[发明专利]具有视觉上相异的拉伸区域的热塑性膜及其制造方法

说明书

发明人：罗伯特·T·多尔西和迈克·G·博尔夏特

相关申请的交叉引用

本申请要求2011年4月25日提交的美国临时申请号61/478,639的权益，该申请通过引用以其全文结合在此。

发明背景

1.发明领域

本发明总体上涉及热塑性膜。具体而言，本发明涉及具有由空隙化剂（voiding agent）产生的视觉效果的经拉伸的热塑性膜。

2.背景及相关技术

热塑性膜是不同的商品和消费品中的一种常见部件。例如，货物袋、垃圾袋、包袋以及包装材料是常用热塑性膜制成的产品。另外，女性卫生产品、婴儿尿布、成人失禁用品、以及许多其他产品都在一种或另一种程度上包括热塑性膜。

热塑性膜具有多个不同的强度参数，采纳热塑性膜部件的产品的制造商可能尝试操纵这些强度参数来确保该膜适合用于其既定用途。例如，制造商可能尝试增大或以其他方式控制一个热塑性膜的拉伸强度、抗撕裂性、抗冲击性、以及透气性。制造商为了控制或改变热塑性膜的材料特性而可能尝试的一种方式是将该膜拉伸。常见的拉伸方向包括“机器方向”和“横向方向”的拉伸。如在此使用的，术语“机器方向”或“MD”是指沿着该膜的长度的方向，或者换言之，是指在挤出和/或涂覆过程中形成该膜时该膜的方向。如在此使用的，术语“横向方向”或“TD”是指横过该膜或者垂直于机器方向的方向。

在机器方向上拉伸膜的常见方式包括机器方向的定向（“MDO”）和增量式拉伸（incremental stretching）。MDO涉及在两对光滑辊之间拉伸该膜。通常MDO涉及使一个膜前进穿过相继的多对光滑辊的钳口。第一对辊的旋转速度小于第二对辊的旋转速度。这多对辊的旋转速度的不同可以造成该膜在这多对辊之间拉伸。辊速度之比将粗略地决定该膜被拉伸的量。例如，如果第一对辊以100英尺每分钟（“fpm”）旋转而第二对辊以500fpm旋转，则这些辊将把该膜拉伸到大致为其原始长度的五倍。MDO在机器方向上连续地拉伸该膜并且通常用于产生一种定向膜。

另一方面，热塑性膜的增量式拉伸典型地涉及使膜在多个带槽的或带齿的辊之间前进。这些辊上的槽或齿在膜穿过这些辊之间时互相啮合并且将该膜拉伸。增量式拉伸可以将一个膜以横过该膜而间隔开的许多小增量进行拉伸。这些相互啮合的齿的接合深度可以控制拉伸的程度。通常，膜的增量式拉伸被称为环轧。

关于拉伸一个膜，制造商可以向该膜中添加一种空隙化剂。在拉伸时，该空隙化剂可以在该膜中产生空隙，由此产生一种透气性膜。在生产透气性或多孔性膜时，制造商通常使用相对大量的填充剂（按重量计50%）和/或在拉伸过程中将该膜加热至升高的温度。

除了允许对膜的强度和透气性进行修改或定制之外，膜的拉伸还可以减小该膜的厚度。具有减小的厚度的拉伸膜可以允许制造商使用更少的热塑性材料来形成具有给定表面积或大小的产品。然而，减小膜的厚度可能使得该膜更加透明或半透明。消费者常常将更薄的膜和/或透明的膜与薄弱性进行关联、并且因此可能阻碍其购买被拉伸的膜。制造商可能添加颜料如TiO₂来向较薄的膜增加颜色或者不透明度。不幸的是，如TiO₂等添加剂可能是昂贵的并且通常负面地影响膜的强度特性，尤其是当添加剂浓度增加时。此外，即使有色的膜也通常在拉伸时不透明度减小。

热塑性膜的一种常见用途是作为袋子用于垃圾桶或废物桶的衬里。通常不希望在垃圾袋中使用多孔的或透气性的膜，因为多孔膜中的空隙可能允许臭味和/或液体从该袋中逸出。另外，许多消费者可能偏好会防止其他人（即，邻居）看到垃圾袋中的内容物的不透明和非透明性的垃圾袋。

热塑性膜的另一种常见用途是作为柔性塑料袋用于储存食品。类似于垃圾袋，在某些情况下可能不希望在食品储存袋中使用多孔或透气性的膜，因为多孔膜中的空隙可以允许空气和/或病菌到达食品储存袋中的食品并且使其腐坏。然而在其他情况下，透气性的食品储存袋可能是希望的。例如，当储存水果和/或蔬菜时透气性的食品储存袋可能是希望的。

因此，在热塑性膜和制造方法中要进行多项考虑。

发明的简要概述

本发明的多个实现方式用产生具有视觉上相异的拉伸区域的膜的设备和方法解决了现有技术中的一项或多项问题。具体而言，本发明的一个或多个实现方式包括将由一种热塑性材料和一种空隙化剂形成的膜进行增量式拉伸。在拉伸时，该空隙化剂可以致使该膜的拉伸区域变得比这些未拉伸区域更不透明。另外，本发明的一个或多个实现方式包括将膜进行增量式拉伸以产生视觉上相异的拉伸区域的多种方法。