取向的聚合物制品及方法技术

本发明专利技术公开了其至少一个表面上具有微结构特征物的拉伸制品(如取 向的聚合物薄膜或纤维)以及用于制备此类制品的方法。一种制备纤维的 方法包括：形成具有主体的聚合物薄膜，所述主体具有第一表面和第二表 面并且具有纵向维度。所述薄膜还包括多个细长微结构特征物，其沿基本 上平行于主体的纵向维度的方向设置在主体的第一表面上，其中所述细长 微结构特征物为基本上平行的。所述方法还包括：沿基本上平行于主体的 纵向维度的方向对所述聚合物薄膜进行拉伸；以及沿主体的纵向维度的方 向使拉伸后的聚合物薄膜形成原纤维，以提供一条或多条纤维，其中每条 纤维上均具有至少一个微结构特征物。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及具有结构化表面的拉伸制品(如取向的聚合物薄膜和纤 维)，并且本专利技术还涉及用于制备和使用此类制品的方法。
技术介绍
具有结构化表面的制品以及用于提供此类制品的方法是已知的。就光学制品而言，请参看(例如)美国专利6,096,247和6,808,658、以及已 公布的美国专利申请2002/0154406 Al。这些参考文献中公开的结构化表 面包括微棱柱(例如微立方体)和透镜。通常，通过(例如)压印、挤出或 机械加工的方式在合适聚合物的表面上产生这些结构。此类制品的制造方法经常包括其中使带有所需结构化表面的负像的工 具与聚合物树脂相接触的步骤。维持工具与树脂的接触，接触的时间和条 件使得树脂足以填充所述工具内的腔体，此后从所述工具中取出树脂。所 获得的结构化表面是所述工具的负像表面的复制品。具有结构化表面的双折射制品也是已知的。参看(例如)美国专利 3,213,753 、 4， 446， 305 、 4,520,189 、 4， 521， 588 、 4,525,413 、 4， 799， 131 、 5， 056， 030 、 5， 175， 030以及已公布的专利申请W0 2003/0058383 Al和W0 2004/062904 Al。制造拉伸薄膜的方法也是已知的。通常采用所述这类方法来改善薄膜 的机械特性和物理特性。这些方法包括双轴拉伸技术以及单轴拉伸技术。 参看(例如)PCT WO 00/29197、美国专利2,618,012、 2,988,772、 3， 502， 766 、 3， 807， 004 、 3， 890， 421 、 4， 330， 499 、 4， 434， 128 、 4,349,500、 4， 525， 317和4,853,602。还可参看美国专利4， 862， 564、 5， 826， 314、 5,882,774、 5， 962， 114和5， 965, 247。还可参看日本未审查专 利公开特开平5-11114、 5-288931、 5-288932、 6-27321和6-34815。公ii开了用于拉伸薄膜的方法的其他日本未审査专利申请还包括特开平5-241021、 6-51116、 6-51119和5-11113。还可参看WO 2002/096622 Al。
技术实现思路
本专利技术的一个方面包括一种制备纤维的方法，所述方法包括形成具有 主体的聚合物薄膜，所述主体具有第一表面和第二表面并且具有纵向维 度。所述薄膜包括多个细长微结构特征物，其以基本上平行于所述主体的 纵向维度的方向设置在所述主体的第一表面上，其中这些微结构特征物为 基本上平行的。所述方法还包括沿基本上平行于主体的纵向维度的方向 对所述聚合物薄膜进行拉伸；以及沿大体上纵向设置的分离线分离拉伸后 的聚合物薄膜，以限定多个分立的纤维元件，其中一个或多个所述纤维元 件上具有至少一个微结构特征物。在另一方面，本专利技术包括一种制备纤维的方法，所述方法包括形成具 有主体的聚合物薄膜，所述主体具有第一表面和第二表面并且具有纵向维 度。所述薄膜还包括多个细长微结构特征物，其以基本上平行于所述主体 的纵向维度的方向设置在所述主体的第一表面上，其中所述细长微结构特 征物为基本上平行的。所述方法还包括沿基本上平行于主体的纵向维度 的方向对所述聚合物薄膜进行拉伸；以及沿所述主体的纵向维度使拉伸后 的聚合物薄膜形成原纤维，以提供一条或多条纤维，其中每条纤维上均具 有至少一个微结构特征物。在一个实施例中，本专利技术提供包括主体的聚合物薄膜，所述主体具有 第一表面和第二表面、第一厚度以及纵向维度。所述薄膜还包括多个细长 微结构特征物，其以基本上平行于所述主体的纵向维度的方向设置在所述 主体的第一表面上，其中这些细长微结构特征物为基本上平行的，并且具 有第二厚度。所述薄膜在主体的纵向维度上具有至少1.5的拉伸比，并且 所述主体的第一厚度与所述微结构特征物的第二厚度的比值至多为2。在又一个实施例中，本专利技术提供包括纤维主体的聚合物纤维，所述纤 维主体具有第一表面和第二表面以及纵向维度。所述纤维还包括一个或多 个细长微结构特征物，其以基本上平行于所述纤维主体的纵向维度的方向设置在所述纤维主体的第一表面上，其中任意多个微结构特征物为基本上 平行的。本
技术实现思路
并非旨在描述本专利技术的每个公开的实施例或每种实施方 式。随着描述的展开，多个其他的新颖优点、特征和关系将显而易见。以 下附图和具体实施方式将对示例性实施例进行更加具体的举例说明。附图说明通过结合附图对本专利技术各实施例的以下详细描述，可更加完整地理解本专利技术，其中图1为可用于本专利技术的前体薄膜的剖视图2为本专利技术的一个实施例的薄膜的剖视图3A-3D为本专利技术薄膜的一些可供选择的实施例的剖视图。图4A-4D为可用于确定如何计算形状保持参数(SRP)的图。图5A-5W示出可用于本专利技术的几何特征物的一些可供选择的轮廓的剖视图。图6为根据本专利技术的方法的示意图。图7为在拉伸处理之前和之后的结构表面薄膜的透视图，其中所述薄 膜在拉伸后为单轴取向的。图8为根据本专利技术的用于单轴拉伸薄膜的方法的示意图，所述示意图 还示出了表示加工方向(MD)、法线(即厚度)方向(ND)、横向(TD) 的坐标轴。图9为本专利技术制品的端视图，所述制品具有横截面尺寸不均匀的结构 化表面。图IO为本专利技术薄膜制品的等距示意图，所述等距示意图示出所述薄膜 制品的细长微结构特征物。图11为本专利技术一个实施例的薄膜制品的剖视图。图12为图11的薄膜制品在分离成多个纤维之后的剖视图。图13为本专利技术的纤维制品的一个实施例的剖视图。图14为本专利技术的纤维制品阵列的等距示意图。图15为本专利技术的多个叠置的纤维制品阵列的等距分解示意图。图16为本专利技术纤维制品的一个实施例的剖视图。 图17为根据本专利技术的方法的示意图。图18为用于形成实例8中所公开的本专利技术薄膜的微槽工具的表面的一 部分的图。图19为截取实例中8所公开的本专利技术薄膜制品的横截面的照片。 图20为用于使本专利技术薄膜形成原纤维的水力缠结机的示意图。 图21为根据实例9的形式的本专利技术薄膜表面的照片。 图22示出用于形成如实例10中所公开的本专利技术薄膜的微槽工具的表 面的一部分。图23为截取实例10中所公开的本专利技术薄膜制品的横截面的照片。 本专利技术可具有各种变化形式和替代形式。本专利技术的细节仅以举例的方 式在图中示出。其目的并不是将本专利技术限定于所描述的具体实施例。相 反，其目的在于涵盖本专利技术精神和范围内的所有修改形式、等同形式和替 代形式。术语表如本文中所用，以下术语和短语具有如下的含义。横截面形状以及其明显的变体是指由第二面内轴和第三轴限定的 几何特征物的外缘结构。几何特征物的横截面形状与其物理尺寸以及存在 于所述特征物中的缺陷或不规则物无关。拉伸比以及其明显的变体是指沿拉伸方向分开的两点在拉伸后的 距离与拉伸前相应的两点间距离之比。几何特征物、特征物以及其明显的变体是指结构化表面上存 在的一种或多种预定形状。细长是指沿着薄膜或纤维主体的长度取向进行延伸。微用作前缀是指其修饰的术语具有高度为lmm或更小的横截面轮 廓。在一个实施例中，所述横截面轮廓具有0.5mm或更小的高度。在另一 个实施例中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备纤维的方法，该方法包括：　形成聚合物薄膜，所述聚合物薄膜具有：　主体，其具有第一表面和第二表面，并且具有纵向维度；和　多个细长微结构特征物，其沿基本上平行于所述主体的所述纵向维度的方向设置在所述主体的所述第一表面上，其中所述微结构特征物为基本上平行的；　沿基本上平行于所述主体的所述纵向维度的方向拉伸所述聚合物薄膜；以及　沿大体上纵向设置的分离线分离所述经拉伸的聚合物薄膜，以限定多个分立的纤维元件，其中一个或多个所述纤维元件上具有至少一个微结构特征物。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2006.6.28 US 11/427,1491. 一种制备纤维的方法，该方法包括形成聚合物薄膜，所述聚合物薄膜具有主体，其具有第一表面和第二表面，并且具有纵向维度；和多个细长微结构特征物，其沿基本上平行于所述主体的所述纵向维度的方向设置在所述主体的所述第一表面上，其中所述微结构特征物为基本上平行的；沿基本上平行于所述主体的所述纵向维度的方向拉伸所述聚合物薄膜；以及沿大体上纵向设置的分离线分离所述经拉伸的聚合物薄膜，以限定多个分立的纤维元件，其中一个或多个所述纤维元件上具有至少一个微结构特征物。2. 根据权利要求1所述的方法，该方法还包括 使所述聚合物薄膜暴露于电场中。3. 根据权利要求2所述的方法，其中所述暴露步骤将所述薄膜限定为 驻极体。4. 根据权利要求3所述的方法，其中所述形成步骤还包括限定所述微结构特征物中的至少一个的形状，以加强电场效应。5. 根据权利要求2所述的方法，其中所述暴露步骤先于所述拉伸步骤 进行。6. 根据权利要求2所述的方法，其中所述拉伸步骤先于所述暴露步骤 进行。7. 根据权利要求1所述的方法，其中所述主体具有第一厚度，并且所 述微结构特征物具有第二厚度，其中在拉伸之后，所述第一厚度与 所述第二厚度的比值至多为2。8. 根据权利要求1所述的方法，其中所述形成步骤还包括 在所述聚合物薄膜上限定所述纵向分离线。9. 根据权利要求1所述的方法，并且该方法还包括横向地切割所述纤维元件；混合所述经切割的纤维元件；以及 形成由所述混合的纤维元件构成的过滤层。10. 根据权利要求1所述的方法，其中所述至少一个微结构特征物沿所 述主体的所述第一表面为连续的。11. 根据权利要求1所述的方法，其中所述至少一个微结构特征物沿所 述主体的所述第一表面为不连续的。12. 根据权利要求1所述的方法，其中至少两个相邻的微结构特征物由 所述主体的分离跨度横向地间隔开。13. 根据权利要求12所述的方法，其中所述分离线中的至少一条在一个 所述分离跨度中延伸，并且其与所述分离跨度的每一侧上的所述微 结构特征物横向地间隔开。14. 根据权利要求1所述的方法，其中至少一个所述纤维元件上具有多 个微结构特征物。15. 根据权利要求1所述的方法，其中所述至少一个微结构特征物具有 间断。16. 根据权利要求1所述的方法，其中所述至少一个微结构特征物具有 多个间断。17. 根据权利要求1所述的方法，其中所述形成步骤还包括 在横截于所述主体的所述纵向维度上限定至少一个大体上横向设置 的横向分离线；以及将各纤维元件分离成一个或多个纤维元件段；18. 根据权利要求17所述的方法，其中所述薄膜分离步骤和纤维元件分 离步骤同时进行。19. 根据权利要求1所述的方法，该方法还包括 将所述多个分立的纤维元件保持为阵列，所述阵列具有基本上平行 的纤维元件的排列方式。20. —种形成纤维元件的分层阵列的方法，该方法包括 布置由根据权利要求19所述的纤维元件的阵列所限定的第一层，使 得所述第一层的所述纤维元件的所述纵向维度在第一方向上排列； 以及将由根据权利要求19所述的另一纤维元件的阵列限定的第二纤维元 件层叠置在所述第一层上，使得所述第二层的所述纤维元件的所述 纵向维度在第二方向上排列。21. 根据权利要求20所述的方法，其中所述第一层的所述纤维元件上的至少一些所述微结构特征物与所述第二层的所述纤维元件的主体的 第二表面相接合。22. 根据权利要求20所述的方法，其中所述第一方向和所述第二方向是 不相同的。23. 根据权利要求20所述的方法，其中所述第一方向和所述第二方向为基本上平行的。24. —种制备纤维的方法，该方法包括 形成聚合物薄膜，所述聚合物薄膜具有主体，其具有第一表面和第二表面，并且具有纵向维度；和 多个细长微结构特征物，其沿基本上平行于所述主体的所述纵 向维度的方向设置在所述主体的所述第一表面上，其中所述细长微结构特征物为基本上平行的； 沿基本上平行于所述主体的所述纵向维度的方向拉伸所述聚合物薄膜；以及沿所述主体的所述纵向维度使所述经拉伸的聚合物薄膜形成原纤 维，以提供一条或多条纤维，其中每条纤维上均具有至少一个微结 构特征物。25. 根据权利要求24所述的方法，该方法还包括使所述聚合物薄膜暴露于电场中。26. 根据权利要求25所述的方法，其中所述暴露步骤将所述薄膜限定为 驻极体。27. 根据权利要求26所述的方法，其中所述形成步骤还包括 限定所述微结构特征物中的至少一个的形状，以加强电场效应。28. 根据权利要求25所述的方法，其中所述暴露步骤先于所述原纤化步 骤进行。29. 根据权利要求25所述的方法，其中所述原纤化步骤先于所述暴露步 骤进行。30. 根据权利要求24所述的方法，其中所述主体具有第一厚度，并且所 述微结构特征物具有第二厚度，其中在拉伸之后，所述第一厚度与 所述第二厚度的比值至多为2。31. 根据权利要求24所述的方法，其中所述原纤化步骤大体上沿纵向分 离线将所述经拉伸的聚合物薄膜分离成纤维，并且其中所述形成步 骤还包括在所述聚合物薄膜上限定所述纵向分离线。32. 根据权利要求24所述的方法，该方法还包括横向地切割所述纤维； 混合所述经切割的纤维；以及 形成由所述混合的纤维构成的过滤层。33. 根据权利要求24所述的方法，其中所述至少一个微结构特征物沿所 述主体的所述第一表面为连续的。34. 根据权利要求24所述的方法，其中所述至少一个微结构特征物沿所 述主体的所述第一表面为不连续的。35. 根据权利要求24所述的方法，其中所述原纤化步骤大体上沿纵向分 离线将所述经拉伸的聚合物薄膜分离成纤维，并且其中至少一些相 邻的微结构特征物由所述主体的分离跨度橫向地间隔开。36. 根据权利要求35所述的方法，其中所述分离线中的至少一条在一个 所述分离跨度中延伸，并且其与所述分离跨度的每一侧上的微结构 特征物横向地间隔开。37. 根据权利要求24所述的方法，其中至少一个所述纤维上具有多个微 结构特征物。38. 根据权利要求24所述的方法，其中所述至少一个微结构特征物具有 间断。39. 根据权利要求24所述的方法，其中所述至少一个微结构特征物具有 多个间断。40. 根据权利要求24所述的方法，其中所述形成步骤还包括在横截于所述主体的所述纵向维度上限定至少一个大体上横向设置的横向分离线；以及 将每条纤维均分离成一个或多个纤维段。41. 根据权利要求40所述的方法，其中所述薄膜分离步骤和纤维分离步 骤同时进行。42. 根据权利要求24所述的方法，还包括 将所述纤维保持为阵列，所述阵列具有基本上平行的纤维的排列方 式。43. —种形成纤维元件的分层阵列的方法，该方法包括 布置由根据权利要求42所述的纤维的阵列限定的...

【专利技术属性】
技术研发人员：雷蒙德·P·约翰斯顿，托马斯·I·英斯利，
申请(专利权)人：三M创新有限公司，
类型：发明
国别省市：US