專利名稱：三維形狀的帶孔塑料薄膜及有關模板的制作方法
技術領域：
本發(fā)明關于三維形狀的帶孔塑料薄膜及制成它的有關模板。這種薄膜可用于不同的場合的過濾層，如用作婦女衛(wèi)生巾、小孩尿布和無自制能力的保護墊等衛(wèi)生用品。它可用于指定消費的包裝肉類的過濾層或薄膜，使它們可較長時間地保存。這種薄膜還可用在農(nóng)業(yè)上來覆蓋或保護土中的谷物、或在如葡萄類水果熟化時，以保護套形式來保護樹上的水果。
下面作為先導詞來列出在制造帶孔塑料時所用參數(shù)的定義。
術語“液體透過時間”指的是已知數(shù)量的液體穿過某一過濾層或薄膜所用的時間，由此確定透過液體的能力。該時間的測量是按現(xiàn)行的Edana 150.3標準程序進行的。
“面料回溫”是測量一個過濾層或薄膜、在某種液體一旦穿透該層時朝表層方向的相反方向回流的能力，它是按現(xiàn)行的Edana 151.1標準程序進行測量的。
術語“光澤”指的是表面反射的光和總的反射光之間的比。因此在確定一個薄膜的表面光澤時，僅考慮入射角等于反射角的光，不考慮其它方向反射的光。
背景技術：
多年來，自從Procter & Gamble(1974)的美國專利3929135之后，人們一直在致力于制造一種盡可能類似于手紙的帶孔的塑料薄膜，其中纖維狀構件限定分成較小的孔或多邊形孔的開孔，這些孔使薄膜具有扭轉(zhuǎn)纖維的外觀或獲得塑料薄膜表面上的小的粗糙度，從而減小它們的光澤。
圖1表示放大的現(xiàn)有技術的由帶孔塑料100制成的部分的第一薄膜。該薄膜100的形狀做成由分隔部分101得到的網(wǎng)格式微型結構，其橫截面構形具有大致垂直的側(cè)向分構件102和基本水平的上部分構件103。數(shù)字104代表薄膜100的下表面。分隔部分101在交點105連接，并使孔106呈具有五邊形的截錐體。
這種薄膜具有高“透過”和“回濕”值，因此對其功能有負面影響，同時它具高“光澤”，使人馬上發(fā)覺該材料、如塑料的性質(zhì)。
為了減小這種先有技術的帶孔薄膜100的表面光澤和/或提供手紙那樣的粗糙外觀，在分隔部分101或孔106的內(nèi)表面的其它部分上以規(guī)律方式設置了小孔或小的突起件，如圖1的107所示，然而，它們有降低流體流動的缺點，在流體流過截錐形孔時產(chǎn)生較大的摩擦力。另外，這些表面突起件使流體保留在它周圍。上述缺點與已提到的高“回濕”值一起，在與身體接觸的尿布的上過濾層、無自制能力的保護墊或婦女衛(wèi)生巾不能防止液體回流與皮膚接觸時，使人產(chǎn)生不愉快的潮濕感覺。
圖2表示放大的先有技術中的帶孔塑料的第二種薄膜200。與圖1的型式100不一樣，薄膜200具有的分隔部分201的截面形狀中具有斜的側(cè)向分構件202，其終端在頂面的端部203。采用這種斜的構形，實際上減小了“光澤”。
然而，在以極佳的方式實現(xiàn)了使薄膜盡可能類似于手紙的目標時，在上述薄膜用作尿布、衛(wèi)生巾的非常重要的特征不能達到這種薄膜的主要目的，即用在衛(wèi)生用品方面，該薄膜能迅速地吸收皮膚表面的體液，如尿或月經(jīng)液。這些液體應向吸收墊方向流動，應防止它們反向回流，因此可避免尿布或衛(wèi)生巾的穿戴者產(chǎn)生不愉快的濕的感覺。
而在圖2所示的第二種薄膜的情況下，實驗室試驗已經(jīng)表明在分隔部分201的橫截面構形中的直線形成的分割部分限定了錐形的突起，使上述突起具有明顯的有規(guī)律地沿整個截面的錐度。該有規(guī)律的錐形截面可能影響“回溫”或“透過”值，或兩者均受影響。如果直線形成的分隔部分位于孔的截錐臺的上部、或相對于薄膜水平上表面稍作傾斜，它們就會使該錐臺或孔非常接近下部。這樣，“透過”值受到影響，由于錐臺的終端部分或孔的底部非常小，因此對“透過”值的影響將很大。如果上述直線形式的分割部分位于錐臺的下部，或如果它們相對于薄膜的水平的上表面過度傾斜，如圖2所示，它們限定了一個具有不能充分匯聚的壁的錐臺。這樣，適度的錐臺的錐度將產(chǎn)生高的“回濕”值，使剛流過的液體以相反方向流回。
上述和其它目的均由一種帶孔塑料的三維成形的薄膜達到，該薄膜具有一個上表面，該上表面具有在該薄膜下表面方向上的通孔形式延伸的多個開口，相互相鄰的通孔由上述薄膜的分隔部分分開，該分隔部分的構形具有對稱的朝上表面匯聚的側(cè)邊，其特征在于上述薄膜的分隔部分的構形的橫截面為錐形的。
這種錐形的截面最好為半橢圓形。
這種薄膜分隔部分的構形構成了特殊的類似于漏斗的三維形狀的孔，從而使本發(fā)明的薄膜具有下列特性附著在其表面的液體迅速地僅在向下方向通過，并防止這些液體在相反方向的回流。
與現(xiàn)有的薄膜或三維形狀的帶孔塑料帶不同，本發(fā)明的薄膜具有很低的“回流”值、低的“透過”值、低的“光澤”和減小略與用戶接觸的表面區(qū)。
本發(fā)明的薄膜可用任何先有技術制成，其中，如由聚乙烯和有機和/或無機的添加劑、或聚烯烴和有機和/或無機的添加劑制成的熱塑性薄膜包在開孔成形模板上、或在差不多熔融狀態(tài)下在上述模板上直接擠壓，上述薄膜由下列方法開孔由高壓的冷或熱氣流或高壓的冷或熱水、或由沖孔構件或機械材料的機械作用部分地或完全地透過上述模板上的孔，使薄膜形成上述成形模板的形狀。
特別提供的模板可用于形成本發(fā)明的薄膜，使薄膜呈相互連接的元件的厚網(wǎng)格形式，相互連接的元件具有錐形截面，該錐形截面由依次階段的金屬沉積形成。
通過對下面的優(yōu)選實施例的詳細描述，可以更清楚地看出本發(fā)明的進一步的特征和優(yōu)點。附圖中的實施例純粹是說明性的而不是限制性的。
附圖描述圖1和2是先有技術的塑料膜的放大的透視圖，圖3和4表示本發(fā)明的部分第一實施例的模板和相應塑料薄膜的放大透視圖，圖5表示部分圖3模板的截面圖、和一部分重迭在模板上的圖4的薄膜，圖6表示圖4薄膜的操作情況，圖7表示本發(fā)明的塑料薄膜的第二個實施例的放大的部分透視圖，圖8表示本發(fā)明的部分塑料薄膜受到光照時的截面圖，圖9和10分別表示本發(fā)明的薄膜的“透過”和“回濕”參數(shù)對穿過區(qū)的曲線圖。
圖示實施例的描述參見圖3，它示出一個實施例，表示了一個生產(chǎn)出構成本發(fā)明主題的薄膜的模板3。這種形式的模板可由電鍍鎳或如銅的其它金屬得到。它由厚的元件30的網(wǎng)連成具有五個平面的網(wǎng)形。每個元件30具有彎曲的橫截面，其構形為錐形、特別是半橢圓形，其基部在x軸上的直徑較短，其在y軸上的高度、即半橢圓的直徑的一半較長。
參見圖4，它表示用圖3所示的模板而得到的塑料薄膜300。由此，本發(fā)明的薄膜300具有由分隔部分形成的微型結構，該微型結構310通常具有連接點302和限定的微孔303。每個分隔部分301從截面上看呈半橢圓形，較長的半橢圓的直徑的一半作為它的垂直的半軸，較短的半橢圓的直徑作為它的水平軸。在每個薄膜分隔部分的構形中，可以看到有側(cè)向分構件304、305、和頂部306。
參見圖5，薄膜300形成在模板3上，元件30在其截面看出的各層數(shù)與電鍍過程各階段的數(shù)量相對應。按照一種特殊的金屬電鍍技術，可以得到使該元件垂直生長到一定高度，然后由金屬沉積逐漸變窄地生長、一直到一個非常窄的頂部、一個彎曲的上表面時為止。特別參見圖5，該技術包括第一次沉積以形成基部4，第二次沉積以得到第二層5，該第二層5使該模板可得到如強度和韌性的機械性能。最后通過第三次沉積以得到外表層6，該層比其它層更疏松，在開孔后更有利于薄膜的附著，并能提供適當程度的粗糙度的表面，該表面粗糙度范圍從0.1到6.3μ(最好在0.8和3.2μ之間)。
該模板3還可采用具有不同疏松度或用不同金屬、用具有中間階段多于三個階段的工序制成，也可以用簡單的更經(jīng)濟的、僅用單種金屬在少于三個階段的工序中制成。
為得到這種具有錐形截面的元件的模板，可采用其它制造技術，當然為達此目的采用的其它技術的成本很高，如電荷加工、光刻或其它激光技術等，還有用如沖孔腐蝕或用上述任一技術預先打孔的同心的管狀板的重迭來除去材料等。
這種特殊形狀的模板件在模板中形成具有類似于圖6所示的漏斗形的三維開口，而不是如先有技術中的錐臺形。再參見圖6，不同于錐臺形的漏斗形使它具有雙錐度、即兩個重迭的錐臺，這樣使高度H1限定的分隔部分中的孔口D2大于D1，在由高度H1限定的分隔部分中下錐臺高度較大、但錐度較小。這種特殊形狀的模板件，其形狀為半橢圓形，底部在較短的直徑上、高度等于上述半橢圓較長直徑的一半，這就使薄膜300的分隔部分或突出部分具有如圖5所示的形狀，使薄膜具有盛裝較多液體的較寬的開口D3。
另外，薄膜300具有在由H1限定的分隔部分和由H2限定的分隔部分之間沒有尖銳邊緣的較好的徑向壁，因此有助于液體沿整個突出部分在沒有任何干擾的情況下流出，另外，下方的錐臺能阻止液體在相反方向的回流、亦即從薄膜的下表面向上表面的流動。
圖7表示第二個實施例的薄膜400，其中薄膜的分隔部分示為401，連接點為402、限定的孔403為扇形。
分隔部分401的構形完全與圖4中的301一樣。本發(fā)明的這種構形確定了一個與薄膜上表面相對應的窄頂峰(半橢圓的頂304、406)，從而確定了一個較寬的開口；這種形狀的基部確定了從薄膜下表面開始的在薄膜的上表面方向的較高錐臺的分隔部分或突出件，其目的是對流體企圖回流提供較大的阻力。另外，減小了薄膜分隔部分限定的薄膜上部的接觸表面，理論上講，該表面類似于一個點。這個特征可避免在分隔部分301、401的上表面和液體吸收面之間存積液體，防止產(chǎn)生濕的不舒服的感覺。沉積在本發(fā)明上表面上的液體由分隔部分301、401的彎曲的頂峰很容易向下流動，液體可從上述分隔部分的一側(cè)或另一側(cè)下滑。在先有技術的薄膜中通常沒有任何表面的微型突起件來減小它們的光澤和/或提供纖維狀外觀，并沒有突起件促進向下的流動。
本發(fā)明的薄膜具有非常窄的反射表面。參見圖8，薄膜的分割部分在其截面上、尤其在薄膜的上表面上不具有直線組成的分構件，這就使該表面對入射光線來說從理論上說僅是點狀，這就可以獲得較低的“光澤”，不必對薄膜再進行如壓花那樣的額外的加工。假設一已知光源發(fā)的光束離分隔部分為一已知距離，入射角作為一個例子是45°，可以看出，到達與差不多是平的分割部分的薄膜上表面對應的上表面A的所有光線在位于已知距離的接收鏡方向上反射。而在本發(fā)明薄膜的情況下，由于分割部分具有半橢圓形截面，可以看出僅有很小的一部分在接收鏡方向反射。由于該薄膜具有半橢圓的彎曲形狀，入射光線按照上述曲線的每個點的切線反射，從而從圖8中可以看出，僅中間的光線按與薄膜的上表面A相對應的跨接頂點的切線反射。其它的光線由于在相切點具有不同的入射角、如在B點入射角為66°，因而具有不同的反射線，這樣，這些光線以同樣的角度反射，就不會被接收鏡接收。不同入射角的光線、如角度為9°的切線C也以同樣的角度9°反射，它也不會被接收鏡接收。
圖9和10的曲線圖分別表示采用本發(fā)明的薄膜得出的“回濕”和通過區(qū)之間及“透過”和通過區(qū)之間的關系。“回濕”值差不多隨著通過區(qū)的增大而有規(guī)律地增長，“透過”值隨著通過區(qū)的增大而有規(guī)律地減小，一直降到通過區(qū)為27％時為止，這些值是在薄膜的突起件或分隔部分的基部上測出的。圖9的曲線表明，由于透過值保持為一常數(shù)，就沒有必要進一步增大該值了。對此的解釋是上升到這個值時，透過突起件的液流受到其本身的表面張力和粘度的影響、而超出這個表面張力值和粘度時不再具有任何影響，或在任何情況下，它們的影響不足以以任何明顯方式減慢流動。假定通過區(qū)的值限定成約等于27％，鑒于上述理由超過這個限度是不利的，可以看出與其相對應的“透過”值約為1.5秒。
參見曲線10，27％的通過區(qū)與約0.02g的“回濕”值相對應。因此，可以說通過區(qū)為27％的值與最好的“回濕”和“透過”值之間的協(xié)調(diào)值相對應。上面報告的值在任何情況下均優(yōu)于先有技術的薄膜測出的值，在通過區(qū)為20％和33％之間范圍內(nèi)的“回濕”和“透過”之間的協(xié)調(diào)值在任何情況下都比較好。這可能是得益于薄膜分隔部分的特殊的漏斗形形狀、薄膜的分隔部分的截面為半橢圓形。這種形狀阻止流體克服較長通道的向上的回流，而在先有技術的帶孔塑料薄膜中，如果液體流過孔、流到薄膜分隔部分的基部，可以看出向上流動的阻力越來越小，因此一旦流過該孔，流體向上的移動比向下移動更容易。
本發(fā)明的帶孔塑料薄膜，用具有半橢圓形的彎曲截面構形的網(wǎng)格元件的模板制成，其優(yōu)點可概括如下1．很低的回濕值，2．低的透過值，3．低的光澤性，4．減小與用戶接觸的表面。
總之，具有本發(fā)明限定的元件的模板可以制成性能比現(xiàn)有技術或市售的要好的帶孔的塑料薄膜。
實驗室試驗現(xiàn)在概略地說明一些實驗的試驗，以此來說明本發(fā)明的帶孔塑料制的薄膜的優(yōu)點。
“液體透過時間”試驗包括稱重5層ERT.FF3.W/S的吸收紙，該紙的裝填系數(shù)為3.3，由Hollingsworth & Vose有限公司生產(chǎn)、在濕度為65％±2、溫度為20°±2℃下儲存至少24小時。該試驗所用的紙也用于下面的回濕試驗中。一塊用于試驗的方塊形的過濾薄膜(在此情況下是本發(fā)明的薄膜或其它類似件)切成邊長為125mm，并將它放在已稱重的5層吸收紙的上表面上(在此情況下，帶孔薄膜的突起件或分隔部分朝向吸收紙并與其接觸)。由此得到的紙堆包括五層吸收紙和過濾薄膜，將它放在稱作“l(fā)ister”儀器的基部，它能測出已知數(shù)量(5ml)的已知液體，并可測出上述液體流過被試驗的過濾薄膜所化的時間，該試驗所用的儀器是由Lenzing AG制造的“Lister”。
“液體透過時間”試驗后緊接著的是“面料回濕”試驗。預先稱重的五層吸收紙的重量乘上裝填系數(shù)，這就得出上述五層吸收紙達到飽和所能吸收的最大的液體量。通過該“液體透過時間”試驗所用的“Lister”，還測出在5層吸收紙和該塊過濾薄膜形成的紙堆上的同樣的液體的量，該量等于上述產(chǎn)品的測量結果和上述試驗中預先測出的液體量(5ml)。在進行這項附加的測量后，在“Lister”中的基部、與上述吸收紙和過濾薄膜的紙堆一起鄰近的“回濕”儀器中進行同樣名稱的試驗，該試驗包括將4公斤的重物放在上述紙堆的過濾層的上表面上，放置時間為3分鐘，其目的是使上述過濾薄膜的上表面均勻浸濕。在此段時間中，稱重兩層由Hollingsworth & Vose有限公司制造的、在濕度為65％±2和溫度為20°±2℃下儲存至少24小時的ERT.FF3.W/S吸收紙。一旦超過了該時間間隔，重量自動上升并將兩層剛稱過的紙放在同樣的過濾薄膜的上表面上。然后，兩分鐘時間間隔內(nèi)同樣的重量又一次下降。在越過該時間間隔時再稱重這兩層紙。試驗前和試驗后的值之間的差就是從過濾薄膜流出的液體的重量。這項試驗所用的儀器是由Lenzing AG制造的“回濕”試驗儀。上述試驗所用的液體有兩種實驗室制備的模擬的尿，它是按Edana 150.3制成的，在2升蒸餾水中稀釋18克的氯化鈉，其表面張力為70±2nM/m，在20℃時的粘度為1.0cPs；
胞漿素溶液(plasmion solution)，由Bellon在1997年4月生產(chǎn)、2000年4月過期，代號為Batch No.2018-3，其表面張力為63±2nM/m,20℃時的粘度為1.6cPs。
接下來的光澤試驗按ASTM標準D2447和C346、用BYK-GardnerGmbH制造的微量光澤反射儀進行。
權利要求
1．三維形狀的帶孔的塑料制成的薄膜，具有上表面，上表面上具有在該薄膜下表面方向的通孔形式延伸的多個開口；相互相鄰的通孔由上述薄膜的分隔部分分開，上述分隔部分的構形具有朝上表面匯聚的對稱測邊，其特征在于上述薄膜的分隔部分的構形的橫截面為錐形截面。
2．按照權利要求1的帶孔塑料制成的薄膜，其特征在于上述薄膜分隔部分的構形的截面為半橢圓形，其較短的軸等于較短的直徑并位于薄膜本身的下表面上，較長的軸的頂點在薄膜本身的上表面上。
3．制造權利要求1或2的薄膜的模板，其特征在于上述模板為由相互連接的元件形成的厚的網(wǎng)格形式，元件的截面為錐形，由依次階段的金屬沉積構成。
4．按照權利要求3的制造薄膜的模板，其特征在于每個模板由與相應的相等階段數(shù)量的三層形成。
5．按照權利要求4的制造薄膜的模板，其特征在于上述三層模板元件由不同的金屬制成。
6．按照權利要求4的制造薄膜的模板，其特征在于上述三層模板元件由同種金屬制成。
全文摘要
本發(fā)明關于由帶孔的三維形狀的塑料制成的薄膜,該薄膜具有一上表面,上表面上有多個在薄膜下表面方向的通孔(303)形式的開口,相互相鄰的通孔(303)由薄膜的分隔部分(301)分開,分隔部分的截面構形為錐形截面,它具有朝上表面匯聚的對稱的側(cè)邊(304,305)。
文檔編號B26F1/26GK1305362SQ99807406
公開日2001年7月25日 申請日期1999年10月19日 優(yōu)先權日1999年4月15日
發(fā)明者里諾·尤里亞納蒂 申請人:Adma有限責任公司