具有交替的条带和股线的膜和用于制备其的设备和方法
【专利说明】具有交替的条带和股线的膜和用于制备其的设备和方法
【背景技术】
[0001] 将多种聚合物组分共挤出成单层膜在本领域中是已知的。例如，在模头或送料区 块中以剥离方式组合多种聚合物流动流，从而得到从上到下多层膜。也已知提供共挤出膜 结构，其中膜是分割开的，其不会分割成沿厚度方向的共延层，而是分割成沿膜的宽度尺寸 的条带。这有时被称为"并列"共挤出法。具有并列取向的条带的挤出产品（例如）在以下专 利中有所描述：第4, 435, 141号（Weisner等人）、第6, 159, 544号（Liu等人）、第6, 669, 887 号（Hilston等人）和第7, 678, 316号（Ausen等人）美国专利以及第WO 2011/119323号 (Ausen等人）国际专利申请公开。具有另一种聚合物的基质内的多个片段流的膜（例如） 在第5, 773, 374号（Wood等人）美国专利中有所描述。
【发明内容】
[0002] 尽管具有并列取向的条带的产品以及用于制备其的挤出装置是已知的，但是仍需 要这样的产品和装置的替代形式和改进形式。本发明提供了一种具有交替股线和条带的膜 和一种用于制备所述膜的设备和方法。在一些实施例中，所述股线具有芯/皮型结构。在 这些实施例中，所述外皮通常形成所述膜的主表面中的至少一个的一部分，并且所述条带 跨接所述股线之间的距离。所述股线的至少部分通常为弹性的，而所述条带为相对非弹性 的。
[0003] 在一个方面，本发明提供了一种具有交替的条带和股线的膜。所述股线包括芯和 外皮。所述芯的弹性大于所述外皮和所述条带的弹性。所述条带可在一些实施例中被视为 非弹性的。在一些实施例中，所述条带由存在于所述条带的整个厚度中的第一聚合物组合 物制成。在一些实施例中，所述外皮形成所述膜的至少一个主表面的一部分。在一些实施 例中，所述条带由第一聚合物组合物制成，所述芯由第三聚合物组合物制成，并且所述外皮 由不同于所述第一聚合物组合物和所述第三聚合物组合物的第二聚合物组合物制成。
[0004] 在另一方面，本发明提供了一种具有交替的条带和股线的膜。所述股线的至少部 分具有比所述条带更大的弹性。所述条带可在一些实施例中被视为非弹性的。所述膜具有 至少75%伸长率，并且所述股线的宽度介于100微米到750微米的范围内。每个股线的一 部分形成所述膜的至少一个主表面的一部分。
[0005] 在另一方面，本发明提供了一种包括与带状区域并排的可延展区域的膜制品，其 中所述可延展区域为上述方面中的任一方面的膜。所述带状区域可便利地由第一聚合物组 合物制成，所述条带由所述第一聚合物组合物制成。在一些实施例中，在一个可延展区域的 两侧上存在带状区域。
[0006] 在另一方面，本发明提供了一种包括接合到纤维载体的上述方面中的任一方面的 膜或膜制品的层合物。
[0007] 在另一方面，本发明提供了一种挤出模头，所述挤出模头具有至少第一腔体、第二 腔体、第三腔体、具有分配狭槽的分配表面、以及位于所述第一腔体、所述第二腔体和所述 第三腔体与所述分配狭槽之间的流体通道。所述流体通道包括从所述第一腔体延伸到所述 分配狭槽的第一流体通道、从所述第三腔体延伸到所述分配狭槽的第三流体通道、所述第 三流体通道的任一侧上的从所述第二腔体延伸到所述分配狭槽的至少两个第二流体通道。 每个所述第二通道的尺寸在所述第三通道进入所述分配狭槽的点处大于所述第三通道。在 一些实施例中，所述流体通道由多个垫片序列提供。在这些实施例中，每个序列通常包括提 供所述第一流体通道的至少一个第一垫片、提供所述第三流体通道的至少一个第三垫片、 以及提供所述至少两个第二流体通道的至少两个第二垫片。在一些实施例中，所述挤出模 头还包括从所述第一腔体延伸到所述分配狭槽的第四流体通道。所述第四流体通道可（例 如）由多个垫片提供，所述垫片可为多个垫片序列。
[0008] 在另一方面，本发明提供了一种制备膜的方法。所述方法包括提供上述挤出模头 和从所述第一腔体、所述第二腔体和所述第三腔体挤出聚合物组合物以便形成包括与具有 芯和外皮的股线交替的条带的所述膜。在一些实施例中，所述芯的弹性大于所述条带和所 述外皮的弹性。在一些实施例中，从所述第一腔体挤出第一聚合物组合物，从所述第二腔体 挤出第二聚合物组合物，并且从所述第三腔体挤出第三聚合物组合物。在一些实施例中，所 述膜包括与带状区域并排的可延展区域，其中所述可延展区域包括所述交替条带和股线且 所述带状区域包括所述第一聚合物组合物的膜，所述条带由所述第一聚合物组合物制成。 有利的是，本文所公开的模头和方法允许在单个共挤出工艺中同时制备所述带状区域和所 述可延展区域。条带和股线的图案可由第一聚合物组合物（或不同的、第四聚合物组合物） 的区分隔开，所述区宽于所述可延展区域中的所述条带。
[0009] 在另一方面，本发明提供了一种控制挤出膜的厚度的方法。所述方法包括：提供挤 出模头，所述挤出模头包括多个彼此邻近定位的垫片，所述垫片一起限定至少第一腔体和 具有远侧开口的模头狭槽；以及从所述第一腔体挤出聚合物组合物以提供所述挤出膜。所 述多个垫片中的每个限定所述远侧开口的一部分，其中所述多个垫片包括在所述第一腔体 和所述模头狭槽之间提供通道的第一垫片，所述模头狭槽的远侧开口 一起提供所述模头狭 槽中的分配开口，并且其中所述多个垫片还包括隔离垫片，所述隔离垫片具有分配孔口但 在所述分配孔口与所述第一腔体之间不含通道。所述挤出膜的厚度通过调节所述隔离垫片 之间的所述分配开口的宽度来进行控制。
[0010] 根据本发明的膜包括与弹性材料结合的大量相对非弹性的材料，但当沿横向于所 述股线和条带的方向拉伸时仍可具有可用的伸长率。因此，在本文所公开的膜中，高效地使 用相对昂贵的弹性材料，并且本文所公开的膜的成本可低于通常包括更大量弹性材料的其 它弹性膜。
[0011] 在一些实施例中，除了开发对弹性聚合物组合物的高效利用以外，本文所公开的 膜也可被制成具有非常理想的滞后性能并且可能不需要"激活"步骤。在一些实施例中，本 文所公开的膜沿横向于所述条带的方向拉伸达到这些条带发生持久塑性变形的程度，并且 产生"完全停止"弹性膜。在一些实施例中，本文所公开的膜沿所述条带的方向拉伸以提供 纹理化表面，从而可允许利用（例如，在吸收制品中）所述膜而无需非织造布层合。
[0012] 在本专利申请中，诸如"一个"、"一种"和"所述"之类的术语并非仅指单一实体， 而是包括一般类别，其具体实例可用于举例说明。术语"一个"、"一种"和"所述"可以与 术语"至少一种"互换使用。后接列表的短语中的至少一种（一个）"和"包括（包 含）...中的至少一种（一个）"是指列表中的任一项以及列表中两项或更多项的任何组合。 除非另外指明，否则所有数值范围均包括它们的端值在内以及在端值之间的非整数值。
[0013] 在此所用的术语"交替"是指一个条带设置在任何两个邻近股线之间（即，股线在 它们之间只有一个条带）并且一个股线设置在任何两个邻近条带之间。
[0014] 术语"弹性的"是指任何呈现从拉伸或变形的恢复的材料（例如0. 002mm到0. 5mm 厚的膜）。弹性大于另一种材料、膜或组合物的一种材料、膜或组合物呈现比另一种材料、膜 或组合物更高的拉伸率或更低的滞后性中的至少一者（通常为两者）。在一些实施例中，如 果在施加拉伸力时一种材料可被拉伸到大于其初始长度的至少约25% (在一些实施例中， 50% )的长度且可在释放拉伸力时恢复其伸长的至少40%，则所述材料可被视为弹性的。
[0015] 术语"非弹性的"是指任何不呈现在很大程度上从拉伸或变形恢复的材料（例如 0. 002mm到0. 5mm厚的膜）。例如，拉伸到大于其初始长度的至少约50%的长度的非弹性材 料将在释放其拉伸力时恢复小于其伸长的约40%、25%、20%或10%。在一些实施例中，如 果一种非弹性材料被拉伸超过其可逆拉伸区域，则所述非弹性材料可被视为能够发生持久 塑性变形的柔性塑料。
[0016] 以百分比表示的"伸长"是指{(延伸长度-初始长度）/初始长度} X 100。除非 另有定义，否则当膜或其部分在本文中被说成具有至少100%伸长率时，此意指所述膜具有 使用下面的实例中所述的测试方法的至少100%的断裂伸长率。
[0017] 术语"可延展的"是指可在不破坏材料或材料纤维的结构的情况下沿所施加的拉 伸力的方向延伸或伸长的材料。可延展材料可以具有也可以不具有恢复特性。例如，弹性 材料为具有恢复特性的可延展材料。在一些实施例中，可延展材料可在不破坏材料或材料 纤维的结构的情况下拉伸到大于其松驰长度的至少约5 %、10%、15 %、20%、25 %、或50% 的长度。
[0018] 如上文和下文所用，术语"纵向（machine direction) "（MD)表示在制备本文所 公开的膜期间运行的连续网的方向。当从所述连续网切割一部分时，所述纵向（machine direction)对应于所述膜的纵向（longitudinal direction)。因此，术语纵向（machine direction)和纵向（longitudinal direction)在本文中可互换使用。上文和下文所用的 术语"横向（cross-direction) "（⑶）表不基本与所述纵向（machine direction)垂直的 方向。当从所述连续网切割本文所公开的膜的一部分时，所述横向对应于所述膜的宽度。
[0019] 术语"第一"、"第二"和"第三"用于本发明中。应当理解，除非另有说明，否则这 些术语仅使用其相对含义。对于这些成分，"第一"、"第二"和"第三"的标号仅为方便说明 所述实施例中的一者或多者起见而应用于所述成分。
[0020] 本发明的上述
【发明内容】
并非旨在描述本发明所公开的每个实施例或每种实施方 式。以下描述更具体地例示了说明性实施例。因此，应当理解，附图和以下描述仅用于举例 说明的目的，而不应被理解为是对本发明范围的不当限制。
【附图说明】
[0021] 结合附图来考虑本公开以下各个实施例的详细描述可以更完全地理解本公开。
[0022] 图1是示例性膜制品的端视图，所述膜制品沿横幅方向具有不同的区；
[0023] 图2是示例性垫片的平面图，所述垫片适于形成垫片序列，所述垫片序列能够形 成包括与具有皮/芯型构造的股线呈交替布置方式的条带的膜；
[0024] 图3是另一个示例性垫片的平面图，所述垫片适于形成垫片序列，所述垫片序列 能够形成包括与具有皮/芯型构造的股线呈交替布置方式的条带的膜；
[0025] 图4是另一个示例性垫片的平面图，所述垫片适于形成垫片序列，所述垫片序列 能够形成包括与具有皮/芯型构造的股线呈交替布置方式的条带的膜；
[0026] 图5是另一个示例性垫片的平面图，所述垫片适于形成垫片序列，所述垫片序列 能够形成包括与具有皮/芯型构造的股线呈交替布置方式的条带的膜；
[0027] 图2A至图5A分别是靠近图2到图5所示的示例性垫片的分配表面的展开区域；
[0028] 图6是数个不同垫片序列的透视组装图，所述垫片序列采用图2-5的垫片以便能 够制备图1的I吴制品；
[0029] 图7是局部分解透视图，其中在图6中一起示出的数个不同垫片序列示出为分成 制备结合图1所述的数个区域的序列；
[0030] 图8是图7的垫片序列的一些垫片的透视图，所述垫片序列被进一步分解以显露 一些单独的垫片；
[0031] 图9是示例性安装座的分解透视图，所述安装座适用于由图6的垫片序列的多次 重复构成的挤出模头；
[0032] 图10是图9的安装座在组装状态下的透视图；
[0033] 图11是针对根据本发明的方法的一些实施例所观察到的流动限制的示意图；
[0034] 图12是在沿纵向拉伸之后示例性膜的表面的显微照片；并且
[0035] 图13是根据本发明的膜的一个实施例的俯视图。
【具体实施方式】
[0036] 现在参见图1，示出了跨其宽度具有不同的区域的示例性膜制品100的端视图。膜 制品100具有可延展区域102,所述区域包括由芯106和外皮108构成的股线104。股线 104由条带110彼此分隔开。任选地，带状区域112和114可存在于膜制品100的一个边缘 或两个边缘上。当存在带状区域112和/或114时，焊接线116和118可以是可见的，也可 以是不可见的。在多个实施例中，条带110包括第一聚合物组合物，芯106包括第三聚合物 组合物，并且外皮108包括第二聚合物组合物。虽然图1的端视图中未示出，但条带110和 股线104通常沿膜制品100的纵向延伸。
[0037] 在图1所示的实施例中，第一聚合物组合物存在于条带110的整个厚度中。换句 话讲，第一聚合物组合物从膜的顶部主表面延伸，穿过厚度，并且到达底部主表面。可以说， 条带110通常为均匀的组合物。在图示实施例中，条带110因此不被另一种不同的聚合物 组合物围绕。然而，在其它实施例中，条带110可具有另一种不同的材料的外皮。
[0038] 在一些实施例（包括图1所示的实施例）中，外皮108围绕芯106。换句话讲，在 这些实施例中，外皮108在芯106的整个外表面周围延伸，此在图1的端视图中由芯106的 周边表示。然而，外皮108不需要完全围绕芯106。在一些实施例中，外皮可在芯106的外 表面的至少60%、75%或80%周围延伸，此在图1的端视图中由芯106的周边表示。例如， 外皮108可分隔开芯106和芯106的任一侧上的条带110,并且在周围延伸以在膜100的顶 部表面和底部表面处部分覆盖芯106,而不在膜的顶部表面和底部表面处完全覆盖芯106。 在多个实施例中，外皮108形成膜的至少一个主表面的一部分。在图示实施例中，外皮108 形成膜的顶部主表面和底部主表面两者的一部分；因此，条带中的第一聚合物组合物不跨 过股线。
[0039] 在根据本发明的膜和膜制品中，包括在图1所示实施例中，每个条带、芯和外皮可 被视为整体的（即，具有大体均匀的膜组合物）而不会被视为纤维的。具体地讲，条带和外 皮不会被视为非织造材料。然而，在下文所述的一些实施例中，膜和/或膜制品的部分可为 带孔的。一般来讲，条带、芯和外皮为共挤出的并且熔融粘合在一起。此外，在根据本发明 的膜和膜制品的实施例中的任一者中，条带和股线处于沿厚度方向的同一层中。即，条带和 股线可被视为占据同一平面，或者从一个纵向边缘到相对的纵向边缘绘制穿过膜的任何假 想线将触及股线和条带两者。膜和膜制品本身通常挤出为沿厚度方向的单层。然而，如下 所述，在一些实施例中，由本文所述的膜制备多层制品可能是有用的。
[0040] 图1的膜制品100便利地通过从模头挤出而制备，所述模头具有从所述模头内的 腔体到分配狭槽的多种通道。模头可便利地由多个垫片构成。在一些实施例中，所述多个 垫片包括多个垫片序列，所述垫片序列包括在第一腔体和第二腔体与分配狭槽之间提供通 道的垫片。在这些实施例中的一些中，将有另外的垫片在第一腔体和/或第二腔体和/或 第三（或更多）腔体与分配狭槽之间提供通道。
[0041] 在一些实施例中，垫片将根据提供各种不同类型的垫片序列的方案来进行组装。 由于不同的应用可具有不同的要求，故序列可具有各种不同数量的垫片。序列可为不局限 于特定区中的特定重复次数的重复序列。或者序列可能不会有规律地重复，而是可使用不 同的垫片序列。针对第一实例，下面结合图6描述八垫片序列，当适当地提供有熔融聚合物 时，所述八垫片序列形成具有与芯/皮型股线交替的单材料的膜段。
[0042] 在例如垫片序列内的通道的形状可以是相同或不同的。通道横截面形状的实例包 括圆形、方形和矩形形状。在一些实施例中，在一个腔体和分配狭槽之间提供通道的垫片与 在另一个腔体和分配狭槽之间提供通道的垫片相比可能具有流动限制。在例如垫片序列的 不同垫片内的远侧开口的宽度可以是相同或不同的。例如，在一个腔体和分配狭槽之间提 供通路的垫片所提供的远侧开口的部分可窄于在另一个腔体和分配狭槽之间提供通路的 垫片所提供的远侧开口的部分。
[0043] 在一些实施例中，本文所述的挤出模头包括用于支撑所述多个垫片的一对端块。 在这些实施例中，垫片中的一个垫片或所有垫片适宜各自具有用于使所述端块对之间的连 接器通过的一个或多个通孔。位于这种通孔内的螺栓是用于将垫片组装到端块的一种便利 方法，然而普通技术人员可能想到其它替代形式来组装挤出模头。在一些实施例中，所述至 少一个端块