聚合物層及其制備方法
【專利說明】聚合物層及其制備方法
[0001] 對相關申請的奪叉引用
[0002] 本申請要求2013年06月27日提交的美國臨時專利申請61/840148的權益，該申 請的公開內容全文以引用方式并入本文。
【背景技術】
[0003] 大孔的穿孔膜常用于蒸汽和液體可透過的應用，而微孔的穿孔膜可用于蒸汽可透 過的應用，但不可用于液體可透過的應用。大孔的穿孔膜常用作個人護理服裝（例如，尿布 和女性衛生制品）中的組分。穿孔膜還用于過濾和隔音應用中。
[0004] 大孔的可透過膜常常通過首先制備連續膜，然后使膜經受穿孔處理來制成。機械 穿孔裝置包括嚙合輥、模沖或針刺。還可利用具有熱區的穿孔輥或者在膜中熔融穿孔的激 光來對膜進行穿孔。用于提供穿孔的其它技術包括：將膜澆注到多孔驟冷輥上，所述驟冷 輥在孔上具有真空以將熔體拉入孔中并生成孔隙；利用電暈處理通過局部能量處理形成穿 孔；以及通過將不混溶的材料共混，然后進行膜拉伸以通過生成膜空隙形成穿孔，來形成穿 孔。還已知的是在使聚丙烯驟冷為β相晶體之后，在取向時，膜將變得多孔。
[0005] 存在對附加技術（優選地相對簡單的且經濟的）的需求，以制備復合層（包括膜 和片），該復合層具有盲孔，這些盲孔穿透一些但非所有的層。
【發明內容】
[0006] 在一個方面，本公開描述了一種聚合物層，該聚合物層具有大致相背對的第一主 表面和第二主表面，該聚合物層包括延伸到第一主表面中但不穿過第二主表面的盲口的陣 列，其中該盲口各自具有從第一主表面朝向第二主表面穿過盲口的范圍為最小面積到最大 面積的一系列面積，其中對于至少大部分的盲口，最小面積不在第一主表面處，其中第一主 表面的至少一部分包括第一材料，并且延伸直至第二主表面，但不延伸到第二主表面中，并 且其中第二主表面的至少一部分包括不同的第二材料。
[0007] 就聚合物材料而言的術語"不同的"意指以下中的至少一種：(a)至少一個紅外峰 值的至少2%的差異，（b)至少一個核磁共振峰值的至少2%的差異，（c)數均分子量的至少 2%的差異，或（d)多分散性的至少5%的差異。可提供聚合物材料之間差異的聚合物材料 的差異的示例包括組成、微觀結構、顏色和折射率。
[0008] 就聚合物材料而言的術語"相同"意指不是不同的。
[0009] 在另一方面，本公開提供了制備本文所述的聚合物層的實施例的方法，該方法包 括穿過輥隙或壓延結網中的至少一者，該結網包括聚合物股線的陣列，該聚合物股線在整 個陣列的粘結區處周期性地接合在一起，該結網具有大致相背對的第一主表面和第二主表 面，其中粘結區大體垂直于第一主表面和第二主表面，其中陣列包括具有大致相背對的第 一主表面和第二主表面的第一多根股線，其中陣列包括具有大致相背對的第一主表面和第 二主表面的第二多根股線，其中結網的第一主表面包括第一多根股線和第二多根股線的第 一主表面，其中結網的第二主表面包括第一多根股線和第二多根股線的第二主表面，其中 第一多根股線的第一主表面包括第一材料，其中第一多根股線的第二主表面包括第二材 料，其中第二多根股線的第一主表面包括第三材料，其中第二多根股線的第二主表面包括 第四材料，其中第一材料和第二材料是不同的，并且其中第一材料不延伸到第一多根股線 的第二主表面。
[0010] 在另一方面，本公開提供了制備本文所述的聚合物層的實施例的方法，該方法包 括穿過輥隙或壓延結網中的至少一者，該結網包括聚合物股線的陣列，該聚合物股線在整 個陣列的粘結區處周期性地接合在一起，結網具有大致相背對的第一主表面和第二主表 面，其中粘結區大致垂直于第一主表面和第二主表面，其中陣列包括具有大致相背對的第 一主表面和第二主表面的第一多根股線，其中陣列包括具有大致相背對的第一主表面和第 二主表面的第二多根股線，其中結網的第一主表面包括第一多根股線和第二多根股線的第 一主表面，其中結網的第二主表面包括第一多根股線和第二多根股線的第二主表面，其中 第一多根股線的第一主表面包括第一材料，其中第一多根股線的第二主表面包括第二材 料，其中第二多根股線的第一主表面包括第三材料，其中第二多根股線的第二主表面包括 第四材料，其中存在設置在第一材料和第二材料之間的第五材料，其中存在設置在第三材 料和第四材料之間的第六材料，其中第一材料和第五材料是不同的，其中第一材料、第二材 料、第三材料和第四材料是相同的，并且其中第一材料不延伸到第一多根股線的第二主表 面。
[0011] 本文所述的聚合物層可例如作為組分用于個人護理服裝諸如尿布和女性衛生制 品中。本文所述的聚合物層的一些實施例可用于其中需要連續微孔層和柔性背襯的應用 (例如，醫用和包裝條帶）。
【附圖說明】
[0012] 圖1是用于制備如本文所述的在其中具有開口的成型聚合物層的設備的示意圖；
[0013] 圖1A是沿圖1中的剖面線1A-1A截取的如本文所述的在其中具有盲口的成型聚 合物層的剖視圖；
[0014] 圖2是圖1中的結網的透視圖；
[0015] 圖3是適于形成墊片的重復序列的示例性墊片的平面圖，該墊片的重復序列能夠 形成具有任選地兩種不同類型的股線的結網，其中至少一根股線在三層布置中具有任選地 兩種不同的材料；
[0016] 圖3A是圖3中標注為"細部3A"的部分的細部圖；
[0017] 圖4是適于形成墊片的重復序列的另一個示例性墊片的平面圖，該墊片的重復序 列能夠形成具有兩種不同類型的股線的結網，這些股線各自在三層布置中具有任選地兩種 不同材料；
[0018] 圖4A是圖4中標注為"細部4A"的部分的細部圖；
[0019] 圖5是適于形成墊片的重復序列的另一個示例性墊片的平面圖，該墊片的重復序 列能夠形成具有兩種不同類型的股線的結網，這些股線各自在三層布置中具有任選地兩種 不同材料；
[0020] 圖5A是圖5中標注為"細部5A"的部分的細部圖；
[0021] 圖6是適于形成墊片的重復序列的另一個示例性墊片的平面圖，該墊片的重復序 列能夠形成具有兩種不同類型的股線的結網，這些股線各自在三層布置中具有任選地兩種 不同材料；
[0022] 圖7是適于形成墊片的重復序列的另一個示例性墊片的平面圖，該墊片的重復序 列能夠形成具有兩種不同類型的股線的結網，這些股線各自在三層布置中具有任選地兩種 不同材料；
[0023] 圖7A是圖7中標注為"細部7A"的部分的細部圖；
[0024] 圖8是適于形成墊片的重復序列的另一個示例性墊片的平面圖，該墊片的重復序 列能夠形成具有兩種不同類型的股線的結網，這些股線各自在三層布置中具有任選地兩種 不同材料；
[0025] 圖8A是圖8中標注為"細部8A"的部分的細部圖；
[0026] 圖9是適于形成墊片的重復序列的另一個示例性墊片的平面圖，該墊片的重復序 列能夠形成具有兩種不同類型的股線的結網，這些股線各自在三層布置中具有任選地兩種 不同材料；
[0027] 圖9A是圖9中標注為"細部9A"的部分的細部圖；
[0028] 圖10是適于形成圖11所示的結網的墊片的重復序列的單個實例的分解透視圖；
[0029] 圖11是用于制備本文所述的聚合物層的示例性第二結網的透視圖；
[0030] 圖12是突出分配表面的圖10的墊片的重復序列的細部圖；
[0031] 圖13是適于由圖10的墊片的重復序列的多次重復構成的擠出模頭的示例性安裝 座的分解透視圖；
[0032] 圖14為圖13的安裝座在組裝狀態下的透視圖；
[0033] 圖15是適于形成墊片的重復序列的示例性墊片的平面圖，該墊片的重復序列能 夠形成具有股線的結網，這些股線各自在上/下布置中具有兩種不同的材料，如圖2大體所 示；
[0034] 圖15A是圖15中標注為"細部15A"的部分的細部圖；
[0035] 圖16是適于形成墊片的重復序列的另一個示例性墊片的平面圖，這些墊片的重 復序列能夠形成具有股線的結網，這些股線各自在上/下布置中具有兩種不同的材料，如 圖2大體所示；
[0036] 圖16A是圖16中標注為"細部16A"的部分的細部圖；
[0037] 圖17是適于形成墊片的重復序列的另一個示例性墊片的平面圖，這些墊片的重 復序列能夠形成具有股線的結網，這些股線各自在上/下布置中具有兩種不同的材料，如 圖2大體所示；
[0038] 圖17A是圖17中標注為"細部17A"的部分的細部圖；
[0039] 圖18是適于形成圖2的結網的墊片的重復序列的單個實例的分解透視圖；
[0040] 圖18A是突出分配表面的圖18的墊片的重復序列的細部圖。
[0041] 圖19A是擠出模頭相對于輥隙的另選布置方式的示意透視圖；
[0042] 圖19B是另選壓料輥的示意透視圖；
[0043] 圖20是由兩種材料股線形成的聚合物層的透視圖，這些股線的尺寸和輥隙被設 定成使材料中的一者（并非兩者）內的開口閉合；并且
[0044] 圖21是由三種材料股線形成的聚合物層的透視圖，這些股線的尺寸和輥隙被設 定成使材料中的至少一者（并非所有）內的開口閉合。
【具體實施方式】
[0045] 本文所述的聚合物層可由例如共擠出的結網制成。
[0046] 參照圖1，示出了用于制備在其中具有盲口的聚合物層的示例性設備20。設備20 具有擠出機，所述擠出機擠出在粘結區30處接合在一起的聚合物結網24。可用的聚合物結 網在例如于2013年3月13日提交的具有美國序列號61/779,997的共同待審的專利申請 中有所描述，其公開內容以引用方式并入本文。如將在下圖1A中示出，用于制備本文所述 的聚合物層的結網包括具有至少兩個層的股線。
[0047] 如圖所示，聚合物結網24被垂直擠出到輥隙40中。輥隙40包括支承輥42和壓 料輥44。在一些實施例中，支承輥42是平滑的鍍鉻的鋼輥，壓料輥44是硅橡膠輥。在一些 實施例中，支承輥42和壓料輥44均利用例如內部液體（例如，水）流來控制溫度。
[0048] 在一些實施例中，例如，圖1所描述的一個，聚合物結網24直接進入輥隙40中，其 中輥隙40為驟冷輥隙。然而，這不是必要的，結網的擠出和進入輥隙無需在順序上緊接著 進行。
[0049] 在穿過輥隙40之后，聚合物結網24已被改變為在其中具有盲口 56的聚合物層 50。在一些實施例中，允許聚合物層50保持卷繞在支承輥42的圓周的至少一部分上可以 是有利的。聚合物層50具有在朝向觀察者一側上的第一主表面52和在背對觀察者一側上 的第二主表面54。在一些實施例中，盲口 56具有良好形成的平滑邊緣58。另外，在一些實 施例中，盲口 56從第一主表面52朝向第二主表面54朝內漸縮，使得盲口 56在聚合物層50 內部的某處具有最小面積60。
[0050] 盲口 56的這些特征可在圖1A中更好地理解，該圖是沿圖1中的剖面線1A-1A截取 的聚合物層50的剖視圖。這里可以看出，盲口 56具有良好形成的平滑邊緣58。盲口 56從 第一主表面52朝向第二主表面54朝內漸縮。在例不的實施例中，第一主表面52是第一聚 合物層53的暴露部分，并且第二主表面54是第二聚合物層55的暴露部分。其中盲口 56漸 縮至最小面積60的點被示出為在聚合物層50的內部。最小面積的點可以但不一定接近第 一聚合物層53和第二聚合物層55之間的界面。在一些實施例中，單個盲口 56在0. 005mm2至5mm2的范圍內，但其他尺寸也是可用的。對于至少大部分的盲口 56,最小面積不在主表 面52處。
[0051] 參照圖1A，聚合物層50具有大致相背對的第一主表面和第二主表面52、54,該第 一主表面和第二主表面52、54包括從第一主表面52朝向第二主表面52延伸的盲口 56的 陣列。盲口 56各自具有從第一主表面52朝向第二主表面54穿過盲口的范圍為最小面積 到最大面積的一系列面積，其中第一主表面和第二主表面52、54中的每個存在總面積和總 開口面積，其中第一主表面52的總開口面積不大于第一主表面52的總面積的50% (在一 些實施例中，不大于 45%、40%、35%、30%、25%、20%、15%、10%、5%、4%、3%、2%、1%、 0. 75 %、0. 5 %、0. 25 %，或甚至不大于0. 1% ;在一些實施例中，在0. 1 %至不大于50%、 0.1%至不大于45%、0.1%至不大于40%、0.1%至不大于35%、0.1%至不大于30%、 0. 1%至不大于25%、0. 1%至不大于20%、0. 1%至不大于15%、0. 1%至不大于10%，或甚 至0. 1%至不大于5的范圍內），其中對于至少大部分的盲口 56,最小面積不在第一主表面 52處，其中主表面52中的至少一部分包括第一材料53并且一直延伸到第二主表面54,但 不延伸到第二主表面54中，并且其中第二主表面54中的至少一部分包括不同的第二材料 55〇
[0052] 參照圖2,用于制備本文所述的聚合物層的示例性第一結網24具有聚合物股線的 陣列10110,該聚合物股線在整個陣列10110的粘結區10113處周期性地接合在一起。結 網24具有大致相背對的第一主表面和第二主表面10111、10112。粘結區10113大體垂直 于第一主表面10111和第二主表面10112。陣列10110具有第一多根股線10121，該第一多 根股線10121具有大致相背對的第一主表面和第二主表面10131、10132。陣列10110具有 第二多根股線10122,該第二多根股線10122具有大致相背對的第一主表面和第二主表面 10141、10142。第一主表面10111包括第一多根股線和第二多根股線10121、10122的第一 主表面10131、10141。第二主表面10112包括第一多根股線和第二多根股線10121、10122 的第二主表面10132、10142。第一多根股線10121的第一主表面10131包括第一材料。第 一多根股線10121的第二主表面10132包括第二材料。第二多根股線10122的第一主表面 10141包括第三材料。第二多根股線10122的第二主表面10142包括第四材料。第一材料 和第二材料是不同的，并且第一材料不延伸到第一多根股線10121的第二主表面10132。任 選地，第三材料不延伸到第二多根股線10122的第二主表面10142。
[0053] 參照圖11，可例如代替結網24的示例性第二結網11200具有聚合物股線的陣列 11210,所述聚合物股線在整個陣列11210的粘結區11213處周期性地接合在一起。結網 11200具有大致相背對的第一主表面和第二主表面11211、11212。粘結區11213大體垂直 于第一主表面11211和第二主表面11212。陣列11210具有第一多根股線11221，該第一多 根股線10121具有大致相背對的第一主表面和第二主表面11231、11232。陣列11210具有 第二多根股線11222,該第二多根股線10122具有大致相背對的第一主表面和第二主表面 11241、11242。第一主表面11211包括第一多根股線和第二多根股線11221、11222的第一 主表面11231、11241。第二主表面11212包括第一多根股線和第二多根股線11221、11222 的第二主表面11232、11242。第一多根股線11221的第一主表面11231包括第一材料。第 一多根股線11221的第二主表面11232包括第二材料。第二多根股線11222的第一主表 面11241包括第三材料。第二多根股線11222的第二主表面11242包括第四材料。第五材 料11255設置在第一材料和第二材料之間。第六材料11256設置在第三材料和第四材料之 間。第一材料和第五材料是不同的，第一材料、第二材料、第三材料和第四材料是相同的，并 且第一材料不延伸到第一多根股線11221的第二主表面11232。任選地，第三材料不延伸到 第二多根股線11222的第二主表面11242。
[0054] 現在參見圖19A，示出了具有擠出模頭22相對于輥隙40的不同布置方式的另一示 例性設備20a的示意透視圖。在另選的設備20a中，擠出模頭22被定位成使得聚合物結網 24被分配到壓料輥44上并在該輥上被帶入在壓料輥44和支承輥42之間的輥隙中。通過 將擠出模頭22定位成非常靠近壓料輥44,構成聚合物結網24的股線沒有時間在重力作用 下下垂并延伸。這種定位所提供的優點在于，聚合物層50a中的開口 56a趨于更圓。就這 一點而言，通過不僅非常靠近形成輥隙40的一個輥，而且按照