專利名稱：金屬打孔模板及其生產方法和應用的制作方法
技術領域：
本發明首先涉及一種用于在真空下于塑料薄膜上形成通孔的金屬打孔模板，該模板包括一金屬支承件，該支承件中有由圍堤分隔的、連續的開口。
例如，US-A-4,214,945揭示了這種類型的金屬打孔模板，它用來對塑料薄膜打孔，該塑料薄膜用于吸收性物品中，諸如尿布之類的個人護理用吸收物品。在這種類型的物品中，需要利用打孔薄膜的滲透性。在公知的打孔技術中，采用金屬打孔模板，它通常包括一薄壁中空圓筒作為支承件，在該支承件中設置有由圍堤分隔的連續開口。US-A-4,214,945的鎳打孔模板可以通過電成形來生產，其中在一鋁圓筒上鍍覆一層金屬鎳，該鋁圓筒的外表面上具有大量突起(例如通過滾花形成)。在對經這樣鍍覆的鎳圓筒進行加工后，將鎳圓筒從鋁圓筒中取出，沿縱向切割，將其內側翻到外面，并通過焊接再次固定。
打孔塑料薄膜通常是這樣生產的，對例如聚乙烯材料的薄膜進行加熱，使經這樣加熱的該薄膜通過打孔模板，并利用通過模板上的通孔而作用于薄膜的真空將薄膜部分地吸入模板。如果該真空足夠高的話，薄膜會產生永久變形并在模板的開口中破裂，結果在這些位置形成通孔。除了使用經加熱的薄膜，該方法還可使用由顆粒來生產的熔融薄膜來進行。
該方法的一個問題在于，(加熱的)薄膜與模板的分離性能較差，這是因為，薄膜會一定程度地粘附于模板，并且會造成一定程度的薄膜在打孔模板開口中的固定。由于這種較差的分離性能，打孔方法會受到模板轉動速度的限制。而且，由于薄膜與模板之間的粘附力較大，因而模板的使用壽命相對較短。然而，薄膜與模板較差的分離性能還會引起打孔薄膜本身一些不希望有的特性。這是因為，不穩定的薄膜由于其在模板上的駐留時間相對較長，其變形的程度比所要求的要大，這例如會使打孔薄膜的滲透性較低。
為了改善分離性能，在實踐中用氯化鐵對打孔模板進行處理，以此使模板表面略顯粗糙。然而，這種處理的結果并不令人滿意。
本發明的一個目的在于提供一種用于在真空下于塑料薄膜上形成通孔的金屬打孔模板，該模板的分離性能得以改善。
本發明的另一個目的在于提供此類型的一種打孔模板，其表面的粗糙度相對較大。
本發明的又一個目的在于提供一種用于生產此類型的改進打孔模板的、簡單而相對較便宜的方法。
本發明的還有一個目的在于提高用分離性能改善的模板所獲得的打孔薄膜的質量。
在上述類型的一種金屬打孔模板中，按照本發明，模板的厚度與模板工作側上的一連續開口的最大半徑之比大于1.15。如果該比小于1.15，則發現薄膜可能通過開口固定于模板下面，從而具有所有與此相關的不利后果，包括較差的分離性能以及不希望有的變形。而且，業已發現，與增加表面粗糙度相比，消除機械固定對所需的分離性能的提高的影響要大得多(以相對值表達為95％對5％)。并且，試驗已經表明，按本發明來提高分離性能，可以使模板的使用壽命加倍。本發明的打孔模板的使用壽命為1000-2000工作小時，而上述比為0.90的打孔板的使用壽命僅為500工作小時。
打孔模板最好是無縫的，使開口可設置在整個圓周面上。下面將更詳細地討論一種合適的生產方法。
有利的是，至少模板的工作側電鍍有一粗糙表面結構。
與用氯化鐵處理的方式不同，氯化鐵處理僅對表面粗糙度有略微的提高，業已發現，當在電鍍池中對一基本骨架鍍覆一粗糙表面結構時，所得到的模板的粗糙度可更進一步提高打孔模板的分離性能，這對加工速度、模板的使用壽命和打孔模板的質量有好處。
通過電鍍方法獲得的粗糙表面結構最好包括一鎳覆層、一銅粗糙層和一增進銅粗糙層與支承件之間的粘接的粘接層。在本發明打孔模板的該實施例中，在支承件上設置一粘接層，該粘接層最好同樣由鎳構成并覆有一銅粗糙層，該支承件可有利地包括一例如鎳材料的金屬基本骨架，該骨架在一電鍍池中進一步成長。該粗糙層賦予本發明的打孔模板提高的粗糙度。為了防止該相對較軟的銅粗糙層的過度磨損，該粗糙層覆有一鎳保護層，該保護層具有較高的耐磨能力。各個層的厚度尤其取決于網眼數量、開口的圖案和形狀。通常，本發明的打孔模板的厚度在350-600微米的范圍內，滲透性約為35％，網眼數量在15-50的范圍內，例如為18或24。
有利的是，本發明打孔模板在工作側的圍堤沒有任何尖銳的過渡部分(諸如轉角等)，而是從工作表面到開口的內壁有一逐漸的過渡。這一方式可進一步減小產生機械固定的危險。
本發明還涉及一種用于生產打孔模板的方法，該模板包括一其中有連續開口的支承件，這些開口由圍堤分隔，在該方法中，以這樣的方式生產模板，即模板的厚度與連續開口的最大半徑之比大于1.15，因而獲得以上所討論的優點。
較佳的是，通過一種兩步式電成形方法來生產基本模板，其中，從一電鍍池中在一電成形模具上鍍覆出一基本骨架，該模具帶有一由電導體分隔的絕緣區域的圖案，然后取出這樣形成的骨架，并讓取出的基本骨架在一合適的電鍍池中進一步成長而形成一無縫打孔模板。這種技術的例子尤其描述于本申請人的歐洲專利申請EP-A-0038104和EP-A-0492731中。這樣，便可增厚基本骨架的圍堤，而不會顯著減小孔的尺寸。
該方法還可有利地包括一個通過電鍍工序對至少模板的工作側施加一粗糙表面結構的步驟。在成本、安全性和環保方面，鍍覆粗糙表面結構比蝕刻更為有利。業已發現，用10％濃度的硝酸溶液在略微升高的溫度(約30℃)下對基本模板進行蝕刻，確實可提供顯著的均勻消光，亦即粗糙效果，但相關的環保成本、尤其是必須采取的安全措施的費用較高。因此，本發明的方法中的粗糙表面結構是通過電鍍來施加。
為了生產本發明金屬打孔模板的上述優選實施例，本發明的諸條件最好如下鎳粘接層20Ah，厚度1微米銅粗糙層150Ah，厚度5微米鎳覆層50Ah，厚度2微米本發明還涉及將本發明的打孔模板或利用本發明的方法生產的打孔模板用于在真空下對塑料薄膜進行打孔的用途。
下面參照實例和附圖來說明本發明，附圖中
圖1是本發明打孔模板的一部分的剖視圖；以及圖2是表示本發明打孔模板的粗糙表面結構的細節圖。
圖1表示一打孔模板10的一部分，其圍堤12界定出一連續的開口14，在所示的實施例中，該開口呈圓柱形。工作側的開口14的最大半徑用rmax表示。模板的厚度為d。有以下關系d/rmax＞1.15。該模板10這樣生產，在例如一Wart池中于一電成形模具上鍍鎳，該模具帶有一絕緣區域的圖案，該圖案與模板10上的連續開口14的圖案對應，從而形成一相對較薄的基本骨架20。然后，將該基本骨架20從模具中取出并選擇性地在一電鍍池中成長，該池中加有如EP-A-0492731所述的光亮劑。這種成長用標號22表示。以這種方式形成的圍堤12的工作側具有圓角24。
圖2更詳細地表示利用電鍍而鍍覆的一粗糙表面結構30，如在下面實例中更詳細說明的。該表面結構包括一鎳粘接層32、一銅粗糙層34和一鎳覆層36。實例1使用從具有連續大開口的打孔模板上切下的10×10厘米的材料進行實驗室規模的試驗。先用一傳統的脫脂劑除去試驗材料的油脂，然后對其進行前面清洗，以除去所有的脫脂劑殘留物。而后，在一銅池中對該試驗材料進行電鍍處理。在一銅池(200g/l CuSO4，70g/l HsSO4，Cl-＜15mg/l)中以8A/m2對試驗材料1進行一分鐘的電鍍處理，之后，在一鎳池(Ni2+(總共)90g/l，H3BO340g/l，NiCl215g/l)中以10v的電壓對鍍銅的試驗材料鍍鎳30秒。在相同銅池中以10A/m2對試驗材料2進行三分鐘的處理。在以與試驗材料1相同的方式進行鍍鎳步驟之前，用鉻酸對鍍酮試驗材料的一半進行蝕刻。以與試驗材料2相同的方式生產試驗材料3，包括用鉻酸進行局部蝕刻，以20A/m2鍍覆銅層30分鐘。
雖然試驗材料1和2具有一銅層，但它們沒有粗糙表面結構。第三個試驗材料具有一均勻的粗糙表面結構。然而，可發現，經鉻酸處理的部分比未經鉻酸處理的部分更為光滑。顯然，用鉻酸進行蝕刻使銅的不平坦性變得平整。實例2該實例使用一在試驗前幾周生產的薄膜打孔模板來進行。該模板是一五邊形18網眼模板，其重復(repeat)為162，長度為1550毫米。與實例1一樣，先除去模板的油脂并用水清洗。然后，在一鎳池中用3.0g/l Ni2+(總共)、H2SO4325g/l，Cl-≤5.0mg/l的混合物以20Ah、1000安培鍍覆一鎳粘接層。然后，清洗掉粘附的所有鎳液體，之后將該鍍鎳的模板放置于一成分與實例1中所使用的相同的銅池中。以150Ah、1000安培為模板提供一銅層。在清洗掉銅液體之后，將通過此方式得到的模板放置于前面已使用過的鎳池中，其條件設定為50Ah和500安培。上述處理產生一具有一表面結構的金屬打孔模板，該表面結構由一厚度為1微米的鎳粘接層、一厚度為5微米的銅粗糙層、一厚度為5微米的銅粗糙層以及一厚度為2微米的鎳覆層構成。
將通過這種方式生產的模板用于對一聚乙烯薄膜進行打孔，該薄膜在加熱的狀態下通過該打孔模板，并對模板施加真空。由此可見，經打孔的薄膜與模板的分離不再會有任何問題，同時薄膜不會有過度的變形，因此不會形成不規則的通孔，并且模板的使用壽命要長于傳統的模板。
通過讓基本骨架成長到一較小的厚度，然后再按照本發明對其進行涂層處理，這可以抵銷因本發明的涂層處理造成的模板厚度的增加以及輕微的滲透性損失。
下面的表1給出了以類似方式生產的一些模板的特性以及用它們生產的打孔薄膜的一些特性。
表1
在上述表1中，“回濕性”或“重濕性”表示水分回流出薄膜的量。“滲吸性”是薄膜吸收性的一種測量尺度，它是以吸收一定量(液滴數)的水分所需的時間來測量的。
對于一種非常優良的薄膜來說，“回濕性”約為0.05克，“滲吸性”為2-3.5秒，而對于較差的薄膜來說，這些值為≥0.5克和＞4秒。
權利要求
1.一種用于在真空下于塑料薄膜上形成通孔的金屬打孔模板，該模板包括一金屬圓柱形支承件，該支承件中有由圍堤分隔的、連續的開口，其特征在于，模板(10)的厚度(d)與模板(10)工作側上的一連續開口(14)的最大半徑(rmax)之比大于1.15。
2.如權利要求1所述的打孔模板，其特征在于，該模板(10)是無縫的。
3.如前述任一項權利要求所述的打孔模板，其特征在于，至少模板(10)的工作側電鍍有一粗糙表面結構(30)。
4.如權利要求3所述的打孔模板，其特征在于，該粗糙表面結構(30)包括一鎳覆層(36)、一銅粗糙層(34)和一促進銅粗糙層(34)粘接于支承件的粘接層(32)。
5.如權利要求4所述的打孔模板，其特征在于，粘接層(32)由鎳構成。
6.如前述任一項權利要求所述的打孔模板，其特征在于，界定開口(14)的圍堤在模板(10)的工作側上沒有任何尖銳的過渡部分。
7.一種用于生產金屬打孔模板的方法，該模板包括一其中有連續開口的支承件，這些開口由圍堤分隔，其特征在于，將模板做成如下樣式，即模板(10)的厚度(d)與模板(10)工作側上的一連續開口(14)的最大半徑(rmax)之比大于1.15。
8.如權利要求7所述的方法，其特征在于，利用一電鍍步驟為該模板(10)提供一粗糙表面結構(30)。
9.如權利要求8所述的方法，其特征在于，該電鍍步驟包括從一電鍍池中在一金屬支承件上鍍覆一鎳粘接層(32)、然后從一電鍍池中鍍覆一銅粗糙層(34)并從一電鍍池中鍍覆一最好為鎳的覆層(36)的部分步驟。
10.如前述任一項權利要求所述的方法，其特征在于，包括以下步驟在一電成形模具上鍍覆一基本骨架，該模具帶有一由電導體分隔的絕緣區域的圖案，從電成形模具中取出該基本骨架(20)，并該基本骨架(20)在一合適的電鍍池中進一步成長而形成一無縫打孔模板(10)。
11.將前述權利要求1-6中的一或多項所述的打孔模板或利用權利要求7-10中的一或多項所述的方法生產的打孔模板用于在真空下對塑料薄膜進行打孔的用途。
全文摘要
一種用于在真空下于一薄膜上形成通孔的金屬打孔模板(10)，該模板包括一金屬支承件，該支承件中有由圍堤(12)分隔的、連續的開口(14)。在該模板中，模板(10)的厚度(d)與模板(10)工作側上的一開口(14)的最大半徑(r
文檔編號B26F1/26GK1416383SQ01802004
公開日2003年5月7日 申請日期2001年3月26日 優先權日2000年3月28日
發明者P·利爾坎普, C·J·杰克芒斯 申請人:斯托克·斯格瑞姆股份有限公司