抗卷曲隔離膜的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及具有高隔離特性的多層塑料膜的新的設計。
【背景技術】
[0002] 具有氣體隔離特性的塑料膜被廣泛用于干燥食品的包裝。膜應當具有低水蒸汽透 過率（WVTR)和低氧氣透過率（OTR)。香味的隔離也是期望的。
[0003] 起初，在這些應用中使用的紙質包裝部分地由玻璃紙取代，但是玻璃紙昂貴并難 以加工。
[0004] 由高密度聚乙烯（HDPE)制備的隔離膜提供了紙或玻璃紙的替代物。HDPE膜在成 本和性能之間提供了良好的平衡。然而，當需要額外的隔離和/或韌性的時候，制備以下的 多層膜是已知的：該多層膜包含由更昂貴的隔離樹脂（例如乙烯-乙烯醇（EVOH);聚酰胺 (尼龍）；聚酯；乙烯-醋酸乙烯酯（EVA);或聚偏二氯乙烯（PVDC))制成的層和/或更強/ 更堅韌的樹脂例如離聚物或線性低密度線性聚乙烯（"LLDPE"）的層。由EVA、離聚物、"高 壓低密度聚乙烯"（"LDPE"）或彈性體制成的密封層也被用于多層結構中。
[0005] 上文列出的昂貴隔離樹脂（聚酰胺、EV0H、聚酯和PVDC)趨向于比HDPE具有更強 的極性。這可能導致多層膜結構中極性和非極性樹脂層之間的粘附問題。因此，"粘結層 (tie layers) "或粘合劑可被用于各層之間，以降低各層相互分離的可能性。
[0006] 單層HDPE膜為便宜、易于制備的，并且對水蒸汽和氧氣透過提供適度的抗性。此 外，可以簡單地僅僅通過增加膜的厚度，就能提供增強的隔離特性。然而，HDPE膜的機械特 性（例如撕裂強度和沖擊強度）和密封特性相對較低，所以多層膜被廣泛地使用。
[0007] 因此，隔離膜的設計涉及成本/效益分析-具有與更昂貴極性樹脂的較佳性能平 衡的低成本HDPE樹脂。降低膜成本的另一種方式在于簡單地使用較少的材料一一通過制 備更薄的或者"尺寸減小"的膜。
[0008] 使用HDPE的多層隔離膜的實例公開于美國專利4, 188, 441 (Cook); 4, 254, 169 (Schroeder);和6, 045, 882 (Sandford)以及我們先前公布的加拿大專利申請 CA2,594,472(Aubee 等）中。
【發明內容】
[0009] 本發明提供：
[0010] 隔離膜，包含芯層和兩個皮層，其中所述芯層基本上由：
[0011] a)60_92wt%成核的高密度聚乙烯樹脂；和
[0012] b) 40_8wt %的高壓低密度聚乙烯的摻混物組成。
[0013] 制備多層膜領域的技術人員將會理解的是，這些膜自身可卷起或"卷曲"。人們 通常所接受的導致卷曲的機構理論是"差別收縮" 一一即各層分別趨向于以不同的速率收 縮--導致卷曲。這種理論已在文獻中討論，并在2002年的塑料工程協會（"SPE"）的年 度會議中呈遞的兩篇論文中進行了概括（參見：Morris ;SPE(2002)，60th(V〇l 1)，4046和 Morris ;SPE (2002)，60th(Vol I)，32-39)。
[0014] 可能影響差別收縮程度的兩個因素為：
[0015] 1)結構材料（例如，如果皮層是由比用于內層的材料收縮程度更大的材料制成）； 和
[0016] 2)加工條件：例如，如果新制備的膜僅在膜的一側冷卻（例如吹塑薄膜的內部）， 那么在該側上的收縮速率可不同于在吹塑薄膜氣泡"外側"上的收縮速率。
[0017] 當成核劑存在于在多層膜的一個層中所使用的材料中的時候，這些問題可能增 多，因為，成核劑的添加通常將導致聚合材料在冷卻的時候程度更大地收縮（與成核劑不 存在的情況下，相同聚合物在相同冷卻條件下的收縮速率相比）。在某種程度上，這種問題 可通過在芯層和至少一個皮層中使用相同成核的聚合物而減輕。這種類型的膜設計的一個 實例公開于CA 2, 594, 472的表1中。我們現在已經發現另一種替代設計，其在多層膜的芯 層中使用HDPE和LDPE的摻混物。
[0018] 實施發明的最佳方式
[0019] A.HDPE
[0020] 在本發明的膜中使用的優選HDPE具有0. 950克/立方厘米（g/cc)至約0. 970g/ cc的密度，根據ASTM D1505測定。優選的HDPE還具有大于0. 955 g/cc的密度，并且最優 選的HDPE為密度大于0. 958 g/cc的乙烯均聚物。優選的HDPE的特征還在于具有的熔體 指數 12為 〇· 3 至 20g/10min，特別是 0· 5 至 10g/10min (根據 ASTMD1238 在 190°C、2. 16kg 負載下測定，通常稱為"I2"）。
[0021] HDPE的分子量分布[由重均分子量（Mw)除以數均分子量（Mn)來確定，其中Mw和 Mn通過凝膠滲透色譜，根據ASTM D 6474-99來測定]優選為2至20,特別是2至10。
[0022] 高度優選的HDPE使用在不同聚合條件下操作的兩個反應器，通過溶液聚合工藝 來制備。這提供了兩種HDPE摻混物組分的均勻、原位摻混物。這種工藝的一個實例描述 于美國專利7, 737, 220(Swabey等），其公開的內容通過引用而結合至本文。"雙反應器"工 藝的使用還促進具有極為不同的熔體指數數值的摻混物的制備。高度優選的是，所使用的 摻混物（通過雙反應器工藝制備）中，第一 HDPE摻混物組分具有的熔體指數（I2)值小于 0. 5g/10min，并且第二HDPE摻混物組分具有的I2值大于100g/10min。這些摻混物中第一 HDPE摻混物組分的量優選為40-60wt% (用第二摻混物組分平衡至100wt% )。全部HDPE 摻混物組合物優選具有3至20的MWD (Mw/Mn)。
[0023] B.成核劑
[0024] 本文使用的術語成核劑打算向制備成核的聚烯烴組合物領域的技術人員傳遞其 常規含義，即隨著聚合物熔體被冷卻，改變聚合物的結晶行為的添加劑。
[0025] 成核劑被廣泛地用于制備聚丙烯模塑組合物，并用于改善聚對苯二甲酸乙二醇酯 (PET)的模塑特性。
[0026] 成核劑的綜述提供于美國專利5, 981，636 ;6, 466, 551和6, 559, 971，它們的公開 內容通過引用而結合至本文。
[0027] 本發明的多層膜包含必須包含"成核的HDPE"的芯層。本文使用的術語"成核的 HDPE"是指其普通的含義，即包含成核劑（如在部分B中描述的）的HDPE (如在上文的部分 A中描述的）。
[0028] 成核劑優選在HDPE中很好地分散。所使用成核劑的量優選相當地小--100至 3000每百萬重量份（基于聚乙烯的重量），所以本領域技術人員應理解的是必須采取一定 的注意來確保成核劑很好地分散。優選以磨碎的形式（小于50微米，特別是小于10微