改良的柔軟膜的制作方法

專利名稱：改良的柔軟膜的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的各實(shí)施方案涉及改良的個(gè)人護(hù)理覆蓋料(coverstock)，例如用于貼身制品的頂片(topsheet)，例如嬰兒尿布、成人失禁吸收性制品，衛(wèi)生棉或內(nèi)褲襯里，面巾、擦身布等等。本發(fā)明的實(shí)施方案涉及這些改良的覆蓋料、制造改良的柔軟膜的方法以及該方法所使用的設(shè)備。
背景技術(shù)：
對(duì)于真空形成兩維片材來(lái)說(shuō)，通過(guò)使軟化或熔融的聚合物片材貼附到成形篩網(wǎng)的形狀產(chǎn)生三維成形膜是已知的。在例如美國(guó)專利3,929,135、4,324,246、4,342,314、4,252,516、4,535,020、5,591,510和2002年2月20日遞交的美國(guó)專利申請(qǐng)第10/082,040號(hào)中公開(kāi)了常規(guī)采用的有孔洞的成形膜頂片。在這些出版物中公開(kāi)的成形膜經(jīng)以下方法形成施加流體壓差，其中該流體優(yōu)選是空氣，從而使聚合物片材貼附到篩網(wǎng)上，并還使其冷卻。這些成形膜的優(yōu)選特征在于熔融聚合物成形之后聚合物結(jié)晶，或者的“定型”。因此稱產(chǎn)生的成形膜會(huì)有“記憶”。記憶使成形膜在受到非變形力作用后，例如當(dāng)膜以卷的形式儲(chǔ)存時(shí)，能恢復(fù)其原始形狀。真空成形膜的缺陷是，該膜的身體接觸面會(huì)有一種塑料感，該制品的穿用者會(huì)感到既粘又熱。
還已知采用高壓水噴系統(tǒng)，常稱為液壓成形系統(tǒng)，使二維聚合物膜貼附到成形篩網(wǎng)而成形，以便產(chǎn)生三維膜。均授權(quán)給Curro(本說(shuō)明書中記為″Curro″)并轉(zhuǎn)讓給Procter & Gamble的美國(guó)專利4,609,518、4,629,643、4,695,422、4,778,644和4,839,216，以及轉(zhuǎn)讓給McNeil的美國(guó)專利5,770,144、6,022,607和6,240,817描述了使用高壓水噴系統(tǒng)通過(guò)成形篩網(wǎng)的組合而產(chǎn)生大量膜型號(hào)。在這些系統(tǒng)中，加壓的水從噴嘴噴射出，投射水到聚合物膜的表面，使它與下面的支撐篩網(wǎng)表面貼附。篩網(wǎng)在其表面上具有凹陷或穿孔。當(dāng)篩網(wǎng)旋轉(zhuǎn)時(shí)，它使膜的后續(xù)部分噴射水流下通過(guò)，該水流使膜的后續(xù)部分貼到篩網(wǎng)上。這種成形膜制造方法的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，在膜的特定表面區(qū)域可產(chǎn)生的突起的數(shù)量大于真空成形膜方法所可能產(chǎn)生的數(shù)量。另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，通過(guò)用水使結(jié)晶膜變形，對(duì)膜施加了高能量，引起更大作用，并使膜更柔軟。已知液壓成膜法的一個(gè)缺點(diǎn)是，液體噴射在整個(gè)膜表面上施加不均勻的成形能量，引起重要的膜性能的差異，從而限制了膜的功能。
本說(shuō)明書中關(guān)于已知材料及其制備方法的某些優(yōu)缺點(diǎn)的描述不是限制本發(fā)明的范圍。事實(shí)上，本發(fā)明可包括上述方法和材料中的一些或全部，而不具有相同的缺點(diǎn)。
發(fā)明概述本發(fā)明實(shí)施方案的一個(gè)特征是，通過(guò)提供性能改良的膜改進(jìn)液壓成形膜的功能性。本發(fā)明實(shí)施方案的另一個(gè)特征是，提供一種成本-效果合算的制造改良液壓成形柔軟膜的方法。本發(fā)明實(shí)施方案另外的特征是提供一種設(shè)備，其改進(jìn)液壓成形效率和質(zhì)量，并降低設(shè)備和膜的生產(chǎn)成本。
本說(shuō)明書中描述的本發(fā)明實(shí)施方案涉及改良的液壓成形方法，并涉及用于形成膜的設(shè)備。優(yōu)選實(shí)施方案包括使用液體塑模，其用于在膜位于具有凹陷的篩網(wǎng)上的情況下對(duì)膜施加成形能量。
本說(shuō)明書描述的本發(fā)明其他實(shí)施例也涉及應(yīng)用本說(shuō)明書所述的方法得到的改良膜，從而這些膜表現(xiàn)出的性能差異更小，并且與采用相同篩網(wǎng)的液體射流所制造的膜相比，生產(chǎn)成本更低。
附圖簡(jiǎn)述

圖1圖解了已知液體射流液壓成形系統(tǒng)的側(cè)視圖2是已知液體射流液壓成形系統(tǒng)的透視圖，未示出成形篩網(wǎng)；圖3描述了液體射流圖案；圖4圖解了各種已知的液體射流圖案輪廓(A-E)；圖5圖解了本發(fā)明的液體塑模液壓成形系統(tǒng)的側(cè)視圖；圖6A圖解了本發(fā)明的液體塑模的側(cè)視圖；圖6B圖解了本發(fā)明的液體塑模的俯視圖；圖7描繪了示出有液體壓型塊的本發(fā)明液體塑模的細(xì)部側(cè)視圖；圖8圖解了本發(fā)明的兩個(gè)液體塑模圖案輪廓；圖9圖解了由兩個(gè)部件構(gòu)成的本發(fā)明液體塑模的模體；圖10圖解了組合液流通道的兩部件液體塑模體的一個(gè)部件；圖11圖解了本發(fā)明實(shí)施方案的液體塑模的側(cè)視圖；圖12圖解了本發(fā)明另一實(shí)施方案的液體塑模的側(cè)視圖；和圖13圖解了本發(fā)明另一實(shí)施方案的液體塑模的側(cè)視圖。
發(fā)明詳述下面闡述的是在申請(qǐng)文件中使用的一些術(shù)語(yǔ)和措詞的定義。
術(shù)語(yǔ)″基本上″是指，給定的性能或參數(shù)(例如表面角(surfaceangle))可從規(guī)定值改變約30％。如本說(shuō)明書和所附權(quán)利要求書中所用，單數(shù)形式″一種″、″一種″和″這種″包括復(fù)數(shù)，除非上下文另有清楚規(guī)定。因此例如談到″一種(個(gè))突起″包括多種(個(gè))突起，而談到″一種(個(gè))孔″是指一種(個(gè))或多種(個(gè))孔及其為本領(lǐng)域技術(shù)人員所知的等同物，等等。
在本說(shuō)明書中用的，″直接圍繞最大流體排出量部位的區(qū)域″是指圍繞在最大流體(即液體)和/或固體廢棄物排出部位以及從該部位沿各個(gè)方向延伸大約1英寸的表面區(qū)域。術(shù)語(yǔ)″外圍″、″外圍區(qū)域″或″...周邊的區(qū)域″是指，最大流體排出量區(qū)域以外的表面區(qū)域以及緊鄰它的那些區(qū)域。
當(dāng)術(shù)語(yǔ)″多重″與突起的各種參數(shù)以及性質(zhì)結(jié)合使用時(shí)，例如與仰角、表面角和滲透性結(jié)合使用時(shí)，是指對(duì)于每個(gè)參數(shù)或性質(zhì)，各個(gè)單獨(dú)的突起具有特定值(而不是在單個(gè)毛細(xì)管中每個(gè)參數(shù)的多個(gè)值)，但是可在給定區(qū)域能夠放入具有不同相應(yīng)參數(shù)或性質(zhì)的不同突起。當(dāng)然，在本說(shuō)明書中討論時(shí)，可將給定區(qū)域(或部位)中具有給定參數(shù)或性質(zhì)基本相同值的多重突起集合成組。
措辭″受控圖案″是指膜上(和在包括該膜的吸收制品的部件中)的突起部位，這些部位中突起的一項(xiàng)或多項(xiàng)選定性質(zhì)可重復(fù)地控制，即，控制該一項(xiàng)或多項(xiàng)性質(zhì)以便獲得所選一項(xiàng)或多項(xiàng)性質(zhì)的希望圖案(pattern)。如果某一部位包含受控的突起圖案，那么未必是該部位的所有突起具有完全相同的經(jīng)選擇待控制的性質(zhì)。這指的是，這種挑選的性質(zhì)按照設(shè)計(jì)、規(guī)定的方式(或圖案)變化，以便基本上達(dá)到特定的準(zhǔn)則。每個(gè)部位僅有一個(gè)受控圖案。例如，突起在每個(gè)部位除仰角外具有相同性質(zhì)的兩個(gè)部位，是各具有一個(gè)不同于另一個(gè)區(qū)域中受控圖案的獨(dú)特受控圖案的兩個(gè)部位(或區(qū)域)?？蛇x擇被控制的性質(zhì)包括仰角、表面角、透汽性、透液性、抗壓性、突起單開(kāi)口或雙開(kāi)口的表面積、突起的長(zhǎng)度、突起側(cè)壁的壁紋理以及突起的形狀。
術(shù)語(yǔ)″滲透率/滲透性″是指流體(例如，蒸氣或液體)的滲透性。
術(shù)語(yǔ)″覆蓋料″是指制品的至少一個(gè)外部料片(webs)。就吸收制品的情形而言，″覆蓋料″一般是指與身體接觸的外部料片。覆蓋料料片可以是膜狀料片、非織造料片、層疊料片和有孔的層疊料片。
術(shù)語(yǔ)″料片(web)″是指一種能夠被纏繞成卷的材料。料片可以是膜狀料片、非織造料片、層疊料片、有孔的層疊料片等等。
術(shù)語(yǔ)″片材″一般是指還未固化成膜的擠出熔體聚合物的簾幕(curtain)。
術(shù)語(yǔ)″膜″是指通過(guò)擠出熔融聚合物材料，然后冷卻該材料以形成固體聚合物料片，由此所制得的料片。膜可為單層膜、共擠塑膜、涂覆膜和復(fù)合膜。涂覆膜包含單層膜或共擠塑膜，所述單層膜或共擠塑膜隨后用相同或不同材料的薄層進(jìn)行涂層(擠出涂覆、壓印涂覆、印刷)，使它與它們粘合。復(fù)合薄膜是包含多于一層的膜，其中至少兩層膜在粘合加工中進(jìn)行粘合。粘合加工可在這些膜層之間插入膠粘劑層。
術(shù)語(yǔ)″板料″是指鋼或類似材料的正方形或矩形片材。術(shù)語(yǔ)″板材″是粘合堆疊的板料。術(shù)語(yǔ)″穿孔″在本說(shuō)明書中是指篩網(wǎng)中的孔眼。如此處所用的術(shù)語(yǔ)″凹陷″是指至少位于篩網(wǎng)最外層表面的凹坑。凹陷可連通篩網(wǎng)的最外層表面和最內(nèi)層表面從而在該篩網(wǎng)中產(chǎn)生穿孔。換句話說(shuō)，穿孔是凹陷，但是凹陷未必是穿孔。
措辭″最小寬度″在本說(shuō)明書中用于描述孔眼、穿孔、或凹陷，是指在任何兩邊之間可能的最短距離，其在孔眼(或穿孔或凹陷)的平面上測(cè)得。圓的最小寬度是它的直徑。橢圓的最小寬度是其短軸的長(zhǎng)度?？p隙的最小寬度是其平行直邊之間的距離?！蹇p隙″表示細(xì)長(zhǎng)的有長(zhǎng)軸和短軸的橢圓。因此，縫隙的最小寬度也是其短軸的長(zhǎng)度。
術(shù)語(yǔ)″篩網(wǎng)″在本說(shuō)明書中是指三維塑模設(shè)備，其包含用于在膜上形成突起的凹陷。在特別優(yōu)選的實(shí)施方案中，篩網(wǎng)包含具有寬度和直徑的管形構(gòu)件。在替換實(shí)施方案中，篩網(wǎng)包含具有寬度和長(zhǎng)度的條帶。橫向是與篩網(wǎng)寬度平行的方向。加工方向是與篩網(wǎng)轉(zhuǎn)動(dòng)方向平行，并且垂直于橫向的方向。
術(shù)語(yǔ)″突起″可參照三維元件來(lái)定義，所述三維元件包括位于膜第一表面平面中的開(kāi)孔的基底部分和通常沿膜第二表面方向延伸的側(cè)壁部分。每個(gè)基底部分帶有側(cè)壁部分。側(cè)壁部分終止于位于膜第二表面平面中的″末端″。突起從第一表面向第二表面伸出，并且由第一表面基底部分中的孔眼、側(cè)壁和第二表面中的末端組成。突起的末端可開(kāi)孔或不開(kāi)孔。開(kāi)孔的突起在本說(shuō)明書中也稱為孔眼。
突起基底部分的孔眼，也稱為″原生孔眼(primary apertures)″，優(yōu)選為多邊形的形式，例如正方形、六邊形、五邊形、橢圓形、圓形、卵圓形、縫隙，等等，是受控或隨機(jī)的圖案。突起的末端如果開(kāi)口則被稱作″次生孔眼″，并且優(yōu)選為多邊形的形式，例如正方形、六邊形、五邊形、橢圓形、圓形、卵圓形、縫隙等等。膜中的突起優(yōu)選對(duì)應(yīng)于篩網(wǎng)中的凹陷，而膜中的開(kāi)口突起對(duì)應(yīng)于篩網(wǎng)中的穿孔。
前綴″大(macro)″在本說(shuō)明書中是指，當(dāng)觀察者的眼睛與料片平面之間的垂直距離為約30厘米(cm.)時(shí)，常人眼睛容易看到的結(jié)構(gòu)特征或要素。相反地，前綴″微(micro)″用于指，當(dāng)觀察者的眼睛與料片平面之間的垂直距離為約30厘米時(shí)，常人眼睛不容易看到的結(jié)構(gòu)特征或要素。
通常，本發(fā)明某些實(shí)施方案的覆蓋料應(yīng)當(dāng)具有柔軟感，和良好的液體捕獲能力以及防止再潤(rùn)濕能力，以便保持表面干燥，從而保持穿用者的皮膚干燥。吸收性芯一般應(yīng)當(dāng)提供足夠的吸收容量并允許水汽和/或空氣流穿過(guò)該覆蓋料。背層(backsheet)應(yīng)當(dāng)阻止液體通過(guò)同時(shí)是充分透氣的。此外，該吸收制品的單個(gè)元件(即頂片、任選的分配層、吸收性芯和背層)可采用任何本領(lǐng)域已知的技術(shù)結(jié)合在一起，以便形成一吸收性的衣著，使得最終制品具有希望的舒適性和性能水平。合適的吸收性衣著描述于例如美國(guó)專利4,798,603、5,176,668、5,176,672、5,192,606和5,509,915中，這些專利公開(kāi)內(nèi)容此處均以其全部引入作為參考。本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠把此處所描述的覆蓋料用于任何合適的吸收制品中。
Radel的美國(guó)專利4,508,256，其公開(kāi)內(nèi)容此處以其全部引入作為參考，公開(kāi)了一種制造成形篩網(wǎng)的方法(″PEL″方法)，該方法通過(guò)蝕刻平直金屬板料，并以使得板料中的開(kāi)口對(duì)準(zhǔn)形成疊層中通道的方式層疊這些板料，從而制造成形篩網(wǎng)。該通道的中心軸與平行該疊層表面的平面成90度角。換句話說(shuō)，這些通道垂直地對(duì)準(zhǔn)該疊層的表面。然后這些堆疊的板料結(jié)合成一塊板材(plate)，并且接著將該板材軋制并焊接成圓筒形的管或篩網(wǎng)。所得篩網(wǎng)中的這些通道也垂直地對(duì)準(zhǔn)篩網(wǎng)的表面。用這種方法制造的篩網(wǎng)稱做PEL篩網(wǎng)。美國(guó)專利5,562,932和5,718,928，其公開(kāi)內(nèi)容此處以其全部引入作為參考，公開(kāi)了用于生產(chǎn)PEL篩網(wǎng)的改良方法，其篩網(wǎng)能夠形成成角度的或彎曲的突起。
美國(guó)專利4,252,516，其全部公開(kāi)內(nèi)容此處引入作為參考，描述了包括一系列通常成六邊形凹陷的篩網(wǎng)，凹陷的邊緣相互連接，凹陷在其中心內(nèi)具有成橢圓形的孔和斜坡?tīng)畹膫?cè)壁。該篩網(wǎng)內(nèi)表面處的孔是橢圓形的，并以使得長(zhǎng)軸與縱向(MD)一致的方式定向。該橢圓的短軸沿垂直該長(zhǎng)軸的方向定向。優(yōu)選的橢圓形孔長(zhǎng)軸長(zhǎng)度為約24密耳至約26密耳，且短軸長(zhǎng)度為約17密耳至約19密耳；最優(yōu)選，長(zhǎng)軸長(zhǎng)度為25密耳且短軸長(zhǎng)度為18密耳。優(yōu)選的長(zhǎng)軸對(duì)短軸長(zhǎng)度的比率是1.4。
早期的聚合物膜真空穿孔方法之一公開(kāi)于Zimmerli的美國(guó)專利3,054,148中，其全部公開(kāi)內(nèi)容此處引入作為參考。Zimmerli描述了固定式的鼓形圓筒，其具有圍繞該圓筒外表面安裝的篩網(wǎng)，該篩網(wǎng)適于在其上自由地轉(zhuǎn)動(dòng)。將塑化的熱塑性材料應(yīng)用到該篩網(wǎng)上。在該篩網(wǎng)下方采用真空室，以使在待穿孔的熱塑性片材的各表面之間產(chǎn)生壓差，導(dǎo)致塑化片材流入篩料片上所提供的開(kāi)口中，從而使該塑性片材上形成一系列開(kāi)口、孔或者穿孔。Zimmerli公開(kāi)了帶錐形突起的膜的制造方法。從Zimmerli制造開(kāi)孔膜的發(fā)明開(kāi)始，這些年中，已經(jīng)研制了包括不同類型穿孔篩網(wǎng)的多種方法和設(shè)備。這些方法和設(shè)備的例子描述于美國(guó)專利4,155,693、4,252,516、4,508,256和4,509,908中，其各自的全部公開(kāi)內(nèi)容此處引入作為參考。
圖1圖解說(shuō)明的是液體射流液壓成型法，其類似于Curro的美國(guó)專利4,629,643中詳細(xì)描述的方法，該專利的全部公開(kāi)此處引入作為參考。在Curro的液體射流液壓成型法中，從進(jìn)給輥或從鑄造-擠壓工位或塑模將聚合物材料的膜1進(jìn)給到篩網(wǎng)14的表面上，篩網(wǎng)14圍繞固定的真空室16轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)料片穿過(guò)真空室時(shí)，用液體噴嘴12使液體的高壓噴射流13，優(yōu)選至少約800psig(磅/平方英寸(表壓))，指向基本上平滑的平膜的暴露表面，該平膜居于一對(duì)擋扳15中間。液體射流13一般具有噴灑半徑，半徑的橫截面。在圖1中用字母″t″表示。液體射流引起這一平滑的平膜呈現(xiàn)織造線篩網(wǎng)的圖案(例如折角線圖案等等)的大體輪廓，從而產(chǎn)生成形的膜2。另外，由于交叉細(xì)絲形成的空隙未被支撐，所以，液體射流使膜上的與成形結(jié)構(gòu)中的空隙吻合的部分被擊穿?？捎幂?0使膜1與篩網(wǎng)14的表面接觸，用輥11使形成的膜從篩網(wǎng)14上移走。液壓成形法導(dǎo)致微孔的形成，這些微孔具有火山形側(cè)壁，且圍繞側(cè)壁周邊的是相對(duì)較薄、不規(guī)則形狀的花瓣區(qū)。這些花瓣區(qū)的最外端基本上更薄，這是因?yàn)樵谀傄桓邏荷淞鲹舸┣鞍l(fā)生伸長(zhǎng)。
圖2是液壓成形噴射系統(tǒng)的更詳細(xì)圖解。為了清晰，沒(méi)有示出篩網(wǎng)，并用相同的附圖標(biāo)記表示相同的具體裝置。圖中示有多個(gè)噴嘴12。每個(gè)噴嘴一般用液體進(jìn)料通道而進(jìn)料，該情形下是用進(jìn)料管17。用歧管18給每個(gè)進(jìn)料管供料，該歧管18與液體輸送管19連接。圖3描繪具有圖案印跡和長(zhǎng)度的液體射流13。噴嘴的出口為寶石，稱為″寶石″是因?yàn)樗话闶呛蛧娮熳嗯浜系那度胛?，而且該嵌入物一般由例如藍(lán)寶石、紅寶石或鉆石的寶石制造，以便使噴嘴耐久和有強(qiáng)度。這種寶石的形狀決定了液體射流的印跡。橢圓形的寶石形狀產(chǎn)生橢圓形印跡，圓形的寶石形狀產(chǎn)生圓形的印跡，等等。圖3中，噴射流圖案的長(zhǎng)度″l″代表橢圓的長(zhǎng)軸而該圖案的寬度″w″代表橢圓的短軸。
眾所周知，典型的噴嘴輸送由液滴組成的液體射流。每個(gè)小液滴具有質(zhì)量、方向和速度。隨著噴射流圖案長(zhǎng)度的增加，這些小液滴分開(kāi)并變得彼此可區(qū)分。方向大體上平行于噴嘴中心線的小液滴，或者中心小液滴具有最高的能量傳遞潛能(potential)。中心小液滴沖擊出的印跡區(qū)域稱為中心成形部位。當(dāng)這一方向改變時(shí)，不論是朝縱向離開(kāi)中心線、或者朝橫向離開(kāi)中心線、或者在兩個(gè)方向上以各種角度離開(kāi)，則每個(gè)小液滴能量傳遞的潛能下降。能量傳遞潛能損失的一個(gè)原因是，在小液滴相撞時(shí)，撞擊中一些能量損失掉了。特別是在圖案重疊的區(qū)域，一個(gè)圖案的小液滴與另一個(gè)圖案的小液滴碰撞?？傊捎谶@些非中心的、或者周邊的小液滴動(dòng)能更少，這種額外損失可能導(dǎo)致膜成形能力的顯著喪失，而這可使成形膜的特性產(chǎn)生差異。周邊的小液滴沖擊出的印跡區(qū)域稱為周邊的成形部位。當(dāng)使用多個(gè)噴嘴時(shí)，聯(lián)合每個(gè)噴嘴所生成的單獨(dú)的液體射流印跡以產(chǎn)生出反映所選噴嘴類型、不同噴嘴相互之間位置關(guān)系以及其與篩網(wǎng)位置關(guān)系的印跡。圖4圖解了標(biāo)記為A-E的各種印跡，下面更詳細(xì)地對(duì)其進(jìn)行描述A由每個(gè)寶石的長(zhǎng)軸與其余寶石沿共同的中心線排成一行并平行于橫向方向的4個(gè)橢圓形寶石產(chǎn)生的印跡。這種圖案以類似于圖2所示方式重疊。
B由每個(gè)寶石的長(zhǎng)軸與橫向平行方向成45度角排列的4個(gè)橢圓形寶石產(chǎn)生的印跡。中心成形部位比圖案A中的中心成形部位位置上更靠在一起，因此，與圖案A相比膜的差異減少了。
C由每個(gè)寶石的長(zhǎng)軸與其余寶石沿共同的中心線排成一行并平行于縱向方向的4個(gè)橢圓形寶石產(chǎn)生的印跡。
D由每個(gè)寶石的長(zhǎng)軸與其余寶石沿共同的中心線排成一行并平行于縱向方向的4個(gè)圓形寶石產(chǎn)生的印跡。
E由8個(gè)橢圓形寶石產(chǎn)生的印跡，4個(gè)沿共同的中心線將它們的長(zhǎng)軸排成一行并沿著平行于縱向的方向，而另外4個(gè)沿共同的中心線將它們的長(zhǎng)軸排成一行并沿著平行于橫向的方向。這些共同的中心線是平行的，并且沿縱向以基本上等于1/2圖案印跡厚度的距離間隔開(kāi)，而且在橫向上以基本上等于1/2圖案印跡寬度的距離偏移。
液體射流系統(tǒng)是″離散平行″系統(tǒng)，因?yàn)樵黾拥南到y(tǒng)寬度僅僅需要增加噴嘴并相應(yīng)增加液體(即，與連續(xù)相比，離散的增加)。當(dāng)噴嘴的設(shè)計(jì)，噴嘴的數(shù)量，液體壓力和液體溫度恒定時(shí)，系統(tǒng)可傳遞給定量的成形能。重排這些噴嘴的位置并不改變系統(tǒng)成形能的容量，這僅僅重新安排了能量如何傳遞——線速度較低時(shí)印跡較寬，或者線速度較高時(shí)印跡較窄(圖4A-C)。為了增加系統(tǒng)的容量，必須添加更多的噴嘴。
系統(tǒng)的成形條件一般取決于篩網(wǎng)、膜的材料組成、膜溫度和線速度。一旦確定了這些條件，就能決定噴嘴的選擇和數(shù)量組合，以產(chǎn)生出具有合適能量傳遞容量的液體射流系統(tǒng)。液體溫度影響膜層溫度。結(jié)果是，當(dāng)希望增加機(jī)器的生產(chǎn)能力時(shí)，不存在″規(guī)模經(jīng)濟(jì)效應(yīng)″——噴嘴和液體必須以與所希望的生產(chǎn)率提高成比例的數(shù)量和量增加。
液體射流系統(tǒng)的局限性是，當(dāng)噴嘴的數(shù)量增加時(shí)，由于相應(yīng)增加了液體通道，液體歧管(manifolds)以及歧管設(shè)計(jì)復(fù)雜性，所以液體控制的困難增加。當(dāng)這種機(jī)器容納不下其他的噴嘴和歧管時(shí)，機(jī)器的成形能力即受到約束。
圖5是本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方案的液體塑模100和膜成形系統(tǒng)的簡(jiǎn)圖。與前述的液體射流系統(tǒng)不同，液體塑模系統(tǒng)不是離散平行系統(tǒng)而是連續(xù)的平行系統(tǒng)。在由共同或多重歧管供應(yīng)的一個(gè)或多個(gè)液體進(jìn)料通道17處，液體可進(jìn)入塑模空穴101(參見(jiàn)，圖6B)。液體離開(kāi)塑模的內(nèi)腔，并穿過(guò)與成形篩網(wǎng)14上的孔眼相吻合的膜。替換地或者組合地，液體可通過(guò)塑模前導(dǎo)壁和尾壁中的通道排出塑模100。前導(dǎo)壁是處在尾壁上游沿橫向排列的壁，而尾壁是處在前導(dǎo)壁下游沿橫向排列的壁。
在圖5中，從進(jìn)給輥或從鑄件-擠出工位或塑模將聚合物材料的膜1進(jìn)給到篩網(wǎng)14的表面上，篩網(wǎng)14圍繞固定的真空室16轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)料片橫越真空室時(shí)，液體塑模100引導(dǎo)使連續(xù)供應(yīng)的液體物質(zhì)，優(yōu)選水，指向基本上平滑的平膜的暴露表面，該平膜居于一對(duì)擋扳15中間。液壓使平滑的平膜呈現(xiàn)篩網(wǎng)14中凹陷和穿孔的圖案。接著將膜2從篩網(wǎng)上移開(kāi)、干燥并卷繞成形。
圖6A是本發(fā)明實(shí)施方案的液體塑模100橫截面?zhèn)纫晥D，圖6B是塑模100的橫截面頂視圖，突出了采用多個(gè)液體進(jìn)料通道17的優(yōu)選實(shí)施方案。
圖7是本發(fā)明液體塑模100的優(yōu)選實(shí)施方案的橫截面。液體經(jīng)液體進(jìn)料通道17進(jìn)入塑模，并沖擊第一液體壓型塊102，其通常引導(dǎo)第一液體物質(zhì)朝著塑模前導(dǎo)壁的方向。盡管無(wú)意受任何理論的限制，但是本發(fā)明人相信，水填充了由第一和第二壓型塊102，103與朝向遠(yuǎn)離篩網(wǎng)方向的塑模壁一起限定的后腔。填充的后腔接納額外的水且沿著后腔的全部長(zhǎng)度補(bǔ)償水的狀況。然后借助于后腔中壓力的推進(jìn)，第二水體從壓型塊的平行面之間通過(guò)，并進(jìn)入塑模的前腔101。據(jù)信第二水體比第一水體的速度低。由第一和第二壓型塊102，103與塑模的前導(dǎo)壁和尾壁以及塑模的開(kāi)口一起限定前腔101。
配置塑模的位置，使得前導(dǎo)壁、尾壁和側(cè)壁處于緊靠著從它旁邊經(jīng)過(guò)的膜的位置，從而液體會(huì)以比它離開(kāi)更快的速度連續(xù)進(jìn)入前腔，由此填滿該前腔。據(jù)信，當(dāng)額外的液體物質(zhì)進(jìn)入該前腔時(shí)，壓力得以積聚且液體物質(zhì)開(kāi)始施壓于該經(jīng)過(guò)的膜。一旦壓力增加得足夠多時(shí)，膜開(kāi)始開(kāi)孔。替換性地，如果不希望膜開(kāi)孔，則允許經(jīng)控制的塑模和膜之間的距離，或經(jīng)控制嵌入塑模尾壁之內(nèi)的液體排出通道而將液體排出。在內(nèi)腔101的整個(gè)寬度上對(duì)膜施加壓力，這引起膜在整個(gè)內(nèi)腔101寬度上進(jìn)行成形。本發(fā)明人相信，內(nèi)腔101頂部的壓力比底部的更高(即，塑模前導(dǎo)壁的壓力更高)。這將造成膜在該頂部破裂并在料片通過(guò)內(nèi)腔101的底部時(shí)繼續(xù)變形。
通過(guò)給予本發(fā)明流體塑模特定的設(shè)計(jì)，本發(fā)明人相信，流體可進(jìn)入此流體塑模并且不需要首先填充該塑模的前腔。也就是說(shuō)，流入流體產(chǎn)生的壓力可能足以推動(dòng)該流體排出該塑模并使膜開(kāi)孔。
所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將會(huì)認(rèn)識(shí)到，如何改變塑模寬度以延長(zhǎng)液體物質(zhì)施加壓力于膜上的持續(xù)時(shí)間——稱為″停留時(shí)間″。作為改進(jìn)設(shè)計(jì)的結(jié)果，成形容量不再受到噴嘴設(shè)計(jì)、噴嘴數(shù)量或者可用于增加歧管的空間以及液體進(jìn)料通道的限制。成形能力改為受塑模設(shè)計(jì)和供水的控制。圖8描述了由長(zhǎng)度相等的液體塑模內(nèi)腔101產(chǎn)生的兩個(gè)壓力印跡，印跡A的寬度較窄，而印跡B的寬度較寬。暗區(qū)表示較高的水壓力區(qū)而亮區(qū)表示較低的水壓力區(qū)。箭頭指示膜的移動(dòng)方向。線速度相等時(shí)，印跡A比印跡B的停留時(shí)間短，因此其成形能力較低。
如圖9所示優(yōu)選采用可調(diào)節(jié)的壓型塊，以便使塑模100更具實(shí)用性。如所示的壓型塊可配置得離膜更近或更遠(yuǎn)，并且可用塊鎖定螺栓93固定位置。另外示出了液體通道進(jìn)料控制螺栓94，其可用于節(jié)流通過(guò)液體進(jìn)料通道的液體。當(dāng)塑模的長(zhǎng)度增加時(shí)，通過(guò)所有液流通道產(chǎn)生平穩(wěn)流動(dòng)變得越來(lái)越難于預(yù)測(cè)和控制，因此這些進(jìn)料控制螺栓能進(jìn)行在線調(diào)節(jié)，以使操作便利化。如圖9所示的塑模由兩部分組成，上模塊91和下模塊92。將兩個(gè)模塊緊固在一起，形成液體塑模100。
圖10圖解了本發(fā)明優(yōu)選的整體式液體塑模100，其包括嵌入的液體進(jìn)料通道96和嵌入的歧管95。箭頭指示出液體供應(yīng)點(diǎn)。雖然所顯示的歧管和液體進(jìn)料通道具有固定寬度并且彎曲成直角，但是整體式液體塑模的主要優(yōu)點(diǎn)是，這些通道能夠由連續(xù)變化的直徑或橫截面構(gòu)成，并且能夠容易地以許多彎曲半徑構(gòu)建。整體液體塑模的這種靈活性使得設(shè)計(jì)能夠?qū)⑼ㄟ^(guò)此塑模的能量損耗減到最小并便于絕熱。
在圖11、12和13中圖解了本發(fā)明的其它實(shí)施方案。圖11圖解了具有較均一定位的壓型塊的流體塑模100。這些壓型塊在內(nèi)腔101的整個(gè)寬度上提供相對(duì)均一的壓力。圖12圖解一種流體塑模100，其具有裝配成在內(nèi)腔101較低部分處提供更高壓力的壓型塊。在圖12中，上壓型塊具有三角形的橫截面，而下壓型塊的橫截面更大程度是具有五邊形形狀。圖13圖解了基本為圖12的反模的流體塑模100。在圖13中，下壓型塊102是引導(dǎo)流體流向內(nèi)腔101上部的三角形，而上壓型塊103更大程度上是具有五邊形形狀。圖13中描述的實(shí)施方案在內(nèi)腔101的上部提供了更高壓力，或者在流體塑模100的前導(dǎo)壁處提供了更高壓力。
本發(fā)明的膜通常由聚合物制成，例如聚乙烯，如低密度聚乙烯(LDPE)、線性低密度聚乙烯(LLDPE)或者LDPE與LLDPE的混合物，聚丙烯，以及它們的組合。在一個(gè)實(shí)施方案中，膜由混合物制成，該混合物為至少約10％重量，或者約10％至約50％重量的中密度聚乙烯(MDPE)以及余量的LDPE、LLDPE或者LDPE和LLDPE的共混物。膜還可由以下的混合物制成，至少約10％重量，或者約10％至約50％重量的高密度聚乙烯(HDPE)以及余量的LDPE、LLDPE或者LDPE和LLDPE的共混物。每種材料配方可包括通常相對(duì)聚合物而言百分比較小的附加材料，例如加工助劑、著色劑(例如增白劑)、表面活性劑和其它已知的添加劑和輔助劑。
實(shí)施例1使用圖7所示的液體塑模以150英尺/分的線速度形成0.001英寸厚的聚乙烯平膜。所使用的液體是水，所處條件為175華氏度且130psi。塑模長(zhǎng)度為11.5英寸寬。所使用的篩網(wǎng)具有圓形穿孔的六邊形圖案，穿孔經(jīng)金屬?zèng)_壓而制得，這種篩網(wǎng)具有以下尺寸規(guī)格0.062英寸的孔直徑；0.036英寸的厚度；60度排列和41％的開(kāi)口面積。這種塑模能夠適于制造與篩網(wǎng)形狀基本成鏡像的成形膜。
已經(jīng)根據(jù)特別優(yōu)選的實(shí)施方案和實(shí)施例描述了本發(fā)明。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會(huì)領(lǐng)會(huì)到，無(wú)需背離本發(fā)明的構(gòu)思和范圍，即可對(duì)本發(fā)明做出各種修改。
權(quán)利要求
1.適于制造柔軟膜的流體塑模，其包括流體進(jìn)料歧管；與該流體進(jìn)料歧管流體連通的至少一個(gè)流體進(jìn)料通道；位于該流體進(jìn)料通道內(nèi)的至少一個(gè)壓型塊；包括前導(dǎo)壁、尾壁和兩個(gè)側(cè)壁的罩殼，該罩殼包圍了至少該流體進(jìn)料通道和至少一個(gè)壓型塊。
2.如權(quán)利要求1所述的流體塑模，其中該塑模含有至少二個(gè)壓型塊。
3.如權(quán)利要求2所述的流體塑模，其中所述的壓型塊是可調(diào)節(jié)的。
4.如權(quán)利要求1所述的流體塑模，其中該塑模包括至少兩個(gè)流體進(jìn)料通道。
5.如權(quán)利要求4所述的流體塑模，其中該塑模包括至少四個(gè)流體進(jìn)料通道。
6.如權(quán)利要求1所述的流體塑模，其中前導(dǎo)壁處的流體壓力大于尾壁處的流體壓力。
7.如權(quán)利要求1所述的流體塑模，其中前導(dǎo)壁處的流體壓力基本上等于尾壁處的流體壓力。
8.如權(quán)利要求1所述的流體塑模，其中流體進(jìn)料通道是可調(diào)節(jié)的，用于調(diào)節(jié)通過(guò)該進(jìn)料通道的流體流動(dòng)。
9.如權(quán)利要求1所述的流體塑模，其中使用兩個(gè)壓型塊，每個(gè)壓型塊的形狀基本上相同。
10.如權(quán)利要求1所述的流體塑模，其中使用兩個(gè)壓型塊，每個(gè)壓型塊的形狀基本上不同。
11.如權(quán)利要求10所述的流體塑模，其中至少一個(gè)壓型塊是三角形的，并且至少一個(gè)壓型塊是五邊形的。
12.制膜方法，包括提供前體膜；將前體膜壓在帶有凹陷的篩網(wǎng)表面上；使前體膜的連續(xù)部分從權(quán)利要求1的流體塑模下面通過(guò)；向該膜施加液壓以形成突起；以及從篩網(wǎng)上取下產(chǎn)生了突起的膜。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其中該前體膜至少由聚乙烯構(gòu)成。
14.如權(quán)利要求12所述的方法，其中突起至少部分包括有孔的突起。
15.如權(quán)利要求12所述的方法，其中由流體塑模施加的液壓足以將膜穿孔。
16.如權(quán)利要求12所述的方法，其中的流體塑模包括至少兩個(gè)壓型塊。
17.如權(quán)利要求16所述的方法，其中所述的壓型塊是可調(diào)節(jié)的。
18.如權(quán)利要求12所述的方法，其中流體塑模包括至少兩個(gè)流體進(jìn)料通道。
19.如權(quán)利要求18所述的方法，其中塑模包括至少四個(gè)流體進(jìn)料通道。
20.如權(quán)利要求12所述的方法，其中流體塑模前導(dǎo)壁處的流體壓力大于尾壁處的流體壓力。
21.如權(quán)利要求12所述的方法，其中流體塑模前導(dǎo)壁處的流體壓力基本上等于尾壁處的流體壓力。
22.如權(quán)利要求12所述的方法，其中流體塑模的流體進(jìn)料通道是可調(diào)節(jié)的，用于調(diào)節(jié)通過(guò)該進(jìn)料通道的流體流動(dòng)。
23.如權(quán)利要求12所述的方法，其中使用兩個(gè)壓型塊，每個(gè)壓型塊的形狀基本上不同。
24.如權(quán)利要求23所述的方法，其中至少一個(gè)壓型塊是三角形的，并且至少一個(gè)壓型塊是五邊形的。
25.如權(quán)利要求12所述的方法，其中使用兩個(gè)壓型塊，每個(gè)壓型塊的形狀基本上相同。
全文摘要
本發(fā)明涉及制膜方法，并涉及用于制膜的塑模。這種流體塑模包括連接至罩殼的流體進(jìn)料歧管，該罩殼具有至少一個(gè)置于其內(nèi)的與流體進(jìn)料歧管流體連通的流體進(jìn)料通道。該罩殼還包括至少一個(gè)位于流體進(jìn)料通道內(nèi)的壓型塊。
文檔編號(hào)B26F1/26GK1753774SQ200480004878
公開(kāi)日2006年3月29日 申請(qǐng)日期2004年2月27日 優(yōu)先權(quán)日2003年2月27日
發(fā)明者安德魯·D·馬斯奇諾, 馬爾塞洛·S·科帕特 申請(qǐng)人:屈德加薄膜產(chǎn)品股份有限公司