專利名稱：展現(xiàn)織物性質(zhì)的膜材料以及用于其制造的方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的對(duì)象從該發(fā)明名稱中顯露出。所謂的織物性質(zhì)主要是意謂柔軟及溫暖的 手感。特別的，本發(fā)明涉及重量非常低的膜材料，且本發(fā)明的實(shí)施例涉及這樣的膜材料，其 額外地展現(xiàn)貫穿多孔性和/或高強(qiáng)度，諸如高的抗撕裂擴(kuò)展性、抗拉強(qiáng)度及抗穿強(qiáng)度。
背景技術(shù)：
在最近40-50年期間，已有用于制造由展現(xiàn)織物性質(zhì)的熱塑性聚合物材料形成的 膜材料的若干建議與一些工業(yè)工藝存在，但由于制造工藝的復(fù)雜性和/或相對(duì)高的機(jī)器成 本，這些技術(shù)一般不能與基于紡絲的無紡技術(shù)競爭。具體的，對(duì)于單位面積具有低重量的材 料來說這是困難的。本發(fā)明的目的可以進(jìn)一步地指明為針對(duì)相對(duì)低的機(jī)器成本，且簡化工 藝的執(zhí)行。WO 06/072604與WO 06/120238兩者皆有關(guān)已于本發(fā)明人的實(shí)驗(yàn)室中研發(fā)的發(fā) 明，它們公開了通過穿過互相咬合的凹槽輥之間而在橫向于原定向的方向中拉伸單軸定 向膜，且在這些凹槽輥上齒頂是大致平坦的且具有尖的邊緣。因此，形成較厚的線性“隆 起”(boss)及介入其中的較薄“幅面”(web)的精細(xì)圖案，且由于這些凹槽輥的齒頂上的尖 邊緣，因此在該圖案中的兩區(qū)之間是有明顯的分隔。在這兩項(xiàng)發(fā)明中，所述拉伸都是交錯(cuò)積層的制造中的一個(gè)步驟。在所提到的第一 個(gè)專利中，所產(chǎn)生的厚度差異圖案在該交錯(cuò)積層中用于形成內(nèi)部微通道系統(tǒng)，與該兩膜中 相互移置的穿孔連接的通道形成貫穿多孔性的有利類型。在所提到的第二個(gè)發(fā)明中，引進(jìn)該已變成雙軸定向的“幅面”的精細(xì)圖案的目的是 為了改良該抗撕裂擴(kuò)展性。如從以上提到的兩個(gè)WO公開案中所看到的，在這些具有齒頂?shù)南嗷ヒШ系陌疾?輥之間的拉伸是如此執(zhí)行，從而使得定向的原始方向平行于或幾乎平行于這些凹槽，其中 齒頂具有尖邊緣。然而，在先于本發(fā)明的試驗(yàn)等中，本發(fā)明人以不同的方式使用為上述兩發(fā) 明而設(shè)計(jì)的凹槽輥機(jī)，即在與熔融定向(melt orientation)成約45°的角度下，且在這些 凹槽輥的齒頂之間咬合的情況下，拉伸20微米厚的共擠出單軸熔融定向HDPE膜，其中凹槽 輥比以前的試驗(yàn)的更深。這樣生成了獨(dú)特結(jié)構(gòu)的膜，即圖1的該顯微照片顯示的結(jié)構(gòu)。該 結(jié)構(gòu)給予膜不可思議的柔軟與溫暖的感覺。清楚的是，這種膜本身，或以多層膜的組件的形 式，非常適合于多種織物的應(yīng)用。如其將從下文看到的，這種膜結(jié)構(gòu)與這種膜組件可以通過 并不復(fù)雜的工藝且使用相對(duì)不昂貴而安全工作的機(jī)械制造，主要機(jī)械為具有尖邊緣的齒頂 的凹槽輥，并且是在工業(yè)上沿用已久的、并不復(fù)雜的機(jī)械，其設(shè)計(jì)為在與膜幅面的連續(xù)方向 成銳角的情況下制作單軸定向延伸。
發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的產(chǎn)品為膜或膜組件，該膜或每一膜是由熱塑性聚合物材料形成且包 含平行帶狀、線性延伸的區(qū)域(A)及如在下文指明的與區(qū)域(A)明顯區(qū)分開的線性延伸的幅面(B)的一陣列，幅面整體地連接所述區(qū)域(A)，每一幅面(B)在其線性延伸的每一位置 都薄于區(qū)域(A)的相鄰部分，且在該膜或膜組件中區(qū)域(A)與幅面(B)都定向成在每一位 置具有一主要定向方向，該產(chǎn)品的特征在于，在所述膜或在膜組件的每一膜中，在區(qū)域(A) 中的主要定向方向與區(qū)域(A)延伸的方向形成大于零但不大于80°的角度(ν)，且所述幅 面(B)包含線性溝紋(C)的多個(gè)陣列，所述溝紋是頸縮區(qū)或是裂縫，所述溝紋與區(qū)域(A)延 伸的方向形成大于(ν)的角度(U)。本發(fā)明的方法是通過拉伸來制造該產(chǎn)品的方法，起始于各自都具有主要定向方向 的一膜或一膜組件。所述拉伸通過一對(duì)相互咬合的第一凹槽輥實(shí)現(xiàn)，且發(fā)生于這樣的方向， 該方向不同于在所述單個(gè)膜中或在所述組合膜的每一個(gè)膜中的原本主要定向方向，但與該 原本主要定向方向最大相差80°。該方法的其特征在于，該對(duì)凹槽輥中至少一個(gè)具有齒頂， 這些齒頂帶有足夠尖的邊緣，從而形成在下文中指明的、在膜材料的平行且線性延伸的幅 面(B)與介入其中的線性延伸的帶狀區(qū)域(A)之間的明顯的間隔，所述幅面已在兩個(gè)第一 凹槽輥的齒頂之間被冷拉伸，所述帶狀區(qū)域置于尖邊緣的齒頂上且在所述凹槽輥之間未被 拉伸或已拉伸較小的限度。本說明書中使用的詞“冷拉伸”是指包括在顯著低于膜的熔點(diǎn)下進(jìn)行的任何拉伸， 但優(yōu)選地，選擇溫度在約60°C以下。如果多于50%的厚度改變發(fā)生在不寬于該區(qū)域(A)寬度的15%的區(qū)中，則在每一 對(duì)區(qū)域(A)及幅面(B)之間的間隔被視為足夠明顯。然而，優(yōu)選地，其應(yīng)不寬于此寬度的 10%，且更優(yōu)選地不寬于此寬度的5%。這可以通過顯微鏡查看。厚度改變不必要為從區(qū)域㈧的較高值至區(qū)域⑶的較低值的穩(wěn)定性減小。由于 力集中于與尖邊緣接觸的材料上，厚度上的改變可能為穩(wěn)定性的減少，之后是穩(wěn)定性的增 加。術(shù)語“頸縮”通常用于在溫度基本上在其熔化范圍以下拉伸聚合物薄膜的情況。 其表示拉伸過程突然發(fā)生，以致于膜的一部分看起來象在肩膀上的頸部。在本發(fā)明中，在該 “頸縮”區(qū)中的最小厚度優(yōu)選地不大于環(huán)繞幅面(B)材料的厚度的50%。三種結(jié)構(gòu)元件的組合，即所描述的帶形區(qū)域(A)、橫向溝紋(C)，及剩下的互相連 接的幅面(B)，為該產(chǎn)品提供強(qiáng)度性質(zhì)與織物感覺的組合，這對(duì)膜產(chǎn)品來說是獨(dú)特的。這些 溝紋(C)為極端薄的區(qū)域或者規(guī)則的裂縫，其對(duì)柔性具有特別的重要性。非常適合用于本發(fā)明的原料為這樣的膜，其在數(shù)量上至少50%是由HDPE或等規(guī) 或間規(guī)PP組成，優(yōu)選HMWHDPE，但其它熱塑性聚合物材料也是可用的，包括生物可降解聚合 物。在每一第一凹槽輥上的溝槽可能為圓形，或可能為與該輥的軸線成不小于85°的 角度的螺旋形，以使得區(qū)域(A)與幅面(B)平行于該機(jī)器方向(machine direction)延伸， 或與機(jī)器方向成一小角度延伸。該圓形形狀的變體為波浪形表面形式，這將于下文描述。每一幅面(B)的平均規(guī)格優(yōu)選地最高為該兩相鄰區(qū)域(A)平均規(guī)格的70%。此也 可以在顯微鏡中查看。在這方面，在區(qū)域(A)及相鄰幅面(B)之間的分隔線被認(rèn)為是這樣 的位置，在該位置其厚度是所述區(qū)域(A)最厚部分與所述幅面(B)最薄部分之間的平均值。如權(quán)利要求1中所提及，先決條件是，在區(qū)域㈧的主要定向方向與㈧延伸的方 向形成不大于80°的角度。不能給出該角度的大致定量下限，因?yàn)檫@取決于聚合物材料、起始材料中的定向、膜的厚度及其它參數(shù)。通常此角度不應(yīng)低于10°，且通常不低于20° 的角度是優(yōu)選的，但在某些情況中以大約5°的角度實(shí)現(xiàn)良好的結(jié)果。然而，在簡單實(shí)驗(yàn)之 后，對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言該選擇是容易的。在該第一凹槽輥上的齒頂大致平坦的表述意味著它們可以在垂直于凹槽的截面 中輕微地彎曲(也就是凸起的)，只要它們能夠產(chǎn)生如上文指明的明顯的分隔，或它們可以 具有輕微突出的邊緣部分，也就是輕微地凹陷，如WO 06/072604的圖6中及WO 06/120238 的圖8中所示。這種突出可以用于使得在㈧及⑶之間的分隔特別地明顯。當(dāng)區(qū)域(A)及幅面(B)變成平行或幾乎平行于機(jī)器方向時(shí)，意味著在相互咬合的 凹槽輥之間冷拉伸的原始膜或多個(gè)膜必定具有與機(jī)器方向形成一角度的主要定向方向。這 可以通過螺旋形切割大體上定向在其縱向方向的管狀膜的該方法形成該起始膜而實(shí)現(xiàn)。這 可以僅僅通過在熔融或半熔融狀態(tài)中定向，或該起始膜可能額外地通過冷拉伸沿機(jī)器方向 定向。螺旋形切割可以例如于U. S. 5，248，366中所公開地實(shí)行。此已有的方法是簡單、 安全且實(shí)用的。然而，如果在該起始膜中僅需要熔融定向，則管狀膜可以在從擠出模頭脫離 期間通過相對(duì)于脫離裝置旋轉(zhuǎn)該擠壓模頭而具有螺旋形延伸的熔融定向。這種制成偏斜定 向的方法也是熟知的。如在前文中提及，本發(fā)明的主要目的是提供具有織物柔軟與溫暖觸感的膜。為此， 該膜或在該組件中每一膜的平均規(guī)格優(yōu)選地不超過20gnT2，且更優(yōu)選地不超過15gnT2或甚 至不超過lOgm—2。在這方面，應(yīng)提及的是，實(shí)際上分離在一組件中的這些膜且分別地秤重它 們通常將不困難。這在下文進(jìn)一步解釋。進(jìn)一步著眼于上文提及的本發(fā)明的主要目的，即獲得柔軟及溫暖的觸感，有利的 是，該每一區(qū)域(A)的寬度最大為2mm，優(yōu)選地最大1mm，且更優(yōu)選地最大0. 5mm，而有利地區(qū) 域(A)陣列的間隔最大為4mm，優(yōu)選地最大2mm，且更優(yōu)選地最大1mm。為了良好次序的緣故，應(yīng)提及的是GB 1，526，722及US 5，028，289公開了用于制 造交錯(cuò)積層的方法，其中具有主要縱向熔融定向的熱塑性聚合物材料的管狀膜被螺旋地切 割以使得熔融定向傾斜線地延伸，然后以這些熔融定向彼此交叉地進(jìn)行組裝，且在凹槽輥 之間一起橫向拉伸。然而，這些凹槽輥不適于在展現(xiàn)不同度數(shù)或方向的定向的區(qū)之間產(chǎn)生 明顯的分隔。相反地，其目的是制造相對(duì)平滑的交錯(cuò)積層，且優(yōu)選地在這些凹槽輥之間的橫 向拉伸發(fā)生在多個(gè)步驟中。本發(fā)明的一個(gè)非常重要的實(shí)施例的特征在于區(qū)域(A)是波浪形的，每一波浪在這 種區(qū)域的寬度上延伸，使得沿著區(qū)域(A)的每一段以大致蜿蜒的方式延伸，且幅面短于相 鄰的區(qū)域(A)的部位以穩(wěn)定該波浪。圖7示處該波浪的優(yōu)選最小高度(h)。該波浪做為一 種絨毛以通過其隔熱效果提供溫暖的感覺。其也給予該材料具美感的織物外觀。如果微片 狀的顏料散布在該聚合物材料中，例如由礦物質(zhì)石墨制成或基于云母，該材料將得到似鉆 石的光澤。類似的效果可以通過真空涂覆產(chǎn)品的表面而獲得，例如用鋁涂覆。當(dāng)膜或膜組件離開具有大致平坦的齒頂?shù)南嗷ヒШ系陌疾圯仌r(shí)，該波浪自然地出 現(xiàn)。原因在于幅面的拉伸引入張力，該張力在機(jī)器方向中也具有分量，因此當(dāng)張力釋放時(shí)， 幅面也沿著機(jī)器方向收縮。因此，需要注意的是，熱塑膜的任意單軸拉伸將引入在垂直于該 拉伸方向上的收縮的趨勢(shì)。已發(fā)現(xiàn)本發(fā)明中的已存在的定向角度增強(qiáng)了這種收縮。區(qū)域(A)幾乎部承受拉伸力，因?yàn)檫@種力由尖邊緣吸收，所以在凹槽輥推過程后幾乎不具有收縮 的趨勢(shì)，但當(dāng)幅面收縮時(shí)形成褶。在某些應(yīng)用中，這種“絨毛”效果不是理想的，該波浪可以通過在升高溫度下在機(jī) 器方向中拉伸而消除。然而，該“絨毛”效果也可以被增強(qiáng)。為了此目的，該所描述、在相互嚙合的第一凹 槽輥之間的冷拉伸的程度可通過使得該對(duì)凹槽輥中至少一個(gè)輥的齒頂具有波浪形表面形 狀而相繼地變化。這將結(jié)合附圖進(jìn)一步詳細(xì)說明?！跋嗬^定向”(Sequential orientation)或“相繼拉伸，，(sequential stretching) 是熟知的術(shù)語，表示定向度或拉伸重復(fù)地變化。這包括該定向或拉伸重復(fù)是為零的可能性。當(dāng)通過使用在相互咬合的凹槽輥的一個(gè)或兩個(gè)表面上的相對(duì)深的波浪而使得此 “絨毛”效果特別明顯時(shí)，與波浪形凹槽輥的齒頂接觸的膜材料可能局部地松開在橫向方向 幾乎未拉伸的區(qū)域(A)與更強(qiáng)烈地拉伸且可選地原纖化的區(qū)域(B)之間明顯的分隔。因 此，根據(jù)本發(fā)明的有利產(chǎn)品，以單個(gè)膜或膜組件的形式，其特征在于這些線性延伸區(qū)域(A) 形成間斷線等，由薄于(A)的幅面形成的間斷(D)的區(qū)域大致類似于幅面(B)，且在所述兩 幅面區(qū)域之間不具有任何明顯的邊界，因此，包括其較薄的間斷(D)的每一間斷的線性區(qū) 域(A)為波浪形的，幅面(D)形成波浪的波峰。如已經(jīng)提及的，起始膜的主要定向方向的建立可限于在機(jī)器方向進(jìn)行的或與擠出 相關(guān)的螺旋地進(jìn)行的熔融或半熔融狀態(tài)中發(fā)生，或其可包含在該機(jī)器方向的冷拉伸程序。 這種先于螺旋形切割且先于凹槽輥拉伸的冷拉伸可以為具有優(yōu)點(diǎn)的相繼縱向拉伸，其優(yōu)選 地在具有平行于軸線延伸的齒的第二凹槽輥之間拉伸。優(yōu)選地，在每一區(qū)域(A)中的厚度 及定向度相繼變化不長于10mm，更優(yōu)選地不長于5mm。在這種類型的凹槽輥之間實(shí)行相繼m.d.拉伸是熟知的。由于齒在該膜上垂直于 該膜的表面施加壓力，通常接觸該一個(gè)或兩個(gè)輥的齒的膜部分將接受最高定向。有多種理由使用這種相繼拉伸。一個(gè)理由有關(guān)產(chǎn)品的抗撕裂程度及抗穿強(qiáng)度。這 些性質(zhì)通常當(dāng)該定向度低時(shí)是最好的，但另一方面上，可能需要在螺旋形切割之前的冷拉 伸，以充分地降低平方米重量。冷拉伸比率在范圍約1.5-2.0通常為優(yōu)選的。然而，在這種 低比率及在連續(xù)方式中實(shí)行冷拉伸的任何嘗試通常將給出非常不規(guī)則的結(jié)果，彼此之間隨 機(jī)地有拉伸較多與拉伸較少或甚至未拉伸的區(qū)域，而在這些比率中的相繼拉伸如提及地在 該變化中帶來次序。該膜的差異拉伸的部分將從而形成橫向帶。此外，使用該相繼拉伸具有不可思議的效果，S卩，對(duì)在這些區(qū)域(A)中的波浪生成 具有重要的影響。當(dāng)相繼拉伸的管狀膜在相繼拉伸的后松弛時(shí)，已被拉伸最多的帶將進(jìn)行 某些橫向收縮。這使得拉伸較少的帶形成松弛，這在具有尖邊緣齒頂?shù)陌疾壑g的冷拉伸 步驟期間增強(qiáng)了區(qū)域(A)中波浪的形成。另外，區(qū)域(A)的波浪在厚于膜其余部分的點(diǎn)處 變得特別地穩(wěn)定。在膜中通過壓花(embossment)制成突出隆起是熟知的，然而通過熟知的壓花，這 些隆起一般地變成薄于周圍材料，所以在溫和壓力下輕易地松開其突出形狀。根據(jù)權(quán)利要 求3及尤其地根據(jù)權(quán)利要求4、5、20和/或28的產(chǎn)品在這方面較好，由于突出的“隆起”在 此形成了膜材料的較厚部分，而環(huán)繞“隆起”的材料大部分是較薄的，且提供想要的產(chǎn)品柔 性。
離開具有尖邊緣的齒頂?shù)陌疾圯伒哪せ蚰そM件將會(huì)平行于區(qū)域(A)及幅面(B)深 深地打褶，且通常必須橫向地延伸以移除這些打褶。這可以通過香蕉輥或類似的簡單裝置 進(jìn)行。該材料在該延伸形式中可為熱穩(wěn)定的，且可執(zhí)行輕微的張繃，優(yōu)選地同時(shí)容許其在區(qū) 域(A)及幅面(B)的連續(xù)方向的一些收縮。這些張繃設(shè)備可能為非常簡單的成對(duì)皮帶，由 于所涉及力通常較低。例如通過在將其進(jìn)料至該張繃設(shè)備之前使得膜或膜組件具有垂直于 區(qū)域(A)及幅面(B)延伸的打褶，從而獲得所述的收縮。在本發(fā)明的第二特別重要的實(shí)施例中的產(chǎn)品為一交錯(cuò)積層，這在權(quán)利要求6中更 明確地說明。這種產(chǎn)品除了織物感覺之外，通常展現(xiàn)特別良好的抗拉性質(zhì)、抗撕裂擴(kuò)展性及 抗穿強(qiáng)度。上文提及的區(qū)域(A)的波浪形狀的優(yōu)點(diǎn)通常也適用于本發(fā)明的此實(shí)施例。在每一膜在具有尖邊緣的齒頂?shù)陌疾圯佒g冷拉伸之后，這些單個(gè)的膜可在一分 開的程序中結(jié)合。優(yōu)選地每一膜的膨松性應(yīng)通過執(zhí)行結(jié)合而保存，同時(shí)在這些層壓輥之間 保持小的距離，該結(jié)合如以熔融絲作為黏合劑的擠出層壓工藝。一較簡單的方法，其一般提供較高的抗拉強(qiáng)度但較小的膨松性，該方法通過將膜 組件進(jìn)料至該拉伸輥縫中，其中膜組件以其原本的主要定向方向處于十字交叉配置中，從 而整合層壓與在尖邊緣齒頂之間的冷拉伸。在這些膜通過此輥縫之后，在不同交叉層壓膜 中的區(qū)域(A)將沿著其全長準(zhǔn)確地覆蓋彼此，且幅面(B)將同樣地覆蓋彼此。在通過這些 步驟制造的交錯(cuò)積層中，該斷裂延伸率優(yōu)選地是不小于100%，且該極限抗拉強(qiáng)度不小于 IOMPa,優(yōu)選地不小于15MPa，參照2. 5cm寬的樣品在速度對(duì)應(yīng)于每分鐘500%長度下的拉伸 測試。在此冷拉伸期間在這些膜之間可建立黏合或阻滯(blocking)，該黏合或阻滯局限 于這些區(qū)域(A)與(D)，或局限于在幅面(B)與區(qū)域(A)或(D)之間的邊界，其通常使用通 過共擠出已具有適合的層壓層的膜。任何用于將這些膜黏合或阻滯在一起的方法優(yōu)選地是 受限的，從而每一幅面(B)大部分仍然未黏合且未阻滯。(術(shù)語“阻滯”通常用于非常弱的 黏合，該黏合可通過剝離而消除而不扭曲這些膜)。需要注意的是，在區(qū)域(A)與幅面(B)之間的邊界，也就是在被拉到這些尖邊緣的 膜部分中，該阻滯趨勢(shì)是非常明顯的，且當(dāng)使用在約60°C下變成輕微黏質(zhì)的層壓層時(shí)，在室 溫下在這些尖邊緣齒頂之間的冷拉伸在許多情況中可以提供足夠用于積層的實(shí)際應(yīng)用的 阻滯。然而，對(duì)某些應(yīng)用需要較強(qiáng)烈的黏合，但依舊使幅面(B)未黏合且維持區(qū)域(A)及 ⑶的波浪。這可以通過局部加熱區(qū)域㈧及⑶中的區(qū)而建立，局部加熱在具有尖邊緣的 齒頂?shù)陌疾圯佒g的拉伸之前或之后進(jìn)行。這種加熱可以另一組凹槽輥實(shí)行，該另一組凹 槽輥被調(diào)整以對(duì)準(zhǔn)尖邊緣的齒頂，這將進(jìn)一步結(jié)合圖5說明。針對(duì)特別良好的穿孔性質(zhì)的一特殊交錯(cuò)積層根據(jù)權(quán)利要求10構(gòu)建。這種裝置結(jié) 合圖8進(jìn)一步描述。在本發(fā)明的第三特別重要的方面，這些幅面(B)處于原纖化或貫穿微孔隙狀態(tài) 中，該原纖化基本上遵循局部的主要定向方向，而區(qū)域(A)是較少原纖化的，優(yōu)選地基本上 未原纖化且具有較少(優(yōu)選地非常少)的貫穿微孔隙。為了實(shí)現(xiàn)這種結(jié)構(gòu)，該起始膜材料及 在這些尖邊緣的齒頂之間的冷拉伸的參數(shù)的選擇可適于產(chǎn)生幅面的原纖化或貫穿微孔隙， 同時(shí)維持其內(nèi)聚力及其與(A)的整體連接，這種原纖化基本上平行于該局部的主要定向方 向。因此，該起始材料可包含添加劑，其適合用于產(chǎn)生這種原纖化或貫穿微孔隙。
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該方法的一個(gè)實(shí)施例在權(quán)利要求32中說明，另一個(gè)實(shí)施例在權(quán)利要求33中說明。 兩者進(jìn)一步在下文解釋。然而，根據(jù)本發(fā)明第三方面的結(jié)構(gòu)也可以通過在一定條件下在凹 槽輥之間執(zhí)行拉伸而建立，其形成連續(xù)結(jié)構(gòu)的幅面，但具有平行“頸縮”區(qū)形式的溝紋(C) (見圖1及其說明)。拉伸之后，但優(yōu)選地與此一致，該“頸縮”區(qū)隨后被破壞以形成真正的 裂縫。這種破壞作用可以不同的方法執(zhí)行，但優(yōu)選地使張繃的產(chǎn)品在一熱空氣流上方通過， 且調(diào)節(jié)處理?xiàng)l件(空氣溫度、空氣速度、該膜的速度)使得破壞總體限制在“頸縮”區(qū)。形 成裂縫的這種方法的一個(gè)優(yōu)勢(shì)是，通過加熱斷裂的聚合物部分已失去其定向從而有助于避 免進(jìn)一步分裂。為了解根據(jù)權(quán)利要求32及33的這些方法，可參考英國專利第1，148，382號(hào) (Rasmussen)。此專利涉及通過原纖化由聚合物混合物制成的定向膜來制造極其精細(xì)的纖 維網(wǎng)。這種纖維網(wǎng)如此制成(引用自該專利)“通過在熔融可結(jié)晶的高分子量聚合性材料 A時(shí)與聚合性材料B膠體混合，該聚合性材料B化學(xué)上不同于A，且與A相比具有較低的熔 點(diǎn)及較高的熔融指數(shù)，將該熔融混合物擠出為薄片且通過在該薄片依舊是熔融時(shí)強(qiáng)烈在該 擠出方向中拉伸該薄片而相位定向該薄片，首先冷卻該拉伸的薄片以使得該聚合性材料A 結(jié)晶且凝聚，而同時(shí)保持該聚合性材料B在流體狀態(tài)，膨潤(swelling)或部分地浸出該聚 合性材料B，且通過在橫截于該定向方向的方向中拉伸，分裂該因此形成的膜材料”。(這些記號(hào)A及B的使用當(dāng)然不同于在本權(quán)利要求中使用的相同記號(hào))。所述專利說明的是在這種條件下稱為B的聚合物將傾向于在稱為A的聚合物的 “針狀晶體” (crystal needles)周圍形成薄膜，盡管在相鄰晶體形成之間依舊有直接連接。 該專利也提及聚氧乙烯為適合的“B”聚合物。結(jié)合本發(fā)明，浸出或膨潤一成分不是經(jīng)濟(jì)上可行的，但在該舊專利中所描述的該 結(jié)構(gòu)，也就是由精細(xì)膜部分分離的針形晶體形成非常適合用于該原纖化。這是權(quán)利要求32 及33的背景。當(dāng)考慮到權(quán)利要求32時(shí)，值得注意的是，盡管提及的兩種聚乙烯從化學(xué)上看來是 大致完全一致的，在其分子量上的大差異造成HMWHDPE形成所描述的“針狀晶體”，而另一 個(gè)HDPE在這些針狀體之間形成更脆性的“膜”。這樣在產(chǎn)品中提升了可分裂性而同時(shí)依舊 維持適合的高強(qiáng)度。權(quán)利要求33的方法特別用于制造尿布，即用于與皮膚直接接觸的該幅面。該尿液 將部分地溶解水溶性聚合物，水溶性聚合物通過分裂已暴露于裂縫表面。從而其將在該皮 膚上進(jìn)行潤滑。可添加消毒劑至此水溶性聚合物。對(duì)大部分但非所有的應(yīng)用，本發(fā)明的第三方面，也就是原纖化或貫穿孔隙的形成， 優(yōu)選地結(jié)合第一實(shí)施例，也就是這些區(qū)域(A)(當(dāng)存在時(shí)，及(C))的波浪，和/或結(jié)合第二 實(shí)施例，也就是交錯(cuò)層壓，一同實(shí)現(xiàn)。根據(jù)本發(fā)明制成的膜或膜組件可以非常適合用于制造具有特殊性質(zhì)的袋子及用 于制造多種類型的衛(wèi)生產(chǎn)品。作為一例子，基本上為非原纖化形式且不具有貫穿孔隙的膜 或膜組件非常適合用于垃圾袋。如上文描述，通過使用在一個(gè)或兩個(gè)相互咬合的凹槽輥上的相對(duì)深的波浪，該冷 拉伸可能使得區(qū)域(A)具有間斷線而不是連續(xù)線。為了實(shí)現(xiàn)特別高的膨松性和/或原纖化 程度或貫穿多孔性，但在某些限度地?fù)p害強(qiáng)度性質(zhì)的情況下，該效果可能取得如此多所以這些區(qū)域(A)失去了線性且變成許多配置在線性陣列中的“點(diǎn)”。本發(fā)明也包含適合用于實(shí)行這些描述的方法步驟的任何新裝置。
現(xiàn)在將參閱附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)描述。圖1是為一顯微照片，其示出根據(jù)本發(fā)明的單個(gè)膜。其是根據(jù)實(shí)施例1所描述的 而制造的膜。圖2a、2b及2c是根據(jù)本發(fā)明的交錯(cuò)積層的草圖，但忽略溝紋(C)。區(qū)域㈧的打 褶是視為向外拉伸。圖2a示出該積層的一層，圖2b示出另一個(gè)層，兩側(cè)示出為沿著區(qū)域 (A)與幅面(B)的方向相互地移置。遍布在圖2a與2b上陰影線表示主要定向方向。圖2c顯示積層的橫截面，示出幅面(B)被拉薄且未被黏合，而區(qū)域(A)至少在一 些點(diǎn)或線上或沿著(A)與(B)之間的邊界相互黏合在一起。需注意的是，在圖2c中厚度的 顯示比例是區(qū)域㈧與幅面⑶寬度的顯示比例的10倍。圖3示出兩凹槽輥的表面部分的軸向剖面圖，兩凹槽輥具有帶尖邊緣的圓形齒 頂，它們相互咬合且拉伸膜或膜組件。圖4為表示兩條線路的兩流程圖，兩條線路一起生產(chǎn)根據(jù)本發(fā)明的交錯(cuò)積層。該 兩步驟“在線性條紋中層壓與黏合”及“在尖邊緣的凹槽輥之間對(duì)準(zhǔn)條紋T.d.拉伸”通過 在圖5中示出的裝置實(shí)行。圖5以軸向剖面圖示出一些凹槽輥的表面部分，這些凹槽輥首先在條紋中將兩個(gè) 或更多個(gè)膜黏合在一起，然后橫向地拉伸該組件未黏合的條紋，所有凹槽輥都在相應(yīng)的操 作溫度下準(zhǔn)確地彼此對(duì)準(zhǔn)。圖6是為一流程圖，其示出用于制造交錯(cuò)積層的簡化方法，所有都成一行。圖7是為一草圖，其用作用于說明區(qū)域(A)的打褶深度的基礎(chǔ)。圖8是為一草圖，其示出在特制產(chǎn)品中的角度，這些角度在區(qū)域(A)的延伸(方向 1)及在兩交錯(cuò)層積膜的這些區(qū)域中的主要定向方向(方向2及3)之間。圖9a及9b為橫截面視圖，表示結(jié)合圖3描述的凹槽輥的齒頂?shù)谋砻嫘螤畹母男汀DIOa及IOb為草圖，示出兩種不同的波浪圖案，這兩種波浪圖案可以用在圖9a 及9b中示出的輥形獲得。圖11為流程圖，示出特別實(shí)用的制造步驟的組合。圖12為類似于圖1的一顯微照片，示出根據(jù)本發(fā)明的單個(gè)膜。在此情況中，膜根 據(jù)實(shí)施例3所描述的、使用圖9a中示出的輥制造。圖13為一草圖，其示出展開溝紋(C)從“頸縮區(qū)”變成開放的裂縫的方法。該草 圖是平行于機(jī)器方向(machine direction)繪制的。圖14是為根據(jù)本發(fā)明的膜結(jié)構(gòu)的示意圖，對(duì)應(yīng)于在顯微照片圖1中的真實(shí)圖。這 些參考字母(A)、⑶及(C)的意義可從圖1的說明中得知。
具體實(shí)施例方式圖2a、2b及2c、圖4及圖6不需要進(jìn)一步的說明。圖1的顯微照片示出根據(jù)實(shí)施 例1中說明的而制成的單個(gè)膜，且示出線性延伸區(qū)域(A)及幅面(B)，線性延伸區(qū)域(A)是
11波浪形的，每個(gè)波浪跨越這種區(qū)域的寬度延伸，幅面(B)在圖3中示出的相互咬合的凹槽輥 上的尖邊緣的齒頂之間已拉薄。幅面(B)包含極端薄的“頸縮”區(qū)(C)。如照片示出的，在
(A)及(B)之間是有明顯的分隔。需注意的是，該聚合物材料已著白色且背景是為黑色的。為了強(qiáng)調(diào)該波浪，該照片是以一束大致與㈧及⑶延伸的方向平行的光線投射 在樣品上而拍攝的。來自同一膜材料但以其它角度拍攝的樣品顯微照片的測量顯示，單個(gè) 波浪的半波長(1)與波高(h)之間的比率(1/h)大致地為約4 1。圖7的草圖是為了避 免對(duì)這里所說的半波長(1)及波高(h)有任何誤解而繪制。為了對(duì)照，在圖7中的該比率 (1/h)為3 1。認(rèn)為高達(dá)約8 1的比率也將為根據(jù)本發(fā)明的薄膜提供溫暖的感覺。雖然在區(qū)域(A)中的主要定向方向與這些區(qū)域的延伸形成45°的角度(這可從 實(shí)施例1中所描述的制造方法中得知)，但在該顯微照片中的黑色斜線顯示了在尖邊緣的 齒頂之間的拉伸已如何將該角度在這些幅面(B)中變得更大。這些線顯示為裂縫，但嘗試 使空氣透過獲得否定的結(jié)果，表示它們是為極其薄的膜部分，或換言之，“頸縮”區(qū)。頸縮區(qū) 對(duì)膜的柔性尤其有利，且當(dāng)兩膜被一起拉伸以形成根據(jù)本發(fā)明的交錯(cuò)積層時(shí)也出現(xiàn)這些頸 縮區(qū)。另一方面，這些似裂縫的線還顯示，通過修改該原料組合物和/或修改工藝條件的參 數(shù)，和/或通過隨后的破壞工藝，容易形成真正的裂縫和/或貫穿微孔隙。這可例如通過使 得組合物基于較在實(shí)施例1中使用的HMWHDPE更不抗裂開的聚合物等級(jí)，和/或通過混合 裂開誘發(fā)粒子來建立。在這方面，這種粒子的濃度可以且應(yīng)當(dāng)遠(yuǎn)低于當(dāng)在拉伸期間產(chǎn)生貫 穿微孔隙時(shí)通常所使用的濃度。在該先前的總的說明中，提到每一幅面(B)的平均規(guī)格的優(yōu)選的界限，其表達(dá)為 相鄰區(qū)域(A)的平均規(guī)格的百分比。如果這些幅面(B)已具有裂縫，則這些裂縫微面積必 須包括在平均值的計(jì)算中，貢獻(xiàn)為規(guī)格零。如上文提及，該顯微照片顯示根據(jù)實(shí)施例1描述的所制成的單個(gè)膜。這個(gè)實(shí)施例 也描述以相同起始膜為基礎(chǔ)的2-層交錯(cuò)積層的試驗(yàn)生產(chǎn)。改交錯(cuò)積層的顯微照片看起來 與圖1相同，除了這些幅面(B)的圖片顯示了似裂縫的十字交叉線，但事實(shí)上是為該兩膜中 極端薄的拉伸線。圖2a、2b及2c顯示根據(jù)本發(fā)明的交錯(cuò)積層中的兩膜如何具有完全覆蓋彼此的區(qū) 域(A)，及也完全覆蓋彼此的較薄的幅面(B)。已經(jīng)提到過，溝紋(C)在這些圖中被忽略。 如在圖2c中顯示，幅面(B)是未黏合或未阻滯在一起的，而區(qū)域(A)至少是阻滯在一起的。 這通常是通過層壓層等(未顯示于該草圖中)而建立。如在總的說明中所提及，在(A)及
(B)之間的邊界處阻滯的趨勢(shì)較高。這是因?yàn)閮赡ぴ诎疾圯伒凝X頂?shù)募膺吘壣蠌?qiáng)烈地牽引 到一起。然而，優(yōu)選地區(qū)域(A)的主要部分應(yīng)規(guī)則地黏合在一起，這將結(jié)合圖5描述。如圖2a及2b的陰影線所指出，定向的方向到處十字交叉。該兩膜在這些區(qū)域(A) 中的定向與這些區(qū)域延伸的方向(其通常為但并非總是為機(jī)器方向)形成的角度在此顯示 為正45°和負(fù)45°，但實(shí)際上其可以為從約+/-5°至+/-80°的任何角度。然而，其不需要如這里所示的為對(duì)稱的，且相對(duì)于區(qū)域(A)及幅面(B)延伸的方向 看時(shí)，在該兩膜中的定向甚至可能為單側(cè)的。這在圖8中示出，其中(1)是為(A)及(B)延 伸的方向，(2)是在該交錯(cuò)積層中一個(gè)膜的定向主要方向，及(3)為另一個(gè)層中的主要定向 方向。在這兩中情況下，這些定向都參考區(qū)域(A)。在權(quán)利要求10中，更確切地表達(dá)出這種 定向布置。這種非常不對(duì)稱布置的用途是為了使得交錯(cuò)積層具有特別良好的抗穿孔性，然而是在損害某些其它強(qiáng)度性質(zhì)的情況下。參閱圖3，這些使得幅面(B)被分段橫向拉伸的相互咬合的凹槽輥(112)及(113) 在它們帶有尖邊緣(115)圓形齒上具有平坦齒頂(114)。(在軸向剖面看見是平的，在垂 直于軸線的剖面圖中它們是圓形的)。這使得拉伸限于這些幅面，這些幅面在此編號(hào)為 (111)。膜材料位于平齒頂(114)上的部分形成了幾乎未拉伸的區(qū)域(A)。為了完全避免拉 伸這些區(qū)域，凹槽輥優(yōu)選保持于低溫，例如15至20°C，而膜的其余部分可以用例如溫度約 40°C的溫暖空氣進(jìn)行處理。在該輥表面的制造中，對(duì)精密度的需求較高，用短片段制成輥的 外部是非?？扇〉?。如在總的說明中提及，在輥112或113中的一個(gè)上，齒頂可以具有圓化的邊緣或到 處都可以被圓化，因此橫向拉伸及薄“頸縮”區(qū)或裂縫的形成也發(fā)生在這些齒頂上。這意味 著幅面(B)將寬于區(qū)域(A)。一定的強(qiáng)度值可能因此加強(qiáng)，而織物外觀變成較不明顯。當(dāng)在一個(gè)輥(112)或(113)上的齒頂被圓化或具有圓化的邊緣時(shí)，該輥優(yōu)選地應(yīng) 被加熱，例如加熱至約15-20°C之間的溫度。該方法可有利地發(fā)生在約40°C空氣溫度的氣 氛中。該膜首先通過此氣氛而預(yù)熱，然后其進(jìn)入相對(duì)冷的輥以冷卻這些區(qū)域(A)，且最后膜 在兩輥之間的輥縫中被橫向地拉伸。此拉伸包含了該溫暖的膜部分。在圖4的流程圖中是稱為“以線性條紋層壓及黏合”及“在尖邊緣的凹槽輥之間 對(duì)準(zhǔn)條紋T. d.(橫向方向)拉伸”的這些方法步驟，這些方法步驟用圖5示出的機(jī)器執(zhí)行。 第一個(gè)所提到的步驟用具有軸項(xiàng)(118a)及(119a)的輥(118)及(119)執(zhí)行。這些輥被加 熱，例如至約90°C，以在膜上的層壓層之間建立黏合。為了在層壓的不同線性條紋中實(shí)現(xiàn)均 勻的溫度，輥(118)的上游可以有一第三凹槽加熱輥，但這未示出。黏合在輕微相互咬合的 凹槽輥(118)及(119)之間的輥縫中建立。這些輥上的齒頂(120)是圓化的。為了實(shí)現(xiàn)黏 合，在這些凹槽輥之間必須有某些咬合，但優(yōu)選地這些咬合被最小化，從而最小化在該步驟 的任何拉伸。生成幅面⑶的拉伸發(fā)生于具有軸線(112a)及(113a)的輥(112)及(113)之間。 這些輥構(gòu)造類似于圖3中的(112)及(113)，具有帶尖邊緣等(115)的齒頂。它們優(yōu)選通過 循環(huán)水保持在約室溫。為了避免兩膜之間在幅面⑶中黏合，所有這些凹槽輥必須確切地對(duì)準(zhǔn)，如點(diǎn)化 線(121)所示。這種對(duì)準(zhǔn)意指這些輥在其中具有不同溫度的操作條件。在制造時(shí)，凹槽的 節(jié)距必須相應(yīng)地計(jì)算。(Im長的鋼輥溫度增加10°C膨脹約0. Ilmm)。可以顛倒膜通過這些輥的路徑，使得在這些尖邊緣的齒頂之間的拉伸先于在熱圓 化的凹槽輥上的層壓而進(jìn)行。當(dāng)使用這種路徑時(shí)，在輥(118)及(119)上的圓化齒頂之間 必須有深的咬合。另外，依舊參照該顛倒路徑，輥(118)可以由一壓合輥(nip roller)取代，該壓合 輥涂覆有軟橡膠且優(yōu)選被加熱。在這種情況中，在輥縫中僅僅每隔一個(gè)的區(qū)域(A)將被黏 合。如果前述這些凹槽輥中一個(gè)具有如圖9a或9b顯示的波浪形表面形狀，而相配的凹槽 輥為完全的圓形，必定是后者與該橡膠輥一起形成輥縫。該輥縫也使通過輥縫的A區(qū)域產(chǎn) 生輕微的U-形，從而改善在一個(gè)方向上的硬度。圖7已經(jīng)結(jié)合圖1的說明描述。圖8已經(jīng)結(jié)合圖2a及2b的說明描述。
圖9a示出在實(shí)施例3中使用的一個(gè)尖邊緣凹槽輥的表面波浪。與其嚙合的尖邊緣 凹槽輥具有圓形表面，不具任何波浪。如在該草圖中所示，該波浪的形狀大致為正弦曲線， 但其曲率半徑在距輥軸線的距離最大處為最大(事實(shí)上在實(shí)施例3中使用的該曲率半徑為 68mm，等于該輥半徑)且在該距離最小處為最小(0.5mm)。根據(jù)想要的膜結(jié)構(gòu)，也可以為其 它情形，或上述的兩半徑可以是相等的。在此系統(tǒng)中，這些凹槽輥之間的拉伸/壓花將形成 大體上從膜或膜組件的一個(gè)表面突出的細(xì)長“兜”?；蛘?，兩凹槽輥可以具有正弦曲線表面形狀，且組裝從而在一個(gè)輥上的最大直徑 區(qū)域(200)相配于在另一個(gè)輥上的最大直徑區(qū)域。在這種情況中，從一個(gè)表面突出的每一 個(gè)“兜”將具有從相反表面突出的兩個(gè)相鄰的“兜”。為了避免該膜的過度拉伸，在此系統(tǒng)中 的波浪形輥表面一般應(yīng)淺于在上文描述的該系統(tǒng)中優(yōu)選的該波浪。在兩表面上制作“兜”也可以以每一個(gè)輥形成為圖9b所示的一對(duì)輥實(shí)現(xiàn)。該兩輥 必須相互地調(diào)整，使得在一個(gè)輥上距輥軸線最大距離的位置(200)對(duì)應(yīng)于在另一個(gè)輥上兩 相鄰的類似位置(200)之間的中央(201)。例示于圖9b中的輥類型也可以與具有圓形表面而不具有任何波浪的輥一起使 用。在此情形，在該膜中可以產(chǎn)生相對(duì)短的隆起。就在該輥上每一波浪的“尖端”，這些邊緣 可被圓化(見下文)以促進(jìn)膜的隆起上的尖端的原纖化(fibrillation)。這些尖端甚至可 以被完全地穿透。在圖IOa及IOb中，這些凹槽輥中的一個(gè)具有波浪形表面，另一個(gè)具有圓柱形表 面，相似于圖9a。由波浪表面形成的線性區(qū)域㈧的波峰被標(biāo)記為(202)。圖IOa中，在一 個(gè)區(qū)域(A)中的每一波峰直接地鄰近兩相鄰區(qū)域(A)的每一個(gè)中的波峰，其通過具有波浪 形表面的輥形成。這使得該產(chǎn)品看起來好像是編織的且增強(qiáng)柔軟度。在圖IOb中是相反的。在一個(gè)區(qū)域㈧中的每一波峰位于由具有波浪形表面的輥 形成的、兩相鄰區(qū)域(A)每一個(gè)中的兩個(gè)最接近的波峰之間的中間。這用于提供某些結(jié)構(gòu) 硬度，這在某些情況中是優(yōu)選的，例如對(duì)用于制成袋子的膜。在所有情況中，在這些輥中的凹槽可以通過車削形成，而波浪形表面及尖邊緣最 好通過火花蝕制造。為了使得這些尖邊緣耐磨損，優(yōu)選地，含碳量高的鋼是優(yōu)選的。這通過 火花蝕工藝將變得特別困難。如果希望波浪形齒頂上的尖端被圓化，可以在火花蝕之后藉助電解拋光而完成。為了正確理解圖11，參考US 5，248，366 (Rasmussen)的圖1、2及3及相關(guān)說明。 這些附圖顯示螺旋切割管，該管在該示出的工藝之前以平放的形式供應(yīng)，主要定向方向平 行于其縱向方向。在US5，248，366的圖1中，該展開卷軸(9)、卸除輥(11)及運(yùn)送帶(17) 組裝于機(jī)架(5)和(6)，機(jī)架(5)和(6)進(jìn)行“翻滾”運(yùn)動(dòng)，也就是卷軸(9)或輥(11)的軸 線，及支持且驅(qū)動(dòng)運(yùn)送帶(17)的輥的軸線都圍繞軸線(23)旋轉(zhuǎn)。其垂直于上述提及的輥 軸線，且基本穿過前進(jìn)的平放膜(10)的中央。后者膨脹且在螺旋運(yùn)動(dòng)中承載在一固定心軸 (14)上，空氣幫助膨脹，空氣通過吹動(dòng)穿過心軸(14)的風(fēng)扇(13)而引入。該螺旋運(yùn)動(dòng)通過 輥(11)的圓周速度及該“翻轉(zhuǎn)”的繞轉(zhuǎn)而控制。當(dāng)膨脹的膜(10)通過心軸(14)時(shí)，通過 空氣流潤滑，且保持為穩(wěn)定的管狀形式，直至其借助固定刀(18)螺旋形切割及通過卷取系 統(tǒng)(20)、(21)、(22)收起?，F(xiàn)在參考本說明書的圖11，“翻轉(zhuǎn)”布置的新特征為卸除輥(11)由一對(duì)或是一系列的機(jī)器方向(m.d.)拉伸輥取代或補(bǔ)充。這可能僅僅是一組如上文描述的齒輪輥等。 在該心軸上的螺旋形切割之后，偏斜定向膜可以直接進(jìn)行在這些尖邊緣的凹槽輥之間的 t.d.拉伸/壓花，或其可能首先或同時(shí)地用同樣且同時(shí)制成的偏斜定向膜“夾層”，尤其地 由此兩膜的定向彼此交叉。回到US 5，248，366，圖2及3等示出說明書圖1的方法與裝置的改型。在此改型 中，該展開卷軸(9)的軸線與圍繞其進(jìn)行“翻轉(zhuǎn)”的軸線(23)重合。導(dǎo)引裝置(28)、(29) 及(30)(見圖3)設(shè)置成使得膜11的推進(jìn)通過折迭變成平行于軸線(23)，膜11的推進(jìn)在區(qū) 域(31)中垂直于該“翻轉(zhuǎn)”的軸線(23)開始。執(zhí)行這種“翻轉(zhuǎn)”展開的方法也可以用作本 說明書圖11中所示的第一步驟。在用于管狀膜的“翻轉(zhuǎn)”展開裝置中加入m.d.拉伸輥，然后當(dāng)管在螺旋運(yùn)動(dòng)中 通過心軸時(shí)進(jìn)行螺旋形切割，這本身就是一項(xiàng)發(fā)明，獨(dú)立于使用它來制造似織物的膜產(chǎn)品 (本說明書主要目的)的使用。在這方面，該m. d.拉伸方法不限于使用齒輪輥，而是原則上 可以為通過輥實(shí)現(xiàn)的任何m.d.拉伸方法。另外，將膜形式從平放改變至管未必需要通過空 氣(13)及運(yùn)送帶(17)膨脹。這些特征為優(yōu)選的，但供選方案也可以選擇的。參照?qǐng)D13的草圖，應(yīng)理解的是，當(dāng)該膜(203)進(jìn)入用于熱處理的設(shè)備時(shí)，膜具有圖 1顯微照片顯示出的結(jié)構(gòu)。如在此顯微照片的說明中所提及，這些黑色線在與線性區(qū)域(A) 成銳角的情況下橫跨幅面(B)，且看起來似裂縫，它們并非真正的裂縫，而是極其薄的“頸 縮”區(qū)。在圖13中示出的熱處理的用途是為破壞這些高度拉伸的、極其薄的“線”，因此至 少這些“線”的一部分通過熔融或半熔融轉(zhuǎn)換變成真正的裂縫，但不會(huì)將幅面(B)如此嚴(yán)重 地破壞以致于線性區(qū)域(A)之間的連接被毀壞。膜(203)在垂直于所視平面延伸的狹槽上方被拖拉，狹槽由金屬壁(204)形成，同 時(shí)熱氣體(通常為空氣)如箭頭(205)所示吹經(jīng)該狹槽。在該狹槽的入口有一通道系統(tǒng) (未示出)，用于在該狹槽整個(gè)長度均勻地分布熱氣體，且氣體速度及氣體溫度的理想平衡 通過充填陶瓷礫(206)進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)。該膜(203)在繃緊狀態(tài)下通過該狹槽上方且與壁(204)接觸。壁通過循環(huán)經(jīng)過通 道(207)的冷卻流體而冷卻。絕緣板(208)防止該氣體流的冷卻。在該工藝中，該膜(203)的速度維持恒定，且氣體的溫度及速度通過實(shí)驗(yàn)非常精 確地調(diào)整，以便理想地破壞這些“線”而不造成不理想的進(jìn)一步的破壞。就本發(fā)明人所知，通過首先拉伸使得膜中的小區(qū)域變薄，然后使用熱氣體破壞這 些小區(qū)域，而氣體的接觸時(shí)間、速度及溫度彼此調(diào)整，從而在定向或未定向的膜中形成小的 孔洞或小的裂縫是新穎的。此方法自身視為一發(fā)明，獨(dú)立于其結(jié)合在權(quán)利要求1中限定的 結(jié)構(gòu)的使用。實(shí)施例1平均規(guī)格18. 6微米(以17. 9g/m2測量)的管狀膜是共擠出的，具有下列組成-中間層，總數(shù)的65%除了添加劑及白色母料之外全部為HMWHDPE。-外部表面層，總數(shù)的15%:70%的LLDPE+30%的金屬茂PE，該LLDPE的m.f.i.= 1. 0，該金屬茂PE在50-60°C之間熔化。-內(nèi)部表面層，100%的LLDPE該吹爆比(blow up ratio)是為2. 7 1，且該圓形膜頭孔之間距是為1. 0mm。這意味著該管狀膜雖然其厚度減小約50倍，但其得到強(qiáng)的主要縱向熔融定向。該管狀膜被螺旋形地切割以形成具45°定向的幅面。兩個(gè)這種幅面在定向方向彼 此交叉的情況下在40°C的溫暖輥上組合。與此一致的該組件在圖3中示出的凹槽輥之間橫 向地拉伸。該輥溫度通過循環(huán)水維持在20°C。每一平坦齒頂?shù)膶挾葹?.4mm且在每一輥 上的凹槽節(jié)距為1. 2mm。這在每一組嚙合齒頂?shù)戎g留下0.2mm的空間。該嚙合的深度為 1.00mm，這是以可用的凹槽輥可以獲得的最深深度。在自主皺縮之后平均的t.d.拉伸比率 變成為1.65 1。檢查膜用于黏合，發(fā)現(xiàn)在兩膜之間、在這些膜的橫向拉伸及未拉伸的部分之間的 邊界，有強(qiáng)的阻滯。該螺旋形切割膜中的一些與單個(gè)膜同樣地橫向拉伸。因此獲得的該結(jié)構(gòu)-且類似 于在交錯(cuò)積層中的膜的每一個(gè)-結(jié)合圖1的該顯微照片而描述。該生成的交錯(cuò)積層根據(jù)實(shí)施例2后面的描述進(jìn)行測試。實(shí)施例2使用如在實(shí)施例1中相同的擠壓膜、在45°下的相同的螺旋形切割，及相同的交 錯(cuò)層壓與橫向拉伸/層壓方法，但在螺旋形切割之前，該平放的管狀膜在具有平行于軸線 延伸的齒的凹槽輥之間以相繼方式m.d.拉伸。這些齒的齒頂為具有1.9mm直徑的半圓形， 且在每一輥上的這些凹槽的節(jié)距為5. 0mm。通過在膜中施加的入口張力與出口張力及在這 些輥之間的相互咬合，該平均拉伸比率被調(diào)節(jié)為1.4 1。該拉伸發(fā)生在凹槽輥中一個(gè)的圓 化齒上及這些齒之間，而另一個(gè)輥的齒上的膜保持未拉伸。該生成的交錯(cuò)積層的測試紀(jì)錄在下面。實(shí)施例1及實(shí)施例2膜的比較性測試。該兩交錯(cuò)積層及該擠出管狀膜進(jìn)行抗拉測試，且對(duì)抗直徑10mm、具有半球形尖端 的“角”的穿透而測試其抗穿強(qiáng)度。該抗拉測試在45°或m.d.中或t.d.中切割的25mm寬的試樣上、使用相當(dāng)于每分 鐘500%延伸率的速度進(jìn)行。屈服力、極限抗拉強(qiáng)度及斷裂延伸率根據(jù)應(yīng)變/應(yīng)力圖確定。 目的是為產(chǎn)生一膜其在所有方向展現(xiàn)高極限抗拉張力結(jié)合高的斷裂延伸率。該抗穿孔測試通過在兩環(huán)形物之間緊緊地扣住該膜材料而實(shí)行，這些環(huán)形物每一 個(gè)在其中央具有直徑35mm的圓形開口。該“角”相對(duì)于此開口居中的且以每秒5mm的速度 穿透入該膜材料中直至該膜斷裂。目的是提供高斷裂力以及深的穿透。該斷裂力通過除以 面積而從牛頓轉(zhuǎn)換成MPa，面積為該厚度乘以該角的圓周，兩者都以mm為單位。這些比較性測試的結(jié)果是從下列的這些表中示出。a)角穿孔測試擠出膜，無進(jìn)一步處理，規(guī)格17. 9g/m2
實(shí)施例1，規(guī)格22g/m2 b)抗拉測試擠出膜，無進(jìn)一步處理，規(guī)格17. 9g/m2 實(shí)施例1，規(guī)格22g/m2 實(shí)施例2，規(guī)格19g/m2 實(shí)施例3使用如實(shí)施例1中相同的擠壓膜，且如實(shí)施例2中相同的相繼m. d.拉伸。該螺旋 形切割在與該原本m.d.成30°下執(zhí)行。具有30°定向的膜被橫向地拉伸/壓花，在局部 如單個(gè)膜，且在局部在這些尖邊緣的凹槽輥之間與自身交叉形成網(wǎng)狀的。凹槽輥及凹槽輥 加工與實(shí)施例1中所描述的僅有下列幾點(diǎn)不同1)這些溝槽被制成輕微較深以容許較深的咬合，這設(shè)置在1. 2mm。2)具有尖邊緣的齒頂?shù)膬砂疾圯佒械囊粋€(gè)具有波浪形表面，確切地如圖9a所示。 該1. 2mm的咬合指波浪的頂部段。3)該方法在環(huán)境溫度25 °C下執(zhí)行。生成的單一層具有規(guī)格9. 5g/m2，且生成的交錯(cuò)積層為19g/m2。該單一層膜的一顯微照片如圖12所示。該兩產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)，當(dāng)在顯微鏡中觀察時(shí)，一般地看起來類似于圖1中 顯示的該結(jié)構(gòu)，但其具有下列的差異1)這些“帶子似的區(qū)域”㈧的波長，其在圖1中為約0.6-1. 2mm且是不規(guī)則的， 其現(xiàn)在是均勻且相應(yīng)于在圖9a中顯示的輥的波長，也就是2. 5mm。2)這些較薄“幅面”(B)，其在圖1中窄于(A)，現(xiàn)在輕微地寬于(A)，給予改良的柔性。3)該波浪的“振幅”，也就是在一側(cè)上每一高區(qū)域與在另一側(cè)上相鄰高區(qū)域之間的 平均豎直距離，現(xiàn)在是約0. 5-0. 6mm，給予該膜特別溫暖的感覺。此高“振幅”是非凡的，由于在凹槽、尖邊緣的輥中一個(gè)上的波浪的“振幅”不超過 0.25mm。這是在每一區(qū)域(A)中定向度變異的結(jié)果，其通過齒輪輥拉伸產(chǎn)生。
權(quán)利要求
一種膜或膜組件，該膜或每一膜是由熱塑性聚合物材料形成且包含平行帶狀、線性延伸的區(qū)域(A)及如在說明書中指明的與區(qū)域(A)明顯區(qū)分開的線性延伸的幅面(B)的一陣列，幅面(B)整體地連接所述區(qū)域(A)，每一幅面(B)在其線性延伸的每一位置都薄于區(qū)域(A)的相鄰部分，且在該膜或膜組件中區(qū)域(A)與幅面(B)都定向成在每一位置都具有一主要定向方向，其特征在于，在所述膜或在膜組件的每一膜中，在區(qū)域(A)中的主要定向方向與區(qū)域(A)延伸的方向形成大于零但不大于80°的角度(v)，且所述幅面(B)包含線性溝紋(C)的多個(gè)陣列，所述溝紋是頸縮區(qū)或是裂縫，所述溝紋與區(qū)域(A)延伸的方向形成大于角度(v)的角度(u)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的產(chǎn)品，其特征在于，在所述膜或膜組件的每一膜中，在每一位置的 所述主要定向方向與區(qū)域(A)延伸的方向形成不小于10°的角度，優(yōu)選地不小于20°。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的產(chǎn)品，其特征在于，區(qū)域(A)是波浪形的，每一波浪在所述區(qū) 域的寬度上延伸，且幅面短于區(qū)域(A)的相鄰部分，以便于穩(wěn)定該波浪。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的產(chǎn)品，其特征在于，線性延伸區(qū)域(A)形成間斷線，由薄于區(qū)域(A)的幅面形成的間斷(D)的區(qū)域大致類似于幅面(B)，且在兩個(gè)所述幅面區(qū)域之間沒有任 何明顯的邊界，因此包括其較薄的間斷(D)的每一間斷的線性區(qū)域(A)為波浪形的，幅面 (D)形成此波浪的波峰。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)的產(chǎn)品，其特征在于，在每一區(qū)域(A)中的定向度相繼變 化不長于10mm，且優(yōu)選地不長于5mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)的產(chǎn)品，其特征在于，該產(chǎn)品為交錯(cuò)積層形式的膜組件， 因此該交錯(cuò)積層在每一位置的主要定向方向彼此交叉，組合的膜通過黏合或阻滯或黏合和 阻滯在點(diǎn)或線或點(diǎn)和線中結(jié)合。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的交錯(cuò)積層，其特征在于，在不同交錯(cuò)層壓膜中的區(qū)域(A)沿其全長 覆蓋彼此，且幅面(B)同樣地覆蓋彼此。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的交錯(cuò)積層，其特征在于，該黏合或阻滯是有限的，從而使每一幅面(B)的大部分未黏合且未阻滯。
9.根據(jù)權(quán)利要求6-8中任一項(xiàng)的交錯(cuò)積層，其特征在于，該黏合或阻滯通過被選擇以 有助于層壓的表面層而建立。
10.根據(jù)權(quán)利要求7或8的交錯(cuò)積層，其特征在于，在區(qū)域(A)中，在任何兩個(gè)層壓膜的 主要定向方向之間的角度小于這些方向中每一個(gè)與區(qū)域(A)延伸的方向形成的角度的總 和。
11.根據(jù)權(quán)利要求1-10中任一項(xiàng)的產(chǎn)品，其特征在于，如果線性延伸線(A)是間斷的， 則幅面(B)及間斷(D)的區(qū)域處于貫穿的微孔隙狀態(tài)，原纖化基本上遵循局部的主要定向 方向，而區(qū)域(A)的剩余部分具有較少或沒有貫穿的微孔隙。
12.根據(jù)權(quán)利要求1-11中任一項(xiàng)的產(chǎn)品，其特征在于，所述膜或膜組件中的膜的每一 個(gè)至少50%由HDPE或等規(guī)PP或間規(guī)PP組成，優(yōu)選地由HMWHDPE組成。
13.根據(jù)權(quán)利要求1-12中任一項(xiàng)的產(chǎn)品，其特征在于，所述膜或膜組件中的每一個(gè)膜 的規(guī)格每平方米不超過15克，優(yōu)選地每平方米不超過10克。
14.根據(jù)權(quán)利要求1-13中任一項(xiàng)的產(chǎn)品，其特征在于，每一幅面(B)的平均規(guī)格最高為 兩相鄰區(qū)域(A)的平均規(guī)格的70%。
15.根據(jù)權(quán)利要求7的交錯(cuò)積層，其特征在于，在所有方向上，斷裂延伸率不小于 100%，且極限抗拉強(qiáng)度不小于lOMPa，參照2. 5cm寬的帶在相當(dāng)于每分鐘500%延伸率的速 度下的拉伸測試。
16.根據(jù)權(quán)利要求1-15中任一項(xiàng)的產(chǎn)品，其特征在于，每一區(qū)域(A)的寬度最大為 2mm，優(yōu)選地最大1mm，且更優(yōu)選地最大0. 5mm。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的產(chǎn)品，其特征在于，區(qū)域(A)陣列的間隔最大為4mm，優(yōu)選地最 大2mm，且更優(yōu)選地最大1mm。
18.根據(jù)權(quán)利要求1-17中任一項(xiàng)的產(chǎn)品，其特征在于，該產(chǎn)品是連續(xù)的且區(qū)域(A)的延 伸基本上平行于該產(chǎn)品的連續(xù)延伸。
19.一種通過拉伸來制造根據(jù)權(quán)利要求1的產(chǎn)品的方法，起始于各自都具有主要定向 方向的膜或膜組件，所述拉伸通過一對(duì)相互咬合的第一凹槽輥實(shí)現(xiàn)，且發(fā)生于這樣的方向， 該方向不同于在單個(gè)所述膜中或在所述膜組件的每一個(gè)膜中的原本主要定向方向，但與該 原本主要定向方向最大相差80°，其特征在于，該對(duì)凹槽輥中至少一個(gè)具有齒頂，這些齒頂 帶有足夠尖的邊緣，從而形成在說明書中指明的、在膜材料的平行且線性延伸的幅面(B) 與介入其中的線性延伸的帶狀區(qū)域(A)之間的明顯的間隔，所述幅面(B)已在兩個(gè)第一凹 槽輥的齒頂之間被冷拉伸，所述帶狀區(qū)域(A)置于尖邊緣的齒頂上且在所述凹槽輥之間未 被拉伸或已拉伸較小的限度。
20.根據(jù)權(quán)利要求19的方法，其特征在于，通過使得該對(duì)凹槽輥中至少一個(gè)輥的齒頂 具有波浪形的表面形狀，在所述冷拉伸步驟中的拉伸度相繼地變化。
21.根據(jù)權(quán)利要求19或20的方法，在其中所述膜材料由兩個(gè)或多個(gè)這種膜的組件組 成，其特征在于，在不同膜中的主要定向方向在每一位置彼此交叉。
22.根據(jù)權(quán)利要求21的方法，其特征在于，在所述冷拉伸期間，在兩個(gè)或多個(gè)膜之間建 立黏合或阻滯，其局限于區(qū)域(A)或局限于幅面(B)與區(qū)域(A)之間的邊界或局限于區(qū)域 (A)和所述邊界，舉例而言，在使用通過共擠出而具有適合的層壓層的膜的情況下。
23.根據(jù)權(quán)利要求19-22中任一項(xiàng)的方法，其特征在于，起始材料包含添加劑，該添加 劑適于在幅面(B)中產(chǎn)生溝紋(C)的原纖化或貫穿的微孔隙，同時(shí)維持幅面(B)的內(nèi)聚力 及幅面與區(qū)域(A)的整體連接。
24.根據(jù)權(quán)利要求19-23中任一項(xiàng)的方法，其特征在于，凹槽輥中的每一個(gè)具有齒頂， 齒頂具有邊緣，所述邊緣足夠尖以形成這種明顯的間隔。
25.根據(jù)權(quán)利要求19-24中任一項(xiàng)的方法，其特征在于，在每個(gè)第一凹槽輥上的凹槽為 圓形，或?yàn)槁菪?，其與輥軸線的角度不小于85°，從而使得區(qū)域(A)平行于機(jī)器方向延伸 或與機(jī)器方向形成較小的角度。
26.根據(jù)權(quán)利要求19-25中任一項(xiàng)的方法，其特征在于，在起始膜或多個(gè)膜中的定向限 于與擠出有關(guān)的在熔融或半熔融狀態(tài)中發(fā)生的定向。
27.根據(jù)權(quán)利要求19-25中任一項(xiàng)的方法，其特征在于，在起始膜或多個(gè)膜中的定向包 含在先的冷拉伸工藝。
28.根據(jù)權(quán)利要求27的方法，其特征在于，所述在先的冷拉伸是相繼的拉伸，優(yōu)選地在 具有軸向延伸的齒的第二凹槽輥之間。
29.根據(jù)權(quán)利要求19-28中任一項(xiàng)的方法，其特征在于，為了增強(qiáng)區(qū)域(A)的橫向波浪且通過在幅面(B)中的收縮穩(wěn)定此波浪，在第一凹槽輥之間冷拉伸的膜或膜組件在拉伸發(fā) 生的方向中輕微地繃張，優(yōu)選地同時(shí)容許該膜或膜組件在橫向于此的方向中收縮，且優(yōu)選 地在升高的溫度下。
30.根據(jù)權(quán)利要求22的方法，其特征在于，先于或隨后于在所述對(duì)第一凹槽輥之間的 該冷拉伸，膜組件被加熱以便黏合，所述加熱大體局限在區(qū)域(A)中的面積，且藉助一個(gè)或 多個(gè)被調(diào)整以對(duì)準(zhǔn)第一凹槽輥的第二凹槽輥而實(shí)行。
31.根據(jù)權(quán)利要求26的方法，該方法用于制造2層的交錯(cuò)積層，其特征為該方法按照管 狀膜的擠出及熔融定向而實(shí)行，因此擠出模頭相對(duì)于卸除裝置旋轉(zhuǎn)以產(chǎn)生螺旋延伸的主要 定向方向，且管狀膜被平放，兩側(cè)上的主要定向方向彼此交叉。
32.根據(jù)權(quán)利要求23的方法，聚合物材料是例如20倍高或更高的遠(yuǎn)高于HDPE的熔融 流動(dòng)指數(shù)的、i)HMWHDPE及ii)HDPE的雙峰組合，添加有促進(jìn)分裂的微顆粒，所述微顆粒優(yōu) 選地包括白堊或滑石。
33.根據(jù)權(quán)利要求23的方法，其特征在于，聚合物材料為以下物質(zhì)的混合物=HDPEJt 選地HMWHDPE，及微量的低熔點(diǎn)可擠出水溶性聚合物，例如聚氧乙烯。
34.根據(jù)權(quán)利要求19-22中任一項(xiàng)的方法，其特征在于，起始材料及冷拉伸工藝參數(shù)的 選擇適于在幅面(B)中產(chǎn)生平行拉伸線形式的薄膜部分的圖案，且隨后于該拉伸，這些膜 部分通過使得該產(chǎn)品在熱空氣流上方經(jīng)過而被破壞，該處理的條件被控制以避免該產(chǎn)品被 全面破壞。
35.根據(jù)權(quán)利要求第19-23項(xiàng)中任一項(xiàng)的方法，其特征在于，凹槽輥中的一個(gè)或凹槽輥 中的一個(gè)的一些部分具有圓化的齒頂或帶圓化邊緣的齒頂，而與此相配的凹槽輥的相應(yīng)部 分的齒頂帶有的邊緣足夠尖以形成顯著的間隔。
36.一種根據(jù)權(quán)利要求1的膜組件的膜的用途，用于制造袋子。
37.根據(jù)權(quán)利要求36的用途，用于制造垃圾袋，該膜或膜組件基本上是非原纖化形式 且不具有貫穿孔隙。
38.一種根據(jù)權(quán)利要求1的交錯(cuò)積層的用途，用于衛(wèi)生用途，例如用于尿布或類似產(chǎn)品中。
39.一種用于橫向拉伸熱塑性聚合物膜的裝置，其包含一對(duì)相互咬合的凹槽拉伸輥，所 述凹槽拉伸輥具有大致圓柱形的凹槽及齒，其特征在于至少一個(gè)凹槽拉伸輥的齒具有尖邊 緣的齒頂且具有波浪形的表面形狀。
40.根據(jù)權(quán)利要求39的裝置，其中該對(duì)凹槽拉伸輥的另一個(gè)凹槽拉伸輥具有圓柱形 齒，基本上不具有表面波浪。
41.根據(jù)權(quán)利要求39或40的裝置，其用于拉伸至少兩個(gè)熱塑性聚合物膜的組件，該裝 置包含一對(duì)層壓輥，該對(duì)層壓輥中的至少一個(gè)具有與拉伸輥的齒對(duì)準(zhǔn)的大致圓柱形的凹槽 和齒，該對(duì)層壓輥中的至少一個(gè)被加熱，因此使得膜組件通過層壓輥之間而實(shí)現(xiàn)膜在條紋 中的黏合。
42.根據(jù)權(quán)利要求41的裝置，其中凹槽層壓輥的齒的齒頂是圓化的。
43.根據(jù)權(quán)利要求39至42中任一項(xiàng)的裝置，其中拉伸輥的表面形狀的波浪的曲率半徑 在距拉伸輥軸線的最大距離處為最大，且在距所述軸線最小距離處為最小。全文摘要
一種由熱塑性聚合物材料形成的膜材料被加工以便具有通過線性延伸的幅面(B)連結(jié)在一起的線性延伸區(qū)域(A)，區(qū)域(A)及幅面(B)每一個(gè)是定向的，在區(qū)域(A)中的主要定向方向與(A)延伸的方向形成角度(V)，且包含較薄材料或裂縫的線性溝紋陣列的幅面(B)與(A)延伸的方向形成大于(V)的角度(U)等。制造新膜的方法包括使得定向膜通通過一對(duì)相互咬合的凹槽輥，在與原本的主要定向成一角度的方向中冷拉伸該膜，凹槽輥中的至少一個(gè)具有帶尖邊緣的齒頂，以在區(qū)域A與幅面B之間形成間隔，且拉伸材料以形成幅面B，同時(shí)地較少或絲毫不拉伸形成區(qū)域A的材料。優(yōu)選地，凹槽輥中的至少一個(gè)具有帶波浪形表面形狀的齒頂。
文檔編號(hào)B29C55/18GK101909856SQ200980102453
公開日2010年12月8日 申請(qǐng)日期2009年1月15日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月17日
發(fā)明者奧利-本特·拉斯馬森, 尼古拉·韋特格倫·拉斯馬森 申請(qǐng)人:奧利-本特·拉斯馬森