篩網材料及其製造方法和應用的製作方法
2023-06-01 12:56:26 2
專利名稱：篩網材料及其製造方法和應用的製作方法
根據第一方面，本發明涉及一種由金屬製成的具有平的側面的篩網材料，包括通過交叉點彼此連接的堤部(dyke)網絡，所述堤部限定出孔眼的界限。更具體而言，根據該方面的本發明涉及電鑄成型的篩網材料，優選無縫柱形篩網材料。
這種類型的篩網材料在專業領域中是已公知的且被用於許多目的，例如絲網印刷、塑料膜穿孔等。穿孔方法和裝置例如從US-A6,024,553中是已公知的。
在這種用於製造穿孔的塑料膜的已公知的方法中，薄塑料膜在穿孔柱體上被引導，所述柱體還被稱為穿孔模板，且所述膜被局部暴露於加壓流體，例如水或空氣。結果是，所述膜局部形變成所述穿孔柱體的穿孔且被壓成它們直至膜破裂，以使得在這些位置處在膜中形成穿孔。
在這種已公知的方法中使用的穿孔模板包括具有外部造型表面和內部緊固表面的造型柱體，和承載所述造型柱體的支承柱體。這種類型的支承結構通常是所需要的以便延長所述模板的使用壽命，所述使用壽命受到加壓流體，例如水，的不利影響。用於使所述流體排出的排出孔延伸穿過造型柱體的壁部。如果支承柱體覆蓋了某些排出孔，則存在膜中在這些位置處未形成穿孔或形成了不足的穿孔的風險。而且，被形成的穿孔的形狀可受到濺起或流回的流體的不利影響。為了避免這些風險，根據上面的專利，建議在所述造型柱體和支承柱體之間加入流體可滲透的結構，例如金屬篩網或篩眼(mesh)，所述流體可滲透的結構的堤部或金屬絲(wires)的橫向尺寸(寬度)小於大體上為圓形或橢圓形排出孔的最大直徑。所有所述排出孔因此至少部分地打開，且避免了排出孔的(部分)阻塞。所述流體可被成功地排去和排出。
通常情況下，可說明的是，穿孔模板在一方面必須具有足夠的強度且另一方面必須確保流體的良好排出性能。
然而，由於需要使在不同層中的孔眼對齊，因此根據上面的美國專利所述，製造具有層狀結構的穿孔模板是複雜的。這是因為由於存在孔眼的規則花紋，所述孔眼彼此部分重疊，未對齊的孔眼可導致被稱為摩爾效應(Moire effect)的產生。這種莫爾效應可導致在塑料膜中沒有穿孔或穿孔數量不足。
由於上面提到的已公知穿孔模板的複雜性，需要一方面具有足夠的強度且另一方面提供良好的穿孔質量的可選實施方式。本發明的目的之一是滿足這種需要。
此外，本發明基於提供一種篩網材料，特別是用於塑料膜的穿孔的篩網材料，使得在所述材料中發生莫爾效應的風險被降低，的目的。
為此目的，本發明提供了一種具有平的側面的金屬篩網材料，包括通過交叉點彼此連接的堤部網絡，所述堤部限定了孔眼的界限，所述交叉點的厚度與堤部的厚度不相等。
根據本發明的篩網材料的一個重要技術方面是具有平的側面的所述篩網材料不具有均勻厚度(高度)，而是獨立堤部的交叉點，即連接點，的厚度與所述堤部本身的厚度不同。當根據本發明的篩網材料被用作穿孔模板中的支承結構時，這一方面為穿孔篩網或造型柱體提供了大量支承點。另一方面，該結構確保了穿孔模板具有良好的滲透性，這是因為堤部和交叉點之間的支承結構的平面中具有足夠的滲透性。相對於堤部不同的交叉點的高度僅出現在根據本發明的篩網材料中的一個側面上，具體而言出現在與平的側面相對的側面上。在本說明書中，術語「篩網材料」被理解為意思是薄材料，所述薄材料的主表面被稱作側面，以將它們與薄側邊緣區分開來。術語「平的」意味著沒有突出部分的平面。所述篩網材料可例如以平板形式存在，但優選是無縫柱體。
應該注意的是，基於織造結構的篩網材料從本質上是已公知的，且在該材料中，如果需要，所述織造結構的線通過應用電鑄成型的塗覆層被彼此連結。然而，這種類型的篩網材料不具有任何平的側面，這是因為所述織造結構的線交替地在每個側面上彼此交叉。作為這些線交叉的結果，這種類型的篩網材料在這些交叉點的位置處的厚度大於獨立的線的厚度。基於織造結構的這種類型的篩網材料的實例尤其在US-A1,934,643，US-A5,939,172，US-A5,453,173，US-A3,759,799，US-A4,609,518和上面提到的文件US-A6,024,553中被描述。
在本發明中，篩網材料有利地由單片製成，正如從下面對製造所述材料所使用的方法的描述中將易於理解的。
根據本發明的篩網材料的優選實施例，交叉點的厚度大於堤部的厚度，正如下面將要更詳細地說明的。交叉點厚度和堤部厚度的差優選在20-250微米的範圍內，更優選在100-200微米的範圍內。
對於與上面的穿孔篩網接觸的表面，升高的交叉點的頂角優選小於120°，例如在高度差為130微米的情況下為100°。
篩網材料有利地是管狀的，且更具體而言所述篩網材料以無縫柱體的形式存在，以使得整個周面可設有篩網孔眼，所述孔眼選擇性地呈規則圖案。所述篩網材料，特別是以柱體形式存在的篩網材料，優選以電解方式獲得，正如下面將要說明的。
根據本發明的優選電鑄成型的篩網材料，所述篩網材料用作支承篩網和穿孔篩網組件中的支承篩網，所述組件適於用於薄膜的穿孔，有利地具有一個或多個下列性質30-80個篩眼的篩眼數量。通過實例的方式，所述孔眼被布置成六邊形、正交或其它規則圖案。在篩眼數量小於30的情況下，存在支承篩網對穿孔篩網的支承程度不充分的風險，而在細度超過80個篩眼的情況下，具有被用於通過水噴射在膜中形成穿孔的工藝水未被充分排去的風險。
為了強度，篩網材料(包括升高的部分)的整體厚度有利地大於600微米(通常為900-1000微米)。所述篩網材料的滲透率(光學開放率(optical openess)有利地超過25％(通常為40％-50％)。
用於根據本發明的篩網材料的金屬優選為鎳。
根據第二方面，本發明涉及一種用於產生具有平的側面的金屬篩網材料，所述篩網材料包括通過交叉點彼此連接的堤部網絡且所述堤部限定了孔眼的界限，特別是根據本發明的篩網材料，的方法。根據本發明的所述方法包括至少一個或多個用於在受控條件下在電鍍浴中以使得在至少一個生長步驟中所述交叉點的生長速度與所述堤部的生長速度不相等的方式，使具有平的側面的篩網骨架通過電解方式增厚的生長步驟，從而使得在所述篩網材料中交叉點的厚度與堤部的厚度不相等。
在根據本發明的這種方法中，所使用的起始材料為具有兩個平的側面的篩網骨架。這種類型的骨架是限定出了所述網絡的基本二維形狀的很薄的篩網材料。這種類型的骨架可以本質上已公知的方式，優選通過在導電模具上電鑄成型，被獲得，所述導電模具設有獨立的絕緣島部，所述絕緣島部例如由光致抗蝕劑製成，所述絕緣島部對應於要被形成的篩網孔眼。堤部對應於未被絕緣材料覆蓋的模具軌道(dietrack)或部分。根據本發明，所述骨架在受控工藝條件下經歷一個或多個生長步驟。通常情況下，堤部和交叉點之間的初始高度差在第一步驟中被產生，且所述高度差隨後在隨後的步驟中被增強。
換句話說，所述篩網材料在多階段電鑄成型工藝的幫助下被有利地生產出。該工藝包括階段1在模具，優選在柱形模具上，沉積具有平的側面的金屬篩網骨架，所述篩網骨架例如由鎳製成。
階段2該階段包括一個或多個增厚步驟或生長步驟。選擇所述增厚步驟的條件，使得形成所需的堤部形狀和交叉點形狀，所述堤部和交叉點之間的高度差可能是正或負的，這取決於什麼是預期應用所需和需要的。所述生長可在兩側發生，然而，在所述情況下，與堤部和交叉點的位置相關的不同的生長速度僅發生在一側上。所述增厚步驟具有選擇性生長特徵，所述選擇性生長特徵在電解生長中顯現出來，所述電解生長優選不在孔洞中發生，而確實在堤部和交叉點上發生，即與厚度方向的生長量相比，幾乎沒有堤部或交叉點的加寬。
在一個增厚步驟中，堤部形狀以及最終獲得的篩網材料的基本形狀的高度差被限定。在隨後的一個步驟或多個步驟中，該基本形狀可進一步生長直至達到所需最終厚度，且使得形狀特徵更明確或增強。
在提供了基本形狀的增厚步驟中形成的高度差有利地受到一個或多個下列參數的控制。
強制浴液流通過篩網骨架。電解液的流速有利地在200-600l/dm2/小時範圍內，且通常為300l/dm2/小時。如果通過篩網材料的電解液流速更高，則發生不受控的紊流，其結果是被暴露於最多的電解液攪動的篩網骨架上的位置處生長得最少。如果流速較低，則幾乎沒有選擇性生長。
光亮劑的濃度。所述濃度有利地在200-500g/l的範圍內(通常為400g/l)。過高的光亮劑濃度通常導致脆性沉積。光亮劑含量的降低減低了選擇性生長特徵。優選使用具有屬於第一和第二級別的性質的光亮劑。歐洲專利申請0492731中描述了這種類型的光亮劑的實例。
在5至40A/dm2之間(通常約為15A/dm2)的電流密度。
另一個影響局部生長的因素是已公知作為原始電流分布的因素，所述原始電流分布與已經存在的金屬的幾何分布相關。假設陽極和陰極(骨架)之間的距離相同，窄的形狀比寬的形狀的生長程度更大。
本發明還涉及使用根據本發明的篩網材料或利用根據本發明的方法獲得的篩網材料用於膜材料的穿孔。根據本發明的篩網材料被有利地用作支承篩網，但也可被用作穿孔篩網。
此外，本發明涉及支承篩網和穿孔篩網的組件，在所述組件中，支承篩網包括根據本發明的篩網材料或利用根據本發明的方法獲得的篩網材料。該同心篩網的組件還已公知作為穿孔模板。所述支承篩網的篩眼數量還優選比穿孔篩網的篩眼數量更低。
當具有或多或少規則圖案的孔眼的兩個篩網被安放在彼此頂上時，作為幹涉的結果，通常發生莫爾效應。該效應在穿孔的產品中可以是破壞性的，這是因為旨在產生的穿孔將不形成或將不完全地形成。通過根據本發明的篩網組合，該現象被支承篩網和穿孔篩網的升高的交叉點之間小的接觸區域抑制。兩種篩網的篩眼數量的比率也起到作用。已發現，如果兩個圖案的兩種重複頻率之間的比率為整數±0.5(1.5、2.5、3.5等)，則所述兩個規則圖案的莫爾效應破壞性最小。
這意味著在100個篩眼的穿孔篩網的情況下，所述支承篩網優選具有下列篩眼數量中的一個66.6個篩眼；40個篩眼；28.6個篩眼；22.2個篩眼等。對於更粗的支承篩網，該莫爾效應被最小化的程度(即不再可察覺到)增加。已經發現，當利用根據本發明的100個篩眼的穿孔篩網和40個篩眼的支承篩網對板進行穿孔時，所述破壞性的莫爾效應不再可察覺到了。
本發明還涉及各種用於製造管狀穿孔篩網和管狀支承篩網的組件的方法。
第一種用於製造支承篩網和穿孔篩網的組件，特別是柱形(無縫)篩網，的方法包括至少一個將所述穿孔篩網收縮到所述支承篩網上的步驟。
在篩網材料的電解生長過程中，內部應力逐漸形成，作為尤其是電流密度、添加的光亮劑類型、該光亮劑的濃度、工藝溫度和沿陽極方向通過篩網材料的流速的函數。對所述篩網材料進行熱處理，例如鎳在120-220℃的溫度下進行約1小時的熱處理的情況下，通常導致篩網材料收縮0.1％的大小。在根據本發明的所述方法中，兩個篩網的收縮特徵被用以緊固所述篩網使其彼此拉緊。在這種情況下，柱形支承篩網在升高的溫度下進行熱處理，以使得獲得具有限定的外徑(OD)的支承篩網是有利的，且具有略大於支承篩網的外徑(OD)的內徑(ID)的柱形穿孔篩網被布置在所述支承篩網上方是有利的，且包括支承篩網和穿孔篩網的單元在低於支承篩網的熱處理溫度的溫度下進行足夠時間的熱處理以將穿孔篩網收縮到支承篩網上是有利的。
根據本發明的所述方法生產出具有限定直徑，例如在200-1000微米範圍內，有利地大於600毫米的直徑，的柱形支承篩網。選擇如上所述的工藝條件，使得所包含的應力將導致0.1％的收縮。對以這種方式獲得的篩網進行熱處理，其結果是所述柱體的直徑通過收縮被降低。結果得到了具有限定外徑(OD)的柱形篩網材料。作為穿孔篩網的第二(外部)篩網被生產出，其內徑(ID)比所述支承篩網的外徑(OD)大0.1％。所述兩個篩網在彼此上方滑動且所述組件在低於支承篩網的熱處理溫度的溫度下進行熱處理。在該工藝步驟中，最外部的篩網將以使得其在底部或支承篩網周圍達到承受拉緊狀態的方式收縮。由於其剛性的原因，以這種方式獲得的篩網組合具有比僅有最外部的穿孔篩網更長的使用壽命。
附帶地，在這一點上應該注意的是，US-A6,024,553中描述了用於造型柱體的起始套的受控收縮可被用以限定其與多孔結構的厚度相關的所需直徑。
根據本發明的另一種用於製造管狀支承篩網和管狀穿孔篩網的組件，特別是柱形無縫篩網，的方法包括將變形的支承篩網布置在穿孔篩網中和恢復所述支承篩網的初始形狀中的至少一個步驟。在本方法的優選實施例中，為了恢復所述支承篩網的初始形狀，可膨脹的容器被安放在所述支承篩網內，且隨後被加壓。在這種方法中，外部篩網的內徑(ID)原則上被選擇以與內部篩網的外徑(OD)相等。所述內部篩網被壓成腎的形狀且所述內部篩網以這種形狀被放置在外部篩網中並隨後在可膨脹容器，例如空氣袋，的幫助下恢復其初始圓形形狀的結果是，獲得了篩網之間的良好配合。在這種情況中，所述穿孔篩網的內徑可有利地略小於所述支承篩網的外徑，以使得獲得甚至更緊密的配合。所述外部篩網隨後處於拉應力狀態下。
另一種用於製造支承篩網和穿孔篩網的組件，特別是柱形無縫篩網，的方法包括至少一個在加壓流體的幫助下在支承篩網上方推動穿孔篩網的步驟。這種用於放置兩個篩網使其在彼此周圍拉緊的方法包括利用非永久性的試劑，例如光致抗蝕劑，填充內部篩網和外部篩網中的孔洞。通過在推進凸緣的幫助下在最內部篩網和最外部篩網之間形成包括加壓流體，例如壓縮空氣，的氣墊，最外部篩網以使得其可易於在內部篩網上滑動的方式被拉伸是可能的。當壓力降低時，最外部的篩網在內部篩網周圍收縮。如果內部篩網未充分地穩定且不具有尺寸上的剛性以承受所述壓縮空氣，那麼具有足夠強度的輔助柱體在這個工藝步驟中可被引入內部篩網內。在篩網已經在彼此上方被推動後，抗蝕劑被除去。
下面結合附圖對本發明進行說明，在所述附圖中
圖1和圖2是根據本發明的篩網材料的照片；圖3是根據本發明的支承篩網和穿孔篩網的組件的照片；圖4是塑料膜穿孔的示意圖；和圖5是根據本發明的一個組件的實施例的橫截面示意圖。
實例以下列方式生產出40個篩眼的六邊形篩網。通過從電解槽中被沉積在模具上的具有平的內側和外側的柱形Ni骨架形成底部。在30A/dm2的電流密度下，獲得了57微米的骨架厚度和53％的滲透率。第一增厚步驟在240l/dm2/小時的從內部向外通過所述骨架的流速、10A/dm2的電流密度和380g/l的光亮劑濃度下進行。所使用的光亮劑為1-(3-磺基丙基)喹啉。所得的基本形狀具有270微米的厚度、50％的滲透率和約30微米的交叉點和堤部之間的高度差。第二增厚步驟在420g/l的光亮劑濃度、300l/dm2/小時的流速和15A/dm2的電流密度下進行。所得的篩網材料具有900微米的厚度、45％的滲透率和130微米的交叉點和堤部之間的高度差。交叉點的頂角為90-110°。高度差存在於外部側面上，而內部保持平的側面。
圖1和圖2示出了所得的篩網材料的照片，在所述照片中，堤部由附圖標記34表示、孔眼由30表示、交叉點由36表示和其頂角由38表示。
篩網材料優選被用作用於具有更高的篩眼數量，例如具有100個篩眼的篩眼數量，的篩網的支承篩網。對於一些應用，例如膜的穿孔，所希望的是，採用具有通常在60至150個篩眼之間的篩眼數量的篩網。這些類型的篩網的特徵是與在膜穿孔工藝，例如在升高的溫度下的真空穿孔，所述膜可在所述溫度下變形，或在更低的溫度下的水噴射穿孔，中施加到篩網材料上的較大的力相關的受限穩定性。因此，支承篩網的開放表面區域必須大於穿孔篩網(外部篩網)的開放表面區域。交叉點的升高和小的頂角(＜120°)阻止了穿孔篩網中過量的孔洞被完全或部分阻塞，所述阻塞將導致板在這些孔洞的位置處未被穿孔。參見圖3，所述圖為支承篩網32和穿孔篩網17的組件的照片。穿孔篩網17在由暗圓點表示的位置40處被支承在支承篩網32上。
圖4示出了利用穿孔模板對塑料膜進行的穿孔。在圖4中，薄塑料膜2，所述塑料膜例如由聚乙烯製成，從供料捲軸4中被開卷且在穿孔模板6上被引導，在所述穿孔模板6處，通過來自水噴射裝置10的具有例如4巴的壓力的噴射水流8對所述膜進行穿孔。在進行穿孔後，已經設有穿孔12的膜2被再次卷繞到捲軸14上。所述穿孔模板6設有連續孔眼16的圖案。
圖5示出了在操作中的穿孔模板的實施例的橫截面圖。相同的部件由相同的附圖標記表示。所述模板6包括電鑄成型的鎳造型柱體17作為穿孔篩網，所述造型柱體具有例如約30cm的直徑和600微米的壁厚，在所述造型柱體中，具有由堤部19限定出界限的圓形孔眼16(篩眼數量為100)。在所述柱體17的內部上，具有設有孔眼30的支承篩網32。所述孔眼30由支承篩網32的堤部34限定出界限。將堤部34彼此連接的交叉點36具有比這些堤部34本身更大的厚度。在孔眼16的位置處，所述膜在噴射水流8的壓力下變形且被壓成孔眼直至膜2破裂。這致使穿孔12的形成具有指示的形式，所述形式有利於許多吸收性的應用，且由於所述水易於通過所述支承篩網被排出，因此這種形式的穿孔被保留下來。滲透通過的水在支承篩網的內圓部處以適當的方式被排去。
穿孔膜的應用實例其中包括農用塑料製品、吸收性物質，所述吸收性物質包括用於個人護理的吸收性產品，如尿布和衛生巾。這些應用利用了穿孔膜的(依賴於方向的)滲透性。
權利要求
1.具有平的側面的金屬篩網材料，包括通過交叉點彼此連接的堤部網絡，所述堤部限定了孔眼的界限，所述交叉點(36)的厚度與所述堤部(34)的厚度不相等。
2.根據權利要求1所述的篩網材料，其特徵在於，所述交叉點(36)的厚度大於所述堤部(34)的厚度。
3.根據權利要求1或2所述的篩網材料，其特徵在於，所述交叉點(36)的厚度和所述堤部(34)的厚度之間的差在20-250微米的範圍內。
4.根據權利要求3所述的篩網材料，其特徵在於，所述差在100-200微米的範圍內。
5.根據前述權利要求中任一項所述的篩網材料，其特徵在於，所述交叉點(36)具有小於120°的頂角(38)。
6.根據前述權利要求中任一項所述的篩網材料，其特徵在於，所述篩網材料以無縫柱體的形式存在。
7.根據前述權利要求中任一項所述的篩網材料，其特徵在於，所述篩網材料被電鑄成型。
8.用於製造具有平的側面的金屬篩網材料，所述金屬篩網材料包括通過交叉點彼此連接的堤部網絡，所述堤部限定了孔眼的界限，特別是根據前述權利要求中任一項所述的篩網材料，的方法，包括至少一個或多個用於在受控條件下在電鍍浴中以使得在至少一個生長步驟中所述交叉點的生長速度與所述堤部的生長速度不相等的方式，使平的篩網骨架通過電解方式增厚的生長步驟，從而使得在所述篩網材料中所述交叉點的厚度與所述堤部的厚度不相等。
9.根據權利要求8所述的方法，其特徵在於，所述受控條件包括通過所述篩網骨架的強制浴液流。
10.根據權利要求9所述的方法，其特徵在於，所述浴液的流速在200l/dm2至600l/dm2的範圍內。
11.根據前述權利要求8-10中任一項所述的方法，其特徵在於，所述浴液包括濃度在200-500g/l範圍內的光亮劑。
12.根據權利要求11所述的方法，其特徵在於，所述浴液包括具有第一和第二級別的性質的光亮劑。
13.根據前述權利要求8-12中任一項所述的方法，其特徵在於，電流密度在5至40A/dm2的範圍內。
14.使用根據前述權利要求1-7中任一項所述的篩網材料或採用根據前述權利要求8-13中任一項所述的方法獲得的篩網材料用於膜材料的穿孔。
15.支承篩網和穿孔篩網的組件，其中所述支承篩網包括根據前述權利要求1-7中任一項所述的篩網材料或採用根據前述權利要求8-13中任一項所述的方法獲得的篩網材料。
16.用於製造管狀支承篩網和管狀穿孔篩網的組件，特別是柱形無縫篩網的方法，至少包括將所述穿孔篩網收縮到所述支承篩網上的步驟。
17.根據權利要求16所述的方法，其特徵在於，柱形支承篩網在升高的溫度下進行熱處理，以使得獲得具有限定的外徑(OD)的支承篩網，且具有略大於所述支承篩網的外徑(OD)的內徑(ID)的柱形穿孔篩網被裝配在所述支承篩網上方，且所述包括支承篩網和穿孔篩網的單元在低於用於所述支承篩網的熱處理溫度的溫度下進行足夠時間的熱處理，以將所述穿孔篩網收縮到所述支承篩網上。
18.用於製造管狀支承篩網和管狀穿孔篩網的組件，特別是柱形無縫篩網的方法，至少包括將變形的支承篩網布置在所述穿孔篩網中和恢復所述支承篩網的初始形狀中的一個步驟。
19.根據權利要求18所述的方法，其特徵在於，為了恢復所述支承篩網的初始形狀，可膨脹的容器被安放在所述支承篩網內且隨後被加壓。
20.根據權利要求18或19所述的方法，其特徵在於，所述穿孔篩網的內徑略小於所述支承篩網的外徑。
21.用於製造管狀支承篩網和管狀穿孔篩網的組件，特別是柱形無縫篩網的方法，至少包括在加壓流體的幫助下在所述支承篩網上方推動所述穿孔篩網的步驟。
22.根據前述權利要求16-21中任一項所述的方法，其特徵在於，根據權利要求1-7中任一項所述的或採用根據權利要求8-13中任一項所述的方法獲得的支承篩網被使用。
23.使用根據權利要求15所述的或採用根據權利要求16-22中任一項所述的方法獲得的組件用於對膜材料進行穿孔。
全文摘要
一種具有平的側面的金屬篩網材料(32)，特別是電鑄成型的篩網材料，優選為無縫柱形篩網材料，包括通過交叉點(36)彼此連接的堤部(34)網絡，所述堤部(34)限定出孔眼(30)的界限。所述交叉點(36)的厚度與所述堤部(34)的厚度不相等。所述金屬篩網材料(32)或其與穿孔篩網(17)的組合可被用作用於膜材料(2)穿孔的穿孔模板，其中所述膜材料例如由塑性材料製成。
文檔編號C25D1/00GK1729084SQ200380106899
公開日2006年2月1日 申請日期2003年11月10日 優先權日2002年11月12日
發明者H·H·W·圖伊斯, C·J·傑克曼斯 申請人:斯託克印刷公司