專利名稱:鑄膜的制備方法
本發(fā)明是關(guān)于一種以低密度聚乙烯為基質(zhì)的聚合物組合物的鑄膜制備方法，其中聚合物的組合物在熔融狀態(tài)下由擠出機(jī)通過一個(gè)矩形?？跀D出，接著由一個(gè)或一組冷輥筒冷卻及卷繞。
制備鑄膜的方法本身是眾所周知的，例如在“Petrothene Polyo-lefins……a processing guide”(由National Distillers and Chemical Coroporation出版，1971，第四版)中有介紹。
低密度的聚乙烯鑄膜大規(guī)模用于包裝材料。包裝材料必須具備的機(jī)械性能主要是如抗撓性，抗撕裂性，抗拉強(qiáng)度，抗穿刺性等。
根據(jù)用途，在光學(xué)性質(zhì)方面必須具備如低透明性，低遮光性，及高光澤性。
例如制備作為包裝材料用的薄膜，須具有良好的抗撕裂性，而且抗撓性和抗拉強(qiáng)度必定要高，特別是當(dāng)薄膜用于高速加工時(shí)尤甚。
從“Petrothene Polylefins……a processing guide”一文中待知，當(dāng)聚合物在盡可能高的溫度下加工時(shí)會(huì)獲得最佳的光學(xué)性質(zhì)。并不排除高達(dá)280℃。
本發(fā)明的目的是提供一種以低密度聚乙烯為基質(zhì)的聚合物組合物的鑄膜制備方法，所制得的薄膜具有良好的機(jī)械性能，顯著高的抗撓性和抗拉強(qiáng)度，例如適合高速應(yīng)用。
通過在?？谔幍娜垠w溫度低于200℃下對(duì)熔融狀態(tài)的聚合物組合物進(jìn)行加工可達(dá)到上述目的。
當(dāng)根據(jù)本發(fā)明的條件進(jìn)行加工時(shí)，聚合物意外地發(fā)生特別取向作用，使薄膜獲得良好的機(jī)械性能，如良好的抗拉強(qiáng)度和抗撓性等。這種作用是在?？谔幍娜垠w溫度低于180℃時(shí)增加的，當(dāng)此溫度低于160℃，尤其是低于150℃時(shí)效果更加顯著。
取向作用以最大強(qiáng)度和最小強(qiáng)度之比率(Imax/min)及平均分子取向與擠出方向的夾角α來表示。這些都可以通過X光衍射分析來測(cè)定。根據(jù)本發(fā)明制備的取向薄膜，Imax/min≥20和α≤20°，特別是分別≥50及≤15°。
本發(fā)明也涉及這種取向鑄膜。
本發(fā)明的適合于作為鑄膜加工的聚合物組合物一般最少含50%低密度的聚乙烯均聚物和(或)共聚物。一般低密度聚乙烯是指聚乙烯均聚物或共聚物具有密度低于940kg/m3。密度可以低至870kg/m3，但一般可高于890kg/m3，特別是高于900kg/m3。對(duì)極性共聚單體含量高的共聚物，其密度可增至大于940kg/m3。低密度聚乙烯均聚物，由乙烯和一種或多種C3-C18的1-烯烴作為共聚單體的共聚物，乙烯與一種或多種極性共聚單體的共聚物，以及由聚乙烯的均聚物和(或)共聚物組成的混合物，或例如高密度的聚乙烯(具有密度超過940kg/m3)和(或)聚丙烯的混合物都可得到良好的結(jié)果。這種由聚乙烯均聚物和(或)共聚物與高密度聚乙烯和(或)聚丙烯組成的混合物中最少含相對(duì)于聚合物總重量70%的低密度聚乙烯均聚物和(或)共聚物。若要制備具有良好光學(xué)性能的薄膜最好用由乙烯和一種或多種C3-C18的1-烯烴的共聚物，特別是具有密度低于922kg/m3或如乙烯-乙酸乙烯酯共聚物，或乙烯一甲基丙烯酸酯共聚物。
另外可加進(jìn)各種添加劑，如穩(wěn)定劑，潤(rùn)滑劑，填充劑，著色劑，臘及諸如此類等。若使用乙烯和含有一種或多種C3-C18的1-烯烴的共聚物時(shí)則可加進(jìn)氟碳彈性體來防止或抑制熔體的斷裂，一般添加劑的重量不超過聚合物重量20%，最好不超過10%。
根據(jù)ASTM D1238標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定這些聚合物組合物的熔體指數(shù)可有一般的值，例如2～100dg/min。然而對(duì)于低加工溫度最好選擇熔體指數(shù)不低于8dg/min。當(dāng)熔體指數(shù)高于75dg/min時(shí)低溫加工帶來的良好機(jī)械性能就會(huì)下降，最佳的熔體指數(shù)最高為50dg/min。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是雖然聚合物的組合物具較高的熔體指數(shù)，但仍可被加工成具有良好機(jī)械性能的鑄膜。
另一優(yōu)點(diǎn)是高度單軸取向薄膜可以不需增添設(shè)備就可制得。這可從在機(jī)器方向上抗拉強(qiáng)度明顯增加來說明。
鑄膜的制備是將聚合物熔體通過一個(gè)矩形的?？冢又灰粋€(gè)或多個(gè)冷輥筒冷，并卷撓。若由乙烯加工成鑄膜，?？陂g隙一般為0.2至1.5mm，這也可用于本發(fā)明的加工工藝中，較大的?？陂g隙，如2或5mm，也可使用，也可使用各種幾何形狀的?？?。并且發(fā)現(xiàn)，若?？陂g隙最小為2mm，最大為10mm，特別是5mm，薄膜的機(jī)械性能會(huì)得到改善。
較大的模口間隙，和低加工溫度結(jié)合，導(dǎo)致獲得 更佳的機(jī)械性能，良好的抗撓性及抗拉強(qiáng)度，同時(shí)光學(xué)性質(zhì)也得到改善。
在許多情況下包裝薄膜不單只需要滿足良好的機(jī)械性能，同時(shí)要滿足光學(xué)性能。當(dāng)聚合物組合物具有熔體指數(shù)最小為10dg/min，特別是14dg/min時(shí)薄膜的光學(xué)性質(zhì)會(huì)得到改善。
在制備鑄膜過程中使用所謂氣刀(air knife)，這樣可以改善從薄膜到冷輥筒的熱傳遞，并防止空氣混入。
本發(fā)明的方法中也可使用氣刀。
本發(fā)明的方法特別適用于制備多層(薄膜)產(chǎn)品，如多層薄膜，擠壓涂覆和擠壓層壓材料，但也可用于制備單層薄膜。
本發(fā)明可參照一些實(shí)例予以闡明。實(shí)例說明本發(fā)明導(dǎo)致薄膜具有高抗撓性(可從高彈性模數(shù)反映來)，高抗拉強(qiáng)度，抗撕裂強(qiáng)度和良好的光學(xué)性質(zhì)，在沒有顯著降低光學(xué)性能的情況下使薄膜的機(jī)械性質(zhì)有所改善。
實(shí)例和比較實(shí)例1至23根據(jù)表列條件制備鑄膜，所用聚合物組合物是A.乙烯均聚物，密度為921kg/m3，熔體指數(shù)為8.5dg/min。
B.乙烯均聚物，密度為929kg/m3，熔體指數(shù)為9dg/min。
C.乙烯均聚物，密度為931kg/m3，熔體指數(shù)為10dg/min。
D.C的聚合物，和為總聚合物組成重量6%的具有密度為962kg/m3，熔體指數(shù)為11dg/min的乙烯均聚物的混合物。
E.乙烯均聚物，密度為929kg/m3，熔體指數(shù)為10.5dg/min。
F.乙烯均聚物，密度為921kg/m3，熔體指數(shù)為16dg/min。
G.聚合物F，和為總聚合物組成重量3%且具有密度為903kg/m3，熔體指數(shù)為3dg/miN的乙烯-辛烯共聚物的混合物。
H.聚合體F，和為總聚合物組成重量3%且具有密度為911kg/m3和熔體指數(shù)為3dg/min的乙烯-辛烯共聚物的混合物。
所用的擠出設(shè)備是具有螺桿直徑為75mm，長(zhǎng)/徑比為27的Barmag擠出機(jī)，矩形?？诘拈L(zhǎng)度為65cm。矩形?？诘娜廴跍囟瓤赏ㄟ^紅外線或熱電偶測(cè)量，薄膜測(cè)試如下彈性模數(shù) 按ASTM(美國(guó)材料試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn))D1922標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定;
屈服強(qiáng)度，E25和抗拉強(qiáng)度按ISO(國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織標(biāo)準(zhǔn))R 527標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定;(機(jī)器方向的屈服強(qiáng)度等于薄膜所需拉伸力的峰值，由于缺乏峰值而無法確定，所以當(dāng)拉伸比為25X時(shí)作用于薄膜的力為Σ25)抗穿刺性 測(cè)定一個(gè)以50mm/min速度穿透薄膜的沖桿所需的能量來確定;
切口抗撕裂性 按Din(聯(lián)邦德國(guó)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn))53363法測(cè)定，但切口須在薄膜中央，拉撕速度為2.5cm/min;
光澤性 按ASTM D 523標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定;
遮光性 按ASTM D 1003標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定;
透明度 按Electro Evans Ltd法測(cè)定;
∥ 表示機(jī)器方向，⊥ 表示橫向。
X光衍射 用Cu K α-輻射，〔50KV，35mA，Ni滬光片〕，和一部Statton攝影機(jī)測(cè)定，薄膜樣品和底片的距離為5cm。密度是通過量度環(huán)形吸收譜帶最強(qiáng)方向直徑來測(cè)定。
不同的強(qiáng)度可通過掃描來測(cè)定，作為X射線折射角的函數(shù)。密度的測(cè)量可用Enraf Nonius 1型微密度計(jì)測(cè)定，方法在C.G.Vonk & A.P.Pijers，Jr.Appln.Cryst，14，8，(1981)中有介紹?？捎梅蔷П尘拜椛鋪硇?duì)。歐洲專利申請(qǐng)156130也用同樣方法。
注1.設(shè)有測(cè)量2.切口設(shè)有被進(jìn)一步撕裂，因而產(chǎn)生拉伸現(xiàn)象。
3.由于高度遮光性，因而透明度不能用可靠的方法測(cè)定。
4.α角度只能在Imax/min≥10時(shí)才能有效地測(cè)定。
5.max/min 100 表示∞，這是由于Imin具有很低值的結(jié)果。
權(quán)利要求
1.一種以低密度聚乙烯為基質(zhì)的聚合物組合物的鑄膜制備方法，其中聚合物的組合物在熔融狀態(tài)下由擠出機(jī)通過一個(gè)矩形?？跀D出，接著由一個(gè)或一組冷輥筒冷卻及卷撓，其特征在于在?？谔幍娜垠w溫度低于200℃下對(duì)聚合物組合物進(jìn)行加工。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1的方法，其特征在于聚合物組合物在模口處的熔體溫度低于180℃的條件下被加工。
3.根據(jù)權(quán)利要求
2的方法，其特征在于聚合物組合物在模口處的熔體溫度低于160℃的條件下被加工。
4.根據(jù)權(quán)利要求
1-3的方法，其特征在于所用的聚合物組合物具有熔體指數(shù)在2和100dg/min之間
5.根據(jù)權(quán)利要求
4的方法，其特征在于所用的聚合物組合物具有熔體指數(shù)在8和75dg/min之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求
5的方法，其特征在于所用的聚合物組合物具有熔體指數(shù)在10和50dg/min之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求
1-6的方法，其特征在于?？陂g隙至少為0.2mm。
8.根據(jù)權(quán)利要求
7的方法，其特征在于?？陂g隙至少為1.5mm，最大為10mm。
9.根據(jù)權(quán)利要求
8的方法，其特征在于?？陂g隙至少為2mm，最大為5mm。
10.根據(jù)權(quán)利要求
1-9的方法，其特征在于采用以乙烯和一種或多種極性共聚單體的共聚物為基質(zhì)的聚合物組合物。
11.根據(jù)權(quán)利要求
1-9的方法，其特征在于采用以乙烯和一種或多種含有C3-C181-烯烴的共聚物為基質(zhì)的聚合物組合物。
12.根據(jù)權(quán)利要求
11的方法，其特征在于采用乙烯和一個(gè)或多個(gè)含有C6-C12的1-烯烴的共聚物。
13.根據(jù)權(quán)利要求
11和12的方法，其特征在于用具有密度低于922kg/m3的共聚物為基質(zhì)的聚合物組合物。
14.根據(jù)權(quán)利要求
1-13的方法，其特征在于制備的多層薄膜產(chǎn)品。
15.權(quán)利要求
1-14的任何一種方法所制備的薄膜。
16.包含有權(quán)利要求
15的薄膜的物體。
17.一種鑄膜，該鑄膜是由以X射線分析具有強(qiáng)度比率max/min≥20及一個(gè)沿薄膜擠出方向與聚合物分子平均取向方向夾角α≤20°的低密度聚乙烯為基質(zhì)的聚合物組合物制備的。
18.根據(jù)權(quán)利要求
17的鑄膜，該鑄膜具有強(qiáng)度比率max/min≥50和α≤15°。
19.包含權(quán)利要求
17-18鑄膜的物體。
專利摘要
以低密度聚乙烯為基質(zhì)的鑄膜，通過在?？跀D出熔體溫度低于200℃的熔融聚合物來制備。此法制備的薄膜具有特別的單軸取向，因此其機(jī)械性質(zhì)得到改善。
文檔編號(hào)B29K23/00GK86105243SQ86105243
公開日1987年2月4日 申請(qǐng)日期1986年8月5日
發(fā)明者西奧多勒斯·雅各布斯·范·德·莫 申請(qǐng)人:斯塔米爾卡本公司(Dsm附屬公司)導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan