[发明专利]制备包含热塑性聚合物和无机填料的薄膜的方法

说明书

本发明涉及制备薄膜的方法，所述薄膜包含至少20重量％的热塑性聚合物和50至75重量％的无机填料，所述方法包括以下步骤：提供混合物，使所述混合物熔融，由所述混合物制备膜，冷却所述膜以制备薄膜，在纵向上和在横向上拉伸所述薄膜，其中，所述无机填料的粒度为最高5μm，并且在纵向上和在横向上的拉伸比例为至少3.5。通过该方法制备的薄膜及其用途同样是本发明的主题。

技术领域

本发明涉及制备薄膜的方法，所述薄膜包含至少20重量％的热塑性聚合物和50至75重量％的无机填料，所述方法包括以下步骤：提供混合物，使该混合物熔融，由该混合物制备膜(流延膜)，冷却该膜以制备薄膜，在纵向上和在横向上拉伸该薄膜，其中无机填料的粒度为最高5μm，并且在纵向上和在横向上的拉伸比例为至少3.5。通过所述方法制备的薄膜及其用途同样是本发明的主题。

背景技术

包含塑料和填料的薄膜长期以来是已知的。已提出将包含热塑性聚合物和无机填料的薄膜作为纸的替代物。

预定作为纸替代物的具有填料份额的聚烯烃薄膜根据填料的份额被分为不同的组。如果填料份额低于50重量％，则更可能被称为合成纸(也即“SynPa”)或FPO薄膜(“经填充的聚烯烃膜”)。石头纸(也称为石料纸“Stone Paper/Stonepaper”)是经高度填充的聚烯烃薄膜，其含有碳酸钙颗粒和聚烯烃如聚丙烯或聚乙烯。在某些情况下也可以使用两种塑料的混合物。如果填料份额大于或等于50％，则称为石头纸。

在作为纸替代物使用时，这些薄膜相对于经典的纸具有各种有利之处。石头纸和合成纸在制造方面比纸更资源友好。省去了使用木材、水、酸、漂白剂和卤素。用过的薄膜可以通过简单熔融来回收。石头纸和合成纸是耐水和可洗涤的，具有良好的强度和撕裂强度并且在水分影响下也保留这些机械性能。由于更大量地使用碳酸钙，可以比合成纸明显更廉价地制造石头纸。另外，碳酸钙被认为是可再生的原料。因此，石头纸与合成纸相比具有明显更好的二氧化碳平衡。

目前已知的石头纸主要通过吹膜挤出来制备。在吹膜挤出之后还将一些薄膜在纵向(MD)上进行拉伸。还存在某些薄膜类型，其通过简单的流延挤出或在压延法中制备，任选地还在纵向上进行拉伸。合成纸通常是双轴拉伸的产品，然而碳酸钙填充程度明显小于石料纸的情况。这样的合成纸的填充程度明显低于50重量％碳酸钙。

到目前为止尚不能使石头纸大规模进入纸制品市场，因为目前已知的石头纸在许多方面与普通纸的性质不同。对于会取代纸的石头纸而言，重要的是使机械性质尽可能接近纸的性质，不仅为消费者提供至少一样的使用价值，而且因此可以使石头纸尽可能广泛地采用用于纸加工的已知方法和设备再加工。对于许多再加工步骤而言，需要至少约500MPa的弹性模量以及在纵向和横向上至少约15MPa的抗撕裂强度。在这种情况下，碳酸钙含量应当为至少50重量％，以降低成本，和将二氧化碳平衡保持得尽可能低。同时，密度不应明显超过1g/cm³。一方面，在相同机械性质的情况下，低的密度导致资源节约和成本降低，另一方面，当前的回收过程将产品根据其密度进行分类。如果密度明显大于1g/cm³，则不将薄膜加入聚烯烃系再利用料流中，而是将其从材料循环中移除。但是高的碳酸钙含量提高了密度，从而使得高的碳酸钙含量与低的密度成为矛盾的要求。密度的降低可以通过在纵向上拉伸薄膜来实现，然而这又损害了薄膜的弹性模量和抗撕裂强度。

市场上存在的石头纸的可印刷性也明显次于传统的纸。已知的石头纸不可满足的纸的另一种性质是良好的可折叠性。在施加足够的压力时，纸能够轻松地进行折叠并且保持在所折叠的位置。在石头纸的情况下与在纸的情况下相比，必须施加明显更大的压力来折叠，并且在折叠之后，材料产生回复力(记忆效应)并且折叠被至少部分地重新抵消。石头纸在折叠时在强力作用下还可能断裂。因此目前市场上存在的薄膜均不能完全满足造纸业的要求。

US 2012/0211189 A1中描述了可通过回收重复利用的矿物纸的制造，所述纸包含60至85重量％的天然矿物粉末、15至40重量％的含有聚乳酸或聚乙烯的聚丙烯和1至5重量％的辅助试剂。将成分混合并且通过压制成薄膜形状。