用于制备多层、环状微毛细管产物的系统、方法和设备与流程
本发明大体上涉及用于制备多层、环状微毛细管产物的系统、方法和设备。
聚合物可形成用于分离、固持或含有物件的薄膜。这类薄膜(或薄片)可用作例如塑料袋、包裹物、涂层等。
聚合材料(例如聚烯烃)可在增加的温度和压力下经由挤压机形成聚合膜。挤压机典型地具有一个或多个螺杆，例如单螺杆挤压机或双螺杆挤压机。通过模具强迫聚合物离开挤压机并且形成薄膜。模具可具有用于界定挤出物或薄膜在其离开模具时的形状的轮廓(或形状)。
尽管在薄膜形成技术中取得研究成果，但仍需要制备具有改良的特性的含有挤出物设计的新型微毛细管。此外，仍需要可有助于制备具有改良的特性的含有挤出物的微毛细管的新型模具设计。
技术实现要素：
在至少一个方面中，本发明涉及用于制备多层、环状微毛细管产物的模具组件。模具组件可与挤压机可操作地连接，所述挤压机具有穿过其的热塑性材料。模具组件包括壳层、内歧管、外歧管和模具插入物。内歧管和外歧管可位于壳层中，并且周围具有基质流道以接收穿过其的热塑性材料，使得可由其挤压热塑性材料的基质层。模具插入物在内歧管和外歧管之间是抛弃式的，并且具有分布歧管，其中分布歧管在其一端具有顶端，所述顶端界定微毛细管通道以使微毛细管材料穿过微毛细管通道，从而在基质层之间形成微毛细管。
在另一个方面中，本发明涉及用于制备多层、环状微毛细管产物的挤压机组件。挤压机组件包括至少一个挤压机、至少一个微毛细管材料源和模具组件。挤压机包括壳体，其具有用于接收热塑性材料的入口，和可位于壳体中的驱动器，其用于使热塑性材料前进通过壳体。模具组件可与挤压机可操作地连接以接收穿过挤压机的热塑性材料。模具组件包括壳层、内歧管、外歧管和模具插入物。内歧管和外歧管可位于壳层中，并且周围具有基质流道以接收穿过其的热塑性材料，使得可由其挤压热塑性材料的基质层。模具插入物在内歧管和外歧管之间是抛弃式的，并且具有分布歧管，其中分布歧管在其一端具有顶端，所述顶端界定微毛细管通道以使微毛细管材料穿过微毛细管通道，从而在基质层之间形成微毛细管。
在另一个方面中，本发明涉及用于制备多层、环状微毛细管产物的方法。所述方法涉及使热塑性材料通过模具组件。模具组件包括壳层、安置在壳层中的周围具有基质流道的外歧管和内歧管，以及安置在内歧管与外歧管之间的模具插入物。模具插入物包括分布歧管，其一端具有顶端，所述顶端界定微毛细管通道以使微毛细管材料穿过微毛细管通道，从而在基质层之间形成微毛细管。所述方法还涉及挤压通过基质流道的热塑性材料层，同时使毛细管材料通过微毛细管通道和各基质层之间。可通过所述方法产生多层、环状微毛细管产物。
最终，在另一个方面中，本发明涉及多层、环状微毛细管产物。所述产物包括可挤压成环状微毛细管产物形状的热塑性材料的基质层。基质层具有在热塑性材料的基质层之间平行安置的通道，和通道中的抛弃式微毛细管材料。在其它方面中，本发明涉及包含环状微毛细管产物的多层结构和包含环状微毛细管产物的物件。
附图说明
出于说明本发明的目的，在附图中展示例示性形式；然而，应了解，本发明不限于所示精确配置和仪器。
图1是具有用于制造微毛细管薄膜的模具组件的挤压机的透视图，部分以横截面展示。
图2A是本发明的微毛细管薄膜的纵向截面视图；
图2B-2C是本发明的微毛细管薄膜的各种横截面图；
图2D是本发明的微毛细管薄膜的正视图；
图2E是如图2B中所示的本发明的微毛细管薄膜的纵向截面视图的区段2E；
图2F是本发明的微毛细管薄膜的分解视图；
图3A和3B是包括环状模具组件的挤压机组件的各种配置的示意性透视图，所述挤压机总成是分别用于制造共挤压多层、环状微毛细管产物以及空气填充多层、环状微毛细管产物；
图4A是具有微毛细管的本发明的微毛细管薄膜的示意图，所述微毛细管中具有流体；
图4B是本发明的共挤压微毛细管薄膜的横截面图；
图4C是本发明的空气填充微毛细管薄膜的横截面图；
图5是由模具组件挤压的本发明的环状微毛细管的示意图；
图6A-6B是本发明的环状微毛细管的透视图；
图7A-7D分别是不对称流配置中本发明的环状模具组件的部分横截面、纵向截面、末端和详细横截面图；
图8A-8D分别是对称流配置中本发明的环状模具组件的部分横截面、纵向截面、末端和详细横截面图；
图9A-9D分别是对称流配置中本发明的环状模具组件的部分横截面、纵向截面、末端和详细横截面图；
图10是用于环状模具组件的本发明的模具插入物的透视图；以及
图11是描绘用于制备环状微毛细管产物的本发明的方法的流程图。
具体实施方式
以下说明包括实施本发明的技术的例示性装置、方法、技术和/或指令序列。然而，应理解，可以在没有这些具体细节的情况下实践所描述的实施例。
本发明涉及用于制备多层、环状微毛细管产物的模具组件和挤压机。模具组件包括环状模具插入物，其安置在歧管之间并且界定其间用于热塑性材料的挤压层的材料流道。模具插入物具有一个顶端，其在外表面上具有用于各层所述的微毛细管中微毛细管材料的插入的微毛细管流道。可将热塑性材料层(其中具有微毛细管)挤压成具有各种配置的多层、环状微毛细管产物，如多层、环状微毛细管薄膜(例如环状微毛细管吹塑共挤压薄膜或空气填充微毛细管薄膜)、试管或导管(例如环状微毛细管共挤压管道)、瓶子、模制成形物、吹塑零件等。歧管和模具插入物可具有末端，所述端提供有配置(例如不对称和对称)以界定通过通道的热塑性材料流。
多层微毛细管薄膜挤压机
图1描绘用于形成具有微毛细管(103)的多层聚合薄膜(110)的实例挤压机(100)。挤压机(100)包括材料壳体(105)、材料料斗(107)、螺杆(109)、模具组件(111)和电子装置(115)。以横截面形式部分展示挤压机(100)，以便展现材料壳体(105)内的螺杆(109)。尽管描绘螺杆型挤压机，但可使用多种挤压机(例如单螺杆、双螺杆等)进行通过挤压机(100)和模具组件(111)的材料的挤压。一个或多个挤压机可与一个或多个模具组件一起使用。电子装置(115)可包括例如控制器、处理器、电动机和其它用于操作挤压机的设备。
将原料(例如热塑性材料(117))放入材料料斗(107)并且穿过壳体(105)以用于掺合。加热原料(117)并且通过以可旋转方式安置在挤压机(100)的壳体(105)中的螺杆(109)的旋转来掺合。可提供发动机(121)以驱动螺杆(109)或其它驱动器，以便使材料前进。如示意性描绘，分别由热源H和压力源P(例如螺杆(109))向经掺合的材料施加热和压力，以迫使材料如由箭头所指示地通过模具组件(111)。使原料熔融并且传送通过挤压机(100)和模具组件(111)。熔融热塑性材料(117)通过模具组件(111)，并且形成所需形状和横截面(本文中称为‘轮廓’)。模具组件(111)可经配置以将熔融热塑性材料(117)挤压成多层聚合薄膜(110)的薄片，如本文中进一步描述。
多层微毛细管薄膜
图2A-2F描绘可例如通过图1的挤压机(100)和模具组件(112)制造的多层膜(210)的各种视图。如这些图中所示，多层膜(210)是微毛细管薄膜。多层膜(210)描绘为由多个热塑性材料层(250a、b)组成。薄膜(210)还具有安置在各层(250a、b)之间的通道(220)。
多层膜(210)还可以具有如图2C中所示的长形轮廓。这一轮廓描绘为具有相对于其厚度T的宽度W。宽度W可在约至少3英寸(7.62cm)到约60英寸(152.40cm)范围内并且宽度可以是例如约24英寸(60.96cm)，或在约20到约40英寸(50.80-101.60cm)范围内，或在约20到约50英寸(50.80-127cm)范围内等。厚度T可在约10到约2000μm(例如约250到约2000μm)范围内。通道(220)可具有在约50到约500μm(例如约100到约500μm)范围内的维度(例如宽度或直径)，并且具有通道(220)之间的在约50到约500μm(例如约100到约500μm)范围内的间隔S。如下文进一步描述，所选择的尺寸可按比例定义。举例来说，孔维度的直径可以是所选择的厚度T的约30％。
如所展示，层(250a、b)由基质热塑性材料制成并且通道(220)中具有通道流体(212)。通道流体可包含例如多种物质，如空气、气体、聚合物等，如本文中将进一步描述。多层膜(210)的每个层(250a、b)可由多种聚合物制成，如本文中进一步描述的聚合物。每个层可由相同材料或不同材料制成。尽管仅描绘两个层(250a、b)，但多层膜(210)可具有任何数目的材料层。
通道(220)可安置在一个或多个层(250a、b)的集合之间以界定其中的微毛细管(252)。可在通道(220)中提供通道流体(212)。可视需要提供许多通道(220)。多层也可以具有相同或不同轮廓(或横截面)。可由用于挤压热塑性材料的模具组件的配置来定义特征，如多层膜(210)的层(250a、b)和/或通道(220)的形状，如本文中将更全面地描述。
在一个既定实例中，薄膜(210)可包括(a)基质(218)，其包含基质热塑性材料；(b)至少一个或多个通道(220)，其在基质(218)中沿微毛细管薄膜或泡沫体(210)平行安置，其中所述一个或多个通道(220)彼此间隔至少约250到约500μm，并且其中所述一个或多个通道(220)中的每一个具有在至少约100到约500μm范围内的直径(或宽度)；以及(c)安置在一个或多个通道(220)中的通道流体(212)，其中所述通道流体(212)与基质热塑性材料(250a、b)不同；并且其中所述微毛细管薄膜或发泡体(210)具有在约10μm到约2000μm范围内的厚度。
微毛细管薄膜或泡沫体(210)的厚度可以在10μm到2000μm范围内；例如微毛细管薄膜或泡沫体(210)的厚度可以在10到2000μm范围内；或在替代方案中，100到1000μm；或在替代方案中，200到800μm；或在替代方案中，200到600μm；或在替代方案中，300到1000μm；或在替代方案中，300到900μm；或在替代方案中，300到700μm。薄膜厚度与微毛细管直径比率在2∶1到400∶1范围内。
按微毛细管薄膜或泡沫体(210)的总体积计，微毛细管薄膜或泡沫体(210)可包含至少10体积百分比基质(218)；例如按微毛细管薄膜或泡沫体(210)的总体积计，微毛细管薄膜或泡沫体(210)可包含10到80体积百分比基质(218)；或在替代方案中，按微毛细管薄膜或泡沫体(210)的总体积计，20到80体积百分比基质(218)；或在替代方案中，按微毛细管薄膜或泡沫体(210)的总体积计，30到80体积百分比基质(218)。
按微毛细管薄膜或泡沫体(210)的总体积计，微毛细管薄膜或泡沫体(210)可包含20到90体积百分比空隙度；例如按微毛细管薄膜或泡沫体(210)的总体积计，微毛细管薄膜或泡沫体(210)可包含20到80体积百分比空隙度；或在替代方案中，按微毛细管薄膜或泡沫体(210)的总体积计，20到70体积百分比空隙度；或在替代方案中，按微毛细管薄膜或泡沫体(210)的总体积计，30到60体积百分比空隙度。
按上述总空隙度体积计，微毛细管薄膜或泡沫体(210)可包含50到100体积百分比通道流体(212)；例如按上述总空隙度体积计，微毛细管薄膜或泡沫体(210)可包含60到100体积百分比通道流体(212)；或在替代方案中，按上述总空隙度体积计，70到100体积百分比通道流体(212)；或在替代方案中，按上述总空隙度体积计，80到100体积百分比通道流体(212)。
本发明的微毛细管薄膜或泡沫体(210)具有第一端(214)和第二端(216)。至少一个或多个通道(220)在基质(218)中从第一端(214)到第二端(216)平行安置。一个或多个通道(220)可以例如彼此间隔至少约250μm。所述一个或多个通道(220)具有在至少约250μm范围内的直径；例如250μm到1990μm；或在替代方案中，250到990μm；或在替代方案中，250到890μm；或在替代方案中，250到790μm；或在替代方案中，250到690μm或在替代方案中，250到590μm。所述一个或多个通道(220)可具有选自由以下组成的群组的截面形状：圆形、矩形、椭圆形、星形、菱形、三角形、正方形等和其组合。所述一个或多个通道(220)可在第一端(214)、第二端(216)、第一点(214)与第二端(216)之间和/或其组合处进一步包括一个或多个密封件。
基质(218)包含一种或多种基质热塑性材料(250a、b)。这类基质热塑性材料(250a、b)包括(但不限于)聚烯烃，例如聚乙烯和聚丙烯；聚酰胺，例如尼龙6(nylon 6)；聚偏二氯乙烯；聚偏二氟乙烯；聚碳酸酯；聚苯乙烯；聚对苯二甲酸乙二醇酯；聚氨基甲酸酯和聚酯。基体(218)可以经由例如玻璃或碳纤维和/或任何其它矿物质填充剂(如滑石或碳酸钙)来增强。例示性填充剂包括(但不限于)天然碳酸钙(包括石灰石、方解石和大理石)、合成碳酸盐、镁盐与钙盐、白云石、碳酸镁、碳酸锌、石灰、氧化镁、硫酸钡、重晶石、硫酸钙、二氧化硅、硅酸镁、滑石、硅灰石、粘土与硅酸铝、高岭土、云母、金属氧化物或金属氢氧化物或碱土、氢氧化镁、氧化铁、氧化锌、玻璃或碳纤维或粉末、木纤维或粉末或这些化合物的混合物。
基质热塑性材料(250a、b)的实例包括(但不限于)一种或多种α-烯烃的均聚物和共聚物(包括弹性体)，所述一种或多种α-烯烃如乙烯、丙烯、1-丁烯、3-甲基-1-丁烯、4-甲基-1-戊烯、3-甲基-1-戊烯、1-庚烯、1-己烯、1-辛烯、1-癸烯和1-十二碳烯，如通常由聚乙烯、聚丙烯、聚-1-丁烯、聚-3-甲基-1-丁烯、聚-3-甲基-1-戊烯、聚-4-甲基-1-戊烯、乙烯-丙烯共聚物、乙烯-1-丁烯共聚物和丙烯-1-丁烯共聚物表示；α-烯烃与共轭或非共轭二烯的共聚物(包括弹性体)，如通常由乙烯-丁二烯共聚物和乙烯-亚乙基降冰片烯共聚物表示；以及聚烯烃(包括弹性体)，如两种或更多种α-烯烃与共轭或非共轭二烯的共聚物，如通常由乙烯-丙烯-丁二烯共聚物、乙烯-丙烯-二环戊二烯共聚物、乙烯-丙烯-1，5-己二烯共聚物和乙烯-丙烯-亚乙基降冰片烯共聚物表示；乙烯至乙烯基化合物共聚物，如乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、乙烯-乙烯醇共聚物、乙烯-氯乙烯共聚物、乙烯丙烯酸或乙烯-(甲基)丙烯酸共聚物和乙烯-(甲基)丙烯酸酯共聚物；苯乙烯共聚物(包括弹性体)，如聚苯乙烯、ABS、丙烯腈-苯乙烯共聚物、α-甲基苯乙烯-苯乙烯共聚物、苯乙烯乙烯醇、苯乙烯丙烯酸酯，如苯乙烯丙烯酸甲酯、苯乙烯丙烯酸丁酯、苯乙烯甲基丙烯酸丁酯以及苯乙烯丁二烯和交联苯乙烯聚合物；以及苯乙烯嵌段共聚物(包括弹性体)，如苯乙烯-丁二烯共聚物和其水合物，和苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯三嵌段共聚物；聚乙烯化合物，如聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯、氯乙烯-偏二氯乙烯共聚物、聚偏二氟乙烯、聚丙烯酸甲酯和聚甲基丙烯酸甲酯；聚酰胺，如尼龙6、尼龙6，6和耐纶12；热塑性聚酯，如聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚对苯二甲酸丁二醇酯；聚氨基甲酸酯、聚碳酸酯、聚苯醚等；以及玻璃状烃类树脂，包括聚二环戊二烯聚合物和相关聚合物(共聚物、三元共聚物)；饱和单烯烃，如乙酸乙烯酯、丙酸乙烯酯、叔碳酸乙烯酯和丁酸乙烯酯等；乙烯酯，如单羧酸酯，包括丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸异丁酯、丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸十二烷基酯、丙烯酸正辛酯、丙烯酸苯酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯和甲基丙烯酸丁酯等；丙烯腈、甲基丙烯腈、丙烯酰胺、其混合物；由开环复分解和交叉复分解聚合产生的树脂等。这些树脂可以单独或以两种或更多种的组合使用。
在所选择的实施例中，基质热塑性材料(250a、b)可以例如包含一种或多种选自由以下组成的群组的聚烯烃：乙烯-α烯烃共聚物、丙烯-α烯烃共聚物和烯烃嵌段共聚物。具体来说，在选择实施例中，基质热塑性材料(250a、b)可包含一种或多种非极性聚烯烃。
在具体实施例中，可以使用聚烯烃，如聚丙烯、聚乙烯、其共聚物及其共混物，以及乙烯-丙烯-二烯三元共聚物。在一些实施例中，例示性烯烃聚合物包括均质聚合物；高密度聚乙烯(HDPE)；非均匀支化的线性低密度聚乙烯(LLDPE)；非均匀支化的超低线性密度聚乙烯(ULDPE)；均匀支化的线性乙烯/α-烯烃共聚物；均匀支化的实质上线性乙烯/α-烯烃聚合物；以及高压自由基聚合的乙烯聚合物和共聚物(如低密度聚乙烯(LDPE)或乙烯乙酸乙烯酯聚合物(EVA))。
在一个实施例中，乙烯-α烯烃共聚物可以是例如乙烯-丁烯、乙烯-己烯或乙烯-辛烯共聚物或互聚物。在其它具体实施例中，丙烯-α烯烃共聚物可以是例如丙烯-乙烯或丙烯-乙烯-丁烯共聚物或互聚物。
在某些其它实施例中，基质热塑性材料(250a、b)可以是例如半结晶聚合物并且可具有小于110℃的熔点。在另一个实施例中，熔点可以是25到100℃。在另一个实施例中，熔点可以在40与85℃之间。
在一个特定实施例中，基质热塑性材料(250a、b)包括丙烯/α-烯烃互聚物组合物，其包含丙烯/α-烯烃共聚物和任选的一种或多种聚合物，例如无规共聚物聚丙烯(RCP)。在一个特定实施例中，丙烯/α-烯烃共聚物的特征为具有实质上全同立构的丙烯序列。“实质上全同立构的丙烯序列”意指通过13C NMR测量具有以下全同立构三单元组(mm)的序列：大于约0.85；在替代方案中，大于约0.90；在另一个替代方案中，大于约0.92；以及在另一个替代方案中，大于约0.93。全同立构三单元组在所属领域中是众所周知的并且描述于例如美国专利案第5,504,172号和国际公开案第WO 00/01745号中，其指通过13C NMR光谱测定，关于共聚物分子链中的三单元组单元的全同立构序列。
根据ASTM D-1238(230℃/2.16Kg)所测量，丙烯/α-烯烃共聚物可具有在0.1到500克/10分钟范围内的熔体流动速率。0.1到500克/10分钟的所有个别值和子范围都包括在本文中并且公开于本文中；举例来说，熔体流动速率可以是下限0.1克/10分钟、0.2克/10分钟或0.5克/10分钟到上限500克/10分钟、200克/10分钟、100克/10分钟或25克/10分钟。举例来说，丙烯/α-烯烃共聚物的熔体流动速率可以在0.1到200克/10分钟范围内；或在替代方案中，丙烯/α-烯烃共聚物的熔体流动速率可以在0.2到100克/10分钟范围内；或在替代方案中，丙烯/α-烯烃共聚物的熔体流动速率可以在0.2到50克/10分钟范围内；或在替代方案中，丙烯/α-烯烃共聚物的熔体流动速率可以在0.5到50克/10分钟范围内；或在替代方案中，丙烯/α-烯烃共聚物的熔体流动速率可以在1到50克/10分钟范围内；或在替代方案中，丙烯/α-烯烃共聚物的熔体流动速率可以在1到40克/10分钟范围内；或在替代方案中，丙烯/α-烯烃共聚物的熔体流动速率可以在1到30克/10分钟范围内。
丙烯/α-烯烃共聚物的结晶度在至少1重量百分比(熔解热为至少2焦耳/克)到30重量百分比(熔解热小于50焦耳/克)范围内。从1重量百分比(熔解热为至少2焦耳/克)到30重量百分比(熔解热小于50焦耳/克)的所有个别值和子范围都包括在本文中并且公开于本文中；举例来说，结晶度可以从下限1重量百分比(熔解热为至少2焦耳/克)、2.5百分比(熔解热为至少4焦耳/克)或3百分比(熔解热为至少5焦耳/克)到上限30重量百分比(熔解热小于50焦耳/克)、24重量百分比(熔解热小于40焦耳/克)、15重量百分比(熔解热小于24.8焦耳/克)或7重量百分比(熔解热小于11焦耳/克)。举例来说，丙烯/α-烯烃共聚物的结晶度可以在至少1重量百分比(熔解热为至少2焦耳/克)到24重量百分比(熔解热小于40焦耳/克)范围内；或在替代方案中，丙烯/α-烯烃共聚物的结晶度可以在至少1重量百分比(熔解热为至少2焦耳/克)到15重量百分比(熔解热小于24.8焦耳/克)范围内；或在替代方案中，丙烯/α-烯烃共聚物的结晶度可以在至少1重量百分比(熔解热为至少2焦耳/克)到7重量百分比(熔解热小于11焦耳/克)范围内；或在替代方案中，丙烯/α-烯烃共聚物的结晶度可以在至少1重量百分比(熔解热为至少2焦耳/克)到5重量百分比(熔解热小于8.3焦耳/克)范围内。结晶度经由DSC方法测量。丙烯/α-烯烃共聚物包含来源于丙烯的单元和来源于一种或多种α-烯烃共聚单体的聚合单元。用于制造丙烯/α-烯烃共聚物的例示性共聚单体是C2和C4到C10α-烯烃；例如C2、C4、C6以及C8α-烯烃。
丙烯/α-烯烃共聚物包含1到40重量百分比的一种或多种α-烯烃共聚单体。从1到40重量％的所有个别值和子范围都包括在本文中并且公开于本文中；例如，共聚单体含量可从下限1重量百分比、3重量百分比、4重量百分比、5重量百分比、7重量百分比或9重量百分比到上限40重量百分比、35重量百分比、30重量百分比、27重量百分比、20重量百分比、15重量百分比、12重量百分比或9重量百分比。举例来说，丙烯/α-烯烃共聚物包含1到35重量百分比的一种或多种α-烯烃共聚单体；或在替代方案中，丙烯/α-烯烃共聚物包含1到30重量百分比的一种或多种α-烯烃共聚单体；或在替代方案中，丙烯/α-烯烃共聚物包含3到27重量百分比的一种或多种α-烯烃共聚单体；或在替代方案中，丙烯/α-烯烃共聚物包含3到20重量百分比的一种或多种α-烯烃共聚单体；或在替代方案中，丙烯/α-烯烃共聚物包含3到15重量百分比的一种或多种α-烯烃共聚单体。
丙烯/α-烯烃共聚物的分子量分布(MWD；定义为重量平均分子量除以数目平均分子量(Mw/Mn))是3.5或更小；在替代方案中，是3.0或更小；或在另一个替代方案中，是1.8到3.0。
这类丙烯/α-烯烃共聚物进一步详细描述于美国专利案第6,960,635号和第6,525,157号中，所述专利以引用的方式并入本文中。这类丙烯/α-烯烃共聚物可以商标VERSIFYTM从The Dow Chemical Company或以商标VISTAMAXXTM从ExxonMobil Chemical Company购得。
在一个实施例中，丙烯/α-烯烃共聚物的另一特征为包含(A)60与小于100重量百分比之间、优选80与99重量百分比之间并且更优选85与99重量百分比之间的来源于丙烯的单元，和(B)大于零与40重量百分比之间、优选1与20重量百分比之间、更优选4与16重量百分比之间并且甚至更优选4与15重量百分比之间的来源于乙烯和/或C4-10α-烯烃中的至少一个的单元；并且每1000个总碳平均含有至少0.001个、优选平均含有至少0.005个并且更优选平均含有至少0.01个长链分支。丙烯/α-烯烃共聚物中长链分支的最大数目并不关键，但其通常不超过每1000个总碳3个长链分支。如本文关于丙烯/α-烯烃共聚物所用的术语长链分支指超过短链分支至少一(1)个碳的链长，并且如本文关于丙烯/α-烯烃共聚物所用的短链分支指小于共聚单体中的碳数目两(2)个碳的链长。举例来说，丙烯/1-辛烯互聚物的主链具有长度是至少七(7)个碳的长链分支，但这些主链还具有长度仅六(6)个碳的短链分支。这类丙烯/α-烯烃共聚物进一步详细描述于美国临时专利申请案第60/988,999号和国际专利申请案第PCT/US08/082599号中，所述案中的每个均以引用的方式并入本文中。
在某些其它实施例中，基质热塑性材料11(例如丙烯/α-烯烃共聚物)可以是例如半结晶聚合物并且可具有小于110℃的熔点。在优选实施例中，熔点可以是25到100℃。在更优选实施例中，熔点可以在40与85℃之间。
在其它所选择的实施例中，烯烃嵌段共聚物(例如，乙烯多嵌段共聚物)可以用作基质热塑性材料(250a、b)，如在国际公开案第WO2005/090427号和美国专利申请公开案第US 2006/0199930号中描述的那些，其以引用的方式并入本文中以达到描述这类烯烃嵌段共聚物并且测量这类聚合物的下文所列出那些特性的测试方法的程度。这类烯烃嵌段共聚物可以是乙烯/α-烯烃互聚物：
(a)具有约1.7到约3.5的Mw/Mn、至少一个熔点Tm(以摄氏度表示)和密度d(以克/立方厘米表示)，其中Tm和d的数值对应于以下关系：
Tm＞-2002.9+4538.5(d)-2422.2(d)2；或
(b)具有约1.7到约3.5的Mw/Mn，并且以熔解热ΔH(以J/g表示)和增量ΔT(以摄氏度表示，定义为最高DSC峰与最高CRYSTAF峰之间的温差)为特征，其中ΔT和ΔH的数值具有以下关系：
对于ΔH大于零并且最大130J/g来说，ΔT＞-0.1299(ΔH)+62.81，
对于大于130J/g的ΔH来说，ΔT≥48℃，
其中CRYSTAF峰是使用至少5％的累积聚合物测定，并且如果低于5％的聚合物具有可鉴别的CRYSTAF峰，那么CRYSTAF温度是30℃；或
(c)以通过使用乙烯/α-烯烃互聚物的压塑膜在300％应变和1个循环下测量的弹性回复率Re(以百分比表示)为特征，并且具有密度d(以克/立方厘米表示)，其中当乙烯/α-烯烃互聚物实质上不含交联相时，Re和d的数值满足以下关系：
Re＞1481-1629(d)；或
(d)具有当使用TREF分馏时在40℃到130℃之间洗脱的分子馏份，其特征在于，所述馏份的摩尔共聚单体含量比在相同温度之间洗脱的相当的无规乙烯互聚物馏份高至少5％，其中所述相当的无规乙烯互聚物具有相同共聚单体并且其熔融指数、密度和摩尔共聚单体含量(以全部聚合物计)在乙烯/α-烯烃互聚物的10％以内；或
(e)具有在25℃下的储存模数G′(25℃)和在100℃下的储存模数G′(100℃)，其中G′(25℃)与G′(100℃)的比率在约1∶1到约9∶1范围内。
这类烯烃嵌段共聚物，例如乙烯/α-烯烃互聚物也可以：
(a)在使用TREF分馏时，具有在40℃到130℃之间洗脱的分子馏份，其特征在于，所述馏份具有至少0.5并且最多约1的嵌段指数和大于约1.3的分子量分布Mw/Mn；或
(b)具有大于零并且最多约1.0的平均嵌段指数和大于约1.3的分子量分布Mw/Mn。
在一个实施例中，基质(218)可进一步包含发泡剂，从而促进形成泡沫体材料。在一个实施例中，基质可以是泡沫体，例如封闭泡孔泡沫体。在另一个实施例中，基质(218)可进一步包含一种或多种填充剂，从而例如经由定向(例如双轴定向)或空蚀(例如单轴或双轴定向)或浸滤(即溶解填充剂)来促进形成微孔基质。这类填充剂包括(但不限于)天然碳酸钙(包括石灰石、方解石和大理石)、合成碳酸盐、镁盐与钙盐、白云石、碳酸镁、碳酸锌、石灰、氧化镁、硫酸钡、重晶石、硫酸钙、二氧化硅、硅酸镁、滑石、硅灰石、粘土与硅酸铝、高岭土、云母、金属氧化物或金属氢氧化物或碱土、氢氧化镁、氧化铁、氧化锌、玻璃或碳纤维或粉末、木纤维或粉末或这些化合物的混合物。
一种或多种通道流体(212)可包括多种流体，如空气或其它气体和通道热塑性材料。通道热塑性材料可以是(但不限于)聚烯烃，例如聚乙烯和聚丙烯；聚酰胺，例如尼龙6；聚偏二氯乙烯；聚偏二氟乙烯；聚碳酸酯；聚苯乙烯；聚对苯二甲酸乙二醇酯；聚氨基甲酸酯和聚酯。基体(218)可以经由例如玻璃或碳纤维和/或任何其它矿物质填充剂(如滑石或碳酸钙)来增强。例示性填充剂包括(但不限于)天然碳酸钙(包括石灰石、方解石和大理石)、合成碳酸盐、镁盐与钙盐、白云石、碳酸镁、碳酸锌、石灰、氧化镁、硫酸钡、重晶石、硫酸钙、二氧化硅、硅酸镁、滑石、硅灰石、粘土与硅酸铝、高岭土、云母、金属氧化物或金属氢氧化物或碱土、氢氧化镁、氧化铁、氧化锌、玻璃或碳纤维或粉末、木纤维或粉末或这些化合物的混合物。
通道流体(212)的实例包括(但不限于)一种或多种α-烯烃(如乙烯、丙烯、1-丁烯、3-甲基-1-丁烯、4-甲基-1-戊烯、3-甲基-1-戊烯、1-庚烯、1-己烯、1-辛烯、1-癸烯和1-十二碳烯)的均聚物和共聚物(包括弹性体)，如通常由聚乙烯、聚丙烯、聚-1-丁烯、聚-3-甲基-1-丁烯、聚-3-甲基-1-戊烯、聚-4-甲基-1-戊烯、乙烯-丙烯共聚物、乙烯-1-丁烯共聚物和丙烯-1-丁烯共聚物表示；α-烯烃与共轭或非共轭二烯的共聚物(包括弹性体)，如通常由乙烯-丁二烯共聚物和乙烯-亚乙基降冰片烯共聚物表示；以及聚烯烃(包括弹性体)，如两种或更多种α-烯烃与共轭或非共轭二烯的共聚物，如通常由乙烯-丙烯-丁二烯共聚物、乙烯-丙烯-二环戊二烯共聚物、乙烯-丙烯-1，5-己二烯共聚物和乙烯-丙烯-亚乙基降冰片烯共聚物表示；乙烯-乙烯基化合物共聚物，如乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、乙烯-乙烯醇共聚物、乙烯-氯乙烯共聚物、乙烯丙烯酸或乙烯-(甲基)丙烯酸共聚物和乙烯-(甲基)丙烯酸酯共聚物；苯乙烯类共聚物(包括弹性体)，如聚苯乙烯、ABS、丙烯腈-苯乙烯共聚物、α-甲基苯乙烯-苯乙烯共聚物、苯乙烯乙烯醇、苯乙烯丙烯酸酯，如苯乙烯丙烯酸甲酯、苯乙烯丙烯酸丁酯、苯乙烯甲基丙烯酸丁酯以及苯乙烯丁二烯和交联苯乙烯聚合物；以及苯乙烯嵌段共聚物(包括弹性体)，如苯乙烯-丁二烯共聚物和其水合物，和苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯三嵌段共聚物；聚乙烯化合物，如聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯、氯乙烯-偏二氯乙烯共聚物、聚偏二氟乙烯、聚丙烯酸甲酯和聚甲基丙烯酸甲酯；聚酰胺，如尼龙6、尼龙6，6和尼龙12；热塑性聚酯，如聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚对苯二甲酸丁二醇酯；聚氨基甲酸酯；聚碳酸酯、聚苯醚等；以及玻璃状烃类树脂，包括聚二环戊二烯聚合物和相关聚合物(共聚物、三元共聚物)；饱和单烯烃，如乙酸乙烯酯、丙酸乙烯酯、叔碳酸乙烯酯和丁酸乙烯酯等；乙烯酯，如单羧酸酯，包括丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸异丁酯、丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸十二烷基酯、丙烯酸正辛酯、丙烯酸苯酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯和甲基丙烯酸丁酯等；丙烯腈、甲基丙烯腈、丙烯酰胺、其混合物；通过开环复分解和交叉复分解聚合产生的树脂等。这些树脂可以单独或以两种或更多种的组合使用。
在所选择的实施例中，通道流体(212)可以例如包含一种或多种选自由以下组成的群组的聚烯烃：乙烯-α烯烃共聚物、丙烯-α烯烃共聚物和烯烃嵌段共聚物。具体来说，在选择实施例中，通道流体(212)可包含一种或多种非极性聚烯烃。
在具体实施例中，可以使用聚烯烃，如聚丙烯、聚乙烯、其共聚物及其共混物，以及乙烯-丙烯-二烯三元共聚物。在一些实施例中，例示性烯烃聚合物包括均质聚合物；高密度聚乙烯(HDPE)；非均匀支化的线性低密度聚乙烯(LLDPE)；非均匀支化的超低线性密度聚乙烯(ULDPE)；均匀支化的线性乙烯/α-烯烃共聚物；均匀支化的实质上线性乙烯/α-烯烃聚合物；以及高压自由基聚合的乙烯聚合物和共聚物(如低密度聚乙烯(LDPE)或乙烯乙酸乙烯酯聚合物(EVA))。
在一个实施例中，乙烯-α烯烃共聚物可以是例如乙烯-丁烯、乙烯-己烯或乙烯-辛烯共聚物或互聚物。在其它具体实施例中，丙烯-α烯烃共聚物可以是例如丙烯-乙烯或丙烯-乙烯-丁烯共聚物或互聚物。
在某些其它实施例中，通道流体(212)可以是例如半结晶聚合物并且可具有小于110℃的熔点。在另一个实施例中，熔点可以是25到100℃。在另一个实施例中，熔点可以在40与85℃之间。
在一个特定实施例中，通道流体(212)是丙烯/α-烯烃互聚物组合物，其包含丙烯/α-烯烃共聚物和任选的一种或多种聚合物，例如无规共聚物聚丙烯(RCP)。在一个特定实施例中，丙烯/α-烯烃共聚物的特征为具有实质上全同立构的丙烯序列。“实质上全同立构的丙烯序列”意指通过13C NMR测量具有以下全同立构三单元组(mm)的序列：大于约0.85；在替代方案中，大于约0.90；在另一个替代方案中，大于约0.92；以及在另一个替代方案中，大于约0.93。全同立构三单元组在本领域中是众所周知的并且在例如美国专利第5,504,172号和国际公开第WO 00/01745号中有所描述，它是指通过13C NMR光谱测定，关于共聚物分子链中的三单元组单元的全同立构序列。
根据ASTM D-1238(230℃/2.16Kg)所测量，丙烯/α-烯烃共聚物可具有在0.1到500克/10分钟范围内的熔体流动速率。0.1到500克/10分钟的所有个别值和子范围都包括在本文中并且公开于本文中；举例来说，熔体流动速率可以是下限0.1克/10分钟、0.2克/10分钟或0.5克/10分钟到上限500克/10分钟、200克/10分钟、100克/10分钟或25克/10分钟。举例来说，丙烯/α-烯烃共聚物的熔体流动速率可以在0.1到200克/10分钟范围内；或在替代方案中，丙烯/α-烯烃共聚物的熔体流动速率可以在0.2到100克/10分钟范围内；或在替代方案中，丙烯/α-烯烃共聚物的熔体流动速率可以在0.2到50克/10分钟范围内；或在替代方案中，丙烯/α-烯烃共聚物的熔体流动速率可以在0.5到50克/10分钟范围内；或在替代方案中，丙烯/α-烯烃共聚物的熔体流动速率可以在1到50克/10分钟范围内；或在替代方案中，丙烯/α-烯烃共聚物的熔体流动速率可以在1到40克/10分钟范围内；或在替代方案中，丙烯/α-烯烃共聚物的熔体流动速率可以在1到30克/10分钟范围内。
丙烯/α-烯烃共聚物的结晶度在至少1重量百分比(熔解热为至少2焦耳/克)到30重量百分比(熔解热小于50焦耳/克)范围内。从1重量百分比(熔解热为至少2焦耳/克)到30重量百分比(熔解热小于50焦耳/克)的所有个别值和子范围都包括在本文中并且公开于本文中；举例来说，结晶度可以从下限1重量百分比(熔解热为至少2焦耳/克)、2.5百分比(熔解热为至少4焦耳/克)或3百分比(熔解热为至少5焦耳/克)到上限30重量百分比(熔解热小于50焦耳/克)、24重量百分比(熔解热小于40焦耳/克)、15重量百分比(熔解热小于24.8焦耳/克)或7重量百分比(熔解热小于11焦耳/克)。举例来说，丙烯/α-烯烃共聚物的结晶度可以在至少1重量百分比(熔解热为至少2焦耳/克)到24重量百分比(熔解热小于40焦耳/克)范围内；或在替代方案中，丙烯/α-烯烃共聚物的结晶度可以在至少1重量百分比(熔解热为至少2焦耳/克)到15重量百分比(熔解热小于24.8焦耳/克)范围内；或在替代方案中，丙烯/α-烯烃共聚物的结晶度可以在至少1重量百分比(熔解热为至少2焦耳/克)到7重量百分比(熔解热小于11焦耳/克)范围内；或在替代方案中，丙烯/α-烯烃共聚物的结晶度可以在至少1重量百分比(熔解热为至少2焦耳/克)到5重量百分比(熔解热小于8.3焦耳/克)范围内。结晶度经由DSC方法测量。丙烯/α-烯烃共聚物包含来源于丙烯的单元和来源于一种或多种α-烯烃共聚单体的聚合单元。用于制造丙烯/α-烯烃共聚物的例示性共聚单体是C2和C4到C10α-烯烃；例如C2、C4、C6以及C8α-烯烃。
丙烯/α-烯烃共聚物包含1到40重量百分比的一种或多种α-烯烃共聚单体。从1到40重量％的所有个别值和子范围都包括在本文中并且公开于本文中；例如，共聚单体含量可从下限1重量百分比、3重量百分比、4重量百分比、5重量百分比、7重量百分比或9重量百分比到上限40重量百分比、35重量百分比、30重量百分比、27重量百分比、20重量百分比、15重量百分比、12重量百分比或9重量百分比。举例来说，丙烯/α-烯烃共聚物包含1到35重量百分比的一种或多种α-烯烃共聚单体；或在替代方案中，丙烯/α-烯烃共聚物包含1到30重量百分比的一种或多种α-烯烃共聚单体；或在替代方案中，丙烯/α-烯烃共聚物包含3到27重量百分比的一种或多种α-烯烃共聚单体；或在替代方案中，丙烯/α-烯烃共聚物包含3到20重量百分比的一种或多种α-烯烃共聚单体；或在替代方案中，丙烯/α-烯烃共聚物包含3到15重量百分比的一种或多种α-烯烃共聚单体。
丙烯/α-烯烃共聚物的分子量分布(MWD；定义为重量平均分子量除以数目平均分子量(Mw/Mn))是3.5或更小；在替代方案中，是3.0或更小；或在另一个替代方案中，是1.8到3.0。
这类丙烯/α-烯烃共聚物进一步详细描述于美国专利案第6,960,635号和第6,525,157号中，所述专利以引用的方式并入本文中。这类丙烯/α-烯烃共聚物可以商标VERSIFYTM从The Dow Chemical Company或以商标VISTAMAXXTM从ExxonMobil Chemical Company购得。
在一个实施例中，丙烯/α-烯烃共聚物的另一特征为包含(A)60与小于100重量百分比之间、优选80与99重量百分比之间并且更优选85与99重量百分比之间的来源于丙烯的单元，和(B)大于零与40重量百分比之间、优选1与20重量百分比之间、更优选4与16重量百分比之间并且甚至更优选4与15重量百分比之间的来源于乙烯和/或C4-10α-烯烃中的至少一个的单元；并且每1000个总碳平均含有至少0.001个、优选平均含有至少0.005个并且更优选平均含有至少0.01个长链分支。丙烯/α-烯烃共聚物中长链分支的最大数目并不关键，但其通常不超过每1000个总碳3个长链分支。如本文关于丙烯/α-烯烃共聚物所用的术语长链分支指超过短链分支至少一(1)个碳的链长，并且如本文关于丙烯/α-烯烃共聚物所用的短链分支指小于共聚单体中的碳数目两(2)个碳的链长。举例来说，丙烯/1-辛烯互聚物的主链具有长度是至少七(7)个碳的长链分支，但这些主链还具有长度仅六(6)个碳的短链分支。这类丙烯/α-烯烃共聚物进一步详细描述于美国临时专利申请案第60/988,999号和国际专利申请案第PCT/US08/082599号中，所述案中的每个均以引用的方式并入本文中。
在某些其它实施例中，通道流体12(例如丙烯/α-烯烃共聚物)可以是例如半结晶聚合物并且可具有小于110℃的熔点。在优选实施例中，熔点可以是25到100℃。在更优选实施例中，熔点可以在40与85℃之间。
在其它所选择的实施例中，烯烃嵌段共聚物(例如，乙烯多嵌段共聚物)可以用作通道流体(212)，如在国际公开案第WO2005/090427号和美国专利申请公开案第US2006/0199930号中描述的那些，其以引用的方式并入本文中以达到描述这类烯烃嵌段共聚物并且测量这类聚合物的下文所列出那些特性的测试方法的程度。这类烯烃嵌段共聚物可以是乙烯/α-烯烃间聚物：
(a)具有约1.7到约3.5的Mw/Mn、至少一个熔点Tm(以摄氏度表示)和密度d(以克/立方厘米表示)，其中Tm和d的数值对应于以下关系：
Tm＞-2002.9+4538.5(d)-2422.2(d)2；或
(b)具有约1.7到约3.5的Mw/Mn，并且以熔解热ΔH(以J/g表示)和增量ΔT(以摄氏度表示，定义为最高DSC峰与最高CRYSTAF峰之间的温差)为特征，其中ΔT和ΔH的数值具有以下关系：
对于ΔH大于零并且最大130J/g来说，ΔT＞-0.1299(ΔH)+62.81，
对于大于130J/g的ΔH来说，ΔT≥48℃，
其中CRYSTAF峰是使用至少5％的累积聚合物测定，并且如果低于5％的聚合物具有可鉴别的CRYSTAF峰，那么CRYSTAF温度是30℃；或
(c)以通过使用乙烯/α-烯烃互聚物的压塑膜在300％应变和1个循环下测量的弹性回复率Re(以百分比表示)为特征，并且具有密度d(以克/立方厘米表示)，其中当乙烯/α-烯烃互聚物实质上不含交联相时，Re和d的数值满足以下关系：
Re＞1481-1629(d)；或
(d)具有当使用TREF分馏时在40℃到130℃之间洗脱的分子馏份，其特征在于，所述馏份的摩尔共聚单体含量比在相同温度之间洗脱的相当的无规乙烯互聚物馏份高至少5％，其中所述相当的无规乙烯互聚物具有相同共聚单体并且其熔融指数、密度和摩尔共聚单体含量(以全部聚合物计)在乙烯/α-烯烃互聚物的10％以内；或
(e)具有在25℃下的储存模数G′(25℃)和在100℃下的储存模数G′(100℃)，其中G′(25℃)与G′(100℃)的比率在约1∶1到约9∶1范围内。
这类烯烃嵌段共聚物，例如乙烯/α-烯烃互聚物也可以：
(a)在使用TREF分馏时，具有在40℃到130℃之间洗脱的分子馏份，其特征在于，所述馏份具有至少0.5并且最多约1的嵌段指数和大于约1.3的分子量分布Mw/Mn；或
(b)具有大于零并且最多约1.0的平均嵌段指数和大于约1.3的分子量分布Mw/Mn。
在一个实施例中，通道流体(212)可进一步包含发泡剂，从而促进形成泡沫体材料。在一个实施例中，通道流体(212)可形成泡沫体，例如封闭泡孔泡沫体。在另一实施例中，通道流体(212)可进一步包含一种或多种填充剂。这类填充剂包括(但不限于)天然碳酸钙(包括石灰石、方解石和大理石)、合成碳酸盐、镁盐与钙盐、白云石、碳酸镁、碳酸锌、石灰、氧化镁、硫酸钡、重晶石、硫酸钙、二氧化硅、硅酸镁、滑石、硅灰石、粘土与硅酸铝、高岭土、云母、金属氧化物或金属氢氧化物或碱土、氢氧化镁、氧化铁、氧化锌、玻璃或碳纤维或粉末、木纤维或粉末或这些化合物的混合物。
根据本发明的薄膜或泡沫体可用于封装(例如塔盘、胶布包裹物、桶、杯子、盒子的加固热成型零件)；热成型船壳、建筑物板条、座位装置、汽车主体部分、机身零件、汽车内饰等。
一种或多种本发明的薄膜或泡沫体可在多层结构(例如层压多层结构或共挤出多层结构)中形成一个或多个层。薄膜或泡沫体可包含一行或多行平行的微毛细管(如图2B所示的通道)。通道20(微毛细管)可安置在基质(218)中的任何地方，如图2A-F中所示。
实例
根据以下方法制备本发明的薄膜1。
包含线性低密度聚乙烯(LLDPE)的可以商标名DOWLEXTM 2344从THE DOW CHEMICALCOMPANYTM获得的基质材料经由本发明的模具(其具有24英寸(60.96cm)的宽度和530个喷嘴)形成微毛细管薄膜，所述线性低密度聚乙烯具有约0.933g/cm3的密度(根据ASTM-D792)和约0.7克/10分钟的熔融指数(I2)(根据ISO 1133在190℃和2.16kg下)，从而形成具有约2mm目标厚度的微毛细管薄膜，所属微毛细管薄膜具有微毛细管，其具有约1mm的目标直径，所述薄膜具有在约20英寸(50.80cm)范围内的宽度和其中530个平行毛细管。安置在微毛细管中的通道流体是环境空气，约25℃。
根据以下方法制备本发明的薄膜2。
包含聚丙烯均聚物的可以商标名Braskem PP H110-02NTM从BRASKEM AMERICA INC.TM购得的基质材料经由本发明的模具(具有24英寸(60.96cm)的宽度和530个喷嘴)形成微毛细管薄膜，所述聚丙烯均聚物具有约2.0g/10min(230℃/2.16Kg)的熔体流动速率(根据ASTM D1238)，从而形成具有约2mm目标厚度的微毛细管薄膜，其具有微毛细管，所述微毛细管具有约1mm的目标直径，所述薄膜具有在约20英寸(50.80cm)范围内的宽度和其中530个平行毛细管。安置在微毛细管中的通道流体是环境空气，约25℃。
在不偏离本发明精神和基本属性的情况下可以其它形式实施本发明，并且因此，应参考所附权利要求书而非前文说明书来指定本发明的范围。
多层、环状微毛细管薄膜挤压机组件
图3A和3B描绘用于形成具有微毛细管(303)的多层、环状微毛细管产物(310a、b)的实例挤压机组件(300a、b)。除了挤压机组件(300a、b)包括多个挤压机(100a、b、c)并且组合环状微毛细管共挤压模具组件(311a、b)与其可操作地连接以外，挤压机组件(300a、b)可与如先前描述的图1的挤压机(100)类似。环状模具组件(311a、b)具有模具插入物(353)，其经配置以挤压多层、环状微毛细管产物，如图4A-4C中所示的薄膜(310)、如图5、6A和6B中所示的导管(310a)和/或如图3B中所示的模制成形物(310b)。
图3A是挤压机组件(300a)的第一配置，其具有三个可操作地连接到组合环状微毛细管共挤压模具组件(311a)的挤压机(100a、b、c)。在实例中，三个挤压机中的两个可以是用于向模具组件(311a)供应热塑性材料(例如聚合物)(117)以形成环状微毛细管产物(310a)的层的基质挤压机(100a、b)。第三个挤压机可以是将微毛细管材料(如热塑性材料(例如聚合物熔融物))(117)提供到微毛细管(303)中以在其中形成微毛细管相(或核心层)的微毛细管(或核心层)挤压机(100c)。
在模具组件(311a)中提供模具插入物(353)以将来自挤压机(100a、b、c)的热塑料材料(117)组合到环状微毛细管产物(310a)中。如图3A中所示，多层、环状微毛细管产物可以是吹塑管(310a)，其向上挤压通过模具插入物(353)并且离开模具组件(311a)。来自流体源(319a)的环状流体(312a)可在挤压期间穿过环状微毛细管产物(310a)以使多层、环状微毛细管(310a)成形，如图3A中所示，或提供有经配置以产生呈环状微毛细管模制品(或模制产物)的形式的多层、环状微毛细管产物(如瓶子)(310b)的模制器(354)，如图3B中所示。
图3B展示挤压机组件(300b)的第二配置。除了用微毛细管流体源(319b)替代微毛细管挤压机(100c)以外，挤压机组件(300b)与挤压机组件(300a)类似。挤压机(100a、b)挤压热塑性材料(如在图3A的实例中)，并且微毛细管流体源(319b)可发出呈微毛细管流体(312b)形式微毛细管材料通过模具组件(311b)的模具插入物(353)。两个基质挤压机(100a、b)发出热塑性层，其中微毛细管流体源(319b)向微毛细管(303)之间发出微毛细管流体(312b)以形成多层、环状微毛细管产物(310b)。在这一版本中，环状模具组件(311b)可形成薄膜，或如图3A中的吹塑产物，或提供有经配置以产生呈环状微毛细管模制品(或模制产物)形式的多层、环状微毛细管产物(如瓶子)(310b)的模制器(354)。
尽管图3A和3B展示每个挤压机(100a、b、c)具有单独的材料壳体(105)、材料料斗(107)、螺杆(109)、电子装置(115)、发动机(121)，但部分或全部挤压机(100)可组合。举例来说，挤压机(100a、b、c)可各自具有其自有的料斗(117)，并且共用某些组件，如电子装置(115)和模具组件(311a、b)。在一些情况下，流体源(319a、b)可以是提供相同流体(312a、b)(如空气)的相同流体源。
模具组件(311a、b)可按所需定向与挤压机(100a、b、c)可操作地连接，如图3A中所示的垂直直立位置、如图3B中所示的垂直向下位置或如图1中所示的水平位置。可使用一个或多个挤压机提供可形成层的基质材料，并且可使用一个或多个材料源(如挤压机(100c)和/或微毛细管流体源(319b))提供核心层。
多层、环状微毛细管产物
图4A-4C描绘多层、环状微毛细管产物的多种视图，其可呈例如通过图3A和/或3B的挤压机(300a、b)和模具组件(311a、b)产生的薄膜(310、310′)形式，如图4A和4B中所示，除了多层、环状微毛细管薄膜(310)是由环状模具组件(311a、b)形成基质层(450a、b)(其中具有微毛细管(303、303′))以外，多层、环状微毛细管薄膜(310)可与多层膜(210)类似。基质层(450a、b)共同形成环状微毛细管薄膜(310)的基质(418)。所述(450a、b)具有平行、线形通道(320)，其界定其中的微毛细管(303)。
如图4B和4C中所示，可挤压具有多种微毛细管材料(117)或微毛细管流体(312b)的多层、环状微毛细管产物(310、310′)。可在具有多种横截面形状的通道(320、320′)中形成微毛细管。在图4B的实例中，通道(320)具有弓形横截面，其界定其中具有微毛细管材料(117)的微毛细管(303)。微毛细管材料(117)位于形成基质(418)的基质层(450a、b)之间的通道(320)中。微毛细管材料(117)形成基质层(450a、b)之间的核心层。
在图4C的实例中，通道(320′)具有另一种形状，如椭圆形横截面，其界定其中具有微毛细管材料(312b)的微毛细管(303′)。微毛细管材料(312b)描绘为形成基质(418)的层(450a、b)之间的通道(320′)中的流体(例如空气)。
可选择用于形成如本文中所描述的环状微毛细管产物的材料以用于既定应用。举例来说，材料可以是塑料，如热塑性或热固性材料。形成基质(418)的热塑性材料(117)和/或微毛细管材料(117)可由如先前描述的用于形成薄膜(210)的材料制成。举例来说，环状微毛细管产物可由多种材料制成，如聚烯烃、聚乙烯和聚丙烯。在图4A和4B的实例中，基质(418)可以是低密度聚乙烯(LDPE 501I)并且微毛细管材料(117)可以是聚丙烯(例如PP D224)。在图4C的实例中，基质(418)由低密度聚乙烯(LDPE 501I)制成，其中空气作为微毛细管材料(312b)。
可定义本文中提供的环状微毛细管产物用于多种应用，如农业用膜、封装包、拉伸膜、层压膜和屏障膜。还可以制造环状微毛细管产物用于例如轻量化、强化、韧化和/或其它应用。可提供环状微毛细管产物，其中定义结构和/或材料以提供所需机械特性，如多个方向(例如在横切和机器方向)上的抗张强度、挠曲强度和/或韧性。环状模具组件(311a、b)可用于产生多种尺寸(例如宽度和大小)的环状微毛细管产物。可在存在或不存在既定量的修整和/或废弃材料的情况下定义尺寸。
可由环状模具组件(311a)将通过模具组件(311a)产生的多层、环状微毛细管产物(310a)挤压成各种形状。如图5、6A和6B中所示，多层、环状微毛细管产物(310a、310a′)是由模具组件(311a)挤压的导管(或管道)。在另一个实例中，多层、环状微毛细管产物可呈如图3B中所示的瓶子(310b)形状，或其它产物或成形物。
再参考图5，流体源(319a)可使环流体(例如空气)(312a)通过环状微毛细管产物(310a)以在挤压期间支撑管状形状。模具组件(311a)可使多层、环状微毛细管产物(310a、310a′)形成管状形状，如图6A-6B中所示。
也由图6A和6B展示，形成多层、环状微毛细管产物(310a、310a′)的各部分的热塑性材料可不同。在图4A、4B和6A中展示的实例中，形成基质(418)的层(450a、b)可具有与微毛细管(303)中的微毛细管材料(117)不同的材料，如由黑色通道(320)和白色基质(418)示意性指示。在另一个实例中，如图6B中所示，形成基质(418)的层(450a、b)和微毛细管(303)中的材料可由相同材料制成，如低密度聚乙烯(LDPE501I)，使得基质(418)和通道(320)皆描绘为黑色。
模具组件
图7A-9D描绘可用作模具组件(311)的模具组件(711、811、911)的实例配置。尽管这些图展示可能的模具组件配置的实例，但可使用各种实例的组合和/或变化来提供所需多层、环状微毛细管产物，如图4A-6B的实例中展示的产物。
图7A-7D分别描绘模具组件(711)的部分横截面、纵向截面、末端和详细横截面图。图8A-8D分别描绘模具组件(811)的部分横截面、纵向截面、末端和详细横截面图。图9A-9D分别描绘模具组件(911)的部分横截面、纵向截面、末端和详细横截面图。模具组件(711、811)可与例如图3A的挤压机组件(300a)一起使用并且模具组件(911)可与例如图3B的挤压机组件(300b)一起使用，以形成多层、环状微毛细管产物，如本文中所描述的产物。
如图7A-7D中所示，模具组件(711)包括壳层(758)、内歧管(760)、外歧管(762)、锥形体(764)和模具插入物(768)。壳层(758)是管状部件，其经成形以接收外歧管(762)。外歧管(762)、模具插入物(768)和内歧管(760)各自是在壳层(758)内堆叠和同轴接收的边缘成形元件。尽管描绘一个内歧管(760)和一个外歧管(762)，但可提供一个或多个内歧管和外歧管或其它能够提供用于形成基质层的流道的装置。
模具插入物(768)安置在外歧管(762)与内歧管(760)之间。内歧管(760)在其末端具有锥形体(764)，其延伸穿过模具插入物(768)和外歧管(762)并且进入壳层(758)。模具组件(711)可具有连接器，如通过螺钉(未图示)以连接模具组件(711)的各部分。
分别在壳层(758)与外歧管(762)之间和在模具插入物(768)与内歧管(760)之间界定环状基质通道(774a、b)。描绘热塑性材料(117)通过基质通道(774a、b)，如由箭头指示，以形成多层、环状微毛细管产物(710)的层(450a、b)。多层、环状微毛细管产物(710)可以是本文中所描述的多层、环状微毛细管产物中的任一个，如(310a、b)。
还在模具插入物(768)与外歧管(762)之间界定微毛细管通道(776)。微毛细管通道(776)可与微毛细管材料源耦合以使微毛细管材料(117、312b)通过模具组件(711)和各层(450a、b)之间以在其中形成微毛细管(303)。流体通道(778)延伸穿过内歧管(760)和锥形体(764)。来自流体源(319a)的环流体(312a)流动通过流体通道(778)并且进入产物(710a)。
模具插入物(768)可同轴安置在内歧管(760)与外歧管(762)之间，以提供流动通过模具组件(711)的聚合物熔融物的均匀分布。模具插入物(762)可具有沿其外表面的分布通道(781)，以促进微毛细管材料(117/312b)流动通过模具插入物。
基质通道(774a、b)和微毛细管通道(776)在汇聚点(779)处汇聚并且穿过挤压出口(780)，使得流经基质通道(774a、b)的热塑性材料与来自其间的微毛细管通道(776)的微毛细管材料(117/312b)形成层(450a、b)。外歧管(762)和模具插入物(768)各自分别在外鼻状物(777a)和插入鼻状物(777b)处终止。如图7D中所示，外鼻状物(777a)与鼻状物(77b)相比向挤压出口(780)进一步延伸距离A和/或从挤压出口(780)延伸更远的距离A。
除了模具插入物(768、968)的鼻状物(777a、b、977a、b)相对于外歧管(762)的位置可不同以外，图8A-9D的模具组件(811、911)可与图7A-7D的模具组件(711)类似。可调节鼻状物的位置以定义流动模式，如不对称或对称通过。如图7A-7D中所示，模具组件(711)与位于距外歧管(762)的鼻状物(777a)距离A处的模具插入物(768)的鼻状物(777b)呈不对称流动配置。如图8A-8D中所示，模具组件(811)与模具插入物(768)的鼻状物(777a、b)呈对称流动配置并且外歧管(762)被清空。
图9A-9D和10描绘环状模具插入物(968)，其具有用于促进在其中产生微毛细管材料(117/312b)的通道(320)、微毛细管(303)和/或插入的特征(参见例如图4A-4B)。模具插入物(968)包括底部(982)、管状歧管(984)和顶端(986)。底部(982)是环形元件，其形成从环状微毛细管歧管(984)的负载端延伸的边缘。可在内歧管(760)与外歧管(762)之间支撑底部(982)。外歧管(762)具有延伸鼻状物(977a)并且模具插入物(968)具有延伸鼻状物(977b)，其彼此齐平安置以定义通过模具组件(911)的对称流动配置。
顶端(986)是管状歧管(984)的流动末端处的环状元件。顶端(986)的内表面是倾斜的并且经成形以接收锥形体(764)的末端。顶端(986)与环状微毛细管歧管(984)相比具有更大的外径，其间界定倾斜的肩状物(990)。顶端(986)的外表面中具有多个线形、平行的微毛细管流道(992)，以用于使微毛细管材料(117/312b)通过外表面。外歧管762在沿鼻状物(977a)的尖锐边缘(938a)处终止并且顶端(968)在沿鼻状物(977b)的尖锐边缘(983b)处终止。
环状微毛细管歧管(984)是在底部(982)与顶端(986)之间延伸的环状元件。可在内歧管(760)和外歧管(762)的管状部分之间支撑环状微毛细管歧管(984)。环状微毛细管歧管(984)具有穿过其的通道(988)以接收内歧管(760)。
分布通道(781)可具有多种配置。如图9A-9D中所示，环状微毛细管歧管(984)的外表面具有沿其延伸的分布通道(781)，以用于使材料穿过外表面。分布通道(781)可经由微毛细管通道(776)与微毛细管材料(117/312b)流体联通，如图9B中示意性描绘。分布通道(781)可安置在模具插入物(768)周围以引导围绕模具插入物(768)周边的微毛细管材料。模具插入物(768)和/或分布通道(781)可经配置以促进所需量的微毛细管材料(117/312b)流动通过模具组件。分布通道(781)界定模具插入物(768)与外歧管(762)之间的微毛细管材料流动的材料流动路径。
可在模具插入物(768)与外歧管(762)之间形成小间隙，其使微毛细管材料(117/312b)能够从分布通道(781)渗出以使微毛细管材料(117/312b)均匀分布穿过模具组件(311)。分布通道(781)可呈凹穴或通道形式，其延伸到模具插入物(768)和/或外歧管(760)中达到所需深度。举例来说，如图7A-9D中所示，分布通道(781)可以是插入物(768)的外表面与外歧管(760)之间界定的空间。如图10中所示，分布通道是延管状歧管(984)的外表面延伸某一距离的螺旋凹槽(1081)。部分或全部分布通道(781、1081)可以是线形、弯曲、螺旋形、交叉头和/或其组合。
实例1-环状微毛细管共挤压薄膜
如图4A中所示，为了区分微毛细管材料(117、319b)与基质(418)的基质材料。使用低密度聚乙烯(LDPE 501I)作为基质(418)，同时使用三种不同材料作为微毛细管材料(117)，其包括LDPE 501I(熔融指数：在190℃下2g/10min)、LDPE 751A(熔融指数：在190℃下7g/10min)和聚丙烯(PP D224，熔融指数：在230℃下2g/10min)。对于LDPE 501I/LDPE 501I和LDPE 501I/LDPE 751A环状微毛细管共挤压薄膜，处理温度设定成380°F。为了产生LDPE 501I/PP D224环状微毛细管共挤压薄膜，处理温度由于聚丙烯的较高粘度而升高到410°F。
参考图3A的挤压机配置，三个挤压机(100a、b、c)的螺杆速度设定成50rpm，使得每个挤压机(100a、b、c)的挤压速率是约1.21b/h。可通过控制所述挤压机(100a、b、c)中的一个的螺杆速度来调谐所得薄膜中微毛细管(303)的尺寸。制造环状微毛细管共挤压薄膜的实验方案提供如下：首先，在“浸泡”时间内将挤压机(100a、b、c)加热到处理温度。随着热塑性材料(聚合物颗粒)(117)通过挤压机螺杆(109)，热塑性材料(聚合物)(117)熔融以形成聚合物熔融物，其沿挤压机螺杆(109)传送到模具组件(311a)。用由两个挤压机(100a、b)提供的聚合物熔融物填充基质层(450a、b)，同时用来自一个挤压机(100c)的热塑性聚合物(117)填充微毛细管(303)以界定基质层(450a、b)之间的核心层。
如图5所示，在聚合物熔融物的层(450a、b)与微毛细管材料(117)结合在一起之后，其间形成核心层。随着这些层离开模具组件(311a)，将来自流体源(319a)的环流体(312a)注射到环状模具组件(311a)的中心中以使多层、环状微毛细管导管(310a)膨胀。经挤压的环状微毛细管产物可经历精加工过程，其涉及例如冷却、卷绕、拉伸等。
图4A和4B分别展示由LDPE 501I/PP D224制成并且在核心层挤压机的螺杆速度是25rpm的情况下制备的环状微毛细管产物的扫描图像和光学显微镜图像。在这种条件下，环状微毛细管产物(310)的横截面中微毛细管(303′)的面积是约30％，如由图4B中的光学显微镜图像显示。薄膜厚度随吹胀比(BUR)增加而降低，并且随归因于更高挤压速率的核心层挤压机的螺杆速度增加而增加。微毛细管宽度(λ)随BUR和核心层挤压机(100c)的螺杆速度保持递增趋势。可观察到LDPE 501I/LDPE 501I和LDPE 501I/LDPE 751A环状微毛细管产物的类似现象。
实例2-空隙化环状微毛细管薄膜
如图3B中所示，两个挤压机(100a、b)与模具组件(311b)一起使用以产生多层、环状微毛细管产物(310b)。挤压机(100a、b)包括两个1.5英寸Killion单螺杆挤压机，其配备有齿轮泵和环状微毛细管模具组件(311b)。用微毛细管材料源(或空气入口或空气管)(319b)置换微毛细管挤压机(100c)以产生空隙化环状微毛细管产物(310b)。模具组件(311b)的设计经配置以允许每个微毛细管(303)获得相同气压和空气流动速率。如图9A-9D中所示，延伸鼻状物(977a、b)与模具组件(911)的出口相邻置放以避免微毛细管在挤压期间崩坏。用流量计通过微毛细管材料源(319b)供应微毛细管流体(312b)(例如植物空气)。在加热挤压机组件(300b)之前，以宽开放方式供应微毛细管材料(312b)，以防止由聚合物熔融物的回流引起的材料流道(774a、b)和/或微毛细管流道(992)的堵塞。
制造微毛细管薄膜的实验方案提供如下：首先，在“浸泡”时间内将挤压机(100a、b)和组件(311b)加热到操作温度。随着热塑性材料(例如聚合物颗粒)穿过挤压机螺杆(109)，热塑性材料熔融以形成熔融物(例如聚合物熔融物)。挤压机螺杆(109)将熔融物供应到齿轮泵，其保持熔融物针对模具组件(311b)的实质上恒定流动速率。接着，每个挤压机(100a、b)的两个聚合物熔融物料流穿过模具组件(311b)且在微毛细管通道(992a、b)上方并且与来自微毛细管材料源(319b)的微毛细管流体(例如气流)(312b)的流线汇合。如图4C中所示，微毛细管材料源(319b)保持微毛细管通道(320′)的尺寸和形状。
如图4C中还展示，空隙化环状微毛细管产物(310b)具有椭圆微毛细管(303′)，其具有空气作为其中的流体(312b)。可通过调节来自微毛细管材料源(319b)的流体的流动速率来调谐多层、环状微毛细管产物(310b)中微毛细管(303′)的空隙度，使其在0-70％范围内。
实例3-微毛细管共挤压管道
如图6A和6B中所示，描绘呈微毛细管共挤压管道形式的多层、环状微毛细管产物的两个实例(310a、310a′)。用低密度聚乙烯(501I)填充基质(418)并且用低密度聚乙烯(501I)或聚丙烯(D224)填充微毛细管(303)。环状微毛细管模具组件(311a)使聚合物熔融物形成尺寸比最终导管产物(310a、a′)略大的圆柱体。当聚合物熔融物离开模具组件(311a)时，环状微毛细管产物(310a、a′)仍熔融，并且具有高粘度使得多层、环状微毛细管产物(311a)能够保持导管的管状形状。
通过模具组件(311a)下游的定尺寸和冷却操作来决定多层、环状微毛细管(310a)的最终尺寸。多层、环状微毛细管(310a、a′)的厚度是约30密耳。可通过增加挤压速率或定义模具组件(311a)的尺寸来获得更厚的样品。也可以用微毛细管流体(312b)(例如空气)填充微毛细管(303)以获得甚至可在轻量化应用中使用的空隙化多层、环状微毛细管(310b)。
图11是描绘用于制备多层、环状微毛细管产物的方法(1100)的流程图。所述方法涉及使热塑性材料通过模具组件(1191)。模具组件包括壳层、安置在壳层中的周围具有基质流道的内歧管和外歧管，以及安置在内歧管与外歧管之间的模具插入物。模具插入物包括分布歧管，其一端具有顶端，所述顶端界定微毛细管通道以使微毛细管材料穿过微毛细管通道，从而在基质层之间形成微毛细管。歧管。所述方法可进一步涉及挤压(1193)通过基质流道的热塑性材料层，同时使毛细管材料通过微毛细管通道并且进入基质层，使热塑性材料分散(1195)通过微毛细管通道以及使环状流体通过(1197)模具组件。
所述方法还可以涉及使多层膜成形(1099)成多层、环状微毛细管形状，和/或通过操控热塑性材料的温度、流动速率、压力、材料特性中的一个和其组合来选择性调节多层膜的轮廓。可通过操控热塑性材料的流动特性(温度、流动速率、压力等)来形成多层膜。可通过挤压一种或多种热塑性材料穿过多个薄膜通道来形成多层膜。
所述方法可以任何顺序进行并且可视需要重复。可通过如所描述的方法产生薄膜。
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