復合聚合物層及其制備方法
【專利說明】復合聚合物層及其制備方法
[0001] 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61/840156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] 聚合物層的共擠出法在本領域中是已知的。有效的共擠出法得利于使層特性匹 配，諸如熔體粘度和加工溫度。其還有助于將層彼此良好地粘合，以防止復合層受應力時的 機械分層。
[0004] 存在對附加聚合物層構造的需求。
【發明內容】
[0005] 在一個方面，本公開描述了一種復合聚合物層，該復合聚合物層具有大致相背對 的第一主表面和第二主表面，該復合聚合物層按順序包括第一聚合物層、第二聚合物層和 第三聚合物層，其中第一層在組成上不同于第二層，其中第三層在組成上不同于第二層，其 中第二層中包括空隙空間的陣列，但該空隙空間不穿過第一主表面和第二主表面（即，它 們可延伸到其它層內（例如，第一層和第三層，但不穿過第一主表面和第二主表面），其中 空隙空間各自具有穿過該空隙空間的范圍為最小面積至最大面積的一系列面積，并且其中 該最小面積不鄰近第一層和第三層。
[0006] 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。
[0007] 就聚合物材料而言的術語"相同"意指不是不同的。
[0008] 在另一方面，本公開提供了制備本文所述的復合聚合物層的方法，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，所述聚合物股線在整個 陣列的粘結區處周期性地接合在一起，其中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，其中存在設置于第一材料和第二材料之間的第五材料，其中存在設置于第三材 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。
[0009] 本文所述的復合聚合物層可用作例如條帶和包裝材料，以及個人護理服裝中的組 分（例如，尿布和女性衛生制品）。它們還可用作層狀膜和條帶，其中對芯材料的粘合力得 利于通過芯的粘合力。
【附圖說明】
[0010] 圖1是用于制備如本文所述的具有空隙空間的成型復合聚合物層的設備的示意 圖；
[0011] 圖2是沿圖1中的剖面線2-2截取的如本文所述的具有空隙空間的成型復合聚合 物層的剖視圖；
[0012] 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；
[0013] 圖3A是圖3中標注為"細部3A"的部分的細部圖；
[0014] 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；
[0015] 圖4A是圖4中標注為"細部4A"的部分的細部圖；
[0016] 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；
[0017] 圖5A是圖5中標注為"細部5A"的部分的細部圖；
[0018] 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；
[0019] 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；
[0020] 圖7A是圖7中標注為"細部7A"的部分的細部圖；
[0021] 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；
[0022] 圖8A是圖8中標注為"細部8A"的部分的細部圖；
[0023] 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；
[0024] 圖9A是圖9中標注為"細部9A"的部分的細部圖；
[0025] 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；
[0026] 圖11是用于制備本文所述的復合聚合物層的示例性第一結網的透視圖；
[0027] 圖12是突出分配表面的圖10的墊片的重復序列的細部圖；
[0028] 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；
[0029] 圖14為圖13的安裝座在組裝狀態下的透視圖；
[0030] 圖15是擠出模頭相對于輥隙的另選布置方式的示意透視圖；并且
[0031] 圖16是由三種材料股線形成的復合聚合物層的透視圖，這些股線的尺寸和輥隙 被設定成使包括第一主表面和第二主表面的層內的開口閉合，并且還允許這兩個層在包括 第一主表面和第二主表面的這些層之間/之內通過層中的開口彼此接觸。
【具體實施方式】
[0032] 本文所述的復合聚合物層可由例如共擠出的聚合物結網制成。
[0033] 參照圖1，示出了用于制備具有空隙空間的復合聚合物層的示例性設備20。設備 20具有擠出機22,所述擠出機22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2中示出，用于制備本 文所述的復合聚合物層的結網包括具有至少三個層的股線。
[0034] 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。
[0035] 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。
[0036] 在穿過輥隙40之后，聚合物結網24已被改變為具有空隙空間56的復合聚合物層 50。在一些實施例中，允許復合聚合物層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。復合聚合物層50分別包括第一層53、第二層55和第三層57 (第二層55在 該視圖中將隱藏，但將在圖2中可見）、朝向觀察者側上的第一主表面52,和與觀察者相背 對的一側上的第二主表面54。多個空隙空間56使第一層53直接地接觸第三層，從而穿過 第二聚合物層55中的空隙空間。
[0037] 空隙空間56的這些特征可在圖2中更好地理解，該圖是沿圖1中的剖面線2-2截 取的復合聚合物層50的剖視圖。在此，可看出第一層53和第三層57在內部彼此接觸，從而 穿過第二層55中的空隙空間56。在一些實施例中，空隙空間56的面積在0. 005mm2至5mm2的范圍內，但其他尺寸也是可用的。
[0038] 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設置于第一材料和第二材料之間。第六材料11256設置于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。
[0039] 現在參見圖15,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，復合聚合物層50a中的空隙空間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，而且按照與該輥的圓周速度 相似的擠出速度來擠出，優點可更明顯。
[0040] 在一些實施例中，可能期望對層的一側或兩側進行圖案化。這可（例如）利用壓 料輥44和支承輥42中的一者或兩者的表面的圖案化來實現。在聚合物鉤形成領域中已表 明，圖案化的輥的使用可優先使聚合物在橫維方向或順維方向移動。這一概念可用于在層 的一側或兩側上形成孔。
[0041] 用于制備本文所述的復合聚合物層的第二實施例的示例性結網包括在整個陣列 上在粘結區處周期性地接合在一起的聚合物股線的陣列。結網具有大致相背對的第一主表 面和第二主表面。粘結區大致垂直于第一主表面和第二主表面。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。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。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。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。第一多根股線 的第一主表面包括第一材料。第一多根股線的第二主表面包括第二材料。第二多根股線的 第一主表面包括第三材料。第二多根股線的第二主表面包括第四材料。存在設置于第一材 料和第二材料之間的第五材料。存在設置于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。第一材料、第二材料、第三材料和第四材料是相同的。第一材 料不延伸到第一多根股線的第二主表面。在一些實施例中，第三材料不延伸到第二多根股 線的第二主表面。在一些實施例中，第一材料和第六材料是相同的。在一些實施例中，第五 材料和第六材料是相同的。
[0042] 用于制備本文所述的復合聚合物層的合適的結網包括以下方法，該方法包括：
[0043] 提供擠出模頭，該擠出模頭包括鄰近彼此定位的多個墊片，這些墊片一起限定至 少第一腔體、第二腔體和分配表面，其中分配表面具有與分配孔口的第二陣列交替的分配 孔口的第一陣列，其中至少第一分配孔口由第一通廊的陣列限定，并且其中多個墊片包括 下述的多個墊片的重復序列，其中該重復序列包括：在第一腔體與一個第一通廊之間提供 流體通道的墊片、提供從第二腔體延伸到同一通廊的第二通道的墊片，使得第二流體通道 進入第一通廊的區域在第一流體通道進入第一通廊的區域下方；以及
[0044] 以第一股線速度從第一分配孔口分配第一聚合物股線，同時以第二股線速度從第 二分配孔口分配第二聚合物股線，其中股線速度中的一個為另一股線速度的至少2(在一 些實施例中，在2至6、或甚至2至4的范圍內）倍，以提供結網。在一些實施例中，擠出模 頭還