聚合物多層膜及其制備方法
【專(zhuān)利說(shuō)明】聚合物多層膜及其制備方法
[0001] 相關(guān)申請(qǐng)的奪叉引用
[0002] 本專(zhuān)利申請(qǐng)要求在2013年3月12日提交的美國(guó)臨時(shí)專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)?1/777526的權(quán) 益，該專(zhuān)利申請(qǐng)的公開(kāi)內(nèi)容全文以引用方式并入本文。
【背景技術(shù)】
[0003] 穿孔膜通常用于個(gè)人衛(wèi)生領(lǐng)域以提供流體輸送膜，從而使得流體能夠被從靠近皮 膚的區(qū)域移除到達(dá)可吸收的區(qū)域。其他常見(jiàn)應(yīng)用用于食品包裝行業(yè)，并且最近用于聲吸收。 用于這些應(yīng)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），并且由例如烯烴、聚丙烯、或聚乙烯制成。
[0004] 用于生產(chǎn)穿孔膜的典型處理方法包括：將膜真空吸入到穿孔面板或輥，使用加壓 流體來(lái)形成并刺穿膜，用冷針或熱針進(jìn)行針刺，或利用激光器在膜中融出孔。然而，這些工 藝往往具有例如膜的孔尺寸、孔密度、和/或膜厚度等處理限制。
[0005] 受能夠獲得的用來(lái)使膜變形并刺穿膜的力的限制，形成穿孔膜的真空或加壓流體 往往僅限于形成相對(duì)較薄的膜（即，小于100微米厚的膜）。此外，此種類(lèi)型的形成工藝中 所用的材料往往僅限于烯烴系聚合物。此種類(lèi)型的工藝的另一個(gè)特征在于在對(duì)膜進(jìn)行拉伸 直到形成穿孔時(shí)會(huì)在所述膜中形成突出。在其中突出可充當(dāng)方向性流動(dòng)控制特征結(jié)構(gòu)的流 體控制的情形中此突出可為有利的。然而，所述突出在其中期望低壓降的應(yīng)用中也可為不 利的。所述突出形成延長(zhǎng)的孔，從而增大表面面積并增大流體阻力。
[0006] 針刺工藝也主要用于相對(duì)較薄的膜，但有時(shí)可看到高達(dá)約254微米（0. 010英寸） 的膜厚度。此種工藝的限制往往包括每單位面積穿孔直徑孔數(shù)、及膜中的突出。
[0007] 激光器穿孔工藝可提供相對(duì)小的孔（即，小于50微米），可針以寬泛的厚度范圍進(jìn) 行穿孔，可形成與膜表面成平面的穿孔（即，不存在例如與針刺工藝相關(guān)聯(lián)的突出）。激光 器穿孔工藝的限制包括適用于所述工藝的材料類(lèi)型、以及處理速度和成本。激光器穿孔工 藝往往最適于處理由聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯（PET)、聚碳酸酯（PC)、或其他更高玻璃轉(zhuǎn)變 溫度材料制成的膜。舉例而言，激光器在對(duì)烯烴系材料進(jìn)行穿孔時(shí)經(jīng)常不總是十分有效。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 在一個(gè)方面，本公開(kāi)闡述一種聚合物多層膜，其具有大致相對(duì)的第一主表面和第 二主表面、可彼此分離的相鄰的第一層和第二層、以及延伸到所述第一層和所述第二層中 的一系列壓痕。"可分離的"意指分離或剝離各個(gè)層的能力。通常，所述層可通過(guò)被手動(dòng)拉 開(kāi)而分離或者在生產(chǎn)中可通過(guò)幅材張力和不同幅材路徑而被拉開(kāi)。所述層可通過(guò)小于45 克/厘米的剝離力而分離。在一些實(shí)施例中，所述剝離力小于20克/厘米、或者甚至小于 6克/厘米（在一些實(shí)施例中，所述剝離力在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/厘米的范圍內(nèi)）。
[0009] 剝離力可以如下方式測(cè)量。從可分離表層附著于基材膜的多層膜上切割下測(cè)試 條。測(cè)試條的寬度通常為約2. 54厘米，長(zhǎng)度大于約15. 24厘米。通常，樣本在生產(chǎn)之后在 測(cè)試之前應(yīng)放置超過(guò)約24小時(shí)。然后部分地自基材膜分離可分離層的前緣，并且兩個(gè)膜層 各自被張力測(cè)試機(jī)（以商品名稱(chēng)" INSTRON 55"購(gòu)自馬薩諸塞州諾伍德市（Norwood，MA)) 的一組張力夾持件夾緊。然后分開(kāi)張力夾持件啟動(dòng)張力測(cè)試機(jī)，從而以約102厘米/分鐘 (40英寸/分鐘）的恒定速度將張力施加到樣品上，從而有效地以約180度角從膜的相鄰層 剝離可分離層。隨著張力夾持件彼此分離，從膜的相鄰層剝離可分離層所需的力由負(fù)荷傳 感器感測(cè)并由微處理器記錄下來(lái)。然后，在5秒的穩(wěn)態(tài)行程上（優(yōu)選地，忽略開(kāi)始剝離時(shí)的 初始震動(dòng)）將剝離所需的力取平均值并記錄下來(lái)。
[0010] 在另一個(gè)方面，本公開(kāi)闡述一種聚合物多層膜的方法，所述聚合物多層膜具有大 致相對(duì)的第一主表面和第二主表面、可彼此分離的相鄰的第一層和第二層、以及延伸到所 述第一層和所述第二層中的一系列壓痕，所述方法包括將可分離的至少第一聚合物層和第 二聚合物層（在一些實(shí)施例中，將至少三個(gè)、四個(gè)、五個(gè)、或更多個(gè)可分離的聚合物層）擠出 到輥隙中以提供聚合物多層膜，其中所述輥隙包括具有結(jié)構(gòu)化表面的第一輥，所述結(jié)構(gòu)化 表面形成延伸到所述聚合物多層膜的至少所述第一層和所述第二層中的壓痕。
[0011] 在另一個(gè)方面，本公開(kāi)闡述一種聚合物多層膜，其具有大致相對(duì)的第一主表面和 第二主表面、在所述第一主表面與所述第二主表面之間延伸的一系列開(kāi)口、以及可彼此分 離的相鄰的至少第一層和第二層，其中所述開(kāi)口各自具有從所述第一主表面和所述第二主 表面經(jīng)由所述開(kāi)口在最小面積至最大面積范圍內(nèi)的一系列面積，并且其中所述最小面積不 在所述主表面的至少一個(gè)處。
[0012] 在另一方面，本公開(kāi)闡述一種制備聚合物多層膜的方法，所述方法包括：
[0013] 將至少兩個(gè)（在一些實(shí)施例中，至少三個(gè)、四個(gè)、五個(gè)、或更多個(gè)）可分離的聚合物 層擠出到輥隙中以提供聚合物多層膜，其中所述輥隙包括具有結(jié)構(gòu)化表面的第一輥，所述 結(jié)構(gòu)化表面形成穿過(guò)所述聚合物多層膜的第一主表面的壓痕；以及
[0014] 使具有所述壓痕的所述第一主表面經(jīng)過(guò)冷卻輥，同時(shí)將熱源施加到所述聚合物多 層膜的大致相對(duì)的第二主表面，其中施加來(lái)自所述熱源的熱導(dǎo)致形成開(kāi)口，以提供以下聚 合物多層膜，所述聚合物多層膜具有大致相對(duì)的第一主表面和第二主表面、在所述第一主 表面與所述第二主表面之間延伸的一系列開(kāi)口、以及可彼此分離的相鄰的至少第一層和第 二層，其中所述開(kāi)口各自具有從所述第一主表面和所述第二主表面經(jīng)由所述開(kāi)口在最小面 積至最大面積范圍內(nèi)的一系列面積，并且其中所述最小面積不在所述主表面的至少一個(gè) 處。任選地，所述方法還包括使具有開(kāi)口的所述聚合物多層膜的至少所述第一層與所述第 二層分離。
[0015] 本文所述的聚合物多層膜的實(shí)施例可用于例如過(guò)濾及聲吸收。
【附圖說(shuō)明】
[0016] 圖1是本文所述示例性聚合物多層膜的示意圖。
[0017] 圖2是用于制備本文所述示例性聚合物多層膜的示例性方法的示意圖。
[0018] 圖3是本文所述另一示例性聚合物多層膜的示意圖。
[0019] 圖4是用于制備本文所述示例性聚合物多層膜的另一示例性方法的示意圖。
[0020] 圖4A是本文所述另一示例性聚合物多層膜的示意圖。
[0021] 圖4B是本文所述另一示例性聚合物多層膜的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022] 參見(jiàn)圖1，本文所述的示例性聚合物多層膜110具有大致相對(duì)的第一主表面114和 第二主表面115、可彼此分離的相鄰的第一層111和第二層112、及一系列延伸到所述第一 層111和所述第二層112中的壓痕120。
[0023] 本文所述的聚合物多層膜（如圖1所示）可例如通過(guò)本文所述的方法制成。例 如，參見(jiàn)圖2,示出了示例性方法的示意圖。將可分離的至少第一聚合物層211和第二聚合 物層212擠出到輥隙231中以提供聚合物多層膜210。輥隙231包括第一輥232和輥238， 所述第一輥232具有結(jié)構(gòu)化表面233,所述結(jié)構(gòu)化表面形成延伸到第一層211和第二層212 中的壓痕213,所述輥238提供聚合物多層膜210。
[0024] 參見(jiàn)圖3,本文所述的示例性聚合物多層膜310具有大致相對(duì)的第一主表面314和 第二主表面315、在第一主表面314與第二主表面315之間延伸的一系列開(kāi)口 313、以及可 彼此分離的相鄰的至少第一層311和第二層312。開(kāi)口 313各自具有從第一主表面314和第 二主表面315經(jīng)由開(kāi)口 313在最小面積至最大面積范圍內(nèi)的一系列面積317A，317B，317C， 其中所述最小面積不在主表面314, 315的至少一個(gè)處。
[0025] 本文所述的聚合物多層膜（如圖3所示）可例如通過(guò)本文所述的方法制成。舉 例而言，參照?qǐng)D4、圖4A及圖4B，示出了示例性方法的示意圖。將至少兩個(gè)可分離的聚合 物層411，412擠出到輥隙431中以提供聚合物多層膜4