用于自锁式非织造工业纺织品的薄膜结构的制作方法
【专利说明】用于自锁式非织造工业纺织品的薄膜结构发明领域
[0001]本发明涉及由至少两层选择性地开缝且成型的聚合物薄膜形成的薄膜结构和纺织品。本发明具体地涉及以下这样的纺织品:其中突起和狭缝开口被构造并布置成使得当使两个类似地形成的薄膜层对齐在一起以使得一层的突起定位在第二层的突起之间时，所得结构由于一层的突起的顶表面与相对层中的突起的侧面中的开口互连而是自锁式的。所得双层结构不需要另外粘合并且是抗压缩载荷的，并且可选择孔大小以提供所需的渗透性，并且因此可应用于各种各样的工业工艺，如用于输送、过滤和分离，并且尤其是用于造纸织物。
[0002]发明背景
[0003]包括两层开缝且成型的薄膜的工业纺织品是已知的。例如，Manninen的WO2011/069259公开了由至少一层选择性地开缝且成型的聚合物薄膜制成的工业纺织品，所述聚合物薄膜被压花以赋予表面轮廓和其它性质，所述表面轮廓和其它性质与由织造织物的各种织造设计所产生的那些表面轮廓和其它性质类似。所述薄膜使用所选择的模具图案通过施加热和压力来冲压，以使得一部分选择性地和永久地变形偏离平面；使用开缝工艺以在变形处产生孔，以允许流体如空气和水穿过织物。各个狭缝的长度等于在所述薄膜中形成的孔的长度。所述文献还公开了可以提供双层织物，其中第一层适当开缝且压花的薄膜与第二个类似地压印的片材相配对，以使得通过压花工艺形成的变形的外表面彼此面对。所述两层必须例如通过焊接固定在一起，以使得第一薄膜层的上部突起表面连结至类似地开缝且成型的第二薄膜层的接触区域以形成组装的薄膜结构。
[0004]从Manninen的CA 2，779，969已知提供用于工业工艺中的输送的工业织物，所述工业织物由两层成型且有孔薄膜形成，其中所述薄膜表面上的至少一些突起设置有与相连接触区域成整体的第一端以及相反的第二端，所述第二端具有脱离的自由端或弱化的端部分，所述弱化的端部分被布置为可响应于应变而与相连接触区域脱离。所述薄膜提供柔性以允许所述层的受控相对移动，从而最小化内应变的影响。
[0005]从Manninen的CA 2，779，131还已知提供一种非织造薄膜织物，其包括根据所需的压花图案热成形的两个平面聚合物薄膜。所述压花被成形为使得至少两个端壁设置有壳状构型，或者侧壁由于所选择的开缝图案而实质上增强。狭缝的大小和位置可根据需要来调整，以便赋予所需的渗透性。由两个相似的相互接合层组装的非织造织物相较于类似的现有技术织物表现出改进的抗压缩载荷力，从而允许其维持薄膜层之间的空隙体积并且因此维持所选择的渗透性。
[0006]Albert的US 4，541，895公开了一种无向聚合物材料的非织造层压多层构造，其具有激光钻孔的排流孔。
[0007]Sayers的US 2007/0134467公开了一种结构，其中一系列薄膜层被层压在一起并且穿孔以提供贯穿开口。在将至少一个薄膜层固定至另一个或多个具有预切穿孔的层之后，在所述至少一个薄膜层中切出穿孔。孔洞大小和切割深度通过调整激光来改变。
[0008]Allum等的US 2011/0250355公开了一种用于在连续纵向聚合物织物条带上产生形貌图案的方法，所述图案借助于施加装置被施加至待压印的连续条带的一个区域，并且所述施加装置在平行于横向取向的方向上相对于所述条带移动。
[0009]从Fitzpatrick的WO 2005/019531已知提供一种有槽且有通风孔的工业工艺皮带，其包括具有多孔聚合物涂层、可渗透聚合物薄膜或者短纤维或复丝的组成物的多孔膜。多孔聚合物涂层可通过以下方式产生:激光钻孔、去除可溶性组分、机械冲孔或通过将树脂施加为网状或非网状泡沫。
[0010]从Bez等的WO 2008/145420已知提供一种造纸织物，其包括层压在彼此之上的多个聚合物材料薄膜，其中所述薄膜各自具有延伸穿过其厚度以提供排流通道的多个穿孔。所述穿孔可通过从薄膜所包含的聚合物中去除填料来形成。
[0011]Mourad等的US 2010/0236740公开了一种非织造工业皮带，其包括至少一个薄膜层，所述至少一个薄膜层已被激光钻孔来形成成形的贯穿开口，以便增强其上输送的片材产品的形貌。
[0012]从Levine等的WO 2008/112612已知提供一种用作烟草输送带的抽吸带，其由含有聚合物的连续聚合物薄膜形成，所述聚合物被选择成最大化耐磨性并且最小化污染烟草的任何聚合物的毒性。所述带是可渗透的并且根据所需的分布通过机械压花、超声波压花或通过激光去除技术来穿孔。
[0013]Eberhardt等的WO 2012/028601公开了一种由单个薄膜层或片材形成的穿孔薄膜织物。侧向边缘是未穿孔的，而薄膜织物的中心区域包括在皮带的两个相对表面之间形成通路的多个孔隙。
[0014]Straub等的WO 2012/123439公开了一种造纸织物，其包括第一层和第二层，每层由彼此邻接并且在CD上被布置成彼此靠近的一个或多个薄膜状带形成。所述带被布置成使得第一层中的带侧向边缘和纵向边缘相对于第二层中的带侧向边缘和纵向边缘偏离。一层中的带通过各种方式之一粘合至另一层中的带。
[0015]虽然根据以上现有技术制成的工业纺织品可能在某些应用中是令人满意的，但在每种情况下，组成薄膜层不是按以下一种方式自锁或可互锁的:允许它们永久性地或半永久性地连结在一起，并且必须在单独的粘合过程中连结在一起，以便通过使每个薄膜层相对于另一个对齐并且粘合来形成完整结构，所述过程是费时的并且可能将不准确性引入到所得结构中。
[0016]因此将非常希望提供一种由至少两个薄膜层形成的有图案且有孔的薄膜结构，每个薄膜层可在单个组装过程期间与彼此互锁或自动连结。还将希望互锁装置提供一种互连，所述互连足够稳健以使得所得结构是自保持的并且不需要另外的粘合步骤，从而使得两个薄膜层将保持处于其连结构型，但是允许微小移动以适应和最小化内应变的影响。还将希望互锁装置大致上防止或消除待连结的两个薄膜层不对准的任何机会。还将希望当薄膜结构意图用作工业纺织品时，接缝部件可被并入至组件中。本发明通过提供以下薄膜结构解决了这一需求，所述薄膜结构是自锁的并且由两个类似成型的薄膜层组装，每个薄膜层包括突起和孔，所述突起和孔相互作用以提供整合结构，所述整合结构具有在一定程度上与织造纺织品的特征类似的特征，如内部空隙体积、渗透性和穿过组装的结构的允许流体穿过组件的对角线孔。
[0017]发明概述
[0018]因此，本发明试图提供一种包括薄膜的薄膜结构，所述薄膜具有
[0019](i)上表面和下表面；以及
[0020](?)由接触区域分隔并且限定上表面的轮廓的多个突起，其中
[0021](a)每个突起具有包括顶部构件的本体，所述顶部构件具有相反的第一侧向边缘和第二侧向边缘并且由相对的第一端壁和第二端壁支撑；
[0022](b)侧向边缘中的至少一个与端壁配合以限定从上表面到下表面延伸穿过薄膜的孔；并且
[0023](C)顶部构件构成在孔上方延伸的共面锁扣装置，其中当使第一层薄膜的上表面与第二层薄膜的上表面处于相连关系并且相应层中的每一层的突起在另一层的相邻突起之间对齐时，第一层的锁扣装置被接收并保持在第二层的孔内，并且第二层的锁扣装置被接收并保持在第一层的孔内。
[0024]优选地，顶部构件是大致上平面的。还优选地，所述第一端壁和第二端壁是抗压缩的。优选地，这种抗压缩力由一种结构提供，在所述结构中，对于每个突起，每个端壁具有连接至薄膜结构的相邻接触区域的基部边缘，并且具有选自以下中的至少一种的构型:
[0025](a)基部边缘远离突起本体弯曲凸出；以及
[0026](b)每个端壁在第一侧向边缘和第二侧向边缘中的每个的至少一部分下方延伸并且连接至第一侧向边缘和第二侧向边缘中的每个。
[0027]本发明还试图提供一种包括各自根据本发明构造的第一层和第二层的双层薄膜结构，其中所述相应层中的每一层的突起在另一层的相邻突起之间对齐，并且每一层的锁扣装置固定在相对层的孔内。
[0028]为了提供足以允许使用本发明的薄膜结构的工业纺织品经受它们所意图用于的环境的各种苛刻条件的物理性质，对于许多预期最终用途，优选地薄膜结构由热塑性聚合物材料构造；但是对于一些用途，它可由热固性聚合物材料构造，如在市场上以商品名ApicalTM、Kapton?、UPILEXTM、VTEC PI?、Norton TH?和Kaptrex?出售的可商购的聚酰亚胺；其它可以是合适的；或可成形金属材料，特别是选自以下中的至少一种的可成形金属材料:铝合金、黄铜、冷轧钢、铜、镀锌钢、高强度低合金钢、热轧钢、钢合金、不锈钢和锌。如本文所用，短语“可成形金属材料”是指能够经受超过材料弹性极限的应变而不引起过度应变局部化、断裂或永久变形的金属。
[0029]优选地，薄膜结构将由选自以下中的一种并且具有约0.5与1.0之间的固有粘度(IV)的中等至高IV聚酯形成:聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚(亚环己基二亚甲基对苯二甲酸酯)酸(PCTA)，在许多情况下最优选PET。至少一层PET的薄膜还可以是水解稳定的，以便在薄膜结构意图用于炎热和潮湿环境中时防止由于水解降解造成过早解聚；碳化二亚胺优选用于这种应用。这类薄膜由Manninen在CA 2，778，513中进行描述，所述文献的公开内容以引用的方式并入本文。如‘513申请中所公开，薄膜在纵向方向和横向方向两者上取向以最大化其弹性模量和其它物理性质，特别是其拉伸强度和其自由收缩。优选地，薄膜包括至少两个并且优选三个共挤出可混溶层，其中至少一个外层占总薄膜厚度或纸厚的5%至20%，所述总薄膜厚度或纸厚可以是约100 μ m至500 μ m，但在大多数情况下优选地在约250 μ m至350 μπι的范围内。
[0030]优选地，薄膜厚度是在100 μ m至500 μ m的范围内。在薄膜包括两个层的情况下，优选地第一层占薄膜厚度的5 %至15 %并且第二层占薄膜厚度的85 %至95 %;并且更优选地，第一层占薄膜厚度的大致上10%并且第