NL1014769C2

NL1014769C2 - Metalen perforatiesjabloon, werkwijze voor de vervaardiging daarvan, alsmede toepassing.

Info

Publication number: NL1014769C2
Application number: NL1014769A
Authority: NL
Inventors: Peter Leerkamp; Kid Jeckmans
Original assignee: Stork Screens Bv
Priority date: 2000-03-28
Filing date: 2000-03-28
Publication date: 2001-10-01
Also published as: WO2001072485A1; AU2001244855A1; EP1268144A1; TW592916B; CN1416383A; BR0106928A; US20030019344A1

Description

Korte aanduiding: Metalen perforatiesjabloon, werkwijze voor de vervaardiging daarvan, alsmede toepassing

De onderhavige uitvinding heeft in de eerste plaats betrekking op een metalen perforatiesjabloon voor toepassing bij het onder vacuüm aanbrengen van perforaties in een kunststoffolie, welk sjabloon een metalen drager met daarin doorgaande openingen omvat, 5 welke gescheiden zijn door dammen.

Een dergelijk metalen perforatiesjabloon is in het vak bekend en wordt toegepast voor het perforeren van dunne kunststoffolies, die in absorberende voorwerpen, zoals absorberende voorwerpen voor de persoonlijke verzorging, bijvoorbeeld luiers worden toegepast. In 10 dergelijke voorwerpen wordt de doorlaatbaarheid van de geperforeerde folie benut.

Dergelijke geperforeerde kunststoffolies worden in de regel vervaardigd door een dunne folie, van bijvoorbeeld polyethyleen te verwarmen, en de aldus verwarmde folie over een perforatiesjabloon uit 15 metaal, bijvoorbeeld nikkel, met daarin doorgaande openingen te leiden en door middel van een door de perforaties van het sjabloon aangelegd vacuüm op de folie, de folie gedeeltelijk in het sjabloon te zuigen. Wanneer het vacuüm diep genoeg is, wordt de folie in de opening van het sjabloon blijvend vervormd en breekt, waardoor op die plaatsen 20 perforaties in de folie worden gecreëerd. In plaats van een verwarmde folie kan deze werkwijze ook worden uitgevoerd met een gesmolten film, die uit een granulaat is vervaardigd. Bij deze bekende perforatietechnieken wordt een metalen perforatiesjabloon toegepast, in het algemeen bestaande uit een dunwandige holle cilinder als 25 drager, waarin doorgaande openingen zijn voorzien, welke door dammen zijn gescheiden.

Een van de problemen bij deze werkwijze is het slecht loslaten van de (verwarmde) folie van het sjabloon. Als gevolg van deze slechte loslating is de werkwijze gelimiteerd door de rotatiesnelheid van het 30 sjabloon. Verder is ten gevolge van de hoge adhesiekrachten tussen de folie en het sjabloon de standtijd van het sjabloon betrekkelijk kort. De slechte loslating van de folie van het sjabloon geeft echter ook ongewenste eigenschappen in de geperforeerde folie zelf. De instabiele folie vervormt namelijk meer dan nodig is als gevolg van de relatief 35 lange verblijfstijd op het sjabloon, hetgeen bijvoorbeeld resulteert 1014769 - 2 - in een lagere doorlaat van de geperforeerde folie.

Teneinde het loslaten te bevorderen is in de praktijk een behandeling van het perforatiesjabloon met ijzerchloride toegepast om daardoor een geringe ruwheid van het oppervlak van het sjabloon te 5 bewerkstelligen. Een dergelijke behandeling geeft echter onvoldoende resultaat.

De uitvinding heeft ten doel een metalen perforatiesjabloon voor toepassing bij het onder vacuüm aanbrengen van perforaties in een kunststoffolie te verschaffen, waarvan de loslaateigenschappen zijn 10 verbeterd.

Een ander doel van de onderhavige uitvinding is om een dergelijk perf oraties j abloon te verschaffen, waarvan de ruwheid van het oppervlak relatief groot is.

Nog een verder doel van de uitvinding is het verschaffen van een 15 eenvoudige en relatief goedkope werkwijze voor het vervaardigen van een dergelijk verbeterd perforatiesjabloon.

Nog een ander doel van de uitvinding is het verbeteren van de kwaliteit van de geperforeerde folie, verkregen onder toepassing van het sjabloon met verbeterde loslaateigenschappen.

20 Bij het metalen perf oraties jabloon van het hierboven beschreven type is volgens de uitvinding ten minste één zijde van het sjabloon voorzien van een elektrolytisch afgezette ruwe oppervlaktestructuur.

In tegenstelling tot de behandeling met ijzerchloride, die slechts een geringe verbetering van de oppervlakteruwheid toeliet, is 25 gebleken dat bij het elektrolytisch bekleden van een basisskelet van het sjabloon de ruwheid zodanig is, dat de loslaateigenschappen van het perforatiesjabloon zijn verbeterd, hetgeen de processnelheid, de standtijd van het sjabloon en de kwaliteit van de geperforeerde folie verbetert.

30 Bij voorkeur omvat de langs elektrolytische weg verkregen ruwe oppervlaktestructuur een afdeklaag uit nikkel, een opruwlaag van koper, en een hechtingslaag voor het bevorderen van de hechting tussen de koperen opruwlaag en de drager. Bij deze voorkeursuitvoeringsvorm van het perforatiesjabloon volgens de uitvinding is op de drager, die 35 gebruikelijk uit een in een galvanisch bad opgegroeid metalen basisskelet zoals nikkel bestaat, een hechtingslaag voorzien, die bij voorkeur eveneens uit nikkel bestaat, waarop een opruwlaag van koper is aangebracht. Deze opruwlaag geeft de verbeterde ruwheid aan het perforatiesjabloon volgens de uitvinding. Teneinde overmatige slijtage 40 van deze betrekkelijk zachte koperen opruwlaag te verhinderen is deze

mi47fiQ

- 3 - opruwlaag afgedekt met een beschermingslaag uit nikkel, dat een grote slijtbestendigheid heeft. De dikte van de verschillende lagen is ondermeer afhankelijk van het meshgetal, het patroon en de vorm van de openingen. In het algemeen bezitten de perforatiesj ablonen volgens de 5 uitvinding een dikte in het gebied van 350-600 pm, een doorlaat van ongeveer 35% en een meshgetal in het gebied van 15-50, bijv. 18 of 24.

Specifiek is de verhouding van de dikte van het sjabloon: grootste straal van doorgaande opening >1,15. Wanneer deze verhouding <1,15 bedraagt, kan mechanische verankering van de folie aan de 10 onderzijde van het sjabloon optreden, waardoor de folie slecht loslaat en vervormt.

Een ruwe oppervlaktestructuur kan ook worden gevormd door een toplaag van polytetrafluoretheendeeltjes (teflon) op de metalen drager aan te brengen.

15 De onderhavige uitvinding heeft tevens betrekking op een werkwijze voor het vervaardigen van een perforatiesjabloon, welk sjabloon een drager met daarin doorgaande openingen omvat, welke openingen door dammen zijn gescheiden, welke werkwijze wordt gekenmerkt doordat men een basissjabloon voorziet van een ruwe 20 oppervlaktestructuur door middel elektrolyse.

Het elektrolytisch afzétten van de ruwe oppervlaktestructuur is uit het oogpunt van kosten, veiligheid en milieuvriendelijkheid voordeliger dan etsen. Gebleken is dat het aanetsen van een basissjabloon met een 10%'s oplossing van salpeterzuur bij enigszins 25 verhoogde temperatuur (ongeveer 30°C) wel een duidelijk egale mattering, d.w.z. opruwing geeft, doch dat de daarmee samenhangende milieukosten, met name van te treffen veiligheidsmaatregelen groot zijn. Derhalve wordt de ruwe oppervlaktestructuur bij de werkwijze volgens de uitvinding aangebracht door middel van elektrolyse.

30 Voor het vervaardigen van de hierboven beschreven voor keursuitvoeringsvorm van een metalen perforatiesjabloon volgens de uitvinding bedragen de werkwijzecondities bij voorkeur: nikkelen hechtingslaag: 20 Ah, dikte 1 μια, koperen opruwlaag : 150 Ah, dikte 5 pm, en 35 nikkelen afdeklaag : 50 Ah, dikte 2 pm.

De uitvinding heeft tevens betrekking op de toepassing van een perforatiesjabloon volgens de uitvinding, of een perforatiesjabloon vervaardigd met behulp van de werkwijze volgens de uitvinding, bij het perforeren van een kunststoffolie onder vacuüm.

1 n 1 a 7 R o - 4 -

De uitvinding wordt hierna toegelicht aan de hand van de volgende voorbeelden.

Voorbeeld 1 5 Proeven op laboratoriumschaal werden uitgevoerd met stukken van 10 x 10 cm, welke uit een standaardperforatiesjabloon met grote doorgaande openingen waren geknipt. De proefstukken werden eerst ontvet met een gebruikelijk ontvettingsmiddel en daarna goed gespoeld, zodat alle resten van het ontvettingsmiddel werden verwijderd. De 10 proefstukken werden vervolgens aan een elektrolysebehandeling in een koperbad onderworpen. Proefstuk 1 werd gedurende 1 minuut aan een elektrolysebehandeling in een koperbad (200 g/1 CuS04, 70 g/1 H2S04, Cl' <15 mg/1) onderworpen bij 8 A/m2, waarna het verkoperde proefstuk aan beide zijden werd vernikkeld bij 10 Volt gedurende 30 seconden in een 15 nikkelbad (ni2+ (tot) 90 g/1, H3B03 40 g/1, NiCl2 15 g/1) . Proefstuk 2 werd gedurende 3 minuten aan een elektrolysebehandeling in hetzelfde koperbad onderworpen bij 10 A/m2. Voorafgaande aan de vernikkelstap, welke op dezelfde wijze als bij proefstuk 1 werd uitgevoerd, werd de helft van het verkoperde proefstuk met chroomzuur aangeëtst. Proefstuk 20 3 werd op dezelfde wijze als proefstuk 2 vervaardigd inclusief de gedeeltelijke aanetsing met chroomzuur, waarbij de koperlaag werd aangebracht bij 20 A/m2 gedurende 30 minuten.

Hoewel de proefstukken 1 en 2 waren voorzien van een koperlaag,hadden deze nog geen ruwe oppervlaktestructuur. Het derde 25 proefstuk vertoonde een uniforme ruwe oppervalktestructuur. Het gedeelte dat met chroomzuur was behandeld, leek echter gladder dan het niet met chroomzuur behandelde gedeelte. Blijkbaar gaf het aanetsen met chroomzuur aanleiding tot een afvlakking van de koperen oneffenheden.

30

Voorbeeld 2

Dit voorbeeld werd uitgevoerd met een folieperforatiesjabloon, dat enkele weken voor de proef was geproduceerd. Dit sjabloon was een vijf kant 18 mesh sjabloon van 162 rapport met een lengte van 1550 mm. 35 Het sjabloon werd eerst ontvet en gespoeld met water zoals in voorbeeld 1. Daarna werd een nikkelen hechtingslaag aangebracht bij 20 Ah op 1000 Ampère in een nikkelbad met een samenstelling van 3,0 g/1 Ni2+ (tot) H2S04 325 g/1, Cl' < 5,0 mg/1. Alle aanhangende nikkelvloeistof werd vervolgens afgespoeld, waarna het vernikkelde 40 sjabloon in een koperbad met de in voorbeeld 1 toegepaste 1014769 - 5 - samenstelling werd geplaatst. Het sjabloon werd bij 150 Ah op 1000 Ampère voorzien van een koperlaag. Het aldus verkoperde sjabloon werd na verwijdering van de kopervloeistof door middel van spoelen in het reeds eerder gebruikte nikkelbad geplaatst, waarbij nu de condities op 5 50 Ah bij 500 Ampère werden ingesteld. Als gevolg van de bovenstaande behandeling werd een metalen perforatiesjabloon verkregen, welke een oppervlaktestructuur bezat, die was opgebouwd uit een nikkelen hechtingslaag met een dikte van 1 pm, een koperen opruwlaag met een dikte van 5 pm en een nikkelen toplaag met een dikte van 2 pm.

10 Het aldus vervaardigde sjabloon werd toegepast voor het perforeren van een dunne polyethyleenfolie, die in verwarmde toestand over het perforatiesjabloon werd geleid, op welk sjabloon vacuum werd aangelegd. Daarbij bleek dat het loslaten van de geperforeerde folie van het sjabloon geen problemen meer opleverde, terwijl geen 15 bovenmatige vervorming van de folie optrad en dientengevolge geen onregelmatige perforaties werden gevormd, terwijl tevens de standtijd van het sjabloon langer was dan de tot nu toe gebruikelijke sjablonen.

De toename van de dikte van het sjabloon als gevolg van de bekledingsbehandeling volgens de uitvinding en het kleine verlies aan 20 doorlaat kunnen worden gecompenseerd door het basisskelet tot een geringere dikte te laten opgroeien, dat daarna aan de bekledingsbehandeling volgens de uitvinding wordt onderworpen.

De volgende Tabel 1 vermeldt de eigenschappen van een aantal op vergelijkbare wijze vervaardigde sjablonen, alsmede enkele 25 eigenschappen van daarmee vervaardigde geperforeerde folies.

1014763 - 6 -

Tabel 1

Sjabloon nr. penta gat-pn/<T? dikte doorlaat dikte sjabloon mesh (μια) (%) radius gat "87 Τδ "5Ï 509 35,7 1,250 "93 ~2A 94 412 34,6 1,400 "95 "24 94 432 32, 9 1,500 "97 "24 94 ~468 31,5 1, 670 "86 T§ 51 515 36,8 1,240 "96 "24 94 434 35,5 1,470

Folie doorlaat Wetback Strike through (%) (gr) (Sec) "25 Ö, 050 3,280 ~25 Ö, 055 2,800 "25 ~Ö, 059 4,300 23 0,060 3, 900 27 0, 053 2,94Ö 25 0,058 3,800 5 In bovenstaande Tabel 1 stelt de "wetback" of "rewet" het terugstromen van vocht uit de folie voor. De "strike through" is een maat voor het absorptievermogen van de folie, en wordt gemeten als de tijd die benodigd is voor het opnemen van een bepaalde hoeveelheid (aantal druppels) vocht.

10 Voor een zeer goede folie bedraagt de "wetback" ongeveer 0,05 g en "strike through" 2-3,5 sec, terwijl voor een als slecht beoordeelde folie deze waarden >0,5 g, respectievelijk >4 sec bedragen.

1014769

Claims

1. Metalen perforatiesjabloon voor toepassing bij het onder vacuüm aanbrengen van perforaties in een kunststoffolie welk sjabloon een metalen drager met daarin doorgaande openingen omvat, welke openingen gescheiden zijn door dammen, met het kenmerk, dat ten minste één zijde 5 van het sjabloon is voorzien van een elektrolytisch afgezette ruwe oppervlaktestructuur.

2. Perforatiesjabloon volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de ruwe oppervlaktestructuur een afdeklaag uit nikkel, een opruwlaag uit koper, alsmede een hechtingslaag voor het bevorderen van de hechting 10 van de koperen opruwlaag aan de drager omvat.

3. Perforatiesjabloon volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat de hechtingslaag uit nikkel bestaat.

4. Perforatiesjabloon volgens één van de voorgaande conclusies, met het kenmerk dat de verhouding van de dikte van het sjabloon tot de 15 grootste straal van een doorgaande opening meer dan 1,15 bedraagt.

5. Werkwij ze voor het vervaardigen van een metalen perfora ties jabloon, welk sjabloon een drager met daarin doorgaande openingen omvat, welke openingen door dammen zijn gescheiden, met het kenmerk, dat men een basissjabloon voorziet van een ruwe oppervlaktestructuur 20 door middel van elektrolyse.

6. Werkwijze volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat de elektrolysestap de deelstappen omvat van het elektrolytisch afzetten van een nikkelen hechtingslaag op het metalen basissjabloon, gevolgd door het elektrolytisch af zetten van een koperen opruwlaag en het 25 elektrolytisch afzetten van een nikkelen afdeklaag.

7. Werkwijze volgens conclusie 6, met het kenmerk, dat de nikkelen hechtingslaag wordt aangebracht bij 20 Ah.

8. Werkwijze volgens conclusie 6 of 7, met het kenmerk, dat de koperen opruwlaag wordt aangebracht bij 150 Ah.

9. Werkwijze volgens één of meer van de voorgaande conclusies 5-8, met het kenmerk, dat de nikkelen afdeklaag wordt aangebracht bij 50 Ah.

10. Metalen perforatiesjabloon voor toepassing bij het onder vacuüm aanbrengen van perforaties in een kunststoffolie welk sjabloon een 35 metalen drager met daarin doorgaande openingen omvat, welke openingen gescheiden zijn door dammen, met het kenmerk, dat ten minste één zijde van het sjabloon is voorzien van polytetrafluoretheendeeltjes. 1014769 - 8 -

11. Toepassing van een perforatiesjabloon volgens één of meer van de voorgaande conclusies 1-3, of een perforatiesjabloon vervaardigd met behulp van een werkwijze volgens één of meer van de conclusies 4-8, bij het perforeren van een dunne koolstoffolie onder vacuüm. 5 1014769 SAMENWERKINGSVERDRAG (PCT) RAPPORT BETREFFENDE NIEUWHEIDSONDERZOEK VAN INTERNATIONAAL TYPE IQGNTIFIKATtE VAN OE NATIONALE AANVRAGE Kenmerk wan de aanvrager ol van de gemachtigde 995073/JV/NBR Nederlandse aanvrage nr. indieningsdatum 1014769 28 maart 2000 Ingeroepen voarrangsdatum Aanvrager (Neemt Stork Screens B.V. Datum van het verzoek voor een onderzoek van internationaal type Door de Instantie voor Internationaal Onderzoek (ISA) aan het verzoek voor een onderzoek van internationaal type toegekend 'nr. SN 34871 NL I. CLASSIFICATIE VAN HET ONDER WERPfbij toepassing van verschillende classrficaties.aüe dassificatiesymbolen opgeven) Volgens de Internationale classificatie (IPCJ lnt.CI.7: B26F1/26 II. ONDERZOCHTE GEBIEDEN VAN DE TECHNIEK __Onderzochte minimum documentatie_ Classificatiesysteem ClasaificatiesymBalen lnt.CI.7: B26F B29C Onderzochte andere documentatie dan de minimum documentatie voor zover dergelijke documenten in de onoerzochte gebieden zijn opgenomen •IL I I GEEN ONDERZOEK MOGELIJK VOOR BEPAALDE CONCLUSIES (opmerkingen op aanvullingsblad) «V- I 1 GEBREK AAN EENHEID VAN UITVINDING (opmerkingen op aanvullingsblad) Iή —-——- / f-orm f*CT/ISA/201ïa) 07.1979