专利名称：具有整体芯层的、交叉层压有向塑料薄膜的制作方法
技术领域：
本发明涉及层压板结构。更具体说，本发明涉及具有交叉层压塑料薄膜层的层压板材。
背景技术：
众所周知，单轴有向晶状聚合物薄膜的交叉层压板具有包括良好抗扯强度在内的许多有益性能，瑞斯谬森(Rasmussen)在美国专利No.3,322,613中的公开内容是一个例子，该专利在此引用为参考。Barnes等人的美国专利No.6,284,344中表述了对于形成多层，有向或“斜裁”塑料薄膜更为现代的讨论，该专利在此也引用为参照。
尽管多层薄膜技术已取得很大发展，但在纸板层压结构中使用这种薄膜做为强度层，仍然存在着其抗扯强度相对较差的特性。实际上，抗扯特性较差的纸板会影响到交叉层压层，撕裂会通过每一层扩展开去。同样，在制造产品时，这种层压板中的不同材料也会出现许多问题，包括薄膜未能牢固地粘附于纸板表面会使层压板的成品出现表皮剥落和其他不期望的后果。
因此，需要一种高抗扯强度的层压板。这种层压板最好能用已知的材料和已知的制造方法形成。
发明内容
一种层压板有一芯层，所述芯层被夹在第一有向塑料层和第二有向塑料层之间。所述两塑料层的取向以0°与180°之间但不等于0°和180°的某角度相交。最好是，所述两塑料层表面的取向以大约90°的角度相交。同样，芯层最好选用纸板。
由于以纸板为芯层的整体层压板采用了彼此独立作用的两个有向外层，因而改善了层压板的抗扯强度。在此结构中，一个外层的取向和所形成的应力场弥补了纸板层上的另一外层的取向和所形成的应力场。最好是，两塑料薄膜在两表面上的结构是对称的，这还可简化制造技术。这种塑料层压板(在其两侧表面上)还提供了极好的可印刷性，而且，可采用用于包装作业时的各种已知密封方法。
根据下面的详细描述，结合权利要求，本发明的特征和优点会更为明显。
通过以下的详细描述，结合附图，本领域的普通技术人员会更易了解到本发明的效果和优点，其中图1为依照本发明的多层层压板的分解透视图；和图2为制造多层层压板典型工艺过程的图解说明。
具体实施例方式
虽然本发明有各种形式的实施例，而附图中所表示的和下文所描述的实施例是本公开内容目前优选的实施例，但应理解，本公开内容只是作为本发明的一个示例，而决无限于所述特殊实施例之意图。
现在参照附图特别是图1，图中给出了依照本发明原理的多层层压板10。层压板10有一芯层或基片12，所述芯层12被夹在第一有向塑料层14和第二有向塑料层16之间。在本层压板10中，芯层12是纸板。第一塑料层14的取向与第二塑料层16的取向以一预定角度α相交，使层14、层16的取向是非平行的。也就是说，两塑料层的取向彼此以0°到180°之间的角度α相交，但它既不是0°，也不是180°。如图1中所示，层14的取向由线18表示，层16的取向由线20表示。
相对于芯层12的参考方向(该参考方向用22表示)，塑料层14、16取向角α14，α16的范围为大约20°至大约70°，最好在大约39°至大约57°之间。塑料层14、16相对于芯层12的最佳取向角α14，α16大约各为45°或彼此间的角度大约为90°。
塑料层14、16可直接布置在芯层12上，或者，也可以用粘结层24、26将它们粘贴到芯层12上。在此层压板10中，粘结层24、26分置于各塑料层和芯层12之间，其中，粘结层由诸如低密度聚丙烯等的粘结介质构成。
塑料层或外层14、16的一种优选材料是高密度聚丙烯(HDPE)。其它合适的材料包括聚丙烯或各种其它聚烯烃材料和混合物，但所选的材料要能实现取向。典型的层压板10包括被夹在有向层14、16之间的脱色、无涂层12-20点纸板芯层12，每层有大约1-3mil(1密耳＝0.001时)厚。
层压板的夹层结构10结合了交叉层压薄膜的固有强度和抗扯强度以及纸板的机械加工性能。这种层压板10的结构有益于将抗偷窃，高强度包装和提供超越现有纸板结构的优越性的高抗扯强度其他应用综合在一起。
本领域的技术人员知道塑料层的取向是制造过程中给予薄膜的特性。通常的制造过程是将聚合物熔化，挤入挤压模的气泡腔，然后，例如，采用环状空气圈(吹薄膜工艺)使薄膜冷却。冷却的气泡破裂形成平层管，然后再延伸。正是挤压和延伸作业致使薄膜“取向”。从本质上看，挤压和延伸工艺使长链多聚物分子定向排列。所形成的有向平层管然后被斜裁(bias cut)以产生其取向角度是对于加工方位预期角度的单层薄膜。
制造层压板10的一种工艺过程(以28总体表示)如图2所示，常称为串联式挤压层压工艺过程。在此工艺过程中，有两个站点30，32分别用于有向层压薄膜14、16(站点30把第一薄膜14敷于纸板芯层12的一侧，另一站点32把第二薄膜16敷于纸板芯层12的另一侧)。在上述工艺过程中，薄膜14、16的贴敷过程是依次执行的。即在第一站点30把第一薄膜14敷于纸板芯层12上。如图所示，粘结材料24的注施器34被布置成可在滚轮辊隙36附近在塑料层14和芯层12之间注施粘结材料24。
把粘结有第一薄膜层14的芯层12传送到第二站点32，在第二站点32处，第二薄膜层16以与第一薄膜层14大致相同的方式注施到芯层12/第二薄膜层16组合件上。即第二粘结材料26的注施器38被布置成可在滚轮辊隙40附近塑料层16和芯层12/第一层14组合件之间，注施粘结材料26。或者，也可按同步注施工艺，把薄膜14、16贴敷到芯层12上。
包括本发明层压板(或层压材料)在内的各种材料的样品还要承受穿孔和断裂以确定层压板所增强的强度。第一种材料是根据本发明制造的层压板，其纸板芯层12为大约15mil(1mil＝0.001时)厚，一边带有第一有向塑料层14，另一边带有第二有向塑料层16。塑料层14、16用粘结或固定层24、26固定到芯层12上。塑料层14、16是大约1.5mil厚的高密度聚丙烯(HDPE)，粘结层24、26增加大约0.5mils的厚度，则层压接的总厚度大约为18.5mils。塑料层14、16之间的取向角度大约为90°。
第三种材料包含以不同方式组合与所述层压板同样的材料。第三种材料包括纸板芯层(大约15mils)，并有第一固定层，第一有向塑料层(大约1.5mil厚的HDPE层)，第二固定层和第二有向塑料层(大约1.5mil厚的HDPE层)敷于其上。固定层总厚大约0.5mils。即第三种材料用了相同量的相同原料，但结构不同(用纸—塑料—塑料的层压板而不是本发明的塑料—纸—塑料层压板)。此外，塑料层之间的取向角度仍为大约90°。
收集了各种样品的穿孔强度、单片(Elmendorf)抗扯强度(沿机器方向)以及抗穿孔扩散撕扯强度(PPT)数据，如下表所述。
表1-各种层压板和基本材料的穿孔强度和抗扯强度。
从上述结果可以看出，层压材料与“原”纸板材料相比具有大得多的抗破坏强度。然而，令人惊奇地，本发明层压板(塑料—纸板—塑料)结构与用相同份量，相同原料但以不同结构构成的层压材料相比，具有明显增强的抗破坏强度。这是未能预见和令人惊奇的结果。
可预计，粘结层压工艺也可用来替代挤压层压工艺。在这种工艺过程中，也可采用其他聚氨基甲酸酯粘结系统。但是，也可考虑其它聚合物的粘结系统。在此仍是最好采用两个站点的层压器，以便在一道工序中把两有向材料各敷于内纸板的一侧。已知粘结层压设备包括可在该处将粘合剂涂于衬底之一的站点。还可设想，可安排若干用以去除溶剂的干燥炉(如果需要)。然后，使涂有粘合剂的衬底与辊隙形式的第二连结板接触，以完成两者的粘结。
虽然详细描述的是本发明的层压板10有一纸板芯层12，但可以预期，本发明层压板10的芯层或基片部分12也可以用其它材料形成。例如，可以设想，双轴有向聚丙烯(BOPP)薄膜，有向聚丙烯(OPP)薄膜，聚氯乙烯(PVC)薄膜，聚乙烯对酞酸盐(PET)和金属化聚乙烯对酞酸盐(MPET)薄膜，聚乙烯和聚乙烯衍生物薄膜，金属薄片和尼龙，以及波纹纸板，木制品和防腐塑料都可用作为芯层12。
还应理解的是，说明书此章节的题目，即“具体实施方式
”涉及的是美国专利局的要求，它并不暗指，也不应理解为对这里所公开内容的限制。
在此公开内容中，所采用的“一”或“一个”一词既包括单数也包括复数。反之，涉及复数时，只要合理也包括单数。
由上述可知，在不脱离本发明实质精神和新颖性范围的情况下，可对本发明的内容进行各种各样的修改和变更。应该理解，此间并无限于所描述特定实施例之意图也不应作出此推测。本公开内容旨在通过所附权利要求而涵盖落入权利要求范围之内的所有此类修改。
权利要求
1.一种多层层压板包括芯层，被夹在第一有向塑料层和第二有向塑料层之间，其中，两塑料层的取向以0°至180°之间，但既不等于0°，也不等于180°的角度彼此相交。
2.根据权利要求1所述的多层薄膜，其中，第一塑料层的取向与芯层之间的角度在20°～70°之间选择，第二塑料层的取向与芯层之间的角度与第一塑料层的角度互补。
3.根据权利要求2所述的多层薄膜，其中，第一和第二塑料层以大约90°的角度相交。
4.根据权利要求1所述的多层薄膜，其中，第一和第二塑料层是聚烯烃。
5.根据权利要求4所述的多层薄膜，其中，聚烯烃是聚乙烯。
6.根据权利要求1所述的多层薄膜，还包括布置在塑料层和芯层之间的粘结介质。
7.根据权利要求1所述的多层薄膜，其中，芯层是纸板。
全文摘要
本发明涉及一种具有整体芯层的、交叉层压有向塑料薄膜，由夹在第一有向塑料层和第二有向塑料层之间的芯层形成的多层层压板。两塑料层的取向彼此以0°和180°之间，但不等于0°和180°的某角度相交。还公开了制造层压板的方法。
文档编号B32B27/32GK1611348SQ20041007398
公开日2005年5月4日 申请日期2004年9月17日 优先权日2003年10月20日
发明者查尔斯E·阿门特, 克里斯托弗C·E·巴恩斯 申请人:伊利诺斯器械工程公司