專利名稱：：聚乙烯多層薄膜的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及特別用于包裝碼垛堆積的設(shè)備的多層薄膜以及涉及該多層薄膜的制造方法。在一項(xiàng)在先的意大利專利申請(qǐng)中，已經(jīng)揭示過(guò)一些多層薄膜，這些多層薄膜具有高的韌性和良好的拉伸性，這些多層薄膜是由摻有低密度聚乙烯(LDPE)的線型低密度聚乙烯(LLDPE)制得的。在上述在先申請(qǐng)中所揭示的制造方法包括下列步驟-在一組擠壓機(jī)中，將與LDPE摻合的LLDPE和至少一種具有粘合性的聚合物材料進(jìn)行擠壓；-使該材料在擠壓機(jī)的作用下，在擠壓機(jī)的出口處層化；-經(jīng)層化的材料在大氣中通過(guò)擴(kuò)展頭的唇緣排出到大氣中，然后送至高速旋轉(zhuǎn)的第一冷卻滾筒上，該滾筒用保持在10℃至30℃的水冷卻；-將從第一滾筒排出的薄膜送至用水冷卻使溫度低于第一滾筒并保持在10℃至20℃的第二滾筒，第二滾筒的圓周速度(旋轉(zhuǎn)速度)比第一滾筒的速度高10至40％。擴(kuò)展頭的狹縫、擴(kuò)展頭的唇緣與第一滾筒之間的距離以及該唇緣與材料在第一滾筒上的接觸點(diǎn)的距離均調(diào)節(jié)在規(guī)定的范圍內(nèi)。如此得到的薄膜的屈服點(diǎn)為15至35N/mm2，極限伸長(zhǎng)率為200％至500％?，F(xiàn)在我們出乎意料地發(fā)現(xiàn)可以制得多層薄膜，這些多層薄膜的剛性和拉伸性包括在上述在先意大利申請(qǐng)中所揭示的薄膜的剛性和拉伸性的范圍內(nèi)，而且這些多層薄膜與在先意大利申請(qǐng)中所揭示的薄膜相比還具有一些新的特性，剛性更好但仍可拉伸，它們是由LLDPE制備的，但不加入LDPE。我們還發(fā)現(xiàn)，用LLDPE與少量LDPE的混合物(后者的量為8至40重量％)，通過(guò)適當(dāng)?shù)乜刂票∧さ睦鋮s和拉伸條件，也可以得到剛性高但可拉伸的薄膜。這些薄膜的制備方法與上述在先意大利申請(qǐng)中所揭示的方法類似。然而，在制備非常剛硬的薄膜時(shí)，工藝上有些不同。這些薄膜是用已知的流延擠塑技術(shù)進(jìn)行制備的。該技術(shù)中使用一組擠壓機(jī)(兩個(gè)或更多)，通常為帶有跨距可變的螺桿的單螺桿擠壓機(jī)，使材料良好地均化，這些擠壓機(jī)向一個(gè)設(shè)備(稱為進(jìn)料裝置)進(jìn)料，該設(shè)備通過(guò)機(jī)械作用使來(lái)自擠壓機(jī)的材料在擠壓機(jī)的作用下層化。從進(jìn)料裝置出來(lái)的棒材是一種多層材料，其中的中間層來(lái)自直徑較大的擠壓機(jī)，而外層來(lái)自其它的擠壓機(jī)。然后將該棒材送至擴(kuò)展頭，該棒材再通過(guò)機(jī)械作用由擴(kuò)展頭通過(guò)一細(xì)小狹縫排出到大氣中，形成寬度大于厚度的塑料薄膜。然后，將該塑料薄膜覆在第一冷卻滾筒上，高速旋轉(zhuǎn)，使該材料取向。再將該薄膜從第一滾筒送至也用水冷卻的第二滾筒。當(dāng)擠壓機(jī)的擠出量和其它條件相同時(shí)，薄膜的厚度取決于第一滾筒的圓周速度(旋轉(zhuǎn)速度)實(shí)際上，該滾筒的速度越快，薄膜的厚度越薄。然后，將來(lái)自上述冷卻滾筒的薄膜收集在具有適宜寬度和長(zhǎng)度的卷繞筒上。薄膜在卷繞筒上的卷繞運(yùn)動(dòng)是通過(guò)一系列機(jī)動(dòng)滾子(各滾子作正向相對(duì)旋轉(zhuǎn))對(duì)薄膜施以恒定張力而均勻進(jìn)行的。根據(jù)本發(fā)明的方法，LLDPE和至少一種與LLDPE相容并使薄膜具有粘合性的聚合物材料以及任選的與LLDPE相容的其它材料在一組擠壓機(jī)中擠塑。擠壓出來(lái)的材料在擠壓機(jī)的作用下層化，該層化的棒材再通過(guò)擴(kuò)展頭的狹縫排出形成塑料薄膜，接著將該薄膜送至以高圓周速度(從300m/min至450m/min)旋轉(zhuǎn)的第一滾筒上，用溫度保持在10℃至25℃的水冷卻，然后將薄膜再置于第二滾筒上，該滾筒用溫度為10℃至20℃的水冷卻，其溫度低于第一滾筒所用水的溫度。第二滾筒的圓周速度(旋轉(zhuǎn)速度)比第一滾筒的速度快10-40％。從擴(kuò)展頭出來(lái)的材料的溫度通常為230℃至260℃。狹縫的尺寸為0.3至0.5mm；擴(kuò)展頭的唇緣和第一滾筒之間的距離為2mm至5mm，較好為3-5mm，該唇緣與第一滾筒上材料接觸點(diǎn)之間的距離為10至15cm。調(diào)節(jié)該狹縫的尺寸可以控制薄膜的最終厚度以及其所經(jīng)受的拉伸作用。擴(kuò)展頭的唇緣與第一滾筒上材料的接觸點(diǎn)之間的距離可以通過(guò)將滾筒移近(拉遠(yuǎn))擴(kuò)展頭出口處的唇緣進(jìn)行調(diào)節(jié)，也可以通過(guò)在冷卻滾筒上的薄膜接觸點(diǎn)附近運(yùn)行的吸氣裝置產(chǎn)生的壓力降進(jìn)行調(diào)節(jié)。產(chǎn)生的壓力降能使薄膜很好地附著在滾筒上。通過(guò)改變吸氣，可以改變材料從擴(kuò)展頭的唇緣移動(dòng)至冷卻滾筒這段距離的具體途徑，同時(shí)也改變材料接觸點(diǎn)。該唇緣與接觸點(diǎn)的距離越大，所得材料的彈性越高。操作時(shí)應(yīng)避免薄膜在第一滾筒和第二滾筒之間產(chǎn)生滑動(dòng)，例如，可使薄膜經(jīng)受反壓來(lái)達(dá)到這一點(diǎn)。為了制備具有高屈服點(diǎn)(40至80N/mm2)但仍具有高極限伸長(zhǎng)率(50至100％)的薄膜，使第一滾筒冷卻水的溫度保持在15℃至18℃，而第二滾筒的冷卻水的溫度保持在12℃至15℃。第二滾筒的圓周速度(旋轉(zhuǎn)速度)要比第一滾筒的圓周速度高20至30％。上述條件也適用于由LLDPE與8至40％(重量)的LDPE的混合物為原料，制備具有高屈服點(diǎn)(35至70N/mm2)和高極限伸長(zhǎng)率(60至200％)的多層薄膜。與單獨(dú)由LLDPE得到的薄膜相比，當(dāng)其它條件和屈服點(diǎn)相同時(shí)，由LLDPE與LDPE的混合得到的薄膜需要采用更大的冷卻滾筒之間的速度差。本發(fā)明的多層薄膜的厚度為2至100微米；較好的厚度為8至20微米。用于制造薄膜的LLDPE是人們熟知的聚合物。它可使用齊格勒-納塔催化劑或金屬茂催化劑進(jìn)行制備。LLDPE也可以與其它的聚合物材料混合以提高其加工性能。所述材料可包括，例如，部分結(jié)晶的丙烯與少量丁烯和/或乙烯的共聚物。LLDPE的密度較好為0.915至0.935g/cm3(ASTMD1505)。熔體指數(shù)較好為2至3g/10(ASTMD238-65T，E條件)。LDPE也是人們熟知的聚合物。為了使薄膜具有粘合性，將LLDPE和一層與LLDPE相容的聚合物材料層共擠塑，優(yōu)選密度為0.895至0.910g/cm3的LLDPE。對(duì)于某些用途，薄膜需要具有滑動(dòng)性能，以防止在相互接觸時(shí)，平面之間產(chǎn)生粘合。較好的是使用密度為0.930g/cm3左右的LLDPE，可以使薄膜的內(nèi)表面和外表面具有滑動(dòng)性能。因此，本發(fā)明的薄膜包括主層，一般為中間層，具有粘合性的材料層，以及任選的密度高于LLDPE主層的LLDPE層。用于制造薄膜的聚合物可含有該領(lǐng)域常用的添加劑，例如顏料、抗氧劑、成核劑。也可使用與LLDPE相容的聚合物，其用量以達(dá)到提高LLDPE的性能為宜。本發(fā)明的薄膜的特點(diǎn)是具有高的剛性以及良好的拉伸性。與在通常的流延擠塑條件下得到的普通LLDPE薄膜相比，本發(fā)明薄膜的屈服點(diǎn)是其三倍或更大，其值為15至80N/mm2。極限伸長(zhǎng)率恰好在實(shí)用的范圍，即50至500％。LLDPE基多層薄膜具有良好的剛性或拉伸性是人們已知的。然而這些薄膜是通過(guò)對(duì)流延擠塑制備的薄膜進(jìn)行拉伸而得到的。制備這些薄膜的方法相當(dāng)復(fù)雜，因?yàn)檫@意味著要將流延擠塑制備的薄膜解卷，然后在拉伸之后將其復(fù)卷。為了得到高的屈服點(diǎn)，要使用非常高的拉伸比。如此得到的薄膜具有50N/mm2左右的屈服點(diǎn)和60-70％左右的極限伸長(zhǎng)率。下面的實(shí)施例用于進(jìn)行說(shuō)明，但它們并不限制本發(fā)明的范圍。實(shí)施例1向一組螺桿跨距可調(diào)的單螺桿擠壓機(jī)A-C中，依次加入LLDPEDow2100(密度為0.918g/cm3)(擠壓機(jī)A)、聚乙烯Dow4104(密度為0.904g/cm3)(擠壓機(jī)B)和聚乙烯LLDPEDow22376(密度為0.928g/cm3)(擠壓機(jī)C)。在各擠壓機(jī)的出口處的物料擠出量分別為70％、7％和15％。A-C擠壓機(jī)的螺桿轉(zhuǎn)速分別為57、63和85rpm，在擠壓機(jī)出口處熔融物料的溫度分別為265℃、180℃和265℃。將從擠壓機(jī)排出的物料加入進(jìn)料裝置，使該物料在擠壓機(jī)的作用下層化，供進(jìn)入擴(kuò)展頭之用。擴(kuò)展頭的狹縫為0.5mm，擴(kuò)展頭唇緣和材料與第一冷卻滾筒的接觸點(diǎn)之間的距離調(diào)節(jié)為15mm。從狹縫排出的物料的溫度為235℃。第一滾筒的水溫保持在18℃。圓周速度為340m/min。從第一滾筒排出的物料的溫度低于90℃。然后該物料進(jìn)入用保持12℃的水冷卻的第二滾筒。第二滾筒的速度為430m/min。在恒定張力下將從冷卻滾筒排出的薄膜收集在具有給定寬度和長(zhǎng)度的卷繞筒上。制得薄膜的厚度為12微米，具有以下機(jī)械性能。</tables>實(shí)施例2重復(fù)實(shí)施例1的操作，不同的是將LLDPEDow2100(密度為0.918g/cm3)和LDPE聚乙烯LD150ofDow加入擠壓機(jī)A中，其在料斗處的擠出量為8％(重量)。所得到的薄膜的屈服點(diǎn)為60N/mm2，極限伸長(zhǎng)率為90％(縱向)。對(duì)照例1重復(fù)實(shí)施例1的操作，不同的是第一滾筒的冷卻水的溫度保持在30℃-35℃；第二滾筒的溫度保持在28℃-30℃，第一滾筒和第二滾筒之間的速度差為5％。所得薄膜的機(jī)械性能如下。</tables>權(quán)利要求1.通過(guò)流延擠塑技術(shù)制造聚乙烯多層薄膜的方法，該多層薄膜的中間層含有線型低密度聚乙烯(LLDPE)，制造步驟包括a)用一組擠壓機(jī)擠塑密度為0.915至0.935g/cm3的LLDPE聚乙烯和至少一種具有粘合性的聚合物材料，b)使經(jīng)擠塑的材料在擠壓機(jī)的作用下層化，c)將層化的物料通過(guò)擴(kuò)展頭的唇緣推擠出來(lái)進(jìn)入大氣，d)將從擴(kuò)展頭排出的物料收集在一冷卻滾筒上，該冷卻滾筒用保持在10℃至25℃的水冷卻，e)將從第一冷卻滾筒排出的薄膜送至第二冷卻滾筒，該第二冷卻滾筒的冷卻水溫度保持在10℃至20℃，比第一冷卻滾筒的冷卻水溫度低，第二滾筒的圓周速度或旋轉(zhuǎn)速度比第一滾筒高10-40％。2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于第一滾筒的冷卻水的溫度保持在15℃至18℃，而第二滾筒的冷卻水的溫度保持在12℃至15℃，第二滾筒的圓周速度比第一滾筒高20至30％。3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于滾筒的速度為300至450m/min。4.如權(quán)利要求1、2或3所述的方法，其特征在于擴(kuò)展頭的唇緣和第一滾筒之間的距離為2mm至5mm，該唇緣與經(jīng)擠塑的物料在第一滾筒上的接觸點(diǎn)之間的距離為10至15mm。5.如權(quán)利要求1、2、3或4所述的方法，其特征在于擴(kuò)展頭的狹縫尺寸為0.3至0.5mm。6.如前面任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其特征在于粘合性聚合物材料是與聚乙烯相容的，所述材料是密度為0.895至0.910g/cm3的LLDPE。7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于粘合性材料的用量為中間層LLDPE重量的5至15％。8.制造聚乙烯多層薄膜的方法，其中該薄膜中的中間層薄膜含有與低密度聚乙烯(LDPE)混合的LLDPE，該薄膜的屈服點(diǎn)為35至70N/mm2，極限伸長(zhǎng)率為60至200％，該方法是用如權(quán)利要求1中所述方法的各個(gè)步驟進(jìn)行流延擠塑，其特征在于第一冷卻滾筒的冷卻水的溫度保持在15℃至18℃，而第二滾筒的冷卻水的溫度低于第一滾筒的冷卻水溫度，保持在12℃至15℃，第二滾筒的圓周速度或旋轉(zhuǎn)速度比第一滾筒高20至30％。9.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于滾筒的速度為300至450m/min，擴(kuò)展頭的唇緣和第一滾筒之間的距離為2mm至5mm，該唇緣與經(jīng)擠塑的物料在第一滾筒上的接觸點(diǎn)之間的距離為10至15mm，擴(kuò)展頭的狹縫尺寸為0.3至0.5mm。10.如權(quán)利要求8和9所述的方法，其特征在于粘合性材料是密度為0.895至0.910g/cm3的LLDPE。11.特別適用于包裝碼垛堆積設(shè)備的多層薄膜，其特征在于它含有由密度為0.915至0.935g/cm3的線型低密度聚乙烯形成的主層，所述薄膜是通過(guò)流延擠塑得到的，屈服點(diǎn)為15至80N/mm2，極限伸長(zhǎng)率為50至500％。12.如權(quán)利要求11所述的薄膜，其特征在于屈服點(diǎn)為40至80N/mm2，極限伸長(zhǎng)率為50至100％。13.如權(quán)利要求11所述的薄膜，其特征在于將LLDPE聚乙烯與8至40％(重量)的低密度聚乙烯LDPE混合，該薄膜的屈服點(diǎn)為35至70N/mm2，極限伸長(zhǎng)率為60至200％。14.如權(quán)利要求11、12或13所述的薄膜，其特征在于含有具有粘合性的與LLDPE相容的材料層。15.如權(quán)利要求14所述的薄膜，其特征在于該粘合性材料層是由密度為0.895至0.910g/cm3的LLDPE形成的。16.如權(quán)利要求14或15所述的薄膜，其特征在于粘合性材料層的用量為L(zhǎng)LDPE主層的5至15％(重量)。17.如權(quán)利要求11至16所述的薄膜，其特征在于其厚度為2至100微米。18.如權(quán)利要求11至17所述的薄膜用于包裝碼垛堆積的設(shè)備。19.如權(quán)利要求11至17所述的薄膜用于包裝碼垛堆積的設(shè)備，其特征在于碼垛堆積設(shè)備的單元為礦泉水容器、紙卷、磚塊、機(jī)械部件、陶瓷制品、食品和藥品、層壓制件和型材(profilates)。全文摘要通過(guò)流延擠塑由線型低密度聚乙烯(LLDPE)制備聚乙烯多層薄膜的方法，其中將來(lái)自擴(kuò)展頭的多層材料收集在用保持10℃至25℃的水冷卻的第一滾筒上，將來(lái)自第一冷卻滾筒的薄膜送至用溫度保持在低于第一滾筒冷卻水溫度的水冷卻的第二冷卻滾筒，第二滾筒的圓周速度比第一滾筒高10-40％。該多層薄膜具有一定范圍的屈服點(diǎn)和極限伸長(zhǎng)率。文檔編號(hào)B29C43/30GK1157210SQ9611977公開(kāi)日1997年8月20日申請(qǐng)日期1996年12月6日優(yōu)先權(quán)日1995年12月6日發(fā)明者G·布拉姆比拉申請(qǐng)人:潘塔卡斯脫有限公司