用于自鎖式非織造工業紡織品的薄膜結構的制作方法
【專利說明】用于自鎖式非織造工業紡織品的薄膜結構發明領域
[0001]本發明涉及由至少兩層選擇性地開縫且成型的聚合物薄膜形成的薄膜結構和紡織品。本發明具體地涉及以下這樣的紡織品:其中突起和狹縫開口被構造并布置成使得當使兩個類似地形成的薄膜層對齊在一起以使得一層的突起定位在第二層的突起之間時，所得結構由于一層的突起的頂表面與相對層中的突起的側面中的開口互連而是自鎖式的。所得雙層結構不需要另外粘合并且是抗壓縮載荷的，并且可選擇孔大小以提供所需的滲透性，并且因此可應用于各種各樣的工業工藝，如用于輸送、過濾和分離，并且尤其是用于造紙織物。
[0002]發明背景
[0003]包括兩層開縫且成型的薄膜的工業紡織品是已知的。例如，Manninen的WO2011/069259公開了由至少一層選擇性地開縫且成型的聚合物薄膜制成的工業紡織品，所述聚合物薄膜被壓花以賦予表面輪廓和其它性質，所述表面輪廓和其它性質與由織造織物的各種織造設計所產生的那些表面輪廓和其它性質類似。所述薄膜使用所選擇的模具圖案通過施加熱和壓力來沖壓，以使得一部分選擇性地和永久地變形偏離平面；使用開縫工藝以在變形處產生孔，以允許流體如空氣和水穿過織物。各個狹縫的長度等于在所述薄膜中形成的孔的長度。所述文獻還公開了可以提供雙層織物，其中第一層適當開縫且壓花的薄膜與第二個類似地壓印的片材相配對，以使得通過壓花工藝形成的變形的外表面彼此面對。所述兩層必須例如通過焊接固定在一起，以使得第一薄膜層的上部突起表面連結至類似地開縫且成型的第二薄膜層的接觸區域以形成組裝的薄膜結構。
[0004]從Manninen的CA 2，779，969已知提供用于工業工藝中的輸送的工業織物，所述工業織物由兩層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設置有與相連接觸區域成整體的第一端以及相反的第二端，所述第二端具有脫離的自由端或弱化的端部分，所述弱化的端部分被布置為可響應于應變而與相連接觸區域脫離。所述薄膜提供柔性以允許所述層的受控相對移動，從而最小化內應變的影響。
[0005]從Manninen的CA 2，779，131還已知提供一種非織造薄膜織物，其包括根據所需的壓花圖案熱成形的兩個平面聚合物薄膜。所述壓花被成形為使得至少兩個端壁設置有殼狀構型，或者側壁由于所選擇的開縫圖案而實質上增強。狹縫的大小和位置可根據需要來調整，以便賦予所需的滲透性。由兩個相似的相互接合層組裝的非織造織物相較于類似的現有技術織物表現出改進的抗壓縮載荷力，從而允許其維持薄膜層之間的空隙體積并且因此維持所選擇的滲透性。
[0006]Albert的US 4，541，895公開了一種無向聚合物材料的非織造層壓多層構造，其具有激光鉆孔的排流孔。
[0007]Sayers的US 2007/0134467公開了一種結構，其中一系列薄膜層被層壓在一起并且穿孔以提供貫穿開口。在將至少一個薄膜層固定至另一個或多個具有預切穿孔的層之后，在所述至少一個薄膜層中切出穿孔。孔洞大小和切割深度通過調整激光來改變。
[0008]Allum等的US 2011/0250355公開了一種用于在連續縱向聚合物織物條帶上產生形貌圖案的方法，所述圖案借助于施加裝置被施加至待壓印的連續條帶的一個區域，并且所述施加裝置在平行于橫向取向的方向上相對于所述條帶移動。
[0009]從Fitzpatrick的WO 2005/019531已知提供一種有槽且有通風孔的工業工藝皮帶，其包括具有多孔聚合物涂層、可滲透聚合物薄膜或者短纖維或復絲的組成物的多孔膜。多孔聚合物涂層可通過以下方式產生:激光鉆孔、去除可溶性組分、機械沖孔或通過將樹脂施加為網狀或非網狀泡沫。
[0010]從Bez等的WO 2008/145420已知提供一種造紙織物，其包括層壓在彼此之上的多個聚合物材料薄膜，其中所述薄膜各自具有延伸穿過其厚度以提供排流通道的多個穿孔。所述穿孔可通過從薄膜所包含的聚合物中去除填料來形成。
[0011]Mourad等的US 2010/0236740公開了一種非織造工業皮帶，其包括至少一個薄膜層，所述至少一個薄膜層已被激光鉆孔來形成成形的貫穿開口，以便增強其上輸送的片材產品的形貌。
[0012]從Levine等的WO 2008/112612已知提供一種用作煙草輸送帶的抽吸帶，其由含有聚合物的連續聚合物薄膜形成，所述聚合物被選擇成最大化耐磨性并且最小化污染煙草的任何聚合物的毒性。所述帶是可滲透的并且根據所需的分布通過機械壓花、超聲波壓花或通過激光去除技術來穿孔。
[0013]Eberhardt等的WO 2012/028601公開了一種由單個薄膜層或片材形成的穿孔薄膜織物。側向邊緣是未穿孔的，而薄膜織物的中心區域包括在皮帶的兩個相對表面之間形成通路的多個孔隙。
[0014]Straub等的WO 2012/123439公開了一種造紙織物，其包括第一層和第二層，每層由彼此鄰接并且在CD上被布置成彼此靠近的一個或多個薄膜狀帶形成。所述帶被布置成使得第一層中的帶側向邊緣和縱向邊緣相對于第二層中的帶側向邊緣和縱向邊緣偏離。一層中的帶通過各種方式之一粘合至另一層中的帶。
[0015]雖然根據以上現有技術制成的工業紡織品可能在某些應用中是令人滿意的，但在每種情況下，組成薄膜層不是按以下一種方式自鎖或可互鎖的:允許它們永久性地或半永久性地連結在一起，并且必須在單獨的粘合過程中連結在一起，以便通過使每個薄膜層相對于另一個對齊并且粘合來形成完整結構，所述過程是費時的并且可能將不準確性引入到所得結構中。
[0016]因此將非常希望提供一種由至少兩個薄膜層形成的有圖案且有孔的薄膜結構，每個薄膜層可在單個組裝過程期間與彼此互鎖或自動連結。還將希望互鎖裝置提供一種互連，所述互連足夠穩健以使得所得結構是自保持的并且不需要另外的粘合步驟，從而使得兩個薄膜層將保持處于其連結構型，但是允許微小移動以適應和最小化內應變的影響。還將希望互鎖裝置大致上防止或消除待連結的兩個薄膜層不對準的任何機會。還將希望當薄膜結構意圖用作工業紡織品時，接縫部件可被并入至組件中。本發明通過提供以下薄膜結構解決了這一需求，所述薄膜結構是自鎖的并且由兩個類似成型的薄膜層組裝，每個薄膜層包括突起和孔，所述突起和孔相互作用以提供整合結構，所述整合結構具有在一定程度上與織造紡織品的特征類似的特征，如內部空隙體積、滲透性和穿過組裝的結構的允許流體穿過組件的對角線孔。
[0017]發明概述
[0018]因此，本發明試圖提供一種包括薄膜的薄膜結構，所述薄膜具有
[0019](i)上表面和下表面；以及
[0020](?)由接觸區域分隔并且限定上表面的輪廓的多個突起，其中
[0021](a)每個突起具有包括頂部構件的本體，所述頂部構件具有相反的第一側向邊緣和第二側向邊緣并且由相對的第一端壁和第二端壁支撐；
[0022](b)側向邊緣中的至少一個與端壁配合以限定從上表面到下表面延伸穿過薄膜的孔；并且
[0023](C)頂部構件構成在孔上方延伸的共面鎖扣裝置，其中當使第一層薄膜的上表面與第二層薄膜的上表面處于相連關系并且相應層中的每一層的突起在另一層的相鄰突起之間對齊時，第一層的鎖扣裝置被接收并保持在第二層的孔內，并且第二層的鎖扣裝置被接收并保持在第一層的孔內。
[0024]優選地，頂部構件是大致上平面的。還優選地，所述第一端壁和第二端壁是抗壓縮的。優選地，這種抗壓縮力由一種結構提供，在所述結構中，對于每個突起，每個端壁具有連接至薄膜結構的相鄰接觸區域的基部邊緣，并且具有選自以下中的至少一種的構型:
[0025](a)基部邊緣遠離突起本體彎曲凸出；以及
[0026](b)每個端壁在第一側向邊緣和第二側向邊緣中的每個的至少一部分下方延伸并且連接至第一側向邊緣和第二側向邊緣中的每個。
[0027]本發明還試圖提供一種包括各自根據本發明構造的第一層和第二層的雙層薄膜結構，其中所述相應層中的每一層的突起在另一層的相鄰突起之間對齊，并且每一層的鎖扣裝置固定在相對層的孔內。
[0028]為了提供足以允許使用本發明的薄膜結構的工業紡織品經受它們所意圖用于的環境的各種苛刻條件的物理性質，對于許多預期最終用途，優選地薄膜結構由熱塑性聚合物材料構造；但是對于一些用途，它可由熱固性聚合物材料構造，如在市場上以商品名ApicalTM、Kapton?、UPILEXTM、VTEC PI?、Norton TH?和Kaptrex?出售的可商購的聚酰亞胺；其它可以是合適的；或可成形金屬材料，特別是選自以下中的至少一種的可成形金屬材料:鋁合金、黃銅、冷軋鋼、銅、鍍鋅鋼、高強度低合金鋼、熱軋鋼、鋼合金、不銹鋼和鋅。如本文所用，短語“可成形金屬材料”是指能夠經受超過材料彈性極限的應變而不引起過度應變局部化、斷裂或永久變形的金屬。
[0029]優選地，薄膜結構將由選自以下中的一種并且具有約0.5與1.0之間的固有粘度(IV)的中等至高IV聚酯形成:聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚對苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚(亞環己基二亞甲基對苯二甲酸酯)酸(PCTA)，在許多情況下最優選PET。至少一層PET的薄膜還可以是水解穩定的，以便在薄膜結構意圖用于炎熱和潮濕環境中時防止由于水解降解造成過早解聚；碳化二亞胺優選用于這種應用。這類薄膜由Manninen在CA 2，778，513中進行描述，所述文獻的公開內容以引用的方式并入本文。如‘513申請中所公開，薄膜在縱向方向和橫向方向兩者上取向以最大化其彈性模量和其它物理性質，特別是其拉伸強度和其自由收縮。優選地，薄膜包括至少兩個并且優選三個共擠出可混溶層，其中至少一個外層占總薄膜厚度或紙厚的5%至20%，所述總薄膜厚度或紙厚可以是約100 μ m至500 μ m，但在大多數情況下優選地在約250 μ m至350 μπι的范圍內。
[0030]優選地，薄膜厚度是在100 μ m至500 μ m的范圍內。在薄膜包括兩個層的情況下，優選地第一層占薄膜厚度的5 %至15 %并且第二層占薄膜厚度的85 %至95 %;并且更優選地，第一層占薄膜厚度的大致上10%并且第