[发明专利]具有环形外形的多层结构体及其制造方法和装置

说明书

本发明涉及多层结构体，并且更具体地，涉及具有环形外形的多层结构体及其制造方法和装置。

当前多层膜加工技术被认为是流延膜和吹胀膜。流延膜工艺使用平面型生产工艺并且适合于制造通常具有至多约15％裁边的平坦塑料膜和片。已知吹胀膜工艺可以在相同的生产线上在膜或片的宽度变化方面提供更大的弹性，在需要频繁改变产品的较小体积的特殊应用中获得更好的经济性，并且典型地避免与裁边有关的收率损失。

典型地通过使用单轴流延或平板工艺或层压的已知成层工艺制造多层膜。共挤出流延膜或片状结构体典型地具有3至5层；然而，也已知包含数百层的流延膜或片状结构体。例如，USP 3,565,985、USP 3,557,265和USP 3,884,606给出了早期多层工艺和结构体。WO 2008/008875公开了形成多层结构体的相关技术方案，所述多层结构体具有很多，例如五十至数百个，泡沫和膜的交替层。然而，如其所示，该方法引起基本上仅单轴取向，即，在加工方向取向。这是不利的，因为所得到的结构体可能由于非常不平衡的取向而拥有不均衡的机械性质。可以使用相继取向工艺(例如拉伸工艺)以获得双轴取向。这些附加的处理是复杂且昂贵的，并且所需的取向程度可能与期望的取向程度有所差别，因为这在空间限制下以及在低于多层膜中最高熔点聚合物的熔点的相对较冷的聚合物温度下发生的。

在多种应用中使用带有有限数量的层的具有环形外形的多层结构体。这些环形形状、管状的结构体包括，例如，吹胀膜工艺中的“膜泡”、电线或电缆上的涂层、吹塑制品及其制造中使用的型坯或预型件、以及管材。这种制品典型地包含2至10层并且具有通过分离的料道提供的环形层。可以非常有益地利用环形型材和产品的挤出中的取向工艺步骤，如在吹胀膜工艺中的吹塑制品或“膜泡”的膨胀，以提供双轴取向(有时也称为多轴取向)，而所述双轴取向是已知能提供具有非常有益的物理性能组合的聚合物树脂制品的。

如本领域所公知的，可以通过将聚合物熔融流体进料至环形模头的分配料道中以制造吹胀膜、吹塑和其它环形形状的制品。获得多个层通常需要对于每个层设计并制造分配料道或芯模；例如可以使用含有6个单独的分配料道的模头制造6层环形结构体，每层各一个分配料道。设计和制造这些多个分配料道以制造具有很多的层的环形结构体是非常困难的，并且限制了结构体中可以制造的环形层的数量。参见例如用于环形模头的连续料道分层技术，如Dooley，J.和Tung，H.，共挤出(Co-extrusion)，聚合物科学和技术百科全书(Encyclopedia of Polymer Science and Technology)，John Wiley & Sons，Inc.，纽约(2002)中所教导的。

制造具有环形外形的多层结构的另一个方法包括使用螺旋芯模头。如挤出模头(Extrusion Dies)，设计与工程计算(Design and Engineering Computations)，Walter Michaeli，1984，第146-147页中所述，在螺旋芯/分配料道模头中，进料至模头的分配料道的聚合物熔融流体流过料道通道，所述料道通道是从料道的进口至接近出口为螺旋切割。通过螺旋模头的分配料道的流不适合于在单个分配料道中处理超过一个层的熔体流，因为这将导致多层熔体流变得不连续并失去层的完整性。

USP 3,308,508、5,762,971和6,413,595公开了在所谓的薄饼模头(也称为平面几何结构)中形成环形多层结构体。薄饼模头包含多个堆叠的平面的或平坦的分配料道。将数个聚合物熔融流体的每一个都进料至分配料道。通过在每个熔体流从其分配料道流出之后将数个同心熔体流合并而形成多层结构。如果需要大数量的层，则需要大数量的堆叠料道。这可以导致巨大的压降并且延长模头中的滞留时间。USP 5,762,971和6,413,595公开了制造具有最多约27层的最终多层结构体。

使用螺旋形薄饼模头，已知多层结构体可具有至多11层。然而，这些多层结构体与通过以下方式制造的多层结构体相似：将数个螺旋形分配料道彼此堆叠以形成一个环形模头，并当熔体流从整个环形模头流出时将其合并。