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CN104039546A - 铝阻挡层压体 - Google Patents

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CN104039546A
CN104039546A CN201280026724.2A CN201280026724A CN104039546A CN 104039546 A CN104039546 A CN 104039546A CN 201280026724 A CN201280026724 A CN 201280026724A CN 104039546 A CN104039546 A CN 104039546A
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hdpe
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low density
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CN201280026724.2A
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萨蒂亚·普拉萨德·巴塔查里亚
姆里纳尔·坎蒂·班纳吉
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Essel Propack Ltd
Original Assignee
Essel Propack Ltd
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Abstract

本发明涉及一种层压体，包括：50%至70%的高密度聚乙烯（HDPE）和50%至30%的线型低密度聚乙烯（LLDPE）的外层；设置在乙烯丙烯酸（EAA）层之间的铝芯层；以及约50%至70%的高密度聚乙烯（HDPE）和50%至30%的线型低密度聚乙烯（LLDPE）的内层。该聚乙烯外层或聚乙烯内层是多层膜，优选三层膜。本发明还涉及该层压体的制备方法。

Description

铝阻挡层压体
技术领域
本发明总体上涉及层压体领域，尤其涉及一种铝基（aluminum based）层压体。本发明还涉及一种由铝基层压体制成的制品。
背景技术
对于大直径，如25mm以上的层压管的制造，该层压管的硬度或体强度成为一个重要的属性。一般而言，厚度约为250μ以上的层压体通常用于制造较大直径的管。
用于制造这种层压管的常用聚合物组合选自低密度聚乙烯（LDPE）、线型低密度聚乙烯（LLDPE）、高密度聚乙烯（HDPE）、乙烯乙烯醇（EVOH）等。在一些制造方法中，聚丙烯（PP）也被用作该聚合物中的一种。聚丙烯作为一种惰性聚合物非常难以与其它聚乙烯膜基板粘结。而且，聚丙烯需要相当高的温度以互相密封。在另一方面，HDPE聚合物易于单独地或者与其它低密度和中密度聚乙烯组合加工。HDPE聚合物基膜可以通过共挤出注塑或共挤出吹塑制造。已知的是纯高密度聚乙烯膜和层压体具有较差的环境应力开裂耐性（ESCR）和较差的冲击耐性。
发明内容
提供本发明内容以引入涉及到铝基层压体的构思。在下面的详细描述中进一步描述了这些构思。
在此描述的发明涉及一种具有较高厚度的铝基层压体，例如可以用于制造大直径，如至少约25mm至38mm的直径的层压管的约250μ的厚度。本发明的层压体包括聚乙烯外层、铝芯层和聚乙烯内层。
在本发明的一个方面，该层压体的聚乙烯外层和聚乙烯内层进一步包括聚α-烯烃（PAO）。
在本发明的一个方面，铝芯层夹在充当连接层（tie layer）的乙烯丙烯酸（EAA）层之间。在本发明的另一个方面，层压体的铝芯层包括在一侧的乙烯丙烯酸（EAA）底层和在另一侧的乙烯丙烯酸（EAA）挤出涂层。由低密度聚乙烯（LDPE）挤出层紧接该底层。本发明的层压体可选地包括多种颜料。
参照下述说明将更好地理解本发明的这些和其它特征、方面和优点。提供本发明内容以便以简单的形式引入构思的选择。本发明内容不意图确定本发明的关键特征和必要特征，也不意图用于限制本发明的范围。
附图说明
考虑到下述说明、附加的权利要求和附图，将更好地理解本发明的上述和其它特征、方面和优点。其中：
图1示出了根据本发明的一个实施方式的层压体的示例性结构。
图2示出了根据本发明的另一个实施方式的层压体的示例性结构。
具体实施方式
通常，具有较低厚度，如大约200μ的厚度的层压体不能用作大直径，如约25mm、38mm以上直径的管。原因是管在胀裂试验中失败的可能性。另一个原因是当产品被装入这样的管内部时，在坠落试验中失败的可能性。此外，高密度聚乙烯（HDPE）作为高结晶聚合物，用其它热塑性聚乙烯将高密度聚乙烯（HDPE）适当改性以得到高密度聚乙烯（HDPE）膜表面极性和弹性是必要的。
本发明涉及一种层压体，包括：50%至70%的高密度聚乙烯（HDPE）和50%至30%的线型低密度聚乙烯（LLDPE）的外层；设置在乙烯丙烯酸（EAA）层之间的铝芯层；以及50%至70%的高密度聚乙烯（HDPE）和50%至30%的线型低密度聚乙烯（LLDPE）的内层。根据本发明的线型低密度聚乙烯（LLDPE）可以具有大约0.912g/cc至0.940g/cc，优选0.927g/cc的密度。这些可以是茂金属LLDPE或使用诸如齐格勒-纳塔型（Ziegler-Natta）的其它催化剂形成的LLDPE。根据本发明的高密度聚乙烯（HDPE）可以具有大约0.930g/cc至0.970g/cc的密度。
在一个实施方式中，该聚乙烯外层和聚乙烯内层独立地为多层膜，优选三层膜。
在另一个实施方式中，该层压体的聚乙烯外层包括约10%-20%，优选15%的聚α-烯烃（PAO）以及25%-35%的线型低密度聚乙烯（LLDPE）的膜层。在所述实施方式中使用的PAO为著名的市售PAO，如来自于DowChemical的“Elite5815”、来自于ExonMobil chemical的“Exceed1012CA”。
在又一个实施方式中，所述聚α-烯烃（PAO）存在于该聚乙烯外层中的至少一层中，其中该聚乙烯外层是多层膜。
在另一个实施方式中，该层压体的聚乙烯内层包括约10%-20%，优选15%的聚α-烯烃（PAO）的膜层。
其中该聚乙烯外层包括至少一种颜料也是本发明的一个实施方式。优选在吹塑膜制备方法期间以母料形式将多种颜料引入该外层中，其中TiO2或CaCO3被注入所述母料中。
在又一个实施方式中，将该颜料引入该聚乙烯外层中的三层膜的中间层中。
根据本发明的颜料的非限制实例包括：二氧化钛（TiO2）、二硫化锌（ZnS2）、氧化锌（ZnO）、硫酸钡（BaSO4）和碳酸钙（CaCO3）。取决于期望赋予该层压体的颜色选择该颜料。
没有特别限制该颜料的形状；它们尤其可以是颗粒、球形、薄片、扁平状等。白色颜料优选为二氧化钛。在本发明的组合物中使用的二氧化钛是任何著名的市售产品，如用于线性低密度聚乙烯（LLDPE）的WhiteMaster Batch。膜来自于当地供应商，或者由Clarient、Ampacet、Schulman等制造，以及国际上可得到。在本发明中，金红石TiO2用作白色颜料，并且也可以包括CaCO3。
没有特别限制二氧化钛，并且可以使用多种晶型，如锐钛矿型、金红石型和单斜晶型。二氧化钛的优选平均粒度在0.15μm至0.35μm的范围内。
本发明的层压体可以用于制造高直径，如约25mm至约38mm的直径的管。将理解本发明的层压体也适用于制造13mm直径至22mm直径的管。
根据本发明的层压体使用高密度聚乙烯（HDPE）和线型低密度聚乙烯（LLDPE）制备，同时保持柔性、冲击耐性、与该层压体的坠落试验的顺应性（compliance）。因此，根据本发明的层压体具有如大直径管所需的刚性、柔性以及良好的冲击耐性。而且，该层压体就窗加工而言是通用的，因为该层压体能够在高速、低速以及直径为13mm至38mm的迷你管线下操作。因此，一种层压体可以用于制造多种直径的管，从而降低消费者的库存量，因为消费者不需要为不同的产品购买不同的层压体。可以使用该层压体制造各种直径的管，其可以应用在诸如牙膏、药物制剂、化妆品等的装载产品中。
在一个实施方式中，可以由层压体制成制品。
在另一个实施方式中，由该层压体制成的制品是直径为13mm至38mm的管。
例如，可以通过吹塑膜挤出工艺制备本发明的层压体的外层或底层。在挤出工艺过程中，如果使用颜料，该颜料也与高密度聚乙烯（HDPE）和线型低密度聚乙烯（LLDPE）一起熔化，并且该颜料的颜色分散至整个聚合物基体中，以生产有色的外层。
以与该层压体的外层同样的方式制造本发明的层压体的内层或密封层。在优选的实施方式中，该内层不含有颜料。
本发明的层压体的芯层或阻挡层包括铝（Al）箔。当在由聚乙烯组成的内层和外层之间使用铝（Al）箔作为阻挡层时，需要极性基团，如乙烯丙烯酸（EAA），在一侧固定铝（Al）箔，以及在另一侧固定聚乙烯。
在本发明的一个实施方式中，该铝芯层被设置在两个乙烯丙烯酸（EAA）层之间。
在另一个实施方式中，通过用部分交联的乙烯丙烯酸（EAA）悬浮液在铝芯层上涂底料以制备在该铝芯层一侧的乙烯丙烯酸（EAA）层。该涂底料通常被认为是在表面上的预制涂层以提高粘结性。通过涂底料法制备的该乙烯丙烯酸（EAA）层称为底层。在所述实施方式中，这个底层紧接具有由低密度聚乙烯（LDPE）组成的粘附层的层压结构。优选地这样做以使得本发明的层压体具有成本效益，因为乙烯丙烯酸（EAA）通常是昂贵的，所以与其在该铝芯层的两面均具有乙烯丙烯酸（EAA）层，不如在铝芯层的一侧使用紧接低密度聚乙烯（LDPE）粘附层的乙烯丙烯酸（EAA）悬浮液底层以节省成本。同时在该铝芯层的另一侧保留使用乙烯丙烯酸（EAA）层以实现更好的粘合以及保持该层压体的刚性。
用于本发明的层压体中的低密度聚乙烯（LLDPE）的密度优选为大约0.918g/cc至0.935g/cc，更优选0.918g/cc。
在又一个实施方式中，该层压体包括：50%至70%的高密度聚乙烯（HDPE）和50%至30%的线型低密度聚乙烯（LLDPE）的厚度为100μ的外层；设置在乙烯丙烯酸（EAA）之间的厚度为12μ的铝芯层；以及50%至70%的高密度聚乙烯（HDPE）和50%至30%的线型低密度聚乙烯（LLDPE）的厚度为50μ的内层。
在该层压体的另一个实施方式中，该聚乙烯外层和聚乙烯内层包括约15%wt/wt的聚α-烯烃（PAO）。聚α-烯烃（PAO）用于向该层压体提供柔性。
在又一个实施方式中，该层压体包括：50%至70%的高密度聚乙烯（HDPE）和50%至30%的线型低密度聚乙烯（LLDPE）的厚度为100μ的外层；50%至70%的高密度聚乙烯（HDPE）和50%至30%的线型低密度聚乙烯（LLDPE）的厚度为50μ的内层；设置在一侧的乙烯丙烯酸（EAA）底层和在另一侧的乙烯丙烯酸（EAA）涂层之间的厚度为50μ的铝芯层；以及在聚乙烯外层和乙烯丙烯酸（EAA）底层之间的厚度为25μ的低密度聚乙烯（LDPE）粘附层。
在实施方式中，用于制备该层压体的方法包括：通过吹塑膜挤出工艺挤出高密度聚乙烯（HDPE）和线型低密度聚乙烯（LLDPE）以及颜料以形成该聚乙烯外层；其中，该颜料被熔化，并且颜色分散至聚乙烯外层中；在乙烯丙烯酸（EAA）之间设置铝芯层；以及通过吹塑膜挤出工艺挤出高密度聚乙烯（HDPE）和线型低密度聚乙烯（LLDPE）以形成该聚乙烯内层；其中，该内层不含有颜料。
在另一个实施方式中，用于制备层压体的方法包括：通过吹塑膜挤出工艺挤出高密度聚乙烯（HDPE）和线型低密度聚乙烯（LLDPE）以及颜料以形成该聚乙烯外层；其中，颜料被熔化，并且颜色分散至整个聚合物基体中；通过吹塑膜挤出工艺挤出高密度聚乙烯（HDPE）和线型低密度聚乙烯（LLDPE）以形成该聚乙烯内层；其中，该内层不含有颜料；在一侧的乙烯丙烯酸（EAA）底层和在另一侧的乙烯丙烯酸（EAA）涂层之间设置铝芯层；以及用由低密度聚乙烯（LDPE）组成的粘附层层压；其中，该底层通过用部分交联的乙烯丙烯酸（EAA）悬浮液将铝芯层涂底料而制备。
在一个实施方式中，图1示出了层压体的示例性结构。根据图1，该层压体100包括100μ厚的高密度聚乙烯（HDPE）聚合物和线型低密度聚乙烯（LLDPE）聚合物的外层102，50μ厚的由高密度聚乙烯（HDPE）聚合物和线型低密度聚乙烯（LLDPE）聚合物组成的内层110，以及12μ厚的两侧夹在乙烯丙烯酸（EAA）之间的铝（Al）箔芯层106，在图1中表示为EAA层104和108。该外层102充当底层，该内层110充当密封层，且该芯层106充当阻挡层。
在又一个实施方式中，图2示出了层压体的另一个示例性结构。根据图2，该层压体200包括100μ厚的高密度聚乙烯（HDPE）外层102；线型低密度聚乙烯（LLDPE）聚合物，50μ厚的高密度聚乙烯（HDPE）和线型低密度聚乙烯（LLDPE）聚合物的内层；以及50μ厚的夹在该外层102和该内层110之间的铝（Al）箔芯层106。在所述实施方式中，该层压体200包括在该芯层106一侧，优选朝向面对该内层110的一侧的乙烯丙烯酸（EAA）涂层。同时，该层压体200包括底层204，随后是25μ厚的在该芯层106一侧，优选朝向面对该外层102的一侧的低密度聚乙烯（LDPE）粘附层202。该底层204通过用部分交联的乙烯丙烯酸（EAA）在该芯层106的一个另一侧涂底料而制备。然后紧接这个底层204的是粘附层204。例如，通过挤出工艺制备该粘附层204。在图2中所示的实施方式中，两个乙烯丙烯酸（EAA）层（104，108）中的一个，优选为如在图1中所示的实施方式中的描述的乙烯丙烯酸（EAA）层104，被具有成本效益的紧接低密度聚乙烯（LDPE）层的底层所替代。同时，在该铝芯层的一侧保留使用乙烯丙烯酸（EAA）层108以获得更好的粘结性以及保持该层压体的刚性。
尽管参照其某些优选的实施方式已经相当详细地描述了本发明，但是其它实施方式也是可以的。因此，本发明的精神和范围不应限于包含在其中的优选实施方式的描述。

Claims (19)

1.一种层压体，包括：
50%至70%的高密度聚乙烯（HDPE）和50%至30%的线型低密度聚乙烯（LLDPE）的外层；
设置在乙烯丙烯酸（EAA）之间的铝芯层；以及
50%至70%的高密度聚乙烯（HDPE）和50%至30%的线型低密度聚乙烯（LLDPE）的内层。
2.根据权利要求1所述的层压体，其中，线型低密度聚乙烯（LLDPE）的密度在0.912g/cc至0.940g/cc的范围内，优选为0.927g/cc，并且高密度聚乙烯（HDPE）的密度在0.930g/cc至0.970g/cc的范围内。
3.根据权利要求1所述的层压体，其中，所述聚乙烯外层和所述聚乙烯内层独立地为多层膜，优选三层膜。
4.根据权利要求1所述的层压体，其中，所述聚乙烯外层包括10%-20%、优选15%的聚α-烯烃（PAO）和25%-35%的线型低密度聚乙烯（LLDPE）的膜层。
5.根据权利要求4所述的层压体，其中，所述聚α-烯烃（PAO）存在于所述聚乙烯外层中的至少一层中，其中所述聚乙烯外层是多层膜。
6.根据权利要求1所述的层压体，其中，所述层压体的聚乙烯内层包括约10%-20%、优选15%的聚α-烯烃（PAO）的膜层。
7.根据权利要求1所述的层压体，其中，所述聚乙烯外层包括至少一种颜料。
8.根据权利要求7所述的层压体，其中，将所述颜料引入所述聚乙烯外层中的三层膜的中间层中。
9.根据权利要求7所述的层压体，其中，所述颜料选自二氧化钛（TiO2）、二硫化锌（ZnS2）、氧化锌（ZnO）、硫酸钡（BaSO4）或碳酸钙（CaCO3）。
10.根据权利要求7所述的层压体，其中，所述颜料为金红石二氧化钛（TiO2）或碳酸钙、或它们的组合。
11.根据权利要求7所述的层压体，其中，所述二氧化钛（TiO2）的粒度在0.15μm至0.35μm的范围内。
12.一种层压体，包括：
50%至70%的高密度聚乙烯（HDPE）和50%至30%的线型低密度聚乙烯（LLDPE）的厚度为100μ的外层；
设置在乙烯丙烯酸（EAA）之间的厚度为12μ的铝芯层；以及
50%至70%的高密度聚乙烯（HDPE）和50%至30%的线型低密度聚乙烯（LLDPE）的厚度为50μ的内层。
13.根据权利要求12所述的层压体，其中，所述聚乙烯外层和聚乙烯内层包括15%wt/wt的聚α-烯烃（PAO）。
14.一种层压体，包括：
50%至70%的高密度聚乙烯（HDPE）和50%至30%的线型低密度聚乙烯（LLDPE）的厚度为100μ的外层；
50%至70%的高密度聚乙烯（HDPE）和50%至30%的线型低密度聚乙烯（LLDPE）的厚度为50μ的内层；
设置在一侧的乙烯丙烯酸（EAA）底层和在另一侧的乙烯丙烯酸（EAA）涂层之间的厚度为50μ的铝芯层；以及
在所述聚乙烯外层和乙烯丙烯酸（EAA）底层之间的厚度为25μ的低密度聚乙烯（LDPE）粘附层。
15.根据权利要求14所述的层压体，其中，所述底层通过用部分交联的乙烯丙烯酸（EAA）悬浮液将所述铝芯层涂底料而制备。
16.一种由权利要求1至15中的任一项所述的层压体制成的制品。
17.根据权利要求16所述的制品，其中，所述制品是直径为13mm至38mm的管。
18.一种用于制备权利要求1所述的层压体的方法，所述方法包括：
通过吹塑膜挤出工艺挤出高密度聚乙烯（HDPE）和线型低密度聚乙烯（LLDPE）以及颜料以形成聚乙烯外层；
其中，所述颜料被熔化，并且颜色分散至所述聚乙烯外层中；
在乙烯丙烯酸（EAA）之间设置铝芯层；以及
通过吹塑膜挤出工艺挤出高密度聚乙烯（HDPE）和线型低密度聚乙烯（LLDPE）以形成聚乙烯内层；
其中，所述内层不含有颜料。
19.根据权利要求18所述的用于制备层压体的方法，所述方法包括：
通过吹塑膜挤出将高密度聚乙烯（HDPE）和线型低密度聚乙烯（LLDPE）以及颜料挤出以形成所述聚乙烯外层；
其中，所述颜料被熔化，并且颜色分散至所述聚乙烯外层中；
通过吹塑膜挤出将高密度聚乙烯（HDPE）和线型低密度聚乙烯（LLDPE）挤出以形成所述聚乙烯内层；
其中，所述内层不含有颜料；
在一侧的乙烯丙烯酸（EAA）底层和在另一侧的乙烯丙烯酸（EAA）涂层之间设置铝芯层；以及
用由低密度聚乙烯（LDPE）构成的粘附层层压；
其中，底层通过用部分交联的乙烯丙烯酸（EAA）悬浮液将所述铝芯层涂底料而制备。
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