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CN101039803A - 一面有黏性的聚烯烃薄膜 - Google Patents

一面有黏性的聚烯烃薄膜 Download PDF

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CN101039803A
CN101039803A CNA2004800437037A CN200480043703A CN101039803A CN 101039803 A CN101039803 A CN 101039803A CN A2004800437037 A CNA2004800437037 A CN A2004800437037A CN 200480043703 A CN200480043703 A CN 200480043703A CN 101039803 A CN101039803 A CN 101039803A
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layer
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ethylene
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马丁·F.·赫尼希曼
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Pliant LLC
Original Assignee
Pliant LLC
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Abstract

具有黏性或者防滑表面的多层薄膜包括至少一个防滑的、包含至少一种聚烯烃聚合物的第一层。还提供至少一个第二粘层，它包含金属茂催化的聚烯烃聚合物、乙烯共聚物树脂、苯乙烯－乙烯/丁烯－苯乙烯嵌段共聚物或者其混合物。

Description

一面有黏性的聚烯烃薄膜
技术领域
本发明涉及具有黏性或者防滑表面的薄膜。具体地，本发明涉及具有基膜或者第一非黏性表面和第二黏性表面的薄膜，所述基膜或者第一非黏性表面包含聚烯烃聚合物，所述第二黏性表面包含金属茂催化的烯烃聚合物、乙烯共聚物和/或者苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯嵌段共聚物。
背景技术
当医疗装置、个人用品(personal product)、甚至工业装置的制造商不断努力保护资源和减少浪费时，他们正寻求可以满足应用需求的新材料，同时提供减小体积和重量的机会。具体地，这些制造商正寻求一面有黏性或者防滑的薄膜，以用于各种应用包括但不仅限制于防滑的罩单(drop cloths)、可换护垫的防滑尿布以及希望有黏性表面的其它应用领域。在没有牺牲薄膜的结构完整或功能的条件下，制造者也正寻求减小包装材料或者其它薄膜的厚度、重量或者体积的各种方法。
发明公开
本发明的多层薄膜包括包含至少一种聚烯烃聚合物的第一层。还提供了第二层，其包含金属茂催化的聚烯烃聚合物、乙烯共聚物树脂及其混合物。
发明的最佳实施方式
本发明的多层薄膜具有包括包含至少一种聚烯烃聚合物的至少一个第一层的结构。至少一个第二层也包括选自以下的至少一种化合物：金属茂催化的聚烯烃聚合物、乙烯共聚物树脂、苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯嵌段共聚物及其混合物。
薄膜的总厚度可以变化，并依赖于薄膜所计划的应用领域。优选的薄膜具有最高达到约15密耳(mil)的总厚度，更优选为约0.5～15密耳。每个单独内层的厚度优选为约0.1～7.0密耳，更优选为约0.2～3.0密耳，最优选为约2.0～3.0密耳。优选的第一层厚度构成整个薄膜结构的约40～98重量％，更优选为约70～95重量％，最优选为约80重量％。相反地，优选的第二层厚度为整个薄膜结构的约2～40重量％，最优选为约20重量％。本领域技术人员可以接受的是，除了每个单独层具有相似或不同的组分以外，每个单独层的厚度可以相似或不同。因此，每层的厚度是独立的，并且可以在由薄膜总厚度所设置的参数内变化。优选的多层还具有通过ASTM D 1894检测的0.5或者更高的对金属、薄膜和/或者树脂玻璃的摩擦系数(CoF)。
本发明的多层薄膜可以通过在生产多层薄膜中所使用的常见方法包括共挤出法和挤塑层合技术来生产。在最优选方法中，通过共挤出法形成薄膜。熔化和塑炼的各层材料流被送进至共挤出模头。当在模头中时，各层并置并且组合，然后，从模头中形成聚合物材料的单一多层膜。合适的共挤出技术更充分地描述于美国专利5,139,878和4,677,017，此处在法律所允许的程度上引入作为参考，除了本发明的共挤出法可以在大约400～大约510的温度下实施。共挤出技术包括使用带标准模头的、多支管模头如圆形模头的以及如在形成平铸膜和铸板中所使用的多支管模头的套管(feed block)。本发明的多层膜还可以优选通过吹胀薄膜挤塑法制备，使用包括多支管的、具有同心圆孔的圆形模头的吹胀薄膜装置来形成薄膜。多层膜通过以下方式形成，即共挤压熔化层经过圆形模头，以及共挤压在其它层或者第一层的对边上的熔化层经过与第一圆形模头同心的另外圆形模头。然后，气体典型地为空气通过与圆形模头同心的喷气机吹出，从而形成使各层膨胀的气泡。气泡然后自身崩溃形成一对在两个对边粘附的粘附多层膜。通常，该对粘附多层薄膜然后在一边或者多边切开，分成然后可以卷起的一双多层薄膜。
在所优选薄膜中，优选的至少一个第一层包含约20～100重量％的至少一种聚烯烃聚合物，更优选为约95重量％。优选的聚烯烃聚合物包括聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯、聚异戊二烯、它们的共聚物、它们的三元共聚物、α-烯烃丙烯共聚物及其混合物。合适的聚乙烯具体包括低密度聚乙烯(LDPE)、线性低密度聚乙烯(LLDPE)以及超低密度聚乙烯(ULDPE)。优选的丙烯聚合物通常包含约90～100重量％的丙烯单元；优选的丙烯聚合物通常有130℃或者以上的熔点。优选的丙烯聚合物通常在230℃和21.6牛顿的力下具有0.5g/10分钟～10g/10分钟的熔体流动指数。具有约1～15重量％的正-庚烷可溶物含量的全同丙烯均聚物、具有10重量％或者更小的乙烯含量的乙烯与丙烯共聚物、具有10重量％或者更小的α-烯烃含量的聚丙烯与C4～C8α-烯烃的共聚物、具有10重量％或者更小的乙烯含量以及15重量％或者更小的丁烯含量的丙烯、乙烯与丁烯三元共聚物是优选的丙烯聚合物。同样适合的是丙烯均聚物、共聚物、三元共聚物及其它聚烯烃。
本技术领域技术人员可以接受的是，为了改善特定层的某些特征，添加剂可以加入到本发明薄膜的第一层或者一个或者多个其它层。可以加入约0-80重量％优选的第一层或者其它各层的一种或者多种添加剂，更优选为约5重量％。优选的添加剂包括色母料(color concentrate)、中和剂、操作助剂(process aid)、润滑剂、稳定剂、烃类树脂、抗静电剂以及防结块剂。色母料加入层中，以生产出有色层、不透明层或者半透明层。优选的色母料包括颜色配方，其包括黑色、白色以及适合于吹塑薄膜的其它颜色如由AmpacetCorporation(塔利顿，纽约)所生产的。优选的色母料包括Ampacet白色PE母炼胶，其载体树脂为具有20g/10分钟的熔体流动指数和0.92毫克/毫升密度的LLDPE；其浓缩物具有2.06的额定比重、3～23g/10分钟的熔体流动指数、额定含有75％的灰分。另一优选的色母料包括Ampacet白色HDPE母炼胶，其载体树脂为具有10g/10分钟的额定熔体流动指数、0.96毫克/毫升的密度的HD/LLDP，该浓缩物具有1.54的额定比重、熔体流动指数9～15g/10分钟以及包含50％TiO2的颜料。
合适的中和剂包括碳酸钙和硬脂酸钙。优选的中和剂具有小于10μm的绝对颗粒尺寸和至少40m2/g的比表面积。聚合操作助剂也可以用于层中。含氟聚合物、含氟聚合物的混合物以及氟橡胶是特别优选的，但是用于聚合物薄膜本领域已知的任何操作助剂都是合适的。特别优选的操作助剂是Ampacet操作助剂PE母炼胶，其LLDPE载体树脂具有2g/10分钟的额定熔体流动指数和0.918毫克/毫升的密度。其浓缩物具有0.91的额定比重、1-3g/10分钟的额定熔体流动指数，并包含3％的灰分。
依据本发明可以使用的润滑剂包括高级脂肪酸酯、高级脂肪酸酰胺、金属皂、聚二甲基硅氧烷和石蜡。用于乙烯、丙烯及其它α-烯烃聚合物的常见稳定化处理化合物优选用于本发明。具体地，碱金属碳酸盐、碱土金属碳酸盐、石碳酸稳定剂、碱金属硬脂酸盐和碱土金属硬脂酸盐优选用作本发明组合物的稳定剂。
为了改善薄膜的物理性能，发现烃类树脂特别是苯乙烯树脂、萜烯树脂、石油树脂和环戊二烯树脂适合用作添加剂。这些性能可以包括水蒸气渗透性、收缩率、薄膜硬度和光学性能。特别地，优选黏性树脂。特别优选的黏性树脂是在Bynel商标下由杜邦集团公司(DuPont Corporation)销售的，其主要包含用马来酸酐改性的聚烯烃(有残余的马来酸酐)，还可以包含少量的稳定剂、添加剂和颜料。
优选的抗静电剂包括基本上直链的饱和脂肪族叔胺及其烷基有10-20个碳原子的N，N-二(2-羟基乙基)烷基胺，所述脂肪族叔胺含有10-20个碳原子的烃基，所述烃基可以被ω-羟基-(C1-C4)-烷基取代。其它合适的抗静电剂包括乙氧基化(ethyoxylated)或者丙氧基化(propoxylated)的聚二有机硅氧烷(polydiorganosiloxane)如聚二烷基硅氧烷、聚烷基苯基硅氧烷和碱金属链烷磺酸盐。
优选的抗结块剂包括有机聚合物如聚酰胺、聚碳酸酯、聚酯。其它优选的抗结块剂包括碳酸钙、硅酸铝、硅酸镁、磷酸钙、二氧化硅和硅藻土(diatomaceous earth)。
优选的至少一个第二层优选包含约90-100重量％的该层的金属茂催化聚烯烃聚合物、乙烯共聚合物树脂、苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯嵌段共聚物或者其混合物，更优选为约95重量％。优选的金属茂是单活性中心催化剂，包括二茂合金属(dicylopentadienyl-metals)和卤化二茂合金属(dicylopentadienyl-metals halides)。优选的聚烯烃聚合物是乙烯基聚合物如用金属茂单活性中心催化剂生产的己烯共聚物。最优选的是金属茂线性低密度聚乙烯(mLLDPE)和金属茂低密度聚乙烯(mLDPE)。优选的mLLDPE和mLDPE具有大约0.9g/cm3或者更小的密度。优选的乙烯共聚物树脂包括乙烯醋酸乙烯共聚物树脂(EVA)、乙烯丙烯酸甲酯共聚物树脂(EMA)及其混合物。在优选的实施方式中，第二层还可以包含约0-10重量％的该层的增粘剂，更优选为约5重量％。优选的增粘剂包括橡胶基增粘剂、丙烯酸增粘剂、乙烯醚基增粘剂、硅树脂基增粘剂、具有延时增粘性能的热敏感增粘剂等。这些增粘剂的混合物也适合用于本发明薄膜的第二层。
在上述的本发明薄膜的优选实施方式中，薄膜结构为两层结构。本领域技术人员可以接受的是，附加层可以加入到薄膜中，以形成最高达十层的薄膜。除了一个或者多个上述的第一和第二层，可以提供至少一个附加层，该附加层包含聚合物型的非编制纺织品包括聚酯、聚丙烯、聚乙烯或者薄纸，其中，第一层层压在无纺布或者薄纸上。通常，为了这样层压，还可以在纺织品层或者纸层与第一层之间提供至少一种粘合层(adhesive tie layer)，其目的是提供使聚烯烃聚合物层粘结到纺织品层或者纸层的足够黏结性。
本发明进一步由以下实施例来说明，所述实施例并不以任何方式构成对其保护范围强加限制。相反地，应该清楚地了解到，可以进行各种其它的实施方式、修改及其对等物，但在阅读此处描述以后，可以使本领域技术人员在没有偏离本发明的精神和/或者所附权利要求的范围的条件下想到这些。
实施例
实施例1
具有1.0密耳厚度的两层薄膜用表1所述的配方来生产。
                         表1.配方1-两层薄膜配方
  层   比例   单元   重量％   类型   产品型号   生产厂家
  A   75％   A-1   65.0   己烯LLDPE   TF-0338E   Nova
  A-2   30.0   LDPE   LGA105   Exxon
  A-3   5.0   白色PE MB   111017   Ampacet
  B   25％   B-1   100.0   EVA树脂   3175LGZ   DuPont
实施例2
具有0.75密耳的总薄膜厚度的另一两层薄膜也是被用如表1所述配方来生产。
实施例3
具有1.0密耳的总薄膜厚度的两层薄膜被用如表2所述配方来生产。
                          表2.配方2-两层薄膜配方
  层   比例   单元   重量％   类型   产品型号   生产厂家
  A   75％   A-1   65.0   己烯LLDPE   TF-0338E   Nova
  A-2   30.0   LDPE   LGA105   Exxon
  A-3   5.0   白色PE MB   111017   Ampacet
  B   25％   B-1   100.0   mPOP*   KC8852   Dow
*mPOP＝金属茂催化的聚烯烃塑料
实施例4
具有0.75密耳的总薄膜厚度的两层薄膜被用表2所述的配方来生产。
实施例5
具有1.0密耳的总薄膜厚度的两层薄膜被用如表3所述的配方来生产。
                         表3.配方3-两层薄膜配方
  层   比例   单元   重量％   类型   产品型号   生产厂家
  A   75％   A-1   65.0  己烯LLDPE   TF-0338E   Nova
  A-2   30.0  LDPE   LGA105   Exxon
  A-3   5.0  蓝色PE MB   161122   Ampacet
  B   25％   B-1   100.0  mPOP   KC8852   Dow
实施例6
具有0.75密耳的总薄膜厚度的两层薄膜用如表3所述的配方来生产。
实施例7
用以上实施例5所述的配方3生产薄膜，测试该薄膜的各种特性，其测试结果如表4所示。
            表4.薄膜测试结果
规格(gauge)(Ave.) g/m2mil   (盘重(discweight))24.831.01
接下页
表4，接上页
  张力屈服值(g/in2)   MDCD   32282464
  极限拉伸强度(g/in2)   MDCD   25021839
  极限伸长(％)   MDCD   682746
  10％拉伸负载(g/in2)   MDCD   253236
  25％拉伸负载(g/in2)   MDCD   434370
  C.O.F对...的黏性面：   金属树脂玻璃   1.950～2.1951.410～2.220
  光透过率(％)   范围平均值   64.8～68.466.6(1.09)
实施例8
具有1.0密耳的总厚度的两层薄膜被用表5所示的配方来生产。
                         表5.配方4-两层薄膜配方
  层   比例   单元   重量％   类型   产品型号   生产厂家
  A   85％   A-1   75.0   丙烯共聚物   5724   Fina
  A-2   20.0   LDPE   LGA 105   Exxon
  A-3   5.0   白色PE MB   111017   Ampacet
  B   15％   B-1   100.0   mPOP   KC8852   Dow
实施例9
具有0.75密耳的总厚度的两层薄膜被用表5所述的配方来生产。
实施例10
测定如在以上实施例8和9中所生产的配方4的物理性能，其结果如表6所示。
                             表6物理性能测试结果
性能   ASTM测试# 单位   配方4实施例8   配方4实施例9
  规格   D 2103   密耳   1.06   2.08
  光透过率   D 1003   ％   63.4   53.6
  慢撒气(slow puncture)   D 3763   克   1865   2579
  M.D.带/规格   D 2103   密耳   1.05   2.08
  M.D.拉伸@断裂   D 882   克   2355   3857
  M.D.伸长率   D 882   ％   594   562
  M.D.屈服强度   D 882   克   738   1451
  M.D.伸长率@屈服强度   D 882   ％   12   11
  M.D.伸长率@5％   D 882   克   616   1236
  M.D.伸长率@10％   D 882   克   727   1437
  M.D.伸长率@25％   D 882   克   727   1428
  M.D.割线模量   D 882   Psi   41779   53988
  M.D.埃尔门多夫扯裂强度(Elmendorf Tear) D 1922 克 247 362
  M.D.分岔裤型扯裂强度(Trouser Tear) D 1938 克 58 116
  T.D.带/规格   D 2103   密耳   1.05   2.08
  T.D.伸长率@断裂   D 882   克   1372   2214
  T.D.伸长率   D 882   ％   571   500
  T.D.屈服强度   D 882   克   615   1293
  T.D.伸长率@屈服强度   D 882   ％   12   11
  T.D.埃尔门多夫扯裂强度   D 1922   克   511
  T.D.割线模量   D 882   Psi   51944   52917
  T.D.伸长率@5％   D 882   克   499   1092
  T.D.伸长率@10％   D 882   克   605   1282
  T.D.伸长率@25％   D 882   克   598   1266
  T.D.割线模量   D 882   Psi   34712   36707
  T.D.分岔裤型扯裂强度   D 1938   克   126   261
  T.D.埃尔门多夫扯裂强度   D 1922   克   624   776
实施例11
具有1.0密耳的总厚度的两层的薄膜被用表7所示的配方来生产。
                               表7配方5-两层薄膜配方
  层   比例   单元   重量％   类型   产品型号   生产厂家
  A   85％   A-1   65.0   HDPE   9659   Chevron
  A-2   20.0   LDPE   LGA 105   Exxon
  A-3   5.0   白色PE MB   111017   Ampacet
  B   15％   B-1   100.0   mPOP   KC8852   Dow
实施例12
具有0.75密耳的总厚度的两层的薄膜被用表7所示的配方来生产。
实施例13
具有1.0密耳的总厚度的两层薄膜被用表8所示的配方来生产。
                         表8.配方5-两层薄膜配方
  层   比例   单元   重量％   类型   产品型号   生产厂家
  A   5％   A-1   100.0   粘结剂聚合物   Bynel E418   DuPont
  B   70％   B-1   65.0   己烯LLDPE   TF-0338E   Nova
  B-2   30.0   LDPE   LGA 105   Exxon
  B-3   5.0   蓝色PE MB   181122   Ampacet
  C   25％   C-1   100.0   mPOP   KC8852   Dow
实施例14
具有0.8密耳的总厚度的两层薄膜被用表8所示的配方来生产。
实施例15
具有0.8密耳的总厚度的两层薄膜被用表8所示的配方来生产。
实施例16
在实施例13、14和15中所生产的薄膜层压在52#DRC薄纸(72GSM)(2.12)上。测试每个薄膜的COF值，其结果如表9所示。
  1.0密耳   0.8密耳   0.6密耳
  C.O.F   金属树脂玻璃   0.985-1.1201.690-1.860   0.960-1.2001.865-2.005   1.155-1.2601.915-2.095
以上已经描述了本发明的实施方式，目的是为了说明和描述本发明。以上描述并非为详尽性地描述或者将本发明限制在所公开的精确形式。挑选该描述最佳地解释本发明原则和这些原则的实际应用，使本技术领域的其它技术人员在各种不同的实施方式和改进中能够充分地利用本发明，正如适合所打算的特定使用领域。本发明的范围并不打算由说明书限定，但是由以下所述的权利要求书来限定。

Claims (26)

1.一种多层薄膜，其包括：
至少一个第一层，其包含至少一种聚烯烃聚合物；以及
至少一个第二层，其包含选自由以下所组成的组的至少一种化合物：金属茂催化的聚烯烃聚合物、乙烯共聚物树脂、苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯嵌段共聚物及其混合物。
2.根据权利要求1所述的薄膜，其中，所述第一层包含约20～100重量％的所述至少一种聚烯烃聚合物。
3.根据权利要求1所述的薄膜，其中，所述第一层包含约90～99重量％的所述至少一种聚烯烃聚合物。
4.根据权利要求1所述的薄膜，其中，所述聚烯烃聚合物是选自由以下所组成的组：聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯、聚异戊二烯、它们的共聚物、它们的三元共聚物、α-烯烃丙烯共聚物及其混合物。
5.根据权利要求4所述的薄膜，其中，所述聚烯烃聚合物是选自由以下所组成的组：线性低密度聚乙烯、低密度聚乙烯、超低密度聚乙烯及其混合物。
6.根据权利要求2所述的薄膜，其中，所述第一层还包括约0～80重量％的至少一种添加剂。
7.根据权利要求6所述的薄膜，其中，所述添加剂是选自由以下所组成的组：色母料、增粘剂、中和剂、操作助剂、润滑剂、稳定剂、烃类树脂、抗静电剂以及防结块剂。
8.根据权利要求1所述的薄膜，其中，所述第一层包括约40～98重量％的所述薄膜。
9.根据权利要求1所述的薄膜，其中，所述第二层包括约10～100重量％的所述化合物。
10.根据权利要求1所述的薄膜，其中，所述金属茂催化的聚烯烃聚合物是选自由以下所组成的组：金属茂线性低密度聚乙烯、金属茂低密度聚乙烯及其混合物。
11.根据权利要求1所述的薄膜，其中，所述金属茂催化剂的聚烯烃聚合物具有约0.9g/cm3或者更小的密度。
12.根据权利要求1所述的薄膜，其中，所述乙烯共聚物树脂是选自由以下所组成的组：乙烯-醋酸乙烯酯共聚物树脂、乙烯-醋酸甲酯共聚物树脂及其混合物。
13.根据权利要求12所述的薄膜，其中，所述乙烯-醋酸乙烯共聚物树脂包含约5重量％的乙烯-醋酸乙烯酯。
14.根据权利要求12所述的薄膜，其中，所述乙烯丙烯酸甲酯共聚物树脂包含约5重量％的乙烯丙烯酸甲酯。
16.根据权利要求9所述的薄膜，其中，所述第二层还包括约0-10重量％的增粘剂。
17.根据权利要求16所述的薄膜，其中，所述增粘剂是选自由以下所组成的组：橡胶基增粘剂、丙烯酸增粘剂、乙烯醚基增粘剂、硅树脂基增粘剂、具有延时增黏性能的热敏感型增粘剂及其混合物。
18.根据权利要求1所述的薄膜，其中，所述第二层包括约2～40重量％的所述薄膜。
19.根据权利要求1所述的薄膜，其中，所述薄膜具有最高达到约15密耳的厚度。
20.根据权利要求19所述的薄膜，其中，所述薄膜具有约5～10密耳的厚度。
21.根据权利要求1所述的薄膜，其中，所述薄膜还包括至少一个附加层。
22.根据权利要求21所述的薄膜，其中，所述至少一个附加层包括聚合物型的非编织纺织品。
23.根据权利要求21所述的薄膜，其中，所述至少一个附加层包括薄纸。
24.根据权利要求22所述的薄膜，其中，所述薄膜还包括布置在所述附加层与所述第一层之间的粘合层。
25.根据权利要求23所述的薄膜，其中，所述薄膜还包括布置在所述附加层与所述第一层之间的粘合层。
26.根据权利要求21所述的薄膜，其中，所述薄膜包括最高达到十层。
27.根据权利要求1所述的薄膜，其中，所述薄膜具有约0.5或者更大的摩擦系数。
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