CN107073908B - 多层膜和相关材料和方法 - Google Patents
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Abstract
本文中所公开的实施例包括具有至少外层的多层膜,所述外层包括1)聚乙烯弹性体和2)ULDPE或VLDPE并且其如通过结晶洗脱分级(CEF)测试方法测定的清洗分率大于20%。本文中所公开的实施例还包括制造所述膜的相关组合物和制造所述膜的方法。所述ULDPE或VLDPE可借助齐格勒‑纳塔催化剂反应技术制造以提供所需的清洗分率。
Description
优先权要求
本申请要求2014年10月30号提交的名为多层膜和相关材料和方法(MULTILAYERFILM AND RELATED MATERIALS AND METHODS)的美国临时专利申请第62/072,637号的权益,所述申请的内容以引用的方式并入本文中。
技术领域
本发明的实施例是关于具有至少两个层的多层膜。更确切地说,是关于具有至少外层的多层膜,所述外层包括1)聚乙烯弹性体和2)ULDPE或VLDPE,所述ULDPE或VLDPE的如通过结晶洗脱分级(CEF)测试方法测定的清洗分率大于20%。所述ULDPE或VLDPE可借助齐格勒-纳塔催化剂反应技术制造以提供所需的清洗分率。
背景技术
多层膜可包括如吹塑膜的膜。例示性多层吹塑膜可包括青贮膜、缠绕膜和表面保护膜。所述膜时常包括至少一个层(例如粘着层),其具有足够水平的粘性以使得所述膜可以可释放方式自身粘附和/或粘附到包裹有所述膜的物品。
可将如聚异丁烯(PIB)的添加剂并入粘着层中以改良粘着层的粘性。然而,包括所述添加剂的膜可具有一个或多个缺点,如1)当用在高速包装机上时,从膜卷筒展开的时候噪音过大,2)必须老化一段时间以使得添加剂在老化期期间迁移到膜表面(即大量出现),3)污染工艺设备,和4)当需要单面粘着时导致双面粘着。另外,所述添加剂可能造成不当操作问题。举例而言,所述添加剂可呈液体形式并且从工艺设备大量滴落等。
粘着层还可由如聚乙烯弹性体的材料制成。尽管所述材料可向膜提供非常期望的粘着特性,但是所述材料可能相对非常昂贵和/或当以相对较高的水平(例如大于90重量%层)使用时由于其粘性,会难以利用吹制膜技术加工。
因此,需要提供具有改良特性的多层膜,如粘着和/或低噪音,同时具有成本效益和/或使用吹制膜技术相对易于制造。
发明内容
在本文中实施例中所公开的是多层膜。多层膜具有粘着层,所述粘着层包括1)聚乙烯弹性体和2)超低密度聚乙烯聚合物(ULDPE)和/或极低密度聚乙烯聚合物(VLDPE),所述聚乙烯弹性体和聚乙烯聚合物如通过结晶洗脱分级(CEF)测试方法测定的清洗分率大于20%。当与聚乙烯(PE)弹性体组合并入粘着层调配物时,与具有更高水平的PE弹性体并且无清洗分率大于20%的ULDPE或VLDPE聚合物的粘着层相比,清洗分率大于20%的ULDPE或VLDPE可在粘着层中提供类似或甚至更好的粘着。减少粘着层中PE弹性体的量以提供所需粘着特性可为有利的,因为PE弹性体会相对昂贵和/或当以相对较高水平(例如大于90%重量的层)使用时由于其粘性,会难以利用吹制膜技术加工。另外,可避免包括一种或多种如聚异丁烯(PIB)的添加剂。不包括所述添加剂可为有利的,因为所述添加剂有时经受耗费时间的老化期以使得添加剂可迁移到膜的表面(即大量出现);可呈液体形式并且从工艺设备大量滴落等;污染工艺设备;当展开膜的卷筒时造成大量噪音;和/或造成不需要的双面粘着。
在本文中实施例中还公开包括以下的多层膜:
粘着层,包括:
聚乙烯弹性体,所述聚乙烯弹性体包括乙烯与至少一种选自由C3-C20α-烯烃组成的群组的共聚单体的共聚物,其中所述乙烯共聚物的密度在0.855到.890克/立方厘米范围内并且熔融指数(I2)在0.1到30克/10分钟范围内;和
从超低密度聚乙烯聚合物、极低密度聚乙烯聚合物和其组合中选出的聚乙烯聚合物,其中聚乙烯聚合物的密度在0.885到.915克/立方厘米范围内,熔融指数(12)在0.1到30克/10分钟范围内,并且如通过结晶洗脱分级(CEF)测试方法测定的清洗分率大于20%;和释放层。
在本文中实施例中所进一步公开的是包括以下的组合物:聚乙烯弹性体,所述聚乙烯弹性体包括乙烯与至少一种选自由C3-C20α-烯烃组成的群组的共聚单体的共聚物,其中所述乙烯共聚物的密度在0.855到.890克/立方厘米范围内并且熔融指数(I2)在0.1到30克/10分钟范围内;和从超低密度聚乙烯聚合物、极低密度聚乙烯聚合物和其组合中选出的聚乙烯聚合物,其中聚乙烯聚合物的密度在0.885到.915克/立方厘米范围内,熔融指数(I2)在0.1到30克/10分钟范围内,并且如通过结晶洗脱分级(CEF)测试方法测定的清洗分率大于20%。
实施例的额外特征和优点将在下文的详细描述中进行阐述,并且将部分地由所属领域的技术人员从所述描述而容易地清楚或通过实践本文所描述的实施例(包括下文的详细描述、权利要求书和附图)而认识到。
应理解,前述和以下描述都描述各种实施例,并且打算提供用于理解所要求的主题的性质和特性的概述或构架。包括附图以提供对各种实施例的进一步理解,并且所述附图被并入本说明书中且构成本说明书的一部分。图式说明本文所描述的各种实施例,并且与描述一起用以解释所要求的主题的原理和操作。
附图说明
图1图解描绘关于来自实例1中表2的两种不同调配物的粘着层的“托盘上拉伸粘着(On-Pallet Stretch Cling)”比较。
具体实施方式
现将详细参考多层膜和用于制造所述膜的材料的实施例。多层膜包括至少两个接触层。任选地,一个或多个额外层可包括在两个层之间,然后将是两个外层。包括至少两个层的多层膜的实例是吹塑拉伸膜。吹塑拉伸膜可包括粘着层作为一个外层和释放层作为另一外层。如本文所用,“粘着”层是指多层膜的外层,其具有足够高的粘性水平以允许粘着层(和膜)以可释放方式粘附到所包裹的物品和/或粘附到膜的释放层,同时足够低的粘性水平以允许膜从物品去除或从含有包装的卷筒去除。另外,如本文所用,“释放”层是指多层膜的外层,其与粘着层相对并且允许“粘着”层以可释放方式粘附到所述释放层。合乎需要地,释放层对粘着层提供较少量的黏著性,使得膜可在展开工艺期间在不用大力的情况下或在膜不断裂的情况下从线轴或其它类型卷筒展开。
在粘着层和释放层之间的额外层的实例称为核心层。核心层是指直接或间接与外层,如粘着层和释放层接触的层。
可分别调配所述多层膜的每一层;例如聚乙烯树脂可用于每一层并且具有相同或不同的化学组成、密度、熔融指数、厚度等,其视所需的膜特性而定。
用于如本文中所描述的多层膜的树脂的特征可为包括以下中的一个或多个的多个参数:熔融指数(I2)、密度、分子量分布(Mw/Mn)、如通过结晶洗脱分级(CEF)测试方法测定的清洗分率、差异性扫描量热法(DSC)等。
熔融指数(I2)可根据ASTM D-1238(条件190℃/2.16kg)测量。
密度可根据ASTM D-792测量。
可描述为重量平均分子量(Mw)和数目平均分子量(Mn)的比率(即Mw/Mn)的分子量分布或多分散性可例如直接通过凝胶渗透色谱技术或通过如ASTM D-1238中所描述的测量I10/I2比率来测量。“I10”根据ASTM D-1238(条件190℃/10kg(先前已知为“条件(E)”)测量。“I2”如上文所描述测量。对于线性聚烯烃,尤其线性聚乙烯,随着Mw/Mn增加,I10/I2也可能增加。
结晶洗脱分级(CEF)测试方法根据以引用的方式并入本文中的莫拉鲍等人,《大分子研讨会文集(Macromol.Symp.)》257,71-79(2007)中所描述的方法进行。CEF仪器装备有IR-4检测器(如西班牙珀里莫查公司(PolymerChar)商业上出售的那些)和双角度光散射检测器型号2040(如Precision Detectors商业上出售的那些)。IR-4检测器在组成模式下用两个过滤器操作:C006和B057。50mm×4.6mm的10微米保护管柱(如PolymerLabs商业上出售的那些)安装在检测器烘箱中的IR-4检测器前。获得邻二氯苯(ODCB,99%无水级)和2,5-二-叔丁基-4-甲苯酚(BHT)(如可购自西格玛-阿尔德里奇(Sigma-Aldrich))。还获得硅胶40(粒径0.2~0.5mm)(如可购自EMD化学公司(EMD Chemicals))。硅胶使用前在真空烘箱中在160℃下干燥约两小时。将八百毫克BHT和五克硅胶添加到两升ODCB中。含有BHT和硅胶的ODCB下文称为“ODCB-m”。ODBC-m使用前用干燥氮气(N2)鼓泡一小时。通过以<90psig传送氮气通过CaCO3和5A分子筛来获得经干燥氮气。样本溶液通过使用自动取样器,将聚合物样品以4mg/ml在振荡下在160℃下溶解于ODCB-m中持续2小时来制备。将300μL样品溶液注射到管柱中。CEF的温度曲线是:以3℃/min从110℃到30℃结晶;在30℃下热平衡持续5分钟(包括可溶性洗脱份洗脱时间设定为2分钟);和以3℃/min从30℃到140℃洗脱。在结晶期间的流速是0.052mL/min。在洗脱期间的流速是0.50mL/min。以一个数据点/秒收集IR-4信号数据。
CEF管柱在125μm±6%处填充有玻璃珠粒(如可购自MO-SCI Specialty Products的那些),其具有1/8英寸根据U.S.2011/0015346 A1的不锈钢导管。CEF管柱的内部液体体在2.1mL和2.3mL之间。温度校准通过使用NIST标准参考材料线性聚乙烯1475a(1.0mg/ml)和二十烷(2mg/ml)于ODCB-m中的混合物进行。校准由以下四个步骤组成:(1)计算定义为所测量的二十烷峰值洗脱温度减去30.00℃之间的温度偏移的延迟体积;(2)CEF原始温度数据减去洗脱温度的温度偏移。应注意,此温度偏移是实验条件,如洗脱温度、洗脱流速等的函数;(3)产生在30.00℃和140.00℃的范围内转化洗脱温度的线性校准线,以使得NIST线性聚乙烯1475a在101.00℃下具有峰值温度,并且二十烷具有30.00℃的峰值温度,(4)对于在30℃下等温测量的可溶性洗脱份,通过使用3℃/min的洗脱加热速率来线性外推洗脱温度。获得所报告的洗脱峰值温度以使得观测到的共聚单体含量校准曲线与U.S.8,372,931中先前报告的那些一致。在低于34.0℃的洗脱温度范围中洗脱的材料的清洗分率(PF)PF定义为根据以下方程式在范围介于25.5℃到34.0℃的洗脱温度中IR-4色谱图积分(减去测量信道的基线)除以从25.5℃到118.0℃的全部积分:
其中T是洗脱温度(来自上文所论述的校准)。
通过选择两个数据点计算线性基线:一个在聚合物洗脱之前,通常在25.5℃的温度下,并且另一个在聚合物洗脱之后,通常在118℃下。对于各数据点,从整合前基线减去检测器信号。
差异性扫描量热法(DSC)可使用TA DSC Q1000测量。基线校准可通过使用软件中的校准向导进行。首先,通过可将单元从-80℃加热到280℃获得基线,铝DSC盘无任何样品。在那之后,根据在向导中的指令使用蓝宝石标准物。然后如下分析约1-2mg新鲜铟样品:加热样品到180℃,使样品以10℃/min的冷却速率冷却到120℃,随后使样品等温保持在120℃下1分钟,随后以10℃/min的加热速率将样品由120℃加热到180℃。可测定铟样品的熔化热和熔融开始,并且经检查熔融开始在156.6℃±0.5℃内并且熔化热在28.71 J/g±0.5J/g内。然后可通过使DSC盘中的一小滴新鲜样品以10℃/min的冷却速率从25℃冷却到-30℃来分析去离子水。使样品等温保持在-30℃下维持2分钟并且以10℃/min的加热速率加热到30℃。确定熔融开始并且检查在0℃±0.5℃内。
在177°F的温度下将聚合物样品按压成薄膜。称取约5mg到8mg样品,并且将其放置于DSC盘中。将盖子在盘上旋紧以确保封闭气氛。将样品盘放置于DSC室中,并且接着以每分钟约100℃的高速率将其加热到高于聚合物熔融温度约30℃的温度。将样品在此温度下保持5分钟。然后以10℃/min的速率将样品冷却到-40℃,并且等温保持在所述温度下5分钟。因此以10℃/min的速率加热样品,直到完全熔融。分析所得焓曲线以获得熔化热。
如本文中所描述的多层膜的特征可为包括以下中的一个或多个的多个参数:“托盘上拉伸粘着”、噪音等。
托盘上拉伸粘着(针对拉伸粘着性能)可通过蓝泰克(Lantech)SHS测试设备测量。测试由以下组成:在转盘以10rpm的速率操作的情况下,以8lbs的恒定F2将6卷膜拉伸到200%。随后将膜的末端连接到荷重计,其测量使填充物与圆筒分开所需的力的量(以克为单位)。
在展开期间膜的噪音水平可通过Highlight拉伸膜测试架(来自HighlightIndustries)测定。当膜从样品卷筒、传感器展开,附着到设备并且与膜卷筒相距五英寸时测量噪音。展开速度为355英尺/分钟并且拉伸水平为250%。
出于说明的目的,本文中所公开的多层膜的第一外层将被称作粘着层。粘着层组合物可包括以下的掺合物:至少1)一种或多种聚乙烯弹性体和2)一种或多种超低密度聚乙烯聚合物,其如通过结晶洗脱分级(CEF)测试方法测定的清洗分率大于20%。在其它实施例中,粘着层组合物可包括仅1)一种或多种聚乙烯弹性体和2)一种或多种超低密度聚乙烯聚合物,其如通过CEF测试方法测定的清洗分率大于20%。
聚乙烯弹性体
在粘着层中,聚乙烯弹性体可帮助向粘着层提供平滑表面以使提供所需的粘着特性。聚乙烯(PE)弹性体可描述为具有低结晶度并且小于0.890克/立方厘米的密度的热塑性塑料。聚乙烯弹性体描述于美国专利第5,272,236号(Lai等人)、美国专利第6,486,284号(Karande等人)、美国专利第6,100,341号(Friedman)中,其专利全部内容以引用的方式并入本文中。
在一些实施例中,粘着层的聚乙烯弹性体组分可包括一种或多种烯烃嵌段共聚物。例示性烯烃嵌段共聚物包括乙烯与至少一种选自由以下组成的群组的共聚单体的共聚物:C3-C20α-烯烃、二烯和环烯烃(例如乙烯-丁烯类嵌段共聚物、乙烯-辛烯类嵌段共聚物等)。在一些实施例中,粘着层的聚乙烯弹性体组分包括一种或多种乙烯与至少一种选自由C3-C20α-烯烃组成的群组的共聚单体的共聚物。
用于粘着层的聚乙烯弹性体的密度可具有小于0.900克/立方厘米的密度。在一些实施例中,聚乙烯弹性体可包括乙烯与至少一种选自由C3-C20α-烯烃组成的群组的共聚单体的共聚物,所述共聚物密度在0.855到0.890克/立方厘米范围内或甚至在0.865到0.890克/立方厘米范围内的。
用于粘着层的聚乙烯弹性体的熔融指数(I2)可具有30克/10分钟或更小的熔融指数。在一些实施例中,聚乙烯弹性体具有在0.1到30克/10分钟范围内或甚至在0.5到10克/10分钟范围内的熔融指数。
用于粘着层的例示性聚乙烯弹性体根据以下商品名称市售:来自陶氏化学公司(the Dow Chemical Company)的AFFINITYTM、来自陶氏化学公司的ENGAGETM、来自陶氏化学公司的INFUSETM、来自埃克森美孚化学公司(ExxonMobil Chemical)的EXACT和来自三井化学公司(Mitsui Chemicals,Inc.)的TAFMERTM。
聚乙烯弹性体可使用单一位点催化剂制备。使用单一位点催化剂制备烯烃聚合物的方法可为美国专利第5,272,236号(Lai等人)和美国专利第6,486,284号(Karande等人),其专利全部内容以引用的方式并入本文中。单一位点催化剂系统可包括茂金属催化剂和后茂金属催化剂。在例示性实施例中,通过茂金属催化剂或后茂金属催化剂制备的聚乙烯弹性体包括乙烯与5到25摩尔%的至少一种选自由C3-C20α-烯烃、二烯和环烯烃组成的群组的共聚单体的共聚物。在一些具体实施例中,通过茂金属催化剂或后茂金属催化剂制备的聚乙烯弹性体具有1.5到3的分子量分布(Mw/Mn)。
聚乙烯弹性体可以基于以下多种因素的量并入粘着层调配物中:如其它成分(例如ULDPE和VLDPE)的量、所需粘性/粘着;成本;在制造、运输、储存和/或使用条件期间的粘性稳定性;等。在一些实施例中,乙烯与至少一种选自由C3-C20α-烯烃组成的群组的共聚单体的共聚物以介于粘着层的90到10重量%范围内、介于粘着层的80到15重量%范围内、介于粘着层的69到30重量%范围内或甚至介于粘着层的65到31重量%范围内的量存在于粘着层中。
清洗分率大于20%的的ULDPE或VLDPE
如所提到,粘着层还包括从超低密度聚乙烯聚合物(ULDPE)、极低密度聚乙烯聚合物(VLDPE)和其组合中选出的至少一种聚乙烯聚合物,和所述聚乙烯聚合物如通过结晶洗脱分级(CEF)测试方法测定的清洗分率大于20%。
清洗级分可在性质上是指支化(例如高度支化)并且不可结晶的聚烯烃共聚物,其可在聚合反应工艺期间借助齐格勒-纳塔催化剂(“Z-N催化剂”)产生,并且变成最终聚乙烯产物的部分。如本文中所描述,申请人发现如通过CEF测试方法测定的清洗分率为至少20重量%的聚乙烯聚合物可与聚乙烯弹性体掺合以提供具有所需粘着特性的粘着层。如本文所用,“清洗分率”可通过上文详细描述的在本文中称为“结晶洗脱分级”或“CEF”测试方法的测试方法定量。在一些实施例中,ULDPE或VLDPE的清洗分率为22%或更大或甚至25%或更大。
当与如本文中所描述的聚乙烯弹性体组合并入粘着层调配物中时,与具有更高水平的PE弹性体并且无清洗分率大于20%的ULDPE或VLDPE聚合物的粘着层相比,清洗分率大于20%的ULDPE或VLDPE可在粘着层中提供类似或甚至更好的粘着。减少粘着层中PE弹性体的量以提供所需粘着特性可为有利的,因为PE弹性体会相对昂贵和/或当以相对较高水平(例如大于90%重量的层)使用时由于其粘性,会难以利用吹制膜技术加工。另外,可避免包括一种或多种如聚异丁烯(PIB)的添加剂。不包括所述添加剂可为有利的,因为所述添加剂有时经受耗费时间的老化期以使得添加剂可迁移到膜的表面(即大量出现);可呈液体形式并且从工艺设备大量滴落等;污染工艺设备;当展开膜的卷筒时造成大量噪音;和/或造成不需要的双面粘着。
用于粘着层的ULDPE或VLDPE的密度可具有小于0.920克/立方厘米的密度。在一些实施例中,ULDPE或VLDPE的密度在0.885到.915克/立方厘米范围内、在0.885到0.910克/立方厘米范围内、在0.890到0.912克/立方厘米范围内、在0.895到0.905克/立方厘米范围内或甚至在0.899到0.905克/立方厘米范围内。
用于粘着层的ULDPE或VLDPE的熔融指数(I2)可具有在0.1到30克/10分钟范围内或甚至在0.5到10克/10分钟范围内的熔融指数(I2)。
ULDPE和VLDPE可以基于以下多种因素的量并入粘着层调配物中:如其它成分(例如聚乙烯弹性体)的量、所需粘性/粘着;成本;在制造、运输、储存和/或使用条件期间的粘性稳定性;等。在一些实施例中,ULDPE或VLDPE以介于粘着层的10到90重量%范围内、介于粘着层20到85重量%范围内、介于粘着层31到70重量%范围内或甚至介于粘着层35到69重量%范围内的量存在于粘着层中。
ULDPE或VLDPE可使用齐格勒-纳塔催化剂技术制造以提供所需的清洗分率水平。齐格勒-纳塔催化剂描述于美国公开案第2008/0038571号(Klitzmiller等人)和2008/0176981(Biscoglio等人)中,其公开案全部内容以引用的方式并入本文中。使用齐格勒-纳塔催化剂技术制备齐格勒-纳塔催化剂和ULDPE树脂的实例描述于以下关于样品1 ULDPE的实例部分中。
在例示性实施例中,齐格勒-纳塔催化的ULDPE或VLDPE包括乙烯与3.5到10.5摩尔%的至少一种选自由C3-C20α-烯烃、二烯和环烯烃组成的群组的共聚单体的共聚物。齐格勒-纳塔催化的ULDPE或VLDPE可具有3到6的分子量分布(Mw/Mn)。“ULDPE”和“VLDPE”可互换使用。参看例如美国公开案第2008/0038571(Klitzmiller等人)号,其公开案全部内容以引用的方式并入本文中。在一些实施例中,VLDPE可以指通过气相反应技术制造的所述共聚物并且ULDPE可以指通过液相(溶液)反应技术制造的所述共聚物。
可并入粘着层中的例示性ULDPE或VLDPE根据以下商品名称市售:来自陶氏化学公司的ATTANETM、来自陶氏化学公司的FlexomerTM VLDPE和来自陶氏化学公司的DOW VLDPE。
一定量的聚乙烯弹性体可与一定量的ULDPE或VLDPE以在膜中提供所需粘着特性的任何比率组合。如所论述,併入足够水平地ULDPE或VLDPE可准许较低量的聚乙烯弹性体包括于粘着层中,同时仍提供所需的粘着特性。此可为有利的,因为聚乙烯弹性体可比ULDPE或VLDPE相对更加昂贵,和/或当以相对较高水平(例如大于90%重量的层)使用时由于其粘性,PE弹性体可难以利用吹制膜技术加工。举例而言,在一些实施例中,大于30重量%的粘着层可包括ULDPE或VLDPE,使得小于70重量%的粘着层包括聚乙烯弹性体。
粘着层的厚度可在较宽范围上改变。在一些实施例中,粘着层是膜的整体厚度的5-30%或甚至膜的整体厚度的10-30%。
任选地,粘着层可包括一种或多种添加剂和/或额外材料。举例而言,粘着层可按需要任选地包括低密度聚乙烯(LDPE)和/或线性低密度聚乙烯(LLDPE)。低密度聚乙烯可具有在0.915到0.935克/立方厘米范围内的密度并且在0.1到30克/10分钟范围内的熔融指数。线性低密度聚乙烯可具有在0.912到0.940克/立方厘米范围内的密度并且在0.5到30克/10分钟范围内的熔融指数。在一些实施例中,粘着层可包括以0到30重量%的粘着层的量的LDPE。另外,在一些实施例中,粘着层可包括以0到30重量%的粘着层的量的LLDPE。
可呈多种形式提供用于制造如本文中所描述的粘着层的组合物。
举例而言,PE弹性体粒子可与ULDPE或VLDPE粒子掺合以形成粒子的干掺合物。可在美国专利第3,318,538(Needham)号中发现干掺合树脂的方法,其专利全部内容以引用的方式并入本文中。如果需要,可封装并且销售粒子的干掺合物。使用时,干掺合物可置放于料斗中用于挤出目的,并且借助例如吹制膜技术形成粘着层。在一些实施例中,粒子的干掺合物包括第一多个粒子和第二多个粒子。第一多个粒子可由包括聚乙烯弹性体的材料制成,所述聚乙烯弹性体包含乙烯与至少一种选自由C3-C20α-烯烃组成的群组的共聚单体的共聚物,其中所述乙烯共聚物的密度在0.855到.890克/立方厘米范围内并且熔融指数(I2)在0.1到30克/10分钟范围内。第二多个粒子可由包含从超低密度聚乙烯聚合物、极低密度聚乙烯聚合物和其组合中选出的聚乙烯聚合物的材料制成,其中所述聚乙烯聚合物的密度在0.885到.915克/立方厘米范围内,熔融指数(I2)在0.1到30克/10分钟范围内,并且如通过结晶洗脱分级(CEF)测试方法测定的清洗分率大于20%。
作为另一实例,第一多个粒子和第二多个粒子可被熔融并且掺合以形成混合物。在一些实施例中,第一多个粒子可由包括聚乙烯弹性体的材料制成,所述聚乙烯弹性体包括乙烯与至少一种选自由C3-C20α-烯烃组成的群组的共聚单体的共聚物,其中所述乙烯共聚物的密度在0.855到.890范围内并且熔融指数(I2)在0.1到30克/10分钟范围内。第二多个粒子可由包括从超低密度聚乙烯聚合物、极低密度聚乙烯聚合物和其组合中选出的聚乙烯聚合物的材料制成,其中所述聚乙烯聚合物的密度在0.885到.915克/立方厘米范围内,熔融指数(I2)在0.1到30克/10分钟范围内并且如通过结晶洗脱分级(CEF)测试方法测定的清洗分率大于20%。在掺合熔融粒子以形成混合物之后,混合物可形成第三多个粒子。以此方式形成第三多个粒子可通过熔融掺合技术通过。可在美国专利第6,111,019(Arjunan等人)号中发现熔融掺和树脂的方法,其专利全部内容以引用的方式并入本文中。在第三多个粒子中的每个粒子可包括聚乙烯弹性体,所述聚乙烯弹性体包括乙烯与至少一种选自由C3-C20α-烯烃组成的群组的共聚单体的共聚物,其中所述乙烯共聚物的密度在0.855到.890克/立方厘米范围内并且熔融指数(I2)在0.1到30克/10分钟范围内;和从超低密度聚乙烯聚合物、极低密度聚乙烯聚合物和其组合中选出的聚乙烯聚合物,其中聚乙烯聚合物的密度在0.885到.915克/立方厘米范围内,熔融指数(I2)在0.1到30克/10分钟范围内,并且如通过结晶洗脱分级(CEF)测试方法测定的清洗分率大于20%。如果需要,可封装并且销售第三多个粒子。使用时,第三多个粒子可置放于料斗中用于挤出目的,并且借助例如吹制膜技术形成粘着层。
出于说明的目的,本文中所公开的多层膜的第二外层将被称作释放层。释放层组合物调配物可包括以下中的一个或多个:低密度聚乙烯(LDPE)、线性低密度聚乙烯(LLDPE)、聚丙烯和/或乙烯乙酸乙烯酯(EVA)在一些实施例中,释放层可包括以0到100重量%的释放层的量的LDPE。另外,在一些实施例中,释放层可包括以0到100重量%的释放层的量的LLDPE。LDPE的密度可在0.915到0.935克/立方厘米范围内并且熔融指数在0.1到30克/10分钟范围内。LLDPE的密度可在0.912到0.940克/立方厘米范围内并且熔融指数在0.5到30克/10分钟范围内。在一些实施例中,释放层的厚度是膜的整体厚度的10到30%。
任选地,本文中所描述的多层膜可包括在两个外层(例如粘着外层和释放外层)之间的一个或多个层。所述任选的层可直接或间接与外层接触。举例而言,多层膜可包括“核心”层。核心层可为两个外层之间的中心层。在一些实施例中,多层膜可包括粘着层和释放层以及在粘着层和释放层之间并且与其接触的单一核心层。
核心层可包括以下中的一个或多个:LLDPE、LDPE、聚乙烯弹性体、聚丙烯和/或乙烯乙酸乙烯酯(EVA)。在一些实施例中,核心层可包括以0到100重量%的核心层的量的LLDPE。在一些实施例中,核心层可包括以0到100重量%的核心层的量的LDPE。在一些实施例中,核心层可包括以0到100重量%的核心层的量的聚乙烯弹性体。在一些实施例中,核心层可包括以0到100重量%的核心层的量的EVA。EVA可具有1-25重量%的乙酸乙烯酯含量,其余部分是乙烯。用于多层膜的粘着层、核心层和/或释放层的例示性LLDPE根据以下商品名称市售:来自陶氏化学公司的ELITETM LLDPE、TUFLINTM LLDPE和DOWLEXTM LLDPE。
在一些实施例中,核心层的厚度是膜的整体厚度的40%到80%。
在粘着层、释放层和任何任选的层中的厚度比率可为提供所需特性,如粘着、释放等的任何比率。在一些实施例中,多层膜可具有比率在1∶8∶1到3∶4∶3范围内的粘着层厚度、核心层厚度和释放层厚度。
多层膜可通过如吹制膜技术的多种技术制造。制造多层吹塑膜的方法描述于美国专利案第6,521,338(Maka)号中,其专利全部内容以引用的方式并入本文中。举例而言,多层吹制膜可通过吹制膜共挤出技术制造:共挤出粘着层组合物和释放层组合物(和任选地核心层组合物)以形成具有两个或更多个层的管件,并且吹塑并且随后冷却管件。
本文中所公开的多层膜可具有相对减少的噪音水平,所述多层膜可呈当包裹物品时缠绕膜的卷筒展开的形式生产。在一些实施例中,在粘着层中包括清洗分率大于20%的ULDPE或VLDPE并且在释放层中包括大于85重量%LDPE的多层膜的卷筒当卷筒展开时可产生小于或等于90分贝(dB)的噪音水平。
本文中所公开的多层膜可具有多种用途,如缠绕膜、表面保护膜、农业用膜等。农业用膜的实例包括青贮膜。可设计青贮膜以维持在切割之后继续呼吸的草料植物,如玉米、蔬菜和草的营养价值。青贮膜可排除过度空气量,因此可发生乳酸发酵,使得饲料富含维生素和胡罗卜素。如在本领域中所常见的,青贮膜可用于保护饲料源在多种条件下维持数月。
现将进一步在下文说明性实例中描述多层膜的实施例。
实例
用于实例的树脂展示于表1中。ENABLETM 2010LLDPE购自埃克森美孚化学公司。在表1中的其余树脂可从陶氏化学公司购得。
表1-(附注:PF=如通过CEF测试方法测定的清洗分率)
通过DSC的AFFINITYTM EG 8100G聚乙烯弹性体的熔化热是51.7J/g。
样品1 ULDPE树脂根据以下程序制造。
制备齐格勒-纳塔(Z-N)催化剂以制造样品1 ULDPE
Z-N催化剂根据以下程序制备。将二氯化乙基铝(EADC)溶液(15重量%EADC溶解于异构烷烃E(购自得克萨斯州休斯顿市埃克森美孚化学公司)中)转移到含有氯化镁(MgCl2)浆料(0.2M于异构烷烃E中)的搅拌器皿中,并且在使用前搅拌6小时进行老化。将四异丙醇钛(Ti(OiPr)4)转移到MgCl2/EADC浆料器皿,接着老化至少8小时以获得前催化剂。MgCl2∶EADC∶Ti(OiPr)4的比率使得前催化剂中的金属比率(Mg∶Al∶Ti)是40∶12.5∶3。
制备样品1 ULDPE
使用低压溶液聚合反应器。将烃溶剂和单体(乙烯)呈液体形式注射到反应器中。将共聚单体(1-辛烯)与液体溶剂混合。在注射到主要反应器中之前,将此进料流冷却到小于20℃。反应器以超过10重量%的聚合物浓度操作。溶液的绝热温升解释从聚合反应反应的排热。
用于溶液聚乙烯工艺的溶剂是C6-C8烃的高纯度-石蜡洗脱份。将新制的1-辛烯纯化并且与再循环溶剂流(含有溶剂、乙烯、1-辛烯和氢气)混合。在与再循环流混合之后,在使用高压(600-1000psig)进料泵以将内含物抽吸到反应器之前,进一步纯化经组合液流。将新制乙烯纯化并且压缩到600-1000psig。将氢气(用于减少分子量的调聚剂)和乙烯经控制流动到再循环溶剂流中,并且将全部进料流冷却到可为大约<40℃的进料温度。所述工艺使用上文所描述的齐格勒-纳塔催化剂以催化聚合反应。在>400psig压力和超过70℃温度下操作反应器。通过控制催化剂注射速率在反应器中维持乙烯转化。滞留时间相对较短(少于30分钟)。乙烯转化/反应遍次大于80重量%乙烯。
在离开反应器后,即在聚合物溶液中注射水和抗氧化添加剂。水使催化剂水解,使聚合反应终止。一些添加剂,如抗氧化剂与聚合物保留在一起并且充当稳定剂以预防聚合物降解。将后反应器溶液在进行二阶段脱除挥发份的制备中从反应器温度(>70摄氏度)过热到210-260摄氏度以回收溶剂和未反应单体。在聚合物中残余的挥发物少于2,000ppm重量。将聚合物熔融物抽吸到模具中进行水下球粒切割。
实例1
表2-粘着层调配物对拉伸粘着性能的影响
在以上表2中200%拉伸粘着的性能数据从由吹塑生产线制成的共挤出3层膜获得。膜规格是1密耳并且膜结构是粘着(15%)/核心(70%)/释放(15%)。核心层包括100重量%的DOWLEXTM 2045G LLDPE并且释放层包括100重量%的LDPE 501I。每个粘着层的组合物在以上表2中列出。
来自表2的两组粘着层的样品用于形成图1。对于一组样品,将AFFINITYTM EG8100GPE弹性体与如通过CEF测试方法测定的清洗分率为32%的超低密度聚乙烯聚合物(样品1ULDPE)掺合(参看表2中膜编号1-4)。对于另一组样品,将AFFINITYTM EG 8100G PE弹性体与如通过CEF测试方法测定的清洗分率为4%的LLDPE(DOWLEXTM 2045G LLDPE)掺合(参看表2中膜编号18-24)。如图1中可见,为了达到相同或类似的粘着值,与DOWLEXTM 2045G LLDPE相比,当与样品1 ULDPE掺合时,可使用较低量的AFFINITYTM EG 8100G PE弹性体。使用较少AFFINITYTM EG 8100G PE弹性体获得既定粘着值的能力可为有利的,因为AFFINITYTM EG8100G PE弹性体会相对昂贵和/或当AFFINITYTM EG 8100G PE弹性体以相对较高水平(例如大于90%重量的层)使用时由于其粘性,会难以利用吹制膜技术加工。如亦可从图1中发现,当AFFINITYTM EG 8100G PE弹性体/DOWLEX 2045G LLDPE掺合物包括少于70%AFFINITYTMEG 8100G PE弹性体时,粘着值少于2克/英寸膜宽度,其在一些实施例中可为不合需要的。申请人还应注意,对于两组中相同的粘着值,尤其对于大于10克/英寸膜宽度的粘着值,相对更容易在吹制膜工艺期间进行关于AFFINITYTM EG 8100G PE弹性体和样品1 ULDPE的掺合物的膜制造。举例而言,AFFINITYTM EG 8100G PE弹性体和样品1 ULDPE的掺合物不如当在膜制造期间膜通过卷绕机时具有黏性。
实例2-针对与不同核心层接触的粘着层的粘着性能。
在以下表3中250%拉伸粘着的性能数据从由吹塑生产线制成的共挤出3层膜获得。膜规格是0.9密耳并且结构是粘着(10%)/核心(80%)/释放(10%)。粘着层包括69重量%AFFINITYTM EG 8100G PE弹性体和31重量%样品1 ULDPE。释放层包括100重量%LDPE501I。每个膜包括具有100重量%LLDPE的核心层。对于每个膜,LLDPE的熔融指数和密度是不同的。所有膜展现良好粘着性能。
表3
| 在核心层中的LLDPE树脂 | 拉伸粘着(克/英寸膜宽度) |
| DOWLEX<sup>TM</sup> 2645G LLDPE | 13 |
| DOWLEX<sup>TM</sup> 2700G LLDPE | 5.4 |
| TUFLIN<sup>TM</sup> HS-7028NT7LLDPE | 7.4 |
| ENABLE<sup>TM</sup> 2010LLDPE | 10 |
实例3
在实例1和2中,释放层的组合物是100重量%LDPE。在以下表4中的资料展示在释放层中具有不同的LDPE和LLDPE的掺合物组合物的膜中,粘着层的粘着值。用于实例3中膜的粘着层组合物固定在65重量%的AFFINITYTM EG 8100G聚乙烯弹性体和35重量%的样品1ULDPE下。
表4
实例4-低温测试
将表5中的膜放在冰箱中在-5℃下隔夜。在从冰箱去除每个膜之后立即在每个膜上进行粘着测试。膜结构是粘着/核心(100重量%DOWLEXTM 2045G LLDPE)/释放(100重量%LDPE 501I)。
表5
Claims (8)
1.一种多层膜,所述多层膜包含:
粘着层,所述粘着层包含:
聚乙烯弹性体,所述聚乙烯弹性体包含乙烯与至少一种选自由C3-C20α-烯烃组成的群组的共聚单体的共聚物,其中所述聚乙烯弹性体的密度在0.855到0.890克/立方厘米范围内并且熔融指数(I2)在0.1到30克/10分钟范围内;和
从超低密度聚乙烯聚合物、极低密度聚乙烯聚合物和其组合中选出的聚乙烯聚合物,其中所述聚乙烯聚合物的密度在0.885到0.910克/立方厘米范围内,熔融指数(I2)
在0.1到30克/10分钟范围内,并且如通过结晶洗脱分级(CEF)测试方法测定的清洗分率大于20%,其中所述聚乙烯聚合物以介于所述粘着层的10到50重量%范围内的量存在于所述粘着层中;和
释放层。
2.根据权利要求1所述的多层膜,其中所述聚乙烯聚合物以介于所述粘着层的10到35重量%范围内的量存在于所述粘着层中。
3.根据权利要求2所述的多层膜,其中包含所述乙烯与至少一种选自由C3-C20α-烯烃组成的群组的共聚单体的共聚物的所述聚乙烯弹性体以介于所述粘着层的90到65重量%范围内的量存在于所述粘着层中。
4.根据权利要求1所述的多层膜,其中所述释放层包含低密度聚乙烯和/或线性低密度聚乙烯。
5.根据权利要求1所述的多层膜,其在所述粘着层与所述释放层之间进一步包含一个或多个层。
6.根据权利要求1所述的多层膜,其在所述粘着层与所述释放层之间进一步包含核心层。
7.根据权利要求1所述的多层膜,其中所述膜具有一定厚度并且所述粘着层具有一定厚度,并且其中所述粘着层的厚度是所述膜的厚度的5-30%。
8.一种制造根据权利要求1所述的多层膜的方法,其中所述方法包含:
提供包含以下的粘着层组合物:
聚乙烯弹性体,所述聚乙烯弹性体包含乙烯与至少一种选自由C3-C20α-烯烃组成的群组的共聚单体的共聚物,其中所述聚乙烯弹性体的密度在0.855到0 .890克/立方厘米范围内并且熔融指数(I2)在0.1到30克/10分钟范围内;和
从超低密度聚乙烯聚合物、极低密度聚乙烯聚合物和其组合中选出的聚乙烯聚合物,其中所述聚乙烯聚合物的密度在0.885到0.910克/立方厘米范围内,熔融指数(I2)
在0.1到30克/10分钟范围内,并且如通过结晶洗脱分级(CEF)测试方法测定的清洗分率大于20%,其中所述聚乙烯聚合物以介于所述粘着层的10到50重量%范围内的量存在于所述粘着层中;
将所述粘着层组合物与释放层组合物在挤出机中共挤出以形成具有粘着层和释放层的管件;以及
冷却所述管件以形成多层吹塑拉伸膜。
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