CN102612581B - 塑料片材及其模具 - Google Patents

Abstract

在结合有气泡单元(12)阵列的塑料片材材料中，单元由通过由收缩区(34)连接的两个腔室(31、32)成形。腔室(31、32)为部分球形，例如是截球体的形式。收缩区具有凹陷的侧壁(37、38)和/或凹陷的上壁(36)。该片材可以具有两个、三个或更多层。用于生产该片材材料的模具(100、200)具有适当设置的吸气孔(104、204)。

Description

塑料片材及其模具

技术领域

本发明涉及塑料片材，特别地，涉及用于制造游泳池覆盖层的片材。本发明还涉及生产这种片材的模具。

背景技术

现有的片材包含层压在一起形成所谓的气泡塑料材料(bubbleplasticmaterial)的两层塑料片材。气泡形状是在一层片材上真空成型的(比如游泳池的覆盖层是底部片材)然后将其层压到实质上平面的片材上，从而在两层之间形成密封的气泡。

通常，气泡具有圆柱形状，但六边形、菱形和部分球形的气泡也是公知的。

专利号为4,869,939的美国专利公开了一种含有单元阵列的空气封装多孔材料的片材，其中邻近的单元通过中间通道彼此流体连通。

专利号为20032377842A的日本专利公开了一种具有由中间连接通道分组连接的气泡的片材。

发明内容

本发明的方面是寻求提供一种改进的塑料片材。

已有的塑料片材在被气泡覆盖的片材区域和气泡之间的片材区域之间具有比例。本发明的一个方面是寻求提供一种具有比现有片材更高比例的片材。

本发明的另一个方面是寻求提供具有更大硬度和/或更强抗皱性的片材。

现有的塑料片材在其设计中具有若干的薄弱点。这些薄弱点是由于成型过程中垂直拉伸熔融塑料而具有高残余应力的塑料区域。最薄的点是作为链条中最薄弱的环节最先衰退的部分。

在标准材料中，最薄弱的点是90微米。本发明的另一方面寻是求提供一种无此种薄弱点的片材。

根据本发明的第一个方面，提供一种结合有多个气泡单元的塑料片材，该气泡单元包含两个通过相对收缩区连通的腔室，这两个腔室在平面视图中具有圆形形状，其中连通区在平面图中具有凹陷的弓形侧面。

这种片材的优点是提高了单独气泡单元的硬度以及整个片材材料的硬度。这避免了在使用时从储存卷松散开或卷绕到储存卷上时的不需要的折痕。这还提供了强度较大的材料和在使用它的过程中辅助减小片材不必要的运动。

另外，由于收缩区还构成单独气泡单元的一部分，增加了气泡区域与无气泡的区域的比例。这产生了改进的隔热性并使气泡内滞留空气的最大化。

优选地，每个腔室的形状是部分球形。这种形状的优点在于由于气泡单元中的部分转变处的较大的曲率半径而在制造和使用过程中减少残余应力。另一个优点在于曲率半径在真空成型过程中提供均匀的厚度；这避免在太薄的区域的漏气危险。

收缩区的“腰部”设计通过结合凹陷部分和凸起部分限制气泡单元中空气的膨胀和收缩。在优选设置中，腔室之间的区域在侧视图中也是凹陷的，以便该区域在两个垂直于连接腔室的线的方向上收缩。

腔室可以具有截球体形状。腔室可以在它们邻近第二层的区域被截断，并且还在它们直径上相对的区域被截断。可选择地，它们可以仅在其邻近第二层的区域被截断。

球形形状中心之间的距离最好是球形形状半径的2.2到2.5、最优选是实质上的16∶7或2.29倍。

在优选的片材中，连通区域的高度在腔室高度的40％到70％的范围内。特别优选的高度是实质上的66％。优选的气泡高度是5.5mm，所以区域34的高度最好在2.2mm和3.85mm之间，以提供赋予材料硬度的加厚部分。其它40％以下的高度将加厚太多从而在塑料的厚部分和薄部分的结合区域产生应力，而超过70％的高度将不允许赋予足够硬度的显著加厚。

片材最好包含结合有气泡形状的第一层，其层压至实质上平面的第二层。第二层可以是塑料材料或金属箔或金属化薄膜。

可以将第三层层压至第一层的远离第二层的一侧。第三层可以是塑料材料或金属箔或金属化薄膜。

根据本发明的第二个方面，提供了结合有气泡单元阵列的塑料片材，其中每个单元包含通过相对收缩区连通的第一和第二腔室，将单元设置为成列地间隔开，其限定平行于连接每个单元腔室中心的直线的纵向，其中在垂直于纵向的横向上，每个单元的第一腔室的中心与邻近行上的邻近单元之间的间隔对齐，并且每个单元的第二腔室的中心与邻近行上的邻近单元的收缩区的中心对齐。

这种设置的优点在于其允许高堆积密度的单元分布遍及材料表面。

根据本发明的第三个方面，提供一种用于通过真空成型工艺生产根据第一个或第二个方面的塑料片材的模具，该模具限定多个形状，每个形状包含通过相对收缩区连通的两个腔室，其中限定每个形状的第一腔室的模具部分具有至少一个吸气孔，限定每个形状的第二腔室的模具部分具有至少一个吸气孔，并且限定连通区或接近其边缘的模具部分具有至少一个吸气孔。

具有这样的吸气孔分布的模具在塑料材料上产生均匀的力，其可以使生产快速而不会弱化材料。

附图说明

下面仅通过示例的方式参照附图说明本发明的优选实施例，其中：

图1是根据本发明的第一实施例的塑料片材的仰视图，其表示优选的以毫米为单位的尺寸；

图2是单独气泡单元的仰视图，其表示进一步优选的以毫米为单位的尺寸；

图3是气泡单元的侧面横截面视图，其表示进一步优选的以毫米为单位的尺寸；

图4表示图3的改进的气泡单元；

图5表示现有技术的片材在层压前的横截面视图；

图6表示根据本发明的片材的类似的横截面视图；

图7表示根据本发明的用于生产片材的第一模具的视图；

图8表示图7的模具的单独腔室沿线B-B的侧视图；

图9表示根据本发明的用于生产片材的第二模具的视图；

图10表示图9的模具的单独腔室沿线E-E的侧视图；

图11表示图10的腔室的放大侧视图；以及

图12、13和14表示根据本发明的进一步的实施例的塑料片材的仰视图。

具体实施方式

参照附图，图1所示双层塑料材料的片材10具有重复的气泡单元12式样或阵列。可以看出，在图1的中心行的气泡单元相对于邻接行的单元错列。图1表示片材的仰视图，因而可以看见两层中结合有气泡形状的底层15。图3中的顶层20是实质上的平面并且被层压到层1，在其间形成密封的气泡。

层15和层20的材料通常厚度是实质上的450微米。在所有边缘设置0.25mm半径的圆角。两个层可以都是透明的或都是不透明的。层15可以是不透明的层20是透明的，或者反之。

当它们都透明时，可以将这些层着色。当它们都不透明时，这些层可以是彩色的，例如，蓝色或黑色。

在制造中，气泡形状在真空成型设备中在层15中产生，并且这些层立即在该设备的相邻部分被彼此层压。可以看出，在单元12之间产生称为平台(1ands)的平面区域18。

气泡单元12的形状取决于相应的真空成型设备的模具的形状，在图1的实施例中，这有点像花生的形状。每个气泡单元包含两个实质上为部分球形形状的放大的末端或腔室31、32。在两个腔室之间提供收缩区34，其可以被认为是颈部或腰部。与腔室31、32的凸曲线相比，区域34在图3的侧视图中具有凹曲度36，在图1和图2的平面视图中每一侧都具有凹曲线37、38。应当认识到的是，图3表示底层在上的材料。

每个地方都提供光滑的轮廓，包括凸曲线和凹曲线的结合处。应当指出，每个气泡单元相对于其纵轴对称，该纵轴从收缩区34的中心穿过。每个气泡相对于穿过收缩区中心的横轴也是对称的。

上述材料具有许多优点。将气泡单元的形状设定为提高其硬度以及整个片材的硬度。这用于避免或至少减少在加工、散开和使用过程中产生压痕。这在卷绕和展开游泳池覆盖层卷轴时特别有利。

另外，材料不积聚水也方便卷绕材料，水简单地按气泡形状流出。

曲率半径在真空成型过程中提供均匀的材料厚度，这导致均匀的强度并避免可能产生的薄弱点。薄弱点与现有的气泡塑料材料紧密相关，其中，模具周围的塑料片材在真空成型过程中被拉伸，模具中相对尖锐的边缘导致不期望的变薄并因此弱化所生产的材料。材料的弱化在材料经常暴露在腐蚀性环境的应用中是特别不利的，例如游泳池。在这种环境中，可能在各种不同时间将片材暴露于氯、酸性或碱性水以及其它多种用于保持池中卫生标准的化学品类型。

上述材料中的最薄点在160到200微米范围内，其实质上比现有的气泡塑料材料更厚。因此，水中的腐蚀性元素需要花更长的时间侵蚀和分解最薄点。

图5和图6分别表示根据现有技术和本发明的片材的最薄区域。图5表示现有技术的片材310在层压前的横截面，其包含厚度通常为150微米的平面顶层320、厚度通常为300微米的底层315、以及限定的气泡形状312。最薄弱的点的位置322在气泡312的圆形末端区域中；在这个区域通常的厚度是90微米。另一个实质上的薄弱点的位置在气泡312的另一端。

图6表示根据本发明的片材10的类似视图。平面片材20具有大约150微米的厚度，具有“花生”结构的底部片材15具有大约300微米的厚度。片材10的最薄区域由22表示。

“腰部”设计通过结合凹陷和凸起部分抵抗气泡中空气的膨胀和收缩。当用作游泳池覆盖层时，相比于传统的气泡塑料片材，气泡单元区域与中间平台区域的比例的增加提供了改善的漂浮特性。另外，它通过使气泡中的滞留空气最大化而产生更好的热绝缘性。

而且，气泡通过在部分转变处提供更大的曲率半径而具有更小的残余应力。材料中的残余应力由制造过程中向材料加压而引起的；有关这个的示例是通过模具以例如70度的硬角拉伸塑料。当产品在处理后冷却时，压力被留在材料中。这在材料中产生薄弱点，并且当它遭受紫外线(UV)或化学侵蚀时，它将由于留在材料中需要释放的应力而更快的被击垮。在被限制的形状中压力只能通过改变形状减轻应力或通过破裂材料缓解应力。

根据上述实施例的材料的制造涉及更小的材料应力，这是由于模具中相对平缓的塑性流动角度，类似于使以前的模具中的锐角收缩。根据本发明的通常的角度是30°到60°，最好是实质上的40°，而以前模具中的流动角度通常是70°到90°。更光滑的轮廓允许制造设备的真空辊的更高的操作速度。倒圆角也用于使塑性流动流畅。

单元内实质上增加的空气体积使空气能随游泳池覆盖层的膨胀而更加膨胀，游泳池覆盖层因空气温度升高、大气压力和使材料内的空气膨胀的游泳池水蒸气的渗透的混合原因而膨胀。如果没有空气膨胀的空间，它将拉伸材料。这意味着气泡材料每天由于白天和夜晚的温度变化而持续拉伸和收缩。这种情况进而将在材料中产生应力而最终导致断裂。

在真空成型过程中，最薄的地方是最膨胀的地方。因此，收缩区34的材料比腔室31、32更厚。这个更厚的中心部分在腔室的每个侧面支撑腔室并且因此它们不太可能由于气泡内空气的膨胀而塌陷或降低。更厚的中心区域还有助于上述材料的强度。其增加材料在所需方向上的硬度，但仍允许很容易地将材料卷到卷轴上。将硬度很小的材料拉到水体上比较困难，因为其形状不能保持，并且会被水所施加的力压塌。

可以对上述片材做出各种改进。特别地，气泡单元的尺寸可以根据需要更大或更小。各半径也可以更大或更小以调整整体外观。

为了在腔室31、32的底部产生满意的曲线41、42，可以将黄铜材料的嵌入物嵌入真空成型设备的模具中。如图4所示，这些嵌入物在腔室的底部产生截球形形状51、52。由于这些区域仅仅是整个相对气泡单元的一小部分。这个改进仍然提供了实质性的优势。

作为在模具中嵌入的嵌入物的替代，可以在那里钻小孔。

不同于在垂直于气泡单元12的纵轴的两个方向上都收缩，区域34可以仅收缩其高度(即，垂直于片材的平面)或仅收缩其宽度(即，平行于片材的平面)。

顶层20可以是例如金属箔的非塑料材料，例如铝箔。

气泡单元可以以改进的式样排列。关于限定列的方向的气泡单元的纵轴，图1显示了三列，每一列在图1中水平延伸。在改进的式样中，第三列的单元(图1中的底部列)改为相对于第二列的单元(即图1中的中间列)向右移动距离“X”，而不是与第一列的单元(即图1中的顶部列)横向对齐，其中“X”是第二列的单元相对于第一列的单元向右移动的距离。通过这种改进的式样，可以看出第四列的单元将与第一列的单元横向对齐。

图7和图8表示具有优选的以毫米为单位的尺寸的用于真空成型塑料片材的模具板100的一个角落。

应当认识到的是，如果把塑料片材当作“正”形状，则模具构成相对应的“负”形状。模具具有多个成形的腔102以形成单元12。可以看出每个腔都设有六个使材料接受真空成型过程的吸气孔104。其中在限定各腔室31、32的腔的每一端设有两个孔，并且将各个孔设置在腔室和中间收缩区之间的每个过渡区中或邻近每个过渡区。这样的吸气式样能使对材料应用真空均匀而快速。

图9、10和11表示图7和图8的模具板的选择性的模具板200的一个角落。在这种情况下，每个腔202具有五个吸气孔204，两个孔接近单元12的各个末端，一个孔实质上在中间收缩区的中心。这样的吸气式样也能使材料均匀而快速地暴露于真空。图11表示的2mm的高度差代表中心高度与气泡主体之比是实质上的63％；这导致中心区域更厚。

可以根据需要选择吸气孔104、204的数量和式样。

可以提供不同式样的气泡单元12。例如，如图12所示，单元57可以三个成组连接，以便每组包含三个扩大的末端58，即单独的气泡通过三个收缩区59连通。部分球形的气泡58的中心可以相对更分开地定位，在这种情况下，中间的区域59具有更大程度的收缩。

在图13的实施例中，单元67具有通过各收缩区69连通的菱形气泡对或菱形末端对68。在图14的实施例中，单元77具有通过各收缩区79连通的六边形气泡或六边形末端78。可以采用任何适当的内部相称的气泡式样。在改进中，气泡可以通过三个或四个或更多成组的收缩区连通。

采用片材作为游泳池覆盖层很方便。它可以便利地滚离和滚上辊子从而选择性地覆盖池子以改善保暖性和吸收日光、抑制藻类、收集碎屑等，以及减少水分蒸发。也可以将它用于覆盖其它有水的区域，例如水库。然而，考虑到它的改进操作的特性，片材还具有许多其它应用，例如包装和温室保温。当连同铝箔一起使用或连同铝箔用作顶层20时，其提供适合于保温墙的有效材料(例如在散热器的后面)。可以使用聚酯金属化薄膜(polyestermetallisedfilm)代替铝箔。

片材可以包含三层。在一个改进中，将加强塑料的第三层层压到第二层远离第一层的一侧。在另一个改进中，将金属箔或金属化薄膜的第三层层压到第二层远离第一层的一侧。

可选择地或另外，可以将另一可以是塑料的层，特别是加强塑料或金属箔或金属化薄膜的层，层压到第一层远离第二层的一侧，总共制造三或四层。

Claims (13)

1.一种在其整个区域上结合有气泡单元阵列的塑料片材，其特征在于，每个单元仅包含通过相对收缩区连通的第一和第二腔室，单元设置为成列地间隔开，其限定平行于连接每个单元腔室中心的直线的纵向，在一列中相互邻近的单元的第一和第二腔室被间隔分开而不存在连通区，其中在垂直于纵向的横向上，每个单元的第一腔室的中心与邻近行上的邻近单元之间的所述间隔对齐，并且每个单元的第二腔室的中心与邻近行上的邻近单元的收缩区的中心对齐，所述腔室在平面视图中具有圆形形状，其中连通的相对收缩区在平面图中具有凹陷的弓形侧面。

2.根据权利要求1所述的塑料片材，其特征在于，所述腔室中的每一个都是部分球形形状。

3.根据权利要求1所述的塑料片材，其特征在于，所述连通区在侧视图中是凹陷的。

4.根据权利要求2所述的塑料片材，其特征在于，所述腔室具有截球体形状。

5.根据权利要求2所述的塑料片材，其特征在于，所述球形形状中心之间的距离是球形形状半径的2.2到2.5倍。

6.根据权利要求1所述的塑料片材，其特征在于，所述连通区的高度在所述腔室的高度的40％到70％范围内。

7.根据权利要求1所述的塑料片材，其特征在于，包含结合有气泡形状的第一层，该层被层压到实质上平面的第二层。

8.根据权利要求7所述的塑料片材，其特征在于，加强塑料的第三层层压到第二层远离第一层的一侧。

9.根据权利要求7所述的塑料片材，其特征在于，金属箔或金属化薄膜的第三层层压到第二层远离第一层的一侧。

10.根据权利要求7至9中任一项权利要求所述的塑料片材，其特征在于，将另一层层压到第一层远离第二层的一侧。

11.一种游泳池覆盖层，其特征在于，包含前述任一项权利要求所述的塑料片材。

12.一种用于通过真空成型工艺生产根据权利要求1至10中任一项权利要求所述的塑料片材的模具，其特征在于，所述模具限定多个形状，每个形状包含通过相对收缩区连通的两个腔室，形状设置为成列地间隔开，其限定平行于连接每个形状腔室中心的直线的纵向，其中在垂直于纵向的横向上，每个形状的第一腔室的中心与邻近行上的邻近单元之间的间隔对齐，并且每个形状的第二腔室的中心与邻近行上的邻近形状的收缩区的中心对齐；其中限定每个形状的第一腔室的模具部分具有至少一个吸气孔，限定每个形状的第二腔室的模具部分具有至少一个吸气孔，并且限定连通区或接近其边缘的模具部分具有至少一个吸气孔。

13.根据权利要求12所述的模具，其特征在于，限定每个形状的第一腔室的模具部分具有两个吸气孔，限定每个形状的第二腔室的模具部分具有两个吸气孔，限定连通区或接近其边缘的模具部分具有一个或两个吸气孔。