專利名稱：具有高抗穿透性和抗連續(xù)撕裂性的剛性薄膜的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及特別適合包裝和其它技術(shù)應(yīng)用的具有高剛性和高抗穿透性的薄膜。
背景技術(shù)：
薄膜厚度的不斷降低在許多包裝應(yīng)用以及作為表面保護(hù)膜的應(yīng)用中由于不足的韌性，更特別是較薄的薄膜的不足的抗穿透性而受到限制。如果使用較韌的材料，則它們經(jīng)常更昂貴并通常也造成剛性的顯著降低，這不利地影響在許多分裝機(jī)上的行為并要求較低的線速度。從EP I 716 830 BI中獲知這樣的薄膜，其借助在擠出后通過熱壓花而進(jìn)行的聚
合物混合物的熱處理和重結(jié)晶而實(shí)現(xiàn)機(jī)械性能的顯著改進(jìn)。所述薄膜由聚乙烯(PE)和聚丙烯(PP)的混合物構(gòu)成，其中聚乙烯始終是過量組分(最多70份PP，基于100份PE計(jì)，即最多42重量％的聚丙烯比例)并因此形成基體。所述薄膜由于它們的高柔軟度而用于衛(wèi)生應(yīng)用。由于它們的相對(duì)低的剛度(也與熱處理之前的測量值比較)，既沒有考慮也沒有提到用作包裝膜的用途。在EP 616 880 BI中描述了用于包裝目的的熱處理板材和薄膜。但是，唯一力求的是改進(jìn)光學(xué)性能，如透明性。此外，實(shí)施例中也沒有提到不同聚合物的混合物。其涉及由純聚丙烯制成的板材和薄膜。GB 1087036涉及由塑料混合物，例如由PP和PE制成的包裝帶的制備。其中提到的所有產(chǎn)品通過例如在95-105°C的溫度(即低于聚乙烯的熔融溫度)下以1:5至1:8的拉伸比拉伸來制備。這產(chǎn)生具有極低斷裂伸長率(在實(shí)施例中為19-25%)的高剛性包裝帶，其在制備和性能方面與本發(fā)明的產(chǎn)品不可比。GB 1276023描述了由PE和PP的混合物制成的雙軸拉伸薄膜。這些薄膜也非常剛性和具有低可延伸性(最多80%的斷裂伸長率)。EP 452 813 A2涉及通過PP和PE的混合物在這兩種組分的熔點(diǎn)之間的溫度下冷成形來制備成形部件。在此目標(biāo)是獲得熱形狀穩(wěn)定的部件。沒有提到機(jī)械性能的可能的改進(jìn)或還有將該方法轉(zhuǎn)用至薄膜上。US 5 024 799描述了制備由聚烯烴制成的經(jīng)拉伸和同時(shí)壓花薄膜的特殊方法。該同時(shí)的拉伸和壓花方法根據(jù)當(dāng)時(shí)的一般現(xiàn)有技術(shù)在低于熔點(diǎn)的溫度下，在聚烯烴的情況下在200° F(93°C)下進(jìn)行。該文獻(xiàn)沒有給出關(guān)于溫度對(duì)產(chǎn)物性能的影響和優(yōu)選的混合比的信息。WO 00/58090描述了在壓花步驟后預(yù)計(jì)用于隨后金屬化的三層流延聚烯烴薄膜或取向聚烯烴薄膜。在這種情況下，在熱形狀穩(wěn)定的聚丙烯芯層上使用至少一個(gè)由具有較低熔點(diǎn)的聚烯烴制成的輕質(zhì)可壓花外層。該文獻(xiàn)既沒有描述不同聚烯烴的混合物，又沒有描述壓花溫度的影響
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供具有明顯提高的抗穿透性和抗連續(xù)撕裂性且同時(shí)剛度和強(qiáng)度與目前常見的包裝膜相比幾乎未改變的薄膜。在此，根據(jù)本發(fā)明，該薄膜既未單軸拉伸也未雙軸拉伸。這是指該薄膜幅在溫度影響下在兩個(gè)方向之一中拉伸不超過10%。令人驚訝地，現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)具有與聚乙烯混合的作為基體組分(在至少一層中的總比例為至少45%)的PP的薄膜在所用組分的熔點(diǎn)之間的溫度下熱處理后與由聚乙烯制成的包裝膜和從EP I 716 830 BI中已知的衛(wèi)生膜相比具有優(yōu)異的抗穿透性和抗連續(xù)撕裂性和同時(shí)提聞的剛度。
與由低密度聚乙烯(LDPE)和線性低密度聚乙烯(LLDPE)的混合物制成的典型包裝膜相比，發(fā)現(xiàn)韌度提高多達(dá)大于3倍，同時(shí)剛度提高或保持幾乎相同。這通過在至少一層中至少45%的聚丙烯比例實(shí)現(xiàn)。PP比例優(yōu)選為至少50%，更特別至少60%。如果使用PP和PE的共聚物或多相混合物，其PE共聚單體比例根據(jù)本發(fā)明分?jǐn)偟絇E相中。丙烯-乙烯共聚物，尤其是無規(guī)共聚物，因此可以是本發(fā)明薄膜中的唯一材料。對(duì)單層薄膜而言，45至95%PP與55至5%PE的混合物是優(yōu)選的，更特別是55至80%PP與20至45%PE的混合物。多層結(jié)構(gòu)是有利的。在此可以設(shè)計(jì)由PP構(gòu)成的一層和由PE構(gòu)成的第二層。也可以在一個(gè)或多個(gè)層或所有層中存在PP和PE的混合物。重要的是，根據(jù)本發(fā)明存在至少一個(gè)具有至少45%PP的層并在所述層或至少一個(gè)其它層中存在PE。根據(jù)本發(fā)明，因此可用的是包含具有45至100%PP的第一層和一個(gè)或多個(gè)具有最多100%PE的其它層的多層薄膜。優(yōu)選地，在所有三個(gè)層中都存在PP和PE的混合物。與由純PE構(gòu)成的覆蓋層共擠出的100%PP均聚物的結(jié)構(gòu)在根據(jù)本發(fā)明的溫度下熱壓花后僅提供機(jī)械性能的較低改進(jìn)。至少三層的結(jié)構(gòu)是優(yōu)選的，其中PP存在于中間層或芯層中，由PE構(gòu)成的覆蓋層具有〈30%的較低PP比例直至不含PP的覆蓋層。芯層可以完全由PP制成，或由至少45%PP與最多55%PE的混合物，優(yōu)選由含有50至95%PP和5至50%PE的混合物，更特別是50至90%PP與10至50%PE的混合物制成。進(jìn)一步優(yōu)選的是，芯層比覆蓋層厚。特別優(yōu)選的是包含具有45至100%，優(yōu)選60至90%PP的第一層和至少一個(gè)由PE或PE與最多45%，優(yōu)選最多30%PP的混合物構(gòu)成的其它層的多層的，更特別是三層的薄膜。不言而喻的是，在本發(fā)明的薄膜中，可以將常用添加劑，填料等以各自已知量和以最多20重量％，通常不大于10重量％，更特別不大于5重量％其它聚合物的次要比例添加到所有層中。除非另行指明，術(shù)語“聚合物”包括均聚物和共聚物和兩種或更多種聚合物的混合物。聚合物通常具有至少10，000，通常數(shù)個(gè)10，000至數(shù)個(gè)100，000克/摩爾的摩爾質(zhì)量。共聚物可以是例如統(tǒng)計(jì)(無規(guī))、交替、嵌段以及接枝共聚物。在本發(fā)明的范圍內(nèi)，術(shù)語“薄膜”是指其寬度和長度比厚度大出多倍的平面成形體。厚度通常為小于I毫米至數(shù)微米。均聚物、無規(guī)共聚物和嵌段共聚物適合作為PP。優(yōu)選使用PP共聚物，更特別無規(guī)共聚物。具有5至30重量％的共聚單體比例的PP無規(guī)共聚物(商品名，例如得自Borealis的Borclear、得自Lyondellbasell的Clyrell)在此是特別優(yōu)選的。乙烯、丁烯、己烯或辛烯可用作共聚單體。乙烯是優(yōu)選的共聚單體，尤其以5至30重量％的量。與PP均聚物和PP嵌段共聚物相比，共聚單體在聚合物鏈中的統(tǒng)計(jì)引入造成熔融溫度(<150°C)的顯著降低和更好的與PE部分的混容性，這根據(jù)本發(fā)明是有利的。適合作為PE的是例如LDPE、LLDPE和兩種或更多種乙烯聚合物的混合物。優(yōu)選的PE是LDPE和LLDPE的混合物，優(yōu)選50至90%LDPE和50至10%LLDPE的混合物，更特別60至80%LDPE和40至20%LLDPE的混合物。進(jìn)一步優(yōu)選的PE的是LDPE、LLDPE和乙烯一乙酸乙烯酯(EVA)的混合物。LLDPE中的共聚單體優(yōu)選是丁烯、己烯或辛烯，它們可以是在所謂的金屬茂或單活性中心催化劑上制成的mLLDPE。根據(jù)本發(fā)明，壓花溫度在PE組分和PP組分的熔融溫度之間。在本申請(qǐng)的范圍內(nèi)就聚合物材料而言，“熔點(diǎn)”或“熔融溫度”應(yīng)理解為是指該材料的剪切模量接近0的那個(gè)溫度。如果它們是具有結(jié)晶部分的聚合物或是結(jié)晶聚合物，結(jié)晶區(qū)(也)在此溫度下熔融。就層，例如薄膜而言，熔點(diǎn)是該層整體熔融的那個(gè)溫度。如果該層不是僅由一種材料構(gòu)成，則所有組分本身都具有等于或低于該層的熔點(diǎn)的熔融溫度不是重要的，而是該層的熔點(diǎn)通常對(duì)應(yīng)于熱塑性主要組分的熔融溫度。例如，含有60%碳酸鈣、32%具有138°C的微晶熔融溫度的聚合物和8%具有158°C的微晶熔融溫度的聚合物的薄膜具有大約138°C的熔點(diǎn)。 令人驚訝地，本發(fā)明的薄膜的特征不僅在于它們良好的機(jī)械性能(恰當(dāng)?shù)膭偠?韌度比)，而且在于它們良好的可焊性和直線撕裂行為以及同時(shí)具有與未壓花薄膜相比提高的抗連續(xù)撕裂性。這兩種性能都是在包裝膜情況下所需的。本發(fā)明的薄膜具有30至70N/mm2的強(qiáng)度、150至600N/mm2的剛度和400至1200%的斷裂伸長率。具有略微大于300N/mm2的較高剛度(和較高的聚丙烯總比例)的產(chǎn)物可以以20至80微米的厚度特別用作包裝膜和工業(yè)薄膜，而厚度小于20微米的具有小于400N/mm2的剛度(和較低的聚丙烯總比例和/或較高的共聚物比例，特別是基于PP與乙烯的無規(guī)共聚物)的產(chǎn)品也可以被考慮作為根據(jù)EP I 716 830 BI的衛(wèi)生膜的較薄替代品，因?yàn)樗鼈兙哂懈叩膹?qiáng)度、剛度和抗穿透性和抗連續(xù)撕裂性并同時(shí)具有相同的柔軟度。本發(fā)明將參照下列實(shí)施例進(jìn)行解釋，但不將其限于具體描述的實(shí)施方案。除非另行指明或由上下文強(qiáng)制另行得出，百分比數(shù)據(jù)基于重量，有疑問時(shí)是基于混合物的總重量。本發(fā)明還涉及優(yōu)選實(shí)施方案的所有組合，只要它們不互相排斥。在與數(shù)據(jù)結(jié)合時(shí)，措辭“大約”或“大致”是指包括至少高或低10%的值或高或低5%的值，并在每種情況下包括高或低1%的值。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例使用下列材料
權(quán)利要求
1.薄膜，其具有150-600N/mm2的根據(jù)ISO527測得的在5%伸長率下的正割E模量、30-70N/mm2的根據(jù)ISO 527的抗拉強(qiáng)度和400-1200%的根據(jù)ISO 527的斷裂伸長率，其包含至少一個(gè)具有至少45重量％聚丙烯含量的層并在該同一個(gè)層或在其它層中包含聚乙烯，其可通過制備起始薄膜幅、將所述起始薄膜幅加熱直至聚乙烯的熔融態(tài)、但是低于聚丙烯的熔融態(tài)、并使加熱的起始薄膜幅導(dǎo)引經(jīng)過冷卻輥隙來獲得。
2.根據(jù)權(quán)利要求I的薄膜，其特征在于所述薄膜是單層的。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的薄膜，其特征在于所述單層含有最多5 5重量％，優(yōu)選最多40重量％，更優(yōu)選最多20%聚乙烯。
4.根據(jù)權(quán)利要求2至3之一的薄膜，其特征在于所述單層的聚丙烯組分主要由熔點(diǎn)低于150°C的丙烯無規(guī)共聚物構(gòu)成。
5.根據(jù)權(quán)利要求I的薄膜，其特征在于所述薄膜是多層的，優(yōu)選三層的，并在所有層中都存在聚丙烯和聚乙烯的混合物。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的薄膜，其特征在于所述薄膜包含具有至少45重量％的聚丙烯含量的芯層和一個(gè)或兩個(gè)具有至少55，優(yōu)選至少70重量％的聚乙烯含量的覆蓋層。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求至少一項(xiàng)的薄膜，其特征在于所述聚丙烯選自均聚物、無規(guī)共聚物、嵌段共聚物、多相嵌段共聚物或其中兩種或更多種的混合物。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的薄膜，其特征在于所述聚丙烯是與乙烯的共聚物，優(yōu)選與乙烯的無規(guī)共聚物，更特別是具有少于30重量％乙烯作為共聚單體并具有低于150°C的熔點(diǎn)的無規(guī)共聚物。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求至少一項(xiàng)的薄膜，其特征在于所述聚乙烯選自低密度聚乙烯、具有丁烯、己烯或辛烯作為共聚單體的線性低密度聚乙烯以及其中兩種或更多種的混合物或它們與乙烯一乙酸乙烯酯的混合物。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的薄膜，其特征在于所述聚乙烯是低密度聚乙烯與具有丁烯、己烯或辛烯作為共聚單體的線性低密度聚乙烯的混合物。
11.根據(jù)權(quán)利要求4至10之一的薄膜，其特征在于所述薄膜中聚丙烯的總比例為至少45重量％。
12.根據(jù)權(quán)利要求4至11至少一項(xiàng)的薄膜，其特征在于覆蓋層比芯層薄。
13.根據(jù)前述權(quán)利要求至少一項(xiàng)的薄膜，其特征在于所述起始薄膜幅具有5至80微米，優(yōu)選20至60微米的厚度。
14.制備根據(jù)權(quán)利要求I至13之一的薄膜的方法，其特征在于制備包含至少一個(gè)具有至少45重量％聚丙烯含量的層并在該同一個(gè)層或在其它層中包含聚乙烯的起始薄膜幅，將所述起始薄膜幅加熱直至聚乙烯的熔融態(tài)，但低于聚丙烯的熔融態(tài)，并使加熱的起始薄膜幅導(dǎo)引經(jīng)過冷卻輥隙。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的方法，其特征在于所述冷卻輥具有光滑表面或結(jié)構(gòu)化表面。
16.根據(jù)權(quán)利要求I至13中至少一項(xiàng)的薄膜作為包裝膜、表面保護(hù)膜或衛(wèi)生膜的用途。
全文摘要
本發(fā)明涉及薄膜及其制備方法，其中制備包含至少一個(gè)具有至少45重量%聚丙烯含量的層,并在該同一個(gè)層或在其它層中包含聚乙烯的起始薄膜幅，將該起始薄膜幅加熱直至聚乙烯的熔融態(tài)，但低于聚丙烯的熔融態(tài)，并使加熱的起始薄膜幅導(dǎo)引經(jīng)過冷卻輥隙。
文檔編號(hào)B29C55/18GK102741036SQ201180008211
公開日2012年10月17日 申請(qǐng)日期2011年1月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月5日
發(fā)明者A·格雷芬斯泰因, F·布蘭德梅爾, L·梅爾 申請(qǐng)人:Rkw歐洲公司