CN1293611A - 用热塑性塑料制造具有表面结构的薄膜状半成品的方法以及按此方法制成的半成品 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用热塑性塑料制造具有某种表面结构的薄膜状半成品(31)的方法。首先将熔化状态或薄膜状的热塑性塑料铺在一个与所期望的结构相对加工成反结构(阴模)具有细小的空穴的表面(5)上。塑料凝固后从表面引出,此时置入空穴内并从空穴拔出的热塑性塑料构成由突起组成的绒毛(12)。构成绒毛(12)的突起通过梳、刷、刮和/或剪切挤压(22—27)而伸长,在此情况下突起的长度显著增加。

Description

用热塑性塑料制造具有表面结构的 薄膜状半成品的方法以及按此方法制成的半成品

本发明涉及一种用热塑性塑料制造具有表面结构的薄膜状半成品具有按权利要求1的工艺步骤的方法。此外，本发明还涉及按此方法制成的产品以及用于实施此方法的设备。

由专利文件DE 19524076 C1已知，为了用热塑性塑料制造具有表面结构的薄膜状半成品，将此热塑性塑料在熔化状态挤压在一圆柱形可旋转的其温度可调的辊面上，在这种情况下热塑性塑料与辊面的表面结构密切接触。此熔化的仍处于此表面上的热塑性塑料通过冷却使之凝固。凝固后将塑料从辊面引出。在这里，根据所存在的细小的空穴，获得在形成的薄膜状半成品上相应的毛粒状或绒毛状表面。

此外已知(US-PS 1881337)充填有纤维混合物的橡胶薄膜被传送到一个有纤维状表面的席垫内，此时橡胶表面首先被浮雕化，从而构成突出区和下凹区。突出区例如用刷子处理，在这种情况下部分橡胶被去除并在一定程度上使纤维结构显露出来。这样一种部分去除在下凹区没有实现。因此这种方法的出发点是，弹性的基质首先必须混合纤维，以便在去除表面层后再次形成纤维状表面。

此外还已知塑料薄膜压花或按深冲法成形。但是采用这些方法难以使塑料薄膜表面有细长的绒毛，因为这些薄膜细毛很难无损伤地从压花或深冲模具比较深的空穴中拔出。根据经验，总是有一定百分率的塑料薄膜细毛塞卡在空穴中，因此在下一个加工过程中它们不再能用于成形，经过较短的时间后此模具并因而产生的制品均不再能够使用。

毛粒或突起则不同，采用此类阴模浇注工艺可以将它们制成平均直径与突起的长度完全相同或达到此长度的二分之一；对于深冲也是如此。

因此要达到的目的是，用热塑性塑料在不添加复相混合物(如纤维的情况下)采用浇注或涂铺法制成一种半成品，它不仅有毛粒状结构，而且有一种很细的纤维状至类似头发丝的丝绒状表面。

此目的借助于前言所述的方法达到，此方法的特征在于，构成绒毛的突起通过梳、刷、刮和／或剪切挤压而伸长，并在此情况下绒毛突起的长度平均增大原始长度的至少两倍以及制成一种至少在一面有纤维状结构的半成品，其中，突起被加长成为细纤维。

与由纺织工业已知的起绒不同，在那里一根根纤维从织造的结构中拉出，但在这里的情况下塑料薄膜连续的表面基本上全部保持完整。用比较硬的毛刷(如部分在纺织工业中也是常用的那些)进行处理能抓住毛粒并使它们显著伸长，所以经短时间的加工便在半成品的一面产生毛发状的结构。

令人惊异地表明，已经存在的突起发生伸长，而在光滑的薄膜起绒时则并未出现这种效果。

这些称为操作程序的梳、刷、刮和／或剪切挤压过程，其目的全都是为了将从其余表面伸出的突起、毛粒、小针等从其余塑料薄膜的材料上抓住并延伸，从而使它们伸长。如实际经验所表明的那样，经过较短的时间后便构成了一种丝绒状的由拉长后的突起形成的纤丝组成的表面。

根据刷子的性能和处理的持续时间，产生平均较长或较短的毛发状结构。在进行梳、刷、刮和／或剪切挤压时的温度起相当重要的作用。处理温度可以为室温，亦即20℃，但优选地它也可以提高到120℃，不过应当在半成品的熔点以下。

在拉延和伸长前突起和毛粒的长度在80与140μm之间，以及此时的纤维直径为至少40μm。突起或细纤维的填充密度在每平方厘米300与20000个之间。

对于梳、刷、刮和剪切挤压的过程，业已证明由纺织技术已知的设备是适用的。例如，梳或刷可借助于一个或多个起绒梳理辊实现(为此可参阅HAMANN／HOFF，Musterhandbuch der Webwarenkunde，第二版，Franz Steiner出版社，Wiesbaden，1952)。在上述方法中，用至少一个刷辊和一个位于其下游的梳辊来加工业已证明也是有利的。

这种加工优选地可针对有毛粒的塑料进行，塑料被固定在滚筒的表面。但也可以将塑料固定在一个平的表面上并在那里加工。

作用在塑料上的拉伸、压缩及剪切力很大。在许多情况下这会导致产生内热。因此同样可能有利的是，通过刷绒延伸的细纤维再用软刷开松，在这之后真正的突起拉伸过程结束。

也有利的是，在梳、刷、刮和或剪切挤压之前，突起用光泽剂处理。

此方法适用的塑料业已证明是由聚烯烃、聚酯、聚乙烯醇、聚氨酯、聚醚酯、聚酰胺、聚酰胺酯类选出的热塑性塑料以及它们的混合物或共聚物。

重要的是能被伸长并能保持住这种伸长。

实施此方法的设备采用一个其温度可调的阴模表面，它有一种具有许多空穴和必要时具有其他表面形状的结构。从一种有毛粒或突起的结构出发，其中，它们的长度约80至140μm，与此同时主干或纤维的直径约为40μm。取决于绒毛密度、绒毛的纤维高度以及类似参数，这些数值会有所不同。

此设备的特征在于，在具有阴模表面的设备(例如滚筒)的下游，设有一个提供加工表面的装置，半成品可以这样的方式固定在此装置上，即，使半成品要覆盖纤维绒毛的那一侧露天；以及，用于梳、刷、刮和／或剪切挤压的加工装置，如起绒针布、梳辊、刮刀、挤压辊等布置在加工表面的区域内，借助它们可制成细纤维。

加工表面优选地是圆柱形的，在其外侧设滚筒，在这里此滚筒是一种制有许多孔的真空滚筒。

半成品在滚筒上引入和排出借助于转向导辊和送出辊完成。

沿滚筒圆周分布以及沿加工方向在转向导辊与送出辊之间设置至少一个刷辊和一个梳辊。

此外，伸长的效果通过增加辊的数量得以加强。例如建议，在转向导辊与送出辊之间布置第一刷辊、第一梳辊、第二刷辊、第二梳辊以及第三刷辊。

作为刷辊可采用旋转的有钢或塑料刷毛或刷针的辊，必要时也可使用起绒辊，借助它们可使纤维的绒毛朝规定的方向。

按照权利要求15至18提供了某些薄膜半成品，下面借助于举例对它们加以说明。此外，本发明还扩展到涉及卫生制品，它们用上面所述类型的薄膜段制成。

下面借助于附图进行说明，这些图具体为：

图1借助于一滚筒制造热塑性塑料半成品的设备示意侧视图；

图2借助于平放着的半成品-装置的制造方法；

图3通过一个按优选的实施形式的半成品分层结构的剖面。

图1表示一种用于制造薄膜状半成品的设备的不同阶段。在此实施例中，首先由聚乙烯制成具有毛粒结构的双层中间产品。

由两个单螺旋挤压机(图中未表示)将熔化和均质化的材料供入两个挤压机出口2或2′中。在挤压机内履行的压缩比为1∶2．5和螺杆温度保持为250℃。两种聚乙烯熔体3、3′在恒定的压力下通过带有出口2、2′的出料孔铺在加热至120℃的阴模辊4上。设有反向结构化阴模5的可旋转的阴模辊4上具有许多形式上为盲孔的细小空穴。

阴模辊起先保持表面温度为120℃。用标号17表示从第一出料孔2排出的出口正面。此滚筒的结构与德国专利文件19524076中所介绍的那些基本一致。

在两个出料孔2、2′前设一沿全部滚筒宽延伸的真空室6。真空室6通过相应的滑磨唇在与滚筒表面接触的情况下构成其边界，所以借助于图中未表示的真空泵将真空度一直传播到滚筒的表面，并且不因侧面流入空气而被严重干扰。直接在挤压机出口2前的负压应设定为0．25至0．5bar。

所形成的较高的真空度促使在它上面带有阴模5的滚筒表面受到从外部作用的负压，此负压直接在出口2旁的排出口正面17前有其最大值，所以属于阴模5的空穴实际上当排出口正面17到达它们那里时里面没有空气。因此这些空穴完全被热塑性塑料的熔体3填满。

直接进入阴模5内的塑料所涉及的是一种有平均分子量和熔化指数为18(2．16kg／190℃)的LLDP聚合物。在第一层上面并因而不直接处于阴模辊4上的第二层由变形能力较差和强度较高的聚乙烯组成。

空穴的抽成真空也可以从辊4的内侧进行，只要在这里建立真空度以及空穴不是设计为前面所述的盲孔，而将它们设计为穿过阴模辊外壁的通孔。

在两种情况下力求达到空穴深度为100至300μm以及空穴直径为40至80μm。充填深度优选地在总深度的95至50％之间。在深度较小时也可以在没有真空度的情况下加工。在这种情况下加工时优选地借助于在塑料上加压。

成形后的塑料通过冷却(例如借助于水槽或冷却空气)使之凝固。因此，在与阴模5接触的那一面的材料便具有了相应的表面结构。

塑料凝固后从辊的表面引出并作为中间产品10继续加工。从阴模辊引出借助一送出辊11进行。中间产品具有一定结构的表面朝外地移向另一个旋转滚筒20，它加热至温度约为40至80℃。在这种状态下，从阴模辊4引出的中间产品有一种处于表面上的不太明显的绒毛12，它由许多毛粒和突起构成。从薄膜的上侧起测量，绒毛的高度约为80至140μm，以及直径约为40至80μm。也就是说所涉及的是一种比较致密和没有明显地形成典型的纤维或细毛的突起。

中间产品10通过压辊21引向旋转滚筒20的外表面，在那里借助真空固定。在逐渐经过加工站的过程中，中间产品先由第一起绒辊22加工。起绒辊22有金属针布23，为了获得弹性作用它们有膝状的弯曲。当辊直径为100mm时它们的长度约为5mm。针布23通过抓住并相应地拉长毛粒和突起使之伸长两倍至二十倍。于是从比较“矮胖的”毛粒状突起成为纤维状伸长的结构，从而在中间产品的被加工面形成有纤维状结构的表面，在这种情况下突起伸长成细纤维，不过它们尚未达到最终的平均长度。

中间产品的继续加工分成多个阶段进行。随起绒辊22之后的是梳辊24，高耸并已拉伸成为较长的细纤维的材料用梳辊24梳理并沿规定的方向倾斜。接着，通过第二个其结构与起绒辊22类似的起绒辊25实施进一步拉长和延伸这些突起、毛粒和细纤维。然后又是一个梳辊26。在梳辊26之后的是另一个起绒辊27。最后形成了一种有很长的纤维几乎是无纺织物状的结构，不过在这里仅在表面有相应的长绒毛，而不像在纺织品起绒时那样从底布着手起绒。现在已制成的半成品经另一个转向辊28引出并输往储料容器或分割站。

也可以使用其他的借助它们可以拉长和延伸突起的刷子或针布来代替起绒辊22。重要的是开始时存在的比较扁平的结构能通过刷或通过剪切挤压延伸，使绒毛的突起的平均长度至少增大原始长度的两倍。在一般情况下达到更大的值，亦即突起被拉长超过十倍。

为了将中间产品固定在滚筒20的外表面上，在滚筒20内部建立真空。通过相应的穿孔33将柔韧的中间产品吸在此外表面上。在由两个起绒辊23和27加工范围界定的加工区之外用遮挡板34覆盖穿孔33，所以在遮挡板始端后不远处便可将此材料轻易和无损地引出。

在滚筒20外表面上的加工优选地在比室温高的条件下进行，例如在40与120℃之间，但低于半成品的熔点。中间产品设计得较硬的下(起先是上)层在拉延和伸长过程中并未涉及或损伤，并因而构成制成为半成品31的薄膜的一个极好的基层。

适用于作为热塑性塑料的有聚烯烃、聚酯、聚乙烯醇、聚氨酯、聚醚、聚酰胺、聚酰胺酯以及它们的混合物或共聚物，在有多层的情况下也可以在这些材料之间交替。

针对所要达到的使用目的有一个宽的塑料谱可供专家们使用。

尤其对于卫生制品人们选择化学中性的聚烯烃，它们相应地调整为规定的熔点和强度。

除了构成纤维外还可以为薄膜穿孔或将薄膜粘贴到另一个基质上。也不能排除这样的可能性，即在薄膜背面设纺织物或无纺织物。

对于图1可以作这样的改变，即，从一开始便采用共同挤压制成的单层或多层薄膜，它与阴模辊4进入接触的那一层处于可变形流动的熔化状态，所以薄膜在相应的阴模5上借助真空度侵入相应的空穴内并在那里构成毛粒和突起的结构，它对于中间产品10而言在离开阴模表面后成为一种特征。然后，取代挤压机出口2、2′采用相应的压辊(图中未表示)，它们将引入的薄膜材料压在阴模辊上。在成形为中间产品后，接着实施已借助于图1说明的相同的表面加工。

因此从使用多层挤压工艺制成的多层薄膜出发，此时优选地薄膜背面由能承受较大机械载荷的坚韧的例如MFI约为2至3厚度为20至50μm的聚合物组成。背面本身可以是多层的。这一层也可以是充填的，所以通过拉伸形成多微孔性。晚些时候应成为丝绒层的上面则相反，采用MFI为18至30及层厚为20至60μm的聚合物制成。上侧的配方应能提供较好的流动性及良好的变形能力。

由于采用多层薄膜可提供表面能更好地变形的薄膜；坚韧的背层具有为继续加工所需要的特性。这种不同的变形特性对于协调和控制在成形模具的空穴内的侵入深度有特别重要的意义。

图2表示了一种加工方案，其中，中间产品并不是在滚筒20的外表面上，而是在一个它固定在上面的工作台上加工。

起先中间产品10制有较短的主干状毛粒或突起，然后用一个具有钢丝的刷辊32加工。在这里同样实施原始绒毛的突起拉延和伸长至少原始长度的两倍，所以制成一种在至少一侧有纤维状结构的半成品31。为避免拉力过度，材料重复循环地前移以及辊每次在处于加工过程中的材料上走过。在这里也可以相继地逐渐作用多个起绒辊、刷辊和拉毛辊。

图3放大表示一种薄膜状半成品，它按所说明的方法制造并由三层组成。由HDPE制的高粘度和机械强度好的基层37在其上面铺一聚丙烯层38，它按上述方法制有细纤维绒毛39。成形层38的厚度约为20至30μm，而基层37的厚度为30至40μm。

由HDPE构成的基层37再与无纺织物层40粘结，此材料总体上是多孔的(穿孔41)，所以薄膜状半成品的两面是软绒毛状和可吸水的并可发生从薄膜一面到另一面蒸汽或水的交流。

借助于由先有技术已知的起绒辊，薄膜状半成品也可以被赋予规定的绒毛，也就是令纤维沿规定方向定向，也可沿交替的方向定向。

取代用刷子刷而进行其他的加工也同样是可能的。借助于刮刀同样可以得到将毛粒拉长成细纤维的效果，为此刮刀压在毛粒上并将其拉长。

一般而言所涉及的是这些装置，即它们能挤压住亦即在突起的根部固持住突起，以及能同时将突起位于根部上方的自由端区域拉长。

作为表明特征的制造方案可列举两个例子：

例1：

在至少有两个挤压机的多重喷嘴装置上制造组合薄膜，它由要成形的厚度为25μm±2μm的上薄膜与厚度为30至40μm的支承薄膜组成。用于20μm厚的上层的聚合物由30份具有熔化指数为30(在190℃／2．16kg时测量)和密度为0．902g／cm³的HDDPE材料以及70份具有熔化指数为30和密度为0．885g／cm³的HDDPE组成。

支承薄膜用标准性质的HDDPE制造，为了制造软PE薄膜，具有密度为0．930g／cm³及熔化指数为2．1(190℃／2．16kg)是最佳的。

这种组合物从挤压机排到阴模辊4上以及可变形的上层直接与阴模辊4接触。空气从阴模辊的空穴向里压出以及软的可流动的聚合物层填满这些空穴。

在冷却后，中间产品从阴模辊4引出。形成的薄膜相应地用所说明类型的两个起绒刷辊及一个梳辊加工。获得了一种具有长的绒毛的薄膜状半成品。

例2：

在一种双挤压机设备上制造60μm的薄膜，其中，薄膜可变形的上层厚度为20μm±2μm以及支承层的厚度为40μm±5μm。选择由两种密度不同的聚合物组成的混合物用于薄膜上层。在这里涉及两种按Matallocen法制造的HDDPE产品，它们以商标名Insite-PE-Plastomer由Dow-Chemical供应。此混合物由30份具有熔化指数为18(190℃／2．16kg／10min)的Affinity HM 1100和70份具有熔化指数为30及密度为0．885g／cm³的Affinity HM1250组成。对于支承薄膜使用一种HDDPE，它的熔化指数为2．1和密度为0．920g／cm³。

在这些薄膜中添加含量至10重量％的润滑剂、颜料、稳定剂和分离剂。

薄膜按所谓的Chill-2011法制造。此薄膜在一工作台上加工并在两次通过一个起绒辊后形成稠密的流动状的绒毛。

按照说明及举例制成的薄膜状半成品适用于完全不同的使用目的。这样一种薄膜尤其被用作卫生制品；但这种薄膜也可应用于皮包制造业和服装业。

它们还可以用作家具罩套材料和用在汽车车厢褥垫制造业中。与恰当的支承材料组合，这些材料可用于服装领域、软垫家具工业、汽车车顶内衬材料以及寿衣衬里等，所以提供了一个宽的应用谱。

薄膜可以有单层或多层。也可以制成两面丝绒状起绒的表面。此材料可用其他不同的材料包复和裱糊。还可以由两个薄膜焊在一起成为一种外侧有光滑表面和中间层由纤维状材料构成的排水薄膜。

Claims (18)

1．用热塑性塑料制造具有表面结构的薄膜状半成品的方法，包括下列方法步骤：

-将熔化状态或薄膜状的热塑性塑料铺在一个其温度可调、与所期望的结构相对加工成反结构(阴模)具有细小的空穴尤其孔的表面(5)上；

-含有空穴的阴模至少局部被热塑性塑料充填；

-成形的热塑性塑料通过冷却使之凝固，在这种情况下它与表面接触的那一面具有与之相应的表面结构；

-塑料在凝固后从表面引出，此时置入空穴内并从空穴拔出的热塑性塑料构成由突起组成的绒毛，

其特征为：构成绒毛的突起通过梳、刷、刮和／或剪切挤压而伸长，燕在此情况下绒毛突起的长度平均增大原始长度的至少两倍以及制成一种至少在一面有纤维状结构的半成品，其中，突起被加长成为细纤维。

2．按照权利要求1所述的方法，其特征为：表面(5)在外部或内部受负压，所以属于阴模的空穴被抽成真空，从而使进入空穴内的塑料更好地流动。

3．按照权利要求1或2所述的方法，其特征为：突起和毛粒的长度在拉延和伸长前在80与140μm之间，此时的纤维直径至少为40μm。

4．按照权利要求1至3所述的方法，其特征为：突起或细纤维的填充密度在每平方厘米3000与20000个之间。

5．按照前列诸权利要求中至少一项所述的方法，其特征为：梳或刷借助于一个或多个起绒辊或借助至少一个刷辊和一个与之串联的梳辊实现。

6．按照前列诸权利要求中至少一项所述的方法，其特征为：梳、刷、刮和／或剪切挤压针对一种塑料进行，这种塑料固定在滚筒表面上或平的表面上。

7．按照前列诸权利要求中至少一项所述的方法，其特征为：在梳、刷、刮和／或剪切挤压后，已伸长的细纤维通过用软毛刷刷理使之开松。

8．按照前列诸权利要求中至少一项所述的方法，其特征为：梳、刷、刮和／或剪切挤压在温度为20与120℃之间进行，但此温度低于半成品的熔点。

9．按照权利要求7所述的方法，其特征为：在梳、刷、刮和／或剪切挤压前突起的绒毛用光泽剂处理。

10．按照前列诸权利要求中至少一项所述的方法，其特征为：作为热塑性塑料采用从聚烯烃、聚酯、聚乙烯醇、聚氨酯、聚醚酯、聚酰胺、聚酰胺酯类选出的这样一种热塑性塑料，以及采用它们的混合物或共聚物。

11．实施按照权利要求1和必要时其他权利要求所述方法的设备有一个其温度可调的阴模表面，它具有一种包括许多空穴的结构，其特征为：在具有阴模表面的设备例如滚筒的下游，设有一个提供加工表面的装置，半成品能以这样的方式固定在此装置上，即，使半成品要覆盖纤维绒毛的那一侧露天；以及，用于梳、刷、刮和／或剪切挤压的加工装置，如起绒针布、梳辊、刷辊等布置在加工表面的区域内，借助它们可制成细纤维。

12．按照权利要求11所述的设备，其特征为：加工表面是圆柱形的，在其外侧设一滚筒，优选地设一具有许多孔的真空滚筒。

13．按照权利要求11所述的设备，其特征为：作为刷辊采用旋转的有钢丝刷毛或钢针的辊或起绒辊。

14．按照前列方法权利要求中至少一项所述制成单层或多层制品的薄膜半成品。

15．按照权利要求14所述的薄膜半成品，它由两层组成，其特征为：制有绒毛的层由一种加热时易于流动的聚合物组成，背侧层由一种高粘度的聚合物组成。

16．按照权利要求14所述具有纤维绒毛的薄膜半成品，其特征为：它用纤维绒毛覆盖的那一面起绒并与此同时使纤维绒毛的纤维平均长度至少增大两倍。

17．按照权利要求14所述具有纤维绒毛的薄膜半成品，其特征为：背对纤维绒毛的那一面与支承材料例如织物、针织物或无纺织物连接。

18．配备有按照前列诸权利要求14至17之一所述薄膜段的卫生制品。

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