具有复杂拉伸图案的热塑性膜和袋及其制作方法与流程

具有复杂拉伸图案的热塑性膜和袋及其制作方法
1.本技术是申请日为2018年11月2日，申请号为2018800843085，发明名称为“具有复杂拉伸图案的热塑性膜和袋及其制作方法”的申请的分案申请。本技术要求2017年11月8日提交的题为“具有复杂拉伸图案的热塑性膜和袋及其制作方法(thermoplastic films and bags with complex stretch patterns and methods of making the same)”的美国临时申请号62/583,108的权益和优先权。上述引用的申请的内容通过援引以其全文并入本文。


背景技术：

2.热塑性膜是各种商品和消费品中的一种常见部件。例如，货物袋、垃圾袋、包袋以及包装材料是常用热塑性膜制成的产品。另外，女性卫生产品、婴儿尿布、成人失禁用品、以及许多其他产品都在一种或另一种程度上包括热塑性膜。
3.生产包含热塑性膜的产品的成本是与该热塑性膜的成本直接相关的。最近，热塑性材料的成本已上涨。相应地，一些人试图通过降低产品中的热塑性材料的量来控制制造成本。对制造商而言可以尝试降低生产成本的一种方式是拉伸该热塑性膜，由此增大其表面积并且降低要生产具有给定大小的产品所需要的热塑性膜的量。
4.尽管更薄规格的材料可以为制造商节省成本，但使用更薄规格的膜可能会导致耐久性较低。尽管一些最近的技术可以在一些情况下至少产生可与其更厚对应物一样强的相对更薄规格的膜，顾客从先前经历自然地感觉更薄规格的材料在质量和耐久性方面更低。
5.例如，对于客户而言膜的较低的质量和耐久性的一些提示是膜感觉多么厚或多么薄以及膜“看起来”多么薄或多么弱。客户往往会认为看起来或感觉起来薄的膜具有相对低的强度。因此，尽管一些机制可以在使用较薄规格的同时改进膜强度的一些方面，但此类膜的外观和感觉往往使客户认为膜仍然是低质量的。
6.为了提供额外的强度和柔性，一些制造商试图通过添加弹性材料或使用对膜的专业化加工来向热塑性膜提供似弹性行为。尽管似弹性行为提供各种优点，但膜有多容易拉伸可以向消费者暗示强度水平。例如，容易拉伸的膜可以向用户表明膜较弱并且可能很快就失效。
7.因此，关于热塑性膜以及由其形成的产品存在各种考虑。


技术实现要素：

8.本披露的一个或多个实现方式利用具有复杂拉伸图案的热塑性膜以及用于生产所述热塑性膜的设备和方法来解决本领域中的一个或多个问题。所述复杂拉伸图案在所述膜被拉伸/伸长时提供视觉和触觉提示。在一个或多个实现方式中，复杂拉伸图案使热塑性膜具有复杂拉伸曲线。例如，一个或多个实现方式包括具有拉伸曲线的热塑性膜，所述拉伸曲线多个拐点。另外，本披露的一个或多个实现方式包括一种热塑性膜，所述热塑性膜在被拉伸/伸长且随后释放时成波浪而使所述膜具有更大的蓬松度(loft)。
9.本披露的一个或多个实现方式包括一种热塑性膜，所述热塑性膜包括在垂直于所述热塑性膜的主表面的方向上延伸的多个凸肋状元件。所述热塑性膜进一步包括围绕所述
多个凸肋状元件定位的多个连接区域。所述多个凸肋状元件和所述多个连接区域的大小和位置被设定为当经受施加负载时，所述热塑性膜的拉伸曲线具有复杂形状。例如，在一个或多个实现方式中，所述热塑性膜具有：包括多个拐点的拉伸曲线、具有在初始伸长区中呈正斜率的导数的拉伸曲线、和/或具有不构成钟形的导数的拉伸曲线。另外的实现方式包括一种具有由这种膜形成的侧壁的袋以及制作此类膜和袋的方法。
10.本披露的一个或多个实现方式包括一种热塑性膜，所述热塑性膜包括在垂直于所述热塑性膜的主表面的方向上延伸的多个凸肋状元件。所述热塑性膜进一步包括围绕所述多个凸肋状元件定位的多个连接区域。所述多个凸肋状元件和所述多个连接区域的大小和位置被设定为当经受施加负载时并且在从伸长率为百分之零至百分之五的初始伸长区期间，所述热塑性膜经历几何变形和分子变形两者。另外的实现方式包括一种具有由这种膜形成的侧壁的袋以及制作此类膜和袋的方法。
11.本披露的一个或多个实现方式包括一种热塑性膜，所述热塑性膜包括在垂直于所述热塑性膜的主表面的方向上延伸的多个凸肋状元件。所述热塑性膜进一步包括围绕所述多个凸肋状元件定位的多个连接区域。所述多个凸肋状元件和所述多个连接区域的大小和位置被设定为当经受施加负载时，所述热塑性膜经历多个阶段，其中所述热塑性膜的变形的主要部分是几何变形。另外的实现方式包括一种具有由这种膜形成的侧壁的袋以及制作此类膜和袋的方法。
12.本披露的一个或多个实现方式包括一种热塑性膜，所述热塑性膜包括在垂直于所述热塑性膜的主表面的方向上延伸的多个凸肋状元件。所述热塑性膜进一步包括围绕所述多个凸肋状元件定位的多个连接区域。所述多个凸肋状元件和所述多个连接区域的大小和位置被设定为当经受了施加且随后释放的负载时，在所述热塑性膜中形成具有大于3000微米的高度或大于3000微米的宽度中的一者或多者的波浪。另外的实现方式包括一种具有由这种膜形成的侧壁的袋以及制作此类膜和袋的方法。
13.额外的特征和优点将在以下说明中予以阐明、并且部分将从该说明中变得明显、或者可以通过此类示例性实现方式的实践而学习到。可以借助于在所附权利要求书中具体指出的器械以及组合来实现和获得此类实现方式的这些特征和优点。这些和其他特征将从以下说明和所附权利要求中变得更清楚、或者可以通过如以下所列出的此类示例性实现方式的实践而学习到。
附图说明
14.为了描述可以获得本披露的上述以及其他优点和特征的方式，以上简要描述的本披露的更具体描述将通过参考附图中所展示的特定实现方式呈现。应注意的是，附图不是按比例绘制的，并且出于展示的目的，贯穿这些附图，具有相似结构或功能的元件总体上用类似的附图标记表示。应理解，这些附图中仅描绘了本披露的典型实现方式并且因此不应被认为是限制其范围，通过使用这些附图将更具体和详细地描述并解释本披露，在附图中：
15.图1a至图1c示出了根据本披露的一个或多个实现方式的具有不同数量的子层的膜的局部侧视剖视图；
16.图2示出了根据本披露的一个或多个实现方式的用于在膜中形成复杂拉伸图案的一对self化辊的透视图；
17.图3示出了根据本披露的一个或多个实现方式的具有复杂拉伸图案的经self化膜的透视图；
18.图4示出了根据本披露的一个或多个实现方式的具有复杂拉伸图案的多层经self化膜的透视图；
19.图5a示出了根据本披露的一个或多个实现方式的具有呈棋盘图案形式的复杂拉伸图案的膜的局部透视图；
20.图5b示出了根据本披露的一个或多个实现方式的图5a的膜在经受了施加且随后释放的负载之后的局部透视图；
21.图5c示出了图5b的膜的局部侧视剖视图；
22.图6a展示了从具有复杂拉伸图案的膜在根据本披露的一个或多个实现方式经受了施加且随后释放的应变之后的显微照片得到的曲线；
23.图6b展示了从具有复杂拉伸图案的另一个膜在根据本披露的一个或多个实现方式经受了施加且随后释放的应变之后的显微照片得到的曲线；
24.图6c展示了从现有技术的经self化膜在根据本披露的一个或多个实现方式经受了施加且随后释放的应变之后的显微照片得到的曲线；
25.图7a示出了根据本披露的一个或多个实现方式的具有呈棋盘图案形式的复杂拉伸图案的膜的前视图；
26.图7b示出了图7a的膜在根据本披露的一个或多个实现方式经受了施加且随后释放的应变之后的前视图；
27.图8a示出了根据本披露的一个或多个实现方式的具有复杂拉伸图案的膜的前视图，所述复杂拉伸图案呈具有封闭菱形的长形球泡的形式；
28.图8b示出了图8a的膜在根据本披露的一个或多个实现方式经受了施加且随后释放的应变之后的前视图；
29.图9a示出了根据本披露的一个或多个实现方式的具有呈菱形微图案和宏图案的形式的复杂拉伸图案的膜的前视图；
30.图9b示出了图9a的膜在根据本披露的一个或多个实现方式经受了施加且随后释放的应变之后的前视图；
31.图10a示出了表示常规的经self化膜的拉伸曲线的曲线图；
32.图10b示出了表示图10a的拉伸曲线的导数的曲线图；
33.图11a示出了表示根据本披露的一个或多个实现方式的具有复杂拉伸图案的两个膜的拉伸曲线的曲线图；
34.图11b示出了表示图11a的拉伸曲线的导数的曲线图；
35.图12示出了根据本披露的一个或多个实现方式的具有复杂拉伸图案的袋的透视图；
36.图13是根据本披露的实现方式的具有复杂拉伸图案的袋的前视图，所述复杂拉伸图案呈具有封闭菱形的长形球泡的形式；
37.图14是根据本披露的实现方式的具有呈六边形的形式的复杂拉伸图案的袋的前侧视图；
38.图15是根据本披露的实现方式的具有呈六边形和长形菱形的形式的复杂拉伸图
案的袋的前侧视图；
39.图16是根据本披露的实现方式的具有呈六边形和菱形的形式的复杂拉伸图案的另一种袋的前侧视图；
40.图17是根据本披露的实现方式的袋的前侧视图，其中复杂拉伸图案在横跨袋的宽度但仅在袋的高度的一部分上的条带中；
41.图18是根据本披露的实现方式的另一个袋的前侧视图，其中复杂拉伸图案在横跨袋的宽度但仅在袋的高度的一部分上的条带中；
42.图19展示了根据本披露的一个或多个实现方式的用于制造具有复杂拉伸图案的袋的过程的示意图；并且
43.图20展示了根据本披露的一个或多个实现方式的用于制造具有复杂拉伸图案的热塑性袋的过程的示意图。
具体实施方式
44.本披露的一个或多个实现方式包括具有复杂结构似弹性膜(self)图案的热塑性膜。如下文描述，复杂拉伸或self图案向热塑性膜及由其制成的产品提供各种优点。例如，复杂self图案可以在膜被伸长、经受负载或以其他方式拉伸时提供关于强度/质量的触觉和视觉提示。
45.一个或多个实现方式包括具有通过self化处理形成的可应变网络的热塑性膜。可应变网络可以包括在垂直于热塑性膜的主表面的方向上延伸的多个凸肋状元件。凸肋状元件被多个连接区域包围。凸肋状元件和连接区域可以包括向热塑性膜提供似弹性行为的可应变网络。特别地，当经受施加负载时，凸肋状元件最初可以经历基本上几何变形，然后在经受施加负载时再经历实质的分子水平变形。另一方面，连接区域可以响应于施加的应变而经历基本上分子水平和几何变形。美国专利号5,518,801和美国专利号5,650,214各自披露了用于使用self化处理来形成可应变网络的过程。以上提到的专利中的每一个的内容通过援引以其全文并入本文。
46.除了上文提到的似弹性特性和在以上并入的专利中描述的其他益处之外，本披露的实现方式包括提供先前未实现的膜性质和特性的复杂图案的被设定大小和位置的可应变网络。例如，一个或多个实现方式包括设定多个凸肋状元件和多个连接区域的大小和位置，使得当经受施加负载时，热塑性膜的拉伸曲线具有复杂形状。如本文所使用的，拉伸曲线是指膜在经受施加负载时如何伸长。应力应变曲线图或应力伸长曲线图示出了热塑性膜的拉伸曲线。下文提供关于创建应力伸长曲线图的细节。复杂拉伸曲线或具有复杂形状的拉伸曲线的非限制性示例包括具有多个拐点的拉伸曲线、具有在初始伸长区呈正斜率的导数的拉伸曲线、以及具有不构成钟形状的导数的拉伸曲线。上文提到的复杂拉伸曲线中的每一个可以提供各种益处，诸如对用户的指示强度、抗伸长性或多阶段几何伸长的触觉反馈，如下文更详细地解释的。
47.另外，一个或多个实现方式包括设定多个凸肋状元件和多个连接区域的大小和位置，使得当经受施加负载时，热塑性膜在初始伸长区中经历几何变形和分子变形两者。组合的几何变形和分子变形可以提供以比具有通过self化处理形成的可应变网络的常规膜更快的速率建立的抗拉伸性。这种初始的抗拉伸性可以向客户提供感觉反馈并表明强度。
48.此外，一个或多个实现方式包括设定多个凸肋状元件和多个连接区域的大小和位置，使得当经受施加负载时，热塑性膜经历多个不同的阶段，其中变形的主要部分是几何变形。例如，多个凸肋状元件可以布置成包括不同形状和不同大小的凸肋状元件的多个图案。变形的主要部分是几何变形的多个不同阶段可能至少部分是因为凸肋状元件的图案的不同构型在热塑性膜的伸长期间的不同点经历几何变形。变形的主要部分是几何变形的不同阶段可以包括与紧邻的伸长阶段中的力相比需要较小的力来伸长热塑性膜的阶段。变形的主要部分是几何变形的不同阶段在不同的阶段中向膜提供减弱的抗拉伸性。这种不同的抗拉伸性可以向客户提供感觉反馈并表明强度。如本文所使用，“主要”是指有意义地促成影响的不可忽略的量。例如，“主要”可以包括约20％至100％的量(百分比)。在一个或多个实施例中，主要是30％、40％、50％或50％以上。如本文所使用，“主导”是指提供大部分影响的量。因此，主导包括大于50％的百分比。
49.另外，一个或多个实现方式包括设定多个凸肋状元件和多个连接区域的大小和位置，使得当经受了施加且随后释放的负载时，在热塑性膜中形成波浪。在一些实现方式中，与常规的膜相比，波浪可以在利用相同量的材料同时赋予膜更厚且更强的外观。此外，与常规的膜相比，波浪可以提供对拉伸性能的增加的感知。在一个或多个实施例中，波浪具有大于3000微米的高度或大于3000微米的宽度中的一者或多者。
50.本披露的一个或多个实现方式包括由或利用具有复杂self图案的热塑性膜制成的产品。例如，此类产品包括但不限于杂货袋、垃圾袋、包装袋以及包装材料、女性卫生产品、婴儿尿布、成人失禁用品、或其他产品。为便于描述，附图和大量的以下披露内容都集中于膜和袋。应理解，教导和披露内容同样适用于其他产品。膜材料
51.作为首要的事情，本披露的一个或多个实现方式的膜的热塑性材料可以包括热塑性聚烯烃，包括聚乙烯及其共聚物以及聚丙烯及其共聚物。基于烯烃的聚合物可以包括基于乙烯或丙烯的聚合物，诸如聚乙烯、聚丙烯、以及共聚物诸如乙烯-乙酸乙烯酯(eva)、乙烯-丙烯酸甲酯(ema)和乙烯-丙烯酸(eaa)、或此类聚烯烃的共混物。
52.适用作根据本披露的膜的聚合物的其他示例可以包括弹性体聚合物。适合的弹性体聚合物也可以是可生物降解的或环境可降解的。适用于膜的弹性体聚合物包括聚(乙烯-丁烯)、聚(乙烯-己烯)、聚(乙烯-辛烯)、聚(乙烯-丙烯)、聚(苯乙烯-丁二烯-苯乙烯)、聚(苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯)、聚(苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯)、聚(酯-醚)、聚(醚-酰胺)、聚(乙烯-乙酸乙烯酯)、聚(乙烯-丙烯酸甲酯)、聚(乙烯-丙烯酸)、定向聚(乙烯-对苯二酸酯)、聚(乙烯-丙烯酸丁酯)、聚氨基甲酸酯、聚(乙烯-丙烯-二烯)、乙烯-丙烯橡胶、尼龙等。
53.下文的示例和描述中的一些参考由线型低密度聚乙烯形成的膜。如本文所使用的术语“线型低密度聚乙烯”(lldpe)被定义成是指乙烯与少量含4至10个碳原子的烯烃的共聚物，具有从约0.910至约0.930的密度和从约0.5至约10的熔体指数(mi)。例如，本文中的一些示例使用辛烯共聚单体溶液相lldpe(mi＝1.1；ρ＝0.920)。另外，其他示例使用气相lldpe，这是混有slip/ab(滑爽剂/抗粘连剂)的己烯气相lldpe(mi＝1.0；ρ＝0.920)。另外的其他示例使用气相lldpe，这是混有slip/ab的己烯气相lldpe(mi＝1.0；ρ＝0.926)。人们将认识到，本披露不局限于lldpe并且可以包括“高密度聚乙烯”(hdpe)、“低密度聚乙烯”(ldpe)和“极低密度聚乙烯”(vldpe)。实际上，由上述任何热塑性材料或其组合中的任何一
种制成的膜都可以适合用于本披露。
54.本披露的一些实现方式可以包括任何柔性或柔韧的热塑性材料，这些材料可以被成形或拉伸成幅材或膜。此外，这些热塑性材料可以包括单层或多层。热塑性材料可以是不透明的、透明的、半透明的、或有色的。此外，热塑性材料可以是透气的或不透气的。
55.如本文所使用，术语“柔性”是指这样的材料：能够被弯折或弯曲(尤其是反复地)而使得它们响应于外部施加的力是易弯曲并且可屈服的。因此，“柔性”的意思基本上与术语不可弯曲的、刚性的或不屈服的相反。因此，柔性的材料和结构在形状和结构上可以被改变以便适应外力并且以便符合与之相接触的物体的形状而不丢失其整体性。根据进一步的现有技术材料，提供了幅材材料，这些幅材材料在施加的应变方向上展现出“似弹性”行为而无需使用添加的传统弹性材料。如本文所使用，术语“似弹性”描述了幅材材料在经受施加应变时的行为，这些幅材材料在施加的应变方向上延伸，并且当施加的应变被释放时，这些幅材材料在一定程度上返回至其应变前的状态。
56.如本文所使用，术语“基本上”参考给定的参数、性质或状态在本领域普通技术人员将理解的程度上是指在某一变化程度内、诸如在可接受的制造公差内满足该给定的参数、性质或状态。例如，取决于基本上满足的特定参数、性质或状态，该参数、性质或状态可以被至少满足70.0％、至少满足80.0％、至少满足90％、至少满足95.0％、至少满足99.0％或甚至至少满足99.9％。
57.可以包括在一个或多个实现方式中的另外的添加剂包括滑爽剂、抗结块剂、空隙化剂或增粘剂。另外，本披露的一个或多个实现方式包括没有空隙化剂的膜。可以进一步提供气味控制的无机空隙化剂的一些示例包括但不限于以下各项：碳酸钙、碳酸镁、碳酸钡、硫酸钙、硫酸镁、硫酸钡、氧化钙、氧化镁、氧化钛、氧化锌、氢氧化铝、氢氧化镁、滑石粉、粘土、二氧化硅、氧化铝、云母、玻璃粉、淀粉、木炭、沸石、其任何组合等。还可以使用有机空隙化剂、在主要的聚合物基体中互不相容的聚合物。例如，聚苯乙烯可以用作聚乙烯和聚丙烯膜中的空隙化剂。
58.本领域普通技术人员鉴于本披露内容将理解，制造商可以通过使用多种多样的技术来形成有待用于本披露的膜或幅材。例如，制造商可以形成热塑性材料和一种或多种添加剂的前体混合物。接着制造商可以使用常规的平膜挤出或流延膜挤出或共挤出由该前体混合物形成膜，以生产单层、双层或多层膜。替代性地，制造商可以使用适当的工艺(诸如，吹制膜工艺)来形成膜以便生产单层、双层或多层膜。如果给定的最终用途需要的话，制造商可以通过捕获气泡、张布架或其他适当的工艺来定向这些膜。另外，之后制造商可以任选地使这些膜退火。
59.膜制作过程的任选部分是被称为“定向”的工序。聚合物的定向是其分子组织的参考，即，分子相对于彼此的定向。类似地，定向的过程就是对膜中的聚合物布置施加方向性(定向)的过程。定向的过程用来向膜赋予期望的性质，包括使流延膜更坚韧(更高的拉伸性质)。取决于膜通过流延而制成平膜还是通过吹制而制成管型膜，定向过程可能要求不同的工序。这与通过常规膜制作工艺(例如，流延和吹制)制作的膜所拥有的不同物理特性相关。通常，吹制膜往往具有更大的刚度和韧性。相比之下，流延膜通常具有更大的膜清晰度以及厚度和平坦度的均匀性的优点，一般准许使用更广泛范围的聚合物并产生更高质量的膜。
60.当膜已经在单个方向上拉伸(单轴定向)时，所得的膜可以沿着拉伸的方向展现出
强度和刚度，但可能在其他方向上(即，横跨拉伸)较弱，在被弯折或拉动时经常裂开。为了克服这个限制，可以采用双向或双轴定向以在两个方向上更均匀地分布膜的强度性质。大多数的双轴定向过程使用先在一个方向上且然后在另一方向上相继地拉伸膜的设备。
61.在一个或多个实现方式中，本披露的膜是吹制膜或流延膜。吹制膜和流延膜两者都可以通过挤出而形成。所使用的挤出机可以是使用模口的常规挤出机，该模口将提供所希望的规格。一些可用的挤出机描述于美国专利号4,814,135、4,857,600、5,076,988、5,153,382，每一个专利通过援引以其全文并入本文。可以用来生产将被用于本披露的膜的各种挤出机的示例可以是用吹制膜模口、气环以及连续取下设备修改过的单螺杆类型。
62.在一个或多个实现方式中，制造商可以使用多个挤出机来供应不同的熔融流，一个进料块可以迫使这些熔融流进入一个多通道模口的不同通道中。多个挤出机可以允许制造商形成具有不同组成的层的膜。之后可以向这种多层膜提供复杂拉伸图案以提供本披露的益处。
63.在吹制膜工艺中，模口可以是具有圆形开口的直立圆柱体。辊可以将熔融的热塑性材料向上拉动离开该模口。当膜向上行进时，一个气圈可以冷却该膜。空气出口可以迫使压缩空气进入所挤出的圆形轮廓的中心，从而产生气泡。空气可以使所挤出的圆形截面膨胀该模口直径的多倍。这个比率被称作“吹胀比”。当使用吹制膜工艺时，制造商可以使膜塌陷以便使膜的层数翻倍。替代性地，制造商可以切割和折叠该膜、或切割而不折叠该膜。
64.在任何情况下，在一个或多个实现方式中，挤出工艺可以对吹制膜的聚合物链进行定向。聚合物的“定向”是其分子组织的参考，即，分子或聚合物链相对于彼此的定向。具体地，挤出工艺可以使吹制膜的聚合物链主要在机器方向上定向。聚合物链的定向可以导致在定向的方向上的强度增加。如本文所使用，主要在特定方向上定向是指聚合物链在该特定方向上比在另一个方向上更多地定向。然而，应理解，主要在特定方向上定向的膜仍可以包括在除了该特定方向以外的方向上定向的聚合物链。因此，在一个或多个实现方式中，初始或起始膜(根据本文描述的原理的在被拉伸或粘结或层压之前的膜)可以包括主要在机器方向上定向的吹制膜。
65.将管状坯料或气泡吹胀的过程可以进一步对吹制膜的聚合物链进行定向。特别地，吹胀过程可以使吹制膜的聚合物链进行双轴定向。尽管进行双轴定向，但在一个或多个实现方式中，吹制膜的聚合物链主要在机器方向上进行定向(即，在机器方向上比在横向方向上更多地定向)。
66.本披露的一个或多个实现方式的膜可以具有以下范围的起始规格：在0.1密尔至约20密尔之间、适当地从约0.2密尔至约4密尔、适当地在约0.3密尔至约2密尔的范围内、适当地从约0.6密尔至约1.25密尔、适当地从约0.9密尔至约1.1密尔、适当地从约0.3密尔至约0.7密尔、以及适当地从约0.4密尔至约0.6密尔。另外，本披露的一个或多个实现方式的膜的起始规格可以不是均匀的。因此，本披露的一个或多个实现方式的膜的起始规格可以沿着膜的长度和/或宽度改变。
67.本文描述的膜的一个或多个层可以包括任何柔性或柔韧材料，包括可以形成或拉成幅材或膜的热塑性材料。如上所述，膜包括热塑性膜的多个层。每个单独的膜层自身可以包括单个层或多个层。换句话说，多层膜的单独层自身可以各自包括多个层压层。与通过成品多层膜中的故意的较弱不连续粘结提供的粘结相比，此类层可以显著地更紧密地粘结在
一起。紧密且相对较弱的层压两者可以通过以下方式完成：由机械压力将层接合在一起、用粘合剂将层接合在一起、利用热量和压力进行接合、刷涂、挤压涂布、超声粘结、静电粘结、内聚粘结及其组合。单独层的相邻子层可以是共挤出的。共挤出导致紧密粘结，使得粘结强度大于所得的层压物的抗扯强度(即，代替允许相邻层通过层压粘结的破裂而剥离开，膜将撕裂)。
68.具有复杂拉伸图案的膜可以包括由一层、两层、三层或更多层的热塑性材料形成的单个膜。图1a至图1c是可以形成复杂拉伸图案的多层膜的局部剖视图。此类膜然后可以用于形成产品，诸如热塑性袋。在一些实现方式中，膜可以包括单层膜102a，如图1a所示，其包括单个层110。在其他实施例中，膜可以包括双层膜102b，如图1b所示，其包括第一层110和第二层112。第一层110和第二层112可以是共挤出的。在此类实现方式中，第一层110和第二层112可以任选地包括不同等级的热塑性材料和/或包括不同的添加剂，包括聚合物添加剂。在另外的其他实现方式中，膜可以是三层膜102c，如图1c所示，其包括第一层110、第二层112和第三层114。在另外的其他实现方式中，膜可以包括三个以上的层。三层膜102c可以包括a:b:c构型，其中所有的三个层在规格、组成、颜色、透明度或其他性质中的一个或多个方面不同。替代性地，三层膜102c可以包括a:a:b结构或a:b:a结构，其中两个层具有相同的组成、颜色、透明度或其他性质。在a:a:b结构或a:b:a结构中，a层可以包括相同的规格或不同的规格。例如，在a:a:b结构或a:b:a结构中，膜层可以包括20:20:60、40:40:20、15:70:15、33:34:33、20:60:20、40:20:40的层比或其他比率。
69.图2示出了用于产生具有复杂图案的可应变网络的一对self化相互啮合辊202、204(例如，第一self化相互啮合辊202和第二self化相互啮合辊204)。如图2所示，第一self化相互啮合辊202可以包括总体上在与旋转轴线210正交的方向上径向地向外延伸的多个脊206和槽208。因此，第一self化相互啮合辊202可以类似于横向方向(“td”)相互啮合辊，诸如在授予博埃尔灵(broering)等人的美国专利号9,186,862中描述的td相互啮合辊，该专利的披露内容通过援引以其全文并入本文。第二self化相互啮合辊204也可以包括总体上在与旋转轴线215正交的方向上径向地向外延伸的多个脊212和槽214。如图2所示，在一些实施例中，第二self化相互啮合辊204的脊216可以包括限定多个间隔开的齿216的多个凹口217。
70.如图2所示，将膜(诸如膜102c)通过self化相互啮合辊202、204可以产生具有通过似弹性结构处理形成的一个或多个可应变网络的热塑性膜200，其中可应变网络具有呈棋盘图案的形式的复杂图案220。如本文所使用，术语“可应变网络”是指能够在预定方向上延伸某一有用的程度以响应于施加且随后释放的伸长而向幅材材料提供似弹性行为的一组互连且相关的区域。
71.图3示出了具有复杂拉伸图案220的热塑性膜200的一部分。一起参考图2和图3，当膜(例如，多层膜102c)通过self化相互啮合辊202、204时，齿216可以将膜的一部分挤压出由膜限定的平面以致使该膜的一部分在z方向上永久变形。例如，齿216可以在z方向上间歇地拉伸膜102c的一部分。膜102c的在齿216的凹口区域217之间通过的部分将在z方向上保持基本上未成形。作为上述的结果，具有复杂拉伸图案220的热塑性膜200包括多个隔离的变形、凸起、肋状元件304和至少一个未变形部分(或连接区域)302(例如，相对平坦区域)。如本领域普通技术人员将理解，肋状元件304的长度和宽度取决于齿216的长度和宽度以及
相互啮合辊202、204的接合速度和深度。肋状元件304和未变形的连接区域302形成可应变网络。
72.如图3所示，膜200的可应变网络可以包括第一较厚区域306、第二较厚区域308、以及将第一较厚区域306和第二较厚区域308连接的经拉伸的较薄过渡区域310。第一较厚区域306和经拉伸的较薄区域310可以形成可应变网络的凸肋状元件304。在一个或多个实施例中，第一较厚区域306是膜的在z方向上具有最大位移的部分。在一个或多个实施例中，由于通过在垂直于热塑性膜的主表面的方向上推动肋状元件304(由此将区域310向上拉伸)来使膜在z方向上移位，因此膜的总长度和宽度在膜经受本发明的一个或多个实施例的self化处理时基本上不变。换句话说，膜102c(在经历self化处理之前的膜)可以具有与从self化处理得到的膜200基本上相同的宽度和长度。
73.如图3所示，肋状元件可以具有长轴和短轴(即，肋状元件是长形的，使得它们的长度大于它们的宽度)。如图2和图3所示，在一个或多个实施例中，肋状元件的长轴平行于机器方向(即，膜被挤出的方向)。在替代性实施例中，肋状元件的长轴平行于横向方向。在另外的其他实施例中，肋状元件的长轴相对于机器方向定向成1度与89度之间的角度。例如，在一个或多个实施例中，肋状元件的长轴与机器方向成45度的角度。在一个或多个实施例中，长轴是线性的(即，呈直线)，在替代性实施例中，长轴是弯曲的或以其他方式具有非线性形状。
74.肋状元件304可以在“分子水平变形”之前经历基本上“几何变形”。如本文所使用，术语“分子水平变形”是指在分子水平上发生的并且正常肉眼不可辨别的变形。也就是说，即使人们可能能够辨别分子水平变形的效果(例如，膜的伸长或撕裂)，但是人们不能辨别允许或致使其发生的变形。这与术语“几何变形”形成对比，“几何变形”是指当经self化膜或体现这种膜的制品经受施加负载或力时正常肉眼一般可辨别的变形。几何变形的类型包括但不限于弯曲、展开和旋转。
75.因此，在施加力后，肋状元件304可以在经历分子水平变形之前经历几何变形。例如，垂直于肋状元件304的长轴向膜200施加的应变可以在肋状元件304的任何分子水平变形之前将肋状元件304拉回到连接区域302的平面中。几何变形可以对所施加的应变产生比分子水平变形展现出的显著更小的抵抗力。
76.如上所述，肋状元件304和连接区域220可以设定大小和位置以便产生复杂拉伸图案。复杂拉伸图案可以提供本文所讨论的益处中的一个或多个。例如，复杂拉伸图案可以使膜(当经受施加负载时)具有或展现出以下各项中的一项或多项：具有复杂形状的拉伸曲线、初始伸长区(即，伸长率为从百分之零至百分之五)中的几何变形和分子变形两者、热塑性膜的变形的主要部分是几何变形的多个阶段、包括多个拐点的拉伸曲线、在初始拉伸区中具有正斜率的拉伸曲线的导数、或者具有大于3000微米的高度或大于3000微米的宽度中的一者或多者的波浪。
77.如图2和图3所示，成组的肋状元件304可以以不同的布置来布置以形成复杂拉伸图案。例如，多个第一凸肋状元件304a可以布置成第一图案310，并且多个第二凸肋状元件304b布置成第二图案312。凸肋状元件304a、304b的第一图案310和第二图案312可以在整个热塑性膜200上重复。如图2所示，凸肋状元件304a、304b的第一图案310和第二图案312可以形成棋盘图案220。
78.在一个或多个实现方式中，第一图案310与第二图案312在视觉上是不同的。如本文所使用，术语“在视觉上不同”是指幅材材料的在幅材材料或体现幅材材料的物体经受正常使用时正常肉眼容易可辨别的特征。
79.在一个或多个实施例中，第一图案310的凸肋状元件304a包括宏图案，而第二图案312的凸肋状元件304b包括微图案。如本文所使用，宏图案是在一个或多个方面比微图案更大的图案。例如，如图2所示，宏图案310具有比微图案312的凸肋状元件304b更大/更长的凸肋状元件304a。在替代性实施例中，给定的宏图案310的表面区域覆盖比给定的微图案312所覆盖的表面区域更多的表面区域。在另外的其他实施例中，与在微图案312的相邻凸肋状元件之间的连接部分相比，宏图案310可以包括在相邻凸肋状元件之间的更大/更宽连接部分。
80.如上所述，凸肋状元件304a比凸肋状元件304b更长。在一个或多个实施例中，凸肋状元件304a具有凸肋状元件304b的长度的至少1.5倍的长度。例如，凸肋状元件304a可以具有凸肋状元件304b的长度的1.5倍与20倍之间的长度。特别地，凸肋状元件304a可以具有凸肋状元件304b的长度的2倍、3倍、4倍、5倍、6倍、8倍或10倍的长度。
81.在一个或多个实现方式中，具有复杂拉伸图案的膜可以包括两个或更多个不同的热塑性膜(即，单独地挤出的两个膜)。不同的热塑性膜可以不连续地粘结到彼此。例如，在一个或多个实施例中，两个膜层可以一起通过一对self化辊，以产生具有复杂拉伸图案220的多层轻微粘结的层压膜200a，如图4所示。多层轻微粘结的层压膜200a可以包括第一热塑性膜402，所述第一热塑性膜部分不连续地粘结到第二热塑性膜404。在一个或多个实施例中，第一热塑性膜402与第二热塑性膜404之间的粘结与第一较厚区域306对准，并且通过self化辊的压力使凸肋状元件304a、304b移位来形成。因此，粘结可以平行于凸肋状元件304a、304b，并且定位在第一热塑性膜402和第二热塑性膜404的凸肋状元件304a、304b之间。
82.如本文所使用，术语“层压”、“层压物”和“层压膜”是指通过将膜的两个或更多个层或者其他材料粘结在一起的工艺和由此制造的所得产品。术语“粘结”在参考粘结多层膜的多个层使用时可以与层的“层压”互换使用。根据本披露的方法，多层膜的相邻层彼此层压或粘结。粘结有意地导致层之间的相对弱的粘结，该相对弱的粘结具有比膜的最弱层的强度更低的粘结强度。这允许层压粘结在膜层之前失效，并且因此粘结失效。
83.术语层压物也是包括一个或多个结系层的共挤出多层膜的统称。作为动词，“层压”意味着将两个或更多个单独地制造的膜制品彼此粘附或粘合(例如通过粘合剂粘结、压力粘结、超声粘结、电晕层压、静电粘结、聚合粘结等)以便形成多层结构。作为名词，“层压物”意味着通过刚刚描述的粘附或粘合而生产的产品。
84.如本文所使用，术语“部分不连续粘结”或“部分不连续层压”是指两个层或更多个层的层压，其中层压在机器方向上或在横向方向上是基本上连续的，但是沿着机器方向或横向方向中的另一者是不连续的。替代性地，部分不连续层压是指两个层或更多个层的层压，其中层压在制品的宽度上是基本上连续的但是在该制品的高度上不是连续的、或在该制品的高度上是基本上连续但是在该制品的宽度上不是连续的。更具体地，部分不连续层压是指两个层或更多个层的层压，其中在机器方向上或横向方向上多个重复的粘结图案被多个重复的未粘结区域所中断。
85.在一个或多个实施例中，第一膜402和第二膜404可以经由如美国专利号8,603,609中共同描述的粘结膜的方法中的一种或多种而不连续地粘结在一起，该专利的披露内容通过援引以其全文并入本文。特别地，第一膜402和第二膜404可以经由md辊轧、td辊轧、dd环轧、self化、压力粘结、电晕层压、粘合剂或其组合中的一者或多者进行粘结。在一些实现方式中，第一膜402和第二膜404可以进行粘结，使得粘结区域具有低于第一膜402和第二膜404中的最弱膜的强度的粘结强度。换句话说，粘结区域可能会在第一膜402或第二膜404失效之前失效(例如，裂开)。因此，不连续地粘结第一膜402和第二膜404还可以增大或以其他方式修改以下各项中的一项或多项：膜的抗拉强度、抗扯强度、抗冲击性、或弹性。此外，第一膜402与第二膜404之间的粘结区域可以提供附加强度。此类粘结区域可以被破坏以吸收力而不是此类力导致膜撕裂。
86.此外，美国专利号8,603,609中描述的任一压力技术(即，粘结技术)可以与其他技术相结合，以便在维持粘结强度低于多层层压膜的最弱层的强度的同时进一步增大粘结区域的强度。例如，可以采用热量、压力、超声粘结、电晕处理或用粘合剂涂布(例如，打印)。用电晕放电进行处理可以通过增大膜表面的粘着性以便提供更强的层压粘结来增强上述方法中的任一种，但该层压粘结仍比单独层的抗扯强度更弱。
87.将第一膜402和第二膜404不连续地粘结在一起产生第一膜402与第二膜404之间的未粘结区域和粘结区域。例如，将第一膜402和第二膜404不连续地粘结在一起可以产生未粘结区域和粘结区域，如美国专利号9,637,278中所描述的，该专利的披露内容通过援引以其全文并入本文。
88.将关于图5a至图5c描述复杂拉伸图案的益处的附加细节。图5a是具有复杂拉伸图案220的热塑性膜200的处于未应变构型(即，在经受施加负载之前)的部分的透视图。图5b是具有复杂拉伸图案220的热塑性膜200的一部分在应变之后(即，在经受了施加且随后释放的负载之后)的透视图。另一方面，图5c展示了具有复杂拉伸图案220的热塑性膜200的一部分在应变之后的剖视图。
89.如图所示，在负载被释放之后，热塑性膜200在很大程度上返回到其在经受负载之前的状态。如通过图5a至图5c的比较所示，在一些实现方式中，当经受了施加且随后释放的负载时，在热塑性膜200中形成波浪500。波浪500可以至少部分地从热塑性膜200的平面向外延伸并且可以形成突起形状。例如，波浪500可以具有大体方形的圆顶形状(即，具有方形底座的圆顶)。应理解，波浪500的构型可以基于给定的复杂拉伸图案。
90.如本文所使用，术语“波浪”是指热塑性膜的褶皱，使得热塑性膜不处于平面位置。如图5c所示，波浪500可以包括高度502和宽度504。高度502是在z方向上距波浪500的底座最远的点处测量的。在一个或多个实施例中，波浪500具有大于3000微米的平均高度502或大于3000微米的平均宽度504中的一个或多个。更具体地，波浪500的宽度可以在4000微米与16000微米之间并且高度在3000微米与5000微米之间。
91.在一些实现方式中，高度502在约2800μm至约3600μm的范围内。在另外的实现方式中，高度502在约3000μm至约3400μm的范围内。在另外的其他实现方式中，高度502是约3200μm。在一些情况下，宽度504可以在约8000μm至约14500μm的范围内。在另外的实现方式，宽度504可以在约8400μm至约14000μm的范围内。
92.如上所述，波浪可以增加膜的高度，或者换句话说，向膜提供蓬松度。例如，具有复
杂拉伸图案的被激活膜(经self化且然后应变的膜)可以具有膜的原始规格(即，在通过self化辊之前的规格)的100倍至350倍的高度。在一个或多个实施例中，具有复杂拉伸图案的被激活膜可以具有膜的原始规格的125倍至350倍的高度、膜的原始规格的150倍至250倍的高度、膜的原始规格的175倍至250倍的高度、膜的原始规格的200倍至250倍的高度、或膜的原始规格的225倍至250倍的高度。
93.具有复杂拉伸图案的膜的一个或多个实施例的原始肋状元件可以包括约1.50毫米至约3.00毫米的高度。因此，在激活后，具有复杂拉伸图案的膜的蓬松度或高度可以具有膜的原始规格的1.2倍至15.0倍的高度、膜的原始规格的1.5倍至12.0倍的高度、膜的原始规格的2.6倍至10.6倍的高度、膜的原始规格的5.3倍至10.6倍的高度、或膜的原始规格的5倍至7.5倍的高度。
94.此外，本发明的实现方式允许独立于膜的基本重量(原材料量)来调整(例如，增加)膜的蓬松度。因此，尽管热塑性材料减少，但一个或多个实现方式可以向膜提供增加的蓬松度。因此，一个或多个实现方式可以在维持或增加膜的蓬松度的同时减少用于生产产品所需的材料。
95.如图5b所示，波浪500是在热塑性膜的包括第一图案310(例如，宏图案)的凸肋状元件的区域中，而包括第二图案312(例如，微图案)的凸肋状元件的区域没有具有大于3000微米的高度的波浪。因此，热塑性膜的包括第一图案310的凸肋状元件的区域可以具有第一抗拉伸性。热塑性膜的包括第二图案312的凸肋状元件的区域可以具有大于第一抗拉伸性的第二抗拉伸性。
96.另外，波浪500(例如，热塑性膜的包括第一图案310的凸肋状元件的区域)具有第一视觉特性。无波浪区域(例如，热塑性膜的包括第二图案312的凸肋状元件的区域)具有不同于第一视觉特性的第二视觉特性。例如，波浪500可以具有不同的颜色、光泽、雾度、透明度、折射率等。不同的视觉特性可以使波浪突显或以其他方式在视觉上突出。
97.尽管图5c展示了波浪500的概念视图，但图6a和图6b展示了具有复杂拉伸图案的热塑性膜的波浪500a、500b的实际截面。另一方面，图6c示出了具有常规波浪600的常规经self化膜的截面。特别地，图6c示出了具有呈菱形图案的肋状元件的常规经self化膜的截面，如美国专利号5,650,214所描述的。如图所示，具有复杂拉伸图案的热塑性膜可以具有波浪500a、500b，这些波浪具有在常规经self化膜的波浪600的高度602的1.2倍与3.5倍之间的高度502a、502b。类似地，如图所示，具有复杂拉伸图案的热塑性膜可以具有波浪500a、500b，这些波浪具有在常规经self化膜的波浪600的宽度的2倍与6倍之间的宽度。
98.图7a是具有复杂拉伸图案220a的热塑性膜200a的一部分在经受施加负载之前的顶视图。图7b是具有复杂拉伸图案220a的热塑性膜200a的那部分在应变之后(即，在经受了施加且随后释放的负载之后)的视图。如图所示，应变的热塑性膜200a的凸肋状元件304a可以在比凸肋状元件304b更大的程度上应变。这可能是因为微图案312a提供比宏图案310a更大的抗拉伸性和/或提供在凸肋状元件304a、304b之间的连接区域的特定布置。此外，宏图案310a的凸肋状元件304a的较大应变可以产生上述波浪。
99.图8a是根据本披露的另一实现方式的具有另一种复杂拉伸图案220b的热塑性膜200b的顶视图。图8a示出了在经受施加负载之前的热塑性膜200b。图8b是图8a的热塑性膜200b在应变之后(即，在经受了施加且随后释放的负载之后)的顶视图。一起参考图8a和8b，
热塑性膜200b可以包括呈宏图案(球状图案)的多个第一凸肋状元件304c以及呈微图案(菱形图案)的多个第二凸肋状元件304d。如图所示，呈微图案的多个第二凸肋状元件304d嵌套在宏图案内。此外，热塑性膜200b包括连接区域302a、302b。连接区域302a、302b可以包围凸肋状元件的微图案和宏图案。此外，如图8a所示，连接区域302a呈正弦波图案布置。连接区域302a、302b的图案可以影响凸肋状元件在被应变且随后释放时如何扩张和移动。
100.如图所示，应变的热塑性膜200a的凸肋状元件304c可以在比凸肋状元件304d更大的程度上应变。这可能是由于与宏图案相比，微图案提供了更大的抗拉伸性。另外，连接区域302a、302b的大小和构型可以影响热塑性膜200a在经受施加负载时如何变形。例如，如图8a所示，包围宏图案的凸肋状元件304c的连接区域302a可以比包围微图案的凸肋状元件302b的连接区域302b更宽。此外，宏图案的凸肋状元件304a的较大应变可以产生上述波浪。特别地，如图8b所示，可以在微图案(即，四个菱形)的凸肋状元件302b之间的区域800中形成波浪。
101.图9a是根据本披露的另一实现方式的具有另一种复杂拉伸图案220c的热塑性膜200d的顶视图。图9a示出了在经受施加负载之前的热塑性膜200d。图9b是图9a的热塑性膜200d在已受应变之后(即，在经受了施加且随后释放的负载之后)的顶视图。一起参考图9a和图9b，热塑性膜200d可以包括呈宏图案(菱形图案310b)的多个第一凸肋状元件304f以及呈微图案(四方菱形图案312b)的多个第二凸肋状元件304g。如图所示，呈微图案的第二多个凸肋状元件304f由宏图案包围。此外，热塑性膜200d包括凸肋状元件304f、304g之间的连接区域。连接区域可以包围凸肋状元件的微图案和宏图案。
102.如上所述，上述复杂拉伸图案可以向热塑性膜提供复杂拉伸曲线(例如，具有复杂形状的拉伸曲线)。特别地，一个或多个实现方式包括设定多个凸肋状元件和多个连接区域的大小和位置，使得当经受施加负载时，热塑性膜的拉伸曲线具有复杂形状。如本文所使用的，拉伸曲线是指膜在经受施加负载时如何伸长。应力应变曲线图或应力伸长曲线图示出了热塑性膜的拉伸曲线。复杂拉伸曲线或具有复杂形状的拉伸曲线的非限制性示例包括具有多个拐点的拉伸曲线、具有在初始伸长区呈正斜率的导数的拉伸曲线、以及具有不构成钟形的导数的拉伸曲线。
103.图10a展示了常规经self化膜(即，如由美国专利号5,650,214披露的膜)的拉伸曲线1002。如在图10a中看出的，常规经self化膜在三个阶段或区1004、1006和1008中展现出伸长行为。对伸长或拉伸的阻力在第一阶段1004中显著较小。这是因为在这个初始伸长区中，常规经self化膜的变形/伸长基本上(如果并非完全的话)是几何的。特别地，初始伸长区中的变形/伸长是因为凸肋状元件几何地变形或伸直/展开，使得它们在施加的伸长方向上延伸或延长。特别地，由于变形是几何的，因此常规经self化膜对伸长提供最小阻力。
104.第二伸长区1006是过渡区，其中肋状元件变得与施加的伸长对准。在第二伸长区1006中，常规经self化膜开始从几何变形变为分子水平变形。这通过由拉伸曲线1002的增加斜率所展示的增加的抗伸长性来展示。第三伸长区在拉伸曲线1002中的拐点1010处开始。在第三伸长区中，膜正经历基本上分子水平变形。拐点1010标记拉伸曲线1002从凹向上到凹向下的变化。
105.图10b的曲线图1000a是图10a的拉伸曲线1002的导数1002a。如图所示，拉伸曲线1002的导数1002a包括局部极大值1012，该局部极大值指示拉伸曲线1002的拐点1010的位
置。如图10b所示，拉伸曲线1002的导数1002a具有钟形。钟形是可以任选地包括伸长的开始和/或结束尾部的大体上凹向下的抛物线形状。换句话说，拉伸曲线1002的导数1002a指示拉伸曲线1002具有不复杂的形状。
106.图11a展示了曲线图1100，示出了具有复杂拉伸图案220b(参见图8a和图8b)的膜200b的拉伸曲线1102。图11a的曲线图1100还展示了具有复杂拉伸图案220(参见图5a和图5b)的膜200的拉伸曲线1104。图11b包括展示了拉伸曲线1102的导数1102a的曲线图1100a。另外，图11a的曲线图1100a展示了拉伸曲线1104的导数1104a。
107.在一个或多个实施例中，self化辊的齿的半径可以进行调整以影响拉伸曲线1104的斜率。特别地，齿的拐角的尖锐度可以影响凸肋状元件之间的过渡，这进而可以影响几何变形和分子变形何时发生。
108.如图11b所示，导数1102a、1104a示出，拉伸曲线1102、1104中的每一个都具有复杂形状。特别地，导数1102a、1104a均不构成钟形。例如，导数1104a具有多个转折极值(局部极大值和/或极小值)。导数1104a、1102a中的局部极值指示拉伸曲线1102、1104中的拐点(两个或更多个)。更具体地，导数1104a具有三个拐点1112a、1112b、1114：第一极大值1112a、第二极大值1112b以及位于第一极大值与第二极大值之间的局部极小值1114。
109.在初始伸长区(从约0％至约8％)中，热塑性膜200、220b均经历几何变形和分子变形两者。这由在初始伸长区中具有正斜率的拉伸曲线1102、1104的导数1102a、1104a示出。应注意，这与上文关于图10a和图10b讨论的常规经self化膜形成对比。因此，具有复杂拉伸图案的热塑性膜200、220b在初始伸长区中具有增加的拉伸阻力。热塑性膜200、220b在初始伸长区中经历伸长，但也展现出以比常规经self化膜更快的速率建立的抗伸长性。这个增加的抵抗性提供感觉反馈和强度信号。
110.除了前述内容之外，导数1102a、1104a指示具有复杂拉伸图案的热塑性膜200、220b经历多个阶段，其中热塑性膜的变形的主要部分是几何变形。这与在单一阶段或伸长区中经历几何变形的常规经self化膜形成对比。
111.例如，具有复杂拉伸图案的热塑性膜可以在从0％伸长或应变至约8％伸长或应变的初始伸长区或阶段中经历主要几何变形。具有复杂拉伸图案的热塑性膜然后可以在从约23％伸长至约31％伸长的随后的伸长区中经历主要几何变形。在一些实现方式中，归因于宏图案的凸肋状元件和微图案的凸肋状元件的组合，具有复杂拉伸图案的热塑性膜可以展现出多个阶段的几何变形。例如，当热塑性膜最初经受应变时，宏图案的凸肋状元件可以首先几何变形。在不同的伸长区或阶段中，微图案的凸肋状元件可以在宏图案的凸肋状元件之后几何变形。
112.此外，在一个或多个实现方式中，归因于两个不同的几何变形，本披露的具有复杂拉伸图案的热塑性膜可以提供与常规膜相比更耐撕裂的膜。例如，由于向具有复杂拉伸图案的热塑性膜施加的任何力在导致实质分子变形和最终失效之前必须克服两个单独的不同几何变形，因此本披露的膜可以提供增加的抗扯强度。
113.如上所述，本披露的一个或多个实现方式包括由或利用具有复杂拉伸图案的热塑性膜制成的产品。例如，此类产品包括但不限于杂货袋、垃圾袋、包装袋以及包装材料、女性卫生产品、婴儿尿布、成人失禁用品、或其他产品。剩余的图描述包括复杂拉伸图案的各种袋及其制作方法。例如，图12是根据本披露的实现方式的具有复杂拉伸图案220的热塑性袋
1200的透视图。具有复杂拉伸图案的热塑性袋1200包括第一侧壁1202和第二侧壁1204。第一侧壁1202和第二侧壁1204中的每一个包括第一侧边缘1206、第二相反侧边缘1208、在第一侧边缘1206与第二侧边缘1208之间延伸的底边缘1210、以及在第一侧边缘1206与第二侧边缘1208之间延伸的与底边缘相反的顶边缘1211。在一些实现方式中，第一侧壁1202和第二侧壁1204沿着第一侧边缘1206、第二相反侧边缘1208和底边缘1210接合在一起。第一侧壁1202和第二侧壁1204可以沿着第一侧边缘1206和第二侧边缘1208以及底边缘1210通过任何合适的工艺(例如像热密封)接合。在替代性实现方式中，第一侧壁1202和第二侧壁1204可以不沿侧边缘接合。相反，第一侧壁1202和第二侧壁1204可以是单一整体件。换句话说，第一侧壁1202和第二侧壁1204可以形成套筒或气球结构。
114.在一些实现方式中，底边缘1210或者侧边缘1206、1208中的一个或多个可以包括折叠部。换句话说，第一侧壁1202和第二侧壁1204可以包括单个整件材料。第一侧壁1202和第二侧壁1204的顶边缘1211可以限定通向具有复杂拉伸图案的热塑性袋1200的内部的开口1212。换句话说，开口1212可以与具有复杂拉伸图案的热塑性袋1200的底边缘1210相反地定向。此外，当放置在垃圾贮器中时，第一侧壁1202和第二侧壁1204的顶边缘1211可以折叠在贮器的边缘上。
115.在一些实现方式中，具有复杂拉伸图案的热塑性袋1200可以任选地包括与顶边缘1211相邻定位的封闭机构1214，以用于密封具有复杂拉伸图案的热塑性袋1200的顶部，以便形成至少基本上完全封闭的容器或器皿。如图12所示，在一些实现方式中，封闭机构1214包括拉带1216、第一褶边1218和第二褶边1220。特别地，第一侧壁1202的第一顶边缘1211可以折回到内部体积中，并且可以附接到第一侧壁1202的内表面以形成第一褶边1218。类似地，第二侧壁1204的第二顶边缘1211折回到内部体积中，并且可以附接到第二侧壁1204的内表面以形成第二褶边1220。拉带1216沿着第一顶边缘和第二顶边缘1211延伸穿过第一褶边1218和第二褶边1220。第一褶边1218包括延伸穿过第一褶边1218并暴露拉带1216的一部分的第一孔口1222(例如，凹口)。类似地，第二褶边1220包括延伸穿过第二褶边1220并暴露拉带1216的另一部分的第二孔口1224。在使用期间，将拉带1216拉动通过第一孔口1222和第二孔口1224将使第一顶边缘和第二顶边缘1210收缩。因此，将拉带1216拉动通过第一孔口1222和第二孔口1224将使具有复杂拉伸图案的热塑性袋的开口1212至少部分地闭合或大小减小。拉带封闭机构1214可以与本文描述的增强型热塑性袋的任一实现方式一起使用。
116.尽管具有复杂拉伸图案的热塑性袋1200在本文中被描述为包括拉带封闭机构1214，但本领域普通技术人员将容易认识到，其他封闭机构1214可以实现到具有复杂拉伸图案的热塑性袋1200中。例如，在一些实现方式中，封闭机构1214可以包括以下各项中的一项或多项：封盖、胶带、折叠封闭物、互锁封闭物、滑块封闭物、拉链封闭物、或用于封闭袋的本领域技术人员已知的任何其他封闭结构。
117.如图12所示，热塑性袋1200可以包括在第一侧壁1202和第二侧壁1204中的一个或多个中形成的复杂拉伸图案220。例如，如下文所讨论的，复杂拉伸图案可以经由self化辊或微self化辊中的一个或多个在第一侧壁1202和/或第二侧壁1204中形成。复杂拉伸图案220的多个凸肋状元件和多个连接区域的大小和位置被设定为：热塑性袋1200具有带有复杂形状的拉伸曲线；热塑性袋1200在应变时在初始伸长区中经历几何变形和分子变形两
者；热塑性袋1200经历其中热塑性袋的变形的主要部分是几何变形的多个阶段；和/或当经受施加且随后释放的负载时，在热塑性袋1200中形成具有大于3000微米的高度或大于3000微米的宽度中的一者或多者的波浪。
118.图13示出了另一热塑性袋1300，其中侧壁包括在其中形成的复杂拉伸图案220b。热塑性袋1300可以包括与热塑性袋1200相同的结构，但具有不同的复杂拉伸图案。特别地，热塑性袋1300可以包括呈宏图案(例如，球状图案)的多个第一凸肋状元件304c以及呈微图案(例如，四个菱形)的多个第二凸肋状元件304d。如图所示，呈微图案的多个第二凸肋状元件304d嵌套在宏图案内。此外，热塑性袋1300包括连接区域302a、302b。连接区域302a、302b可以包围凸肋状元件的微图案和宏图案。此外，如图13所示，连接区域302a呈正弦波图案布置。复杂拉伸图案220b的多个凸肋状元件和多个连接区域的大小和位置被设定为：热塑性袋1300具有带有复杂形状的拉伸曲线；热塑性袋1300在应变时在初始伸长区中经历几何变形和分子变形两者；热塑性袋1300经历其中热塑性袋的变形的主要部分是几何变形的多个阶段；和/或当经受了施加且随后释放的负载时，在热塑性袋1300中形成具有大于3000微米的高度或大于3000微米的宽度中的一者或多者的波浪。
119.另外，图13展示，本文所述的热塑性袋可以包括在袋1300的某些区域中的复杂拉伸图案220b以及在袋1300的其他区域中的其他图案(复杂拉伸图案或非复杂拉伸图案)。特别地，图13展示，袋1300的褶边附近的顶部部分包括围框式菱形图案1302。围框式菱形图案1302可以包括呈菱形图案布置的凸肋状元件，其中菱形的侧边的交点是倒圆的、而不是终止于拐角。
120.图14展示了又一个热塑性袋1400，其中侧壁包括在其中形成的复杂拉伸图案220d。热塑性袋1400可以包括与热塑性袋1200相同的结构，但具有不同的复杂拉伸图案。特别地，热塑性袋1400可以包括呈六边形图案的多个凸肋状元件1404。如图所示，凸肋状元件1404被连接区域1402包围。复杂拉伸图案220d的多个凸肋状元件和多个连接区域的大小和位置被设定为：热塑性袋1400具有带有复杂形状的拉伸曲线；热塑性袋1400在应变时在初始伸长区中经历几何变形和分子变形两者；热塑性袋1400经历其中热塑性袋的变形的主要部分是几何变形的多个阶段；和/或当经受了施加且随后释放的负载时，在热塑性袋1400中形成具有大于3000微米的高度或大于3000微米的宽度中的一者或多者的波浪。
121.图15展示了热塑性袋1500，其中侧壁包括在其中形成的复杂拉伸图案220e。特别地，复杂拉伸图案220e可以包括呈六边形图案的凸肋状元件1504a、呈菱形图案的凸肋状元件1504b、以及位于六边形图案与菱形图案之间并包围它们的连接区域1502。复杂拉伸图案220e的多个凸肋状元件和多个连接区域的大小和位置被设定为：热塑性袋1500具有带有复杂形状的拉伸曲线；热塑性袋1500在应变时在初始伸长区中经历几何变形和分子变形两者；热塑性袋1500经历其中热塑性袋的变形的主要部分是几何变形的多个阶段；和/或当经受了施加且随后释放的负载时，在热塑性袋1500中形成具有大于3000微米的高度或大于3000微米的宽度中的一者或多者的波浪。
122.图16展示了热塑性袋1600，其中侧壁包括在其中形成的复杂拉伸图案220f。特别地，复杂拉伸图案220f可以包括呈八边形图案的凸肋状元件1604a、呈菱形图案的凸肋状元件1604b、以及位于八边形图案与菱形图案之间并包围它们的连接区域1602。复杂拉伸图案220f的多个凸肋状元件和多个连接区域的大小和位置被设定为：热塑性袋1600具有带有复
杂形状的拉伸曲线；热塑性袋1600在应变时在初始伸长区中经历几何变形和分子变形两者；热塑性袋1600经历其中热塑性袋的变形的主要部分是几何变形的多个阶段；和/或当经受了施加且随后释放的负载时，在热塑性袋1600中形成具有大于3000微米的高度或大于3000微米的宽度中的一者或多者的波浪。
123.尽管上文示出和描述的袋包括在袋的整个侧壁中形成的复杂拉伸图案，但鉴于本文中的披露内容，人们将理解，本发明不限于此。在替代性实施例中，袋可以在多个区或区域中包括复杂拉伸图案，以便向袋的不同区域提供定制拉伸性质。例如，图17展示了热塑性袋1700，该热塑性袋包括在袋1700的褶边1702附近的条带中形成的复杂拉伸图案220a。因此，如图所示，袋1700的底部部分1704(即，每个侧壁)没有凸肋状元件。
124.图18展示了另一个热塑性袋1800，该热塑性袋包括在袋1800的褶边1702附近的条带中形成的复杂拉伸图案220a。代替袋1700的中间部分1804(即，每个侧壁)没有凸肋状元件，中间部分1804包括通过环轧形成的逐步拉伸的肋，如在美国专利号9,637,278中所描述的，该专利的全部内容通过援引并入本文。热塑性袋1800还包括没有凸肋状元件和逐步拉伸的未拉伸底部区域1806。
125.为了产生如所述的具有复杂拉伸图案的袋，可以通过诸如图19所展示的高速制造环境来加工热塑性材料的连续幅材。在所展示的过程1900中，生产可以通过从卷轴1904上解开热塑性片材的第一连续幅材或膜1980并沿着机器方向1906推进幅材来开始。解开的幅材1980可以具有可以垂直于机器方向1906的宽度1908，如在第一边缘1910与相反的第二边缘1912之间测量。解开的幅材1980可以具有在第一表面1916与第二表面1918之间测量的初始平均厚度1960。在其他制造环境中，幅材1980可以以其他形式提供或甚至直接从热塑性成形工艺挤出。为了提供成品袋的第一侧壁和第二侧壁，幅材1980可以围绕机器方向1906通过折叠操作1920折叠成第一半1922和相对的第二半1924。当这样折叠时，第一边缘1910可以与幅材的第二边缘1912相邻地移动。因此，在折叠操作1920之后在机器方向1906上前进的幅材1980的宽度可以是可以为初始宽度1908的一半的宽度1928。如可以理解的，解开的幅材1980的中间宽度部分可以变成折叠幅材的外边缘。在任何情况下，褶边可以沿着相邻的第一边缘1910和第二边缘1912形成，并且拉带1932可以在褶边和拉带操作1930期间插入。
126.为了形成复杂拉伸图案1968，加工设备可以包括self化相互啮合辊1942、1943，诸如上文描述的那些。参考图19，折叠的幅材1980可以沿着机器方向1906在self化相互啮合辊1942、1943之间推进，这些相互啮合辊可以设置成在相反的旋转方向上旋转以赋予最终的复杂拉伸图案1968。为了促进幅材1980的图案化，第一辊1942和第二辊1943可以通过例如液压致动器而抵靠彼此推动或引导。将辊压在一起的压力可以在30psi(2.04atm)至100psi(6.8atm)的第一范围内、60psi(4.08atm)至90psi(6.12atm)的第二范围内、以及75psi(5.10atm)至85psi(5.78atm)的第三范围内。在一个或多个实现方式中，压力可以为约80psi(5.44atm)。
127.在所展示的实现方式中，复杂拉伸图案1968相互啮合辊1942、1943可以被布置成使得它们与折叠的幅材180的宽度1908共同延伸或比该宽度更宽。在一个或多个实现方式中，复杂拉伸图案1968相互啮合辊1942、1943可以从折叠的边缘1926附近延伸到相邻的边缘1910、1912。为了避免将复杂拉伸图案1968赋予到幅材的包括拉带1932的部分上，辊
1942、1943的对应端部1949可以是平滑的并且没有脊和槽。因此，相邻的边缘1910、1912以及幅材的在辊1942、1943的平滑端部1949之间通过的那些边缘附近的对应部分可以不被赋予复杂拉伸图案1968。
128.加工设备可以包括压紧辊1962、1964以适应幅材1980的宽度1958。为了生产成品袋，加工设备可以进一步将折叠的幅材处理为具有复杂拉伸图案。例如，为了形成成品袋的平行侧边缘，幅材可以前进通过密封操作1970，其中可以在折叠的边缘1926与相邻的边缘1910、1912之间形成热密封1972。热密封可以将折叠的幅材的相邻半部1922、1924融合在一起。热密封1972可以沿着折叠的幅材间隔开，并且与折叠的外边缘1926结合而可以限定单独的袋。热密封可以用加热装置(诸如，加热的刀)形成。穿孔操作1981可以利用穿孔装置(诸如穿孔刀)对热密封1972进行穿孔1982，使得单独的袋1990可以与幅材分离。在一个或多个实现方式中，幅材可以折叠一次或多次，然后折叠的幅材可以被引导通过穿孔操作。体现袋1984的幅材1980可以卷绕到卷轴1986中以便进行包装和分配。例如，可以将卷轴1986放置在用于卖给客户的盒或袋中。
129.在过程的一个或多个实现方式中，切割操作1988可以代替穿孔操作1980。在卷绕到卷轴1994上以便进行包装和分配之前，将幅材引导通过切割操作1988，该切割操作在位置1990处将幅材切割成单独的袋1992。例如，可以将卷轴1994放置在用于卖给客户的盒或袋中。袋在卷绕到卷轴1994中之前可以交错。在一个或多个实现方式中，幅材可以折叠一次或多次，然后将折叠的幅材切割成单独的袋。在一个或多个实现方式中，可以将袋1992定位在盒或袋中，而不是在卷轴1994上。
130.图20展示了修改后的高速制造1900a，该修改后的高速制造涉及从卷轴1902上解开热塑性片材的第二连续幅材或膜1982并沿着机器方向1906推进幅材。第二膜1982可以包括与第一膜1980相似或相同的热塑性材料、宽度和/或厚度。在替代性的一个或多个实现方式中，第二膜1982的热塑性材料、宽度和/或厚度中的一个或多个可以不同于第一膜1980。膜1980、1982可以在折叠操作1920期间折叠在一起，使得它们一起通过self化相互啮合辊1942、1943，以形成复杂拉伸图案和所得的多层袋。
131.以下提供了用于产生如图10a至图11b所示的拉伸曲线的工序。通过使用可从马萨诸塞州坎顿的英斯特朗公司(instron corporation)获得的英斯特朗拉力测试机来获得拉伸曲线。用于这个测试的样本是1英寸宽
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2英寸长，其中样本的长轴平行于样本的最大延伸性的方向进行切割。应当利用锋利的刻刀或某一适当锐利的切割装置设计来切割样本以切割出刚好1英寸宽的样本。应当切割样本，使得表示出代表变形区域的整体图案的对称性的区域。将存在以下情况(归因于变形部分的大小或复杂拉伸图案的相对构型的变化)：其中将有必要切割比本文中建议的更大或更小的样本。在这种情况下，非常重要的是应注意(连同任何报告的数据)样本的大小，从变形区域的哪个区域中获得该样本并且该样本优选地包括用于样本的代表区域的示意图。测试了给定材料的三个样本。
132.英斯特朗机器的握持部由被设计为沿着垂直于测试应力方向的单个线集中全部握持力的空气致动型握持部构成，这些握持部具有一个平坦表面和从中突起半圆以最小化样本的滑动的相对面。握持力的线之间的距离应为2英寸，如由保持在握持部旁边的钢尺测量的。这个距离从此将被称为“规格长度”。样本安装在握持部中，其中样本的长轴垂直于施加的百分比伸长的方向。十字头速度设定为10in/min。十字头使样本伸长，直到样本破裂为
止，此时十字头停止并返回其原始位置(0％伸长)。
133.在不脱离本披露的精神或基本特征的情况下，可以以其他具体形式体现本披露。例如，所展示和描述的实现方式涉及非连续(即，不连续或部分不连续层压)以提供弱粘结。在替代实现方式中，层压可以是连续的。例如，多膜层可以共挤出，这样使得在膜未能提供类似于以上描述那些的益处之前，这些层具有提供用于分层的粘结强度。因此，所描述的实现方式应视为在所有方面均仅为说明性而非限制性的。因此，本披露的范围是由所附权利要求书而不是由以上描述来指明。所有属于权利要求书的含义和等效范围内的变化都被包涵在权利要求书的范围内。本技术公开了：1)一种具有通过似弹性结构处理形成的一个或多个可应变网络的热塑性膜，所述热塑性膜包括：在垂直于所述热塑性膜的主表面的方向上延伸的多个凸肋状元件；围绕所述多个凸肋状元件定位的多个连接区域；并且其中，所述多个凸肋状元件和所述多个连接区域的大小和位置被设定为当经受施加负载时，所述热塑性膜的拉伸曲线具有复杂形状。2)如项目1所述的热塑性膜，其中，所述多个凸肋状元件和所述多个连接区域的大小和位置设定为当经受所述施加负载时，所述热塑性膜的拉伸曲线具有多个拐点。3)如项目2所述的热塑性膜，其中，所述多个凸肋状元件和所述多个连接区域的大小和位置设定为当经受所述施加负载时，所述热塑性膜的拉伸曲线具有两个拐点。4)如项目2所述的热塑性膜，其中，所述多个凸肋状元件和所述多个连接区域的大小和位置设定为当经受所述施加负载时，所述热塑性膜的拉伸曲线具有三个或更多个拐点。5)如项目1所述的热塑性膜，其中，所述多个凸肋状元件和所述多个连接区域的大小和位置设定为当经受所述施加负载时，所述热塑性膜的拉伸曲线的导数包括局部极小值。6)如项目1所述的热塑性膜，其中，所述多个凸肋状元件和所述多个连接区域的大小和位置设定为当经受所述施加负载时，所述热塑性膜的拉伸曲线的导数在伸长率为百分之零至百分之五的初始拉伸区中具有正斜率。7)如项目1所述的热塑性膜，其中，所述热塑性膜的拉伸曲线的复杂形状是通过所述拉伸曲线的不构成钟形的导数来证明的。8)如项目1所述的热塑性膜，其中，所述多个凸肋状元件包括布置成第一图案的多个第一凸肋状元件以及布置成第二图案的多个第二凸肋状元件。9)如项目8所述的热塑性膜，其中，所述凸肋状元件的重复的第一图案和第二图案形成棋盘图案。10)如项目1所述的热塑性膜，其中，围绕所述多个凸肋状元件定位的所述多个连接区域呈正弦波图案设置。11)如项目1所述的热塑性膜，其中，在释放所述施加负载时，在所述热塑性膜中形成波浪，其中，在所述波浪上具有大于3000微米的高度或大于3000微米的宽度中的一者或多者。
12)一种具有通过似弹性结构处理形成的一个或多个可应变网络的热塑性袋，所述热塑性袋包括：热塑性膜的第一侧壁和第二侧壁，具有在垂直于所述热塑性膜的主表面的方向上延伸的多个凸肋状元件；围绕所述多个凸肋状元件定位的多个连接区域；其中，所述多个凸肋状元件和所述多个连接区域的大小和位置被设定为当经受施加负载时、在从伸长率为百分之零至百分之五的初始伸长区期间，所述热塑性膜经历几何变形和分子变形两者；从所述第一侧壁延伸到所述第二侧壁的底边缘；以及在所述第一侧壁与所述第二侧壁之间的、与所述底边缘相反的开口。13)如项目12所述的热塑性袋，其中，所述初始伸长区中的几何变形和分子变形是通过所述热塑性膜的拉伸曲线的在所述初始伸长区中具有正斜率的导数来证明的。14)如项目12所述的热塑性袋，其中，所述多个凸肋状元件包括布置成第一图案的多个第一凸肋状元件以及布置成第二图案的多个第二凸肋状元件。15)如项目12所述的热塑性袋，其中，所述热塑性膜包括第一热塑性层，所述第一热塑性层增量地粘结到第二热塑性层。