生產用於保護醫療器械的管狀膜的方法與流程
2023-10-09 20:41:24
本發明總體上涉及醫療器械，並且更具體地涉及用於擠出的熱塑性聚氨酯(TPU)膜的在線焊接和切分(slitting)方法，所述聚氨酯膜為管狀並且可用於保護醫療器械，其中，對應用而言重要的是高透明性、低起霜性(blooming)和高滑動性(低表面摩擦係數)。
背景技術：
機械臂用於整個工業製造工藝、醫療應用和無數的其他環境，其中，保護機械臂免受物理損傷或環境汙染是高度重要的。
熱塑性聚氨酯(TPU)膜可以管的形式用作醫療器械的保護套，以保護手術器械免受物理損傷(磨損、刮擦、撕裂、穿刺等)並提供手術器械和患者之間的屏障。這些熱塑性聚氨酯膜套還可以用於其他的需要耐久性和柔性的工業製造應用。
存在兩種主要的用於熱塑性聚氨酯膜的加工方法，即吹塑膜擠出和流延膜擠出。由於最終部件的幾何形狀是管狀，吹塑膜擠出是所選擇的方法，這是因為吹塑膜方法生產天然管。吹塑膜管可以為這些應用而生產，但當需要小折徑(layflat)時，該途徑可能會由於使用小的圓形模具經由吹塑膜方法製造小直徑的「泡」時的低擠出產量而成本高昂。
超聲焊接利用了被稱為喇叭(horn)的聲學工具來將振動能量通過部件傳遞至接合區域，其中通過摩擦將其轉化為熔化塑料的熱。超聲焊接不僅可以用於接合剛性熱塑性塑料，還可以用於接合織物和膜。本領域的許多工作者已探索了超聲焊接。
例如，授權給Frantz的美國專利第5,435,863號提供了超聲處理方法，其中，在處理時間間隔的過程中，減小共振喇叭的運動振幅和由此對工件的功率。運動振幅的減小可能會響應於處理條件，例如工件尺寸的變化或功率曲線的急劇上升，或者其可能會響應於預定時間的流逝。
Grewell在美國專利第5,855,706號中描述了超聲處理方法，其中，在處理時間間隔的過程中，改變共振喇叭的運動振幅和接合力以及由此對工件的功率和接合壓力，從而提高焊接強度並減少焊接循環時間。運動振幅和接合力的改變可能會響應於處理條件，例如工件尺寸的變化、換能器功率曲線的急劇上升，或者響應於預定時間間隔的流逝。
授權給Shah的美國專利第6,712,832號詳細描述了低壓球囊、和通過下述步驟形成其的方法：將熱塑性聚合材料的薄膜預熱至足夠的溫度；通過真空抽吸在薄膜上形成球囊的兩半；將球囊的兩半分離；通過射頻焊接法將所述兩半在其邊緣上結合以形成低壓球囊；並從內向外翻轉低壓球囊以將兩半的粗糙的結合邊緣轉變成球囊的內側。
Fujimaki等人在美國公開專利申請第2007/0052131號中公開了據稱能夠焊接切割密封和熱收縮的基於PET的聚酯包裝膜，其通過雙軸取向由PET/PETG/聚酯彈性體與環氧樹脂和催化劑的嵌段共聚製備的材料來得到。該膜據稱消除了常規PET膜的物理特性方面的最嚴重的弱點，並且可用於書籍、瓶組、食品容器等的包裝、一般包裝、工業材料的包裝等，並且據稱進一步可用於封裝和包裝日用品、土木工程和建築構件、電氣和電子構件、汽車構件等的領域中。另外，該膜據稱能夠通過有效地使用大量的再循環PET瓶和用於纖維的廉價PET作為預聚物來生產，並因此也是高度社會有益的。還進一步，即使在使用後焚化，該膜據稱產生低於聚乙烯或聚丙烯的燃燒熱值。因此，Fujimaki等人的膜聲稱幾乎不對焚化爐等造成損傷，並且不排放有毒氣體。
Walter等人名下的DE3342619描述了超聲焊接方法以及用於實施該方法的機器，使用該方法，可以快速、可靠且均勻地焊接熱塑性塑料。特別地，可以生產相對長的連續且均勻的焊縫，例如用於焊接機動車中的保險槓和擾流板。
Thomsen等人在EP0475782中公開了用於焊接包含熱塑性聚合物的片狀材料的方法。所述方法包括：將片狀材料的邊緣重疊形成搭接接頭，將搭接接頭支撐在砧座上，並通過用超聲焊接喇叭接觸並穿過搭接接頭來焊接搭接接頭。在用焊接喇叭接觸並穿過搭接接頭的同時，焊接喇叭以約30 kHz和約45 kHz之間的頻率振動。焊接喇叭優選是高度導熱的。
在本領域中持續存在對生產能夠用作機械臂上的覆蓋物的管狀套的連續方法的需求。
技術實現要素：
相應地，本發明提供連續方法，其包括：將兩層或更多層的熱塑性聚氨酯膜擠出；在機器方向上在第一邊緣處焊接兩層或更多層的膜，並同時用砧刀的角截面將焊接膜切分；和將焊接、切分的熱塑性聚氨酯膜卷繞到輥上。所得到的呈管狀形式的熱塑性聚氨酯膜可發現用於醫療應用，例如用於進行手術(以代理的方式)的機械臂上的覆蓋物。
本發明的這些和其他優點和益處將由下文中的具體實施方式而變得明確。
附圖說明
本發明現將出於說明而非限制的目的結合附圖進行描述，其中：
圖1是說明本發明的連續方法的包括超聲焊接單元的吹塑膜擠出生產線的圖；並且
圖2是顯示小角度砧輪熱塑性聚氨酯膜焊接和切割的4倍圖像的照片。
具體實施方式
在本說明書中描述並說明了多個實施方案從而提供了對所公開的一種或多種發明的結構、功能、操作、用途和製造的全面理解。在本文中描述並說明的多個實施方案是非限制性並且是非窮舉的。因此，本發明不受在本文中公開的多個非限制性且非窮舉的實施方案的描述所限制。相反，本發明僅由權利要求所定義。結合多個實施方案說明和/或描述的特徵和特點可與其他實施方案的特徵和特點相組合。這樣的修改和改變意在被包括在本說明書的範圍內。以這樣的方式，權利要求可以被修改為引述在本說明書中明確或內在地描述、或被本說明書明確或內在地支持的任何特徵或特點。進一步，申請人保留將權利要求修改為斷然放棄可能在現有技術中存在的特徵或特點的權利。因此，任何這樣的修改符合35 U.S.C. §112和35 U.S.C. §132(a)的要求。在本說明書中公開並描述的多個實施方案可以包含如在本文中多方面描述的特徵和特點、或由其構成、或基本由其構成。
將任何在本文中指出的專利、文獻或其他材料以整體通過引用併入本文，除非另有說明，但僅限於所併入的材料不會與在本文中明確陳述的現有定義、聲明或其他公開材料相衝突的程度。以這樣的方式並限於必要的程度，如在本文中陳述的明確公開內容取代任何通過引用併入的相衝突的材料。被稱為通過引用併入本文但與在本文中陳述的定義、聲明或其他公開材料相衝突的任何材料或者其部分僅以不在所併入的材料和本公開內容之間產生衝突的程度併入。申請人保留將本說明書修改為明確地引述通過參考併入本文的任何主題或其部分的權利。
貫穿本說明書的參照「某些實施方案」、「一些實施方案」、「多個非限制性的實施方案」等意指特定的特徵或特點可以被包括在一個實施方案中。因此，在本說明書中使用這樣的短語或類似的短語不一定指代一個相同的實施方案，並且可以指代不同的實施方案。進一步，可以將特定的特徵或特點以任何適合的方式在一個或多個實施方案中組合。因此，結合多個實施方案來說明或描述的特定的特徵或特點可以整體或部分的方式不受限制地與一個或多個其他實施方案的特徵或特點組合。這樣的修改和改變意在被包括在本說明書的範圍內。以這樣的方式，在本說明書中描述的多個實施方案是非限制性並且是非窮舉的。
貫穿本說明書的參照「某些實施方案」、「一些實施方案」、「多個非限制性的實施方案」等意指特定的特徵或特點可以被包括在一個實施方案中。因此，在本說明書中使用這樣的短語或類似的短語不一定指代一個相同的實施方案，並且可以指代不同的實施方案。進一步，可以將特定的特徵或特點以任何適合的方式在一個或多個實施方案中組合。因此，結合多個實施方案來說明或描述的特定的特徵或特點可以整體或部分的方式不受限制地與一個或多個其他實施方案的特徵或特點組合。這樣的修改和改變意在被包括在本說明書的範圍內。以這樣的方式，在本說明書中描述的多個實施方案是非限制性並且是非窮舉的。
本發明現將出於說明而非限制的目的進行描述。除了在操作實施例中或在另有聲明的情況下，在說明書中所有表示數量、百分比、OH數、官能度等的數字應被理解為在所有的情況下均被術語「約」修飾。在本文中以道爾頓(Da)給出的當量重量和分子量分別為數均當量重量和數均分子量，除非另有說明。
在多個實施方案中，本發明提供連續方法，其包括：將兩層或更多層的熱塑性聚氨酯膜擠出；在機器方向上在第一邊緣處焊接兩層或更多層的膜，並同時用砧刀的角截面將焊接膜切分；和將焊接、切分的熱塑性聚氨酯膜卷繞到輥上。所得到的呈管狀形式的熱塑性聚氨酯膜可發現用於多種應用中，包括醫療應用，例如用於進行手術(以代理的方式)的機械臂上的覆蓋物。
在多個實施方案中，脂族熱塑性聚氨酯是特別優選的，例如根據美國專利第6,518,389號(其全部內容通過引用併入本文)來製備的那些。
熱塑性聚氨酯彈性體對本領域技術人員而言是公知的。它們由於其結合了高等級的機械特性與已知的具有成本效益的熱塑性可加工性的優點而具有商業上的重要性。可以通過使用不同的化學合成組分來實現在它們的機械特性方面的寬範圍的改變。對熱塑性聚氨酯、它們的特性和應用的綜述在Kunststoffe [Plastics] 68 (1978)，在819至825頁和Kautschuk、Gummi、Kunststoffe [Natural and Vulcanized Rubber and Plastics] 35 (1982)，在568至584頁中給出。
熱塑性聚氨酯由直鏈多元醇(主要是聚酯二元醇或聚醚二元醇)、有機二異氰酸酯和短鏈二醇(擴鏈劑)合成。在一些實施方案中，可以將催化劑添加到反應中從而加速組分的反應。
在多個實施方案中，組分的相對量可以在寬的摩爾比範圍內進行改變，從而調整所得到的材料的特性。已報導了1:1至1:12的多元醇對擴鏈劑的摩爾比。這些產生了具有80肖氏A至85肖氏D的硬度值的產物。
在某些實施方案中，熱塑性聚氨酯以階段的方式(預聚物法)或者通過所有組分在一個步驟中的同時反應(一步法)來生產。在前者中，首先形成由多元醇和二異氰酸酯形成的預聚物，然後與擴鏈劑反應。可以連續或分批地生產熱塑性聚氨酯。最為公知的工業生產法是所謂的帶式法(belt process)和擠出機法(extruder process)。
適合的多元醇的實例包括雙官能聚醚多元醇、聚酯多元醇和聚碳酸酯多元醇。可以使用少量的三官能多元醇，但必須注意的是確保熱塑性聚氨酯的熱塑性保持基本不受影響。
在某些實施方案中，適合的多元醇是聚酯多元醇，其包括通過使用引發劑，如乙二醇、乙醇胺等將ε-己內酯聚合來製備的那些。進一步適合的實例是通過將多羧酸酯化來製備。多羧酸可以是脂族、脂環族、芳族和/或雜環的，並且它們可以被例如滷原子取代、和/或未被取代。下述可以作為實例被提及：丁二酸；己二酸；辛二酸；壬二酸；癸二酸；鄰苯二甲酸；間苯二甲酸；偏苯三甲酸；鄰苯二甲酸酐；四氫鄰苯二甲酸酐；六氫鄰苯二甲酸酐；四氯鄰苯二甲酸酐；內亞甲基四氫鄰苯二甲酸酐；戊二酸酐；馬來酸；馬來酸酐；富馬酸；二聚和三聚的脂肪酸如油酸，其可以與單體脂肪酸混合；對苯二甲酸二甲酯和對苯二甲酸雙乙二醇酯。
在某些實施方案中，適合的多元醇包括例如：乙二醇；丙二醇-(1,2)和丙二醇-(1,3)；丁二醇-(1,4)和丁二醇-(1,3)；己二醇-(1,6)；辛二醇-(1,8)；新戊二醇；(1,4-雙-羥基-甲基環己烷)；2-甲基-1,3-丙二醇；2,2,4-三-甲基-1,3-戊二醇；三乙二醇；四乙二醇；聚乙二醇；二丙二醇；聚丙二醇；二丁二醇和聚丁二醇、甘油和三羥甲基丙烷。
適合於生產在生產本發明中有用的膜中使用的熱塑性聚氨酯的多異氰酸酯可以是例如有機脂族二異氰酸酯，包括例如1,4-四亞甲基二異氰酸酯、1,6-六亞甲基二異氰酸酯、2,2,4-三甲基-1,6-六亞甲基二異氰酸酯、1,12-十二亞甲基二異氰酸酯、環己烷-1,3-二異氰酸酯和環己烷-1,4-二異氰酸酯、1-異氰酸根合-2-異氰酸根合甲基環戊烷、1-異氰酸根合-3-異氰酸根合甲基-3,5,5-三甲基-環己烷(異氟爾酮二異氰酸酯或IPDI)、雙(4-異氰酸根合環己基)-甲烷、2,4'-二環己基甲烷二異氰酸酯、1,3-雙(異氰酸根合甲基)-環己烷和1,4-雙(異氰酸根合甲基)-環己烷、雙(4-異氰酸根合-3-甲基環己基)-甲烷、α,α,α',α'-四甲基-1,3-亞二甲苯基二異氰酸酯和/或α,α,α',α'-四甲基-1,4-亞二甲苯基二異氰酸酯、1-異氰酸根合-1-甲基-4(3)-異氰酸根合甲基環己烷、2,4-六氫甲代亞苯基二異氰酸酯和/或2,6-六氫甲代亞苯基二異氰酸酯、和它們的混合物。
優選的具有62至500的分子量的擴鏈劑包括含有2至14個碳原子的脂族二醇，例如乙二醇、1,6-己二醇、二乙二醇、二丙二醇和特別是例如1,4-丁二醇。但是，還適合的是對苯二甲酸與含有2至4個碳原子的二醇的二酯，例如對苯二甲酸雙乙二醇酯或對苯二甲酸雙1,4-丁二醇酯；或者氫醌的羥基烷基醚，例如1,4-二(β-羥基乙基)-氫醌；或者(脂環)脂族二胺，例如異氟爾酮二胺、1,2-丙二胺和1,3-丙二胺、N-甲基-丙二胺-1,3或例如N,N'-二甲基-乙二胺；以及芳族二胺，例如甲苯2,4-二胺和甲苯2,6-二胺、3,5-二乙基甲苯2,4-二胺和/或3,5-二乙基甲苯2,6-二胺、以及例如伯鄰-、二-、三-和/或四-烷基取代的4,4'-二氨基二苯基甲烷。還可以使用前述擴鏈劑的混合物。任選地，還可以使用具有62至500的分子量的三醇擴鏈劑。另外，還可以少量使用常規的單官能化合物作為例如鏈終止劑或脫模劑。可以將醇(例如辛醇和硬脂醇)或胺(例如丁胺和硬脂胺)引為實例。
為製備熱塑性聚氨酯，可以任選在催化劑、助劑和/或添加劑的存在下，以使得NCO基團和與NCO反應的基團(特別是低分子量二醇/三醇和多元醇的OH基團)的總和的當量比為0.9:1.0至1.2:1.0、優選0.95:1.0至1.10:1.0的量使合成組分進行反應。
適合的催化劑包括本領域公知的叔胺，例如三乙胺、二甲基-環己胺、N-甲基嗎啉、N,N'-二甲基-哌嗪、2-(二甲基-氨基乙氧基)-乙醇、二氮雜雙環-(2,2,2)-辛烷等，以及例如有機金屬化合物，特別是例如鈦酸酯、鐵化合物、錫化合物，例如二乙酸錫、二辛酸錫、二月桂酸錫，或者脂族羧酸的二烷基錫鹽，例如二乙酸二丁基錫、二月桂酸二丁基錫等。優選的催化劑是有機金屬化合物，特別是鈦酸酯以及鐵和/或錫化合物。
除了雙官能擴鏈劑之外，還可以使用基於所使用的雙官能擴鏈劑的摩爾數計少量最多約5摩爾%的三官能或多於三官能的擴鏈劑。
所討論的類型的三官能或多於三官能的擴鏈劑是例如甘油、三羥甲基丙烷、己三醇、季戊四醇和三乙醇胺。
適合的熱塑性聚氨酯是可商購的，例如來自Bayer MaterialScience以名稱TEXIN、來自BASF以名稱ELASTOLLAN，以及來自Lubrizol以商品名稱ESTANE和PELLETHANE。
可以在一些實施方案中使用超聲焊接設備(可由多個商業供應商例如Branson Ultrasonics Corp.購得)從而在機器方向上以25.4 µm-508 µm (1-20密耳)的厚度連續地焊接兩層或更多層的熱塑性聚氨酯(TPU)膜。超聲焊接使用超聲頻率振動波來激發基材材料。振動引起摩擦加熱，其將材料的溫度提高至高於熔點。一旦材料處於熔融相，隨著焊接區域沿著卷材(web)路徑向下遊移動形成結合併允許其冷卻至低於熔點。所得到的焊接可以被稱為「近場」類別的「對焊」。
在一些實施方案中，與相同的焊接行為同時地，可以隨著喇叭以超聲頻率撞擊膜通過砧刀的角截面將膜切分。在多個實施方案中，超聲焊接單元可以位於生成連續的擠出/焊接/切分/卷繞工藝的擠出生產線的卷材路徑中。在某些實施方案中，所得到的焊接優選為1 mm寬。在某些實施方案中，焊接強度將基於這樣的因素如熱塑性聚氨酯的化學性質、硬度、密度、彈性模量和熔融溫度；擠出機線速度；膜厚度；拉伸測試參數；以及超聲焊接參數而變化。
在多個實施方案中，焊接強度通過適用ASTM D-882來測量。如通過ASTM D903確定的對兩個101.6 µm (4密耳)的基於聚酯TPU的熱塑性芳族聚氨酯膜層(92肖氏A，可商購自製造商Bayer MaterialScience、BASF、和Lubrizol)之間的焊接而言的焊接強度的結果為1,850 N/cm2 (2,685.4 psi)的平均180°剝離強度。對芳族聚醚TPU膜也得到了類似的焊接強度。
使用在20 kHz下操作並使用85%振幅的BRANSON FS-90模型用熱塑性聚氨酯膜來完成初始焊接測試。其同時將卷材焊接和切分。存在不同類型的砧輪設計。一些砧輪僅焊接；它們不切割，而其他砧輪進行焊接和切割兩者。
如本領域技術人員將理解，焊接強度隨著砧輪的尖部的角度而增加，並且系統的切分能力隨著砧輪的角度增加而下降。在輪的中間具有寬帶的砧輪將產生焊接，但這對於將送入的膜焊接和切分兩者而言不足夠鋒利。其他能夠進行切割和密封兩者的砧輪可以被稱為「切割和密封」砧輪。對於本發明的某些實施方案的實踐而言最優的條件是在焊接強度和切分能力之間的平衡。90°砧輪已顯示出對熱塑性聚氨酯而言最佳的焊接強度和切分能力的平衡。在某些實施方案中，能夠以大於線速度的一些速度來驅動砧輪從而改善焊接/切分工藝。
在多個實施方案中，可以使用熱鼓對熱塑性聚氨酯進行熱密封。鼓施加熱從而將多層膜焊接在一起，並且單獨的分切機在下一步驟中切割膜。
在一些實施方案中，可以將焊接的管連續地卷繞到卷繞機軸上的多個芯上。在多個實施方案中，管可以具有通過超聲焊接生成的第一邊緣、和通過由吹塑膜泡從圓形的幾何形狀摺疊(collapsing)成橢圓所導致的自然邊緣生成的第二邊緣。在某些實施方案中，可以由超聲或熱焊接形成兩種邊緣，由此提供更均勻的外觀。
本公開內容現轉向描述具有集成的切割並密封超聲焊接機的本發明吹塑膜擠出工藝的實施方案。吹塑膜擠出使用擠出機，其針對TPU而言優選為30:1的長度對筒體直徑比。吹塑膜模具具有圓形的幾何形狀並且可以針對多種應用具有不同直徑。本發明人已觀察到，直徑越大，則擠出機輸出越高。膜的最終直徑通過吹脹比來確定，所述吹脹比是聚合物的粘彈性特性和擠出條件的函數。呈輥形式的膜的最終寬度將通常大於模具直徑，這是由於膜的吹脹和摺疊吹塑膜泡的幾何形狀。例如，對於具有35.6 cm (14 英寸)直徑的模具而言，可以102 cm (40 英寸)的最終折徑實現高輸出，但如果需要50.8 cm (20 英寸)的折徑，則這可能並非高效的方法(由於需要低的線速度和螺杆速度)。
為在高效率的情況下生產小折徑管，可能的是擠出至少兩倍於目標折徑寬度的高通量折徑，然後以連續的方法將卷材焊接並切分從而生成多重密封的管。由於更高的通量以及因此焊接相同量的材料而需要更短的時間，連續焊接法比分批焊接法更高效。本發明的連續在線方法還除去了取出吹塑膜管材料並在二級操作中將其焊接的步驟。
圖1是說明本發明的某些實施方案的連續方法的包括超聲焊接單元的吹塑膜擠出生產線的圖。料鬥30容納芳族熱塑性聚氨酯，將所述芳族熱塑性聚氨酯進料到擠出機31中並通過模具32擠出以產生膜泡33，所述膜泡通過摺疊框34摺疊。經摺疊的膜在夾輥35上行進，經過第一託輥36並通過超聲焊接器/切割器單元37。經焊接/切分的膜通過第二託輥38，並通過卷繞機39連續地卷繞到輥40上。
還可以在本發明的連續方法的多個實施方案中使用超聲焊接「切割和密封」單元。在超聲焊接單元中，將膜從吹塑膜塔向內進料至用於同時切割和焊接的一個或多個砧輪和喇叭。可以在至卷繞機的途中對經焊接/切分的膜進行修整。
圖2是顯示小角度砧輪熱塑性聚氨酯膜(2 x 4密耳的膜層)焊接和切割的4倍圖像的照片。通過小角度砧輪製造密封51。切割邊緣示於53處，並且焊接邊緣示於55處。焊接邊緣和切割開始之間的區域為~200 µm。
呈管形式的熱塑性聚氨酯膜可發現用於醫療應用，例如用於進行手術(以代理的方式)的機械臂上的覆蓋物。熱塑性聚氨酯是非常適合要求嚴格的醫藥應用的材料，這是由於其與其他柔性聚合物材料相比時相對惰性的性質、高機械強度和優越的耐磨性。
機械臂用於整個工業製造工藝、醫療應用和無數的其他環境中，其中，保護機械臂免受物理損傷或環境汙染是高度重要的。高透明性、低起霜性、高滑動性(低表面摩擦係數)的熱塑性聚氨酯薄管對於製造用於這些要求嚴格的應用的保護套而言是優異的選擇。熱塑性聚氨酯提供了與其他柔性材料相比的高彈性、強度、伸長率和柔性(60-95肖氏A)，並且其不含有任何潛在不安全的增塑劑。熱塑性聚氨酯的固有耐磨損和磨耗性使得其成為用作保護套的理想選擇。高透明性、低起霜性、高滑動性的製劑確保了材料展現出在其生命周期的持續期間的高清晰度，並且不會經時變得模糊，同時還允許材料的足夠滑動以允許操作者容易地將護套安裝在臂上。
針對可焊接性和光學特性對熱塑性聚氨酯管進行測試，包括芳族聚醚TPU製劑PT75D (實施例1)和芳族聚酯TPU製劑PS80C (實施例2)。兩種製劑均為~90肖氏A硬度，膜的摩擦係數(COF)低於0.5，膜的透光率高於90%。PT75D膜(實施例1)含有少於2重量%的非晶二氧化矽顆粒(100-200 µm粒徑)和少於0.1%的潤滑劑。101.6 µm (4密耳) PT75D膜的摩擦係數測量為0.33。PS80C膜含有少於1重量%的非晶二氧化矽顆粒(100-200 µm粒徑)、少於0.2重量%的蠟和少於0.1重量%的潤滑劑(潤滑劑和蠟基於脂肪酸醯胺，例如GLYCOLUBE和ACRAWAX ((N,N'-亞乙基雙硬脂醯胺))。101.6 µm (4密耳) PS80C膜的摩擦係數測量為0.21。機械測試的結果提供於表I中。
表I
在101.6 µm (4密耳)的熱塑性聚氨酯膜上進行的180°剝離強度測試顯示出比足以滿足保護套要求的強度更高的強度。與基礎材料相反，試樣將典型地在焊接區域中失效。在每分鐘2.54 cm (1 英寸)的十字頭速度下以2.54 cm (1 英寸)的夾持距離進行測試。
對實施例1(PT75D)和實施例2(PS80C)的製劑進行起霜測試。結果參見表II。還對對照樣品進行起霜測試，所述對照樣品由於添加到製劑中的相對高水平的潤滑劑(0.3重量%)而經時顯著地起霜。該對照膜的摩擦係數測量為0.10。將蠟和潤滑劑添加到熱塑性聚氨酯中，從而改善膜的滑動特性。蠟和潤滑劑將緩慢地遷移至膜的表面，引起在成品部件中不期望的表面霧度。用於該應用的熱塑性聚氨酯製劑使用二氧化矽顆粒添加劑或硅藻土添加劑與低水平的蠟(<0.5重量%)和潤滑劑(<0.15重量%)的組合來提供高滑動，同時使蠟和潤滑劑的起霜最小化，並給出將不會經時顯著變得更模糊或顯著「起霜」的穩定、清晰的表面。表III顯示出具有少於1%的硅藻土添加劑、少於0.3%的蠟和少於0.1%的潤滑劑的TPU製劑的一個實施例PS8-B。101.6 µm (4密耳) PS8-B膜的摩擦係數測量為0.20。
「起霜」的量可以通過在烘箱老化過程中在增量的時間間隔下測試材料的百分比透光率和百分比霧度來進行量化。潤滑劑或蠟的起霜通常引起整體膜透光率的降低和膜霧度的顯著增加。通過ASTM D1003確定的總透光率(TLT)和霧度兩者提供於表II和表III中。
表II
表III
本發明的前述說明書出於說明而非限制的目的來提供。將對本領域技術人員明確的是，在本文中描述的實施方案可以多種方式被修改或改變，而不偏離本發明的精神和範圍。本發明的範圍將通過隨附的權利要求來衡量。
在本文中描述的主題的多個方面陳述於下述編號的條款中：
1. 連續方法，其包括：將兩層或更多層的熱塑性聚氨酯膜擠出；在機器方向上在第一邊緣處焊接兩層或更多層的膜，並同時用砧刀的角截面將焊接的膜切分；和將焊接、切分的熱塑性聚氨酯膜卷繞到輥上。
2. 根據條款1所述的連續方法，其中焊接包括超聲焊接。
3. 根據條款1所述的連續方法，其中焊接包括用熱鼓進行熱密封。
4. 根據條款1至3中任一項所述的連續方法，其中熱塑性聚氨酯膜具有25.4 µm-508 µm (1-20密耳)的厚度。
5. 根據條款1至4中任一項所述的連續方法，其還包括在第二邊緣處焊接兩層或更多層的膜。
6. 根據條款5所述的連續方法，其中在第二邊緣處的焊接包括超聲焊接。
7. 根據條款5所述的連續方法，其中在第二邊緣處的焊接包括用熱鼓進行熱密封。
8. 根據條款1至7所述的連續焊接方法中任一種製備的透明、低起霜性、和低摩擦係數的熱塑性聚氨酯膜，其中熱塑性聚氨酯膜具有低於0.5的摩擦係數、高於85%的透光率、低於35%的霧度、以及在40℃和90%溼度下經8周老化後霧度增加少於10%和透光率降低少於5%。
9. 根據條款8所述的熱塑性聚氨酯膜，其包含芳族聚酯熱塑性聚氨酯或芳族聚醚熱塑性聚氨酯、少於2重量%的非晶二氧化矽顆粒添加劑、和少於0.2重量%的蠟和/或少於0.1重量%的潤滑劑。
10. 根據條款8所述的熱塑性聚氨酯膜，其包含芳族聚酯熱塑性聚氨酯或芳族聚醚熱塑性聚氨酯、少於1重量%的硅藻土添加劑、和少於0.3重量%的蠟和/或少於0.1重量%的潤滑劑。