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CN108778680B - 一种用于生产多层膜带的方法 - Google Patents

一种用于生产多层膜带的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于由包含热塑性聚合物材料的至少两个初始膜带生产多层膜带的方法，其中每个初始膜带包括至少一种低熔点聚合物组分和至少一种高熔点聚合物组分。该方法包括以下步骤：通过吹塑挤出，流延挤出或吹塑挤出和流延挤出的组合生产所述至少两个初始膜带；共同通过至少一个加热辊将所述至少两个初始膜带带至其部分熔流状态，其中在每个初始膜带中所述至少一种低熔点聚合物组分处于熔流状态中并且所述至少一种高熔点聚合物组分不处于熔流状态中，和引导所述多层的部分熔融的膜带穿过冷却的辊隙。本发明还涉及利用该方法生产的多层膜带及其用途。

Description

一种用于生产多层膜带的方法
技术领域
本发明涉及一种用于生产多层膜带的方法，一种由此生产的膜带以及其用途，例如用于卫生行业。
背景技术
在关于资源保护和可持续性的环境讨论过程中，为了节省原材料，在薄膜领域，首先是用于卫生行业的一次性产品的薄膜，生产比过去更薄的薄膜，变得越来越重要。
EP-A-0 768 168和EP-A-1 716 830公开了用于生产能够在卫生领域使用的薄膜的方法。由于它们的应用领域，这种卫生薄膜受到多种要求的限制。它们应该是液密的并且具有特定的触觉特性，例如柔软性，柔韧性，低噪音性和织物感。卫生领域的薄膜应具有柔软的织物状手感。特别是，当其用于失禁产品时，噪音应尽可能低，就是说，薄膜应该是低噪音的。与低光泽度相结合，这导致非常有织物感的薄膜，这在卫生领域是理想的。此外，近年来，包含在尿布和失禁产品中的吸收体已经变得越来越薄，这特别是通过使用超吸收聚合物实现的。这些超吸收聚合物以粗粒粉末的形式使用，并且卫生薄膜必须具有这样的强度，使得以高安全性避免由单个颗粒，例如在负重时由于穿戴者坐下或者其它运动而穿透薄膜。必须避免由于超吸收性聚合物形成孔洞(“针孔”)和包装单元中成品薄膜产品的破裂。卫生薄膜的另一个要求在于在例如尿布和卫生巾制造商的高速运转机器(转炉)上加工膜带所需的最小抗拉强度。该最小抗拉强度通常针对纵向(MD)或横向(CD)上5％，10％或25％的拉伸而给定。此外，用于卫生应用的薄膜应该具有一定的强度，例如，单层后片具有至少10牛/英寸的纵向撕裂强度和至少5牛/英寸的横向撕裂强度。如果该后片与绒毛物层压时，纵向撕裂强度应至少为5牛/英寸，并且横向撕裂强度至少为2牛/英寸。
还已知使用由薄膜和绒毛物构成的层压板。WO 2006/024394中描述了这种层压板的生产，其中将由热塑性聚合物材料构成的初始膜带与熔点高于聚合物材料的结晶熔点的初始绒毛物辐一起加热到高于聚合物材料的结晶熔点并低于初始绒毛物辐的熔点的温度，并且构成的层压板被引导穿过冷却的辊隙且在此被冷却至低于初始膜带的结晶熔点的温度。
在EP-A-0 768 168中，将由热塑性聚合物材料构成的初始膜带加热至聚合物材料的熔流状态，并且然后被引导穿过冷却的辊隙。在EP-A-1 716 830中，一种方法是通过加热聚合物材料并且随后引导其穿过具有初始膜带的冷却的辊隙来实施的，所述初始膜带包含具有聚乙烯基体的热塑性聚合物材料，基于100重量份聚乙烯基体含有1至-70重量份的聚丙烯。在此，初始膜带的加热进行到聚乙烯基体材料的熔流状态，但没到聚丙烯的熔流状态。
为了减小薄膜的厚度，从现有技术中已知膜带的拉伸或扩展。例如，EP-A-2 565013描述了一种用于拉伸由包含低熔点聚合物组分和高熔点聚合物组分的热塑性聚合物材料构成的初始膜带的方法。该方法包括通过加热辊将初始膜带加热到部分熔流状态，其中低熔点聚合物组分处于熔流状态中并且高熔点聚合物组分不处于熔流状态中，以及将部分熔化的膜带通过冷却的辊隙冷却，其中膜带在加热辊和冷却的辊隙之间被拉伸。
为了节省原材料，通常已知向薄膜添加填料。如果填充的薄膜被拉伸，则其将变得透气。为了生产透气的薄膜，薄膜被填充有大约60％的惰性材料并且在挤出后经受拉伸过程(多数情况下是纵向上的拉伸)，从而使薄膜透气。使用的填料通常是白垩(CaCO3)，粒径为0.8至2μm。在拉伸过程中，薄膜的弹性聚合物部分被拉伸，并且在白垩颗粒的边缘处朝向聚合物基质形成孔。由于扩大白垩粒径(至12μm或更大)，也可以形成可能导致密封性问题的孔径。如果在拉伸时为了生产尽可能薄的透气薄膜需要相对高的拉伸率，例如2：1至3：1，则该问题会恶化。在纵向上拉伸的薄膜也部分地显示了不密封(即所谓泄漏)的低安全性。此外还存在一种危险，即在薄膜的一些位置处所形成的孔会过大(>1μm)并且由此形成浸透的问题(就是说，流体抗穿透值(液体冲击值)大于3g/m2)。理想的是流体抗穿透值部分地小于2g/m2或甚至小于1.5g/m2。
生产透气薄膜的方法例如由EP 0 921 943B1，EP 1 226 013B1，EP 1 711 330B1和GB 2 364 512B已知。透气薄膜必须满足像未填充薄膜一样的上述机械性能要求并保持液密性。为了资源保护和可持续性，在这些方法中也追求低厚度。
众所周知，薄膜具有所谓的追溯效应。这意味着例如已经在80℃下被拉伸并且在100℃下随后经受退火的薄膜在再次达到这些温度时，例如在转炉中非常热的热熔胶(约160℃)时，试图收缩。恰好在填充白垩的薄膜中由于其具有良好的导热性以及特别是在很薄的薄膜中会出现这种问题。在温度负荷太高或薄膜厚度太小时，则会很快形成不期望的孔洞(即所谓的烧穿效应)。
通常现今的透气薄膜在拉伸过程后临时存储几天并且在进行进一步处理，例如印花之前等待后结晶，因为薄膜可能后收缩。因此，如果要印花薄膜，则在拉伸过程之后和印刷之前必须等待约1至3天的结晶时间。该过程导致非常高的成本并妨碍薄膜的联线印刷。
填充和拉伸的薄膜倾向于在成品卷上形成阻塞。阻塞意味着薄膜层通过后收缩而这样彼此粘附，使得在展开时出现困难，例如，该薄膜显示出所谓的螺旋裂缝。在螺旋裂缝中，薄膜部分地粘附在下面的薄膜层上。这导致在展开过程中薄膜撕裂，其中切割镜附近的区域受到特别的影响。阻塞首先在展开薄膜时是一个问题。
在纵向(MD)上拉伸的薄膜对锋利边缘的超吸收颗粒具有低抗穿透性，所述锋利边缘的超吸收颗粒经常在卫生产品中用于流体吸入。因为这些颗粒通常与薄膜直接接触，所以可能导致成品中的针孔和不密封(泄漏)。另外，填充和MD拉伸的薄膜表现出低MD再撕裂强度和低MD撕裂强度。滚卷正面上的轻微损伤或滚卷上的薄膜轻微堵塞可能导致撕裂和再撕裂，由此形成螺旋裂缝。
拉伸过程通常放大薄膜中厚位置和薄位置之间的差异，并且还可能导致边缘增厚，也称为“颈缩”。这两种效应都会在成品滚卷上产生所谓的活塞环。这意味着，在这些滚卷展开时会在薄膜中形成长边或松弛，这又可能导致转换过程中的很大困难(例如，薄膜的CD偏移)。高拉伸度放大薄膜的边缘增厚(颈缩)，拉伸过程后薄膜的后收缩和纵向上薄膜的非常低的再撕裂强度。通常，滚卷也被临时存储在所谓的母滚卷中并且只在完成后收缩(结晶)之后供应给切割重卷机，在该切割重卷机中然后将所述滚卷切割成所需的客户宽度。透气薄膜的后收缩会在成品滚卷上触发相当大的层压力，这又会在薄膜层之间触发阻塞，并在薄膜展开时导致螺旋裂缝。
特别是在后片(即尿布和卫生产品的衬垫层)的情况下，边缘增厚效应，例如松弛和长薄膜边缘，在进入转炉时会引起很大问题，因为一方面，纵向上的拉伸过程剧烈放大了厚位置和薄位置，另一方面，薄膜的偏移可能在横向(CD)上发生，这可能最终导致转炉的停顿。因此，转炉中计划安排的后片进入非常重要。
另外，薄膜变得越薄，薄膜中可能出现更多的缺陷位置或孔洞。例如，可以用CCD(电荷耦合器件)相机检测这种孔洞或缺陷位置。具有孔洞或缺陷位置的薄膜越来越不被成品薄膜产品的制造商所接受并且因此成为次品。此外，不断改进的测量技术可以更容易地识别孔洞或缺陷位置。因此存在针对减少薄膜中孔洞或缺陷位置数量的方法的需求。
发明内容
为了解决这些问题中的一个或多个，本发明建议将两个初始膜带一起加热到其各自部分熔流状态并且随后将获得的多层膜带在冷却的辊隙中快速冷却。通过两个初始膜带的重叠减少了多层膜带中的孔洞或缺陷位置的数量，因为在加热到部分熔流状态时两个缺陷位置或孔洞不太可能完全重叠。通过多层膜带的部分熔流状态和随后冷却，薄膜的性能得到显著改善并且由此解决了上述问题。多层膜带可以在加热筒和冷却的辊隙之间被拉伸。由此，通过两个膜带的叠置获得的膜带的单位面积重量或厚度会再次降低。因此，可以再次抵消较厚膜带的单位面积重量或厚度。
在这种情况下，薄膜中缺陷位置或孔洞意味着直径0.5mm起的缺陷位置或孔洞。这种缺陷位置或孔洞例如当薄膜被光线照射时可见。可以使用CCD(电荷耦合器件)相机或CMOS相机系统获取这种缺陷位置或孔洞。缺陷位置或孔洞比微孔大得多。在这种情况下，概念“微孔”或“微孔的”是指基本上存在大小为0.1至5μm的孔。在此基本上就是说至少90％的孔，优选95％，更优选99％的孔，或甚至99.9％的孔具有0.1至5μm的大小并且剩余的孔稍大，一般可达15μm。
因此，本发明涉及一种用于由包含热塑性聚合物材料的至少两个初始膜带生产多层膜带的方法，其中每个初始膜带包括至少一种低熔点聚合物组分和至少一种高熔点聚合物组分，其中该方法包括以下步骤：通过吹塑挤出，流延挤出(Castextrusion)或吹塑挤出和流延挤出的组合生产所述至少两个初始膜带；共同通过至少一个加热辊将所述至少两个初始膜带带至其部分熔流状态，其中在每个初始膜带中所述至少一种低熔点聚合物组分处于熔流状态中并且所述至少一种高熔点聚合物组分不处于熔流状态中，和引导所述多层的部分熔融的膜带穿过冷却的辊隙。
初始膜带可以相同或不同。可以使用两个，三个，四个或更多个初始膜带。优选使用两个初始膜带。所述初始膜带可以是两个通过吹塑挤出生产的初始膜带。例如，它们可以这样生产，即生产吹塑膜软管，所述软管平放，需要时在两侧处分开或切开，并且随后所述两个膜带分离地或共同被供应给加热辊。
在根据本发明的方法的一种优选实施方式中，每个初始膜带，基于100重量％的低熔点和高熔点聚合物组分，包括15至85重量％的低熔点聚合物组分和85至15重量％的高熔点聚合物组分。
在根据本发明的方法的其它优选实施方式中，每个初始膜带包括至少一种聚乙烯作为低熔点聚合物组分和至少一种聚丙烯作为高熔点聚合物组分。
在实施所述方法时，每个膜带优选被加热到低于至少一种高熔点聚合物组分的晶体熔点5至20℃的温度。
在该方法的示例性实施方式中，构成冷却的辊隙的辊将以比至少一个加热辊更高的速度被驱动。由此，多层膜带在至少一个加热辊和冷却的辊隙之间被拉伸。示例性拉伸比为至少1：1.2，优选至少1：1.5，更优选至少1.2。
优选地，将冷却的辊隙中的多层膜带冷却到每个初始膜带的至少一种低熔点聚合物组分的结晶熔点以下的至少10至30℃。优选地，冷却的辊隙由压花辊和橡胶辊构成。冷却后可以印刷膜带。
在优选的实施方式中，至少一个初始膜带包含填料。优选地，两个初始膜带包含填料。基于各自100重量％的初始膜带，填料的示例性量为10至90重量％，优选20至80重量％。
在示例性实施方式中，至少一个初始膜带是微孔的。微孔初始膜带可以是透气的或不透气的。
在进一步的示例性实施方式中，至少一个初始膜带在其制造过程中在纵向或横向方向上或在纵向和横向方向上被拉伸。
另外，本发明还涉及一种利用前述方法生产的多层膜带，例如具有1至30g/m2，特别是5至25g/m2，优选为7至20g/m2，更优选为10至20g/m2的单位面积重量，以及其用途，特别是在卫生或医疗领域，例如用于尿布中的后片，用于床垫或卫生巾。此外，本发明还涉及所生产的膜带在建筑领域中的用途，例如用作盖膜，或用作汽车保护膜。
附图说明
本发明的优选实施方式在以下描述，示例和从属权利要求中得到描述。
在附图中：
图1示出了用于实施根据本发明的方法的一种优选实施方式。
具体实施方式
在本发明中，给出的熔点，熔化范围和结晶熔点涉及根据DSC(差示扫描量热法)测定。
根据本发明，每个初始膜带包含或包括至少一种低熔点聚合物组分和至少一种高熔点聚合物组分。换言之，每个初始膜带包含一种或多种低熔点聚合物组分和一种或多种高熔点聚合物组分。本发明中此外还使用的概念“低熔点聚合物组分”和“高熔点聚合物组分”也是同样的含义，就是说，它们还包括一种或多种低熔点或高熔点聚合物组分。每个初始膜带优选包括一种，优选两种低熔点聚合物组分。它优选包含一种，特别是两种高熔点聚合物组分。在本发明的其它实施方式中，它优选包含三种低熔点聚合物组分和/或三种高熔点聚合物组分。根据本发明，初始膜带的聚合物材料属于低熔点聚合物组分还是属于高熔点聚合物组分，取决于聚合物材料的相应结晶熔点，熔点或熔化范围与加热温度的关系。在给定的加热温度下，将熔流的聚合物材料分配给低熔点聚合物组分，将非熔流聚合物材料分配给高熔点聚合物组分。
众所周知，聚合物不具有明确限定的熔点，而是具有熔化范围，然而其中可以将结晶熔点分配给聚合物的结晶区域。这个结晶熔点总是高于非结晶构成部分的熔点或熔化范围。通过剪切模量接近零来描述熔流状态。在具有结晶区域的聚合物的情况下，后者不再可检测到。剪切模量可以例如根据ISO6721-1和2确定。在本发明中，将每个初始膜带加热到低熔点聚合物组分的剪切模量为零，且高熔点聚合物组分的剪切模量不为零的温度。然后在低熔点聚合物组分的情况下，不再能检测到结晶区域，并且低熔点聚合物组分处于熔流状态。相反，在高熔点聚合物组分的情况下，仍然可以检测到结晶区域，并且这些结晶区域处于熔流状态下。总之，初始膜带的整个聚合物材料的剪切模量因此不为零，并且仍然可以检测到高熔点聚合物组分的结晶区域。因此存在一个部分融化的膜带。
原则上，作为用于初始膜带的两种聚合物组分的材料考虑使用具有相应熔点的所有热塑性聚合物。为此，大量商业产品可以在市场上获得。优选地，使用不同的聚烯烃，特别是聚乙烯，聚丙烯，乙烯和丙烯的共聚物，乙烯和丙烯和具有其它共聚单体的共聚物，或它们的混合物。此外，乙烯醋酸乙烯酯(EVA)，乙烯丙烯酸酯(EA)，乙烯丙烯酸乙酯(EEA)，乙烯丙烯酸(EAA)，乙烯丙烯酸甲酯(EMA)，乙烯丙烯酸丁酯(EBA)，聚酯(PET)，聚酰胺(PA)，例如，尼龙，乙烯乙烯醇(EVOH)，聚苯乙烯(PS)，聚氨酯(PU)，热塑性烯烃弹性体或热塑性醚酯嵌段弹性体(TPE-E)是合适的。
低熔点聚合物组分的总量优选为90至10重量％，特别是90至20重量％，优选80至30重量％，更优选为80至40重量％，最优选70至50重量％。各自基于100重量％的低熔点和高熔点聚合物组分，高熔点聚合物组分的总量优选为10至90重量％，特别是10至80重量％，优选20至70重量％，更优选为20至60重量％，最优选30至50重量％。可替代地，再次基于100重量％的低熔点组分和高熔点组分，优选低熔点聚合物组分的总量为85至15重量％，特别是75至25重量％，和高熔点聚合物组分的总量包含15至85重量％，特别是25至75重量％。例如，这些量在低熔点聚合物组分中可以涉及一种或多种聚乙烯，在高熔点聚合物组分中可以涉及一种或多种聚丙烯。
在一种特别优选实施方式中，每个初始膜带包含至少一种聚乙烯作为低熔点聚合物组分和至少一种聚丙烯作为高熔点聚合物组分。
优选地，低熔点聚合物组分包含乙烯聚合物或由其构成，其中乙烯均聚物和具有乙烯的乙烯共聚物两者作为主要单体，以及乙烯均聚物和乙烯共聚物的混合物(共混物)是合适的。合适的乙烯均聚物是LDPE(低密度聚乙烯)，LLDPE(线性低密度聚乙烯)，MDPE(中密度聚乙烯)，和HDPE(高密度聚乙烯)。用于乙烯共聚物的优选共聚单体是乙烯以外的其它烯烃，除了丙烯，例如丁烯，己烯或辛烯。在乙烯共聚物的情况下，共聚单体含量优选低于20重量％，特别是低于15重量％。在一种优选实施方式中，低熔点聚合物组分仅由乙烯均聚物或乙烯均聚物的混合物，例如LDPE和LLDPE构成，它们各自的含量可为10至90重量％，以及0至50重量％的MDPE。特定的实例是60重量％的LDPE和40重量％的LLDPE构成的聚乙烯或80重量％的LDPE和20重量％的LLDPE构成的聚乙烯。
除乙烯均聚物和/或乙烯共聚物外，低熔点聚合物组分还可包含其它热塑性聚合物。这些热塑性聚合物不受限制，只要全部低熔点聚合物组分处于熔流状态的温度不接近高熔点聚合物组分处于熔融状态的温度即可。也可能的是，低熔点聚合物组分包含聚丙烯，其熔点或熔化范围不高于乙烯均聚物或乙烯共聚物的熔点或熔化范围，或高于此值，但仍低于所用的加热温度。众所周知，存在高度结晶的全同立构，较少结晶的间同立构和无定形无规立构聚丙烯，它们具有不同的熔点，熔化范围或结晶熔点。当使用无定形无规立构聚丙烯，其熔点或熔化范围比全同立构和需要时的间同立构聚丙烯低得多时，这可取决于加热温度在需要时归因于低熔点聚合物组分。
优选地，高熔点聚合物组分包含至少一种聚丙烯，其熔点，熔化范围或结晶熔点明显高于低熔点聚合物组分的熔点，熔化范围或结晶熔点。合适的聚丙烯特别是全同立构聚丙烯。还可以使用间同立构聚丙烯，条件是其熔点，熔化范围或结晶熔点显著高于低熔点聚合物组分的熔点，熔化范围或结晶熔点。合适的聚丙烯是可商购的，例如用于生产吹塑薄膜和/或流延薄膜(浇铸薄膜)。
高熔点聚合物组分可包括丙烯均聚物和以丙烯作为主要单体的丙烯共聚物。在丙烯共聚物中，共聚单体的比例，即非丙烯的比例，在这种情况下，取决于其它组分和低或高熔点聚合物组分的加热温度。适用于丙烯共聚物的共聚单体是丙烯以外的其它烯烃，优选乙烯。在丙烯-乙烯共聚物中，乙烯含量优选为2至30重量％，特别优选2至20重量％，并且特别是2至15重量％，其中实际上在乙烯含量为3至20重量％时获得了非常好的结果。这些数值也适用于其它烯烃。
下面给出若干聚乙烯和聚丙烯的熔化范围：
LDPE：110-114℃；
LLDPE：115-130℃；
HDPE：125-135℃；
丙烯均聚物：150-165℃；
丙烯-乙烯共聚物：120-162℃，乙烯含量很少时，温度也会更高；
双模态丙烯-乙烯(均聚)共聚物：110-165℃。
也可以使用所谓的双模态聚丙烯。这些是两种不同的聚丙烯，每种聚丙烯具有不同的共聚物含量，它们在一种原料中混合。这种双模态聚丙烯具有两个结晶熔点，其中两种聚丙烯的大概比例通常也可以通过DSC分析来确定。作为一个例子，可提及双模态聚丙烯，其结晶熔点为125℃和143℃，两种不同的聚丙烯的比例为25/75。根据本发明，在130℃的加热温度下，25％的具有结晶熔点125℃的聚丙烯会分配为低熔点聚合物组分并且75％的具有结晶熔点143℃的聚丙烯会分配为高熔点聚合物组分。
在一种特别的实施方式中，使用具有以下聚合物构成部分的初始膜带：25至80重量％，特别是25至60重量％的LLDPE，例如具有5至15重量％辛烯部分的乙烯-辛烯共聚物；20至30重量％的丙烯-乙烯共聚物，具有3至12重量％的乙烯；和其余LDPE；各自基于100重量％的低熔点和高熔点聚合物组分。
正如在低熔点聚合物组分中可存在特定熔融聚丙烯一样，在高熔点聚合物组分中也可存在特定未熔融聚乙烯，其被算作高熔点聚合物组分。以下示例说明了这一点。一种适合用于初始膜带的配方包括作为聚合物构成部分的：30重量％的LDPE(熔点112℃)，30重量％的LLDPE(熔点124℃)，20重量％的HDPE(熔点130℃)和20重量％的聚丙烯(熔点160℃)。如果将膜带加热到126℃的温度，则LDPE和LLDPE根据本发明处于熔流状态，但不仅聚丙烯而且HDPE也不处于熔流状态。
根据本发明的方法也可以用填充的或微孔的初始膜带实施。
用于实施本发明方法的初始膜带可通过本领域已知的任何方法生产。例如，可以生产初始膜带，其方法在于将聚合物构成部分和必要时的填料在挤出机，例如复合挤出机中加热至远高于聚合物构成部分的熔体流动温度的温度(例如，高于200℃)并熔融。接下来是流延方法(铸造方法)，例如通过狭缝喷嘴，或吹塑方法。这些方法在本领域中是已知的。在狭缝喷嘴方法中，薄膜通过宽狭缝喷嘴挤出。优选吹塑方法，其中构成吹塑软管。所构成的软管薄膜可以折叠成扁平并在端部处切开或分离以形成两个膜带，每个膜带都可以用作初始膜带。切开或分离软管的优点是空气可以逸出。可选地，平放的软管可以在本发明的方法中以两个初始膜带的形式使用而不切开或分离。
在优选的实施方式中，至少一个初始膜带或每个初始膜带在纵向(MD)，横向(CD)或纵向和横向上被拉伸。如果使用微孔初始膜带，则可以对挤出的薄膜进行拉伸过程以产生微孔。另外，可以进行环轧。
在优选的实施方式中，拉伸至少一个初始膜带或每个初始膜带。拉伸，延伸或扩展薄膜意味着薄膜在给定方向上膨胀，导致薄膜厚度减小。薄膜可以在机器或纵向方向(MD)上拉伸，例如通过包括两个或更多辊的拉伸单元，例如以不同速度驱动的三个辊。例如，薄膜可以以1：1.5的拉伸比拉伸，这意味着薄膜厚度由例如15μm减少到10μm。还可以使膜带进行横向扩展(CD)。这种双轴扩展可以通过例如市场上可获得的拉伸机，例如布鲁克纳(Brückner)公司获得的拉伸机来实现。所使用的拉伸比取决于薄膜配方和所选择的方法参数，并且可以是至少1：1.2，优选至少1：1.5，特别是至少1：2，更优选至少1：2.5，再优选至少1：3或者至少1：4。
在优选的实施方式中，至少一个初始膜带包含填料。在示例性实施方式中，两个初始膜带包含填料。合适的填料不受任何限制，并且是本领域技术人员已知的。所有可以研磨成一定尺寸但在挤出机中不熔化且不能拉伸的物质都是合适的。特别合适的是无机填料，例如白垩(碳酸钙)，粘土，高岭土，硫酸钙(石膏)或氧化镁。此外，合成填料，例如碳纤维，纤维素衍生物，研磨合成材料或弹性体也是合适的。最优选的是碳酸钙或白垩，因为其价格低廉，但从可持续性的角度来看也是如此。填料的粒度可以是例如0.8至2μm。如果需要具有比白垩更均匀的粒度的填料，也可以使用具有均匀粒度或粒度分布的合成填料。该薄膜可包含少量填料，例如5至45重量％或10至50重量％，从而尽管在拉伸过程中形成孔，但这些孔是隔离存在的并且薄膜不透气。为了实现该薄膜的透气性，有利地是基于100％重量的包括填料的初始膜带的总配方，使用至少35重量％的填料，特别是至少45重量％的填料，优选至少55重量％的填料，更优选至少65重量％的填料。填料的上限由此确定，即不再更多产生孔，而是形成孔洞或薄膜破裂。具有填料的合适的薄膜配方可以由本领域技术人员常规确定。特别合适的是具有35至75重量％，特别是45至75重量％，优选55至70重量％的填料的配方，基于100重量％的初始膜带。非透气性薄膜的示例性的配方包括5至50重量％，特别是10至40重量％的填料，基于100重量％的初始膜带。基于100重量％的初始膜带，透气薄膜的示例性配方包括35重量％至80重量％，特别是45重量％至75重量％的填料。应注意不要将低熔点组分的比例选择为高到达到透气性的程度，由于孔再次闭合，透气性会再次丢失。
当使用微孔初始膜带时，其优选具有0.1至5μm，特别是0.1至3μm，或0.2至1μm的微孔。此外，可能存在若干较大的孔。
每个初始膜带都可以是单层或多层的，即单一挤出或共挤出。使用的层数或分层数没有限制。可能有一个或多个层或分层，例如一层，两层，三层或四层。也可能是5，7或9层。所述层或分层可具有相同或不同的配方，其中分配给所述低或高熔点聚合物组分各自通过结晶熔点得到测定。初始膜带的这些层或分层可以通过共挤出制成。对初始膜带的共挤出的或分层的数量没有限制。在其它实施方式中，至少一个初始膜带或每个初始膜带不共挤出。
初始膜带可以通过吹塑挤出或流延挤出或其组合制成。例如，至少一个初始膜带可以通过吹塑挤出并且至少一个其它初始膜带通过流延挤出制成。对吹塑挤出和/或流延挤出的初始膜带的组合没有限制。
初始膜带也可以在示例性实施方式中如下所述制成：
-吹塑挤出；
-宽狭缝或流延挤出(单独或共挤出)；
-单独或共挤出；
-吹塑挤出，切割，在两个单独的带或单独的滚卷上；
-吹塑挤出，切割，同时在两个或更多单独的带上；
-吹塑挤出，切割，平放为非分离软管；
-吹塑挤出，切割成来自不同挤出机的两个或更多单独的带；或
-同时流延挤出成两个或更多单独的带。
初始膜带的数量没有限制。吹塑或流延挤出的初始膜带的组合没有限制。同样地，对吹塑或流延挤出的初始膜带的组合中的共挤出层的数量没有限制。
也可以联线生产初始膜带。在这种情况下，存在用于挤出和拉伸(MDO，双轴或环轧制)过程以及进一步处理(例如压花和印刷)的生产步骤。
用于本发明方法的初始膜带可以用二氧化钛着色，例如白色。此外，初始膜带可包含常规添加剂和加工助剂。特别地，在这种情况下，除了上述填料还涉及颜料或其它着色剂，防粘连剂，润滑剂，加工助剂，抗静电剂，杀菌剂(杀生物剂)，抗氧化剂，热稳定剂，抗紫外光的稳定剂或其它用于属性改进的添加剂。通常，这种材料以及填料在根据本发明的初始膜带加热之前加入，例如当它们在聚合物熔体中生产时或在挤出成薄膜之前。
该初始膜带优选具有的单位面积重量在小于50g/m2的范围内，特别是小于40g/m2，优选小于30g/m2，更优选小于20g/m2。单位面积重量在10g/m2以下或5g/m2以下也是可能的。优选单位面积重量在1至30g/m2，1至25g/m2或1至20g/m2，特别是从1至15g/m2，更优选2至10g/m2或7至20g/m2范围内。单位面积重量也可以是1至10g/m2，5至10g/m2或5至15g/m2。初始膜带的厚度可以为2至30μm，特别是2至15μm，5至20μm或5至10μm。
根据本发明，初始膜带共同通过至少一个加热筒加热并且随后被引导穿过冷却的辊隙。优选地，加热两个初始膜带。两个初始膜带可以分开或共同被供应给加热筒。例如，分开的初始膜带可以来自分开的滚卷。例如，当吹塑软管平放并且不被切开或在纵向上的两个平放的薄膜边缘处切开时，产生共同的供应，从而代表两个初始膜带的平放吹塑软管来自滚卷。
在根据本发明的方法中，一个初始膜带与至少另一初始膜带，优选另一个初始膜带一起被供应给加热筒。哪个初始膜带放置在加热筒上无关紧要。
在本发明的方法中，执行每个初始膜带的加热直到或高于低熔点聚合物组分的熔流状态并低于高熔点聚合物组分的熔流状态。在这种情况下，直到熔流状态意味着低熔点聚合物组分处于熔流状态。然而，其仅被加热到高熔点聚合物组分不处于熔流状态。
为了能够在更长的时间段内实现稳定的过程引导，低熔点和高熔点聚合物组分的(结晶)熔点应该有利地彼此不太接近。优选地，低熔点聚合物组分的结晶熔点，或者在存在多种低熔点聚合物组分的情况下，具有最高的结晶熔点的低熔点聚合物组分的结晶熔点为低于高熔点聚合物组分的结晶熔点或熔流状态至少约5℃，优选至少约10℃，特别是至少约20℃，或在存在多种高熔点聚合物组分的情况下，比具有最低的结晶熔点的高熔点聚合物组分低至少约5℃，优选至少约10℃，特别是至少约20℃。
为了达到初始膜带的低熔点聚合物组分的熔流状态，但不是初始膜带的高熔点聚合物组分的熔流状态，特定选择的温度差没有特别的限制，只要上述条件得到满足。通过关于方法实施的安全性的实际考虑或通过经济方面的考虑方便地确定所选择的温度差。例如，如果在某一温度下每个初始膜带的低熔点聚合物组分已熔化，则进一步升温将不会产生更好的结果。另外，热消耗增加，并且可能太接近初始膜带的高熔点聚合物组分的熔化范围，从而该方法更难以进行。因此，优选地，本发明的方法这样实施，使得初始膜带被加热至低于初始膜带的高熔点聚合物组分的结晶熔点5至20℃，优选5至15℃或10至20℃，特别是10至15℃或15至20℃。可替代地，加热至高于低熔点聚合物组分的结晶熔点或熔流状态尤其为1至20℃，优选2至10℃的温度下进行。必须确保达到低熔点聚合物组分的结晶熔点。
根据本发明，至少两个初始膜带的加热可以借助至少一个加热辊进行。优选地，借助作为接触辊的一个或多个加热辊进行加热，所述加热辊借助热载体(例如蒸汽，水，油)加热到预定温度。在一种优选实施方式中，使用单个加热辊或接触辊。然而，也可以使用两个或更多个加热辊，其中必须确保在冷却的辊隙之前达到每个初始膜带的低熔点聚合物组分的熔流状态。为了确保初始膜带实际上达到加热辊的温度或者在高生产速度下(其中加热筒的表面温度高于薄膜的表面温度)可靠地实现低熔点聚合物组分的熔流状态，必须确保初始膜带在加热辊表面上的足够停留时间。这可以通过与薄膜厚度相应的加热筒的相应的环形段，加热辊直径和/或膜带速度实现。有利的是，可以使用具有抗粘涂层表面的加热辊，以使安置在加热辊上的膜带更容易从加热辊上脱离并且由此防止膜带撕裂。由此避免了脱离点在加热辊的旋转方向上偏移，并且不需要或仅需要小的提前量。例如，PTFE(聚四氟乙烯)涂覆的加热辊用于此目的。
膜带的加热可以用其它加热方法，例如辐射热，例如用红外加热或辐射。除了一个或多个加热辊之外，可以设置另外的加热，例如红外加热。
根据本发明，在加热之后引导多层膜带穿过冷却的辊隙。构成冷却的辊隙的滚卷这样被冷却，从而实现快速和迅速的冷却。冷却至低于至少一个初始膜带，优选每个初始膜带的低熔点聚合物组分的结晶熔点的温度，优选冷却到低于至少一个初始膜带，优选每个初始膜带的低熔点聚合物组分的结晶熔点的温度至少5℃，特别是冷却到低于至少一个初始膜带，优选每个初始膜带的低熔点聚合物组分的结晶熔点的温度至少10℃，是有利的。优选的冷却范围是低于初始膜带或者每个初始膜带的低熔点聚合物组分的结晶熔点5至10℃，更优选10至30℃。例如，用在5至20℃的温度范围内的水，例如用约为10℃的水冷却辊。加热辊或者(当使用多个加热辊时)最后一个加热辊和/或其它加热源和冷却的辊隙之间的距离由于可能的热损耗而选择得不太大。
冷却的辊隙在最简单的情况下例如可以是具有两个平滑滚卷的平滑辊隙。在卫生薄膜的情况下，辊隙优选由具有图案辊和平滑辊(例如橡胶辊)的一对辊构成，由此膜带获得结构化的表面。卫生领域中的优选结构是微结构，例如截头金字塔。优选地，冷却的辊隙由钢辊和反压工作橡胶辊构成，其中钢辊配备有结构化的表面。钢辊可以配设有织物状雕刻，其增强了膜表面的织物外观。钢辊的压花结构进一步降低了薄膜的光泽度。
构成冷却的辊隙的辊的速度可以这样选择，使得该速度等于加热辊的速度，或者在使用多个加热辊的情况下，等于最后的加热辊的速度，从而薄膜在其间不被拉伸。构成冷却的辊隙的辊的速度也可以这样选择，使得该速度大于或小于加热辊的速度，或者在使用多个加热辊，大于或小于最后加热辊的速度，从而薄膜在其间被拉伸或收缩。由于热量损耗，加热辊和冷却的辊隙之间的距离应保持尽可能低。
在优选的实施方式中，多层膜带在加热筒和冷却的辊隙之间被拉伸。重要的是，在该拉伸过程期间膜带处于部分熔融状态中。拉伸比取决于薄膜配方和所选择的工艺参数并优选为至少1：1.2，优选至少为1：1.5，特别是至少1:2，更优选至少1：2.5，再优选至少1：3或者至少1：4。
在本发明的一种优选实施方式中，通过以比加热辊更高的速度驱动构成冷却的辊隙的冷却辊来实现拉伸。在本发明的另一优选实施方式中，冷却的辊隙前面有两个或更多个辊，其中至少有两个以不同的速度运行，从而膜带在这两个辊之间被拉伸，并且其中两个或更多个辊中的至少第一个构成为加热辊。第二和需要时另外的辊也同样可以构成为加热辊。特别地，在存在多个辊的情况下，也可以将其中一个辊构成为冷却辊。冷却辊导致膜带的单侧冷却并且由此导致薄膜的缓慢冷却。与此相反，根据本发明设置的冷却的辊隙由于所述两个膜带而导致膜带的双侧冷却，这会造成快速冷却。如果使用冷却辊，则在冷却的辊隙之前再次需要加热处于部分熔融状态中的膜带，这可以方便地通过加热辊再次进行。因此，例如，加热辊-加热辊-冷却的辊隙或加热辊-冷却辊-加热辊-冷却的辊隙的布置是可能的。
取决于膜参数和其它工艺条件，膜带速度在50至900m/min的范围内。加热辊的速度优选为50至900m/min，特别是50至800m/min，优选100至600m/min。构成冷却的辊隙的辊的速度优选为50至900m/min，特别是50至800m/min，优选100至600m/min。这样选择加热辊和冷却辊的速度，使得根据薄膜配方和所选择的工艺参数，使得它们相同或不同，从而薄膜以所需的比例拉伸或收缩(退火)。
根据本发明的方法使得可以生产具有非常低单位面积重量的多层薄膜，例如，2，3，4，5，6，7，8，9，10，11，12，13，14，15，16，17，18，19，20或25g/m2。相应的膜厚度在例如25，20，19，18，17，16，15，14，13，12，11，10，9，8，7，6或甚至仅5μm的范围内。优选的薄膜的厚度为2至13μm或4至25μm，或者单位面积重量为1至15g/m2或4至25g/m2或7至20g/m2。
根据本发明获得的薄膜虽然非常薄且具有微孔性，但具有优异的机械性能，此外还具有高的抗穿透强度(即对例如尿布中的超吸收颗粒的阻挡性)和高的热稳定性(即对热熔粘合剂的耐受性)。
根据本发明获得的多层薄膜可以以已知的方式进一步加工。例如，可以由其制造单个后片或绒毛物薄膜层压板。为了生产绒毛物薄膜层压板，薄膜可以借助粘合剂优选联线地粘合绒毛物。此外，绒毛物薄膜层压板也可以通过本领域技术人员已知的热粘合来生产，其中根据本发明获得的薄膜的材料和/或绒毛物的材料逐点地借助两个加热的辊，通常是压花辊(雕刻钢辊)和作为反辊的平滑钢辊，通过高温和高压而熔化并且由此将薄膜和绒毛物连接在一起。另外，如上所述的绒毛物薄膜层压板也可以借助热层压来生产。特别是在非常薄，例如小于10g/m2，或例如4g/m2的膜的情况下，热层压是优选的。此外，绒毛物薄膜层压板也可以借助超声波层压(例如用超声赫尔曼技术)生产。所生产的绒毛物薄膜层压板可以以常规方式进一步加工，其中也可以在纵向或横向或两个方向上进行拉伸。同样，可以进一步处理单个后片。
图1示出了用于实施根据本发明的方法的优选实施方式。初始膜带2通过转向辊3引导并且初始膜带1通过转向和按压辊4引导到加热筒5上。加热筒5或加热辊5例如是抗粘涂层钢辊，其借助热量供应被加热到所需的表面温度。在此根据本发明两个带被加热到部分熔流状态并且连接层多层膜带。膜带从加热辊5运行到冷却的辊隙中，该冷却的辊隙由辊6和7构成。辊6优选构成为结构或压花辊，由此膜带获得压花结构或结构化的表面。辊7优选为橡胶辊。辊对6/7优选是水冷的，例如以约10℃的水冷却。这样驱动构成冷却间隙的辊6和7，使得与加热辊5的带速相比，形成更高，更低或相等的速度。在冷却的辊隙中，膜带被迅速冷却并压花。辊对6/7之后，膜可以直接移除，或者通过也可以被冷却的导向辊8和9可以借助环轧辊10和11供应例如拉伸的膜带。制成的膜带然后可以以公知的方式进行进一步处理。
由于生产厚度小的膜，本发明可以节省原材料，从而有助于资源保护和可持续性。因此，它为环境保护做出了贡献。这适用于卫生部门的薄膜以及其它应用，首先是在薄膜广泛用作一次性产品的构成部分的应用中。
鉴于上述现有技术中的问题，根据本发明生产的薄膜提供了以下改进和优点：
-薄膜允许高温负载，例如在热熔胶中。
-薄膜几乎没有后收缩。
-因为薄膜几乎没有任何可测量到的后收缩，所以其可以在拉伸过程之后直接联线印刷，例如采用接于中间的“热压花工艺”印刷。
-薄膜在高热负荷下，例如当施加热熔粘合剂体系时具有较高的阻力或低收缩行为或较低的所谓烧穿效应，由此减少或不再发生孔的形成。
还可以以这样的方式实施本文所述的方法，即至少两个初始膜带中仅一个初始膜带处于部分熔流状态中。
根据本发明获得的薄膜可用于许多领域。其用于卫生或医疗领域，例如作为清洗保护膜或通常作为液体不可渗透的阻挡层，特别是作为尿布，卫生巾，床垫或类似产品中的后片。此外，这些薄膜可用于其它技术领域，例如建筑领域中作为建筑薄膜，例如用于屋顶衬垫，顶楼覆盖物或墙壁覆盖物，或用作汽车领域的汽车保护薄膜。
根据本发明获得的薄膜可以以已知的方式进一步加工，例如加工为绒毛物薄膜层压板。为了生产这种层压板，其可以用粘合剂粘合，优选联线粘合。此外，绒毛物薄膜层压板也可以通过本领域技术人员已知的热粘合来生产，其中根据本发明获得的薄膜的材料和/或绒毛物的材料逐点地借助两个加热的辊，通常是压花辊(雕刻钢辊)和作为反辊的平滑钢辊，通过高温和高压而熔化并且由此将薄膜和绒毛物连接在一起。另外，绒毛物薄膜层压板也可以借助热层压，如EP 1 784 306 B1中所述来生产。特别是在非常薄，例如4g/m2的膜的情况下，热层压是优选的。可选地，绒毛物薄膜层压板也可以借助超声波层压(例如用超声赫尔曼技术)生产。所生产的绒毛物薄膜层压板可以以常规方式进一步加工。
根据本发明的方法允许通过在加热筒上层叠初始膜带而大大减少缺陷位置和孔洞的数量。同时，初始膜带通过部分熔流状态得到相互连接和热处理。多层膜带的拉伸，例如在加热筒和冷却的辊隙之间的拉伸，导致膜带的单位面积重量或厚度的减小，从而可以再次抵消由于使用至少两个初始膜带而导致的较高单位面积重量的可能缺点。总的来说，通过本发明减少了薄聚合物薄膜的次品并且因此对资源保护和可持续性作出了重大贡献。
在不限制本发明的情况下，将参考以下示例更详细地阐述本发明。
示例
通过常规吹塑挤出在240℃的挤出机温度下使用根据表I的配方制备初始膜带。
表I
Figure BDA0001807965380000211
1丙烯-乙烯共聚物，含10重量％的乙烯
2 190℃/2.16kg的LDPE和LLDPE，以及230℃/2.16kg的聚丙烯
得到的单位面积重量为10.4g/m2(对应于11μm的薄膜厚度)的吹制软管平放并在两侧处切开，以得到两个膜带。根据本发明的方法将两个初始膜带供应给加热筒，如图1所示标记为初始膜带1和2。加热筒表面温度为130℃。由此两个初始膜带被这样加热，使得它们中的每一个都处于部分熔流状态中。随后，获得的双层膜带被供应给冷却的辊隙(以10-15℃水冷)。冷却的辊隙的辊在比加热辊更高的带速度下操作，从而拉伸膜带。从加热辊与冷却的辊隙的速度差得出拉伸度。将双层膜带在三种不同的拉伸度下拉伸，其中得出膜带的以下单位面积重量：
-77％的拉伸度；拉伸比1：1.43；单位面积重量14.5g/m2(20.8：1.43)；
-83％的拉伸度；拉伸比1：1.72；单位面积重量12.1g/m2(20.8：1.72)；
-136％的拉伸度；拉伸比1：2.08；单位面积重量10.0g/m2(20.8：2.08)。
当用CCD相机测量膜带时，相机示出双层膜带比单层吹塑初始膜带少95％的孔洞。此外，与现有技术的薄膜相比，这种薄膜在其性能(例如拉伸强度，撕裂强度，断裂伸长率，抗穿透性)方面等效或得到改善。

Claims (24)

1.一种用于由包含热塑性聚合物材料的至少两个初始膜带生产多层膜带的方法，其中每个初始膜带包括至少一种低熔点聚合物组分和至少一种高熔点聚合物组分，其中该方法包括以下步骤：
通过吹塑挤出，流延挤出或吹塑挤出和流延挤出的组合生产所述至少两个初始膜带；
共同通过至少一个加热辊将所述至少两个初始膜带带至其部分熔流状态，其中在每个初始膜带中所述至少一种低熔点聚合物组分处于熔流状态中并且所述至少一种高熔点聚合物组分不处于熔流状态中，和
引导所述多层的部分熔融的膜带穿过冷却的辊隙。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述至少两个初始膜带是相同或不同的。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述至少两个初始膜带是两个通过吹塑挤出生产的初始膜带，其中生产吹塑膜软管，所述软管平放，需要时在两侧处分开，并且其中所述两个通过吹塑挤出生产的初始膜带分离地或共同被供应给所述加热辊。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其中每个初始膜带，基于100％重量的低熔点和高熔点聚合物组分，包括15至85重量％的低熔点聚合物组分和85至15重量％的高熔点聚合物组分。
5.根据权利要求1或2所述的方法，其中每个初始膜带包括至少一种聚乙烯作为低熔点聚合物组分和至少一种聚丙烯作为高熔点聚合物组分。
6.根据权利要求1或2所述的方法，其中每个初始膜带被加热到低于所述至少一种高熔点聚合物组分的结晶熔点5至20℃。
7.根据权利要求1或2所述的方法，其中构成所述冷却的辊隙的辊在比所述至少一个加热辊更高的速度下被驱动。
8.根据权利要求1或2所述的方法，所述多层膜带在所述至少一个加热辊和所述冷却的辊隙之间被拉伸。
9.根据权利要求8所述的方法，所述多层膜带在所述至少一个加热辊和所述冷却的辊隙之间被拉伸，拉伸比至少为1：1.2。
10.根据权利要求9所述的方法，所述多层膜带在所述至少一个加热辊和所述冷却的辊隙之间被拉伸，拉伸比至少为1：1.5。
11.根据权利要求10所述的方法，所述多层膜带在所述至少一个加热辊和所述冷却的辊隙之间被拉伸，拉伸比至少为1：2。
12.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述冷却的辊隙中的多层膜带经受冷却至低于每个初始膜带的所述至少一种低熔点聚合物组分的结晶熔点至少10℃。
13.根据权利要求12所述的方法，其中所述冷却的辊隙中的多层膜带经受冷却至低于每个初始膜带的所述至少一种低熔点聚合物组分的结晶熔点10至30℃。
14.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述初始膜带，基于各自100重量％的初始膜带，包含量为10至90重量％的填料。
15.根据权利要求14所述的方法，其中所述初始膜带，基于各自100重量％的初始膜带，包含量为20至80重量％的填料。
16.根据权利要求14所述的方法，其中至少一个初始膜带是微孔的。
17.根据权利要求1或2所述的方法，其中至少一个初始膜带在其生产过程中在纵向或横向或纵向和横向方向上被拉伸。
18.一种能通过根据权利要求1至17中的任一项所述的方法获得的多层膜带。
19.根据权利要求18所述的多层膜带，其单位面积重量在1至30g/m2的范围内。
20.根据权利要求19所述的多层膜带，其单位面积重量在5至25g/m2的范围内。
21.根据权利要求20所述的多层膜带，其单位面积重量在7至20g/m2的范围内。
22.根据权利要求21所述的多层膜带，其单位面积重量在10至20g/m2的范围内。
23.根据权利要求18至22中的任一项所述的多层膜带在卫生或医疗领域中的用途。
24.根据权利要求23所述的用途，所述的多层膜带用于尿布中的后片，用于床垫或卫生巾。
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