CN105050806A - 聚合物多层膜及其制备方法 - Google Patents

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加思·V·安蒂拉
史蒂文·J·弗拉纳根
布伦特·R·汉森
托马斯·P·汉斯申
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3M Innovative Properties Co
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Abstract

本发明提供了一种聚合物多层膜，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。本发明还提供了一种聚合物多层膜，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。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。

Description

聚合物多层膜及其制备方法
相关申请的交叉引用
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
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。
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。
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。
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。
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
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)。
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“INSTRON55”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。
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。
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。
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：
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
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。
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
图1是本文所述示例性聚合物多层膜的示意图。
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。
图3是本文所述另一示例性聚合物多层膜的示意图。
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。
图4A是本文所述另一示例性聚合物多层膜的示意图。
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
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。
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。
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。
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410。辊隙431包括第一辊432和辊438，所述第一辊具有结构化表面433，所述结构化表面形成穿过第一主表面423的压痕416，辊438提供聚合物多层膜410。使具有压痕416的第一主表面423经过冷却辊434，同时将热源435施加到聚合物多层膜410的大致相对的第二主表面424。施加来自热源435的热导致形成开口413，从而提供聚合物多层膜410，所述聚合物多层膜具有大致相对的第一主表面414和第二主表面415、在第一主表面414与第二主表面415之间延伸的一系列开口413、以及可彼此分离的相邻的至少第一层411和第二层412。开口413各自具有从第一主表面414和第二主表面415经由开口413在最小面积至最大面积范围内的一系列面积417A,417B,417C，其中所述最小面积不在主表面414,415的至少一个处。任选地，使具有开口413的聚合物多层膜410的至少第一层411与第二层412分离。
用于制备聚合物多层膜的示例性聚合物材料包括聚酰胺6、聚酰胺66、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、共聚酯(PETg)、醋酸丁酸纤维素(CAB)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)、聚烯烃共聚物、聚乙烯、聚苯乙烯(PS)、乙烯-乙烯醇(EVOH)、聚碳酸酯(PC)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、及聚丙烯。
可分离的适当材料组合的实例包括：聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)与低密度聚乙烯(LDPE)；聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)与线型低密度聚乙烯(LLDPE)；聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)与中密度聚乙烯(MDPE)；聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)与高密度聚乙烯(HDPE)；聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)与聚丙烯(PP)；聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)与聚苯乙烯(PS)；聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)与聚酰胺6；聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)与聚酰胺66；共聚酯(coPETg)与低密度聚乙烯(LDPE)；共聚酯(PETg)与线型低密度聚乙烯(LLDPE)；共聚酯(PETg)与中密度聚乙烯(MDPE)；共聚酯(PETg)与高密度聚乙烯(HDPE)；共聚酯(PETg)与聚丙烯(PP)；共聚酯(PETg)与聚苯乙烯(PS)；共聚酯(PETg)与聚酰胺6；共聚酯(PETg)与聚酰胺66；乙烯-乙烯醇(EVOH)与低密度聚乙烯(LDPE)；乙烯-乙烯醇(EVOH)与线型低密度聚乙烯(LLDPE)；乙烯-乙烯醇(EVOH)与中密度聚乙烯(MDPE)；乙烯-乙烯醇(EVOH)与高密度聚乙烯(HDPE)；乙烯-乙烯醇(EVOH)与聚丙烯(PP)；乙烯-乙烯醇(EVOH)与聚苯乙烯(PS)；聚酰胺6与线型低密度聚乙烯(LLDPE)；聚酰胺6与低密度聚乙烯(LDPE)；聚酰胺6与中密度聚乙烯(MDPE)；聚酰胺6与高密度聚乙烯(HDPE)；聚酰胺6与聚苯乙烯(PS)；聚酰胺66与线型低密度聚乙烯(LLDPE)；聚酰胺66与低密度聚乙烯(LDPE)；聚酰胺66与中密度聚乙烯(MDPE)；聚酰胺66与高密度聚乙烯(HDPE)；聚酰胺66与聚苯乙烯(PS)；线型低密度聚乙烯(LLDPE)与聚丙烯(PP)；低密度聚乙烯(LDPE)与聚丙烯(PP)；中密度聚乙烯(MDPE)与聚丙烯(PP)；高密度聚乙烯(HDPE)与聚丙烯(PP)；丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)与线型低密度聚乙烯(LLDPE)；丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)与低密度聚乙烯(LDPE)；丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)与中密度聚乙烯(MDPE)；丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)与高密度聚乙烯(HDPE)；丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)与聚丙烯(PP)；聚碳酸酯(PC)与线型低密度聚乙烯(LLDPE)；聚碳酸酯(PC)与低密度聚乙烯(LDPE)；聚碳酸酯(PC)与中密度聚乙烯(MDPE)；聚碳酸酯(PC)与高密度聚乙烯(HDPE)；聚碳酸酯(PC)与聚丙烯(PP)；聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)与线型低密度聚乙烯(LLDPE)；聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)与低密度聚乙烯(LDPE)；聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)与中密度聚乙烯(MDPE)；聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)与高密度聚乙烯(HDPE)；聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)与聚丙烯(PP)；聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)与线型低密度聚乙烯(LLDPE)；聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)与低密度聚乙烯(LDPE)；聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)与中密度聚乙烯(MDPE)；聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)与高密度聚乙烯(HDPE)；聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)与聚丙烯(PP)；醋酸丁酸纤维素(CAB)与线型低密度聚乙烯(LLDPE)；醋酸丁酸纤维素(CAB)与低密度聚乙烯(LDPE)；醋酸丁酸纤维素(CAB)与中密度聚乙烯(MDPE)；醋酸丁酸纤维素(CAB)与高密度聚乙烯(HDPE)；以及醋酸丁酸纤维素(CAB)与聚丙烯(PP)。
适当的聚丙烯材料包括均聚丙烯及改性聚丙烯，诸如嵌段共聚物、耐冲击共聚物、及无规共聚物。
在一些实施例中，第一层包含聚碳酸酯、聚酰胺6、聚酰胺66、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、共聚酯(PETg)、醋酸丁酸纤维素(CAB)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)、或聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)中的至少一个，并且第二层包含聚烯烃。在一些实施例中，第一层包含聚乙烯，并且第二层包含聚丙烯。
任选地，包括本文所述制品的聚合物材料中的任一者可包含添加剂，诸如无机填充剂、颜料、增滑剂、及阻燃剂。
在察看本发明(包括工作实例)之后，用于制备本文所述的多层膜的适当的挤出设备(包括用于制备设备的组件的材料)应对所属领域的技术人员而言为显而易见的。举例而言，辊(例如232,238,432,438,434)可由诸如钢等金属制成。在一些实施例中，接触一种或多种聚合物材料的辊的表面是镀铬、镀镍、镀铜的，或是铝。举例而言，可利用常规技术(例如，水冷却)来冷却辊。举例而言，可通过气缸来提供辊隙力。
示例性挤出速度包括3米/分钟-15米/分钟(在一些实施例中，在15米/分钟-50米/分钟、50米/分钟-100米/分钟、或更高的范围内)。示例性挤出温度在200℃-230℃的范围内(在一些实施例中，在230℃-260℃、260℃-300℃、或更高的范围内)。
在一些实施例中，本文所述的聚合物多层膜具有大于125微米、150微米、200微米、250微米、500微米、750微米、1000微米、1500微米、2000微米、或者甚至至少2500微米的厚度；在一些实施例中，所述厚度在125微米至1500微米、或者甚至125微米至2500微米的范围内。
所述开口可具有各种形状中的任意形状，包括圆形及卵形。
在一些实施例中，本文所述的聚合物多层膜具有至少30个开口/平方厘米(在一些实施例中，至少100个开口/平方厘米、200个开口/平方厘米、250个开口/平方厘米、300个开口/平方厘米、400个开口/平方厘米、500个开口/平方厘米、600个开口/平方厘米、700个开口/平方厘米、750个开口/平方厘米、800个开口/平方厘米、900个开口/平方厘米、1000个开口/平方厘米、2000个开口/平方厘米、3000个开口/平方厘米、或者甚至至少4000个开口/平方厘米；在一些实施例中，在30个开口/平方厘米至200个开口/平方厘米、200个开口/平方厘米至500个开口/平方厘米、或者甚至500个开口/平方厘米至4000个开口/平方厘米的范围内)。
在本文所述聚合物多层膜的一些实施例中，所述开口具有不大于100微米的最大尺寸(在一些实施例中，所述最大尺寸不大于250微米、500微米、或1000微米；在一些实施例中，所述最大尺寸在25微米至100微米、100微米至250微米、250微米至500微米、或者甚至500微米至1000微米的范围内)。
在一些实施例中，本文中的聚合物多层膜具有由流阻测试确定的在250瑞利至2150瑞利范围内的流阻(在一些实施例中，所述流阻在650瑞利至2150瑞利、或者甚至1250瑞利至2150瑞利的范围内)。所述流阻测试一般如在ASTM标准：C522-03(2003)中利用以下过程所阐述。将待测膜切割成直径略大于直径为100毫米的样品夹的顶部凸缘的外直径。使用凸缘上涂有油脂的夹紧环将待测样品保持就位，以将样品的多孔部限制在样品夹的内直径。油脂还用于防止气流进入到样品的边缘。然后将样品夹密封到安装板，调整气流以在流量计和压力测量装置上给出可读设定值。气流为线型气流，并且通常在2毫米/秒至7毫米/秒的范围内。记录压差P、流速U、以及所计算的商流阻R(R＝P/U)。重复测试五次，利用每次的较大气流速率。如果表观阻力稳步上升，那么气流可能是湍流并舍弃读数。在很好地分开的气流速度(推荐的25％的最小微分)处在湍流水平之下执行一系列至少三次测量。测量的温度范围在21℃至23℃的范围内。对气压不做调整。
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。
示例性实施例
1.一种聚合物多层膜，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。
2.根据示例性实施例1所述的聚合物多层膜，其中所述第一层包含下列中的至少一种：聚碳酸酯、聚酰胺6、聚酰胺66、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PETg)、醋酸丁酸纤维素(CAB)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)、或聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)，并且所述第二层包含聚烯烃。
3.根据示例性实施例1所述的聚合物多层膜，其中所述第一层包含聚乙烯，并且所述第二层包含聚丙烯。
4.一种制备前述示例性实施例中任一项所述制品的方法，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。
5.一种聚合物多层膜，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。
6.根据示例性实施例5所述的聚合物多层膜，其中所述第一层包含下列中的至少一种：聚碳酸酯、聚酰胺6、聚酰胺66、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、共聚酯(PETg)、醋酸丁酸纤维素(CAB)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)、或聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)，并且所述第二层包含聚烯烃。
7.根据示例性实施例5或6中任一项所述的聚合物多层膜，其中所述聚合物多层膜具有大于125微米的厚度(在一些实施例中，大于150微米、200微米、250微米、500微米、750微米、1000微米、1500微米、2000微米、或者甚至至少2500微米的厚度；在一些实施例中，所述厚度在125微米至1500微米、或者甚至125微米至2500微米的范围内)。
8.根据示例性实施例5至7中任一项所述的聚合物多层膜，其具有至少30个开口/平方厘米(在一些实施例中，至少100个开口/平方厘米、200个开口/平方厘米、250个开口/平方厘米、300个开口/平方厘米、400个开口/平方厘米、500个开口/平方厘米、600个开口/平方厘米、700个开口/平方厘米、750个开口/平方厘米、800个开口/平方厘米、900个开口/平方厘米、1000个开口/平方厘米、2000个开口/平方厘米、3000个开口/平方厘米、或者甚至至少4000个开口/平方厘米；在一些实施例中，在30个开口/平方厘米至200个开口/平方厘米、200个开口/平方厘米至500个开口/平方厘米、或者甚至500个开口/平方厘米至4000个开口/平方厘米的范围内)。
9.根据示例性实施例5至8中任一项所述的聚合物多层膜，其中开口具有不大于100微米的最大尺寸(在一些实施例中，所述最大尺寸不大于250微米、500微米、或1000微米；在一些实施例中，所述最大尺寸在25微米至100微米、100微米至250微米、250微米至500微米、或者甚至500微米至1000微米的范围内)。
10.根据示例性实施例5至9中任一项所述的聚合物多层膜，其中由流阻测试确定的流阻在250瑞利至2150瑞利的范围内(在一些实施例中，所述流阻在650瑞利至2150瑞利、或者甚至1250瑞利至2150瑞利的范围内)。
11.一种制备聚合物多层膜的方法，所述方法包括：
将至少两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
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，以提供示例性实施例5至10中任一项所述的聚合物多层膜。
12.根据示例性实施例11所述的方法，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。
本发明的优点和实施例进一步通过以下实例说明，但这些实例中提及的特定材料及其量以及其它条件和细节不应被视为不当地限制本发明。除非另外指明，否则所有的份数和百分比均按重量计。
实例1
利用以下过程制备穿孔多层聚合物膜。利用三个挤出机馈送25厘米宽的3层多分歧管模具(以商品名称“CLOEREN”获自德克萨斯州橙县的科莱恩有限公司(CloerenInc.,OrangeTX))来制备由层A、B、及C组成的三层聚合物膜。层A和层B由相同聚合物组成(以下称为层“AB”)，并且因此在挤出过程之后基本上充当与层C组合的一个单层。垂直向下进行挤出过程将挤出物挤出到由工具辊(432)和平滑钢支承辊(438)组成的辊隙中。挤出过程被构造成使得层AB接触工具辊(432)，并且层C接触支承辊(438)，如图4中示意性示出。用于层A的聚合物提供有6.35厘米的单螺杆挤出机。用于层B的聚合物提供有6.35厘米的单螺杆挤出机。用于层C的聚合物提供有3.2厘米的单螺杆挤出机。用于所述三个挤出机的加热区温度在下表1中示出。
表1
挤出机的转速列于下表2中。
表2
利用黑色颜料聚酰胺树脂(以商品名称“RTP200SEBLACK”获自明尼苏达州威诺纳市RTP公司(RTPCompany,Winona,MN))挤出层AB。组合层AB(411)的基重是251克/平方厘米。利用共聚酯树脂(以商品名称“14285COPETG”获自田纳西州金斯波特市的伊士曼化学公司(EastmanChemicalCompany,Kingsport,TN))挤出层C(412)。层C(412)的基重是82克/平方厘米。
包含辊隙的两个辊为具有30.5厘米标称直径及40.6厘米表面宽度的水冷却辊(432,438)。由气缸提供辊隙力。平滑钢支承辊(438)的温度设定值为38℃。工具辊(432)具有切入到辊的表面的凸柱特征结构(433)。所述凸柱特征结构是镀铬的。工具表面上的凸特征结构(限定为柱)(433)为具有方底的顶部为平面直角的角锥体。所述柱的顶部为94平方微米且所述底部为500平方微米。总体柱高度为914微米。所述柱在径向辊方向和横向辊方向两者上均为820微米的中心到中心间距。工具辊(432)具有38摄氏度的温度设定点。工具辊(432)和支承辊(438)被直接驱动。所述两个压料辊之间的辊隙力是每线性厘米531牛顿。挤出物离开线速度为3.66米/分钟。
从模具(409)将用于三个层的聚合物直接挤出到工具辊(432)与支承辊(438)之间的辊隙(431)中。工具辊(432)上的凸特征结构(433)在挤出物中形成压痕(416)。在工具辊(432)与支承辊(438)之间保留薄聚合物层(426)。通常此层(426)小于20微米厚。挤出物180度卷绕在工具辊(432)上以使挤出物冷却并固化成多层聚合物膜。然后将所述多层膜卷绕成卷形式。
然后利用以下过程将含有压痕的多层聚合物膜转变成穿孔膜。使用如在美国专利第7,037,100号(Strobel等人)(该专利的公开内容以引用方式并入本文中)所阐述、并利用来自美国专利第7,635,264号(Strobel等人)(该专利的公开内容以引用方式并入本文中)的燃烧器设计的火焰穿孔系统来熔融并移除薄层(426)。
对用于此实验的装备及工艺条件的具体修改如下：
冷却辊(434)为不具有经蚀刻或经雕刻图案的平滑表面辊。
燃烧器(439)为30.5厘米(12英寸)的六端口燃烧器，抗嗥鸣设计如在美国专利第7,635，264号(Strobel等人)(该专利的公开内容以引用方式并入)中所阐述，并获自纽约州新罗谢尔市的弗林燃烧器公司(FlynnBurnerCorporation,NewRochelle,NY)。
解绕张力：178牛顿总张力
卷绕器张力：178牛顿总张力
燃烧器(439)BTU：5118BTU/厘米/小时
1％过量氧
燃烧器(439)与膜表面之间的间隙：12毫米
线速度：30米/分钟
冷却辊冷却水设定点：15.5℃
在上述条件下通过图4中示意性示出的设备来加工多层聚合物膜。幅材取向使得膜(424)的具有薄聚合物层(426)的一侧最靠近燃烧器(439)并与冷却辊(434)相对。冷却辊(434)使膜的主体冷却，从而使膜的大部分保持位于聚合物的软化点以下。来自燃烧器火焰(435)的热使得剩余的薄聚合物层(426)熔融从而形成膜中的穿孔(413)。然后使层C与层AB分离，并如层AB一样卷绕成卷。
实例2
使用下表3所示的温度设定点如在实例1中一样挤出多层聚合物膜。
表3
挤出机的转速列于下表4中。
表4
利用黑色颜料聚碳酸酯树脂(“RTP300HRFRBLACK”)挤出层AB。组合层AB(411)的基重是239克/平方厘米。利用无规共聚物聚丙烯与中密度聚乙烯树脂(以商品名称“POLYBATCHDUL3636DP12”获自俄亥俄州亚克朗市的A.舒尔曼公司(A.SchulmanCompany,Akron,OH))按重量计50/50的共混物挤出层C(412)。层C(412)的基重是69克/平方厘米。
使用与实例1中相同的压料辊配置和工艺参数挤出三层ABC挤出物。然后使用与实例1中相同的过程和工艺参数将含有压痕的多层聚合物膜转变成穿孔膜。然后使层C与层AB分离，并如层AB一样卷绕成卷。
在不脱离本发明的范围和实质的情况下，本公开的可预知的修改和更改对所属领域的技术人员来说将是显而易见的。本发明不应限于此专利申请中所示出的为进行示意性的说明的实施例。

Claims (12)

1.一种聚合物多层膜，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、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。
2.根据权利要求1所述的聚合物多层膜，其中所述第一层包含下列中的至少一种：聚碳酸酯、聚酰胺6、聚酰胺66、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、醋酸丁酸纤维素、聚甲基丙烯酸甲酯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯、或聚对苯二甲酸丁二醇酯，并且所述第二层包含聚烯烃。
3.根据权利要求1所述的聚合物多层膜，其中所述第一层包含聚乙烯，并且所述第二层包含聚丙烯。
4.一种制备前述权利要求中任一项所述的制品的方法，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。
5.一种聚合物多层膜，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。
6.根据权利要求5所述的聚合物多层膜，其中所述第一层包含下列中的至少一种：聚碳酸酯、聚酰胺6、聚酰胺66、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、醋酸丁酸纤维素、聚甲基丙烯酸甲酯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯、或聚对苯二甲酸丁二醇酯，并且所述第二层包含聚烯烃。
7.根据权利要求5或6中任一项所述的聚合物多层膜，其中所述聚合物多层膜具有大于125微米的厚度。
8.根据权利要求5至7中任一项所述的聚合物多层膜，所述聚合物多层膜具有至少30个开口/平方厘米。
9.根据权利要求5至8中任一项所述的聚合物多层膜，其中开口具有不大于100微米的最大尺寸。
10.根据权利要求5至9中任一项所述的聚合物多层膜，其中由流阻测试所确定的流阻在250瑞利至2150瑞利的范围内。
11.一种制备聚合物多层膜的方法，所述方法包括：
将至少两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
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，以提供权利要求5至10中任一项所述的聚合物多层膜。
12.根据权利要求11所述的方法，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。
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