TWI227196B - Film, laminated sheet and methods of making same - Google Patents

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TWI227196B TW092103702A TW92103702A TWI227196B TW I227196 B TWI227196 B TW I227196B TW 092103702 A TW092103702 A TW 092103702A TW 92103702 A TW92103702 A TW 92103702A TW I227196 B TWI227196 B TW I227196B
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Kenneth L Lilly
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Clopay Plastic Prod Co
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Description

1227196 (1) 玖、發明說明 【發明所屬之技術領域】 一種製造微孔性積層片之方法，該積層片係具有第一 薄膜層及第二層。該第一薄膜層係包含氣孔引發劑，且黏 合於該第二層，以形成一積層片。該積層片隨之使用至少 —CD (橫向）相互嚙合拉伸機（intermeshing stretcher)及 至少一 MDO (機器方向取向）拉伸單元拉伸。亦提供一種 製造微孔性薄膜之方法及一種微孔性薄膜積層片，及用以 拉伸薄膜或層積物之裝置。 【先前技術】 製造微孔性薄膜之方法係技術界所熟知。美國專利第 3，8 7 0,5 93號（以提及方式倂入本文中）描述一種方法，其 中微孔性薄膜係藉由下列步驟製得：（1)將非吸濕性無機 鹽諸如碳酸鈣之細粉狀粒子分散於一聚合物中；（2)自該 聚合物形成一薄膜；及（3 )拉伸該薄膜，以提供微孔性。 該微孔性薄膜係使用於各種情況，諸如可透氣之障壁（例 如尿布）。 雖然有許多揭示微孔性薄膜之先前技術參考資料，但 大部分（諸如美國專利第4,3 5 3,945號）皆未界定拉伸方法 ，而謹陳述單向或雙軸拉伸。三種最常見之拉伸技術係爲 MDO(機器方向取向）、拉幅機爐、及相互嚙合環輥（亦稱 爲交指型滾筒）。MDO拉伸單元係使用於販售商諸如 Marshall & Williams, Inc. of Providence, Rhode Island 之 (2) 1227196 早期微孔性薄膜。一般MDO拉伸單元具有加熱之滾筒及 夾鉗’下游有速度較快之滾筒，以僅於機器方向提供拉伸 〇 拉幅機爐亦可購自數自廠商，包括 Marshall & Williams。拉幅機爐係藉由抓住通經加熱爐之薄膜的邊緣 且於橫越機器之方向拉伸該薄膜而作用。於橫向拉伸之薄 膜離開該爐之寬度實質上寬於原始寬度。 相互嚙合或交指型拉伸裝置係於此早期由廠商諸如 Biax-Fiberfilm ofNeenah，Wischnsin 製造。例如，美國專 利第4,153,751號描述交指型滾筒之應用，其具有實質平 行於滾筒軸地延伸之凹槽’以於橫越機器之方向拉伸薄膜 〇 製造微孔性薄膜與不織布之複合材料的方法亦係技術 界已知。微孔性薄膜可藉各種機構直接黏合於該織物，包 括黏著劑、熱、及/或超音波黏合。如下文所進一步討論 ，該複合材料亦已藉由將一聚合物擠塑物擠壓塗覆於一不 織布上’之後使該薄膜微孔化（諸如藉由拉伸）而製備。 亦可期望拉伸微孔性薄膜/織物複合材料，然而，拉 伸具有缺點。例如，就微孔性薄膜而言，拉伸之一般正面 效果包括較高之透氣性及改良之表面美觀性。透氣性（亦 稱爲水蒸汽穿透率”WVTR”）可藉由實驗室試驗方法估計， 係爲該薄膜中微孔之大小及頻率的函數。已知已具微孔性 之薄膜的進一步拉伸可增加現存微孔之尺寸且產生新的微 孔。因此，經高度拉伸之微孔性薄膜及微孔性薄膜/織物 -7- (3) 1227196
It €材*料通常具有較拉伸程度較低之相同材料高的透氣性 〇 #同地’已知表面觸感及懸垂性因拉伸而改良。薄膜 /糸载物I複合材料較單獨個別成份更堅硬且粗糙。拉伸該複 料可破壞剛硬結構，以提供較柔軟之表面觸感及改良 之懸垂性。 另一方面，拉伸微孔性薄膜/織物複合材料會降低黏 合強度且增加針孔。拉伸藉由破壞薄膜與織物之間的連接 Φ 而改善柔軟性及懸垂性。此者導致層積物中黏合強度降低 °拉伸亦導致層積物產生不期望之損壞，諸如薄膜、織物 、或整體複合材料之針孔、撕裂、或開鬆。 除了將微孔性薄膜黏合於織物上以外，亦可先前非多 孔性薄膜黏合於織物，之後拉伸所形成之複合材料，以使 該薄膜成爲微孔性。例如，美國專利第5，8 6 5，9 2 6號描述 一種方法，其中該薄膜/不織布複合材料增量地拉伸。美 國專利第5,9 1 0,22 5號（以提及方式倂入本文中）使用MDO ® 拉伸及/或拉幅機爐拉伸。部分情況下，先前技術方法僅 獲得一部分成功，因爲複合材料因拉伸過程而受損。損壞 包括（但不限於）針孔、撕裂、及其他功能性及美觀性之缺 相同地，美國專利第6,013，151號（以提及方式倂入本 文中）教示薄膜/不織布層積物可在高速度增量地拉伸時成 爲微孔性及透氣性。形成之微孔性層積物具有高水蒸汽穿 透速率（WVTR)。亦發現平坦之薄膜/不織布層積物可較軋 -8- (4) 1227196 花薄膜/不織布層積物更均勻地增量拉伸。較均勻之拉伸 提供較高之WVTR及較少之針孔。 薄膜與織物之黏合亦可謹慎地控制，以防止產生其他 功能性及美觀性問題。例如，若將聚乙烯擠塑物擠壓塗覆 於一紡黏聚丙烯幅上，則程序條件諸如熔體溫度及夾鉗壓 力決定纖維進入薄膜結構內之侵入程度。然而，於最低侵 入程度下，該薄膜及織物幾乎或完全不黏合，因此易脫層 。另一方面，於最大侵入程度下，該薄膜及織物基本上模 合成爲一體。然而，該層積物得到兩個別成份之最差性質 ，而兼具剛性及脆性。亦已知黏合強度太高限制可進行拉 伸而無形成針孔之危險的量。簡言之，若薄膜與織物之間 的黏合性太大，則經拉伸之薄膜有時會在脫層之前破裂， 留下針孔。 仍需要改善微孔性薄膜及微孔性薄膜與不織布之複合 材料的性能及外觀。尤其，需進行改良以製造具有較高透 氣性之微孔性薄膜及微孔性薄膜/織物複合材料，而避免 針孔及其他功能性及美觀性缺陷。 【發明內容】 本發明之一實施例係提供一種製造微孔性積層片之方 法，該積層片係包含第一薄膜層及第二層。該方法係包括 U)將第一薄膜層黏合於第二層，以形成一積層片， 其中該第一薄膜層係包含氣孔引發劑；及 -9- (5) 1227196 (b)使用至少一種 CD相互嚙合拉伸機及至少一種 MDO拉伸單元拉伸該積層片。 於一實施例中，該第二層係包含一織物層，而另一實 施例中，該第二層係包含另一薄膜層，其包含一氣孔引發 劑。此方法之特定實施例中，該積層片可在藉至少一 MDO拉伸單元拉伸之前或之後立即藉由至少一 CD相互嚙 合拉伸機拉伸。該CD相互嚙合拉伸機之相互嚙合寬度係 由約0.02 5至約0.1英吋，而MDO拉伸比可介於約1.1:1 及約4 : 1之間。 該薄膜層可自熱塑性組成物形成。當該第二層係爲織 物時，將薄膜層黏合於該織物層上之步驟可包括將該熱塑 性組成物擠塑於該織物層上。例如，該熱塑性組成物可與 織物層一起擠入一鑄造滾筒鉗口站，其中該鑄造滾筒鉗口 站包括一對中間具有夾鉗之滾筒。 該熱塑性組成物可以聚烯烴爲主且包含： -至少一種聚丙烯、聚乙烯或經官能化之聚烯烴；及 -碳酸鈣，作爲氣孔引發劑。 一特別組成物係包含： -一或多種聚乙烯； •約40%至約60%之碳酸鈣；及 -約1 %至約1 〇 %之一或多種添加劑，選自顏料、加工 助劑、抗氧化劑、及聚合物修飾劑。 該層積物之第一薄膜層的織物單位重量可介於約10 及約40克之間。 -10- (6) (6)1227196 該織物層可爲以聚烯烴爲主之不織布材料。例如，該 織物層可選自紡黏聚丙烯、紡黏聚乙烯、及粗梳熱黏聚丙 烯。該織物層之織物單位重量可介於約1 0及約3 0克之間 ，而形成之層積物可具有每日每平方米高於約5 0 0克之水 蒸汽穿透速率，而水壓差（hydrohead)超過約60厘米。 本發明另一具體實例提供一種製造微孔性薄膜之方法 ，包括下列步驟： (a) 自包含氣孔引發劑之聚合物組成物擠塑熱塑性薄 膜；及 (b) 使用至少一 CD相互嚙合拉伸機及至少一 MD0拉 伸單元拉伸該薄膜。 於一特別實施例中，該微孔性薄膜係在藉至少一 MD0拉伸單元拉伸之前或之後立即藉由至少一 CD相互嚙 合拉伸機拉伸。 本發明另一實施例係提供一種製造微孔性積層片之方 法’該積層片係包含至少兩薄膜層，該方法係包括下列步 驟： (a) 將第一薄膜層黏合於第二薄膜層，以形成一積層 片，其中該第一薄膜層係包含一氣孔引發劑；及 (b) 使用至少一 CD相互嚙合拉伸機及至少一 MD0拉 伸單元拉伸該積層片。 於一特別實施例中，該薄膜層各自熱塑性組成物形成 ，而將第一薄膜層黏合於第二薄膜層之步驟係包括共同擠 塑該熱塑性組成物。 -11 - (7) 1227196 本發明亦提供一種用以拉伸薄膜或薄膜/織物層積物 之裝置，其包括一 CD相互嚙合拉伸機及一 MDO拉伸單 元，其中該CD相互嚙合拉伸機及該MDO拉伸單元係配 置成一薄膜或薄膜/織物層積物可在藉該MDO拉伸單元拉 伸之前或之後立即藉由該CD相互嚙合拉伸機拉伸。 【實施方式】 本發明提供一種製造具有優越物理及美觀性質之微孔 性薄膜的方法。此等微孔性薄膜可包括單一薄膜層，或可 包含兩層或多層薄膜層之層積物。該薄膜層積物可例如藉 由共同擠塑兩種或多種熱塑性擠塑物而形成。本發明亦提 供一種製造積層片之方法，該積層片係包含至少一微孔性 薄膜層及至少一織物層。該積層片可藉由將一微孔性薄膜 黏合於一織物層上而製得。或可將一前驅物薄膜黏合於一 織物層上，以形成一層積物，該層積物隨之經拉伸，以於 薄膜層中提供微孔性。不論採用何種技術，形成之具有微 孔性薄膜層及織物層之積層片皆提供可令人滿意地使用於 各種最終用途之透氣性複合材料，尤其是需要不脫層、作 爲具有高度水蒸汽穿透性之液體障壁、且/或柔軟且布狀 之複合材料的應用（諸如使用於衛生用途一例如尿布背襯 片）。 申請人已發現藉由適當地選擇拉伸方法，可製得具有 改良性質之微孔性薄膜及層積物。尤其，藉以C D相互嚙 合ί哀輕及MD 0單元連續地拉伸該薄膜，可製得具有大幅 -12- (8) 1227196 改良之性質的微孔性薄膜及層積物。除非另有陳述，否則 ”層積物”一辭意指包含兩層或多層薄膜層之薄膜層積物， 及包含至少一薄膜層及至少一織物層的薄膜/織物層積物 〇 於一實施例中，製備薄膜/織物層積物，隨之經拉伸 以提供微孔性。可經活化以成爲微孔性之聚合物組成物係 擠塑於一織物上，隨之使用本發明所述之方法拉伸，以形 成在許多最終用途皆令人滿意之透氣性複合材料，諸如具 有高度水蒸汽穿透性之液體障壁。
微孔性、透氣性薄膜或層積物最期望之性質係爲高 WVTR與低針孔發生率之組合。爲達到此種組合之最佳孔 徑分佈係高頻率細孔。僅使用CD相互嚙合單元拉伸之薄 膜原型的掃描式電子顯微鏡（SEM)分析（參照圖3)顯示因 爲金屬滾筒與薄膜物理性接觸之故，該微孔係位於沿著機 器方向之通道的特定區域中。當此薄膜稍後經由MD (機 器方向）相互嚙合單元拉伸時（參照圖5)，由CD相互嚙合 單元所形成之微孔變大，但極少新微孔形成。因此，在 CD相互嚙合之後MD相互嚙合並非最佳方法。然而，當 該薄膜係在CD相互嚙合之後藉MDO拉伸處理時（參照圖 6)，結果大幅改善。在僅進行CD相互嚙合之後不含微孔 之通道中，易產生新微孔。因爲該薄膜通常應拉伸至達到 所需之WVTR，故此CD相互嚙合加MDO技術可藉由產 生大量較小微孔而產生高WVTR，而針孔頻率低。若嘗試 僅使用CD相互嚙合或僅使用MDO拉伸達到相同WVTR -13- (9) 1227196 程度，則針孔頻率變高。 本發明方法可用以自任何可形成薄膜且包含分散於其 中之氣孔引發劑（諸如無機塡料）的適當聚合物（或聚合物 混合物）形成微孔性薄膜（及層積物之薄膜層）。該聚合物 組成物（其中分散有一或多種氣孔引發劑）係形成薄膜，諸 如由擠塑形成之連續膜。形成之薄膜隨之使用一或多個橫 越機器（CD)相互嚙合拉伸機及一或多個機器方向取向 (M D 0)拉伸單元拉伸。於一實施例中，藉C D相互嚙合拉 伸機拉伸係立即進行，或在M D 0拉伸單元之後立即進行 。本發明所使用之★立即進行”及〃之後立即進行，，一辭係 單純表示在藉CD相互嚙合拉伸機拉伸與藉MDO拉伸單 元拉伸之間，未進行其他拉伸。在此順序之前或之後可採 用其他類型之拉伸單元，薄膜亦可僅藉一或多個CD相互 嚙合拉伸機及一或多個MDO拉伸單元拉伸。 藉由組合使用CD相互嚙合拉伸及MDO拉伸，申請 人發現在與僅使用 CD相互嚙合拉伸機（參照圖3)及僅使 用MDO拉伸機（參照圖4)或在CD相互嚙合拉伸機之後使 用MD相互嚙合拉伸機（參照圖5 )比較之下，形成之微孔 數量更多、更小且尺寸與形狀更均勻（參照圖6)。 爲了形成微孔性薄膜/織物層積物，在依前述方式製 備微孔性薄膜之後，該微孔性薄膜可黏合於一或多層織物 層上，以形成層積結構。或先將非微孔性薄膜黏合於一或 多層織物層上以形成層積結構，而此層積結構可隨之依前 述方式拉伸，以使該薄膜層成微孔性。該薄膜及織物層可 -14- (10) 1227196 藉各種方法中之任何方法諸如黏著劑黏合、電磁黏合、熱 板黏合及超音波黏合而彼此黏合。於一實施例中，其中分 散有一或多種氣孔引發劑之薄膜形成性聚合物可擠塑於織 物上，以形成包含黏合於織物層上之薄膜層的層積物。形 成之積層片可隨之依前述方式拉伸，而使該薄膜成爲微孔 性。即使使用擠塑塗覆以將薄膜黏著於織物上，仍可藉由 各種附加黏合方法中之任何方法改善黏合，諸如黏著劑黏 合、電磁黏合、熱板黏合及超音波黏合。亦應指出本發明 薄膜/織物層積物可包括任何數量之薄膜及織物層，排列 成任何所需方式。 用於形成薄膜/織物層積物之相同技術亦可用以形成 包含兩層或多層薄膜層之薄膜層積物，其中該薄膜層中至 少一層係爲微孔性。因此，微孔性薄膜可黏合於一或多層 其他薄膜層，以形成層積結構。或非微孔性薄膜可先黏合 於一或多層其他非微孔性薄膜層上，以形成層積結構，此 層積結構隨之可依前述方式拉伸，以使該薄膜層成爲微孔 性。該薄膜層可藉由各種方法中之任何方法微乙黏合，諸 如黏著劑黏合、電磁黏合、熱板黏合及超音波黏合。薄膜 層積物亦可藉共同擠塑形成。其中分散有一或多種氣孔引 發劑之薄膜形成性聚合物組成物可共同擠塑，以形成包含 兩層或多層彼此黏合之薄膜層的層積物。所形成之積層片 可隨之依前述方式拉伸，以使該薄膜層成爲微孔性。 該薄膜層積物中各薄膜層的組成物可經選擇，以達到 各薄膜層所需之性質，因此，各薄膜層之組成可相同或相 -15- (11) 1227196 異。例如，一或多層薄膜層可包括大量氣孔引發劑，而於 拉伸期間在該層中形成更多微孔。如此，可個別控制形成 之薄膜層積物中各薄膜層的性質諸如 WVTR。於一例示實 施例中，可形成包括三微孔性層之薄膜層積物，其中該中 間層具有數量少於兩外層之塡料。 圖1係爲本發明之一實施例可用以製造積層片之裝置 的示意圖，其中薄膜層係爲熱塑性薄膜，而織物層係爲不 織布纖維幅。使用圖1之裝置，該熱塑性薄膜係於擠塑期 間藉著將不織布幅與該熱塑性擠塑物一起導入一對滾筒之 夾鉗內，而層積於該不織布纖維幅上。形成之積層片隨之 依前述方式拉伸。若僅需要微孔性薄膜而非層積物，則可 省略位於滾筒3 2上之不織布3 3。相同地，若需要薄膜層 積物，則可將多個熱塑性擠塑物導入該對滾筒之夾鉗內， 而提供共擠塑薄膜層積物。 爲了製得連續積層片，該薄膜層之熱塑性組成物係經 由槽模22自擠塑機21進料，以形成擠塑物26(對應於形 成之積層片的薄膜層）。擠塑物26進料至介於鑄造滾筒 24(—般爲金屬滾筒）與背托滾筒25(—般爲橡膠滾筒）之間 的夾鉗（“鑄造站夾鉗，，）內。可使用空氣刀23以幫助消除 拉引共振，如例如美國專利第4,62 6,5 74號所述。或可採 用美國專利申請案序號09/4 89,095(2000年1月20日申請） 所述之空氣冷卻裝置，以防止拉引共振。來自滾筒32之 不織布幅3 3拉入介於滾筒2 5與2 4之間的鑄造站夾鉗內 。織物3 3於此夾鉗中擠塑塗覆以恰離開該槽模2 2之熔融 -16- (12) 1227196 薄膜（或擠塑物）26。基本上，該纖維係於擠塑層積過程中 包埋於且封包於薄膜內。 積層片離開介於滾筒24及25之間的夾鉗之後，積層 片於兩個或多個拉伸站進行拉伸。於一實施例中，該積層 片係使用一或多個 C D相互嚙合拉伸機及一或多個 M D 0 拉伸單元進行拉伸，其中該積層片係在藉一 MDO拉伸單 元拉伸之前或之後立即藉一 CD相互嚙合拉伸機進行拉伸 。此外，可設置一或多個溫度受到控制之滾筒（諸如滾筒 4 5 )，以於拉伸之前加熱該積層片。 圖1之實施例中，CD相互嚙合拉伸機係設置於第一 拉伸站2 8，而MD 0拉伸單元係設置於第二拉伸站2 9。 CD相互嚙合拉伸機通常包括一對滾筒，其係配置成於其 間形成夾鉗。因此，位於第一拉伸站28之CD相互嚙合 拉伸機通常包括增量拉伸滾筒3 0及3 1。拉伸滾筒3 0及 3 1可爲各種結構中之任何一種，而圖2係爲CD相互嚙合 環輥3 0及3 1之一實施例的示意圖。每個環輥皆具有許多 溝槽，延伸環繞滾筒表面，與滾筒圓周平行。當該滾筒緊 密啣接時，位於一滾筒上之溝槽會與另一滾筒上之構槽相 互嚙合。當薄膜或層積物通經兩滾筒之間時，該薄膜或層 積物會於橫向增量地拉伸，如熟習此項技術者已知。 圖2之實施例中，各增量拉伸滾筒（或”環輥”）基本上 係包括圓柱形滾筒3 7及多個固定於圓柱形滾筒3 7之外緣 上的圓環3 8。圓環3 8通常係沿著圓柱形滾筒3 7之長度 而均勻地間隔。然而，位於拉伸滾筒3 0上之環與位於拉 -17- (13) 1227196 伸滾筒3 1上之環交錯，使得該環在依圖2所示之方式靠 近時，拉伸滾筒30之環（及其間之溝槽）會與拉伸滾筒3 1 之環（及其間之溝槽）相互嚙合。如此，當積層片通經拉伸 滾筒3 0及3 1之間時，該積層片會於橫向增量地拉伸（即 ，與圖1裝置中之機器方向垂直）。 於一實施例中，該環形滾筒之軸可配置於兩機器側板 之間，下層軸係位於固定軸承中，而上層軸係位於在可垂 直滑動之元件內的軸承中。該可滑動元件可藉由可由調整 螺栓操作之楔形元件於垂直方向調整。旋進或旋出該楔會 使該可垂直滑動之元件個別向下或向上移除，而進一步接 合或鬆開上層相互嚙合滾筒與下層相互嚙合滾筒之齒輪狀 卡齒。配置於側框之分厘卡可操作以指示該相互嚙合滾筒 之卡齒的啣接深度。 可採用空氣柱，以使位於較低啣接位置之可滑動元件 保持固定於該調整楔，來對抗欲拉伸材料所產生之向上力 。此等柱體亦可縮回，以使上層及下層相互嚙合滾筒彼此 鬆開，以使材料擠經該相互嚙合設備，或結合安全電路， 此電路會在啓動時打開所有機器夾鉗點。 因爲該CD相互嚙合元件經常可具有高値啣接深度， 故該設備可能需要收設一機構’以在頂軸升高或降低時， 使兩相互嚙合滾筒之軸保持平行。此可能是確定一相互嚙 合滾筒之卡齒始終落於另一相互嚙合滾筒之卡齒之間，且 避免相互嚙合卡齒之間的可能損害性物理性接觸。此種平 行移動係藉由齒條與齒輪配置確定，其中固定齒條係連接 -18- (14) 1227196 於各側框’與可垂直滑動之元件並列。一軸橫越該側框， 於各個可垂直滑動之元件中的軸承內操作。一齒輪位於此 軸之各末端上’與齒條啣接操作，產生所需之平行移動。 該C D相互嚙合拉伸機之驅動通常同時操作上層及下 層相互嚙合滾筒，不同處係相互嚙合拉伸材料具有相當高 之摩擦係數。然而，該驅動不需防反撞，因爲少量之機器 方向欠對準或驅動空轉不會產生問題。原因可由CD相互 嚙合元件之描述得知。 圖2之實施例中，C D相互嚙合元件可自固體材料經 機器加工，但最佳係爲兩種不同直徑圓盤交替堆疊。於一 實施例中，該相互嚙合圓盤係爲6 ”英吋，〇 · 〇 3 1厚度，且 邊緣具有全半徑。分離該相互嚙合圓盤之間隔圓盤係 5 1/2”直徑，〇.〇 6 9”厚度。此結構之兩滾筒可相互嚙合達 0.23 1”，所有側面皆留有〇.〇 19”供材料使用之間隙，而此 CD相互嚙合元件結構具有〇·ι 〇〇”螺距。或該cd相互嚙 合滾筒可包含圓柱形滾筒，此具有一系列沿滾筒圓周延伸 之圓環。 雖前述C D相互嚙合滾筒可具有較大之啣接深度，但 該御接深度可較佳地於約0.0 2 5與約〇 . 1英吋之間選擇， 介於約〇 · 〇 4及約〇 . 〇 7 5英吋之間更佳。該啣接深度可避 免對薄膜之損壞。 圖1之實施例中，通經該C D相互嚙合滾筒之後，該 薄膜或複合材料移動通經第二拉伸站2 9 ,其包括M D 〇拉 伸單兀。熟習此項技術者已知之〜般M D 0拉伸設備可相 (15) 1227196 ®複雜’但原理極爲簡單。薄膜或薄膜/織物複合材料通 經兩對滾筒之夾鉗。然而，第二對滾筒於較第一對滾筒快 之速度下旋轉，以藉第二對滾筒拉引薄膜或薄膜/織物複 合材料，因此於機器方向上拉伸。 MDO拉伸單元之部分滾筒組件中，一或多個滾筒經 加熱’以幫助該拉伸過程。或可包括個別之經加熱滾筒， 而滾筒組件中至少一者因此可包括三滾筒。於該配置下中 ’第一滾筒係內部加熱滾筒，在薄膜或複合材料送至夾鉗 之前先使其溫熱。此經加熱之第一滾筒與滾筒組件之任何 其他滾筒非物理性接觸。第二滾筒塗覆彈性材料諸如橡膠 ’以使用金屬之第三滾筒鉗夾（即物理性接觸），而不造成 損害。一般，彼此接觸之兩滾筒中僅有一者被驅動，諸如 金屬第三滾筒。然而，未被驅動之滾筒會因兩滾筒間之接 觸而轉動。雖兩滾筒皆可於彼此接觸下驅動，但若需要， 則該配置需要更準確之速度控制。 圖1之實施例中，MDO拉伸單元係設置於第二拉伸 站。MD 0拉伸單元之第一滾筒組件包括加熱滾筒5 〇、經 塗覆之第二滾筒51、及金屬第三滾筒52(其被驅動）。該 薄膜或複合材料係通經介於滾筒5 1與52之間的夾鉗。圖 1中MDO拉伸單元之第二滾筒組件與第一者類似，而該 第二滾筒組件僅包括經塗覆之滾筒6 1及經驅動之金屬滾 筒62(無附加之經加熱滾筒）。該薄膜或複合材料通經介於 滾筒61與62之間的夾鉗。 操作期間，MDO拉伸單元之兩夾鉗皆關閉。該薄膜 (16) 1227196 或複合材料係於滾筒5 1與5 2之間鉗夾。然而，滾筒6 1 及62係於較滾筒5 1及52快之圓周速度下驅動，以使該 胃g ^複合材料於介於該兩夾鉗之間的空氣間隙中拉伸。 —般空氣間隙大小係介於約〇 . 〇 〇 5，，及約〇 . 5 5 〇，，之間，或介 於約0.00 5 ”及約.0 5 0”之間。 MDO拉伸單元中，”MD0拉伸比”係定前爲第二對滾 胃相之速度對於第一對滾筒之速度的比例。圖i之實施例 中’該MDO拉伸比係爲滾筒62之速度相對於滾筒52之 速度的比例。於一實施例中，該MD Ο拉伸比可較佳地選 擇介於約1 . 1 : 1及約4 : 1之間，更佳係約2 : 1。該M D 0拉 伸比可避免對於薄膜之損害。在離開該MD0拉伸單元之 前’該薄膜或複合材料會較其原始尺寸長且薄。 本發明之裝置及方法特別適於製造包括至第一微孔性 胃膜層及至少一織物層之積層片。擠塑至該夾鉗內之薄膜 組成物可包括塡料粒子（氣孔引發劑），以於拉伸該積層片 時’在該薄膜層中於塡料粒子之位置上形成微孔。該織物 層可包括例如短纖維或紡黏纖絲之不織布纖維幅。此外， @ CD相互D齒合拉伸所提供之增量拉伸於該複合材料上提 供極柔軟之纖維整理，看起來像布一般。該增量或相互嚙 合拉伸之結果係具有優越透氣性及液體障壁性以及柔軟之 布狀結構的複合材料。 供薄膜及複合材料使用之材料 製造微？L性薄膜之方法係技術界所熟知。該薄膜係藉 -21 - (17) 1227196 著將無機塡料（諸如碳酸鈣或其他鹽）之細粉狀粒子摻入適 當之聚合物中，形成經充塡之聚合物的薄膜’拉伸該薄膜 以提供微孔性及透氣性。 微孔性薄膜經常以所含微孔之尺寸來定性。已知具有 介於0.01至0.25微米範圍內之同等直徑的微孔可防止非 潤濕性液體之流動。若此微孔之頻率夠高’則該材料可使 水蒸汽合理地通過，而對液體水保持有效之障壁性。 根據本發明之一實施例，該薄膜（包括薄膜/織物複合 材料之薄膜層及薄膜層積物之個別薄膜層）可包括以聚烯 烴爲主之組成物，諸如一或多種聚丙烯、聚乙烯、經官能 化之聚烯烴、或其組合物。一種適當之組成物係包含一或 多種聚乙烯之摻合物（諸如LLDPE與LDPE之摻.合物）與氣 孔引發劑。所使用之各聚乙烯的種類及含量大部分係依薄 膜或層積物所需使用之處而定。於一實施例中，可包括約 4 0 %至約6 0 %氣孔引發劑。例如，本發明實施例之一特定 薄膜調配物可藉由先熔融摻合包含下列化合物之組成物而 製得： (a)約35重量％至約45重量％之線性低密度聚乙烯 (“LLDPE”）， (b )約3重量°/〇至約1 0重量％之低密度聚乙烯（“ L D P E，，) ， (c)約40重量°/〇至約60重量％之碳酸鈣塡料粒子（諸如 表面塗覆有脂肪酸之碳酸鈣），及 (d )視情況使用約1重量％至約1 0重量％之一或多種 -22- (18) 1227196 下列添加劑··顏料、加工助劑、抗氧化劑、及聚合物修飾 劑。 前述組成物可擠塑至介於兩滾筒（諸如前述滾筒24及 25)之間的夾鉗，以於約5 5 0 fpm至約1 200 fpm (或較快） 速度下形成薄膜，而無拉伸共振。於一實施例中，所形成 之薄膜層可具有介於約10及約40gsm (克/米2)之織物單 位重量，尤其是佳於約20及約30 gsm之間。形成之薄膜 隨之可依前述方式拉伸。 一特別薄膜組成物可包含約 5 1重量％聚乙烯，及約 44重量％平均粒徑約1微米之碳酸鈣塡料粒子。該聚乙烯 可以LLDPE與LDPE之摻合物的形式提供，而各種類之 含量係視薄膜或層積物之用途而定，包括所需之美觀及物 理性質（包括性質諸如懸垂性及表面觸感）。部分情況下， 可期望包括高密度聚乙烯，以增加硬度。該薄膜顏色（白 度）可藉由包含一或多種顏料而控制。例如，白色薄膜可 包含最高達約4重量％之二氧化鈦。亦可添加加工助劑諸 如氟碳化物聚合物，用量約0.1重量％至約〇. 5重量％，諸 如卜丙烯與1，1-二氟乙烯之ι，ι，2,3,3,3-六氟共聚物。亦 可添加總濃度約5 00至約4000 ppm之抗氧化劑，諸如 Irganox 1010 及 Irgafos 168 ° 雖然前述薄膜組成物可用於以本文所述之拉伸方法形 成微孔性薄膜’但複合材料結構亦可藉由黏合薄膜層（諸 如自前述複合材料形成者）於織物層上或於另一薄膜層上 而形成。該薄膜層可藉者在黏合於織物或附加薄膜層上之 -23- (19) 1227196 前拉伸而成爲微孔性。或，前述組成物之未經拉伸薄膜層 可黏合於織物層或另一薄膜層，形成之複合材料結構隨之 經拉伸，以使該薄膜層成爲微孔性。 另外，織物層可與該擠塑物一起進料至介於兩滾筒（ 諸如前述滾筒24及2 5)之間的夾鉗內。如此，該薄膜層 之聚合物組成物擠塑於該織物層上。形成之積層片隨之依 與前述相同之方式拉伸，以提供具有微孔性薄膜層及織物 層之積層片。於一實施例中，本發明所述各種層積結構之 織物層可具有介於約10及約30 gsm之間的織物單位重量 ，或甚至介於約1 5及約25 gsm之間。該層積物之WVTR 可大於每日每平方米約5 00克，而該層積物之水壓差可超 過約60厘米（以在層積物中產生滲漏之最小水柱高度測量） 。於一實施例中，該 WVTR可超過每日每平方米約1 000 克，或甚至超過每日每平方米約3000克。 相同地，可將兩或多個擠塑物進料至介於兩滾筒（諸 如前述滾筒24及2 5)之間的夾鉗內。如此，聚合物組成 物共同擠塑，以形成具有兩或多層薄膜層之層積物。形成 之積層片隨之依前述方式拉伸，以提供具有兩或多層微孔 性薄膜層之積層片。 適當之織物層係包括天然或合成纖維或纖絲，其係黏 合或結合於網狀結構內。適當之織物係包括織造布及不織 布，諸如紡熔、射流噴網、粗梳、熱或黏著劑黏合之織布 幅。可使用之例示織物係包括紡黏聚丙烯、紡黏聚乙烯、 及粗梳、熱黏合聚丙烯。 •24- (20) !227196 試驗方法 本發明所製之薄膜及層積物的性質係依各種方式測試 。例如，水蒸汽穿透速率（“WVTR”）可根據ASTM E 96，，， 材料之水蒸汽穿透性的標準測試方法，，測定。已知量之乾 無劑與試樣一起置入杯狀容器中，藉由阻滯環及墊圈保持 ®疋。該組件置入固定溫度（4 〇 °C )及濕度（7 5 % R Η)槽中歷 經5小時。以重量分析法測定乾燥劑所吸收之濕氣量，用 以評估試樣之WVTR(單位爲g/m2 · 24hr)。 φ 可使用ASTM Ε 1 294- 8 9:，，使用自動化液體孔率計進 行膜濾器之孔徑定性的標準試驗方法，，測定最大孔徑（MPS) 。此方法使用液體置換技術測量微孔性薄膜及積層片之 MPS (單位爲微米），其係與表面張力所產生之毛細上升有 關，且使用瓦謝伯（Washburn)方程式計算孔徑。 針孔數量係使用克洛別（Clopay)針孔測試方法 (M C T Μ - 0 2)測定，其係測量經塗覆且層積之織物對於醇溶 液穿透之阻抗（1〇〇毫升70%異丙醇與1·〇毫升紅色食品級 ® 染料）。此試驗係使約六平方英呎之複合材料曝露於7 2毫 升位於試樣薄膜側面之溶液下而進行。該溶液係使用刷子 均勻分佈，以覆蓋該試樣之標示區。使該溶液停留十分鐘 ，之後以尿布拍乾。翻轉試樣，計數染料檩記。記錄試驗 區中之針孔數量。 實施例 以下實施例係說明本發明之一實施例製造薄膜、薄膜 -25- (21) 1227196 層積物及薄膜/織物層積物之方法。就此等實施 步詳述而言，熟習此項技術者已知可在不偏離本 之情況下進行改變。此等實施例之列示僅向熟習 者呈現應用本發明所討論之原理的方式。此等實 制本發明所附之申請專利範圍。 以下實施例中，採用與圖1所示相同之裝置 於實施例1中，因爲僅形成微孔性薄膜而非層積 採用位於滾筒3 2上之不織布幅3 3，及形成鑄造 滾筒2 4及2 5。 實施例1 : 使用標準鑄造薄膜設備及加工條件擠塑含有 鈣、4 7 %聚乙烯樹脂、及 3 %二氧化鈦的薄膜調 塑機速度及線速度係設定以製得45克/米2薄膜 薄膜1 A。薄膜1 B係藉使薄膜1 A通經一對C D 環輥而產生。該環輥每0.100英吋具有環。圖3 1 B之顯微相片。薄膜1 C係藉使薄膜1 A僅通經 伸單元而製得。圖4係爲薄膜1 C之顯微相片。 係同時使用CD及MDO單元拉伸薄膜1A而產当 最終薄膜厚度係使薄膜之織物單位重量在約2 : 1 拉伸比下係約23克/米2。圖6係爲薄膜1D之 。進行對照時，薄膜1A亦使用CD相互嚙合單 MD (機器方向）相互嚙合單元拉伸，以產生薄膜 係爲薄膜1 E之顯微相片。 例及進一 發明範圍 此項技術 施例不限 。然而， 物，故不 站夾鉗之 50%碳酸 配物。擠 層。此係 相互嚙合 係爲薄膜 MDO拉 薄膜1D i。1D 之 之 MDO 顯微相片 元及後續 1E。圖 5 -26- (22) 1227196 表# 1中所示之物理性質結果顯示前述薄膜於該cr)相 互卩園合滾同上之御接深度及進出前述MDO單元之速度的 比例下之一般數據。如表中所示，藉C D相互嚙合滾筒及 後續M D 0拉伸單元所拉伸之薄膜的性質係優於任何其他 選擇。圖3至6之顯微相片亦證明本發明之拉伸方法提供 高數量之小直徑圓形微孔，其產生較其他薄膜高之 MVTR(或 WVTR)。表1所記錄之”空氣流動”測量値係藉 由施加高壓空氣於該薄膜，且測量於短時間周期內（五秒） 通經該薄膜之空氣流動而得到。 表1 ··
試樣描述 織物單位重量 (克/米2) 針孔計數 (#/米 2) 空氣流動 (毫升/分鐘@90psi) MVTR (克/米2/日） 1Α-前驅物 45 0 0 100 1Β-僅有CD Int. 35 0 1128 1800 1C-僅有MDO 25 0 1511 2500 1D-CD Int. & MDO 31 0 6030 3400 1E-CD Int. & MD Int. 23 0 4400 3000 -27- (23) 1227196 實施例2 :
使用標準鑄造薄膜設備及加工條件擠塑含有50%碳酸 鈣、47%聚乙烯樹脂、及3%二氧化鈦的薄膜調配物。20 克/米2之熱點黏合、粗梳、聚丙烯幅自未捲繞擠入該鑄 造站夾鉗內，使使於進行條件期間接觸熔融之薄膜流。擠 塑機速度及線速度係設定以將4 0克/米2薄膜層添加於該 織物上。此產生層積物2A。薄膜/織物層積物2A隨之通 經該 CD相互嚙合環輥，以製得層積物 2B。該環輥每 0.100英吋皆具有環。層積物2C係藉由使層積物2A僅通 經MDO拉伸單元而產生。層積物2D係藉由同時使用CD 及MDO單元拉伸層積物2A而產生。進行對照時，層積 物2A亦使用CD相互嚙合單元及後續MD相互嚙合單元 拉伸，以產生層積物2E。表#2中所示之物理性質結果表 示此等原型與位於CD相互嚙合滾筒上之啣接深度及進出 MD Ο單元之速度比例有關之一般數據。如表中所示，藉 CD相互嚙合滾筒及後續MDO拉伸單元拉伸之層積物的性 質係優於任何其他選擇。 -28- (24) 1227196
2 ： 試樣描述 織物單位重量 (克/米2) 針孔計數 (#/米 2) 空氣流動 (毫升/分鐘@90psi) MVTR (克/米2/曰） 2A-前驅物 60 0 0 50 2B-僅有CD Int. 53 0 414 1100 2C-僅有 MDO 49 0 611 1200 2D-CD Int. & MDO 46 0 1780 3169 2E-CD Int. & MD Int. 51 0 872 1743
實施例3 : 使用標準鑄造薄膜設備及加工條件製備共擠塑薄膜層 積物，其包含三薄膜層（A/B/A)且具有85克/米2之織物單 元重量。該第一及第三層所使用之聚合物組成物係含有 5 7%碳酸鈣及43 %聚乙烯樹脂，且具有30克/米2之織物 單位重量。中間層使用之聚合物組成物係含有54%碳酸錦 及4 6 %聚乙烯樹脂，且具有2 5克/米2之織物單位重量。 所有層皆不含二氧化鈦。此係稱爲薄膜3 A。薄膜3 B係藉 ^29- (25) 1227196 使薄膜3 A僅通經MDO拉伸單元而產生。md〇拉伸係於 215 F下使用2.5拉伸比及5密耳（mii)拉伸間隙進行。圖 7係爲薄膜3B表面之顯微相片，且圖8係爲薄膜3B剖面 之顯微相片。薄膜3C係藉CD相互嚙合單元及後續MD0 單元拉伸薄膜#3A而產生。CD相互嚙合拉伸係於75F下 使用〇 . 〇 4 0 ”啣接深度進行。M D 0拉伸係於2 1 5 F下使用 2 · 0拉伸比例及5密耳拉伸間隙進行。圖9係爲薄膜3 C 表面之顯微相片，而圖1 0係爲薄膜3 C剖面之顯微相片。 薄膜3 A、3 Β及3 C之物理性質結果係出示於表#3中 。如表中所示，藉CD相互嚙合滾筒及後續MDO拉伸單 元進行拉伸之薄膜的性質係優於僅使用MD Ο單元拉伸之 薄膜。圖7至1 0之顯微相片亦證明本發明拉伸方法提供 高數量之小直徑圓形微孔，其係MVTR(或WVTR)高於其 他薄膜之原因。 表3 : 試樣描述 織物單位重量 (克/米2) 針孔計數 (#/米 2) MVTR (克/米2/曰） 3 A ·前驅物 85 0 50 3 B -僅有M D 0 36 0 2 8 5 0 3C-CD Int. & |MDO Ο 〇 0 9 946 -30- (26) 1227196 【圖式簡單說明】 圖1係爲本發明之一實施例中用以製造積層片之裝置 的示意圖； 圖2係爲本發明之一實施例的一對CD相互嚙合環輥 的示意圖； 圖3係爲藉藉CD相互嚙合滾筒拉伸之薄膜的SEM 相片； 圖4係爲藉MDO拉伸單元拉伸之薄膜的SEM相片。 圖5係爲藉CD相互嚙合滾筒及後續MD相互嚙合滾 筒拉伸之薄膜的SEM相片； 圖6係爲藉CD相互嚙合滾筒及後續MDO拉伸單元 拉伸之薄膜的SEM相片； 圖7係爲藉MDO單元拉伸之A/B/A薄膜層積物的表 面SEM相片； 圖8係爲藉MDO單元拉伸之A/B/A薄膜層積物的剖 面圖之SEM相片； 圖9係爲藉CD相互嚙合滾筒及後續MDO拉伸單元 拉伸之A/B/A薄膜層積物表面的SEM相片；且 圖10係爲藉CD相互嚙合滾筒及後續MDO拉伸單元 拉伸之A/B/A薄膜層積物的剖面圖SEM相片。 元件符號對照表 2 1 擠塑機 22 槽模 -31 - (27)1227196 23 空 氣 刀 24 鑄 造 滾 筒 25 背 托 滾 筒 26 擠 塑 物 28 第 一 拉 伸 站 29 第 二 拉 伸 站 3 0,3 1 增 量 拉 伸 滾 筒 3 2,45 滾 筒 ο ο 不 織 布 幅 3 7 圓 柱 形 滾 筒 3 8 圓 環 5 0 經 加 埶 j \ \\ 之 滾 /r/V- 同 5 1 經 塗 覆 之 第 二 滾 筒 52 金 屬 第 三 滾 筒 6 1 經 塗 覆 之 滾 筒 62 經 驅 動 之 金 屬 滾 筒 -32-

Claims (1)

1227196 ⑴ 拾、申請專利範圍 1. 一種製造微孔性積層片之方法，該積層片係包含第 一薄膜層及第二層，該方法係包括： (昀將第一薄膜層黏合於第二層，以形成一積層片， 其中該第一薄膜層係包含氣孔引發劑；及 (b)使用一或多種 CD相互嚙合拉伸機及一或多種 MDO拉伸單元拉伸該積層片。 2·如申請專利範圍第丨項之方法，其中該第二層係包 含一織物層。 3 ·如申請專利範圍第1項之方法，其中該第二層係包 含另一薄膜層，其包含一氣孔引發劑。 4 ·如申請專利範圍第1項之方法，其中該積層片可在 藉一或多個MDO拉伸單元拉伸之前或之後立即藉由一或 多個CD相互嚙合拉伸機拉伸。 5 ·如申請專利範圍第1項之方法，其中該c D相互嚙 合拉伸機之相互嚙合寬度係由0.025至0.1英吋，而MDO 拉伸比介於1 · 1 : 1及4 : 1之間。 6·如申請專利範圍第2項之方法，其中該薄膜層係自 熱塑性組成物形成，而該將薄膜層黏合於該織物層上之步 驟可包括將該熱塑性組成物擠塑於該織物層上。 7 ·如申請專利範圍第6項之方法，其中該熱塑性組成 物可與織物層一起擠入一鑄造滾筒鉗口站，其中該鑄造滾 筒鉗口站包括一對中間具有夾鉗之滾筒。 8 .如申請專利範圍第6項之方法，其中該熱塑性組成 -33- (2) 1227196 物係以聚烯烴爲主且包含： -一或多種聚丙烯、聚乙烯或經官能化之聚烯烴；及 -碳酸鈣，作爲氣孔引發劑。 9 ·如申請專利範圍第6項之方法，其中該熱塑性組成 物係以聚烯烴爲主且包含： -一或多種聚乙烯； -40%至60%之碳酸鈣；及 -1%至之一或多種添加劑，其選自顏料、加工助 劑、抗氧化劑、及聚合物修飾劑。 1 〇 ·如申請專利範圍第1項之方法，其中該層積物之 第一薄膜層的織物單位重量係介於1 〇及4 0克之間。 1 1 ·如申S靑專利範圍第2項之方法，其中該織物層係 以聚烯烴爲主之不織布材料。 1 2 ·如申請專利範圍第2項之方法，其中該織物層係 選自紡黏聚丙嫌、紡黏聚乙燒、及粗梳熱黏聚丙嫌。 1 3 ·如申請專利範圍第1 2項之方法，其中該織物層之 織物單位重量係介於1 0及3 0克之間。 1 4 ·如申請專利範圍第1 2項之方法，其中該層積物係 具有每日每平方米高於500克之水蒸汽穿透速率，而水壓 差（hydrohead)超過60厘米。 15.—種製造微孔性薄膜之方法，其包括： (a) 自包含氣孔引發劑之聚合物組成物擠塑熱塑性薄 膜；及 (b) 使用至少一 CD相互嚙合拉伸機及至少一 MD0拉 -34- (3) 1227196 伸單元拉伸該薄膜。 1 6 ·如申請專利範圍第1 5項之方法，其中該微孔性薄 膜係在藉一或多個M D 0拉伸單元拉伸之前或之後立即藉 由一或多個C D相互嚙合拉伸機拉伸。 17·如申請專利範圍第15項之方法，其中該CD相互 嚙合拉伸機之相互嚙合寬度係由0.0 2 5至0 . 1英吋，而 M D 0拉伸比介於1 · 1 : 1及4 : 1之間。 1 8 .如申請專利範圍第1 5項之方法，其中該聚合物組 成物係以聚烯烴爲主且包含： -一或多種聚丙烯、聚乙烯或經官能化之聚烯烴；及 -碳酸鈣，作爲氣孔引發劑。 1 9 .如申請專利範圍第1 5項之方法，其中該熱塑性組 成物係以聚烯烴爲主且包含： -一或多種聚乙烯； -4 0 %至6 0 %之碳酸鈣；及 -1 %至1 0 %之一或多種添加劑，其選自顏料、加工助 劑、抗氧劑、及聚合物修飾劑。 20.如申請專利範圍第15項之方法，其中該層積物之 薄膜層的織物單位重量係介於1 〇及40克之間。 2 1 . —種製造微孔性積層片之方法’該積層片係包含 二或多層薄膜層’該方法係包括： (a) 將第一薄膜層黏合於第二薄膜層’以形成一積層 片，其中該第一薄膜層係包含一氣孔引發劑；及 (b) 使用一或多個 CD相互嚙合拉伸機及一或多個 -35- (4) 1227196 MDO拉伸單元拉伸該積層片。 2 2 .如申請專利範圍第21項之方法，其中該薄膜層各 自熱塑性組成物形成，而該將第一薄膜層黏合於第二薄膜 層之步驟係包括共同擠塑該熱塑性組成物。 2 3 .如申請專利範圍第2 2項之方法，其中該熱塑性組 成物係以聚烯烴爲主且包含： -一或多種聚丙烯、聚乙烯或經官能化之聚烯烴；及 -碳酸鈣，作爲氣孔引發劑。 β 2 4 · —種用以拉伸薄膜或薄膜/織物層積物之裝置，其 包括一 CD相互嚙合拉伸機及一 MDO拉伸單元，其中該 CD相互嚙合拉伸機及該MDO拉伸單元係配置成一薄膜或 薄膜/織物層積物可在藉該MDO拉伸單元拉伸之前或之後 立即藉由該C D相互嚙合拉伸機拉伸。 ❿ -36-
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