高強(qiáng)度薄膜/板層壓結(jié)構(gòu)及其制造方法
【專利說(shuō)明】
[0001] 本申請(qǐng)是申請(qǐng)日為2006年3月13日、國(guó)際申請(qǐng)?zhí)枮镻CT/US2006/008833、國(guó)家申 請(qǐng)?zhí)枮?00680006034. 5、發(fā)明名稱為"高強(qiáng)度薄膜/板層壓結(jié)構(gòu)及其制造方法"的發(fā)明專利 申請(qǐng)的分案申請(qǐng)。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002] 本發(fā)明涉及薄膜/板層壓結(jié)構(gòu)。更具體地，本發(fā)明涉及用于包裝等的高強(qiáng)度薄膜 /板層壓結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0003] 包裝材料在日常生活中以各種方式使用。19世紀(jì)70年代使用波紋狀包裝材料在 包裝和搬運(yùn)期間保護(hù)易碎和貴重物品。在早先波紋狀材料的制造中使用的許多紙、紙板和 纖維板材料在今天仍然以其基本形式和/或稍微改進(jìn)的方式使用。
[0004] 盡管波紋狀材料性能良好，但是為了提高材料的撕裂強(qiáng)度，需要使用較重規(guī)格的 材料作為襯里片材（夾住波紋片材的內(nèi)外片材）。該較重的材料增加了重量和成本，尤其是 當(dāng)原材料成本根據(jù)市場(chǎng)情況改變時(shí)，這種增加是不可預(yù)知的。
[0005] 通常，與總承載或負(fù)載強(qiáng)度相反，希望增大包裝的局部或撕裂和破裂強(qiáng)度和抗沖 擊性。例如，當(dāng)包裝用于包裝具有尖端或邊緣的輕質(zhì)物品時(shí)，希望使用防止物品刺破包裝的 材料。使用已知材料，重（較厚）襯底片材將用于實(shí)現(xiàn)希望的強(qiáng)度，盡管物品重量不允許使 用這種材料。
[0006] 因此，需要這樣一種包裝材料，其給波狀包裝材料的剛性和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度提供增大的 局部或破裂強(qiáng)度。希望的是，這種材料在幾乎不增加波狀材料的襯底片材的厚度或規(guī)格的 情況下提供了增大的破裂強(qiáng)度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] -種高強(qiáng)度薄膜/板層壓結(jié)構(gòu)由交叉定向的層壓薄膜和波狀層形成。所述波狀層 由兩片襯底片材之間的波狀材料組成。所述交叉定向的層壓薄膜由第一和第二定向塑料層 形成，其中塑料層方向相對(duì)于彼此成〇到180°且不等于0和180°的角度。其中交叉定向 的層壓薄膜以間斷的方式粘合到波狀層的兩片襯底片材中的至少一塊上。波狀層和薄膜以 間斷的方式彼此粘合，以便形成具有不同粘結(jié)強(qiáng)度的不同區(qū)域（例如，高-低強(qiáng)度（中等） 區(qū)域，粘結(jié)-無(wú)粘結(jié)區(qū)域）。
[0008] 薄膜/板層壓結(jié)構(gòu)（利用交叉定向的層壓薄膜）使波狀包裝材料的剛性和結(jié)構(gòu)強(qiáng) 度具有增大的局部或破裂強(qiáng)度。所述材料在不明顯增加波狀材料的襯底片材的厚度或規(guī)格 的情況下提供了增大的破裂強(qiáng)度。
[0009] 優(yōu)選地，第一和第二塑料層相對(duì)于彼此成大約90°角。示例性塑料層由聚烯烴材 料，優(yōu)選聚乙稀制成。
[0010] 為了在破裂強(qiáng)度方面獲得較大提高，交叉層壓薄膜點(diǎn)粘合到波狀層上?？蛇x地，防 粘劑可以布置在交叉層壓薄膜和波狀層之間的預(yù)定位置處，從而形成薄膜和波狀層的非粘 結(jié)區(qū)域?？蛇x地，可以使用具有不同粘結(jié)強(qiáng)度的區(qū)域（例如，高-低（中等）強(qiáng)度區(qū)域）。
[0011] 在一個(gè)實(shí)施例中，第一和第二塑料層沿第一和第二非平行方向（0到180°之間且 不等于0和180° )定向，并且波狀層包括沿一方向延伸的溝紋，所述方向不與第一或第二 方向平行（〇到180°之間且不等于0和180° )。
[0012] 本發(fā)明還公開了形成高強(qiáng)度層壓結(jié)構(gòu)的方法和提高波狀紙或以紙板為基礎(chǔ)的材 料中的抗撕裂性的方法。
[0013] 本發(fā)明的這些及其他特征和優(yōu)點(diǎn)將通過(guò)結(jié)合權(quán)利要求進(jìn)行的下列詳細(xì)說(shuō)明變得 顯而易見(jiàn)。
【附圖說(shuō)明】
[0014] 在閱讀下列詳細(xì)說(shuō)明和附圖之后，本發(fā)明的益處和優(yōu)點(diǎn)對(duì)于相關(guān)領(lǐng)域的普通技術(shù) 人員而言將變得更加明顯，其中：
[0015] 圖1是根據(jù)本發(fā)明原理的高強(qiáng)度薄膜/板層壓結(jié)構(gòu)的示意性分解視圖；
[0016] 圖2是層壓結(jié)構(gòu)的另一分解視圖；和
[0017] 圖3是層壓結(jié)構(gòu)的橫截面視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018] 盡管本發(fā)明可以有多種形式的實(shí)施例，附圖及下文中顯示和描述了目前的優(yōu)選實(shí) 施例，但是應(yīng)當(dāng)理解，本公開應(yīng)當(dāng)理解為本發(fā)明的示例并且不用于將本發(fā)明限制到圖解說(shuō) 明的特定實(shí)施例。
[0019] 還應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明書該部分的標(biāo)題，即"【具體實(shí)施方式】"涉及美國(guó)專利局的 要求，并且不表示，也不應(yīng)當(dāng)意味著限制此處公開的主題。
[0020] 現(xiàn)在參見(jiàn)附圖，特別是圖1，其顯示了根據(jù)本發(fā)明原理的高強(qiáng)度薄膜/板層壓結(jié)構(gòu) 10的示意性分解透視圖。層壓結(jié)構(gòu)1〇(或?qū)訅褐破罚┯梢圆贿B續(xù)方式彼此粘合的基底或襯 底波狀層12和薄膜層14組成（參見(jiàn)圖2)。在圖解實(shí)施例中，波狀層12和薄膜層14在其 同延表面上不連續(xù)的點(diǎn)粘結(jié)位置16處彼此粘合在一起。如下所述，由于薄膜層可以伸展以 吸收沖擊或破裂能量，粘合加工的不連續(xù)性質(zhì)減小了一層中的撕裂或刺破（例如，波狀層 12中的撕裂）影響另一層（薄膜層14)中的撕裂的趨勢(shì)。
[0021] 在目前的層壓制品10中，薄膜14由第一和第二定向塑料層18、20組成。第一塑料 層18的朝向22與第二塑料層20的朝向24以預(yù)定角度α相交，使得層18、20的方向22、 24不平行。也就是說(shuō)，塑料層朝向22、24彼此相交成α角，所述α為0到180°且不等于 0和180°。如圖1所示，層18的朝向由直線22表示，層20的朝向由直線24表示。優(yōu)選 角度 α為大約90°。示例性薄膜為從Texas，Houston，ITW的分公司，Valeron Strength Films處購(gòu)得的交叉層壓薄膜，VALER0N?強(qiáng)度薄膜。
[0022] 用于薄膜18、20的優(yōu)選材料為高密度聚乙烯（HDPE)。其他適當(dāng)?shù)牟牧习ň郾?稀或多種其他聚稀經(jīng)材料及混合物，只要材料能夠定向即可。Barneset al.的美國(guó)專利 No. 6, 284, 344中描述了有關(guān)于形成多層、定向或"斜切"塑料薄膜的討論，其公開內(nèi)容在此 引入作為參考。
[0023] 本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，塑料層的朝向是在制造過(guò)程中賦予薄膜的特 征。典型地，聚合物熔化并擠壓成由擠出機(jī)模頭制成的鼓泡。薄膜隨后例如使用環(huán)形空氣 環(huán)（吹膜加工）進(jìn)行冷卻。冷卻鼓泡收縮形成平鋪管（layflat tubing)，其隨后伸展。這 就是使薄膜"定向"的擠出和伸展操作?；旧?，作為擠出和伸展加工的結(jié)果，長(zhǎng)鏈聚合物 分子被定向或指向。如此制造的定向平鋪管隨后斜切以生產(chǎn)單個(gè)薄膜層，其中定向角與機(jī) 器方向成希望的角度。
[0024] 如上所述，薄膜層14(其本身為層18、20的層壓制品）以不連續(xù)或間斷的方式粘 合到波狀層12上。在目前的材料中，波狀層12和薄膜層14通過(guò)使用粘合劑、熱熔膠、聚合 物（例如擠出層合）等的點(diǎn)狀粘結(jié)材料16彼此粘合在一起?？蛇x地，材料12、14可以通過(guò) 膠粘層壓設(shè)備中的圖案式轉(zhuǎn)印輯（patterned transfer rolls)、擠出層合中的圖案式鑄型 (patterned chill)或橡膠夾輯、或印刷防粘劑或"釋放"材料以產(chǎn)生低粘結(jié)區(qū)域而粘結(jié)在 一起。
[0025] 對(duì)包括本高強(qiáng)度薄膜/板層壓材料10的六種材料樣品進(jìn)行抗沖擊性試驗(yàn)（按 照ASTM D781 (修改））以確定層壓結(jié)構(gòu)增加的強(qiáng)度。第一材料為3. 0密耳的VALER0N?. 薄膜（VA030030)制成的交叉層壓薄膜；第二材料為200鎊的"C"溝紋波狀板材料；第三 材料為夾在一起但未層壓的VALER0N?薄膜和波狀材料的組合；第四材料為完全層壓的 VALER0N?薄膜和波狀材料的組合；第五材料為VALER0N?薄膜和波狀材料的組合，其利 用占總面向表面大約11 %的大約18毫米（mm)的大直徑粘合點(diǎn)層壓而成；和第六材料為 VALER0N?薄膜和波狀材料的組合，其利用占總面向表面大約25%的大約10mm的小直徑 粘合點(diǎn)層壓而成。對(duì)樣品進(jìn)行試驗(yàn)以確定材料中的平均抗沖擊性。結(jié)果顯示于下面的表1 中。
[0027] 表1-各種薄膜/板材料組合的沖擊試驗(yàn)
[0028] 如從表1的結(jié)果中可以看出的，令人驚訝的是，夾緊的f4LE.R0N·薄膜波狀材料 呈現(xiàn)出最大的平均阻力，而完全層壓材料呈現(xiàn)出最小的抗沖擊性。類似且再次出人意料的 是，小點(diǎn)層壓結(jié)構(gòu)樣品呈現(xiàn)出比大點(diǎn)層壓結(jié)構(gòu)樣品更小的平均抗沖擊性。因此人們發(fā)現(xiàn)，層 間的最小粘合使復(fù)合材料的沖擊、破裂和撕破（阻力）性質(zhì)達(dá)到最大。并且，從實(shí)