CN1259078A - 有纹理的尺寸稳定的微孔膜及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种柔软的、 有纹理的、尺寸稳定的微孔膜, 它包含约45—60重量%的填料,余量为线型低密度聚乙烯和高密度聚乙烯或其它耐热聚合物的共混物。有纹理的尺寸稳定的微孔膜经下述方法制得,将该配方物挤出成膜,使其通过至少一组相互啮合的齿轮辊来取向该膜。对取向膜进行退火、再加热和任选地压花,形成在升高温度下尺寸稳定的、柔软的、有纹理的微孔膜。
Description
背景
本发明属于微孔膜的普遍领域。本发明特别涉及在升高的温度下尺寸稳定的有纹理(textured)的微孔膜和这种膜的制造方法。
膜的微孔性一般可表示成湿气透过率或MVTR。这通常也称为膜的透气性。一种测定膜的MVTR的方法是使用ASTM E96-93中给出的试验方法。
本发明容易预见的应用包括在诸如一次性吸收制品的产品中的不透液体层，所述制品包括用于卫生用途(如月经护垫、尿布、失禁制品)或用于医院护垫、外科衣服、床和用于其它产品(如睡袋衬里等)的一次性外表。
将诸如尿布、月经产品、外科帘布等的吸收制品设计成能接受并将液体保存在吸收芯内。吸收制品包含位于这些制品外部的覆盖片或背衬片(backsheet)，它防止吸收的液体渗漏或透过吸收芯。防液体的背衬片能显著地减少由于保留在芯内的流体蒸发而发生的吸收制品的自干燥。外部防液体的背衬片会使吸收制品变热、发粘并最终穿着不舒适。因此，将能换气但又能保留流体的可透气的材料作为防液体的背衬片是有利的。
一种类型的可透气的膜是微孔膜，它含有许多通过从膜的一个外表面延伸到膜的另一个外表面的曲折通道相互连接起来的微孔。这种类型的微孔膜可通过制备并拉伸含至少一种类型填料的膜形成。填料可以从膜中去除，使之在膜中保持完整，或在加压下压碎之以在膜中获得孔。也可以在拉伸过程中使填料颗粒从热塑性聚合物中分离出来，形成相互连接的微孔。
提出在塑料材料中使用填料物质来制造微孔膜的普通原理的各种专利包括Aoyama等的美国专利4,841,124和4,921,653；Nishizawa等的美国专利4,626,252；Sugimoto的美国专利4,472,328；Schwarz的美国专利4,833,172、4,116,892、4,289,832、4,153,571和4,091,164。提出使用附加组分改进无机填料来制造微孔膜的其它专利包括Hwang的美国专利4,824,718；Toyoda等的美国专利4,418,112；Takashi等的美国专利4,319,950；Suzuki的美国专利3,969,562；Ikeda等的重新公布的美国专利28,608；Ikeda等的美国专利3,738,904和3,903,234；Elton等的美国专利3,870,593和3,844,865；Ita等的美国专利4,705,812；Hogue的美国专利4,350,656；Antoon，Jr.等的美国专利5,008,296和4,879,078：Okuyama等的美国专利4,704,238和4,585,604；Doi等的美国专利4,335,193、4,331,622和4,210,709；Kaneko等的美国专利5,445,862；McCormick的PCT申请WO95/16562；Sheth的美国专利4,929,303和4,777,073；Sheth等的美国专利5,055,338；Cancio等的美国专利5,055,338、4,380,564和4,298,647；Gurewitz的美国专利5,364,695；Seiss等的美国专利4,716,197；Sheth的美国专利4,777,073；和Exxon的PCT申请WO98/04397。
当需要在有纹理的微孔膜中使用大量的填料时，在使用上述目前已知的成膜技术时会碰到各种困难。
为了改进热塑性膜的物理性能，业已使用了各种方法来拉伸和取向膜。一种方法包括使膜经过几组在不同速率下运行的辊。另一种方法包括使膜经过拉伸该膜的相互啮合的齿轮辊(intermeshing gear rolls)。提出使用相互啮合的齿轮来拉伸膜的普通原理的各种专利包括：Schwarz的美国专利4,116,892；4,144,008；4,153,751；4,251,585；4,223,059；4,285,100；4,289,832；4,368,565和4,438,167，所有这些专利在本文中都特意参考引用。尽管在过去直至本发明之前都使用了相互啮合的齿轮取向法来拉伸膜，但没有一种方法能成功地单轴或双轴拉伸包含大量填料的膜，以获得改进的有纹理的、柔软、挠性并且尺寸稳定的微孔膜。
在过去，含填料的微孔膜不具有可接受的柔软和挠性，故它不用作一次性产品的候选材料。在过去，对微孔膜进行压花以提高膜的纹理、柔软性和挠性。然而，填料含量高的微孔膜在不显著降低该膜的物理性能的情况下难以进行压花。熔融压花或取向前的压花会使膜在取向前具有较薄和较厚的区域。薄的区域较有可能在取向或以后的加工过程中产生针孔和撕裂。而且，对微孔膜进行再加热压花通常会导致差的透气性。微孔膜中存在大量的填料会提高膜的导热性。导热性的提高会使填料颗粒周围的聚合物在压花步骤中发生松弛。聚合物的松弛会使聚合物流入膜的空隙中，从而降低膜的孔隙度。在本发明之前，这种现象使压花后的微孔膜具有明显下降的透气性。
在膜的配方中存在填料对成膜过程有附加的限制。在膜中存在大量的填料会改变膜的导热性。在本发明之前，在挤出和成膜过程中产生的热实际上已不可能获得有纹理的尺寸稳定的微孔膜，而同时又不损坏膜中的微孔。
当进一步加工填料含量高的配方物或将其转变成最终产品时，含填料的膜的热性能会产生附加的需要考虑的问题。由于填料快速加热，在膜上随后施加的热、热胶水或粘合剂会在微孔膜中引起收缩、皱褶和/或孔。
当已有技术的膜用于一次性产品(如尿布或月经护垫)时，通常有一用于固定一次性制品的粘合剂带。通常，由于在一般是平的微孔膜的表面上存在填料颗粒，故粘合剂粘合到一次性产品上，结果难以从膜上剥离粘合剂带，或难以从粘合膜的制品上剥离该膜。这种高的剥离力通常会使膜或粘合膜的制品发生撕裂，这对消费者来说是不能接受的。在本发明之前，实际上是不可能降低微孔膜的粘合剂剥离力。
已有技术中众所周知的是取向膜在升高的温度下具有下降的尺寸稳定性。这种在升高温度下缺乏尺寸稳定性会由于微孔膜的导热性提高而变得更严重。这在进一步的加工和装运过程中会产生诸多问题。例如，带拖车的卡车可达140°F，这会使膜发生收缩。这是不可接受的，因为收缩会使辊上的膜层粘在一起，阻止了膜的解开。在本发明之前，微孔膜在升高的温度下具有差的尺寸稳定性。
在过去，在膜中存在大量的填料限制了膜的物理性能，包括拉伸这种膜的能力。由于填料物质是非弹性的，所以含填料的膜在达到其屈服点之前只能拉伸有限的量。一旦含填料的膜通过其屈服点，膜快速地达到其断裂点。屈服点和断裂点之间的这种窄的间隔阻止了膜在随后加工或转变步骤中具有进一步拉伸的能力。由最终使用者在将膜转变成吸收的一次性产品而对膜进行的任何进一步伸长或加工都会使膜的物理性能下降。这种已有技术的膜相当地刚性，并具有纸状的性能。这些已有技术的膜不具有本发明膜的柔软和挠性的特征。
尽管在过去已有各种配方用于制造热塑性膜，但没有一种能制得含有高百分数的填料物质和聚烯烃共混物(该共混物含高密度聚乙烯或其它耐热聚合物和线型低密度聚乙烯)的有纹理的尺寸稳定的微孔膜。该膜配方可任选地包括低密度聚乙烯和加工助剂。
因此本发明的主要目的是提供一种用于一次性制品的有纹理的尺寸稳定的微孔膜或片，以及这种膜的制备方法。本发明附加有尺寸稳定性特征为这种微孔膜提供更为广阔的应用。
因此本发明的另一个目的是提供一种制造尺寸稳定的微孔膜的改进的方法，所述微孔膜可在转变过程中进一步拉伸并且仍能符合膜的最终使用要求。
概述
本发明提供一种透气、不透液体并且在升高的温度下尺寸稳定的有纹理的微孔膜。本文第一次披露了一种制造有纹理的尺寸稳定的微孔膜的方法。
按本发明，膜配方提供了大量填料与线型低密度聚乙烯和高密度聚乙烯或其它耐热聚合物和在某些实例中的低密度聚乙烯的聚烯烃共混物之间的平衡，以提供一种具有所需物理性能的膜。在一个实例中，可以在共混物中加入耐热聚合物，从而获得由差示扫描量热法(DSC)测定的主熔点(primary melting point)等于或高于120℃的共混物；然而，主熔点低于120℃的共混物也可以使用。耐热聚合物可以包括熔点高于120℃的其它热塑性或弹性聚合物。主熔点定义为具有最大面积或吸热能通量的峰。耐热聚合物的例子包括但不局限于聚丙烯、橡胶改性的高密度聚乙烯、线型中密度聚乙烯、乙烯-丙烯共聚物和含苯乙烯的嵌段共聚物。
得自上述成膜方法的优点是该膜易于取向，能获得所需可控的渗透性，而不会产生针孔。膜的改进的透湿气性源自诸多因素的组合。第一个因素是膜配方包含高百分数的填料物质。第二个因素是膜的相互啮合的齿轮取向，其中在膜中达到了平衡的取向。第三个因素是取向膜的退火，其中在退火装置中的温度和张力使膜中的微孔定形或固化。任选的第四个因素是退火膜的再加热和压花，其中压花温度和再加热辊与刻花辊之间的张力为膜提供柔软性，而不会降低所需的透湿气性。
得自上述成膜方法的另一个优点是膜的剩余伸长性。剩余伸长能使膜在膜的转变过程中进一步拉伸成最终使用的产品。剩余伸长性(即膜的断裂伸长率和膜的屈服伸长率之差)与膜在纵向和横向上的相互啮合的齿轮取向有关，并与在相互啮合的齿轮取向中所用的啮合深度有关。剩余伸长性也取决于膜的配方。膜发生取向的能力取决于在膜配方中所用的聚合物共混物。膜发生取向的能力影响着膜必须伸长多少才能具有所需的透湿气性。本发明膜配方的一个优点是达到所需的蒸气透过率所要求的伸长率低。
再一个优点是膜具有良好的耐热性，尽管填料的含量高。膜的耐热性防止了在对膜进行进一步加热过程中发生对膜的损坏。膜的耐热性尤其防止了在将膜转变成最终使用的产品过程中将热熔粘合剂物质施加到膜上时在膜中形成孔。
还有一个优点是膜在升高的温度下具有尺寸稳定性，不容易收缩。这种尺寸稳定性与相互啮合的齿轮取向和膜的配方有关。在退火过程中通过控制辊间的张力、退火辊的温度和膜与退火辊相接触的时间长短，从而为膜提供进一步的尺寸稳定性。通过控制压花预热温度和预热辊与压花装置的刻花辊之间的张力，也可以提高膜的尺寸稳定性。
本发明膜的再有一个优点是膜的冲击强度。通过平衡纵向和横向取向来改进膜的冲击强度。
再有一个优点是制造具有所需纹理的膜，所述纹理改善了膜的美观并降低了粘合剂对膜的剥离力。对膜进行压花减少了粘合剂和微孔膜之间的接触表面积。剥离力的下降是将膜用于诸如尿布和月经护垫之类的一次性产品时的一个优点。本发明的微孔膜能去除系紧带或从粘合膜的制品上去除该膜，而不会撕裂膜。
附图的简要说明
图1是用于制造有纹理的尺寸稳定的微孔膜的装置的示意图。
图2是显示各种填料含量高的膜的湿气透过率的曲线图。
详细描述
本发明是柔软、有纹理、尺寸稳定的微孔膜和该膜的制造方法。该膜是使用高密度聚乙烯或其它耐热聚合物与线型低密度聚乙烯的混合物制得的。该膜也包含填料，当对膜施加拉力时所述填料会产生微孔。在一个实例中，对微孔膜进行退火，当膜在升高的温度下时为膜提供更大的尺寸稳定性。在另一个实例中，对膜进行压花。
高密度聚乙烯(或其它耐热聚合物)和线型低密度聚乙烯以及填料之间的平衡提供了一种具有所需湿气透过率性能，以及所需冲击强度、尺寸稳定性(抗收缩)和伸长性能的膜。增加高密度聚乙烯的量就提高了湿气透过率和膜的耐热性，原因是较高的结晶度。然而，高密度聚乙烯的量高于约20％时会影响膜的模量、刚性和噪音性能，从而导致对消费者的吸引力下降。线型低密度聚乙烯材料使膜具有一次性产品所需的触觉柔软的特性。线型低密度聚乙烯也使膜容易拉伸，原因是这种组分的伸长性。在膜配方中存在线型低密度聚乙烯也能提高膜的伸长性。
本发明的膜使用一种聚烯烃膜配方制得，所述聚烯烃膜配方包含约45-65％，较好约为50-55％的填料物质，约25-55％的线型低密度聚乙烯，约0-20％的高密度聚乙烯或其它耐热聚合物，约0-5％的低密度聚乙烯，约0-3％的加工助剂和约0-10％的着色剂如增白剂或其它着色剂。热塑性膜配方较好地包含约50-56％的碳酸钙填料，约30-40％的线型低密度聚乙烯，约5-10％的高密度聚乙烯或其它耐热聚合物，约2％包含在低密度聚乙烯中的Viton碳氟化合物的加工助剂，和约2％的白色母料(white concentrate)(它包含在低密度聚乙烯中的二氧化钛)。
本发明的膜具有非常好的耐热性。本发明的聚烯烃共混物是将熔点较高的物质(如熔点约为130℃的高密度聚乙烯)与熔点温度较低一点的物质(如熔点约为122℃的线型低密度聚乙烯)混合。膜的耐热性是令人惊奇的，因为该膜还有大量的填料。在过去，各种热熔粘合剂施加到微孔膜上时往往会产生皱褶、收缩或孔洞。然而，当对本发明所用的填料含量高的配方物进行退火时，在胶水处没有诸如皱褶、收缩或孔洞之类的对膜的损坏。
膜的透气性或MVTR受填料的用量和粒度的影响并受膜中所用的树脂类型间的关系的影响。膜中可存在的填料的百分数部分取决于填料颗粒的大小。某个预定大小范围的填料颗粒确定了周长(或表面积)和体积的范围。填料颗粒的周长和体积影响了膜的湿气透过率。填料颗粒的周长和体积会导致在膜中形成的某些大小的孔和通道。当使用上面所述的树脂时，大小约为12.5微米或更大的填料颗粒会使所得的膜具有针孔，液体通过它时会发生渗漏。业已发现平均大小约为0.5-5微米，优选的中值大小(median size)约为1-3微米的填料颗粒特别能很好地用于制造具有所需透气性值的膜。
各种无机填料物质都可以使用，它包括但不局限于碳酸钙、滑石、粘土、高岭土、二氧化硅、硅藻土、碳酸镁、碳酸钡、硫酸钡、硫酸钙、硫酸镁、氢氧化镁、氢氧化铝、氧化镁、氧化钙、氧化锌、氧化钛、氧化铝、云母、玻璃粉末等。这些填料可以单独或结合起来使用。特别适用的填料物质是碳酸钙。碳酸钙至少部分可以用硬脂酸或其它硬脂酸盐化合物进行涂覆，它能使碳酸钙更好地分散在整个树脂组合物中。
以膜的重量计，包含约38重量％填料的膜的透气性比较低，而包含约53-55％填料的膜的MVTR高。尽管可以在膜中加入高于约53-55％的附加填料，但这对湿气透过率没有明显提高。填料量高于约60％会使膜变脆并更象纸状，而非柔软和有挠性。
本发明有纹理的尺寸稳定的膜也具有改进的透气性，因为通过对膜进行相互啮合的齿轮(IMG)拉伸来使膜取向。当膜仅在纵向上进行拉伸时，拉伸较好约为5-100％，更好约为15-100％。业已发现以至少15％进行拉伸的膜具有约1000至1500克/米2/天(每天每平方米的克数)的MVTR。
在相互啮合的齿轮上齿轮重叠或啮合的深度(称为“啮合深度”)可以变化以改变取向或拉伸膜的量。相互啮合的齿轮的啮合深度提高会提高膜的透气性。在相互啮合齿轮上齿间的距离(称为“齿距”)也可以变化以改变取向或拉伸膜的量。在实践中业已发现齿间的距离(“齿距”)约为30-200密耳并且IMG辊上的啮合深度(DOE)约为5-200密耳可用来制造MVTR约为500-5000克/米2/天的膜。齿距的较好范围约为50-100密耳并且啮合深度较好约为20-75密耳能提供MVTR约为1500-3000克/米2/天的膜。
膜配方与本发明的取向步骤相结合能使膜具有足够的剩余伸长率，以便膜能进一步拉伸。这个进一步拉伸膜的步骤通常由消费者在将膜转变成一次性产品中进行。允许膜有额外拉伸的一个重要的特征是膜的剩余伸长率，或膜的屈服伸长率和断裂伸长率之差。伸长率可用拉伸试验机按ASTM D882所述的方法进行测量。屈服伸长率百分数与断裂伸长率百分数之差提供了一个“伸长率间隔”，这在其它膜中是不曾发现的。用断裂伸长率百分数与屈服伸长率百分数之差测定的本发明膜的剩余伸长率在纵向上大于约75％，在横向上大于约300％。业已发现剩余伸长率在纵向上(MD)大于约150％并且在横向上(TD)大于约500％的膜是特别好的。这提高了膜的冲击强度。
膜配方与相互啮合的齿轮取向的结合也影响了膜的冲击强度。冲击强度可用ASTM D1709-80中所述的将镖落到膜上进行测量。当仅在一个方向上拉伸膜时，冲击强度较小。而且，对膜的拉伸程度越高，冲击强度就越低。然而，在流延膜实例中，希望膜在横向上拉伸多于在纵向上的拉伸，因为在流延膜中缺少TD方向的取向。也希望在制造过程中至少用一些横向取向来抵销对膜有影响的纵向取向。在吹塑膜实例中，内在的横向取向可能会使横向IMG取向不必要。在本发明的配方中，在膜中较高百分数的填料和高度可取向的聚合物共混物能提供透气性和允许较少量的拉伸。
与已有技术的膜相比，本发明的膜在升高的温度下具有改进的尺寸稳定性。对取向膜进行退火，从而为膜提供在升高温度下的尺寸稳定性和耐热性。退火使膜配方物中聚烯烃的受应力的聚合物链发生略微的分子松弛。退火步骤将热施加到张力受控的膜上，以减小在成型和取向步骤中产生的应力。由于在退火步骤中发生的松弛，在将膜置于170°F的空气下30分钟后该膜产生的收缩小于约15％。当将退火的膜经历进一步的加工步骤，即使将该膜置于退火温度或低于退火温度的温度时膜也不会收缩。退火膜可以经得起进一步的加热，如当将该膜经转变过程和/或装运环境时。该膜可容易地用于进一步的转变步骤，如使用热胶水将微孔膜固定到其它结构的组件上时。
在退火步骤中，退火辊之间的张力控制是重要的。不希望退火辊之间有正拉伸(positive draw)。正拉伸会拉伸膜，不良地降低在升高温度下的尺寸稳定性。当膜通过退火辊时通常希望有负拉伸，使第一个辊的运行比第二个辊快。当第一个辊运行得比第二个辊快时，膜的速度略微减慢，使膜松弛。辊的相对速度决定了膜的松弛。第二个退火辊的速度较好约为第一个退火辊速度的0.90至1.00倍。然而，太多的松弛将导致膜中的微孔关闭。例如，若第二个辊的速度约为第一个退火辊速度的0.85至0.89倍，则膜中的微孔将趋于关闭，从而降低膜的透气性。在退火步骤中，膜厚有一个较小的增加，因为膜发生了松弛。
如上所述，膜的尺寸稳定性仅提高到膜退火的温度。因此，必须平衡退火温度与膜配方物的软化点以及所期望的膜的最终使用温度。
退火辊的表面温度应不高于膜开始粘到退火辊上的膜的软化温度。另外，退火温度宜高于膜将经历的进一步转变步骤(施用热胶水以将膜固定到一次性产品的部件上)或膜或一次性产品所经历的状态(装运或贮藏时的高温)时的温度。在大多数实例中，膜在约180-200°F的温度下退火。该膜与退火辊接触足够长的时间，以将膜充分地加热。重要的是在辊之间的膜发生松弛之前将膜加热到所需的温度。在较好的实例中，在各退火辊上的停留时间小于约1秒钟。
退火减小了膜中的应力，使膜定形，防止膜发生收缩并防止膜中的微孔关闭。可以再加热和压花退火膜，而不会丧失任何所需的湿气透过率、尺寸稳定性或伸长性。若使用相互啮合的齿轮取向法取向膜并对其进行压花，而没有退火步骤，则微孔将关闭并且损害膜的透气性。
在某些实例中，可以对本发明的膜进行压花。压花步骤为取向和退火微孔膜提供所需的纹理。由压花步骤提供的纹理改善了外观并为膜提供其它物理优点。一个特别有用的优点是膜的压花减小了任何压敏粘合剂和微孔膜之间的接触表面积，这样从膜上去除粘合剂带或从粘合膜的制品上拉下该膜所需的剥离力就较小。
图1是用于制造柔软、有纹理的尺寸稳定的微孔膜的装置的示意图。在图1所示的实例中，从模头10以吹胀膜管12形式挤出填料含量高的膜配方物。然而，应明白的是在其它实例中可以使用流延挤出法来制造膜。各种制造吹胀和/或流延膜的方法都可以在本发明中采用。为了例举方便，在图1中只图示了吹胀膜法。管12在通过一组夹辊14时压扁。管12通过纵切装置30，该装置将管12切成膜16和18两个分开的层。双轴取向两个层16和18，所采取的方法是将它们通过第一组相互啮合的齿轮辊20，该辊在横向上拉伸膜。然后将两个层16和18通过第二组相互啮合的齿轮辊24，该辊在纵向上拉伸两个层。在其它实例中，考虑可单轴取向两个层，所采取的方法是将管通过纵向相互啮合的齿轮或通过横向相互啮合的齿轮。
在图示的实例中，膜16和18两个层在取向后分开。膜18通过一组温度约为180-200°F的退火辊40。退火膜18通过邻近的加热装置50，该加热装置将退火膜18再加热到约180-200°F的温度。再加热的退火膜18可以通过一组压花辊60，该压花辊为退火膜18提供使该膜18具有柔软性和纹理的压花图案。膜18可以从退火辊40通过，而后通过压花辊，而不经进一步的加热，这也在本发明考虑的范围内。希望膜在压花时处于低于膜配方物的熔融温度但高于其软化温度的温度下。
在图示的实例中，压花膜18通过电晕处理装置70，该装置将高压施加到膜18的表面上。然而，应明白的是膜18也可不经电晕处理。膜18通过卷绕机80卷绕到辊82上。在图1所示的实例中，膜16也通过退火装置140、再加热装置150、压花装置160、电晕处理装置170并卷绕到辊180上，其方式如上述膜18中所述。
膜16和18的层可以分开取向，这也在本发明考虑的范围内。在图1假想所示的实例中，管12通过纵切装置30，该装置将管切成膜16′和18两个分开的层。双轴取向膜16′，所采取的方法是将它通过第一组相互啮合的齿轮辊120，该辊在横向上拉伸膜。然后将膜16′通过第二组相互啮合的齿轮辊124，该辊在纵向上拉伸膜16′。接着将膜16′通过如上所述的退火辊140、加热装置150和压花辊180。
在下述实施例中进一步描述本发明，尽管应明白的是这些实施例是用于例举的目的，并不用来限制本发明的范围。
实施例1
评价湿气透过率和本发明中膜的各种配方之间的关系。膜中高密度聚乙烯组分和线型低密度聚乙烯组分之间的平衡影响微孔膜(该膜是使用相互啮合的齿轮辊在纵向上拉伸膜制得)的湿气透过率。在本实施例中使用下述配方：50重量％的碳酸钙、X重量％的高密度聚乙烯、46-X重量％的线型低密度聚乙烯、2重量％在低密度聚乙烯中的白色母料和2重量％在低密度聚乙烯中的碳氟化合物加工助剂。所有制得的膜的厚度均为1.5密耳，并使用相互啮合的齿轮在50密耳的啮合深度下进行纵向取向。这些配方的湿气透过率结果列于下表1中。使用ASTME96-93在38℃和75％的相对湿度下，使用开口面积约2平方英寸的样品杯测得表1中的MVTR试验结果。
表1
LLDPE/HDPE微孔共混物
| ％HDPE | (克/米2-天)MVTR |
| 0 | 1279 |
| 6 | 1584 |
| 10 | 1768 |
| 12 | 2152 |
实施例2
测试各种配方的膜样品的“胶水烧穿”性能。“胶水烧穿”是指膜在进一步转变过程中在胶水接触区域中产生孔或发生熔融。胶水烧穿对用于一次性制品的膜来说是一种不可接受的性能。胶水烧穿的试验结果分0-3的等级记录，0为不烧穿，3为大块烧穿。由操作者的观察进行试验来测量这些数据。列于下表2的数据表明了胶水烧穿的结果。
表2
| 厚度 | 原料聚合物 | CaCO3负载 | MD/TDDOE | 退火炉温度 | 胶水烧穿等级 |
| 1.00 | LLDPE | 50％ | 45/30 | N/A | 3 |
| 1.00 | LLDPE/10％HDPE | 50％ | 45/30 | N/A | 1 |
| 1.00 | ULDPE | 50％ | 45/30 | 200 | 0 |
| 1.00 | ULDPE/12％HDPE | 50％ | 45/30 | N/A | 3 |
实施例3
评价膜配方中填料含量的量与湿气透过率之间的关系。图2显示了纵向取向膜的湿气透过率结果，所述膜包含X重量％的碳酸钙填料、86-X重量％的线型低密度聚乙烯、10重量％的高密度聚乙烯、2重量％在低密度聚乙烯中的白色母料和2重量％在低密度聚乙烯中的碳氟化合物加工助剂。这个配方用于制造1.5密耳厚的膜，使用啮合深度为50密耳的相互啮合的齿轮辊对该膜进行纵向取向。当填料的百分数接近50％时，湿气透过率有明显的提高。在较好的实例中，填料的含量约为45-60％。填料的最好量约为50-54％。当碳酸钙的百分数增加到超过约54-55％时，湿气透过率不再呈指数提高。
实施例4
评价退火对相互啮合的齿轮取向微孔膜的物理性能的影响。对膜的退火降低了微孔膜发生收缩的趋势，而不会降低透气性。使用包含下述组分的膜进行试验：50重量％的填料、34.06重量％的LLDPE、12重量％的HDPE、1重量％的LDPE、2重量％的氧化钛母料和0.04重量％的含氟聚合物母料加工助剂。在相互啮合的齿轮辊上横向和纵向啮合深度分别保持恒定为20和50密耳。将退火辊保持在180°F的恒温。在43和115英尺/分钟的两个级别下测量辊速。
制造参照膜，它是将膜通过相互啮合的齿轮辊但不进行退火制得的。将退火膜通过具有负拉伸的退火辊，以使卷材张力降至最小并发生分子松弛。收缩试验在160°F的不受限制的情况下进行五(5)分钟。下表3显示了在透气性不下降情况下收缩百分数约为受控的不退火膜的收缩百分数的1/2至1/4。表3中的MVTR值是使用如实施例1中改进的ASTM96-93法测得的。
表3
微孔膜的物理性能
| 退火炉的辊速(英尺/分钟) | 参照样品 | 退火样品(180°F退火) | ||
| 收缩 | MVTR | 收缩 | MVTR | |
| 43 | 24.3％ | 1620 | 6.7％ | 1760 |
| 115 | 14.0％ | 1590 | 7.3％ | 1670 |
实施例5
评价对管而非膜的单层进行相互啮合的齿轮辊取向的影响。管在相互啮合的齿轮取向和退火后不会堵塞。相反，可容易地将管分成单层。对吹胀膜管进行的相互啮合的齿轮辊取向和退火能制得两个相同的膜层。
实施例6
评价压花对退火的MD IMG取向的微孔膜的影响。再加热退火的MD IMG取向过的微孔膜，并采用三种压花图案对其进行压花。
1.40密耳的前体膜由下述配方组成：54重量％的CaCO3；33.96重量％的LLDPE；10重量％的HDPE；0.67重量％的LDPE；1.33重量％的二氧化钛和0.04重量％的碳氟化合物。该膜经挤出、拉伸和退火。再加热退火的MD IMG取向的微孔膜，并在370磅/英寸的辊隙压力下进行压花。对于所有的样品，预压花辊的温度为190°F，刻花辊的温度为125°F，冷却辊的温度为95°F。对于所有的样品，线速度为150英尺/分钟。
将三种压花图案，即大的六边形图案(Mac)、大的金刚石图案和小的金刚石图案压到MD IMG取向的微孔膜上，而不明显改变如下表4所列的MVTR或热收缩值。纹理程度与压花前后的低负载厚度之差有关。如表4所列，压花提高了IMG取向后所存在的纹理。表4中的MVTR值是使用如实施例1中改进的ASTM96-93法测得的。
表4
| 压花图案 | |||
| Mac | 小的金刚石 | 大的金刚石 | |
| MVTR(克/米2-天) | 3345 | 3379 | 3327 |
| MD热收缩(％) | 4.0 | 5.3 | 4.3 |
| 压花后的低负载厚度(密耳) | 3.82 | 5.49 | 3.52 |
| 压花前的低负载厚度(密耳) | 1.05 | 0.92 | 0.93 |
实施例7
下表5显示了本发明的膜与目前用作尿布背衬片的其它膜比较结果。用于尿布背衬片的可透气膜的关键物理性能是：透气性(MVTR)、剩余伸长率、在转变和装运过程中在升高温度下的尺寸稳定性、使用时的冲击强度和纹理。表5中的MVTR值是使用如实施例1中改进的ASTM96-93法测得的。
测试下述样品。对比样品1是由Tredegar Industries销售的HTS-5膜，它是一种先前使用的尿布背衬片膜。对比样品2是由Tredegar Industries销售的CPC 2膜，它是一种目前使用的尿布背衬片膜。对比样品3 ExxonExxaire是一种商购的可透气的膜。实施例A是一种IMG取向的未退火的可透气膜。实施例B-1和B-2是IMG取向的退火的可透气膜。实施例C是一种IMG取向的退火的并且压花的可透气膜。实施例A、B-1、B-2和C包含：55重量％的CaCO3；31重量％的LLDPE；10重量％的HDPE；2重量％的白色母料；和2重量％的Viton碳氟化合物母料。由断裂伸长率百分数与屈服伸长率百分数之差测得的本发明膜在纵向上的剩余伸长率较好约为200％，在横向上的剩余伸长率较好约为300％。
尽管业已例举和描述了本发明的具体实例，但本领域的技术熟练者将会明白在不偏离本发明的精髓和范围内可以作出各种改变和改进。申请人想要在所附的权利要求书中覆盖在本发明范围内的所有这些改进。
表5
物理性能数据
| 对比样品1 | 对比样品2 | 对比样品3 | 实施例A | 实施例B-1 | 实施例B-2 | 实施例C | |
| MVTR(克/米2-天) | 84±16 | 52±10 | 5349±346 | 1593±49 | 1668±51 | 3445±41 | 3633±59 |
| 按重量计的膜厚(密耳) | 1.20 | 1.20 | 0.78 | 0.83 | 0.87 | 1.44 | 1.45 |
| 最终的低负载厚度(密耳) | 1.57 | 1.70 | 1.50 | 2.20 | 2.40 | 1.48 | 3.64 |
| MD拉伸(克/厘米) | 970 | 1466 | 938 | 767 | 649 | 727 | 804 |
| TD拉伸(克/厘米) | 745 | 1146 | 203.4 | 400 | 293 | 270 | 265 |
| 断裂时的MD伸长率(％) | 338 | 573 | 132.1 | 247 | 248 | 361 | 350.4 |
| 屈服时的MD伸长率(％) | 306 | 63.4 | 129.6 | 26.7 | 35.7 | 17 | 15.7 |
| MD伸长率间隔(％断裂-％屈服) | 32 | 509.6 | 2.5 | 220.3 | 212.3 | 344 | 334.7 |
| 断裂时的TD伸长率(％) | 646 | 717 | 309 | 611 | 573 | 478 | 461 |
| 屈服时的TD伸长率(％) | 10.7 | 38.8 | 15.3 | 22.8 | 23.5 | 2.48 | 6.9 |
| TD伸长率间隔(％断裂-％屈服) | 635.3 | 678.2 | 293.7 | 588.2 | 549.5 | 475.5 | 454.1 |
| 落镖冲击(gm) | 48 | 368 | 87 | - | 102 | 265 | - |
| 热收缩：MD(％)TD(％) | 1.733-0.533 | 1.400.40 | 9.01.8 | 19.30.0 | 11.3-1.7 | 3.67-0.33 | 3.670 |
| 温度(°F) | 170° | 170° | 170° | 180° | 180° | 170° | 170° |
| 时间(分钟) | 30 | 30 | 30 | 5 | 5 | 30 | 30 |
Claims (28)
1.一种柔软的、有纹理的、在升高温度下尺寸稳定的、相互啮合的齿轮取向的微孔膜，它包含约45-65重量％的填料；约25-55重量％的线型低密度聚乙烯；约0-20重量％的高密度聚乙烯或其它耐热聚合物；约0-5重量％的低密度聚乙烯；约0-10重量％的着色剂；和约0-3重量％的加工助剂。
2.如权利要求1所述的膜，其中该膜的湿气透过率至少约为500克/米2-天。
3.如权利要求1所述的膜，其中将膜置于170°F的空气下30分钟后该膜的收缩百分数小于约15％。
4.如权利要求1所述的膜，其中用断裂伸长率百分数与屈服伸长率百分数之差测定的膜的剩余伸长率在纵向上大于约75％，在横向上大于约300％。
5.如权利要求1所述的膜，其中用断裂伸长率百分数与屈服伸长率百分数之差测定的膜的剩余伸长率在纵向上大于约150％，在横向上大于约400％。
6.如权利要求1所述的膜，其中填料包含碳酸钙。
7.如权利要求6所述的膜，其中碳酸钙填料至少部分用硬脂酸或其它硬脂酸盐化合物进行涂覆。
8.如权利要求7所述的膜，其中该配方包含：约50-56重量％的碳酸钙填料；约30-35重量％的线型低密度聚乙烯；约10-12重量％的高密度聚乙烯或耐热聚合物；约0-5重量％的低密度聚乙烯；约0-2重量％的二氧化钛；和约0-0.05重量％的碳氟化合物加工助剂。
9.如权利要求8所述的膜，其中该配方包含约53-56重量％的碳酸钙。
10.如权利要求9所述的膜，其中碳酸钙的平均大小约为0.5-5微米。
11.一种柔软的、有纹理的、在升高温度下尺寸稳定的、相互啮合的齿轮取向的微孔膜，它包含约50重量％的碳酸钙填料；约35重量％的LLDPE；约12重量％的HDPE；约1重量％的LDPE；约2重量％的二氧化钛；和约0.04重量％的碳氟化合物加工助剂。
12.一种柔软的、有纹理的、在升高温度下尺寸稳定的、相互啮合的齿轮取向的微孔膜，它包含约56重量％的碳酸钙填料；约30重量％的LLDPE；约10重量％的HDPE；约0.67重量％的LDPE；约1.33重量％的二氧化钛；和约0.04重量％的碳氟化合物加工助剂。
13.一种制造柔软的、有纹理的、在升高温度下尺寸稳定的微孔膜的方法，所述膜具有包含下述组分的配方：约45-65重量％的填料；约25-55重量％的线型低密度聚乙烯；约0-20重量％的高密度聚乙烯或其它耐热聚合物；约0-5重量％的低密度聚乙烯；约0-10重量％的着色剂；和约0-3重量％的碳氟化合物加工助剂，所述方法包括：
将该配方物挤出成膜，
将该膜送入至少一组相互啮合的齿轮辊，对该膜进行取向，和
使取向膜通过退火装置，对该膜进行退火。
14.如权利要求13所述的方法，它还包括再加热退火膜，将该膜通过压花辊的辊隙以将压花图案赋予该膜，从而对再加热的膜进行压花。
15.如权利要求13所述的方法，其中对压花膜进行电晕放电处理。
16.如权利要求13所述的方法，其中使用流延挤出法挤出膜。
17.如权利要求13所述的方法，其中使用吹胀膜法挤出膜。
18.如权利要求17所述的方法，其中将膜挤出成泡，该方法包括压扁泡形成两层管，一起取向该两层管。
19.如权利要求17所述的方法，其中将膜挤出成泡，该方法包括压扁泡形成两层管，将该管分成第一层膜和第二层膜，分别取向各层。
20.如权利要求13所述的方法，其中相互啮合的齿轮辊组在纵向上取向膜。
21.如权利要求20所述的方法，它还包括第二组相互啮合的齿轮辊，它在横向上取向膜。
22.如权利要求13所述的方法，其中相互啮合的齿轮辊组在横向上取向膜。
23.如权利要求13所述的方法，其中在纵向和/或横向上拉伸膜约5-100％。
24.如权利要求13所述的方法，其中在纵向和/或横向上拉伸膜约15-60％。
25.如权利要求13所述的方法，其中取向膜的相互啮合的齿轮含有多个间距或齿距约为30-200密耳的相互啮合的齿，并且该多个齿相互啮合，或具有约5-200密耳的啮合深度。
26.如权利要求25所述的方法，其中齿距的范围约为50-100密耳，啮合深度的范围约为20-75密耳。
27.一种制造柔软的、有纹理的、在升高温度下尺寸稳定的微孔膜的方法，所述膜具有包含下述组分的配方：约50重量％的碳酸钙；约35重量％的线型低密度聚乙烯；约12重量％的高密度聚乙烯；约1重量％的低密度聚乙烯；约2重量％的二氧化钛；和约0.04重量％的碳氟化合物加工助剂，所述方法包括：
将该配方物挤出成膜，
将该膜送入至少一组相互啮合的齿轮辊，对该膜进行取向，
使取向膜通过退火装置，对该膜进行退火，
再加热该退火膜，和
使该膜通过压花辊的辊隙以将压花图案赋予该膜，从而对再加热的膜进行压花。
28.一种制造柔软的、有纹理的、在升高温度下尺寸稳定的微孔膜的方法，所述膜具有包含下述组分的配方：约56重量％的碳酸钙；约30重量％的线型低密度聚乙烯；约10重量％的高密度聚乙烯；约0.67重量％的低密度聚乙烯；约1.33重量％的二氧化钛；和约0.04重量％的碳氟化合物加工助剂，所述方法包括：
将该配方物挤出成膜，
将该膜送入至少一组相互啮合的齿轮辊，对该膜进行取向，
使取向膜通过退火装置，对该膜进行退火，
再加热该退火膜，和
使该膜通过压花辊的辊隙以将压花图案赋予该膜，从而对再加热的膜进行压花。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C01 | Deemed withdrawal of patent application (patent law 1993) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |