聚乙烯薄膜及其生产制造技术

一种形成成品薄膜的方法，包括通过模头头口将包含二烯三元共聚物改性剂的熔融聚乙烯挤出以形成薄膜，其中所述二烯三元共聚物改性剂是包含乙烯衍生的单元、C3‑C10α‑烯烃衍生的单元和二烯衍生的单元的三元共聚物；使所述薄膜在离开所述模头开口的方向上前进；在距模头开口一定距离处冷却所述薄膜，调节所述距离以允许在冷却时凝固和/或结晶之前熔融聚乙烯的松弛；并从其中分离出成品薄膜。所需地，该聚乙烯是线性低密度聚乙烯，并且模头和冷却适于形成吹制薄膜。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请的交叉引用本申请要求2014年5月29日提交的USSN62/004,278以及2014年7月1日提交EP14175210.5的优先权，其分别在此引入作为参考。专利
本专利技术涉及聚乙烯薄膜和用于形成这些薄膜的方法，和特别地，涉及改进的吹制薄膜方法以及由此得到的薄膜。
技术介绍
薄膜吹塑技术是制造聚乙烯薄膜的重要方法。该种薄膜的主要用途是生产袋子，其中将所述薄膜成形为连续的圆筒，然后卷缩以闭合一端。但是，把聚乙烯吹制成这种薄膜的过程较为复杂，要求一方面的加工性能(流动性和熔体强度)和另一方面的机械性能(例如，拉伸强度、模量)之间的平衡。用于制备这些薄膜的材料，和其自身方法两者中的改进，可以协同地使吹制薄膜成为更有吸引力的商业过程。本专利技术人发现了形成吹制薄膜的所需材料和方法。在US3,891,790中已经讨论了将通过环状模头挤出的薄膜冷却的方法。其它相关的参考文献包括:US7,687,580、US6,509,431、US6,355,757、US6,391,998、US6,417,281、US6,300,451、US6,114,457、US6,734,265、US6,147,180、US6,870,010；和US5,670,595、US3,568,252、WO2007/067307、WO2002/085954、US2008/179780、US2007/0260016、EP0544098A；和Guzman等人,56(5)AIChEJournal,1325-1333(2010)。专利技术概述本申请部分公开了一种形成成品薄膜的方法，该方法包括将包含二烯三元共聚物改性剂的熔融聚乙烯通过模头开口以形成薄膜，其中二烯三元共聚物改性剂是包含乙烯衍生单元、C3至C10α-烯烃衍生单元和二烯衍生单元的三元共聚物；使薄膜在离开模头开口的方向上前进，由于一些的部分冷却优选使其处于熔融状态、部分熔融或软化的状态；在距模头开口一定距离处冷却该薄膜，调节该距离以影响该薄膜的性质；和从其分离成品薄膜。本文还公开了聚乙烯吹制薄膜，其具有范围从6000psi(41MPa)或8000psi(55MPa)至16,000psi(110MPa)的成品薄膜MD拉伸强度，包含(或基本上由其组成或由其组成)密度范围从0.850g/cm3到0.930g/cm3的线性低密度聚乙烯，和范围在0.10wt％至10wt％的二烯三元共聚物改性剂；其中基于所述二烯三元共聚物的重量，所述二烯三元共聚物改性剂包含0.01wt％至10.0wt％的二烯衍生单元和1.0wt％至20wt％的C4至C10α-烯烃衍生单元，其中二烯三元共聚物改性剂具有：小于0.90的g′vis；在70,000g/mol至300,000g/mol的范围内的Mw；在3.0至12的范围内的Mw/Mn；和大于14.0的Mz/Mn。附图说明图1A是吹制薄膜工艺的示意图。图1B是本专利技术方法的非限制性示意图，其中\H\是冷却装置和模头之间的距离。图2是埃尔门多夫撕裂强度(MD)以吹制薄膜的Herman取向函数，％结晶度(χ)(chi)和片晶间间距(Δ)(δ)为函数的图。图3是1％正割弯曲模量作为吹制薄膜的Herman取向函数和％结晶度(χ)和片晶间间距(Δ)的函数的图。图4是显示在各种条件和组成下各种吹塑聚乙烯薄膜的晶体尺寸的图，其中y轴是片晶间间距。图5是显示在各种条件和组成下各种吹塑聚乙烯薄膜的片晶间间距的图。专利技术详述专利技术人惊奇地发现，在聚乙烯、特别是LLDPE中加入少量的二烯三元共聚物改性剂(\DTP\)，与制薄膜过程结合，采用用于冷却成形薄膜的措施，其提供从模头的一些距离，该薄膜从该模头离开，得到许多成品薄膜性能和可以生产的速率的显著增强。在该薄膜形成过程中，将冷却装置例如空气环升高(从模头移动一定的距离)，从而能够更有效地将成形薄膜冷却。据信这样会使得熔体中的聚合物分子在该熔体离开模头之后\松弛\一段时间，和因此提供该距离使得这样的松弛发生在聚乙烯的结晶之前。在熔融或半熔融状态下，熔融聚合物在到达冷却装置(例如，升高的空气环)之后会在TD和MD两个方向上被拉伸。然后将薄膜经历，例如来自在吹制薄膜工艺中通常的跳脱-唇(trip-lip)和内部泡冷却两者的有效冷却。这证明了新工艺与DTP的添加提供了平衡的MD-TD取向；因此薄膜显示出了更强的物理性能。理想状态下，DTP及在冷却和模头之间分离的结合也产生了期望的晶体尺寸和形态，其导致了增强的刚性和极好的光学性质。生产薄膜的方法本专利技术可以在任何实施方案中描述为形成成品薄膜的方法，该方法包括将包含二烯三元共聚物改性剂的熔融聚乙烯通过模头开口挤出以形成薄膜，其中二烯三元共聚物改性剂是包含乙烯衍生单元、C3-C10α-烯烃衍生单元和二烯衍生单元的三元共聚物；使薄膜在离开模头开口的方向上前进，由于一些的部分冷却优选使其处于熔融状态、部分熔融或软化的状态；在距离模头开口一定距离处冷却薄膜形式的熔融聚乙烯，调节距离的远近以影响薄膜的性质(例如，允许熔融聚乙烯在冷却时的凝固和/或结晶之前松弛)；和从其分离成品薄膜。\挤出\是指聚合物和/或聚合物共混物通过例如加热和/或剪切力形成为熔体并且被强制与其它聚合物和/或成分(例如聚乙烯和改性剂)共混，然后以所需的形式或形状强制离开模头，以影响排出聚合物熔体的形式或形状，例如为薄膜，最优选为管状薄膜。任何类型的大多数装置都适于实现\挤出\，例如单螺杆或双螺杆挤出机，或本领域已知的其它可以装配有合适模头的熔融共混装置。\距离模头一定距离\是指\冷却装置\，例如在成型薄膜上吹送空气的冷却环，位于离模头至少1或2或4或8cm处(或如本文所述的其它距离)，优选从模头的顶部或外边缘到冷却装置的基部测量。\使薄膜前进\指将从模头开口由硬化聚乙烯形成的薄膜以机械方式或通过一些其它手段例如通过空气压力(负或正)拉动或推动离开模头以产生连续的成品薄膜。在典型的方法中，将聚乙烯熔体挤出通过模头诸如环形狭缝模头，通常垂直地，以形成薄壁管。优选以空气形式的冷却通过在模头中心中的环引入以将该管吹胀起来如同气球。冷却也可以通过其它方式实现，和空气可以是氮气/氧气或其它气体，或气体或液体的混合物。安装在模头顶端的高速空气环向热薄膜吹气将其冷却。在本专利技术中，在距离模头\H\的一些距离发生冷却(参见图1B)，如上所述该距离至少为1cm。薄膜管可以继续向上行进(参见图1A和1B中的箭头)并且持续冷却，直到其可以通过压料辊并被压平以产生\平展(lay-flat)\的薄膜管。接着，这个平展或塌陷的管通过更多的辊沿挤出\塔\向下取回。在更高输出的生产线上，膜泡内的空气也被交换。这被称为IBC(内部膜泡冷却)。在任何情况下，平展的薄膜之后或保持原样，或将平展的边缘切开以产生两个平的薄膜片并且卷绕到卷轴上。制品例如袋子可以由这种平展薄膜制成。就这一点而言，如果保持平展，则通过经由薄膜宽度的密封及切割或穿孔以制备每个袋，该薄膜管会被制成袋。这个步骤可以在吹制薄膜的过程中完成或在稍后阶段完成。优选，在模头和薄膜吹制管之间的膨胀比为模头直径的1.5至4倍。在熔体壁厚度和冷却薄膜厚度之间的在牵伸沿径向和纵向两个方向进行，并且其可通过改变膜泡内本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种形成成品薄膜的方法，包括：通过模头开口挤出包含二烯三元共聚物改性剂的熔融聚乙烯以形成薄膜，其中所述二烯三元共聚物改性剂是包含乙烯衍生的单元，C3‑C10α‑烯烃衍生的单元和二烯衍生的单元的三元共聚物；使所述薄膜在离开所述模头开口的方向上前进；在距所述模头开口一定距离处冷却所述薄膜，调节所述距离以影响所述薄膜的性质；以及从其中分离成品薄膜。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.07.01 EP 14175210.5;2014.05.29 US 62/004,2781.一种形成成品薄膜的方法，包括：通过模头开口挤出包含二烯三元共聚物改性剂的熔融聚乙烯以形成薄膜，其中所述二烯三元共聚物改性剂是包含乙烯衍生的单元，C3-C10α-烯烃衍生的单元和二烯衍生的单元的三元共聚物；使所述薄膜在离开所述模头开口的方向上前进；在距所述模头开口一定距离处冷却所述薄膜，调节所述距离以影响所述薄膜的性质；以及从其中分离成品薄膜。2.根据权利要求1所述的方法，其中所得到的成品薄膜满足以下关系：ETMD+0.103fH·χΔ>200(g/密耳)；和SCMD-2.62fH·χΔ>21,000(psi)；其中\ETMD\为MD埃尔曼多夫撕裂强度(g/密耳)；\SCMD\是MD1％正割(psi)；fH是赫尔曼取向函数(片晶)；χ是结晶度百分比；和Δ是片晶间间距3.根据权利要求1所述的方法，其中所述聚乙烯是密度在0.850g/cm3至0.930g/cm3范围内的线性低密度聚乙烯。4.根据权利要求1的方法，其中所述二烯三元共聚物改性剂的存在量为0.10wt％至10wt％。5.根据权利要求1所述的方法，其中所述二烯是α-ω线性二烯。6.根据权利要求1所述的方法，其中所述二烯三元共聚物改性剂包含在0.01wt％至10.0wt％范围内的二烯衍生的单元，以及1.0wt％至20wt％范围内的C4至C10α-烯烃衍生的单元，基于所述二烯三元共聚物的重量，其中所述二烯三元共聚物具有：a)低于0.90的g′vis；b)在70,000g/mol至300,000g/mol的范围内的Mw；c)在3.0-12的范围内的Mw/Mn；和d)大于14.0的Mz/Mn。7.根据权利要求1所述的方法，其中所述距离在1cm至3米的范围内。8.根据权利要求1所述的方法，其中冷却由在薄膜的至少一部分上吹送的空气提供，所述空气的温度比周围温度低至少10℃。9.根据权利要求1所述的方法，其中所述薄膜以至少13lb/in-hr的最大模头速率形成。10.根据权利要求1的方法，其中挤出在350lb/hr(159kg\...

【专利技术属性】
技术研发人员：程建亚，A·S·席尔瓦，江培军，李雯，A·I·诺曼，
申请(专利权)人：埃克森美孚化学专利公司，
类型：发明
国别省市：美国;US