專利名稱：拉伸膜的方法及其膜的制作方法
背景技術(shù)：
總地來(lái)說(shuō)，本發(fā)明涉及雙軸拉伸膜的方法及其膜，更確切地說(shuō)，本發(fā)明涉及沿兩個(gè)方向同時(shí)拉伸膜的方法及其膜。
發(fā)明的背景雙軸拉伸膜在本行業(yè)內(nèi)是已知的。而且，同時(shí)沿兩個(gè)方向雙軸拉伸膜的幾種方法和設(shè)備也已經(jīng)描述過(guò)，見美國(guó)專利№2,618,012、3,046,599、3,502,766、3,890,421、4,330,499、4,525,317和4,853,602。已經(jīng)有人描述了用部分上述方法和設(shè)備得到的變化的拉伸圖。
例如，美國(guó)專利№3,890,421在其

圖1中說(shuō)明了其內(nèi)容曲線Ⅰ表示正常的順序拉伸，縱向拉伸后接著橫向拉伸；曲線Ⅱ?qū)?yīng)于相反的順序拉伸，橫向拉伸后接著縱向拉伸；對(duì)角線的曲線Ⅱ(原文，曲線Ⅲ)表示同時(shí)沿橫向和縱向兩個(gè)方向規(guī)則逐漸的雙軸拉伸。該專利也說(shuō)明可以用所述方法和設(shè)備沿著曲線Ⅰ和Ⅱ之間的無(wú)限條曲線實(shí)施同時(shí)的拉伸(欄4,14-31行)。在沒(méi)有提供達(dá)到所述目的的拉伸圖詳細(xì)說(shuō)明情形下，該專利說(shuō)明所述方法和設(shè)備的目的是通過(guò)控制拉伸并松弛整個(gè)拉伸過(guò)程中的張力同時(shí)避免連續(xù)雙軸拉伸中的限制因素，調(diào)節(jié)雙軸拉伸膜的阻力、拉伸強(qiáng)度、彈性模量、收縮率和平坦度(欄3,34-39行)。
美國(guó)專利№4,853,602說(shuō)明采用所述方法和設(shè)備，可以實(shí)施順序拉伸，先橫向后縱向，或先縱向后橫向(欄34,35-55行)。該專利也說(shuō)明，對(duì)于同時(shí)拉伸，能夠獲得所要求的膜的任何拉伸(欄35,17行以下)。
包括獲得較高的中間拉伸之后沿一個(gè)或多個(gè)方向松弛膜的拉伸圖也是已知的。例如，美國(guó)專利№4,330,499說(shuō)明膜在拉伸設(shè)備長(zhǎng)度的最后的5-10％在沿縱向產(chǎn)生的收縮高達(dá)先前形成的縱向拉伸的10％，優(yōu)選地，膜沿橫向同時(shí)進(jìn)一步拉伸(見摘要)。
均勻的厚度在制造膠粘帶中很重要，因?yàn)樗硎灸ば阅艿木鶆蛐?，而且因?yàn)椴痪鶆虻暮穸葧?huì)導(dǎo)致卷帶中的空隙或伸縮。
多數(shù)可購(gòu)買到的雙軸取向聚丙烯膜是由平膜或拉幅機(jī)拉伸方法制成的。一般的拉幅機(jī)機(jī)方法用來(lái)雙軸拉伸膜，或者主要是同時(shí)拉伸，或者主要是順序拉伸。目前，同時(shí)拉幅拉伸的膜占有小部分的膜背襯市場(chǎng)，因?yàn)殡m然該方法能夠沿縱向和橫向兩個(gè)方向連續(xù)拉伸膜，但是過(guò)去已證明它們的生產(chǎn)成本高而慢，在容許的拉伸比方面沒(méi)有靈活性。
發(fā)明的概述本發(fā)明的一個(gè)方面提供一種根據(jù)拉伸圖雙軸拉伸聚合物膜達(dá)到第一方向最終拉伸參數(shù)和第二方向最終拉伸參數(shù)的方法。該方法包括如下步驟a)賦予膜足夠高的溫度，使之能進(jìn)行大量的雙軸拉伸；b)雙軸拉幅拉伸膜達(dá)到至少為第一方向最終拉伸參數(shù)的1.2倍的第一方向拉伸參數(shù)最大值，其中第一方向最終拉伸參數(shù)不大于第二方向最終拉伸參數(shù)；和c)在步驟b)之后，使膜沿第一方向回縮至第一方向最終拉伸參數(shù)。
在上述方法的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，大部分第一方向的拉伸與部分第二方向拉伸同時(shí)進(jìn)行。主要部分的回縮可以與部分第二方向的拉伸同時(shí)進(jìn)行。
在上述方法的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，主要部分的回縮與部分第二方向的拉伸同時(shí)進(jìn)行。
在上述方法的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，第一方向拉伸參數(shù)最大值至少為第一方向最終拉伸參數(shù)的1.3倍。第一方向拉伸參數(shù)最大值可以至少為第一方向最終拉伸參數(shù)的1.4倍。第一方向拉伸參數(shù)最大值可以至少為第一方向最終拉伸參數(shù)的1.5倍。
在上述方法的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，第一方向是MD，第二方向是TD。
在上述方法的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，第一方向最終拉伸參數(shù)小于單軸自然拉伸參數(shù)。
在上述方法的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，第一方向最終拉伸參數(shù)小于正比拉伸圖的自然拉伸參數(shù)。
在上述方法的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，第二方向最終拉伸參數(shù)大于單軸自然拉伸參數(shù)。
在上述方法的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，第二方向的最終拉伸參數(shù)大于正比拉伸圖的自然拉伸參數(shù)。
在上述方法的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，膜包括熱塑性膜。優(yōu)選的膜包括半結(jié)晶膜。更優(yōu)選的膜包括聚烯烴。在一個(gè)特別優(yōu)選的實(shí)施方式中，膜包括聚丙烯。
在上述方法的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，步驟b)還包括沿膜的兩邊用許多夾子夾緊膜，并順著橫向岔開的夾子導(dǎo)引裝置沿機(jī)器方向推進(jìn)夾子。
在上述方法的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，步驟b)還包括在達(dá)到不高于第二方向最終拉伸參數(shù)的50％之前，拉伸膜至第一方向最終拉伸參數(shù)的至少75％。另外，步驟b)還包括在達(dá)到不高于第二方向最終拉伸參數(shù)的50％之前，拉伸膜至第一方向最終拉伸參數(shù)的至少90％。
在上述方法的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，步驟b)還包括在達(dá)到不高于第二方向最終拉伸參數(shù)的50％之前，拉伸膜至高于第一方向最終拉伸參數(shù)的100％。
在上述方法的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，步驟b)還包括在達(dá)到不高于第二方向最終拉伸參數(shù)的50％之前，拉伸膜至第一方向拉伸參數(shù)的最大值。
在上述方法的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，ⅰ)為0拉伸參數(shù)的點(diǎn)與為第一和第二方向最終拉伸參數(shù)的點(diǎn)之間的直線，表示正比的拉伸圖，并確定出正比的拉伸面積，和ⅱ)表示為0拉伸參數(shù)的點(diǎn)與為第一和第二方向最終拉伸參數(shù)的點(diǎn)之間的拉伸圖的曲線，確定出至少為正比拉伸面積1.4倍的面積。該比率可以是至少1.7倍。
本發(fā)明的另一方面提供一種根據(jù)拉伸圖雙軸拉伸聚丙烯膜達(dá)到第一和第二方向最終拉伸參數(shù)的方法；其中第一方向最終拉伸參數(shù)不大于第二方向最終拉伸參數(shù)，而且第一方向拉伸參數(shù)小于正比拉伸圖的自然拉伸參數(shù)。所述方法包括如下步驟a)賦予膜足夠高的溫度，使之能進(jìn)行大量的雙軸拉伸；b)拉伸膜達(dá)到至少為第一方向最終拉伸參數(shù)1.2倍的第一方向拉伸參數(shù)最大值，其中第一方向最大值拉伸的主要部分與部分第二方向的拉伸同時(shí)進(jìn)行；和c)在步驟b)之后，使膜沿第一方向回縮至第一方向最終拉伸參數(shù)。
本發(fā)明也提供由上述任何方法獲得的膜。本發(fā)明也提供一種帶背襯的帶，所述背襯包括第一主表面和該第一主表面上的一層粘合劑，其中所述的背襯帶有由上述任何方法獲得的膜。
雖然用于本文和權(quán)利要求書中的某些詞對(duì)于多數(shù)人來(lái)說(shuō)是熟知的，但是還需要解釋一下。本文中用來(lái)描述膜的“雙軸拉伸”指在膜的平面內(nèi)沿兩個(gè)不同方向第一和第二方向拉伸的膜。一般地，但不總是這樣，兩個(gè)方向基本垂直，為膜的機(jī)器方向(“MD”)和橫向方向(“TD”)。雙軸拉伸膜可以是順序拉伸、同時(shí)拉伸或同時(shí)與順序拉伸部分組合的拉伸。本文中用來(lái)描述膜的“同時(shí)雙軸拉伸”，指沿兩個(gè)方向中每個(gè)方向的主要的拉伸同時(shí)進(jìn)行。除非需要另外說(shuō)明，“取向”、“拉伸”和“拉伸”詞在本文中從頭至尾可以互換，同樣“取向的”、“拉伸的”和“拉伸的”也是同義詞。
這里用來(lái)描述拉伸方法或拉伸膜的“拉伸比”一詞，指給定部分拉伸膜的線性長(zhǎng)度與拉伸前同一部分線性長(zhǎng)度的比值。例如，在具有5∶1MD拉伸比(“MDR”)的拉伸膜內(nèi)，沿機(jī)器方向測(cè)得為1厘米線性長(zhǎng)度的給定部分未拉伸膜，拉伸后沿機(jī)器方向會(huì)具有測(cè)得為5厘米的長(zhǎng)度。在具有5∶1TD拉伸比(“TDR”)的拉伸膜內(nèi)，沿橫向方向測(cè)得為1厘米線性長(zhǎng)度的給定部分未拉伸膜，拉伸后沿橫向會(huì)具有測(cè)得為5厘米的長(zhǎng)度。
這里使用的“面積拉伸比”指給定部分的拉伸膜的面積與拉伸前同一部分的面積之比。例如，在具有50∶1的總面積拉伸比的雙軸拉伸膜中，給定的1厘米2未拉伸膜部分拉伸后會(huì)具有50厘米2的面積。
機(jī)械拉伸比，也稱為公稱拉伸比，由總膜的未拉伸和已拉伸尺寸確定，一般可以在所用的特定設(shè)備中在膜邊緣用來(lái)拉伸膜的夾持器處測(cè)量。全程拉伸比，指靠近夾持器的部分，在拉伸期間由于夾持器的存在受到影響而不予考慮之后的膜的總拉伸比。當(dāng)輸入的未拉伸膜在其整個(gè)寬度上厚度一致，而且當(dāng)拉伸時(shí)鄰近夾持器的影響小時(shí)，全程拉伸比可以等于機(jī)械拉伸比。然而，更典型的是，輸入的未拉伸膜的厚度被調(diào)節(jié)至使鄰近夾持器的部分比膜中央部分更厚或更薄。在這種情形下，全程拉伸比就與機(jī)械或公稱的拉伸比不同。這些全程或機(jī)械拉伸比都與局部拉伸比不同。局部拉伸比通過(guò)測(cè)量拉伸前和后膜的特定部分(例如1厘米部分)來(lái)確定。當(dāng)拉伸在基本上整條修整邊的膜上不均勻時(shí)，那么局部拉伸比就與全程拉伸比不同。當(dāng)拉伸在整個(gè)膜上(除了緊鄰邊的區(qū)域和沿邊的夾持器周圍)基本均勻時(shí)，那么局部拉伸比就基本與全程拉伸比相等。除非需要另外的說(shuō)明，第一方向拉伸比、第二方向拉伸比、MD拉伸比、TD拉伸比和面積拉伸比這些詞都在這里用來(lái)描述全程拉伸比。
“拉伸參數(shù)”一詞表示拉伸比減1的值。例如“第一方向拉伸參數(shù)”和“第二方向拉伸參數(shù)”分別表示第一方向拉伸比減1的值和第二方向拉伸比減1的值。同樣，“MD拉伸參數(shù)”和“TD拉伸參數(shù)”詞分別表示MD拉伸比減1的值和TD拉伸比減1的值。例如，沒(méi)有沿機(jī)器方向拉伸的膜的MD拉伸比為1(即拉伸后的尺寸等于拉伸前的尺寸)。這種膜的MD拉伸參數(shù)為1減1，或零(即膜沒(méi)有被拉伸)。同樣，MD拉伸比為7的膜的MD拉伸參數(shù)為6。
關(guān)于同時(shí)雙軸拉伸，“正比的拉伸圖”一詞指這樣一種拉伸圖，其中第一方向拉伸參數(shù)與第二方向拉伸參數(shù)之比在整個(gè)拉伸過(guò)程中基本保持恒定。一個(gè)特定例子是這樣一種情形，其中在整個(gè)拉伸過(guò)程中，MD拉伸參數(shù)與TD拉伸參數(shù)的比例基本保持恒定。如圖1所示，正比拉伸圖的MD拉伸參數(shù)(Y軸)與TD拉伸參數(shù)(X軸)的圖形成表示零MD拉伸參數(shù)(或MD拉伸比為1)和零TD拉伸參數(shù)(或TD拉伸比為1)的點(diǎn)12，與表示最終MD拉伸參數(shù)和最終TD拉伸參數(shù)的點(diǎn)14之間的直線10。對(duì)于正比拉伸圖，不論最終MD和TD拉伸參數(shù)是相等(對(duì)稱拉伸)或不相等，該線10都是直線。在圖1上也可確定正比拉伸圖的線10下方的面積A。
“MD過(guò)偏”一詞指這樣的拉伸圖，其中在主要的拉伸過(guò)程中，MD拉伸比比具有同樣最終MD和TD拉伸比的正比拉伸圖的大。一個(gè)代表性的MD過(guò)偏曲線表示為圖1中的16。另一種確定過(guò)偏拉伸圖的方法是曲線16下的面積B比終止于同一最終MD和TD拉伸參數(shù)值的正比拉伸圖的面積A大。MD過(guò)偏圖沒(méi)有必要排除這樣的情形，即具有正比拉伸圖線10下面的部分的圖。
當(dāng)許多膜在聚合物熔點(diǎn)以下的溫度單軸或雙軸拉伸時(shí)，尤其在膜的線拉伸溫度以下的溫度拉伸時(shí)，膜的拉伸是不均勻的，而且在拉伸和未拉伸部分之間形成明顯的界限。該現(xiàn)象稱為頸縮或線拉伸。當(dāng)膜被拉伸至足夠高的程度時(shí)，整個(gè)膜的拉伸基本是均勻的?？僧a(chǎn)生該現(xiàn)象的拉伸比稱為“自然拉伸比”。例如美國(guó)專利№3,903,234、3,995,007和4,335,069中討論了頸縮現(xiàn)象和自然拉伸比的效果。大多數(shù)對(duì)于雙軸取向過(guò)程的自然拉伸比的討論都是有關(guān)順序拉伸過(guò)程的。在這樣的過(guò)程中，對(duì)于第一拉伸方向上的自然拉伸比或第二拉伸方向上的自然拉伸比來(lái)說(shuō)，所討論的自然拉伸比都基本與單軸拉伸的類似。當(dāng)拉伸在熔點(diǎn)附近的溫度進(jìn)行時(shí)，或當(dāng)同時(shí)雙軸等拉伸(也稱為正方形拉伸)時(shí)，頸縮現(xiàn)象就很少發(fā)生，形成局部拉伸比不同的拉伸區(qū)，而不是嚴(yán)格的拉伸和未拉伸區(qū)。在該情形中和任何同時(shí)雙軸拉伸的過(guò)程中，給定方向的“自然拉伸比”定義為這樣的全程拉伸比，在該拉伸比下在膜上多個(gè)局部部位測(cè)得的局部拉伸比的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差低于約15％。廣泛認(rèn)為高于自然拉伸比的拉伸可形成顯著的更均勻的性能或特性例如厚度、拉伸強(qiáng)度和彈性模量。對(duì)于任何給定的膜和拉伸條件，自然拉伸比由這樣的因素決定，例如聚合物組成、流延片的驟冷條件等導(dǎo)致的形態(tài)、溫度和拉伸速率。此外，對(duì)于雙軸拉伸膜，一個(gè)方向上的自然拉伸比會(huì)受到另一方向上拉伸條件的影響，包括最終拉伸比。因此，給定了另一方向的固定拉伸比，就可以稱為是沿一個(gè)方向上的自然拉伸比；或者可以稱為是一對(duì)拉伸比(一個(gè)沿MD，一個(gè)沿TD)，它們可導(dǎo)致均勻的局部拉伸，由此可確定自然拉伸比。
附圖的簡(jiǎn)要說(shuō)明參照附圖，來(lái)進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明，其中在幾個(gè)視圖中，同樣的結(jié)構(gòu)用同樣的編號(hào)表示；其中圖1是正比的拉伸圖和代表性的MD過(guò)偏拉伸圖；圖2是本發(fā)明優(yōu)選帶的等軸視圖；圖3是本發(fā)明優(yōu)選的過(guò)偏拉伸圖；圖4是本發(fā)明另一個(gè)優(yōu)選的過(guò)偏拉伸圖；圖5是本發(fā)明優(yōu)選的過(guò)拉伸圖；圖6是實(shí)施例C1有時(shí)間依賴性的組成部分的拉伸圖；圖7是實(shí)施例C1的拉伸圖；圖8是實(shí)施例C2有時(shí)間依賴性的組成部分的拉伸圖；圖9是實(shí)施例C2的拉伸圖；圖10是實(shí)施例3的拉伸圖；圖11是實(shí)施例4有時(shí)間依賴性的組成部分的拉伸圖；圖12是實(shí)施例4的拉伸圖；圖13是實(shí)施例5的拉伸圖；圖14是實(shí)施例6的拉伸圖；圖15是實(shí)施例7的拉伸圖；圖16是實(shí)施例8有時(shí)間依賴性的組成部分的拉伸圖；圖17是實(shí)施例8的拉伸圖；圖18是實(shí)施例9的拉伸圖；圖19是實(shí)施例10的拉伸圖；圖20是實(shí)施例12的拉伸圖；圖21是實(shí)施例13的拉伸圖。
發(fā)明的詳細(xì)說(shuō)明參看圖2，顯示了本發(fā)明一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式的帶20的長(zhǎng)度。帶20包括膜背襯22，該背襯具有第一主表面24和第二主表面26。背襯22的優(yōu)選厚度約為0.020-0.064毫米。帶20的背襯22有一層粘合劑28涂覆到第一主表面24上。粘合劑28可以是本行業(yè)內(nèi)已知的任何合適的粘合劑。如本行業(yè)內(nèi)所知，背襯22可以具有任選的剝離層或低粘性背膠層30，涂覆到第二主表面26上。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，背襯22包含雙軸拉伸單層膜，如本文所述。背襯22也可以包含二層、三層或其他的多層背襯，其中一層包含本文所述的雙軸拉伸膜。
膜背襯22優(yōu)選包含聚合物膜，更優(yōu)選包含熱塑性聚合物。對(duì)于包含一層以上的膜，所述符合需要的合適材料僅施加到所述層的一層上。用于本發(fā)明的合適的聚合物膜材料包括能形成雙軸取向膜的所有熱塑性塑料。合適的熱塑性聚合物膜材料包括但不局限于聚酯、聚碳酸酯、聚芳基化合物、聚酰胺、聚酰亞胺、聚酰胺-酰亞胺、聚醚-酰胺、聚醚酰亞胺、聚芳基醚、聚芳基醚酮、脂族聚酮、聚苯硫醚、聚砜、聚苯乙烯和它們的衍生物、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、纖維素衍生物、聚乙烯、聚烯烴、主要含烯烴單體的共聚物、氟化聚合物和共聚物、氯化聚合物、聚丙烯腈、聚乙酸乙烯酯、聚乙烯醇、聚醚、離聚物樹脂、彈性體、硅氧烷樹脂、環(huán)氧樹脂和聚氨酯。含有上述任何聚合物的混溶或不混溶的聚合物共混物、含有上述任何聚合物的任何結(jié)構(gòu)單體的共聚物也是合適的，只要由這樣的共混物或共聚物可以制成雙軸取向膜。
更優(yōu)選的是半結(jié)晶熱塑性聚合物膜。半結(jié)晶熱塑性塑料包括但不局限于聚酯、聚酰胺、熱塑性聚酰亞胺、聚芳基醚酮、脂族聚酮、聚苯硫醚、全同立構(gòu)或間同立構(gòu)聚苯乙烯及其衍生物、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、纖維素衍生物、聚乙烯、聚烯烴、氟化聚合物和共聚物、聚1,1-二氯乙烯、聚丙烯腈、聚乙酸乙烯酯和聚醚。再優(yōu)選的是能夠由半結(jié)晶態(tài)拉伸成雙軸取向膜的半結(jié)晶熱塑性塑料。它們包括而不局限于某些聚酯和聚酰胺、某些氟化聚合物、間同立構(gòu)聚苯乙烯、聚乙烯和聚烯烴。再更優(yōu)選的是聚乙烯和聚丙烯。最優(yōu)選主要為全同立構(gòu)的聚丙烯。
對(duì)于本發(fā)明，“聚丙烯”一詞包括含有至少約90％(重量)丙烯單體單元的共聚物?！熬郾币舶ê兄辽偌s75％(重量)聚丙烯的聚合物混合物。用于本發(fā)明的聚丙烯優(yōu)選主要為全同立構(gòu)。全同立構(gòu)聚丙烯鏈的全同立構(gòu)規(guī)整度至少約80％，正庚烷可溶量低于約15％(重量)，密度約為0.86-0.92克/厘米3，由ASTM D1505-96測(cè)得(塑料的密度由密度梯度技術(shù)測(cè)得)。用于本發(fā)明的典型聚丙烯的熔體流動(dòng)指數(shù)約為0.1-15克/10分鐘，根據(jù)ASTM D1238-95，在230℃溫度、21.6牛負(fù)荷下測(cè)得(熱塑性塑料的流動(dòng)速率由擠出塑度計(jì)測(cè)得)，重均分子量約為100,000-400,000，多分散指數(shù)約為2-15。用于本發(fā)明的典型聚丙烯的熔點(diǎn)由差示掃描量熱儀測(cè)得高于約130℃，優(yōu)選高于約140℃，最優(yōu)選高于約150℃。此外，用于本發(fā)明的聚丙烯可以是共聚物、三元共聚物、四元共聚物等，其中含有乙烯單體單元和/或有4-8個(gè)碳原子的α-烯烴單體單元，所述共聚單體(一種或多種)的含量低于10％(重量)。其他合適的共聚單體包括而不局限于1-癸烯、1-十二烯、乙烯基環(huán)己烯、苯乙烯、苯丙烯、環(huán)戊烯、降冰片烯和5-甲基降冰片烯。一種合適的聚丙烯樹脂是熔體流動(dòng)指數(shù)為2.5克/10分鐘的全同立構(gòu)聚丙烯均聚物樹脂，以產(chǎn)品號(hào)3374購(gòu)自得克薩斯Dallas的FINA Oil and Chemical Co.。在加工中加入有機(jī)過(guò)氧化物例如含有高達(dá)6個(gè)碳原子的烷基的二烷基過(guò)氧化物、2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基過(guò)氧)己烷和二叔丁基過(guò)氧化物，就可以有目的地使聚丙烯部分降解。約2-15的降解因子是適宜的。例如膜碎片或裁邊料形式的回收利用或再加工聚丙烯也可以以低于約60％(重量)的量加入到聚丙烯中。
如上所述，含有至少約75％全同立構(gòu)聚丙烯和至多約25％另一種(或多種)聚合物的混合物也可以有利地用于本發(fā)明的加工中。這樣混合物中的其他合適的聚合物包括而不局限于丙烯共聚物、聚乙烯、含有4-8個(gè)碳原子的單體的聚烯烴和其他聚丙烯樹脂。
用于本發(fā)明的聚丙烯可以任選含有1-40％(重量)的分子量約為300-8000、軟化點(diǎn)約為60-180℃的合成或天然樹脂，這樣的樹脂一般選自4大類中的一類石油樹脂、苯乙烯樹脂、環(huán)戊二烯樹脂、萜烯樹脂。選自上述任何種類的樹脂任選可以部分或全部氫化。石油樹脂一般具有苯乙烯、甲基苯乙烯、乙烯基甲苯、茚、甲基茚、丁二烯、異戊二烯、戊間二烯和/或戊烯單體成分。苯乙烯樹脂一般具有苯乙烯、甲基苯乙烯、乙烯基甲苯和/或丁二烯單體成分。環(huán)戊二烯樹脂一般具有環(huán)戊二烯和任選的其他單體成分。萜烯樹脂一般具有蒎烯、α-蒎烯、二戊烯、苧烯、月桂烯和莰烯單體成分。
如本行業(yè)內(nèi)所已知的，用于本發(fā)明的聚丙烯可以任選含有添加劑和其他組分。例如，本發(fā)明的膜可以含有填料、顏料和其他著色劑、防粘連劑、潤(rùn)滑劑、增塑劑、加工助劑、抗靜電劑、成核劑、抗氧劑和熱穩(wěn)定劑、紫外光穩(wěn)定劑和其他的性能改性劑。填料和其他添加劑優(yōu)選以選擇的有效量加入，目的是不會(huì)損害由本文所述的優(yōu)選實(shí)施方式獲得的性能。這些材料一般在制成取向膜之前加入到聚合物中(例如在擠出形成膜之前加入到聚合物熔體中)。有機(jī)填料可以包括有機(jī)染料和樹脂、以及有機(jī)纖維例如尼龍和聚酰亞胺纖維、和其他任選交聯(lián)的聚合物例如聚乙烯、聚酯、聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚酰胺、鹵代聚合物、聚甲基丙烯酸甲酯、環(huán)烯烴聚合物。無(wú)機(jī)填料可以包括顏料、熱解法氧化硅和其他形式的二氧化硅、硅酸鹽例如硅酸鋁或硅酸鎂、高嶺土、滑石粉、硅酸鋁鈉、硅酸鋁鉀、碳酸鈣、碳酸鎂、硅藻土、石膏、硫酸鋁、硫酸鋇、磷酸鈣、氧化鋁、二氧化鈦、氧化鎂、氧化鐵、碳纖維、碳黑、石墨、玻璃珠、玻璃泡、礦物纖維、粘土粒子、金屬粒子等。在一些應(yīng)用中，在本發(fā)明的雙軸取向過(guò)程中，在填料粒子周圍形成空隙可以是有利的。也可以使用許多有機(jī)和無(wú)機(jī)填料，作為有效的防粘連劑。另外，也可以使用潤(rùn)滑劑，例如聚二甲基硅氧烷油、金屬皂、蠟、高級(jí)脂肪酯、高級(jí)脂肪酸酰胺(例如芥酸酰胺(erucamide)、油酰胺、硬脂酰胺和山俞酸酰胺)。
也可以使用抗靜電劑，包括脂族叔胺、單硬脂酸甘油酯、堿金屬鏈烷磺酸鹽、乙氧化或丙氧化的聚二有機(jī)硅氧烷、聚乙二醇酯、聚乙二醇醚、脂肪酸酯、乙醇酰胺、單和二甘油酯和乙氧化脂肪胺。也可以加入有機(jī)或無(wú)機(jī)成核劑，例如二芐基山梨糖醇或其衍生物、喹吖酮及其衍生物、苯甲酸的金屬鹽例如苯甲酸鈉、二(4-叔丁基苯)磷酸鈉、氧化硅、滑石粉和膨潤(rùn)土。也可以有利地使用抗氧劑和熱穩(wěn)定劑，包括酚類型(例如季戊四醇基四〔3-(3,5-二-叔丁基-4-羥苯基)丙酸酯〕和1,3,5-三甲基-2,4,6-三(3,5-二-叔丁基-4-羥芐基)苯)、堿和堿土金屬硬脂酸鹽和碳酸鹽。其他添加劑例如阻燃劑、紫外光穩(wěn)定劑、相容劑、抗菌劑(例如氧化鋅)、導(dǎo)電劑、導(dǎo)熱劑(例如氧化鋁、氮化硼、氮化鋁和鎳粒子)也可以混入用來(lái)形成膜的聚合物中。
如本行業(yè)內(nèi)所已知的，聚合物可以流延成片狀，制成適于拉伸成本文所述的優(yōu)選膜的片材。當(dāng)制造聚丙烯膜時(shí)，流延片的合適方法是將樹脂喂入擠出機(jī)簡(jiǎn)體溫度已調(diào)節(jié)至可制成穩(wěn)定的均勻熔體的單螺桿、雙螺桿、串聯(lián)或其他擠出機(jī)系統(tǒng)的喂料漏斗中。聚丙烯熔體可以經(jīng)過(guò)擠片模頭擠出到旋轉(zhuǎn)冷卻的金屬流延輪上。流延輪可以任選部分浸入裝有流體的冷卻浴中，或流延片材也可以任選在離開流延輪之后經(jīng)過(guò)裝有流體的冷卻浴。
接著，根據(jù)本文所述的優(yōu)選圖雙軸拉伸片，形成背襯膜22。在所有的拉伸方法中，在商業(yè)上制造帶背襯的膜的最優(yōu)選方法包括用平膜拉幅機(jī)機(jī)設(shè)備進(jìn)行雙軸拉伸。這種拉伸方法在本文中稱為雙軸拉幅機(jī)拉伸。該方法與常規(guī)的順序雙軸拉伸設(shè)備不同，在常規(guī)方法中，通過(guò)在速率增高的輥?zhàn)由贤七M(jìn)，沿MD方向拉伸膜。優(yōu)選雙軸拉幅機(jī)拉伸，因?yàn)樗诶爝^(guò)程中可避免膜的整個(gè)表面與輥?zhàn)咏佑|。雙軸拉幅機(jī)拉伸在這樣的拉幅機(jī)機(jī)設(shè)備上進(jìn)行在膜的兩邊夾緊膜(使用例如許多夾子)，并沿岔開的滑軌以變化速度推進(jìn)夾緊裝置。在本文中，夾持器和夾子的含義包括其他的夾持膜邊的裝置。沿MD提高夾子速度，就產(chǎn)生了沿MD的拉伸。采用這樣的裝置例如岔開的滑軌，可產(chǎn)生TD拉伸。這樣的拉伸可以例如通過(guò)美國(guó)專利№4,330,499和4,595,738中所述的方法和設(shè)備來(lái)實(shí)施，更優(yōu)選通過(guò)美國(guó)專利№4,675,582、4,825,111、4,853,602、5,036,262、5,051,225和5,072,493中所述的方法和拉幅機(jī)設(shè)備實(shí)施。這樣的雙軸拉幅機(jī)設(shè)備能夠進(jìn)行順序和同時(shí)雙軸拉伸，本發(fā)明包括任一種方法。當(dāng)所述和本權(quán)利要求書所要求的優(yōu)選拉伸圖包括大部分同時(shí)拉伸時(shí)，它就不僅僅是偶然發(fā)生的量，優(yōu)選每個(gè)方向上至少10％的最終拉伸是同時(shí)進(jìn)行的，更優(yōu)選至少25％，再優(yōu)選至少40％。雖然由管吹膜拉伸工藝可以制成雙軸拉伸膜，但是優(yōu)選的是本發(fā)明的膜用作帶背襯時(shí)，由上述的優(yōu)選平膜拉幅機(jī)拉伸工藝制成，使厚度變化最小，并避免一般與管吹膜工藝相關(guān)的加工困難。
本發(fā)明的一類優(yōu)選拉伸圖是MD過(guò)偏拉伸圖類型。在MD過(guò)偏拉伸圖中，MD拉伸參數(shù)在主要的拉伸過(guò)程中達(dá)到的數(shù)值比具有同樣最終MD和TD拉伸比的正比拉伸圖情形中達(dá)到的高。一個(gè)示出的MD過(guò)偏曲線由圖1中的16表示。一個(gè)優(yōu)選的MD過(guò)偏拉伸圖是這樣的，其中在達(dá)到不高于最終TD拉伸參數(shù)的50％之前達(dá)到最終MD拉伸參數(shù)的至少75％。一種更優(yōu)選的MD過(guò)偏拉伸圖是這樣的，其中在達(dá)到不高于最終TD拉伸參數(shù)的50％之前，達(dá)到最終MD拉伸參數(shù)的至少90％。這種圖線16的一個(gè)例子如圖3所示。對(duì)于最終MD拉伸比為5.4和最終TD拉伸比為8.5的膜(通常稱為5.4×8.5膜)，最終MD拉伸參數(shù)等于4.4，而最終TD拉伸參數(shù)等于7.5，由圖3中的點(diǎn)14表示。對(duì)于圖3的優(yōu)選MD過(guò)偏圖，最終MD拉伸參數(shù)的至少90％是4.86(0.9×5.4)，由Y軸上的點(diǎn)40表示。X軸上的點(diǎn)42表示的是最終TD拉伸參數(shù)的50％是3.75(0.5×7.5)。因此，對(duì)于示出的優(yōu)選圖，在達(dá)到不高于3.75的TD拉伸參數(shù)之前達(dá)到的4.86的MD拉伸參數(shù)，如圖上的點(diǎn)44所示。示出的MD過(guò)偏圖線16不包括正比拉伸圖線10以下的任何部分。然而，包括MD過(guò)偏圖上正比拉伸圖線下方部分的圖，在本發(fā)明的范圍之內(nèi)，所述的MD過(guò)偏圖在達(dá)到不高于最終TD拉伸參數(shù)的50％之前就達(dá)到最終MD拉伸參數(shù)的優(yōu)選至少75％、更優(yōu)選至少90％。這在圖3中由圖線16a表示。
另一種確定MD過(guò)偏拉伸圖的方法是曲線16下的面積B比終止于同一最終MD和TD拉伸參數(shù)值的正比拉伸圖的面積A大，如圖4所示。一種優(yōu)選的MD過(guò)偏拉伸圖16的實(shí)施方式是這樣的，其中拉伸圖曲線16下方的面積B至少為規(guī)定正比拉伸圖的線10下方的面積A的1.4倍。在另一種優(yōu)選圖中，面積B至少為面積A的1.7倍。在又一個(gè)優(yōu)選圖中，面積B至少為面積A的2.0倍。在再一個(gè)優(yōu)選圖中，面積B至少為面積A的2.5倍。在另一個(gè)優(yōu)選圖中，面積B約為面積A的2.5倍。在圖4所示的圖中，MD過(guò)偏拉伸圖16不包括正比拉伸圖線10下面的部分。但是，包括MD過(guò)偏圖中正比拉伸圖線下面的部分的圖也在本發(fā)明的范圍之內(nèi)，所述MD過(guò)偏圖由圖4中圖線16b所規(guī)定的面積B比正比的面積A大。
本發(fā)明另一種優(yōu)選的拉伸圖包括圖中的MD過(guò)拉伸，然后沿機(jī)器方向回縮。如圖5所示，這樣的圖線46包括達(dá)到MD拉伸參數(shù)的最大值點(diǎn)48，然后，沿機(jī)器方向回縮至最終MD拉伸參數(shù)點(diǎn)14。雖然沒(méi)有TD方向拉伸情形下進(jìn)行回縮是可能的，但是對(duì)于大量的過(guò)拉伸，優(yōu)選主要部分的回縮與部分TD拉伸同時(shí)進(jìn)行，如圖5的圖線46的線段46a所示。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，在過(guò)拉伸期間達(dá)到的MD拉伸參數(shù)最大值48至少為最終MD拉伸參數(shù)14的值的1.2倍。在又一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，MD拉伸參數(shù)最大值至少為最終MD拉伸參數(shù)的1.3倍。在再一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，MD拉伸參數(shù)最大值至少為最終MD拉伸參數(shù)的1.4倍。在又另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，MD拉伸參數(shù)的最大值至少為最終MD拉伸參數(shù)的1.5倍。在又再一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，MD拉伸參數(shù)最大值約為最終MD拉伸參數(shù)的1.5倍。
本文所述的優(yōu)選MD過(guò)拉伸圖也可以與本文所述的優(yōu)選MD過(guò)偏拉伸圖組合。也就是說(shuō)，這樣的拉伸圖可以在達(dá)到不高于所規(guī)定量的TD拉伸參數(shù)之前就達(dá)到所要求量的MD拉伸參數(shù)，同時(shí)也可以達(dá)到優(yōu)選的MD拉伸參數(shù)最大值，并隨后獲得上述沿機(jī)器方向的回縮。相似地，對(duì)于包括比面積A充分大的面積B的任何MD過(guò)偏拉伸圖，這些圖也可以包括達(dá)到優(yōu)選的MD拉伸參數(shù)最大值，并隨后獲得上述沿機(jī)器方向的回縮。
許多優(yōu)選實(shí)施方式在這里作為例子就膜的MD和TD進(jìn)行了描述。但是要明白，本文所述的任何優(yōu)選拉伸圖和所報(bào)道的例子都可以對(duì)于第一方向和基本垂直于第一方向的第二方向進(jìn)行描述。對(duì)于過(guò)偏拉伸圖、過(guò)拉伸圖和任何圖所示的參數(shù)例如最終拉伸比、拉伸參數(shù)和自然拉伸比，也是如此。因此，本發(fā)明優(yōu)選的過(guò)偏和/或過(guò)拉伸圖可以對(duì)于其中最終拉伸比不大于第二方向的最終拉伸比的第一方向進(jìn)行描述。第一方向可以是MD或TD。即，該圖可以是第一方向過(guò)偏或第一方向過(guò)拉伸，而且它們包括可以是MD過(guò)偏、TD過(guò)偏、MD過(guò)拉伸和TD過(guò)拉伸的圖。第一或第二方向可以對(duì)應(yīng)于MD，另一個(gè)對(duì)應(yīng)于TD。也要明白，由例如TD過(guò)偏拉伸圖制成的膜的改進(jìn)性能與由MD過(guò)偏拉伸圖制成的膜的相反方向的性能有關(guān)。
在本文所述的任何過(guò)偏或過(guò)拉伸圖中，有時(shí)優(yōu)選的是，第一方向的最終拉伸比小于在同樣的單軸拉伸膜上測(cè)得的自然拉伸比。對(duì)于這樣的情形，過(guò)偏或過(guò)拉伸的方向與最終拉伸比小于單軸自然拉伸比的方向相同。在一個(gè)特別優(yōu)選的過(guò)偏圖中，該圖是MD過(guò)偏，最終MD拉伸比小于單軸自然拉伸比。在另一個(gè)優(yōu)選圖中，優(yōu)選的是，對(duì)于非過(guò)偏方向，最終拉伸比大于單軸自然拉伸比。在又一個(gè)優(yōu)選圖中，優(yōu)選的是，具有過(guò)偏的第一方向的最終拉伸比小于單軸自然拉伸比，而且第二方向的最終拉伸比大于單軸自然拉伸比。這種優(yōu)選圖的一個(gè)例子是這樣的，具有MD過(guò)偏，最終MD拉伸比小于單軸自然拉伸比，最終TD拉伸比大于單軸自然拉伸比。如上所述，當(dāng)?shù)谝环较虻淖罱K拉伸比小于單軸自然拉伸比時(shí)，預(yù)計(jì)形成的膜在該方向的性能明顯不一致，例如厚度和拉伸均勻度。意外的是，采用本文所述的過(guò)偏和過(guò)拉伸圖，就可以獲得給定方向的均勻的性能，盡管拉伸膜的最終拉伸比小于單軸自然拉伸比。
另一種描述該意外優(yōu)點(diǎn)的方法是比較沿不同拉伸圖拉伸至同樣的最終拉伸比或拉伸參數(shù)的膜。當(dāng)采用正比拉伸圖時(shí)，如果第一方向的最終拉伸比低于該方向的自然拉伸比，那么就不能獲得均勻的膜性能。當(dāng)膜沿充分過(guò)偏的拉伸圖拉伸至同樣的最終拉伸參數(shù)或拉伸比時(shí)，膜會(huì)顯示出均勻的性能?？梢哉f(shuō)，過(guò)偏拉伸圖降低了存在過(guò)偏的方向上的自然拉伸比的值。這樣就可以沿過(guò)偏拉伸圖在該方向拉伸膜至一個(gè)比正比拉伸圖可能具有的低的最終拉伸比，同時(shí)仍然可以獲得具有合格均勻性能和特性的拉伸膜。
有時(shí)，優(yōu)選的是，使膜沿某個(gè)方向具有高的斷裂伸長(zhǎng)率和韌性。在該方向采用低最終拉伸比，就能夠獲得這些性能。在本發(fā)明之前，通過(guò)拉伸至低最終拉伸比獲得厚度和性能一致的膜很困難。采用本文所述的過(guò)偏和/或過(guò)拉伸圖就可方便地獲得低最終拉伸比。這些圖也使膜具有一致的性能和厚度。
膜的雙軸拉伸對(duì)許多加工條件都敏感，包括而不局限于樹脂成分、膜的流延、驟冷參數(shù)、拉伸前膜預(yù)熱的時(shí)間-溫度歷史、采用的拉伸溫度和拉伸速率。利用本文所述的優(yōu)點(diǎn)，本行業(yè)內(nèi)的技術(shù)人員可以調(diào)節(jié)任何或所有參數(shù)，由此獲得量值不同的改善，或者由此可以調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)所述改進(jìn)必需的精確拉伸圖過(guò)偏值。
用于本發(fā)明的膜，當(dāng)用作帶20的背襯22時(shí)，其優(yōu)選的最終厚度約為0.020-0.064毫米?？梢允褂酶窈透〉哪?，但要明白膜應(yīng)當(dāng)足夠厚，以免過(guò)薄和加工困難，但也不要厚至不希望的剛硬，難以加工或使用。由相對(duì)于平均值的標(biāo)準(zhǔn)偏差測(cè)得的膜厚度的變化，優(yōu)選低于10％，是沿片料向下和膜邊部分以外的沿膜內(nèi)寬度的膜厚變化。該膜內(nèi)寬度隨著膜邊與膜整個(gè)寬度的比例而變化。通常，膜邊不發(fā)生雙軸拉伸，而是表現(xiàn)出即使在雙軸拉伸操作中也趨向單軸拉伸的拉伸特性。因此，膜邊較厚。在一些情形下，有意拉伸厚度不均勻的流延片。如果在流延片中用較厚的邊，那么除了夾持器的局部效應(yīng)，拉伸膜中的膜邊寬度就由起始流延片厚度圖所確定。
對(duì)于含有全同立構(gòu)聚丙烯的膜背襯22的優(yōu)選實(shí)施方式，膜背襯22優(yōu)選具有至少110％的拉伸斷裂伸長(zhǎng)率，至少18,000英寸-磅/英寸3的拉伸體積斷裂能。
如本行業(yè)內(nèi)所已知的和如上所述，背襯22可以任選含有添加劑和其他組分，優(yōu)選對(duì)含量進(jìn)行選擇，目的是不損壞由本文所述的優(yōu)選實(shí)施方式獲得的拉伸性能。
在膜打算用作膠粘帶背襯的情形下，原料卷材一般從來(lái)自制膜機(jī)的輸入的較寬膜卷切成窄條。原料卷材的一個(gè)表面上一般涂有粘合劑，另一面上有剝離覆涂層或低粘性背膠層(LAB)，切成窄寬度，并卷成卷。
涂在帶背襯22的第一主表面24上粘合劑28可以是本行業(yè)內(nèi)已知的任何合適粘合劑。優(yōu)選的粘合劑是壓敏型、熱敏型的或混合型。合適的粘合劑包括丙烯酸酯基、橡膠樹脂基、環(huán)氧基、氨基甲酸酯基及其混合物基。粘合劑28可以由溶液、水基或熱熔涂布方法施加。粘合劑可以包括熱熔涂布的配制物、轉(zhuǎn)移涂布的配制物、溶劑涂布的配制物和乳液配制物，也包括疊壓、熱活化和水活化的粘合劑和結(jié)合劑。本發(fā)明的有用的粘合劑包括所有的壓敏型粘合劑。眾所周知，壓敏型粘合劑具有這些性能，包括干粘性和永久粘性、用不大于指壓粘合和足夠的固定到粘合體上的能力。用于本發(fā)明的粘合劑的例子包括以下述物質(zhì)的通常組合物為基礎(chǔ)的粘合劑聚丙烯酸酯、聚乙烯基醚、二烯橡膠例如天然橡膠、聚異戊二烯、聚丁二烯、聚異丁二烯、聚氯丁二烯、丁基橡膠、丁二烯-丙烯腈聚合物、熱塑性彈性體、嵌段共聚物例如苯乙烯-異戊二烯和苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯(SIS)嵌段共聚物、乙烯-丙烯-二烯聚合物和苯乙烯-丁二烯聚合物、聚α-烯烴、無(wú)定形聚烯烴、硅氧烷、含有乙烯的共聚物(例如乙烯乙酸乙烯酯、乙基丙烯酸酯、甲基丙烯酸乙酯)、聚氨酯、聚酰胺、環(huán)氧、聚乙烯基吡咯烷酮和乙烯基吡咯烷酮共聚物、聚酯和上述物質(zhì)的混合物或共混物(連續(xù)相或非連續(xù)相)。另外，粘合劑也可以含有添加劑，例如增粘劑、增塑劑、填料、抗氧劑、穩(wěn)定劑、顏料、擴(kuò)散物質(zhì)、固化劑、纖維、長(zhǎng)絲和溶劑。粘合劑也可以任選由任何已知方法固化。
有用的壓敏型粘合劑的一般描述可以在《聚合物科學(xué)和工程大全》第13卷，Wiley-Interscience出版公司出版(紐約，1988)中見到。有用的壓敏型粘合劑的其他描述可以在《聚合物科學(xué)和技術(shù)大全》第1卷，Interscience出版公司出版(紐約，1964)中見到。
帶20的膜背襯22可以任選通過(guò)暴露于火焰或電暈放電或其他表面處理(包括化學(xué)底漆)進(jìn)行處理，以提高后一涂層的粘合性。另外，膜背襯22的第二表面26也可以用任選的低粘性背膠材料30涂覆，以約束背面粘合劑層28與膜22之間的粘合性，由此就能夠制造易于解卷的膠粘帶卷材，正如在涂粘合劑帶的制造業(yè)中眾所周知的一樣。
下面參照詳細(xì)的實(shí)施例，進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的操作。這些實(shí)施例用來(lái)進(jìn)一步說(shuō)明各種具體和優(yōu)選的實(shí)施方式和技術(shù)。然而，應(yīng)當(dāng)明白，在本發(fā)明的范圍之內(nèi)，可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行多種變化和改變。
實(shí)施例對(duì)于所有的實(shí)施例1-13，如下所述得到未拉伸的流延膜。將公稱熔體流動(dòng)指數(shù)為2.5克/10分鐘、乙烯共聚單體含量為0.3％、購(gòu)自Exxon ChemicalCo.(Houston，得克薩斯)、商品名為Escorene 4792的制膜級(jí)全同立構(gòu)聚丙烯共聚物樹脂喂入串聯(lián)擠出機(jī)系統(tǒng)中，它包括Barmag AG(Remscheid，德國(guó))制造的17.5厘米單螺桿擠出機(jī)和22.5厘米的單螺桿擠出機(jī)、擠出機(jī)筒體溫度調(diào)節(jié)至可形成穩(wěn)定均勻熔體的溫度，約為250℃。聚丙烯熔體經(jīng)過(guò)91.4厘米單支管式片材模頭擠出到保持約38℃的旋轉(zhuǎn)冷卻的流延鋼輪上。流延輪以這樣的方式固定，使之可浸入保持于20℃水浴中的高位。這樣流延膜經(jīng)過(guò)水浴，同時(shí)仍然與流延輪保持接觸。未拉伸流延膜的厚度約為0.13厘米。
接著，流延膜的樣品沿一個(gè)平面內(nèi)的兩個(gè)垂直方向同時(shí)拉伸至MD機(jī)械拉伸比(“MDR”)達(dá)到5.4，和TD機(jī)械拉伸比(“TDR”)達(dá)到8.5。對(duì)同樣的未拉伸流延膜在相似溫度和拉伸速率下進(jìn)行單軸拉伸的單獨(dú)測(cè)試結(jié)果表明，該材料的單軸自然拉伸比約為6-7。因此，在所有實(shí)施例中，MDR小于單軸自然拉伸比，TDR大于單軸自然拉伸比。拉伸在裝有程序控制溫度的烘箱的實(shí)驗(yàn)室液壓驅(qū)動(dòng)的膜雙軸拉伸設(shè)備上進(jìn)行。烘箱內(nèi)兩個(gè)垂直拉伸子系統(tǒng)的位置和由此的膜樣品的拉伸比也是程序控制的，隨時(shí)間而變。對(duì)于每個(gè)樣品，根據(jù)膜擠出-流延過(guò)程中的起始MD和TD，確定MD和TD。應(yīng)當(dāng)清楚，實(shí)驗(yàn)室的膜雙軸拉伸設(shè)備自身沒(méi)有其固有的“機(jī)器”和“橫向”方向，因?yàn)樗情g歇加工而不是連續(xù)加工的設(shè)備。在所有實(shí)施例中，兩個(gè)垂直方向的每個(gè)方向都是同時(shí)開始拉伸而且同時(shí)結(jié)束。所有實(shí)施例共有的其他工序如下所述。
約0.13厘米厚的流延膜片材被切成正方形樣品。在設(shè)備的烘箱內(nèi)，用膜拉伸框架的卡具沿邊夾住之后，樣品被切成可形成夾持樣品的尺寸，所述夾持樣品在兩個(gè)手面方向中每個(gè)方向上都具有約4.6厘米的可拉伸尺寸。每個(gè)樣品都在130℃溫度預(yù)熱45秒，接著再160℃45秒。然后每個(gè)樣品采用預(yù)編出的拉伸圖同時(shí)雙軸拉伸，所述圖是計(jì)算機(jī)模擬拉幅機(jī)器烘箱內(nèi)能同時(shí)雙軸取向的膜線的加工。拉伸結(jié)束之后，很快冷卻樣品，接著很快從膜拉伸設(shè)備中取出。在每個(gè)實(shí)施例條件下，拉伸至少3個(gè)樣品，目力檢查形成的同樣樣品膜的拉伸性能的一致性。性能異常(例如在夾持器或鄰近夾持器撕裂)的個(gè)別樣品報(bào)廢。將給定一組條件下的3個(gè)樣品中的一個(gè)用來(lái)測(cè)試?yán)炀鶆蛐裕渌麅蓚€(gè)用來(lái)拉伸測(cè)試。
在每個(gè)實(shí)施例中，通過(guò)將具有時(shí)間依賴性的兩組成部分拉伸圖上同樣時(shí)間的點(diǎn)配對(duì)，從而可將具有時(shí)間依賴性的兩組成部分(MD和TD)拉伸圖合并入MD拉伸參數(shù)與TD拉伸參數(shù)的關(guān)系曲線中。下面將該關(guān)系曲線稱為拉伸圖。從該曲線上，可以以圖形或數(shù)值方式計(jì)算下述參數(shù)“25％TD拉伸參數(shù)時(shí)的％MD”。它表示達(dá)到最終TD拉伸參數(shù)的25％時(shí)，達(dá)到的最終MD拉伸參數(shù)的百分率。
“50％TD拉伸參數(shù)時(shí)的％MD”。它表示達(dá)到TD拉伸參數(shù)的50％時(shí)，達(dá)到的最終MD拉伸參數(shù)的百分率。
“拉伸圖的面積比”，它表示下述面積之比由拉伸圖線，MD拉伸參數(shù)為零的軸，和在最終TD拉伸參數(shù)處劃出的垂直線所決定的面積，與由連接起點(diǎn)與終點(diǎn)(即正比拉伸圖)的直線、MD拉伸參數(shù)為零的軸、和在最終TD拉伸參數(shù)處劃出的垂直線所決定的面積。
這在圖1中由面積B與面積A之比表示。
測(cè)試方法拉伸均勻性拉伸之前，在切出的正方形流延膜樣品上劃出間隔1厘米的格子，所述格子沿MD和TD有基準(zhǔn)線，劃的方式是使兩條基準(zhǔn)線的位置恰好穿過(guò)膜中心。拉伸后，測(cè)量基準(zhǔn)線標(biāo)記的距離，確定局部拉伸比。為了排除膜的相鄰?qiáng)A持器對(duì)之間的膜邊呈扇形所引起的邊效應(yīng)，僅采用機(jī)器方向和橫向的中央3條基準(zhǔn)線進(jìn)行測(cè)量。另外，僅沿垂直的基準(zhǔn)線測(cè)量基準(zhǔn)線的位移。由此，在TD方向的中央基準(zhǔn)線與鄰近任一側(cè)基準(zhǔn)線之間，而且僅沿MD方向的中央基準(zhǔn)線和鄰近任一側(cè)的基準(zhǔn)線，測(cè)量MD方向的基準(zhǔn)線的位移，共測(cè)量6次。相似地，測(cè)量TD方向的位移。
由于在一個(gè)或兩個(gè)拉伸方向上的頸縮或線拉伸，由該方法測(cè)得的一個(gè)樣品內(nèi)的膜局部拉伸比可以變化很大。對(duì)于同時(shí)雙軸拉伸的情形，線拉伸通常在膜上顯示為一條或多條帶，基本垂直于拉伸比小于自然拉伸比的拉伸方向排列，其中這些帶與膜的其他部分相比，基本沒(méi)有充分拉伸。計(jì)算MDR的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差，由6個(gè)局部MDR測(cè)得值的標(biāo)準(zhǔn)偏差與6個(gè)局部MDR值的平均值之比表示，可量化實(shí)施例1-13的這些非均勻性。容易理解，當(dāng)厚度均勻的未拉伸流延膜用作原料時(shí)，MDR的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差也可看作成品膜厚度均勻性的間接的定性度量，因?yàn)檩^大的局部拉伸比會(huì)形成局部薄點(diǎn)，其他的都相等。也可理解的是，對(duì)于量化膜的非均勻性，還存在其他的直接和間接的測(cè)量方法。本文采用的方法是說(shuō)明性的，不應(yīng)當(dāng)視為是對(duì)本發(fā)明的限制。
拉伸性能從每個(gè)實(shí)施例的拉伸膜樣品上切出拉伸測(cè)試樣品，并在Sintech拉伸測(cè)試儀(Stoughton，馬薩諸塞)上測(cè)試。每個(gè)拉伸測(cè)試樣品都是1.25厘米寬和14厘米長(zhǎng)。采用5.08厘米的起始夾距或標(biāo)距和2.54厘米/分鐘的起始十字頭速度。達(dá)到3％應(yīng)變的形變后，采用50.8厘米/分鐘的第二速度。對(duì)于每個(gè)實(shí)施例的拉伸膜，從一個(gè)拉伸膜樣品中沿膜MD切出10個(gè)拉伸測(cè)試樣品，并進(jìn)行測(cè)試。相似地，沿TD方向進(jìn)行測(cè)量，除了從每個(gè)膜樣品中僅可切出7個(gè)而不是10個(gè)拉伸樣品，這是因?yàn)槔炷悠费貦C(jī)器方向的尺寸較小。記錄以拉伸樣品的起始夾距長(zhǎng)度為基準(zhǔn)的拉伸斷裂伸長(zhǎng)率值。另外，也記錄拉伸應(yīng)力-應(yīng)變曲線下的面積，作為拉伸體積斷裂能。記錄的所有拉伸性能值都是10個(gè)(MD)或7個(gè)(TD)拉伸樣品的平均值。
對(duì)比例由數(shù)字前加前綴“C”表示。
實(shí)施例C1MD未偏拉伸在160℃的烘箱溫度進(jìn)行拉伸。圖6顯示了說(shuō)明實(shí)施例C1的全程MDR和TDR隨時(shí)間變化的具有時(shí)間依賴性的組成部分的拉伸圖，圖7顯示了拉伸圖。拉伸圖的參數(shù)值和拉伸均勻性與拉伸測(cè)試的結(jié)果如表1所示。這是MD未偏拉伸的情形。
實(shí)施例C2近似正比拉伸在160℃的烘箱溫度進(jìn)行拉伸。圖8顯示了說(shuō)明實(shí)施例C2的全程MDR和TDR隨時(shí)間變化的具有時(shí)間依賴性的組成部分的拉伸圖，圖9顯示了拉伸圖。
實(shí)施例3MD過(guò)偏拉伸在160℃的烘箱溫度進(jìn)行拉伸。圖10顯示了說(shuō)明實(shí)施例3的全程MDR和TDR的拉伸圖。
實(shí)施例4MD過(guò)偏拉伸在160℃的烘箱溫度進(jìn)行拉伸。圖11顯示了說(shuō)明實(shí)施例4的全程MDR和TDR隨時(shí)間變化的具有時(shí)間依賴性的組成部分的拉伸圖，圖12顯示了拉伸圖。
實(shí)施例5MD過(guò)偏拉伸在160℃的烘箱溫度進(jìn)行拉伸。圖13顯示了說(shuō)明實(shí)施例5的全程MDR和TDR的拉伸圖。
實(shí)施例6MD過(guò)拉伸的拉伸在160℃的烘箱溫度進(jìn)行拉伸。圖14顯示了說(shuō)明實(shí)施例6的全程MDR和TDR的拉伸圖。
實(shí)施例7-10MD過(guò)拉伸的拉伸在160℃的烘箱溫度進(jìn)行拉伸。圖15、17、18和19分別顯示了說(shuō)明實(shí)施例7-10的全程MDR和TDR的拉伸圖。為了說(shuō)明，圖16顯示了說(shuō)明實(shí)施例8的全程MDR和TDR隨時(shí)間變化的相應(yīng)的具有時(shí)間依賴性的組成部分的拉伸圖。
實(shí)施例11在不同溫度拉伸實(shí)施例11的實(shí)施與實(shí)施例7相同，除了拉伸在155℃烘箱溫度進(jìn)行。
實(shí)施例12-13備選的圖實(shí)施例12的實(shí)施與實(shí)施例11相似，在155℃烘箱溫度進(jìn)行，最終MD拉伸參數(shù)、最終TD拉伸參數(shù)相等，而且在50％TD拉伸參數(shù)處達(dá)到MD拉伸參數(shù)的同一百分率。但是，實(shí)施例12與實(shí)施例11的不同之處在于，拉伸圖的面積B與正比拉伸圖的面積A之比不同。說(shuō)明全程MDR和TDR的相對(duì)變化的拉伸圖如圖20所示。
實(shí)施例13的實(shí)施與實(shí)施例9相似，在160℃烘箱溫度進(jìn)行，最終MD拉伸參數(shù)、最終TD拉伸參數(shù)相等，而且在50％TD拉伸參數(shù)處達(dá)到MD拉伸參數(shù)的同一百分率。但是，實(shí)施例13與實(shí)施例9的不同之處在于，拉伸圖的面積B與正比拉伸圖的面積A之比不同。說(shuō)明全程MDR和TDR的相對(duì)變化的拉伸圖如圖21所示。
關(guān)于拉伸圖和實(shí)施例的條件、同時(shí)還有說(shuō)明拉伸均勻性、斷裂伸長(zhǎng)率和斷裂能的結(jié)果均如表1所示。
表1(MD)
表1(TD)
從結(jié)果中可以看出，在其中拉伸圖曲線下方的面積與正比拉伸圖下方的面積之比至少約為1.4的拉伸圖上，MD斷裂伸長(zhǎng)率和MD斷裂能顯著增高，而且在達(dá)到最終TD拉伸參數(shù)的50％之前，達(dá)到最終MD拉伸參數(shù)的至少約75％或更高。從結(jié)果中也可看出，在其中拉伸圖曲線下方的面積與正比拉伸圖下方的面積之比至少約為1.7的拉伸圖上，MD拉伸均勻性也顯著增高，而且在達(dá)到最終TD拉伸參數(shù)的50％之前，達(dá)到最終MD拉伸參數(shù)的至少約90％或更高。預(yù)計(jì)均勻的拉伸會(huì)形成均勻的膜性能和特性。
上述的測(cè)試及其結(jié)果僅用于說(shuō)明，而不是預(yù)測(cè)，預(yù)計(jì)可以改變測(cè)試方法，得到不同的數(shù)值。
至此，已經(jīng)參照幾個(gè)實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述。給出上述詳細(xì)說(shuō)明和實(shí)施例僅是為了清楚地理解。不可由此理解為限制本發(fā)明。本行業(yè)內(nèi)技術(shù)人員會(huì)明白，不脫離本發(fā)明的范圍，可以對(duì)所述實(shí)施方式進(jìn)行許多改變。因此，本發(fā)明的范圍不應(yīng)當(dāng)限制于確切的詳細(xì)說(shuō)明和所述的結(jié)構(gòu)，而是受權(quán)利要求書所述的結(jié)構(gòu)以及這些結(jié)構(gòu)的等效物限制。
權(quán)利要求
1．一種根據(jù)拉伸圖雙軸拉伸聚合物膜達(dá)到第一和第二方向最終拉伸參數(shù)的方法，它包括如下步驟a)賦予膜足夠高的溫度，使之能進(jìn)行大量的雙軸拉伸；b)雙軸拉幅拉伸膜達(dá)到至少為第一方向最終拉伸參數(shù)1.2倍的第一方向拉伸參數(shù)最大值，其中第一方向最終拉伸參數(shù)不大于第二方向最終拉伸參數(shù)；和c)在步驟b)之后，使膜沿第一方向回縮至第一方向最終拉伸參數(shù)。
2．如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述的大部分第一方向拉伸與部分第二方向的拉伸同時(shí)進(jìn)行。
3．如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述主要部分的回縮與部分第二方向的拉伸同時(shí)進(jìn)行。
4．如權(quán)利要求2所述的方法，其中所述主要部分的回縮與部分第二方向的拉伸同時(shí)進(jìn)行。
5．如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述的第一方向拉伸參數(shù)最大值至少為第一方向最終拉伸參數(shù)的1.3倍。
6．如權(quán)利要求5所述的方法，其中所述的第一方向拉伸參數(shù)最大值至少為第一方向最終拉伸參數(shù)的1.4倍。
7．如權(quán)利要求6所述的方法，其中所述的第一方向拉伸參數(shù)最大值至少為第一方向最終拉伸參數(shù)的1.5倍。
8．如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述的第一方向是縱向，第二方向是橫向。
9．如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述的第一方向最終拉伸參數(shù)小于單軸自然拉伸參數(shù)。
10．如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述的第一方向最終拉伸參數(shù)小于正比拉伸圖的自然拉伸參數(shù)。
11．如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述的膜包括熱塑性膜。
12．如權(quán)利要求11所述的方法，其中所述的膜包括半結(jié)晶膜。
13．如權(quán)利要求12所述的方法，其中所述的膜包括聚烯烴。
14．如權(quán)利要求13所述的方法，其中所述的膜包括聚丙烯。
15．如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述的步驟b)還包括沿膜的兩邊用許多夾子夾緊膜，并順著橫向岔開的夾子導(dǎo)引裝置沿機(jī)器方向推進(jìn)夾子。
16．如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述的步驟b)還包括在達(dá)到不高于第二方向最終拉伸參數(shù)的50％之前，拉伸膜至第一方向最終拉伸參數(shù)的至少75％。
17．如權(quán)利要求16所述的方法，其中所述的步驟b)還包括在達(dá)到不高于第二方向最終拉伸參數(shù)的50％之前，拉伸膜至第一方向最終拉伸參數(shù)的至少90％。
18．如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述的步驟b)還包括在達(dá)到不高于第二方向最終拉伸參數(shù)的50％之前，拉伸膜至高于第一方向最終拉伸參數(shù)的100％。
19．如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述的步驟b)還包括在達(dá)到不高于第二方向最終拉伸參數(shù)的50％之前，拉伸膜至第一方向拉伸參數(shù)的最大值。
20．如權(quán)利要求1所述的方法，其中ⅰ)為0拉伸參數(shù)的點(diǎn)與為第一和第二方向最終拉伸參數(shù)的點(diǎn)之間的直線，表示正比的拉伸圖，并確定出正比的拉伸面積，和ⅱ)表示為0拉伸參數(shù)的點(diǎn)與為第一和第二方向最終拉伸參數(shù)的點(diǎn)之間的拉伸圖的曲線，確定出至少為正比拉伸面積1.4倍的面積。
21．如權(quán)利要求20所述的方法，其中表示為0拉伸參數(shù)的點(diǎn)與為第一和第二方向最終拉伸參數(shù)的點(diǎn)之間的拉伸圖的曲線，確定出至少為正比拉伸面積1.7倍的面積。
22．一種由權(quán)利要求1所述的方法得到的膜。
23．一種帶背襯的帶，所述背襯包括第一主表面和該第一主表面上的一層粘合劑，其中所述的背襯包含權(quán)利要求22所述的膜。
24．一種根據(jù)拉伸圖雙軸拉伸聚丙烯膜達(dá)到第一和第二方向最終拉伸參數(shù)的方法；其中所述的第一方向最終拉伸參數(shù)不大于第二方向最終拉伸參數(shù)，而且所述的第一方向拉伸參數(shù)小于正比拉伸圖的自然拉伸參數(shù)；所述方法包括如下步驟a)賦予膜足夠高的溫度，使之能進(jìn)行大量的雙軸拉伸；b)拉伸膜達(dá)到至少為第一方向最終拉伸參數(shù)1.2倍的第一方向拉伸參數(shù)最大值，其中所述的第一方向最大值拉伸的主要部分與部分第二方向的拉伸同時(shí)進(jìn)行；和c)在步驟b)之后，使膜沿第一方向回縮至第一方向最終拉伸參數(shù)。
25．一種由權(quán)利要求24所述的方法得到的膜。
26．一種帶背襯的帶，所述背襯包括第一主表面和該第一主表面上的一層粘合劑，其中所述的背襯包含權(quán)利要求25所述的膜。
27．如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述的第二方向最終拉伸參數(shù)大于單軸自然拉伸參數(shù)。
28．如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述的第二方向最終拉伸參數(shù)大于正比拉伸圖的自然拉伸參數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明涉及根據(jù)過(guò)拉伸的拉伸圖雙軸拉伸聚合物膜達(dá)到第一和第二方向最終拉伸參數(shù)的方法。該方法包括如下步驟:a)賦予膜足夠高的溫度,使之能進(jìn)行大量的雙軸拉伸;b)雙軸拉幅拉伸膜達(dá)到至少為第一方向最終拉伸參數(shù)(14)的1.2倍的第一方向拉伸參數(shù)最大值(48),其中第一方向最終拉伸參數(shù)不大于第二方向最終拉伸參數(shù);和c)在步驟b)之后,使膜沿第一方向回縮至第一方向最終拉伸參數(shù)。
文檔編號(hào)B29C55/12GK1325340SQ99812859
公開日2001年12月5日 申請(qǐng)日期1999年3月16日 優(yōu)先權(quán)日1998年11月13日
發(fā)明者黃超平, T·P·漢申, A·P·弗格森, W·W·梅里爾, F·J·羅什卡, J·N·杰克遜 申請(qǐng)人:美國(guó)3M公司