降低噪聲的擠出塗層組合物的製作方法

2023-05-01 23:55:11

專利名稱：降低噪聲的擠出塗層組合物的製作方法
降低噪聲的擠出塗層組合物
背景技術：
擠出塗覆(extrusion coating)工藝可以被描述為在高熔融溫度和通常至多700米每分鐘(mpm)的高速下將熔化的聚合網施用到移動基材的過程。目的在於產生裝飾效果的高光澤表面光潔度的擠出塗層會在層壓機附近區域產生大量噪聲，為了達到公共的工業衛生標準所規定的安全的操作環境通常需要額外的預防措施。噪聲代表工藝有關限制因素的指標，它會隨著生產線速度的增加而增強。然而，期望高的生產線速度，因為這使擠出塗覆設備成為經濟上具有吸引力的操作設備。因此，擁有一種不會出現邊緣過渡塗覆問題 (即，粘住壓力或冷卻輥)的穩固的擠出塗覆工藝是有益的，因為邊緣過渡塗覆會導致工藝中斷，包括損失過渡塗層和破壞聚合物粘附。

發明內容
本發明一方面提供了擠出塗覆基材的方法，該方法通過擠出塗覆將擠出塗層組合物施塗到基材表面上，由此擠出塗層組合物接觸冷卻輥表面。在該方法中，擠出塗層組合物包含聚烯烴和平均粒度不大於2 u m且顆粒裝載量為至少20重量％的無機顆粒材料，其中以塗層組合物中聚烯烴和無機顆粒材料的總重量計。在該方法的一些具體實施方式
中，聚烯烴包含密度不大於940g/cc的聚乙烯或聚乙烯互聚物。在該方法的一些實施方式中，擠出塗層組合物的特徵在於，與利用缺乏無機顆粒材料的相同擠出塗層組合物進行的同樣的擠出塗覆工藝相比，該組合物使冷卻輥釋放點的擠出塗覆噪聲減少了至少3分貝。為了達到公開的目的，噪聲降低是針對以下材料測量的在320°C的模頭的擠出物溫度和250mm的空氣間隙，以25 (g/m2)的塗層重量和在300mpm的生產線速度或者以12g/m2的塗層重量和在500mpm的生產線速度施塗到表面粗糙度為0. 5um的鍍鉻的光滑冷卻輥上的聚烯烴擠出塗層組合物。在一些實施方式中，擠出塗層組合物的特徵在於使冷卻輥釋放點的擠出塗覆噪聲減少了至少10分貝。可以利用對準正離開模頭的擠出物的紅外輻射式測溫儀測量擠出物溫度。在該方法的一些實施方式中，無機顆粒材料的平均粒度不大於I. 5i!m，以及顆粒裝載量為至少30重量％，以塗層組合物中聚烯烴和無機顆粒材料的總重量計。無機顆粒材料可以是碳酸鈣。本發明另一方面提供了包含基材和塗覆在基材表面上的塗層組合物的塗覆的基材，其中塗層組合物包含聚烯烴和平均粒度不大於2 的無機顆粒材料，以及顆粒裝載量為至少20重量％，以塗層組分中聚烯烴和無機顆粒材料的總重量計。在一些實施方式中，基材包含紙製品。在一些實施方式中，無機顆粒材料的平均粒度不大於I. 5i!m，以及顆粒裝載量為25重量％，以聚烯烴和無機顆粒材料的總重量計。在一些實施方式中，聚烯烴包含密度不大於940g/cc的聚乙烯或聚乙烯互聚物，無機顆粒材料包含礦物。


圖1(a)是擠出塗覆基材體系的側面示意圖。圖1(b)是圖1(a)中體系的俯視圖。
具體實施例方式本發明的發明人出乎意料地發現，通過將適當裝載量的具有合適粒度分布的無機顆粒材料添加到擠出塗層組合物的聚烯烴中，能夠在不降低擠出塗層和塗覆基材間的粘附的情況下實現極好的冷卻輥釋放，因此能顯著減少噪 聲。因此，本發明一方面提供了擠出塗覆基材的方法，該方法包括通過擠出塗覆將擠出塗層組合物施用到基材表面上。在這些方法中，擠出塗層組合物包含聚烯烴和平均粒度不大於2 u m且顆粒裝載量至少為20重量％的無機顆粒材料，以聚烯烴和無機顆粒材料的
總重量計。不希望使本發明束縛於任何特殊的理論，相信是具有適當粒度分布和裝載量的顆粒材料，在擠出工藝中為擠出塗層和冷卻輥表面的分界面上提供了充分的無機粒子，因此能顯著減少擠出塗層粘附到冷卻輥上，而不降低擠出塗層和塗覆基材間的粘附。聚烯烴擠出塗層包括至少一種聚烯烴。〃聚烯烴〃，"PO"和類似的術語是指源自單純烯烴的聚合物。代表性的聚烯烴包括聚乙烯，聚丙烯，聚丁烯，聚異戊二烯和它們的多種互聚物。本發明的方法特別適用於使用包括聚烯烴，例如低密度的聚乙烯及其互聚物(例如，共聚物)的擠出塗層，因為已知這樣的聚烯烴在擠出塗覆時會大量粘附在冷卻輥上，因此會
產生大量噪聲。聚烯烴可以是，例如低密度聚乙烯(LDPE)，聚丙烯(PP)，高密度聚乙烯(HDPE)及其他較低密度的聚烯烴，例如增強聚乙烯(EPE)，聚烯烴塑性體(POPs)，聚烯烴彈性體(POEs)，基於聚丙烯的塑性體(PBP)和聚烯烴嵌段彈性體(PBEs)，例如烯烴嵌段共聚物(OBCs )。合適的較低密度的聚烯烴包括超低線密度聚乙烯(VLDPEs )，包括茂金屬聚乙烯和聚乙烯共聚物。可用於製備聚乙烯共聚物的共聚單體包括a -烯烴，例如C3-C2tl a -烯烴(例如，C4-C10 a -烯烴)。a-烯烴共聚單體可以是直鏈或支化的，如果需要也可以使用兩種或更多種共聚單體。聚乙烯共聚物的實例包括乙烯丙烯酸(EAA)共聚物，離聚物，乙烯甲基丙烯酸(EMAA)共聚物，乙烯丙烯酸乙酯(EEA)共聚物，乙烯丙烯酸甲酯(EMA)共聚物，乙烯丙烯酸丁酯(EBA)共聚物和乙烯-乙酸乙烯基酯(EVA)共聚物。通常使用的聚烯烴的密度不大於約0. 940g/cc。這包括其中聚烯烴為密度為約0. 916g/cc至約0. 940g/cc的聚乙烯的實施方式,更進一步地包括其中聚乙烯的密度為低於0. 916g/cc (例如，為約0. 860g/cc至約0. 915g/cc)的實施方式。在一些實施方式中，包含聚乙烯和/或聚丙烯的聚烯烴的密度為約0. 860g/cc至約0. 905g/cco這包括其中聚乙烯和/或聚丙烯的密度為約0. 860g/cc至少於0. 890g/cc的實施方式。為了公開的目的，密度是按ASTM D-1505測量的。以擠出塗層組合物中聚烯烴和無機顆粒材料的總重量計，本發明的擠出塗層組合物的聚烯烴含量通常為至多約80重量百分比(wt. %)。這包括其中以擠出塗層組合物中聚烯烴和無機顆粒材料的總重量計，擠出塗層組合物的聚烯烴含量為至多約為75wt. %的實施方式。無機顆粒材料無機顆粒材料可以是多種形式的材料，只要它具有本申請描述的降低噪聲能力就可以。通常，可以使用能被磨碎成粒度小於塗層厚度且在擠出塗覆工藝期間不與聚合物相互作用的穩定的任何礦物。在一些實施方式中，顆粒材料包含礦物，例如碳酸鈣。無機顆粒材料中的粒子的平均粒度(d50)不大於約2 iim。在一些實施方式中，顆粒材料的粒子的平均粒度不大於約I. 5 ii m。在本申請中公開的粒度是利用光散射在灰化材料(ashed material)上來測量的。以擠出塗層組合物中聚烯烴和無機顆粒材料的總重量計，無機顆粒以裝載量至少為20wt. % (例如，約20wt. %至約60wt. %)存在。這包括其中以擠出塗層組合物中聚烯烴和無機顆粒材料的總重量計，無機顆粒物以裝載量至少為25wt. %存在的實施方式。多層塗覆和預處在一些實施方式中，擠出塗層組合物與一種或多種任選的另外的擠出組合物共擠出，以提供多層的擠出塗覆基材，條件是本發明的擠出塗層組合物作為與冷卻輥接觸的外層共擠出。可替換地，多層塗覆的附加層可以通過擠出層壓工藝來生產。可以共擠出或者層壓以得到多層擠出塗層的聚合物材料的實例包括，聚烯烴，聚醯胺和聚酯。為了提高擠出塗層和下面的基材的粘結力或者多層塗層的層間粘結力，可以對塗層和/或基材進行預處理。例如，擠出塗層和擠出層壓工藝可以對基材或層壓網幅使用電暈處理、阻燃或等離子體處理，或對熔融的擠出塗層組合物進行臭氧處理以增強層間粘附力。任選的組分除了聚烯烴和無機顆粒材料外，擠出塗層組合物可以包括其他的添加劑，例如那些在擠出塗層組合物中發現的典型材料。這些包括，例如，穩定劑，阻燃劑，填料，增滑劑和防粘連劑等等。當存在這些添加劑時，其含量少於擠出塗層組合物的約2wt. %。在一些實施方式中，擠出塗層組合物中沒有上文描述的降低噪聲的無機顆粒填料以外的顆粒填料。基材可以用本發明的方法進行擠出塗覆處理的基材包括紙，紙板，聚合物膜，金屬箔，鍍金屬聚合物膜，SiOx塗膜，織造和非織造纖維或帶等等。在一些實施方式中，與不含無機顆粒材料的塗層同等物相比，塗層中的無機顆粒材料對基材的粘附更強。這種增強功能是可以測量的，例如，使用剝離實驗就可以測量。擠出塗覆圖1(a)和(b)提供了擠出塗覆的系統的示意圖。在擠出塗覆工藝的基本實施方式中，擠出塗層組合物作為熔融的網幅102從模頭100被擠出出到移動基材104上，基材接著滑過由壓緊輥108和冷凍輥(〃冷卻輥〃)110限定的夾106，冷卻輥使基材上熔融的網幅冷卻變成固體聚合物塗層112。在這個擠出塗覆工藝中，聚合物塗層是從冷卻輥剝離下來的，因此在釋放點114產生的噪聲強度(顫動)是冷卻輥釋放的指標。噪聲水平越低，冷卻輥釋放越好。
與在同樣的方法中利用缺乏無機顆粒材料的擠出塗層組合物相比，在本發明的方法中，擠出塗覆到基材上的擠出塗層組合物在冷卻輥釋放點產生的噪聲水平顯著降低。在一些實施方式中，與同樣的方法中利用缺乏無機顆粒材料的擠出塗層組合物相比，冷卻輥釋放點的噪聲水平減少了至少3分貝(dB)。這包括其中與同樣的方法中利用缺乏無機顆粒材料的擠出塗層組合物相比，冷卻輥釋放點的噪聲水平減少了至少5分貝、至少10分貝、或甚至至少15分貝的實施方式。雖然擠出塗覆工藝的噪聲水平可依賴於冷卻輥表面的類型和結構材料，但本發明的塗層組合物和方法可用於在多種不同的冷卻輥表面實現噪聲降低，包括用不同的表面電鍍材料例如鉻等製成的光滑的、不光滑、以及壓花的冷卻輥。實施例該實施例說明將填充的聚烯烴組合物的擠出塗覆到牛皮紙基材上的一種實施方 式。在冷卻輥釋放點噪聲的減少量可依賴於冷卻輥的表面粗糙度和生產線速度。因此，為了公開的目的，這些實施例中，噪聲降低量是對以300mpm生產線速度塗覆到靠著表面粗糙度RT相當於0. 3到0. 5微米的光滑鍍鉻冷卻輥的牛皮紙上的25g/m2塗層和對以500mpm生產線速度塗覆到靠著表面粗糙度RT相當於0. 3到0. 5微米的光滑鍍鉻冷卻輥的牛皮紙上的12g/m2塗層來測量的。在將本發明擠出塗層組合物產生的噪聲水平和那些不包含降低噪聲的無機顆粒物的對比擠出塗層組合物產生的噪聲水平進行比較時，測試這兩個樣品期間，影響冷卻輥釋放點噪聲水平的其它全部擠出塗覆參數都保持相同。例如通過乾燥共混顆粒填充混配物(即母料，MB)和聚烯烴能夠製備擠出塗層組合物。填充的混配物包括載體樹脂中的高裝載量的無機顆粒材料。填充的混配物物可以通過混煉擠出機，在軋輥上或者在Banbury混合機裡混配，或者用任何其他的可使填料和載體樹脂一起共混產生適合用作擠出塗層組合物的均勻分散體的適當方法製備得到。各填充的混配物的性質列在表I中。圖I母料
艦物名S IS樹脂填料類s 粒度分布dso j填料裝載量j混配物密度
Wt, %g/cc
MBlLDPECaCO3L6701J06
PG7008------
MB2LDPECaCO31.3701.706
PG7008
.........開比. ...............................................................................Borealis.......................................................................涵.......................................................................................................6:5....................................................................................................................30.............................................................................................................................1:15.................................................................................................
CA8200在該實施例中，製備了用作擠出塗層組合物的兩種工作母料(MBl和MB2)。母料中使用了兩種類型的來自Imerys的碳酸I丐礦物填料。使用的填料是以商標SliperaH.K出售的表面修飾的超細溼型大理石。兩種測試的碳酸鈣間的差異在於粒度分布。也測試了一種來自Borealis的對比填充的混配物。Borealis CA8200是一種滑石填充的混配物。適於用在擠出塗層組合物中的聚烯烴的實例列在表2中，本發明的擠出塗層組合物和對比擠出塗層組合物的配方列在表3中。表權利要求
1.擠出塗覆基材的方法，該方法包括通過擠出塗覆將擠出塗層組合物施用到基材表面，由此擠出塗層組合物接觸冷卻輥表面，擠出塗層組合物包含 (a)聚烯烴；和 (b)平均粒度不大於2U m且顆粒裝載量為至少20重量％的無機顆粒材料，以所述塗層組合物中聚烯烴和無機顆粒材料的總重量計。
2.權利要求I的方法，其中聚烯烴包含密度不大於0.940g/cc的聚乙烯或者聚乙烯互聚物。
3.權利要求2的方法，其中所述擠出塗層組合物的特徵在於，與利用缺乏無機顆粒材料的相同擠出塗層組合物進行的同樣的擠出塗覆工藝相比，該組合物使冷卻輥釋放點的擠出塗覆噪聲減少了至少3分貝，測量是在表面粗糙度為0. 5 的鍍鉻的光滑的冷卻輥上，以320°C的擠出物溫度和250mm的空氣間隙，針對以300mpm的生產線速度施用的25g/mm2的擠出塗層或者針對以500mpm的生產線速度施用的12g/mm2的擠出塗層來進行的。
4.權利要求2的方法，其中所述無機顆粒材料的平均粒度不大於I.5i!m，以及顆粒裝載量為至少30重量％，以塗層組合物中聚烯烴和無機顆粒材料的總重量計。
5.權利要求2的方法，其中所述無機顆粒材料是碳酸鈣。
6.權利要求I的方法，還包含在所述基材和所述擠出塗層組合物之間擠出一個或更多額外擠出塗層來提供多層的擠出塗覆的基材，其中所述擠出塗層組合物與冷卻輥接觸。
7.一種塗覆的基材，包含 (a)基材；和 (b)塗覆在所述基材表面上的塗層組合物，所述塗層組合物包含 ⑴聚烯烴；和 (ii)平均粒度不大於2 u m且顆粒裝載量至少為20重量％的無機顆粒材料，以聚烯烴和無機顆粒材料的總重量計。
8.權利要求7的塗覆的基材，其中所述基材包含紙製品，所述無機顆粒材料包含礦物。
9.權利要求7的塗覆的基材，其中所述無機顆粒材料的平均粒度不大於I.5 y m，以及以聚烯烴和無機顆粒材料的總重量計的顆粒裝載量為至少25重量％，聚烯烴包含密度不大於0. 940g/cc的聚乙烯或者聚乙烯互聚物。
10.權利要求7的塗覆的基材，進一步包含布置在所述基材和所述塗層組合物之間的一個或多個額外塗層。
全文摘要
提供了擠出塗覆基材的方法。該方法包括用擠出塗覆的方法將擠出塗層組合物施用到基材表面上。在這些方法中，擠出塗層組合物包括聚烯烴和平均粒度不大於2μm且顆粒裝載量為至少20重量%的無機顆粒材料，以聚烯烴和無機顆粒材料的總重量計。
文檔編號C09D123/00GK102782063SQ201080064910
公開日2012年11月14日 申請日期2010年11月29日 優先權日2009年12月29日
發明者A.多梅尼克, K.祖爾徹 申請人:陶氏環球技術有限責任公司