CN102821927A - 共挤出模头和***、制备共挤出制品的方法、以及由此制备的共挤出制品 - Google Patents

Abstract

本发明公开了用于共挤出第一熔融聚合物材料和第二熔融聚合物材料的挤出模头(20)和方法。所述模头包括第一模头部分(20)、第二模头部分、以及分隔所述第一模头部分和所述第二模头部分的隔片。所述隔片具有第一侧面和第二侧面，所述隔片的第一侧面形成所述第一模头部分的边界并且限定第一模腔(38)，所述隔片的第二侧面形成所述第二模头部分的边界并且限定第二模腔(40)。提供分配棱(36)，所述分配棱具有多个第一挤出开口和第二挤出开口、多个第一送料通道、以及多个第二送料通道，所述多个第一送料通道将所述第一模腔连接至沿所述分配棱的所述第一挤出开口，所述多个第二送料通道将所述第二模腔连接至沿所述分配棱的所述第二挤出开口。所述第一挤出开口和第二挤出开口沿所述分配棱设置而提供界面区域，所述界面区域具有设置在所述第二挤出开口的各部分之间的所述第一挤出开口的部分。所述模头用于制备多层制品的挤出***和方法中。

Description

共挤出模头和***、制备共挤出制品的方法、以及由此制备的共挤出制品

本发明涉及挤出聚合物材料的技术。特别地，本发明涉及将聚合物材料共挤出成制品，并且更特别地涉及将聚合物材料共挤出成多层制品，所述多层制品具有位于挤出层之间的结构化界面。本发明还涉及制备这种制品的挤出模头、包括上述模头的挤出***、以及通过使用所述模头的挤出过程来制备上述制品的方法。

背景技术

将多种聚合物组分共挤出成单层膜是本领域已知的。在模头或喂料块(feedblock)中以分层方式组合多种聚合物流动流，从而得到从上到下多层膜。还已知的是提供更复杂的共挤出膜结构，其中膜被划分成为沿膜宽度的带而不是厚度方向上的共延层。本领域已将这种方法称为“并排”共挤出。

以分层方式共挤出多种材料的技术需要作出改进，包括对挤出装置以及对制备多层膜的挤出方法等等进行改进。

发明内容

本发明提供了共挤出领域中的改进，由此简化多层膜的制备和提供位于挤出层之间的共挤出结构化界面。

在一个方面，本发明提供了用于共挤出第一熔融聚合物材料和第二熔融聚合物材料的挤出模头，所述模头包括：第一模头部分；第二模头部分；和分隔所述第一模头部分和所述第二模头部分的隔片，所述隔片具有第一侧面和第二侧面以及分配棱，所述隔片的第一侧面形成所述第一模头部分的边界并且限定第一模腔，所述隔片的第二侧面形成所述第二模头部分的边界并且限定第二模腔，所述分配棱包括多个第一挤出开口和第二挤出开口、多个第一送料通道、以及多个第二送料通道，所述多个第一送料通道将所述第一模腔连接至沿所述分配棱的所述第一挤出开口，所述多个第二送料通道将所述第二模腔连接至沿所述分配棱的所述第二挤出开口，所述第一挤出开口和第二挤出开口沿所述分配棱设置而提供：(a)界面区域，包括设置在第二挤出开口的各部分之间的第一挤出开口的部分；(b)第一连续区域，包括彼此并排设置的第一挤出开口的部分；以及(c)第二连续区域，包括彼此并排设置的第二挤出开口的部分，其中所述界面区域设置在所述第一连续区域和所述第二连续区域之间。

在另一方面，本发明提供了用于制备多层膜的挤出***，所述***包括：上述挤出模头；第一熔融聚合物材料源，连接至所述挤出模头以将所述第一熔融聚合物材料给料到所述第一模腔内；第二熔融聚合物材料源，连接至所述挤出模头以将所述第二熔融聚合物材料给料到所述第二模腔内；冷却设备，被设置成用于接纳来自所述挤出模头的多层熔融片材，所述多层熔融片材包括所述第一熔融聚合物材料和第二熔融聚合物材料，所述冷却设备的温度足以至少部分地固化所述多层熔融片材。

在另一方面，本发明提供了制备挤出制品的方法，所述方法包括：提供上述挤出***；将得自所述第一熔融聚合物材料源的所述第一熔融聚合物材料给料到所述第一模腔内并使其通过所述多个第一挤出通道，所述第一熔融聚合物材料包括具有第一主表面和第二主表面的压敏粘合剂材料层；挤出得自第二熔融聚合物材料源的所述第二熔融聚合物材料，使其通过所述第二模腔和通过所述第二挤出通道，所述第二熔融聚合物材料包括具有第一主表面和第二主表面的聚合物隔离材料；使所述压敏粘合剂材料和所述聚合物隔离材料通过沿所述模头的分配棱的所述第一挤出开口和第二挤出开口离开所述挤出模头以提供多层挤出物，其中所述压敏粘合剂的第一主表面覆盖所述聚合物隔离材料的第一主表面且在两者间具有结构化界面；以及冷却所述多层挤出物以提供挤出制品，所述挤出制品的形式为压敏粘合剂层以及以可去除方式粘附在所述粘合剂层上的隔离衬片。

在本发明的另一方面，提供了粘合剂制品，其中所述制品包括：挤出的压敏粘合剂材料层，具有第一主表面和第二主表面，所述第一主表面具有通过挤出模头提供的微结构；挤出的隔离衬片，包括具有第一主表面和第二主表面的聚合物材料层，所述隔离衬片的第一主表面以可剥离方式粘附于所述压敏粘合剂材料的第二主表面并且所述隔离衬片的第一主表面具有与所述压敏粘合剂材料层的第二主表面的微结构互补的微结构；其中，所述挤出的隔离衬片的第一主表面上的所述微结构在加热至所述第一聚合物材料的熔融温度时将保持其形状。

本文所用的各种术语应被解释为具有本领域技术人员所理解的一般含义。然而，某些术语被明确限定以便阐明其在本发明的上下文中的含义。

如本文所用，术语“结构化界面”是指形成多层膜的共挤出材料的层与层之间的界面，其中所述界面为非平面的。换言之，构成界面的轮廓并非为全部共面的，通常具有显著的非平面性。此外，结构化界面可呈现具有微观尺度上可测量特征的图案，在这种情况下，所述结构化界面可称为“微结构化”界面。

在本发明中可使用术语如“顶部”、“底部”、“上部”、“下部”、“下方”、“上方”、“前部”、“后部”、“外部”、“内部”、“上”和“下”、和/或“第一”和“第二”。应当理解，除非另外指明，这些术语仅使用其相对含义。具体来讲，在一些实施例中，某些组件是以可互换的方式和/或具有相等个数（例如，成对）的方式存在的。那些可能被加上“第一”和“第二”的命名，对于这些部件而言，仅仅是为了方便描述一个或多个实施例。

上述发明内容并非旨在描述本发明的每一个实施例或者每个方面。本领域技术人员通过考虑下述描述，包括结合附图的具体实施方式和所附权利要求，将更充分地理解本发明。

附图说明

在本发明实施例的描述中，将参考图示说明本文进一步描述的特征的附图。所述特征由附图标记来表示，其中类似的附图标记通常表示类似的特征。附图用来帮助理解所述实施例，不应被理解为是按比例绘制。在各个附图中：

图1为根据本发明的一个实施例的挤出模头的透视图；

图2为图1的挤出模头沿其剖面线2-2截取的剖切侧视图；

图3为单独示出的、适用于图1的挤出模头的隔片的俯视平面图；

图4为图3中的区域“A”的放大透视图；

图5为图2中的区域“B”的凸起、放大、剖切透视图；

图6A、6B和6C为根据本发明的与挤出模头相关的隔片的分配棱的不同实施例的前视平面图；

图7为示出实例1的挤出多层膜的横截面的显微图；

图8为示出实例2的挤出膜横截面的显微图；

图9为示出实例3的挤出膜横截面的显微图；并且

图10为示出实例4的挤出膜横截面的显微图。

具体实施方式

本发明的各个实施例包括多区挤出模头、装配这种模头的***、使用上述挤出模头的方法、以及由上述方法得到的挤出材料。在各个方面，本发明有利于制造或制备多层挤出模，其中挤出层之间的界面为结构化界面，并且其中结构化界面是在制造过程中由多区挤出模头赋予的。在一些实施例中，膜的层与层之间的界面为微结构化界面。

在一些实施例中，多层制品能够以（例如）与聚合物隔离衬片共挤出的压敏粘合剂层的形式提供。沿第一主表面，粘合剂可被粘附于支承片材，所述支承片材在支承件的背对粘合剂涂布表面的一个表面上具有（例如）印刷图形。沿其第二主表面，粘合剂受隔离衬片保护，并且粘合剂和衬片之间的界面为微结构化的。在各个实施例中，结构化或微结构化的界面是在粘合剂和隔离衬片的共挤出过程中产生的。在这种实施例中，可从粘合剂的第二主表面移除隔离衬片，并且可将由此暴露的第二主表面张贴于另一个支承表面（如，墙壁、布告板、标牌等）。粘合剂表面的微结构化特征提供放气槽，以便在所述粘合剂结合于展示表面时使得空气逸出并且避免在粘合剂和支承表面之间形成气囊。

在本发明的一些实施例中，提供了挤出（或共挤出）模头，所述挤出（或共挤出）模头被构造为共挤出不止一个材料层以形成在上述层之间具有结构化界面的多层片状材料或膜。如本文所使用，术语“共挤出模头”或“挤出模头”应理解为包括如下模头，其中材料（如本文中所述）可被强制、挤压、推压、成形、或者引导通过所述模头以形成所述产品（如，多层片状材料）。在一些实施例中，可使用一个或多个挤出机（如，单或双螺杆）将材料送至模头。在其他实施例中，可使用（例如）格栅炉和齿轮泵、或者其他熔融材料源（如，熔融聚合物材料）将材料提供穿过模头。

参见附图，图1示出了根据本发明的一个实施例的多区挤出模头20。模头20包括第一模头部分22和第二模头部分24、以及设置在模头部分22和24之间的隔片26。在一些实施例中，隔片26为金属的。在其他实施例中，隔片26由陶瓷材料制成。第一模头部分22提供模头20内的第一区域以及用于接纳第一熔融聚合物材料供应源并将材料引导至第一模头部分22内部的第一入口28。第二模头部分24提供第二区域，所述第二区域包括用于将第二可挤出聚合物材料供应源引导至模头部分24内部的第二入口30。第一材料入口28和第二材料入口30均连接至可挤出聚合物材料的单独源。入口28和30可由耐用材料制成并且可包括熔体管道或加热软管，所述熔体管道或加热软管又可连接至泵和螺杆挤出机（如，双螺杆和单螺杆挤出机）或者其他熔融聚合物材料源。

参见图2，示出了包括第一侧面32和第二侧面34以及前沿或分配棱36的隔片26的实施例。标定“B”的区域包括分配棱36的一部分，如下文所述。隔片26被构造为设置在第一模头部分22和第二模头部分24之间。在此构造中，隔片26的第一侧面32与第一模头部分22限定第一模腔38，而隔片26的第二侧面34与第二模头部分24限定第二模腔40。在该实施例中，第一模头部分22和第二模头部分24包括分配棱36前面的凹进区域42。凹进区域42在模头20内从前表面44延伸到分配棱36。凹进区域42包括底面区域43。

隔片26任一侧面之上的模腔38和40被构造成可经受熔融聚合物材料的填充和加压。应当理解，由熔融聚合物材料施加的压力将取决于若干因素。然而，模腔38和40之间的压差不应超过隔片26的物理变形强度。在一些实施例中，厚度在约1mm至约2mm之间的金属隔片的强度已足以承受正常的操作压力。在一些实施例中，约1.5mm的厚度为合适的。此外，应当理解，也可根据需要以已知的方式来操纵聚合物材料中的一者或两者的粘度以有助于控制模腔38和40之间的压差。

参见图3，示出了隔片26的俯视平面图，现对其进行描述。在所示实施例中，分配棱36示为如下任选构型，其中分配棱36从隔片的前边缘45向后凹进以便于分配棱36从模头20的前部44错开，如前文所述。应当理解，分配棱36的凹进特征为任选的。尽管在一些实施例中可需要这种特征，如图2和3所示，但本发明的其他实施例不需要这种特征。可根据需要设置通孔46以在将模头20的元件紧固在一起形成组件时接纳从中穿过的机械螺栓或类似物。通孔46可在隔片26的制造期间预先形成，或者它们可随后在组装模头20时钻出。

现在参见图4，提供了图3的区域“A”的详细透视图以示出挤出分配棱36的一个实施例。提供足够的挤出通道以接纳不止一种熔融聚合物材料。在图示实施例中，隔片26的分配棱36内设有两组入口凹槽。特别地，在隔片26的第一侧面32设置第一凹槽50。在组装的模头20（例如参见图1）中，第一凹槽50提供使得熔融聚合物材料从第一模腔38移到第一送料通道60内的开口，所述第一送料通道60从第一模腔38（参见图2）延伸至分配棱36。同样，第二凹槽52设于隔片26的第二侧面34中并且设置使得熔融聚合物材料从第二模腔40流到第二送料通道64内的多个开口，所述第二送料通道64从模腔40延伸至分配棱36。第一送料通道60包括侧壁54和56以及将所述侧壁彼此连接的接合表面58。同样，第二送料通道64包括侧壁55和57以及将所述侧壁彼此连接的接合表面59。在一些实施例中，送料通道和开口中的每一个的接合表面向分配棱36倾斜成通常为锐角的角度。

第一凹槽50从隔片26的上侧或顶侧延伸，由此形成沿分配棱36连接至第一开口62的多个第一送料通道60。第二凹槽52从隔片26的下侧或底侧延伸，由此形成沿分配棱36连接至第二开口66的多个第二送料通道64。第一凹槽50和第一送料通道60被设置为使得各个第一送料通道60设置在相邻的第二送料通道64之间，反之亦然。相似地，第一开口62与第二开口66沿着分配棱36的长度以空间频率交替。

参见图5，以剖切方式示出了保持在第一模头部分22和第二模头部分24之间的隔片26的局部视图。隔片26保持在模头部分22和24之间以便围绕分配棱36形成密封，由此防止流过模腔38和40的熔融聚合物材料在其从沿分配棱36的开口62和66分配之前进行混合。在使用模头20的挤出操作期间，第一熔融聚合物材料设置在第一模腔38内。施加压力以强制或推压材料沿方向D1穿过第一模腔而到达第一凹槽50。第一熔融聚合物材料移动穿过凹槽50而到达第一送料通道60内并且最终穿过沿分配棱36的第一开口62。相似地，熔融的第二聚合物材料被压入第二模腔40内。施加压力以使第二材料沿方向D2移动穿过第二模腔而到达第二凹槽52。第二熔融聚合物材料移动穿过凹槽52而到达第二送料通道64内并且最终穿过沿分配棱36的第二开口66。

参见图6，示出了隔片26的分配棱的交替构型。图6A为用于构造隔片26的分配棱的一个实施例的一部分的前视图。如图可见，分配棱136类似于图4的分配棱36。在图6A的实施例中，第一开口162和第二开口166彼此基本上平行，并且各个第一开口162向下延伸且端接至边缘158，而各个第二开口166向上延伸（如图所示）且端接至边缘159。第一开口162和第二开口166延伸稍超过彼此，以使得开口中的每一个均可表征为部分重叠，其中开口的重叠部分位于附图中指定为区域172的“界面区域”内。第一开口162和第二开口166的其余部分位于界面区域172之外，其中第一开口162的非重叠部分形成第一连续区域174并且第二开口166的非重叠部分形成第二连续区域176。在挤出操作过程中，第一熔融聚合物材料和第二熔融聚合物材料被挤压穿过开口162和166而形成多个熔融的材料“指”。这些熔融材料指在离开沿分配棱136的开口162和166时将以已知方式扩展或胀开。通过界面区域172内的开口162和166挤出的材料部分将导致重叠结构，所述重叠结构由设置在第二熔融聚合物材料的一部分之间的第一熔融聚合物材料的一部分构成。通过位于界面区域外部且位于第一连续区域174和第二连续区域176中的开口162和166挤出的材料部分将导致位于界面结构任一侧的第一材料的连续区域和第二材料的连续区域。所得的产品为第一材料和第二材料的两层片材，所述第一材料和第二材料彼此重叠并共有共同的结构化界面。如本文所述，结构化界面由穿过界面区域172的第一材料和第二材料的部分产生。

参见图6B，示出了包括在隔片26中的分配棱236的另一个实施例。第一开口262和第二开口266彼此基本上平行但具有不同的宽度（如，它们的对应侧壁并非间隔开相同距离）。各个第一开口262向下延伸并且端接至边缘258，而各个第二开口266向上延伸并且端接至边缘259。第一开口262和第二开口266延伸稍超过彼此，以使得开口262和266的重叠部分中的每一个均可表征为位于指定为区域272的“界面区域”内。通过位于界面区域外部且位于第一连续区域274和/或第二连续区域276中的开口262和266挤出的材料部分，导致分别位于结构化界面任一侧的第一材料的连续区域和第二材料的连续区域。所得的产品为第一材料和第二材料的两层片材，所述第一材料和第二材料彼此重叠并共有共同的结构化界面。如本文所述，结构化界面由第一材料和第二材料通过界面区域272的部分产生。

参见图6C，示出了适用于隔片26中的分配棱336的另一个实施例。第一开口362具有如下侧壁，所述侧壁垂直于其被剖切出的隔片26中的相应侧面。第二开口366已被剖切为形成如下侧壁，所述侧壁相对于隔片26的相应侧面呈非直角渐缩。各个第一开口362向下延伸（如附图所示）并且端接至边缘358，而各个第二开口366向上延伸（如图所示）并且端接至边缘359。第一开口362和第二开口366延伸稍超过彼此，以使得开口362和366的重叠部分中的每一个均可表征为位于“界面区域”372内。通过位于界面区域外部且位于第一连续区域374和第二连续区域376中的开口362和366挤出的材料部分将导致位于结构化界面任一侧的第一材料的连续区域和第二材料的连续区域。所得的产品为第一材料和第二材料的两层片材，所述第一材料和第二材料彼此重叠并共有共同的结构化界面。如本文所述，结构化界面由第一材料和第二材料的通过界面区域372的部分产生。

如图6A-6C的实施例所示，第一开口和第二开口沿分配棱的轮廓以及它们的相应送料通道可具有相同的构型或者它们可被构造为具有不同构型。第一送料通道和第二送料通道的侧壁可彼此平行，或者它们可相对彼此成角度（如，锐角、直角、或钝角）。另外，第一送料通道的侧壁可垂直于隔片的第一侧面或它们可相对于隔片的第一侧面取向为成一角度（非直角），或者第一送料通道的侧壁可形成为从其接合表面向隔片的第一侧面和分配棱渐扩（即，邻近接合表面的侧壁之间的距离可小于邻近隔片的第一侧面、邻近分配棱、或者邻近这两者的侧壁之间的距离）。同样，第二通道的侧壁可垂直于隔片的第二侧面或它们可相对于隔片的第二侧面取向为成一角度（非直角），或者第二通道的侧壁可形成为从其接合表面向隔片的第二侧面和分配棱渐扩（即，邻近接合表面的侧壁之间的距离可小于邻近隔片的第二侧面、邻近分配棱、或者邻近这两者的侧壁之间的距离）。

两组送料通道的侧壁可垂直于隔片的相应侧面和分配棱或者可朝其渐扩，或者一组通道可垂直，而另一组渐扩。第一送料通道和第二送料通道的深度也可相同或不同。使用倾斜送料通道会产生相对于挤出物(例如，膜)的平面倾斜的区域。

根据多层挤出物中的结构化界面的所需构型，通常需要第一送料通道的第一开口从隔片的第一侧面向隔片的第二侧面部分地（如，并非完全）延伸。相似地，第二送料通道的第二开口应从隔片的第二侧面向隔片的第一侧面部分地延伸。在这种构型中，隔片的分配棱设有用于产生结构化界面的界面区域，如此前所述。第一开口和第二开口之间的重叠程度可一定程度地改变，并且开口的构型、尺寸、和取向可改变，以形成适用于特定制品的结构化界面。本发明允许使用相对窄的排出开口。例如，第一或第二通道的每个排出开口可具有小于或等于约1.5mm(1500微米)的最大宽度尺寸(即，排出开口处通道的相对侧壁之间的最大距离)。另外可根据本发明的各个实施例使用较大的通道宽度尺寸。聚合物材料穿过通道流动的阻力可按照通道宽度的三次方的倒数增大。就实践而言，该阻力可限制通道的有效最小尺寸。结果，每个通道可具有约50微米，或可低至约25微米的最小宽度尺寸(即，排出开口处通道的相对侧壁之间的最小距离)。通过使用热固化或辐射固化聚合物材料，可利用甚至更小的通道宽度尺寸来挤出，因为此类材料通常具有较热塑性可挤出聚合物材料相对低的粘度。在一些实施例中，分配棱可设置成非平坦表面。在一些实施例中，分配棱在其一个或两个边缘上被倒角，以有助于形成第一熔融聚合物材料和第二熔融聚合物材料中的一者或两者的连续层。

在图6A至6C中所示的分配棱的每一个实施例中，分配棱中的每一个均附接于隔片，所述隔片在使用时用于在挤出过程中（材料穿过模头20的腔体并且到达分配棱36时）隔离两种熔融聚合物材料。上述实施例不应理解为限制性的，但代表了第一排出开口和第二排出开口彼此交叠的程度，从而在挤出材料的层与层之间提供结构化界面。结构化或微结构界面的具体构型可取决于多种因素，包括（例如）第一开口和第二开口之间的重叠程度（如，界面区域在模头面上的相对尺寸）、分配棱上的排出开口的构型或形状、以及所挤出的材料的特性。

可利用已知方式来制造模头的上述实施例，其中对于挤出隔片（如，图3中的隔片26）的分配棱的制造而言，可利用（例如）电火花线加工(EDM)或其他加工技术（例如激光、电子束、或金刚石切削加工）来制作凹槽、送料通道和排出开口。

在上述模头的使用中，可使用各种可挤出聚合物材料中的任何材料。除了常规的可挤出热塑性聚合物材料之外，本发明还可用于共挤出可交联的聚合物材料。例如，第一可挤出聚合物材料和第二可挤出聚合物材料中的任一者或二者可包括可固化树脂。当使用热固化树脂时，可加热模头20以便引发固化过程以及调整聚合物材料的粘度和/或相应模腔（例如，模腔38和40）中的压力。

在本发明的实施例中，提供了用于制造多层片材的***，其包括向挤出模头提供聚合物材料的第一熔融聚合物材料和第二熔融聚合物材料的材料源。在一些实施例中，第一熔融聚合物材料和第二熔融聚合物材料的材料源为第一挤出机和第二挤出机，所述第一挤出机和第二挤出机用来处理不同的聚合物材料。两个挤出机均连接至上述模头20以使得第一挤出机将第一熔融聚合物材料提供至第一模头区域或模腔38，第二挤出机将第二熔融聚合物材料提供至第二模头区域或模腔40。这种***的操作和构型对于本领域技术人员而言是已知的。合适的挤出机将能够处理聚合和单体材料以及添加剂、溶剂等等，以便提供如此前所述可通过模头20处理的第一熔融聚合物材料和第二熔融聚合物材料。挤出机中的任一者或两者均可包括多个加热区以及料斗，所述料斗用于将聚合物材料的组分以已知方式引导到挤出机内。在各个实施例中，可使用单螺杆挤出机或双螺杆挤出机。

在上述***中，模头20被设置成用于接纳来自两个挤出机的熔融聚合物材料进料并且将进料保持为单独料流，每个料流穿过模腔38和40中的一个并且进入分配棱36和送料通道60和64，如此前所述。两种熔融聚合物材料经过多区模头20以彼此粘附的两股料流被挤出，形成具有两个不同层的多层片材，每层由熔融聚合物材料中的一种形成。如此前所述，层与层之间的界面为结构化的，直接原因为开口（如，开口62和66）的构型以及开口在界面区域（如，区域172，图6A）内彼此重叠的程度。应当理解，在其他实施例中，所述***可包括用于将熔融聚合物材料递送至挤出模头的其他装置。在一些实施例中，一个或多个格栅炉和泵将熔融聚合物材料递送至挤出模头20。在一些实施例中，单个挤出机可将熔融材料中的一种提供至模头而另一种装置（如格栅炉和泵）可用于递送另一种熔融材料。应当理解，引入单螺杆或双螺杆挤出机作为初始材料源属于设计选择问题，其取决于所用的材料和本领域技术人员熟知的其他标准。

挤出的多层片材在离开模头20时得到冷却，并且该片状材料可随后被进一步加工或者（例如）卷绕成卷以便存储或者在稍后时间进行进一步加工。可在设置成用来接纳离开模头的多层挤出物的冷却辊或类似装置上达成材料的冷却。在其他实施例中，（例如）在一系列冷却辊或在水浴中冷却熔融材料。

在一些实施例中，熔融聚合物材料为包含聚合物的粘合剂如压敏粘合剂，以及隔离衬片。在包括共挤出压敏粘合剂和隔离衬片的本发明实施例中，可使用多种合适的粘合剂组合物中的任何一种，包括（但不限于）基于橡胶、热塑性弹性体、聚乙烯醚、聚α-烯烃、聚丙烯酸酯和/或甲基丙烯酸酯、硅树脂等等的那些粘合剂组合物。

在一些实施例中，压敏粘合剂为通过一种或多种丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯单体与丙烯酸的反应形成的丙烯酸酯粘合剂。在一个实施例中，丙烯酸酯粘合剂包括作为丙烯酸与丙烯酸-2-乙基己酯的反应产物的聚合物。合适的单体可选自丙烯酸、丙烯酸丁酯、丙烯酸-2-乙基己酯、丙烯酸异辛酯、丙烯酸异壬酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸2-甲基丁基酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯腈、甲基丙烯酸甲酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA)、醋酸乙烯酯、N-乙烯基吡咯烷酮、异丙烯酰胺、以及上述两个或更多个单体的组合。在其他实施例中，粘合剂为嵌段共聚物，例如苯乙烯-异戊二烯嵌段共聚物或乙烯/甲基丙烯酸。嵌段共聚物的组合可包括二嵌段、三嵌段、四嵌段、和更高阶（所谓星形嵌段）共聚物。

除了基本粘合剂树脂的所述实施例之外，本领域技术人员将会理解，可将增粘树脂和其他粘合剂添加至粘合剂配方中以调整初始粘性、粘合强度、所需温度范围内的性能、可分配性或耐久性。增粘剂的一些实例包括松香酯树脂、芳香烃树脂、脂肪族烃树脂和萜烯树脂。油、增塑剂、填料、抗氧化剂、紫外线稳定剂、阻燃剂、和固化剂为其他类型的添加剂的实例。

隔离衬片可由适用于这种应用的已知材料（例如，塑性材料（例如聚烯烃，具体而言即聚丙烯、聚乙烯））制成。合适的聚乙烯可为高密度聚乙烯(HDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)、超低密度聚乙烯、或者乙烯、丙烯、丁烷、己烷、和/或辛烯的无规或嵌段共聚物。合适的聚丙烯包括与乙烯、丁烷、己烷、和/或辛烯的均聚物和共聚物。

另一种合适类型的隔离材料为氟聚合物，例如选自如下单体的均聚物和共聚物：氟乙烯、偏二氟乙烯、三氟乙烯、四氟乙烯、三氟氯乙烯、六氟丙烯、全氟甲基乙烯基醚、上述物质的组合，并且还可能包含乙烯、丙烯、丁烷、己烷、辛烯、或极少量的其他乙烯基单体。

另一种合适类型的隔离材料为硅树脂。这些材料均包括-O-Si-主链。侧基可包括甲基、乙基、和较长的烷基、氟代烷基、苯基、或乙烯基部分。另外，也可使用硅树脂嵌段共聚物。

在实施例中，本发明提供了压敏粘合剂和隔离衬片，其中本发明的共挤出方法提供了这样的结构化界面，其中隔离层将结构化或微结构化构造保持在其正常熔融点。因此，共挤出工艺使得未见于（例如）压印工艺的隔离层的温度容差得以实现。此外，共挤出在如本文所述的粘合剂制品的制造中无需额外步骤，并且利用所制造的适当模头提供了用于具有隔离衬片的结构化或微结构化压敏粘合剂制品的相对快速和低成本的制造工艺。在一些实施例中，本发明的上述实施例尤其可用于制造丙烯酸酯粘合剂和聚乙烯隔离衬片，其中结构化表面为微结构化表面，所述微结构化表面构成放气槽，以便在压敏粘合剂与展示表面等密切结合时使得空气逸出。

另外，如本领域技术人员所知，可利用另一个支承层来进一步强化上述粘合剂材料和/或隔离衬片材料中的任何一者。用于支承粘合剂的合适材料可选自多种片状材料中的任何一种，例如织造材料、非织造材料、聚合物片材、人造和天然织物、纸张等等。在一些实施例中，支承件为可被印刷上字母和图像的片状材料，所述片状材料在与结构化界面相对的粘合剂的主表面上。在一些实施例中，粘合剂层为压敏粘合剂，并且用于粘合剂的支承件包括印刷在结构化界面对过的支承件的主表面上的文字或图像。在这种构造中，移除隔离层时，粘合剂的结构化表面露出而可张贴于合适的展示表面（例如墙壁、布告板等等）。在将粘合剂结合于展示表面的过程中，粘合剂的结构化表面提供放气槽，所述放气槽在粘合剂结合于展示表面时提供空气逸出的通道。在这种构造中，可避免在粘合剂和展示表面之间截留气泡或气囊，并且可按原本打算在光滑平坦表面上展示并被人观看印刷在支承件的非粘合剂侧面上的文字或图像。可以连续或非连续方式将支承层粘贴于粘合剂或衬片。对于隔离衬片合适的支承材料包括纸张、其他聚合物材料、织物、织造材料、非织造材料等等。

除了包括上述压敏粘合剂和隔离衬片的图文展示品之外，本发明的实施例可用于制备其他多层片状构造，例如张贴于飞机、船舶、汽车、风力或水力涡轮机上的减阻膜。也可根据本发明的一个或多个实施例来制备用于风力涡轮机叶片、汽车、和其他运载工具的耐磨膜以及卷状制品、地板材料、和屋顶铺设制品。

实例

下面的非限制性实例中进一步地提供了具体的详细实施例。

隔片制备：

利用1.5mm厚的不锈钢金属隔片原料来制备类似于图3所示的隔片。利用常规的电火花线加工(EDM)技术在隔片的分配棱内加工两组凹槽、送料通道（微通道）、和开口。隔片上侧/顶侧的第一组送料通道具有1600微米的长度（沿聚合物流动方向测量）和87.5微米的宽度，其中开口在隔片的分配棱的宽度上延伸1050微米。隔片下侧/底侧的第二组送料通道具有1600微米的长度（沿聚合物流动方向测量）和125微米的宽度，并且包括在隔片的分配棱的宽度上延伸825微米的开口。第一组开口与第二组开口在隔片的分配棱的横向方向上交替且各个开口之间具有70微米的间距，并且送料通道和开口中的每一个与相邻通道和开口通过阻挡箔隔开。通过将隔片设置在两个模头半块之间来将隔片用于挤出模头中，所述模头半块具有从隔片的分配棱向后延伸约1000微米距离的密封表面。

实例1

利用上述隔片和下述工序来制备挤出膜。利用32-mm单螺杆挤出机（3:1L/D，水冷式进料喉）将低密度聚乙烯（INFUSE D9807，15MI，得自Dow Chemical Co.(Midland,MI)）熔融并挤出到双歧管挤出模头的第一歧管内。利用2重量%的蓝色母料将聚乙烯染成蓝色。使用1.2千克/小时的流速。熔融温度保持在190℃。利用第二32-mm单螺杆挤出机（3:1L/D，水冷式进料喉）将丙烯酸酯粘合剂熔融并挤出到双歧管挤出模头的第二歧管内。丙烯酸酯粘合剂包括87.5重量%的乙基丙烯酸己酯和12.5%的丙烯酸的预聚合共混物。将粘合剂在设为175℃的Bonnot粘合剂泵（Bonnot Model 2WPKR，50mm，得自BonnotManufacturing(Green,Ohio)）中熔融并且随后注入紧接进料喉之后的挤出机内。使用2.1千克/小时的流速。熔融温度保持在190℃。来自挤出机的挤出物被送至保持为204℃并且装配有上述隔片的双歧管模头。使用聚乙烯供给模头的第一歧管，所述模头的第一歧管将材料送至隔片的上侧面/顶侧面中的第一组凹槽。丙烯酸酯粘合剂被用来给料到模头的第二歧管，所述模头的第二歧管将材料送至隔片的下侧面/底侧面中的第二组凹槽。在离开隔片的分配棱之后，合并的挤出物通过模头的底面区域流动12.5mm，并且随后竖直向下沉积到50微米的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜上，并且接下来在线速度为3.1米/分钟的温控型铬饰层钢辊(20℃)上进行冷却。该膜横截面的显微照片示于图7中，其中显微照片中的较暗部分对应于聚乙烯。

实例2

按实例1来制备共挤出膜，不同的是聚乙烯的流速为0.9千克/小时。该膜横截面的显微照片示于图8中，其中显微照片中的较暗部分对应于聚乙烯。

实例3

按照实例2来制备共挤出膜，不同的是将INFUSE D9507（5MI，得自Dow Chemical Co.(Midland,MI)）用于聚乙烯层。该膜横截面的显微照片示于图9中，其中显微照片中的较暗部分对应于聚乙烯。

实例4

按照实例2来制备共挤出膜，不同的是将挤出物沉积到PVC(乙烯基)注塑膜上而非沉积到PET膜上。该膜横截面的显微照片示于图10中，其中显微照片中的较暗部分对应于聚乙烯。

本发明的实施例已在本文中得到论述和描述。在不脱离本发明的精神和范围的情况下，所述实施例可适于由本领域技术人员进行各种修改和更改。

Claims (32)

1.一种用于共挤出第一熔融聚合物材料和第二熔融聚合物材料的挤出模头，所述模头包括：

第一模头部分；

第二模头部分；和

分隔所述第一模头部分和所述第二模头部分的隔片，所述隔片具有第一侧面和第二侧面以及分配棱，所述隔片的第一侧面形成所述第一模头部分的边界并且限定第一模腔，所述隔片的第二侧面形成所述第二模头部分的边界并且限定第二模腔，所述分配棱包括多个第一挤出开口和第二挤出开口、多个第一送料通道、以及多个第二送料通道，所述多个第一送料通道将所述第一模腔连接至沿所述分配棱的所述第一挤出开口，所述多个第二送料通道将所述第二模腔连接至沿所述分配棱的所述第二挤出开口，所述第一挤出开口和第二挤出开口沿所述分配棱设置以提供：

(a)界面区域，所述界面区域包括设置在第二挤出开口的各部分之间的第一挤出开口的部分，

(b)第一连续区域，所述第一连续区域包括彼此并排设置的所述第一挤出开口的部分，以及

(c)第二连续区域，所述第二连续区域包括彼此并排设置的所述第二挤出开口的部分，

其中，所述界面区域设置在所述第一连续区域和所述第二连续区域之间。

2.根据权利要求1所述的模头，其中所述隔片包括金属材料。

3.根据权利要求1所述的模头，其中所述隔片包括陶瓷材料。

4.根据权利要求1所述的模头，其中沿所述分配棱的所述第一连续区域被构造用于提供基本上由所述第一熔融聚合物材料组成的挤出物；沿所述分配棱的所述界面区域被构造用于提供基本上由所述第一熔融聚合物材料和所述第二熔融聚合物材料这二者组成的挤出物；并且沿所述分配棱的所述第二连续区域被构造用于形成基本上由所述第二熔融聚合物材料组成的挤出物。

5.根据权利要求1所述的模头，其中沿所述分配棱的所述界面区域被构造用于提供挤出物，所述挤出物由所述第一熔融聚合物材料和第二熔融聚合物材料之间的结构化界面或微结构化界面构成。

6.一种用于制备多层膜的挤出***，其包括：

根据权利要求1至5中任一项所述的挤出模头；

第一熔融聚合物材料源，所述第一熔融聚合物材料源连接至所述挤出模头，以将所述第一熔融聚合物材料给料到所述第一模腔内；

第二熔融聚合物材料源，所述第二熔融聚合物材料源连接至所述挤出模头，以将所述第二熔融聚合物材料给料到所述第二模腔内；

冷却设备，所述冷却设备被设置成用于接纳来自所述挤出模头的多层熔融片材，所述多层熔融片材包括所述第一熔融聚合物材料和第二熔融聚合物材料，所述冷却设备的温度足以至少部分地固化所述多层熔融片材。

7.根据权利要求6所述的挤出***，其中所述第一熔融聚合物材料源为第一挤出机，并且所述第二熔融聚合物材料源为第二挤出机，所述第一挤出机和第二挤出机选自单螺杆挤出机和双螺杆挤出机。

8.根据权利要求6所述的挤出***，其中所述冷却设备包括冷却辊。

9.根据权利要求6所述的挤出***，其中所述冷却设备包括一系列冷却辊。

10.根据权利要求6所述的挤出***，其中所述冷却设备包括水浴。

11.一种制备挤出制品的方法，所述方法包括：

提供根据权利要求6-10中任一项所述的挤出***；

将得自所述第一熔融聚合物材料源的所述第一熔融聚合物材料给料到所述第一模腔内并使其通过所述多个第一挤出通道，所述第一熔融聚合物材料包括具有第一主表面和第二主表面的压敏粘合剂材料层；

挤出得自所述第二熔融聚合物材料源的所述第二熔融聚合物材料，使其通过所述第二模腔并通过所述第二挤出通道，所述第二熔融聚合物材料包括具有第一主表面和第二主表面的聚合物隔离材料；

使所述压敏粘合剂材料和所述聚合物隔离材料通过沿所述模头的分配棱的所述第一挤出开口和第二挤出开口离开所述挤出模头以提供多层挤出物，其中所述压敏粘合剂的第一主表面覆盖所述聚合物隔离材料的第一主表面，所述多层挤出物具有位于所述压敏粘合剂和所述聚合物隔离材料之间的结构化界面；以及

冷却所述多层挤出物以提供压敏粘合剂层形式的挤出制品，所述压敏粘合剂层具有以可去除方式粘附在所述粘合剂层上的隔离衬片。

12.根据权利要求11所述的方法，还包括将背衬材料添加到所述压敏粘合剂材料的第二主表面上。

13.根据权利要求11-12中任一项所述的方法，还包括将背衬材料添加到所述聚合物隔离材料的第二主表面上。

14.根据权利要求11-13中任一项所述的方法，其中冷却所述多层挤出物包括在冷却辊上接触所述挤出物。

15.根据权利要求11-13中任一项所述的方法，其中冷却所述多层挤出物包括在一系列冷却辊上接触所述挤出物。

16.根据权利要求11-13中任一项所述的方法，其中冷却所述多层挤出物包括用水浴接触所述挤出物。

17.根据权利要求11-16中任一项所述的方法，其中所述压敏粘合剂选自丙烯酸酯、嵌段共聚物、硅树脂、以及它们的组合。

18.根据权利要求17所述的方法，其中所述嵌段共聚物为苯乙烯-异戊二烯嵌段共聚物。

19.根据权利要求17所述的方法，其中所述丙烯酸酯为丙烯酸-2-乙基己酯和丙烯酸异辛酯中的一者或两者与丙烯酸的反应产物。

20.根据权利要求11至19中任一项所述的方法，其中所述聚合物隔离材料选自聚烯烃均聚物和共聚物、氟聚合物、硅树脂聚合物、以及上述材料中的两种或更多种的组合。

21.根据权利要求20所述的方法，其中所述聚烯烃选自高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、超低密度聚乙烯、以及它们的组合。

22.根据权利要求20所述的方法，其中所述聚烯烃选自乙烯/丙烯、乙烯/丁烯、乙烯/己烯、或乙烯/辛烯以及它们的组合的无规或嵌段共聚物。

23.一种根据权利要求11至22中任一项所述的方法制备的粘合剂制品。

24.一种粘合剂制品，其包括：

挤出的压敏粘合剂材料层，所述挤出的压敏粘合剂材料层具有第一主表面和第二主表面，所述第二主表面具有通过挤出模头提供的微结构；

挤出的隔离衬片，所述挤出的隔离衬片包括具有第一主表面和第二主表面的聚合物材料层，所述隔离衬片的第一主表面以可剥离方式粘附于所述压敏粘合剂材料的第二主表面，并且所述隔离衬片的第一主表面具有与所述压敏粘合剂材料层的第二主表面的微结构互补的微结构；

其中，所述挤出的隔离衬片的第一主表面上的微结构在加热至所述第一聚合物材料的熔融温度时能够保持其微结构。

25.根据权利要求24所述的挤出制品，其中所述挤出的压敏粘合剂材料层选自丙烯酸酯、嵌段共聚物、以及它们的组合。

26.根据权利要求25所述的挤出制品，其中所述嵌段共聚物为苯乙烯-异戊二烯嵌段共聚物。

27.根据权利要求25所述的挤出制品，其中所述丙烯酸酯为丙烯酸与丙烯酸-2-乙基己酯的反应产物。

28.根据权利要求25所述的方法，其中所述聚合物隔离材料选自聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、以及上述材料中的两种或更多种的组合。

29.根据权利要求28所述的方法，其中所述聚乙烯选自高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、超低密度聚乙烯、以及它们的组合。

30.根据权利要求28所述的方法，其中所述聚乙烯选自乙烯/丙烯、乙烯/丁烷、乙烯/己烯、或乙烯/辛烯的无规或嵌段共聚物。

31.根据权利要求24至30中任一项所述的挤出制品，还包括粘附于所述压敏粘合剂的第二主表面的背衬层。

32.根据权利要求24至31中任一项所述的挤出制品，还包括粘附于所述隔离衬片的第二主表面的背衬层。

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