机械互锁模具的制作方法

专利名称：机械互锁模具的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于挤出和模制系统的挤出模具。更具体地，本发明涉及机械互锁挤出的聚合物层的挤出模具。
背景技术：
复合制品，例如多层薄膜和管材，通常通过挤出工序(或者顺序挤出或者共挤出)制造。基于挤出系统和挤出模具的设计，可以获得各种不同的几何形状。挤出后，复合制品的层需要足够的层间粘合度以避免分层。对于具有不同热塑性材料粘合层的复合制品，尤其是这些材料不相似时，这是需要考虑的。在没有附加的粘接方法的情况下，不相似材料的化学成分具有低的层间粘合度。不相似材料的实例包括含氟聚合物层和常规的非氟化有机聚合物层。这种层组合常见于多种工业应用中，例如燃料导管管材。
化学方法(例如连接层、粘接剂和化学改性)被用于提高不同材料之间的层间粘接度。例如，连接层通常是这样一种材料层，该材料对于不相似材料双方的粘合度大于不相似材料直接相互粘接时的粘合度。但是，这些用来增强层间粘合度的方法通常增加了处理过程的复杂性、复合制品的成本和制造这些复合制品的时间及人力。此外，这种层间粘合方法可能不可取地降低复合制品的物理特性和机械特性。
除了化学粘合之外，也使用机械紧固件来避免层间分层。然而，这种机械相互作用并不适合于多层薄膜的挤出工艺。同样地，需要显著改变挤出工艺，这将增加制造的时间和成本。
因此，始终需要一种增强热塑材料的层间粘合的方法，所述方法不需要连接层、粘接剂或化学改性，并提供有效的挤出工艺。

发明内容
本发明涉及一种机械互锁模具，其能够产生具有机械互锁层的复合制品。所述机械互锁模具包括多个挤出特征件和多个沟槽。每个挤出特征件包括基础部分和臂部分，其中所述基础部分在横截面内从第一表面延伸，所述臂部分在横截面内以一角度从基础部分延伸。所述横截面与第一表面的纵向基本上垂直。每个沟槽与纵向成一角度地从第二表面延伸，并布置在一对挤出特征件之间。第二表面也沿纵向延伸。
本发明还涉及一种机械互锁模具，其包括沿纵向延伸的、用于挤出第一聚合物层的第一表面，和沿纵向延伸的、用于挤出第二聚合物层的第二表面。所述机械互锁模具还包括多个挤出特征件和多个沟槽。每个挤出特征件包括从第一表面延伸的基础部分，和以一角度从基础部分延伸的臂部分。每个沟槽与纵向成一角度地从第二表面延伸，并布置在两个挤出特征件之间。挤出特征件沿第一聚合物层在纵向上产生多个肋部。沟槽使第二聚合物层的多个部分基本上适合肋部。这就产生了带有机械互锁层的复合制品。
本发明还涉及使用机械互锁模具挤出材料的方法，其中机械互锁模具包括多个挤出特征件和多个沟槽。每个挤出特征件包括基础部分和臂部分，其中所述基础部分在横截面内从第一表面延伸，所述臂部分在横截面内以一角度从基础部分延伸。所述横截面与第一表面的纵向基本上垂直。每个沟槽与纵向成一角度地从第二表面延伸，并布置在一对挤出特征件之间。第二表面也沿纵向延伸。
本方法包括通过挤出特征件挤出第一聚合物层的一部分以形成多个肋部，和通过沟槽挤出第二聚合物层的一部分。这使第二材料基本上适合肋部，从而机械互锁第一聚合物层和第二聚合物层。


图1是本发明的机械互锁模具的透视图。
图2A是与挤出系统的模具头部一起使用的本发明的机械互锁模具的透视图。
图2B是沿图2A中的剖面2B-2B的纵向剖面图。
图2C是与挤出系统一起使用的本发明的的机械互锁模具的透视剖面图。
图3是图2C中区域3的放大透视剖面图。
图4是本发明机械互锁模具的远端的放大透视5是本发明的机械互锁模具的远端的一部分的进一步放大的正视图。
图6是用本发明的机械互锁模具制造的复合制品的透视图，其中为了展示目的去除了多个部分。
图7是本发明的第二实施例的机械互锁模具的远端的透视图，示出了交替的挤出特征件。
图8是本发明的第二实施例的机械互锁模具的远端的一部分的放大正视图，示出了交替的挤出特征件。
图9是本发明的第三实施例的机械互锁模具的透视图。
图10是本发明的第三实施例的机械互锁模具的后侧视图。
图11是本发明的第三实施例的机械互锁模具的远端的一部分的放大正视图。
图12是本发明的第四实施例的机械互锁模具的透视图。
如在讨论中提及的，以上附图给出了本发明的几种实施例，但还可以设想其它的实施例。在任何情况下，本公开内容通过描述和非限制的方式展现了本发明。需要理解的是，所述领域的技术人员可以设计出多个其它变型和实施例，它们都属于本发明的原则的范围和主旨。这些图可能不是按比例画的。相似的附图标记在全部附图中用来表示相似的部分。
具体实施例方式
图1是本发明的机械互锁模具20的透视图，其能够产生带机械互锁层的复合制品。机械互锁模具20是环形挤出模具(即，楔形圈)，用于挤出系统，并包括特征件部分22，圆锥形部分24，支撑部分26，近端28和远端30。特征件部分22位于机械互锁模具20的远端30，并与圆锥形部分24连接。特征件部分22和圆锥形部分24限定外表面32，其通过外表面32a，32b，32c示出。圆锥形部分24还和支撑部分26轴向相交，其中支撑部分26位于机械互锁模具20的近端28。特征件部分22包括多个挤出特征件34和多个沟槽36，它们在机械互锁模具20的远端30环绕特征件部分22周向交替布置。挤出特征件34和沟槽36用于限定和促进机械互锁模具20挤出的聚合物层的机械互锁。制造出来的带有由机械互锁模具20提供的机械互锁的复合制品具有很好的层间粘合，而不需要连接层、粘合剂以及化学改性。
如图2A-2C中进一步示出的，机械互锁模具20可以安装在各种系统上(包括挤出系统、注塑制模系统和吹塑制模系统)而不需要重大的更改。图2A示出了与挤出系统的模具头38和挤出销40一起使用的机械互锁模具20。模具头38是常规的三层模具头，其与挤出系统的其它部分(没有显示)接合。模具头38以剖面图示出，以清楚显示机械互锁模具20的位置。图2B是沿图2A的剖面2B-2B的纵向剖面图(并且附加地示出了挤出系统的一部分)。图2C示出了与图2A中的模具头38一起使用的机械互锁模具20(不带挤出销40)，其中机械互锁模具20以剖面形式示出。
机械互锁模具20在模具头38内通过支撑部分26支撑。支撑部分26以常规的方式插进模具头38，这样可以定位机械互锁模具20以使外表面部分32a、32b、32c不接触模具头38。相应地，模具头38和外表面部分32a、32b、32c限定了第一环形路径42，其周向环绕外表面部分32a、32b、32c延伸，用于挤出第一层。聚合物材料从模具头38中的环形入口44供给第一环路42，环形入口44连接到第一环路42。
如图2B最佳示出的，机械互锁模具20还包括位于挤出销40附近的内表面48。挤出销40是直挤出销，其沿纵轴线50延伸通过机械互锁模具20。挤出销40包括固定在挤出系统的插座52上的第一端40a，和延伸通过机械互锁模具20的远端30的第二端40b。挤出销40被插座52支撑，以使挤出销40不接触机械互锁模具20的内表面48。插座52包括环形壁54，环形壁54通常位于机械互锁模具20的支撑部分26附近。环形壁54、挤出销40和机械互锁模具20的内表面48由此限定了第二环路56，第二环路56周向环绕挤出销40和环形壁54延伸，用于挤出第二层。聚合物材料从环形入口58供应给第二环路56，环形入口58与第二环路56连接。
在共挤出工艺中，不同聚合物材料可以经第一环路42和第二环路56流向机械互锁模具20的远端30，以分别产生第一和第二层。适合的聚合物材料实例已在同时提交的、名为“Composite Articlesand Methods of Making the Same(复合制品及其制作方法)”(代理人卷号No.59620US002)和“Composite Article Having a Tie Layerand Methods of Making the Same(带有压层的复合制品及其制作方法)”(代理人卷号No.59652US002)申请中有描述。当第一和第二层挤出时，特征件部分22的挤出特征件34和沟槽36机械地互锁第一层和第二层。第一层和第二层的机械互锁增强了层间粘合，相应地减少并可能消除复合制品的分层。这在挤出不相似的热塑材料时尤其有用，否则这些材料会显示较弱的层间粘合。
图2A-2C还示出用于挤出第三层的可选的第三环路60和环形入口61。第一环路42和第三环路60通常在相交处62汇合。第三层可以粘合到与和第二层相互作用的表面相对的第一层的表面上。聚合物材料从环形入口61供应给第三环路60。
如图2C最佳示出的，内表面48分为内表面部分48a和48b。内表面部分48a在圆锥形部分24和支撑部分26内周向延伸，并为第二环路56提供光滑的表面。内表面部分48b在特征件部分22内周向延伸。
图3是图2C中区域3的放大透视剖面图。如图所示，内表面部分48b包括被挤出特征件34分开多个壁段68。壁段68和挤出特征件34沿纵轴线50的方向沿内表面部分48b延伸。
在内表面部分48a、48b的相交处70，壁段68从内表面48a“升高”。该“升高”或环形肩部相对于内表面部分48a的内径减少内表面部分48b的内径，并且通常引导第二环路56内的第二层环绕壁段68流动。然而，挤出特征件34在相交处70暴露给第二环路56。当第二层环绕壁段68流动时，第二层的多个部分也流过挤出特征件34。这就产生了沿着第二层的表面延伸的多个肋部，其中肋部显示由挤出特征件34限定的横截面形状。术语“横截面的”、“横截面地”及类似说法，在本文中定义为与机械互锁模具20的纵轴线50垂直的平面。
图4示出了机械互锁模具20的远端30的放大透视图，挤出特征件34位于沟槽36的每一侧，使得挤出特征件34和沟槽36交替周向环绕特征件部分22。环绕特征件部分22的挤出特征件34和沟槽36的数目将随各自的需要而改变。挤出特征件34和沟槽36的合适的数目范围分别从大约4到大约50，特别适合的数量范围为从大约5到大约20。在一个实施例中，挤出特征件34环绕特征件部分22均匀分布，以使复合制品的机械互锁最大。
当第二层挤出通过第二环路56时，第一层朝向远端30沿机械互锁模具20的外表面部分32b，32c挤出通过第一环路42(在图4中以箭头42指示)。如图4和5所示，其中图5是远端30的一部分的进一步放大正视图，第一环路42引导第一层的第一部分流过挤出特征件34的顶面72，并使第二部分流进沟槽36。顶面72是外表面32a的在远端30处在挤出特征件34上方延伸的部分。沟槽36是外表面32a的周向位于挤出特征件34之间的部分。每个沟槽36包括位于外表面32b附近的周向狭窄的部分36a。当沟槽36沿外表面32a沿纵轴线50的方向朝向远端30延伸时，每个沟槽36周向增宽。在远端30，每个沟槽36在点36b处在挤出特征件34下方延伸。流入沟槽36的第一层的第二部分随着沟槽36的尺寸加宽而扩张，并在点36b处在挤出特征件34下方进一步扩张。同样地，沟槽36引导第一层的多个部分在第二层的多个部分之间(例如，在第二层的表面和挤出特征件34里的第二层的多个部分之间)流动。当第一和第二层在远端30离开机械互锁模具20时，第一层基本上适合第二层的(由挤出特征件形成的)肋部和表面。术语“基本上适合”及类似说法在本文中定义为与第二层的肋部和表面的至少75％密切接触。冷却时，第一和第二层形成复合制品，其中第二层的肋部延伸进入第一层。这提供了第一和第二层的机械互锁，提高了复合制品的层间粘合。
机械互锁模具20的挤出特征件(例如，挤出特征件34)可以包括多种横截面形状以限定第二层的肋部的横截面形状。此外，每个单独的挤出特征件可能显示与机械互锁部件20的其它挤出特征件不同的横截面形状。然而，为了提供足够的机械互锁，机械互锁部件20的每个挤出特征件包括基础部分和在横截面内以一角度从基础部分延伸的至少一个臂部分。
图5示出与机械互锁模具20的挤出特征件34相同和类似的相邻的挤出特征件34a，34b。在图5示出的实例中，挤出特征件34显示“Y”形的横截面。如挤出特征件34a所示，每个挤出特征件34包括基础部分76和从基础部分76以一角度延伸的臂部分78、80。对于每个挤出特征件34，基础部分76和臂部分78、80的横截面形状沿着纵轴线50的方向沿着挤出特征件34保持到相交点70(图3中显示)。第二层的流过挤出特征件34a的部分由此产生肋部，肋部显示由基础部分76和臂部分78、80限定的横截面形状。
基础部分76是在内表面部分48b的一对壁段68(即，壁段68a、68b)之间延伸的开口。基础部分76基本上由表面82、84限定，表面82、84在横截面内分别从壁段68a、68b向外延伸。表面82，84在图5中示出为沿与壁段68a、68b基本上垂直的方向延伸，但作为另外一种选择，表面82，84也可在横截面内以其它角度(例如，45度)从壁段68a、68b延伸。
臂部分78是在横截面内以一角度从基础部分76延伸的开口，并基本上由下表面86和上表面88限定。下表面86以相对于表面82的角度α从表面82和下表面86的相交处92延伸。相对于表面82的适合的角度α的实例范围从大约30度到小于大约180度(其中180度与表面82平行)。相对于表面82的特别适合的角度α的实例范围从大约90度到大约135度。如图5所示，角度α与表面82成大约120度的角。
臂部分80也是在横截面内以一角度从基础部分76延伸的开口，并基本上由下表面94和上表面96限定。下表面94以相对于表面84的角度β从表面84和下表面94的相交处100延伸。相对于表面84的适合的角度β的实例范围从大约30度到小于大约180度(180度与表面84平行)。相对于表面84的特别适合的角度β的实例范围从大约90度到大约135度。角度β在图5中示出为与表面84成大约120度。
因为角α、β都是分别与表面82、84分别成大约120度，所以挤出特征件34呈现“Y”形横截面形状。但是，应该注意到，根据不同的需要，角α可以可选地具有与角β不同的值。不同的角度α、β相应地导致臂部分78、80以不同角度从基础部分76延伸。
机械互锁模具20的每个挤出特征件(例如，挤出特征件34)包括基础部分(例如，基础部分76)的高度和总臂长，其中总臂长是臂部分(例如，臂部分78、80)的各自长度之和。为了机械互锁第一和第二层，可取的是，至少挤出特征件34之一显示的总臂长大于对应的基础部分76的高度。此外，如果大部分挤出特征件34显示的总臂长大于对应的基础部分76的高度，那么机械互锁得到增强。
本文使用的“总臂长”可以用以下方法计算，使用图5中提供的附图标记首先，取通过特征件部分22的环形截面，其与纵轴线50垂直(图3中最佳示出)。这可提供图5所示类型的剖面图。接下来，参考臂部分78，提供以相对于表面82的角α从相交处92延伸的线102。线102由此与下表面86平行。然后，提供线104，线104也从相交处92延伸，并与线102垂直。
其次，沿臂部分78的表面(例如，下表面86和上表面88)定位一点，该点为从线104(并与线102平行地)到定位的点垂直延伸的线提供最大的长度。如图5示出，臂部分78有点106，该点为在臂部分78的表面和线104之间的线(例如，线108)提供最大的长度，其中线108与线104垂直。在定位的点106和线104之间的线108的长度定义为“臂部分78的长度”。
类似地，对于臂部分80，提供线112，线112以相对于表面84的角度β从相交处100延伸。线112由此与臂部分80的下表面94平行。然后，提供线114，线114也从相交处100延伸，并与线112垂直。
然后，沿着臂部分80的表面(即，下表面94和上表面96)定位一点，该点为从线114(并与线112平行地)到定位的点垂直延伸的线提供最大的长度。如图5所示，臂部分80有点116，点116为在臂部分80的表面和线114之间的线(即，线118)提供最大的长度，其中线118与线114垂直。在定位的点116和线114之间的线118的长度定义为“臂部分80的长度”。
因此，对于挤出特征件34a而言的“总臂长”是臂部分78的长度与臂部分80的长度之和。如果挤出特征件34a只包括单个臂部分，那么挤出特征件34a的总臂长就是这个单个臂部分的长度。作为另外一种选择，如果挤出特征件34a包括两个以上的臂部分，那么挤出特征件34a的总臂长是挤出特征件34a的所有臂部分的长度之和。
挤出特征件34b结合了挤出特征件34a的相同附图标记，并提供计算基础部分76的高度的附图标记。本文使用的基础部分76的高度通过如下方法计算首先，使用从总臂长计算得来的环形截面，提供由点122、124限定的割线120，其中点122位于表面82和壁段68b的相交处，点124位于表面84和臂部分68c的相交处。本文使用的术语“垂直的”、“垂直地”及类似说法，指与割线120垂直并且指向挤出特征件34的方向，术语“水平的”、“水平地”及类似说法，指与割线120平行的方向。
接下来，沿着挤出特征件34b的表面(即，沿着表面82、84，下表面86、94，上表面88、96)定位一点，该点为从水平地位于点122、124之间的割线120到定位的点(不与表面上的其它点相交地)垂直延伸的线提供最大的长度。从割线120的垂直线通常不会在与表面82、84相交之前分别与下表面86、94相交。如图5所示，挤出特征件34b具有位于点122、124之间的两个点126，这两个点为挤出特征件34b的表面和割线120之间的垂直线(即，线128)提供最大的长度。在图5中，由于挤出特征件34b的对称形状，所以获得了两个点126。点126之一和割线120之间的线128之一的长度定义为“基础部分76的高度”。
上述计算臂部分78、80的总长度和基础部分76的高度的方法是通用的方法，可用于机械互锁模具20的挤出特征件的各种横截面形状。
例如，如果基础部分76的表面82、84在横截面内以45度角从壁段68a、68b延伸，那么从割线120延伸的垂直线可能或者与表面82相交，或者与表面84相交，而不是与上表面88、96相交。因此，基础部分的高度只从割线延伸到基础部分76的表面82或表面84上的定位的点。
图6示出用具有挤出特征件34和沟槽36(如图5所示)的机械互锁模具20共挤出的复合制品132的透视图。复合制品132包括第一层134(来自第一环路42)和第二层136(来自第二环路56)。第一层134有表面134a，表面134a与第二层136的表面136a在相交处138相交。每个肋部140包括壁部分142和外伸部分144、146。如下所述，肋部140显示“T”形横截面形状，而不是挤出特征件34的“Y”形横截面形状。
对于每个肋部140，壁部分142显示高度，并且外伸部分144、146各自显示外伸宽度。同时提交的申请，标题为“CompositeArticles and Methods of Making the Same(复合制品及其制作方法)”(代理人卷号No.59620US002)和“Composite Article Havinga Tie Layer and Method of Making the Same(带有压层的巨合物及其制作方法)”(代理人卷号No.59652US002)，描述了可以使用机械互锁模具20制造的复合制品，以及计算外伸宽度和壁部分142高度的方法。如同时提交的申请中所述，至少外伸部分144、146的外伸宽度之一可取地大于壁部分142的高度。
如图6所示出的，第一层134的多个部分位于外伸部分144、146下方，靠近第二层136的壁部分142和表面136a。挤出特征件34和沟槽136允许第一层134基本上适合肋部140和表面136a。具体地，挤出特征件34的基础部分76产生肋部140的壁部分142，壁部分142使对应的外伸部分144、146从表面136a偏移。这允许大量的第一层布置在外伸部分144、146下方。机械互锁模具20的沟槽36允许第一层134的部分易于流到外伸部分144、146下方，从而基本上适合肋部140和表面136a。此外，挤出特征件的臂部分78、80显示出相当大的总臂长(可取地大于对应的基础部分76的高度)。这产生的外伸部分144、146显示出相当大的外伸宽度，以夹住位于外伸部分144、146下方的第一层134的多个部分。因此，机械互锁模具20在第一层134和第二层136之间产生了机械互锁，这减少了复合制品132分层的可能性。
通过比较图5和图6，可以发现挤出特征件34产生的肋部140显示“T”形横截面形状，与挤出特征件34的“Y”形横截面形状不同。这被认为是当第一层134基本上适合第二层136的肋部140和表面136a时，由外伸部分144、146的整体降低导致的。从挤出特征件34的顶面72上方流过的第一层134的多个部分，通常将挤出的外伸部分144、146从臂部分78、80的成一角度的位置压成图6所提供的横截面形状(即，从“Y”形压成“T”形)。因此，挤出特征件34的“Y”形横截面形状对于使外伸部分144、146的外伸宽度最大化有利。此外，第一层也可以朝着第二层136的表面136a压缩壁部分142。这相对于基础部分76的高度减少了壁部分142的高度。多种因素都可以影响外伸部分144、146降低的程度和壁部分142被压缩的程度，比如层成分、流速、粘性、温度、线速度及其组合。
图7是机械互锁模具20的远端30的透视图，示出了机械互锁模具20的挤出特征件的替代横截面形状，该挤出特征件称为挤出特征件148。如上所述，机械互锁模具20的挤出特征件可包括多种横截面形状，只要每个挤出特征件包括基础部分和从基础部分以一角度延伸至少一个臂部分即可。如图7所示，挤出特征件148显示“T”形横截面形状以代替挤出特征件34的“Y”形横截面形状。多个挤出特征件148分隔壁段68，其中壁段68和挤出特征件148沿着内表面部分48b沿纵轴线50的方向延伸。对于每个挤出特征件148，“T”形横截面形状沿着挤出特征件148保持至相交点70(如图3所示)。挤出特征件148在相交点70暴露于第二环路56，允许第二层的多个部分流过挤出特征件148。随着第二层挤出，这产生了沿着第二层径向向外延伸的多个肋部，其中肋部显示由挤出特征件148限定的横截面形状。
挤出特征件148位于沟槽36的每一侧，使得挤出特征件和沟槽36交替周向环绕在特征件部分22。第一和第二层与沟槽36和挤出特征件48以与上面关于挤出特征件34所述相似的方式相互作用。第一环路42引导第一层的第一部分流过挤出特征件148的顶面72，并引导第二部分流入沟槽36。顶面72是在远端30在挤出特征件148上方延伸的外表面32a的多个部分。沟槽36周向位于挤出特征件148之间的外表面32a的多个部分。每个沟槽36包括外表面32b附近的周向狭窄部分36a。当沟槽36沿外表面32a沿着纵轴线50的方向朝着远端30延伸时，每个沟槽36周向加宽。在远端30，沟槽36在点36b延伸到挤出特征件148下方。流入沟槽36的第一层的第二部分随着沟槽36尺寸的加宽而扩张，并在点36b进一步扩张到挤出特征件148下方。
当第一和第二层在远端30离开机械互锁模具20时，沟槽36辅助使第一层基本上适合第二层的肋部(由挤出部分148形成)和表面。这导致第二层的肋部延伸到第一层内，这机械地互锁了第一层和第二层。
图8是机械互锁模具20的远端30的一部分的放大正视图，示出了挤出特征件148a、148b，它们与机械互锁模具20的挤出特征件148相同和类似。如挤出特征件148a所示，每个挤出特征件148包括基础部分150和从基础部分150以一角度延伸的臂部分152、154。挤出特征件148产生的肋部沿着第二层的表面延伸，并具有由基础部分150和臂部分152、154限定的横截面形状。
基础部分150是在内表面部分48b的壁段68a、68b之间延伸的开口，并且通常由表面156、158限定，表面156、158在横截面内分别从壁段68a、68b向外延伸。臂部分152是在截面内以一角度从基础部分150延伸的开口，通常由下表面160、端面162和上表面164限定。如上对于挤出特征件34所述，下表面160以相对于表面156的角度α从表面156和下表面160的相交处168延伸。类似地，臂部分154是也在横截面内以一角度从基础部分150延伸的开口，通常由下表面170、端面172和上表面174限定。下表面170以相对于表面158的角度β从表面158和下表面170的相交处178延伸。
相对于表面156的适合的角度α的实例的范围从大约30度到小于大约180度(其中180度与表面156平行)。相对于表面156的特别适合的角度α的实例的范围从大约90度到大约135度。相对于表面158的适合的角度β的实例的范围从大约30度到小于大约180度(其中180度与表面158平行)。相对于表面158的特别适合的角度β的实例的范围从大约90度到大约135度。图8中的挤出特征件148a提供了可选的角度α、β的实例，臂部分152、154可分别沿所述角度α、β延伸。如图所示，角α、β分别相对于表面156、158成大约90度。这产生了挤出特征件148a的“T”形横截面形状。
与挤出特征件34类似，每个挤出特征件148包括基础部分(例如，基础部分150)的高度和总臂长，其中总臂长是每个臂部分(例如，臂部分152、154)各自长度的和。总臂长和基础部分150的高度使用图5示出的方法计算。首先，取通过特征件部分22的环形横截面，该横截面与纵轴线50(图3中最佳示出)垂直。这提供了图8中示出的类型的剖面图。接下来，参考挤出特征件148a的臂部分152，提供线179，线179以相对于表面156的α角从相交点168延伸。线179由此与下表面160平行。然后，提供线180，线180也从相交点168延伸，并与线179垂直。
接下来，沿着臂部分152的表面(例如，下表面160、端面162和上表面164)定位一点，该点为从线180(并与线179平行地)垂直延伸至定位的点的线提供最大的长度。如图8所示，因为端面162与线180平行，所以沿着端面162的任何点都为这种线(通过线182随机显示)提供最大的长度。同样地，端面162和线180之间的线182的长度定义为“臂部分152的长度”。
类似地，对于臂部分154，提供线183，线183以相对于表面158的角β从相交点178延伸。线183由此与下表面170平行。接下来，提供线184，线184也从相交点178延伸，并与线183垂直。
接下来，沿着臂部分154的表面(例如，下表面170、端面172和上表面174)定位一点，该点为从线184(并与线176平行地)垂直延伸至定位的点的线提供最大的长度。如图8所示，因为端面172与线184平行，所以沿着端面172的任意一点都为这种线(通过线186随机显示)提供最大的长度。端面172和线184之间的线186的长度定义为“臂部分154的长度”。因此，挤出特征件148a的总臂长是臂部分152的长度和臂部分154的长度之和。
为了计算基础部分150的高度(参照挤出特征件148b)，首先，使用用于总臂长计算的环形横截面，提供由点190、192限定的割线188，其中点190位于表面156和壁段68b的相交处，点192位于表面158和壁段68c的相交处。接下来，沿着挤出特征件148的表面(例如，沿着表面156、158，下表面160、170，端面162、172和上表面164、174)定位一点，该点为从水平地位于点190、192之间的割线188垂直延伸至定位的点的线提供最大的长度。如图8所示，水平地位于点190、192之间的、沿着上表面164、174的任意一点都为这种垂直线(通过线194随机显示)提供最大的长度。上表面(即，上表面164、174)和割线188之间的线194的长度定义为“基础部分150的高度”。
为了机械互锁第一和第二层，至少挤出特征件148之一可取地显示大于相应的基础部分150的高度的总臂长。此外，如果大多数挤出特征件148显示大于对应的基础部分150的高度的总臂长，那么机械互锁得到增强。如关于图6所述，挤出特征件148产生的肋部140可能显示外伸部分144、146通常从臂部分152、154的位置降低。肋部140可显示类似于箭头的横截面形状，这也夹住第一层134的多个部分以机械互锁第一层134和第二层136。
如上所述，机械互锁模具20是本发明机械互锁模具的实例，其能够产生带有机械互锁层的复合制品。然而，机械互锁模具20并不限于特定的尺寸。由于现有挤出系统的不同设计，所需的挤出模具尺寸在挤出系统之间也是不同的。因此，机械互锁模具20的各种实施例可以显示不同的尺寸以与现有的挤出系统匹配。具体地，如果用于具体的挤出系统时不需要圆锥形部分24和支撑部分26，那么它们是可选部件。机械互锁模具20在纵轴线50方向上的适合的长度的实例包括大约4.6厘米的特征件部分22的长度、大约4.1厘米的圆锥形部分24的长度，和大约1.6厘米的支持部分26的长度。
机械互锁模具20在横截面(即，沿相对于纵轴线50径向)内的合适的外径的实施例包括特征件部分22的外径、圆锥形部分24的外径和圆锥形部分24的外径，其中特征件部分22的外径从远端向近端从大约2.3厘米增加至大约2.7厘米，圆锥形部分24的外径从远端向近端从大约2.7厘米增加至大约5.4厘米，支撑部分26的外径为大约8.2厘米。机械互锁模具20在横截面内的合适的内部尺寸的实例包括特征件部分22的内径以及圆锥形部分24和支撑部分26的内径，其中特征件部分22的内径在内表面48b处为大约1.9厘米，圆锥形部分24和支撑部分26的内径在内表面48a处从远端向近端从大约2.3厘米增加至大约4.8厘米。
图9是机械互锁模具200的透视图，示出本发明关于机械互锁模具20的可选实施例。除了复合制品是平面膜而不是复合管状制品以外，机械互锁模具200以与机械互锁模具20相同的方式产生带有机械互锁层的复合制品。如图所示，机械互锁模具200是三层挤出模具，包括第一特征件部分202、第二特征件部分204、支撑部分206、近端208和远端210。第一特征件部分202和第二特征件部分204在机械互锁模具200的近端208与支撑部分206相连，并且在远端210基本平行。第一特征件部分202包括外表面212和内表面214，而第二特征件部分204包括外表面216和内表面218。
第一部分202还包括多个挤出特征件220和多个沟槽222。在机械互锁模具200的远端210，沿着横轴线224的方向，挤出特征件220和沟槽222沿第一特征件部分202的横向交替布置。如图所示，横轴线224与纵轴线226垂直，其中纵轴线226沿包括机械互锁模具200的近端208和远端210的方向延伸，并通常表聚合物材料通过第一特征件部分202和第二特征件部分204的流动的方向。第二特征件部分204还包括多个挤出特征件228和多个沟槽230。在机械互锁模具200的远端210，沿着横轴线224的方向，挤出特征件228和沟槽230沿第二特征件部分204的横向交替布置。
按照与机械互锁模具20的挤出特征件148类似的方式，挤出特征件220、228和沟槽222、230机械地互锁用机械互锁模具200挤出的聚合物层。所制造的带有由机械互锁模具200提供的机械互锁的平面复合制品显示很好的层间粘合，而不需连接层、粘合剂或化学变性。
沿着第一特征件部分202的挤出特征件220和沟槽222的数目随着不同需要而改变。挤出特征件220和沟槽222的合适的数目的范围是从大约4到大约50，特别合适的数目从大约5到大约20。在一个实施例中，挤出特征件220沿着第一特征件部分202平均分布，以使复合制品的机械互锁最大。类似地，沿着第二特征件部分204的挤出特征件228和沟槽230的数目也随着不同需要而改变。挤出特征件228和沟槽230的合适的数目的范围是从大约4到大约50，特别合适的数目从大约5到大约20。在一个实施例中，挤出特征件228沿着第二特征件部分204平均分布，以使复合制品的机械互锁最大。挤出特征件220、228可以直接相对地布置(如图9示出)、交错布置或不对称布置。
机械互锁模具200也可以安装在各种系统中(包括挤出系统、注塑制模系统和吹塑制模系统)而不需要重大更改。第一特征件部分202的外表面212部分限定了第一路径232(用箭头232表示)，用于朝向远端210挤出第一层。内表面214、218限定第二路径234(用箭头234表示)，用于朝向远端210挤出第二层。第二部分204的外表面216部分限定了第三路径236(用箭头236表示)，用于朝向远端210挤出第三层。
在共挤出工艺中，不同聚合物材料可朝向远端210流过第一路径232、第二路径234和第三路径236，以分别产生第一层、第二层和第三层。合适的聚合物材料的实例在同时提交的、命名为“Composite Articles and Methods of Making the Same(复合制品及其制作方法)”(代理人卷号No.59620US002)和“CompositeArticle Having a Tie Layer and Method of Making the Same(带压层的复合制品及其制作方法)”(代理人卷号No.59652US002)申请中有描述。当第一层和第二层被挤出时，第一特征件部分202的挤出特征件220和沟槽222机械互锁第一层和第二层。类似地，当第三层与第二层被挤出时，第二特征件部分204的挤出特征件228和沟槽230机械互锁第二层和第三层。按照与上面关于机械互锁模具20所述相同方式的执行层的机械互锁。这增加了层间粘合，这相应地减少并可能消除复合制品的分层。
图10是机械互锁模具200的后侧图，示出内表面214、218。内表面214分为内表面部分214a、214b，内表面218分为内表面部分218a、218b。内表面部分214a、218a位于近端208(没有显示)和远端210之间，为第二路径234提供基本光滑的表面。内表面部分214b、218b位于远端210附近。如图10所示，内表面部分214b在内表面部分214a、214b的相交处或肩部238“升高”，并且内表面部分218b在内表面部分218a、218b的相交处或肩部240“升高”。这些“升高”对应于前面图3中讨论的在机械互锁模具20的内表面部分48a、48b之间定义的“升高”或环形肩部。每个“升高”减少了内表面214、218之间的距离。这相应地减少了第二路径234的尺寸，并且通常引导第二路径234内的第二层围绕内表面部分214b、218b流动。
如图所示，挤出特征件220在相交点238暴露于第二路径234。当第二层围绕内表面部分214b流动时，第二层的多个部分也流过挤出特征件220。这产生了沿着第二层的(面对第一层的)表面延伸的第一组肋部，其中第一组肋部显示由挤出特征件220限定的横截面形状。挤出特征件228也在相交点240暴露于第二路径234。当第二层围绕内表面部分218b流动时，第二层的多个部分也流过挤出特征件228。这产生了沿着第二层的(面对第一层的)表面延伸的第二组肋部，其中第二组肋部显示由挤出特征件228限定的横截面形状。
图11是机械互锁模具200的远端210的一部分的放大正视图，示出挤出特征件220、228和沟槽222、230。如图所示，挤出特征件220、228显示“T”形横截面形状，对应于前面图8中示出的挤出特征件148。然而，挤出特征件220、228并不需要统一地显示一样的横截面形状。例如，挤出特征件220可显示“T”形横截面形状，而挤出特征件228可显示“Y”形横截面形状。此外，沿着第一特征件部分220延伸的单个挤出特征件220可各自显示不同的横截面形状(所述原则也适用于挤出特征件228)。
按照与上面在图7和图8中关于机械互锁模具20的挤出特征件148和沟槽36所述的类似方法，第一层和第二层与挤出特征件220和沟槽222相互作用，并且第二和第三层与挤出特征件228和沟槽230相互作用。这产生了显示出在第一层和第二层之间、以及在第二层和第三层之间的机械互锁的平面复合制品。
如图11所示，挤出特征件220位于沟槽222的每侧，使得挤出特征件220和沟槽222沿着第一特征件部分202在横向上交替布置。当第二层挤出通过第二路径234时，第一层通过沿着外表面212的第一路径232朝向远端210挤出。第一路径232引导第一层的第一部分在挤出特征件220的顶面242上方流动，并引导第二部分流入沟槽222。顶面242是在远端210在挤出特征件220上方延伸的外表面212的部分。沟槽222是横向位于挤出特征件220之间的外表面212的部分。每个沟槽222包括横向狭窄部分222a，其位于离远端210最远的位置。当沟槽222沿外表面212沿纵轴线226的方向朝向远端210延伸时，每个沟槽222横向增宽。在远端210，沟槽222在点222b延伸到挤出特征件下方。
流入沟槽222的第一层的第二部分随着沟槽222尺寸的加宽而扩张，并在点222b进一步扩张到挤出特征件220下方。因此，沟槽222引导第一层的多个部分在第二层的多个部分之间(即，在第二层的表面和挤出特征件220内的第二层的多个部分之间)流动。
挤出特征件228也布置于沟槽230的每侧，使得挤出特征件228和沟槽230沿着第二特征件部分204在横向上交替布置。当第二层挤出通过第二路径234时，第三层通过沿着外表面216的第三路径236朝向远端210挤出。第三路径236引导第三层的第一部分在挤出特征件228的顶面244上方流动，并引导第二部分流入沟槽230。如图11所示，挤出特征件228和沟槽230相对于挤出特征件220是反向的。然而，为保持一致，对二者使用同样方向术语(例如，“上方”，“下方”，等等)。顶面244是在远端210在挤出特征件228上方延伸的外表面216的部分。沟槽230是横向位于挤出特征件228之间的外表面216的部分。每个沟槽230包括横向狭窄部分230a，其位于离远端210最远的位置。当沟槽230沿着外表面216沿纵轴线226的方向朝向远端210延伸时，每个沟槽230横向加宽。在远端210，沟槽230在点230b延伸到挤出特征件228下方。
流入沟槽230的第三层的第二部分随着沟槽230尺寸的加宽而扩张，并在点230b进一步扩张到挤出特征件228下方。因此，沟槽230引导第三层的多个部分在第二层的多个部分之间(例如，在第二层的表面和突出部分228内的第二层的多个部分之间)流动。
当第一层、第二层和第三层在远端210离开机械互锁模具200时，第一层基本上适合第二层的第一组肋部(由挤出特征件220形成)和表面，第三层基本上适合第二层的第二组肋部(由挤出特征件228形成)和反面。冷却时，第一层、第二层和第三层形成平面复合制品，其中第一组肋部延伸进入第一层，第二组肋部延伸进入第三层。这就提供了第一层和第二层的机械互锁，以及第二层和第三层的机械互锁，这增强了复合制品的层间粘合。
机械互锁模具200的挤出特征件(例如，挤出特征件220、228)可以包括多种横截面形状，以限定第一组和第二组肋部的横截面形状。和机械互锁模具20的挤出特征件一样，机械互锁模具200的每个挤出特征件包括基础部分和从基础部分以一角度延伸的至少一个臂部分。如图11所示，挤出特征件220、228与前面在图7和图8中讨论的机械互锁模具20的挤出特征件148相同。每个挤出特征件220包括基础部分246和以一角度从基础部分246延伸的臂部分248、250。对于每个挤出特征件220，基础部分246和臂部分248、250的横截面形状沿着挤出特征件220沿纵轴线226的方向保持到相交处238(如图10所示)。流过挤出特征件220的第二层的多个部分由此产生第一组肋部，第一组肋部显示由基础部分246和臂部分248、250限定的横截面形状。
类似地，每个挤出特征件228包括基础部分252和以一角度从基础部分252延伸的臂部分254、256。对于每个挤出特征件228，基础部分252和臂部分254、256的横截面形状沿着挤出特征件228沿纵轴线226的方向保持到相交处240(图10所示)。流过挤出特征件228的第二层的多个部分由此产生第二组肋部，第二组肋部显示由基础部分252和臂部分254、256限定的横截面形状。
机械互锁模具200的每个挤出特征件包括基础部分的高度和总臂长，总臂长是多个臂部分各自长度之和。对于挤出特征件220、228，总臂长和基础部分高度使用图5示出的方法计算，并具有与对图8所示挤出特征件148所讨论的一样的结果。为了机械互锁第一层、第二层和第三层，至少挤出特征件220之一可取地显示大于对应的基础部分246的高度的总臂长，而且至少挤出特征件228之一可取地显示大于对应的基础部分252的高度的总臂长。此外，如果大部分挤出特征件220显示大于对应的基础部分246的高度的总臂长，并且大部分挤出特征件228显示大于对应的基础部分252的高度的总臂长，那么机械互锁得到加强。
在图12所示的机械互锁模具200的可选实施例中，挤出特征件和沟槽可能只存在于特征件部分之一上(即，第一特征件部分202上)。在所述实施例中，第二特征件部分204是光滑的表面，并且不包括任何挤出特征件或沟槽。在只有两层挤出，或在第二和第三层之间不需要机械互锁的时候，这很有用。第三层可以化学方式粘合到与和第一层相互作用的表面相对的第二层的表面上。
本发明的机械互锁模具可以产生用于挤出的多层制品的各种形状。除了上述实施例(即，用于管状复合制品的机械互锁模具20和用于平面复合制品的机械互锁模具200)，适合的挤出形状的实例包括“L”形薄膜、弓形薄膜、“U”形薄膜、不规则形状的薄膜、波形薄膜、圆柱形复合制品、矩形薄膜和可挤出的其它几何形状的复合制品。
挤出特征件(例如，挤出特征件34、148、220、228)的基础部分的高度可随不同需要而改变。具体地，比如层厚度、挤出特征件的数目、以及复合制品的直径等参数都影响需要的高度。然而，高度可取地要足够小，以使挤出特征件形成的肋部不会穿刺第一层。机械互锁模具20、200的挤出特征件的基础部分的适合高度的实例包括小于约25.0毫米的高度，特别适合的高度为小于约10.0毫米。然而，为了用于非常薄的层，基础部分的高度甚至可以小于0.5毫米。对应的臂部分可取地显示大于基础部分的高度的总臂长，并可由挤出特征件的数目和复合制品直径等参数确定。
机械互锁模具20、200一般由15/5钢铸造。挤出特征件随后由线切割放电加工(EDM)形成以限定挤出特征件。类似地，沟槽由型腔放电加工形成以限定沟槽。
除了上面对于管状和平面复合制品所述的共挤出聚合物层外，作为另外一种选择，聚合物层可以由单独的步骤(例如，顺序挤出工艺)制造。第二层可以在第一步骤挤出，使用本发明的机械互锁模具来形成从第二层的表面延伸的肋部，其中肋部具有由机械互锁模具的挤出特征件限定的横截面形状。然后，在第二步骤，第一层(和第三层，如果用到)涂在第二层上方，以基本上适合第二层的肋部和表面。涂覆可以以常规的方式实行，例如通过十字头模具将第一层挤出到成型的第二层上。这也机械地互锁了第一层和第二层。然而，共挤出允许单步制造，这简化了生产线的启动和控制，也能更好地控制复合制品的质量。
实例本发明在以下实例更具体地示出，这些实例仅用于说明目的，因为对于所属技术领域的人员来说很明显，在本发明的范围内可有多种修改和变化。除非另有指出，以下实例中提到的所有部分、百分比和比率都是基于重量的，并且实例中用的所有反应物都是已经从以下列出的化学供应商得到得的或者可得到的，或者可由常规的技术合成。
在以下实例中使用以下组分缩写
“THV500”氟化三元共聚物，商品标识为“Dyneon THV500Fluorothermoplastic”，商业上可从Dyneon，LLC of Oakdale，MN获得。
“THV815”氟热塑塑胶(fluorothermoplastic)，商品标识为“Dyneon THV815 Fluorothermoplastic”，商业上可从Dyneon，LLC of Oakdale，MN获得。
“VFEPX 6815G”氟热塑塑胶，商品标识为“Dyneon VFEPX 6815GFluorothermoplastic”，商业上可从Dyneon，LLC of Oakdale，MN获得。
“Ultramid B3”聚酰胺(尼龙)6，商品标识为“Ul tramidB3”，商业上可从BASF Corp.of Mount Olive，NJ获得。
“EMS L25W40X”聚酰胺(尼龙)12，商品标识为“GrilamidL25 W40X”，商业上可从EMS-Chemie N.A.，Inc.of Sumter SC获得。
例1例1是三层管状复合制品，由本发明的机械互锁模具共挤出产生。机械互锁模具显示上面关于机械互锁模具20所述的尺寸，并包括上面关于挤出特征件34所述的显示“Y”形横截面形状的挤出特征件。
内部管状层由THV815构成，并且由本发明的机械互锁模具从3.8厘米(1.5英寸)的Harrel Single Screw Extruder挤出产生，这种挤出机在商业上可从Harrel，Inc.of East Norwalk，CT获得，长度与直径的比例为26，温度分布为255/275/285℃。挤出产生沿内部管状层径向延伸的肋部。
中间层由EMS L25W40X构成，并且都由本发明的机械互锁模具从2.5厘米(1英寸)的Harrel Single Screw Extruder挤出产生，这种挤出机在商业上可从Harrel，Inc.of East Norwalk，CT获得，长度与直径的比例为26，温度分布为180/195/210℃。
外部管状层由EMS L25W40X构成，都是由本发明的机械互锁模具从5.1厘米(2英寸)的Harrel Single Screw Extruder挤出产生，这种挤出机可在商业上可从Harrel，Inc.of EastNorwalk，CT获得，长度与直径的比例为26，温度分布为180/195/210℃。外部管状层不直接与本发明机械互锁模具相互使用。因为中间和外部管状层由同样的聚合物构成，所以例1的管状复合制品有效地用作两层复合制品。
例1最终的管状复合制品在水槽里淬火，通过基材处理设备(webhandling equipment)，并以3.4米每分钟(11英尺每分钟)的线速度卷起。
例2例2是依照例1示出的过程挤出而成三层管状复合制品，但内部管状层由VFEPX 6815G而不是THV815构成。
例3例3是依照例1示出的过程共挤出而成的例2的三层管状复合制品，但线速度是10.1米/分钟(33英尺/分钟)。
例4例4是依照例1示出的过程挤出而成的例2和例3的三层管状复合制品，但线速度是15.5米/分钟(51英尺/分钟)。
例5例5是用本发明机械互锁模具共挤出而成的三层管状复合制品。机械互锁模具显示上面对于机械互锁模具20所述的尺寸，并且包括上面对于挤出特征件148所述的显示“T”形横截面形状的挤出特征件。
内部管状层由THV500构成，由本发明的机械互锁模具从3.8厘米(1.5英寸)的Harrel Single Screw Extruder挤出而成，这种挤出机的长度与直径的比例为26，温度分布为255/275/285℃。挤出产生沿着内部管状层径向延伸的肋部。
中间层和外部层都由Ultramid B3构成，并且由本发明的机械互锁模具从5.1厘米(2英寸)的Harrel Single Screw Extruder挤出而成，这种挤出机的长度与直径的比例为26，温度分布为180/195/210℃。外部的管状层不直接与本发明的机械互锁模具相互作用。因为中间管状层和外部管状层由同样的聚合物构成，所以例5的管状复合制品有效地用作两层复合制品。
例5的最终的管状复合制品在水槽中淬火，通过基材处理设备，并以3.7米每分钟(12英尺每分钟)的线速度卷起。
例6例6也是依照例5中描述的过程共挤出的例5的三层管状复合制品，但线速度是9.1米/分钟(30英尺/分钟)。
例7例7也是依照例5中描述的过程共挤出的例5的三层管状复合制品，但线速度是12.2米/分钟(40英尺/分钟)。
例8例8也是依照例5中描述的过程共挤出的例5的三层管状复合制品，但线速度是14.6米/分钟(48英尺/分钟)。
例1-8的抗剥离强度测试依照ASTM D1876，在Instron Model 5564上以150毫米/分钟的十字头速度进行了例1-8的复合制品的抗剥离强度测试。Model5564在商业上可从Instron Corp.of Canton，MA获得。表1提供了例1-8的抗剥离强度测试结果。
表1

实例1-8的复合制品的内层由氟化聚合物(即，THV815、VFEPX6815G和THV500)构成。相反地，中间层(和外层)由尼龙聚合物(即，EMS L25W40X和Ultramid B3)构成。氟化聚合物和尼龙聚合物是不同的材料，通常显示很少的层间粘合。如果没有辅助措施(例如，不相似材料的化学互锁或机械互锁)，带有这种层的复合制品显示很小的抗剥离强度。然而，如表格1所示，例1-8的复合制品显示从大约6.0牛/厘米到大约16牛/厘米的抗剥离强度。这是由于本发明的机械互锁模具形成的肋部机械互锁产生的。
如表所示，实例5-8的复合制品通常显示比实例1-4的复合制品更低的抗剥离强度。这被认为是由于实例5-8的复合制品的肋部的变形引起的。“T”形被显著压缩，导致层间的机械互锁量降低。不过，实例5-8的复合制品仍然显示足够的层间粘合度，其优于没有机械互锁的类似的复合制品。
尽管参考优选实施例描述了本发明，但所述领域的技术人吊将会认识到，在不背离本发明的主旨和范围的情况下，本发明在形式和细节上都可以改变。
权利要求
1.一种机械互锁模具，包括第一表面和第二表面，所述第一表面和第二表面沿纵向延伸；多个挤出特征件，每个挤出特征件包括基础部分，其在与纵向基本上垂直的横截面内从所述第一表面延伸；臂部分，其在所述横截面内从所述基础部分以一角度延伸；多个沟槽，每个沟槽与纵向成一角度地从所述第二表面延伸，并布置在一对所述挤出特征件之间。
2.如权利要求1所述的机械互锁模具，其中所述挤出特征件中的至少一个挤出特征件还沿纵向延伸，该挤出特征件在横截面内显示横截面形状，所述横截面形状由所述基础部分和臂部分限定，并且该挤出特征件沿纵向基本上保持横截面形状。
3.如权利要求1所述的机械互锁模具，其中所述沟槽中的至少一个沟槽在横截面内显示横截面宽度，所述横截面宽度在该沟槽和所述第二表面的相交处最窄，并且所述横截面宽度沿纵向增加。
4.如权利要求1所述的机械互锁模具，其中所述沟槽之一的一部分在所述挤出特征件中的至少一个挤出特征件的臂部分和所述第一表面之间延伸。
5.如权利要求1所述的机械互锁模具，其中对于所述挤出特征件中的至少一个挤出特征件来说，所述基础部分包括高度，并且所述臂部分包括总臂长，所述总臂长大于所述基础部分的高度。
6.如权利要求1所述的机械互锁模具，其中对于所述挤出特征件中的至少一个挤出特征件来说，所述臂部分以相对于所述基础部分成从大约90到小于大约180度的角度从所述基础部分延伸。
7.如权利要求6所述的机械互锁模具，其中所述臂部分以相对于所述基础部分成从大约90到小于大约135度的角度从所述基础部分延伸。
8.如权利要求1所述的机械互锁模具，其中所述第一表面和第二表面是环形的。
9.如权利要求1所述的机械互锁模具，其中所述第一表面和第二表面对准以限定产生平面膜的流路。
10.如权利要求1所述的机械互锁模具，其中每个所述挤出特征件的基础部分的高度小于或等于10.0毫米。
11.如权利要求1所述的机械互锁模具，其中对于所述挤出特征件中的至少一个挤出特征件来说，所述臂部分是第一臂部分，并且该挤出特征件还包括在横截面内从所述基础部分以第二角度延伸的第二臂部分。
12.如权利要求11所述的机械互锁模具，其中所述第一臂部分包括第一长度，所述第二臂部分包括第二长度，所述基础部分包括高度，所述第一长度与第二长度之和大于所述基础部分的高度。
13.如权利要求11所述的机械互锁模具，其中所述第二个角度与第一臂部分的角度相同，所述第二臂部分从所述基础部分沿与所述第一臂部分相反的方向延伸。
14.如权利要求13所述的机械互锁模具，其中包括所述第一臂部分和第二臂部分的所述挤出特征件在横截面内基本上限定了T形形状。
15.如权利要求13所述的机械互锁模具，其中包括所述第一臂部分和第二臂部分的所述挤出特征件在横截面上基本上限定了Y形形状。
16.一种机械互锁模具，包括沿纵向延伸的第一表面，其用于挤出第一聚合物层；沿纵向延伸的第二表面，其用于挤出第二聚合物层；多个挤出特征件，其用于沿第一聚合物层在纵向产生多个肋部，每个挤出特征件包括从所述第一表面延伸的基础部分，和从所述基础部分以一角度延伸的臂部分；多个沟槽，其使所述第二聚合物层的多个部分基本上适合所述肋部，每个沟槽与纵向成一角度地从所述第二表面纵向延伸，并且每个沟槽布置在一对挤出特征件之间。
17.如权利要求16所述的机械互锁模具，其中每个挤出特征件的基础部分在横截面内从所述第一表面延伸，每个挤出特征件的臂部分在横截面内从所述基础部分以一角度延伸，所述横截面与纵向基本上垂直。
18.如权利要求17所述的机械互锁模具，其中所述挤出特征件中的至少一个挤出特征件还沿纵向延伸，该挤出特征件在横截面内显示横截面形状，所述横截面形状由所述基础部分和臂部分限定，并且该挤出特征件沿纵向基本上保持横截面的形状。
19.如权利要求17所述的机械互锁模具，其中所述沟槽中的至少一个沟槽在横截面内显示横截面宽度，所述横截面宽度在该沟槽和所述第二表面的相交处最窄，并且所述横截面宽度沿纵向增加。
20.如权利要求16所述的机械互锁模具，其中所述沟槽之一的一部分在所述挤出特征件中的至少一个挤出特征件的臂部分和所述第一表面之间延伸。
21.如权利要求16所述的机械互锁模具，其中对于所述挤出特征件中的至少一个挤出特征件来说，所述基础部分包括高度，并且所述臂部分包括总长度，所述臂部分的总长度大于所述基础部分的高度。
22.如权利要求16所述的机械互锁模具，其中对于所述挤出特征件中的至少一个挤出特征件来说，所述臂部分是第一臂部分，并且该挤出特征件还包括从所述基础部分以第二角度延伸的第二臂部分。
23.如权利要求22所述的机械互锁模具，其中所述第一臂部分包括第一长度，所述第二臂部分包括第二长度，所述基础部分包括高度，所述第一长度和第二长度的和大于所述基础部分的高度。
24.一种挤出材料的方法，该方法包括提供机械互锁模具，该机械互锁模具包括第一表面和第二表面，所述第一表面和第二表面沿纵向延伸；多个挤出特征件，每个挤出特征件包括从所述第一表面延伸的基础部分，和从所述基础部分以一角度延伸的臂部分；多个沟槽，每个沟槽与纵向成一角度地从所述第二表面延伸，每个沟槽布置在一对挤出特征件之间；通过所述挤出特征件挤出第一聚合物层的一部分以形成多个肋部；通过所述沟槽挤出第二聚合物层的一部分，从而使所述第二材料基本上适合所述肋部，其中使所述第二材料基本上适合所述肋部而机械地互锁第一聚合物层与第二聚合物层。
25.如权利要求24所述的机械互锁模具，其中每个所述挤出特征件的基础部分在横截面内从所述第一表面延伸，每个所述挤出特征件的臂部分在横截面内从所述基础部分以一角度延伸，所述横截面与纵向基本上垂直。
26.如权利要求24所述的方法，其中对于所述挤出特征件中的至少一个挤出特征件来说，所述基础部分包括高度，并且所述臂部分包括总长度，所述臂部分的总长度大于所述基础部分的高度。
27.如权利要求24所述的机械互锁模具，其中每个所述挤出特征件的基础部分的高度小于或等于10.0毫米。
28.如权利要求24所述的方法，其中所述挤出特征件中的至少一个挤出特征件在横截面内基本上限定了T形形状。
29.如权利要求25所述的方法，其中所述挤出特征件中的至少一个挤出特征件在横截面内基本上限定了Y形形状。
30.如权利要求29所述的方法，其中所述肋部中的至少一个肋部在所述第一聚合物层和第二聚合物层的横截面内基本上限定了T形形状。
31.如权利要求24所述的方法，其中所述第一聚合物层和第二聚合物层是共挤出的。
全文摘要
机械互锁模具具有第一表面、第二表面、多个挤出特征件和多个沟槽。第一表面和第二表面各自沿纵向延伸。每个挤出特征件包括基础部分和臂部分，其中所述基础部分在与纵向基本上垂直的横截面内从所述第一表面延伸，所述臂部分在所述横截面内从所述基础部分以一角度延伸。每个沟槽与纵向成一角度地从所述第二表面延伸，并布置在一对挤出特征件之间。
文档编号B29C47/00GK1964835SQ200580019060
公开日2007年5月16日 申请日期2005年4月8日 优先权日2004年6月9日
发明者特拉维斯·B·霍尤姆, 布赖恩·E·斯贝瓦克, 马里亚·P·狄龙, 克莱格·R·霍夫, 马克·J·威廉姆斯 申请人:3M创新有限公司