TWI708731B - 用於帶材之捲芯及在捲芯上之卷材 - Google Patents

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Abstract

一種捲芯，其包含：(a)具有一外表面及一縱軸之一圓柱形管；及(b)一芯體覆層，其包含設置於該圓柱形管之該外表面上具有相對內側及外側的一聚合網狀織物，其中該聚合網狀織物包含以片材形式配置之複數個聚合條帶及複數個聚合股線之一陣列，其中各聚合條帶接合至一個或兩個相鄰聚合股線且各聚合股線接合至一個或兩個相鄰條帶。此外，帶材材料卷材在此之後以卷材形式固化。

Description

用於帶材之捲芯及在捲芯上之卷材
本發明係關於搭配可塑性帶材材料(例如，光學膜)使用之捲芯及在此等芯體上之此等帶材材料之卷材。於此處，用語「帶材(web)」係用來描述經製造或經加工成連續、可撓條狀形式的薄材料。
通常呈帶材形式之聚合膜(諸如光學膜)經常捲繞至芯體(有時稱為「捲芯」)上以在製造、處理、運輸、及使用期間形成材料之卷材。一般而言，切削轉移製程用於開始將帶材捲繞至芯體上。在切削轉移製程中，使用膠帶條(例如，單面或雙面)或其他手段將帶材之開始端黏附至芯體以將開始端固定至芯體。由於此附接方案，帶材之前導邊緣被捲繞帶材之後續層覆疊，導致芯體表面之有效位差，在該芯體表面上捲繞帶材之後續層，且此舉可增加在相鄰帶材層中之應力。另外，芯體表面中之缺陷(諸如凸出之凸塊及隆起)亦可存在位差，該等位差導致在捲繞帶材中之壓痕。此位差可將壓痕從帶材之數個至若干相鄰層擴散，導致通常被稱為芯體壓痕之缺陷。芯體壓痕可係表面缺陷(諸如壓痕或劃痕)，且亦可係帶材內之非所欲斷裂(例如，在照相膠片之情形下，光敏層之局部減敏、對光學膜之光學 效能之損害)。這些芯體壓痕可在各個卷材上之捲繞帶材材料之眾多初始層上觀察到，且通常在這些繞包層內的帶材之整個部分被認為係廢品。歸因於對捲繞帶材之壓痕損壞的損失一般可在2%至10%的範圍內，且特定言之在高度敏感或可塑性材料之情形中有時更高。
已知提供具有彈性或塑性可變形材料之覆層的捲芯，該捲芯意欲變形以適應前導邊緣，使得在芯體上之第一匝帶材不必變形以適應由帶材前導邊緣導致之不規則性。然而，這些材料可趨於在芯體表面處捕獲空氣，此舉導致在捲繞帶材材料一般所需的最佳圓柱形輪廓(即，圓形橫截面)中之局部畸變或位差。此等差異促成產生壓痕缺陷。空氣滯留可發生在芯體與芯體覆層之間、或發生在芯體覆層與第一繞包層之間。另外，這些材料構造可不具有在不使用拼接帶的情況下抓取快速拼接(flying splice)所必須之強度及黏性。吾人已發現無已知材料提供實務上完全可接受之結果。
圖1A展示先前技術膜捲芯100之一說明性實施例之示意剖面圖。在圖1A中，先前技術膜捲芯100包括具有內表面112、外表面114及旋轉中心115的圓柱形管110。內表面112一般安裝在膜捲繞設備(圖中未展示)之心軸上。帶材120之開始端(starting end)(有時亦被稱為前導端(leading end))122設置於圓柱形管110之外表面114上，且帶材120圍繞圓柱形管110捲繞。當带材120之第一繞包層覆疊124覆蓋開始端122時，膜120中的應力增加區域130係藉由施加至帶材120之張力「T」產生。應力增加區域130可導致帶材之可見變形。第一繞包層覆疊124一般遵循其纏繞之表面之輪廓，且 開始端122在圓柱形管之外表面114中產生對應於聚合膜之厚度「t」的階狀變化。後續第二繞包層覆疊126覆蓋第一繞包層覆疊124及開始端122，再次導致在應力增加區域130中之帶材120之可見變形。取決於膜之可塑性，後續繞包層覆疊可表現相似，但是一般而言逐漸降低非所欲芯體壓痕損壞量。
圖1B展示先前技術膜捲芯101之另一實施例之剖面圖。在圖1B中，先前技術膜捲芯101包括具有內表面112、外表面114及旋轉中心115的圓柱形管110。內表面112一般安裝在膜捲繞設備(圖中未展示)之心軸上。帶材120之開始端122設置於圓柱形管110之外表面114上，且帶材120圍繞圓柱形管110捲繞。帶材120之開始端122可使用在芯體之外表面114上的膠帶123附接至芯體。或者(圖中未展示)，可在前導邊緣122下方使用黏著劑以將帶材120固定至外表面114。當帶材120之第一繞包層覆疊124覆蓋開始端122及膠帶123時，藉由施加至帶材120之張力「T」產生而應力增加區域130。應力增加區域130可導致帶材之可見變形。第一繞包層覆疊124一般遵循其纏繞之表面之輪廓，且開始端122在圓柱形管之外表面114中產生對應於聚合膜之厚度「t」的階狀變化，以及在外表面中產生對應於膠帶123之厚度的第二階狀變化。後續第二繞包層覆疊126覆蓋第一繞包層覆疊124、開始端122、及膠帶123，再次導致應力增加區域130中的帶材120之可見變形。
圖1C展示先前技術膜捲芯102之另一個說明性實施例之示意剖面圖，諸如美國專利申請公開案第2013/0248643號 (Newhouse等人)所揭示。開口間隙膜捲芯102包括具有內表面112、外表面114及旋轉中心115的圓柱形管110。內表面112一般安裝在膜捲繞設備(圖中未展示)之心軸上。順應層140設置於圓柱形管110之外表面114上，使得間隙150餘留在順應層140之第一邊緣146與第二邊緣148之間。順應層140可藉由在圓柱形管210之外表面114與順應層140之內順應表面142之間的黏著層(圖中未展示)附接至外表面114。第二黏著層(圖中未展示)可設置於順應層140之外順應表面144上(例如，從靠近第一邊緣146之部分直至並包括整個外順應表面144)。根據彼發明，間隙150用於適應待捲繞在膜芯上之帶材之開始端，以使得膜之帶材之後續捲繞層在對應於前導邊緣位置的區域中具有減少之壓痕。當開始在卷材上捲繞帶材時，可能難以將前導邊緣置於順應層之開口間隙處。此外，順應材料使空氣滯留在順應層與芯體之間及亦在順應層與第一捲繞之間。已知這些捕獲之氣囊產生壓痕缺陷。
吾人已發明用於帶材卷材之捲芯，該等捲芯包含新穎芯體覆層(有時被稱為芯體繞包層(core wrap))。本發明之芯體覆層由提供若干優點之網狀結構製作。首先，網狀結構具有多孔特性，在捲繞覆蓋有帶材材料之芯體期間，甚至當芯體覆層經歷附帶捲繞壓縮時，該多孔特性使能夠洩放空氣，由此防止因捕獲空氣導致壓痕。此外，建構網狀結構以便能夠在捲繞壓縮下壓縮且具有網狀材料之經選擇模數，從而使得可達成在帶材之前導邊緣上方的捲繞之覆疊處的捲繞應 力，而無需在芯體覆層中使用開口間隙。網狀結構之卡尺厚度(caliper)或厚度(thickness)使捲繞應力能夠耗散而不產生額外繞緊問題，諸如因直徑總體減小而「變為星形(starring)」，且網狀面之總表面積及網狀材料之黏性使得切削轉移之前導邊緣能夠成功捕捉並纏繞至芯體上。本發明亦提供在捲芯上捲繞為卷材形式之帶材材料卷材，捲芯包含此等芯體覆層。
簡而言之，本發明之捲芯包含：(a)具有一外表面及一縱軸之一圓柱形管；及(b)一芯體覆層，其包含設置於該圓柱形管之該外表面上具有相對內側及外側的一聚合網狀織物，其中該聚合網狀織物包含以片材形式配置之複數個聚合條帶及複數個聚合股線之一陣列，其中各聚合條帶接合至一個或兩個相鄰聚合股線且各聚合股線接合至一個或兩個相鄰條帶，其中：(1)各聚合條帶具有一寬度、高度、及長度，使得該長度長於該寬度及該高度並且係呈界定一縱軸之伸長形式；(2)各聚合股線具有一寬度、高度、及長度，使得該長度長於該寬度及該高度並且間斷地多次接合至一個或兩個相鄰聚合條帶；且該聚合網狀織物之該內側面對該圓柱形管之該外表面。該聚合網狀織物可經定向，使得該聚合條帶之該等縱軸實質上平行或垂直於該圓柱形管之該縱軸。
簡要概括而言，本發明之捲繞卷材包含：(a)如本文所述之一膜捲芯；及(b)圍繞該膜捲芯捲繞之膜之一帶材。
關鍵字與詞彙(Key and Glossary)
針對下文所定義的術語，這些定義均應適用，除非在申請專利範圍或此說明書中的別處給定不同定義。
用語「聚合物(polymer)」將被理解為包括聚合物、共聚物(例如，使用二或更多種不同單體所形成之聚合物)、寡聚物及其組合，以及可藉由例如共擠出(coextrusion)或反應(包括轉酯化反應)而形成為一互溶摻合物(miscible blend)之聚合物、寡聚物、或共聚物。除非另有所指，否則嵌段及隨機共聚物包含在內。
除非另有指明，否則說明書及申請專利範圍中用以表達量值的所有數字，皆應理解為在所有情況下以「約(about)」一詞修飾之。因此，除非另有相反指示，否則在前述說明書以及隨附申請專利範圍中所提出的數值參數係近似值，其可依據所屬技術領域中具有通常知識者運用本發明之教導所欲獲得的所欲特性而有所不同。起碼， 至少應鑑於有效位數的個數，並且藉由套用普通捨入技術，詮釋各數值參數，但意圖不在於限制所主張申請專利範圍範疇均等者學說之應用。雖然本發明之廣泛範疇內提出之數值範圍及參數係近似值，但盡可能準確地報告在特定實例中提出之數值。然而，任何數值本質上都含有其各自試驗量測時所發現的標準偏差必然導致的某些誤差。
以端點敘述之數字範圍包括所有歸於該範圍內的數字(例如，1至5包括1、1.5、2、2.75、3、3.80、4及5)。如本說明書與隨附之申請專利範圍中所用者，單數形式「一(a/an)」與「該(the)」皆包括複數的指涉，除非內容另有清楚指定。因此，(例如)對含有「一化合物」之組成物的參照包括二或更多種化合物之混合物。如本說明書以及隨附之申請專利範圍中所使用，除非內文明確另有所指，否則用語「或(or)」一般係以包括「及/或(and/or)」之含義使用。
用語「多」及「複數」意指大於一。
用語「網狀織物」用於描述本文所述之構造，因為條帶及股線之間(舉例而言，在其等接合在一起的區域之間)具有空間。此類空間提供網狀織物裡的開口。
用語「彈性的(elastic)」係指展現從拉伸或變形回復的任何材料(諸如0.002毫米至0.5毫米厚的膜)。在一些實施例中，若材料一經施加拉伸力可拉伸到大於其初始長度至少約百分之25(在一些實施例中，50)的長度，並且在拉伸力一經釋放時可回復其伸長率的至少百分之40，則該材料可視為是彈性的。
「伸長率(elongation)」以百分比來表達，係指{(經延伸長度減去初始長度)除以初始長度}乘以100。
術語「可塑性」指當在以某些方式構成或構造之捲繞卷材構型中經受壓力(例如，諸如在不連續點處(諸如帶材之前導邊緣)壓縮)時膜產生長期(即，持續一天或更久)或甚至永久變形之膜特性。
「第一」及「第二」係本揭露中使用之用語。應可理解的是，除非另外指出，這些用語僅依其相對意義使用。具體來說，在一些實施例中，某些組件可以可互換及/或相同的倍數方式(例如：成對)出現。對於這些組件而言，指定「第一」及「第二」可僅為方便說明一或多個實施例而運用至該等組件。然而，當敘述第一及第二邊緣時，應該理解的是，聚合條帶的一部分的第一邊緣各自為相同的方向。舉例而言，當看著聚合網狀織物時，第一邊緣可為該些界定聚合網狀織物的上表面的全部邊緣，而第二邊緣可為該些界定聚合網狀織物的下表面的全部邊緣，或者反之亦然。
本文所使用之縮寫包括：「cm」為公分、「hr」為小時、「kg」為千克、「Ib-f」為磅力、「m」為米、「min」為分鐘、「mm」為毫米、「N」為牛頓、及「μm」為微米。
40‧‧‧芯體覆層
41‧‧‧捲芯
42‧‧‧條帶
42中心‧‧‧條帶z軸中心點
43‧‧‧開口
44‧‧‧股線
44中心‧‧‧股線z軸中心點
46‧‧‧芯體覆層內表面
48‧‧‧芯體覆層外表面
50‧‧‧芯體覆層接縫
52‧‧‧中心分段
54‧‧‧外分段
56‧‧‧內分段
100‧‧‧先前技術捲芯
101‧‧‧先前技術捲芯
102‧‧‧先前技術捲芯
110‧‧‧管
112‧‧‧芯體內表面
114‧‧‧芯體外表面
115‧‧‧芯體旋轉中心
120‧‧‧帶材
122‧‧‧開始端/前導端/前導邊緣
123‧‧‧膠帶
124‧‧‧第一繞包層覆疊
126‧‧‧第二繞包層覆疊
130‧‧‧壓痕應力區域
140‧‧‧順應層
142‧‧‧順應層內表面
144‧‧‧順應層外表面
146‧‧‧順應層第一邊緣
148‧‧‧順應層第二邊緣
150‧‧‧間隙
D1‧‧‧位階差異；距離
D2‧‧‧位階差異；距離T捲繞張力
t‧‧‧帶材(膜)厚度
本發明參照以下圖式而進一步經說明，其中：圖1A至圖1C各者係使用中之先前技術膜捲芯之示意剖面圖；圖2係本發明之說明性芯體覆層之一部分之平視圖；圖3係圖2所示之芯體覆層之一部分之示意剖面圖；圖4係本發明之說明性捲芯之示意剖面圖；圖5係使用中之圖4所示之捲芯之示意剖面圖；係用於評估實例之一帶材線之示意圖；及圖6係本發明之芯體覆層之說明性股線之示意剖面圖。
這些圖未依比例繪製，而且僅意圖用於說明而非用於限制。
使用以下參考符號：
Figure 105143736-A0202-12-0006-1
Figure 105143736-A0202-12-0007-2
如上所述，簡而言之，本發明之捲芯包含：(a)具有外表面及縱軸之圓柱形管；及(b)一芯體覆層，其包含設置於該圓柱形管之該外表面上具有相對內側及外側的一聚合網狀織物，其中該聚合網 狀織物包含以片材形式配置之複數個聚合條帶及複數個聚合股線之一陣列，其中各聚合條帶接合至一個或兩個相鄰聚合股線且各聚合股線接合至一個或兩個相鄰條帶，其中：(1)各聚合條帶具有一寬度、高度、及長度，使得該長度長於該寬度及該高度並且係呈界定一縱軸之伸長形式；(2)各聚合股線具有一寬度、高度、及長度，使得該長度長於該寬度及該高度並且間斷地多次接合至一個或兩個相鄰聚合條帶；及(3)該聚合網狀織物之該內側面對該圓柱形管之該外表面。
聚合條帶及聚合股線各具有一寬度、長度、及厚度，並且具有伸長形狀(即，長度大於寬度及厚度)。
在一些實施例中，當將聚合網狀織物安裝在芯體上時，該聚合網狀織物經定向使得聚合條帶之縱軸實質上平行或垂直於圓柱形管之縱軸。在其他實施例中，其可於其他相對角度定向。
為了便於論述，本說明書將以如圖2及圖3所指示的x-y-z軸系指稱本發明的芯體覆層之組件之定向。在此透視圖中，條帶各者具有縱軸或在y方向中之長度，條帶及股線各者具有在x方向中之寬度，且條帶及股線各者具有在z方向中之厚度(即，當組裝時從捲芯之旋轉軸徑向延伸)。股線各者具有在x方向中沿著其長度(y維度)行進之相對波紋或振盪形狀以便間斷地接合至在芯體覆層中股線之相對側上的相鄰條帶。
圖2係本發明之芯體覆層40的一說明性實施例之一部分的平視圖。芯體覆層40包含複數個聚合條帶42及聚合股線44之一陣列。圖3係圖2所示之芯體覆層40之剖面圖。在圖2及圖3中，芯體覆層40之部分展示為平坦構型。
根據本發明，芯體覆層網狀織物之重要態樣包括其壓縮能力、其總厚度(caliper)、及用以允許空氣流動並防止空氣滯留之結構開放性。此外，在芯體覆層之外表面上的有效表面積，其與帶材之內繞包層直接接觸且其對帶材之黏性或黏著性之程度對使能夠與本發明之帶材及芯體快速拼接結合之用途而言係重要的。此可參照圖2及圖3較佳地理解，其中展示芯體覆層外表面48係由下列構成：(1)條帶42之上部分；(2)股線44之上部分；及(3)自芯體覆層40之頂部或外表面48連接至底部或內表面46之開口43。在典型實施例中，開口43構成芯體覆層40之主要面之總面積之至少約5%或更多，以促進在使用芯體覆層期間的空氣洩放。
一般而言，較佳地，聚合條帶之縱軸實質上平行於圓柱形管之縱軸，以促進在圓柱形管上捲繞帶材期間從覆層內之空氣洩放。在此較佳定向中，實質上芯體覆層之兩側之完整邊緣係開放的(即，對應於圖3所示之視圖)，使得在組成條帶與股線之間的各種通道允許空氣自由流動，並且由此當將帶材捲繞在卷材上時降低空氣滯留。
條帶42具有z軸中心點42中心且股線44具有z軸中心點44中心。一般較佳地，條帶中心點42中心係在共同平面中(即，各條 帶中心點與其他中心點在距內表面46相等距離處，且各者與其他中心點在距外表面48相等距離處)。一般較佳地，股線中心點44中心係在共同平面中(即，各股線中心點與其他中心點在距內表面46相等距離處，且各者與其他中心點在距外表面48之相等距離處)。若在此等共同平面中，條帶中心點42中心可在與股線中心點44中心相同之共同平面中或在不同之共同平面中。
條帶42及股線44之高度(即，其在z方向中之尺寸)可相同或不同。若不同，則於內表面46及外表面48之一者或二者處，分別由條帶及股線之底部邊緣或頂部邊緣所界定之共同平面之間存在位階差異。在圖4所示之實施例中，於內表面46(對應於條帶及股線之底部邊緣)存在位階差異D1，且於外表面48(對應於條帶及股線之頂部邊緣)亦存在位階差異D2。一般而言，在芯體覆層之內表面46及外表面48之至少一者且有時較佳地二者處的條帶及股線之相應邊緣之間存在位階差異，以在捲繞期間降低空氣滯留。在圖2所示之實施例中，與條帶44之頂部邊緣相比，股線43之頂部邊緣位於相對升高距離D2的位置。通常較佳地提供相對升高之構件的頂部邊緣對意欲帶材而言係相對黏性的，以促進帶材與芯體覆層經由快速拼接途徑來接合。
芯體覆層之所欲厚度(即，在z維度中之厚度)將部分取決於特定應用，包括如所欲壓縮量、帶材厚度、及帶材勁度等因素。在一些說明性實施例中，網狀織物之總厚度係約0.1毫米至約3毫米。如將理解，若需要可使用超出此範圍之厚度。若選擇之厚度過 低，則芯體覆層可能不能夠充分變形以便減輕於帶材前導邊緣覆疊處之應力以最小化在帶材中之壓痕。若選擇之厚度過厚，則會趨於難以操作並在芯體覆層中經受內部不穩定及不均勻壓縮性質，此導致對帶材之損壞。
在一些說明性實施例中，網狀織物之壓縮係約10%至約90%。壓縮之最佳所欲程度將部分取決於帶材之模量及相對勁度、芯體覆層厚度、及使用之捲繞張力。若芯體覆層呈現過少壓縮，則可能因為不能錐化帶材之前導邊緣部分之位置而無法提供於前導邊緣外繞包層(overwrap)處之所欲組態起伏。若芯體覆層呈現過多壓縮(即，過容易地壓縮)，其可圍繞芯體覆層之完整圓周實質上完全地壓縮，而使得無法達成帶材之前導邊緣部分之位置的錐化。
如將理解，可製作具有廣泛性質之本發明之芯體覆層，其將在不同實施例中實用於消除在相對不同厚度及勁度之膜中的芯體壓痕。另外，廣泛性質亦將能夠適應不同捲繞系統及捲繞張力，以降低或消除芯體壓痕。本發明之芯體覆層可經製造以藉由下列來提供廣泛之壓縮性質：改變孔口高度、添加發泡劑、改變墊片之間的間距，以改變條帶、股線、及開口之寬度之成比例尺寸；改變在墊片之間的間距，以改變於內表面及外表面之一者或二者處之條帶及股線之相對共同平面中差異之成比例尺寸；及選擇具有不同壓縮性質之不同基質聚合物。
圖4係本發明之捲芯41之剖面圖。根據本發明，捲芯41包含(a)具有旋轉中心115、內表面112、及外表面114之圓柱形管 110，圓柱形管110上設置有(b)芯體覆層40。芯體覆層40之內表面42面對圓柱形管110之外表面114。芯體覆層40之外表面44面朝外、存在以接合將捲繞在捲芯41上之帶材(圖中未展示)。在圖4所示之實施例中，如通常係較佳的，捲芯41具有中空管構造。
在一些實施例中，捲芯41將進一步包含中間黏著劑、卡鉤及環圈扣件、或在芯體覆層40之內表面42與管110之外表面114之間的其他附接構件(圖中未展示)。
在使用中，管110之內表面112一般被接合或安裝至膜捲繞設備(圖中未展示)之心軸上。在典型實施例中，本發明之捲芯之圓柱形管係具有兩個開口端的中空管。然而，如將理解，若需要的，則在一些實施例中，圓柱形管可係固體，於與捲繞或其他處理設備接合之一個或兩個末端處具有或不具有開口或其他特徵。
在用於本揭露之x-y-z定向命名中，芯體覆層40在x維度彎曲以圍繞圓柱形管110捲繞。在較佳實施例中，芯體覆層40之相鄰末端45a、45b緊靠且其間實質上無間隙。
在使用中，如圖5所示，當帶材120捲繞在具有芯體覆層40之捲芯41上時，前導端122被壓縮至芯體覆層40中，從而使得末端122上方之帶材120的後續層或捲繞經受與其他情形相比更低程度的應力，由此降低壓痕應力區域130之尺寸。由此，帶材120將經歷僅降低程度的壓痕形成。
儘管亦可使用其他方法，但在如本文所揭示在任何其實施例中用作芯體覆層之聚合網狀織物，可用國際專利申請公開案第 WO2015/130942號(Legatt等人)所描述之擠出模具便利地製備。依據本揭露的擠出模具，其具有從模具內部的腔到施配孔口的多種通道。施配孔口各自具有寬度及高度，其寬度為對應於特定聚合條帶或聚合股線寬度之尺寸，其高度為對應於所得之擠出陣列的厚度以及特定聚合條帶或聚合股線高度之尺寸。施配孔口的高度也可以被認為是該施配孔口之頂部邊緣與底部邊緣之間的距離。
在聚合條帶的第一主表面間斷地相接於聚合股線的情形中，可觀察到該聚合股線在接合到聚合條帶與聚合股線相反側上的另一部分的網狀織物之間振盪。
在根據本發明之製造聚合網狀織物陣列的擠出模具及方法中，該擠出模具有至少一腔、一施配表面、及位於該至少一腔與該施配表面之間的流體通道。該施配表面具有穿插離散、實質上垂直對準之第二施配孔口之陣列的第一及第三施配孔口之陣列。這代表任兩個第一及/或第三施配孔口之間具有至少一第二施配孔口。然而，任兩個第一及/或第三施配孔口之間亦可能具有多於一個第二施配孔口，且在其之間可具有除了第二施配孔口以外的其他施配孔口。第一施配孔口之陣列係垂直及水平偏離第三施配孔口之陣列。
體通道能夠從該至少一腔(例如，第一及第二腔，及可選之擠出模具內的任何其他模具腔)到流體通道進入施配孔口為止使聚合物物理分隔。模具內部的不同通道的形狀可為相同或不同。通道截面形狀的實例包括圓形、方形、及矩形等形狀。這些截面形狀、聚合物材料選擇及出模膨脹會影響條帶及股線的截面形狀。
在許多實施例中，該擠出模具包括至少一第一及第二腔、介於該第一腔與該等第一施配孔口之間的第一流體通道、以及介於該第二腔與該等第二施配孔口之間的第二流體通道。擠出模具也可具有介於該第一腔或一第三腔與該等第三施配孔口之間的第三流體通道。在說明性實施例中，擠出模具具有一第三腔，且該等第三流體通道係介於該第三腔與該等第三施配孔口之間。第一施配孔口或第三施配孔口之至少一者具有至少3：1之一高寬比(在一些實施例中，至少5：1、8：1、10：1、11：1、15：1、20：1、30：1、或40：1)，且第一及第三施配孔口之至少一者的高度一般大於第二施配孔口的高度。在一些實施例中，第一施配孔口或第三施配孔口之至少一者的高度大於(在一些實施例中，至少2、2.5、3、5、10、或20倍)第二施配孔口的高度。
在一些實施例中，第一施配孔口、第二施配孔口、第三施配孔口、及任何其他施配孔口係橫跨施配表面逐一配置。亦即，在這些實施例中，在模具的寬度維度中，施配孔口係個別配置或逐一配置(不論施配孔口在這些實施例中如何配置)。例如，施配孔口未在高度方向上以兩個、三個、或多個一組堆疊，且一個第一或第三施配孔口係設置在任兩個相鄰第二施配孔口之間。此外，在一些實施例中，一個第一施配孔口係設置在任兩個相鄰第三施配孔口之間，且一個第三施配孔口係設置在任兩個相鄰第一施配孔口之間。在其他實施例中，可有多於一個(例如，兩個)第二施配孔口在高度方向上堆疊並且穿插在第一及第三施配孔口之間。
聚合條帶及聚合股線可以調節其大小，舉例而言，藉由擠出聚合物的組成物、擠出股線的速度、及/或孔口設計(例如，截面面積(如孔口的高度及/或寬度))。如國際專利申請公開案第WO 2013/028654號(Ausen等人)所教示，一種第一聚合物孔口面積比第二聚合物孔口面積大三倍的施配表面，其可能無法產生聚合條帶之高度大於聚合股線之高度的陣列(取決於聚合物組成物的特性及腔內壓力)。
為求便利起見，根據及/或可用於實施本揭露的擠出模具可包含複數個墊片。該複數個墊片共同界定至少一腔、施配表面及介於該至少一腔及該施配表面之間的流體通道。在一些實施例中，該複數個墊片包含複數個墊片序列，其中各序列包含提供一第一流體通道(其介於該至少一腔及第一施配孔口之至少一者之間)的至少一第一墊片、提供一第二流體通道(其介於該至少一腔及第二施配孔口之至少一者之間)的至少一第二墊片、以及提供一第三流體通道(其介於該至少一腔及第三施配孔口之至少一者之間)的至少一第三墊片。在一些實施例中，該等墊片共同界定一第一腔及一第二腔，該擠出模具具有與該第一腔流體連通的複數個第一施配孔口、與該第二腔流體連通的複數個第二施配孔口、以及與該第一腔或一第三腔(在一些實施例中，該第三腔)流體連通的複數個第三施配孔口。
在一些實施例中，根據提供不同類型的墊片序列的計畫組裝墊片。由於不同的應用可有不同的要求，序列可具有多樣數量的 墊片。序列可為重複序列，其不限於在特定區域的特定數量的重複。或者，序列可以是不規律重複，而可使用不同的墊片序列。
可用於本發明之陣列的條帶及股線之聚合組成物可為實質上相同或不同，只要所得構件展現所需的差異化光學外觀。在一些實施例中，聚合條帶與聚合股線包含不同的聚合組成物。這些陣列之製備，可例如藉由使用第一、第二、及可選地第三腔中的不同聚合組成物，以上述方法之任一實施例進行擠出。聚合條帶與聚合股線的不同聚合組成物之選擇可依其表面性質或整體性質(如抗張強度、彈性、微觀結構、顏色、折射率等)而定。再者，可選擇聚合組成物以提供聚合陣列的特定功能或美學特性，例如親水性/疏水性、彈性、柔軟性、硬度、勁度、彎曲性、或顏色。就聚合組成物而言，用語「不同(different)」亦可指的是下列的至少一者：(a)至少一紅外線峰值具有至少2%差異，(b)至少一核磁共振峰值具有至少2%差異，(c)數均分子量具有至少2%差異，或者(d)多分散性具有至少5%差異。
在本文所揭示的任一實施例中，用於製造聚合條帶及聚合股線的聚合物經選擇以彼此相容，以使聚合條帶及聚合股線接合在一起。接合通常指的是熔融接合，且聚合股線及聚合條帶之間的接合可視為是熔融接合。接合以相對較短的時間發生(在一般情況中，小於約1秒)。聚合條帶主表面上以及聚合股線上的接合區域，在典型情況中通過空氣及天然對流及/或輻射進行冷卻。在選擇用於聚合條帶及聚合股線的聚合物方面，在一些實施例中，符合期望的方式可為選擇具有偶極相互作用(或氫鍵)或共價鍵的接合股線聚合物。已觀察到可 藉由增加聚合條帶及聚合股線的熔化時間，使聚合物之間具有更多的交互作用，而改善聚合條帶及股線之間的接合。一般而言，已觀察到聚合物的接合會藉由以下方式而獲得改善：降低至少一聚合物的分子量及/或導入額外共單體以改善聚合物交互作用及/或降低結晶的速率或數量。
用以製造本發明陣列的聚合物材料實例可包括熱塑性聚合物。聚合陣列的合適熱塑性聚合物包括聚烯烴均聚物，如聚乙烯及聚丙烯，乙烯、丙烯及/或丁烯的共聚物；含有乙烯的共聚物，如乙烯醋酸乙烯酯及乙烯丙烯酸；基於乙烯甲基丙烯酸或乙烯丙烯酸的鈉或鋅鹽的離子聚合物；聚氯乙烯；聚偏二氯乙烯；聚苯乙烯及聚苯乙烯共聚物(苯乙烯-馬來酸酐共聚物、苯乙烯-丙烯腈共聚物)；尼龍；聚酯，如聚(乙烯對苯二甲酸酯)、聚乙烯丁酸酯、及聚萘二甲酸乙二酯；聚醯胺，如聚(六亞甲基己二醯胺)；聚胺甲酸酯；聚碳酸酯；聚(乙烯醇)；酮類，如聚醚醚酮；聚苯硫醚；聚丙烯酸酯；纖維素；氟塑料；聚碸；矽聚合物；及其混合物。依據本揭露之模具及方法亦可用於可交聯(例如，通過熱或輻射)的共擠出聚合物材料。當使用可熱固化樹脂時，可以加熱模具至開始固化程序，以調整聚合物材料的黏度及/或相應模具腔的壓力。在一些實施例中，聚合條帶或聚合股線至少其一是由聚烯烴所製成(例如，聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯、乙烯共聚物、丙烯共聚物、丁烯共聚物、及這些材料的共聚物及共混物)。
在一些實施例中，第一聚合條帶具有彈性但股線則無，或者聚合股線具有彈性但條帶則無，或者兩者皆有彈性。舉例而言， 第二聚合組成物可包括：熱塑性彈性體，如ABA嵌段共聚物、聚胺甲酸酯彈性體、聚烯烴彈性體(例如，茂金屬聚烯烴彈性體)、聚醯胺彈性體、乙烯乙酸乙烯酯彈性體、聚乙烯醚、丙烯酸類，特別是具有長鏈烷基者、聚α-烯烴、瀝青、聚矽氧、聚酯彈性體、以及天然橡膠。ABA嵌段共聚物彈性體通常是A嵌段為聚苯乙烯且B嵌段是共軛二烯(例如，低級伸烷基二烯烴)。A嵌段通常主要由經取代(例如，烷基化)或未經取代的苯乙烯部分(例如，聚苯乙烯、聚(α-甲基苯乙烯)或聚(三級丁基苯乙烯))所形成，其平均分子量為每莫耳約4,000至50,000克。B嵌段通常主要由共軛二烯(例如，異戊二烯、1,3-丁二烯、或乙烯-丁烯的單體)所形成，其可為經取代或未經取代，並且其平均分子量為每莫耳約5,000至500,000克。A及B嵌段可例如以線性、徑向或星形組態加以組態。ABA嵌段共聚物可包含多個A及/或B嵌段，其嵌段可由相同或不同的單體製成。典型的嵌段共聚物是線性的ABA嵌段共聚物，其中A嵌段可為相同或不同，或者是具有多於三個嵌段的嵌段共聚物，其主要以A嵌段終止。多嵌段共聚物可包含，例如特定比例的AB二嵌段共聚物，其傾向形成更具黏性的彈性膜分段。其他的彈性聚合物可與嵌段共聚物彈性體混合，且各種彈性聚合物可進行混合以具有不同程度的彈性特性。
許多種適用於本發明的熱塑性彈性體皆可商購。說明性實例包括以商品名稱「STYROFLEX」得自BASF Corporation者；以商品名稱「KRATON」得自Kraton Performance Polymers,Inc.者；以商品名稱「PELLETHANE」、「ENGAGE」、「INFUSE」、 「VERSIFY」、或「NORDEL」得自Dow Chemical Company者；以商品名稱「ARNITEL」得自Royal DSM N.V.者；以商品名稱「HYTREL」得自E.I.duPont de Nemours and Company者；以商品名稱「VISTAMAXX」得自ExxonMobil者；等等。
任何上述聚合物的混合物可用於本文所揭示的陣列。舉例而言，聚烯烴可與彈性聚合物混合，以降低聚合組成物的模量，這在某些應用中是符合期望的。此類混合物可具有或不具有彈性。
在一些實施例中，可用以製作陣列的聚合材料包含著色劑(如色素及/或染料)，以達成功能性(例如，光學效應)及/或美觀目的(例如，各自具有不同的顏色/陰影)。合適的著色劑為所屬技術領域所習知用於各式聚合材料者。藉由著色劑所賦予的例示性顏色包括白色、黑色、紅色、粉紅色、橘色、黃色、綠色、青色、紫色、及藍色。
在一些實施例中，陣列中的聚合股線之單一股線或聚合條帶之單一條帶可包括不同聚合組成物。舉例而言，聚合陣列中之一或多個聚合股線可具有由一種聚合物組成物所製成的芯體及不同聚合物組成物的鞘體。可如國際專利申請公開案第WO 2013/032683號(Ausen等人)所描述擠出該等陣列。於國際申請第PCT/US2014/021494號中描述其中相對主表面係以不同聚合組成物製成的陣列。
在一些實施例中，股線、條帶、或二者在z軸中實質上均勻。在一些其他實施例中，股線及條帶之一者或二者由針對不同性 質選擇之材料之兩個或三個分段構成以提供最佳效能。例如，如圖6所示，股線44可包含配置在z軸中之3個分段，該3個分段由中心分段52、外分段54(當帶材捲繞在芯體上時其將面對帶材(圖中未展示))及內外分段56(其將面對芯體(圖中未展示))構成。在此等實施例中，中心分段52可經調配及建構以便賦予所得芯體覆層較大撓性及可變形性，由此在使用期間提供經改良之緩衝效能，而外分段54及內分段56經調配及建構以便賦予分別與帶材材料(圖中未展示)及芯體(圖中未展示)之所欲相互作用趨勢(例如，相對黏性影響)。如將理解，在本發明之覆層中的股線及條帶可由僅中心分段構成、由中心分段及外分段或內分段構成、或由外分段及內分段二者構成。在具有外分段及內分段二者的實施例中，兩個分段可相同或不同。
在一些實施例中，股線、條帶、或二者之部分可由發泡劑(例如，獲自Clariant Corp.之HYDROCEROL® BIH-40-E)製作，使得所得構件係多孔的。此發泡趨於使所得構件更軟以使得其可賦予經改良之緩衝，由此降低在帶材材料上形成壓痕之趨勢。此外，此等實施例可趨於允許更有效的空氣排淨。
應理解，本發明之任何要求保護的實施例不必包括本文所述之全部實施例之全部特徵。
實例
本發明可藉由參照以下說明性實例而進一步理解。
實例1
使用如在國際公開案第WO2013/028654號(Ausen等人)之實例13中所一般描述及描繪之共擠出模具及製程來製作以下芯體繞包層，但具有以下例外。
在各個擠壓機進料腔A及B中加入苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯嵌段共聚物彈性體(以商標名稱「G1645」獲自Kraton Corporation,Belpre,Ohio)。
其他製程條件係：
Figure 105143736-A0202-12-0023-3
使用一光學顯微鏡在放大30倍時，所得出之聚合網的尺寸量測如下：
Figure 105143736-A0202-12-0023-4
實例2
使用如在國際公開案第WO2013/028654號(Ausen等人)之實例13中所一般描述及描繪之共擠出模具及製程來製備以下芯體繞包層，但具有以下例外。
在各個擠壓機進料腔A及B中加入苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯嵌段共聚物彈性體(「G1645」)。
其他製程條件係：
Figure 105143736-A0202-12-0024-5
使用一光學顯微鏡在放大30倍時，所得出之聚合網的尺寸量測如下：
Figure 105143736-A0202-12-0024-6
實例評估
使用實例1及實例2之芯體覆層進行評估。將這些樣本安裝至塑性捲芯上以使得該等樣本覆蓋芯體之全部外直徑。藉由使用黏著劑將該等樣本固定至捲芯之外直徑。完成此舉以促進樣本接合至捲芯。
隨後將該等樣本置於帶材線之捲繞器上，其中於0.5pli張力將500直線碼之2密耳PET膜捲繞至各個芯體上並隨後分析「擠帶(spoking)」缺陷。擠帶眾所周知為帶材處理及捲繞區域中從捲芯之外直徑徑向延伸的直線標記。量測捲繞張力並藉由使用具有荷重元(load cell)之兩個滾輪及使用幫助控制張力之貼合機來控制該捲繞張力。
從此評估中觀察到如下結果：
Figure 105143736-A0202-12-0025-7
實例3
使用如美國專利申請公開案第2016/0002838號(Ausen等人)之實例2所一般描述及描繪之共擠出模具及製程來製備以下芯體繞包層，但具有以下例外。
在加料至用於條帶股線之中心層之腔的雙螺桿擠壓機中加入苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯嵌段共聚物彈性體(「G1645」)，並乾摻合有2%綠色色精(以商標名稱PP64643536獲自Clariant Corporation,Minneapolis,Minnesota)。在擠壓機中將10%增黏劑(以商標名稱「WINGTACK PLUS」獲自Total Cray Valley,Exton,Pennsylvania)混合至彈性體中。
在加料至用於股線之中心層之腔的雙螺桿擠壓機中加入苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯嵌段共聚物彈性體(「G1645」)，並乾摻合有2%紅色色精(以商標名稱PP34643729獲自Clariant)。在擠壓機中將10%增黏劑(「WINGTACK PLUS」)混合至彈性體中。
在加料至用於股線及條帶之頂部及底部層之腔的雙螺桿擠壓機中加入苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯嵌段共聚物彈性體(「G1645」)。在擠壓機中將10%增黏劑(「WINGTACK PLUS」)混合至彈性體中。
其他製程條件係：
Figure 105143736-A0202-12-0026-8
使用一光學顯微鏡在放大30倍時，所得出之聚合網的尺寸量測如下：
Figure 105143736-A0202-12-0027-9
實例4
使用如美國專利申請公開案第2016/0002838號(Ausen等人)之實例2所一般描述及描繪之共擠出模具及製程來製備以下芯體繞包層，但具有以下例外。
在加料至用於條帶股線之中心層之腔的雙螺桿擠壓機中加入苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯嵌段共聚物彈性體(「G1645」)，並乾摻合有2%綠色色精(PP64643536)。在擠壓機中將10%增黏劑(「WINGTACK PLUS」)混合至彈性體中。
在加料至用於股線之中心層之腔的雙螺桿擠壓機中加入苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯嵌段共聚物彈性體(「G1645」)，並乾摻合有2%紅色色精(PP34643729)。在擠壓機中將10%增黏劑(「WINGTACK PLUS」)混合至彈性體中。
在加料至用於股線及條帶之頂部及底部層之腔的雙螺桿擠壓機中加入苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯嵌段共聚物彈性體(「KRATON 1119」，獲自Kraton)。
其他製程條件係：
Figure 105143736-A0202-12-0028-10
使用一光學顯微鏡在放大30倍時，所得出之聚合網的尺寸量測如下：
Figure 105143736-A0202-12-0028-11
實例5
使用如美國專利申請公開案第2016/0002838號(Ausen等人)之實例2所一般描述及描繪之共擠出模具及製程來製備以下芯體繞包層，但具有以下例外。
在加料至用於條帶股線之中心層之腔的雙螺桿擠壓機中加入苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯嵌段共聚物彈性體(「G1645」)，並乾摻合有2%綠色色精(PP64643536，獲自Clariant Corporation)。在擠壓機中將20%增黏劑(「WINGTACK PLUS」)混合至彈性體中。
在加料至用於股線之中心層之腔的雙螺桿擠壓機中加入苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯嵌段共聚物彈性體(名稱「G1645」)，並乾摻合有2%紅色色精(PP34643729，獲自Clariant Corporation)。在擠壓機中將20%增黏劑(「WINGTACK PLUS」)混合至彈性體中。
在加料至用於股線及條帶之頂部及底部層之腔的雙螺桿擠壓機中加入苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯嵌段共聚物彈性體(「G1645」)。在擠壓機中將20%增黏劑(「WINGTACK PLUS」)混合至彈性體中。
其他製程條件係：
Figure 105143736-A0202-12-0029-12
Figure 105143736-A0202-12-0030-13
使用一光學顯微鏡在放大30倍時，所得出之聚合網的尺寸量測如下：
Figure 105143736-A0202-12-0030-14
剝離測試
從實例3、4、及5之芯體覆層材料分離聚酯膜所需之剝離力在以下條件下使用IMass SP-2000量測：
荷重元-25lb(111N)
延遲-1秒
平均時間-10秒。
速率-12吋/分鐘(30.5)，針對2.24吋(5.7公分)總運行距離
將芯體覆層材料製備為7吋乘7吋(18乘18公分)之方形，使用2密耳(50微米)聚酯膜之1吋(2.5cm)寬條帶。將該等膜置於垂直於股線及條帶之縱軸的芯體覆層網上，並且在將膜彎曲180°並附接至荷重元之前使3lb(1.4千克)滾輪前後運行3次(共6次)。全部樣本均按照此程序。結果如下：
Figure 105143736-A0202-12-0031-15
 這些展現增加在與帶材接觸之芯體覆層之部分內的增黏劑量提供了在其間增加之黏著強度。此等技術可用於製造本發明之芯體覆層，其提供充分黏著性或「抓取」帶材，以促進帶材至芯體接合之「快速拼接」途徑，進而開始捲繞。
捲繞壓痕之評估
使用將6.5密耳(165微米)聚酯膜捲繞至具有約11.5吋(29公分)外直徑的捲芯上的三個不同芯體覆層完成評估。對照材料使用雙重塗佈帶並以圍繞芯體之螺旋圖案中塗覆該帶。所評估之網狀材料係如先前所述之實例3及實例4。在各個實例中，於約1pli(0.17kg/cm)將2000直線碼(1929m)捲繞在測試芯體上。在四週後，將該等膜展開並執行目測檢查。在具有對照芯體繞包層之芯體上，於前導邊緣之270線性碼(247米)之膜已經出現不可接受之可見缺陷。相比之下，捲繞在具有本發明之芯體覆層之芯體上的膜已經出現了非常低程度的不可接受之可見缺陷，針對使用實例3之覆層的芯體而言為82直線碼(75米)，且針對使用實例4之覆層的芯體而言為83直線碼(76米)。
實例6
芯體覆層如實例5製作但經平坦化，因此在條帶與股線之間的厚度差異降低55%(即，從在實例5中27.4密耳(696微米)之平均條帶厚度及34.2密耳(869毫米)之股線厚度至在實例6中約21.4密耳(543微米)之平均條帶厚度及約24.5密耳(622微米)之平均股線厚度)。
下表展示用在1.5pli磅/直線吋(0.27千克/直線公分)線張力下捲繞之0.97密耳聚苯二甲酸乙二酯膜獲得的壓痕結果：
Figure 105143736-A0202-12-0032-16
如這些結果所示，降低在芯體覆層之組成股線及條帶之間之相對高度差異可進一步降低當使用本發明之芯體覆層捲繞在芯體上時高度可塑性材料(例如，相對薄、高度易彎曲等等的彼等材料)形成壓痕之趨勢。
雖然本發明經其較佳實施例及相關參照圖示關連地詳細描述，應指出的是各種變化及改變對所屬技術領域中具有通常知識者係顯而易見的。此等變化及改變應被理解為包括於本發明範疇內，如隨附之申請專利範圍所定義，除非其與之相背離。
本文中所引用之所有專利、專利文件及公開文獻的完整揭露係以引用方式併入本文中。前述實施方式及示例之提供僅為了清楚理解本發明之用。不應將其理解為不必要之限制。本發明不限於所示出與描述的具體細節，對所屬技術領域中具有通常知識者來說，顯而易見的變化將被包括在由申請專利範圍所定義的本發明中。
40:芯體覆層
42:條帶
44:股線

Claims (4)

  1. 一種膜捲芯，其包含：(a)具有一外表面及一縱軸之一圓柱形管；及(b)一芯體覆層，其包含設置於該圓柱形管之該外表面上具有相對內側及外側的一聚合網狀織物，其中該聚合網狀織物包含以片材形式配置之複數個聚合條帶及複數個聚合股線之一陣列，其中各聚合條帶接合至一個或兩個相鄰聚合股線且各聚合股線接合至一個或兩個相鄰條帶，其中：(1)各聚合條帶具有一寬度、高度、及長度，使得該長度長於該寬度及該高度並且係呈界定一縱軸之伸長形式；(2)各聚合股線具有一寬度、高度、及長度，使得該長度長於該寬度及該高度並且間斷地多次接合至一個或兩個相鄰聚合條帶；且(3)該聚合網狀織物之該內側面對該圓柱形管之該外表面。
  2. 如請求項1之捲芯，其中該聚合網狀織物經定向使得該等聚合條帶之該等縱軸實質上平行或實質上垂直於該圓柱形管之該縱軸。
  3. 如請求項1之捲芯，其中該聚合網狀織物以一中間黏著劑接合至該圓柱形管之該外表面。
  4. 一種膜卷材，其包含：(a)如請求項1之膜捲芯；及(b)圍繞該膜捲芯捲繞之膜之一帶材。
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