專利名稱：共擠壓成型薄膜和制造該薄膜的方法
背景技術(shù)：
多聚合物組分共擠壓成單層鑄造薄膜在本領(lǐng)域是比較常見的。通常，多聚合物流動流在模具或供料機(feedblock)中以分層的形式混合以提供頂?shù)降椎亩鄬颖∧?。不同的聚合物流動流通常在供料套管部分等混合并且然后以分層的結(jié)構(gòu)進入常規(guī)鑄造懸架模具裝置中，在那里該流動流平整成薄膜狀流動流并且被擠壓進入鑄造軋薄滾輪等中。這種裝置形成薄膜，其中聚合物在厚度尺寸形成層。
或者，還提出提供更復(fù)雜的共擠壓薄膜結(jié)構(gòu)，其中各層不是沿厚度方向劃分成共同擴張的層，而是沿著薄膜的寬度方向劃分。其中一個例子是聚合物以并列結(jié)構(gòu)或其變化形式被劃分，以在第二聚合物的連續(xù)基質(zhì)內(nèi)的提供不連續(xù)的第一聚合物的包含區(qū)。美國4,426,344號專利描述了一種復(fù)雜的供料套管方法，其采用初始設(shè)置在厚度方具有之字形界面向的兩種共擠壓熔融流，并且使該頂?shù)降追謱泳酆衔锔淖兎较虺刹⒘薪Y(jié)構(gòu)，結(jié)果薄膜具有正弦形或之字形界面，其中沿寬度方向具有不同的區(qū)。雖然兩半表示為用同樣的材料形成，但是想像得到可以在兩半中采用不同材料，盡管這里沒有特別說明。
日本公開8-187113號公開了并列共擠壓的可能性，雖然用于實現(xiàn)該共擠壓的方法沒有具體公開。美國6,221,483號專利公開了一種用于尿布的固定薄片的彈性材料和無彈性材料的并列共擠壓。該彈性材料被無彈性材料斷續(xù)地間隔。該并列結(jié)構(gòu)通過在常規(guī)的兩層開口模具中利用一個插入物實現(xiàn)，其擋住來自兩個狹口的彈性和無彈性材料的交錯的道并以交替的形式將它們弄到一起。這種方法需要很高的壓力防止由于其熔融流的不同引起的相應(yīng)材料的滲漏。一旦這兩種材料通過該插入物之后它們必然會在模具中產(chǎn)生橫向流動。美國專利4,787,897號也公開了一種多層并列結(jié)構(gòu)，雖然在這個例子中描述了三個區(qū)。有兩個外部無彈性區(qū)和單個內(nèi)部彈性區(qū)。該內(nèi)部彈性區(qū)用模具中的單一彈性熔融流的聚合在以某種方式形成，但是不清楚這是怎樣形成的。美國5,429,856號專利公開了一種通過包含物共擠壓技術(shù)在無彈性基質(zhì)內(nèi)形成不連續(xù)的彈性線或區(qū)的可能性，這種技術(shù)利用Cloeren型三層模具輸送不連續(xù)的彈性線進入中心熔融流中，該熔融流具有兩個無彈性外層，其夾有不連續(xù)的彈性流動流。
所有上述方法描述了形成薄膜的方法。與厚度方向的簡單的多層不同的任何事物，例如并列的分層的或更復(fù)雜的層結(jié)構(gòu)通過修改供料套管或模具形成，其中聚合物熔融流轉(zhuǎn)向或改變方向等。這些方法由于某種原因在公開的模具或供料套管中出現(xiàn)問題。它們需要不同聚合物材料的熔融流在模具或歧管的主體內(nèi)面臨復(fù)雜的非線性流動樣式。這樣能夠?qū)е聫?fù)雜流動相互作用并且有剩余物聚集并需要定期拆卸和清洗的問題。而且由于聚合物在模具或歧管的流動特性不總是一樣的，不同的材料通常不能以預(yù)定的方式混合。當(dāng)材料被混合時，在聚合物的聚集區(qū)和擠壓模具的澆鑄口之間產(chǎn)生復(fù)雜的流動相互作用，因而得到的不是特定希望的薄膜。本發(fā)明通過在擠壓薄膜中提供并列型的相關(guān)層解決上述一些問題，這是在模具澆鑄口在薄膜擠壓物中交替提供不連續(xù)的熱塑樹脂流實現(xiàn)的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及在寬度方向或橫截面方向具有由成型擠壓薄膜形成的具有各種不同聚合物區(qū)的共擠壓聚合物薄膜。該成型擠壓薄膜是三維的并具有第一面和第二面。該聚合物薄膜用常規(guī)的多層或多部件模具共擠壓，然后該流動在模具面被具有成形開口的成型模具板劃分，該成型開口從上部區(qū)域到下部區(qū)域在中心線的兩側(cè)波動。該薄膜的特征是具有兩個或更多個并列區(qū)并且是非平面的，該并列區(qū)具有不同的聚合物或聚合物的相關(guān)比例。一般而言，當(dāng)波動結(jié)構(gòu)基本上是規(guī)則的時，在非平面薄膜的任何給定平面，在該平面內(nèi)該聚合物或聚合物的相關(guān)比例基本上是相同的。
優(yōu)選的方法通常包括共擠壓兩種或更多種熱塑性樹脂流通過成型模具板。該成型模具板的形狀做成以形成非平面薄膜(三維的)，優(yōu)選用從頂表面到底表面規(guī)則波動的峰谷結(jié)構(gòu)，在薄膜兩面形成縱向延伸的隆起。該薄膜通過將該薄膜共擠壓通過該波動的模具板開口，使樹脂沿該薄膜的寬度方向劃分在不同的區(qū)。薄膜的平整得到具有由不同聚合物或相關(guān)比例的聚合物形成的并列區(qū)的薄膜。


下面將參考附圖進一步描述本發(fā)明，其中在不同圖中同樣的附圖標(biāo)記是指同樣的零部件，其中圖1是形成本發(fā)明薄膜方法的示意圖。
圖2是根據(jù)本發(fā)明所用的用于形成產(chǎn)物前體薄膜的模具板的剖視圖。
圖3是根據(jù)本發(fā)明所用的產(chǎn)物前體薄膜的透視圖。
圖3a是根據(jù)本發(fā)明所用的產(chǎn)物前體薄膜的透視圖。
圖4是平整為平面形式的圖3薄膜的剖視圖。
圖5和圖6是在一面上以規(guī)則間隔以波動方式切割并平整的圖3薄膜的透視圖。
圖7是根據(jù)本發(fā)明用圖6被切割的薄膜生產(chǎn)的網(wǎng)織品的透視圖。
圖8是根據(jù)本發(fā)明的三層薄膜實施例的透視圖。
圖8a是平整為平面形式的圖8薄膜的剖視圖。
圖8b是沿橫向取向的圖8薄膜的剖視圖。
圖9是在一面上以規(guī)則間隔切割的圖8薄膜的透視圖。
圖10是沿縱向取向以形成網(wǎng)織品的圖9被切割薄膜的透視圖。
圖11是根據(jù)本發(fā)明用于形成產(chǎn)品前體所用的模具板的剖視圖。
圖12是根據(jù)本發(fā)明具有鉤元件的薄膜實施例的透視圖。
圖13是平整為平面形式的圖12的薄膜的剖視圖。
圖14是以規(guī)則間隔在一面上切割的圖12薄膜的透視圖。
圖14a是根據(jù)本發(fā)明的網(wǎng)織品的透視圖。
圖15是根據(jù)本發(fā)明的兩層薄膜的透視圖。
圖16是以規(guī)則間隔在一面上切割的圖15的薄膜的透視圖。
圖17是縱向取向以形成網(wǎng)織品的圖16的被切割薄膜透視圖。
圖18根據(jù)本發(fā)明的三層薄膜的透視圖。
圖19是與隆起成一定角度切割的圖18的薄膜的透視圖。
圖20由圖19的被切割薄膜形成的網(wǎng)織品的透視圖。
圖21是根據(jù)本發(fā)明用于形成另一種實施例薄膜的模具板的剖視圖。
圖21a是用圖21的模具板生產(chǎn)的薄膜的透視圖。
圖22是在一個面上以交替深度切割的圖21a薄膜的透視圖。
圖23是用圖22的被切割薄膜生產(chǎn)的網(wǎng)織品的透視圖。
圖24是根據(jù)本發(fā)明的薄膜的透視圖。
圖25在兩面切割的圖24的薄膜的視圖。
圖26是用圖25的已切割薄膜形成的網(wǎng)織品的透視圖。
具體實施例方式
本發(fā)明的形成共擠壓薄膜的方法示意地示于圖1。一般而言，該方法包括第一擠壓成型的多層薄膜通過圖2和圖11所示的模具板1和100。熱塑性樹脂從常規(guī)的薄膜積壓機51、151提供通過具有模具板1、100的模具52，該模具板1、100具有非直線開口2、102，非直線的是指該模具板開口作為一個整體不是矩形形式，但是該模具板開口一部分可以是直線的。該模具板可以，例如，用電子放電機械加工切割，其形狀做成以形成非平面的薄膜10、110，其選擇地(更具圖12)可以具有沿著薄膜10的一個或兩個表面3和4延伸的細長的間隔的結(jié)構(gòu)7。如果細長的間隔結(jié)構(gòu)7設(shè)置在該薄膜10的一個或兩個表面3和4上，該結(jié)構(gòu)7可以具有任何預(yù)定的形狀，包括鉤部分或鉤部件的形狀。該非平面薄膜10、110通常沿著滾輪55拉通過充滿冷卻液體(例如水)的冷卻槽56，其后該薄膜10、110可以橫向地滑動或沿著其縱向以間隔的位置20、120用切割器58切割以形成薄膜10、100的不連續(xù)的切割部分，形成圖5和圖14所示的網(wǎng)織品前體?？蛇x地，該薄膜可以由諸如在加熱的兩輥之間的間隙中等的熱處理被變成平面的。圖2和圖21示出的模具板100、300具有成型的切口102、302，該切口沿著模具板的橫向在寬度上是均勻的，如果希望的話，沿著模具面的橫向該寬度可以變化也是可能的。如圖3a所示，該擠壓薄膜的厚度“t”可以是不變的或者通過改變該成型切口的寬度可以沿著薄膜的橫向變化。
在圖3和圖12所示的共擠壓薄膜為兩層結(jié)構(gòu)。具有上部區(qū)和下部區(qū)的常規(guī)的兩層產(chǎn)物前體薄膜流動流從模具輸送進入模具板1或100(具有波峰和波谷形狀)，該模具板使上部聚合物流薄膜層9、109被收集在該非平面薄膜的上半6、106中，并使下部聚合物流薄膜層8、108收集在該非平面薄膜的下半5、105中。該擠壓的非平面薄膜的上半和下半之間的兩個多流聚合物薄膜層的劃分決定于它們相關(guān)的質(zhì)量流率。上部薄膜層9、109可以延伸進入該非平面薄膜的下半5或105，或者下部薄膜層8、108可以延伸進入該非平面薄膜的上半6、106。由于這種兩層結(jié)構(gòu)，該上下層往往以平面方式不成比例地劃分，這導(dǎo)致在完工的薄膜110’或10’明顯不同的并列劃分而不需要在供料套管或模具主體中復(fù)雜的流動轉(zhuǎn)向。該聚合物沿著該薄膜10’或110’的寬度方向延伸劃分使得兩種(或更多種)聚合物沿著薄膜的寬度變化。在該兩層實施例中，這種變化使得具有從在第一寬度方向區(qū)的第一聚合物層的基本上100％到在第二寬度方向區(qū)的第二聚合物的基本上100％的聚合物的完全的劃分。由于三層或更多層，至少一層聚合物的厚度通常沿著該織物的橫向變化。厚度變化的聚合物層通常將包括0-90％的薄膜總厚度。沿著該薄膜寬度(Y向)方向在任何點每層可以包括從0-100％的薄膜總厚度。最厚的區(qū)和最薄的區(qū)相比，厚度變化的聚合物層通常將變化至少10％，或者可選地，變化至少20％或至少50％。該劃分將由產(chǎn)物前體聚合物薄膜層的相關(guān)比例和模具板1或100的開口形狀確定。由于模具板具有規(guī)則地波動的開口，該劃分將得到如圖3a所示的非平面的薄膜，其中假定共擠壓聚合物流動流沿著其寬度具有恒定的聚合物比例，那末在給定的平面該聚合物的相關(guān)比例將基本上是同樣的。在模具板開口如圖2所示在厚度T’、角度“β”、幅值“H”、波長“W”，或其任何組合上變化的情況下，聚合物各層的劃分將變化，但是流動流將仍然在該模具板開口的波峰和波谷之間劃分。該劃分的比例還取決于該模具板開口的波峰和波谷的兩腿部之間的夾角β，在角度β小于90度的情況下，至少其中一層趨于完全劃分使得它在該形成的薄膜中不連續(xù)地分布。在具有形成少于該薄膜50％的外薄膜層的情況下這是千真萬確的。當(dāng)角度β大于90度時，各層往往劃分成使得沒有不連續(xù)層，特別是在一層為該薄膜的50％或更少時更是如此。通常角度β在從170°到5°、140°到10°、110°到20°或90°到30°的范圍內(nèi)。該模具板開口的波峰波谷結(jié)構(gòu)通常將對應(yīng)于所希望的成型薄膜。該波峰波谷結(jié)構(gòu)可以是如圖所示的規(guī)則波動的曲線、階躍函數(shù)曲線或任何其他變化。
如圖12和圖3所示的薄膜10、110具有第一頂面4、104和第二底面3、103，其中薄膜厚度14、114從25微米到1000微米，優(yōu)選為50微米到500微米。薄膜10、110是非平面的，其中薄膜以基本連續(xù)的隆起形式從第一上平面12、112到第二下平面13、113波動成波峰和波谷。因此這意味著該薄膜自身，或除去該薄膜表面上的構(gòu)造以外的連續(xù)的薄膜襯底(backing)是非平面的并且從上平面到下平面波動。該薄膜襯底圍繞中線15、115上下波動并且該非平面薄膜的特征是第一半6、106在該中線15、115的一側(cè)上延伸，而第二半5、105在該中線15、115的相對的一側(cè)上延伸。在該薄膜襯底上的隆起的波峰，或在該薄膜頂面上的結(jié)構(gòu)45、145的頂部通常至少延伸到上平面12、112。在該薄膜襯底上的隆起的波峰，或單個的波峰45，145可以終止在該上平面12、112之下或之上，優(yōu)選終止在該中線15、115和頂平面12、112之間的位置。該薄膜襯底底面3、103上的波峰17、117通常也延伸至少到下平面13、113。但是，該薄膜襯底平面，或單個的波峰可以終止在該下平面13、113之上或之下，并且優(yōu)選終止在該中線15、115和該下平面13、113之間。波峰通常從下平面13、113到上平面12、112交變，但是多個波峰通過具有僅延伸到該中線或該中線以下的中等波峰可以以一排的形式延伸到上平面或下平面而不延伸到該非平面薄膜面的另一半。一般來說，非平面薄膜將具有每線性厘米(cm)至少約兩個波峰(45、145和/或17、117)，并且優(yōu)選每線性厘米(linear centimeter)至少5個增加到多至50個波峰。每個波峰可以延伸通過該薄膜的中線到這樣的程度使得該波峰的下側(cè)18、118延伸通過相鄰的相對波峰的下側(cè)19、119至少10微米，優(yōu)選至少50微米。中線和上平面12、112或下平面13、113之間的距離6、106或5、105通常是約50微米到2000微米，優(yōu)選為約100到1000微米。
如圖14和5所示，對于已切割薄膜，切口20、120之間的距離大約對應(yīng)于將如圖所示的被形成的切割部分31、131的所希望的寬度21、121，例如，在圖7和圖14a所示。該切口20、120可以與薄膜縱向(X向)形成任何所希望的角度，通常從30°到150°?？蛇x地，該薄膜可以在切割之前被拉伸以對聚合物薄膜10、110提供進一步的分子取向并減小該薄10、110的厚度14、114和該薄膜上的任何結(jié)構(gòu)。切割器可以用任何常規(guī)的裝置，例如往復(fù)運動的或旋轉(zhuǎn)運動的刀片、激光或水射流，但是優(yōu)選該切割器用相對于該薄膜10、110的縱向以大約60度到90度的角度取向的刀片。
圖3和圖12的薄膜也可以形成網(wǎng)織品。在這個實施例中，薄膜10或110可以從上平面12、112向著中線15、115在上面4、104上切割，或從下平面13、113朝著中線在下面3、103上被切割，例如，如圖14和圖5所示。該切口20或120從上平面或下平面延伸至少通過該波峰的下側(cè)18、118或19、119。該面上的至少一些波峰45、145被切割，優(yōu)選所所有波峰或基本上所有的波峰被切割。切口20或120優(yōu)選將至少延伸大該薄膜襯底的中線。通常該切口能夠延伸使得它們到相對波峰的下側(cè)。優(yōu)選該切口將在到達基本全部該相對波峰的下側(cè)之前終止以避免切斷該薄膜。在一面上的波峰的下側(cè)將形成該相對面的波谷。在另一個實施例中，該薄膜如上所述能夠在兩面上被切割，只要在相對面上的切口偏離開以便不完全切斷該薄膜。形成切割部分31和131的切口21和121之間的距離通常是100微米到1000微米，優(yōu)選從200微米到500微米。該切割部分31、131形成沿網(wǎng)織品40、140的橫向延伸的股46、146。沿著縱向延伸的股41、141由薄膜的未切割部分形成。當(dāng)薄膜襯底只在一面切割時這些縱向股通常是連續(xù)地。當(dāng)切口是連續(xù)的時至少一些橫向股46、146至少在部分地通?？偸沁B續(xù)的。
在切割薄膜10、110之后，該薄膜能夠如圖6實施例所示被平整，或如圖14實施例所示留作波動的薄膜。然后該切割的薄膜能夠以2∶1到4∶1的拉伸比例縱向拉伸，并且優(yōu)選以3∶1的拉伸比例拉伸，優(yōu)選在以不同表面速度驅(qū)動的第一對壓軋滾輪60和61和第二對壓軋滾輪62和63之間拉伸。這樣形成例如圖14a和圖7所示的開口的三維網(wǎng)織品。滾輪61通常被加熱以在拉身前加熱該薄膜，而滾輪62通常是冷卻的，以穩(wěn)定被拉伸的薄膜。可選地，該薄膜也可以橫向拉伸以對該薄膜提供橫向取向并且使形成的該網(wǎng)織品的外形變平。該薄膜也能夠沿著其他方向或沿著多個方向拉伸。由于薄膜只在一個面上切割，開口區(qū)域43、143通常被直線股41、141分開，該股沿著縱向具有非直線截面或是非平面的，或者兩者兼有。橫向股通常是非平面的，盡管它們在截面上也能夠是直線的。非平面的股或非平面的網(wǎng)織品提供更柔軟的網(wǎng)織品，由于其非平面性質(zhì)，其通過該薄膜(由該網(wǎng)織品的開口區(qū)域)和沿著分成小格的網(wǎng)織品的平面形成透氣性。該開口區(qū)域通常包括至少該網(wǎng)織品的約50％表面面積，并且優(yōu)選至少60％。該網(wǎng)織品的表面區(qū)域沿著X-Y平面是該網(wǎng)織品的平面截面區(qū)域。這種大百分比的開口區(qū)域形成非常柔性的透氣網(wǎng)織品。形成在鉤子網(wǎng)織品上的鉤子頭沿著平行于該鉤子頭伸出物的方向優(yōu)選小于該網(wǎng)織品的單個的開口，使得鉤子網(wǎng)織品不是自接合的。在圖14a的鉤子網(wǎng)織品實施例中該方向是橫向Y。
拉伸在該薄膜的已切割部分31和131之間產(chǎn)生空間43和143并通過未切割部分的取向形成縱向股41和141。橫向股44、144通過相互連接的切割部分形成，每個切割部分具有連接在波峰45、145的腿部。相鄰切割部分的腿部被股(例如41和141)或未切割的薄膜被部分連接。
圖14a和圖7、10、17、20、23、26是根據(jù)本發(fā)明能夠生產(chǎn)示范性的聚合物網(wǎng)狀物或網(wǎng)織品，其被賦予附圖標(biāo)記40、140。該網(wǎng)織品包括上主表面46、146和下主表面47、147。在上主表面46上的切割隆起形成多個鉤子部件48。
該網(wǎng)織品形成為具有沿著橫向延伸的由三維薄膜的切割部分形成的橫向延伸的股，和由該薄膜的未切割部分至少部分地形成的縱向延伸的股。當(dāng)沿著縱向?qū)Ρ∧な┘訌埩蚶鞎r，該薄膜的切割部分31、131分開，如圖14a和圖7所示。當(dāng)薄膜只在一面上切割時，在切割線之間的該薄膜的未切割部分沿著縱向?qū)R，當(dāng)拉伸或拉緊該被切割的薄膜時導(dǎo)致形成沿著縱向延伸的直線股41、141。在圖14a和圖7所示的實施例中橫向股44、144由切割部分形成。該切割部分連接由未切割部分形成的縱向股41、141。在圖14a的實施例中，形成在該切割部分上的鉤子部件形成具有鉤子接合元件的網(wǎng)狀的網(wǎng)織品，提供可透氣的、柔順的和可變形鉤子網(wǎng)織品。這種類型的鉤子網(wǎng)織品對于諸如一次性吸收物品(例如尿布、婦女衛(wèi)生用品、有限使用的外衣等)的有限使用物品是非常希望的。
該網(wǎng)織品的特性是在橫向股和縱向股的交叉點沒有結(jié)合點或結(jié)合材料。該網(wǎng)織品是由連續(xù)材料整體形成的。股元件之間的連接在該薄膜形成工藝中形成，其中該股是通過切割該整體薄膜形成的。因此該網(wǎng)織品在交叉點是連續(xù)的均質(zhì)的聚合物相。也就是說，在股的交叉點沒有由分離的股元件的融結(jié)或粘結(jié)引起的兩表面間的邊界。優(yōu)選地，至少一組股具有由拉伸引起的分子取向，這通常是縱向股。這些取向的股可以具有任何截面形狀，并且由于在拉伸時的聚合物流動往往變成圓形的。取向在這些股中形成的強度提供沿著具有連續(xù)直線的取向方向的尺寸穩(wěn)定的織物。由于切割操作未取向的股通常是截面中的直線股。兩組股通常沿著Z向或厚度方向以大于零(0)度的角度α相交于該網(wǎng)織品的平面，角度α通常未20度到70度，優(yōu)選為30度到60度。
形成的網(wǎng)織品也能夠被熱處理，優(yōu)選通過非接觸加熱表面。加熱的溫度和時間應(yīng)當(dāng)選擇成使被加熱的鉤子產(chǎn)生皺褶或厚度減小從百分之5到百分之90。加熱優(yōu)選用非接觸加熱表面完成，其包括輻射、熱空氣、火焰、UV、微波、超聲或聚焦的紅外加熱燈。這種熱處理能夠是在包含鉤子部分的整個帶狀物上，或者可以是只在該帶狀物的一部分上。該帶狀物的不同部分能夠被熱處理到或多或少的處理程度。
圖8是圖3中薄膜30的另一個實施例，其用三個聚合物層37、38和39形成。當(dāng)擠壓通過圖2的成型模具板100時，這也將得到這三層沿薄膜30的寬度尺寸的不均勻的劃分。該劃分在鄰近該模具板的波峰和波谷的最外層是最極端的。這是由于在波峰和波谷區(qū)域最外層的匯集(poling)，而中心聚合物流動得到一般的等量分布。這在圖8a看得更清楚，在圖8a中圖8的薄膜30已經(jīng)平整成平面薄膜30’。該三層31、32和33沿該薄膜的寬度方向在厚度上變化使得上薄膜層37從波峰34的最大厚度31’變到波谷35的最小厚度31，而下薄膜層38從波峰34’的最大厚度33’變到波谷35’的最小厚度33”。中間層32保持基本不變的厚度32’。該薄膜30然后可以沿長度方向或?qū)挾确较蚶旎蛉∠?，如圖8b所示，結(jié)果得到變薄的層37’、38’和39’。圖8b示出在沿著橫向被拉伸之后的圖8a的薄膜。
圖9實施例與圖5實施例是同樣的，但是利用圖8的三層薄膜。結(jié)果得到的如圖10所示的網(wǎng)織品410已經(jīng)被拉伸，同時該薄膜仍然是其成型的非平面薄膜形式。在拉伸之前或之后它能夠平整。由于層37和38的不同的劃分，波峰區(qū)440和波谷區(qū)450將具有與波峰區(qū)和波谷區(qū)之間的中間區(qū)460不同的性質(zhì)，該波谷區(qū)呈連續(xù)的股的形式。
圖15和圖16是類似于圖5的實施例，但是其中切口220只部分地延伸通過上聚合物層206，留下小的部分210未切割。這使得當(dāng)該被切割的薄膜210’如圖17所示被拉伸時，上聚合物層206的小部分能夠改變下聚合物層209的性質(zhì)。如果下聚合物層是彈性體聚合物而上層是比較無彈性聚合物時，第一聚合物層的這個小部分210’能夠，例如，產(chǎn)生強的效果。這在長度方向取向之前將穩(wěn)定該切割的薄膜210’以允許搬運，但仍在拉伸活化之后能夠利用該彈性性質(zhì)。拉伸活化之后，比較無彈性的未切割材料210將永久變形。如果上聚合物層206是彈性體層而下聚合物層209是比較無彈性的，在被切割的薄膜210’取向成網(wǎng)織品210”之后，未切割的彈性區(qū)201將使彈性材料能夠牢固地結(jié)合于下部無彈性層209。
圖18是的圖8的薄膜，其然后按照圖19的切割樣式被切割。除了切口120”是以比較不平行于該薄膜110”的橫向的角度之外，這個實施例與圖5和圖6的實施例基本上是一樣的。當(dāng)縱向拉伸時，該薄膜得到如圖20所示的網(wǎng)織品，結(jié)果在切割部分131”和縱向股141”之間得到空間143”橫向股144”由互連接的切割部分131”形成，每個切割部分具有連接于波峰145”和未切割部分141”的腿部。該空間143”交錯并沿著作為橫向股144”的切割方向?qū)R。
圖21是具有切口302的另一種模具板300，其形狀做成以形成如圖21a所示的具有上平面312和下平面307的產(chǎn)物前體。在這個實施例中，一些隆起345大于具有中等隆起355的另一些隆起，該中等隆起的波峰終止在上平面312之下但是在中線315之上。然后該薄膜以變化的深度從上面304或上平面向著具有上半306和下半305的中線315被切割成在一面上具有多個切口322、320，如圖22所示。下面303是未切割的。較深的切口320從上平面延伸至少通過該中等隆起355的下側(cè)。由于切口終止在該下部隆起317的下側(cè)319之前，所以下部隆起317沒有被切割。淺切口322只切割較大的隆起345，導(dǎo)致一些較大的隆起345具有較多的切口并且具有不同的深度。這導(dǎo)致圖23所示的網(wǎng)織品在各切割部分331之間具有許多不同尺寸和形狀的空間343。橫向股344類似于圖5和圖6實施例的橫向股，但是由最深的和最寬地間隔的切口形成。
圖24是圖18的前體薄膜，該前體薄膜然后在相對的薄膜面上被切割，其中切割線基本上是不重疊的。這樣得到由未切割部分主要由未切割部分形成的縱向股。切口461和462在每個面上并且是相等地間隔并錯開的。當(dāng)如圖25所示這個實施例的切割薄膜被縱向拉伸時，得到的網(wǎng)織品如圖26所示。在這個實施例中縱向股470通常由沿著Z向延伸未切割部分464和463形成?？臻g443和483在不同平面上。這是在兩個面上具有空間的圖10網(wǎng)織品的型式，但是具有不連續(xù)的縱向股?？v向股段傾向于被取向。
用于制造本發(fā)明的共擠壓薄膜的合適的聚合物材料包括熱塑性樹，包括脂聚烯烴類，例如聚丙烯和聚乙烯、聚氯乙稀、聚苯乙烯、尼龍、諸如滌綸等的聚酯以及共聚物及其混合物。優(yōu)選該樹脂是聚丙烯、聚乙烯、聚丙烯-聚乙烯共聚物或其混合物。
該多層結(jié)構(gòu)能夠利用例如美國專利5,501,675、5,462,708、5,354,597以及5,344,691號公開的任何多層或多部件薄膜擠壓工藝。這些參考文獻公開了各種形式的多層或共擠壓彈性體層壓制品，具有至少一個彈性層和一個或兩個比較無彈性的層。但是多層薄膜也可以用已知的多層多部件共擠壓技術(shù)由兩層或更多層彈性層或兩層或更多層無彈性層，或其任何組合形成。
無彈性層優(yōu)選用半晶質(zhì)的或非晶質(zhì)的聚合物或混合物形成。無彈性層可以是主要由諸如聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯或聚丙烯-聚乙烯共聚物的聚合物形成的聚烯烴。
能夠擠出成膜的彈性材料包括ABA嵌段共聚物，聚氨酯，聚烯烴彈性體，聚氨酯彈性體，EPDM彈性體，聚烯烴金屬茂合物彈性體，聚酰胺彈性體，乙烯與醋酸乙烯彈性體，聚酯彈性體，等等。ABA嵌段共聚物彈性體一般是這樣一種材料，其中A嵌段為聚乙烯芳烴，優(yōu)選地聚苯乙烯，而B嵌段為共軛二烯烴，具體為低(lower)烷撐二烯烴。A嵌段一般主要由單烷撐芳烴，優(yōu)選地由苯乙烯半族，且最優(yōu)選地由苯乙烯制成，其具有分布在4000和50000之間的嵌段分子量。B嵌段一般主要由共軛二烯烴，且平均分子量在從約5000到500000之間范圍內(nèi)，其B嵌段的單體還可以氫化或者官能化。A和B嵌段通常被構(gòu)造成線性、放射狀或者星形構(gòu)造，其中嵌段共聚物含有至少一個A嵌段和一個B嵌段，但是優(yōu)選地含有多個A和/或B嵌段，這些嵌段可以是相同的或者不同的。這種類型的典型的嵌段共聚物是線性ABA嵌段共聚物，其中A嵌段可以是相同的或者不同的，或者是主要具有A尖端嵌段的多嵌段共聚物(具有大于三個嵌段的嵌段共聚物)。這些多嵌段共聚物還可以包含一定比例的AB雙嵌段共聚物。AB雙嵌段共聚物趨向于形成較粘的彈性薄膜層。其它彈性體可以與提供的、不會不利影響彈性薄膜材料的彈性的嵌段共聚物彈性體混合起來。A嵌段還可以由α甲基苯乙烯，t-丁基苯乙烯和其他主要為烷基苯乙烯、以及它們的混合物和共聚物制成。B嵌段一般可以由異戊二烯，1，3-丁二烯，或者乙烯-丁烯單體制成，不過優(yōu)選地是由異戊二烯或1，3-丁二烯制成。
對于所有的多層實施例，各層可以用于沿薄膜的一個方向或兩個方向提供特定的功能性質(zhì)，例如彈性、柔軟性、硬度、剛性、彎曲性、粗造度等。各層能夠沿著Z向引向由形成該薄膜的不同材料形成的不同的位置，形成如上所述的具有橫向變化性質(zhì)的薄膜。
鉤子尺寸產(chǎn)物前體織物的尺寸用具有變焦透鏡的Leica顯微鏡以大約25倍的放大倍數(shù)測量。樣品放置在x-y移動臺上，并通過移動臺到最接近的微米。至少用3個同樣的樣品，并且平均每個尺寸。
實例1利用類似于圖1所示的設(shè)備制造共擠壓的成型織物，但是利用三個擠壓機生產(chǎn)三層結(jié)構(gòu)，包括第一層白層“A”、第二層紅層“B”和第三層紅層“C”。第一層具有聚丙烯/聚乙烯抗沖擊共聚物(99％的7523，4.0 MFI，荷蘭，Hoofddorp市的Basell polylefins公司)和1％的聚丙烯為基的彩色濃縮物的白色TiO2。第二和第三層具有98％的7523聚丙烯/聚乙烯抗沖擊共聚物和2％的紅色的聚丙烯為基的彩色濃縮物。6.35厘米的單螺紋擠壓機用于供給用于第一層的7523共聚物，3.81厘米的單螺紋擠壓機用于供給用于第二層的7523共聚物，而2.54厘米的單螺紋擠壓機用于供給用于第三層的7523共聚物。全部三個擠壓機的筒體溫度分布大致是相同的，從送料區(qū)的215℃逐漸增加到筒體端部的238℃。三種擠壓機的熔融流被供給到A、B、C層共擠壓送料套管(德克薩斯州，Orangel市的Cloeren公司)。該送料套管安裝在類似于圖2的具有成型模具澆鑄口的20厘米的模具上。該送料套管和模具保持在238℃。該模具澆鑄口機械加工成使得在兩個連續(xù)的通道部分之間的角度(β)為67度。在被模具澆鑄口做成形狀(成型)之后，擠壓物通過水槽被冷卻并且被抽出，并且以6.4米/分鐘速度繞在空轉(zhuǎn)滾輪上，水的水溫保持在約45℃。該織物被空氣烘干并收集在滾輪上。結(jié)果得到的如圖3所示的織物具有所述的正弦形結(jié)構(gòu)，其白色層(A)和紅色層(B和C)分別劃分進入上平面(波峰)和下平面(波谷)。紅色層(B和C)在圖3中表示為1層，由于形成兩層的材料是一樣的，因此在這個實施例中用作1層。測量圖3a所示的該正弦形的織物的基本重量、波長(W)、幅值(h)和厚度(t)并記錄在下面的表1中。
實例2如在實例1中一樣制造共擠壓織物，但是該擠壓物通過水槽被抽出，并且以9.5米/分鐘速度繞在空轉(zhuǎn)滾輪上。該織物對空轉(zhuǎn)滾輪的張力有助于使整個正弦形結(jié)構(gòu)。相當(dāng)薄的、重量輕的織物被生產(chǎn)成具有比較平的平面結(jié)構(gòu)，當(dāng)它離開模具板時其表面的不規(guī)則性對應(yīng)于該擠壓物的波峰波谷區(qū)，該織物的實際尺寸示于下面的表1中。
實例3如在實例1中一樣制造共擠壓織物，但是紅色層“B”和“C”用苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物(KRATON 1114，德克薩斯州，Houston市的Kraton Polymer公司)生產(chǎn)。該在織物中得到的各層的劃分在橫向具有彈性性質(zhì)，在縱向具有無彈性性質(zhì)。該織物的實際尺寸示于下面的表1中。
表1

權(quán)利要求
1.一種用于形成熱塑聚合物薄膜的方法，包括(a)混合兩種或兩種以上的聚合物熔融流；(b)在具有上部區(qū)和下部區(qū)的模具中以基本上平面的流動流的方式擠壓該混合的熔融流；(c)擠壓該平面的混合的流動流通過具有從上部區(qū)到下部區(qū)波動的非直線的成型切口的模具板，因而該上部區(qū)的聚合物的至少一部分不成比例地劃分到該上部區(qū)，并且該下部區(qū)的聚合物的至少一部分不成比例地劃分到該下部區(qū)，以形成至少上部和下部聚合物層；(d)形成薄膜，其中由于該聚合物流在該模具板中的劃分，該上部或下部聚合物層的至少其中之一的厚度在該薄膜的寬度方向上是變化的，結(jié)果得到所述熱塑聚合物薄膜，該薄膜具有延伸為從頂表面到底表面波動的波峰和波谷的一系列隆起，該波峰和波谷沿著第一方向延伸形成連續(xù)的隆起。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括平整該聚合物薄膜。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中該非平面薄膜在該波峰和波谷之間沒有平面的部分，并且該薄膜具有從25微米到1000微米的厚度。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中波峰以交替方式從該薄膜的中線延伸到外平面，并且該中線和上平面之間的距離是從50微米到2000微米，并且該薄膜的每線性厘米具有至少5個波峰。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括在至少一個面上沿著與所述第一方向成一個角度的第二方向在多個切割線處切割所述非平面薄膜，基本上穿透該薄膜以便形成多個切割部分，沿著所述第一方向取向所述被切割的薄膜，以便分開所述切割部分，形成一組由未切割部分連接的分開的股。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其中該切口延伸穿過該波峰的下側(cè)，且該薄膜面上的至少一些波峰被切割，并且當(dāng)切口到達相對的薄膜面上的基本全部波峰的下側(cè)時該切口終止。
7.如權(quán)利要求5所述的方法，其中該薄膜在兩個面上以交替的樣式被切割，其中在一個面上的切割線與在相對面上的切割線錯開。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其中該薄膜以從2∶1到4∶1的比例被拉伸。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，其中至少一個聚合物層的厚度從其最薄的區(qū)部分到其最厚的區(qū)部分是變化的，使得它沿著該薄膜的寬度包括從0到100％的薄膜總厚度。
10.如權(quán)利要求1所述的方法，其中至少一個聚合物層的厚度從最厚到最薄區(qū)變化0-90％。
11.如權(quán)利要求1所述的方法，其中該模具板包括正弦形的成型開口。
12.如權(quán)利要求1所述的方法，其中該模具板包括直線形的成型開口。
13.一種熱塑聚合物薄膜，包括兩個或兩個以上的聚合物層，該薄膜具有一系列波動的波峰和波谷，該波峰和波谷沿著第一方向延伸，形成連續(xù)的隆起，帶有在波峰中不成比例地劃分出的至少一個聚合物層、以及至少第二個聚合物層，使得兩個或兩個以上的聚合物層的厚度沿著寬度方向變化。
14.如權(quán)利要求13所述的薄膜，其中該非平面薄膜在該波峰和波谷之間沒有平面的部分。
15.如權(quán)利要求13所述的薄膜，其中該薄膜具有從25微米到1000微米的厚度。
16.如權(quán)利要求13所述的薄膜，其中至少一個聚合物層的厚度從最厚到最薄區(qū)變化至少10％。
17.如權(quán)利要求13所述的薄膜，其中至少一個聚合物層的厚度從最厚到最薄區(qū)變化至少50％。
全文摘要
本發(fā)明涉及熱塑聚合物薄膜(110)和制造該薄膜的方法，包括兩層(112、113)或更多層的熱塑聚合物的薄膜(110)具有一系列波峰和波谷，該波峰和波谷沿著第一方向延伸形成連續(xù)的隆起，至少一個被不成比例地劃分在波峰的聚合物層和至少第二層使得兩層或更多層的厚度在薄膜的寬度方向變化。
文檔編號B29C55/02GK1972794SQ200580018886
公開日2007年5月30日 申請日期2005年5月6日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月8日
發(fā)明者羅納德·W·奧森, 珍妮特·A·文內(nèi), 杰施里·塞思 申請人:3M創(chuàng)新有限公司