专利名称：金属打孔模板及其生产方法和应用的制作方法
技术领域：
本发明首先涉及一种用于在真空下于塑料薄膜上形成通孔的金属打孔模板，该模板包括一金属支承件，该支承件中有由围堤分隔的、连续的开口。
例如，US-A-4,214,945揭示了这种类型的金属打孔模板，它用来对塑料薄膜打孔，该塑料薄膜用于吸收性物品中，诸如尿布之类的个人护理用吸收物品。在这种类型的物品中，需要利用打孔薄膜的渗透性。在公知的打孔技术中，采用金属打孔模板，它通常包括一薄壁中空圆筒作为支承件，在该支承件中设置有由围堤分隔的连续开口。US-A-4,214,945的镍打孔模板可以通过电成形来生产，其中在一铝圆筒上镀覆一层金属镍，该铝圆筒的外表面上具有大量突起(例如通过滚花形成)。在对经这样镀覆的镍圆筒进行加工后，将镍圆筒从铝圆筒中取出，沿纵向切割，将其内侧翻到外面，并通过焊接再次固定。
打孔塑料薄膜通常是这样生产的，对例如聚乙烯材料的薄膜进行加热，使经这样加热的该薄膜通过打孔模板，并利用通过模板上的通孔而作用于薄膜的真空将薄膜部分地吸入模板。如果该真空足够高的话，薄膜会产生永久变形并在模板的开口中破裂，结果在这些位置形成通孔。除了使用经加热的薄膜，该方法还可使用由颗粒来生产的熔融薄膜来进行。
该方法的一个问题在于，(加热的)薄膜与模板的分离性能较差，这是因为，薄膜会一定程度地粘附于模板，并且会造成一定程度的薄膜在打孔模板开口中的固定。由于这种较差的分离性能，打孔方法会受到模板转动速度的限制。而且，由于薄膜与模板之间的粘附力较大，因而模板的使用寿命相对较短。然而，薄膜与模板较差的分离性能还会引起打孔薄膜本身一些不希望有的特性。这是因为，不稳定的薄膜由于其在模板上的驻留时间相对较长，其变形的程度比所要求的要大，这例如会使打孔薄膜的渗透性较低。
为了改善分离性能，在实践中用氯化铁对打孔模板进行处理，以此使模板表面略显粗糙。然而，这种处理的结果并不令人满意。
本发明的一个目的在于提供一种用于在真空下于塑料薄膜上形成通孔的金属打孔模板，该模板的分离性能得以改善。
本发明的另一个目的在于提供此类型的一种打孔模板，其表面的粗糙度相对较大。
本发明的又一个目的在于提供一种用于生产此类型的改进打孔模板的、简单而相对较便宜的方法。
本发明的还有一个目的在于提高用分离性能改善的模板所获得的打孔薄膜的质量。
在上述类型的一种金属打孔模板中，按照本发明，模板的厚度与模板工作侧上的一连续开口的最大半径之比大于1.15。如果该比小于1.15，则发现薄膜可能通过开口固定于模板下面，从而具有所有与此相关的不利后果，包括较差的分离性能以及不希望有的变形。而且，业已发现，与增加表面粗糙度相比，消除机械固定对所需的分离性能的提高的影响要大得多(以相对值表达为95％对5％)。并且，试验已经表明，按本发明来提高分离性能，可以使模板的使用寿命加倍。本发明的打孔模板的使用寿命为1000-2000工作小时，而上述比为0.90的打孔板的使用寿命仅为500工作小时。
打孔模板最好是无缝的，使开口可设置在整个圆周面上。下面将更详细地讨论一种合适的生产方法。
有利的是，至少模板的工作侧电镀有一粗糙表面结构。
与用氯化铁处理的方式不同，氯化铁处理仅对表面粗糙度有略微的提高，业已发现，当在电镀池中对一基本骨架镀覆一粗糙表面结构时，所得到的模板的粗糙度可更进一步提高打孔模板的分离性能，这对加工速度、模板的使用寿命和打孔模板的质量有好处。
通过电镀方法获得的粗糙表面结构最好包括一镍覆层、一铜粗糙层和一增进铜粗糙层与支承件之间的粘接的粘接层。在本发明打孔模板的该实施例中，在支承件上设置一粘接层，该粘接层最好同样由镍构成并覆有一铜粗糙层，该支承件可有利地包括一例如镍材料的金属基本骨架，该骨架在一电镀池中进一步成长。该粗糙层赋予本发明的打孔模板提高的粗糙度。为了防止该相对较软的铜粗糙层的过度磨损，该粗糙层覆有一镍保护层，该保护层具有较高的耐磨能力。各个层的厚度尤其取决于网眼数量、开口的图案和形状。通常，本发明的打孔模板的厚度在350-600微米的范围内，渗透性约为35％，网眼数量在15-50的范围内，例如为18或24。
有利的是，本发明打孔模板在工作侧的围堤没有任何尖锐的过渡部分(诸如转角等)，而是从工作表面到开口的内壁有一逐渐的过渡。这一方式可进一步减小产生机械固定的危险。
本发明还涉及一种用于生产打孔模板的方法，该模板包括一其中有连续开口的支承件，这些开口由围堤分隔，在该方法中，以这样的方式生产模板，即模板的厚度与连续开口的最大半径之比大于1.15，因而获得以上所讨论的优点。
较佳的是，通过一种两步式电成形方法来生产基本模板，其中，从一电镀池中在一电成形模具上镀覆出一基本骨架，该模具带有一由电导体分隔的绝缘区域的图案，然后取出这样形成的骨架，并让取出的基本骨架在一合适的电镀池中进一步成长而形成一无缝打孔模板。这种技术的例子尤其描述于本申请人的欧洲专利申请EP-A-0038104和EP-A-0492731中。这样，便可增厚基本骨架的围堤，而不会显著减小孔的尺寸。
该方法还可有利地包括一个通过电镀工序对至少模板的工作侧施加一粗糙表面结构的步骤。在成本、安全性和环保方面，镀覆粗糙表面结构比蚀刻更为有利。业已发现，用10％浓度的硝酸溶液在略微升高的温度(约30℃)下对基本模板进行蚀刻，确实可提供显著的均匀消光，亦即粗糙效果，但相关的环保成本、尤其是必须采取的安全措施的费用较高。因此，本发明的方法中的粗糙表面结构是通过电镀来施加。
为了生产本发明金属打孔模板的上述优选实施例，本发明的诸条件最好如下镍粘接层20Ah，厚度1微米铜粗糙层150Ah，厚度5微米镍覆层50Ah，厚度2微米本发明还涉及将本发明的打孔模板或利用本发明的方法生产的打孔模板用于在真空下对塑料薄膜进行打孔的用途。
下面参照实例和附图来说明本发明，附图中
图1是本发明打孔模板的一部分的剖视图；以及图2是表示本发明打孔模板的粗糙表面结构的细节图。
图1表示一打孔模板10的一部分，其围堤12界定出一连续的开口14，在所示的实施例中，该开口呈圆柱形。工作侧的开口14的最大半径用rmax表示。模板的厚度为d。有以下关系d/rmax＞1.15。该模板10这样生产，在例如一Wart池中于一电成形模具上镀镍，该模具带有一绝缘区域的图案，该图案与模板10上的连续开口14的图案对应，从而形成一相对较薄的基本骨架20。然后，将该基本骨架20从模具中取出并选择性地在一电镀池中成长，该池中加有如EP-A-0492731所述的光亮剂。这种成长用标号22表示。以这种方式形成的围堤12的工作侧具有圆角24。
图2更详细地表示利用电镀而镀覆的一粗糙表面结构30，如在下面实例中更详细说明的。该表面结构包括一镍粘接层32、一铜粗糙层34和一镍覆层36。实例1使用从具有连续大开口的打孔模板上切下的10×10厘米的材料进行实验室规模的试验。先用一传统的脱脂剂除去试验材料的油脂，然后对其进行前面清洗，以除去所有的脱脂剂残留物。而后，在一铜池中对该试验材料进行电镀处理。在一铜池(200g/l CuSO4，70g/l HsSO4，Cl-＜15mg/l)中以8A/m2对试验材料1进行一分钟的电镀处理，之后，在一镍池(Ni2+(总共)90g/l，H3BO340g/l，NiCl215g/l)中以10v的电压对镀铜的试验材料镀镍30秒。在相同铜池中以10A/m2对试验材料2进行三分钟的处理。在以与试验材料1相同的方式进行镀镍步骤之前，用铬酸对镀酮试验材料的一半进行蚀刻。以与试验材料2相同的方式生产试验材料3，包括用铬酸进行局部蚀刻，以20A/m2镀覆铜层30分钟。
虽然试验材料1和2具有一铜层，但它们没有粗糙表面结构。第三个试验材料具有一均匀的粗糙表面结构。然而，可发现，经铬酸处理的部分比未经铬酸处理的部分更为光滑。显然，用铬酸进行蚀刻使铜的不平坦性变得平整。实例2该实例使用一在试验前几周生产的薄膜打孔模板来进行。该模板是一五边形18网眼模板，其重复(repeat)为162，长度为1550毫米。与实例1一样，先除去模板的油脂并用水清洗。然后，在一镍池中用3.0g/l Ni2+(总共)、H2SO4325g/l，Cl-≤5.0mg/l的混合物以20Ah、1000安培镀覆一镍粘接层。然后，清洗掉粘附的所有镍液体，之后将该镀镍的模板放置于一成分与实例1中所使用的相同的铜池中。以150Ah、1000安培为模板提供一铜层。在清洗掉铜液体之后，将通过此方式得到的模板放置于前面已使用过的镍池中，其条件设定为50Ah和500安培。上述处理产生一具有一表面结构的金属打孔模板，该表面结构由一厚度为1微米的镍粘接层、一厚度为5微米的铜粗糙层、一厚度为5微米的铜粗糙层以及一厚度为2微米的镍覆层构成。
将通过这种方式生产的模板用于对一聚乙烯薄膜进行打孔，该薄膜在加热的状态下通过该打孔模板，并对模板施加真空。由此可见，经打孔的薄膜与模板的分离不再会有任何问题，同时薄膜不会有过度的变形，因此不会形成不规则的通孔，并且模板的使用寿命要长于传统的模板。
通过让基本骨架成长到一较小的厚度，然后再按照本发明对其进行涂层处理，这可以抵销因本发明的涂层处理造成的模板厚度的增加以及轻微的渗透性损失。
下面的表1给出了以类似方式生产的一些模板的特性以及用它们生产的打孔薄膜的一些特性。
表1
在上述表1中，“回湿性”或“重湿性”表示水分回流出薄膜的量。“渗吸性”是薄膜吸收性的一种测量尺度，它是以吸收一定量(液滴数)的水分所需的时间来测量的。
对于一种非常优良的薄膜来说，“回湿性”约为0.05克，“渗吸性”为2-3.5秒，而对于较差的薄膜来说，这些值为≥0.5克和＞4秒。
权利要求
1.一种用于在真空下于塑料薄膜上形成通孔的金属打孔模板，该模板包括一金属圆柱形支承件，该支承件中有由围堤分隔的、连续的开口，其特征在于，模板(10)的厚度(d)与模板(10)工作侧上的一连续开口(14)的最大半径(rmax)之比大于1.15。
2.如权利要求1所述的打孔模板，其特征在于，该模板(10)是无缝的。
3.如前述任一项权利要求所述的打孔模板，其特征在于，至少模板(10)的工作侧电镀有一粗糙表面结构(30)。
4.如权利要求3所述的打孔模板，其特征在于，该粗糙表面结构(30)包括一镍覆层(36)、一铜粗糙层(34)和一促进铜粗糙层(34)粘接于支承件的粘接层(32)。
5.如权利要求4所述的打孔模板，其特征在于，粘接层(32)由镍构成。
6.如前述任一项权利要求所述的打孔模板，其特征在于，界定开口(14)的围堤在模板(10)的工作侧上没有任何尖锐的过渡部分。
7.一种用于生产金属打孔模板的方法，该模板包括一其中有连续开口的支承件，这些开口由围堤分隔，其特征在于，将模板做成如下样式，即模板(10)的厚度(d)与模板(10)工作侧上的一连续开口(14)的最大半径(rmax)之比大于1.15。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，利用一电镀步骤为该模板(10)提供一粗糙表面结构(30)。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，该电镀步骤包括从一电镀池中在一金属支承件上镀覆一镍粘接层(32)、然后从一电镀池中镀覆一铜粗糙层(34)并从一电镀池中镀覆一最好为镍的覆层(36)的部分步骤。
10.如前述任一项权利要求所述的方法，其特征在于，包括以下步骤在一电成形模具上镀覆一基本骨架，该模具带有一由电导体分隔的绝缘区域的图案，从电成形模具中取出该基本骨架(20)，并该基本骨架(20)在一合适的电镀池中进一步成长而形成一无缝打孔模板(10)。
11.将前述权利要求1-6中的一或多项所述的打孔模板或利用权利要求7-10中的一或多项所述的方法生产的打孔模板用于在真空下对塑料薄膜进行打孔的用途。
全文摘要
一种用于在真空下于一薄膜上形成通孔的金属打孔模板(10)，该模板包括一金属支承件，该支承件中有由围堤(12)分隔的、连续的开口(14)。在该模板中，模板(10)的厚度(d)与模板(10)工作侧上的一开口(14)的最大半径(r
文档编号B26F1/26GK1416383SQ01802004
公开日2003年5月7日 申请日期2001年3月26日 优先权日2000年3月28日
发明者P·利尔坎普, C·J·杰克芒斯 申请人:斯托克·斯格瑞姆股份有限公司