CN107206728A - 整体式透气膜和由此制造的复合材料 - Google Patents

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Abstract

公开了适用于多种用途(例如保护性服装、手术袍、手术帷帘、围裙、屋面材料、建筑包覆材料等)的透气多层膜。所述透气多层膜可包括整体式芯层。所述整体式芯层可包含至少一种高度透气聚合物。所述透气多层膜还可包括至少一个皮层。所述皮层可包含至少一种高度透气聚合物、填料和非透气材料。透气多层膜的示例性结构提供整体式芯层、在整体式芯层一侧的第一皮层和在整体式芯层另一侧的第二皮层。一个或两个皮层的示例性构造包括一种或多种高度透气聚合物、填料和非透气材料。填料例如可包括碳酸钙。

Description

整体式透气膜和由此制造的复合材料
技术领域
总体而言，当前公开的发明涉及单层和多层透气膜及包含该透气膜的复合材料。本发明的单层和多层透气膜可附着到纤维层，以形成具有不同商业应用的层合材料。
背景
在手术期间，外科医生、护士和病人都需要防护屏障，防止与体液、化学品和感染因素(infective agent)接触。然而，这些防护屏障还必须透气，允许出汗挥发，以保持佩戴者舒适。
微孔膜由于良好的孔隙率和水蒸气吸收或透过，常规用作透气膜。众所周知微孔膜用于不同应用，通常用于需要液体屏障和透湿性的应用。然而，微孔膜具有有限的效用，例如由于差的抗血液和病毒穿透性。此外，微孔膜倾向于具有比整体式透气膜更高的基本重量，以提供良好的抗液体穿透性。因此，微孔膜可能受困于悬垂性损失。此外，微孔膜透气性取决于整个膜内曲折多孔路径的形成。此外，这些微孔膜的屏障性能受它们暴露于的液体的表面张力影响（例如，它们被异丙醇穿透比被水穿透更容易），且它们比实心膜更容易发散气味。
然而，整体式膜是连续的，且无孔。整体式透气膜能够在一个表面上吸收气体和水分子，将分子转移穿过膜，并在相反表面释放分子。整体式膜相对于微孔膜具有的优点在于，整体式膜用作液体屏障的能力与膜暴露于的液体的表面张力无关。例如，整体式膜的液体屏障性能基本不受引入表面活性剂影响，该表面活性剂会致使整体式膜表面变得亲水。另一方面，在微孔膜上使用表面活性剂溶液或其它低表面张力液体可通过抑制对抗毛细管压力所需的液体压力来降低抗液体穿透性。低表面张力溶液包括但不限于医用预制溶液、清洁喷雾、消毒溶液等。
当前数种热塑性树脂可用于挤出具有高水蒸气透过率(MVTR)的整体式膜，该整体式膜可挤出在多孔载体基底例如织造或非织造织物上。然而，对于一些应用，期望单独产生整体式透气膜并在后续过程将其与其它纤网组合以形成层合材料，因为这些层合材料经常较不倾于具有针孔。然而，该方法通常产生这样的层合材料，其比通过在一个纤网上或作为在两个纤网之间的粘结层直接挤出膜产生的层合材料更松更软。此外，当将独立膜(stand-alone film)胶合到非织造物上时，层合材料在透气吸湿性膜吸收水分时可能经历胶合附着损失。此外，使用独立膜导致那些膜粘连的趋势(即，在不经历撕扯的情况下难以退绕)。这种独立膜在自身或另一个表面滑动时还倾向于具有高摩擦系数。高摩擦系数可能在转化过程期间或在膜用作层合材料的表面层时产生问题。
因此，在本领域至少仍旧需要一种整体式的高度透气的膜，且由于其低粘连倾向和低摩擦系数可以容易转化。此外，在本领域还需要通过将膜胶合到纤网制备的层合材料，这能在膜和纤网之间保持良好附着，甚至当层合材料暴露于水和膜变得水合时。
概要
本发明的一个或多个实施方案可解决一个或多个上述问题。根据本发明的某些实施方案提供适用于多种用途(例如，保护性服装、手术袍、手术帷帘、围裙、屋面材料、建筑包覆材料等)的透气多层膜。在一个方面，所述透气多层膜包括整体式芯层。所述整体式芯层可包含至少一种芯层高度透气聚合物。所述透气多层膜还可包括至少一个皮层。所述皮层可包含至少一种高度透气聚合物、填料和非透气材料。
根据某些实施方案，所述透气多层膜包括具有上表面和下表面的整体式芯层、布置在所述芯层上表面上方且直接相邻的第一皮层和布置在所述芯层下表面下方且直接相邻的第二皮层。所述整体式芯层可包含约50重量%至约100重量%的一种或多种吸湿性高度透气聚合物。各皮层具有给定厚度，且可包含约80重量%至约98重量%的至少一种高度透气聚合物、约1重量%至约40重量%的填料和约0.2重量%至约10重量%的至少一种非透气材料。此外，各皮层中的填料可包括颗粒或颗粒聚集物，其中中值填料粒径大于相应皮层厚度，且填料颗粒或填料颗粒聚集物限定各皮层外表面上的多个突起。
在本发明的某些实施方案中，所述透气膜层是单层膜，其包含约90重量%至约95重量%的一种或多种高度透气聚合物；约3重量%至约5重量%的一种或多种非透气聚合物；和脱模剂。根据本发明的一个实施方案，所述高度透气聚合物是吸湿性的。在本发明的某些实施方案中，所述透气单层膜可另外包含约1重量%至约2重量%的色母料。
在另一方面，可形成层合材料。所述层合材料可包含透气多层膜和至少一个纤维层。
在另一方面，本发明的某些实施方案提供形成透气多层膜的方法。所述方法可包含根据本发明的某些实施方案共挤出多层膜。
附图简述
现在参考附图在下文更完整地描述本发明，其中显示本发明的一些而非全部实施方案。事实上，本发明可体现为许多不同形式，而不应理解为限于本文阐述的实施方案；相反地，提供这些实施方案使得本公开满足适用的法律要求。类似的数字在所有附图指代类似的要素。
图1图示说明根据本发明一个实施方案的透气多层膜的横截面视图。
图2A图示说明根据本发明一个实施方案的透气多层膜外表面在1000x下的SEM显微照片，其在皮层中具有包含碳酸钙的填料。
图2B图示说明根据本发明一个实施方案的透气多层膜外表面在1000x下的SEM显微照片，其在皮层中基本不含任何填料。
图3图示说明根据本发明一个实施方案的层合材料的横截面视图。
图4图示说明根据本发明另一个实施方案的层合材料的横截面视图。
图5图示说明根据本发明一个实施方案用于形成透气多层膜的工艺流程图，显示将透气多层膜层合到至少一个纤维层以形成层合材料的任选步骤。
详述
现在参考附图在下文更完整地描述本发明，其中示出了本发明的一些而非全部实施方案。事实上，本发明可体现为许多不同形式，而不应理解为限于本文阐述的实施方案；相反地，提供这些实施方案使得本公开满足适用的法律要求。如本说明书和所附权利要求中所用，单数形式“一个”、“一种”、“该”包括多个对象，除非上下文清楚指明其它情况。
本发明包括高度透气整体式膜，其在卷绕成卷时还显示低粘连倾向，并显示低摩擦系数。本发明还包括结合根据本发明某些实施方案的高度透气整体式膜的层合材料，和形成根据本发明某些实施方案的高度透气整体式膜的方法。
如本文所用，术语“整体式”膜可包含连续且基本不含或不含孔的任何膜。在本发明某些备选实施方案中，“整体式”膜可包含比另外在微孔膜中发现的更少的孔结构。根据本发明的某些非限制性示例性实施方案，整体式膜可作为液体和颗粒物质的屏障，但允许水蒸气通过。此外，不旨在限于理论，通过获得并保持高透气性，可提供佩戴更舒适的制品，因为水蒸气迁移通过层合材料帮助降低和/或限制由于过量水份保留在皮肤引起的不适。因此，这样的制品可潜在有助于总体改进的皮肤健康度。根据本发明的某些实施方案，整体式膜还可作为细菌和病毒的屏障，且可提供减少周围环境污染和减少由细菌病毒引起的感染和疾病的传播的制品或服装。
术语“聚合物”或“聚合”在本文可互换使用，可包含均聚物、共聚物（例如嵌段、接枝、无规和交替共聚物）、三元共聚物等，和它们的共混物和改性物。此外，除非另外特别限制，否则术语“聚合物”或“聚合”应包括全部可能的结构异构体；立体异构体，包括而不限于几何异构体、光学异构体或对映异构体；和/或这种聚合物或聚合材料的任何手性分子构型。这些构型包括但不限于这种聚合物或聚合材料的等规、间规和无规构型。
如本文所用，术语“高度透气聚合物”可包含选择性透过水蒸气但基本不透过液态水而且可形成透气膜的任何聚合物。特别地，根据本发明的某些实施方案，当形成为膜时，例如具有例如约25微米以下厚度的膜，“高度透气聚合物”可包含具有至少800g/m2/天或至少1000g/m2/天的MVTR的任何热塑性聚合物。根据本发明的某些实施方案，高度透气聚合物可包含例如以下材料任一种或组合：聚醚嵌段酰胺共聚物(例如，PEBAX®，购自ArkemaGroup)、聚酯嵌段酰胺共聚物、共聚酯热塑性弹性体(例如，ARNITEL®，购自DSMEngineering Plastics；HYTREL®，购自E. I. DuPont de Nemours and Company)或热塑性聚氨酯弹性体(TPU)。
如本文所用的术语“填料”可包含颗粒或颗粒聚集物和可添加到聚合膜共混物的其它形式的材料。根据本发明的某些实施方案，填料基本不会在化学上干扰或不利地影响挤出膜。根据本发明的某些实施方案，填料能够均匀分散在整个膜或包含在多层膜中的层中。填料可包含颗粒状无机材料，例如碳酸钙、不同种类的粘土、二氧化硅、氧化铝、硫酸钡、碳酸钠、滑石、硫酸镁、二氧化钛、沸石、硫酸铝、纤维素型粉末、硅藻土、硫酸镁、碳酸镁、碳酸钡、高岭土、云母、碳、氧化钙、氧化镁、氢氧化铝、玻璃颗粒等；和有机颗粒材料，例如高熔点聚合物(例如TEFLON®和KEVLAR®，购自E. I. DuPont de Nemours and Company)、纸浆粉末、木材粉末、纤维素衍生物、壳多糖和壳多糖衍生物等。填料颗粒可任选地用脂肪酸(例如硬脂酸或还原硬脂酸)或长链脂肪酸(例如山嵛酸)涂布。不旨在限于理论，根据本发明的某些实施方案，涂布的填料颗粒可促进颗粒自由流动(在本体)和它们分散到聚合物基质内的容易程度。
如本文所用，术语“非透气材料”可包含不允许水蒸气通过材料或基本阻止水蒸气移动通过材料的任何材料。根据本发明的一个实施方案，非透气材料可包含热塑性树脂，例如聚乙烯、聚丙烯、聚酯、聚酰胺、聚乙烯-乙酸乙烯酯、聚氯乙烯或聚偏二氯乙烯，或它们的任何共聚物或物理共混物。在本发明的其它实施方案中，热塑性树脂可包含或进一步包含例如低密度聚乙烯(LDPE)、线型低密度聚乙烯(LLDPE)、高密度聚乙烯(HDPE)、聚丙烯(PP)、乙烯的共聚物或三元共聚物，或乙烯的官能化聚合物，或它们的任何共挤出物或共混物。
如本文所用的术语“非织造”和“非织造纤网”可包含具有交互铺网的相应纤维、长丝和/或丝线结构的纤网，但并不采用像针织或机织织物中的可识别重复方式。根据本发明的某些实施方案，非织造织物或纤网可通过本领域常规已知的任何方法形成，例如熔喷方法、纺粘方法、水力缠结、气流铺网和粘合梳理纤网方法。
如本文所用的术语“层”可包含通常可识别的在X-Y平面存在的类似材料类型和/或功能的组合。在本发明涉及单层膜的实施方案中，本发明的膜可包括一个层，或在本发明涉及多层膜的实施方案中，包括多于一个层。
如本文所用，在多层膜的两个特定层的相对位置的上下文中，术语“近邻(proximate)”可包括将一个层置于与另一个层隔开一个或多个层。例如，在第一层和第二层相对位置的上下文中，术语“近邻”可能表示第一和第二层可被1、2、3或更多个中间层分隔，所述中间层例如在芯层和皮层之间布置的层。彼此近邻布置的层适当布置，以便获得所需的构造和/或功能。
如本文所用的术语“层合材料”可为包含两个或更多个层(例如膜层和纤维层)的结构。根据本发明的某些实施方案，层合材料结构中的这两个层可连接在一起，使得它们共用X-Y平面的大部分交界。
如本文所用的术语“纺粘”可包含如下形成的纤维：通过从喷丝头的多个通常为圆形的细毛细管挤出形式的长丝熔融热塑性材料，挤出长丝的直径快速减小，这些长丝通过在运送带上沉积随后粘合形成纤网。根据本发明的一个实施方案，当沉积在收集表面上时，纺粘纤维通常不粘，而且可为大体连续的。
术语“基本(substantial)”可包括根据本发明某些实施方案指定的全部量，以及根据本发明其它实施方案指定的主要而非全部量。
如本文所用的术语“熔喷”可包含如下形成的纤维：通过经多个细的模具毛细管挤出熔融丝线或长丝形式的熔融热塑性材料，并使那些丝线或长丝经受高速、通常热的气体(例如空气)流的作用，所述气体流使熔融热塑性材料的长丝变细，减小其直径，根据本发明的某些实施方案可以减小到微纤维直径。根据本发明的一个实施方案，模具毛细管可为圆形的。此后，熔喷纤维通过高速气流携带并沉积在收集表面，以形成无规分布熔喷纤维的纤网。熔喷纤维是可以为连续或不连续的微纤维，且当沉积在收集表面上时通常是粘的。
如本文所用的术语“亚微米非织造物”可包含具有小于约1000纳米(即1微米)的直径的纤维。可能期望亚微米纤网，例如由于它们的高表面积和低孔尺寸以及其它特性。产生亚微米纤维的方法包括熔体原纤化。熔体原纤化是纤维生产的一个大类，其中将一种或多种聚合物熔融并挤出为许多可能的构型(例如共挤出、均质或双组分膜或长丝)，然后原纤化或纤维化成为长丝。熔体原纤化方法的非限制性实例包含熔体吹塑、熔体纤维破裂、熔体电喷、熔体环形纺丝和熔体膜原纤化。不从熔体产生亚微米纤维的方法包括膜原纤化、电纺丝和溶液纺丝。产生亚微米纤维的其它方法包括以海岛型、分区饼型或其它构造纺较大直径的双组分纤维，其中随后进一步加工纤维以得到亚微米纤维。
I. 透气单层膜
在一个方面，本发明提供适用于多种最终用途的透气单层膜。根据本发明的某些实施方案，透气单层膜可包括许多期望的特征用于多种应用，包括例如保护性服装和工业应用，仅举数例，例如手术袍、围裙和建筑包覆材料。通常，根据本发明某些实施方案的透气单层膜可由单一的整体式芯层构造。
根据本发明的某些实施方案，整体式芯层包含至少一种透气聚合物。根据某些实施方案，芯层高度透气聚合物可为吸湿性的。在一些实施方案中，例如，芯层可包含至少约50重量%至约100重量%的芯层高度透气聚合物。在其它实施方案中，例如，芯层可包含至少约75重量%至约100重量%的芯层高度透气聚合物。在其它实施方案中，例如，芯层可包含至少约80重量%至约100重量%的芯层高度透气聚合物。因而，在某些实施方案中，整体式芯层可包含至少约任何以下量的芯层高度透气聚合物：50、75、80和100重量% (例如，至少约50重量%至约100重量%)。
在这些实施方案中，芯层高度透气聚合物可包含以下至少之一：热塑性聚氨酯(TPU)、聚醚嵌段酰胺共聚物(例如PEBAX®，购自Arkema Group)或共聚酯热塑性弹性体(例如，ARNITEL®，购自DSM Engineering Plastics；HYTREL®，购自E. I. DuPont de Nemoursand Company)。在某些实施方案中，例如，芯层高度透气聚合物可包含共聚酯热塑性弹性体。在这方面，本发明的某些实施方案可包含含有至少一种芯层高度透气聚合物的整体式芯。
根据本发明的某些实施方案,所述芯层还可包含至少一种非透气聚合物。在一些实施方案中，例如，芯层可包含最多约0重量%至最多约50重量%的非透气聚合物。在其它实施方案中，例如，芯层可包含最多约0重量%至最多约25重量%的非透气聚合物。在其它实施方案中，例如，芯层可包含最多约0重量%至最多约20重量%的非透气聚合物。因而，在某些实施方案中，整体式芯层可包含最多约以下任何量的芯层非透气聚合物：50、40、25、20、15、10、5和0重量% (例如最多约0重量%至约50重量%)。
根据本发明的某些实施方案，透气单层膜可为整体式的。在某些实施方案中，芯层可无微孔。因而，整体式芯层可为连续的，且基本没有或没有孔。透气单层膜可作为对液体、细菌、病毒和颗粒物质的屏障，但允许水蒸气通过。
因而，根据本发明的某些实施方案，单层膜可具有高MVTR。在某些实施方案中，例如，单层膜可具有至少500g/m2/天的MVTR。在其它实施方案中，例如，单层膜可具有至少800g/m2/天的MVTR。在其它实施方案中，例如，单层膜可具有至少1000g/m2/天的MVTR。因而，单层膜可具有以下任何量的MVTR：至少约500、800和1000g/m2/天，和/或最多约3000、2500和2000g/m2/天(例如500-3000g/m2/天、1000-3000g/m2/天)。可用按照ASTM E96D的直立杯法，使用水、32℃温度和50%环境湿度来测量MVTR。
根据本发明的某些实施方案，单层膜可具有低摩擦系数。在某些实施方案中，例如，单层膜可具有小于2的摩擦系数。在其它实施方案中，例如，单层膜可具有小于1的摩擦系数。在一些实施方案中，例如，透气单层膜可具有小于5的摩擦系数，而在其它实施方案中，透气单层膜可具有小于4的摩擦系数，在其它实施方案中，透气单层膜可具有小于3的摩擦系数，在其它实施方案中，透气单层膜可具有小于2的摩擦系数，和在其它实施方案中，透气单层膜可具有小于1的摩擦系数。可按照ASTM试验方法D1894-08测量摩擦系数。
根据本发明的某些实施方案，单层膜可具有低基本重量。在某些实施方案中，例如，单层膜可具有约5至约20gsm的基本重量。在其它实施方案中，例如，单层膜可具有约10至约15gsm的基本重量。在某些实施方案中，例如，单层膜可具有约11至约13gsm的基本重量。因而，透气单层膜可具有以下任何量的基本重量：至少约5、10和11gsm，和/或最多约20、15和13gsm (例如11-13gsm、10-15gsm等)。基本重量可按与ASTM试验方法D3776一致的方式测量。例如，通过对各样品称重最少10个10cm x 10cm片获得结果，单位为每单位面积的质量g/m2 (gsm)。低基本重量可与良好悬垂性和透气性有关。在这方面，透气单层膜可显示良好的悬垂性和透气性。
根据本发明的某些实施方案，单层膜可包含一种或多种添加剂。在本发明的实施方案中，单层膜包含着色添加剂。在本发明的某些其它实施方案中，单层膜包含脱模剂。
在本发明的一个实施方案中，透气单层膜包含至少一种透气聚合物和至少一种非透气聚合物。在本发明的某些实施方案中，单层膜包含约50%至约99%、约60%至约98%、约70%至约97%、约80%至约96%、或约90%至约95%的至少一种透气聚合物，全部以重量计。在本发明的某些实施方案中，单层膜包含约0.5%至约50%、约1%至约20%、约2%至约10%、或约3%至约95%的至少一种非透气聚合物，全部以重量计。
在本发明的某些实施方案中，透气单层膜包含约0.1%至约5%、约0.2%至约4%、约0.3%至约3%、约0.4%至约2.5%、或约0.5%至约2%的脱模剂，全部基于重量。在本发明的某些实施方案中，透气单层膜包含约0.1%至约5%、约0.5%至约3%、或约1%至约2%的色母料，全部以重量计。
II.透气多层膜
在一个方面，本发明提供适用于多种最终用途的透气多层膜。根据本发明的某些实施方案，透气多层膜可包括许多期望的特征用于多种应用，包括例如保护性服装和工业应用，仅举数例，例如手术袍、围裙和建筑包覆材料。通常，根据本发明的某些实施方案的透气多层膜可由共挤出的整体式芯层和至少一个皮层构成。
根据本发明的某些实施方案，整体式芯层包含至少一种芯层高度透气聚合物。根据某些实施方案，芯层高度透气聚合物可为吸湿性的。在一些实施方案中，例如，芯层可包含至少约50重量%至约100重量%的芯层高度透气聚合物。在其它实施方案中，例如，芯层可包含至少约75重量%至约100重量%的芯层高度透气聚合物。在其它实施方案中，例如，芯层可包含至少约80重量%至约100重量%的芯层高度透气聚合物。因而，在某些实施方案中，整体式芯层可包含至少约任何以下量的芯层高度透气聚合物：50、75、80和100重量% (例如，至少约50重量%至约100重量%)。
在这些实施方案中，芯层高度透气聚合物可包含以下至少之一：热塑性聚氨酯(TPU)、聚醚嵌段酰胺共聚物(例如PEBAX®，购自Arkema Group)或共聚酯热塑性弹性体(例如，ARNITEL®，购自DSM Engineering Plastics；HYTREL®，购自E. I. DuPont de Nemoursand Company)。在某些实施方案中，例如，芯层高度透气聚合物可包含共聚酯热塑性弹性体。在这方面，本发明的某些实施方案可包含含有至少一种芯层高度透气聚合物的整体式芯。
根据本发明的某些实施方案，所述芯层还可包含至少一种非透气聚合物。在一些实施方案中，例如，芯层可包含最多约0重量%至最多约50重量%的非透气聚合物。在其它实施方案中，例如，芯层可包含最多约0重量%至最多约25重量%的非透气聚合物。在其它实施方案中，例如，芯层可包含最多约0重量%至最多约20重量%的非透气聚合物。因而，在某些实施方案中，整体式芯层可包含最多约以下任何量的芯层非透气聚合物：50、40、25、20、15、10、5和0重量% (例如最多约0重量%至约50重量%)。
根据本发明的某些实施方案，透气多层膜还可包含第一皮层，所述第一皮层包含至少一种第一皮层高度透气聚合物、第一皮层填料和第一皮层非透气材料。在某些实施方案中，透气多层膜进一步包含第二皮层，所述第二皮层包含至少一种第二皮层高度透气聚合物、第二皮层填料和第二皮层非透气材料。
根据本发明的某些实施方案，第一皮层高度透气聚合物、第二皮层高度透气聚合物或两者可为吸湿性的。然而，在某些实施方案中，第一皮层、第二皮层或两者可能具有比芯层小的吸湿性。此外，在一些实施方案中，第一皮层、第二皮层或两者可能具有比芯层小的粘性。
根据本发明的某些实施方案，例如，第一皮层可包含约30重量%至约98重量%的第一皮层高度透气聚合物。在其它实施方案中，例如，第一皮层可包含约50重量%至约98重量%的第一皮层高度透气聚合物。在其它实施方案中，例如，第一皮层可包含约90重量%至约98重量%的第一皮层高度透气聚合物。因而，第一皮层可包含以下任何重量%的第一皮层高度透气聚合物：至少约30、50和90重量%，和/或最多约98、95和90重量% (例如，约50-98重量%、约30-90重量%等)。此外，根据本发明的某些实施方案，例如，第二皮层可包含约30重量%至约98重量%的第二皮层高度透气聚合物。在其它实施方案中，例如，第二皮层可包含约50重量%至约98重量%的第二皮层高度透气聚合物。在其它实施方案中，例如，第二皮层可包含约90重量%至约98重量%的第二皮层高度透气聚合物。因而，第二皮层可包含以下任何重量%的第二皮层高度透气聚合物：至少约30、50和90重量%，和/或最多约98、95和90重量% (例如，约50-98重量%、约30-90重量%等)。
在这些实施方案中，第一皮层高度透气聚合物、第二皮层高度透气聚合物或两者可包含以下至少之一：热塑性聚氨酯(TPU)、聚醚嵌段酰胺共聚物(例如PEBAX®，购自ArkemaGroup)或共聚酯热塑性弹性体(例如，ARNITEL®，购自DSM Engineering Plastics；HYTREL®，购自E. I. DuPont de Nemours and Company)。在某些实施方案中，例如，第一皮层高度透气聚合物、第二皮层高度透气聚合物或两者可包含共聚酯热塑性弹性体。在这方面，皮层可包含与芯层相同或不同的高度透气聚合物。此外，第一皮层高度透气聚合物可与第二皮层高度透气聚合物和芯层高度透气聚合物相同或不同。
根据本发明的某些实施方案，第一皮层可进一步包含第一皮层填料。另外，在其它实施方案中，第二皮层可进一步包含第二皮层填料。在某些实施方案中，第一皮层填料、第二皮层填料或两者包含颗粒或颗粒聚集物。填料例如可包含颗粒或颗粒聚集物，所述颗粒或颗粒聚集物不会在化学上干扰或不利地影响挤出膜。在这些实施方案中，第一皮层填料、第二皮层填料或两者可包含有机颗粒或无机颗粒。在一些实施方案中，第一皮层填料、第二皮层填料或两者可包含聚合物材料，该聚合物材料的熔点超过芯层高度透气聚合物、第一皮层高度透气聚合物和第二皮层高度透气聚合物的熔点。在其它实施方案中，第一皮层填料、第二皮层填料或两者可包含碳酸钙、粘土、滑石或它们的任何组合。根据本发明的某些实施方案，例如，第一皮层填料、第二皮层填料或两者可由以下材料形成：颗粒状无机材料，例如碳酸钙、不同种类的粘土、二氧化硅、氧化铝、硫酸钡、碳酸钠、滑石、硫酸镁、二氧化钛、沸石、硫酸铝、纤维素型粉末、硅藻土、硫酸镁、碳酸镁、碳酸钡、高岭土、云母、碳、氧化钙、氧化镁、氢氧化铝、玻璃颗粒等；和有机颗粒材料，例如高熔点聚合物(例如TEFLON®和KEVLAR®，购自E. I. DuPont de Nemours and Company)、纸浆粉末、木材粉末、纤维素衍生物、壳多糖和壳多糖衍生物等，或它们的组合。在这些实施方案中，例如，第一皮层填料、第二皮层填料或两者可为碳酸钙。
在某些实施方案中，例如，第一皮层可包含约2重量%至约40重量%的第一皮层填料。在其它实施方案中，例如，第一皮层可包含约3重量%至约12重量%的第一皮层填料。因而，第一皮层可包含以下任何重量%的第一皮层填料(例如，碳酸钙)：至少约1、3、5、7、10、12、14、20、25和35重量%，和/或最多约40、30、20、16、14和8重量% (例如，约7-8重量%、3-16重量%等)。根据某些实施方案，例如，第二皮层可包含约2重量%至约40重量%的第二皮层填料。在其它实施方案中，例如，第二皮层可包含约3重量%至约12重量%的第二皮层填料。因而，第二皮层可包含以下任何重量%的第二皮层填料(例如，碳酸钙)：至少约1、3、5、7、10、12、14、20、25和35重量%和/或最多约40、30、20、16、14和8重量% (例如，约7-8重量%、14-16重量%等)。
在某些实施方案中，第一皮层填料可基本分散在第一皮层中，且第二皮层填料可基本分散在第二皮层中。在某些实施方案中，例如，填料可均匀分散在整个熔体和/或得到的膜中。根据某些实施方案，第一皮层具有第一皮层厚度，且第一皮层填料可具有大于第一皮层厚度的中值粒径。可按照ASTM试验方法D5729测量膜厚度，且可由以上测量和质量平衡计算结果来计算层的厚度。在其它实施方案中，第一皮层填料可限定第一皮层外表面上的多个突起。另外，在某些实施方案中，第二皮层具有第二皮层厚度，且第二皮层填料可具有大于第二皮层厚度的中值粒径。在其它实施方案中，第二皮层填料可限定第二皮层外表面上的多个突起。
可测定各层的厚度(例如，芯层、第一皮层和第二皮层)，例如，基于测量的膜厚度(例如，按ASTM试验方法D5729测量的多层膜的总厚度)、对于芯层和各皮层的相关挤出机生产量(kg/hr)、和室温下芯层组合物(例如，形成芯层的芯层聚合物熔体)和室温下皮层组合物(例如，形成皮层的皮层聚合物熔体)的相应密度。例如，可在生产期间监控和记录芯层和皮层各自的挤出机生产量(kg/hr)，使得可知各相应组合物(例如，芯层组合物和皮层组合物)的已知质量。类似地，在室温下芯层组合物和皮层组合物的密度(kg/m3)可为商业化可得的或容易测量的，使得可知最终层(例如，芯层、第一皮层和第二皮层)的密度。给定相应的密度和相应的挤出机生产量，可通过相应的质量产量除以相应的密度计算芯层和皮层的相对体积。例如，芯层的质量产量可除以芯层组合物的密度以提供芯层相对体积。类似地，皮层的质量产量可除以皮层组合物的密度，以提供皮层的相对体积。对于给定面积(m2)的多层膜，芯层和皮层在X-Y平面可包含基本类似的面积(例如，在X-Y平面内彼此基本或完全重叠另一层的单独层)。给定各层在X-Y平面内基本类似的尺寸，芯层和皮层的相对体积可限定芯-皮比率，该比率可与按ASTM试验方法D5729测量的多层膜的总厚度结合使用。例如，芯-皮比率可用于评估芯层和皮层的相对厚度。在包含两个皮层的实施方案中，例如，第一和第二皮层可例如假设为厚度基本相同。假定例如，芯-皮比率为5:5，则多层膜的芯层估计构成多层膜总厚度的50%，而估计第一皮层和第二皮层各自为多层膜总厚度的25%。仅作为进一步实例，如果多层膜包含芯层和两个皮层(假定厚度基本相同)，且测得多层膜的总厚度(如上讨论)为20微米，而经由计算相对体积获得的芯-皮比率为60:40，则估计芯层为约12微米，且估计皮层的总和(aggregate)为约8微米。如果估计第一和第二皮层厚度基本相同，则估计第一和第二皮层各自为约4微米。
根据本发明的某些实施方案，第一皮层可进一步包含第一皮层非透气材料。另外，在其它实施方案中，第二皮层可进一步包含第二皮层非透气材料。在某些实施方案中，例如，第一皮层非透气材料、第二皮层非透气材料或两者可包含聚烯烃聚合物。在这些实施方案中，例如，第一皮层非透气材料、第二皮层非透气材料或两者可包含聚乙烯聚合物。在其它实施方案中，例如，第一皮层非透气材料、第二皮层非透气材料或两者可包含低密度聚乙烯、线型低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、乙烯的共聚物或三元共聚物、乙烯的官能化聚合物或它们的任何组合。根据某些实施方案，非透气膜可包含热塑性树脂，例如聚乙烯、聚丙烯、聚酯、聚酰胺、聚乙烯-乙酸乙烯酯、聚氯乙烯或聚偏二氯乙烯，或它们的任何共聚物或物理共混物。热塑性树脂还可例如为低密度聚乙烯(LDPE)、线型低密度聚乙烯(LLDPE)、高密度聚乙烯(HDPE)、聚丙烯(PP)、乙烯的共聚物或三元共聚物、或乙烯的官能化聚合物，或它们的任何共挤出物或共混物。
在某些实施方案中，例如，第一皮层可包含约0.5重量%至约15重量%的第一皮层非透气材料。在其它实施方案中，例如，第一皮层可包含约0.5重量%至约6重量%的第一皮层非透气材料。在其它实施方案中，例如，第一皮层可包含约0.5重量%至约3重量%的第一皮层非透气材料。因而，第一皮层可包含任何以下重量%的第一皮层非透气材料(例如，基于聚乙烯的聚合物)：至少约0.5、1、2、4、8和10重量%，和/或最多约15、10、8、6和3重量%(例如，约2-3重量%、约4-6重量%等)。根据某些实施方案中，例如，第二皮层可包含约0.5重量%至约15重量%的第二皮层非透气材料。在其它实施方案中，例如，第二皮层可包含约0.5重量%至约6重量%的第二皮层非透气材料。在其它实施方案中，例如，第二皮层可包含约0.5重量%至约3重量%的第二皮层非透气材料。因而，第二皮层可包含任何以下重量%的第二皮层非透气材料(例如，基于聚乙烯的聚合物)：至少约0.5、1、2、4、8和10重量%，和/或最多约15、10、8、6和3重量%(例如，约2-3重量%、约4-6重量%等)。
根据本发明的某些实施方案，例如，多层膜可包含不超过20重量%的第一皮层、第二皮层或第一皮层和第二皮层的总和。在其它实施方案中，例如，多层膜可包含不超过15重量%的第一皮层、第二皮层或第一皮层和第二皮层的总和。在其它实施方案中，例如，多层膜可包含不超过10重量%的第一皮层、第二皮层或第一皮层和第二皮层的总和。因而，透气多层膜可包含最多约任何以下重量%的第一和/或第二皮层：20、15和10重量%(例如，不超过10重量%，不超过15重量%等)。
根据本发明的某些实施方案，芯层具有芯层厚度，第一皮层具有第一皮层厚度，且第二皮层具有第二皮层厚度。在这些实施方案中，芯层厚度可大于第一皮层厚度和第二皮层厚度中的每一个。此外，芯层厚度可大于第一皮层厚度和第二皮层厚度的总和。在这方面，第一皮层、第二皮层或第一和第二皮层的总和可比芯层更薄。
在某些实施方案中，芯层具有上表面和下表面，且第一皮层可布置在芯层上表面的至少一部分的上方，且位置为近邻或相邻中的至少一种。在这些实施方案中，例如，第一皮层可与芯层上表面直接相邻。此外，根据某些实施方案，第二皮层可布置在芯层下表面的至少一部分的下方，且位置为近邻或相邻中的至少一种。在这些实施方案中，例如，第二皮层可与芯层下表面直接相邻。
根据本发明的某些实施方案，透气多层膜可为整体式的。在某些实施方案中，芯层可无微孔。因而，整体式芯层可为连续的，且基本没有或没有孔。在其它实施方案中，芯层和第一皮层可无微孔。在其它实施方案中，芯层和第二皮层可无微孔。因而，芯层和一个皮层可为整体式的，因此为连续和基本无孔或无孔。根据某些实施方案，透气多层膜全体可为整体式的。在这方面，透气多层膜可作为对液体、细菌、病毒和颗粒物质的屏障，但允许水蒸气通过。
因而，根据本发明的某些实施方案，多层膜可具有高MVTR。在某些实施方案中，例如，多层膜可具有至少500g/m2/天的MVTR。在其它实施方案中，例如，多层膜可具有至少1000g/m2/天的MVTR。因而，多层膜可具有以下任何量的MVTR：至少约500、750和1000g/m2/天，和/或最多约3000、2500和2000g/m2/天(例如，500-3000g/m2/天、1000-3000g/m2/天)。根据本发明的某些实施方案，多层膜可具有至少约800g/m2/天的MVTR。可用按照ASTM E96D的直立杯法，使用水、32℃温度和50%环境湿度来测量MVTR。
根据本发明的某些实施方案，多层膜可具有低摩擦系数。在某些实施方案中，例如，多层膜可具有小于2的摩擦系数。在其它实施方案中，例如，多层膜可具有小于1的摩擦系数。在一些实施方案中，例如，透气多层膜可具有小于5的摩擦系数，而在其它实施方案中，透气多层膜可具有小于4的摩擦系数，在其它实施方案中，透气多层膜可具有小于3的摩擦系数，在其它实施方案中，透气多层膜可具有小于2的摩擦系数，和在其它实施方案中，透气多层膜可具有小于1的摩擦系数。可按照ASTM试验方法D1894-08测量摩擦系数。
根据本发明的某些实施方案，多层膜可具有低基本重量。在某些实施方案中，例如，多层膜可具有约5至约20gsm的基本重量。在其它实施方案中，例如，多层膜可具有约10至约15gsm的基本重量。在其他实施方案中，例如，多层膜可具有约11至约13gsm的基本重量。因而，透气多层膜可包含以下任何量的基本重量：至少约5、10和11gsm，和/或最多约20、15和13gsm (例如11-13gsm、10-15gsm等)。基本重量可按与ASTM试验方法D3776一致的方式测量。例如，通过对各样品称重最少10个10cm x 10cm片获得结果，单位为每单位面积的质量g/m2 (gsm)。低基本重量可与良好悬垂性和透气性有关。在这方面，透气多层膜可显示良好的悬垂性和透气性。
根据本发明的某些实施方案，例如，透气多层膜可包含整体式芯层、第一皮层和第二皮层。在这些实施方案中，整体式芯层具有上表面和下表面，且可包含约50-100重量%的一种或多种吸湿性高度透气聚合物。此外，根据这些实施方案，第一皮层布置在所述芯层上表面上方且直接相邻，且可包含约80-98重量%的一种或多种高度透气聚合物、约1-40重量%的填料和约0.2-10重量%的至少一种非透气材料。根据这些实施方案，填料可包含颗粒或颗粒聚集物，所述颗粒或颗粒聚集物可在复合材料外表面上形成突起。这可通过使用扫描电子显微镜观察到。在另一个实施方案中，颗粒或颗粒聚集物可具有比第一皮层厚度更大的中值填料粒径，且限定第一皮层上的多个突起。此外，根据这些实施方案，第二皮层布置在所述芯层下表面下方且直接相邻，且可包含约80-98重量%的一种或多种高度透气聚合物、约1-40重量%的填料和约0.2-10重量%的至少一种非透气材料。根据这些实施方案，填料可包含颗粒或颗粒聚集物，所述颗粒或颗粒聚集物可在复合材料外表面上形成突起。这可通过使用扫描电子显微镜观察到。在另一个实施方案中，例如，颗粒或颗粒聚集物可具有比第二皮层厚度更大的中值填料粒径，且限定第二皮层上的多个突起。
例如，图1图示说明根据本发明一个实施方案的透气多层膜的横截面视图。如图1所示，图1中说明的透气多层膜1包括整体式芯层102、与整体式芯层102上表面直接相邻的第一皮层104、和与整体式芯层102下表面直接相邻的第二皮层108。填料颗粒106a,106b分散在第一皮层104和第二皮层108中。一些填料颗粒106a,106b在第一皮层104的外表面110a和第二皮层的108外表面110b形成突起112。
图2A和2B，例如，说明有和没有包含碳酸钙的填料的皮层之间的区别。图2A是根据本发明的一个实施方案的在皮层中具有包含碳酸钙的填料的透气多层膜的外表面在1000x下的SEM显微照片，所述透气多层膜具有包含共聚酯热塑性弹性体的芯层和包含共聚酯热塑性弹性体和碳酸钙母料的皮层，所述碳酸钙母料包含80重量%的碳酸钙和20重量%的聚乙烯。相反，图2B是根据本发明的一个实施方案的在皮层中基本无任何填料的透气多层膜的外表面在1000x下的SEM显微照片，所述透气多层膜具有共聚酯热塑性弹性体芯层和包含共聚酯热塑性弹性体和聚乙烯的皮层。因此，图2B中说明的透气多层膜不包括填料。图2A和2B说明根据本发明的某些实施方案在皮层中添加包含碳酸钙的填料在皮层表面上产生多个突起，如图2A所示，而基本无包含碳酸钙的填料的透气多层膜在皮层表面上不显示突起，如图2B所示。由于这些突起，在皮层中具有填料、特别是包含碳酸钙的填料的透气多层膜可实现比在皮层中基本无填料的透气多层膜更低的摩擦系数。
III. 层合材料
在另一方面，本发明提供层合材料。在某些实施方案中，层合材料可包含以上提及的透气多层膜和至少一个纤维层。根据某些实施方案，纤维层可包含织造材料。备选地，在其它实施方案中，纤维层可包含非织造材料。在这些实施方案中，非织造材料可包含至少一种非织造纤网。在这些实施方案中，例如，非织造材料可包含纺粘层。备选地或另外地，例如，非织造材料可包含熔喷层。备选地或另外地，例如，非织造材料可包含亚微米非织造层。根据某些实施方案，非织造材料可包含含有熔喷层、纺粘层和亚微米层的任何组合的复合材料。在这些实施方案中，复合材料还可任选地包括膜层，例如透气膜层。
根据本发明的某些实施方案，层合材料可通过将透气多层膜附接到纤维层来形成。在某些实施方案中，例如，透气多层膜和纤维层可经由不连续或连续涂布胶粘剂层合。在这些实施方案中，不连续涂布例如胶粘剂可包含纤维化或雾化或印刷的热熔胶粘剂。
根据本发明的某些实施方案，层合材料可适用于多种商业应用。在某些实施方案中，例如，层合材料可包含保护性服装物品或它们的一部分。在这些实施方案中，保护性服装物品或它们的一部分可包含手术袍、手术帷帘或防护围裙。在其它实施方案中，例如，层合材料可包含工业用途物品或它们的一部分。在这些实施方案中，工业用途物品或它们的一部分可包含屋面材料或建筑包覆材料。
例如，图3图示说明根据本发明一个实施方案的层合材料的横截面视图。如图3所示，层合材料2包括透气多层膜1、胶粘剂涂层202 (例如不连续或连续的胶粘剂涂层)和非织造层204。如图1和3所说明，透气多层膜1包括整体式芯层102、与整体式芯层102上表面直接相邻的第一皮层104以及与整体式芯层102下表面直接相邻的第二皮层108。填料颗粒106a分散在第一皮层104而非第二皮层108中。一些填料颗粒106a在第一皮层104的外表面110a上而非第二皮层108的外表面110b上形成突起112。胶粘剂涂层202 (例如，不连续或连续的胶粘剂涂层)将透气多层膜1粘合到非织造层204。胶粘剂涂层202 (例如，不连续或连续的胶粘剂涂层)与第二皮层108的下表面直接相邻且与非织造层204的上表面直接相邻。以上全部特征一起形成层合材料2。
例如，图4还图示说明根据本发明另一个实施方案的层合材料的横截面视图。如图4所示，层合材料2包括透气多层膜1、胶粘剂涂层202和非织造层204。如图1、3和4所说明，透气多层膜1包括整体式芯层102、与整体式芯层102上表面直接相邻的第一皮层104和与整体式芯层102下表面直接相邻的第二皮层108。填料颗粒106a,106b分散在第一皮层104和第二皮层108中。一些填料颗粒106a,106b在第一皮层104的外表面110a和第二皮层的108外表面110b形成突起112。胶粘剂涂层202将透气多层膜1粘合到非织造层204。胶粘剂涂层202与第二皮层108的下表面直接相邻且与非织造层204的上表面直接相邻。
IV. 形成透气多层膜的方法
在另一方面，本发明提供形成透气多层膜的方法。在一些实施方案中，所述方法可包含共挤出根据本发明某些实施方案的多层膜。根据某些实施方案，例如，所述方法可进一步包含：形成芯层聚合物熔体，形成第一皮层聚合物熔体，共挤出芯层聚合物熔体和第一皮层聚合物熔体以形成整体式芯层和第一皮层，将共挤出的整体式芯层和第一皮层组合以形成多层膜，并将多层膜层合至纤维层。在某些实施方案中，所述方法可进一步包含：形成第二皮层聚合物熔体，共挤出芯层聚合物熔体、第一皮层聚合物熔体和第二皮层聚合物熔体以形成整体式芯层、第一皮层和第二皮层，将共挤出的整体式芯层、第一皮层和第二皮层组合以形成多层膜，并将多层膜层合至纤维层。
图5例如图示说明根据本发明一个实施方案用于形成透气多层膜的方法，显示将透气多层膜层合到至少一个纤维层以形成层合材料的任选步骤。如图5所示，所述方法包含在步骤302形成芯层聚合物熔体和在步骤304形成第一皮层聚合物熔体。所述方法还包含步骤306，其包含共挤出在步骤302形成的芯层聚合物熔体和在步骤304形成的第一皮层聚合物熔体。所述方法还包含在步骤308将来自步骤306的共挤出膜组合以形成多层膜。所述方法可还包含任选步骤310，其中步骤308中形成的多层膜可层合到纤维层以形成层合材料。
因此，根据本发明的某些实施方案，本发明包括高度透气整体式膜，其在卷绕成卷时还显示低粘连倾向，并显示低摩擦系数。本发明还包括使用高度透气整体式膜的层合材料和形成根据本发明某些实施方案的高度透气整体式膜的方法。
实施例
还通过以下实施例说明本公开，所述实施例决不应理解为限制性的。即，以下实施例中描述的具体特征仅为说明性的而非限制性的。
测试方法
以下实施例的基本重量可按与ASTM试验方法D3776一致的方式测量。通过对各样品称重最少10个10cm x 10cm片获得结果，单位为每单位面积的质量g/m2 (gsm)。
根据ASTM试验方法D5035测量纤网的狭条拉伸强度。
按照ASTM试验方法D5729测量厚度。基于由各层的挤出机生产量计算的该层基本重量、该层组分的估计密度和总体膜厚度计算各层厚度。假定模头块以约相同厚度产生两个皮层。
按照INDA标准IST 80.6测量静水压(hydrohead)。在测试期间，用Typar (Unipro130/FX，44gsm)作为背衬材料以增强膜。如果膜在测试达到200mbar的时间失效，则停止测试，且结果报导为>200mbar。
通常通过在层合材料的2平方米表面上施用足够量的亚甲基蓝异丙炔醇溶液(1克亚甲基蓝粉末溶于1升50%异丙炔醇)来进行膜层合材料的针孔试验。5分钟之后，检查层合材料的另一面，观察有色溶液穿透膜的迹象。该方法可按需重复(例如最多测试10平方米)。结果以每2平方米针孔数或每10平方米针孔数记录。
用按照ASTM E96D的直立杯法，使用水、32℃温度和50%环境湿度来测量MVTR。
按照ASTM试验方法D1894-08测量摩擦系数。
透气多层膜形成
在包括能进料不同配方到多层挤出模具的两个挤出机的膜流延系统中制造所有样品。对于所有实验，模头块用于ABA膜构造，其中共挤出膜由两个外皮和膜芯组成，所述两个外皮由一种制剂制成，所述膜芯由不同制剂制成。膜流延到冷却辊上进行糙面精整，随后绕成卷。
实施例1
在实施例1中，使用能产生ABA共挤出膜的膜挤出系统，其中熔融膜流延到纺粘聚丙烯上面，纺粘聚丙烯在行进时与冷却辊接触。冷却后的膜随后从载体纤网剥离，然后进行测量。对于该实验的所有样品，模缝为0.4mm。
对于样品A至G，芯层占膜的约85重量%，并由100%Arnitel® VT3108制成。对于样品A至G，两个皮层假设为约相同厚度，且它们的增重占膜的约15重量%。对于样品A和B，皮层由Arnitel® M400制成。两种Arnitel树脂购自DSM Engineering Plastics, P.O. Box 43,6130 AA Sittard,荷兰。对于样品C，皮组合物是Arnitel® M400和母料SCC-77941的14:1共混物，SCC-77941购自Standridge Color Corporation, 1196 Hightower Trail, SocialCircle, GA, 30025美国。该母料包含分散在聚乙烯聚合物中的75%碳酸钙。样品D和E由类似于样品C的方法制成，不同之处在于，皮制剂的Arnitel® M400和母料SCC-77941的比率为4:1；样品D和E之间的区别是它们的基本重量。样品F也类似于样品C制造，不同之处在于皮制剂的Arnitel® M400和母料SCC-77941的比率为2:1。最后，样品G也类似于样品C制造，不同之处在于皮层制剂的Arnitel® M400和母料SCC-77941的比率为8:7。
表1
实施例2
在实施例2中，以与实施例1类似的方式产生样品，不同之处在于它们直接流延在冷却辊上，不需要非织造载体纤网。对于该实施例的所有样品，模缝设置为0.4mm。对于该实施例的所有样品，芯层和皮层之间的重量比同样为约85:15。对于该实施例的所有样品，用Arnitel® VT3108制备芯层。对于样品H、J、K和L，皮层制剂包含各自在6:4、1:1、3:7和3:7的比率下共混的ARNITEL® EM400和SCC-77941母料。
表2
实施例3
在实施例3中，以与实施例2类似的方法产生膜样品。该实施例的所有样品的模缝是0.4mm。对于该实施例的所有样品，芯层和皮层之间的重量比同样为约85:15。对于该实施例的所有样品，用Arnitel® VT3108制备芯。对于样品M和N，膜皮层的制剂包含各自以9:1和1:1的比率共混的Arnitel® VT3108和SCC-77941母料。
表3
实施例4
在实施例4中，按与实施例2类似的方式产生膜样品。对于该实施例的所有样品，芯层和皮层之间的重量比同样为85:15。对于样品P和Q，用Arnitel® VT3108制备芯。对于样品P和Q，膜的皮部分的制剂包含各自以95:5和9:1的比率共混的Arnitel® VT3108和聚乙烯。聚乙烯为LLDPE，特别是Escorene LL-3003 LLDPE，购自ExxonMobil Chemical Company, 13501Katy Freeway, Houston, TX 77079-1398。该LLDPE为含有己烯的乙烯共聚物，以优质流延拉伸膜树脂销售。该LLDPE的密度报道为0.9175g/cc，MFI或熔体流动指数为3.2g/10min，熔点为124摄氏度。对于样品R，膜的芯层包含Arnitel® VT3108，而皮层包含Arnitel® EM400和碳酸钙母料等级TPM 14287的9:1共混物，该碳酸钙母料购自Techmer PM , #1 QualityCircle, Clinton, TN 37716。该母料TPM 14287包含分散到聚乙烯中的约80重量%碳酸钙。对于样品S和T，膜芯层包含Arnitel® VT3108和被称为Escorene LL-3003的聚乙烯，分别以9:1和8:2的比率共混，而皮层包含分别以9:1和8:2的比率共混的Arnitel® EM400和TPM14287母料。对于该实施例的样品，模缝设置为0.8mm。
表4
汇总于表1-4中的结果说明，添加碳酸钙至皮层制剂降低膜的摩擦系数(例如表4中将样品P和Q与样品R对比)。事实上，显示添加低至10%的碳酸钙母料到皮层制剂显著降低膜的摩擦系数(见例如表3中的样品M)。此外，显示母料中的碳酸钙而不是聚乙烯造成膜摩擦系数降低，因为仅添加聚乙烯至皮层制剂中的吸湿性聚合物不能显著降低膜的摩擦系数(比较例如表4中的样品P和Q与样品R)。因此，添加碳酸钙至皮层制剂造成有益的低摩擦系数。
然而，当碳酸钙母料占皮层制剂的大部分时(即，70%)，该添加对膜的透气性具有不利影响(见例如表2中的样品K和L)。如果以皮层制剂的最多50%添加含有约20%聚乙烯的碳酸钙母料，则膜显示良好的大于1000g/m2/天的MVTR，和大约12gsm的有利基本重量(见例如表3中样品N)。因此，虽然添加碳酸钙至皮层制剂有利降低膜的摩擦系数，已经确定待添加到皮层制剂的碳酸钙母料的适当范围的量保持膜的其它有利效果。
实施例5
在实施例5中，通过使用不连续粘合剂层将膜粘附到非织造物产生层合材料样品。按与实施例2类似的方式产生用于层合材料样品的膜样品。特别地，为了形成层合材料样品，首先将膜样品挤出到冷却辊和橡胶辊的夹紧部。夹紧压力设置为0.7MPa。冷却辊具有极细的丝网图案以提供膜上的糙面精整，并通过温度为25-45摄氏度的循环水冷却。然后，使用喷淋系统将薄热熔性胶粘剂层施用在膜样品上。热熔性胶粘剂为TEP 903热熔性胶粘剂，购自Bostik, 11320 W. Watertown Plank Road, Wauwatosa, WI 53226。通过线速度和胶粘剂泵的RPM控制施用到膜样品的胶粘剂的量。胶粘剂线的直径取决于模温、熔体温度和过程空气的输入量(throughput)和质量。以特别设计的图案在膜样品表面上基本均匀地分布粘合剂线。一侧具有胶粘剂涂层的膜样品与26gsm蓝色纺粘层接触，以形成双层合非织造和膜复合材料，并通过压力夹辊获得良好粘附。最后，将另一个胶粘剂薄层施用于膜样品不具有附接非织造层的另一侧。膜样品的这一侧与15gsm天然SMS接触，以形成三层合复合材料，其中整体式膜夹在两个非织造层之间，并通过另一个压力夹棍以获得良好的粘附。然后修整三层合复合材料，并切成指定宽度，以形成精整复合材料卷制品。
对于层合材料样品U，芯层和皮层之间的重量比为84:16。对于层合材料样品V，芯层和皮层之间的重量比为70:30。对于层合材料样品W，芯层和皮层之间的重量比为80:20。对于该实施例的所有样品，用Arnitel® VT3108制备芯。对于样品U，皮层制剂包含比率为9:1的Arnitel® VT3108和碳酸钙母料等级TPM 14287。对于样品V，皮层制剂包含比率为95:5的Arnitel® VT3108和碳酸钙母料等级TPM 14287。对于样品W，皮层制剂包含比率为85:15的Arnitel® VT3108和聚乙烯。
表5
示例性实施方案
本文已描述本发明的不同方面和实施方案，本发明的进一步具体实施方案包括以下阐述的那些。
根据本发明的某些实施方案提供适用于多种用途(例如，保护性服装、手术袍、手术帷帘、围裙、屋面材料、建筑包覆材料等)的透气多层膜。在一个方面，透气多层膜包括整体式芯层。在一些实施方案中，整体式芯层包含至少一种芯层高度透气聚合物。根据本发明的某些实施方案，透气多层膜还包含第一皮层，所述第一皮层包含至少一种第一皮层高度透气聚合物、第一皮层填料和第一皮层非透气材料。在某些实施方案中，透气多层膜进一步包含第二皮层，所述第二皮层包含至少一种第二皮层高度透气聚合物、第二皮层填料和第二皮层非透气材料。根据某些实施方案，多层膜是共挤出的。在一些实施方案中，多层膜是整体式的。在某些实施方案中，多层膜具有小于2的摩擦系数。在其它实施方案中，多层膜具有小于1的摩擦系数。在某些实施方案中，多层膜具有至少500g/m2/天的MVTR。在其它实施方案中，多层膜具有至少1000g/m2/天的MVTR。在某些实施方案中，多层膜具有约5至约20gsm的基本重量。在其它实施方案中，多层膜具有约10至约15gsm的基本重量。在其他实施方案中，例如，多层膜可具有约11至约13gsm的基本重量。
根据本发明的某些实施方案，例如本说明书前面段落所论述的那些，芯层具有芯层厚度，第一皮层具有第一皮层厚度，和第二皮层具有第二皮层厚度。在这些实施方案中，芯层厚度大于第一皮层厚度和第二皮层厚度中的每一个。此外，芯层厚度大于第一皮层厚度和第二皮层厚度的总和。
在某些实施方案中，例如在本章节(例如，示例性实施方案)前面任何段落中论述的那些，芯层具有上表面和下表面，且第一皮层布置在芯层上表面的至少一部分的上方，且位置为近邻或相邻的至少一种。在这些实施方案中，第一皮层与芯层上表面直接相邻。此外，根据某些实施方案，第二皮层布置在芯层下表面至少一部分的下方，且位置为近邻或相邻的至少一种。在这些实施方案中，第二皮层与芯层下表面直接相邻。
根据本发明的某些实施方案，例如在本章节(例如，示例性实施方案)前面任何段落中论述的那些，多层膜包含不超过20重量%的第一皮层、第二皮层或第一皮层和第二皮层的总和。在其它实施方案中，多层膜包含不超过15重量%的第一皮层、第二皮层或第一皮层和第二皮层的总和。在其它实施方案中，多层膜包含不超过10重量%的第一皮层、第二皮层或第一皮层和第二皮层的总和。
根据某些实施方案，例如在本章节(例如，示例性实施方案)前面任何段落中论述的那些，芯层高度透气聚合物为吸湿性的。在一些实施方案中，芯层包含至少约50重量%的芯层高度透气聚合物。在其它实施方案中，芯层包含至少约75重量%的芯层高度透气聚合物。在其它实施方案中，芯层包含至少约80重量%的芯层高度透气聚合物。在这些实施方案中，芯层高度透气聚合物包含以下至少之一：热塑性聚氨酯、聚醚嵌段酰胺共聚物或共聚酯热塑性弹性体。在某些实施方案中，芯层高度透气聚合物包含共聚酯热塑性弹性体。
在某些实施方案中，例如在本章节(例如，示例性实施方案)前面任何段落中论述的那些，芯层无微孔。在其它实施方案中，芯层和第一皮层无微孔。在其它实施方案中，芯层和第二皮层无微孔。
根据本发明的某些实施方案，例如在本章节(例如，示例性实施方案)前面任何段落中论述的那些，第一皮层高度透气聚合物、第二皮层高度透气聚合物或两者为吸湿性的。然而，在某些实施方案中，第一皮层、第二皮层或两者具有比芯层小的吸湿性。另外，在一些实施方案中，第一皮层、第二皮层或两者具有比芯层小的粘性。
根据本发明的某些实施方案，例如在本章节(例如，示例性实施方案)前面任何段落中论述的那些，第一皮层包含约30重量%至约98重量%的第一皮层高度透气聚合物。在其它实施方案中，第一皮层包含约50重量%至约98重量%的第一皮层高度透气聚合物。在其它实施方案中，第一皮层包含约90重量%至约98重量%的第一皮层高度透气聚合物。此外，根据本发明的某些实施方案，第二皮层包含约30重量%至约98重量%的第二皮层高度透气聚合物。在其它实施方案中，第二皮层包含约50重量%至约98重量%的第二皮层高度透气聚合物。在其它实施方案中，第二皮层包含约90重量%至约98重量%的第二皮层高度透气聚合物。在这些实施方案中，第一皮层高度透气聚合物、第二皮层高度透气聚合物或两者包含以下至少之一：热塑性聚氨酯、聚醚嵌段酰胺共聚物或共聚酯热塑性弹性体。在某些实施方案中，例如，第一皮层高度透气聚合物、第二皮层高度透气聚合物或两者包含共聚酯热塑性弹性体。
在某些实施方案中，例如在本章节(例如，示例性实施方案)前面任何段落中论述的那些，第一皮层填料分散在第一皮层中。根据某些实施方案，第二皮层填料均匀分散在第二皮层中。
在某些实施方案中，例如在本章节(例如，示例性实施方案)前面任何段落中论述的那些，第一皮层非透气材料、第二皮层非透气材料或两者包含聚烯烃聚合物。在这些实施方案中，第一皮层非透气材料、第二皮层非透气材料或两者包含聚乙烯聚合物。在其它实施方案中，第一皮层非透气材料、第二皮层非透气材料或两者包含低密度聚乙烯、线型低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、乙烯的共聚物或三元共聚物、乙烯的官能化聚合物或它们的任何组合。
在某些实施方案中，例如在本章节(例如，示例性实施方案)前面任何段落中论述的那些，第一皮层包含约0.5重量%至约15重量%的第一皮层非透气材料。在其它实施方案中，第一皮层包含约0.5重量%至约6重量%的第一皮层非透气材料。在其它实施方案中，第一皮层包含约0.5重量%至约3重量%的第一皮层非透气材料。根据某些实施方案，第二皮层包含约0.5重量%至约15重量%的第二皮层非透气材料。在其它实施方案中，第二皮层包含约0.5重量%至约6重量%的第二皮层非透气材料。在其它实施方案中，第二皮层包含约0.5重量%至约3重量%的第二皮层非透气材料。
在某些实施方案中，例如在本章节(例如，示例性实施方案)前面任何段落中论述的那些，第一皮层填料、第二皮层填料或两者包含颗粒或颗粒聚集物。根据某些实施方案，第一皮层填料具有大于第一皮层厚度的中值粒径。另外，在某些实施方案中，第二皮层填料具有大于第二皮层厚度的中值粒径。在其它实施方案中，第一皮层填料限定第一皮层外表面上的多个突起。在其它实施方案中，第二皮层填料限定第二皮层外表面上的多个突起。在这些实施方案中，第一皮层填料、第二皮层填料或两者包含有机颗粒、无机颗粒或它们的组合。在一些实施方案中，第一皮层填料、第二皮层填料或两者包含聚合物材料，其熔点超过芯层高度透气聚合物、第一皮层高度透气聚合物和第二皮层高度透气聚合物的熔点。在其它实施方案中，第一皮层填料、第二皮层填料或两者包含碳酸钙、粘土、滑石或它们的任何组合。在其它实施方案中，第一皮层填料、第二皮层填料或两者为碳酸钙。在某些实施方案中，第一皮层包含约2重量%至约40重量%的第一皮层填料。在其它实施方案中，第一皮层包含约3重量%至约12重量%的第一皮层填料。根据某些实施方案，第二皮层包含约2重量%至约40重量%的第二皮层填料。在其它实施方案中，第二皮层包含约3重量%至约12重量%的第二皮层填料。
根据某些实施方案，例如在本章节(例如，示例性实施方案)前面任何段落中论述的那些，透气多层膜包含包括上表面和下表面的整体式芯层、布置在所述芯层上表面上方且直接相邻的第一皮层、和布置在所述芯层下表面下方且直接相邻第二皮层。整体式芯层包含约50重量%至约100重量%的一种或多种芯层高度透气聚合物，其中芯层高度透气聚合物是吸湿性的。第一皮层具有第一皮层厚度，且包含约80-约98重量%的一种或多种第一皮层高度透气聚合物、约1-约10重量%的第一皮层填料和约0.2-约5重量%的至少一种第一皮层非透气材料。所述第一皮层填料包含颗粒或颗粒聚集物，所述颗粒或颗粒聚集物具有大于第一皮层厚度的第一皮层填料中值粒径，且第一皮层填料颗粒或颗粒聚集物限定第一皮层外表面上的多个突起。另外，第二皮层具有第二皮层厚度，且包含约80-约98重量%的一种或多种第二皮层高度透气聚合物、约1-约10重量%的第二皮层填料和约1-约5重量%的至少一种第二皮层非透气材料。所述第二皮层填料包含颗粒或颗粒聚集物，所述颗粒或颗粒聚集物具有大于第二皮层厚度的第二皮层填料中值粒径，且第二皮层填料颗粒或颗粒聚集物限定第二皮层外表面上的多个突起。
在另一方面，可形成层合材料。层合材料可包含根据例如本章节(例如，示例性实施方案)前面任何段落中描述的任一实施方案的含透气多层膜，和至少一个纤维层。根据某些实施方案，纤维层包含织造材料。备选地，在其它实施方案中，纤维层包含非织造材料。在这些实施方案中，非织造材料包含至少一种非织造纤网。在这些实施方案中，非织造材料包含纺粘层。备选地或另外地，非织造材料包含熔喷层。备选地或另外地，非织造材料包含亚微米非织造层。在某些实施方案中，透气多层膜和纤维层经由不连续的胶粘剂涂层层合。在这些实施方案中，不连续的胶粘剂涂层包含纤维化或雾化的热熔性胶粘剂。
在某些实施方案中，例如在本说明书前面段落中描述的那些，层合材料包含保护性服装物品或它们的一部分。在这些实施方案中，保护性服装物品或它们的一部分包含手术袍、手术帷帘或防护围裙。在其它实施方案中，层合材料包含工业用途物品或它们的一部分。在这些实施方案中，工业用途物品或它们的一部分包含屋面材料或建筑包覆材料。
在另一方面，本发明提供一种形成透气多层膜的方法，例如本章节(例如，示例性实施方案)描述的任何透气多层膜。在一些实施方案中，所述方法包含共挤出多层膜。根据某些实施方案，所述方法进一步包含：形成芯层聚合物熔体，形成第一皮层聚合物熔体，共挤出芯层聚合物熔体和第一皮层聚合物熔体以形成整体式芯层和第一皮层，将共挤出的整体式芯层和第一皮层组合以形成多层膜，并将多层膜层合至纤维层。在某些实施方案中，所述方法进一步包含：形成第二皮层聚合物熔体，共挤出芯层聚合物熔体、第一皮层聚合物熔体和第二皮层聚合物熔体以形成整体式芯层、第一皮层和第二皮层，将共挤出的整体式芯层、第一皮层和第二皮层组合以形成多层膜，并将多层膜层合至纤维层。
在不偏离本发明精神和范围的情况下，本领域普通技术人员可实施对本发明的这些和其它改变和变化，本发明的精神和范围更具体地在所附权利要求中阐述。另外，应理解，不同实施方案的多个方面可完全或部分地互换。此外，本领域普通技术人员将理解，以上描述仅作为实例，而不旨在限制本发明，本发明在这些所附权利要求中进一步描述。因此，所附权利要求的精神和范围不应限于本文所包含形式的示例性描述。

Claims (20)

1. 一种透气多层膜，其包含：
(a)包含至少一种芯层高度透气聚合物的整体式芯层；和
(b)包含至少一种第一皮层高度透气聚合物、第一皮层填料和第一皮层非透气材料的第一皮层。
2.权利要求1的透气多层膜，其进一步包含含有至少一种第二皮层高度透气聚合物、第二皮层填料和第二皮层非透气材料的第二皮层。
3.权利要求2的透气多层膜，其中所述多层膜具有小于1的摩擦系数。
4.权利要求2的透气多层膜，其中所述多层膜具有至少800g/m2/天的MVTR。
5.权利要求2的透气多层膜，其中所述芯层具有芯层厚度，所述第一皮层具有第一皮层厚度，所述第二皮层具有第二皮层厚度，且所述芯层厚度大于第一皮层厚度和第二皮层厚度中的每一个。
6.权利要求2的透气多层膜，其中所述芯层包含至少约80重量%的高度透气聚合物。
7.权利要求6的透气多层膜，其中所述芯层高度透气聚合物包含热塑性聚氨酯、聚醚嵌段酰胺共聚物或共聚酯热塑性弹性体中的至少一种。
8.权利要求7的透气多层膜，其中所述芯层高度透气聚合物包含共聚酯热塑性弹性体。
9.权利要求2的透气多层膜，其中第一皮层和第二皮层中至少一个吸湿性低于所述芯层。
10.权利要求2的透气多层膜，其中有以下至少一种情况：第一皮层填料限定第一皮层外表面上的多个突起，和第二皮层填料限定第二皮层外表面上的多个突起。
11.权利要求10的透气膜，其中所述第一皮层填料、第二皮层填料或两者包含有机颗粒、无机颗粒或它们的组合。
12.一种透气多层膜，其包含：
(a)包括上表面和下表面的整体式芯层，所述整体式芯层包含约50重量%至约100重量%的一种或多种芯层高度透气聚合物，其中所述芯层高度透气聚合物是吸湿性的；
(b)第一皮层，其布置在所述芯层上表面上方且直接相邻，并具有第一皮层厚度，所述第一皮层包含：
i. 约80重量%至约98重量%的一种或多种第一皮层高度透气聚合物，
ii. 约1重量%至约10重量%的第一皮层填料，和
iii. 约0.2重量%至约5重量%的至少一种第一皮层非透气材料，
其中所述第一皮层填料包含具有第一皮层填料中值粒径的颗粒或颗粒聚集物，所述第一皮层填料中值粒径大于第一皮层厚度，和
所述第一皮层填料颗粒或颗粒聚集物限定第一皮层外表面上的多个突起；和
(c)第二皮层，其布置在所述芯层下表面下方且直接相邻，并具有第二皮层厚度，所述第二皮层包含：
i. 约80重量%至约98重量%的一种或多种第二皮层高度透气聚合物，
ii. 约1重量%至约10重量%的第二皮层填料，和
iii. 约0.2重量%至约5重量%的至少一种第二皮层非透气材料，
其中所述第二皮层填料包含具有第二皮层填料中值粒径的颗粒或颗粒聚集物，所述第二皮层填料中值粒径大于第二皮层厚度，和
所述第二皮层填料颗粒或颗粒聚集物限定第二皮层外表面上的多个突起。
13.一种层合材料，包含权利要求2的透气多层膜以及非织造层和织造层中的至少一个。
14.权利要求13的层合材料，其中所述非织造材料包含亚微米非织造层。
15.形成透气多层膜的方法，其包含共挤出权利要求2的多层膜。
16.一种形成层合材料的方法，其包含：
(a)形成芯层聚合物熔体；
(b)形成第一皮层聚合物熔体；
(c)共挤出芯层聚合物熔体和第一皮层聚合物熔体，以形成整体式芯层和第一皮层；和
(d)组合整体式芯层和第一皮层，以形成多层膜；
(e)形成第二皮层聚合物熔体；
(f)共挤出芯层聚合物熔体、第一皮层聚合物熔体和第二皮层聚合物熔体，以形成整体式芯层、第一皮层和第二皮层；和
(g)组合整体式芯层、第一皮层和第二皮层，以形成多层膜。
17.权利要求16的形成层合材料的方法，其还包含将所述多层膜层合到纤维层。
18.一种透气单层膜，其包含：
(a)约90重量%至约95重量%的一种或多种高度透气聚合物；
(b)约3重量%至约5重量%的一种或多种非透气聚合物；和
(c)脱模剂。
19.权利要求18的透气单层膜，其中所述芯层高度透气聚合物是吸湿性的。
20.权利要求18的透气单层膜，其还包含约1重量%至约2重量%的色母料。
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