TW555792B - A polyolefin based resin film and a composition for a polyolefin type resin film - Google Patents

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555792 A7 B7 五、發明説明（1) 技術範 本發明係關於彈性模量高之以聚烯烴爲主的樹脂膜， 及用以製造以聚烯烴爲主之彈性模量高之樹脂膜的組成 物。 以前的柃— 已經知道超高分子量聚烯烴是一種用於高強度和高模 量膜的材料。但此超高分子量聚烯烴因其高分子量而使得 熔融黏度高，膜形成（如：修整和拉伸）困難。因此，市售超 高分子量聚烯烴膜通常製自塊狀樹脂之切片方法。 但是，雖然可藉由將超高分子量聚烯烴切片而得到 膜，但其厚度準確性受損，其強度和彈性模量部分欠佳， 因此，難製得高強度和高模量膜。 發明槪沭 本發明的目的是要提出高密度和高模量之以聚烯烴爲 主的樹脂膜，及用以製造此高密度和高模量之以聚烯烴爲 主的樹脂膜之組成物。 本發明者致力於發展高彈性模量之以聚烯烴爲主的樹 脂膜之硏究，結果發現：使用藉由使具特定分子鏈長度的 聚烯烴與具特定重均分子量的聚烯烴蠟和無機塡料以特定 比例混合而得的組成物能夠解決前述問題，並藉此完成本 發明。 換言之，本發明之以聚烯烴爲主的樹脂膜之特徵在 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 、-'口 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 4 555792 A7 _ B7___ 五、發明説明（笱 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 於：作爲樹脂組份的聚烯烴[A](其重均分子鏈長2850奈米 或以上）和聚烯烴鱲[B](其重均分子量700-6000)以 [A]/[B] = 90/10-50/50(重量比）摻合，1〇至300重量份無機塡 料加至100重量份樹脂組份中。 [A]/[B]超過90/10以提高聚烯烴[A]比例時，可加工性 受損，聚烯烴鱲[B]比超過50而使得[A]/[B]低於50/50時’ 所得膜的彈性模量降低。 聚烯烴[A]的密度p 1和聚烯烴蠟[B]的密度p 2以下列 關係爲佳： 0.92^ ρ 1 ^ 0.94 0.91 ^ p 2^ 0.93 -0·01 S ( ρ 1- P 2)$ 0.03 〇 聚烯烴[A]的密度ρ 1和聚烯烴蠟[B]的密度P 2之間的 關係未滿足前述關係式時，組成物的均勻度不足，均勻度 欠佳的組成物形成膜時，會有如破裂之類的問題發生。 以聚烯烴爲主的樹脂膜中之無機塡料的平均粒徑以1 微米或以下爲佳。 藉由將外加無機塡料的平均粒徑降至1微米或以下， 經濟部智慧財4局員工消費合作社印製 能夠得到彈性模量較高之以聚烯烴爲主的樹脂膜。 較佳情況中，本發明之以聚烯烴爲主的樹脂膜的TD方 向拉伸2至10倍。 藉由這樣的拉伸，組成物被製成TD方向之彈性模量高 之以聚烯烴爲主的樹脂膜。TD方向是指與片的厚度方向和 藉由成膜法（如：壓出、砑光..等）自用於以聚烯烴爲主的樹 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -5- 555792 A7 B7 五、發明説明（含 脂膜之起始組成物形成膜或片的機械方向（MD方向）垂直的 方向。 根據本發明之以聚烯烴爲主的樹脂膜之特徵在於：作 爲樹脂組份的聚烯烴[A](其重均分子鏈長2850奈米或以上) 和聚烯烴鱲[B](其重均分子量700-6000)以[A]/[B] = 90/10-50/50(重量比）摻合，10至300重量份無機塡料加至1〇〇重 量份樹脂組份中。 附圖簡沭 附圖1是以聚烯烴爲主的樹脂之製法例的圖示； 附圖2是螺旋壓出單元的螺旋詳細圖； 附圖3是螺旋捏和單元的全階段（full-flight)盤構造 圖； 附圖4是螺旋捏和單元的捏和盤構造圖。 元件對照表 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局W工消費合作社印製 1 捏和步驟 2 滾砑步驟 3 第一個縱切步驟 4 拉伸步驟 5 第二個縱切步驟 10 螺旋捏和設備 11 第一個漏斗 12 第二個漏斗 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐〉 555792 A7 _B7__ 五、發明説明（冷 13 雙軸螺旋 20 螺旋壓出設備 21 漏斗 22 螺旋 23 模具 24 滾砑機 P 全階段螺旋 ND 捏和段 LND 捏和段 DP 溝槽較深處 SND 捏和段 L 全階段螺旋全長 D 桶的內徑

Ds 螺旋直徑 Μ 螺旋溝槽深度 ^ 螺旋階段角度 Η 桶內表面和螺旋溝槽底部之間的距離 af 螺旋階段和桶內表面之間的距離 PE1 聚烯烴 PE2 聚烯烴蠟 較佳實施例之詳沭 本發明中所用聚烯烴[A]的烯烴例包括已知的烯烴， 如：乙烯、丙烯、丁烯和己烯。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) .裝· 線 經濟部智慈財產局員工消費合作社印災 經濟部智慧財產局8工消費合作社印製 555792 A7 B7__ 五、發明説明（导 所用聚烯烴是重均分子鏈長是2850奈米或以上的聚烯 烴。重均分子鏈長不及2850奈米時，聚烯烴分子鏈的內部 糾結不足，難以自本發明之組成物製得高強度和高模量 膜。 作爲聚烯烴[A]，較佳者是重均分子量5x105或以上的 超高分子量聚乙烯和超高分子量聚丙烯。 本發明中的聚烯烴鱲[B]之特徵在於其重均分子量是 700至6000。所用聚烯烴鱲的重均分子量低於700時，組成 物中的聚烯烴[A]和聚烯烴鱲[B]容易分離，聚烯烴鱲容易自 組成物滲出。另一方面，所用聚烯烴鱲的重均分子量高於 6000時，聚烯烴[A]和聚烯烴蠘[B]之混合物的熔融黏度提 高，難得到均勻組成物。自這樣的組成物製得的膜之強度 和彈性模量部分欠佳，難得到高強度和高彈性模量膜。 聚烯烴蠟[B]的例子包括聚乙烯型樹脂（如：低密度聚乙 烯、線形聚乙烯（乙烯-α -烯烴共聚物）和高密度聚乙烯之 類）、聚丙烯型樹脂（如：聚丙烯和乙烯-丙烯共聚物）及蠟 (如：聚（4-甲基戊-1-烯）、聚（1-丁烯））和乙烯·乙酸乙烯酯共 聚物。 聚烯烴的分子鏈長度、重均分子鏈長度、分子量和重 均分子量係以GPC(膠體滲透層析術）測定，由GPC測定得 到的分子量分佈曲線之積分可得知特定分子鏈長度範圍或 特定分子量範圍的聚烯烴混合比（重量％)。 至於本發明中所用無機塡料，可以無限制地使用已知 無機塡料。特定言之，其例子包括金屬鹽（如：碳酸鈣、碳 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） 裝 ^ 訂 線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -8- 555792 A7 ___Β7 五、發明説明（弓 酸鎂、碳酸鋇、硫酸鈣、硫酸鎂和硫酸鋇）、金屬氫氧化物 (如：氫氧化鋁和氫氧化鎂）和金屬氧化物（如：氧化鈣、氧 化鎂、氧化鈦、氧化鋁和氧化鍩）及滑石、黏土、高嶺土、 二氧化矽、水滑石、矽藻土、雲母、沸石、玻璃粉末..等。 此無機塡料以經偶合劑處理以改善分散性及提高所得 膜之機械強度爲佳。至於偶合劑，可以無限制地使用任何 已知偶合劑，特定言之，其例子包括矽烷偶合劑（如：得自 Nippon Uni car Co.，Ltd.的各式各樣矽烷偶合劑）、鈦偶合 劑（如：Ajinomoto Co.，Ltd.市售各種偶合劑）和鍩偶合劑。 此無機塡料可以偶合劑處理：將無機塡料置於攪拌器中， 之後攪拌塡料並以溶於適當有機溶劑中的偶合劑噴灑，及 使有偶合劑附著於其上的塡料乾燥。 除了無機塡料以外，用以製備根據本發明之以聚烯烴 爲主的樹脂膜之組成物可以視情況需要地含有各種類型的 添加物和塡料。這樣的添加物包括有機塡料，如：抗氧化 劑、UV吸收劑、顏料和樹脂細粉末。 較佳情況中，根據本發明之以聚烯烴爲主的樹脂膜和 用於以聚烯烴爲主的樹脂膜之組成物含有至少10重量％分 子鏈長2850奈米或以上之以聚烯烴爲主的樹脂。此分子鏈 長2850奈米或以上之以聚烯烴爲主的樹脂含量至少10重 量％(以20重量％爲佳）時，強度特別優良，能夠得到強度極 佳之以聚烯烴爲主的樹脂膜。 用以製造根據本發明之以聚烯烴爲主的樹脂膜之組成 物可得自：使起始超高分子量聚烯烴與聚烯烴蠛在切剪力 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝·

、1T 經濟部智慧財產局資工消費合作社印¾ -9- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 555792 A7 _ B7_____ 五、發明説明（1) 高的捏和單元中混合。特定言之，可以是用以捏和橡膠的 班伯里混合機、捏和機和混合滾筒及用以捏和熱塑性樹脂 的螺旋捏和單元。 使用螺旋捏和單元時，希望使用螺旋L/D是30或以上 的單元，此單元配備至少一個Lf/D是3或以上的全階段螺 旋和LJD是5或以上的捏和段，並滿足下列關係式： (關係式） 35^ α ^ 60 0.15^ (M/D)^ 0.25 其中，α是全階段螺旋的階段角度（°)，Μ是全階段螺 旋之螺旋槽的深度（毫米），L是螺旋全長（毫米），D是桶的 直徑（毫米），Ln是捏和段總長（毫米）（但在有2或多個捏和 段含於螺旋中時，Ln是各元件長度總和），Lf是全階段螺旋 總長（毫米）（但在有2或多個階段螺旋含於螺旋中時，Lf是 各元件長度總和）。 使用螺旋捏和單元時，可以連續設定製膜所須加工步 驟，如：捏和之後的砑光滾筒加工步驟和拉伸步驟，此情 況與使用班伯里混合機或捏和機時不同。 參考附圖，以使用螺旋捏和單元作爲捏和單元爲例地 描述本發明之實施例。 <膜之製法> 附圖1是製備以聚烯烴爲主之樹脂膜的製備線圖示。 本製備線依序由捏和步驟1、滾砑步驟2、第一個縱切步驟 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 111 n n I ϋ —Ί11 I I — (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -10- 經濟部智慧財1局員工消资合作社印製 555792 A7 ___B7 五、發明説明（玲 3、拉伸步驟4和第二個縱切步驟5構成。 捏和步驟1中，使用螺旋捏和單元1〇，此捏和單元配 備有第一個漏斗11用以供應平均分子鏈長2850奈米或以 上的聚烯烴PE1和聚烯烴鱲PE2，備有第二個漏斗12用以 供應塡料（包括無機塡料）。螺旋捏和單元10配備雙軸螺旋 13，其於強烈捏和樹脂的同時將漏斗11、12供應的混合樹 脂和塡料並向前壓出。藉捏和得到之用以製備以聚烯烴爲 主之樹脂膜的組成物被製成粒。 滾砑步驟2中使用螺旋壓出單元20。單元20備有漏斗 21(用以引入捏和步驟1得到的樹脂組成物粒）和螺旋22。 單元20使樹脂組成物向前壓出，排放棒狀或片狀熔融樹脂 通過模具23，樹脂以滾砑機24滾砑得到膜。所得膜的長度 方向是MD方向。 第一個縱切步驟3中，滾砑步驟2中得到的膜於寬度 方向被切成2片。例如，自600毫米寬的膜得到300毫米 寬的2個膜。 拉伸步驟4中，300毫米寬的前述膜的TD方向（寬度方 向）被拉伸2至10倍，以4至5倍爲佳。藉此，可以得到 TD方向經拉伸之以聚烯烴爲主的樹脂膜。 較佳實施例中，在拉伸步驟之後，於約（Tm-10)至（Tm-5) t (比以聚烯烴爲主的樹脂膜組成物熔點來得低的溫度）進行 熱固定步驟。 第二個縱切步驟5中，拉伸步驟4中得到之以聚烯烴 爲主的樹脂膜被切成所欲寬度尺寸° 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ---------裝----Ί——1T------^ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁} -11 - 555792 經濟部智慧財產局員工消費合作社印^ A7 _______B7_五、發明説明（9) <螺旋捏和單元的螺旋構造> 現將解釋適用以製造用以製備本發明之以聚烯烴爲主 之樹脂膜的捏和單元10中的螺旋1 3構造細節。附圖2所 示者爲螺旋1 3的詳細構造。 螺旋1 3係藉由使零件（稱爲元件）固定於軸（所謂的螺旋 軸）上而構成。 附圖2中，以P表示的元件是全階段螺旋。此全階段 螺旋全長度的溝槽皆爲螺旋形。以DP表示的元件是全階段 螺旋中之溝槽比以P表示的全階段螺旋其他溝槽來得深之 處。使用具有此較深溝槽的全階段螺旋，樹脂的停留時間 加長。一種全階段螺旋形狀示於附圖3，其通常用以使捏和 材料向前，即，前進至捏和單元下游。附圖3中，D是桶 的直徑（內徑）（毫米），Ds是螺旋直徑（毫米），Μ是螺旋溝槽 深度（毫米），α是階段角度（°)，Η是桶內表面和螺旋溝槽底 部之間的距離（毫米），而σ f是螺旋階段和桶內表面之間的 距離（毫米）。 前述參數中，α與樹脂的供應速率有關。樹脂供應速 率會隨著α變小而變慢，因此，樹脂停留時間變長，以改 善樹脂混合程度。但α過小時會損及產製率。Μ亦係與樹 脂供應速率和樹脂混合程度有關的參數。 以ND表示的元件是捏和段。此捏和段的形狀通常是多 個具相同截面形狀的捏和盤的幾何中心以直線排列且盤以 預定方向和預定角度環著直線重疊’此如附圖4所示者。 各個捏和盤厚度可以相同或不同。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) .裝. 、?Τ 線 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（21〇Χ297公釐） -12 - 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 555792 A7 B7 ________ 五、發明説明（1)〇 桶中有螺旋插入時，構成捏和段的捏和盤與桶間的距 離不定，距離最小處，施於捏和材料的切剪力最強。 以LND表示的元件是捏和段，其形狀使得捏和盤以與 以ND表示的捏和盤扭曲重疊的反方向扭曲重疊。兩種類型 的捏和盤ND和LND倂用時，捏和材料的停留時間比僅使 用一種捏和段時來得長，因此，施以較強的切剪力。 以SND表示的元件也是捏和段。其特徵在於：以相鄰 的兩個捏和盤作比較，捏和單元下游的捏和盤比上游捏和 盤來得薄。藉由使用這樣的捏和盤SND，得以調整朝捏和 材料下游的流率，可以較強壓縮或拉伸作用施用於捏和材 料上。 附圖4所示者是插於雙股螺旋壓出機中的捏和段，其 中未示出螺旋軸。 在製造製備本發明之以聚烯烴爲主的樹脂膜之組成物 的螺旋捏和單元中，整個螺旋的L/D設定爲30或以上，捏 和段的Ln/D設定爲5或以上，全階段螺旋的Lf/D設定爲3 或以上。此外，在全階段螺旋中，設計參數使得35$ ^ $ 60且0.15S (M/D)S 0·25。隨著L/D的變大，停留時間變 長。藉由選擇前述參數，能夠得到可模製成高彈性模量膜 之以聚烯烴爲主的樹脂組成物。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） I II n ϋ ~線 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -13-

Claims (1)

1. 555792 A8 B8 ,1: C8 D8 六1冲脅專利I範圍 1 1. 一種以聚烯烴爲主的樹脂膜，其特徵在於：作爲樹脂 組份的聚烯烴[A](重均分子鏈長2850奈米或以上）和聚烯烴 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 蠛[B](重均分子量是 7 00-6000)以[A]/[B] = 90/1 0-5 0/5 0(重量比） 摻合，10至300重量份無機塡料加至100重量份樹脂組份 中 〇 2. 如申請專利範圍第1項之以聚烯烴爲主的樹脂膜，其 中，該聚烯烴[A]的密度p 1(克/立方公分）和該聚烯烴鱲[B] 的密度P 2(克/立方公分）滿足下列關係： 0.92^ p 1 ^ 0.94 0.91 ^ p 2^ 0.93 -0.01 S ( p 1- p 2)$ 0.03。 3. 如申請專利範圍第1或2項之以聚烯烴爲主的樹脂 膜，其中，該無機塡料的平均粒徑是1微米或以下。 4. 如申請專利範圍第1或2項之以聚烯烴爲主的樹脂 膜，其中，其於TD方向拉伸2至10倍。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 5. —種用於以聚烯烴爲主的樹脂膜之組成物，其特徵在 於：作爲樹脂組份的聚烯烴[A](重均分子鏈長2850奈米或以 上）和聚烯烴鱲[B](重均分子量是700-6000)以[A]/[B] = 90/10-50/50(重量比）摻合，10至300重量份無機塡料加至1〇〇重量份 樹脂組份中。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） •14-