專利名稱：可單軸收縮的雙軸取向聚丙烯薄膜及其作為香煙外包裝的使用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及聚合物薄膜領(lǐng)域，更具體地說，本發(fā)明涉及可單軸熱收縮的雙軸取向的聚丙烯薄膜。
如美國專利4,194,039所述，聚烯烴可用于制備用于包裹用途的收縮薄膜。其它合適的合成樹脂包括各種離聚物、聚氯乙烯、聚酯、聚苯乙烯和聚偏二氯乙烯。
收縮薄膜的顯著特征在于受到一定的熱量作用后它會收縮，或者，如果其受到約束，則會在薄膜內(nèi)產(chǎn)生收縮張力。當(dāng)包裹的物品通過包裝機的熱空氣或熱水收縮通道時，就會產(chǎn)生這種效果。薄膜的收縮形成美學(xué)上賞心悅目的透明包裹，它貼合產(chǎn)品的外形，同時提供包裝材料所需的有用功能，如防止由于操作和運輸?shù)脑蛟斐傻漠a(chǎn)品部件的散失，失竊或損壞。包裹在聚烯烴收縮薄膜中的常見物品有玩具、游戲器、運動物品、文具、賀卡、五金器件和家用物品、辦公用具、食品、唱片和工業(yè)零件。
收縮薄膜的制造需要相對復(fù)雜的設(shè)備，包括具有“推壓”能力的擠出生產(chǎn)線、需要交聯(lián)時要具有的輻照單元、拉幅架、機械對折機、以及縱切機?！巴茐骸被颉袄堋笔浅Ｒ?guī)的取向法，它導(dǎo)致薄膜在橫向和縱向拉伸。通常將薄膜加熱至其取向溫度范圍類，該溫度范圍隨不同的聚合物而異，但是通常高于室溫，低于聚合物的熔融溫度。拉伸后，將薄膜快速冷卻以驟冷之，從而將薄膜的分子凍結(jié)在取向狀態(tài)。通過加熱，松弛取向應(yīng)力，薄膜將收縮回其原來的未取向尺寸。
某些用途(例如貼標(biāo)簽、覆蓋或者包裝材料，例如盒、板、容器、瓶、管、圓柱形材料如管和棒等)尤其可使用可熱收縮薄膜進(jìn)行覆蓋。但是，在某些情況下，要求沿一個軸向進(jìn)行收縮，而在與該軸垂直方向基本不發(fā)生收縮。例如，在通過收縮由可熱收縮材料制作的管對瓶進(jìn)行貼標(biāo)簽加工時，如果薄膜沿其長度方向收縮，則標(biāo)簽將難以放置在正確的位置上，收縮后其位置高于所需的位置。另外，對這種標(biāo)簽表面進(jìn)行印刷或其它再加工時，大致在一個方向需要熱穩(wěn)定性以滿足機械加工性能的要求?？蓡屋S收縮的材料還可通過搭接熱密封可單軸收縮的薄膜，形成收縮包裹來制備緊繃包裹的容器。
為了獲得可單軸收縮的材料，可以使用單軸取向的材料，即僅在一個方向取向的材料。但是，單軸取向的薄膜會缺乏這種用途所需的強度和韌性。由于雙軸取向的薄膜在兩個取向方向均具有所需的強度和抗撕裂性，因此需要制備一種可單軸熱收縮的薄膜，它是雙軸取向的，因此在橫向基本是穩(wěn)定的。
熱收縮薄膜的詳細(xì)描述可參見前面所述的美國專利4,194,039以及美國專利3,808,304、4,188,350、4,377,616、4,390,385、4,448,792、4,582,752和4,963,418。
美國專利5,292,561(相當(dāng)于EPA0498249)公開了一種聚烯烴收縮薄膜的制造方法，這種薄膜在包括MD再取向的機械的MD/TD拉伸比為1.01-7.5的條件下，具有高的單向收縮率(在100℃至少10％的縱向收縮率和小于2％的橫向收縮率)。這種薄膜的基層含有丙烯聚合物和任選的氫化烴樹脂。
EPA 0204843描述了一種包括線型低密度聚乙烯樹脂的可低溫收縮的薄膜，在90℃該薄膜在縱向收縮30％或更多，在橫向收縮5％或更少，它是通過以高的拉伸比(3-6倍)縱向拉伸薄膜制得的。
EPA 0321964公開了一種由乙烯和至少一種具有3-6個碳原子α-烯烴的線型低密度共聚物擠出收縮薄膜的方法，其制得的材料在135℃在縱向至少收縮30％，在橫向至少收縮10％。
EPA 0477742公開了一種透明的聚丙烯收縮薄膜，在100℃它在縱向至少收縮10％，在橫向收縮小于2％。所述聚丙烯包括15％或更少，較好2-6％正庚烷可溶的組分。
EPA 0299750公開了一種單軸向或雙軸向拉伸的薄膜，沿縱向或橫向中的一個方向其熱收縮20％或更多，沿另一個方向它熱收縮60％或更多。該薄膜主要包括線型聚乙烯和任選有支鏈的低密度聚乙烯。
EPA 0595270公開了一種具有高的單向收縮率的可熱密封的層壓膜，它由雙軸取向的聚合物薄膜(如雙軸取向的聚丙烯或聚丙烯與丙烯和少量的乙烯或α-烯烴的共聚物的共混物)制得。單軸收縮性是通過綜合縱向再取向加工變量(如溫度、拉伸比、線速度和取向的聚合物薄膜性能)而獲得的。熱密封性是由于存在熱密封層而形成的。
美國專利4,058,645、4,604,324、4,764,425、4,911,976公開了適合高速包裝操作(如高速香煙包裝機和香煙紙盒包裝機)的薄膜。但是，盡管上面專利所述的薄膜包裝技術(shù)有進(jìn)步，但是它們的薄膜仍具有一個或多個缺點。例如，當(dāng)將某些薄膜用于高速香煙包裝機中時，與包裝物接觸的薄膜表面(尤其在進(jìn)行熱密封的區(qū)域)會粘連在一起，并會起皺。
本發(fā)明的目的是提供一種可單軸向熱收縮的雙軸向取向的多層薄膜，它包括聚丙烯芯層和含有硅油的表層，用于香煙包裝或紙盒外包裝。
本發(fā)明涉及一種可單軸向熱收縮、雙軸向取向的多層薄膜，它包括含聚丙烯的芯層和至少一層與該芯層相鄰的含聚烯烴的表層。所述芯層含有全同立構(gòu)的聚丙烯和用于降低含聚丙烯的芯層的結(jié)晶度的調(diào)節(jié)劑，所述表層含有硅油。


圖1是用于測量香煙外包裝的包裹緊繃度的裝置。
芯層本發(fā)明多層薄膜的含聚丙烯的芯層組合物必須具有足夠的操作性，使薄膜經(jīng)雙軸取向后其結(jié)晶度低得足以使薄膜能夠進(jìn)行二次取向(這種二次取向賦予薄膜單軸向收縮性)，而不發(fā)生撕裂。芯層材料可以是單一的聚丙烯均聚物材料，它是充分無規(guī)立構(gòu)的并具有特殊的熔點(用DSC(差示掃描量熱)法，如以2℃/分鐘的加熱速率測得的)?；蛘咝緦硬牧峡砂ǜ?gòu)的聚丙烯與調(diào)節(jié)劑的摻混物，所述調(diào)節(jié)劑是一種聚烯烴材料，它的結(jié)晶性比全同立構(gòu)的聚丙烯差，因為它具有較大的鏈缺陷、較低的全同規(guī)整度、是摻混或不摻混的、或具有不同的立構(gòu)規(guī)整度，例如無規(guī)立構(gòu)或間同立構(gòu)聚丙烯。摻混或不摻混的芯層的合適的DSC熔點可以小于160℃，例如小于150℃或甚至小于140℃。
適用于本發(fā)明的調(diào)節(jié)劑包括非全同立構(gòu)聚丙烯的聚烯烴。調(diào)節(jié)劑可選自無規(guī)立構(gòu)的聚丙烯、間同立構(gòu)的聚丙烯、乙烯-丙烯共聚物、丙烯-1-丁烯共聚物、乙烯-丙烯-1-丁烯三元共聚物、聚1-丁烯和線型低密度聚乙烯。
業(yè)已發(fā)現(xiàn)能使用多種方法使聚丙烯芯層具有所需的初級取向后結(jié)晶度。該所需的結(jié)晶度使得拉伸度大于30％或大于35％(如高達(dá)40％或甚至高達(dá)45％)的二次取向過程中能避免雙軸取向的薄膜撕裂。全同立構(gòu)的聚丙烯(即無規(guī)度小于5％，比如小于3％)能與調(diào)節(jié)劑(如無規(guī)立構(gòu)的聚丙烯)混合在一起，形成合適的芯層。無規(guī)度可通過聚合物在沸騰正己烷中的不溶解度測得，鏈的缺陷或無規(guī)立構(gòu)差異可通過NMR試驗進(jìn)行觀察。
在本發(fā)明的一個方面中，芯層中加入的調(diào)節(jié)劑(如無規(guī)立構(gòu)的聚丙烯)的量足以使芯層總的無規(guī)度大于2％，較好大于4％、大于5％或大于6％，比如6-15％。出于本發(fā)明的目的，無規(guī)立構(gòu)的聚丙烯的無規(guī)度至少為10％，較好至少為15％，例如15-20％或15-25％。可單獨使用無規(guī)立構(gòu)的聚丙烯作為芯層，或者將其加入至全同立構(gòu)的聚丙烯中，其加入量使得形成的混合物含有10-99重量％無規(guī)立構(gòu)的聚丙烯，例如含有10-30重量％，較好15-20重量％無規(guī)立構(gòu)的聚丙烯。最好是15重量％無規(guī)立構(gòu)的聚丙烯(15％無規(guī)度)和85重量％全同立構(gòu)聚丙烯(4-5％無規(guī)度)的共混物。
適用于本發(fā)明的無規(guī)立構(gòu)聚丙烯的無規(guī)度為15％，可將其加入全同立構(gòu)的聚丙烯中，使芯層混合物含有15重量％無規(guī)立構(gòu)的聚丙烯，從而使芯層總的無規(guī)度提高2.25重量％。
適用于本發(fā)明的市售全同立構(gòu)聚丙烯包括購自Fina Oil and Chemical Co.，Chemical Div.，Dallas，TX的Fina 3371。市售的無規(guī)立構(gòu)的聚丙烯包括購自Novolen of BASF Corp.，Parsippany，NJ的L1300。
在另一個實例中，本發(fā)明使用的芯層包括上述聚丙烯(最好是全同立構(gòu)的聚丙烯)與聚1-丁烯調(diào)節(jié)劑的摻合物，形成的芯層含有2-15重量％聚1-丁烯，較好含有5-10重量％聚1-丁烯。合適的聚丙烯/聚1-丁烯均聚物的摻混物描述在美國專利3,808,304中。該專利報道了含30-90重量份聚丙烯、70-10重量份聚1-丁烯的摻混物。合適的聚1-丁烯包括購自Shell Chemical Co.Of Houston，TX的PB 8430。
在本發(fā)明的另一方面，芯層包括上述聚丙烯(最好是全同立構(gòu)的聚丙烯)并混合有乙烯-丙烯共聚物調(diào)節(jié)劑，如2-10重量％乙烯-丙烯共聚物，較好是3-10重量％乙烯-丙烯共聚物。合適的乙烯-丙烯共聚物可含有2-7重量％乙烯和余量的丙烯。在230℃該共聚物的熔體指數(shù)一般為2-15，較好為3-8。結(jié)晶熔點一般為125-150℃，數(shù)均分子量為25,000-100,000。密度較好為0.89-0.92g/cm3。合適的乙烯-丙烯共聚物包括購自Fina Oil and Chemical Co.，Chemical Div.，Dallas，TX的EP 8573。
在本發(fā)明的另一方面，芯層是上述聚丙烯(最好是全同立構(gòu)聚丙烯)與0-10重量％乙烯-丙烯共聚物的摻混物，所述共聚物較好是50-100重量％乙烯-丙烯共聚物，它含有0.5-1重量％乙烯，余量為丙烯。這種比例的共聚物可從市場上以含0.6重量％乙烯的預(yù)混樹脂的形式購得(購自Fina的4173)。
在本發(fā)明的另一方面，芯層是上述丙烯(最好是全同立構(gòu)聚丙烯)和丙烯-1-丁烯共聚物的共混物。芯層可含有5-20重量％丙烯-1-丁烯共聚物，較好是10-20重量％丙烯-1-丁烯共聚物。合適的丙烯-1-丁烯共聚物包括購自ShellChemical Co.的Cefor SRD4-105和Cefor SRD4-104。芯層可包括5-20重量％上述丙烯-1-丁烯共聚物作為調(diào)節(jié)劑。
在本發(fā)明的另一方面，芯層是是上述丙烯(最好是全同立構(gòu)聚丙烯)和線型低密度聚乙烯(LLDPE)的共混物。這些聚合物的熔體指數(shù)通常為1-10。該線型低密度聚乙烯的密度應(yīng)為0.88-0.94g/cc，較好為0.89-0.92g/cc。線型低密度聚乙烯可由乙烯和其它高級共聚單體(如1-丁烯、1-己烯或1-辛烯)制得。芯層可包括2-15重量％LLDPE，較好包括5-10重量％LLDPE。市售的LLDPE包括購自ExxonChemical Co.，的Exact 2009、Exact 2010和Exact 3016。
在一個較好的實例中，芯層是上述丙烯(最好是全同立構(gòu)聚丙烯)和間同立構(gòu)聚丙烯和任選的乙烯-丙烯共聚物的摻混物。在芯層中間同立構(gòu)聚丙烯的含量可為2-10重量％(比如4-8重量％)，較好為4-6重量％，乙烯-丙烯共聚物的含量為0-40重量％，較好為0-20重量％。合適的乙烯-丙烯共聚物如上所述。存在乙烯-丙烯共聚物改進(jìn)了在二次取向步驟中MD撕裂強度。但是，必須小心決定乙烯-丙烯共聚物的含量，因為乙烯-丙烯共聚物的存在即使在低溫下(如60℃(140°F)干燥溫度)也會導(dǎo)致薄膜不合需求地伸長，在再加工(如印刷)過程中這種伸長會導(dǎo)致對版問題。
在本發(fā)明中用作調(diào)節(jié)劑的間同立構(gòu)聚丙烯可具有小于15％，尤其小于6％的序列平均長度。間同立構(gòu)序列的序列平均長度nr較好大于20，最好大于25。摩爾質(zhì)量分布符合關(guān)系式Mw＝k×Mn其中，Mw是重均摩爾質(zhì)量分布，Mn是數(shù)均摩爾質(zhì)量分布，K是1-5，較好為2-3的因子。
重均值較好為60,000-250,000，最好為90,000-160,000。平均摩爾質(zhì)量可用常規(guī)的方法測得；其中，已證實凝膠滲透色譜法尤其合適。
適用于本發(fā)明的市售間同立構(gòu)聚丙烯樹脂包括購自Fina的EOD 9306和EOD9502。
在本發(fā)明另一個方面，芯層是是上述丙烯(最好是全同立構(gòu)聚丙烯)和乙烯-丙烯-1-丁烯三元共聚物的摻混物。該芯層可包括5-20重量％三元共聚物。合適的三元共聚物包括含有3-5重量％乙烯和3-6重量％1-丁烯的共聚物。這種三元共聚物可購自Chisso，商品名為Chisso 7700系列。其它合適的乙烯-丙烯-1-丁烯三元共聚物包括含有0.5-3重量％乙烯和13-20重量％1-丁烯的共聚物。這種三元共聚物可購自Chisso，商品名為Chisso 7800系列。
本發(fā)明合適的芯層可包括回收的聚丙烯(RPP)，如高達(dá)25重量％，較好高達(dá)15重量％RPP。
芯層中任選加入的添加劑是甘油或甘油酯，如果使用的話，則其加入量宜占芯層的0.05-0.3重量％，最好占0.1重量％。芯層還可含有有效量的其它合適的抗靜電劑。配混在芯層中的抗靜電劑包括，但不限于叔胺和甘油酯，如單硬脂酸甘油酯。叔胺的例子有N，N-二(2-羥乙基)烯基或混合烯基的胺和烷基C6-C18可可和牛脂胺。較好的胺是N，N-二(2-羥乙基)硬脂胺(stearylamine)、N，N-二(2-羥乙基)可可胺或含這些胺的胺混合物。
表層本發(fā)明表層可以是本領(lǐng)域已知的任何可共擠出的、可雙軸取向的、可熱收縮的成膜樹脂。這種材料包括上面描述的適用于芯層的材料，它包括全同立構(gòu)的聚丙烯、無規(guī)聚丙烯、摻混有聚1-丁烯的聚丙烯、丙烯-1-丁烯共聚物和乙烯-丙烯共聚物(包括分級的(fractional)乙烯-丙烯共聚物)。另外，可使用聚乙烯或乙烯-丙烯-1-丁烯三元共聚物作為表層。
本發(fā)明多層薄膜尤其適用于煙草工業(yè)。當(dāng)用于香煙外包裝或紙盒外包裝時，兩層表層均必須是可密封的。
適合于作為本發(fā)明表層的乙烯-丙烯-1-丁烯三元無規(guī)共聚物包括那些含有1-5重量％無規(guī)乙烯、10-25重量％無規(guī)1-丁烯的共聚物。在這些共聚物中無規(guī)乙烯和無規(guī)丁烯的含量通?？偣?乙烯加1-丁烯)為10-25％。典型的這種類型的三元共聚物包括那些含有1-5％乙烯和10-25％1-丁烯的共聚物。
這種共聚物的熔體流動速率通常為5-10，密度為0.9，熔點為115-130℃。
在本發(fā)明的一個實例中，表層由線型低密度聚乙烯(LLDPE)制成。這些聚合物的熔體指數(shù)通常為1-10。線型低密度聚乙烯的密度可高達(dá)0.94，通常為0.90-0.91，如0.92或0.91，熔體指數(shù)為1-10。該線型低密度聚乙烯可由乙烯和其它更高級共聚單體，如1-丁烯、1-己烯或1-辛烯制得。
與芯層相鄰的各層表層的厚度可為0.5-3微米(0.02-0.12mil)，較好為0.5-1.0微米(0.02-0.04mil)，例如0.5-0.75微米(0.02-0.03mil)。
在結(jié)合薄膜前，例如在擠出前，表層中的至少一層可配混有抗粘連有效量的抗粘連劑，如氧化硅、粘土、滑石粉、玻璃等，這種試劑的形狀最好近似球粒。大部分這些顆粒(如多于一半至多達(dá)90重量％或更多)具有這樣的粒徑，使得其大部分表面積(如表面積的10-70％)露出表層外露的表面。在一個較好的實例中，抗粘連劑包括不可熔融的硅氧烷樹脂，如顆粒狀交聯(lián)的烴基取代的聚硅氧烷。較好的顆粒狀交聯(lián)的烴基取代的聚硅氧烷包括聚單烷基硅氧烷。最好是不可熔融的聚單烷基硅氧烷，它的平均粒徑為0.5-20.0微米，并具有三維的硅氧烷鍵合結(jié)構(gòu)。在世界范圍內(nèi)，這種材料可購自Toshiba Silicone Co.，Ltd.，在美國這種材料可購自General Electric Co.，商品名為Tospearl。已知類似的合適材料還有其它工業(yè)來源。在美國專利4,769,418中將這種材料進(jìn)一步描述為不可熔融的交聯(lián)有機硅氧烷樹脂粉。按制備表層(c)所用的樹脂計，顆粒狀交聯(lián)的烴基取代的聚硅氧烷抗粘連劑的有效量為100-5000ppm，較好為1000-3000ppm，比如2500-3000ppm。
根據(jù)美國專利5,264,277公開的在多層薄膜中使用滲移性滑爽劑和抗靜電劑(如芥酰胺)，可降低一層或兩層表層表面上的摩擦系數(shù)并增加抗靜電性。用硅油處理一層或兩層表層也可降低COF。
本文例舉的多層薄膜結(jié)構(gòu)的一個重要組分是硅油。將硅油混入一層或兩層可熱密封的表層中，其加入量使得一層或兩層表層保持低的摩擦系數(shù)。硅油的加入量宜為表層的0.3-3.0重量％，最多為5重量％。
硅油，較好是聚二甲基硅氧烷的粘度宜為20,000-3,000,000，較好為20,000-3,000,000厘沲。
為了進(jìn)一步有助于薄膜的熱密封特性并改進(jìn)其光學(xué)性能，一層和多層表層還可含有高達(dá)10重量％天然或合成的萜烯樹脂、蠟或低分子量(如10,000)聚乙烯。
加入一層或兩層表層中的任選的添加劑是甘油或甘油酯，當(dāng)加入這種添加劑時，其用量可占表層的0.05-0.3重量％。
如有必要，可用已知和常規(guī)的方法(如電暈放電)處理一層或兩層表層的露出表面，以改進(jìn)其對印刷油墨、涂料、粘合劑粘結(jié)的接受性和/或?qū)﹄S后的制造加工(如層壓)的適應(yīng)性。
較好的是本發(fā)明多層薄膜結(jié)構(gòu)的所有層均共擠出，隨后可對薄膜進(jìn)行雙軸取向(初級取向)，接著在需要收縮的方向上對其進(jìn)行二次取向。可通過平模頭在多層熔融狀態(tài)進(jìn)行共擠出。
初級取向可對多層共擠出薄膜進(jìn)行雙軸向初級取向。雙軸向取向的薄膜可在第一方向(較好是縱向(MD))拉伸3-8倍，較好拉伸4-6倍，在與所述第一方向基本垂直的第二方向(最好是橫向(TD))拉伸6-12倍。可使用常規(guī)的拉幅架或展幅機在100-140℃，例如130℃進(jìn)行雙軸取向。一般來說，對MD取向(115-130℃，如120℃)和TD取向(130-160℃，如150℃)，雙軸取向的溫度是不同的。在該階段薄膜的厚度可為25-75微米(1-3mil)，較好為25-50微米(1-2mil)。在二次取向前將薄膜的溫度冷卻至低于100℃。
二次取向隨后較好使用熱輥將初級取向的薄膜再加熱至100-125℃，比如說110-115℃，并僅在第一取向方向(如縱向(MD))再拉伸10-60％，較好為25-30％。為了減少會不利地影響第二方向熱穩(wěn)定性(如橫向熱穩(wěn)定性)的收縮應(yīng)力，要求在二次取向的再加熱輥和冷卻/拉伸輥之間保持最小的間距。這種距離可小于30cm，如5-10cm。
二次取向后形成的可單軸向收縮的薄膜的厚度可為10-60微米(0.4-2.4mil)，較好為20-40微米(0.8-1.6mil)。
同時取向還可以在線(line)取向來制備本發(fā)明薄膜，該生產(chǎn)線使用線性馬達(dá)同步地直接驅(qū)動對置的數(shù)對拉幅架(tenter)夾，從而可沿一漸寬的路徑加速完全對置的夾持薄膜的數(shù)對拉幅架夾，通過同時雙軸取向來進(jìn)行初級取向。換句話說，通過沿一漸寬的路徑同步加速完全對置的夾持薄膜的數(shù)對拉幅架夾，可對薄膜進(jìn)行初級取向。
可沿緊接在所述漸寬的路徑后的一平行的路徑，通過沿部分平行的路徑同時加速完全對置的數(shù)對拉幅架夾而在同一生產(chǎn)線上進(jìn)行二次縱向取向。換句話說，通過沿一直的路徑同步加速完全對置的數(shù)對夾持薄膜的拉幅架夾，可對薄膜進(jìn)行二次取向。
在離開拉幅架前通過熱定形和退火并隨后冷卻，可進(jìn)一步使薄膜穩(wěn)定，使得形成的薄膜在小于100℃的溫度下具有良好的縱向穩(wěn)定性，在135℃或更高的溫度下在縱向收縮25％或更多，并在135℃或更低的溫度下具有良好的橫向穩(wěn)定性，如收縮小于5％。
使用線性馬達(dá)直接驅(qū)動拉幅架夾來進(jìn)行同時雙軸向拉伸進(jìn)一步描述在美國專利4,853,602中。
二次取向后形成的可單軸收縮的薄膜厚度為10-60微米(0.4-2.4mil)，較好為20-40微米(0.8-1.6mil)。
尺寸穩(wěn)定性二次取向后，在100-145℃的溫度，例如135℃的溫度下，形成的可單軸向收縮的薄膜在二次取向的方向(如縱向)的收縮率大于15％，較好大于18％，20％，甚至大于25％。通過測定未約束的試樣在135℃的烘箱中放置7分鐘前后的長度差異來測定收縮率。
較好在二次取向方向發(fā)生收縮，而在與該二次取向方向垂直的方向(如橫向)很少發(fā)生變化。這種變化即穩(wěn)定性可用多層薄膜在與二次取向方向垂直的方向的長度變化來描述，并包括以加熱前尺寸百分?jǐn)?shù)表示的膨脹和收縮。在與二次取向方向垂直的方向上，本發(fā)明薄膜可具有±5％，較好為±3％，或甚至±1％的穩(wěn)定性?！?％的穩(wěn)定性是指加熱至135℃(275°F)后，在與二次取向方向垂直的方向上，薄膜的膨脹或收縮的尺寸不超過在室溫下薄膜原來尺寸的5％。
本發(fā)明薄膜可用于香煙包裝機，如購自GC Co.的GD4350和GDC600，購自Focke的Focke 350或Focke 700。在傳輸通過系統(tǒng)的過程中，各個外包裝在熱密封區(qū)停留數(shù)分之一秒。操作的成功取決于外包裝與外包裝之間不粘連、將外包裝傳輸通過系統(tǒng)所需的中等至低的力以及至少20°F，較好30-40°F在所有密封表面上的密封范圍。
本發(fā)明薄膜能直接從煙草包裝機上制造緊繃?yán)p繞的外包裝。常規(guī)的薄膜形成褶皺的外觀，尤其在外包裝表面的頂部和底部。本發(fā)明薄膜極大地減少或消除了這種問題。在初始纏繞后，隨時間的推移該薄膜還能持續(xù)地緊緊纏繞外包裝物，以進(jìn)一步除去由于包裝機或硬盒設(shè)計導(dǎo)致的褶皺。該收縮導(dǎo)致異常的包裝外觀，具有高的光澤和透明度。
下面將通過非限制性實例說明本發(fā)明。
實施例實施例1將包括965.75重量％高立體規(guī)整度的全同立構(gòu)聚丙烯、0.1重量％N，N-二(2-羥乙基)可可胺、0.1重量％N，N-二(2-羥乙基)硬脂胺、0.05重量％單硬脂酸甘油酯和4重量％間同立構(gòu)聚丙烯的芯層熔融，并與兩層表層一起共擠出，所述表層包括(a)一層頂層，它包括89.38重量％乙烯-丙烯-1-丁烯三元共聚物、0.31重量％氧化硅抗粘連劑、10重量％petrolite蠟、0.16重量％芥酰胺和0.15重量％單硬脂酸甘油酯；和(b)一層底層，它包括998.57重量％乙烯-丙烯-1-丁烯三元共聚物、1.2重量％硅氧烷流體和0.23重量％氧化硅抗粘連劑。
用以不同速度運行的傳輸輥將共擠出物在縱向拉伸4.3倍。進(jìn)行所需的縱向取向后，在拉幅架上橫向取向該薄膜。進(jìn)行所需的橫向取向后，使用在不同速度運行的傳輸輥將該薄膜再縱向拉伸15-60％。對頂層進(jìn)行電暈處理。
實施例2將包括96重量％高立體規(guī)整度的全同立構(gòu)聚丙烯和4重量％間同立構(gòu)聚丙烯的芯層熔融，并與兩層表層一起共擠出，所述表層包括(a)一層頂層，它包括89.38重量％乙烯-丙烯-1-丁烯三元共聚物、0.31重量％氧化硅抗粘連劑、10重量％petrolite蠟、0.16重量％芥酰胺和0.15重量％單硬脂酸甘油酯；和(b)一層底層，它包括98.57重量％乙烯-丙烯-1-丁烯三元共聚物、1.2重量％硅氧烷流體和0.23重量％氧化硅抗粘連劑。
用以不同速度運行的傳輸輥將共擠出物在縱向拉伸4.3倍。進(jìn)行所需的縱向取向后，在拉幅架上橫向取向該薄膜。進(jìn)行所需的橫向取向后，使用在不同速度運行的傳輸輥將該薄膜再縱向拉伸43％。對頂層進(jìn)行電暈處理。
實施例3將包括95.65重量％高立體規(guī)整度的全同立構(gòu)聚丙烯、0.15重量％N，N-二(2-羥乙基)可可胺、0.15重量％N，N-二(2-羥乙基)硬脂胺、0.05重量％單硬脂酸甘油酯和4重量％間同立構(gòu)聚丙烯的芯層熔融，并與兩層表層一起共擠出，所述表層包括(a)一層頂層，它包括乙烯-丙烯-1-丁烯三元共聚物、1.2重量％硅氧烷流體和0.23重量％氧化硅抗粘連劑；和(b)一層底層，它包括98.57重量％乙烯-丙烯-1-丁烯三元共聚物、1.2重量％硅氧烷流體和0.23重量％氧化硅抗粘連劑。
用以不同速度運行的傳輸輥將共擠出物在縱向拉伸4.3倍。進(jìn)行所需的縱向取向后，在拉幅架上橫向取向該薄膜。進(jìn)行所需的橫向取向后，使用在不同速度運行的傳輸輥將該薄膜再縱向拉伸35％。
實施例4將包括96重量％高立體規(guī)整度的全同立構(gòu)聚丙烯并含4重量％間同立構(gòu)聚丙烯的芯層熔融，并與兩層表層一起共擠出，所述表層包括
(a)一層頂層，它包括89.38重量％乙烯-丙烯-1-丁烯三元共聚物、0.31重量％氧化硅抗粘連劑、10重量％petrolite蠟、0.16重量％芥酰胺和0.15重量％單硬脂酸甘油酯；和(b)一層底層，它包括98.57重量％乙烯-丙烯-1-丁烯三元共聚物、1.2重量％硅氧烷流體和0.23重量％氧化硅抗粘連劑。
用以不同速度運行的傳輸輥將共擠出物在縱向拉伸4.3倍。進(jìn)行所需的縱向取向后，在拉幅架上橫向取向該薄膜。進(jìn)行所需的橫向取向后，使用在不同速度運行的傳輸輥將該薄膜再縱向拉伸43％。對頂層進(jìn)行電暈處理。
實施例5將包括95.65重量％高立體規(guī)整度的全同立構(gòu)聚丙烯、0.15重量％N，N-二(2-羥乙基)可可胺、0.15重量％N，N-二(2-羥乙基)硬脂胺、0.05重量％單硬脂酸甘油酯和4重量％間同立構(gòu)聚丙烯的芯層熔融，并與兩層表層一起共擠出，所述表層包括(a)一層頂層，它包括99.77重量％乙烯-丙烯-1-丁烯三元共聚物和0.23重量％氧化硅抗粘連劑；和(b)一層底層，它包括98.57重量％乙烯-丙烯-1-丁烯三元共聚物、1.2重量％硅氧烷流體和0.23重量％氧化硅抗粘連劑。
用以不同速度運行的傳輸輥將共擠出物在縱向拉伸4.3倍。進(jìn)行所需的縱向取向后，在拉幅架上橫向取向該薄膜。進(jìn)行所需的橫向取向后，使用在不同速度運行的傳輸輥將該薄膜再縱向拉伸24％。
實施例6將包括95.75重量％高立體規(guī)整度的全同立構(gòu)聚丙烯、0.1重量％N，N-二(2-羥乙基)可可胺、0.1重量％N，N-二(2-羥乙基)硬脂胺、0.05重量％單硬脂酸甘油酯和4重量％間同立構(gòu)聚丙烯的芯層熔融，并與兩層表層一起共擠出，所述表層包括(a)一層頂層，它包括99.77重量％乙烯-丙烯-1-丁烯三元共聚物和0.23重量％氧化硅抗粘連劑；和(b)一層底層，它包括98.57重量％乙烯-丙烯-1-丁烯三元共聚物、1.2重量％硅氧烷流體和0.23重量％氧化硅抗粘連劑。
用以不同速度運行的傳輸輥將共擠出物在縱向拉伸4.3倍。進(jìn)行所需的縱向取向后，在拉幅架上橫向取向該薄膜。進(jìn)行所需的橫向取向后，使用在不同速度運行的傳輸輥將該薄膜再縱向拉伸15-60％。對頂層進(jìn)行電暈處理。
實施例7將包括95.7重量％高立體規(guī)整度的全同立構(gòu)聚丙烯、0.15重量％N，N-二(2-羥乙基)可可胺、0.1重量％N，N-二(2-羥乙基)硬脂胺、0.05重量％單硬脂酸甘油酯和4重量％間同立構(gòu)聚丙烯的芯層熔融，并與兩層表層一起共擠出，所述表層包括(a)一層頂層，它包括98.47重量％乙烯-丙烯-1-丁烯三元共聚物、1.2重量％硅氧烷流體、0.23重量％氧化硅抗粘連劑和0.1重量％不可熔的硅氧烷顆粒；和(b)一層底層，它包括98.47重量％乙烯-丙烯-1-丁烯三元共聚物、1.2重量％硅氧烷流體、0.23重量％氧化硅抗粘連劑和0.1重量％不可熔的硅氧烷顆粒。
用以不同速度運行的傳輸輥將共擠出物在縱向拉伸4.3倍。進(jìn)行所需的縱向取向后，在拉幅架上橫向取向該薄膜。進(jìn)行所需的橫向取向后，使用在不同速度運行的傳輸輥將該薄膜再縱向拉伸39％。
實施例8將包括95.85重量％高立體規(guī)整度的全同立構(gòu)聚丙烯、0.15重量％N，N-二(2-羥乙基)可可胺和4重量％間同立構(gòu)聚丙烯的芯層熔融，并與兩層表層一起共擠出，所述表層包括(a)一層頂層，它包括98.78重量％乙烯-丙烯-1-丁烯三元共聚物、0.8重量％硅氧烷流體、0.23重量％氧化硅抗粘連劑；和(b)一層底層，它包括98.97重量％乙烯-丙烯-1-丁烯三元共聚物、0.8重量％硅氧烷流體和0.23重量％氧化硅抗粘連劑。
用以不同速度運行的傳輸輥將共擠出物在縱向拉伸4.3倍。進(jìn)行所需的縱向取向后，在拉幅架上橫向取向該薄膜。進(jìn)行所需的橫向取向后，使用在不同速度運行的傳輸輥將該薄膜再縱向拉伸43％。
實施例9本實施例顯示與購自Hoescht的ZNA 20非收縮薄膜相比，本發(fā)明實施例8制得的多層薄膜對香煙外包裝的緊繃程度測量值。在本實施例中，使用購自GDC CO.的GDC 600包裝機來包裝健牌超長支香煙包裝。對包好的同一包裝測量三次。包裝的緊繃程度用偏離零的毫米數(shù)表示。數(shù)值越大表示包裝越緊繃。包裝緊繃度是使用如圖1所示的設(shè)備測定的。將香煙外包裝置于固定臂2和移動臂4之間。彈簧6使移動臂4移動，因此測定的是試驗香煙外包裝的寬度。測得的移動臂4至微米計8之間的間距表示外包裝的緊繃程度。毫米讀數(shù)越大，表示外包裝越緊繃。測定值列于表1、2和3中。
表1-比較薄膜(0.8mil厚)第一次測量 第二次測量 第三次測量包裝11.27 1.26 1.25包裝21.42 1.41 1.41包裝31.37 1.37 1.37包裝41.33 1.32 1.33包裝51.39 1.39 1.39平均＝ 1.35表2-實施例8薄膜(0.95mil厚)第一次測量 第二次測量 第三次測量包裝11.73 1.72 1.73包裝21.54 1.54 1.54包裝31.57 1.52 1.53包裝41.56 1.54 1.54包裝51.67 1.66 1.66包裝61.58 1.52 1.52包裝71.63 1.63 1.63包裝81.54 1.54 1.54包裝91.76 1.75 1.75包裝10 1.65 1.65 1.66平均＝ 1.61
表3-實施例8薄膜(0.85mil厚)第一次測量 第二次測量 第三次測量包裝1 1.46 1.47 1.47包裝2 1.56 1.55 1.55包裝3 1.51 1.48 1.48包裝4 1.48 1.48 1.48包裝5 1.54 1.51 1.51包裝6 1.51.52 1.52包裝7 1.48 1.18 1.48包裝8 1.55 1.54 1.54包裝9 1.47 1.48 1.48包裝10 1.51.51.51平均＝ 1.49實施例10使用健牌特淡(紅油墨)香煙包裝和購自GD公司的GD4350包裝機重復(fù)上面實施例9的步驟。測量結(jié)果列于下表4和5。表1至表5的平均測量值列于表6。表6清楚地表明使用本發(fā)明多層薄膜形成了更緊繃的包裝。
表4-比較薄膜(0.8mil厚)第一次測量 第二次測量 第三次測量包裝1 0.81 0.81 0.78包裝2 0.81 0.81 0.79包裝3 0.92 0.91 0.87包裝4 0.84 0.84 0.84包裝5 0.90.89 0.89平均＝ 0.85
表5-實施例8薄膜(0.95mil厚)第一次測量 第二次測量 第三次測量包裝1 1.46 1.46 1.45包裝2 1.47 1.43 1.42包裝3 1.43 1.43 1.42包裝4 1.41 1.41 1.42包裝5 1.45 1.42 1.41平均＝ 1.43表6-綜述薄膜類型 距0的平均偏移mm表1(比較薄膜) 1.35表2(實施例8薄膜) 1.61表3(實施例8薄膜) 1.62表4(比較薄膜) 0.85表5(實施例8薄膜) 1.43本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員知道，通過對上面一般或特殊描述的組分進(jìn)行等同置換并采用不同的加工條件可成功地重復(fù)上述具體的實例。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員從上面的描述可容易地確定本發(fā)明的主要特征，在不偏離本發(fā)明的精神和范圍的前提下，可將其用于各種不同的用途。
權(quán)利要求
1.一種可單軸向熱收縮、雙軸向取向的多層薄膜，它包括含聚丙烯的芯層和至少一層與所述芯層相鄰的含聚烯烴的表層，所述芯層含有全同立構(gòu)的聚丙烯和用于降低含聚丙烯芯層的結(jié)晶度的調(diào)節(jié)劑，所述表層含有硅油。
2.如權(quán)利要求1所述的多層薄膜，其特征在于所述調(diào)節(jié)劑選自無規(guī)立構(gòu)的聚丙烯、間同立構(gòu)的聚丙烯、乙烯-丙烯共聚物、丙烯-1-丁烯共聚物、乙烯-丙烯-1-丁烯三元共聚物、聚1-丁烯或線型低密度聚乙烯。
3.如權(quán)利要求2所述的多層薄膜，其特征在于所述調(diào)節(jié)劑包括間同立構(gòu)聚丙烯。
4.如權(quán)利要求1所述的多層薄膜，其特征在于所述芯層還包括選自甘油酯、叔胺及其混合物的抗靜電劑。
5.如權(quán)利要求1所述的多層薄膜，其特征在于所述表層選自聚丙烯、乙烯-丙烯共聚物、聚乙烯、丙烯-1-丁烯共聚物和乙烯-丙烯-1-丁烯三元共聚物中的至少一種，所述表層的厚度為0.5-1.0微米。
6.如權(quán)利要求1所述的多層薄膜，其特征在于所述表層還包括氧化硅和/或不可熔的硅樹脂。
7.如權(quán)利要求1所述的多層薄膜，其特征在于所述表層還包括不溶于水的單羧酸的酰胺。
8.如權(quán)利要求1所述的多層薄膜，其特征在于兩層表層均含有硅油。
9.如權(quán)利要求1所述的多層薄膜，其特征在于所述表層經(jīng)電暈或火焰處理。
10.如權(quán)利要求1所述的多層薄膜，其特征在于它通過縱向取向3-8倍，橫向取向6-12倍的雙軸取向而進(jìn)行初級取向，并在縱向再取向10-60％來進(jìn)行二次取向。
11.如權(quán)利要求1所述的多層薄膜，其特征在于所述薄膜在100-145℃能在第一方向收縮大于15％，并在與所述第一方向基本垂直的第二方向具有±5％的穩(wěn)定性。
12.如權(quán)利要求1所述的多層薄膜，它用于香煙外包裝或紙盒外包裝。
全文摘要
一種香煙包裝或紙盒外包裝用的可單軸熱收縮、雙軸取向的多層薄膜,包括占多層薄膜至少70重量%的含聚丙烯的芯層和與芯層相鄰的至少一層含聚烯烴的表層。它是由雙軸取向共擠出物并將其縱向拉伸10—40%而制得的。芯層含全同立構(gòu)聚丙烯和用于降低含聚丙烯芯層結(jié)晶度的調(diào)節(jié)劑,調(diào)節(jié)劑可選自無規(guī)立構(gòu)的聚丙烯、間同立構(gòu)的聚丙烯、乙烯－丙烯共聚物、丙烯－1－丁烯共聚物、乙烯－丙烯－丁烯三元共聚物和線型低密度聚乙烯。表層可選自聚丙烯、乙烯－丙烯共聚物、聚乙烯和乙烯－丙烯－1－丁烯三元共聚物并含有硅油。
文檔編號B32B27/32GK1259099SQ98805904
公開日2000年7月5日 申請日期1998年5月21日 優(yōu)先權(quán)日1997年6月10日
發(fā)明者D·J·伯恩斯, D·A·利斯特曼, B·C·賴斯 申請人:美孚石油公司