專利名稱：降低噪聲的擠出涂層組合物的制作方法
降低噪聲的擠出涂層組合物
背景技術(shù)：
擠出涂覆(extrusion coating)工藝可以被描述為在高熔融溫度和通常至多700米每分鐘(mpm)的高速下將熔化的聚合網(wǎng)施用到移動(dòng)基材的過程。目的在于產(chǎn)生裝飾效果的高光澤表面光潔度的擠出涂層會(huì)在層壓機(jī)附近區(qū)域產(chǎn)生大量噪聲，為了達(dá)到公共的工業(yè)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的安全的操作環(huán)境通常需要額外的預(yù)防措施。噪聲代表工藝有關(guān)限制因素的指標(biāo)，它會(huì)隨著生產(chǎn)線速度的增加而增強(qiáng)。然而，期望高的生產(chǎn)線速度，因?yàn)檫@使擠出涂覆設(shè)備成為經(jīng)濟(jì)上具有吸引力的操作設(shè)備。因此，擁有一種不會(huì)出現(xiàn)邊緣過渡涂覆問題 (即，粘住壓力或冷卻輥)的穩(wěn)固的擠出涂覆工藝是有益的，因?yàn)檫吘夁^渡涂覆會(huì)導(dǎo)致工藝中斷，包括損失過渡涂層和破壞聚合物粘附。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明一方面提供了擠出涂覆基材的方法，該方法通過擠出涂覆將擠出涂層組合物施涂到基材表面上，由此擠出涂層組合物接觸冷卻輥表面。在該方法中，擠出涂層組合物包含聚烯烴和平均粒度不大于2 u m且顆粒裝載量為至少20重量％的無機(jī)顆粒材料，其中以涂層組合物中聚烯烴和無機(jī)顆粒材料的總重量計(jì)。在該方法的一些具體實(shí)施方式
中，聚烯烴包含密度不大于940g/cc的聚乙烯或聚乙烯互聚物。在該方法的一些實(shí)施方式中，擠出涂層組合物的特征在于，與利用缺乏無機(jī)顆粒材料的相同擠出涂層組合物進(jìn)行的同樣的擠出涂覆工藝相比，該組合物使冷卻輥釋放點(diǎn)的擠出涂覆噪聲減少了至少3分貝。為了達(dá)到公開的目的，噪聲降低是針對以下材料測量的在320°C的模頭的擠出物溫度和250mm的空氣間隙，以25 (g/m2)的涂層重量和在300mpm的生產(chǎn)線速度或者以12g/m2的涂層重量和在500mpm的生產(chǎn)線速度施涂到表面粗糙度為0. 5um的鍍鉻的光滑冷卻輥上的聚烯烴擠出涂層組合物。在一些實(shí)施方式中，擠出涂層組合物的特征在于使冷卻輥釋放點(diǎn)的擠出涂覆噪聲減少了至少10分貝?？梢岳脤?zhǔn)正離開模頭的擠出物的紅外輻射式測溫儀測量擠出物溫度。在該方法的一些實(shí)施方式中，無機(jī)顆粒材料的平均粒度不大于I. 5i!m，以及顆粒裝載量為至少30重量％，以涂層組合物中聚烯烴和無機(jī)顆粒材料的總重量計(jì)。無機(jī)顆粒材料可以是碳酸鈣。本發(fā)明另一方面提供了包含基材和涂覆在基材表面上的涂層組合物的涂覆的基材，其中涂層組合物包含聚烯烴和平均粒度不大于2 的無機(jī)顆粒材料，以及顆粒裝載量為至少20重量％，以涂層組分中聚烯烴和無機(jī)顆粒材料的總重量計(jì)。在一些實(shí)施方式中，基材包含紙制品。在一些實(shí)施方式中，無機(jī)顆粒材料的平均粒度不大于I. 5i!m，以及顆粒裝載量為25重量％，以聚烯烴和無機(jī)顆粒材料的總重量計(jì)。在一些實(shí)施方式中，聚烯烴包含密度不大于940g/cc的聚乙烯或聚乙烯互聚物，無機(jī)顆粒材料包含礦物。


圖1(a)是擠出涂覆基材體系的側(cè)面示意圖。圖1(b)是圖1(a)中體系的俯視圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的發(fā)明人出乎意料地發(fā)現(xiàn)，通過將適當(dāng)裝載量的具有合適粒度分布的無機(jī)顆粒材料添加到擠出涂層組合物的聚烯烴中，能夠在不降低擠出涂層和涂覆基材間的粘附的情況下實(shí)現(xiàn)極好的冷卻輥釋放，因此能顯著減少噪 聲。因此，本發(fā)明一方面提供了擠出涂覆基材的方法，該方法包括通過擠出涂覆將擠出涂層組合物施用到基材表面上。在這些方法中，擠出涂層組合物包含聚烯烴和平均粒度不大于2 u m且顆粒裝載量至少為20重量％的無機(jī)顆粒材料，以聚烯烴和無機(jī)顆粒材料的
總重量計(jì)。不希望使本發(fā)明束縛于任何特殊的理論，相信是具有適當(dāng)粒度分布和裝載量的顆粒材料，在擠出工藝中為擠出涂層和冷卻輥表面的分界面上提供了充分的無機(jī)粒子，因此能顯著減少擠出涂層粘附到冷卻輥上，而不降低擠出涂層和涂覆基材間的粘附。聚烯烴擠出涂層包括至少一種聚烯烴。〃聚烯烴〃，"PO"和類似的術(shù)語是指源自單純烯烴的聚合物。代表性的聚烯烴包括聚乙烯，聚丙烯，聚丁烯，聚異戊二烯和它們的多種互聚物。本發(fā)明的方法特別適用于使用包括聚烯烴，例如低密度的聚乙烯及其互聚物(例如，共聚物)的擠出涂層，因?yàn)橐阎@樣的聚烯烴在擠出涂覆時(shí)會(huì)大量粘附在冷卻輥上，因此會(huì)
產(chǎn)生大量噪聲。聚烯烴可以是，例如低密度聚乙烯(LDPE)，聚丙烯(PP)，高密度聚乙烯(HDPE)及其他較低密度的聚烯烴，例如增強(qiáng)聚乙烯(EPE)，聚烯烴塑性體(POPs)，聚烯烴彈性體(POEs)，基于聚丙烯的塑性體(PBP)和聚烯烴嵌段彈性體(PBEs)，例如烯烴嵌段共聚物(OBCs )。合適的較低密度的聚烯烴包括超低線密度聚乙烯(VLDPEs )，包括茂金屬聚乙烯和聚乙烯共聚物?？捎糜谥苽渚垡蚁┕簿畚锏墓簿蹎误w包括a -烯烴，例如C3-C2tl a -烯烴(例如，C4-C10 a -烯烴)。a-烯烴共聚單體可以是直鏈或支化的，如果需要也可以使用兩種或更多種共聚單體。聚乙烯共聚物的實(shí)例包括乙烯丙烯酸(EAA)共聚物，離聚物，乙烯甲基丙烯酸(EMAA)共聚物，乙烯丙烯酸乙酯(EEA)共聚物，乙烯丙烯酸甲酯(EMA)共聚物，乙烯丙烯酸丁酯(EBA)共聚物和乙烯-乙酸乙烯基酯(EVA)共聚物。通常使用的聚烯烴的密度不大于約0. 940g/cc。這包括其中聚烯烴為密度為約0. 916g/cc至約0. 940g/cc的聚乙烯的實(shí)施方式,更進(jìn)一步地包括其中聚乙烯的密度為低于0. 916g/cc (例如，為約0. 860g/cc至約0. 915g/cc)的實(shí)施方式。在一些實(shí)施方式中，包含聚乙烯和/或聚丙烯的聚烯烴的密度為約0. 860g/cc至約0. 905g/cco這包括其中聚乙烯和/或聚丙烯的密度為約0. 860g/cc至少于0. 890g/cc的實(shí)施方式。為了公開的目的，密度是按ASTM D-1505測量的。以擠出涂層組合物中聚烯烴和無機(jī)顆粒材料的總重量計(jì)，本發(fā)明的擠出涂層組合物的聚烯烴含量通常為至多約80重量百分比(wt. %)。這包括其中以擠出涂層組合物中聚烯烴和無機(jī)顆粒材料的總重量計(jì)，擠出涂層組合物的聚烯烴含量為至多約為75wt. %的實(shí)施方式。無機(jī)顆粒材料無機(jī)顆粒材料可以是多種形式的材料，只要它具有本申請描述的降低噪聲能力就可以。通常，可以使用能被磨碎成粒度小于涂層厚度且在擠出涂覆工藝期間不與聚合物相互作用的穩(wěn)定的任何礦物。在一些實(shí)施方式中，顆粒材料包含礦物，例如碳酸鈣。無機(jī)顆粒材料中的粒子的平均粒度(d50)不大于約2 iim。在一些實(shí)施方式中，顆粒材料的粒子的平均粒度不大于約I. 5 ii m。在本申請中公開的粒度是利用光散射在灰化材料(ashed material)上來測量的。以擠出涂層組合物中聚烯烴和無機(jī)顆粒材料的總重量計(jì)，無機(jī)顆粒以裝載量至少為20wt. % (例如，約20wt. %至約60wt. %)存在。這包括其中以擠出涂層組合物中聚烯烴和無機(jī)顆粒材料的總重量計(jì)，無機(jī)顆粒物以裝載量至少為25wt. %存在的實(shí)施方式。多層涂覆和預(yù)處在一些實(shí)施方式中，擠出涂層組合物與一種或多種任選的另外的擠出組合物共擠出，以提供多層的擠出涂覆基材，條件是本發(fā)明的擠出涂層組合物作為與冷卻輥接觸的外層共擠出?？商鎿Q地，多層涂覆的附加層可以通過擠出層壓工藝來生產(chǎn)?？梢怨矓D出或者層壓以得到多層擠出涂層的聚合物材料的實(shí)例包括，聚烯烴，聚酰胺和聚酯。為了提高擠出涂層和下面的基材的粘結(jié)力或者多層涂層的層間粘結(jié)力，可以對涂層和/或基材進(jìn)行預(yù)處理。例如，擠出涂層和擠出層壓工藝可以對基材或?qū)訅壕W(wǎng)幅使用電暈處理、阻燃或等離子體處理，或?qū)θ廴诘臄D出涂層組合物進(jìn)行臭氧處理以增強(qiáng)層間粘附力。任選的組分除了聚烯烴和無機(jī)顆粒材料外，擠出涂層組合物可以包括其他的添加劑，例如那些在擠出涂層組合物中發(fā)現(xiàn)的典型材料。這些包括，例如，穩(wěn)定劑，阻燃劑，填料，增滑劑和防粘連劑等等。當(dāng)存在這些添加劑時(shí)，其含量少于擠出涂層組合物的約2wt. %。在一些實(shí)施方式中，擠出涂層組合物中沒有上文描述的降低噪聲的無機(jī)顆粒填料以外的顆粒填料。基材可以用本發(fā)明的方法進(jìn)行擠出涂覆處理的基材包括紙，紙板，聚合物膜，金屬箔，鍍金屬聚合物膜，SiOx涂膜，織造和非織造纖維或帶等等。在一些實(shí)施方式中，與不含無機(jī)顆粒材料的涂層同等物相比，涂層中的無機(jī)顆粒材料對基材的粘附更強(qiáng)。這種增強(qiáng)功能是可以測量的，例如，使用剝離實(shí)驗(yàn)就可以測量。擠出涂覆圖1(a)和(b)提供了擠出涂覆的系統(tǒng)的示意圖。在擠出涂覆工藝的基本實(shí)施方式中，擠出涂層組合物作為熔融的網(wǎng)幅102從模頭100被擠出出到移動(dòng)基材104上，基材接著滑過由壓緊輥108和冷凍輥(〃冷卻輥〃)110限定的夾106，冷卻輥使基材上熔融的網(wǎng)幅冷卻變成固體聚合物涂層112。在這個(gè)擠出涂覆工藝中，聚合物涂層是從冷卻輥剝離下來的，因此在釋放點(diǎn)114產(chǎn)生的噪聲強(qiáng)度(顫動(dòng))是冷卻輥釋放的指標(biāo)。噪聲水平越低，冷卻輥釋放越好。
與在同樣的方法中利用缺乏無機(jī)顆粒材料的擠出涂層組合物相比，在本發(fā)明的方法中，擠出涂覆到基材上的擠出涂層組合物在冷卻輥釋放點(diǎn)產(chǎn)生的噪聲水平顯著降低。在一些實(shí)施方式中，與同樣的方法中利用缺乏無機(jī)顆粒材料的擠出涂層組合物相比，冷卻輥釋放點(diǎn)的噪聲水平減少了至少3分貝(dB)。這包括其中與同樣的方法中利用缺乏無機(jī)顆粒材料的擠出涂層組合物相比，冷卻輥釋放點(diǎn)的噪聲水平減少了至少5分貝、至少10分貝、或甚至至少15分貝的實(shí)施方式。雖然擠出涂覆工藝的噪聲水平可依賴于冷卻輥表面的類型和結(jié)構(gòu)材料，但本發(fā)明的涂層組合物和方法可用于在多種不同的冷卻輥表面實(shí)現(xiàn)噪聲降低，包括用不同的表面電鍍材料例如鉻等制成的光滑的、不光滑、以及壓花的冷卻輥。實(shí)施例該實(shí)施例說明將填充的聚烯烴組合物的擠出涂覆到牛皮紙基材上的一種實(shí)施方 式。在冷卻輥釋放點(diǎn)噪聲的減少量可依賴于冷卻輥的表面粗糙度和生產(chǎn)線速度。因此，為了公開的目的，這些實(shí)施例中，噪聲降低量是對以300mpm生產(chǎn)線速度涂覆到靠著表面粗糙度RT相當(dāng)于0. 3到0. 5微米的光滑鍍鉻冷卻輥的牛皮紙上的25g/m2涂層和對以500mpm生產(chǎn)線速度涂覆到靠著表面粗糙度RT相當(dāng)于0. 3到0. 5微米的光滑鍍鉻冷卻輥的牛皮紙上的12g/m2涂層來測量的。在將本發(fā)明擠出涂層組合物產(chǎn)生的噪聲水平和那些不包含降低噪聲的無機(jī)顆粒物的對比擠出涂層組合物產(chǎn)生的噪聲水平進(jìn)行比較時(shí)，測試這兩個(gè)樣品期間，影響冷卻輥釋放點(diǎn)噪聲水平的其它全部擠出涂覆參數(shù)都保持相同。例如通過干燥共混顆粒填充混配物(即母料，MB)和聚烯烴能夠制備擠出涂層組合物。填充的混配物包括載體樹脂中的高裝載量的無機(jī)顆粒材料。填充的混配物物可以通過混煉擠出機(jī)，在軋輥上或者在Banbury混合機(jī)里混配，或者用任何其他的可使填料和載體樹脂一起共混產(chǎn)生適合用作擠出涂層組合物的均勻分散體的適當(dāng)方法制備得到。各填充的混配物的性質(zhì)列在表I中。圖I母料
艦物名S IS樹脂填料類s 粒度分布dso j填料裝載量j混配物密度
Wt, %g/cc
MBlLDPECaCO3L6701J06
PG7008------
MB2LDPECaCO31.3701.706
PG7008
.........開比. ...............................................................................Borealis.......................................................................涵.......................................................................................................6:5....................................................................................................................30.............................................................................................................................1:15.................................................................................................
CA8200在該實(shí)施例中，制備了用作擠出涂層組合物的兩種工作母料(MBl和MB2)。母料中使用了兩種類型的來自Imerys的碳酸I丐礦物填料。使用的填料是以商標(biāo)SliperaH.K出售的表面修飾的超細(xì)濕型大理石。兩種測試的碳酸鈣間的差異在于粒度分布。也測試了一種來自Borealis的對比填充的混配物。Borealis CA8200是一種滑石填充的混配物。適于用在擠出涂層組合物中的聚烯烴的實(shí)例列在表2中，本發(fā)明的擠出涂層組合物和對比擠出涂層組合物的配方列在表3中。表權(quán)利要求
1.擠出涂覆基材的方法，該方法包括通過擠出涂覆將擠出涂層組合物施用到基材表面，由此擠出涂層組合物接觸冷卻輥表面，擠出涂層組合物包含 (a)聚烯烴；和 (b)平均粒度不大于2U m且顆粒裝載量為至少20重量％的無機(jī)顆粒材料，以所述涂層組合物中聚烯烴和無機(jī)顆粒材料的總重量計(jì)。
2.權(quán)利要求I的方法，其中聚烯烴包含密度不大于0.940g/cc的聚乙烯或者聚乙烯互聚物。
3.權(quán)利要求2的方法，其中所述擠出涂層組合物的特征在于，與利用缺乏無機(jī)顆粒材料的相同擠出涂層組合物進(jìn)行的同樣的擠出涂覆工藝相比，該組合物使冷卻輥釋放點(diǎn)的擠出涂覆噪聲減少了至少3分貝，測量是在表面粗糙度為0. 5 的鍍鉻的光滑的冷卻輥上，以320°C的擠出物溫度和250mm的空氣間隙，針對以300mpm的生產(chǎn)線速度施用的25g/mm2的擠出涂層或者針對以500mpm的生產(chǎn)線速度施用的12g/mm2的擠出涂層來進(jìn)行的。
4.權(quán)利要求2的方法，其中所述無機(jī)顆粒材料的平均粒度不大于I.5i!m，以及顆粒裝載量為至少30重量％，以涂層組合物中聚烯烴和無機(jī)顆粒材料的總重量計(jì)。
5.權(quán)利要求2的方法，其中所述無機(jī)顆粒材料是碳酸鈣。
6.權(quán)利要求I的方法，還包含在所述基材和所述擠出涂層組合物之間擠出一個(gè)或更多額外擠出涂層來提供多層的擠出涂覆的基材，其中所述擠出涂層組合物與冷卻輥接觸。
7.一種涂覆的基材，包含 (a)基材；和 (b)涂覆在所述基材表面上的涂層組合物，所述涂層組合物包含 ⑴聚烯烴；和 (ii)平均粒度不大于2 u m且顆粒裝載量至少為20重量％的無機(jī)顆粒材料，以聚烯烴和無機(jī)顆粒材料的總重量計(jì)。
8.權(quán)利要求7的涂覆的基材，其中所述基材包含紙制品，所述無機(jī)顆粒材料包含礦物。
9.權(quán)利要求7的涂覆的基材，其中所述無機(jī)顆粒材料的平均粒度不大于I.5 y m，以及以聚烯烴和無機(jī)顆粒材料的總重量計(jì)的顆粒裝載量為至少25重量％，聚烯烴包含密度不大于0. 940g/cc的聚乙烯或者聚乙烯互聚物。
10.權(quán)利要求7的涂覆的基材，進(jìn)一步包含布置在所述基材和所述涂層組合物之間的一個(gè)或多個(gè)額外涂層。
全文摘要
提供了擠出涂覆基材的方法。該方法包括用擠出涂覆的方法將擠出涂層組合物施用到基材表面上。在這些方法中，擠出涂層組合物包括聚烯烴和平均粒度不大于2μm且顆粒裝載量為至少20重量%的無機(jī)顆粒材料，以聚烯烴和無機(jī)顆粒材料的總重量計(jì)。
文檔編號(hào)C09D123/00GK102782063SQ201080064910
公開日2012年11月14日 申請日期2010年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月29日
發(fā)明者A.多梅尼克, K.祖爾徹 申請人:陶氏環(huán)球技術(shù)有限責(zé)任公司