專(zhuān)利名稱(chēng)：減小的聚合物組合物模唇集結(jié)擠出的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及聚合物的口模擠出法以及由此得到的擠出產(chǎn)品。用本發(fā)明的方法不需要關(guān)閉擠出生產(chǎn)線來(lái)進(jìn)行由于模唇集結(jié)所要進(jìn)行的清洗，因而延長(zhǎng)了機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)間，并且還提高了所得產(chǎn)品的質(zhì)量。
背景技術(shù)：
現(xiàn)今，許多產(chǎn)品都需要進(jìn)行嚴(yán)格的設(shè)計(jì)，然而同時(shí)又要使產(chǎn)品的生產(chǎn)成本與其有限的使用或一次性的價(jià)值相一致。所謂有限使用或一次性指的是產(chǎn)品在被拋棄之前，產(chǎn)品和/或元件僅使用少量的次數(shù)或者可能僅使用一次。這種產(chǎn)品的例子包括(但不限于此)與外科手術(shù)和健康護(hù)理相關(guān)的產(chǎn)品，例如手術(shù)單和手術(shù)衣，一次性工作服，例如連褲的工作服和實(shí)驗(yàn)服，以及個(gè)人護(hù)理用吸濕產(chǎn)品，如尿布，訓(xùn)練褲，失禁服，衛(wèi)生巾，繃帶，抹布等。所有這些產(chǎn)品可作為元件，薄膜和纖維無(wú)紡織物使用。當(dāng)兩種材料經(jīng)常相互交換使用時(shí)，薄膜趨向于具有較大的阻隔性，尤其是對(duì)液體，而纖維無(wú)紡織物卻具有良好的觸感，舒適性和美感。當(dāng)這些材料用于有限的使用和/或一次性產(chǎn)品時(shí)，人們一直在努力使設(shè)計(jì)的性能得到最大程度的發(fā)揮而同時(shí)使其生產(chǎn)成本降下來(lái)。為了這一目的，就經(jīng)常需要使用薄膜或無(wú)紡物以實(shí)現(xiàn)所需的結(jié)果，因?yàn)閷烧呓Y(jié)合通常會(huì)使成本變得更加昂貴。在薄膜方面，以前人們企圖制出厚度減小的多層薄膜。成型多層薄膜的一個(gè)好處是在薄膜中可以加入特殊的性能，并且通過(guò)制取這種多層薄膜可將較貴的成分轉(zhuǎn)移到最需要它們的外層上。
此外，在生產(chǎn)這種透氣的填充薄膜時(shí)，通常要使用相當(dāng)大重量百分比的填料，例如碳酸鈣。正如工藝上已知的那樣，填充薄膜的拉伸會(huì)產(chǎn)生細(xì)孔網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，這種網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)可使得薄膜繼續(xù)起著阻擋液體和顆粒物的作用，而空氣和水蒸氣仍然可以通過(guò)。為了得到更均勻的阻擋層以及遍布薄膜的蒸氣透過(guò)性，需要將填料均勻的分布在整個(gè)薄膜上。因此，雖然這種透氣阻擋層可起著阻擋液體和顆粒物的作用，但它們本身也是多余顆粒(即填料)的來(lái)源，這些多余顆粒是模唇污染和增大的根源。該填料的聚集和/或分散也是在各種應(yīng)用或使用阻擋層纖維的制品中造成缺陷的原因。因此，人們希望在模唇不增大的情況下生產(chǎn)出一種既可保持良好的透氣性又具有較低缺陷程度的填充薄膜。在這方面，人們一直需求一種外層具有很少或根本沒(méi)有填料的多層薄膜，而該薄膜又不會(huì)顯著地降低多層薄膜的透氣性。另外，許多的填充薄膜不能與添加層，例如無(wú)紡纖維形成良好的粘結(jié)。能與支撐纖維形成良好粘結(jié)又不損失透氣性的多層薄膜同樣是人們所需要的。
如上所述，生產(chǎn)這種薄膜和無(wú)紡物同時(shí)會(huì)帶來(lái)一個(gè)附加的問(wèn)題在模唇處擠出組合物的集結(jié)，從而經(jīng)常會(huì)在開(kāi)機(jī)僅幾個(gè)小時(shí)后停機(jī)清洗?，F(xiàn)已知有各種易于聚合物材料擠出模頭清洗和維護(hù)，同時(shí)使停機(jī)時(shí)間減小到最低程度的機(jī)器。熔融聚合物通過(guò)模頭擠出形成薄膜，線材，無(wú)紡織物和其它制成的聚合物形式。特別是用含有填料的聚合物組合物，當(dāng)聚合物從口模出來(lái)時(shí)，一些聚合物組合物會(huì)粘在模頭開(kāi)口或“模唇”處，從而積聚在模頭的外表面上。該模唇的集結(jié)會(huì)逐漸增大，直到它積聚到其折斷的點(diǎn)為止，這可能會(huì)在制品中造成缺陷，例如形成薄的污跡或裂紋，或者給織物或產(chǎn)品其它的審美性上帶來(lái)不利的影響。因而，為了使這種集結(jié)最小化，對(duì)模頭的設(shè)計(jì)以及對(duì)擠出組合物的選擇成為最為重要的工作。分叉的、會(huì)聚的、輻射狀的以及成角度的模唇，這些都是為使集結(jié)最小化而形成的方法。但是，沒(méi)有一個(gè)模頭的設(shè)計(jì)能完全消除集結(jié)。通常的做法是臨時(shí)停止擠出操作，對(duì)模頭進(jìn)行維護(hù)以清除這種集結(jié)。
Kaun等人發(fā)布的美國(guó)專(zhuān)利US5435708公開(kāi)了一種熔融吹塑模頭，它具有一相對(duì)的模唇，模唇安裝在與各自的后退桿呈樞軸連接的模唇導(dǎo)桿上。為了易于對(duì)模頭進(jìn)行清洗和維護(hù)，模唇可在各自的模唇導(dǎo)桿上擺動(dòng)以遠(yuǎn)離噴絲板。這樣就可以減少在模頭維護(hù)期間的停機(jī)時(shí)間，但它不能在生產(chǎn)過(guò)程中進(jìn)行維修。
Gohlisch等人的美國(guó)專(zhuān)利US5720986公開(kāi)了一種擠出機(jī)頭，該擠出機(jī)頭具有一固定在擠出裝置上的固定部件。所述的擠出裝置包括多個(gè)擠出機(jī)筒。固定部件上有流動(dòng)槽和一共同的擠出模頭，每個(gè)流動(dòng)槽與各自的擠出機(jī)筒相通。兩個(gè)樞軸的外部部件鉸接在固定部件上，并且可在打開(kāi)和閉合位置間有選擇的獨(dú)自擺動(dòng)。該外部部件在其閉合位置處限定了模頭的擠出孔。當(dāng)外部部件打開(kāi)時(shí)，可對(duì)模頭進(jìn)行維護(hù)。
Peters等人的美國(guó)專(zhuān)利US4413973公開(kāi)了一種模頭，它帶有一塊覆蓋在模頭上可移動(dòng)的擠出板。該板可移動(dòng)并可進(jìn)行替換，從而使用于維修的停機(jī)時(shí)間降低到最小程度。
共同代理的Cook等人的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)S.N.09/075,510，申請(qǐng)日為1998.5.8，發(fā)明名稱(chēng)為“帶有可移動(dòng)嵌件的擠出模頭系統(tǒng)”公開(kāi)了一種用于在“飛輪(fly)”上清洗模頭頂部的嵌件。
另外，還可通過(guò)對(duì)聚合物組合物的選擇以及擠出結(jié)構(gòu)的選擇來(lái)使模唇的集結(jié)最小化。例如，共同代理的McCormack等人的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)S.N.08/882,715，申請(qǐng)日為1997.6.25，發(fā)明名稱(chēng)為“低厚度薄膜及薄膜/無(wú)紡層壓材料”公開(kāi)了一種可減小模唇集結(jié)、具有薄的外表層的薄膜結(jié)構(gòu)。在這里將該專(zhuān)利文獻(xiàn)作為參考引入。
現(xiàn)有設(shè)備和方法的共同特征是常規(guī)的清洗和維護(hù)需要至少一些停機(jī)時(shí)間。在人們進(jìn)行著各種嘗試以減少維護(hù)和停機(jī)時(shí)間的同時(shí)，人們也在不斷追求著進(jìn)一步增加兩次清洗之間機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間的目標(biāo)。
發(fā)明概述本發(fā)明涉及例如薄膜和無(wú)紡物等產(chǎn)品的模頭擠出。對(duì)于薄膜可通過(guò)傳統(tǒng)的薄膜成型技術(shù)，例如流延和吹脹共擠薄膜成型法來(lái)制造，而無(wú)紡物可通過(guò)傳統(tǒng)的紡粘法和熔體吹脹法來(lái)制造。在一具體的實(shí)施方案中，所生產(chǎn)出的薄膜具有一芯層，該芯層用可擠出的熱塑性聚合物制成，并且用該芯層確定了一第一外表面和一第二外表面。在本發(fā)明的基本實(shí)施方案中，芯層可具有連接在芯層的第一外表面的第一表層，和連接在芯層的第二外表面的第二表層。在此情況下，第一和第二表層的總厚度不應(yīng)超過(guò)整個(gè)厚度的約15％，這對(duì)于那些需要透氣性的應(yīng)用來(lái)說(shuō)尤為必要。第一表層和第二表層的厚度都不超過(guò)多層薄膜整體厚度的約7.5％。如果需要的話(huà)，一或多個(gè)層可含有其它的添加劑，例如顆粒填料。最典型的，這種填料將被初始用在芯層中，例如至少約40％的重量百分比，基于特定層的總重量，更優(yōu)選約40％～約70％重量百分比。通常這種可透氣多層薄膜具有至少300克/平方米/24小時(shí)(g/m2/day)的水汽輸送速率，并且根據(jù)其用途有時(shí)會(huì)更高。
這種薄膜，無(wú)紡物和層合材料具有廣泛的使用價(jià)值，它包括(但不限于此)人身護(hù)理吸濕制品，如尿布、訓(xùn)練褲、衛(wèi)生巾、失禁設(shè)備、繃帶等。同樣的薄膜和層合材料也可用在諸如手術(shù)單、手術(shù)衣以及各種衣著產(chǎn)品上，或作為整個(gè)制品或僅作為其一個(gè)組成部分。
本發(fā)明的擠出物來(lái)自于一種粒狀混合物，該粒狀混合物避免了現(xiàn)有技術(shù)的預(yù)混合步驟，在具體的實(shí)施方案中，使用了特定的模唇半徑并在共擠出的結(jié)構(gòu)中使用了未充滿(mǎn)的表層。降低熔融溫度也使本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)更加突出。
附圖的簡(jiǎn)要說(shuō)明

圖1是多層薄膜擠出法的示意圖。
圖2是現(xiàn)有技術(shù)中薄膜擠出模頭頂部的截面圖。
圖3是本發(fā)明所用薄膜擠出模頭頂部的截面圖。
圖4是本發(fā)明多層薄膜的截面?zhèn)纫晥D。
本發(fā)明的詳細(xì)描述本發(fā)明涉及一種模頭擠出制品，例如纖維無(wú)紡織物和多層薄膜，所謂多層薄膜是指該薄膜具有兩層或多層。
當(dāng)以多層薄膜的擠出進(jìn)行舉例時(shí)，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解，本發(fā)明也可用在通過(guò)模頭擠塑的其它制品的擠出上，例如熔融吹脹無(wú)紡物。
圖1示意性的說(shuō)明了多層薄膜擠出法。將聚合物顆粒(未示)和填料母料混合并在喂入位置101處將其喂入擠出機(jī)41中。擠出機(jī)41進(jìn)一步混合和熔融聚合物組合物和填料母料粒，并將它們供給到流延薄膜定型模40中，流延薄膜定型模40對(duì)組合物進(jìn)行共擠，從而形成通向冷卻輥42的多層薄膜10。
圖2示意性的說(shuō)明了現(xiàn)有技術(shù)中一種典型的模唇。在此情況中，聚合物組合物(它可以是多層組合的形式)沿箭頭方向向從模頭104的側(cè)面103形成的出口點(diǎn)102處前進(jìn)。模唇由曲率半徑為R1的末端105形成?，F(xiàn)有技術(shù)設(shè)備的曲率半徑R1通常在8～12密耳之間，并且用涂有耐變形材料，如鉻的碳鋼制成。
圖3與圖2類(lèi)似，只是其模頭105的曲率半徑R2在約0.5～3密耳之間。在此情況下，模頭105可用諸如耐用性差，但耐腐蝕的不銹鋼制成。
參照?qǐng)D4所示的多層薄膜10進(jìn)行說(shuō)明，該圖不是按照一定的比例繪制的。在圖的右邊多層膜10已被分開(kāi)。多層薄膜10包括芯層12，所述芯層由可擠出的熱塑性聚合物，例如包括共聚物和/或混合物在內(nèi)的聚烯烴制成。芯層12具有一第一外表面14和第二外表面16。芯層還具有一定的厚度22。固定在芯層12的第一外表面14上的是第一表層厚度為24的第一表層18。固定在芯層12的第二外表面16上的是第二表層厚度為26的任意第二表層20。此外，多層薄膜10具有一整體厚度28。這種多層薄膜10可用薄膜成型工業(yè)中本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的各種方法來(lái)成型。兩個(gè)特別優(yōu)異的方法是流延薄膜共擠法和吹塑薄膜共擠法。在這些方法中，可將兩或三層同時(shí)成型并以多層的形式從模頭中擠出。由于本發(fā)明的多層薄膜非常的薄，所以這種共擠法是最為有利的方法，雖然也可使用分離擠出法來(lái)成型多層薄膜。關(guān)于這些方法更詳細(xì)的情況可參見(jiàn)，諸如US4522203；US4494629和US4734324，它們?cè)谶@里是作為參考材料引入的。
為了進(jìn)一步減少芯層12的成本和/或?yàn)榱送笟庑裕上蛐緦泳酆衔飻D出混合料中加入一或多種類(lèi)型的填料。有機(jī)和無(wú)機(jī)的填料都可以使用。為了不與擠出薄膜發(fā)生化學(xué)干涉或者對(duì)擠出薄膜造成不利的影響，應(yīng)當(dāng)對(duì)填料進(jìn)行選擇。使用填料是為了減少用于芯層12的聚合物的用量和/或賦予特殊的性能，例如透氣性和/或減小氣味。填料的例子包括(但不限于此)碳酸鈣(CaCO3)，各種類(lèi)型的粘土，二氧化硅(SiO2)，氧化鋁，硫酸鋇，碳酸鈉，滑石，硫酸鎂，二氧化鈦，沸石，硫酸鋁，纖維素型粉末，硅藻土，硫酸鎂，碳酸鎂，碳酸鋇，高嶺土，云母，碳，氧化鈣，氧化鎂，氫氧化鋁，小蘇打，紙漿粉，木粉，纖維素衍生物，聚合物顆粒，幾丁質(zhì)和幾丁質(zhì)衍生物。
所用填料的量取決于最終使用者，但加入基于芯層12總重量的0～80％重量百分比是可能的。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，填料在聚合物母料中形成母料粒。由于填料在最終的擠出物中將被稀釋?zhuān)栽谠撃噶狭Ｖ械奶盍系牧可踔量梢愿?，例如可高達(dá)90％，或者在某些情況下為95％。通常該填料為顆粒狀，其形狀略微有些不規(guī)則，其平均顆粒尺寸為約0.1～約7微米。在這里使用的術(shù)語(yǔ)“顆粒尺寸”指的是顆粒最長(zhǎng)的單向尺寸。而且，如果要與多層薄膜10充分拉伸相結(jié)合而使用足夠填料的話(huà)，那么在芯層12中的顆粒周?chē)蜁?huì)產(chǎn)生空隙，從而使得芯層具有可透氣性。當(dāng)與拉伸結(jié)合時(shí)，芯層12約40～約70％重量百分比的負(fù)荷將使薄膜具有良好的透氣性。由ASTM Standard E9680測(cè)定的這種可透氣薄膜通常具有超過(guò)300克/平方米/24小時(shí)(g/m2/day)的水汽輸送速率(WVTR)，更優(yōu)選的WVTR超過(guò)800g/m2/day，2000g/m2/day，3000g/m2/day，甚至4000g/m2/day。
表層18和20一般包括使多層薄膜10具有特殊的性能的可擠出熱塑性聚合物和/或添加劑。因此，第一表層18和/或第二表層20可由具有諸如抗菌活性、水汽輸送、粘接和/或防粘連性能的聚合物制成。所以，特殊的聚合物或選擇用于表層18和20的聚合物取決于所需要的特殊性能。這些可單獨(dú)或結(jié)合使用的聚合物包括聚烯烴的均聚物，共聚物和混合物以及乙烯/醋酸乙烯共聚物(EVA)，乙烯/丙烯酸乙酯共聚物(EEA)，乙烯丙烯酸(EAA)，乙烯/丙烯酸甲酯共聚物(EMA)，乙烯/丙烯酸丁酯共聚物(EBA)，聚酯(PET)，尼龍(PA)，乙烯/乙烯基醇(EVOH)，聚苯乙烯(PS)，聚氨酯(PU)和為多級(jí)反應(yīng)器產(chǎn)物的烯烴熱塑性彈性體，其中，無(wú)定形的乙烯/丙烯無(wú)規(guī)共聚物以分子形式分散在主要為半結(jié)晶高聚丙烯單體/低乙烯單體的連續(xù)母體中。
在需要具有良好透氣性(即高WVTR)的地方，表層優(yōu)選包括至少部分可擠出的、水汽可透過(guò)的聚合物；其例子包括(但不限于此)乙烯-醋酸乙烯共聚物，乙烯-丙烯酸甲酯共聚物，聚苯乙烯，聚氨酯，聚酰胺和其混合物。EVA和EMA共聚物優(yōu)選含有不超過(guò)基于共聚物重量為約80％的乙烯。優(yōu)選表層包括約30％～100％水汽可透過(guò)的聚合物和0～70％重量百分比的一種聚烯烴基聚合物，更優(yōu)選這種水汽可透過(guò)的聚合物包括表層的約40％～約60％重量百分比。此外，表層可包括兩種或多種水汽可透過(guò)的聚合物，例如30％～70％重量百分比的EVA或EMA和30％～70％重量百分比的聚苯乙烯。
另外，希望加入一種防粘連材料以改進(jìn)加工性和/或防止粘性表層與其它表面發(fā)生不必要的粘接；例如，當(dāng)在輥上進(jìn)行卷繞時(shí)，一些表層與多層薄膜本身粘在一起。因此，經(jīng)常需要在表層中加入0～約10％的防粘連材料，優(yōu)選為約0.5～約5％重量百分比。顆粒物例如硅藻土可加入到表層中，其它的防粘連材料也可使用，它包括(但不限于此)磨碎的二氧化硅。希望防粘連顆粒包含有中值顆粒尺寸約為6～10微米的顆粒。在不需要在輥上進(jìn)行卷繞的情況下，防粘連添加劑可以被省略。本發(fā)明的特征在于，在這些情況下減小模唇集結(jié)的作用可進(jìn)一步得到增強(qiáng)。關(guān)于這一點(diǎn)可參見(jiàn)例如共同代理的Bradley等人的臨時(shí)美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)60/101,306，標(biāo)題為“生產(chǎn)未老化薄膜和未老化無(wú)紡織物層壓材料的方法以及由此而得到的產(chǎn)品”，申請(qǐng)日為1998.9.22，在該申請(qǐng)中公開(kāi)了一種串聯(lián)成型法，在這里將其作為參考引入。
有時(shí)經(jīng)常希望將多層薄膜10層壓在一或多個(gè)基體或支撐層上，例如一種無(wú)紡織物。芯層可以不具有足夠的粘結(jié)劑或粘附性能，以使它易于粘在支撐層上。其結(jié)果是，第一表層18可含有一種聚合物或多種聚合物，這些聚合物顯示出較高的粘結(jié)性能和/或比芯層12低的粘著點(diǎn)。
特別對(duì)于用在個(gè)人護(hù)理上的產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，希望最終實(shí)現(xiàn)很低的整體薄膜厚度，并且重要的是使表層僅占多層薄膜10整體厚度的很小比例。在三層薄膜的結(jié)構(gòu)中，第一表層18和第二表層20的總厚度經(jīng)常不超過(guò)整體厚度的15％，通常第一表層18不超過(guò)7.5％，更為優(yōu)選的是，每一表層不超過(guò)整體薄膜厚度28的5％。對(duì)于第二表層20也同樣如此。另一方面，表層或各層可各自具有小于約2微米的厚度24，26，優(yōu)選小于約1.0微米，更優(yōu)選小于約0.5微米。其結(jié)果是，芯層的厚度22包括至少85％的整體厚度28并且第一表層18和第二表層20均不超過(guò)整體厚度28的7.5％。通常生產(chǎn)整體厚度在約30微米或更薄的薄膜是可能實(shí)現(xiàn)的，并且在某些應(yīng)用中，表層不超過(guò)2微米。希望整體厚度28小于約25微米，更優(yōu)選希望其小于約20微米。這可以通過(guò)首先成型多層薄膜10，然后沿縱向?qū)Ρ∧みM(jìn)行拉伸或取向來(lái)實(shí)現(xiàn)，這將在下面作詳細(xì)的描述，于是所得到的多層薄膜10在縱向或“MD”即當(dāng)薄膜由薄膜擠出設(shè)備引出時(shí)，平行于薄膜方向的方向上強(qiáng)度性能得到了增強(qiáng)。
如果需要的話(huà)，所得到的薄膜可與一或多個(gè)支撐層，例如纖維無(wú)紡織物層壓在一起。這種纖維無(wú)紡織物的制造對(duì)于無(wú)紡物制造領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是已知的。這些纖維無(wú)紡織物可給多層薄膜10增加其它的性能，例如更加柔軟，如衣服般的感覺(jué)。當(dāng)多層薄膜10用作液體的阻擋層，如應(yīng)用在個(gè)人護(hù)理吸濕制品的外部覆蓋體，用于醫(yī)院，手術(shù)和潔凈室的阻擋材料，如手術(shù)單，手術(shù)衣和其它形式的衣服上時(shí)，特別有利。
支撐層與第一表層18和第二表層20的粘附可通過(guò)使用單獨(dú)的粘結(jié)劑，例如熱熔和溶劑型的粘結(jié)劑來(lái)實(shí)現(xiàn)，或通過(guò)用熱的粘合輥進(jìn)行加熱和/或加壓來(lái)實(shí)現(xiàn)。其結(jié)果是，希望通過(guò)使第一表層18和第二表層20中的一個(gè)或使兩者都具有固有的粘結(jié)性能以易于層壓加工。
纖維無(wú)紡織物是一種特別好的支撐層。該織物可由多種方法形成，它包括(但不限于此)紡粘法，熔體吹脹法，hydroentangling，air-laid和粘合梳理纖維網(wǎng)法。熔融吹脹的纖維是這樣形成的在高速熱氣流，例如空氣中將熔融的熱塑性材料通過(guò)許多細(xì)的，通常為圓形的口模毛細(xì)管擠成熔融線或長(zhǎng)絲，高速的熱氣流可使熔融的熱塑性材料長(zhǎng)絲變細(xì)從而減小了它的直徑。之后，用高速熱氣流運(yùn)載該熔融吹脹的纖維并將其沉積在一收集表面上以形成一網(wǎng)狀的任意分散的熔融吹脹纖維。熔體吹脹法是眾所周知的并且已在各種專(zhuān)利和出版物中公開(kāi)，它包括NRL Report 4364，B.A.Wendt，E.L.Boone和C.D.Fluharty的“超細(xì)有機(jī)纖維的制造”；NRL Report 5265，K.D.Lawrence，R.T.Lukas，J.A.Young的“用于形成超細(xì)熱塑性纖維的改進(jìn)設(shè)備”；Prentice等人1972.7.11發(fā)表的US3676242和Buntin等人1974.11.19發(fā)表的US3849241。上述參考資料在這里作為參考材料引入。
紡粘纖維是這樣形成的熔融的熱塑性材料通過(guò)抽絲板上許多細(xì)的，通常為圓形的毛細(xì)管擠成長(zhǎng)絲，其擠出長(zhǎng)絲的直徑可通過(guò)諸如非引出或引出流體拉伸或其它已知的紡粘裝置來(lái)迅速減小。紡粘無(wú)紡織物的生產(chǎn)已在下述專(zhuān)利中公開(kāi)Appel等人的US4340563；Matsuki等人的US3802817；Dorschner等人的US3692618；Kinney的US3338992和US3341394；Levy的US3276944；Peterson的US3502538；Hartman的US3502763；Dobo等人的US3542615；Pike等人的US5382400以及Harmon的加拿大專(zhuān)利CA803714，所有上述參考文獻(xiàn)在此作為參考材料引入。一種每平方米為10～70克(gsm)的紡粘織物，例如聚丙烯纖維可作為支撐纖維。
也可使用多層支撐層。這種材料的例子可包括如紡粘/熔融吹塑層壓材料和紡粘/熔融吹塑/紡粘層壓材料，正如在Brock等人的US4041203所教導(dǎo)的那樣，在這里將其作為參考而引入。
粘合梳理纖維網(wǎng)是由定長(zhǎng)短纖維制成的，這種定長(zhǎng)短纖維通?？梢载浳锏男问街苯淤?gòu)得。將貨物放在清棉機(jī)中以分離出纖維。為了形成縱向取向的纖維無(wú)紡織物，緊接著把纖維送入精梳或梳理裝置中進(jìn)一步使定長(zhǎng)短纖維在縱向上分開(kāi)和校直。一旦織物形成，就通過(guò)一或多種粘合方法將其粘合。一種粘合方法為粉末粘合，其中的粉末粘合劑分布在整個(gè)織物上，然后通過(guò)用熱空氣對(duì)織物和粘合劑進(jìn)行加熱以使其活化。另一種粘合方法是花紋粘合法，其中用加熱的壓延輥或超聲波粘合裝置將纖維粘合在一起，雖然可在織物的整個(gè)表面上進(jìn)行粘合但通常是以局部粘合花紋進(jìn)行粘合。當(dāng)使用雙組分定長(zhǎng)短纖維時(shí)，透氣粘合裝置在許多應(yīng)用中是特別有利的。
附圖1示出了形成多層薄膜10的方法。參考該圖，多層薄膜10由共擠薄膜裝置40，例如前面描述的流延或吹塑裝置來(lái)形成。通常該裝置40包括兩個(gè)或多個(gè)聚合物擠出機(jī)41。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)通過(guò)降低熔體溫度有助于減小模唇的集結(jié)。當(dāng)不把本發(fā)明限定在某一特殊原理的情況下，據(jù)信可使聚合物的剪切作用和熱降解得到降低，并且也可減少積聚在模唇上的擠出物。這些好處可通過(guò)在最低熔融成分之上高至約135℃的范圍內(nèi)進(jìn)行操作來(lái)實(shí)現(xiàn)。為了使在這些較低溫度下的操作最大化，可以對(duì)組合物和設(shè)備的配置進(jìn)行選擇，這對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是顯而易見(jiàn)的。多層薄膜10被擠到一冷卻輥42上，冷卻輥42可形成有花紋，這樣就可使形成的薄膜10上具有花紋圖案。這對(duì)于減小薄膜的光澤，使其成為表面粗糙的制品是特別有利的。例如圖4所示的三層薄膜結(jié)構(gòu)，初始形成的多層薄膜10的整體厚度28為約40微米或更大，其第一表層18和每一表層20的初始厚度為3微米或更大，在圖4所示的結(jié)構(gòu)中，它們大約占整個(gè)初始厚度的15％。
從共擠薄膜裝置40出來(lái)的薄膜10可通向一薄膜拉伸裝置(未示)，例如一縱向取向器或“MDO”，它是一種商業(yè)上可購(gòu)得設(shè)備，例如可購(gòu)自Marshall和Williams Company of Providence，Rhode Island。該裝置有許多拉伸輥，這些拉伸輥可在薄膜的縱向上對(duì)多層薄膜10進(jìn)行拉伸并使其變薄，其中薄膜的縱向就是在生產(chǎn)過(guò)程中薄膜10行進(jìn)的方向。在從薄膜拉伸裝置出來(lái)后，用于個(gè)人護(hù)理一次性產(chǎn)品的薄膜10可具有大約30微米的最大厚度，并且每一表層可具有不超過(guò)大約2微米的最大厚度，而兩表層的總厚度要小于整個(gè)薄膜厚度的約15％，更優(yōu)選為小于整個(gè)薄膜厚度的10％。
正如上面所述，多層薄膜10和包含它的層壓材料的應(yīng)用是非常廣泛的，不只限于個(gè)人護(hù)理吸濕制品，例如尿布，訓(xùn)練褲，失禁設(shè)備和女性衛(wèi)生用品如衛(wèi)生巾。
本發(fā)明多層薄膜和多層薄膜/支撐層層合材料的其它用途包括(但不限于此)手術(shù)單和手術(shù)衣，抹布，阻擋材料和衣著或作為其一部分的制品，如包括工作服和實(shí)驗(yàn)服。
實(shí)施例雖然在每個(gè)實(shí)施例中的薄膜可以不同，但在所有的實(shí)施例中，薄膜均為三層流延薄膜，并具有兩個(gè)外層或表層。
實(shí)施例1(比較)在實(shí)施例1中，芯層是由前述的單組分混合顆粒制成的，所述單組分混合顆粒包括50％的FL 2029的碳酸鈣(以基于層的總重量的重量百分比計(jì))，該碳酸鈣的平均粒徑為1微米，top cut為7微米。碳酸鈣是由English China Clay獲得的，它具有一1.2％二十二烷酸的涂層。芯層還包括45％的Dow化學(xué)公司的NG3310線性低密度聚乙烯(LLDPE)，4.8％Dow化學(xué)公司的4012低密度聚乙烯和0.2％CibaSpecialities Company of Tarrytown，New York的抗氧劑B900。
在芯層兩側(cè)的兩個(gè)外層或表層中含有45.1％的Himont U.S.A.的Himont KS357P CatalloyTM聚合物，4％的硅藻土防粘連劑，0.5％的B900抗氧劑和50.4％Exxon768.36(28％的EVA共聚物)。Himont CatalloyTM聚合物是一種烯烴熱塑性彈性體或TPO多級(jí)反應(yīng)器產(chǎn)物，其中無(wú)定形乙烯/丙烯無(wú)規(guī)共聚物以分子的形式分散在主要為半結(jié)晶高聚丙烯單體/低乙烯單體連續(xù)母體中。防粘連劑含有Superfloss硅藻土，Superfloss硅藻土防粘連劑可購(gòu)自于Celite公司。Exxon768.36可購(gòu)自于Houston，Texas的Exxon化學(xué)公司。
模唇的半徑約為8～12密耳，所用設(shè)備為前述Bradley等人的申請(qǐng)。用上面所述的流延擠出設(shè)備擠出三層薄膜。測(cè)得表層的出口熔體溫度為450°F，而芯層的溫度為430°F。該方法代表的是以前多層薄膜的擠出方法，這些原有的方法在開(kāi)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)約4～6小時(shí)后就會(huì)有多余的擠出物集結(jié)在模唇處。過(guò)量的模唇集結(jié)是根據(jù)產(chǎn)品具體的情況決定的，例如孔或其它缺陷依據(jù)其尺寸和/或出現(xiàn)的頻率來(lái)判定。本方法的經(jīng)濟(jì)性具有特殊的價(jià)值，本發(fā)明的區(qū)別在于使結(jié)果得以改進(jìn)，而不限于各種情況下的具體數(shù)值。在每個(gè)實(shí)施例中使用相同的標(biāo)準(zhǔn)。
實(shí)施例1A除了模唇的曲率半徑減小到約1密耳外，重復(fù)實(shí)施例1的過(guò)程?；趦纱芜\(yùn)轉(zhuǎn)的模唇過(guò)量集結(jié)的時(shí)間為3～4小時(shí)和6～8小時(shí)。
實(shí)施例2除了在表層中不包含防粘連劑外，重復(fù)實(shí)施例1A的過(guò)程。所述表層是由50.4％的Exxon768.36，0.5％的抗氧劑和49.1％的CattaloyKP357P構(gòu)成的。模唇發(fā)生過(guò)量集結(jié)的平均時(shí)間約為12小時(shí)。
實(shí)施例3在實(shí)施例3中，芯層具有一種67％的顆粒狀物(以基于層的總重量的重量百分比計(jì))，該顆粒中含有75％的ECC Supercoat碳酸鈣，20％Dow化學(xué)公司的2517線性低密度聚乙烯，4.8％Dow化學(xué)公司的4012低密度聚乙烯和0.2％Ciba B900。這些顆粒與33％的100％Dow2047 AC線性低密度聚乙烯顆粒混合，并將顆粒混合物直接喂入到擠出機(jī)中。這樣避免了上述實(shí)施例的預(yù)混合步驟。
在芯層兩側(cè)的兩個(gè)外層或表層中含有包括Superfloss防粘連劑在內(nèi)的實(shí)施例1A的組合物。
使用上面所述的流延擠出裝置擠出三層薄膜。在此情況下，從擠出機(jī)出來(lái)的表層的熔融溫度為410°F，芯層的熔融溫度為400°F。在此情況下，進(jìn)行5個(gè)小時(shí)連續(xù)的擠出而沒(méi)有出現(xiàn)明顯的模唇集結(jié)。在下面的實(shí)施例中運(yùn)行是不連續(xù)的。
實(shí)施例4除了不連續(xù)的向表層供給防粘連劑以及該表層含有實(shí)施例2的組合物外，重復(fù)實(shí)施例3的過(guò)程。當(dāng)不連續(xù)時(shí)，由于擠出物已供應(yīng)完，因而在實(shí)施例3運(yùn)轉(zhuǎn)5個(gè)小時(shí)的基礎(chǔ)上又可繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)15小時(shí)，而沒(méi)有發(fā)現(xiàn)明顯的模唇集結(jié)。
由此，用本發(fā)明可延長(zhǎng)模頭擠出法運(yùn)行的時(shí)間，并且沒(méi)有多余的模唇集結(jié)發(fā)生，因而不需要對(duì)模頭頂部進(jìn)行清洗和中止生產(chǎn)。顯然，這可以節(jié)約生產(chǎn)成本，并且是極為有利的。而且，根據(jù)本發(fā)明可生產(chǎn)出廉價(jià)的擠出產(chǎn)品，因而節(jié)約了成本。當(dāng)本發(fā)明不限于任何特定的原理時(shí)，據(jù)信可無(wú)需在擠出物加到擠出機(jī)之前進(jìn)行預(yù)混合，因而減小了熱降解并且使提供粘度和其它性能的分子量分布有易于擠出。另外，通過(guò)減小模唇的曲率半徑，降低熔融溫度和使用無(wú)填料的表層組合物等可獲得其它方面的好處。
本發(fā)明已用具體的實(shí)施方案，特別是這里所述的實(shí)施例進(jìn)行了描述，對(duì)領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)顯然可進(jìn)行各種修改、改進(jìn)和其它改變，這些改動(dòng)都沒(méi)有脫離本發(fā)明的精神和范圍。由此，所有這些修改，改進(jìn)或其它改變均包含在本申請(qǐng)的權(quán)利要求中。
權(quán)利要求
1.一種可減少模唇集結(jié)的熱塑性制品的熔融擠出法，它包括以下步驟a.提供至少兩個(gè)含有熔融熱塑性聚合物的組合物源；b.將所述的組合物在模頭中組合成層，其中所述層中的一層是暴露的，并且其厚度不超過(guò)所述層總厚度的15％；c.將所述組合層通過(guò)形成所述模頭出口的模唇擠出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述組合層在擠出時(shí)的溫度不高于所述組合物中最低熔化成分的熔點(diǎn)之上約135℃。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述暴露層的組合物中不含有防粘連添加劑。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述擠出組合層的總厚度至少約40微米，所述暴露層的厚度約3微米或更小。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的方法，其中所述暴露層的厚度約2微米或更小。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其中所述暴露層含有一種添加劑，該添加劑選自EMA和EVA構(gòu)成的組。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的方法，其中所述暴露層的厚度約為1微米或更小。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述擠出制品為一種多層薄膜。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述擠出制品為一種多層纖維。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述模唇的曲率半徑在約0.5密耳～約3密耳之間。
11.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述層中的至少一層含有一種填料，其用量在高達(dá)約80％重量百分比的范圍內(nèi)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的方法，其中所述擠出制品為一種多層薄膜并且進(jìn)一步包括如下步驟將所述薄膜拉伸以使其水汽輸送速率至少約為300克/米2/24小時(shí)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的方法，其中所述水汽輸送速率至少約為2000克/米2/24小時(shí)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的方法，它進(jìn)一步包括如下步驟通過(guò)將所述薄膜與一無(wú)紡層結(jié)合而形成一層壓材料。
15.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述暴露層組合物含有一種防粘連劑。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的方法，其中所包含的所述防粘連劑的用量在約0.5％～約5％重量百分比的范圍內(nèi)。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的方法，其中所述的防粘連劑選自由硅藻土和磨碎的二氧化硅構(gòu)成的組。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種熔融聚合物的模頭擠出法,該方法可減少模唇的集結(jié)以及由此帶來(lái)的有害作用。在一個(gè)實(shí)施方案中,混合的聚合物顆粒與填料母料粒可直接擠出,從而避免了預(yù)混合的步驟并減少了聚合物和填料顆粒粘在模頭出口部分上傾向。在其它實(shí)施方案中,模唇半徑的減小和熔融加工溫度的降低進(jìn)一步加強(qiáng)了所得到的優(yōu)點(diǎn)。在共擠多層薄膜實(shí)施方案中,由于在表層(18,20)中去除了填料和防粘連添加劑,因而進(jìn)一步降低了模唇的集結(jié)。在沒(méi)有發(fā)生模唇過(guò)量集結(jié)的情況下,可使連續(xù)操作的時(shí)間由4～6小時(shí)增加到例如20多小時(shí)。所得制品的缺陷程度也大為降低。
文檔編號(hào)B29C47/92GK1330586SQ99814472
公開(kāi)日2002年1月9日 申請(qǐng)日期1999年12月16日 優(yōu)先權(quán)日1998年12月18日
發(fā)明者R·L·雅各布斯, 小B·R·瓊斯, S·E·克諾特, D·K·施菲爾 申請(qǐng)人:金伯利-克拉克環(huán)球有限公司