专利名称：三维形状的带孔塑料薄膜及有关模板的制作方法
技术领域：
本发明关于三维形状的带孔塑料薄膜及制成它的有关模板。这种薄膜可用于不同的场合的过滤层，如用作妇女卫生巾、小孩尿布和无自制能力的保护垫等卫生用品。它可用于指定消费的包装肉类的过滤层或薄膜，使它们可较长时间地保存。这种薄膜还可用在农业上来覆盖或保护土中的谷物、或在如葡萄类水果熟化时，以保护套形式来保护树上的水果。
下面作为先导词来列出在制造带孔塑料时所用参数的定义。
术语“液体透过时间”指的是已知数量的液体穿过某一过滤层或薄膜所用的时间，由此确定透过液体的能力。该时间的测量是按现行的Edana 150.3标准程序进行的。
“面料回温”是测量一个过滤层或薄膜、在某种液体一旦穿透该层时朝表层方向的相反方向回流的能力，它是按现行的Edana 151.1标准程序进行测量的。
术语“光泽”指的是表面反射的光和总的反射光之间的比。因此在确定一个薄膜的表面光泽时，仅考虑入射角等于反射角的光，不考虑其它方向反射的光。
背景技术：
多年来，自从Procter & Gamble(1974)的美国专利3929135之后，人们一直在致力于制造一种尽可能类似于手纸的带孔的塑料薄膜，其中纤维状构件限定分成较小的孔或多边形孔的开孔，这些孔使薄膜具有扭转纤维的外观或获得塑料薄膜表面上的小的粗糙度，从而减小它们的光泽。
图1表示放大的现有技术的由带孔塑料100制成的部分的第一薄膜。该薄膜100的形状做成由分隔部分101得到的网格式微型结构，其横截面构形具有大致垂直的侧向分构件102和基本水平的上部分构件103。数字104代表薄膜100的下表面。分隔部分101在交点105连接，并使孔106呈具有五边形的截锥体。
这种薄膜具有高“透过”和“回湿”值，因此对其功能有负面影响，同时它具高“光泽”，使人马上发觉该材料、如塑料的性质。
为了减小这种先有技术的带孔薄膜100的表面光泽和/或提供手纸那样的粗糙外观，在分隔部分101或孔106的内表面的其它部分上以规律方式设置了小孔或小的突起件，如图1的107所示，然而，它们有降低流体流动的缺点，在流体流过截锥形孔时产生较大的摩擦力。另外，这些表面突起件使流体保留在它周围。上述缺点与已提到的高“回湿”值一起，在与身体接触的尿布的上过滤层、无自制能力的保护垫或妇女卫生巾不能防止液体回流与皮肤接触时，使人产生不愉快的潮湿感觉。
图2表示放大的先有技术中的带孔塑料的第二种薄膜200。与图1的型式100不一样，薄膜200具有的分隔部分201的截面形状中具有斜的侧向分构件202，其终端在顶面的端部203。采用这种斜的构形，实际上减小了“光泽”。
然而，在以极佳的方式实现了使薄膜尽可能类似于手纸的目标时，在上述薄膜用作尿布、卫生巾的非常重要的特征不能达到这种薄膜的主要目的，即用在卫生用品方面，该薄膜能迅速地吸收皮肤表面的体液，如尿或月经液。这些液体应向吸收垫方向流动，应防止它们反向回流，因此可避免尿布或卫生巾的穿戴者产生不愉快的湿的感觉。
而在图2所示的第二种薄膜的情况下，实验室试验已经表明在分隔部分201的横截面构形中的直线形成的分割部分限定了锥形的突起，使上述突起具有明显的有规律地沿整个截面的锥度。该有规律的锥形截面可能影响“回温”或“透过”值，或两者均受影响。如果直线形成的分隔部分位于孔的截锥台的上部、或相对于薄膜水平上表面稍作倾斜，它们就会使该锥台或孔非常接近下部。这样，“透过”值受到影响，由于锥台的终端部分或孔的底部非常小，因此对“透过”值的影响将很大。如果上述直线形式的分割部分位于锥台的下部，或如果它们相对于薄膜的水平的上表面过度倾斜，如图2所示，它们限定了一个具有不能充分汇聚的壁的锥台。这样，适度的锥台的锥度将产生高的“回湿”值，使刚流过的液体以相反方向流回。
上述和其它目的均由一种带孔塑料的三维成形的薄膜达到，该薄膜具有一个上表面，该上表面具有在该薄膜下表面方向上的通孔形式延伸的多个开口，相互相邻的通孔由上述薄膜的分隔部分分开，该分隔部分的构形具有对称的朝上表面汇聚的侧边，其特征在于上述薄膜的分隔部分的构形的横截面为锥形的。
这种锥形的截面最好为半椭圆形。
这种薄膜分隔部分的构形构成了特殊的类似于漏斗的三维形状的孔，从而使本发明的薄膜具有下列特性附着在其表面的液体迅速地仅在向下方向通过，并防止这些液体在相反方向的回流。
与现有的薄膜或三维形状的带孔塑料带不同，本发明的薄膜具有很低的“回流”值、低的“透过”值、低的“光泽”和减小略与用户接触的表面区。
本发明的薄膜可用任何先有技术制成，其中，如由聚乙烯和有机和/或无机的添加剂、或聚烯烃和有机和/或无机的添加剂制成的热塑性薄膜包在开孔成形模板上、或在差不多熔融状态下在上述模板上直接挤压，上述薄膜由下列方法开孔由高压的冷或热气流或高压的冷或热水、或由冲孔构件或机械材料的机械作用部分地或完全地透过上述模板上的孔，使薄膜形成上述成形模板的形状。
特别提供的模板可用于形成本发明的薄膜，使薄膜呈相互连接的元件的厚网格形式，相互连接的元件具有锥形截面，该锥形截面由依次阶段的金属沉积形成。
通过对下面的优选实施例的详细描述，可以更清楚地看出本发明的进一步的特征和优点。附图中的实施例纯粹是说明性的而不是限制性的。
附图描述图1和2是先有技术的塑料膜的放大的透视图，图3和4表示本发明的部分第一实施例的模板和相应塑料薄膜的放大透视图，图5表示部分图3模板的截面图、和一部分重迭在模板上的图4的薄膜，图6表示图4薄膜的操作情况，图7表示本发明的塑料薄膜的第二个实施例的放大的部分透视图，图8表示本发明的部分塑料薄膜受到光照时的截面图，图9和10分别表示本发明的薄膜的“透过”和“回湿”参数对穿过区的曲线图。
图示实施例的描述参见图3，它示出一个实施例，表示了一个生产出构成本发明主题的薄膜的模板3。这种形式的模板可由电镀镍或如铜的其它金属得到。它由厚的元件30的网连成具有五个平面的网形。每个元件30具有弯曲的横截面，其构形为锥形、特别是半椭圆形，其基部在x轴上的直径较短，其在y轴上的高度、即半椭圆的直径的一半较长。
参见图4，它表示用图3所示的模板而得到的塑料薄膜300。由此，本发明的薄膜300具有由分隔部分形成的微型结构，该微型结构310通常具有连接点302和限定的微孔303。每个分隔部分301从截面上看呈半椭圆形，较长的半椭圆的直径的一半作为它的垂直的半轴，较短的半椭圆的直径作为它的水平轴。在每个薄膜分隔部分的构形中，可以看到有侧向分构件304、305、和顶部306。
参见图5，薄膜300形成在模板3上，元件30在其截面看出的各层数与电镀过程各阶段的数量相对应。按照一种特殊的金属电镀技术，可以得到使该元件垂直生长到一定高度，然后由金属沉积逐渐变窄地生长、一直到一个非常窄的顶部、一个弯曲的上表面时为止。特别参见图5，该技术包括第一次沉积以形成基部4，第二次沉积以得到第二层5，该第二层5使该模板可得到如强度和韧性的机械性能。最后通过第三次沉积以得到外表层6，该层比其它层更疏松，在开孔后更有利于薄膜的附着，并能提供适当程度的粗糙度的表面，该表面粗糙度范围从0.1到6.3μ(最好在0.8和3.2μ之间)。
该模板3还可采用具有不同疏松度或用不同金属、用具有中间阶段多于三个阶段的工序制成，也可以用简单的更经济的、仅用单种金属在少于三个阶段的工序中制成。
为得到这种具有锥形截面的元件的模板，可采用其它制造技术，当然为达此目的采用的其它技术的成本很高，如电荷加工、光刻或其它激光技术等，还有用如冲孔腐蚀或用上述任一技术预先打孔的同心的管状板的重迭来除去材料等。
这种特殊形状的模板件在模板中形成具有类似于图6所示的漏斗形的三维开口，而不是如先有技术中的锥台形。再参见图6，不同于锥台形的漏斗形使它具有双锥度、即两个重迭的锥台，这样使高度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锥台高度较大、但锥度较小。这种特殊形状的模板件，其形状为半椭圆形，底部在较短的直径上、高度等于上述半椭圆较长直径的一半，这就使薄膜300的分隔部分或突出部分具有如图5所示的形状，使薄膜具有盛装较多液体的较宽的开口D3。
另外，薄膜300具有在由H1限定的分隔部分和由H2限定的分隔部分之间没有尖锐边缘的较好的径向壁，因此有助于液体沿整个突出部分在没有任何干扰的情况下流出，另外，下方的锥台能阻止液体在相反方向的回流、亦即从薄膜的下表面向上表面的流动。
图7表示第二个实施例的薄膜400，其中薄膜的分隔部分示为401，连接点为402、限定的孔403为扇形。
分隔部分401的构形完全与图4中的301一样。本发明的这种构形确定了一个与薄膜上表面相对应的窄顶峰(半椭圆的顶304、406)，从而确定了一个较宽的开口；这种形状的基部确定了从薄膜下表面开始的在薄膜的上表面方向的较高锥台的分隔部分或突出件，其目的是对流体企图回流提供较大的阻力。另外，减小了薄膜分隔部分限定的薄膜上部的接触表面，理论上讲，该表面类似于一个点。这个特征可避免在分隔部分301、401的上表面和液体吸收面之间存积液体，防止产生湿的不舒服的感觉。沉积在本发明上表面上的液体由分隔部分301、401的弯曲的顶峰很容易向下流动，液体可从上述分隔部分的一侧或另一侧下滑。在先有技术的薄膜中通常没有任何表面的微型突起件来减小它们的光泽和/或提供纤维状外观，并没有突起件促进向下的流动。
本发明的薄膜具有非常窄的反射表面。参见图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线组成的分构件，这就使该表面对入射光线来说从理论上说仅是点状，这就可以获得较低的“光泽”，不必对薄膜再进行如压花那样的额外的加工。假设一已知光源发的光束离分隔部分为一已知距离，入射角作为一个例子是45°，可以看出，到达与差不多是平的分割部分的薄膜上表面对应的上表面A的所有光线在位于已知距离的接收镜方向上反射。而在本发明薄膜的情况下，由于分割部分具有半椭圆形截面，可以看出仅有很小的一部分在接收镜方向反射。由于该薄膜具有半椭圆的弯曲形状，入射光线按照上述曲线的每个点的切线反射，从而从图8中可以看出，仅中间的光线按与薄膜的上表面A相对应的跨接顶点的切线反射。其它的光线由于在相切点具有不同的入射角、如在B点入射角为66°，因而具有不同的反射线，这样，这些光线以同样的角度反射，就不会被接收镜接收。不同入射角的光线、如角度为9°的切线C也以同样的角度9°反射，它也不会被接收镜接收。
图9和10的曲线图分别表示采用本发明的薄膜得出的“回湿”和通过区之间及“透过”和通过区之间的关系。“回湿”值差不多随着通过区的增大而有规律地增长，“透过”值随着通过区的增大而有规律地减小，一直降到通过区为27％时为止，这些值是在薄膜的突起件或分隔部分的基部上测出的。图9的曲线表明，由于透过值保持为一常数，就没有必要进一步增大该值了。对此的解释是上升到这个值时，透过突起件的液流受到其本身的表面张力和粘度的影响、而超出这个表面张力值和粘度时不再具有任何影响，或在任何情况下，它们的影响不足以以任何明显方式减慢流动。假定通过区的值限定成约等于27％，鉴于上述理由超过这个限度是不利的，可以看出与其相对应的“透过”值约为1.5秒。
参见曲线10，27％的通过区与约0.02g的“回湿”值相对应。因此，可以说通过区为27％的值与最好的“回湿”和“透过”值之间的协调值相对应。上面报告的值在任何情况下均优于先有技术的薄膜测出的值，在通过区为20％和33％之间范围内的“回湿”和“透过”之间的协调值在任何情况下都比较好。这可能是得益于薄膜分隔部分的特殊的漏斗形形状、薄膜的分隔部分的截面为半椭圆形。这种形状阻止流体克服较长通道的向上的回流，而在先有技术的带孔塑料薄膜中，如果液体流过孔、流到薄膜分隔部分的基部，可以看出向上流动的阻力越来越小，因此一旦流过该孔，流体向上的移动比向下移动更容易。
本发明的带孔塑料薄膜，用具有半椭圆形的弯曲截面构形的网格元件的模板制成，其优点可概括如下1．很低的回湿值，2．低的透过值，3．低的光泽性，4．减小与用户接触的表面。
总之，具有本发明限定的元件的模板可以制成性能比现有技术或市售的要好的带孔的塑料薄膜。
实验室试验现在概略地说明一些实验的试验，以此来说明本发明的带孔塑料制的薄膜的优点。
“液体透过时间”试验包括称重5层ERT.FF3.W/S的吸收纸，该纸的装填系数为3.3，由Hollingsworth & Vose有限公司生产、在湿度为65％±2、温度为20°±2℃下储存至少24小时。该试验所用的纸也用于下面的回湿试验中。一块用于试验的方块形的过滤薄膜(在此情况下是本发明的薄膜或其它类似件)切成边长为125mm，并将它放在已称重的5层吸收纸的上表面上(在此情况下，带孔薄膜的突起件或分隔部分朝向吸收纸并与其接触)。由此得到的纸堆包括五层吸收纸和过滤薄膜，将它放在称作“lister”仪器的基部，它能测出已知数量(5ml)的已知液体，并可测出上述液体流过被试验的过滤薄膜所化的时间，该试验所用的仪器是由Lenzing AG制造的“Lister”。
“液体透过时间”试验后紧接着的是“面料回湿”试验。预先称重的五层吸收纸的重量乘上装填系数，这就得出上述五层吸收纸达到饱和所能吸收的最大的液体量。通过该“液体透过时间”试验所用的“Lister”，还测出在5层吸收纸和该块过滤薄膜形成的纸堆上的同样的液体的量，该量等于上述产品的测量结果和上述试验中预先测出的液体量(5ml)。在进行这项附加的测量后，在“Lister”中的基部、与上述吸收纸和过滤薄膜的纸堆一起邻近的“回湿”仪器中进行同样名称的试验，该试验包括将4公斤的重物放在上述纸堆的过滤层的上表面上，放置时间为3分钟，其目的是使上述过滤薄膜的上表面均匀浸湿。在此段时间中，称重两层由Hollingsworth & Vose有限公司制造的、在湿度为65％±2和温度为20°±2℃下储存至少24小时的ERT.FF3.W/S吸收纸。一旦超过了该时间间隔，重量自动上升并将两层刚称过的纸放在同样的过滤薄膜的上表面上。然后，两分钟时间间隔内同样的重量又一次下降。在越过该时间间隔时再称重这两层纸。试验前和试验后的值之间的差就是从过滤薄膜流出的液体的重量。这项试验所用的仪器是由Lenzing AG制造的“回湿”试验仪。上述试验所用的液体有两种实验室制备的模拟的尿，它是按Edana 150.3制成的，在2升蒸馏水中稀释18克的氯化钠，其表面张力为70±2nM/m，在20℃时的粘度为1.0cPs；
胞浆素溶液(plasmion solution)，由Bellon在1997年4月生产、2000年4月过期，代号为Batch No.2018-3，其表面张力为63±2nM/m,20℃时的粘度为1.6cPs。
接下来的光泽试验按ASTM标准D2447和C346、用BYK-GardnerGmbH制造的微量光泽反射仪进行。
权利要求
1．三维形状的带孔的塑料制成的薄膜，具有上表面，上表面上具有在该薄膜下表面方向的通孔形式延伸的多个开口；相互相邻的通孔由上述薄膜的分隔部分分开，上述分隔部分的构形具有朝上表面汇聚的对称测边，其特征在于上述薄膜的分隔部分的构形的横截面为锥形截面。
2．按照权利要求1的带孔塑料制成的薄膜，其特征在于上述薄膜分隔部分的构形的截面为半椭圆形，其较短的轴等于较短的直径并位于薄膜本身的下表面上，较长的轴的顶点在薄膜本身的上表面上。
3．制造权利要求1或2的薄膜的模板，其特征在于上述模板为由相互连接的元件形成的厚的网格形式，元件的截面为锥形，由依次阶段的金属沉积构成。
4．按照权利要求3的制造薄膜的模板，其特征在于每个模板由与相应的相等阶段数量的三层形成。
5．按照权利要求4的制造薄膜的模板，其特征在于上述三层模板元件由不同的金属制成。
6．按照权利要求4的制造薄膜的模板，其特征在于上述三层模板元件由同种金属制成。
全文摘要
本发明关于由带孔的三维形状的塑料制成的薄膜,该薄膜具有一上表面,上表面上有多个在薄膜下表面方向的通孔(303)形式的开口,相互相邻的通孔(303)由薄膜的分隔部分(301)分开,分隔部分的截面构形为锥形截面,它具有朝上表面汇聚的对称的侧边(304,305)。
文档编号B26F1/26GK1305362SQ99807406
公开日2001年7月25日 申请日期1999年10月19日 优先权日1999年4月15日
发明者里诺·尤里亚纳蒂 申请人:Adma有限责任公司