于制備本發(fā)明仿紙膜的設(shè)備和高莖、吹塑膜的方法。 W44] 發(fā)明詳述
[0045] 本發(fā)明設(shè)及一種用于制備微孔、仿紙膜的高莖、吹塑膜擠出方法。通過參考下述詳 細(xì)說明可W更好的理解本發(fā)明的特點(diǎn)和優(yōu)勢，當(dāng)結(jié)合附圖時。
[0046] 本發(fā)明膜包含，依重量計(jì)，約20 %至約60 %的，典型的是約30 %至約55 %的，更典 型的是約40%至約50%的，具有至少約200, 000分子量的高密度聚乙締。術(shù)語聚乙締是指 乙締的均聚物或由乙締與至少一種其它締控單體形成的共聚物。高密度聚乙締是指密度至 少為約0. 940g/cm3的聚乙締，典型的是約0. 940至約0. 960g/cm3。高密度聚乙締典型的具 有至少約500, 000的分子量，更典型的是至少約750, 000,例如約1，000, 000或1，500, 000。 高密度聚乙締典型的具有分子量小于約3, 000, 000,更典型的是小于約2, 000, 000。在一個 實(shí)施方案中，高密度聚乙締具有小于0. 2dg/min的烙融指數(shù)，典型的是約0. 01至約0. 15dg/ min,更典型的是約0. 02至約0.lOdg/min，例如約0. 02至約0. 06dg/min。在此處所使用 的烙融指數(shù)使用A.S.T.M.D-1238-90b程序測定，聚乙締的密度使用A.S.T.M.D-1505-85 程序測定?？墒褂酶呙芏染垡揖喌幕旌衔锘蚬不煳?，有或沒有其它聚合物材料，例如，中 密度或低密度聚乙締或聚丙締。拉伸膜的最佳溫度取決于所選定的具體的聚乙締或聚乙 締共混物。當(dāng)拉伸膜時，該膜的溫度將低于結(jié)晶烙融點(diǎn)并高于畫線溫度（line化awing temperature)。實(shí)踐中，實(shí)際膜溫通常不測量，如W后所論述的。
[0047] 該膜還包括，依重量計(jì)，約40 %至約80 %的，典型的是約45 %至約70 %的，更典型 的是約50%至約60%的，低縱橫比填充材料。低縱橫比填料相對于高密度聚乙締的重量比 至少約0. 7,典型的是至少約0. 8,更典型的是至少約0. 9,例如，約1. 0、1. 2或1. 5。術(shù)語"縱 橫比"指的是顆粒長度與顆粒厚度的比率。對于任何給定的填料，縱橫比是通過在顯微鏡檢 查來測定有代表性數(shù)量的顆粒而得到的平均值。長度就是最長的尺寸，通過顆粒的質(zhì)量中 屯、測定。一旦長度已知，就有可能在其它兩個彼此垂直并垂至于長度的方向上測量顆粒尺 寸。運(yùn)兩個尺寸是指顆粒的寬度和厚度，當(dāng)它們不相等時厚度是兩個中較小的。一般來說， 此處的低縱橫比填料具有小于大約3的縱橫比，典型的是小于大約2,更加典型的是小于大 約1. 5。具有低縱橫比的填料，即，趨于1. 0的比率，盡管不規(guī)則，通常描述為球形、圓形、或 立方形。適合的低縱橫比填料選自堿金屬和堿±金屬碳酸鹽、硫酸鹽和憐酸鹽，及它們的混 合物。實(shí)例包括碳酸巧、碳酸鋼、硫酸領(lǐng)、硫酸巧、硫酸鋼、憐酸鋼、憐酸鐘、和憐酸巧。在一 個實(shí)施方案中，填料是碳酸巧。
[0048]填料的粒徑影響膜的性質(zhì)。理想的是填料不含有過度大尺寸的顆粒，否則在膜拉 伸過程中可產(chǎn)生孔桐或其它缺陷。填料的最大粒徑根據(jù)所需膜的厚度而定。A.S.T.M.的 程序E2651-10,粉末粒徑分析的標(biāo)準(zhǔn)指南（StandardGuideforPowderParticleSize Analysis),可用于測定顆粒的尺寸。當(dāng)制備厚膜時，可W容忍較大的顆粒。如果低縱橫比 填料的平均粒徑過低，所得到的膜趨于具有較低的空隙率。
[0049]通常情況下，理想的是低縱橫比填料具有的最大粒徑小于約50微米。還理想的是 至少99. 9%重量的填料顆粒通過325美國篩目（標(biāo)稱44微米網(wǎng)孔）。此處的低縱橫比填 料具有約1至約25微米的平均粒徑，典型的是約1至約20微米，更典型的是約1至約10 微米。平均粒徑的理想范圍，基于當(dāng)量球徑（equivalentsphericaldiameter),對于低縱 橫比填料來說為約1至約10微米，典型的是約3至約5微米。當(dāng)量球徑巧SD)，對具有與顆 粒相同體積的假設(shè)球體計(jì)算的直徑，如下計(jì)算：ESD= (6x顆粒體積/ 31)I/3。
[0050] 雖然不受理論限制，相信本發(fā)明的膜具有有孔隙的結(jié)構(gòu)，該孔隙在膜內(nèi)部圍繞或 鄰近低縱橫比填料顆粒。低縱橫比填料的最小尺寸影響在取向膜內(nèi)的孔隙的形成。如果填 料的粒徑太小，孔隙將缺失或太小而不能給出實(shí)用的仿紙膜。如果填料的粒徑太大，膜趨于 在其中具有孔桐，由此破壞膜的完整性。對于較小粒徑的低縱橫比填料來說，理想的是在 擠出聚合物-填料組合物之前，可添加至多約2%重量的Cie-C24有機(jī)酸、或其混合物。特別 是當(dāng)使用碳酸巧時，有利的是向組合物添加至多約2%重量，例如1 %重量的。。-〔24有機(jī)酸 (例如，挪子脂肪酸、棟桐酸、或動物脂肪酸）。
[0051]相對于沒有微孔的膜來說，隨著膜的不透明性和潔白性增加，膜中微孔的存在似 乎將其自身顯現(xiàn)。而且由于膜不再為均勻的固體結(jié)構(gòu)，密度顯著降低。當(dāng)比較不同微孔程 度的膜樣品時，密度的降低可產(chǎn)生困難。運(yùn)可被不具有光滑表面的膜進(jìn)一步復(fù)雜化。出于 運(yùn)些原因，使用另外的測量來評估膜。
[0052] 膜樣品的密度通過測量長度、寬度和平均厚度，并確定其質(zhì)量而確定。必須小屯、厚 度測量時不要過分壓縮樣品。理想的是使用僅施加輕力的千分尺。聚乙締和低縱橫比填料 組分復(fù)合（compounded)在一起后，可使用例如密度柱或其它合適的方法來測定該（復(fù)合） 樹脂的密度。膜樣品的"空隙率"可從下列公式計(jì)算：空隙率=1 -(膜密度/樹脂密度）。 需要注意的是W此種方式計(jì)算的空隙率考慮到內(nèi)部孔隙和表面粗糖度的影響。本發(fā)明的膜 具有的空隙率為約0. 6至約0. 75,典型的是約0. 62至約0. 72。具有如此高的空隙率，該膜 具有相對低的密度，典型的是約0. 40至約0. 70g/cm3,更典型的是約0. 45至約0. 65g/cm3， 例如約0. 50至約0. 60g/cm3。
[0053]"等效厚度"計(jì)算如下：等效厚度=厚度x(l-空隙率）。等效厚度是膜如果被壓 縮成光滑、均勻、固體層將具有的厚度的量度。除明確指出"等效厚度"外，術(shù)語厚度指的是 膜的測量厚度而非等效厚度。
[0054] 本發(fā)明的膜可制成比使用現(xiàn)有技術(shù)方法通常得到的膜更低的厚度，例如，低至約 10微米，并且具有更高的產(chǎn)量，例如，高至約60(Ubs/虹。在不同的實(shí)施方案中，本發(fā)明提供 一個或更多個如下有益之處：在標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)速率下具有低密度和低尺寸（gauge)(厚度）的 膜；在現(xiàn)有技術(shù)膜一半尺寸下具有相等抗拉強(qiáng)度的膜；在現(xiàn)有技術(shù)膜一半尺寸下具有相等 的防潮層性能的膜；和與之前的現(xiàn)有方法相比W增加的生產(chǎn)率（throu曲-put)(顯著降低 的化/msi)制備的膜，例如，與現(xiàn)有技術(shù)的膜W0. 209化/msi的制備相比100微米厚度的膜 W0. 065化/msi來制備，其在膜的制備中轉(zhuǎn)化成顯著的成本節(jié)省。
[0055] 本發(fā)明的膜結(jié)合了塑料和紙兩者的性質(zhì)，特別是塑料的防潮層性、強(qiáng)度和伸長 率和紙的撕裂性和觸感。該膜典型的具有低可延展性和良好的彎曲剛度、?？汕懈钚?(die-cutt油ility)、不透明性、權(quán)皺保持性（好的死權(quán)）、和可印刷性。正因?yàn)槿绱?，它們?作為紙的替代品并且取代現(xiàn)在用于柔性包裝和廣告標(biāo)牌中的塑料膜和紙。該膜可用于柔性 包裝或化妝品包裝袋，例如肥皂、尿布、和組織/濕巾、易腐和非易腐食品，例如W谷物、糧 食（grain)為基礎(chǔ)的食品和小吃。該膜可層壓于纖維基的材料，例如纖維板、波紋片和箱類 容器，并且提供防潮層性能和改善的印刷質(zhì)量。該膜因此可取代包裝中的錐襯里和用于食 品和醫(yī)藥產(chǎn)品的單位化的泡泡包裝的錐。
[0056]當(dāng)暴露在紫外線下時本發(fā)明的膜是熱降解和光降解的，并且無機(jī)填充材料W粉末 狀自然返回到泥±中，由此使得該膜更加可持續(xù)性并且是環(huán)境友好的。該膜減少了昂貴的 聚合物樹脂（從控燃料中制得）的使用，支持較不昂貴的無機(jī)填充材料。相比較于紙張產(chǎn) 品來說該膜的制備需要較少的能量并且不需要使用水。由于無機(jī)填充材料的傳熱性和高密 度聚乙締的低烙融指數(shù)，該膜的制備比多數(shù)塑料膜也需要較少的步驟和較少的能量。
[0057] 對于某些應(yīng)用來說，可使用該膜而無需進(jìn)一步的處理。對于其它應(yīng)用來說，可能需 要的是包括本領(lǐng)域中通常使用的各種添加劑，例如偶聯(lián)劑、潤滑劑、分散劑、抗靜電劑、抗氧 劑、加工助劑、紫外線穩(wěn)定劑等。在膜要被印刷時，可能需要電暈處理該取向膜。對于其它 應(yīng)用來說，例如，用于模內(nèi)標(biāo)簽（in-mold1油el)的膜，可能需要電暈處理并且在膜上涂上 抗靜電劑。在涂上熱封層后，由于它們包含了可回收的、高密度聚乙締樹脂，該膜特別是用 于模內(nèi)標(biāo)簽。相比于本發(fā)明的膜，熱封層典型的是低烙點(diǎn)的聚締控材料。乙締醋酸乙締醋 巧VA)共聚物是此種熱封層的實(shí)例。
[0058] 本發(fā)明的聚乙締和低縱橫比填充材料通常是先用已知的用于烙融混合熱塑性聚 合物的方法來復(fù)合。例如在一系列混合、擠出、和娠磨步驟（millingsteps)中，聚乙締和 低縱橫比填充材料被