Обработка поверхности эластомерных пленок покрытиями для предотвращения слеживаемости в рулоне
Изобретение относится к технологии получения эластомерных материалов, в частности к обработке поверхности эластомерных пленок для предотвращения слеживаемости в рулоне. Способ включает образование слоя пленки из эластомерного полимера из блоксополимера виниларилена и сопряженных диеновых мономеров, который может растягиваться, по меньшей мере, на 150%
от исходного размера и затем сокращаться до не более чем 120% от исходного размера. Наносят на первую поверхность пленки слой покрытия против слеживаемости. Покрытие состоит из растворителя и компонента покрытия против слеживаемости, выбранного из лака и поверхностно-активного вещества. Сматывают пленку в рулон, при этом компонент покрытия против слеживаемости контактирует со второй поверхностью пленки. 17 з.п. ф-лы, 5 ил.
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к неслеживающимся покрытым эластомерным пленкам и связано со способами изготовления неслеживающихся покрытых эластомерных пленок.
Уровень техники, к которой относится изобретение
Эластомерные материалы долгое время высоко ценились за их способность растягиваться, садясь поверх или вокруг большего по размерам объекта и затем сокращаться, обеспечивая облегающую посадку вокруг объекта. В последние годы синтетические полимерные эластомерные материалы дополнили или заменили натуральный каучук. Соединения, такие как полиуретан, блоксополимеры стирола, этиленпропиленовые полимеры и другие синтетические полимерные эластомеры, хорошо известны в данной области.
Эластомерные материалы могут принимать множество форм. Эластомерам можно придать форму нитей, шнуров, лент, пленок, тканей и других разнообразных форм. Форма и структура эластомерного материала регулируется предназначенным конечным использованием продукта. Например, эластомеры часто используют в одежде для обеспечения облегающего прилегания, такого как при активном ношении. Эластомеры могут также образовывать эластичные, но эффективные барьеры, такие как манжеты, на термической одежде, предназначенные сохранять тепло тела. В этих применениях эластомеры наиболее часто существуют в виде нитей или филаментов, которые вводят в ткань одежды.
Эластомеры могут существовать в виде нитей, тканей или пленок. Применение эластомерных нитей ставит сложную задачу сборки одежды, поскольку нити должны использоваться как один компонент из множества в производственном процессе. Эти нити могут также быть слабыми и имеют обыкновение рваться, что может привести к дефектам в эластичном изделии, даже если присутствует избыточное количество нитей. С эластомерными тканями отчасти легче работать в производственном процессе, но ткани сами по себе проявляют устойчивую тенденцию к подорожанию как в отношении сырья, так и в отношении стоимости производства самой ткани. Эластомерные пленки обычно легче использовать для производства, чем нити, и они менее дороги в производстве, чем эластомерные ткани. Эластомерные пленки также прочнее, чем нити или ткани, и они с меньшей вероятностью рвутся при использовании.
Однако недостаток полимерных пленок заключается в том, что полимеры, применяемые для создания пленок, в действительности являются клейкими или липкими. Когда эластомерные пленки, изготовленные из этих полимеров, экструдируют и сматывают в рулон, пленка будет слипаться сама с собой или «слеживаться», тем самым делая трудным или невозможным разматывание. Слеживаемость становится более явной, когда пленка стареет или хранится во влажной среде, такой как внутри склада для длительного хранения.
Проблему слеживаемости эластомерных материалов пытались решить множеством способов. Внутрь пленки можно ввести антиадгезивы, которые обычно представляют собой порошкообразные неорганические материалы, такие как диоксид кремния или тальк. Антиадгезивами можно также посыпать внешние стороны экструдируемой пленки, когда пленку формируют. Однако антиадгезивы должны добавляться в больших количествах для снижения слеживаемости до приемлемого уровня, и эти высокие уровни антиадгезива являются губительными для эластомерных свойств пленки. Другим средством уменьшения слеживаемости является создание шероховатой поверхности у пленки, такой как тиснение пленки, которое уменьшает контакт поверхность-поверхность в свернутой пленке и привносит мельчайшие воздушные карманы, которые помогают уменьшить слеживаемость. К сожалению, это также приводит к созданию более тонких слабых зон в пленке, которые затем подвергаются разрыву и разрушению, когда пленку растягивают. Другим средством уменьшения блокирования является введение физического барьера, такого как удаляемая прокладка, в рулон между слоями свернутой пленки. Удаляемую прокладку затем убирают, когда рулон пленки разматывают для дальнейшей обработки. Однако удаляемую прокладку обычно выбрасывают, создавая отходы и значительные дополнительные расходы для производителя. Еще одним средством уменьшения слеживаемости эластомерной пленки является совместная экструзия тонких внешних слоев, также называемых «обшивками» или «покровными слоями», эластичного или менее эластомерного неслеживающегося полимера на поверхность эластомерной пленки. Походящие неслеживающиеся полимеры для таких обшивок включают полиолефины, такие как полиэтилен или полипропилен. Такие полиолефиновые обшивки являются эластичными, но не эластомерными материалами. Они оказывают небольшое влияние на эластомерные свойства пленки в целом, поскольку они составляют только небольшую долю от общей композиции пленки. Однако эти полиолефиновые обшивки будут растягиваться и становиться необратимо деформированными, когда всю эластомерную пленку растягивают или «активируют» в первый раз. Когда растягивающую силу, приложенную к эластомерной пленке, убирают, эластомерная основа будет сокращаться как обычно. Растянутая обшивка, которая не является эластомерной, вместо этого будет сморщиваться, когда основа сокращается, и будет создавать поверхность с микротекстурой.
Остается потребность в средствах эффективного производства эластомерной пленки, которую можно сворачивать в рулоны и хранить без слеживания. Такая пленка не должна иметь худшие эластомерные свойства, не должна создавать чрезмерные отходы и производственные затраты и должна давать привлекательную приятную поверхностную текстуру после активации.
Сущность изобретения
В одном варианте осуществления настоящее изобретение направлено на неслеживающуюся эластомерную пленку. Неслеживающаяся эластомерная пленка содержит слой пленки эластомерного полимера и слой неслеживающегося покрытия на основе растворителя, содержащий компонент покрытия против слеживаемости. Неслеживающееся покрытие наносят на одну или на обе стороны поверхности слоя пленки эластомерного полимера, делая эластомерную пленку неслеживающейся.
В другом варианте осуществления настоящее изобретение направлено на способ формирования неслеживающейся эластомерной пленки. Способ включает нанесение на первую поверхность пленки эластомерного полимера неслеживающегося покрытия на основе растворителя, содержащего компонент покрытия против слеживаемости. Можно покрыть одну или обе стороны поверхности слоя эластомерной полимерной пленки, чтобы создать неслеживающуюся эластомерную пленку.
Дополнительные варианты осуществления изобретения будут очевидны, принимая во внимание следующее подробное описание изобретения.
Краткое описание рисунков
Изобретение будет понято более полно, принимая во внимание рисунки, в которых:
Фиг.1 является схематическим представлением типичной флексографической печати или флексографического процесса покрытия;
Фиг.2 является схематическим представлением типичного процесса покрытия, наносимого напылением;
Фиг.3 является схематическим представлением типичного процесса покрытия, наносимого ножом;
Фиг.4 является схематическим представлением типичного процесса покрытия, наносимого поливом; и
Фиг.5 является схематическим представлением типичного процесса покрытия, наносимого валиком.
Подробное описание изобретения
Изобретатели установили, что нанесение тонкого покрытия, такого как лак, смазочный материал, поверхностно-активное вещество или суспензия, на одну или обе стороны эластомерной пленки после экструзии, но перед сматыванием, может устранять слеживаемость в рулоне или уменьшать ее до приемлемого уровня. Необходимо покрыть только одну сторону эластомерной пленки, хотя можно необязательно покрыть и другую сторону поверхности пленки. Эластомерную пленку можно смотать и хранить после этой поверхностной обработки без значительной слеживаемости в рулоне. Неожиданно оказалось, что покрытие не препятствует и не мешает ламинированию другого слоя, такого как нетканый материал, на покрытую поверхность эластомерной пленки.
Для целей этого раскрытия даны определения следующим терминам:
«Пленка» относится к материалу в виде пластин, где размеры материала по х (длина) и у (ширина) направлениям являются существенно большими, чем размер по z (толщина) направлению. Пленка обладает толщиной в направлении z в диапазоне приблизительно от 1 мкм до 1 мм.
«Ламинат» относится к слоистой структуре пластинчатого материала, скомпонованного и соединенного так, что слои являются существенно одинаковыми по протяженности вдоль ширины наиболее узкой пластины ламината. Слои могут содержать пленки, ткани или другие материалы в виде пластин или их комбинации. Например, ламинат может представлять собой структуру, содержащую слой пленки и слой ткани, соединенных вместе вдоль их ширины так, чтобы два слоя оставались соединенными как единая пластина при обычном использовании. Ламинатом можно также называть композит или материал с покрытием. «Ламинировать» относится к способу, при помощи которого формируют такие слоистые структуры.
«Покрытие» относится к раствору на основе растворителя или к суспензии, которые можно нанести в виде тонкого слоя на поверхность материала. «Покрытие» также может относиться к тонкому слою материала после того, как оно было нанесено на поверхность и в значительной степени высохло или затвердело. Для целей этого раскрытия покрытие относится к слою материала толщиной приблизительно 0,05-3 мкм. Для целей этого раскрытия покрытие может содержать пространственно разделенные области покрытия, например, в виде точек или тому подобного, разделенных областями непокрытой поверхности. Альтернативно, покрытие может содержать существенно непрерывный слой покрытия, который окружает дискретные области непокрытой поверхности. Альтернативно, покрытие может содержать существенно непрерывный слой покрытия с существенным отсутствием непокрытой поверхности.
«Растворитель» или «растворитель-переносчик» относится к жидкости, в которой материал растворяют или суспендируют. Для целей этого раскрытия «растворитель» или «растворитель-переносчик» обычно относится к жидкости (включая как водные, так и органические жидкости), в которой растворяют или суспендируют материал покрытия, за исключением того, когда термин используют в контексте, из которого очевидно, что имеют в виду другой раствор или растворитель. Типичные растворители, используемые для покрытий, обсуждаемых в этом раскрытии, включают, но не ограничиваются, воду, изопропиловый спирт, гексан, этилацетат или другие такие же известные растворители.
«Печатная краска» относится к смесям, содержащим пигменты, связующие и растворители-носители, которые можно наносить на поверхность материала как покрытие. Печатную краску можно использовать для того, чтобы разместить отбеливающие агенты, глушители, краску, графику, изображения, рисунки, надписи или другие маркировки на поверхность материала. Печатную краску обычно наносят в качестве тонкого слоя на поверхность материала печатным способом, хотя можно также использовать другие способы нанесения покрытия. После нанесения печатная краска сохнет посредством испарения или окисления растворителя-носителя, образуя покрытие. Подходящая печатная краска имеется в продаже у таких компаний, как Flint Ink, Ann Arbor, Michigan, INX International Ink Co., Schaumburg, Illinois или Sun Chemical, Parsippanny, New Jersey.
«Лак» относится к раствору веществ, которые образуют покрытие на материале, для того чтобы придать ему блестящую, декоративную и/или защитную поверхность. Лак, который может быть цветным или бесцветным, содержит природные или синтетические полимеры. Одним обычным полимером, используемым для синтетических лаков, является пироксилин или нитроцеллюлоза, растворенная в растворителе-носителе, с необязательными пластификаторами, красителями или другими компонентами. Лак можно нанести на поверхность посредством печати, распыления, крашения, созданием покрытия путем погружения и другими известными способами. После нанесения лак высыхает при испарении растворителя-носителя и/или окислении полимера, образуя покрытие. Подходящие лаки имеются в продаже у таких компаний, как Flint Ink, Ann Arbor, Michigan или Sun Chemical, Parsippanny, New Jersey.
«Поверхностно-активное вещество» относится к любому химическому соединению, которое уменьшает поверхностное натяжение растворителя-носителя, в котором растворено поверхностно-активное вещество. В большинстве случаев растворителем является вода, жидкость, которая в обычных условиях имеет высокое поверхностное натяжение. Путем уменьшения поверхностного натяжения растворителя (например, воды) поверхностно-активное вещество позволяет раствору более легко смачивать и покрывать поверхность. Большинство поверхностно-активных веществ представляют собой амфипатические химические соединения с гидрофобной химической группировкой на одном «конце» молекулы и гидрофильной химической группировкой на противоположном «конце» молекулы. Обычные мыла и детергенты, а также другие катионные, анионные или неионные поверхностно-активные вещества являются рассматриваемыми поверхностно-активными веществами для целей настоящего раскрытия.
«Смазочный материал» относится к любому химическому соединению, которое снижает трение между соседними поверхностями, когда смазочным материалом покрывают одну или обе поверхности. Обычные смазочные материалы включают масла, густые смазки и воски. Для целей настоящего раскрытия смазочные материалы растворяют или суспендируют в любом подходящем растворителе-носителе, таком как обычные органические растворители. Смазочные материалы на водной основе также пригодны для настоящего раскрытия. Например, подходящие смазочные материалы на водной основе можно получить в виде серии смазочных материалов под маркой POLYWATER® производства фирмы American Polywater® Corporation of Stillwater, MN.
«Суспензия» или «взвесь» относится к смеси растворителя-носителя и измельченного твердого вещества, которое нерастворимо в растворителе, но которое смешивается существенно гомогенным образом, так что измельченное твердое вещество распределено по всему объему растворителя. Суспензии и взвеси можно варьировать по консистенции от разбавленных жидкостей с низкой концентрацией твердых веществ до плотных паст с высокой концентрацией твердых веществ. Примеры подходящих суспензий или взвесей могут включать порошки природных минералов, такие как карбонат кальция, тальк, глина или слюда, смешанные с подходящим растворителем-носителем, таким как вода. Другие примеры подходящих суспензий или взвесей включают порошки органических веществ, таких как крахмал или целлюлоза, смешанные с подходящим растворителем-носителем, таким как вода. Другие примеры подходящих суспензий или взвесей включают порошки или частички полимера, смешанного с подходящим растворителем-носителем, таким как изопропиловый спирт. Подходящие полимерные порошки под маркой MICROTHENE® можно купить у Equistar Chemicals LP, Houston, Texas.
«Растягиваемый» и «сокращаемый» представляют собой наглядные термины, используемые для описания эластомерных свойств материала. «Растягиваемый» означает, что материал можно растянуть при помощи вытягивающей силы до определенного размера, существенно большего, чем его исходный размер без разрыва. Например, материал длиной в 10 см, который можно растянуть до длины приблизительно 15 см без разрыва под действием вытягивающей силы, можно охарактеризовать как растягиваемый. «Сокращаемый» означает, что материал, который растянули посредством вытягивающей силы до определенного размера, существенно большего, чем его исходный размер, без разрыва, будет возвращаться к своему первоначальному размеру или к определенному размеру, который является в достаточной мере близким к первоначальному размеру, когда вытягивающую силу убирают. Например, материал длиной в 10 см, который можно растянуть до длины приблизительно 15 см без разрыва под действием вытягивающей силы и который возвращается к длине приблизительно 10 см или к определенной длине, которая является в достаточной мере близкой к 10 см, можно охарактеризовать как сокращаемый.
«Эластомерный» или «эластомер» относится к полимерным материалам, которые можно растягивать, по меньшей мере, на 150% от их исходного размера и которые затем сокращаются до не более чем 120% от их исходного размера в направлении прикладывания вытягивающей силы. Например, эластомерная пленка длиной 10 см будет растягиваться, по меньшей мере, приблизительно до 15 см под действием вытягивающей силы и затем сократится до не более чем 12 см при устранении вытягивающей силы. Эластомерные материалы являются как растягиваемыми, так и сокращаемыми.
«Эластичный» относится к полимерным материалам, которые можно растянуть, по меньшей мере, на 130% от их исходного размера без разрыва, но которые либо не сокращаются существенным образом, либо сокращаются на величину, большую, чем 120% от из исходного размера, и таким образом, не являются эластомерными, как определено выше. Например, эластичная пленка длиной 10 см будет растягиваться, по меньшей мере, приблизительно до 13 см под действием вытягивающей силы и затем либо оставаться длиной приблизительно 13 см, либо сокращаться до длины, большей, чем приблизительно 12 см при устранении вытягивающей силы. Эластичные материалы являются растягиваемыми, но не сокращаемыми.
«Хрупкий» относится к полимерным материалам, которые являются чрезвычайно устойчивыми к растяжению и не могут быть растянуты более чем до 110% от их исходного размера без разрыва или растрескивания. Например, хрупкую пленку длиной 10 см нельзя вытянуть более чем приблизительно до 11 см под действием вытягивающей силы без образования трещин. Хрупкие пленки не сокращаются или сокращаются только минимально при устранении вытягивающей силы. Хрупкие материалы не являются ни растягиваемыми, ни сокращаемыми.
«Слеживаемость» относится к явлению слипания материала самого с собой, в то время когда его сворачивают, складывают или иным образом приводят в тесный контакт поверхность-поверхность из-за внутренней липкости или клейкости одного или нескольких компонентов материала. Слеживаемость можно количественно измерить посредством ASTM D3354 «Нагрузка слеживаемости пластиковой пленки в методе параллельно расположенных пластин».
- «Неслеживаемость» относится к материалу, который не слеживается, когда его помещают в тесный контакт с самим собой.
- «Активация» или «активирование» относятся к процессу, посредством которого эластомерную пленку или материал делают легким в растягивании. Наиболее часто активация является физической обработкой, модификацией или деформацией эластомерной пленки. Растягивание пленки первый раз является одним способом активирования пленки. Эластомерный материал, который подвергли активации, называют «активированным». Обычным примером активации является надувание воздушного шара. Первый раз, когда надувают воздушный шар («активируют»), материал, из которого изготовлен воздушный шар, растягивается. Если материал, из которого изготовлен воздушный шар, трудно растянуть, человек, который надувает воздушный шар, станет многократно вручную растягивать ненадутый воздушный шар для того, чтобы облегчить надувание. Если надутый воздушный шар сдуть и затем надуть снова, «активированный» воздушный шар станет намного легче надуть.
Эластомерные полимеры, используемые в пленках и способах настоящего изобретения, могут содержать любой экструдируемый эластомерный полимер. Примеры таких эластомерных полимеров включают блоксополимеры виниларилена и сопряженных диеновых мономеров, натуральные каучуки, полиуретановые полимеры, полиэфирные полимеры, эластомерные полиолефины и смеси полиолефинов, эластомерные полиамиды и т.п. Эластомерная пленка может также содержать смесь двух или нескольких эластомерных полимеров вышеописанного типа. Предпочтительными эластомерными полимерами являются блоксополимеры виниларилена и сопряженных диеновых мономеров, такие как АВ, АВА, АВС или АВСА блоксополимеры, в которых сегменты А содержат арилены, такие как полистирол, и сегменты В и С содержат диены, такие как бутадиен, изопрен или этиленбутадиен. Подходящие блоксополимеры доступны для приобретения на фирмах KRATON Polymers, Houston, Texas или Dexco Polymers LP Planquemine, Louisiana.
Часть эластомерной пленки этого изобретения может включать один слой пленки, содержащей эластомерный полимер. Патентуемая эластомерная пленка может также включать многослойную пленку. Каждый слой многослойной эластомерной пленки может содержать эластомерные полимеры или слои могут содержать либо эластомерные, либо термопластические неэластомерные полимеры либо поодиночке, либо в комбинации в каждом слое. Единственным ограничением является то, что, по меньшей мере, один слой многослойной эластомерной пленки должен содержать эластомерный полимер, и многослойная эластомерная пленка целиком должна быть эластомерной пленкой. Если эластомерная пленка является многослойной, один или несколько слоев могут содержать эластичный полимер и/или хрупкий полимер.
Эластомерная пленка настоящего изобретения может содержать другие компоненты для модификации свойств пленки, помогающие при обработке пленки или модифицирующие внешний вид пленки. Эти дополнительные компоненты могут быть одними и теми же или могут меняться в каждом присутствующем слое. Например, полимеры, такие как гомополимер полистирола или полистирол с высокой ударопрочностью, можно смешать с эластомерным полимером в основном слое пленки, для того чтобы придать пленке жесткость и улучшить прочностные свойства пленки. Полимеры, снижающие вязкость, и пластификаторы можно добавить в качестве технологических добавок. Можно добавить другие добавки, такие как пигменты, красители, антиоксиданты, антистатики, агенты для улучшения скольжения, пенообразователи, тепло- и светостабилизаторы и неорганические и/или органические наполнители. Каждая добавка может присутствовать в одном, более чем в одном или во всех слоях многослойной пленки.
Эластомерную пленку можно изготовить любым пленкообразующим способом. В специфических вариантах осуществления для образования эластомерной пленки используют способ экструзии, такой как экструзия методом полива или экструзия с раздувом. Экструзия пленок способом полива или с раздувом является общеизвестной. Совместная экструзия многослойных пленок способом полива или с раздувом также является общеизвестной.
После того как пленку экструдировали, ей дают возможность остыть и затвердеть. Пленку затем можно подвергнуть необязательным дополнительным стадиям обработки, таким как активирование, диафрагмирование, клеевое ламинирование на другие материалы, продольная резка и другим подобным стадиям обработки.
Перед сматыванием, однако, на поверхность эластомерной пленки наносят тонкий слой покрытия в растворителе-носителе, такого как печатная краска, лак, поверхностно-активное вещество, смазочный материал или суспензия для предотвращения слеживаемости. Без связи с теорией изобретатели полагают, что это поверхностное покрытие предотвращает слеживаемость по одному или нескольким механизмам. Согласно первому механизму полагают, что покрытие может формировать тонкий слой по поверхности, обеспечивая тем самым физический барьер между липкими поверхностями пленки. Согласно второму механизму считают, что покрытие может поглощаться или связываться с поверхностью пленки, уменьшая, тем самым липкость поверхности пленки и склонность материала поверхности к слеживаемости.
Вода является предпочтительным растворителем-носителем для покрытия. Печатные краски, лаки, смазочные материалы, растворы поверхностно-активных веществ и суспензии на основе воды известны в данной области. В качестве растворителя для покрытия можно использовать растворители-носители, помимо воды, такие как изопропиловый спирт, гексан или этилацетат. Печатные краски, лаки и смазочные материалы в неводных растворителях известны в данной области. Однако из-за проблем воздействия на окружающую среду испарений растворителей, по соображениям безопасности и из-за проблем удаления отходов вода является предпочтительным растворителем для этого процесса.
Покрытие наносят на экструдированную пленку посредством любого способа, который создает тонкий слой на поверхности пленки. Покрытие можно нанести на пленку способом печати, который равномерно наносит на поверхность тонкое покрытие жидкости. Другим способом нанесения покрытия является распыление мелкого аэрозоля раствора на пленку. Покрытие также можно нанести при помощи установок для нанесения покрытий ножом, поливом, губчатыми валиками, погруженными валиками, валиками со щетиной или другими известными средствами нанесения жидкостей на поверхности.
Флексография является одним вариантом осуществления способа нанесения тонкого слоя покрытия на пленку, как проиллюстрировано на Фиг.1. В иллюстрируемом способе слой полимерной пленки 12 экструдируют из расплава через пленкообразующий трафарет 18 и пропускают через зазор между показанным обрезиненным валиком 13 и металлическим валиком 14. Металлический валик можно охладить для быстрого остывания расплавленной полимерной пленки. Металлический валик 14 также можно гравировать чеканным узором, если такой узор желателен на получающейся в результате пленке. После того как экструдированная пленка остывает и затвердевает, ее пропускают через флексографическую установку. Эта установка содержит печатную плату 20, установленную на валик 22, анилоксовый валик 24 и устройство для размещения покрытия 26. Узор для покрытия находится на рельефной печатной плате 20. Печатную плату затем закрепляют на валике 22. Раствор для покрытия наносят на печатную плату, например, анилоксовым валиком 24, забирающим покрытие из устройства для его размещения 26, такого как лоток, и переносит покрытие на поднимающиеся части печатной платы 20. Печатная плата 20 затем вращается над материалом 12, на котором нужно печатать. Необязательно можно использовать сушильную камеру 40 после нанесения покрытия для ускорения высушивания растворителя-носителя и/или затвердевания покрытия на поверхности материала 12', на котором печатали.
В другом варианте осуществления патентуемого способа используют способ нанесения покрытия распылением для нанесения тонкого слоя покрытия на пленку. Такой способ нанесения покрытия распылением является хорошо известным. Фиг.2 иллюстрирует типичный процесс нанесения покрытия распылением. Слой полимерной пленки 12 экструдируют из расплава через пленкообразующий трафарет 18 и пропускают через зазор между показанным обрезиненным валиком 13 и металлическим валиком 14. Металлический валик можно охладить для быстрого остывания расплавленной полимерной пленки. Металлический валик 14 также можно гравировать чеканным узором, если такой узор желателен на получающейся в результате пленке. После того как экструдированная пленка остывает и затвердевает, ее пропускают через станцию для нанесения покрытия распылением, где покрывающий раствор наносят при помощи камеры для распыления 30 на пленку. Пленка может поддерживаться поддерживающим валиком 31 или другой поддерживающей поверхностью в ходе процесса нанесения покрытия распылением. Покрытую пленку 12' можно затем пропустить через необязательную нагревательную или сушильную камеру 40, для того чтобы высушить растворитель-носитель и/или отвердить покрытие.
В другом варианте осуществления патентуемого способа используют способ нанесения покрытия ножом для нанесения тонкого слоя покрытия на пленку. Фиг.3 иллюстрирует типичный процесс нанесения покрытия ножом. Слой полимерной пленки 12 экструдируют из расплава через пленкообразующий трафарет 18 и пропускают через зазор между показанным обрезиненным валиком 13 и металлическим валиком 14. Металлический валик можно охладить для быстрого остывания расплавленной полимерной пленки. Металлический валик 14 также можно гравировать чеканным узором, если такой узор желателен на получающейся в результате пленке. После того как экструдированная пленка остывает и затвердевает, ее пропускают через станцию для нанесения покрытия ножом, включающую поддерживающий валик 31, контролируемый по расходу диспенсер с покрытием 32, тонкий нож 36 и держатель ножа 38. Контролируемый по расходу диспенсер с покрытием 32 наносит порцию покрывающего раствора или суспензии 34 на движущуюся пленку 12. Покрывающий раствор 34 затем намазывают в виде тонкого слоя на пленку при помощи ножа 36. Нож 36 контролирует толщину покрывающего слоя, а также разглаживает поверхность. Покрытую пленку 12' можно затем пропустить через необязательную нагревательную или сушильную камеру 40, для того чтобы высушить растворитель-носитель и/или отвердить покрытие.
В другом варианте осуществления патентуемого способа используют способ нанесения покрытия поливом для нанесения тонкого слоя покрытия на пленку. Фиг.4 иллюстрирует типичный процесс нанесения покрытия поливом. Как и на предыдущих рисунках, слой полимерной пленки 12 экструдируют из расплава через пленкообразующий трафарет 18 и пропускают через зазор между показанным обрезиненным валиком 13 и металлическим валиком 14. После того как экструдированная пленка остывает и затвердевает, ее пропускают через станцию для нанесения покрытия поливом, включающую устройство для нанесения покрытия поливом 42 и поддерживающий валик 44. В процессе нанесения покрытия поливом покрытие 34 дозируют в устройство для нанесения покрытий поливом 42. Дозированное покрытие 32 затем равномерно льется через край устройства для нанесения покрытий поливом 42 и течет ламинарной полосой на поверхность движущейся пленки 12. Покрытие 34 вытягивают в тонкое покрытие, в то время когда оно наносится на движущуюся пленку 12. Покрытую пленку 12' можно затем пропустить через необязательную нагревательную или сушильную камеру 40, для того чтобы высушить растворитель-носитель и/или отвердить покрытие.
В другом варианте осуществления патентуемого способа используют способ нанесения покрытия валиком для нанесения тонкого слоя покрытия на пленку. Фиг.5 иллюстрирует типичный процесс нанесения покрытия валиком. Как и на предыдущих рисунках, слой полимерной пленки 12 экструдируют из расплава через пленкообразующий трафарет 18 и пропускают через зазор между показанным обрезиненным валиком 13 и металлическим валиком 14. После того как экструдированная пленка остывает и затвердевает, ее пропускают через станцию для нанесения покрытия валиком, включающую валик для захвата покрытия 50, валик для нанесения покрытия 52, поддерживающий валик 54 и устройство для размещения покрытия 56. Раствор покрытия забирают валиком для захвата покрытия 50 из устройства для размещения покрытия 56, такого как лоток. Валик для захвата покрытия 50 переносит покрытие на валик для нанесения покрытия 52. Валик для нанесения покрытия 52 затем вращается над движущейся пленкой 12 и наносит раствор покрытия на поверхность пленки. Покрытую пленку 12' можно затем пропустить через необязательную нагревательную или сушильную камеру 40, для того чтобы высушить растворитель-носитель и/или отвердить покрытие.
На Фиг.5 валик для захвата покрытия 50 и валик для нанесения покрытия 52 показаны как валики с твердыми гладкими поверхностями, которые переносят покрытие из контейнера 56 на пленку 12. Однако для целей этого раскрытия валик для захвата покрытия 50 может также иметь губчатую поверхность, щетинистую или щеточную поверхность, гравированную поверхность или другие подходящие поверхности для перенесения раствора покрытия на пленку.
На этих рисунках показана необязательная сушильная камера 40. Однако для некоторых покрытий может оказаться нежелательным высушивание или отверждение растворителя-носителя покрытия до сматывания. Такие покрытия могут лучше работать для предотвращения слеживаемости, когда они остаются увлажненными растворителем-носителем. Если это действительно так, то сушильная камера 40 не является необходимой.
После того как эластомерная пленка покрыта, пленку можно сматывать в рулоны и хранить даже при повышенных температурах, при таких, как на складе, который не кондиционируется. После хранения в течение нескольких недель или месяцев эластомерную пленку можно легко размотать для дальнейшей обработки и/или включения в другие изделия.
Покрытую эластомерную пленку можно отправить на дальнейшую обработку либо немедленно после изготовления и покрытия или после сматывания и хранения. Эта обработка может включать, но не ограничиваться, такие воздействия, как диафрагмирование; продольную резку; ламинирование термическим, клеевым или микроволновым способами на другие субстраты, такие как нетканые материалы; активирование эластомера или введение полотен, тесьмы или кусков пленки в конечные изделия, такие как одежда или подгузник. Следует понимать, что эти и другие стадии дополнительной обработки находятся в рамках данного изобретения.
Если покрытие относится к тому типу, которое предотвращает слеживаемость, когда покрытие является влажным, может оказаться важным удалить остаток растворителя-носителя с поверхностей пленки после хранения пленки, но перед тем как пленку подвергнут дополнительной обработке. Удивительно, но изобретатели открыли, что оставшийся растворитель-носитель будет легко и быстро испаряться с поверхности пленки, когда пленку разматывают. Часто для удаления растворителя-носителя не требуется дополнительного содействия, такого как нагревание поверхности. Однако, если процесс этого требует, пленку можно пропустить через нагревательную станцию для того, чтобы содействовать высушиванию пленки непосредственно перед стадиями дополнительной обработки.
В одном примере дополнительной обработки неслеживающуюся эластомерную пленку можно активировать известным способом растягивания. Машинно-направленное ориентирование (MOD) можно использовать для активирования эластомерных пленок в продольном направлении, в то время как уширение может активировать пленки в поперечном направлении. Особенно предпочтительным способом активирования покрытой эластомерной пленки является пошаговое растягивание пленки между взаимозацепляющимися валиками, как описано в патенте США №4144008. Валики для пошагового растягивания можно использовать для активирования пленок в продольном направлении, в поперечном направлении, под углом или в любой их комбинации.
В другом примере дополнительной обработки патентуемую неслеживающуюся покрытую эластомерную пленку можно ламинировать на слой субстрата известными способами ламинирования. Слой субстрата может представлять собой любой эластичный материал в виде пластины, такой как другая полимерная пленка, ткань или бумага. В одном не ограничивающем варианте осуществления субстрат представляет собой нетканое полотно. Примеры нетканых полотен включают нетканые полотна, полученные фильерным способом, кардованные, полученные аэродинамическим способом из расплава, и сплетенные из крученой нити нетканые полотна. Эти нетканые полотна могут содержать волокна полиолефинов, таких как полипропилена и полиэтилена, полиэфиров, полиамидов, полиуретанов, эластомеров, вискозы, целлюлозы, их сополимеров или их сочетаний, или их смесей. Бумажные изделия, такие как салфетки и изделия, подобные салфеткам, содержащие волокна на основе целлюлозы или целлюлозные волокна, сформованные в мат, рассматриваются как нетканое полотно или нетканый материал, который попадает в рамки этого изобретения. Нетканые полотна могут также содержать волокна, которые являются гомогенными структурами или содержат двухкомпонентные структуры, такие как оболочка/ядро, параллельные структуры, структуры типа острова в море и другие известные двухкомпонентные конфигурации. Для детального описания нетканых материалов см. “Nonwoven Fabric Primers and Reference Sampler” под ред. E.A.Vaughn, Association of the Nonwoven Fabrics Industry, 3-е издание (1992). Такие нетканые волокнистые материалы обычно имеют массу приблизительно от 5 грамм на квадратный метр (г/м2) до 75 г/м2. Для целей настоящего изобретения нетканый материал может быть очень легким, с основной массой приблизительно 5-20 г/м2. Однако более тяжелые нетканые материалы, с основной массой приблизительно 20-75 г/м2, могут быть желательны для того, чтобы достичь определенных свойств, таких как приятная тканеподобная текстура, у получающегося в результате ламината или конечного продукта.
Также в рамках данного изобретения находятся другие типы слоев субстрата, такие как тканые материалы, трикотажные материалы, грубые холсты, сети и т.п. Эти материалы, несомненно, можно использовать в качестве защитного слоя, который предохраняет эластомерную пленку от слеживаемости в рулоне. Однако из-за стоимости, доступности и легкости производства нетканые материалы обычно являются предпочтительными для ламинатов в патентуемом способе.
Патентуемую неслеживающуюся покрытую эластомерную пленку можно ламинировать на слой субстрата известными способами ламинирования. Эти способы ламинирования включают экструзионное ламинирование, клеевое ламинирование, термическое соединение, ультразвуковое соединение, каландровое соединение, точечное соединение и лазерное соединение, а также другие такие способы. Комбинации этих методов соединения также находятся в рамках настоящего изобретения.
Патентуемую неслеживающуюся покрытую эластомерную пленку можно также ламинировать на два или несколько таких слоев субстрата, как описано выше.
Если патентуемую неслеживающуюся покрытую эластомерную пленку ламинируют на субстрат, который не является эластомерным, может оказаться необходимым активировать ламинат, для того чтобы сделать его растягиваемым и сокращаемым. Ламинаты эластомерных пленок и тканей особенно подходят для активирования пошаговым растягиванием. Как раскрыто в патенте заявителя 5422172 (“Wu'172”), который введен в данное описание посредством ссылки, эластомерные ламинаты изготавливаемого здесь сорта можно активировать посредством пошагового растягивания, используя описанные в нем валики для пошагового растяжения.
Патентуемую неслеживающуюся покрытую эластомерную пленку можно также ламинировать на два или несколько слоев субстрата в любой момент процесса. А именно пленку можно ламинировать на слой субстрата до или после активирования пленки. В случае очень неэластомерных слоев субстратов желательно выполнить ламинирование до активации и затем активировать ламинат. Альтернативно, неслеживающуюся многослойную эластомерную пленку можно активировать, слой субстрата можно ламинировать на активированную неслеживающуюся многослойную эластомерную пленку, затем ламинат активируют во второй раз для того, чтобы дать возможность всем слоям ламината легко растягиваться. Если активированную пленку нужно ламинировать на неэластомерный субстрат и активирование после ламинирования является нежелательным, неэластомерный субстрат можно сжать, гофрировать, смять, сложить складками, сморщить или иным образом обработать, для того чтобы дать возможность компонентам пленки ламината растягиваться без разрыва или повреждения второго субстрата.
Неслеживающуюся покрытую эластомерную пленку или ламинат можно также раскроить на полосы или нарезать на листы или куски и затем клеевым способом, термически или ультразвуковым способом ламинировать на одно или несколько мест конечного продукта.
Неслеживающуюся покрытую эластомерную пленку или ламинат можно также диафрагмировать или перфорировать для того, чтобы создать воздушный поток и воздухопроницаемость в пленке или ламинате. Примеры способов диафрагмирования пленки или ламината включают, но не ограничиваются, химическое травление, лазерную перфорацию, вакуумную перфорацию, пробивание иглами, каландровую перфорацию, ультразвуковую перфорацию и другие известные процессы.
Следующие примеры представлены для иллюстрации вариантов осуществления настоящего изобретения. Эти примеры никоим образом не предназначены для того, чтобы ограничить изобретение.
ПРИМЕР 1
Эластомерную пленку настоящего изобретения изготавливали и тестировали в отношении слеживаемости в рулоне. Эластомерная пленка содержала приблизительно 50% блоксополимера стирол-изопрен-стирол (SIS) (Vector™ 4111 фирмы Dexco Polymers LP), 25% блоксополимера стирол-бутадиен-стирол (SBS) (Vector™ 7400 фирмы Dexco Polymers LP), 20% маточной смеси против слеживаемости (9840 фирмы Lehmann & Voss, содержащей приблизительно 50% антиадгезива в Dow STYRON™ 485 полистироловом полимере-носителе), 2% маточной смеси для скольжения (9841 фирмы Lehmann & Voss, содержащей приблизительно 20% агента, улучшающего скольжение на основе амида эруковой кислоты в Dow STYRON™ 485 полистироловом полимере-носителе) и 3% белого концентрированного красителя (Schulman® 8500 фирмы Schulman Corporation). Пленку изготавливали на линии для совместного литья и экструзии, и целевая основная масса пленки составляла приблизительно 70 г/см2. Пленку орошали с одной стороны аэрозолем Polywater® A, водным раствором поверхностно-активного вещества. Другую поверхность эластомерной пленки не обрабатывали поверхностно-активным веществом. Пленку затем сматывали и хранили при комнатной температуре приблизительно 1 неделю.
После хранения пленку полностью разматывали для того, чтобы определить, произошло ли существенное слеживание. Пленку можно было полностью размотать без наличия существенных проблем слеживаемости.
ПРИМЕР 2
Эластомерную пленку настоящего изобретения изготавливали и тестировали в отношении слеживаемости в рулоне. Эластомерная пленка содержала приблизительно 45% блоксополимера стирол-изопрен-стирол (SIS) (Vector™ 4111А фирмы Dexco Polymers LP), 30% блоксополимера стирол-бутадиен-стирол (SBS) (Vector™ 7400 фирмы Dexco Polymers LP), 15% полипропилена с высокой ударопрочностью (Dow STYRON™ 478), 2% маточной смеси для скольжения (9841 фирмы Lehmann & Voss, содержащей приблизительно 20% агента, улучшающего скольжение на основе амида эруковой кислоты в Dow STYRON™ 485 полистироловом полимере-носителе) и 5% белого концентрированного красителя (Schulman® 8500 фирмы Schulman Corporation). Пленку изготавливали на линии для совместного литья и экструзии, и целевая основная масса пленки составляла приблизительно 70 г/см2. Одну сторону пленки покрывали при помощи печати лаком, растворенным в смеси органических растворителей (PE-081505A фирмы Flint Ink, Ann Arbor, Michigan) на флексографическом печатном прессе, используя стандартный полностью покрытый точечный печатный шаблон. Покрытие наносили, получая покрытие приблизительно 0,4 мкм толщиной. Другую сторону пленки не покрывали.
Покрытую эластомерную пленку сматывали в рулон и хранили при комнатной температуре в течение 5 дней. После хранения пленку полностью разматывали для того, чтобы определить, произошло ли существенное слеживание. Пленку можно было полностью размотать при наличии небольшой слеживаемости или без нее. Пленку затем повторно сматывали и хранили дополнительно в течение 15 дней при комнатной температуре. После старения эластомерную пленку снова можно было с легкостью размотать.
Описанные здесь специфические иллюстрации и варианты осуществления по своей сути являются только иллюстративными и не предназначены для того, чтобы ограничить изобретение, определенное формулой изобретения. Дополнительные варианты осуществления и примеры будут очевидны обычному специалисту в данной области в свете этих спецификаций и находятся в рамках заявленного изобретения.
1. Способ формирования неслеживающейся покрытой эластомерной пленки, включающий:
a) образование пленки эластомерного полимера, имеющего первую и вторую поверхности, причем слой пленки эластомерного полимера содержит экструдируемый эластомерный полимер, содержащий блок-сополимеры виниларилена и сопряженных диеновых мономеров, где блок-сополимеры выбраны из группы, состоящей из АВ, АВА, АВС и АВСА блок-сополимеров, где А содержит полистирол, а В и С содержат бутадиен, изопрен или этиленбутадиен, причем эластомерный полимер может растягиваться, по меньшей мере, на 150% от исходного размера, а затем сокращаться до не более чем 120% от исходного размера, и где слой пленки эластомерного полимера имеет толщину в диапазоне приблизительно от 1 мкм до 1 мм;
b) нанесение на первую поверхность пленки эластомерного полимера слоя покрытия против слеживаемости на основе растворителя, содержащего компонент покрытия против слеживаемости, с образованием неслеживающейся покрытой эластомерной пленки перед сматыванием ее в рулон, причем не содержащий растворителя неслеживающийся слой покрытия имеет толщину в диапазоне от примерно 0,05 мкм до примерно 3 мкм, и компонент покрытия против слеживаемости выбирают из группы, состоящей из лака и поверхностно-активного вещества; и
с) сматывание неслеживающейся покрытой эластомерной пленки в рулон, причем компонент покрытия против слеживаемости контактирует со второй поверхностью.
2. Способ по п.1, в котором покрытие против слеживаемости на основе растворителя наносят на слой пленки эластомерного полимера при помощи способа, выбираемого из группы, состоящей из печати, нанесения покрытия распылением, нанесения покрытия ножом, нанесения покрытия поливом, нанесения покрытия погружением, нанесения покрытия валиком, нанесения покрытия губчатым валиком и нанесения покрытия щеточным валиком.
3. Способ по п.1, в котором слой покрытия против слеживаемости на основе растворителя наносят на слой эластомерной пленки по шаблону, содержащему пространственно разделенные области покрытия, разделенные областями непокрытой поверхности.
4. Способ по п.1, в котором слой покрытия против слеживаемости на основе растворителя наносят на слой эластомерной пленки по шаблону, содержащему существенно непрерывные области покрытия, которые окружают существенно прерывистые области непокрытой поверхности.
5. Способ по п.1, в котором слой покрытия против слеживаемости на основе растворителя наносят на слой эластомерной пленки по шаблону, содержащему существенно непрерывные области покрытия без существенных областей непокрытой поверхности.
6. Способ по п.1, в котором слой пленки эластомерного полимера содержит смесь эластомерного полимера и полистирола с высокой ударопрочностью.
7. Способ по п.1, в котором слой пленки эластомерного полимера содержит слой многослойной эластомерной пленки.
8. Способ по п.1, дополнительно включающий стадию высушивания.
9. Способ по п.1, дополнительно включающий активирование неслеживающейся покрытой эластомерной пленки.
10. Способ по п.9, в котором неслеживающуюся покрытую эластомерную пленку активируют растягиванием.
11. Способ по п.10, в котором неслеживающуюся покрытую эластомерную пленку активируют способом, выбираемым из группы, состоящей из пошагового растягивания, станочно-направленного ориентирования, уширения и их комбинаций.
12. Способ по п.1, дополнительно включающий нанесение на вторую поверхность слоя пленки эластомерного полимера слоя покрытия против слеживаемости на основе растворителя, содержащего компонент против слеживаемости.
13. Способ по п.1, дополнительно включающий связывание неслеживающейся покрытой эластомерной пленки со слоем субстрата.
14. Способ по п.13, в котором слой субстрата включает слой полимерной пленки, нетканый материал, бумажное изделие, тканый материал, трикотажный материал, сетку или их комбинаций.
15. Способ по п.13, в котором слой субстрата и неслеживающаяся покрытая эластомерная пленка соединены способом, выбираемым из группы, состоящей из совместной экструзии, экструзионного покрытия, клеевого соединения, термического соединения, ультразвукового соединения, каландрового соединения, точечного соединения и их комбинаций.
16. Способ по п.13, дополнительно включающий связывание покрытой эластомерной пленки со множеством слоев субстрата, где множество слоев субстрата содержат один или несколько субстратов, выбираемых из группы, состоящей из слоя полимерной пленки, нетканого материала, бумажного изделия, тканого материала, трикотажного материала, сетки и их комбинаций.
17. Способ по п.1, дополнительно включающий диафрагмирование неслеживающейся покрытой эластомерной пленки.
18. Способ по п.1, в котором слой пленки эластомерного полимера содержит стирол-изопрен-стирольный (SIS) блок-сополимер и стирол-бутадиен-стирольный (SBS) блок-сополимер.
