[发明专利]薄泡沫聚乙烯片材及其制造方法

说明书

本申请是国际申请日为2004年6月30日，国际申请号为PCT/US2004/021173，名称为“薄泡沫聚乙烯片材”的中国专利申请No.200480019370.4的分案申请。 

技术领域

本发明涉及薄泡沫聚乙烯片材，特别是厚度为1至10密耳的那些。这些片材具有与厚度和组成相同的非泡沫片材相当的MD撕裂强度。本发明还涉及制造这些泡沫片材的方法。 

背景技术

本发明的薄片材或薄膜可用于许多用途，特别是用于吹塑膜用途，包括消费用垃圾袋(consumer trash bags)、食品袋(grocery bags)、产包(produce bag)、托盘包(pallet wrap)、食品包装(food wrap)、衬垫(liner)、承重袋(heavy duty bag)、工业袋(industrial bag)、消费袋(consumer bag)、收缩膜(shrink film)、标签、FFS包装用小袋(pouchesfor FFS packaging)、胶带、自立袋(stand-up pouches)、层合薄膜、保护膜、健康和卫生薄膜用途。类似的薄发泡膜可以使用平挤薄膜和片材挤出方式制造，但是这些会在MD方向表现出优先取向并因此表现出较脆弱的性质。发泡膜可以制成单层形式或含有多层的复合薄膜形式，其中使一层或多层发泡。这些薄发泡膜可以进一步层压到其它基材上，包括箔、纸、其它塑料，或者可以在一或两个方向上进行后拉伸以获得起皱表面效果。在聚烯烃工业中，已经存在制造新型高强度聚合物树脂的大致趋势。这些树脂使得膜制造商可以在不牺牲膜强度和韧性的情况下降低产品的厚度。然而，由于膜给人软或薄的感觉，这些更薄的产品没有被普遍接受。因此，需要制造具有更高厚度的膜。简单地使用更多树脂制造更厚片材是缺乏成本效率的，因为额外的原材料会增加成本。通常已知可以将聚烯烃树脂发泡从而以相同树脂量 制造更厚的膜。通常理解的是，拉伸强度、冲击强度和伸长之类的性质与密度有关，而发泡过程导致产品具有较低密度和产生脆弱失效点(weak failure spots)的趋势。因此，由泡沫聚烯烃材料制成的现有膜或薄片材缺乏足够的强度。 

由于它们相对较高的熔体强度、应变硬化行为和易于加工性，在发泡应用领域已经使用高压LDPE树脂。然而，当用这些树脂使用传统吹塑薄膜法制造厚度为1至8密耳的泡沫片材时，产生过度取向，这又导致非常差的MD(纵向)撕裂强度结果。因此，需要密度降低但仍然表现出可以接受的物理性质，特别是MD撕裂强度的薄膜。 

对于改进泡沫薄片材物理性质的问题，已经提出的解决方法包括US 4,657,811和US 4,533,578，它们提供了围绕泡沫层共挤出非泡沫表层的方法。该方法以薄膜结构的复杂性和较低的总密度为代价，实现撕裂强度的提高。 

根据较厚泡沫片材的工作性能，通常已知的是，交联提供了分子联结并且这些分子联结提高了例如拉伸强度、撕裂强度、耐高温性等的物理/机械性能。如“发泡膜的新用途(Foamed Films Find NewNiches)”(塑料技术在线(Plastics Technology Online)，Jan H.Schut，Feb2002)中所述，交联也被认为是改进发泡薄膜机械支承的方法。交联增加了该方法的成本和复杂性，并且产生不易于再循环的材料，因此不是理想的解决方法。 

另一提高物理性质的方法是双取向。如上述Schut文章中所述，对于平挤薄膜，传统的拉幅机双轴取向通常是在半固相下使用两步法(纵向和横向取向)进行的，通常以泡沫泡孔(cell)坍塌结束。传统的吹塑薄膜法可以在纵向和横向上同时取向，这能够施加最多3∶1MD与4∶1TD的取向程度，同时聚合物处于半熔融态。Schut文章中所述的一些新的取向方法声称能够在聚合物处于固态的同时施加3.5∶1MD和4.5∶1TD的双轴取向，这产生了更高的强度。在传统(非发泡)薄膜挤出中，已知的是，使用线型低密度聚乙烯(LLDPE)树脂，尤其是具有小熔体指数(fractional melt index)(MI)和更低密度的那些树脂，有助于提高MD撕裂性能。通常相信，较低密度和较低MI(高分子量)的树脂产生较高的物理韧性。对于传统薄膜，还已知的是，在加工树 脂时使用高吹胀率(BUR)提供了平衡的纵向/横向(或横向(transverse))，取向，这提高了薄膜的总韧度。