[发明专利]共挤出多层结构及其获得方法

说明书

本发明涉及一种新型共挤出多层结构，其具有的临界拉伸比优于聚合物层中被单独地挤出的每一者的临界拉伸比。本发明还涉及用于获得共挤出多层结构的方法。可通过本文所述的方法获得的共挤出多层结构允许使用常规挤出装备以高速度制备低重量的膜、长丝或纺丝熔体非织造物。共挤出多层结构尤其适合作为尿布背片或柔性包装涂覆物。

技术领域

本发明涉及挤出领域，特别地涉及聚合物熔体的挤出。

本发明涉及新型共挤出多层结构以及用于获得共挤多层结构的方法。

本发明还涉及用作涂覆物的共挤出多层结构。该涂覆物可以是尿布背片或柔性包装涂覆物。

背景技术

聚合物挤出过程，像膜铸挤出、挤出涂覆、吹塑膜、型材挤出或长丝(filament：丝、丝线)纺丝，由于与挤出速度和拉伸(draw-down：喷丝头拉伸、垂伸)有关的过程不稳定性，因此在速度、减膜厚度或长丝直径方面受到严重限制。

挤出速度限制与剪切流不稳定性有关。临界剪切应力导致众所周知的缺陷，熔体鲨鱼皮或粘唇，最终熔体破裂。在剪切流条件下，挤出速度的限制是由模具间隙处的剪切应力引起的；此外，聚合物流变学本身、润滑剂的存在和过程条件，剪切应力在很大程度上取决于模具间隙的截面面积和模具出口或喷丝头毛细管处的熔体速度。

拉伸限制与延伸流不稳定性有关。这些不稳定性是众所周知的缺点，熔体拉伸共振和总的熔体断裂。聚合物熔体的延伸流性态取决于其延伸粘度。

我们可以将拉伸比限定为挤出机模具间隙截面面积与最终膜截面面积之间的无量纲比，除以在吹塑膜情况下的吹起(blow up)率，或者在长丝纺丝情况下的喷丝头毛细管截面面积与最终长丝截面比。拉伸比也可以被限定为最终输出位置速度与模具出口速度的比。

在延伸流下，由于与变形下的分子链相互作用有关的应力的性质，聚合物的熔体性态与在剪切流下的熔体性态显著地不同。

聚合物熔体的挤出主要由它们的延伸流的性态决主导，而不是由它们的剪切流性态主导，因此，挤出中的熔体不稳定性主要与熔体的延伸性态有关。

聚合物熔体的延伸流性态取决于其延伸粘度，延伸粘度λ(也称为延伸、张力、牵引或伸展粘度)由延伸应力与延伸率之比限定：λ＝σ/(dε/dt)，其中σ是延伸应力，ε是延伸应变或拉伸比，其被限定为长度增加与初始长度之间的比：Δε＝Δl/l₀；并且对于瞬时应变：dε＝dl/l

在稳态流条件下，ε是恒定的。

由于实验和物理上的限制，在延伸粘度测量中很难达到稳态条件；替代地，我们通常会有示出对于不同应变率延伸粘度随时间的演变的瞬态数据的图。

基于熔体聚合物的恒定或可变速度的商业延伸流变仪在本领域中是可获得的。用于使用剪切流变仪进行延伸测量的固定装置也很常见。参见例如“Polymer Melt Rheologyand the Rheotens Test”，von Anka Bernnat，Institut fur Kunststofftechnologie,Universitat Stuttgart,2001。Rheotens实验是准等温纤维纺丝实验。在毛细管模具中被预剪切的聚合物熔体在恒定的拉伸力的作用下被伸展，直到长丝裂开。该实验得到的延伸图描述了聚合物熔体的伸长性态，因此与许多聚合物过程像吹塑、膜吹塑和纤维纺丝有关。而且，可以计算出聚合物熔体的裂开应力，这对于这些工业应用而言是重要的。通常，熔体强度和可拉性取决于熔体的材料特性和实验的加工条件。Rheotens通用曲线的存在允许将聚合物熔体特性与加工条件分开，从而简化了在恒力变形下的伸长性态的描述。Rheotens通用曲线反映聚合物熔体的结构差异。