專利名稱：不等同雙軸取向的高密度聚乙烯膜的制作方法
把含有乙烯-醋酸乙烯酯可熱封涂層的高密度聚乙烯吹塑膜用于食品包裝。然而這樣的膜必須有大約2密爾厚以滿足適于作如谷物那樣的干食物的包裝材料時(shí)對(duì)水汽透過性(WVTR)的要求。還有，吹塑的高密度聚乙烯(HDPE)膜不表現(xiàn)出在食品包裝，尤其是箱中袋型的包裝時(shí)所希望的死折性。
本發(fā)明尋求提供有好的WVTR性，膜厚約為1密爾的HDPE膜，該膜也具有死折性而使之很適合于在立式裝封(VFFS)機(jī)中進(jìn)行的以箱中袋包裝食物的操作。
因此，本發(fā)明提供一種至少含50%(重量)的密度為0.96或更高的高密度聚乙烯(HDPE)，且在機(jī)器方向變形比為1.25∶1到2∶1而在橫向?yàn)?∶1到12∶1的雙軸取向高密度聚乙烯膜。最好橫向變形比至少要比機(jī)器方向的變形比大4倍。
這里所用的“HDPE”表示密度為0.96或更高些的高密度聚乙烯。這種膜比吹塑的高密度聚乙烯膜有減小的WVTR，改善的死折性和其它明顯較好的物理性質(zhì)。當(dāng)通過共擠塑或通過涂層提供一熱封層時(shí)，該膜特別適用于包裝，尤其是干食品的包裝。
本發(fā)明的不等同雙軸取向膜是用大份額的HDPE制備的。該膜可只含有單一的HDPE樹脂，HDPE樹脂的混合物或含有多到10%(重量)的小份額微晶蠟的HDPE。HDPE樹脂的混合物有較好的加工性。無論用HDPE樹脂的共混物或是用微晶蠟制成的膜都降低膜的劈裂性，而后者在立式裝封(VFFS)機(jī)的操作中要導(dǎo)致膜的橫向破裂。
HDPE聚合物的共混物可有利地含有ⅰ)大份額的熔體指數(shù)為0.5到2.0，最好為0.6到1.2的第一組分HDPE和ⅱ)熔體指數(shù)與第一組分HDPE不同的第二組分HDPE;最好是ⅱ)的熔體指數(shù)從0.1到0.5。
已發(fā)現(xiàn)三元共混物特別理想。合適的三元共混物通常含有50-98%(重量)，最好是84-96%(重量)的熔體指數(shù)大于0.5到2.0的HDPE;1-25%(重量)，最好是3-8%(重量)的熔體指數(shù)為0.1到0.5的HDPE;和1-25%(重量)，最好是3-8%(重量)，熔體指數(shù)大于2到大約8的HDPE。較好的是小份額的第2和第3組分HDPE聚合物以近似相等的量加入。
最好是本發(fā)明的不等同雙軸取向HDPE膜至少在一面提供有可熱封層?？蔁岱鈱涌捎靡阎姆绞郊拥紿DPE上;例如在取向前用涂敷或共擠塑的方法或者在一個(gè)方向或兩個(gè)方向的雙軸取向操作后涂敷到HDPE上的方法。
可熱封層可以是為此目的與聚烯烴膜尤其是聚乙烯膜結(jié)合在一起的任何一種慣用材料。例如可用乙烯-醋酸乙烯酯共聚物或乙烯-甲基丙烯酸鹽離聚物(可從杜邦公司購(gòu)到，牌號(hào)“Surlyn”)。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)可熱封層是乙烯-甲基丙烯酸鹽離聚物的膜特別適用于制備適于VFFS應(yīng)用的膜?？蔁岱鈱涌珊羞@樣的可熱封樹脂或可包含少量其它材料。例如，相對(duì)昂貴的Surlyn離聚物可與少量不太昂貴的材料如低密度聚乙烯相混。
本發(fā)明的HDPE膜除了熱封層以外還可包括其它聚合物層或用它們來代替熱封層;例如，包括對(duì)如氧氣那樣的氣體有所希望的阻擋性質(zhì)的聚合物。
本HDPE膜的取向度是本發(fā)明的一個(gè)重要方面，因?yàn)檫m當(dāng)?shù)娜∠蚨忍峁┫Ｍ奈锢硇再|(zhì)、好的WVTR性和死折性。例如已測(cè)定本發(fā)明的厚度為1.0到1.2密爾的膜就有小于0.28的可接受的WVTR(克-密爾/100英寸2-24小時(shí)-1大氣壓)，而對(duì)于吹塑HDPE膜則需要較大的厚度(厚度為1.5倍或更大)。減少了WVTR這種好處是由于雙軸取向而得到的改進(jìn)，也是由于在本發(fā)明中的鑄塑擠出法比吹膜擠出能用更高密度的HDPE聚合物而得到的改進(jìn)。在吹膜擠出中一般需要較低密度的HDPE聚合物，因?yàn)樵趯?shí)際工業(yè)方式中在吹膜法中較高密度樹脂(密度大于約0.957)不能進(jìn)行加工。雖然密度為0.957的高密度HDPE樹脂或更高密度的樹脂可用鑄模擠出法直接制成薄膜，但卷邊問題，均勻度，平展度和高WVTR仍然是有障礙的。因此大約0.8到1.5密爾厚的薄HDPE膜有最好的各種性能的平衡，尤其是對(duì)于VFFS應(yīng)用，這是在本發(fā)明的不等同雙軸取向膜中得到的，該膜是從鑄塑厚度為12到20密爾的膜通過取向而減少到所希望的厚度而制備的。
該膜是以傳統(tǒng)的方式制造和取向的。當(dāng)HDPE膜囊幻嬪嫌鋅扇確獠閌保ǔＳ糜腥齷蚋喙醯畝喙踝橄低懲瓿芍薌煩?。在HDPE一邊的輥有利地保持在大約65°而在熱封面的溫度大約為20℃。
膜以通常的方式加熱到其取向溫度且首先在兩組壓光輥之間受到機(jī)器方向(MD)取向，第二組輥以等于所希望的牽伸比的量、以大于第一組輥的速度轉(zhuǎn)動(dòng)。然后膜通過加熱和在一個(gè)拉幅機(jī)架上受到橫向牽伸而達(dá)到橫向(TD)取向。典型的MD取向在60°到120℃進(jìn)行而TD取向在110°到145℃下進(jìn)行。
本發(fā)明也包括這里所述的膜在食品包裝中的應(yīng)用。
本發(fā)明的HDPE膜能在高到大約110英尺/分的鑄塑速度下，即相當(dāng)于在1.25倍MD取向下以140英尺/分的線速度進(jìn)行高質(zhì)量的生產(chǎn)。
本發(fā)明由下列實(shí)例說明，其中所有的份數(shù)除非另作規(guī)定均指重量。
實(shí)例1和2通過共擠出占膜厚95%的基本HDPE層和占膜厚5%的Surlyn1652(從杜邦公司購(gòu)的乙烯-甲基丙烯酸共聚物鹽離聚物)層來制備終厚度為1密爾的兩層雙軸取向膜。用一個(gè)三輥組系統(tǒng)來制備這種膜，對(duì)著HDPE面的輥溫為65℃而對(duì)著Surlyn面的輥溫為20℃。然后將膜在約115℃下在MD方向作1.4倍取向，而在一個(gè)拉幅機(jī)架上在115-140℃下作橫向的10倍取向。
實(shí)例1的HDPE是PE-5849(杜邦公司產(chǎn)，密度0.96，熔體指數(shù)1.0)。在實(shí)例2中90%(重量)的PE-5849與5%(重量)的PE-5925(杜邦公司產(chǎn)，密度0.96，熔體指數(shù)0.45)和5%(重量)的PE-7835(杜邦公司產(chǎn)，密度0.96，熔體指數(shù)3.0)共混。
實(shí)例2的膜表現(xiàn)出80-120℃的熱粘期和卷封期，且在VFFS包裝機(jī)上使用很好，而例1的膜則有過度的TD劈裂性不能使用。然而兩種膜的物理性質(zhì)卻類似并總結(jié)在表1中。
表1實(shí)例1實(shí)例2抗張強(qiáng)度MD66
(磅/英寸2×103) TD 16 20模量MD365380(磅/英寸2×103) TD 490 570剛度MD1720(克)TD2124撕裂強(qiáng)度MD8963(克/密爾)TD45水汽透過率0.230.24(克-密爾/100英寸2/24小時(shí)，在1大氣壓下)實(shí)例3-4以和實(shí)例1相似的方式制備實(shí)例3的膜并與HDPE層含有4%(重量)微晶蠟的膜(實(shí)例4)作比較。實(shí)例3的膜具有105-120℃的熱粘期和卷封期，但在VFFS機(jī)器上表現(xiàn)出很多TD劈裂使之不能用于此目的。實(shí)例4的膜具有90-120℃的熱粘期和卷封期，不劈裂。
這些膜的物理性質(zhì)總結(jié)在表2中表2實(shí)例3實(shí)例4抗張強(qiáng)度MD55(磅/英寸2×103) TD 37 35模量MD330340(磅/英寸2) TD 740 730剛度MD1919(克)TD3231
撕裂強(qiáng)度MD5044(克/密爾)TD22水汽透過率。0.240.24(克-密爾/100英寸2/24小時(shí)在1大氣壓下)
權(quán)利要求
1.一種雙軸取向高密度聚乙烯膜，其中至少含有50%(重量)的密度為0.96或更高的高密度聚乙烯(HDPE)，膜在機(jī)器方向變形比從1.25∶1到2∶1而橫向變形比從6∶1到12∶1。
2.按權(quán)利要求1的膜，其中在橫向的變形比至少比在機(jī)器方向上的變形比大4倍。
3.按權(quán)利要求1或2的膜、其中包括ⅰ)大份額的熔體指數(shù)為0.5-2.0的第一組分HDPE和ⅱ)熔體指數(shù)不同于第一組分HDPE的第二組分HDPE。
4.按權(quán)利要求3的膜，其中ⅰ)熔體指數(shù)從0.6到1.2。
5.按權(quán)利要求3或4的膜，其中ⅱ)熔體指數(shù)從0.1到0.5。
6.按權(quán)利要求3到5中任一項(xiàng)的膜，它還包括ⅲ)熔體指數(shù)為2.0-8的第三組分HDPE。
7.按權(quán)利要求3到6中任一項(xiàng)的膜，其中ⅰ)包括50-98%(重量)的膜聚合物材料。
8.按權(quán)利要求3到7中任一項(xiàng)的膜，其中ⅱ)包括1-25%(重量)的膜聚合物材料。
9.按權(quán)利要求6到8中任一項(xiàng)的膜，其中ⅲ)包括1-25%(重量)的膜聚合物材料。
10.按權(quán)利要求6到9中任一項(xiàng)的膜，其中ⅰ)包括至少84%(重量)，ⅱ)和ⅲ)每種包括3-8%(重量)的膜聚合物材料。
11.按權(quán)利要求1或2的膜，其中HDPE主要由單一樹脂組成。
12.按權(quán)利要求1或2的膜，它包括高到10%(重量)的微晶蠟。
13.按前述任一權(quán)利要求的膜，其中至少在其一面有可熱封層。
14.按權(quán)利要求13的膜;其中可熱封層包括一種離聚物。
15.按權(quán)利要求13的膜，其中可熱封層包括乙烯-醋酸乙烯酯共聚物。
16.按權(quán)利要求13到15中任一項(xiàng)的膜，其中可熱封離聚物層被共擠出到所述HDPE膜的一個(gè)表面上。
17.按前述任一項(xiàng)權(quán)利要求的膜在食品包裝中的應(yīng)用。
全文摘要
取向?yàn)樵跈C(jī)器方向變形比約為2而在橫向變形比約為6或大于6的高密度聚乙烯膜，最好是含有高密度聚乙烯樹脂或微晶蠟，這類膜具有好的死折性和水汽透過性，當(dāng)它們涂以一種可熱封層，如一種離聚物或與這離聚物共擠出時(shí)使這類膜非常適于包裝，特別是用于干食物的包裝。
文檔編號(hào)B29L7/00GK1032424SQ8810697
公開日1989年4月19日 申請(qǐng)日期1988年9月28日 優(yōu)先權(quán)日1987年9月28日
發(fā)明者陸邦嘉 申請(qǐng)人:無比石油公司