[发明专利]不透明的聚合物膜及其制备方法

说明书

本发明涉及不透明的取向膜及其制备方法，更具体而言，涉及具有空隙结构的不透明的定向聚合物膜，这种空隙结构不需要使用不混溶和不相容的引起空隙的颗粒用于形成空隙，还涉及由聚合物材料制备这类膜的方法。

不透明的聚合物包装膜一般是多层膜，包括一层不透明的、热塑性聚合物芯层，其上有一层或多层表层。表层为包装膜提供各种要求的性能，如热密封性，改善外观，增强机械加工能力。

在Park等人的美国专利4,632,869中公开了一类这样的多层不透明包装膜。其中公开的是不透明的双轴向取向膜结构，该结构中具有空穴空隙薄层的聚合物基体，空隙含有聚对苯二甲酸丁二醇酯的引发空隙的球形颗粒。所公开的结构还可以包括热塑性表层，并且该膜可以包括1-3％(重量)的颜料，如TiO₂或有色氧化物。

本领域众所周知有许多制备这类具有所要求的不透明度的聚合物包装膜芯层的方法。例如，Ashcraft等人的美国专利4,377,616公开的不透明的双轴向取向的聚合物膜结构，该结构包括拥有许多空隙的热塑性聚合物基体芯层，大多数空隙含有至少一种球形的引起空隙的颗粒，和粘合在芯层表面的透明热塑性表层。根据Ashcraft等人的专利，在形成膜时，分散的不相容固体填料颗粒提供了形成包围这些颗粒的空隙的位置。

认识到这些引起空隙的填料颗粒可以是有机的或无机的，只要它们为球形，并且在优选的粒度范围，能引起形成空隙。合适的有机颗粒的例子包括热塑性树脂，如聚酰胺、某些聚酯(如聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚对苯二甲酸丁二醇酯(以后称PBT))、和丙烯酸树脂。适合用作填料颗粒的无机材料包括实心玻璃球或预先形成空心的玻璃球、金属珠或球、陶瓷球等。

Joesten等人的美国专利5,134,173还公开了制备不透明聚合物膜的方法，该聚合物膜具有热塑性聚合物基体材料，如有空隙薄层的聚丙烯的基体材料。

上述制备不透明聚合物的方法一般能令人满意，而且多数合格膜都是由这些方法制备，但是存在一些与这些方法有关的问题和缺陷。例如，引起空隙的填料颗粒的原料成本相对于热塑性聚合物基体材料的原料成本，有时非常高。再例如，PBT填料颗粒，一种被广泛使用在聚烯烃基体材料(如聚丙烯)中引起空隙的材料，按照重量基准与基体材料相比是很昂贵的，有时高达基体材料成本的三倍以上。而且，由于如PBT材料的填料颗粒的密度大于如聚丙烯的基体材料，制得膜的单位体积或单位面积的成本代价甚至更高。对除PBT外的颗粒，成本差别多少会取决于所使用的颗粒材料。

另外，一些材料，如PBT当用作填料颗粒时，在挤出膜期间可能分解，从而在加工设备的表面留下有害的结垢或沉积物。在PBT分解情况下，加工设备上形成象蛋壳的结垢证明了这类沉积。这种结垢有时破裂，引起视觉上的缺陷，或在后续加工中在膜上引起破裂。例如，发现典型的使用PBT作为引起空隙的颗粒形成白色不透明膜的生产线，由于形成这些结垢的问题，以及导致必需的模头清理等，每个月需停机10小时或更多时间。

因此，本发明的特点是为各种应用，包括包装膜，提供高不透明度的聚合物膜。

本发明的另一个特点是在制备不透明聚合物膜中不使用(或基本上不使用)引起空隙的颗粒来提供不透明聚合物膜。

本发明还有一个特点是提供形成不透明聚合物膜的方法，该方法明显减少了不混溶的引起空隙的颗粒的用量，从而降低制备这类膜的材料成本。

本发明的另一个特点是通过减少或甚至消除结垢的形成，并因此减少该方法运行中的停机时间，提供形成具有改善了可操作性的不透明聚合物膜的方法。

本发明还有一个特点是提供含少量或不含不混溶的引起空隙的颗粒的不透明聚合物膜，因此在制备这类膜中使用了降低成本的材料。

本发明的另一个特点是提供具有可与纤维素纸相比拟的撕裂特点的不透明聚合物膜。

本发明还有一个特点是提供不透明聚合物膜，该膜具有多孔性，并至少为某种程度的气体可渗透性，特别就气体氧的输送而言，因此适合于这样的性能为有利的各种包装应用和医药应用。

本发明另一个特点是提供适用于包装诸如易腐败食品的高不透明度的聚合物膜，特别是如由聚合物膜上的一层或多层共挤出表层提供该膜以屏蔽性能时。

本发明的不透明的取向聚合物膜结构包括含热塑性聚合物基体材料的膜，基体材料有第一和第二表面，该膜有许多空隙，至少部分空隙不含引起空隙的颗粒，并且至少部分空隙与聚合物基体材料中的毗邻空隙相连，空隙的数量足以使该膜结构有显著的不透明度。