聚合物层及其制备方法_2

文档序号:9601797阅读:来源:国知局
升高区域不同,包括辊隙的 辊中的一者或两者可具有不同温度的区,从而生成没有开口或具有不同尺寸的开口的纵向 条带。另外,已发现挤出的聚合物结网的相对厚度影响孔穴尺寸的范围;就相对厚的结网而 言,其易于辊压熔体,从而形成固体膜的纵向条带50b'。在一些实施例中,可能期望使膜的 一侧按照比另一侧快的速率骤冷以影响开口的横截面的形状。
[0057] 在一些实施例中,可能期望对层的一侧或两侧进行图案化。这可(例如)利用压 料辊44和支承辊42中的一者或两者的表面的图案化来实现。在聚合物钩形成领域中已表 明,图案化的辊的使用可优先使聚合物在横维方向或顺维方向移动。这一概念可用于在层 的一侧或两侧上形成孔穴。
[0058]用于制备本文所述的聚合物材料的第一实施例的示例性结网包括在整个阵列上 在粘结区处周期性地接合在一起的聚合物股线的阵列。结网具有大致相背的第一主表面和 第二主表面。粘结区大致垂直于第一主表面和第二主表面。阵列包括具有大致相背的第一 主表面和第二主表面的第一多根股线。阵列包括具有大致相背的第一主表面和第二主表面 的第二多根股线。结网的第一主表面包括第一多根股线的第一主表面和第二多根股线的第 一主表面。结网的第二主表面包括第一多根股线的第二主表面和第二多根股线的第二主 表面。第一多根股线的第一主表面包括第一材料。第一多根股线的第二主表面包括第二 材料。第二多根股线的第一主表面包括第三材料。第二多根股线的第二主表面包括第四材 料。第一材料和第二材料是不同的,并且其中第一材料不延伸至第一多根股线的第二主表 面。在一些实施例中,第三材料不延伸至第二多根股线的第二主表面。在一些实施例中,第 一材料、第三材料和第四材料中的至少两种是相同的。在一些实施例中,第一材料、第二材 料、第三材料或第四材料中的至少三种是不同的。在一些实施例中,结网还包括第一材料和 第二材料之间的不同的第五材料,并且任选地包括第三材料和第四材料之间的不同的第六 材料。
[0059] 用于制备本文所述的聚合物层的第二实施例的示例性结网包括在整个阵列上在 粘结区处周期性地接合在一起的聚合物股线的阵列。结网具有大致相背的第一主表面和第 二主表面。粘结区大致垂直于第一主表面和第二主表面。阵列包括具有大致相背的第一主 表面和第二主表面的第一多根股线。阵列包括具有大致相背的第一主表面和第二主表面的 第二多根股线。结网的第一主表面包括第一多根股线的第一主表面和第二多根股线的第一 主表面。结网的第二主表面包括第一多根股线的第二主表面和第二多根股线的第二主表 面。第一多根股线的第一主表面包括第一材料。第一多根股线的第二主表面包括第二材料。 第二多根股线的第一主表面包括第三材料。第二多根股线的第二主表面包括第四材料。存 在设置在第一材料和第二材料之间的第五材料。存在设置在第三材料和第四材料之间的第 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。第一材料不延伸至第一多根股线的第二主表面。在一些实施例中,第三材料不延 伸至第二多根股线的第二主表面。在一些实施例中,第一材料和第六材料是相同的。在一 些实施例中,第五材料和第六材料是相同的。
[0060] 用于制备本文所述的聚合物层的合适的结网包括以下方法,该方法包括:
[0061] 提供挤出模头,该挤出模头包括彼此邻近定位的多个垫片,这些垫片一起限定至 少第一腔体、第二腔体和分配表面,其中分配表面具有与分配孔口的第二阵列交替的分配 孔口的第一阵列,其中至少第一分配孔口由第一通廊的阵列限定,并且其中多个垫片包括 多个垫片的重复序列,其中重复序列包括:在第一通廊中的一个和第一腔体之间提供流体 通道的垫片,提供从第二腔体延伸至同一通廊的第二通道的垫片,使得第二流体通道进入 第一通廊的区域在第一流体通道进入第一通廊的区域的下方;以及
[0062]以第一股线速度从第一分配孔口分配第一聚合物股线,同时以第二股线速度从第 二分配孔口分配第二聚合物股线,其中股线速度中的一个为另一股线速度的至少2(在一 些实施例中,在2至6,或甚至2至4的范围内)倍,以提供结网。在一些实施例中,挤出模 头还包括从腔体延伸至第一通廊的第三通道,使得第二流体通道进入第一通廊的区域在第 三流体通道进入第一通廊的区域的上方。在一些实施例中,每个第二分配孔口由第二通廊 限定,并且其中每个第二通廊具有从其各自延伸至不同腔体的至少两个通道,使得那些通 道中的一个通道进入第二通廊的区域在那些通道中的其它通道进入第二通廊的区域的上 方。
[0063]在另一方面,本公开描述了一种第一挤出模头,该第一挤出模头具有至少第一腔 体和第二腔体,从第一腔体延伸到限定第一分配孔口的第一通廊中的第一通道,以及从第 二腔体延伸至该通廊的第二通道,使得第一流体通道进入通廊的区域在第二流体通道进入 通廊的区域的上方。在一些实施例中,挤出模头还包括从腔体延伸至第一通廊的第三通道, 使得第二流体通道进入第一通廊的区域在第三流体通道进入第一通廊的区域的上方。在一 些实施例中,挤出模头包括一起限定第一分配阵列的多个第一通廊,并且还包括一起限定 沿分配表面与第一分配阵列交替的第二分配阵列的多个第二分配孔口,每个第二分配孔口 具有至少一个延伸至腔体的通道,其中在一些实施例中,第二分配孔口由第二通廊限定,并 且每个第二通廊具有从其各自延伸至不同腔体的至少两个通道,使得那些通道中的一个通 道进入第二通廊的区域在那些通道中的其它通道进入第二通廊的区域的上方。
[0064]在另一方面,本公开描述了一种第二挤出模头,该第二挤出模头包括彼此邻近定 位的多个垫片,这些垫片一起限定至少第一腔体、第二腔体以及分配表面,其中分配表面具 有由通廊的阵列限定的分配孔口的阵列,其中多个垫片包括垫片的多个重复序列,其中重 复序列包括:在通廊中的一个和第一腔体之间提供流体通道的垫片,提供从第二腔体延伸 至同一通廊的第二通道的垫片,使得第二流体通道进入通廊的区域在第一流体通道进入通 廊的区域的下方。在一些实施例中,第二流体通道在第二流体通道进入通廊的点处分流到 在第一流体通道上方和下方区域处与第一流体通道汇合的分支中。
[0065]在一些实施例中,挤出模头还包括从腔体延伸至第一通廊的第三通道,使得第二 流体通道进入第一通廊的区域在第三流体通道进入第一通廊的区域的上方。在一些实施例 中,挤出模头包括一起限定第一分配阵列的多个第一通廊,并且还包括一起限定沿分配表 面与第一分配阵列交替的第二分配阵列的多个第二分配孔口,每个第二分配孔口具有至少 一个延伸至腔体的通道,其中在一些实施例中,第二分配孔口由第二通廊限定,并且每个第 二通廊具有从其各自延伸至不同腔体的至少两个通道,使得那些通道中的一个通道进入第 二通廊的区域在那些通道中的其它通道进入第二通廊的区域的上方。
[0066]在一些实施例中,多个垫片包括多个垫片的至少一个重复序列,该垫片的至少一 个重复序列包括在第一腔体和第二腔体与第一分配孔口之间提供通道的垫片。在这些实施 例中的一些中,将存在另外的垫片,这些垫片在第一腔体和/或第二腔体和/或第三(或更 多)腔体与第二分配孔口之间提供通道。通常,并不是本文所述的模头的所有垫片都具有 通道,因为一些可以是不在任何腔体和分配孔口之间提供通道的间隔垫片。在一些实施例 中,存在还包括至少一个间隔垫片的重复序列。提供通向第一分配孔口的通道的垫片的数 量可以与提供通向第二分配孔口的通道的垫片的数量相等或不相等。
[0067]在一些实施例中,第一分配孔口和第二分配孔口共线。在一些实施例中,第一分配 孔口共线,并且第二分配孔口也共线,但与第一分配孔口偏置且不共线。
[0068] 在一些实施例中,本文所述的挤出模头包括用于支撑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端块对之间的连接器通过 的一个或多个通孔。设置在此类通孔内的螺栓是一种用于将垫片组装到端块的便利方法, 但普通技术人员可认识到用于组装挤出模头的其它替代方式。在一些实施例中,至少一个 端块具有入口,用于将流体材料引入这些腔体中的一个或两个腔体中。
[0069]在一些实施例中,垫片将根据提供各种不同类型的垫片重复序列的方案进行组 装。重复序列的每个重复可以具有不同数量的垫片。例如,参见图1〇(和图12,图12为图 10的更详细视图),示出了十六垫片重复序列,该十六垫片重复序列可与熔融聚合物一起 使用,以形成具有彼此交替的三层股线的结网,使得可形成通常如图11所描绘的结网。又 如例如图18 (和图18A,图18A为图18的更详细视图),示出了四垫片重复序列,该四垫片 重复序列可与熔融聚合物一起使用,以形成具有彼此交替的两层股线的结网,使得可形成 通常如图2所描绘的结网。
[0070] 示例性的通道横截面形状包括正方形和矩形。在例如垫片重复序列内的通道的形 状可以是相同或不同的。例如,在一些实施例中,提供在第一腔体和第一分配孔口之间的通 道的垫片与提供在第二腔体和第二分配孔口之间的导管的垫片相比可具有流量限制。在例 如垫片重复序列内的分配孔口的宽度可以是相同或不同的。
[0071] 来自两个腔体的通道可以"Y"形状汇合在一起,以形成两层股线(例如,图18A中 的垫片1500和垫片1600)。可使用另外的腔体通过在顶部朝下式构造中的通廊处接合通道 来创建多于两个层的分层股线。可能期望使通道开口与期望层比率的所得股线的通道开口 成比例。例如,具有较小顶层的股线将具有模头设计,其中顶部腔体的相对狭窄通道与底部 腔体的宽通道合并。在一些实施例中,三层或更多层呈现为其中两层或更多层为相同材料, 并且可能期望针对相同的层使用一个腔体。可由一组间隔垫片(例如,图10中的垫片400 和800)产生通道,以在通廊(例如,图10中的通廊1101)内提供通道。进入这种通道,在 通廊的每个侧面上,分叉的末端(例如,图3A中364a)可从该侧面且在间隔垫片内进料到 通廊中,以提供具有相同材料的一个或多个层。在一些实施例中,仅从一个侧面用于三层构 造的顶部层和底部层(如图所示)的聚合物可产生整根股线上的不同厚度的层。
[0072] 在一些实施例中,组装好的垫片(便利地在端块之间用螺栓连接)还包括用于支 撑垫片的歧管主体。歧管主体在其中具有至少一个(或多个(例如,两个、三个、四个或更 多个))歧管,该歧管具有出口。膨胀密封件(例如,由铜或其合金制成)被设置以便密封 歧管主体和垫片,使得膨胀密封件限定腔体中的至少一个的一部分(在一些实施例中,第 一腔体和第二腔体两者的一部分),并且使得膨胀密封件允许在歧管和腔体之间形成导管。
[0073] 在一些实施例中,相对于本文所述的挤出模头,第一阵列和第二阵列的分配孔口 中的每一个具有一定的宽度,并且第一阵列和第二阵列的分配孔口中的每一个的间距为相 应分配孔口的宽度的至多两倍。
[0074] 通常,腔体和分配孔口之间的通道的长度为至多5mm。在一些实施例中,流体通道 的第一阵列具有比流体通道的第二阵列大的流体限制。
[0075] 在一些实施例中,对于本文所述的挤出模头,第一阵列和第二阵列的分配孔口中 的每一个具有横截面面积,并且第一阵列的每个分配孔口与第二阵列的每个分配孔口的面 积不同。
[0076] 通常,孔口之间的间距为孔口宽度的至多两倍。孔口之间的间距大于挤出之后所 得的股线的直径。该直径通常称为模头膨胀。孔口之间的这个间距大于挤出后所得的股线 的直径,导致股线彼此重复碰撞以形成结网的重复粘结。如果孔口之间的间距太大,则股线 将不彼此碰撞并且将不形成结网。
[0077] 本文所述的模头的垫片通常具有在50微米至125微米范围内的厚度,然而这个范 围之外的厚度也是可用的。通常,流体通道具有在50微米至750微米范围内的厚度,并且 长度小于5mm(对于渐渐变小的通道厚度,通常优选的是较小的长度),然而这些范围之外 的厚度和长度也是可用的。对于大直径的流体通道,可以将数个厚度较小的垫片堆叠在一 起,或者可以使用具有所需通道宽度的单个垫片。
[0078] 紧紧地压缩垫片,以阻止垫片之间出现间隙以及聚合物渗漏。例如,通常使用直径 为12mm(0. 5英寸)的螺栓,并在挤出温度下将其紧固到其推荐的额定扭矩。另外,对准垫 片,以通过挤出孔口提供均匀的挤出,因为未对准可能导致从模头成一定角度挤出股线,这 阻碍了结网所需的粘结。为了有助于对准,可以将对准键(alignmentkey)切割成垫片。另 外,振动台可用于提供挤出顶端的平滑表面对准。
[0079]股线的尺寸(相同或不同)可例如通过挤出聚合物的组成、挤出股线的速度,和/ 或孔口设计(例如,横截面积(例如,孔口的高度和/或宽度))进行调节。例如,面积为第 二聚合物孔口 3倍的第一聚合物孔口可以产生与股线尺寸相等的结网,同时满足相邻股线 之间的速度差异。
[0080] 一般来讲,已观察到股线粘结的速率与较快股线的挤出速度成比例。另外,已观察 到该粘结速率可例如对于给定的孔口尺寸通过增加聚合物流速或对于给定的聚合物流速 通过减小孔口面积而提高。还已观察到,粘结之间的距离(即,股线间距)与股线粘结的速 率成反比,并且与将结网拉离模头的速度成比例。因此,据信,可以通过设计孔口的横截面 积、带离速度和聚合物的挤出速率来独立地控制粘结间距和结网基重。例如,可以通过以相 对高的聚合物流速、相对低的结网带离速度、使用具有相对小的股线孔口面积的模头来制 备具有相对短的粘结间距的相对高基重的结网。用于在结网形成期间调节股线的相对速度 的一般附加细节可见于例如于2013年2月28日公布的PCT公布W0 2013/028654(Ausen 等人)中,其公开内容以引用方式并入本文。
[0081] 通常,将聚合物股线以重力方向挤出。这有利于共线股线在变得彼此不对准之前 彼此碰撞。在一些实施例中,尤其是当第一聚合物和第二聚合物的挤出孔口彼此不共线时, 期望在水平方向挤出股线。
[0082] 在本文所述的实践方法中,可以通过冷却简单地硬化聚合物材料。这可以便利地 通过环境空气来被动地实现,或通过(例如)使挤出的聚合物材料在冷却的表面(例如,冷 却辊)上骤冷来主动地实现。在一些实施例中,聚合物材料是低分子量聚合物,它们需要经 过交联来硬化,这可以例如通过电磁或粒子辐射来完成。在一些实施例中,期望最大化骤冷 的时间以增加粘结强度。
[0083]可以将本文所述的模头和方法用于形成其中聚合物股线由采用层状布置的两种 不同材料形成的结网。图3至图9示出了可用于组装挤出模头的示例性垫片,该挤出模头 能够产生结网,在该结网中,两根股线均具有分层的、任选地不同的材料。图10是采用这些 垫片的示例性重复序列的分解透视组装示图。图12是与图10的重复序列相关联的示例性 分配表面的细部透视图。图13是适于由图10的垫片的重复序列的多次重复构成的挤出模 头的安装座的分解透视图。图14示出在组装状态下的图13的安装座。
[0084]现在参见图3,示出了垫片300的平面图。垫片300具有第一孔360a、第二孔360b、 第三孔360c和第四孔360d。如图10和图12中所示,当垫片300与其它垫片一起组装时, 孔360a有助于限定第一腔体362a,孔360b有助于限定第二腔体362b,孔360c有助于限定 第三腔体362c,并且孔360d有助于限定第四腔体362d。垫片300具有数个孔穴47,以允 许例如用于保持垫片300和下文将描述的其它垫片的螺栓进入组件。垫片300具有分配表 面367,并且在该具体实施例中,分配表面367具有标引沟槽380和识别凹口 382。垫片300 具有肩部390和肩部392。垫片300具有分配开口 356,但应当注意,此垫片在腔体362a、 362b、362c或362d中的任一个和分配开口 356之间不具有一体连接。不存在经由例如通 道368a例如从腔体362a至分配开口 356的连接,但当如组装图(参见图12)中所示,在将 垫片300与垫片400组装时,在垂直于绘图平面的维度上具有至分配表面的流动路径。这 有利于材料一直流动到点364a。更具体地,通道368a具有分叉末端364a,以将材料从腔体 362a引导到相邻垫片中的通道中,如以下将结合图4所讨论。通道368a、分叉末端364a以 及分配开口 356可在图3A所示的放大图中更清楚地看到。
[0085] 现在参见图4,示出了垫片400的平面图。垫片400具有第一孔460a、第二孔460b、 第三孔460c以及第四孔460d。如图10和图12中所示,当垫片400与其它垫片一起组装 时,孔460a有助于限定第一腔体362a,孔460b有助于限定第二腔体362b,孔460c有助于 限定第三腔体362c,并且孔460d有助于限定第四腔体362d。垫片400具有分配表面467, 并且在该具体实施例中,分配表面467具有标引沟槽480和识别凹口 482。垫片400具有 肩部490和肩部492。垫片400具有分配开口 456,但应当注意,此垫片在分配腔体362a、 362b、362c或362d中的任一个和开口 456之间不具有一体连接。相反,分配开口 456后面 的盲槽494具有两个分叉并且提供路径以允许材料从分叉末端364a流动,如以上结合图3 所讨论的。盲槽494具有两个分叉,以将材料从通道368a引导到中间层的任一侧面上的顶 部层和底部层中,该中间层由从第三腔体568c出来的第二聚合物组合物提供。当如图12 中所示组装模头时,流入盲槽494中的材料将形成例如图11的股线11221中的层11231和 层11232。盲槽494和分配开口 456可在细部图图4A所示的放大图中更清楚地看到。
[0086] 现在参见图5,示出了垫片500的平面图。垫片500具有第一孔560a、第二孔560b、 第三孔560c以及第四孔560d。如图10和图12中所示,当垫片500与其它垫片一起组装 时,孔560a有助于限定第一腔体362a,孔560b有助于限定第二腔体362b,孔560c有助于 限定第三腔体362c,并且孔560d有助于限定第四腔体362d。垫片500具有分配表面567, 并且在该具体实施例中,分配表面567具有标引沟槽580和识别凹口 582。垫片500具有 肩部590和肩部592。可能看上去不存在经由例如通道568c从腔体362c至分配开口 556 的路径,但当图10和图12的序列完全组装时,在垂直于绘图平面的维度上具有流动路径。 通道568c包括分叉548,该分叉548进一步引导熔融聚合物组合物从腔体362a经由垫片 400中的分叉494的流动。在组装好并且在使用时,来自腔体362c的熔融材料流动通过通 道568c,以形成图11中股线11221中的材料11255。这些结构可在图5A的细部图中更清 楚地看到。
[0087] 现在参见图6,示出了垫片600的平面图。垫片600具有第一孔660a、第二孔660b、 第三孔660c以及第四孔660d。如图10和图12中所示,当垫片600与其它垫片一起组装 时,孔660a有助于限定第一腔体362a,孔660b有助于限定第二腔体362b,孔660c有助于限 定第三腔体362c,并且孔660d有助于限定第四腔体362d。垫片600具有分配表面667,并 且在该具体实施例中,分配表面667具有标引沟槽680和识别凹口 682。垫片600具有肩部 690和肩部692。从腔体中的任一个至分配表面667不存在通道,因为该垫片沿模头的宽度 生成非分配区域,从而在实际应用中,将制备第一股线11221的垫片与制备第二股线11222 的垫片分开。
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