CN100415842C - 定向撕裂的布状聚合薄膜 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种聚合薄膜,其具有特定结构和排列的多个穿孔(31a,31b,32a,32b)。该聚合薄膜可提供高抗张强度材料,从而可以沿所需撕裂路径用手撕裂薄膜,并可提供可控制的撕裂传播线。聚合薄膜也可制成多层薄膜,该多层薄膜其强度和撕裂传播具有布状性能,并适于各种胶带应用。本发明也公开了制造聚合薄膜的方法。

Description

定向撕裂的布状聚合薄膜
技术领域
本发明涉及布状聚合薄膜和从其制得的包括胶带用聚合衬底的产品。具体而言,本发明涉及容易用手撕裂的聚合薄膜,其带有特定结构和对齐的穿孔,以定向控制撕裂。
发明背景
含有织布衬底的胶带广泛使用,如用在售给消费者及专业人员的常规管线胶带中。使用织布作为胶带衬底的优点之一是其可在胶带的长度或机器方向(″MD″)和胶带的宽度或横向(″TD″)上提供高抗张强度和低断裂延长性的组合。对于许多应用而言,这种高强度和低延长性极为重要。胶带衬底的另一个优点是沿这两个基本方向中的每一个方向都容易直线撕裂。织布衬底也具有许多胶带应用中所需的褶皱和一致特性,并使通常用织布衬底制成的多种胶带在市场销售时有所需的外观。
织布作为胶带衬底也有几个缺点。在许多应用中,织布结构必须用胶带中所用的粘合剂浸透,从而比薄膜衬底胶带所用的粘合剂量大。在一些应用中,需要胶带上表面光滑或非纤维状,所以布衬底必须层压或涂覆。此外,用手撕裂的布衬底胶带经常使松散的纤维从一个或两个撕裂边缘突出。最后,布衬底通常比聚合薄膜衬底贵。
适用作胶带衬底材料及适用作需要高抗张强度和直线撕裂的其他应用中的聚合薄膜,公开于WO 200211978A中,标题为″Cloth-likePolymeric Films″。WO‘978中的薄膜包括多个延长椭圆穿孔,并以能够使薄膜表现出布材料性能的方式成形和排列。Martin等人的美国专利4,609,107公开了特定形状、紧密间隔的穿孔,这为用于快餐包装的容易打开的塑料带提供了可控制的撕裂线。引导撕裂的切口和孔可以是沿包装胶带长度(MD)的直裂缝、圆形孔、″L″形、″V″形或″U″形切口,这些公开于WO 96/24549中。包括单轴定向结晶聚合物的至少两个薄片的带皱热塑性制品及制备这种薄片的方法公开于Parker的美国专利3,649,431中。为形成Parker的带皱结构,在紧密间隔的穿孔周围熔融连接多个薄片。对于特定应用而言,仍需要可选择的聚合物薄膜胶带衬底,其具有低成本和织物的强度、延伸性、撕裂和一致性能,并沿所需撕裂路径提供锯齿少的撕裂线,同时在垂直于撕裂线的方向保持抗张强度。
发明概述
本发明涉及适用作胶带衬底材料及适用作需要高抗张强度和沿撕裂路径用手撕裂的其他应用中的聚合薄膜。该聚合薄膜具有多个穿孔,其结构和排列使得该薄膜表现出布材料的多种性能。穿孔的结构和排列提供了一种能够容易沿所需撕裂路径撕裂、但仍具有足够抗张强度以用于胶带应用中的薄膜。
本发明一个方面提供一种聚合薄膜,其包括排列在所需撕裂路径中的多个穿孔。每个穿孔限定了一个在边界处具有突起脊部的开口区域。该穿孔形状包括两端:窄端和与该窄端相对的宽端。排列多个穿孔以沿所需撕裂路径进行可预测的撕裂。所需撕裂路径延伸通过宽端中心部分并通过每个穿孔的窄端。每个穿孔的窄端沿同一所需撕裂路径最接近于相邻穿孔的宽端。该穿孔薄膜提供改进的撕裂性能,同时保持抗张强度。穿孔排列限定的所需撕裂路径可以基本上是穿孔直线或曲线,并且在直线情况下,可以垂直于该薄膜的一个侧缘。一些实施方案可以包括多个所需撕裂路径。
在一些实施方案中,聚合薄膜中穿孔的长度大于或等于在同一所需撕裂路径中相邻穿孔间的距离。此外,在一些实施方案中,长度也通常大于穿孔宽度,宽度也通常大于在同一所需撕裂路径中相邻穿孔间的距离。当多个穿孔图案包括多个所需撕裂路径时,多个撕裂路径可以排列成穿孔行。在一些实施方案中,有利的是穿孔行间的间隙大于或等于同一行内穿孔间的间距。也优选的是对于一些实施方案而言,穿孔行间的间隙小于或等于穿孔最宽端处的宽度。
本发明也涉及一种制造穿孔的聚合薄膜的方法。该方法包括提供聚合薄膜,及穿孔该薄膜,以形成排列在所需撕裂路径中的多个穿孔。每个穿孔形成带有突起脊部的特定形状和结构的开口区域。每个穿孔也包括两端,窄端和相对宽端。多个穿孔沿所需撕裂路径排列。所需撕裂路在宽端中心部分径延伸通过一系列穿孔并通过每个穿孔的窄端。排列穿孔,使得每个穿孔的窄端沿同一所需撕裂路径最接近于相邻穿孔的宽端。
本发明上述概述不意图说明本发明所讨论的每个实施方案。
附图简要说明
下面结合附图进一步阐明本发明,其中各图不是依比例作的,其中在各附图中相同结构由相同附图标记表示,及其中:
图1是本领域公知的穿孔图案的俯视图;
图2是按本发明实施方案制造的多层聚合薄膜的剖视图;
图3是按本发明实施方案带有穿孔的一段薄膜的放大图;
图3a是本发明实施方案单个穿孔的放大图;
图3b是本发明实施方案单个穿孔的放大图;
图4a是本发明实施方案按预期撕裂路径的穿孔图案的俯视图;
图4b是在开始撕裂后,图4a穿孔图案的俯视图;
图5是本发明实施方案穿孔图案的俯视图;
图6a-6d是撕裂传播线通过穿孔图案的俯视图;及
图7-17是本发明实施方案穿孔形状的放大图。
发明详细说明
本发明涉及一种改进的聚合薄膜,尤其是布状聚合薄膜。聚合薄膜通常包括至少一层带有多个穿孔的聚合层。这些穿孔的形状和排列使得它们可以沿,例如横向(TD)中的定向路径容易用手撕裂薄膜。穿孔足以使薄膜保持抗张强度,同时提高沿所需撕裂路径用手撕裂的能力,使得薄膜适用作胶带衬底。
在一个实施方案中,穿孔可以是等腰三角形。然而,更常见的穿孔形状是具有一个传播撕裂的窄端及相对宽端,其用于交切从相邻穿孔的窄端传播的撕裂。排列穿孔使得在撕裂传播路径中每个穿孔窄端最接近于相邻穿孔的宽端,使得穿孔都指向与沿限定的撕裂轴所需的撕裂传播路径相同的方向。每个穿孔的基部或宽端基本上在所限定撕裂轴的中心。这种穿孔聚合薄膜可与一个或多个额外层或薄膜连接,如与顶层连接以提供耐久性或不渗透性,或与底层连接以提供粘合性。
图1表明WO 200211978A的薄膜穿孔图案2,其标题为″Cloth-likePolymeric Films″。图1包括多个穿孔,每一个通常是椭圆形,且长度大于宽度。穿孔排成的行和列与MD和TD成角约45°,相邻行的穿孔以相反角定向。这种穿孔图案提供相对较直的MD撕裂线8和TD撕裂线10。
图2表明根据本发明使用穿孔薄膜作为胶带衬底材料制造的复合聚合胶带12的截面。聚合胶带12包含具有第一主表面16和第二主表面18的穿孔薄膜14。穿孔薄膜14包含在其厚度内延伸的穿孔15。在所示的实施方案中,每个穿孔15边缘沿第二主表面18包括环绕每个穿孔的突起部分20。突起部分20也可以称为突起脊部或轮缘,由穿孔内部的聚合物材料形成,该材料经熔融收缩并释放其定向能,从而环绕穿孔周围形成轮缘。这种轮缘可以连续地环绕穿孔。在一些实施方案中,突起部分20绕每个穿孔厚度基本上均匀。已观察到脊部会增强穿孔薄膜的撕裂性能。突起脊部是细小的结构并能使薄膜更象布材料。穿孔薄膜14通常是取向薄膜,例如双轴取向薄膜。
在图2的实施方案中,聚合胶带12还包括顶部薄膜22和底部薄膜24。在所示的实施方案中,顶部薄膜22使聚合胶带12具有耐久性,并进一步提高胶带12的强度,使其具有流体不可渗透性。底部薄膜24例如是粘合剂组合物。额外或可选择的层可用于制造胶带12。各层排列也可以改变。因此,例如,粘合剂可以直接涂覆到顶部薄膜22,而不是涂覆到穿孔层。
下面详细讨论用于制造本发明的穿孔聚合薄膜的各种材料和方法。
A.穿孔图案
形成在聚合薄膜14中的穿孔图案会影响本发明的布状薄膜和胶带衬底的撕裂和拉伸性能。在图3中,表明常用穿孔薄膜30一部分的放大布局图,机器方向是从上至下,横向是从左至右。穿孔可以在薄膜全部表面的大部分上形成图案,图3所示图案是这种图案的代表性部分。薄膜30的穿孔图案包括多行穿孔。所示第一分行包括穿孔31a和31b,第二分行包括穿孔32a和32b。尽管在图3实施方案中各行平行于TD,垂直于MD,但是在本发明其他实施方案中,多个穿孔或图案可以包括限定所需撕裂路径的一行或多行穿孔。所需撕裂路径定义成延伸通过排列的穿孔的线或轴,可以是沿任何直线或曲线。
本发明预想了多种可能的穿孔形状,如图3的等腰三角形或如图7-17所示的其他实施方案,包括″V ″形、″Y″形、″T″形和箭头状的穿孔。本发明的穿孔形状可参考各种关键参数来描述,包括每个穿孔的绝对尺寸和定向,再加上穿孔彼此之间的位置。每个穿孔的关键参数包括长度″a″、宽度″b″、中心点″W″、主体外围点″X″、″Y″和″Z″。每个穿孔可描述为含有两端,窄端36和宽端38,其中″X″点位于每个穿孔的窄端36,而″Y″和″Z″位于每个穿孔的宽端38,限定了每个穿孔的宽度″b″。距离″c″表示在同一行或撕裂路径40中的穿孔间的距离,也就是一个穿孔的窄端36和另一个穿孔的宽端38间的距离,这两个穿孔是同一行并沿着同一所需撕裂路径40的最接近的穿孔。
所需撕裂路径中的穿孔的排列使得一个穿孔的窄端36最接近于相邻穿孔的宽端38,且一行中所有穿孔基本上都沿着所需撕裂路径40排列。所需撕裂路径40是线或轴,其基本上通过窄端36和宽端38的中心部分延伸,约与每个穿孔的″Y″和″Z″点等距离。具体而言,同一所需撕裂路径40内的穿孔通常其中心沿着同一轴,且每个穿孔的窄端处于同一侧,或该穿孔全部″指向″相同方向。在一些实施方案中,穿孔形状是对称的,如图7-15,对称线沿所需撕裂路径40。然而,非对称形状如图16和17也属本发明范围。在相同撕裂路径4中所有穿孔的排列提供了优选的撕裂方向42,和穿孔所指向的方向相同。当在优选的撕裂方向42上施加外力时,包括本发明穿孔图案的薄膜30或胶带将提供可控制的撕裂传播线44。
距离″d″定义为穿孔宽端38处边缘和相邻行中第二穿孔宽端38处边缘间的距离。参考图3,距离″d″被图示为穿孔31b的点″Z″和穿孔32b的点″Y″间的近似距离。同一行中相邻穿孔的中心点″W″间的距离等于″c+a″。相邻行的相邻穿孔的中心点″W″间的距离等于″b+d″。
穿孔的绝对尺寸如下。长度″a″可依据所的需应用和所需的抗张强度而变化。穿孔长度″a″通常约0.5~5.0mm(20~200密耳),更通常为0.7~3.0mm(28~120密耳),甚至更通常为1.0~2.5mm(40~100密耳)。
适当穿孔的宽度″b″可依据所需的应用、所需的抗张强度和撕裂线可接受的锯齿水平而变化。穿孔宽度″b″通常约0.2~3.0mm(8~120密耳),更通常为0.5~2.0mm(20~80密耳)。
距离″c″也可依据所需的应用和所需的抗张强度而变化。同一行或撕裂路径中穿孔间的距离通常小于3mm(120密耳),更通常小于2mm(80密耳),甚至更通常小于1.5mm(60密耳)。
如果穿孔图案包括一排穿孔行,距离″d″可依据所需的应用、所需的抗张强度和撕裂线可接受的锯齿水平而变化。相邻行穿孔间的距离″d″通常小于4mm(160密耳),更通常小于3mm(120密耳),甚至更通常小于2mm(80密耳)。
图7-9显示了本发明其他实施方案的″V″形、″Y″形和″T″形穿孔。图3a和3b也更详细地表明了″V″形和″T″形穿孔。在字母或字符形状的穿孔例子中,距离″e″定义为用于形成该字符的线的宽度。距离″e″通常小于3mm(120密耳),更通常小于2mm(80密耳),甚至更通常小于1mm(40密耳)。
当薄膜中多个穿孔包括多行图案时,这些行可以“指向”交替、相反的方向,如图3和图4a所示。这种实施方案特别适用于使得使用者可以从任一侧用手撕裂的胶带结构,而仍能从胶带的任一侧缘在优选的撕裂方向上得到所需的撕裂传播。此外,在大多数胶带应用,重要的是使距离″d″通常最小化至小于约4mm,使得使用者可以沿胶带侧缘选择任一点开始撕裂。换句话说,通过保持距离″d″极小,可以基本上在沿边缘的任一点撕裂薄膜或胶带。
一种特别有用的实施方案是包括聚合薄膜的胶带,该薄膜包括在交替行中朝相反方向排列的等腰三角形穿孔图案,如图3、4a和4b所示的图案。
参照图3,在点50处将撕裂起始力应用至薄膜30的边缘46,从而在优选的撕裂方向42中产生撕裂传播线44。撕裂线44在撕裂力方向传播,并沿点″Y″和″Z″间的穿孔31b的宽度″b″在点52处被最接近的穿孔31b所交切。一旦撕裂线交切穿孔31b,那么穿孔的开口空间不会抵抗撕裂,从而向穿孔31b的点″X″传播撕裂。穿孔周围的突起部分20(图3中未显示)会抑制撕裂从穿孔31b的″X″和″Y″或″X″和″Z″间的一些点传播。因此,穿孔的形状和结构促进在点″X″附近从窄端36传播撕裂线44。
由于所施加的撕裂力的方向和聚合物薄膜的取向,通常撕裂线44以与所需撕裂路径40成不大于45°的角传播,如可能的撕裂传播线44a和44b,线44a和44b间的角约不大于90°。如果穿孔31a的宽度″b″大于或等于距离″c″,那么通常撕裂线将交切穿孔31a,其是在所需撕裂路径中的下一个穿孔。如果宽度″b″比距离″c″大两倍,那么很大可能是,撕裂传播线44会和所需撕裂路径40中的下一个穿孔31a相交。
图4a表明本发明的薄膜或胶带80,其带有三角形的″2-方向″穿孔图案,优选的撕裂方向42和所需撕裂路径40。当用手施加撕裂力时,在侧缘46上的撕裂起始点50开始,撕裂进行通过穿孔行,包括例如穿孔82、84和86。图4b表明按本发明的方式,通过撕裂传播线44、沿所需撕裂路径40、并通过穿孔82和84撕裂图4a的薄膜或胶带80。
在其他实施方案中,可能需要提供所包含的行都指向相同方向的穿孔图案,使得优选的撕裂方向42对于全部薄膜或胶带都是单方向的。在其他实施方案中,优选的是相邻行的穿孔都指向一个方向和其他相邻行的穿孔都指向另一方向的设计的结合,从而提供不同的优选撕裂方向。
可以设计多种可能的穿孔图案以用于具体应用,可以使用单或多穿孔行的各种组合;改变行间距离;改变穿孔形状和/或尺寸;行或不同穿孔行内的改变;改变优选的撕裂方向,直线或曲线的撕裂穿孔路径,撕裂传播路径相互之间及与相对于MD和TD的各种方向或角度的组合。图5表明具有穿孔形状、尺寸、行和所需撕裂路径的各种组合的穿孔图案,所有这些都仍在本发明的关键参数内。
当用手在优选的撕裂方向撕裂这种薄膜或胶带时,撕裂在具体撕裂传播路径40或穿孔行中沿一系列穿孔从穿孔传播至穿孔,而很少从行″跳出″即将撕裂传递到相邻路径或行。此外,在不与撕裂传播路径40或优选的撕裂方向42成直线的任何角度或方向用手撕裂都很困难,并且最可能使撕裂产生锯齿和/或在不需要的方向撕裂。
因此,有利的是本发明的薄膜和胶带在可控制的方向上撕裂。本文中,直线撕裂指以基本上直线的方式沿所需撕裂路径沿薄膜传播撕裂的性质,如在布衬底胶带上所观察到的,包括管线胶带。这种撕裂通常不是完美直线,而是基本上为直线方向。此外,本发明得到的撕裂薄膜偶尔仍会偏离直线,并且不需要提供光滑边缘。本发明得到的薄膜通常比未穿孔薄膜有更好的直线撕裂。此外,与其他穿孔薄膜相比,本发明薄膜通常表现出更好的撕裂控制。
具体而言,与图4a相似的图案提供高抗张强度、低断裂延长性、容易沿薄膜或胶带的撕裂传播路径在优选撕裂方向撕裂、宏观直线撕裂能力的独特组合。本发明制得的胶带的撕裂传播力也与通常用作胶带衬底的织布在相同范围内。
本发明薄膜和胶带的撕裂和拉伸性能受穿孔的薄膜的性能和穿孔图案影响。如果穿孔前薄膜是在MD和TD方向具有极接近平衡的撕裂和拉伸性能的双轴取向薄膜时,那么穿孔图案将决定穿孔薄膜中的MD和TD性能间的平衡。
每个穿孔周围的突起部分、脊部或轮缘(相对于未穿孔薄膜)将撕裂的传播控制到比织布适合的程度,并且随着撕裂挨个通过绕每个穿孔的脊部能发出撕布的声音。而且,相对于未穿孔薄膜,撕裂初始力降低。
图6a表明带有菱形穿孔图案的薄膜。图6a也表明沿侧缘46在点50开始的撕裂线。撕裂传播线交切行70的第一穿孔60,并沿行70继续到穿孔61,从行70的穿孔61跳到行71的穿孔62,最后跳到行73的穿孔68。通过计算撕裂线传播通过的行数可以定量测量这种撕裂线,在本例中是3,或者测量在MD方向穿过这些行的垂直距离也可以定量测量。图6b表明带有包括直角三角形的穿孔图案的薄膜,也表明在沿侧缘46的点50在优选的撕裂方向42(TD方向)开始的撕裂线。然而,可以看到,对于直角三角形的这种特殊排列,撕裂传播线44不能沿所需撕裂路径40通过穿孔102、103、105和107,而是传播通过穿孔104、106和108。图6c和6d也表明包括三角形的穿孔图案,而三角形穿孔的排列代表本发明的不优选实施方案。
B.材料
本发明制备的薄膜部分地或完全由聚合材料形成,包括热塑性组合物。在具体实施方案中,穿孔薄膜通常是热塑性聚烯烃,包括聚丙烯。适合时可以有利地使用其他聚合物,特别是常用于制备双轴取向取向薄膜的那些聚合物,如聚对苯二甲酸乙二醇酯和其他聚酯。本发明中,术语″聚丙烯″包括含有至少约90wt.%丙烯单体单元的共聚物。″聚丙烯″也包括含有至少约75wt.%聚丙烯的聚合物混合物。
聚丙烯优选主要是全同立构的,因此全同立构规整度指数至少约80%,正庚烷溶解含量小于约15wt.%,根据ASTM D1505-96(″Densityof Plastics by the Density-Gradient Technique″)测得的密度约为0.86~0.92克/cm3。这种混合物中适合的额外聚合物包括但不限于丙烯共聚物、聚乙烯、具有4~8个碳原子的单体的聚烯烃及其他聚丙烯树脂。
本发明中常用的聚丙烯根据ASTM D1238-95(″Flow Rates ofThermoplastics by Extrusion Plastometer″)在230℃温度和21.6N外力下其熔流指数约0.1~15克/10分钟,重均分子量约为100,000~400,000,多分散性指数约为2~15。使用差示扫描量热法测得,本发明中常用的聚丙烯其熔点大于约130℃,优选大于约140℃,最优选大于约150℃。
此外,本发明中所用的聚丙烯可以是具有乙烯单体单元和/或4-8个碳原子的α-烯烃单体单元的共聚物、三聚物、四聚物等。其他适合的共聚单体包括但不限于1-癸烯,1-十二烯,乙烯基环己烯,苯乙烯,烯丙基苯,环戊烯,降冰片烯,及5-甲基降冰片烯。所述共聚单体的存在量不能对所需的薄膜和胶带性能和特性有不利影响,通常其含量小于10wt.%。一种适合的聚丙烯树脂是全同立构聚丙烯均聚物树脂,其熔流指数为2.5g/10分钟,商业上可以按产品代号3374从FINA Oiland Chemical Co.,Dallas,TX得到。
在处理过程中通过加入有机过氧化物,可以有意地部分降解聚丙烯,如具有达到6个碳原子的烷基的二烷基过氧化物,2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧化)己烷,二叔丁基过氧化物。降解因子为约2~15是适合的。以废薄膜或边角料形式回收或再处理的聚丙烯也可加到聚丙烯中,其量小于约60wt.%。
用于本发明中的聚丙烯可任意地包括其量不会对所需的特性和性能有不利影响的合成或天然树脂,通常为1~40wt.%,分子量约为300~8000,软化点约为60℃~180℃。这种树脂可选自石油树脂,苯乙烯树脂,环戊二烯树脂,萜烯树脂。石油树脂通常其单体成分包括苯乙烯,甲基苯乙烯,乙烯基甲苯,茚,甲基茚,丁二烯,异戊二烯,戊间二烯,及/或戊二烯。苯乙烯树脂通常其单体成分包括苯乙烯,甲基苯乙烯,乙烯基甲苯,及/或丁二烯。环戊二烯树脂通常其单体成分包括环戊二烯和任选的其他单体。萜烯树脂通常其单体成分包括蒎烯,α-蒎烯,二戊烯,柠檬烯,月桂烯,及莰烯。这些树脂可以部分或完全氢化。
在图2所示实施方案中,上薄膜22包括热塑性塑料,可以选择用于特定胶带应用中。在一个实施方案中,聚合胶带可以是管线胶带,上薄膜22可以是聚烯烃,优选聚乙烯,更优选低密度聚乙烯。在另一种实施方案中,聚合胶带可以是透气带,如医用带,上薄膜22可以是可渗透的聚合物,如聚氨酯。在另一种实施方案中,聚合胶带可以是不卷曲的尺寸稳定的胶带,上薄膜22可以是聚丙烯薄膜,其热膨胀系数在每个基本平面方向基本上与穿孔薄膜14相同。
在穿孔薄膜层14的第二主表面18上涂覆成下薄膜24的粘合剂可以是本领域中公知的任何适合粘合剂。优选的粘合剂是因压力、热或其组合而活化的那些。适合的粘合剂包括基于丙烯酸酯,橡胶树脂,环氧胶,聚氨脂或其组合的那些。粘合剂可以通过溶液、水基或热熔涂覆方法来涂覆。粘合剂可以包括热熔涂覆的制剂,转移涂覆的制剂,溶剂涂覆的制剂,乳胶制剂,及层压的热活化和水活化的粘合剂。本发明有用的粘合剂包括压敏粘合剂。公知的是压敏粘合剂具有有效和永久的粘性,用不超过指压的压力就可粘着,并有足够的能力固持在被粘物上。
各种粘合剂可用于形成下薄膜24,包括基于如下一般组合物的那些:聚丙烯酸酯;聚乙烯醚;二烯橡胶,如天然橡胶,聚异戊二烯,聚丁二烯;聚异丁烯;氯丁橡胶;丁基橡胶;丁二烯-丙烯腈聚合物;热塑性弹性体;嵌段共聚物,如苯乙烯-异戊二烯和苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯(SIS)嵌段共聚物,乙烯-丙烯-二烯聚合物,苯乙烯-丁二烯聚合物;聚-α-烯烃;无定形聚烯烃;硅树脂;含有乙烯的共聚物,如乙烯基乙酸乙酯,丙烯酸乙酯,甲基丙烯酸乙酯;聚氨酯;聚酰胺;环氧树脂;聚乙烯吡咯烷酮和乙烯吡咯烷酮共聚物;聚酯;及上述物质的混合物或共混物(连续或不连续相)。
此外,粘合剂可含有添加剂,如增粘剂,增塑剂,填充剂,抗氧化剂,稳定剂,颜料,扩散材料,固化剂,纤维,细丝,溶剂。此外,粘合剂可任意地通过任何公知方法固化。粘合剂可以按任何所需的量应用,通常干燥后涂覆量约为0.001~0.01克/cm2
有利压敏粘合剂的一般说明可以参见Encyclopedia of PolymerScience and Engineering,Vol.13,Wiley-Interscience Publishers(NewYork,1988)。有用压敏粘合剂的额外说明可以参见Encyclopedia ofPolymer Science and Technology,Vol.1,Interscience Publishers(NewYork,1964)。
本发明的薄膜可任意地包括穿孔薄膜层14,上薄膜22或任何插入层,添加剂和本领域公知的其他组分。例如,本发明的薄膜和胶带可以含有填充剂、颜料和其他着色剂、防结块剂、润滑剂、增塑剂、处理助剂、抗静电剂、成核剂、抗氧化剂和热稳定剂、紫外线稳定剂和其他性能改性剂。填充剂和其他添加剂优选的加入量不能对优选实施方案的性能有不利影响。
有机填充剂可以包括有机染料和树脂及有机纤维,如尼龙和聚酰亚胺纤维,及其他物质,任意地交联的聚合物,如聚乙烯,聚酯,聚碳酸酯,聚苯乙烯,聚酰胺,卤代聚合物,聚甲基丙烯酸甲酯,环烯烃聚合物等。
无机填充剂可以包括颜料,热解法二氧化硅和其他形式的二氧化硅,硅酸盐,如硅酸铝或硅酸镁,高岭土,云母,硅铝酸钠,硅铝酸钾,碳酸钙,碳酸镁,硅藻土,石膏,硫酸铝,硫酸钡,磷酸钙,氧化铝,二氧化钛,氧化镁,氧化铁,碳纤维,炭黑,石墨,玻璃珠,玻璃泡,矿物纤维,粘土颗粒,金属颗粒等。
在某些应用中,有利的是在取向过程中在填充剂颗粒周围形成空穴。有机和无机填充剂也可以有效地用作防结块剂。可选择地或此外,可以使用润滑剂,如聚二甲基硅氧烷油,金属皂,蜡,高级脂肪酯,高级脂肪酸酰胺(如芥酸酰胺,油酸酰胺,硬脂酰胺,及山嵛酸酰胺)。
薄膜可以含有抗静电剂,包括脂肪叔胺,单硬脂酸甘油酯,碱金属烷基磺酸盐,乙氧基化或丙氧基化的聚二有机硅氧烷,聚乙二醇酯,聚乙二醇醚,脂肪酸酯,乙醇酰胺,甘油单脂和二酯,乙氧基化的脂肪胺。也可以包括有机或无机成核剂,如二苄基山梨糖醇或其衍生物,喹吖二酮和其衍生物,苯甲酸的金属盐如苯甲酸钠,二(4-叔丁基-苯基)磷酸钠,二氧化硅,云母,斑脱土。
也可以包括抗氧化剂和热稳定剂,包括酚醛树脂型(如季戊四醇四[3-(3,5-二-叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]和1,3,5-三甲基-2,4,6-三(3,5-二-叔丁基-4-羟基苄基)苯),碱金属和碱土金属的硬脂酸盐和碳酸盐。其他添加剂如阻燃剂、紫外线稳定剂、相容剂、抗菌剂(例如氧化锌)、导电剂和导热剂(例如氧化铝、氮化硼、氮化铝、镍颗粒)也可以共混进用于形成薄膜或胶带衬底的聚合物中。
可任意地在主表面16和18之一或二者上通过火焰或电晕放电或其他表面处理(包括化学底漆)来处理胶带12的穿孔薄膜层14,以提高涂层的粘合性。此外,上薄膜22露出的表面可以用任意的低粘性背面涂胶材料涂覆,以限制相对表面粘合剂层和上薄膜22间的粘合,从而使胶带辊容易打开,这在涂覆粘合剂的胶带制造领域中是公知的。
当本发明的薄膜用作胶带衬底时,优选其最终厚度约为0.5密耳~6密耳(0.013mm~0.152mm)。也可以使用较厚和较薄的薄膜,只要薄膜厚至足以避免过于薄和难于处理即可,也不能厚至产生不需要的刚性或硬性而难于处理或使用。根据测量相对于平均值的标准偏差,而测得沿织物向下除了边缘区域的横过整个薄膜内部宽度的薄膜厚度的变化优选小于10%。
将薄膜衬底转化成胶带的细节是公知的。例如参见美国专利4,451,533,″Dispensable Polypropylene Adhesive-Coated Tape″(Wong等人)。
这里所述的薄膜适于多种胶带衬底应用。在穿孔图案上方的上薄膜22在某些应用中可以提供与聚合物涂覆的布基胶带衬底相似的外观。这种外观、拉伸和撕裂性能使得薄膜可用作管线胶带、电工胶布等的衬底。由于这种衬底是一致的,因此也可用作遮蔽胶带衬底。
C.穿孔薄膜的制造方法
在一些实施方案中,薄膜由取向聚合物制成,例如薄膜可以由双轴取向取向聚合物制成。双轴取向聚丙烯(BOPP)商业上可从几个供应商得到,包括:ExxonMobil Chemical Company of Houston,TX;Continental Polymers of Swindon,UK;Kaisers International Corporationof Taipei City,Taiwan and PT Indopoly Swakarsa Industry(ISI)ofJakarta,Indonesia。此外,本发明的穿孔薄膜可使用各种薄膜成型、取向和穿孔技术来制造。
在一个实施方案中,薄膜首先浇铸成薄片形式,以制备适于拉伸来制造取向薄膜的薄片。当制造聚丙烯薄膜时,浇铸薄片的一种适合方法是将树脂送至单螺杆、双螺杆、级联或其他挤出机系统的进料漏斗,调节挤出机桶温,以制造稳定均匀的熔融物。通过薄片冲模将聚丙烯熔融物挤压至旋转冷却的金属浇铸轮上。任意地,浇铸轮部分浸渍在充有流体的冷却浴中,或者任意地,从浇铸轮除下后,使浇铸薄片通过充有流体的冷却浴。
成型后,拉伸薄片以提供取向薄膜。可以使用各种拉伸薄膜的方法或装置。第一种方法包括连续双轴拉伸装置,其通常首先通过使薄膜通过一系列旋转辊(其速度提供了比输入速度更高的薄膜输出线速度)在机器方向拉伸,在分叉轨上使用拉幅机在横向拉伸。可选择的方法包括使用机械拉幅机同时双轴拉伸,如美国专利4,330,499和4,595,738中公开的装置;和使用美国专利4,675,582;4,825,111;4,853,602;5,036,262;5,051,225;及5,072,493中公开的拉幅机装置同时双轴拉伸。双轴拉伸薄膜也可通过吹塑薄膜、双泡和管状薄膜技术来制造。
对于聚丙烯薄膜而言,通常机器方向(MD)和横向(TD)的拉伸比约4∶1~12∶1,尽管可以使用此范围内的任何MD和TD拉伸比组合。在某些实施方案中,MD和TD拉伸比约6∶1~约10∶1。在具体实施方案中,机器方向拉伸比约8∶1,横向拉伸比也约8∶1。
选择拉伸操作的温度以提供具有所需特性和性能的薄膜。这些温度随所用材料、随所用特定装置的热传递特性而变化。对于使用聚丙烯的实施方式而言,机器方向拉伸的预热辊和拉伸辊保持在约120-135℃。对于在拉幅机的横向拉伸而言,预热区通常保持在约180-190℃,拉伸区保持在约160-180℃。对于同时拉伸衬底而言,预热温度和拉伸温度通常约为160℃~215℃。
用于制备穿孔薄膜层14的薄膜的穿孔可以使用各种技术来完成。优选的是,所用的穿孔技术使穿孔没有锋利的边缘。在一些实施方案中,所用的穿孔技术可以在穿孔边缘形成基本上一致的突起部分20,由于在分离位置被穿孔的薄膜高度局部熔融,从而形成所述突起部分20。
不需要每个穿孔在形状、尺寸或开口度方面与其他穿孔完全相同或绝对精确。本领域公知的多种穿孔技术(包括最常用的热技术)会产生尺寸和形状变化的穿孔,这不会对本发明有明显的不利影响。相似地,穿孔可以不完全开口,也不会有不利影响。因此,穿孔可以具有跨越穿孔的聚合材料″横幅″,可以将一个开口区域穿孔转成两个或更多个成组的不规则形状和尺寸的穿孔,总体上有所设计的外边界形状,其具有一个边界。相似地,本发明的穿孔形状可故意地模拟成一系列圆形或其他形状的成组较小穿孔。这种改变对本发明有利性能的不利影响最小或没有不利影响,本发明预期到这种改变。
相似地,薄膜14中的不是所有穿孔都需要完全穿透薄膜表面16和18,只要大部分穿孔这样即可。因此,穿孔图案中的一些位置可以是没有完全穿透薄膜表面的凹陷或坑,这也不会对薄膜所需的撕裂和拉伸性能有不利影响。
在本发明中用于制造穿孔薄膜14的穿孔技术包括热流体冲击穿孔,尤其是热气,这公开于美国专利3,038,198和英国专利851,053;851,473;1,073,605和2,313,338中;火焰冲击穿孔,这公开于美国专利3,394,211和U.K.专利1,012,963;1,073,605和2,313,338中;用加热刀刃熔融切开穿孔,这公开于美国专利3,985,600中;压纹、然后加热打开突起的末端来穿孔,这公开于美国专利4,248,822中;用带有突出钮的压纹辊压纹、同时以不小于压纹辊的速度拿起薄膜来穿孔,这公开于美国专利4,978,486;用热针刺来穿孔;使用超声波穿孔;使用红外能代替热气或火焰来穿孔;用能量冲击来穿孔,如激光、电子束或电晕放电。
穿孔薄膜层14的具体方法和装置公开于美国专利申请10/267538中,其于2002年10月9日申请,标题为″An Apparatus for Flame-Perforating Films and Methods of Flame-Perforating Films″。
上薄膜22可以通过各种技术与穿孔薄膜14固定,包括通过层压将预成型的上薄膜22固定至穿孔薄膜14。可以使用粘合剂、热或本领域公知的其他层压方法。可选择地,上薄膜22可以涂覆在穿孔薄膜14上。可以使用本领域公知的各种涂覆方法,包括溶剂基涂覆方法和挤出涂覆。此外,上薄膜22可以在过程中的穿孔步骤之前通过共挤出两层与穿孔薄膜14固定,只要所述穿孔步骤能够基本上给层14穿孔,同时使上薄膜22基本上未穿孔。
在第一实施方式中,上薄膜22通过热层压至预制的穿孔薄膜14来与穿孔薄膜14固定。穿孔薄膜14可以通过本领域公知的任何技术进行预制,包括但不限于火焰处理,电晕处理,等离子体处理,电子束,紫外线和化学处理。
可选择地,穿孔薄膜14可以制成双层薄膜,其中第二层是底层聚合物层。当上薄膜22包括LDPE且穿孔薄膜14包括双轴取向聚丙烯时,优选的方法是将穿孔薄膜14制备成双层薄膜,第二层包括聚乙烯,优选低密度聚乙烯或线性低密度聚乙烯。聚乙烯层优选占穿孔薄膜14总厚度1-10%,更优选占总厚度2-5%。聚乙烯层用作热层压到上薄膜22上的底层聚合物层。当使用这种方法时,特别优选的上薄膜22是低密度聚乙烯吹塑薄膜。
上薄膜22也可以包括多层薄膜。在一个特定实施方案中,上薄膜22包括聚乙烯三层薄膜,其中中间层包括紫外线(UV)阻断剂或吸收剂。当在室外应用有UV照射时,使用这种上薄膜22可以延长布状薄膜或胶带寿命。在此实施方案中胶带中粘合剂随时间推移的性能被特别增强,而许多粘合剂会发生UV降解。
没有限制带有突起部分20的穿孔薄膜14的表面。因此,在上述双层穿孔薄膜中,突起部分20可以在双轴取向聚丙烯表面上或在聚乙烯表面上。突起部分20优选在双轴取向聚丙烯表面上。同样,在完全胶带或布状薄膜结构中,没有限制具有突起部分的表面的取向。上薄膜22可以与穿孔薄膜14的任一突起表面固定或与非突起表面固定。
在另一种可选择的处理方法中,在穿孔步骤之前,上薄膜22可以与将成为穿孔薄膜14的层固定。然后通过上述技术穿孔,使得穿孔延伸通过穿孔薄膜14,且可任意地进入但不完全通过上薄膜22。
通过所述方法形成胶带后,额外任意的处理步骤包括少量单轴或双轴的额外拉伸,提高″松密度″或″伸缩性″,进一步降低断裂延长性,提供比缺少所述额外可选择处理的本发明薄膜或胶带衬底更显著的布状外观。为最优化伸缩性,单轴取向是优选的。
D.实施例
测试方法
ASTM D-3759抗张强度和断裂延长性%
通常按照ASTM D-3759在可控制环境(23+/-2℃和50+/-5%RH)中测定样品在机器方向(MD)、横向(TD)的抗张强度和在MD方向的断裂延长性%。抗张强度记录作lbs/in,再转化成Newtons/cm。使用Universal Testing Instrument,Model 1122(从Instron Co.,Canton,MA.得到)三次测定MD抗张强度值,使用十字头速度为5英寸/分钟(12.7cm/分钟)。标尺长度(卡爪间隙)设置在5英寸(12.7cm),测试样品是10英寸(25.4cm)长和1英寸(2.54cm)宽。3个样品抗张强度和断裂延长性%的平均值记录在表1中。
突然撕裂
突然撕裂方法如下进行。取决于分析人员偏爱,该方法可在从左至右方向或从右至左方向进行。下面说明从左至右方向进行的方法。相对于分析人员,将约2英寸TD×9英寸MD(5×23cm)的穿孔聚合物薄膜测试带以水平或左至右方向放在固定平基底上(桌面)。分析人员将左手手指或更通常拇指安稳地放在沿测试带上边缘的一点上,距测试带左端约0.75~1.5英寸(2~4cm)。此压制点定义成撕裂起始点,撕裂从测试带上部向下传播,完全通过测试带宽度。当平稳地在上述点向下拉测试带时,测试带的其余部分用右手握紧,主要是用拇指和食指。在压制点和右手之间的测试带约2~4英寸(5~10cm)。在撕裂移动之前,测试带在水平直线上,拉紧压制点和右手间的部分,右手在基底上方约2英寸(5cm)。最后,在向上并在压制点上方的方向通过快速移动右手进行突然撕裂,同时继续拉测试带,并且旋转右手使其部分朝向分析人员的胸部,使薄膜的撕裂传播向下,从上(压制点)到下穿过测试带宽度。突然撕裂方法可以在几分之一秒内快速完全地撕裂测试带宽度。相对于左端被撕裂的测试带通过选择新压制点,在同一测试带上重复这种测试程序三次。
挤压撕裂
挤压撕裂方法如下进行。将约2英寸TD×9英寸MD(5×23cm)的穿孔聚合物薄膜测试带沿测试带上边缘的一点水平固定在左手和右手的拇指和食指间,距测试带左端约0.75~1.5英寸(2~4cm)。挤压测试带使两只手的拇指和食指接触,在测试带上边缘在每只手的挤压点间定义撕裂起始点。测试带保持在约胸高,并距分析人员身体约8~12英寸。最后,通过将右手朝分析人员胸部快速移动进行挤压撕裂,同时左手向反方向移动,远离右手。注:如果分析人员愿意,那么可以颠倒手的方向。
突然撕裂和挤压撕裂测试方法意图模拟用手撕裂薄膜或胶带的真实技术。经常用手撕裂,因为这样快且方便,不需要剪刀或其他切割工具。本发明一个特别有利的特征是提供一种薄膜或胶带,其能够用手撕裂,而且与其他薄膜或胶带相比,可以使撕裂的锯齿控制到最小。使用突然撕裂或挤压撕裂技术后,通过计数撕裂传播的相邻行数量或者测量撕裂线偏离的起始行的总侧向距离,可定量测量撕裂控制特征。例如,取决于所用的撕裂技术,对图6a所示的样品进行突然撕裂或挤压撕裂,由于撕裂线传播通过3行穿孔,所以结果是″3行″,或者绝对距离从行70到行73。
薄膜/胶带撕裂能测试
下面的过程用于测定薄膜和胶带样品撕裂起始和传播的MD和TD撕裂性能。从薄膜或胶带上切下5cm宽(在将撕裂方向)×约9cm长的样品。在较大尺寸(宽度)方向折叠样品端部,在中心留下略小于0.64cm的单层薄膜或胶带。在粘合剂涂覆的胶带例子中,端部折叠成粘合剂对粘合剂。因此,在单层中心区域的每一端得到约2cm宽度、粘合剂在里面的短部分。这样可防止样品粘合测试仪器卡爪,并促进在所需中心位置的撕裂。使用标准拉伸测试认仪,样品以长度方向水平的方式放置。夹住样品,使得每个短部区域仅有0.32cm与卡爪接触;其余样品突出到侧面,且其余卡爪夹紧区域是空的。卡爪初始分离是0.64cm。卡爪以127cm/min的速率分离。撕裂在接近夹具端部的中心单层区开始,并沿5cm长度的单层区传播。
随着样品抵抗撕裂,对于此测试而言,通常力随位移轨迹增大。撕裂起始能或最大负载是峰值力,然后一旦撕裂开始,力突然下降。这点时的位移除以标尺长度,是拉伸至撕裂开始。曲线下到这点的面积是撕裂起始能。对于布基或布状薄膜基样品而言,撕裂起始的力轨迹没有下降到零,而是在一些开始较大波动后到达稳定水平。这个水平就是撕裂传播力。撕裂传播力的水平上通常有少量″锯齿″状波动,这是由于本发明薄膜和胶带的穿孔性质。5cm长的撕裂结束时,力下降到零。全部测试轨迹下的面积是总撕裂能。撕裂传播能是总撕裂能和撕裂起始能的差。总能量吸收(TEA)是全部测试轨迹下的面积除以样品面积。
下面详细实施例进一步阐明了本发明的操作。这些实施例用于进一步阐明各种具体和优选的实施方案和技术。然而,应该理解,在本发明范围内可以做出多种修改和变化。
比较例1
按上述得到同时双轴取向聚丙烯(SBOPP)薄膜。薄膜的标称拉伸比在MD和TD方向都约为8∶1。薄膜厚度为0.030mm(1.2密耳),样品图案尺寸约5×30cm(2×12英寸)。通过将薄膜和印有所需穿孔图案的纸的影印送至3M(St.Paul,MN)红外透明制造器,来穿孔薄膜。红外线被纸上的黑色标记吸收,从而局部加热SBOPP,使取向聚合物在这些点熔融收缩,得到在边上带有基本上均匀突起部分或轮缘的穿孔。穿孔图案是图1的椭圆形,行间距和列间距都是3.2mm。穿孔长度是1.52mm,穿孔宽度是0.51mm。如图1所示,穿孔以与MD和TD方向成45°角定向。在MD和TD方向上沿相对直线可用手撕裂薄膜。
比较例C2
比较例2是按与比较例C1相同方式制得的薄膜,带有相同长度和宽度的椭圆形,然而椭圆穿孔排列成行和列,行与横向对齐,列与机器方向对齐。列或同一行中穿孔间的距离约0.86mm,行间距离是3.09mm。
比较例C3
比较例C3是按与比较例C1相同方式制得的薄膜,其中穿孔图案包括如图6b所示一般图案的直角三角形,具体尺寸列于表1中。
比较例C4和C5
比较例4和5是按与比较例C1相同方式制得的薄膜,其中穿孔图案包括分别如图6c和6d所示一般图案的等腰三角形和,具体尺寸列于表1中。
比较例C6和C7
比较例C6和C7是按与比较例C1相同方式制得的薄膜,其中穿孔图案包括如图6a所示一般图案的菱形,具体尺寸列于表1中。
实施例E1和E2
实施例E1是按与比较例C1相同方式制得的薄膜,其中穿孔图案包括等腰三角形,具体尺寸列于表1中。实施例E1的图案基本上于E2相同,除了所有行的穿孔都对齐在同一优选撕裂方向。换句话说,所有等腰三角形都指向相同方向。实施例E1的这种图案称作″单-方向″。实施例E2的图案如图4a所示,由于基本上有两上优选撕裂方向所以被称为″双-方向″。
实施例E3
实施例E3是按与比较例C1相同方式制得的薄膜,其中穿孔图案包括块状箭头形状,如图13所示,具有双-方向图案,具体尺寸列于表1中。
实施例E4和E5
实施例E4和E5是按与比较例C1相同方式制得的薄膜,其中穿孔图案包括如图3b和图9所示一般形状的″T″形,具体尺寸列于表1中。实施例E4是″单-方向″图案,实施例E5是″双-方向″图案。″T″形穿孔排列成行和列图案,间距列于表1中。实施例E5与图4a的图案相似,除了用″T″形穿孔代替三角形穿孔。
实施例E6-E19
实施例E6至E19是按与比较例C1相同方式制得的薄膜,其中穿孔图案包括如图3a和图7所示一般形状的″V″形,,具体尺寸列于表1中。实施例E6-E11,E13,E15,E17和E22都是″双-方向″图案,实施例E12,E14,E16和E23都是″单-方向″图案。实施例E6-E11,E13,E15和E17与图4a的图案相似,除了用″V″形穿孔代替三角形穿孔。
实施例E20-E23
实施例E20至E23是按与比较例C1相同方式制得的薄膜,其中穿孔图案包括如图8所示一般形状的″Y″形,具体尺寸列于表1中。实施例E20-E22都是″双-方向″图案,实施例E23是″单-方向″图案。实施例E20-E22与图4a的图案相似,除了″Y″形穿孔代替三角形穿孔。
表1:穿孔形状,图案和尺寸-平均测试结果
  样品   方向和穿孔类型   a   b   c   d   e   MD拉伸lbs/in   MD拉伸N/cm   延伸%   突然撕裂行   挤压撕裂行
  C1   椭圆形,45°   1.52   0.51   --   --   --   7.36   12.88   18.9   10.0   0.7
  C2   水平椭圆   1.52   0.51   0.86   3.09   --   6.48   11.33   12.3   4.0   0.0
  C3   双方向直角三角形   1.5   1.5   1   1 --   7.89   13.81   14.8   3.5   1.5
  C4   单方向MD三角形   1.5   1.5   1   1 --   9.21   16.11   14.5   14.5   1.5
  C5   双方向MD三角形   1.5   1.5   1   1 --   9.78   17.11   14.5   15.7   0.3
  C6   菱形   2   1.5   1   1.5   --   7.64   13.37   11.4   3.0   0.0
  C7   菱形   2   1   1   1   --   8.14   14.24   12.7   3.0   0.0
  E1   方向三角形   2   1   1   1   --   5.46   9.55   13.6   0.0   0.0
  E2   双方向三角形   2   1   1   1   --   5.71   9.98   14.9   2.0   0.0
  E3   双方向块状箭头   2.25   1.5   0.75   1.5   --   5.86   10.25   12.4   0.7   0.3
  E4   单方向T形   2   1.5   1   1   0.5   6.81   11.91   16.6   0.0   0.0
  E5   双方向T形   1.5   1.5   0.5   1   0.5   5.93   10.38   14.7   1.7   1.2
  E6   双方向V形   2   1.5   0   1   0.3   2.01   3.52   7.7   0.3   0.3
  E7   双方向V形   2   1.5   1   1   0.3   7.27   12.73   15.2   0.7   0.7
  E8   双方向V形   2   1.5   2   1   0.3   9.68   16.94   17.4   8.7   0.8
  E9   双方向V形   2   1.5   -0.5   1   0.3   0.61   1.06   3.6   0.3   1.3
  E10   双方向V形   2   1.5   1   2   0.3   7.26   12.70   12.7   0.3   0.5
  E11   双方向V形   2   1.5   2   2   0.3   9.10   15.93   13.4   3.8   0.7
  E12   单方向V形   2   1.5   2   2   0.3   8.83   15.45   12.5   1.3   0.0
  E13   双方向V形   2   1.5   3   3   0.3   9.69   16.96   11.9   3.7   1.0
  E14   单方向V形   2   1.5   3   3   0.3   9.77   17.09   11.4   1.7   0.2
  E15   双方向V形   1.5   1.5   0   1   0.3   3.70   6.47   13.0   0.3   0.8
  E16   单方向V形   1.5   1.5   0   1   0.3   3.69   6.45   11.5   0.0   0.0
  E17   双方向V形   4   2   0   1   0.3   1.72   3.02   12.1   0.3   0.3
  E18   双方向V形   2   1.5   1   1   0.5   7.05   12.34   15.5   0.7   0.2
  E19   单方向V形   2   1.5   1   1   0.5   7.11   12.45   14.4   0.7   0.0
  E20   双方向Y形   2   1.5   0   1   0.3   2.73   4.77   9.7   0.7   0.8
  E21   双方向Y形   4   2   1   1   0.3   4.03   7.04   12.1   0.7   0.7
  E22   双方向Y形   2   1.5   1   1   0.3   6.50   11.38   13.8   1.0   0.3
  E23   单方向Y形   2   1.5   1   1   0.3   7.06   12.35   13.5   0.3   0.0
表1表明本发明的聚合薄膜可用手撕裂。
此外,本发明聚合薄膜的一些实施方案工作性能好于比较例。
比较例C8和C9
比较例C8和C9分别是按与比较例C1和C2相同方式制得的薄膜,其中将着色的聚丙烯上层加到穿孔BOPP薄膜上。上层根据常规热熔涂覆技术制得,制剂是分散于聚丙烯中的92wt.%Dow 7C05N聚丙烯树脂(可从Dow Plastics,Midland,MI得到)和8wt.%蓝色颜料(可从Penn Color Inc.,Doylestown,PA得到)。上层厚度是45微米(1.8密耳)。
实施例E24和E25
实施例E24和E25是按与实施例E1和E2相同方式制得的薄膜,其中将着色聚丙烯上层加到穿孔BOPP薄膜上。上层根据常规热熔涂覆技术按与比较例C8和C9所述相同方式制得。
表2
  实施例   方向和穿孔类型   突然撕裂平均距离mm   突然撕裂最大距离mm   平均MD拉伸lbs/in   平均MD拉伸N/cm   平均延伸%
  C8   椭圆形,45°   6.4   12.5   13.9   24.3   22.3
  C9   水平椭圆   6.7   11.1   13.1   23.0   14.1
  E24   单方向三角形   0.4   1.0   11.5   20.1   16.6
  E25   双方向三角形   3.1   7.9   10.7   18.8   17.2
表3
Figure C20048000598500291
*TEA=总能量吸收
比较例C10
比较例C10是火焰-穿孔BOPP薄膜,带有水平对齐穿孔和额外上层。比较例C10以与比较例C9相同的方式制备,除了使用火焰穿孔技术代替红外穿孔技术。火焰穿孔的细节公开于美国专利申请10/267538中,其于2002年10月9日申请,标题为″An Apparatus forFlame-Perforating Films and Methods of Flame-Perforating Films″。
实施例E26和E27
实施例E26和E27分别是按与实施例E24和E25相同方式制得的薄膜,除了使用火焰穿孔技术代替红外穿孔技术。火焰穿孔的细节公开于美国专利申请10/267538中,其于2002年10月9日申请,标题为″An Apparatus for Flame-Perforating Films and Methods of Flame-Perforating Films″。
表4
现有已结合了几个实施方案说明了本发明。上述详细说明和实施例仅用于清楚的理解,而不是用来限制。本领域所属技术显然可以在不脱离本发明范围内对所述实施方案作出多种变化。因此,本发明的范围不应限于所述的具体细节和结构,而是由权利要求的语言所述结构和这些结构的等价物来限制。

Claims (15)

1. 一种定向撕裂的布状聚合薄膜,其包括:
第一和第二表面;及
延伸通过所述第一和第二表面、在所述聚合薄膜中的多个穿孔,一行中所有穿孔基本上沿着所需撕裂路径排列;每个穿孔:
在其中限定开口区域,
在其边界处具有突起脊部;及
其形状包括两端,窄端和相对的宽端;
其中所述所需撕裂路径延伸通过所述宽端中心部分和通过每个穿孔的窄端,每个穿孔的窄端沿同一所需撕裂路径最接近于相邻穿孔的宽端。
2. 如权利要求1所述的布状聚合薄膜,其中所述所需撕裂路径基本上是直线或穿孔行。
3. 如权利要求1所述的布状聚合薄膜,其中所述所需撕裂路径垂直于所述布状聚合薄膜侧缘。
4. 如权利要求1所述的布状聚合薄膜,其中在同一所需撕裂路径中相邻穿孔间的距离小于或等于所述穿孔长度。
5. 如权利要求1所述的布状聚合薄膜,其中所述薄膜包括穿孔的至少两个或多个所需撕裂路径。
6. 如权利要求5所述的布状聚合薄膜,还包括不同相邻所需撕裂路径间的间隙,其中所述间隙大于或等于所述同一撕裂路径内相邻穿孔间的距离。
7. 如权利要求6所述的布状聚合薄膜,还包括不同相邻所需撕裂路径间的间隙,其中所述间隙小于或等于所述穿孔宽端的宽度。
8. 如权利要求1所述的布状聚合薄膜,其中在所述同一所需撕裂路径中第一穿孔窄端和第二相邻穿孔宽端间的距离,小于或等于所述第二穿孔的宽端宽度。
9. 如权利要求1所述的布状聚合薄膜,其中所述穿孔其长度大于或等于其宽端宽度。
10. 如权利要求1所述的布状聚合薄膜,其中所述穿孔其长度小于或等于其宽端宽度。
11. 如权利要求1所述的布状聚合薄膜,其中该穿孔是三角形。
12. 如权利要求1所述的布状聚合薄膜,其中所述聚合薄膜包括双轴取向聚丙烯。
13. 如权利要求1的聚合薄膜,其中所述穿孔关于所需撕裂路径对称,其中所需撕裂路径基本是直线。
14. 一种定向撕裂的布状聚合薄膜,其包括:
第一和第二表面;
在第一或第二表面任一个上的压敏粘合剂层;及
排列在所需撕裂路径中、延伸通过所述第一和第二表面、在所述布状聚合薄膜中的多个穿孔;每个穿孔:
在其中限定开口区域,
在其边界处具有突起脊部;及
其形状包括两端,窄端和相对的宽端;
其中所述所需撕裂路径延伸通过所述宽端中心部分和通过每个穿孔的窄端,到达相邻穿孔宽端的中心部分,每个穿孔的窄端沿同一所需撕裂路径最接近于紧密相邻穿孔的宽端。
15. 一种制造布状聚合薄膜的方法,所述方法包括:
(a)提供具有第一和第二表面的取向聚合薄膜;
(b)穿孔所述取向薄膜,以形成延伸通过所述第一和第二表面、在所述聚合薄膜中的多个穿孔,所述穿孔关于所需撕裂路径对称,其中所需撕裂路径基本是直线;每个穿孔:
在其中限定开口区域,
在其边界处具有突起脊部;及
其形状包括窄端和相对的宽端;
其中所述所需撕裂路径延伸通过每个穿孔所述宽端中心部分并通过窄端,沿所述所需撕裂路径到达相邻穿孔的宽端。
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