CN118871277A - 聚合物柱簇及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
一种多边形簇，包括多个基本上平行的聚合物柱，该聚合物柱设置在该多边形簇的最外多边形周边内并且沿着厚度方向在该多边形簇的相对的第一主表面和第二主表面之间延伸；以及共同第一材料，该共同第一材料基本上填充该多边形周边内的该聚合物柱之间的区域并且横跨该多边形簇的该厚度，使得在基本上正交于该簇的该厚度的平面中的该多边形簇的横截面中，对于邻近该簇的该周边设置的该多个聚合物柱中的多个第一聚合物柱中的至少每一者，该第一聚合物柱具有梨形状，该梨形状具有面向该周边的较宽部分和背离该周边的较窄部分。
Description
发明内容
在一些方面，本说明书提供了一种多边形簇，该多边形簇包括多个基本上平行的聚合物柱，该聚合物柱设置在多边形簇的最外多边形周边内并且沿着厚度方向在多边形簇的相对的第一主表面和第二主表面之间延伸；以及共同第一材料，该共同第一材料基本上填充多边形周边内的聚合物柱之间的区域并且横跨多边形簇的厚度，使得在基本上正交于簇厚度的平面中的多边形簇的横截面中，对于邻近簇周边设置的多个聚合物柱中的多个第一聚合物柱中的至少每一者，第一聚合物柱具有梨形状，该梨形状具有面向周边的较宽部分和背离周边的较窄部分。
在一些方面，本说明书提供了一种多边形簇，该多边形簇包括多个基本上平行的聚合物柱，该聚合物柱嵌入共同聚合物基础材料中，并且在长度上与共同聚合物基础材料共挤出并且基本上共延伸。聚合物柱的平均柱粘度是聚合物基础材料的平均基础粘度的至少1.2倍，使得在基本上正交于簇长度的平面中的簇的横截面中，簇具有封闭的最外多边形周边和总面积A1，并且聚合物柱具有总面积A2，其中A2/A1≥0.5。
在一些方面，本说明书提供了一种簇，该簇包括多个基本上平行的聚合物柱，该聚合物柱沿着簇的长度方向延伸并且嵌入共同聚合物基础材料中，并且在长度上与共同聚合物基础材料共挤出并且基本上共延伸，使得在基本上正交于簇长度的平面中的簇的横截面中，簇具有封闭的最外周边和最小多边形，该封闭的最外周边限定第一面积A1，具有少于10条边并包围多个聚合物柱的最小多边形具有第二面积A2，其中A2/A1≥0.5。
在一些方面，本说明书提供了一种簇，该簇包括多个基本上平行的聚合物柱，该聚合物柱设置在簇的最外周边内并且沿着厚度方向在簇的相对的第一主表面和第二主表面之间延伸；以及共同第一材料，该共同第一材料基本上填充周边内的聚合物柱之间的区域并且横跨簇的厚度，使得在基本上正交于簇厚度的平面中的簇的横截面中，对于邻近簇周边设置的多个聚合物柱中的多个第一聚合物柱中的至少每一者，第一聚合物柱具有梨形状，该梨形状具有面向周边的较宽部分和背离周边的较窄部分。聚合物柱的平均粘度可以是第一材料的平均粘度的至少1.2倍。
在一些方面，本说明书提供了一种簇，该簇包括多个基本上平行的聚合物柱，该聚合物柱设置在簇的最外周边内并且沿着厚度方向在簇的相对的第一主表面和第二主表面之间延伸，其中每个聚合物柱包括被聚合物包层包围的聚合物芯；以及共同第一材料，该共同第一材料基本上填充周边内的聚合物柱之间的区域并且横跨簇的厚度。对于多个聚合物柱中的多个第一聚合物柱中的至少每一者，聚合物包层的外周边的形状可与聚合物芯的外周边的形状显著不同。
在一些方面，本说明书提供了一种制造簇的方法。该方法包括沿着基本上相同的第一方向挤出包括芯材料的多个基本上圆形的第一柱；沿着第一方向挤出包括基础材料的一个或多个第二柱；以及沿着第一方向接合一个或多个第二柱。接合使得基本上圆形的第一柱变成嵌入在包括基础材料的共同基质中的基本上多边形的第一柱。
在一些方面，本说明书提供了一种制造簇的方法。该方法包括通过基本上圆形的模具出口开口挤出熔融流以及冷却该熔融流以提供簇。挤出熔融流包括沿着基本上相同的第一方向挤出多个第一柱，其中多个第一柱具有第一平均粘度；以及沿着第一方向挤出基础材料，其中基础材料基本上填充第一柱之间的区域并且具有第二平均粘度。至少部分地由于第一平均粘度高于第二平均粘度，挤出和冷却熔融流使得簇的周边变成基本上多边形。
这些和其他方面将从以下详细描述中变得显而易见。但是，在任何情况下，本简要概述都不应解释为限制可要求保护的主题。
附图说明
图1是根据一些实施方案的在基本上平行于簇的厚度方向的横截面中的聚合物柱簇的示意性剖视图。
图2A是根据一些实施方案的在基本上正交于簇的厚度方向的横截面中的多边形簇的示意性剖视图。
图2B是根据一些实施方案的具有梨形状的柱的示意性剖视图。
图3A是根据一些实施方案的在基本上正交于簇的厚度方向的横截面中具有大致圆形周边的簇的示意性剖视图。
图3B是根据一些实施方案的包括具有基本上不同形状的芯和包层的柱的示意性剖视图。
图4是根据一些实施方案的光吸收聚合物材料的示意性剖视图。
图5A至图5B是根据一些实施方案的模具的两个板的部分的示意性平面图。
图5C是根据一些实施方案的挤出熔融流的示意图。
图6是根据一些实施方案的在基本上正交于簇的厚度方向的横截面中包括基本上多边形柱的簇的示意性剖视图。
图7至图11是在基本上正交于簇的厚度或长度方向的横截面中的示例性多边形簇的剖视图。
具体实施方式
在以下说明中参考附图，该附图形成本发明的一部分并且其中以举例说明的方式示出各种实施方案。附图未必按比例绘制。应当理解，在不脱离本说明书的范围或实质的情况下，可设想并进行其他实施方案。因此，以下具体实施方式不应被视为具有限制意义。
根据本说明书的一些方面，已发现可形成嵌入基础材料中的聚合物柱簇，其中可至少部分地由于柱的材料和基础材料具有不同粘度和/或不同表面张力而使簇的柱和/或簇的外周边成形。在一些实施方案中，簇由通过圆形模具出口孔挤出海岛挤出物而形成，并且柱(岛)和基础材料(海)的不同粘度和/或表面张力至少部分地导致簇的周边在正交于簇的长度的横截面中具有多边形(例如，六边形)形状。在一些此类实施方案中或在其他实施方案中，柱(岛)和基础材料(海)的不同粘度和/或表面张力至少部分地导致至少一些柱的横截面形状在正交于簇的长度的横截面中具有梨形状或多边形形状。通常，已经发现柱的粘度基本上大于基础材料的粘度(例如，是基础材料的粘度的1.2倍)并且柱的总横截面积占簇的总横截面积的相当大的部分(例如，至少50％或至少70％或在本文别处所述的另一范围内)导致多边形周边。即使当用于挤出簇的模具的出口孔口是圆形时，周边也可以是多边形的，这至少部分地由于通过较低粘度和/或表面张力的基础材料(海)紧密地保持在一起的较高粘度和/或表面张力柱(岛)。多边形周边的形状可取决于周边内的柱的布置。例如，柱的六边形堆积可导致六边形周边。
本说明书的簇可用于其中使用海岛型纤维的应用中。簇可用于电子、汽车、服装、医疗和食物产品中。在一些实施方案中，簇在光学应用中是有用的。在一些此类实施方案中，或在其他实施方案中，簇的柱是光学透明的，并且包围柱的基础材料是光吸收的。可以对多个此类簇施加热和/或压力以形成柱的整体块，该整体块可被切割以提供例如可用作隐私过滤器的光控膜。
图1是根据一些实施方案的在基本上平行于(例如，在平行的约30、20、10或5度内)簇的厚度方向(z方向)的横截面中的聚合物柱60的簇50的示意性剖视图。柱60可嵌入在共同材料70中。图2A和图3A是根据一些实施方案的在基本上正交于簇的厚度方向(z方向)的横截面中的相应聚合物柱160和160’的簇150和150’的示意性剖视图。图2B是根据一些实施方案的柱161的示意性剖视图，该柱包括被包层160b包围的芯160a，该包层例如可以被包括在簇150、150’中。图3B是根据一些实施方案的柱161’的示意性剖视图，该柱包括被包层160b’包围的芯160a’，该包层例如可以被包括在簇150、150’中。在一些实施方案中，包层基本上适形于芯(例如，图2A中示意性示出的包层60b基本上适形于图2A中示意性示出的芯60a)。在其他实施方案中，对于多个聚合物柱中的至少一个聚合物柱(例如，至少1、2、3或4个聚合物柱中的每一者)，聚合物柱包括被聚合物包层包围的聚合物芯，其中聚合物包层160b、160b'的外周边260、260'的形状与聚合物芯160a、160a'的外周边360、360'的形状显著不同，例如如图2B和图3B中示意性示出的。例如，当通过挤出和冷却熔融流形成簇时，由于变形，包层可具有与芯显著不同的形状。在另外的其他实施方案中，可省略包层。簇150、150'可以对应于簇50。簇150可以是多边形簇。多边形簇具有基本上多边形周边51，其可包括与理想多边形形状的小偏差(例如，小于簇的最大直径的约20％、10％或5％的偏差)(参见例如图7和图9，其示出具有基本上六边形周边的多边形簇)。簇150'可以是圆形的。圆形簇具有基本上圆形周边51’，其可包括与理想圆的小偏差(例如，小于簇的最大直径的约20％、10％或5％的偏差)。
在一些实施方案中，多边形簇150包括多个基本上平行的聚合物柱160，该聚合物柱设置在多边形簇的最外多边形周边51内并且沿着厚度方向(z方向)在多边形簇的相对的第一主表面(52)和第二主表面(53)之间延伸(参见例如图1)；以及共同第一材料170，该共同第一材料基本上填充多边形周边51内的聚合物柱之间的区域71并且横跨多边形簇的厚度(例如，材料170可填充区域71的体积的大于50％、70％、90％或95％)，使得在基本上正交于(例如，正交或在正交的约30、20、10或5度内)簇厚度的平面(xy平面)中的多边形簇的横截面中，对于邻近簇周边设置的多个聚合物柱中的多个第一聚合物柱61中的至少每一者，第一聚合物柱具有梨形状，该梨形状具有面向周边的较宽部分62和背离周边的较窄部分63。共同第一材料也可以或另选地被称为共同聚合物基础材料。例如，梨形柱的数量可以是至少2、4、6或8。例如，梨形柱的数量可以是至多30、20或15。
梨形状通常是沿着梨形状的长度方向延伸并且沿着长度方向在梨形状的相对端部处具有较宽部分和较窄部分的逐渐弯曲形状。梨形状沿着长度方向的长度通常大于梨形状的较宽部分沿着正交于长度方向的方向的宽度。
多个聚合物柱160可包括具有除梨形状以外的形状的柱。例如，聚合物柱160可包括具有圆形形状的柱68和/或具有多边形形状(在所示实施方案中分别为矩形形状和菱形形状)的柱66和66'。
柱60、160、160'可以在长度上彼此和/或与材料70、70、170'基本上共延伸。在一些实施方案中，簇50、150、150'包括多个基本上平行的聚合物柱60、160、160'，这些聚合物柱沿着簇的长度方向(z方向)延伸并且嵌入共同聚合物基础材料70、170、170'中并且在长度上与该共同聚合物基础材料共挤出并且基本上共延伸。如果每个元件的大于50％与每个其它元件的大于50％的长度共延伸，则在长度内延伸的元件可以被描述为彼此基本上共延伸，或者被描述为彼此在长度上基本上共延伸。在一些实施方案中，对于柱60、160、160’的至少大部分，每个柱的长度的大于约60％、或大于约80％、或大于约90％、或大于约95％与每个其他柱的长度的大于约60％、或大于约80％、或大于约90％、或大于约95％共延伸。在一些实施方案中，柱60、160、160’的长度的大于约60％、或大于约80％、或大于约90％、或大于约95％与材料70、170、170’的长度的大于约60％、或大于约80％、或大于约90％、或大于约95％共延伸。
例如，本说明书的簇可具有基本上多边形的周边51(参见例如图2A、图7和图9)或基本上圆形的周边51'(参见例如图3A和图10至图11)。簇50、150、150'可根据聚合物柱60、160、160'的总面积与最外多边形周边51内的总面积的比率和/或具有少于10条边并且包围多个聚合物柱160'的最小多边形80的面积与最外多边形周边51内的总面积的比率来表征。在一些实施方案中，在基本上正交于簇150的长度的平面(xy平面)中的簇150的横截面中，簇150具有封闭的最外多边形周边51和总面积A1，并且聚合物柱具有总面积A2，其中A2/A1≥0.5、或0.55、或0.6、或0.65、或0.7、或0.75、或0.8。例如，A2/A1可为至多0.95或至多0.9。在一些实施方案中，在基本上正交于簇长度的平面(xy平面)中的簇150'的横截面中，簇具有封闭的最外周边51'和最小多边形80'，该封闭的最外周边限定第一面积A1，具有少于10条边并且包围多个聚合物柱60'的最小多边形具有第二面积A2'(其可另选地表示为A2，其中与前述的A2没有混淆)，其中A2’/A1≥0.5、或0.55、或0.6、或0.65、或0.7、或0.75、或0.8。例如，A2’/A1可为至多1，或至多0.95，或至多0.9。在其中A2'/A1在这些范围中的任一者内的一些实施方案中，聚合物柱具有总面积A2(其可另选地表示为A3)并且A2/A1可在前述范围中的任一者内。在一些实施方案中，簇具有封闭的最外周边51'、最小多边形80和多个聚合物柱，该封闭的最外周边限定第一面积A1，具有少于10条边并且包围多个聚合物柱的最小多边形具有第二面积A2，多个聚合物柱具有总面积A3，其中A2/A1≥0.5且A3/A1≥0.5，或A2/A1≥0.6且A3/A1≥0.6，或A2/A1≥0.7且A3/A1≥0.7，或A2/A1≥0.75且A3/A1≥0.75，或A2/A1≥0.8且A3/A1≥0.8。在一些此类实施方案中，或在其他实施方案中，例如，A3/A1为至少0.85或至少0.9，并且可为至多约1。例如，具有少于10条边的多边形80可具有3至9条边、或4至8条边、或5至7条边、或6条边。例如，最外多边形周边51可具有3至9条边、或4至8条边、或5至7条边、或6条边。
在一些实施方案中，聚合物柱的平均粘度(其可称为平均柱粘度)是第一材料(其也可称为聚合物基础材料)的平均粘度(其也可称为平均基础粘度)的至少1.2倍、或1.25倍、或1.3倍、或1.35倍、或1.4倍、或1.45倍、或1.5倍、或1.55倍、或1.6倍、或2倍、或2.5倍、或3倍。柱60中的任一者或全部可包括被聚合物包层60b包围的芯60a。在一些实施方案中，聚合物柱的聚合物芯的平均粘度(其可称为平均芯粘度)是第一材料(其也可称为聚合物基础材料)的平均粘度(其也可称为平均基础粘度)的至少1.2倍、或1.25倍、或1.3倍、或1.35倍、或1.4倍、或1.45倍、或1.5倍、或1.55倍、或1.6倍、或2倍、或2.5倍、或3倍。例如，平均粘度(柱与基础材料的平均粘度或芯与基础材料的平均粘度)的比率可为至多50、20、10或5。每种粘度是在相同的剪切速率和相同的温度下评估的熔体粘度，该温度高于聚合物芯和第一材料的最大熔点。在一些实施方案中，每种粘度都根据ASTM D3835-16测试标准在100s-1的剪切速率和20℃的温度下确定，该温度高于聚合物芯和第一材料的最大熔点。在一些实施方案中，聚合物柱的平均表面张力高于第一材料或基础材料的平均表面张力。例如，聚合物柱的平均表面张力与第一材料或基础材料的平均表面张力的比率可在1.05至3或1.1至2.5的范围内。平均粘度是指在聚合物柱或芯或第一材料或基础材料的代表性样品上测量的平均粘度。类似地，平均表面张力是指在聚合物柱或第一材料或基础材料的代表性样品上测量的平均表面张力。如本领域已知的，通过测量具有已知表面张力的液体的润湿接触角，可以在室温下测量聚合物的表面张力。另选地，可在上述用于测定粘度的相同温度下测量聚合物熔体的表面张力。在这种情况下，例如，表面张力可以使用悬滴张力计来确定。在一些实施方案中，平均芯粘度(相应地，表面张力)是聚合物芯(例如，聚合物芯可由均质材料形成)的粘度(相应地，表面张力)，并且平均基础粘度(相应地，表面张力)是第一材料或基础材料(例如，第一材料或基础材料可为均质材料)的粘度(相应地，表面张力)。包含芯和包层的柱的粘度应理解为芯和包层的体积平均粘度，因为芯和包层通常对流动性质的贡献与它们的体积大致成比例。包含芯和包层的柱的表面张力应理解为包层的表面张力，因为包层是柱的外层。
在一些实施方案中，簇150包括多个基本上平行的聚合物柱160，该聚合物柱设置在簇的最外周边内并且沿着厚度方向在簇的相对的第一主表面52和第二主表面53之间延伸；以及共同第一材料71，该共同第一材料基本上填充周边内的聚合物柱之间的区域并且横跨簇的厚度，使得在基本上正交于簇厚度的平面中的簇的横截面中，对于邻近簇周边设置的多个聚合物柱中的多个第一聚合物柱61中的至少每一者，第一聚合物柱具有梨形状，该梨形状具有面向周边的较宽部分62和背离周边的较窄部分63。聚合物柱的平均粘度可以是第一材料的平均粘度的至少1.2倍或本文别处所述的范围内的倍数。在一些实施方案中，簇150的最外周边51是多边形的。在一些实施方案中，对于多个聚合物柱中的至少一个聚合物柱160、160'、161、161'，聚合物柱包括被聚合物包层160b、160b'包围的聚合物芯160a、160a'，其中聚合物包层的外周边260、260'的形状与聚合物芯的外周边360、360'的形状显著不同，例如如图2B和图3B中示意性示出的。基本上不同的形状应当被理解为意味着几何形状的实质差异(例如，如图2B和图3B中示意性地示出的)，而不仅仅是总体大小的差异。在一些实施方案中，聚合物包层160b的外周边260的形状为梨形状，该梨形状具有面向簇的周边的较宽部分和背离簇的周边的较窄部分。在一些实施方案中，聚合物包层160b的外周边260的形状为梨形状，并且聚合物芯160a的外周边360的形状为基本上圆形的。在一些实施方案中，在基本上正交于厚度方向(z方向)的平面(xy平面)中的簇的横截面中，簇具有总面积A1，并且聚合物柱具有总面积A2，其中A2/A1≥0.5或A2/A1可在本文别处所述的范围内。
在一些实施方案中，簇150、150'包括多个基本上平行的聚合物柱60、160、160'，该聚合物柱设置在簇的最外周边51、51'内并且沿着厚度方向(z方向)在簇的相对的第一主表面52和第二主表面53之间延伸，其中每个聚合物柱包括被聚合物包层60b、160b、260b包围的聚合物芯60a、160a、260a；以及共同第一材料170、170’，该共同第一材料基本上填充周边内的聚合物柱之间的区域并且横跨簇的厚度。在一些实施方案中，对于多个聚合物柱中的多个第一聚合物柱161、162中的至少每一者，聚合物包层的外周边260、260’的形状与聚合物芯的外周边的形状显著不同(参见例如图2B、图3B和图11)。在一些实施方案中，对于至少一个第一聚合物柱161，聚合物包层的外周边260的形状为梨形状，并且聚合物芯160a的外周边360的形状为基本上圆形的(参见例如图2B)。
聚合物柱60、160、160'可以是光学透明的(例如，对于在沿着柱的长度的方向上入射在柱上的光，在420nm至680nm的波长范围内具有大于50％、或60％、或70％的平均光学透射率)。材料70、170、170'可以是光吸收材料。例如，第一材料可包括用以吸收光的染料和/或颜料。图4是根据一些实施方案的光吸收聚合物材料30的示意性剖视图，该光吸收聚合物材料可对应于材料70、170或170’。在一些实施方案中，材料30包括分散在光学透明粘合剂32中的多个光吸收颗粒31。除非不同地指示，否则聚合材料是包括有机聚合物连续相的材料。例如，聚合物材料可以包括在聚合物基体中的无机材料。光吸收聚合物材料30包括分散在光学透明粘合剂32中的多个光吸收颗粒31。在此上下文中，颗粒31例如可以是例如染料分子或例如颜料颗粒。除了吸收光(例如，400nm至700nm的可见范围内的至少一个波长)之外，光吸收颗粒31还可以部分地反射和/或漫射光。在一些实施方案中，光吸收颗粒包括暗色颜料或暗色染料，诸如黑色或灰色颜料或染料；金属，诸如铝、银等；暗色金属氧化物；或它们的组合。合适的光吸收颗粒31包括炭黑。其他合适的染料和颜料可包括例如以下中的一者或多者：分散蓝60(C20H17N3O5；CAS编号12217-80-0)；颜料黄147(C37H21N5O4；CAS编号4118-16-5)；红色偶氮染料诸如红色染料40(C18H14N2Na2O8S2；CAS编号25956-17-6)；蒽醌染料或颜料诸如溶剂黄163(C26H16O2S2；CAS编号13676-91-0)、颜料红177(C28H16N2O4；CAS编号4059-63-2)和分散红60(C20H13NO4；CAS编号12223-37-9)；苝系染料或颜料诸如颜料黑31(C40H26N2O4；CAS编号67075-37-0)、颜料黑32(C40H26N2O6；CAS编号83524-75-8)和颜料红149(C40H26N2O4；CAS编号4948-15-6)；以及蓝色、黄色、红色和青色染料PD-325H、PD-335H、PD-104和PD-318H，分别得自日本东京的三井精细化学品公司(Mitsui Fine Chemicals,TokyoJapan)。在一些情况下，此类染料或颜料的混合物可用于实现遍及所需波长范围(例如，至少从420nm延伸到680nm的可见波长范围)的光吸收。在一些实施方案中，光吸收颗粒31包括光吸收颜料、光吸收染料和炭黑中的一者或多者。
在一些实施方案中，多个聚合物柱60、160、160'中的每一者由热塑性塑料形成，并且材料70、170、170'是热塑性材料。在一些实施方案中，多个聚合物柱60、160、160'和材料70、170、170'(例如，对应于材料30的粘合剂32)中的至少一者包括以下中的一者或多者：聚碳酸酯、聚酯、丙烯酸类树脂、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚对苯二甲酸丙二醇酯(PTT)、聚亚苯基砜(PPSU)、聚醚砜(PES)、聚苯硫醚(PPS)、聚醚酰亚胺(PEI)、磺化聚砜(SPSU)、聚丙烯、聚乙烯(PE)、低密度聚乙烯(LDPE)、膨胀聚丙烯(EPP)、聚丙交酯(PLA)、环烯烃、聚氨酯、乙酸纤维素(CA)、乙酸丁酸纤维素(CAB)、乙酸丙酸纤维素(CAP)、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS)、苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯(SEBS)、尼龙(也称为聚酰胺(PA))、聚脲、人造丝、聚氯乙烯(PVC)、聚偏二氯乙烯(PVDC)、聚丁烯(PB)、聚甲基戊烷(例如TPX)、聚乙烯纤维、聚降冰片烯、聚乙烯醇(PVOH)、聚乙酸乙烯酯(PVA)、聚芳酰胺、间芳酰胺、聚苯并噁唑(PBO)、聚苯并咪唑(PBI)、聚氢醌-二咪唑并吡啶(PIPD)、热致液晶聚合物(TLCP)以及它们的任何共聚物。LDPE是特征在于密度在约910kg/m3至940kg/m3或约917kg/m3至930kg/m3范围内的等级的聚乙烯。合适的聚酯包括例如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、二醇改性的PET(PETg)和coPEN(共聚聚萘二甲酸乙二醇酯对苯二甲酸酯共聚物)。合适PET可例如从南亚塑胶美国公司(Nan Ya Plastics Corporation,America)(南卡罗来纳州莱克城(Lake City,SC))获得。PETg可被描述为PET，其中聚合物的二醇单元中的一些二醇单元被不同的单体单元取代，通常是那些源自环己烷二甲醇的单体单元。例如，PETg可以通过用环己烷二甲醇替换在生产聚酯的酯交换反应中使用的部分乙二醇(例如，约15摩尔％至约60摩尔％或约30摩尔％至约40摩尔％)来制造。合适的PETg包括共聚酯14285和GN071，两者均购自田纳西州金斯波特的伊士曼化学品公司(Eastman Chemical Company,Kingsport,TN)。PEN和coPEN可如美国专利号10,001,587(Liu)中所述制造。其他合适的聚酯包括例如购自日本大阪的大阪燃气化学公司(Osaka Gas Chemicals Co.,Ltd.,Osaka,Japan)的OKP-1。
在一些实施方案中，柱60、160、160'包括被聚合物包层包围的聚合物芯(例如，沿着沿柱长度的每个横截面)。例如，用于包层的合适材料包括PMMA或含氟聚合物。合适的含氟聚合物包括例如六氟丙烯、四氟乙烯和乙烯的三元共聚物(例如，购自明尼苏达州圣保罗的3M公司(3MCompany,St.Paul,MN)的DYNEON HTE)以及四氟乙烯、六氟丙烯和偏二氟乙烯的三元共聚物(例如，购自明尼苏达州圣保罗的3M公司的DYNEON THV)。
在一些实施方案中，(例如，多边形)簇是自立的和自支撑的。也就是说，根据一些实施方案，簇可以足够宽和/或由具有足够高模量的材料形成，例如，使得簇不需要由一个或多个衬底支撑以使簇维持其形状。在一些实施方案中，最大侧向尺寸(在正交于簇的长度的方向上的最大尺寸)为至少5微米、10微米、15微米或20微米。例如，该最大侧向尺寸可为至多2000微米、1000微米、700微米或500微米。在一些实施方案中，经由挤出形成簇，这可以产生大长度的簇。例如，簇可具有大于1mm、10mm、100mm或1000mm的长度。在一些实施方案中，切割挤出的簇以提供具有较短长度的簇，较短长度可称为簇的厚度。例如，簇可具有小于1mm、0.5mm、0.4mm、0.35mm、0.3mm或0.25mm的厚度。例如，厚度可为至少10微米、20微米、50微米或100微米。例如，簇中的柱的总数可为至少5、10、15或20。例如，柱的总数可为至多500、300、100或50。
如本领域所知，双组分纤维、多组分纤维、芯-鞘纤维和海岛纤维可通过纤维熔融纺丝制造，例如，其可被描述为挤出形式，其中喷丝头用于形成连续长丝。此类纤维在本领域中是公知的，并且例如描述于美国专利号4,768,857(Sakunaga等人)、5,702,658(Pellegrin等人)、6,465,094(Dugan)、7,622,188(Kamiyama等人)。在一些实施方案中，簇50、150、150'可通过柱60、160、160'和材料70、170、170'的共挤出形成。嵌入材料70、170、170'中的柱60、160、160'可使用包括多个堆叠板以限定通过模具的流动通道的模具经由共挤出形成。图5A至图5B是根据一些实施方案的可以限定簇的合适模具的两个板112、114的部分的示意性平面图。板可各自包括图5A至图5B中描绘的部分的阵列以限定多个簇。每个簇可通过基本上圆形的模具出口开口433挤出，该模具出口开口在图5A至图5B中由对应于开口的虚线示意性地示出并且也在图5C中示意性地示出。基本上圆形的第一柱90和第二柱100由板112限定。模具可被配置为接合第二柱100。板114包括开口100'，该开口允许第二柱100的材料朝向彼此流动，使得第二柱在模具中接合(例如，多个第二柱100可在每个开口100'中接合；可以包括后续板以接合来自开口100'的流动)。材料100的流动可导致柱90中的至少一些变为基本上多边形的。图6是根据一些实施方案的可对应于簇50、150或150’的簇250的示意性剖视图，其中柱91基本上是多边形的。簇250可以包括具有除多边形之外的形状的其他柱(参见例如图2A)。在一些实施方案中，材料100的流动可导致柱90中的至少一些变为梨形的。
在一些实施方案中，制造簇250的方法包括：沿着基本上相同的第一方向(z方向)挤出包括芯材料的多个基本上圆形的第一柱90；沿着第一方向挤出包括基础材料(例如，对应于材料70、170、170')的一个或多个第二柱100；以及沿着第一方向接合一个或多个第二柱100。例如，一个或多个第二柱100可以是至少2、4或6个第二柱。在一些实施方案中，接合使得(至少一些)基本上圆形的第一柱90变成嵌入在包括基础材料的共同基质101中的基本上多边形的第一柱91。在一些此类实施方案中，或在其他实施方案中，接合使得(至少一些)基本上圆形的第一柱90变成嵌入在包括基础材料的共同基质101中的梨形的第一柱(参见例如图2A、图2B和图7)。例如，第一柱91可包括由包层包围的芯，其中包层通过限定在板112中的开口95挤出。该方法还可包括沿着第一方向拉动挤出的第一柱和第二柱。这可导致施加到第一柱和第二柱的拉伸应力，这可帮助将第一柱成形为多边形和/或梨形柱。在一些实施方案中，至少部分地由于芯材料和基础材料具有不同粘度并且/或者至少部分地由于第一柱的总面积包括在基本上正交于第一方向的横截面中的簇的总面积的相当大的部分，接合使得基本上圆形的第一柱90变成嵌入在共同基质101中的基本上多边形的第一柱91。芯材料的粘度可以是基础材料的粘度的至少1.2倍、或1.25倍、或1.3倍、或1.35倍、或1.4倍、或1.45倍、或1.5倍、或1.55倍、或1.6倍、或2倍、或2.5倍、或3倍，如本文别处进一步所述。在一些实施方案中，在基本上正交于第一方向的平面(xy平面)中的簇的横截面中，簇具有总面积A1，并且第一柱具有总面积A2，其中A2/A1≥0.5、或0.55、或0.6、或0.65、或0.7、或0.75、或0.8，如本文别处进一步所述。在一些实施方案中，至少部分地由于芯材料和基础材料具有不同的表面张力，接合使得基本上圆形的第一柱90变成嵌入在共同基质101中的基本上多边形的第一柱91。芯材料和基础材料的表面张力的比率可以如本文别处所述。簇250可具有如图6中示意性示出的基本上圆形的最外周边(例如还参见图3A、图10、图11)或基本上多边形的最外周边(参见例如图2A、图7和图9)。
图5C示意性地示出了通过模具425挤出熔融流450，该模具可以包括图5A至图5B的板112和114并且可以具有基本上圆形的模具出口开口433。材料A、B和C示意性地示出为流动到模具425中。材料A可对应于柱或柱的芯，并且材料B可对应于包围柱的基础材料。材料C是任选的并且可对应于围绕材料A的芯形成的包层。熔融流450在离开开口433后具有基本上圆形的周边，但是根据一些实施方案，当熔融流被冷却(例如，通过将该流暴露于模具425外部的环境条件)以提供簇350(例如，对应于簇150)时，该周边可以变成基本上多边形的。已经发现，至少部分地由于以下中的一者或多者，挤出和冷却熔融流可导致周边变成多边形：柱具有比基础材料更高的平均粘度；柱具有比基础材料更高的平均表面张力；(经由图5C中示意性示出的力F)拉动簇350以向熔融流施加张力；和/或柱的总面积是横向横截面中(例如，x-y平面中)簇350的总面积的相当大的部分。不受理论的限制，据信在一些实施方案中，当熔融流冷却并从液体转变为固体时，柱和基础材料之间的粘度和/或表面张力差将周边的形状驱动为基本上多边形形状，当沿着第一方向拉动簇时，该多边形形状通常可由柱在熔融流中的布置限定。
在一些实施方案中，制造簇(例如，150)的方法包括通过基本上圆形的模具出口开口433挤出熔融流以及冷却该熔融流以提供簇350。挤出熔融流包括沿着基本上相同的第一方向(例如，z方向)挤出多个第一柱90，其中多个第一柱90具有第一平均粘度；以及沿着第一方向挤出基础材料，其中基础材料(例如，通过开口100、100')基本上填充第一柱之间的区域并且具有第二平均粘度。在一些实施方案中，至少部分地由于第一平均粘度高于第二平均粘度，挤出和冷却熔融流导致簇的周边变成基本上多边形的(例如，对应于图2A中示意性地示出的周边51或对应于图7和图9中示出的基本上多边形周边)。在一些实施方案中，至少部分地由于第一柱90和基础材料具有不同的平均表面张力，挤出和冷却熔融流450导致簇的周边变成基本上多边形的。平均粘度和/或平均表面张力的比率可在本文别处所述的任何范围内。例如，在一些实施方案中，第一平均粘度是第二平均粘度的至少1.2倍、或1.25倍、或1.3倍、或1.35倍、或1.4倍、或1.45倍、或1.5倍、或1.55倍、或1.6倍、或2倍、或2.5倍、或3倍。在一些实施方案中，该方法还包括在挤出熔融流450的同时沿着第一方向拉动簇350。在一些实施方案中，至少部分地由于通过沿着第一方向拉动簇而(例如，经由力F)施加到冷却熔融流的张力，挤出和冷却熔融流使得簇350的周边而变成基本上多边形的。在一些实施方案中，沿着第一方向挤出基础材料包括：沿着第一方向挤出多个第二柱100，其中第二柱包括基础材料；以及(例如，经由板114)接合第二柱100，使得基础材料基本上填充第一柱之间的区域。在一些实施方案中，在基本上正交于第一方向的平面(xy平面)中的簇的横截面中，簇具有总面积A1，并且第一柱具有总面积A2，其中A2/A1≥0.5或A2/A1可在本文别处所述的另一范围内(例如，A2/A2可为至少0.55、或0.6、或0.65、或0.7、或0.75、或0.8)。在一些实施方案中，例如，至少部分地由于A2/A1不小于例如0.7，或A2/A1在本文别处所述的另一范围内，挤出和冷却熔融流使得簇的周边变成基本上多边形的。
实施例
实施例1A
使用具有漏斗板的19-岛包层-岛-海模具制造多个簇。每个簇的19个岛以六边形图案布置。该模具具有156个直径为350微米的圆形孔口。岛材料是特性粘度为0.48的PEN；包层材料是熔体流动指数(MFI)为94的HTE含氟聚合物(以商品名DYNEON购自明尼苏达州圣保罗的3M公司)；并且海材料为PETg(可购自田纳西州金斯波特的伊士曼化学品公司的共聚酯14285)。过程条件如下表中所指出的那样：
簇具有基本上为六边形形状的最外周边，六边形的边和角有一些小的倒圆。图9示出实施例1A的簇的横截面。横向横截面中柱的总面积与簇的总面积的比率为约0.85。
实施例1B
如对于实施例1A所述制造多个簇，不同之处在于包层材料为PMMA(购自新泽西州帕西波尼的赢创公司(Evonik Cryo LLC,Parsippany,NJ)的光学SUPURE 8N)，并且过程条件如下表中所指出的那样：
该簇具有基本上为圆形形状的最外周边。与实施例1A相比，海聚合物更冷并且海与芯和包层的平均粘度之间的粘度差更小。图10示出实施例1B的簇的横截面。通过切割簇可看到一些裂纹。横向横截面中柱的总面积与簇的总面积的比率为约0.85。
实施例2
使用具有漏斗埋头孔和直径为1mm的单个孔口的37-岛包层-岛-海模具制造多个簇。岛材料是购自日本大阪的大阪燃气化学公司的OKP-1；包层材料为具有86MFI的THV含氟聚合物(以商品名DYNEON购自明尼苏达州圣保罗的3M公司)；并且海材料为PETg(可购自田纳西州金斯波特的伊士曼化学品公司的共聚酯14285)。过程条件如下表中所指出的那样：
柱在每个簇内形成六边形堆积，这影响了簇的周边的形状。周边的形状的范围从大致圆形到大致六边形。图8示出实施例2的簇的横截面。横向横截面中包围柱的最小六边形的面积与簇的总面积的比率为约0.86，并且横向横截面中柱的总面积与簇的总面积的比率为约0.8，因此柱的总面积与包围柱的最小六边形的面积的比率为约0.8/0.86或约0.93。
实施例3A
如对于实施例2所述制造多个簇，不同之处在于模具不具有漏斗埋头孔，并且包层材料为具有120MFI的THV含氟聚合物(以商品名DYNEON购自明尼苏达州圣保罗的3M公司)，并且过程条件如下表中所指出的那样：
簇具有六边形形状的最外周边。岛中的一些岛变形，并且簇的六条边中的每一者上的两个岛具有梨形状。图7示出实施例3A的簇的横截面。横向横截面中柱的总面积与簇的总面积的比率为约0.8。
实施例3B
如对于实施例3A所述制造多个簇，不同之处在于改变三种聚合物的比率，包层材料为具有240MFI的THV含氟聚合物(以商品名DYNEON购自明尼苏达州圣保罗的3M公司)，并且芯材料为特性粘度为0.48的PEN。过程条件如下表中所指出的那样。
图11示出实施例3B的簇的横截面。至少部分地由于芯加上包层的总面积与整体面积的比率在这种情况下较低(约0.67)，所以簇具有基本上圆形的周边。柱中的一些柱具有梨形状。例如，包层中的一些包层(包围较浅色芯的较深色区域)具有梨形外周边。
诸如“约”的术语将在本领域普通技术人员在本说明书中使用和描述的上下文中理解。如果本领域普通技术人员在本说明书中使用和描述的上下文中对“约”应用于表达特征大小、数量和物理特性的量的使用不清楚，则“约”将被理解为是指在指定值的10％以内。给定为约指定值的量可精确地为指定值。例如，如果本领域普通技术人员在本说明书中使用和描述的上下文中对其不清楚，则具有约1的值的量是指该量具有介于0.9和1.1之间的值，并且该值可为1。
本领域普通技术人员将在本说明书中使用和描述的上下文中理解术语诸如“基本上”。如果在本说明书中使用和描述的上下文中，对于本领域的普通技术人员来说，关于性质或特性的“基本上”的使用不是很清楚，并且当本领域的普通技术人员清楚该性质或特性的相反含义时，术语“基本上”将被理解为是指该性质或特性的展示程度大于该性质或特性的相反含义。
上述所有引用的参考文献、专利和专利申请以一致的方式全文据此以引用方式并入本文。在并入的参考文献部分与本申请之间存在不一致或矛盾的情况下，应以前述说明中的信息为准。
除非另外指出，否则针对附图中元件的描述应被理解为同样适用于其他附图中的对应元件。虽然本文已经例示并描述了具体实施方案，但本领域的普通技术人员将会知道，在不脱离本公开范围的情况下，可用多种另选的和/或等同形式的具体实施来代替所示出和所描述的具体实施方案。本申请旨在涵盖本文所讨论的具体实施方案的任何改型或变型或组合。因此，本公开旨在仅受权利要求及其等同形式的限制。
Claims (15)
1.一种多边形簇，包括：
多个基本上平行的聚合物柱，所述聚合物柱设置在所述多边形簇的最外多边形周边内并且沿着厚度方向在所述多边形簇的相对的第一主表面和第二主表面之间延伸；以及
共同第一材料，所述共同第一材料基本上填充所述多边形周边内的所述聚合物柱之间的区域并且横跨所述多边形簇的所述厚度，
使得在基本上正交于所述簇的所述厚度的平面中的所述多边形簇的横截面中，对于邻近所述簇的所述周边设置的所述多个聚合物柱中的多个第一聚合物柱中的至少每一者，所述第一聚合物柱具有梨形状，所述梨形状具有面向所述周边的较宽部分和背离所述周边的较窄部分。
2.根据权利要求1所述的多边形簇，其中所述聚合物柱的平均粘度是所述第一材料的平均粘度的至少1.2倍。
3.根据权利要求1或2所述的多边形簇，其中在基本上正交于所述厚度方向的平面中的所述多边形簇的横截面中，所述簇包括封闭的最外多边形周边和总面积A1，并且所述聚合物柱包括总面积A2，
A2/A1≥0.5。
4.一种多边形簇，包括多个基本上平行的聚合物柱，所述聚合物柱嵌入共同聚合物基础材料中，并且在长度上与共同聚合物基础材料共挤出并且基本上共延伸，所述聚合物柱的平均柱粘度是所述聚合物基础材料的平均基础粘度的至少1.2倍，使得在基本上正交于所述簇的所述长度的平面中的所述簇的横截面中，所述簇包括封闭的最外多边形周边和总面积A1，并且所述聚合物柱包括总面积A2，
A2/A1≥0.5。
5.根据权利要求4所述的多边形簇，其中每种粘度都根据ASTMD3835-16测试标准在100s-1的剪切速率和20℃的温度下确定，所述温度高于聚合物芯和所述基础材料的最大熔点。
6.根据权利要求4或5所述的多边形簇，其中所述聚合物柱的平均表面张力高于所述基础材料的平均表面张力。
7.一种簇，包括多个基本上平行的聚合物柱，所述聚合物柱沿着所述簇的长度方向延伸并且嵌入共同聚合物基础材料中，并且在长度上与共同聚合物基础材料共挤出并且基本上共延伸，使得在基本上正交于所述簇的所述长度的平面中的所述簇的横截面中，所述簇包括封闭的最外周边和最小多边形，所述封闭的最外周边限定第一面积A1，具有少于10条边并包围所述多个聚合物柱的最小多边形具有第二面积A2，A2/A1≥0.5。
8.一种簇，包括：
多个基本上平行的聚合物柱，所述聚合物柱设置在所述簇的最外周边内并且沿着厚度方向在所述簇的相对的第一主表面和第二主表面之间延伸；以及
共同第一材料，所述共同第一材料基本上填充所述周边内的所述聚合物柱之间的区域并且横跨所述多边形簇的所述厚度，使得在基本上正交于所述簇的所述厚度的平面中的所述簇的横截面中，对于邻近所述簇的所述周边设置的所述多个聚合物柱中的多个第一聚合物柱中的至少每一者，所述第一聚合物柱具有梨形状，所述梨形状具有面向所述周边的较宽部分和背离所述周边的较窄部分，其中所述聚合物柱的平均粘度是所述第一材料的平均粘度的至少1.2倍。
9.根据权利要求8所述的簇，其中对于所述多个聚合物柱中的至少一个聚合物柱，所述聚合物柱包括被聚合物包层包围的聚合物芯，所述聚合物包层的外周边的形状与所述聚合物芯的外周边的形状显著不同。
10.一种簇，包括：
多个基本上平行的聚合物柱，所述聚合物柱设置在所述簇的最外周边内并且沿着厚度方向在所述簇的相对的第一主表面和第二主表面之间延伸，每个聚合物柱包括被聚合物包层包围的聚合物芯；以及
共同第一材料，所述共同第一材料基本上填充所述周边内的所述聚合物柱之间的区域并且横跨所述多边形簇的所述厚度，
其中对于所述多个聚合物柱中的多个第一聚合物柱中的至少每一者，所述聚合物包层的外周边的形状与所述聚合物芯的外周边的形状显著不同。
11.根据权利要求10所述的簇，其中对于至少一个第一聚合物柱，所述聚合物包层的所述外周边的所述形状为梨形状，并且所述聚合物芯的所述外周边的所述形状为基本上圆形的。
12.一种制造簇的方法，包括：
沿着基本上相同的第一方向挤出包括芯材料的多个基本上圆形的第一柱；
沿着所述第一方向挤出包括基础材料的一个或多个第二柱；以及
沿着所述第一方向接合所述一个或多个第二柱，所述接合使得基本上圆形的第一柱变成嵌入在包括所述基础材料的共同基质中的基本上多边形的第一柱。
13.根据权利要求12所述的方法，其中所述接合使得所述簇的所述周边至少部分地由于所述芯和所述基础材料具有不同粘度而变成多边形。
14.一种制造簇的方法，所述方法包括通过基本上圆形的模具出口开口挤出熔融流以及冷却所述熔融流以提供所述簇，挤出所述熔融流包括：
沿着基本上相同的第一方向挤出多个第一柱，所述多个第一柱具有第一平均粘度；以及
沿着所述第一方向挤出基础材料，所述基础材料基本上填充所述第一柱之间的区域并且具有第二平均粘度，
其中至少部分地由于所述第一平均粘度高于所述第二平均粘度，挤出和冷却所述熔融流使得所述簇的周边变成基本上多边形。
15.根据权利要求14所述的方法，其中在基本上正交于所述第一方向的平面中的所述簇的横截面中，所述簇包括总面积A1，并且所述第一柱包括总面积A2，A2/A1≥0.5。
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