专利名称：：高强度薄膜/板层压结构及其制造方法
技术领域：
：本发明涉及薄膜/板层压结构。更具体地，本发明涉及用于包装等的高强度薄膜/板层压结构。技术背景包装材料在日常生活中以各种方式使用。19世纪70年代使用波紋状包装材料在包装和搬运期间保护易碎和贵重物品。在早先波紋状材料的制造中使用的许多纸、纸板和纤维板材料在今天仍然以其基本形式和/或稍微改进的方式使用。尽管波紋状材料性能良好，但是为了提高材料的撕裂强度，需要使用较重规格的材料作为村里片材(夹住波紋片材的内外片材)。该较重的材料增加了重量和成本，尤其是当原材料成本根据市场情况改变时，这种增加是不可预知的。通常，与总承载或负载强度相反，希望增大包装的局部或撕裂和破裂强度和抗冲击性。例如，当包装用于包装具有尖端或边缘的轻质物品时，希望使用防止物品刺破包装的材料。使用已知材料，重(较厚)衬底片材将用于实现希望的强度，尽管物品重量不允许使用这种材料。因此，需要这样一种包装材料，其给波状包装材料的刚性和结构强度提供增大的局部或破裂强度。希望的是，这种材料在几乎不增加波状材料的衬底片材的厚度或规格的情况下提供了增大的破裂强度。
发明内容一种高强度薄膜/板层压结构由交叉定向的层压薄膜和波状层形成。所述薄膜由第一和第二定向塑料层形成，其中塑料层方向相对于彼此成0到180。且不等于0和180。的角度。波状层和薄膜以间断的方式彼此粘合，以便形成具有不同粘结强度的不同区域(例如，高-低强度(中等)区域，粘结-无粘结区域)。薄膜/板层压结构(利用交叉定向的层压薄膜)使波状包装材料的刚性和结构强度具有增大的局部或破裂强度。所述材料在不明显增加波状材料的衬底片材的厚度或规格的情况下提供了增大的破裂强度。优选地，第一和第二塑料层相对于彼此成大约90。角。示例性塑料层由聚烯烂材料，优选聚乙烯制成。为了在破裂强度方面获得较大提高，交叉层压薄膜点粘合到波状层上。可选地，防粘剂可以布置在交叉层压薄膜和波状层之间的预定位置处，从而形成薄膜和波状层的非粘结区域。可选地，可以使用具有不同粘结强度的区域(例如，高-低(中等)强度区域)。在一个实施例中，第一和第二塑料层沿第一和第二非平行方向(0到180°之间且不等于0和180。)定向，并且波状层包括沿一方向延伸的沟紋，所述方向不与第一或第二方向平行(0到180°之间且不等于0和180。)。本发明还公开了形成高强度层压结构的方法和提高波状纸或以纸板为基础的材料中的抗撕裂性的方法。本发明的这些及其他特征和优点将通过结合权利要求进行的下列详细说明变得显而易见。在阅读下列详细说明和附图之后，本发明的益处和优点对于相关领域的普通技术人员而言将变得更加明显，其中图1是根据本发明原理的高强度薄膜/板层压结构的示意性分解视图；图2是层压结构的另一分解视图；和图3是层压结构的横截面视图。具体实施方式尽管本发明可以有多种形式的实施例，附图及下文中显示和描述了目前的优选实施例，但是应当理解，本公开应当理解为本发明的示例并且不用于将本发明限制到图解说明的特定实施例。还应当理解的是，本发明书该部分的标题，即"具体实施方式"涉及美国专利局的要求，并且不表示，也不应当意味着限制此处公开的主题。现在参见附图，特别是图l,其显示了根据本发明原理的高强度薄膜/板层压结构10的示意性分解透视图。层压结构IO(或层压制品)由以不连续方式200680006034.5说明书第3/5页彼此粘合的基底或衬底波状层12和薄膜层14组成(参见图2)。在图解实施例中，波状层12和薄膜层14在其同延表面上不连续的点粘结位置16处彼此粘合在一起。如下所述，由于薄膜层可以伸展以吸收冲击或破裂能量，粘合加工的不连续性质减小了一层中的撕裂或刺破(例如，波状层12中的撕裂)影响另一层(薄膜层14)中的撕裂的趋势。在目前的层压制品10中，薄膜14由第一和第二定向塑料层18、20组成。第一塑料层18的朝向22与第二塑料层20的朝向24以预定角度a相交，使得层18、20的方向22、24不平行。也就是说，塑料层朝向22、24彼此相交成a角，所述a为0到180。且不等于0和180。。如图1所示，层18的朝向由直线22表示，层20的朝向由直线24表示。优选角度a为大约90。。示例性薄膜为从Texas,Houston,ITW的分^^司，ValeronStrengthFilms处购得的交叉层压薄膜，VALERON⑥强度薄膜。用于薄膜18、20的优选材料为高密度聚乙烯(HDPE)。其他适当的材料包括聚丙烯或多种其他聚烯烃材料及混合物，只要材料能够定向即可。Barnesetal.的美国专利No.6,284，344中描述了有关于形成多层、定向或"斜切"塑料薄膜的讨论，其公开内容在此引入作为参考。本领域的普通技术人员将认识到，塑料层的朝向是在制造过程中赋予薄膜的特征。典型地，聚合物熔化并挤压成由挤出机模头制成的鼓泡。薄膜随后例如使用环形空气环(吹膜加工)进行冷却。冷却鼓泡收缩形成平铺管(layflattubing),其随后伸展。这就是使薄膜"定向"的挤出和伸展操作。基本上，作为挤出和伸展加工的结果，长链聚合物分子被定向或指向。如此制造的定向平铺管随后斜切以生产单个薄膜层，其中定向角与机器方向成希望的角度。如上所述，薄膜层14(其本身为层18、20的层压制品)以不连续或间断的方式粘合到波状层12上。在目前的材料中，波状层12和薄膜层14通过使用粘合剂、热熔胶、聚合物(例如挤出层合)等的点状粘结材料16彼此粘合在一起。可选地，材料12、14可以通过胶粘层压设备中的图案式转印辊(patternedtransferrolls)、挤出层合中的图案式铸型(patternedchi11)或橡胶夹辊、或印刷防粘剂或"释放，，材料以产生低粘结区域而粘结在一起。对包括本高强度薄膜/板层压材料10的六种材料样品进行抗冲击性试验(按照ASTMD781(修改))以确定层压结构增加的强度。第一材料为3.0密耳的VALER0N⑥薄膜(VA03G030)制成的交叉层压薄膜；第二材料为200磅的"C"沟紋波状板材料；第三材料为夹在一起但未层压的VALERON⑧薄膜和波状材料的组合；第四材料为完全层压的VALERON⑧薄膜和波状材料的组合；第五材料为VALERON⑧薄膜和波状材料的组合，其利用占总面向表面大约11%的大约18毫米(mm)的大直径粘合点层压而成；和第六材料为VALERON⑥薄膜和波状材料的组合，其利用占总面向表面大约25%的大约10咖的小直径粘合点层压而成。对样品进4亍试z险以确定材料中的平均抗冲击性。结果显示于下面的表l中。<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>表1-各种薄膜/板材料组合的冲击试验如从表l的结果中可以看出的，令人惊讶的是，夹紧的VALERON⑥薄膜波状材料呈现出最大的平均阻力，而完全层压材料呈现出最小的抗冲击性。类似且再次出人意料的是，小点层压结构样品呈现出比大点层压结构样品更小的平均抗冲击性。因此人们发现，层间的最小粘合使复合材料的冲击、破裂和撕破(阻力)性质达到最大。并且，从实践角度应当理解的是，材料12、14必须彼此粘合达到一定程度，以使它们像单一片材那样工作。在不坚持理论的情况下，人们相信，连续接触的高粘结层压结构产生这样的情况，其中交叉层压薄膜具有粘合到其上的材料的撕破和冲击性能。这在两种材料的弹性模量相差很大的情况下显而易见。在这种情况下，如果两种材料能够相对于彼此移动(例如，在材料之间只有极少的粘合剂)，总的冲击和/或撕破(阻力)性能将得到增强。如表l中结果显示的那样，这可以通过"点，，粘结材料或以形成间断或不连续层压制品，即在材料层之间具有不同粘结强度的区域(例如，高-低(中等)强度区域，粘结-无粘结区域)的方式粘合材料而实现。如图所示，层18、20为"交叉定向"，其中层的方向22、24成a角。本领域的普通技术人员应当认识到，波状材料12由夹住沟紋材料28的一对衬底片材26形成。同样，沟紋28也限定了通常由30表示的方向。典型地，波状材津牛在横过沟紋方向比沿沟紋方向具有更大的抗扯强度。可以预料的是，定向线22、24的等分线32(其为角度a的1/2)相对于沟紋方向30具有角度P。角度(3可以为0到大约45。。应当理解的是，本层压制品10可用于例如制造箱子和其他包装容器。可以预料的是，材料10可以与设置在容器内表面上的薄膜14一起使用以阻止从内向外撕裂材料。可选地，材料10可以相对于设置在容器外表面上的薄膜14定向。在结构上，可以预料的是，本材料10将提供具有增加的破裂强度的轻质、硬质和结构稳固的波状包装材料。所述强度的增大在不明显增大波状材料的衬底片材的厚度或规格的情况下实现。另外，薄膜材料14和波状层12的层压结构还将增强波状材料抵抗增加的环境湿度条件(当薄膜放在容器外面时)及由此引起的内部湿度条件(当薄膜放在容器内部时)的性能。在本公开中，单词"一"包括单数和复数。反之，对多个元件的任何参考在适当的情况下包括单数。从上文应当理解的是，在不脱离本发明的新颖概念的实质精神和范围的情况下可以进行许多改进和变化。应当理解的是，不应当将本发明限制到特定实施例。本公开的所附权利要求用于涵盖落入权利要求范围之内的所有此类改进。权利要求1.一种高强度薄膜/板层压结构，包括交叉定向的层压薄膜；和波状层，其中，交叉层压薄膜由第一定向塑料层和第二定向塑料层形成，其中塑料层的方向相对于彼此成0到180°之间且不等于0和180°的角度，并且其中交叉定向的层压薄膜以间断的方式粘合到波状层上。2.如权利要求l所述的高强度层压结构，其中第一塑料层与第二塑料层成大约90°角。3.如权利要求l所述的高强度层压结构，其中塑料层由聚烯烃材料制成。4.如权利要求3所述的高强度层压结构，其中聚烯烃为聚乙烯。5.如权利要求l所述的高强度层压结构，其中交叉层压薄膜点粘结到波状层上。6.如权利要求5所述的高强度层压结构，其中点的直径约为15mm到20mm,并且占面对的薄膜和波状层表面的8%到12%。7.如权利要求l所述的高强度层压结构，其中交叉层压薄膜利用压敏、热熔或挤出的粘合剂粘合到波状层上。8.如权利要求l所述的高强度层压结构，包括布置在交叉层压薄膜和波状层之间预定位置处的防粘剂，从而形成薄膜和波状层的非粘结区域。9.如权利要求l所述的高强度层压结构，其中第一塑料层沿第一方向定向，第二塑料层沿第二方向定向，其中第一和第二方向成0到180。之间且不等于0和180。的角度，其中波状层包括沿第三方向延伸的沟紋，其中第三方向相对于第一和第二方向成0到180。之间且不等于0和180。的角度。10.—种形成高强度层压结构的方法，包括步骤提供波状元件；和将交叉层压薄膜粘合到波状元件上，所述交叉层压薄膜和波状层以间断方式彼此粘合。11.如权利要求10所述的形成高强度层压结构的方法，其中所述薄膜和波状层彼此点粘结。12.如权利要求10所述的形成高强度层压结构的方法，其中所述薄膜和波状层通过压敏、热熔或挤出的粘合剂彼此粘合。13.如权利要求10所述的形成高强度层压结构的方法，其中所述波状层包括沿一方向延伸的沟紋，其中沟紋方向相对于交叉层压薄膜成0到180。之间且不等于0和180。的角度。14.一种提高波状纸或以纸板为基础的材料中的抗撕裂性的方法，包括步骤提供交叉层压薄膜；和将交叉层压薄膜粘合到波状元件上，所述交叉层压薄膜和波状层以间断方式〗皮此粘合。15.如权利要求14所述的提高抗撕裂性的方法，其中所述薄膜和波状层彼此点粘结。16.如权利要求14所述的提高抗撕裂性的方法，其中所述薄膜和波状层通过压敏、热熔或挤出的粘合剂彼此粘合。17.如权利要求14所述的提高抗撕裂性的方法，其中所述波状层包括沿一方向延伸的沟紋，其中沟紋方向相对于交叉层压薄膜成O到180°之间且不等于O和180°的角度。全文摘要一种高强度薄膜/板层压结构由交叉定向的层压薄膜和波状层形成。交叉层压薄膜由第一定向塑料层和第二定向塑料层形成，其中塑料层的方向相对于彼此成0到180°之间且不等于0和180°的角度。交叉定向的层压薄膜以间断方式粘合到波状层上。本发明还公开了形成高强度层压结构的方法和提高波状纸或以纸板为基础的材料中的抗撕裂性的方法。文档编号B32B23/00GK101128314SQ200680006034公开日2008年2月20日申请日期2006年3月13日优先权日2005年4月18日发明者克里斯托弗·C.·E.·巴恩斯,迈克尔·J.·兰奇什申请人:伊利诺斯器械工程公司