專利名稱：定向撕裂的布狀聚合薄膜的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及布狀聚合薄膜和從其制得的包括膠帶用聚合襯底的產(chǎn)品。具體而言，本發(fā)明涉及容易用手撕裂的聚合薄膜，其帶有特定結(jié)構(gòu)和對齊的穿孔，以定向控制撕裂。
背景技術(shù)：
含有織布襯底的膠帶廣泛使用，如用在售給消費(fèi)者及專業(yè)人員的常規(guī)管線膠帶中。使用織布作為膠帶襯底的優(yōu)點(diǎn)之一是其可在膠帶的長度或機(jī)器方向(″MD″)和膠帶的寬度或橫向(″TD″)上提供高抗張強(qiáng)度和低斷裂延長性的組合。對于許多應(yīng)用而言，這種高強(qiáng)度和低延長性極為重要。膠帶襯底的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是沿這兩個(gè)基本方向中的每一個(gè)方向都容易直線撕裂?？棽家r底也具有許多膠帶應(yīng)用中所需的褶皺和一致特性，并使通常用織布襯底制成的多種膠帶在市場銷售時(shí)有所需的外觀。
織布作為膠帶襯底也有幾個(gè)缺點(diǎn)。在許多應(yīng)用中，織布結(jié)構(gòu)必須用膠帶中所用的粘合劑浸透，從而比薄膜襯底膠帶所用的粘合劑量大。在一些應(yīng)用中，需要膠帶上表面光滑或非纖維狀，所以布襯底必須層壓或涂覆。此外，用手撕裂的布襯底膠帶經(jīng)常使松散的纖維從一個(gè)或兩個(gè)撕裂邊緣突出。最后，布襯底通常比聚合薄膜襯底貴。
適用作膠帶襯底材料及適用作需要高抗張強(qiáng)度和直線撕裂的其他應(yīng)用中的聚合薄膜，公開于WO 200211978A中，標(biāo)題為″Cloth-likePolymeric Films″。WO‘978中的薄膜包括多個(gè)延長橢圓穿孔，并以能夠使薄膜表現(xiàn)出布材料性能的方式成形和排列。Martin等人的美國專利4,609,107公開了特定形狀、緊密間隔的穿孔，這為用于快餐包裝的容易打開的塑料帶提供了可控制的撕裂線。引導(dǎo)撕裂的切口和孔可以是沿包裝膠帶長度(MD)的直裂縫、圓形孔、″L″形、″V″形或″U″形切口，這些公開于WO 96/24549中。包括單軸定向結(jié)晶聚合物的至少兩個(gè)薄片的帶皺熱塑性制品及制備這種薄片的方法公開于Parker的美國專利3,649,431中。為形成Parker的帶皺結(jié)構(gòu)，在緊密間隔的穿孔周圍熔融連接多個(gè)薄片。對于特定應(yīng)用而言，仍需要可選擇的聚合物薄膜膠帶襯底，其具有低成本和織物的強(qiáng)度、延伸性、撕裂和一致性能，并沿所需撕裂路徑提供鋸齒少的撕裂線，同時(shí)在垂直于撕裂線的方向保持抗張強(qiáng)度。
發(fā)明概述本發(fā)明涉及適用作膠帶襯底材料及適用作需要高抗張強(qiáng)度和沿撕裂路徑用手撕裂的其他應(yīng)用中的聚合薄膜。該聚合薄膜具有多個(gè)穿孔，其結(jié)構(gòu)和排列使得該薄膜表現(xiàn)出布材料的多種性能。穿孔的結(jié)構(gòu)和排列提供了一種能夠容易沿所需撕裂路徑撕裂、但仍具有足夠抗張強(qiáng)度以用于膠帶應(yīng)用中的薄膜。
本發(fā)明一個(gè)方面提供一種聚合薄膜，其包括排列在所需撕裂路徑中的多個(gè)穿孔。每個(gè)穿孔限定了一個(gè)在邊界處具有突起脊部的開口區(qū)域。該穿孔形狀包括兩端窄端和與該窄端相對的寬端。排列多個(gè)穿孔以沿所需撕裂路徑進(jìn)行可預(yù)測的撕裂。所需撕裂路徑延伸通過寬端中心部分并通過每個(gè)穿孔的窄端。每個(gè)穿孔的窄端沿同一所需撕裂路徑最接近于相鄰穿孔的寬端。該穿孔薄膜提供改進(jìn)的撕裂性能，同時(shí)保持抗張強(qiáng)度。穿孔排列限定的所需撕裂路徑可以基本上是穿孔直線或曲線，并且在直線情況下，可以垂直于該薄膜的一個(gè)側(cè)緣。一些實(shí)施方案可以包括多個(gè)所需撕裂路徑。
在一些實(shí)施方案中，聚合薄膜中穿孔的長度大于或等于在同一所需撕裂路徑中相鄰穿孔間的距離。此外，在一些實(shí)施方案中，長度也通常大于穿孔寬度，寬度也通常大于在同一所需撕裂路徑中相鄰穿孔間的距離。當(dāng)多個(gè)穿孔圖案包括多個(gè)所需撕裂路徑時(shí)，多個(gè)撕裂路徑可以排列成穿孔行。在一些實(shí)施方案中，有利的是穿孔行間的間隙大于或等于同一行內(nèi)穿孔間的間距。也優(yōu)選的是對于一些實(shí)施方案而言，穿孔行間的間隙小于或等于穿孔最寬端處的寬度。
本發(fā)明也涉及一種制造穿孔的聚合薄膜的方法。該方法包括提供聚合薄膜，及穿孔該薄膜，以形成排列在所需撕裂路徑中的多個(gè)穿孔。每個(gè)穿孔形成帶有突起脊部的特定形狀和結(jié)構(gòu)的開口區(qū)域。每個(gè)穿孔也包括兩端，窄端和相對寬端。多個(gè)穿孔沿所需撕裂路徑排列。所需撕裂路在寬端中心部分徑延伸通過一系列穿孔并通過每個(gè)穿孔的窄端。排列穿孔，使得每個(gè)穿孔的窄端沿同一所需撕裂路徑最接近于相鄰穿孔的寬端。
本發(fā)明上述概述不意圖說明本發(fā)明所討論的每個(gè)實(shí)施方案。
附圖簡要說明下面結(jié)合附圖進(jìn)一步闡明本發(fā)明，其中各圖不是依比例作的，其中在各附圖中相同結(jié)構(gòu)由相同附圖標(biāo)記表示，及其中

圖1是本領(lǐng)域公知的穿孔圖案的俯視圖；圖2是按本發(fā)明實(shí)施方案制造的多層聚合薄膜的剖視圖；圖3是按本發(fā)明實(shí)施方案帶有穿孔的一段薄膜的放大圖；圖3a是本發(fā)明實(shí)施方案單個(gè)穿孔的放大圖；圖3b是本發(fā)明實(shí)施方案單個(gè)穿孔的放大圖；圖4a是本發(fā)明實(shí)施方案按預(yù)期撕裂路徑的穿孔圖案的俯視圖；圖4b是在開始撕裂后，圖4a穿孔圖案的俯視圖；圖5是本發(fā)明實(shí)施方案穿孔圖案的俯視圖；圖6a-6d是撕裂傳播線通過穿孔圖案的俯視圖；及圖7-17是本發(fā)明實(shí)施方案穿孔形狀的放大圖。
發(fā)明詳細(xì)說明本發(fā)明涉及一種改進(jìn)的聚合薄膜，尤其是布狀聚合薄膜。聚合薄膜通常包括至少一層帶有多個(gè)穿孔的聚合層。這些穿孔的形狀和排列使得它們可以沿，例如橫向(TD)中的定向路徑容易用手撕裂薄膜。穿孔足以使薄膜保持抗張強(qiáng)度，同時(shí)提高沿所需撕裂路徑用手撕裂的能力，使得薄膜適用作膠帶襯底。
在一個(gè)實(shí)施方案中，穿孔可以是等腰三角形。然而，更常見的穿孔形狀是具有一個(gè)傳播撕裂的窄端及相對寬端，其用于交切從相鄰穿孔的窄端傳播的撕裂。排列穿孔使得在撕裂傳播路徑中每個(gè)穿孔窄端最接近于相鄰穿孔的寬端，使得穿孔都指向與沿限定的撕裂軸所需的撕裂傳播路徑相同的方向。每個(gè)穿孔的基部或?qū)挾嘶旧显谒薅ㄋ毫演S的中心。這種穿孔聚合薄膜可與一個(gè)或多個(gè)額外層或薄膜連接，如與頂層連接以提供耐久性或不滲透性，或與底層連接以提供粘合性。
圖1表明WO 200211978A的薄膜穿孔圖案2，其標(biāo)題為″Cloth-likePolymeric Films″。圖1包括多個(gè)穿孔，每一個(gè)通常是橢圓形，且長度大于寬度。穿孔排成的行和列與MD和TD成角約45°，相鄰行的穿孔以相反角定向。這種穿孔圖案提供相對較直的MD撕裂線8和TD撕裂線10。
圖2表明根據(jù)本發(fā)明使用穿孔薄膜作為膠帶襯底材料制造的復(fù)合聚合膠帶12的截面。聚合膠帶12包含具有第一主表面16和第二主表面18的穿孔薄膜14。穿孔薄膜14包含在其厚度內(nèi)延伸的穿孔15。在所示的實(shí)施方案中，每個(gè)穿孔15邊緣沿第二主表面18包括環(huán)繞每個(gè)穿孔的突起部分20。突起部分20也可以稱為突起脊部或輪緣，由穿孔內(nèi)部的聚合物材料形成，該材料經(jīng)熔融收縮并釋放其定向能，從而環(huán)繞穿孔周圍形成輪緣。這種輪緣可以連續(xù)地環(huán)繞穿孔。在一些實(shí)施方案中，突起部分20繞每個(gè)穿孔厚度基本上均勻。已觀察到脊部會(huì)增強(qiáng)穿孔薄膜的撕裂性能。突起脊部是細(xì)小的結(jié)構(gòu)并能使薄膜更象布材料。穿孔薄膜14通常是取向薄膜，例如雙軸取向薄膜。
在圖2的實(shí)施方案中，聚合膠帶12還包括頂部薄膜22和底部薄膜24。在所示的實(shí)施方案中，頂部薄膜22使聚合膠帶12具有耐久性，并進(jìn)一步提高膠帶12的強(qiáng)度，使其具有流體不可滲透性。底部薄膜24例如是粘合劑組合物。額外或可選擇的層可用于制造膠帶12。各層排列也可以改變。因此，例如，粘合劑可以直接涂覆到頂部薄膜22，而不是涂覆到穿孔層。
下面詳細(xì)討論用于制造本發(fā)明的穿孔聚合薄膜的各種材料和方法。
A.穿孔圖案形成在聚合薄膜14中的穿孔圖案會(huì)影響本發(fā)明的布狀薄膜和膠帶襯底的撕裂和拉伸性能。在圖3中，表明常用穿孔薄膜30一部分的放大布局圖，機(jī)器方向是從上至下，橫向是從左至右。穿孔可以在薄膜全部表面的大部分上形成圖案，圖3所示圖案是這種圖案的代表性部分。薄膜30的穿孔圖案包括多行穿孔。所示第一分行包括穿孔31a和31b，第二分行包括穿孔32a和32b。盡管在圖3實(shí)施方案中各行平行于TD，垂直于MD，但是在本發(fā)明其他實(shí)施方案中，多個(gè)穿孔或圖案可以包括限定所需撕裂路徑的一行或多行穿孔。所需撕裂路徑定義成延伸通過排列的穿孔的線或軸，可以是沿任何直線或曲線。
本發(fā)明預(yù)想了多種可能的穿孔形狀，如圖3的等腰三角形或如圖7-17所示的其他實(shí)施方案，包括″V″形、″Y″形、″T″形和箭頭狀的穿孔。本發(fā)明的穿孔形狀可參考各種關(guān)鍵參數(shù)來描述，包括每個(gè)穿孔的絕對尺寸和定向，再加上穿孔彼此之間的位置。每個(gè)穿孔的關(guān)鍵參數(shù)包括長度″a″、寬度″b″、中心點(diǎn)″W″、主體外圍點(diǎn)″X″、″Y″和″Z″。每個(gè)穿孔可描述為含有兩端，窄端36和寬端38，其中″X″點(diǎn)位于每個(gè)穿孔的窄端36，而″Y″和″Z″位于每個(gè)穿孔的寬端38，限定了每個(gè)穿孔的寬度″b″。距離″c″表示在同一行或撕裂路徑40中的穿孔間的距離，也就是一個(gè)穿孔的窄端36和另一個(gè)穿孔的寬端38間的距離，這兩個(gè)穿孔是同一行并沿著同一所需撕裂路徑40的最接近的穿孔。
所需撕裂路徑中的穿孔的排列使得一個(gè)穿孔的窄端36最接近于相鄰穿孔的寬端38，且一行中所有穿孔基本上都沿著所需撕裂路徑40排列。所需撕裂路徑40是線或軸，其基本上通過窄端36和寬端38的中心部分延伸，約與每個(gè)穿孔的″Y″和″Z″點(diǎn)等距離。具體而言，同一所需撕裂路徑40內(nèi)的穿孔通常其中心沿著同一軸，且每個(gè)穿孔的窄端處于同一側(cè)，或該穿孔全部″指向″相同方向。在一些實(shí)施方案中，穿孔形狀是對稱的，如圖7-15，對稱線沿所需撕裂路徑40。然而，非對稱形狀如圖16和17也屬本發(fā)明范圍。在相同撕裂路徑4中所有穿孔的排列提供了優(yōu)選的撕裂方向42，和穿孔所指向的方向相同。當(dāng)在優(yōu)選的撕裂方向42上施加外力時(shí)，包括本發(fā)明穿孔圖案的薄膜30或膠帶將提供可控制的撕裂傳播線44。
距離″d″定義為穿孔寬端38處邊緣和相鄰行中第二穿孔寬端38處邊緣間的距離。參考圖3，距離″d″被圖示為穿孔31b的點(diǎn)″Z″和穿孔32b的點(diǎn)″Y″間的近似距離。同一行中相鄰穿孔的中心點(diǎn)″W″間的距離等于″c+a″。相鄰行的相鄰穿孔的中心點(diǎn)″W″間的距離等于″b+d″。
穿孔的絕對尺寸如下。長度″a″可依據(jù)所的需應(yīng)用和所需的抗張強(qiáng)度而變化。穿孔長度″a″通常約0.5～5.0mm(20～200密耳)，更通常為0.7～3.0mm(28～120密耳)，甚至更通常為1.0～2.5mm(40～100密耳)。
適當(dāng)穿孔的寬度″b″可依據(jù)所需的應(yīng)用、所需的抗張強(qiáng)度和撕裂線可接受的鋸齒水平而變化。穿孔寬度″b″通常約0.2～3.0mm(8～120密耳)，更通常為0.5～2.0mm(20～80密耳)。
距離″c″也可依據(jù)所需的應(yīng)用和所需的抗張強(qiáng)度而變化。同一行或撕裂路徑中穿孔間的距離通常小于3mm(120密耳)，更通常小于2mm(80密耳)，甚至更通常小于1.5mm(60密耳)。
如果穿孔圖案包括一排穿孔行，距離″d″可依據(jù)所需的應(yīng)用、所需的抗張強(qiáng)度和撕裂線可接受的鋸齒水平而變化。相鄰行穿孔間的距離″d″通常小于4mm(160密耳)，更通常小于3mm(120密耳)，甚至更通常小于2mm(80密耳)。
圖7-9顯示了本發(fā)明其他實(shí)施方案的″V″形、″Y″形和″T″形穿孔。圖3a和3b也更詳細(xì)地表明了″V″形和″T ″形穿孔。在字母或字符形狀的穿孔例子中，距離″e(cuò)″定義為用于形成該字符的線的寬度。距離″e(cuò)″通常小于3mm(120密耳)，更通常小于2mm(80密耳)，甚至更通常小于1mm(40密耳)。
當(dāng)薄膜中多個(gè)穿孔包括多行圖案時(shí)，這些行可以“指向”交替、相反的方向，如圖3和圖4a所示。這種實(shí)施方案特別適用于使得使用者可以從任一側(cè)用手撕裂的膠帶結(jié)構(gòu)，而仍能從膠帶的任一側(cè)緣在優(yōu)選的撕裂方向上得到所需的撕裂傳播。此外，在大多數(shù)膠帶應(yīng)用，重要的是使距離″d″通常最小化至小于約4mm，使得使用者可以沿膠帶側(cè)緣選擇任一點(diǎn)開始撕裂。換句話說，通過保持距離″d″極小，可以基本上在沿邊緣的任一點(diǎn)撕裂薄膜或膠帶。
一種特別有用的實(shí)施方案是包括聚合薄膜的膠帶，該薄膜包括在交替行中朝相反方向排列的等腰三角形穿孔圖案，如圖3、4a和4b所示的圖案。
參照圖3，在點(diǎn)50處將撕裂起始力應(yīng)用至薄膜30的邊緣46，從而在優(yōu)選的撕裂方向42中產(chǎn)生撕裂傳播線44。撕裂線44在撕裂力方向傳播，并沿點(diǎn)″Y″和″Z″間的穿孔31b的寬度″b″在點(diǎn)52處被最接近的穿孔31b所交切。一旦撕裂線交切穿孔31b，那么穿孔的開口空間不會(huì)抵抗撕裂，從而向穿孔31b的點(diǎn)″X″傳播撕裂。穿孔周圍的突起部分20(圖3中未顯示)會(huì)抑制撕裂從穿孔31b的″X″和″Y″或″X″和″Z″間的一些點(diǎn)傳播。因此，穿孔的形狀和結(jié)構(gòu)促進(jìn)在點(diǎn)″X″附近從窄端36傳播撕裂線44。
由于所施加的撕裂力的方向和聚合物薄膜的取向，通常撕裂線44以與所需撕裂路徑40成不大于45°的角傳播，如可能的撕裂傳播線44a和44b，線44a和44b間的角約不大于90°。如果穿孔31a的寬度″b″大于或等于距離″c″，那么通常撕裂線將交切穿孔31a，其是在所需撕裂路徑中的下一個(gè)穿孔。如果寬度″b″比距離″c″大兩倍，那么很大可能是，撕裂傳播線44會(huì)和所需撕裂路徑40中的下一個(gè)穿孔31a相交。
圖4a表明本發(fā)明的薄膜或膠帶80，其帶有三角形的″2-方向″穿孔圖案，優(yōu)選的撕裂方向42和所需撕裂路徑40。當(dāng)用手施加撕裂力時(shí)，在側(cè)緣46上的撕裂起始點(diǎn)50開始，撕裂進(jìn)行通過穿孔行，包括例如穿孔82、84和86。圖4b表明按本發(fā)明的方式，通過撕裂傳播線44、沿所需撕裂路徑40、并通過穿孔82和84撕裂圖4a的薄膜或膠帶80。
在其他實(shí)施方案中，可能需要提供所包含的行都指向相同方向的穿孔圖案，使得優(yōu)選的撕裂方向42對于全部薄膜或膠帶都是單方向的。在其他實(shí)施方案中，優(yōu)選的是相鄰行的穿孔都指向一個(gè)方向和其他相鄰行的穿孔都指向另一方向的設(shè)計(jì)的結(jié)合，從而提供不同的優(yōu)選撕裂方向。
可以設(shè)計(jì)多種可能的穿孔圖案以用于具體應(yīng)用，可以使用單或多穿孔行的各種組合；改變行間距離；改變穿孔形狀和/或尺寸；行或不同穿孔行內(nèi)的改變；改變優(yōu)選的撕裂方向，直線或曲線的撕裂穿孔路徑，撕裂傳播路徑相互之間及與相對于MD和TD的各種方向或角度的組合。圖5表明具有穿孔形狀、尺寸、行和所需撕裂路徑的各種組合的穿孔圖案，所有這些都仍在本發(fā)明的關(guān)鍵參數(shù)內(nèi)。
當(dāng)用手在優(yōu)選的撕裂方向撕裂這種薄膜或膠帶時(shí)，撕裂在具體撕裂傳播路徑40或穿孔行中沿一系列穿孔從穿孔傳播至穿孔，而很少從行″跳出″即將撕裂傳遞到相鄰路徑或行。此外，在不與撕裂傳播路徑40或優(yōu)選的撕裂方向42成直線的任何角度或方向用手撕裂都很困難，并且最可能使撕裂產(chǎn)生鋸齒和/或在不需要的方向撕裂。
因此，有利的是本發(fā)明的薄膜和膠帶在可控制的方向上撕裂。本文中，直線撕裂指以基本上直線的方式沿所需撕裂路徑沿薄膜傳播撕裂的性質(zhì)，如在布襯底膠帶上所觀察到的，包括管線膠帶。這種撕裂通常不是完美直線，而是基本上為直線方向。此外，本發(fā)明得到的撕裂薄膜偶爾仍會(huì)偏離直線，并且不需要提供光滑邊緣。本發(fā)明得到的薄膜通常比未穿孔薄膜有更好的直線撕裂。此外，與其他穿孔薄膜相比，本發(fā)明薄膜通常表現(xiàn)出更好的撕裂控制。
具體而言，與圖4a相似的圖案提供高抗張強(qiáng)度、低斷裂延長性、容易沿薄膜或膠帶的撕裂傳播路徑在優(yōu)選撕裂方向撕裂、宏觀直線撕裂能力的獨(dú)特組合。本發(fā)明制得的膠帶的撕裂傳播力也與通常用作膠帶襯底的織布在相同范圍內(nèi)。
本發(fā)明薄膜和膠帶的撕裂和拉伸性能受穿孔的薄膜的性能和穿孔圖案影響。如果穿孔前薄膜是在MD和TD方向具有極接近平衡的撕裂和拉伸性能的雙軸取向薄膜時(shí)，那么穿孔圖案將決定穿孔薄膜中的MD和TD性能間的平衡。
每個(gè)穿孔周圍的突起部分、脊部或輪緣(相對于未穿孔薄膜)將撕裂的傳播控制到比織布適合的程度，并且隨著撕裂挨個(gè)通過繞每個(gè)穿孔的脊部能發(fā)出撕布的聲音。而且，相對于未穿孔薄膜，撕裂初始力降低。
圖6a表明帶有菱形穿孔圖案的薄膜。圖6a也表明沿側(cè)緣46在點(diǎn)50開始的撕裂線。撕裂傳播線交切行70的第一穿孔60，并沿行70繼續(xù)到穿孔61，從行70的穿孔61跳到行71的穿孔62，最后跳到行73的穿孔68。通過計(jì)算撕裂線傳播通過的行數(shù)可以定量測量這種撕裂線，在本例中是3，或者測量在MD方向穿過這些行的垂直距離也可以定量測量。圖6b表明帶有包括直角三角形的穿孔圖案的薄膜，也表明在沿側(cè)緣46的點(diǎn)50在優(yōu)選的撕裂方向42(TD方向)開始的撕裂線。然而，可以看到，對于直角三角形的這種特殊排列，撕裂傳播線44不能沿所需撕裂路徑40通過穿孔102、103、105和107，而是傳播通過穿孔104、106和108。圖6c和6d也表明包括三角形的穿孔圖案，而三角形穿孔的排列代表本發(fā)明的不優(yōu)選實(shí)施方案。
B.材料本發(fā)明制備的薄膜部分地或完全由聚合材料形成，包括熱塑性組合物。在具體實(shí)施方案中，穿孔薄膜通常是熱塑性聚烯烴，包括聚丙烯。適合時(shí)可以有利地使用其他聚合物，特別是常用于制備雙軸取向取向薄膜的那些聚合物，如聚對苯二甲酸乙二醇酯和其他聚酯。本發(fā)明中，術(shù)語″聚丙烯″包括含有至少約90wt.％丙烯單體單元的共聚物?！寰郾逡舶ê兄辽偌s75wt.％聚丙烯的聚合物混合物。
聚丙烯優(yōu)選主要是全同立構(gòu)的，因此全同立構(gòu)規(guī)整度指數(shù)至少約80％，正庚烷溶解含量小于約15wt.％，根據(jù)ASTM D1505-96(″Densityof Plastics by the Density-Gradient Technique″)測得的密度約為0.86～0.92克/cm3。這種混合物中適合的額外聚合物包括但不限于丙烯共聚物、聚乙烯、具有4～8個(gè)碳原子的單體的聚烯烴及其他聚丙烯樹脂。
本發(fā)明中常用的聚丙烯根據(jù)ASTM D1238-95(″Flow Rates ofThermoplastics by Extrusion Plastometer″)在230℃溫度和21.6N外力下其熔流指數(shù)約0.1～15克/10分鐘，重均分子量約為100,000～400,000，多分散性指數(shù)約為2～15。使用差示掃描量熱法測得，本發(fā)明中常用的聚丙烯其熔點(diǎn)大于約130℃，優(yōu)選大于約140℃，最優(yōu)選大于約150℃。
此外，本發(fā)明中所用的聚丙烯可以是具有乙烯單體單元和/或4-8個(gè)碳原子的α-烯烴單體單元的共聚物、三聚物、四聚物等。其他適合的共聚單體包括但不限于1-癸烯，1-十二烯，乙烯基環(huán)己烯，苯乙烯，烯丙基苯，環(huán)戊烯，降冰片烯，及5-甲基降冰片烯。所述共聚單體的存在量不能對所需的薄膜和膠帶性能和特性有不利影響，通常其含量小于10wt.％。一種適合的聚丙烯樹脂是全同立構(gòu)聚丙烯均聚物樹脂，其熔流指數(shù)為2.5g/10分鐘，商業(yè)上可以按產(chǎn)品代號(hào)3374從FINA Oiland Chemical Co.，Dallas，TX得到。
在處理過程中通過加入有機(jī)過氧化物，可以有意地部分降解聚丙烯，如具有達(dá)到6個(gè)碳原子的烷基的二烷基過氧化物，2，5-二甲基-2，5-二(叔丁基過氧化)己烷，二叔丁基過氧化物。降解因子為約2～15是適合的。以廢薄膜或邊角料形式回收或再處理的聚丙烯也可加到聚丙烯中，其量小于約60wt.％。
用于本發(fā)明中的聚丙烯可任意地包括其量不會(huì)對所需的特性和性能有不利影響的合成或天然樹脂，通常為1～40wt.％，分子量約為300～8000，軟化點(diǎn)約為60℃～180℃。這種樹脂可選自石油樹脂，苯乙烯樹脂，環(huán)戊二烯樹脂，萜烯樹脂。石油樹脂通常其單體成分包括苯乙烯，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，及/或戊二烯。苯乙烯樹脂通常其單體成分包括苯乙烯，甲基苯乙烯，乙烯基甲苯，及/或丁二烯。環(huán)戊二烯樹脂通常其單體成分包括環(huán)戊二烯和任選的其他單體。萜烯樹脂通常其單體成分包括蒎烯，α-蒎烯，二戊烯，檸檬烯，月桂烯，及莰烯。這些樹脂可以部分或完全氫化。
在圖2所示實(shí)施方案中，上薄膜22包括熱塑性塑料，可以選擇用于特定膠帶應(yīng)用中。在一個(gè)實(shí)施方案中，聚合膠帶可以是管線膠帶，上薄膜22可以是聚烯烴，優(yōu)選聚乙烯，更優(yōu)選低密度聚乙烯。在另一種實(shí)施方案中，聚合膠帶可以是透氣帶，如醫(yī)用帶，上薄膜22可以是可滲透的聚合物，如聚氨酯。在另一種實(shí)施方案中，聚合膠帶可以是不卷曲的尺寸穩(wěn)定的膠帶，上薄膜22可以是聚丙烯薄膜，其熱膨脹系數(shù)在每個(gè)基本平面方向基本上與穿孔薄膜14相同。
在穿孔薄膜層14的第二主表面18上涂覆成下薄膜24的粘合劑可以是本領(lǐng)域中公知的任何適合粘合劑。優(yōu)選的粘合劑是因壓力、熱或其組合而活化的那些。適合的粘合劑包括基于丙烯酸酯，橡膠樹脂，環(huán)氧膠，聚氨脂或其組合的那些。粘合劑可以通過溶液、水基或熱熔涂覆方法來涂覆。粘合劑可以包括熱熔涂覆的制劑，轉(zhuǎn)移涂覆的制劑，溶劑涂覆的制劑，乳膠制劑，及層壓的熱活化和水活化的粘合劑。本發(fā)明有用的粘合劑包括壓敏粘合劑。公知的是壓敏粘合劑具有有效和永久的粘性，用不超過指壓的壓力就可粘著，并有足夠的能力固持在被粘物上。
各種粘合劑可用于形成下薄膜24，包括基于如下一般組合物的那些聚丙烯酸酯；聚乙烯醚；二烯橡膠，如天然橡膠，聚異戊二烯，聚丁二烯；聚異丁烯；氯丁橡膠；丁基橡膠；丁二烯-丙烯腈聚合物；熱塑性彈性體；嵌段共聚物，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，苯乙烯-丁二烯聚合物；聚-α-烯烴；無定形聚烯烴；硅樹脂；含有乙烯的共聚物，如乙烯基乙酸乙酯，丙烯酸乙酯，甲基丙烯酸乙酯；聚氨酯；聚酰胺；環(huán)氧樹脂；聚乙烯吡咯烷酮和乙烯吡咯烷酮共聚物；聚酯；及上述物質(zhì)的混合物或共混物(連續(xù)或不連續(xù)相)。
此外，粘合劑可含有添加劑，如增粘劑，增塑劑，填充劑，抗氧化劑，穩(wěn)定劑，顏料，擴(kuò)散材料，固化劑，纖維，細(xì)絲，溶劑。此外，粘合劑可任意地通過任何公知方法固化。粘合劑可以按任何所需的量應(yīng)用，通常干燥后涂覆量約為0.001～0.01克/cm2。
有利壓敏粘合劑的一般說明可以參見Encyclopedia of PolymerScience and Engineering，Vol.13，Wiley-Interscience Publishers(NewYork，1988)。有用壓敏粘合劑的額外說明可以參見Encyclopedia ofPolymer Science and Technology，Vol.1，Interscience Publishers(NewYork，1964)。
本發(fā)明的薄膜可任意地包括穿孔薄膜層14，上薄膜22或任何插入層，添加劑和本領(lǐng)域公知的其他組分。例如，本發(fā)明的薄膜和膠帶可以含有填充劑、顏料和其他著色劑、防結(jié)塊劑、潤滑劑、增塑劑、處理助劑、抗靜電劑、成核劑、抗氧化劑和熱穩(wěn)定劑、紫外線穩(wěn)定劑和其他性能改性劑。填充劑和其他添加劑優(yōu)選的加入量不能對優(yōu)選實(shí)施方案的性能有不利影響。
有機(jī)填充劑可以包括有機(jī)染料和樹脂及有機(jī)纖維，如尼龍和聚酰亞胺纖維，及其他物質(zhì)，任意地交聯(lián)的聚合物，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)烯烴聚合物等。
無機(jī)填充劑可以包括顏料，熱解法二氧化硅和其他形式的二氧化硅，硅酸鹽，如硅酸鋁或硅酸鎂，高嶺土，云母，硅鋁酸鈉，硅鋁酸鉀，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，炭黑，石墨，玻璃珠，玻璃泡，礦物纖維，粘土顆粒，金屬顆粒等。
在某些應(yīng)用中，有利的是在取向過程中在填充劑顆粒周圍形成空穴。有機(jī)和無機(jī)填充劑也可以有效地用作防結(jié)塊劑?？蛇x擇地或此外，可以使用潤滑劑，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(如芥酸酰胺，油酸酰胺，硬脂酰胺，及山崳酸酰胺)。
薄膜可以含有抗靜電劑，包括脂肪叔胺，單硬脂酸甘油酯，堿金屬烷基磺酸鹽，乙氧基化或丙氧基化的聚二有機(jī)硅氧烷，聚乙二醇酯，聚乙二醇醚，脂肪酸酯，乙醇酰胺，甘油單脂和二酯，乙氧基化的脂肪胺。也可以包括有機(jī)或無機(jī)成核劑，如二芐基山梨糖醇或其衍生物，喹吖二酮和其衍生物，苯甲酸的金屬鹽如苯甲酸鈉，二(4-叔丁基-苯基)磷酸鈉，二氧化硅，云母，斑脫土。
也可以包括抗氧化劑和熱穩(wěn)定劑，包括酚醛樹脂型(如季戊四醇四[3-(3，5-二-叔丁基-4-羥基苯基)丙酸酯]和1，3，5-三甲基-2，4，6-三(3，5-二-叔丁基-4-羥基芐基)苯)，堿金屬和堿土金屬的硬脂酸鹽和碳酸鹽。其他添加劑如阻燃劑、紫外線穩(wěn)定劑、相容劑、抗菌劑(例如氧化鋅)、導(dǎo)電劑和導(dǎo)熱劑(例如氧化鋁、氮化硼、氮化鋁、鎳顆粒)也可以共混進(jìn)用于形成薄膜或膠帶襯底的聚合物中。
可任意地在主表面16和18之一或二者上通過火焰或電暈放電或其他表面處理(包括化學(xué)底漆)來處理膠帶12的穿孔薄膜層14，以提高涂層的粘合性。此外，上薄膜22露出的表面可以用任意的低粘性背面涂膠材料涂覆，以限制相對表面粘合劑層和上薄膜22間的粘合，從而使膠帶輥容易打開，這在涂覆粘合劑的膠帶制造領(lǐng)域中是公知的。
當(dāng)本發(fā)明的薄膜用作膠帶襯底時(shí)，優(yōu)選其最終厚度約為0.5密耳～6密耳(0.013mm～0.152mm)。也可以使用較厚和較薄的薄膜，只要薄膜厚至足以避免過于薄和難于處理即可，也不能厚至產(chǎn)生不需要的剛性或硬性而難于處理或使用。根據(jù)測量相對于平均值的標(biāo)準(zhǔn)偏差，而測得沿織物向下除了邊緣區(qū)域的橫過整個(gè)薄膜內(nèi)部寬度的薄膜厚度的變化優(yōu)選小于10％。
將薄膜襯底轉(zhuǎn)化成膠帶的細(xì)節(jié)是公知的。例如參見美國專利4,451,533，″Dispensable Polypropylene Adhesive-Coated Tape″(Wong等人)。
這里所述的薄膜適于多種膠帶襯底應(yīng)用。在穿孔圖案上方的上薄膜22在某些應(yīng)用中可以提供與聚合物涂覆的布基膠帶襯底相似的外觀。這種外觀、拉伸和撕裂性能使得薄膜可用作管線膠帶、電工膠布等的襯底。由于這種襯底是一致的，因此也可用作遮蔽膠帶襯底。
C.穿孔薄膜的制造方法在一些實(shí)施方案中，薄膜由取向聚合物制成，例如薄膜可以由雙軸取向取向聚合物制成。雙軸取向聚丙烯(BOPP)商業(yè)上可從幾個(gè)供應(yīng)商得到，包括ExxonMobil Chemical Company of Houston，TX；Continental Polymers of Swindon，UK；Kaisers International Corporationof Taipei City，Taiwan and PT Indopoly Swakarsa Industry(ISI)ofJakarta，Indonesia。此外，本發(fā)明的穿孔薄膜可使用各種薄膜成型、取向和穿孔技術(shù)來制造。
在一個(gè)實(shí)施方案中，薄膜首先澆鑄成薄片形式，以制備適于拉伸來制造取向薄膜的薄片。當(dāng)制造聚丙烯薄膜時(shí)，澆鑄薄片的一種適合方法是將樹脂送至單螺桿、雙螺桿、級(jí)聯(lián)或其他擠出機(jī)系統(tǒng)的進(jìn)料漏斗，調(diào)節(jié)擠出機(jī)桶溫，以制造穩(wěn)定均勻的熔融物。通過薄片沖模將聚丙烯熔融物擠壓至旋轉(zhuǎn)冷卻的金屬澆鑄輪上。任意地，澆鑄輪部分浸漬在充有流體的冷卻浴中，或者任意地，從澆鑄輪除下后，使?jié)茶T薄片通過充有流體的冷卻浴。
成型后，拉伸薄片以提供取向薄膜?？梢允褂酶鞣N拉伸薄膜的方法或裝置。第一種方法包括連續(xù)雙軸拉伸裝置，其通常首先通過使薄膜通過一系列旋轉(zhuǎn)輥(其速度提供了比輸入速度更高的薄膜輸出線速度)在機(jī)器方向拉伸，在分叉軌上使用拉幅機(jī)在橫向拉伸。可選擇的方法包括使用機(jī)械拉幅機(jī)同時(shí)雙軸拉伸，如美國專利4,330,499和4,595,738中公開的裝置；和使用美國專利4,675,582；4,825,111；4,853,602；5,036,262；5,051,225；及5,072,493中公開的拉幅機(jī)裝置同時(shí)雙軸拉伸。雙軸拉伸薄膜也可通過吹塑薄膜、雙泡和管狀薄膜技術(shù)來制造。
對于聚丙烯薄膜而言，通常機(jī)器方向(MD)和橫向(TD)的拉伸比約4∶1～12∶1，盡管可以使用此范圍內(nèi)的任何MD和TD拉伸比組合。在某些實(shí)施方案中，MD和TD拉伸比約6∶1～約10∶1。在具體實(shí)施方案中，機(jī)器方向拉伸比約8∶1，橫向拉伸比也約8∶1。
選擇拉伸操作的溫度以提供具有所需特性和性能的薄膜。這些溫度隨所用材料、隨所用特定裝置的熱傳遞特性而變化。對于使用聚丙烯的實(shí)施方式而言，機(jī)器方向拉伸的預(yù)熱輥和拉伸輥保持在約120-135℃。對于在拉幅機(jī)的橫向拉伸而言，預(yù)熱區(qū)通常保持在約180-190℃，拉伸區(qū)保持在約160-180℃。對于同時(shí)拉伸襯底而言，預(yù)熱溫度和拉伸溫度通常約為160℃～215℃。
用于制備穿孔薄膜層14的薄膜的穿孔可以使用各種技術(shù)來完成。優(yōu)選的是，所用的穿孔技術(shù)使穿孔沒有鋒利的邊緣。在一些實(shí)施方案中，所用的穿孔技術(shù)可以在穿孔邊緣形成基本上一致的突起部分20，由于在分離位置被穿孔的薄膜高度局部熔融，從而形成所述突起部分20。
不需要每個(gè)穿孔在形狀、尺寸或開口度方面與其他穿孔完全相同或絕對精確。本領(lǐng)域公知的多種穿孔技術(shù)(包括最常用的熱技術(shù))會(huì)產(chǎn)生尺寸和形狀變化的穿孔，這不會(huì)對本發(fā)明有明顯的不利影響。相似地，穿孔可以不完全開口，也不會(huì)有不利影響。因此，穿孔可以具有跨越穿孔的聚合材料″橫幅″，可以將一個(gè)開口區(qū)域穿孔轉(zhuǎn)成兩個(gè)或更多個(gè)成組的不規(guī)則形狀和尺寸的穿孔，總體上有所設(shè)計(jì)的外邊界形狀，其具有一個(gè)邊界。相似地，本發(fā)明的穿孔形狀可故意地模擬成一系列圓形或其他形狀的成組較小穿孔。這種改變對本發(fā)明有利性能的不利影響最小或沒有不利影響，本發(fā)明預(yù)期到這種改變。
相似地，薄膜14中的不是所有穿孔都需要完全穿透薄膜表面16和18，只要大部分穿孔這樣即可。因此，穿孔圖案中的一些位置可以是沒有完全穿透薄膜表面的凹陷或坑，這也不會(huì)對薄膜所需的撕裂和拉伸性能有不利影響。
在本發(fā)明中用于制造穿孔薄膜14的穿孔技術(shù)包括熱流體沖擊穿孔，尤其是熱氣，這公開于美國專利3,038,198和英國專利851,053；851,473；1,073,605和2,313,338中；火焰沖擊穿孔，這公開于美國專利3,394,211和U.K.專利1,012,963；1,073,605和2,313,338中；用加熱刀刃熔融切開穿孔，這公開于美國專利3,985,600中；壓紋、然后加熱打開突起的末端來穿孔，這公開于美國專利4,248,822中；用帶有突出鈕的壓紋輥壓紋、同時(shí)以不小于壓紋輥的速度拿起薄膜來穿孔，這公開于美國專利4,978,486；用熱針刺來穿孔；使用超聲波穿孔；使用紅外能代替熱氣或火焰來穿孔；用能量沖擊來穿孔，如激光、電子束或電暈放電。
穿孔薄膜層14的具體方法和裝置公開于美國專利申請10/267538中，其于2002年10月9日申請，標(biāo)題為″An Apparatus for Flame-Perforating Films and Methods of Flame-Perforating Films″。
上薄膜22可以通過各種技術(shù)與穿孔薄膜14固定，包括通過層壓將預(yù)成型的上薄膜22固定至穿孔薄膜14?？梢允褂谜澈蟿峄虮绢I(lǐng)域公知的其他層壓方法?？蛇x擇地，上薄膜22可以涂覆在穿孔薄膜14上?？梢允褂帽绢I(lǐng)域公知的各種涂覆方法，包括溶劑基涂覆方法和擠出涂覆。此外，上薄膜22可以在過程中的穿孔步驟之前通過共擠出兩層與穿孔薄膜14固定，只要所述穿孔步驟能夠基本上給層14穿孔，同時(shí)使上薄膜22基本上未穿孔。
在第一實(shí)施方式中，上薄膜22通過熱層壓至預(yù)制的穿孔薄膜14來與穿孔薄膜14固定。穿孔薄膜14可以通過本領(lǐng)域公知的任何技術(shù)進(jìn)行預(yù)制，包括但不限于火焰處理，電暈處理，等離子體處理，電子束，紫外線和化學(xué)處理。
可選擇地，穿孔薄膜14可以制成雙層薄膜，其中第二層是底層聚合物層。當(dāng)上薄膜22包括LDPE且穿孔薄膜14包括雙軸取向聚丙烯時(shí)，優(yōu)選的方法是將穿孔薄膜14制備成雙層薄膜，第二層包括聚乙烯，優(yōu)選低密度聚乙烯或線性低密度聚乙烯。聚乙烯層優(yōu)選占穿孔薄膜14總厚度1-10％，更優(yōu)選占總厚度2-5％。聚乙烯層用作熱層壓到上薄膜22上的底層聚合物層。當(dāng)使用這種方法時(shí)，特別優(yōu)選的上薄膜22是低密度聚乙烯吹塑薄膜。
上薄膜22也可以包括多層薄膜。在一個(gè)特定實(shí)施方案中，上薄膜22包括聚乙烯三層薄膜，其中中間層包括紫外線(UV)阻斷劑或吸收劑。當(dāng)在室外應(yīng)用有UV照射時(shí)，使用這種上薄膜22可以延長布狀薄膜或膠帶壽命。在此實(shí)施方案中膠帶中粘合劑隨時(shí)間推移的性能被特別增強(qiáng)，而許多粘合劑會(huì)發(fā)生UV降解。
沒有限制帶有突起部分20的穿孔薄膜14的表面。因此，在上述雙層穿孔薄膜中，突起部分20可以在雙軸取向聚丙烯表面上或在聚乙烯表面上。突起部分20優(yōu)選在雙軸取向聚丙烯表面上。同樣，在完全膠帶或布狀薄膜結(jié)構(gòu)中，沒有限制具有突起部分的表面的取向。上薄膜22可以與穿孔薄膜14的任一突起表面固定或與非突起表面固定。
在另一種可選擇的處理方法中，在穿孔步驟之前，上薄膜22可以與將成為穿孔薄膜14的層固定。然后通過上述技術(shù)穿孔，使得穿孔延伸通過穿孔薄膜14，且可任意地進(jìn)入但不完全通過上薄膜22。
通過所述方法形成膠帶后，額外任意的處理步驟包括少量單軸或雙軸的額外拉伸，提高″松密度″或″伸縮性″，進(jìn)一步降低斷裂延長性，提供比缺少所述額外可選擇處理的本發(fā)明薄膜或膠帶襯底更顯著的布狀外觀。為最優(yōu)化伸縮性，單軸取向是優(yōu)選的。
D.實(shí)施例測試方法ASTM D-3759抗張強(qiáng)度和斷裂延長性％通常按照ASTM D-3759在可控制環(huán)境(23+/-2℃和50+/-5％RH)中測定樣品在機(jī)器方向(MD)、橫向(TD)的抗張強(qiáng)度和在MD方向的斷裂延長性％?？箯垙?qiáng)度記錄作lbs/in，再轉(zhuǎn)化成Newtons/cm。使用Universal Testing Instrument，Model 1122(從Instron Co.，Canton，MA.得到)三次測定MD抗張強(qiáng)度值，使用十字頭速度為5英寸/分鐘(12.7cm/分鐘)。標(biāo)尺長度(卡爪間隙)設(shè)置在5英寸(12.7cm)，測試樣品是10英寸(25.4cm)長和1英寸(2.54cm)寬。3個(gè)樣品抗張強(qiáng)度和斷裂延長性％的平均值記錄在表1中。
突然撕裂突然撕裂方法如下進(jìn)行。取決于分析人員偏愛，該方法可在從左至右方向或從右至左方向進(jìn)行。下面說明從左至右方向進(jìn)行的方法。相對于分析人員，將約2英寸TD×9英寸MD(5×23cm)的穿孔聚合物薄膜測試帶以水平或左至右方向放在固定平基底上(桌面)。分析人員將左手手指或更通常拇指安穩(wěn)地放在沿測試帶上邊緣的一點(diǎn)上，距測試帶左端約0.75～1.5英寸(2～4cm)。此壓制點(diǎn)定義成撕裂起始點(diǎn)，撕裂從測試帶上部向下傳播，完全通過測試帶寬度。當(dāng)平穩(wěn)地在上述點(diǎn)向下拉測試帶時(shí)，測試帶的其余部分用右手握緊，主要是用拇指和食指。在壓制點(diǎn)和右手之間的測試帶約2～4英寸(5～10cm)。在撕裂移動(dòng)之前，測試帶在水平直線上，拉緊壓制點(diǎn)和右手間的部分，右手在基底上方約2英寸(5cm)。最后，在向上并在壓制點(diǎn)上方的方向通過快速移動(dòng)右手進(jìn)行突然撕裂，同時(shí)繼續(xù)拉測試帶，并且旋轉(zhuǎn)右手使其部分朝向分析人員的胸部，使薄膜的撕裂傳播向下，從上(壓制點(diǎn))到下穿過測試帶寬度。突然撕裂方法可以在幾分之一秒內(nèi)快速完全地撕裂測試帶寬度。相對于左端被撕裂的測試帶通過選擇新壓制點(diǎn)，在同一測試帶上重復(fù)這種測試程序三次。
擠壓撕裂擠壓撕裂方法如下進(jìn)行。將約2英寸TD×9英寸MD(5×23cm)的穿孔聚合物薄膜測試帶沿測試帶上邊緣的一點(diǎn)水平固定在左手和右手的拇指和食指間，距測試帶左端約0.75～1.5英寸(2～4cm)。擠壓測試帶使兩只手的拇指和食指接觸，在測試帶上邊緣在每只手的擠壓點(diǎn)間定義撕裂起始點(diǎn)。測試帶保持在約胸高，并距分析人員身體約8～12英寸。最后，通過將右手朝分析人員胸部快速移動(dòng)進(jìn)行擠壓撕裂，同時(shí)左手向反方向移動(dòng)，遠(yuǎn)離右手。注如果分析人員愿意，那么可以顛倒手的方向。
突然撕裂和擠壓撕裂測試方法意圖模擬用手撕裂薄膜或膠帶的真實(shí)技術(shù)。經(jīng)常用手撕裂，因?yàn)檫@樣快且方便，不需要剪刀或其他切割工具。本發(fā)明一個(gè)特別有利的特征是提供一種薄膜或膠帶，其能夠用手撕裂，而且與其他薄膜或膠帶相比，可以使撕裂的鋸齒控制到最小。使用突然撕裂或擠壓撕裂技術(shù)后，通過計(jì)數(shù)撕裂傳播的相鄰行數(shù)量或者測量撕裂線偏離的起始行的總側(cè)向距離，可定量測量撕裂控制特征。例如，取決于所用的撕裂技術(shù)，對圖6a所示的樣品進(jìn)行突然撕裂或擠壓撕裂，由于撕裂線傳播通過3行穿孔，所以結(jié)果是″3行″，或者絕對距離從行70到行73。
薄膜/膠帶撕裂能測試下面的過程用于測定薄膜和膠帶樣品撕裂起始和傳播的MD和TD撕裂性能。從薄膜或膠帶上切下5cm寬(在將撕裂方向)×約9cm長的樣品。在較大尺寸(寬度)方向折疊樣品端部，在中心留下略小于0.64cm的單層薄膜或膠帶。在粘合劑涂覆的膠帶例子中，端部折疊成粘合劑對粘合劑。因此，在單層中心區(qū)域的每一端得到約2cm寬度、粘合劑在里面的短部分。這樣可防止樣品粘合測試儀器卡爪，并促進(jìn)在所需中心位置的撕裂。使用標(biāo)準(zhǔn)拉伸測試認(rèn)儀，樣品以長度方向水平的方式放置。夾住樣品，使得每個(gè)短部區(qū)域僅有0.32cm與卡爪接觸；其余樣品突出到側(cè)面，且其余卡爪夾緊區(qū)域是空的。卡爪初始分離是0.64cm?？ㄗσ?27cm/min的速率分離。撕裂在接近夾具端部的中心單層區(qū)開始，并沿5cm長度的單層區(qū)傳播。
隨著樣品抵抗撕裂，對于此測試而言，通常力隨位移軌跡增大。撕裂起始能或最大負(fù)載是峰值力，然后一旦撕裂開始，力突然下降。這點(diǎn)時(shí)的位移除以標(biāo)尺長度，是拉伸至撕裂開始。曲線下到這點(diǎn)的面積是撕裂起始能。對于布基或布狀薄膜基樣品而言，撕裂起始的力軌跡沒有下降到零，而是在一些開始較大波動(dòng)后到達(dá)穩(wěn)定水平。這個(gè)水平就是撕裂傳播力。撕裂傳播力的水平上通常有少量″鋸齒″狀波動(dòng)，這是由于本發(fā)明薄膜和膠帶的穿孔性質(zhì)。5cm長的撕裂結(jié)束時(shí)，力下降到零。全部測試軌跡下的面積是總撕裂能。撕裂傳播能是總撕裂能和撕裂起始能的差?？偰芰课?TEA)是全部測試軌跡下的面積除以樣品面積。
下面詳細(xì)實(shí)施例進(jìn)一步闡明了本發(fā)明的操作。這些實(shí)施例用于進(jìn)一步闡明各種具體和優(yōu)選的實(shí)施方案和技術(shù)。然而，應(yīng)該理解，在本發(fā)明范圍內(nèi)可以做出多種修改和變化。
比較例1按上述得到同時(shí)雙軸取向聚丙烯(SBOPP)薄膜。薄膜的標(biāo)稱拉伸比在MD和TD方向都約為8∶1。薄膜厚度為0.030mm(1.2密耳)，樣品圖案尺寸約5×30cm(2×12英寸)。通過將薄膜和印有所需穿孔圖案的紙的影印送至3M(St.Paul，MN)紅外透明制造器，來穿孔薄膜。紅外線被紙上的黑色標(biāo)記吸收，從而局部加熱SBOPP，使取向聚合物在這些點(diǎn)熔融收縮，得到在邊上帶有基本上均勻突起部分或輪緣的穿孔。穿孔圖案是圖1的橢圓形，行間距和列間距都是3.2mm。穿孔長度是1.52mm，穿孔寬度是0.51mm。如圖1所示，穿孔以與MD和TD方向成45°角定向。在MD和TD方向上沿相對直線可用手撕裂薄膜。
比較例C2比較例2是按與比較例C1相同方式制得的薄膜，帶有相同長度和寬度的橢圓形，然而橢圓穿孔排列成行和列，行與橫向?qū)R，列與機(jī)器方向?qū)R。列或同一行中穿孔間的距離約0.86mm，行間距離是3.09mm。
比較例C3比較例C3是按與比較例C1相同方式制得的薄膜，其中穿孔圖案包括如圖6b所示一般圖案的直角三角形，具體尺寸列于表1中。
比較例C4和C5比較例4和5是按與比較例C1相同方式制得的薄膜，其中穿孔圖案包括分別如圖6c和6d所示一般圖案的等腰三角形和，具體尺寸列于表1中。
比較例C6和C7比較例C6和C7是按與比較例C1相同方式制得的薄膜，其中穿孔圖案包括如圖6a所示一般圖案的菱形，具體尺寸列于表1中。
實(shí)施例E1和E2實(shí)施例E1是按與比較例C1相同方式制得的薄膜，其中穿孔圖案包括等腰三角形，具體尺寸列于表1中。實(shí)施例E1的圖案基本上于E2相同，除了所有行的穿孔都對齊在同一優(yōu)選撕裂方向。換句話說，所有等腰三角形都指向相同方向。實(shí)施例E1的這種圖案稱作″單-方向″。實(shí)施例E2的圖案如圖4a所示，由于基本上有兩上優(yōu)選撕裂方向所以被稱為″雙-方向″。
實(shí)施例E3實(shí)施例E3是按與比較例C1相同方式制得的薄膜，其中穿孔圖案包括塊狀箭頭形狀，如圖13所示，具有雙-方向圖案，具體尺寸列于表1中。
實(shí)施例E4和E5實(shí)施例E4和E5是按與比較例C1相同方式制得的薄膜，其中穿孔圖案包括如圖3b和圖9所示一般形狀的″T″形，具體尺寸列于表1中。實(shí)施例E4是″單-方向″圖案，實(shí)施例E5是″雙-方向″圖案。″T″形穿孔排列成行和列圖案，間距列于表1中。實(shí)施例E5與圖4a的圖案相似，除了用″T″形穿孔代替三角形穿孔。
實(shí)施例E6-E19實(shí)施例E6至E19是按與比較例C1相同方式制得的薄膜，其中穿孔圖案包括如圖3a和圖7所示一般形狀的″V″形，，具體尺寸列于表1中。實(shí)施例E6-E11，E13，E15，E17和E22都是″雙-方向″圖案，實(shí)施例E12，E14，E16和E23都是″單-方向″圖案。實(shí)施例E6-E11，E13，E15和E17與圖4a的圖案相似，除了用″V″形穿孔代替三角形穿孔。
實(shí)施例E20-E23實(shí)施例E20至E23是按與比較例C1相同方式制得的薄膜，其中穿孔圖案包括如圖8所示一般形狀的″Y″形，具體尺寸列于表1中。實(shí)施例E20-E22都是″雙-方向″圖案，實(shí)施例E23是″單-方向″圖案。實(shí)施例E20-E22與圖4a的圖案相似，除了″Y″形穿孔代替三角形穿孔。
表1穿孔形狀，圖案和尺寸-平均測試結(jié)果

表1表明本發(fā)明的聚合薄膜可用手撕裂。
此外，本發(fā)明聚合薄膜的一些實(shí)施方案工作性能好于比較例。
比較例C8和C9比較例C8和C9分別是按與比較例C1和C2相同方式制得的薄膜，其中將著色的聚丙烯上層加到穿孔BOPP薄膜上。上層根據(jù)常規(guī)熱熔涂覆技術(shù)制得，制劑是分散于聚丙烯中的92wt.％Dow 7C05N聚丙烯樹脂(可從Dow Plastics，Midland，MI得到)和8wt.％藍(lán)色顏料(可從Penn Color Inc.，Doylestown，PA得到)。上層厚度是45微米(1.8密耳)。
實(shí)施例E24和E25實(shí)施例E24和E25是按與實(shí)施例E1和E2相同方式制得的薄膜，其中將著色聚丙烯上層加到穿孔BOPP薄膜上。上層根據(jù)常規(guī)熱熔涂覆技術(shù)按與比較例C8和C9所述相同方式制得。
表2

表3

*TEA＝總能量吸收比較例C10比較例C10是火焰-穿孔BOPP薄膜，帶有水平對齊穿孔和額外上層。比較例C10以與比較例C9相同的方式制備，除了使用火焰穿孔技術(shù)代替紅外穿孔技術(shù)。火焰穿孔的細(xì)節(jié)公開于美國專利申請10/267538中，其于2002年10月9日申請，標(biāo)題為″An Apparatus forFlame-Perforating Films and Methods of Flame-Perforating Films″。
實(shí)施例E26和E27實(shí)施例E26和E27分別是按與實(shí)施例E24和E25相同方式制得的薄膜，除了使用火焰穿孔技術(shù)代替紅外穿孔技術(shù)?；鹧娲┛椎募?xì)節(jié)公開于美國專利申請10/267538中，其于2002年10月9日申請，標(biāo)題為″An Apparatus for Flame-Perforating Films and Methods of Flame-Perforating Films″。
表4

現(xiàn)有已結(jié)合了幾個(gè)實(shí)施方案說明了本發(fā)明。上述詳細(xì)說明和實(shí)施例僅用于清楚的理解，而不是用來限制。本領(lǐng)域所屬技術(shù)顯然可以在不脫離本發(fā)明范圍內(nèi)對所述實(shí)施方案作出多種變化。因此，本發(fā)明的范圍不應(yīng)限于所述的具體細(xì)節(jié)和結(jié)構(gòu)，而是由權(quán)利要求的語言所述結(jié)構(gòu)和這些結(jié)構(gòu)的等價(jià)物來限制。
權(quán)利要求
1.一種聚合薄膜的取向織物，其包括第一和第二表面；及排列在所需撕裂路徑中、延伸通過所述第一和第二表面、在所述聚合薄膜中的多個(gè)穿孔；每個(gè)穿孔在其中限定開口區(qū)域，在其邊界處具有突起脊部；及其形狀包括兩端，窄端和相對的寬端；其中所述所需撕裂路徑延伸通過所述寬端中心部分和通過每個(gè)穿孔的窄端，每個(gè)穿孔的窄端沿同一所需撕裂路徑最接近于相鄰穿孔的寬端。
2.如權(quán)利要求1所述的聚合薄膜，其中所述所需撕裂路徑基本上是直線或穿孔行。
3.如權(quán)利要求1所述的聚合薄膜，其中所述所需撕裂路徑垂直于所述薄膜側(cè)緣。
4.如權(quán)利要求1所述的聚合薄膜，其中在同一所需撕裂路徑中相鄰穿孔間的距離小于或等于所述穿孔長度。
5.如權(quán)利要求1所述的聚合薄膜，其中所述薄膜包括穿孔的至少兩個(gè)或多個(gè)所需撕裂路徑。
6.如權(quán)利要求5所述的聚合薄膜，還包括不同相鄰所需撕裂路徑間的間隙，其中所述間隙大于或等于所述同一撕裂路徑內(nèi)相鄰穿孔間的距離。
7.如權(quán)利要求6所述的聚合薄膜，還包括不同相鄰所需撕裂路徑間的間隙，其中所述間隙小于或等于所述穿孔寬端的寬度。
8.如權(quán)利要求1所述的聚合薄膜，其中在所述同一所需撕裂路徑中第一穿孔窄端和第二相鄰穿孔寬端間的距離，小于或等于所述第二穿孔的寬端寬度。
9.如權(quán)利要求1所述的聚合薄膜，其中所述穿孔其長度大于或等于其寬端寬度。
10.如權(quán)利要求1所述的聚合薄膜，其中所述穿孔其長度小于或等于其寬端寬度。
11.如權(quán)利要求1所述的聚合薄膜，其中所述突起脊部基本上是連續(xù)的。
12.如權(quán)利要求1所述的聚合薄膜，其中所述穿孔其長度大于或等于在所述同一所需撕裂路徑中的第一穿孔窄端和第二相鄰穿孔寬端間的距離。
13.如權(quán)利要求1所述的聚合薄膜，其中所述聚合薄膜沿所述所需撕裂路徑可用手撕裂。
14.如權(quán)利要求5所述的聚合薄膜，其中所述聚合薄膜在兩個(gè)或多個(gè)所需撕裂路徑上可用手撕裂。
15.如權(quán)利要求1所述的聚合薄膜，其中所述聚合薄膜其在垂直于所述所需撕裂路徑方向上的抗張強(qiáng)度大于3.6N/cm。
16.如權(quán)利要求1所述的聚合薄膜，其中該穿孔是三角形。
17.如權(quán)利要求1所述的聚合薄膜，其中所述聚合薄膜包括雙軸取向聚丙烯。
18.如權(quán)利要求1所述的聚合薄膜，其中所述聚合薄膜包括雙軸取向聚丙烯，其被拉伸至在機(jī)器方向和橫向上具有基本上相等的拉伸比。
19.如權(quán)利要求1所述的聚合薄膜，其中所述聚合薄膜包括聚酯。
20.如權(quán)利要求1所述的復(fù)合聚合薄膜，其中所述聚合薄膜包括聚對苯二甲酸乙二醇酯。
21.如權(quán)利要求1所述的聚合薄膜，其中所述聚合薄膜代表第一聚合薄膜；還包括固定到所述第一聚合薄膜的第一或第二表面中任一個(gè)并基本上覆蓋所述第一聚合薄膜中穿孔的第二聚合薄膜。
22.如權(quán)利要求21所述的聚合薄膜，其中第一聚合物層包括聚丙烯，第二聚合物層包括聚乙烯。
23.如權(quán)利要求1所述的聚合薄膜，其中每個(gè)穿孔周圍的突起脊部基本上是均勻厚度。
24.一種聚合薄膜的取向織物，其包括第一和第二表面；在第一或第二表面任一個(gè)上的壓敏粘合劑層；及排列在所需撕裂路徑中、延伸通過所述第一和第二表面、在所述聚合薄膜中的多個(gè)穿孔；每個(gè)穿孔在其中限定開口區(qū)域，在其邊界處具有突起脊部；及其形狀包括兩端，窄端和相對的寬端；其中所述所需撕裂路徑延伸通過所述寬端中心部分和通過每個(gè)穿孔的窄端，每個(gè)穿孔的窄端沿同一所需撕裂路徑最接近于相鄰穿孔的寬端。
25.一種如權(quán)利要求24所述的聚合物薄膜粘合劑結(jié)構(gòu)，其中所述聚合薄膜代表第一聚合薄膜；還包括固定到所述第一聚合薄膜的第一或第二表面中任一個(gè)并基本上覆蓋所述第一聚合薄膜的穿孔的第二聚合薄膜。
26.一種制造聚合薄膜的方法，所述方法包括(a)提供取向聚合薄膜；(b)穿孔所述取向薄膜，以形成延伸通過所述第一和第二表面、在所述聚合薄膜中的多個(gè)穿孔，所述穿孔排列在所需撕裂路徑中；每個(gè)穿孔在其中限定開口區(qū)域，在其邊界處具有突起脊部；及其形狀包括窄端和相對的寬端；其中所述所需撕裂路徑延伸通過每個(gè)穿孔所述寬端中心部分并通過窄端，沿所述所需撕裂路徑到達(dá)相鄰穿孔的寬端。
27.如權(quán)利要求26所述的方法，還包括涂覆第二聚合薄膜，其固定到所述第一聚合薄膜的第一或第二表面中任一個(gè)并基本上覆蓋所述第一聚合薄膜的穿孔。
28.如權(quán)利要求26所述的方法，還包括涂覆壓敏粘合劑層至所述聚合薄膜的第一或第二表面中任一個(gè)上。
29.如權(quán)利要求26所述的方法，其中所述聚合物薄膜是雙軸取向的。
30.如權(quán)利要求26所述的方法，其中所述聚合物薄膜用火焰穿孔。
31.如權(quán)利要求27所述的方法，其中所述第二聚合組合物擠出涂覆在所述第一聚合組合物上。
32.如權(quán)利要求27所述的方法，其中所述第二聚合組合物層壓在所述第一聚合組合物上。
全文摘要
本發(fā)明公開一種聚合薄膜，其具有特定結(jié)構(gòu)和排列的多個(gè)穿孔(31a，31b，32a，32b)。該聚合薄膜可提供高抗張強(qiáng)度材料，從而可以沿所需撕裂路徑用手撕裂薄膜，并可提供可控制的撕裂傳播線。聚合薄膜也可制成多層薄膜，該多層薄膜其強(qiáng)度和撕裂傳播具有布狀性能，并適于各種膠帶應(yīng)用。本發(fā)明也公開了制造聚合薄膜的方法。
文檔編號(hào)B32B3/24GK1756820SQ200480005985
公開日2006年4月5日 申請日期2004年1月20日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月5日
發(fā)明者鹽田晃, 喬爾·A·杰特謝爾, 馬克·A·斯特羅貝爾, 邁克爾·J·烏爾希, 特里·R·雷 申請人:3M創(chuàng)新有限公司