聚合物多层膜及其制备方法
【专利说明】聚合物多层膜及其制备方法
[0001] 相关申请的夺叉引用
[0002] 本专利申请要求在2013年3月12日提交的美国临时专利申请号61/777526的权 益，该专利申请的公开内容全文以引用方式并入本文。
【背景技术】
[0003] 穿孔膜通常用于个人卫生领域以提供流体输送膜，从而使得流体能够被从靠近皮 肤的区域移除到达可吸收的区域。其他常见应用用于食品包装行业，并且最近用于声吸收。 用于这些应用的穿孔膜通常小于100微米（0. 004英寸）厚（更通常小于50微米（0. 002 英寸）厚），并且由例如烯烃、聚丙烯、或聚乙烯制成。
[0004] 用于生产穿孔膜的典型处理方法包括：将膜真空吸入到穿孔面板或辊，使用加压 流体来形成并刺穿膜，用冷针或热针进行针刺，或利用激光器在膜中融出孔。然而，这些工 艺往往具有例如膜的孔尺寸、孔密度、和/或膜厚度等处理限制。
[0005] 受能够获得的用来使膜变形并刺穿膜的力的限制，形成穿孔膜的真空或加压流体 往往仅限于形成相对较薄的膜（即，小于100微米厚的膜）。此外，此种类型的形成工艺中 所用的材料往往仅限于烯烃系聚合物。此种类型的工艺的另一个特征在于在对膜进行拉伸 直到形成穿孔时会在所述膜中形成突出。在其中突出可充当方向性流动控制特征结构的流 体控制的情形中此突出可为有利的。然而，所述突出在其中期望低压降的应用中也可为不 利的。所述突出形成延长的孔，从而增大表面面积并增大流体阻力。
[0006] 针刺工艺也主要用于相对较薄的膜，但有时可看到高达约254微米（0. 010英寸） 的膜厚度。此种工艺的限制往往包括每单位面积穿孔直径孔数、及膜中的突出。
[0007] 激光器穿孔工艺可提供相对小的孔（即，小于50微米），可针以宽泛的厚度范围进 行穿孔，可形成与膜表面成平面的穿孔（即，不存在例如与针刺工艺相关联的突出）。激光 器穿孔工艺的限制包括适用于所述工艺的材料类型、以及处理速度和成本。激光器穿孔工 艺往往最适于处理由聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET)、聚碳酸酯（PC)、或其他更高玻璃转变 温度材料制成的膜。举例而言，激光器在对烯烃系材料进行穿孔时经常不总是十分有效。
【发明内容】
[0008] 在一个方面，本公开阐述一种聚合物多层膜，其具有大致相对的第一主表面和第 二主表面、可彼此分离的相邻的第一层和第二层、以及延伸到所述第一层和所述第二层中 的一系列压痕。"可分离的"意指分离或剥离各个层的能力。通常，所述层可通过被手动拉 开而分离或者在生产中可通过幅材张力和不同幅材路径而被拉开。所述层可通过小于45 克/厘米的剥离力而分离。在一些实施例中，所述剥离力小于20克/厘米、或者甚至小于 6克/厘米（在一些实施例中，所述剥离力在0. 8克/厘米至45克/厘米、1. 6克/厘米至 20克/厘米、2克/厘米至14克/厘米、或者甚至6克/厘米至10克/厘米的范围内）。
[0009] 剥离力可以如下方式测量。从可分离表层附着于基材膜的多层膜上切割下测试 条。测试条的宽度通常为约2. 54厘米，长度大于约15. 24厘米。通常，样本在生产之后在 测试之前应放置超过约24小时。然后部分地自基材膜分离可分离层的前缘，并且两个膜层 各自被张力测试机（以商品名称" INSTRON 55"购自马萨诸塞州诺伍德市（Norwood，MA)) 的一组张力夹持件夹紧。然后分开张力夹持件启动张力测试机，从而以约102厘米/分钟 (40英寸/分钟）的恒定速度将张力施加到样品上，从而有效地以约180度角从膜的相邻层 剥离可分离层。随着张力夹持件彼此分离，从膜的相邻层剥离可分离层所需的力由负荷传 感器感测并由微处理器记录下来。然后，在5秒的稳态行程上（优选地，忽略开始剥离时的 初始震动）将剥离所需的力取平均值并记录下来。
[0010] 在另一个方面，本公开阐述一种聚合物多层膜的方法，所述聚合物多层膜具有大 致相对的第一主表面和第二主表面、可彼此分离的相邻的第一层和第二层、以及延伸到所 述第一层和所述第二层中的一系列压痕，所述方法包括将可分离的至少第一聚合物层和第 二聚合物层（在一些实施例中，将至少三个、四个、五个、或更多个可分离的聚合物层）挤出 到辊隙中以提供聚合物多层膜，其中所述辊隙包括具有结构化表面的第一辊，所述结构化 表面形成延伸到所述聚合物多层膜的至少所述第一层和所述第二层中的压痕。
[0011] 在另一个方面，本公开阐述一种聚合物多层膜，其具有大致相对的第一主表面和 第二主表面、在所述第一主表面与所述第二主表面之间延伸的一系列开口、以及可彼此分 离的相邻的至少第一层和第二层，其中所述开口各自具有从所述第一主表面和所述第二主 表面经由所述开口在最小面积至最大面积范围内的一系列面积，并且其中所述最小面积不 在所述主表面的至少一个处。
[0012] 在另一方面，本公开阐述一种制备聚合物多层膜的方法，所述方法包括：
[0013] 将至少两个（在一些实施例中，至少三个、四个、五个、或更多个）可分离的聚合物 层挤出到辊隙中以提供聚合物多层膜，其中所述辊隙包括具有结构化表面的第一辊，所述 结构化表面形成穿过所述聚合物多层膜的第一主表面的压痕；以及
[0014] 使具有所述压痕的所述第一主表面经过冷却辊，同时将热源施加到所述聚合物多 层膜的大致相对的第二主表面，其中施加来自所述热源的热导致形成开口，以提供以下聚 合物多层膜，所述聚合物多层膜具有大致相对的第一主表面和第二主表面、在所述第一主 表面与所述第二主表面之间延伸的一系列开口、以及可彼此分离的相邻的至少第一层和第 二层，其中所述开口各自具有从所述第一主表面和所述第二主表面经由所述开口在最小面 积至最大面积范围内的一系列面积，并且其中所述最小面积不在所述主表面的至少一个 处。任选地，所述方法还包括使具有开口的所述聚合物多层膜的至少所述第一层与所述第 二层分离。
[0015] 本文所述的聚合物多层膜的实施例可用于例如过滤及声吸收。
【附图说明】
[0016] 图1是本文所述示例性聚合物多层膜的示意图。
[0017] 图2是用于制备本文所述示例性聚合物多层膜的示例性方法的示意图。
[0018] 图3是本文所述另一示例性聚合物多层膜的示意图。
[0019] 图4是用于制备本文所述示例性聚合物多层膜的另一示例性方法的示意图。
[0020] 图4A是本文所述另一示例性聚合物多层膜的示意图。
[0021] 图4B是本文所述另一示例性聚合物多层膜的示意图。
【具体实施方式】
[0022] 参见图1，本文所述的示例性聚合物多层膜110具有大致相对的第一主表面114和 第二主表面115、可彼此分离的相邻的第一层111和第二层112、及一系列延伸到所述第一 层111和所述第二层112中的压痕120。
[0023] 本文所述的聚合物多层膜（如图1所示）可例如通过本文所述的方法制成。例 如，参见图2,示出了示例性方法的示意图。将可分离的至少第一聚合物层211和第二聚合 物层212挤出到辊隙231中以提供聚合物多层膜210。辊隙231包括第一辊232和辊238， 所述第一辊232具有结构化表面233,所述结构化表面形成延伸到第一层211和第二层212 中的压痕213,所述辊238提供聚合物多层膜210。
[0024] 参见图3,本文所述的示例性聚合物多层膜310具有大致相对的第一主表面314和 第二主表面315、在第一主表面314与第二主表面315之间延伸的一系列开口 313、以及可 彼此分离的相邻的至少第一层311和第二层312。开口 313各自具有从第一主表面314和第 二主表面315经由开口 313在最小面积至最大面积范围内的一系列面积317A，317B，317C， 其中所述最小面积不在主表面314, 315的至少一个处。
[0025] 本文所述的聚合物多层膜（如图3所示）可例如通过本文所述的方法制成。举 例而言，参照图4、图4A及图4B，示出了示例性方法的示意图。将至少两个可分离的聚合 物层411，412挤出到辊隙431中以提供聚合物多层膜4