/m2)表示的多层片材的克重，其根据ASTM D646-96(2001再审定的)测定；和
S≥2×10-7G3.1872              (1c)
其中S是用毫牛顿米(mM m)表示的多层片材的几何平均弯曲矩，它由下列关系式计算：
S＝(Sm Sc)0.5                  (1d)
其中Sm是以毫牛顿米(mN m)表示的在多层片材平面中的最大弯曲矩，并且它根据Deutsches Institut für Normung e.V.(DIN)标准DIN53121：1996-12中描述的两-点法测定；和Sc是以毫牛顿米(mN m)表示的、在垂直于多层片材平面中测定Sm所选的方向测量的弯曲矩，并且它根据DIN 53121：1996-12中描述的两-点法测定。
图1显示了用于生产折痕的装置的示意图。
图2是包括切口和折痕的多层片材的包装制品的示意图。
图3显示了说明穿过多层片材的横截面的照片。
本发明的多层片材尤其适合于通过在纸箱板纸张加工设备(cartonboard conversion machine)如Autoplaten SP Evoline 102E plus(由Bobst S.A.提供，瑞士)上切削、划痕或折痕加工成形并且热成型成复杂形状。
本发明的多层片材的总厚度满足下列关系式：
0.2＜T＜2                      (1a)
其中T是用毫米(mm)表示的多层片材的总厚度，它根据ASTMD645-97测量。该片材的最小厚度应该不小于0.2mm以便当该多层片材在纸箱板纸张加工设备如Autoplaten SP Evoline 102E plus中代替纸箱板使用时避免技术性困难。如果该多层片材太薄，可能发生的技术性困难的实例是当该片材供应给纸箱板纸张加工设备时该片材可能变形引起该机器的堵塞。对实施本发明来说该多层片材的最大厚度不是决定性的，但是出于经济的原因应该不大于2mm。在本发明的优选方案中，片材的厚度T是0.3到1.5mm、更优选0.5到1.5mm，这在该片材和制品的结构稳定性要求与该片材和该制品的制造成本之间提供了最好的平衡。
本发明的多层片材的另一个重要的参数是用克/平方米(g/m2)表示的该多层片材的克重G，它根据ASTM D646-96(2001年再审定的)测定。该多层片材的克重G满足下列关系式：
100＜G＜500                    (1b)
在公式(1b)中给出的克重G的范围在该片材和由此制造的制品的结构稳定性要求与该片材和该制品的制造成本之间提供了良好平衡。
在优选方案中，该克重大于或等于200克/平方米，和在更优选方案中，该克重大于或等于240克/平方米。在又一个优选方案中该克重小于或等于450克/平方米，和在更优选方案中该克重小于等于410克/平方米。
S是用毫牛顿米(mM m)表示的该层压片材的几何平均弯曲矩，它由下列关系式计算：
S＝(Sm Sc)0.5                  (1d)
其中Sm是以毫牛顿米(mN m)表示的在多层片材平面中的最大弯曲矩，并且它根据在DIN 53121：1996 12中描述的两-点方法测定。
该两-点方法(Zweipunkt-Verfahren)描述于DIN 53121：1996 12的5.1部分。为了用在由本发明的多层片材获得的样品上，用下列方法修正该两-点方法：
1.如在DIN 53121：1996 12的图1(Bild 1)中的说明，在具有回转压板的试验装置上进行该试验。
2.将要试验的多层片材的样品切成50毫米长和38毫米宽。
3.使该多层片材的样品在片材的所有厚度上受到7.5度的弯曲角。
Sc是在垂直于多层片材平面中最大弯曲矩Sm方向D测量的弯曲矩，用毫牛顿米(mN m)表示，并且它根据在DIN 53121：1996 12中描述的两-点方法测定。
如果通过方法如共挤出法生产该多层片材，则在多层片材平面中的最大弯曲矩的方向通常是共挤出的多层片材的纵向。如果不能确定该多层片材的纵向，则可以通过以从多层片材选定的该片材平面中参比线的不同角度从该多层片材获取若干样品来确定多层片材平面中的最大弯曲矩方向。然后将如上所述的两-点方法应用于样品，将弯曲矩值绘制成与参比线的角度的图表以使得可以通过图解插值法或类似的方法测定多层片材平面中的弯曲矩最大值Sm。如果多层片材的弯曲矩是各向同性的，也就是说该测定值在多层片材平面中的所有方向上是相同的，则可以将在多层片材平面中的任何方向作为最大弯曲矩的方向。
对确定该片材在纸板纸张加工设备上使用的适用性来说，该多层片材的几何平均弯曲矩S和该多层片材的克重G是重要的参数。为了使本发明的多层片材用于纸箱板纸张加工设备，该多层片材的几何平均弯曲矩值S满足下列关系式：
S≥2×10-7G3.1872              (1c)
在优选方案中，该几何平均弯曲矩S还满足下列关系式：
S≥0.0021G1.7573               (2)
在本发明的优选方案中，该多层片材具有至少一个折痕或划痕。此处使用的术语“折痕”是指可以通过折叠该多层片材形成的线或痕迹。该折痕可以以任何方法生产，但是通常使用圆边金属条的折痕尺，它更一般用于纸板工业在纸板或盒纸板原料中形成折痕或弯度线。
此处所使用的术语“划痕”是指把材料切入该多层片材以易于弯曲、折痕、折叠、或撕破该片材。划痕以任何方法生产，但是通常使用金属条的切-划痕尺，其中一边是磨光的直到中心或侧面，它更一般在纸板工业中用于部分切穿盒纸板原料，例如为了形成折叠线生产部分切口。
对于多层片材的许多应用，希望该片材是折痕或划痕的。可以用来测试本发明的多层片材的耐折绉性的装置描述于ASTM D 1894 01(第3页，图1c)。
为了制备耐折绉性测试的样品，从多层片材上切下50毫米宽和150毫米长的样品。切削样品以使长轴平行于最大弯曲矩Sm的方向D。对于通过共挤出法生产的多层片材来说，纵向通常平行于最大弯曲矩Sm的方向D。
穿过该条的宽度使该样品折痕，从该条的一端产生45毫米折痕。产生该折痕的装置用示意图以标记200显示于图1中。用于产生折痕的折痕尺具有1.36毫米的宽度。该折痕尺的折痕边是半径1.1毫米的圆形部分。为了测试，将样品折痕到预定深度。该折痕的深度D用毫米表示，它取决于样品的克重G并且使用下列公式计算：
D＝0.00109G(3)。
将该测试样品固定到试验装置的工作台表面上，长侧对应于工作台的长侧面。样品可以通过任何合适的方法固定如用双面胶带或用夹子。将固定装置应用到折痕样品的长段直到距离该折痕1毫米以使样品的远侧折痕端没有固定于该工作台的表面并由此能够自由弯曲。
然后通过结合的合适方法如通过胶合将绳附着于样品的远侧折痕端，同时当心不弯曲该折痕。该绳沿着样品长轴的中心排列直到测试装置的滑轮和载荷元件。
然后开动测试装置，接着将样品的折痕端以125毫米/分钟的速度拖入垂直位置直到折痕的角度是90度。
然后将样品在这个位置保持60秒，在这个时间之后记录保持样品折痕角度在90度所需的弯曲力。
然后解除在样品上的弯曲力，并将样品回送到它的原始位置。然后将样品放松180秒。
重复三次测试，然后由获得的记录的弯曲力的三个值计算以牛顿单位测量的平均弯曲力F，该弯曲力为保持样品折痕角度在90度所需的弯曲力。
在本发明的优选方案中，平均弯曲力F小于3牛顿、更优选小于2.5牛顿、和最优选小于2牛顿。
折痕或划痕的多层片材可用于制造制品如包装制品。该折痕或划痕可以在纸箱板纸张加工设备上产生。在本发明的优选方案中该多层片材包括至少一个折痕。
当考虑到在纸箱板纸张加工设备上使用上述片材时，该片材的最大卷曲是重要的参数。当用于纸箱板纸张加工设备时，具有高卷曲值的片材可能引起操作问题，如干扰。在本发明优选方案中多层片材的最大卷曲小于50毫米、更优选小于20毫米，它根据描述于ASTM D4825-97(2002年再审定的)的方法测量。为了用在取自多层片材的样品上，用下列方式修正测试法：
1.在一个片材的样品上进行测试，样品是圆形的并且具有216毫米直径。
2.在环境条件下进行测试。
3.将样品置于测量仪器(gauge)上并旋转，进行测试步骤直到得到最大卷曲。
本发明的多层片材具有优良的阻隔性能。在本说明书中公开的水蒸汽透过速率以克每平方米每24小时(g/m2 24h)测量并且它根据纸浆造纸工业技术协会(Technical Association of the Pulp and PaperIndustry)(TAPPI)标准试验方法T-523om-82测定，水蒸汽透过速率一般小于2.0g/m2 24h。氧透过速率以立方厘米每平方米每24小时(cm3/m2 24h)测量并且它根据ASTM D-3985在环境室温和压力下测量，它一般小于6000cm3/m2 24h。
本发明的多层片材包括泡沫聚合物层，其中泡沫聚合物层由发泡聚合物组合物产生，所述组合物包括源于丙烯的单元。用于产生泡沫丙烯聚合物层的有效的发泡聚合物组合物和泡沫体教导于美国专利Nos.6,544,450；6,440,241；6,417,242；6,417,240，和6,251,319中。
此处使用的术语“发泡丙烯聚合物组合物”是指包括聚合物的组合物，在该聚合物中至少50重量％的它的单体单元直接源自丙烯，该组合物用来生产本发明的多层片材的泡沫层。
此处使用的，术语“丙烯均聚物”是指源于丙烯单体反应的聚合物，而术语“丙烯互聚物”是指源于丙烯单体与至少一种除了丙烯之外的单体反应的聚合物并且它包括，例如，无规、嵌段和接枝共聚物和三元共聚物。
发泡丙烯聚合物组合物的聚合物可以仅仅包括一或多种丙烯均聚物、一或多种丙烯互聚物、一种或多种每种丙烯均聚物和丙烯互聚物的共混物、和早先提到的丙烯聚合物与不包括丙烯的聚合物的共混物。发泡丙烯聚合物组合物的聚合物优选包括至少约50、更优选至少约80、和最优选约100重量％的丙烯单体衍生单元，以发泡丙烯聚合物组合物中的聚合物总重量计。
合适的丙烯互聚物包括丙烯与烯烃的互聚物，所述烯烃选自：乙烯、具有1到10个碳原子的1-烯烃和具有4到10个碳原子的二烯烃。丙烯互聚物还包括丙烯与1-烯烃的无规三元共聚物，所述1-烯烃选自乙烯和具有4到10个碳原子的1-烯烃单体。具有4到10个碳原子的1-烯烃包括线性和支化烯烃如，例如，1-丁烯、异丁烯、1-戊烯、3-甲基-1-丁烯、1-己烯、3，4-二甲基-1-丁烯、1-庚烯、和3-甲基-1-己烯。具有4到10个碳原子的二烯烃的实例包括1，3-丁二烯、1，4-戊二烯、异戊二烯、1，5-己二烯、和2，3-二甲基-1，3-己二烯。除了丙烯之外的烯属不饱和单体可以包括在发泡丙烯聚合物组合物的丙烯互聚物内如乙烯基乙酸酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸、衣康酸、马来酸、和马来酐。
在优选方案中，发泡丙烯聚合物组合物包括市售的丙烯均聚物如高熔体强度聚丙烯Pro-faxTM PF814(来自Basell Polyolefins CompanyN.V.，荷兰)或DaployTM WD130HMS(来自Borealis A/S，丹麦)。
可用于发泡丙烯聚合物组合物的合适的非丙烯聚合物包括高、中等、低和线性密度的聚乙烯、聚丁烯-1、乙烯/丙烯酸共聚物、乙烯/乙酸乙烯酯共聚物、乙烯/丙烯共聚物、苯乙烯/丁二烯共聚物、乙烯/苯乙烯共聚物、乙烯/丙烯酸乙酯共聚物、和离子聚合物。如果需要，该发泡丙烯聚合物组合物可以包含其它的有效热塑性塑料如高密度聚乙烯、氯化聚乙烯、EPDM橡胶(乙烯/丙烯/二胺共聚物)与聚乙烯的热塑性烯烃混合物。该发泡丙烯聚合物组合物优选包括小于20重量％的非丙烯聚合物、更优选小于10重量％的非丙烯聚合物和最优选小于5重量％的非丙烯聚合物，以发泡丙烯聚合物组合物中的聚合物总重量计。
该发泡丙烯聚合物组合物的丙烯聚合物优选具有至少100,000的重均分子量。分子量可以用已知的方法测量。
该发泡丙烯聚合物组合物的丙烯聚合物优选具有至少5厘牛顿(cN)、更优选至少10cN、和更加优选至少20cN的熔体强度。优选，该丙烯聚合物具有不大于约40cN、更优选不大于约50cN的熔体强度。遍及本说明书的术语“熔体强度”是指以cN表示的熔融聚合物材料股的张力测量，所述熔融聚合物材料股从具有2.1mm直径和42mm长的毛细管模具中在190℃下以1.36克/分钟(g/min)的速度下挤出并在恒定加速度下拉伸以便使用购自Goettfert，Inc.称为Goettfert Rheotens熔体拉紧装置的装置测定极限拉伸力或破裂时的强度。
该丙烯聚合物优选具有0.5到7、优选2到4dg/min的熔体流动速率，根据ASTM D1238条件L。
任选将添加剂包括在发泡丙烯聚合物组合物内，如稳定剂其包括自由基抑制剂和紫外波(UV)稳定剂、中和剂、成核剂、滑爽剂、防结块剂、颜料、抗静电剂、澄清剂、蜡、树脂、填料如纳米填料、二氧化硅和炭黑、泡沫稳定剂和本领域熟知的结合或单独使用的其它添加剂。有效量是本领域已知的并且取决于组合物中聚合物的参数和它们遭受的条件。
该发泡丙烯聚合物组合物可以任选包括成核剂以控制泡沫细胞的尺寸。有效的成核剂教导于美国专利Nos.6,417,242第11栏第63行至第12栏第3行。优选的成核剂包括无机物如碳酸钙、滑石、粘土、二氧化钛、二氧化硅、硬脂酸钡、和硅藻土。成核剂的用量可以是每100重量份聚合物树脂0.1到3重量份。优选的范围是0.3到2重量份。
本发明的多层片材的泡沫聚合物层可以通过真空起泡、通过物理搅拌发泡丙烯组合物混合物或通过将发泡剂引入发泡丙烯聚合物组合物来生产。在优选方案中在发泡丙烯聚合物组合物中引入发泡剂。
可以使用的发泡剂是物理发泡剂或化学发泡剂或其结合。物理发泡剂通常是具有低沸点的压缩气体或液体。化学发泡剂通常是分解和产生气体如氮、氨或二氧化碳的固体化学化合物。
有效的物理发泡剂教导于美国专利Nos.6,544,450第2栏第52行至第3栏第6行；6,440,241第4栏第17行至第31行；6,417,240第6栏第45行至第7栏第7行；和6,251,319第4栏第38行至第5栏。优选的物理发泡剂包括二氧化碳。二氧化碳优选以液体用于实施本发明，尽管二氧化碳气体的使用可接受。优选以气体使用氮气，而水一般以液体使用，尽管任何形式是可以接受的。
有效的化学发泡剂教导于美国专利Nos.6,417,240第7栏第5行至第13行；和6,251,319第5栏第3行至第7行。优选的化学发泡剂包括碳酸氢钠和柠檬酸的混合物。该发泡剂可以包括任何比例的物理发泡剂和化学发泡剂二者。通常将发泡剂加入熔化的发泡丙烯聚合物组合物中以制备多层片材的泡沫层。加入该熔化的发泡丙烯组合物的发泡剂的量通常是0.01到5重量％、和优选0.1到3重量％，以发泡剂和发泡丙烯聚合物组合物的总重量计。
本发明的多层片材包括至少一层非泡沫聚合物层，其中该非泡沫聚合物层包括非泡沫聚合物组合物，所述非泡沫聚合物组合物包括源于1-烯烃单体的单元。
此处使用的术语“非泡沫聚合物组合物”是指用来产生本发明多层片材的非泡沫聚合物层的组合物并且它包括热塑性聚合物，其中至少50重量％的它的单体单元直接源自1-烯烃单体，该非泡沫聚合物组合物此外具有根据ASTM-D-792测量的通常大于或等于870千克/立方米的密度。
合适的1-烯烃单体包括乙烯、丙烯、1-丁烯、异丁烯、戊烯-1、3-甲基-1-丁烯、1-己烯、3，4-二甲基-1-丁烯、1-庚烯、和3-甲基-1-己烯。在优选方案中，1-烯烃单体是乙烯或丙烯，在最优选方案中1-烯烃单体是丙烯。
此处使用的，术语“烯属均聚物”是指源于1-烯烃单体反应的热塑性聚合物，而术语“烯属互聚物”是指源于1-烯烃单体与至少一种其它单体反应的热塑性聚合物并且包括，例如，无规、嵌段、和接枝共聚物和三元共聚物。
非泡沫聚合物组合物的聚合物可以仅仅包括一或多种烯属均聚物、一或多种烯属互聚物、一种或多种每种烯属均聚物与互聚物的共混物、和早先提到的聚合物与不包括1-烯烃的聚合物的共混物。该非泡沫聚合物组合物的聚合物优选包括至少50、更加优选至少75、和更加优选100重量％的1-烯烃单体衍生单元，以非泡沫聚合物组合物中聚合物的总重量计。在优选方案中1-烯烃单体是丙烯。
用于非泡沫聚合物组合物的合适的丙烯-乙烯共聚物包括VERSIFYTM Plastomer(塑性体)和Elstomer(弹性体)(购自DowChemical Company)。
本发明的多层片材可以通过切削和划痕加工成形。在优选方案中将该多层片材热成型成所要求的形状、轮廓或外形。术语“热成型的多层片材”是指该多层片材可以容易地热成型或相反在加热和机械压力下使用本领域已知的任何方法加工成形成不同的形状或外形。定向的非泡沫聚合物层通常不适合生产可以通过切削、划痕或折痕加工成形并随后热成型成复合形状的热成型的多层片材。因此，在本发明的优选方案中非泡沫聚合物层不是定向的。
适合于生产本发明多层片材的非泡沫聚合物层的市售聚合物的实例包括丙烯均聚物如H302-09RSB(The Dow ChemicalCompany，USA)。
在优选方案中该非泡沫聚合物层包括填料如碳酸钙、滑石、粘土、云母、硅灰石、空心的玻璃珠、二氧化钛、二氧化硅、炭黑、玻璃纤维或钛酸钾。优选的填料是滑石、硅灰石、粘土、单层的阳离子交换层的硅酸盐材料或其混合物。滑石、硅灰石、和粘土通常是各种聚合物树脂已知的填料。参见例如美国专利No.6,306,419和6,329,454，其中整体描述了这些材料和它们作为聚合物树脂的填料的适用性。
包括在本发明范围内的非泡沫聚合物层通常使用具有数均粒度优选小于或等于10微米(μm)、更优选小于或等于3μm的这类无机填料，所述数均粒度通过反向散射电子影像使用扫描电子显微镜测量。一般，如果可得到，可以非常合适地使用优选等于或大于0.001μm、更优选等于或大于0.5μm的较小的平均粒度。
如果使用填料，其用量通常为至少1重量份、更优选至少10重量份和最优选至少15重量份，以非泡沫聚合物组合物的总重量计。通常，已经发现，填料的使用量直到(up to)和包括50重量份、优选直到和包括40重量份、和最优选直到和包括35重量份是足够的，以非泡沫聚合物组合物的总重量计。
可以使用本领域己知的粘合剂来使本发明多层泡沫片材各层彼此粘合或粘合到其它的材料上。有效的粘合剂包括热固性粘合剂如聚氨酯树脂和环氧树脂类，和热塑性粘合剂如聚乙烯、聚丙烯、乙烯共聚物、和丙烯共聚物。有效的粘合剂教导于美国专利Nos.5,460,870和5,670,211中。可以用本领域己知的任何方法施加该粘合剂如通过喷涂、涂敷、或以薄膜的形式。优选的粘合剂是热塑性的，因为它们低的成本和潜在的再循环性能。在本发明的优选方案中，将非泡沫聚合物层和泡沫丙烯聚合物层彼此粘附以致不需要另外的粘合剂层。
本发明的多层片材包括至少一层泡沫丙烯聚合物层和至少一层非泡沫聚合物层。
泡沫丙烯聚合物层的密度一般大于或等于200千克/立方米、更优选大于或等于250千克/立方米、和最优选大于或等于300千克/立方米，它根据ASTM-D-3575-93 Suffix W方法B测量。泡沫丙烯聚合物层的密度一般小于或等于800千克/立方米、更优选小于或等于600千克/立方米、和最优选小于或等于500千克/立方米，它根据ASTM-D-3575-93 Suffix W方法B测量。
在优选方案中非泡沫聚合物组合物的热塑性聚合物具有至少50重量％直接源自丙烯单体的它的单体单元，也就是说，该非泡沫聚合物组合物是非泡沫丙烯聚合物组合物。
在本发明的优选方案中该多层片材包括基于泡沫丙烯聚合物组合物的单层和基于非泡沫丙烯聚合物组合物的两层。在本发明更优选的方案中基于非泡沫丙烯聚合物组合物的两层组合物是相同的。在本发明更加优选的方案中，该多层片材包括一层夹在两层非泡沫聚合物层之间的泡沫丙烯聚合物层，其中两层非泡沫聚合物层的热塑性聚合物是未取向的聚丙烯。在本发明最优选的方案中该多层片材包括一层夹在包括未取向的聚丙烯的两层非泡沫聚合物层之间的包括高熔体强度聚丙烯的泡沫丙烯聚合物层。本发明的多层片材可以通过本领域一般已知的方法如共挤出法、挤压涂布法或层压法生产。
在共挤出发泡法中，把发泡丙烯聚合物组合物转变为聚合物熔体，并且一般引入发泡剂以形成发泡凝胶。然后通过模具挤出发泡凝胶并且进入促进发泡的降低或较低压力区之内以形成所要求的产品。降低的压力低于在通过模具挤出之前发泡凝胶保持的压力。
在通过模具挤出发泡凝胶以前，将发泡凝胶从促进熔体混合的温度冷却到较低温度，较低的温度一般在发泡组合物的聚合物组分的熔融温度(Tm)的30°摄氏度(℃)以内。
可以用本领域已知的任何方法如用挤出机、混合器、或掺合器将该发泡剂引入或混入聚合物熔体。在足以防止熔融聚合物材料的基本膨胀和足以整体上在其中均匀分散该发泡剂的高压下将该发泡剂与聚合物熔体混合。任选，成核剂可以混合在聚合物熔体中或在增塑或熔化之前与该聚合物材料干混和。
在相同的方法中，一般将非泡沫聚合物组合物转变为非泡沫聚合物熔体，一般不加入发泡剂。然后通过缝形挤出模头将该非泡沫聚合物熔体挤出在泡沫丙烯聚合物层的至少一个表面上以形成本发明的多层片材。
可以进一步通过改变共挤出的多层片材从挤出模头的牵引速度来控制该片材的厚度和克重。该片材从模头的牵引速度一般称为引出速度，由此较高的引出速度一般导致较低的片材厚度和较低的克重。
本发明的多层片材可用于生产复合形式的容器和包装，并且至今它们不能通过使用纸箱板来生产。本发明的多层片材的特殊优点是它适合于通过在纸箱板纸张加工设备如AutoplatenSP Evoline 102E plus(由Bobst S.A.提供，瑞士)上切削、划痕或折痕加工成形并且适合于热成型为复杂的形状。其它的合适的纸箱板纸张加工设备包括自动平台式模具-切削机型号如YT 1040NC或YT-1300NCS(由Young ShinMachinery Co.，Ltd供应，韩国)、自动压板切削和折痕机的产品系列TRP-802、TRP-1060、TRP-1300或TRP-1435(由Sanwa Mfg.Co.，Ltd提供，日本)、自动模头-切削机和折痕机型号MJ-1030E、JF-660、JFB-1300、JF-1300、MJ-1030E、KFS-1020、KF-1020或JFB-1030(由Iijima Mfg.Co.，Ltd提供，日本)、自动压板压印机型号JR-105、JRK-105、SRK-144(由lberica AG，SA提供，西班牙)和模具冲切折痕机型号NFS-1050M(由Sugano Mfg.Co.，Ltd提供，日本)。
生产成型制品的热成型方法是本领域技术人员所熟知的。热成型的普遍方法是真空成型。在这个方法中由热成型该多层片材生产的成型制品可以广泛地变化。
可以将该多层片材先切削、折痕或划痕并且然后热成型形成模板，然后将它折叠成所要求的形状。可选该多层片材可以首先进行热成型然后酌情切削、折痕或划痕。大多数情况下后面的方法要求纸箱纸板机装配有特殊的冲裁模来容纳热成型的形状，因此在大多数情况下优选先进行切削折痕或划痕步骤。
可以使用该多层片材生产的制品具有许多类型。一般有用的形状包括自立的结构如盒子、管、圆筒、盘、盆、碗、和杯子，或压花表面如装饰镶板，和新制品如儿童的面具。上述的制品可以适合于用于包装食物、美容和个人护理产品、净化和洗涤产品、药物和其它的日用商品。由该片材产生的包装还可以用作对包装制品提供加强保护的包装如瓶子、管、小包、和衬里，或可以用作收集许多制品如瓶子或罐的整理材料。在本发明的一个实施方案中该制品是包装制品，它包括本发明的多层片材和至少一个折痕或划痕。图2是包括切口和折痕的多层片材的包装制品的图。
由这个多层片材产生的包装还可以用作对包装制品提供加强保护的包装，如瓶子、管、小包和衬里，或作为第一次包装，以及还可以用作收集许多瓶子或罐的第二次包装的整理材料。
实施例
表1是本发明实施例1至6所示例的本发明多层片材的特性概要。
实施例1和2表明本发明的多层片材可以通过共挤出生产而且可以根据需要调节该片材的性能从而将该片材用于纸箱板纸张加工设备。
实施例3和4表明本发明的多层片材可以通过层压生产而且可以根据需要调节该片材的性能从而将该片材用于纸箱板纸张加工设备。
实施例5和6表明对于本发明的多层片材可以独立地调节该片材的平均弯曲矩以适应用于尤其需要硬的片材在纸箱板纸张加工设备上使用的应用。在许多应用中使用尤其硬的片材是优选的，在这些应用中尺寸稳定性是重要的性能。
表1多层片材的特性
  样品   实施例1   实施例2   实施例3   实施例4   实施例5   实施例6
  片材厚度T(mm)   0.794   0.55   1.08   1.17   1.02   1.14
  克重G(g/m2)   388   245   342   408   319   400
  平均弯曲矩S(mM m)   45.5   10.4   51   63   66.5   85
  2×10-7G3.1872   35.6   8.2   23.8   41.9   19.1   39.3
  0.0021G1.7573   74.4   33.2   59.6   81.3   52.7   78.5
  用于折痕的弯曲力(N)   1.98   0.845   0.95   2.0   1.11   2.76
  最大片材卷曲C(mm)   15   5   9   6   7   4
  水蒸汽透过速率(g/m224h)   1.13
  氧透过速率(cm3/m224h)   3253
实施例1
这个实施例说明了由共挤出的方法生产本发明多层片材的方法。
用于生产泡沫体的装置包括两个挤出流水线，每个挤出流水线配有熔融器、混合器、挤出机和冷却器，其中一个挤出流水线用于生产多层片材的发泡层，另一个挤出流水线用于生产多层片材的两个非泡沫层。该装置还具有平片共挤出模头，它包括用于起泡-挤出该发泡丙烯聚合物组合物以形成该多层片材中间层的28英寸平缝。该模头在起泡-挤出缝的每一侧还具有两个外部缝，用于在泡沫层的两侧共挤出非泡沫聚合物组合物以形成由夹在两个非泡沫层之间的泡沫层构成的多层片材。
以粒状形态将聚丙烯聚合物送入第一挤出机，在该挤出机中它与添加剂混合以形成发泡丙烯聚合物组合物。使用的聚丙烯聚合物是Pro-faxTM PF814。Pro-faxTM PF814是具有使用测试法ASTM D-1238测量的为3dg/min的熔体流动速率的高熔体强度聚丙烯树脂。聚丙烯聚合物的进料速率是32千克/小时。另外，每100kg发泡丙烯聚合物组合物中添加0.3kg的柠檬酸/碳酸氢钠发泡剂。挤出机条件为在挤出机进料端的180℃到挤出机传输端的200℃的范围内变化。将该聚合物和添加剂熔化物输送到混合器中，在混合器中在压力下每100重量份的发泡聚合物组合物中引入0.3重量份的二氧化碳发泡剂以形成发泡凝胶。将发泡凝胶调整到200℃并在压力下输送到模头，在模头它从平片模头孔中膨胀到较低压力的区域(标准大气压力)。
同时，将聚丙烯聚合物以粒状形态送入第二挤出流水线。使用的聚丙烯聚合物是H302-09RSB(购自The Dow Chemical Company)。HS302-09RSB是具有使用测试法ISO 1133测量的为9.5dg/min的熔体流动速率的丙烯均聚物。该丙烯均聚物聚合物的总进料速度是19kg/小时。挤出机的条件从挤出机进料端的170℃到挤出机传输端的180℃范围。将该非泡沫丙烯均聚物从该挤出机输送到支管中，支管将该物流分成两个近似相等的物流并将它们送到平片共挤压模头的两个外部缝，在那里它流出该平片模头孔到泡沫层的两侧上。将该模块维持在200℃的温度。
从模头的引出速度设置到129米/小时。
通过光学显微法测量该片材层的分布。这些层非常均匀，泡沫层具有0.632毫米的厚度，而两个非泡沫层分别具有0.075毫米和0.087毫米的厚度。
实施例2
这个实施例说明本发明的多层片材可以由共挤出来生产。
实施例2的多层片材采用如与实施例1所述的基本上相同的方法生产，不同的是引出速度是约230米/小时。制造的多层片材的总厚度是0.55毫米，制造的片材的克重是245克/平方米。
实施例3
实施例3的多层片材使用挤出层压法制造。该多层片材包括夹在两个非泡沫层之间的泡沫层。该泡沫层是使用与实施例1所述相似的发泡凝胶组合物通过挤出制造。该非泡沫层是由H302-09RSB聚丙烯(购自the Dow Chemical Company)生产的流延薄膜。该流延薄膜的厚度是80微米。
该多层片材是使用AdflexTM×100G热塑性聚烯烃弹性体(购自Basell Polyolefins N.V.，荷兰)通过将流延薄膜层挤出层压在泡沫层的每一侧形成，将40克/平方米的AdflexTM×100G热塑性聚烯烃弹性体施加到该泡沫层的每个表面。
实施例4
实施例4的多层片材使用与实施例3所述基本上相同的方法制造，不同的是选择的泡沫层具有比实施例3高的厚度和密度。由此制造的多层片材的克重是400克/平方米。
实施例5
实施例5的多层片材使用与实施例3所述相同的方法制造，不同的是该非泡沫层是由H302-09RSB聚丙烯(购自the Dow ChemicalCompany)和30重量％的PolybatchTM RTP 1097填料浓缩物(购自A.Schulman，hc)制成的流延薄膜。
实施例6
实施例6的多层片材使用与实施例5所述相同的方法制造，不同的是增加了该泡沫层的厚度和密度。由此制造的该多层片材的总厚度是1.14毫米，由此制造的多层片材的克重是400克/平方米。

Claims (10)

1.一种多层片材，其包括至少一层泡沫丙烯聚合物层和至少一层非泡沫聚合物层，其中非泡沫聚合物层包括包含源于1-烯烃单体的单元的聚合物，其特征在于该多层片材具有满足下列关系的性质：
0.2＜T＜2                        (1a)
其中T是根据ASTM D645-97测量的、用毫米表示的该多层片材的总厚度；和
100＜G＜500                      (1b)
其中G是根据ASTM D646-96测定的、用克/平方米表示的该多层片材的克重；和
S≥2×10-7G3.1872                (1c)
其中S是用毫牛顿米表示的该多层片材的几何平均弯曲矩，它由下列关系式计算：
S＝(Sm Sc)0.5                    (1d)
其中Sm是以毫牛顿米表示的在该多层片材平面中的最大弯曲矩，它根据DIN 53121：1996-12中描述的两-点法测定；和Sc是以毫牛顿米表示的弯曲矩，它在垂直于多层片材平面中Sm方向并且根据DIN53121：1996-12中描述的两-点法测定。
2.根据权利要求1所述的多层片材，其中该多层片材的几何平均弯曲矩S满足下列关系：
S≥0.0021G1.7573                 (2)。
3.根据权利要求1所述的多层片材，其中该多层片材包括折痕。
4.根据权利要求3所述的多层片材，其中将折痕的角度保持在90度所需的平均弯曲力F小于3牛顿。
5.根据权利要求1-4任一项所述的多层片材，其中该多层片材具有小于20毫米的最大片材卷曲C。
6.根据权利要求1-5任一项所述的多层片材，其中该非泡沫聚合物层包括包含源于丙烯的单元的聚合物。
7.根据权利要求1-6任一项所述的多层片材，其中该多层片材是热成型的。
8.一种制品，其包括权利要求1-7任一项所述的多层片材。
9.根据权利要求8所述的制品，其中该制品是包装制品。
10.根据权利要求8或9所述的制品，其中该制品包括至少一个折痕或划痕。
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