不等同雙軸取向的高密度聚乙烯膜的製作方法

2023-07-13 21:39:41 1

專利名稱：不等同雙軸取向的高密度聚乙烯膜的製作方法
把含有乙烯-醋酸乙烯酯可熱封塗層的高密度聚乙烯吹塑膜用於食品包裝。然而這樣的膜必須有大約2密爾厚以滿足適於作如穀物那樣的乾食物的包裝材料時對水汽透過性(WVTR)的要求。還有，吹塑的高密度聚乙烯(HDPE)膜不表現出在食品包裝，尤其是箱中袋型的包裝時所希望的死折性。
本發明尋求提供有好的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於在立式裝封(VFFS)機中進行的以箱中袋包裝食物的操作。
因此，本發明提供一種至少含50%(重量)的密度為0.96或更高的高密度聚乙烯(HDPE)，且在機器方向變形比為1.25∶1到2∶1而在橫向為6∶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器方向的變形比大4倍。
這裡所用的「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。當通過共擠塑或通過塗層提供一熱封層時，該膜特別適用於包裝，尤其是乾食品的包裝。
本發明的不等同雙軸取向膜是用大份額的HDPE製備的。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製成的膜都降低膜的劈裂性，而後者在立式裝封(VFFS)機的操作中要導致膜的橫向破裂。
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)熔體指數與第一組分HDPE不同的第二組分HDPE;最好是ⅱ)的熔體指數從0.1到0.5。
已發現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)的熔體指數大於0.5到2.0的HDPE;1-25%(重量)，最好是3-8%(重量)的熔體指數為0.1到0.5的HDPE;和1-25%(重量)，最好是3-8%(重量)，熔體指數大於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。
最好是本發明的不等同雙軸取向HDPE膜至少在一面提供有可熱封層。可熱封層可用已知的方式加到HDPE上;例如在取向前用塗敷或共擠塑的方法或者在一個方向或兩個方向的雙軸取向操作後塗敷到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(可從杜邦公司購到，牌號「Surlyn」)。已經發現可熱封層是乙烯-甲基丙烯酸鹽離聚物的膜特別適用於製備適於VFFS應用的膜。可熱封層可含有這樣的可熱封樹脂或可包含少量其它材料。例如，相對昂貴的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，包括對如氧氣那樣的氣體有所希望的阻擋性質的聚合物。
本HDPE膜的取向度是本發明的一個重要方面，因為適當的取向度提供希望的物理性質、好的WVTR性和死折性。例如已測定本發明的厚度為1.0到1.2密爾的膜就有小於0.28的可接受的WVTR(克-密爾/100英寸2-24小時-1大氣壓)，而對於吹塑HDPE膜則需要較大的厚度(厚度為1.5倍或更大)。減少了WVTR這種好處是由於雙軸取向而得到的改進，也是由於在本發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。在吹膜擠出中一般需要較低密度的HDPE聚合物，因為在實際工業方式中在吹膜法中較高密度樹脂(密度大於約0.957)不能進行加工。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製成薄膜，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，尤其是對於VFFS應用，這是在本發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製備的。
該膜是以傳統的方式製造和取向的。當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薌煩觥Ｔ贖DPE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器方向(MD)取向，第二組輥以等於所希望的牽伸比的量、以大於第一組輥的速度轉動。然後膜通過加熱和在一個拉幅機架上受到橫向牽伸而達到橫向(TD)取向。典型的MD取向在60°到120℃進行而TD取向在110°到145℃下進行。
本發明也包括這裡所述的膜在食品包裝中的應用。
本發明的HDPE膜能在高到大約110英尺/分的鑄塑速度下，即相當於在1.25倍MD取向下以140英尺/分的線速度進行高質量的生產。
本發明由下列實例說明，其中所有的份數除非另作規定均指重量。
實例1和2通過共擠出佔膜厚95%的基本HDPE層和佔膜厚5%的Surlyn1652(從杜邦公司購的乙烯-甲基丙烯酸共聚物鹽離聚物)層來製備終厚度為1密爾的兩層雙軸取向膜。用一個三輥組系統來製備這種膜，對著HDPE面的輥溫為65℃而對著Surlyn面的輥溫為20℃。然後將膜在約115℃下在MD方向作1.4倍取向，而在一個拉幅機架上在115-140℃下作橫向的10倍取向。
實例1的HDPE是PE-5849(杜邦公司產，密度0.96，熔體指數1.0)。在實例2中90%(重量)的PE-5849與5%(重量)的PE-5925(杜邦公司產，密度0.96，熔體指數0.45)和5%(重量)的PE-7835(杜邦公司產，密度0.96，熔體指數3.0)共混。
實例2的膜表現出80-120℃的熱粘期和卷封期，且在VFFS包裝機上使用很好，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卻類似並總結在表1中。
表1實例1實例2抗張強度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撕裂強度MD8963(克/密爾)TD45水汽透過率0.230.24(克-密爾/100英寸2/24小時，在1大氣壓下)實例3-4以和實例1相似的方式製備實例3的膜並與HDPE層含有4%(重量)微晶蠟的膜(實例4)作比較。實例3的膜具有105-120℃的熱粘期和卷封期，但在VFFS機器上表現出很多TD劈裂使之不能用於此目的。實例4的膜具有90-120℃的熱粘期和卷封期，不劈裂。
這些膜的物理性質總結在表2中表2實例3實例4抗張強度MD55(磅/英寸2×103) TD 37 35模量MD330340(磅/英寸2) TD 740 730剛度MD1919(克)TD3231
撕裂強度MD5044(克/密爾)TD22水汽透過率。0.240.24(克-密爾/100英寸2/24小時在1大氣壓下)
權利要求
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.按權利要求1的膜，其中在橫向的變形比至少比在機器方向上的變形比大4倍。
3.按權利要求1或2的膜、其中包括ⅰ)大份額的熔體指數為0.5-2.0的第一組分HDPE和ⅱ)熔體指數不同於第一組分HDPE的第二組分HDPE。
4.按權利要求3的膜，其中ⅰ)熔體指數從0.6到1.2。
5.按權利要求3或4的膜，其中ⅱ)熔體指數從0.1到0.5。
6.按權利要求3到5中任一項的膜，它還包括ⅲ)熔體指數為2.0-8的第三組分HDPE。
7.按權利要求3到6中任一項的膜，其中ⅰ)包括50-98%(重量)的膜聚合物材料。
8.按權利要求3到7中任一項的膜，其中ⅱ)包括1-25%(重量)的膜聚合物材料。
9.按權利要求6到8中任一項的膜，其中ⅲ)包括1-25%(重量)的膜聚合物材料。
10.按權利要求6到9中任一項的膜，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.按權利要求1或2的膜，其中HDPE主要由單一樹脂組成。
12.按權利要求1或2的膜，它包括高到10%(重量)的微晶蠟。
13.按前述任一權利要求的膜，其中至少在其一面有可熱封層。
14.按權利要求13的膜;其中可熱封層包括一種離聚物。
15.按權利要求13的膜，其中可熱封層包括乙烯-醋酸乙烯酯共聚物。
16.按權利要求13到15中任一項的膜，其中可熱封離聚物層被共擠出到所述HDPE膜的一個表面上。
17.按前述任一項權利要求的膜在食品包裝中的應用。
全文摘要
取向為在機器方向變形比約為2而在橫向變形比約為6或大於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，當它們塗以一種可熱封層，如一種離聚物或與這離聚物共擠出時使這類膜非常適於包裝，特別是用於乾食物的包裝。
文檔編號B29L7/00GK1032424SQ8810697
公開日1989年4月19日 申請日期1988年9月28日 優先權日1987年9月28日
發明者陸邦嘉 申請人:無比石油公司