專利名稱：用來撕裂薄層材料的切割刀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種改進(jìn)的刀片，它可以用來切割聚合物薄片、金屬箔以及其他一些薄層材料，尤其適合于那些用來容納和保護(hù)各種物品，其中也包括易變質(zhì)的物品的材料。本發(fā)明還涉及這樣一種刀片，它提高了刀片的使用效率，尤其對于那些模量相對較低的薄層材料來說更是如此。
現(xiàn)有技術(shù)中有一些薄層材料可以用來容納和保護(hù)各種物品，還可以用來儲存諸如食品一類的易變質(zhì)的物品。這些材料可以用來將物品單個包裝起來和/或用來形成一個半封閉容器的封口。
當(dāng)今普遍使用的一類材料包括由各種組分制成的很薄的、基本上呈兩維狀的、均勻的薄層材料，它們通常以卷輥的形式使用。這類材料的普通例子是聚氯乙烯(PVC)、聚偏氯乙烯(PVDC)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、鋁箔、帶涂層(如蠟等)及不帶涂層的紙，諸如此類。
在切割片狀材料或薄層材料的技術(shù)領(lǐng)域中，存在兩個主要的分支，其一是使用一種刀片，使之相對于材料的表面作橫向運動，象鋸齒運動一樣在適當(dāng)位置將材料撕裂或切斷。其二是使用一種刀片，將材料對著刀片拉動，從而將材料可控制的撕裂。
上述第一種方式通常用于切割一些比較硬(模量較高)而且厚的材料(木材、卡紙板、金屬構(gòu)件等)，撕裂開始之后，這些材料通常并非被連續(xù)撕裂。帶齒的刀片(通常是很鋒利的)經(jīng)常被用來促進(jìn)或加速該切割過程，即通過從材料中剪切出一些小片，使之沿著一條預(yù)定的切割線形成一個切口，最終除去足夠量的材料而形成分離。
上述第二種方法通常被用來切割不太硬(模量較低)而且較薄的材料(塑料薄片及薄膜，紙，金屬箔等)，對于這些材料來說，一旦撕裂開始之后，撕裂過程便會持續(xù)下去。無論鋒利或不鋒利的帶齒刀片都可以用來撕裂材料，即利用一個或多個齒將材料刺穿，然后對齒間的材料施加拉力，并超出其拉伸極限。這樣，位于每一對相鄰齒間的材料就在兩刺穿點之間被撕成小段。為了使力集中在一個足夠小的區(qū)域/足夠少數(shù)量的齒上，一般要使薄層材料在一定的角度跨過刀刃而被拉動，這樣，薄層材料就能局部包裹著刀刃，使力集中在薄層材料的局部，通常是一個邊緣上。對于模量較高的材料(例如牛皮紙)來說，如果有足夠大的力能夠集中在紙的邊緣上使撕裂過程開始的話，則也可以使用一種無齒的、不鋒利的刀片。
當(dāng)今，被最終的使用者用來從一連續(xù)的卷輥中將一定長度或一定量的材料切下的第二類刀片已經(jīng)被開發(fā)出來而且被普遍使用。這類刀片試圖平衡手持時的安全性及使用效率這兩個方面的性能。具體說，這類刀片試圖減小使用者無意接觸刀片時被割傷的可能性，同時又使之對于所要切割的材料具有良好的切割性能。這類刀片通常包括一個金屬條(例如鍍錫鋼)，將之沖壓或模切之后，使之沿一側(cè)具有一排齒，當(dāng)薄層材料對著齒拉動時，就可用進(jìn)行切割作業(yè)。為了滿足安全性的目標(biāo)，齒尖通常不是很鋒利，其半徑大約為0.005英寸，或者更大一些。為了使之具有良好的切割性能，齒的間距一般為0.040英寸或更大，以便施加在每一個齒上的單位面積的力足以將薄層材料刺穿并切斷。
雖然這類刀片目前在使用中能夠被接受，但是其切割性能仍然有待改進(jìn)，尤其是當(dāng)用來切割模量較低拉伸性能較強(qiáng)的聚合物材料時更是如此。對于這類材料來說，其材料的拉伸性能是這樣的位于兩齒之間的薄層材料更趨向于被拉長，而不是斷裂，這樣就會使材料造成一種不完全的切斷，分割線質(zhì)量較差，或者至少需要施加更大的撕裂力。
最近新開發(fā)出的一種材料具有與上述相類似的用途，它包括一個三維的、均勻的薄層，該薄層的至少一個被基底材料三維表面形態(tài)保護(hù)而不與外界接觸的表面上又包括一種活性物質(zhì)，例如一種粘合劑。對于兩維薄層材料來說，現(xiàn)有技術(shù)中的切割刀片可以進(jìn)行良好的作業(yè)，但由于處于相鄰刀齒之間的三維結(jié)構(gòu)會轉(zhuǎn)化成一種位于該材料平面內(nèi)的兩維結(jié)構(gòu)，所以這種三維結(jié)構(gòu)的材料具有增強(qiáng)的拉伸性能(模量明顯下降)，從而使其切割性能有可能不理想。
所以，人們期望能提供一種用來切割薄層材料的改進(jìn)型的刀片，它們具有增強(qiáng)的切割性能，尤其是適用于模量較低的材料。
人們還希望提供一種改進(jìn)型的刀片，它具有預(yù)期的撕裂性能，撕裂的開始更為容易，尤其適合于各種不同薄層材料使用。
人們還希望提供一種改進(jìn)型的刀片，它制造時很容易而且很經(jīng)濟(jì)，它可以與用來存放及分配薄層材料的一種容器結(jié)合使用。
本發(fā)明提供了一種用來切割薄層材料的改進(jìn)型的刀片，其中刀齒的設(shè)計參數(shù)經(jīng)過修改，以便提高其切割性能。該刀片包括一個刀體和若干從刀體中向外延伸出來的獨立齒。每一個齒具有齒半徑，并且至少一個齒參數(shù)選自下述的優(yōu)選齒參數(shù)齒半徑小于0.005英寸，齒距小于0.050英寸，齒厚度小于0.006英寸。
在本發(fā)明的一個刀片的優(yōu)選實施例中，至少兩個參數(shù)選自上述優(yōu)選的齒參數(shù)，更為優(yōu)選的是有三個參數(shù)選自上述的齒參數(shù)。
本發(fā)明的刀片可以是整體式結(jié)構(gòu)，也可以是組合式結(jié)構(gòu)，而且可以采用各種不同的、經(jīng)常使用的材料，按照常規(guī)的制造技術(shù)來生產(chǎn)。
本發(fā)明的切割刀片可以安裝或者使用于一種常規(guī)設(shè)計的紙盒或容器中，該容器用來容納一種薄層材料，并將之從連續(xù)的薄片中分配出去，也可以獨立的用于一種分配產(chǎn)品的容器中，它既可以作為一種手持工具使用，也可以固定在任何靜止物件上，這取決于具體的操作環(huán)境。這種刀片可以用來切割各種不同的薄層材料，其中包括兩維或三維的聚合物薄層材料。
權(quán)利要求書是對本說明書的總結(jié)，它具體指明并界定了本發(fā)明的保護(hù)范圍，相信通過以下結(jié)合附圖所作的說明，將會對本發(fā)明有更清楚的理解。在附圖中，相同的標(biāo)號代表了相同的元件，其中

圖1是一個用來分配薄層材料薄片的紙盒的透視圖，其中裝有一個本發(fā)明的刀片；圖2是本發(fā)明刀片的一局部放大側(cè)視圖；圖3是沿圖2中3-3線對該圖中的刀片作的剖面圖；圖4是本發(fā)明另一種刀片的局部視圖，它與圖3一樣也是一幅放大側(cè)視圖；圖5是沿圖4中5-5線對該圖中的刀片作的剖面圖；圖6所表示的是采用本發(fā)明的刀片進(jìn)行切割作業(yè)時的情況。
圖1中描述了一種傳統(tǒng)設(shè)計的紙盒，用于容納一種薄層材料20，并將之從一卷軸30上分配出去。該紙盒10包括一個底板1，兩個端板2和3，兩個側(cè)板4和5以及一個頂蓋25。在該實施例中，其頂蓋25包括一個折板15，當(dāng)頂蓋處于關(guān)閉位置時，它將前側(cè)板5的至少一部分蓋住。也可以在頂蓋25的每一端分別選擇設(shè)置一角板6，以使折板15始終與頂蓋25的端板7保持垂直的關(guān)系。該紙盒10還包括一個本發(fā)明優(yōu)選實施例中所述的刀片40。在圖1所述的優(yōu)選構(gòu)型中(僅是代表性的)，其刀片40位于折板15的末端邊緣16處，使該刀片的齒至少稍微超出與前側(cè)板5成疊置關(guān)系的折板的邊緣。在圖1所述的構(gòu)型中，其刀片被固定在折板15的內(nèi)表面上，使齒部向外延伸并超出折板的邊緣。但是根據(jù)需要，也可以將本發(fā)明的刀片40安裝在紙盒的內(nèi)側(cè)表面或外側(cè)表面，還可以安裝在紙盒的其他地方，例如紙盒前板5的下邊緣處，或者根據(jù)操作環(huán)境的不同，可作為一種手持式工具，也可以固定在任何一種固定物上，獨立于產(chǎn)品分配容器使用。
這種傳統(tǒng)式的紙盒一般是由一種卡紙板或紙版材料制作的，對其進(jìn)行切割和折疊，使其邊緣和折板相互固定在一起時，便形成了一種盒子的構(gòu)型。所述的薄層材料通常被卷繞在一種塑料或卡紙板制成的圓筒上，以形成一個卷軸。根據(jù)不同的需要，可以采用各種不同的卡紙板材料及不同的薄層材料/卷軸結(jié)構(gòu)。
在使用中，當(dāng)折板15處于將紙盒的前板5蓋住的關(guān)閉位置時，把薄層材料20對著刀片40拉動，便可將所需長度的薄層材料從卷軸上切下。采用這種方式可以防止在一定長度的材料被切割之后，卷繞材料的尾部消失在紙盒內(nèi)，這是因為由于切割作業(yè)所形成的連續(xù)薄層材料的尾部或末端邊緣將被夾持在折板15與前板5之間。標(biāo)號21代表薄層材料的末端邊緣，它一般包含著在先切割作業(yè)后所形成的“尾巴”。
圖2是本發(fā)明刀片40的一幅平面視圖，為了表現(xiàn)的更為清楚，對其進(jìn)行了放大。如圖2所示，該刀片40具有許多刀齒50，它們從長條的、大致呈直線形的刀體60上朝外延伸。通過以下刀齒參數(shù)可以對該刀片40的結(jié)構(gòu)作進(jìn)一步限定(其單位是長度)齒厚為T(見圖3)，齒距為P，齒高為H，齒半徑為R，齒谷半徑為V，齒側(cè)邊之間的夾角為A(度)。齒距P也可以被簡單的轉(zhuǎn)化成“齒數(shù)密度(number density)”N，這樣便可以用單位長度的齒數(shù)來表示，而不是用簡單的長度單位來表示。
本發(fā)明的刀片所使用的齒設(shè)計參數(shù)是經(jīng)過選擇和優(yōu)化的，在使用時它具有良好的切割性能，可以用來切割各種不同的材料，尤其是模量較低(很小的力就造成伸長)的薄層材料以及某些三維結(jié)構(gòu)的材料，其模量要低于該材料所形成的二維結(jié)構(gòu)的模量。在上述的齒參數(shù)中，齒參數(shù)P，R和T被認(rèn)為是重要的參數(shù)，它們決定了齒及刀片設(shè)計的成功性，以產(chǎn)生卓越的切割性能。因此，本發(fā)明的刀片中所包含的齒，是根據(jù)上述原則進(jìn)行設(shè)計的，它所采用的參數(shù)至少包括上述優(yōu)選齒參數(shù)P，R，T中的一個，更優(yōu)選的是至少兩個，最優(yōu)選的是三個都包括。
在本發(fā)明中，如圖2所示，每一個齒50的末端部都具有一個很小的半徑R，而并非是一個很尖銳的端部。這對于使用者來說就增強(qiáng)了安全性，因為在接觸人體或劃過人體時，與齒半徑很小(基本上為0)的尖齒相比，帶有一定半徑的齒尖不容易刺穿皮膚。同時，該齒半徑R足夠小，足以將力集中在薄層材料的一個很小的區(qū)域內(nèi)，從而提供一個增大的穿透壓力(使單位面積的力增大)，很容易穿透薄層材料而開始切割作業(yè)。優(yōu)選的齒半徑R實際上要明顯的小于目前商業(yè)化生產(chǎn)的刀片中齒的半徑。這樣就增加了刀片中齒對材料的穿透力，而且由于減小了刀片上齒的間距(下面將作說明)，相信刀片至少具有相當(dāng)程度的安全性，這實際上增加了使用者基于觸感的安全感覺。在本發(fā)明中，其齒半徑R最好是很小的，應(yīng)小于0.005英寸，優(yōu)選的是0.0005-0.005英寸之間，更優(yōu)選的是在0.001-0.004英寸之間，在0.002英寸時最好。
根據(jù)本發(fā)明，單位長度中齒的數(shù)量基本上要大于本領(lǐng)域中常規(guī)的數(shù)量。提高了齒數(shù)密度N，對于提高該刀片切割薄層材料的性能來說起到了多方面的作用。首先，增加了齒的密度可以減小相鄰齒對間的直線距離，這樣就可以對穿透部位之間的齒間撕裂過程進(jìn)行更好的控制。尤其是對于模量較高的材料(紙，金屬箔等)而言，它可以減小撕裂擴(kuò)展到理想的切割線之外的可能性。第二，對于模量較低的材料而言，例如拉伸薄膜或三維成型薄膜，相鄰齒間距離的減小可以降低當(dāng)材料受到壓力時由于塑性變形或三維表面的轉(zhuǎn)移變形而發(fā)生的拉力成比例的消散，從而提高其切割性能。第三，由于該齒包括一個很小的半徑R，它小于現(xiàn)有技術(shù)中普通的齒尖半徑，而較大的齒數(shù)密度又可以減小意外接觸時人體受傷的可能性，這是因為刀片施加到人體上的作用力被發(fā)散到更多的齒上，從而使穿透壓力(單位壓力)也相應(yīng)減小了。這一特性即使不能完全消除對現(xiàn)有技術(shù)中更為復(fù)雜的“安全齒”刀片的需求，也能減小這種需求，這種安全刀片采用了一種復(fù)雜的刀片形狀，以防止與鋒利的刀刃或角部意外接觸。當(dāng)然，如果需要，也不排除安全刀片的使用。
齒距P是齒的數(shù)量密度的相反概念，根據(jù)本發(fā)明，其齒距P最好是很小的，應(yīng)當(dāng)小于0.050英寸，優(yōu)選的是0.001-0.050英寸，更優(yōu)選的是0.005-0.035英寸，最優(yōu)選的是0.01-0.02英寸。齒距為0.022英寸時最適合使用。
在齒的頂部(51)處測得的齒厚T最好小于常規(guī)的刀片。由于該齒最好是未銳化的，所以當(dāng)薄層材料與齒尖相接觸時，其初始接觸區(qū)域要小于常規(guī)的刀片。結(jié)合齒尖半徑R減小這一因素一起考慮，齒厚度T的減小可以進(jìn)一步減小其表面面積，當(dāng)薄層材料受到一個給定的作用力時，可以提高單位面積的作用力(穿透壓力)，從而更容易實現(xiàn)初始穿透。這樣就很容易的開始了撕裂過程，并且更加可以預(yù)測撕裂起始的過程。根據(jù)本發(fā)明，其齒厚T最好是很小的，應(yīng)小于0.006英寸，優(yōu)選的是0.001-0.006英寸，更優(yōu)選的是0.001-0.005英寸，最優(yōu)選的是0.003-0.004英寸。
在圖2和3所示的實施例中，其齒厚度T大約等于支承著齒部50的齒體60的厚度，因為該刀片是用一個整體厚度均勻的坯料整體形成的。但是這種需要并非是必須的。實際上，從齒的頂部(該處的尺寸為齒厚度T)到靠近齒谷的齒底部，齒的厚度可以是變化的，而且它們與刀體的厚度也可以有所不同。無論刀片是整體成型的還是由各種部件組成的，都可以實現(xiàn)這種構(gòu)型。
為了描述這種構(gòu)型，圖4和5描述了一種組合式刀片40。在圖4和5中，可以看到其刀片40是由兩個與圖2和3所示的刀片40類似的半刀片或兩個刀片元件41和42組成的。沿著其長度方向?qū)⑺鼈兠鎸γ娴倪B接在一起(側(cè)面與側(cè)面相連接)，使各半刀片上的齒位置相錯，形成一種齒尖相錯的交替構(gòu)型。這樣，通過使用兩半刀片，每一半刀片上都帶有齒50，便可以組成一種組合式刀片結(jié)構(gòu)，其齒厚度大約為刀體下部60處的總厚度的一半。即使兩個半刀片的結(jié)構(gòu)和尺寸如同圖2和3中所示的刀片，所形成的如圖4和5所示的組合式刀片，其齒距P僅為圖2和3所示的刀片的1/2，但是對于其他的參數(shù)來說，例如H，A，V，R，T，則具有相同的數(shù)值。當(dāng)出于加工或經(jīng)濟(jì)方面的考慮，所形成的齒的能力被局限在某一確定的齒距之下時，這種組合式刀片的加工方式是很有用的；即如果出于制造方面的原因，在一個整體刀片上的齒距被限定在0.04英寸時，其組合式刀片的齒距可以達(dá)到0.02英寸。
采用這種方式形成的組合式刀片還有效的擴(kuò)大了夾角A的范圍，該角度適合于一種給定的齒距P。因為兩個刀片元件中的交替的齒并不共用同一個齒谷。例如，在圖4所示的兩個刀片元件中，圖2中的角度A所產(chǎn)生的一種組合式刀片，其齒距僅為在圖4中的一半。但是應(yīng)當(dāng)注意，在這種組合式刀片結(jié)構(gòu)中，兩個刀片半中的交替齒將構(gòu)成一種交錯的構(gòu)型，其齒相互交錯一定的尺寸，該尺寸相當(dāng)于其組件組合在一起的厚度。這種組合式刀片可以由任何適當(dāng)數(shù)量的刀片元件組成，例如兩個，三個，四個等等。
除了上述的齒參數(shù)P，R以及T這些為本發(fā)明提供了一些操作方面的優(yōu)點的參數(shù)之外，其他一些齒參數(shù)A，V以及H對于操作性能來說所起的作用比較小，其可以被調(diào)節(jié)以按照需要對參數(shù)P，R及T進(jìn)行幾何控制。換言之，參數(shù)T是一個獨立于其他參數(shù)的特定幾何參數(shù)，而其他參數(shù)中的某些參數(shù)則依附于別的參數(shù)。例如，對于一給定的H，R及V來說，增加齒的數(shù)量密度N(減小齒距P)時，需要減小每一個齒的夾角A。在另一個例子中，在保持N，R，V不變的情況下如果增大齒高H時，則需要相應(yīng)減小每一個齒的夾角A。其他一些變化的關(guān)聯(lián)性對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說將是很清楚的。在本發(fā)明的一個刀片的優(yōu)選實施例中，采用的齒谷半徑為V，其數(shù)值與齒半徑R相同，如圖2所示。考慮到制造成本及操作性能，齒高H最好在0.010-0.050英寸，在本例中最好為0.035英寸。齒夾角A應(yīng)小于60度，較優(yōu)選的是17.5度-37.5度，更優(yōu)選的是15度-25度，最優(yōu)選的是20度。22.5度的齒夾角被證明是最適合使用的。
此外，本發(fā)明的齒50最好不要銳化。換言之，齒50的邊緣52在垂直于刀片40長度的方向上不應(yīng)當(dāng)是過于傾斜的。從圖3中看，每一個齒的側(cè)邊都基本上垂直于刀片的長度。從圖2和3中看，每一個齒的頂端51實際上為一個彎曲的平面形狀，其限定厚度T等于用來制造刀片的材料的厚度。此外，在本發(fā)明比較好的構(gòu)型中，其刀片并不是銳化的，對于每一個齒來說，沿著齒的側(cè)邊52從相鄰齒之間的齒谷53的底部到齒頂51整個長度中其厚度基本上是不變的。
就齒邊52而言，它反映了每一個齒的齒頂與齒谷間所形成的表面的狀態(tài)，圖2和3描述了一種具有代表性的、商業(yè)化刀片的優(yōu)選構(gòu)型，其中，齒邊之間所形成的表面基本上為一個平面(從側(cè)面看成一直線)。但是，在某些情況下，齒的邊緣最好是非平面形的和/或曲線形的，本發(fā)明的原理也同樣適用于這種構(gòu)型。
為了提供一種美觀的撕裂裝置，如圖3所示，其齒最好排布在同一平面內(nèi)(對于一種平面的、非曲面的刀片而言)，而且其偏移量為零。這樣，刀片中的齒就不象往復(fù)式鋸齒那樣相互交錯地向外傾斜，因為這樣會按照齒的偏移狀態(tài)產(chǎn)生一種參差不齊的撕裂線，而且會在相鄰的一對齒之間產(chǎn)生一種角拉力(angled tensile forces)，該拉力與理想的撕裂方向并非精確對齊。此外，在圖2和3所示的優(yōu)選構(gòu)型中，刀片中的齒也位于同一個平面內(nèi)，即齒與齒之間以及齒與刀體60之間都處于同一平面內(nèi)。
如圖2所示，沿著刀片的長度方向，相鄰的齒之間的間距基本上是等同的，即齒距P基本上是不變的。這樣就提高了橫穿的薄層材料的撕裂一致性。然而，在有些情況下人們卻希望提供一種不均勻的齒距，以便能調(diào)節(jié)整個薄層材料不同部位所需的撕裂力。
本發(fā)明的刀片可以用各種不同的適合材料來制造，例如金屬，塑料，玻璃，橡膠，卡紙板，木材，陶瓷等等，它們既可以是單一的組分，也可以用其他材料進(jìn)行攙和或增強(qiáng)。然而，出于經(jīng)濟(jì)及制造成本方面的考慮，在工業(yè)化生產(chǎn)時最好使用鍍錫鋼板。另外一種優(yōu)選的刀片材料是塑料，例如聚乙烯，聚丙烯，聚碳酸酯，聚苯乙烯或聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)。刀片，包括獨立的齒在內(nèi)，并不需要象現(xiàn)在優(yōu)選的那樣整體形成，實際上往往將相類似或不相類似材料的刀片和齒相互結(jié)合在一起來以制造一種復(fù)合結(jié)構(gòu)。該刀片可以重復(fù)使用，一次性使用，半一次性使用(有限使用)，或者根據(jù)刀片的結(jié)構(gòu)及操作環(huán)境進(jìn)行重復(fù)使用?？梢詫Φ镀牟牧线M(jìn)行選擇，以便提供一個理想的耐久性水平，同時應(yīng)當(dāng)考慮具體材料所需的撕裂力，以及制造和經(jīng)濟(jì)方面的因素。
根據(jù)不同的材料，可以采用本領(lǐng)域通常使用的任何一種適當(dāng)?shù)姆椒▉碇圃毂景l(fā)明這種改進(jìn)的刀片，例如模制(注射法或其他方法)、鑄造、燒結(jié)、磨削、沖壓、鍛造、切削、放電加工、蝕刻、滾切等等。對于本發(fā)明優(yōu)選的材料(鍍錫鋼板)來說，較好的方法是采用一種沖壓模制組件的方法，使組件中的兩個部件與成型件的形狀和尺寸相適應(yīng)。將理想長度的刀片材料放置在沖壓件與模具之間將其壓制成最終的形狀。應(yīng)當(dāng)注意，盡管刀片可以具有一種如同附圖所示的單一齒邊，但是如果采用一種連續(xù)工藝并用旋轉(zhuǎn)沖壓元件來制造，刀片也可以形成一種雙齒邊結(jié)構(gòu)，即一個刀片的前刃構(gòu)成另一個刀片的后刃。對于塑料一類的刀片材料，可以采用沖壓或者模制技術(shù)進(jìn)行制造。
圖6描述了一種典型的使用方案，其中使用了一種本發(fā)明的刀片，以便將一定長度的薄層材料從一材料卷上切下。如圖6所示，如圖1所示的那種類型的紙盒10處于一種關(guān)閉狀態(tài)，被放置在一只手70中，另一只手則抓住薄層材料20的末端21。將薄層材料20的末端21被向外拉出，直至位于刀片與前板5之間的從卷輥30中向外拉出的薄層材料延伸了所需長度(相對于刀片40的位置而言)。此時，手的位置處于圖中80A所示的位置。手70的抓握動作有助于使折板15壓靠在前板5上，從而在切割作業(yè)時減小薄層材料相對于刀片產(chǎn)生滑動的可能性。
為了完成對一定長度薄層材料的切割，需將薄層材料的末端21拉回到并越過刀片40的位置，如圖6中大箭頭所示，這樣，材料便部分包裹在刀片40上，這時沿一定角度朝著使用者向上將材料從紙盒40的方向拉動。這時，隨著撕裂過程的進(jìn)行，手80A與手70交叉而抵達(dá)手80B所示的位置。沿一定角度跨越刀片對薄層材料的拉動，使拉力集中于紙盒端板3附近的薄層材料的邊緣處，這樣，薄層材料施加給刀片齒的單位面積的力就可以超過刺穿薄層材料所需的穿透壓力。標(biāo)號90表示撕裂線的前緣部分的位置，沿著刀片它逐漸從薄層材料的上緣下移至材料的下緣。當(dāng)位置90處的拉力保持在所需的穿透壓力之上時，沿著撕裂線位于位置90下方的薄層材料卻不受拉力或僅受很小的拉力。當(dāng)撕裂線抵達(dá)位于紙盒端板2附近的材料的最遠(yuǎn)端時，分離過程也就完成了，這時，剩余的薄層材料中在刀片中齒的一側(cè)便形成了一個新的末端邊緣21。
本發(fā)明的刀片可以用來切割各種不同的薄層材料，無論是薄層的，片狀的，成卷的或是連續(xù)的，還可以用于各種不同的組分，例如聚氯乙烯(PVC)，聚偏氯乙烯(PVDC)，聚乙烯(PE)，聚丙烯(PP)，鋁箔，帶涂層(蠟等)的及不帶涂層的紙等等，無論其性質(zhì)上是兩維的或者結(jié)構(gòu)上是三維的都可以。這些材料可以是單組分的或多層的，也可以是多種材料的組合結(jié)構(gòu)，其中包括作為材料載體的襯底材料。
目前一種人們感興趣的材料是一種三維的具有均勻性的薄層材料，在其至少一個表面上含有某種活性物質(zhì)，例如黏合劑，該表面受到基底材料的三維表面形態(tài)的保護(hù)以防外部接觸。這種材料包括一種聚合物或其他的薄層材料，該材料是突出的/凹陷的，在至少一個表面上形成一種高低不平的圖形，它起到一種隔離(stand-offs)的作用，在該隔離物產(chǎn)生變形導(dǎo)致其結(jié)構(gòu)更趨于兩維結(jié)構(gòu)之前，它防止位于其間的黏合劑接觸外部表面。在材料所在平面內(nèi)的拉力作用下，這種三維結(jié)構(gòu)能夠發(fā)生變形而轉(zhuǎn)換為一種兩維結(jié)構(gòu)，由此可以產(chǎn)生一種增大的拉伸性能(模量明顯低)，其模量要低于由同一種材料組成的、在兩維狀態(tài)下所表現(xiàn)出的模量。具有代表性的粘合劑攜帶結(jié)構(gòu)包括在下列文章中公開的結(jié)構(gòu)1996年1月10日由Hamilton及McGuire提出的申請?zhí)枮?8/584638，名稱為“擠壓時可對目標(biāo)表面進(jìn)行可開性密封的復(fù)合材料及其制造方法”的美國專利申請；1996年11月8日由Hamilton及McGuire提出的申請?zhí)枮?8/744,850、名稱為“帶有一種受可變形隔離物保護(hù)的基體材料及其制造方法”美國專利申請；1996年11月8日由McGuire、Tweddell及Hamilton提出的申請?zhí)枮?8/745,339、名稱為“三維抗疊壘的薄層材料及其制造方法和設(shè)備”的美國專利申請；1996年11月8日由Hamilton及McGuire提出的申請?zhí)枮?8/745,340、名稱為“改進(jìn)的存儲包裹材料”的美國專利申請。其他的適合使用的材料還包括兩維的由粘合劑支承的聚合物，金屬，纖維，紙帶，包裝條，以及其他一些用于系緊、固定或包裝的各種材料。
以上主要討論了本發(fā)明優(yōu)選的刀片構(gòu)型，該刀片基本上是平面形的及直線形的，但是應(yīng)當(dāng)理解，對于曲線形和/或非平面形的刀片來說，本發(fā)明的設(shè)計原理也是適用的，可以帶來很大的優(yōu)點。也就是說，無論在垂直于刀齒延伸方向的平面上，還是在平行于刀齒延伸方向的平面上，該刀片都可以是曲線形的。該刀片還可以包括多個具有曲線或直線構(gòu)型的刀片段，也可以在該平面內(nèi)形成一個或多個直線刀片段的角度，或者它們的任意組合。
雖然在圖2和3中所描述的刀片的優(yōu)選構(gòu)型中，其中的每一個刀齒都以下述方式從刀片中向外延伸，即使得相鄰的齒以及所有的齒都在同一個平面內(nèi)，而且與刀體也在同一平面內(nèi)，但是，也可以采用其他構(gòu)型，即刀齒不是垂直于刀的切線，而是沿另外角度向外延伸，而且在刀片平面之外，既可以是均勻的，也可以是不均勻的。還可以采用那種刀齒相對于其齒峰并不對稱的刀齒，這時，每一個齒的兩條邊緣長度不等，不象圖2-5所示的那種優(yōu)選的構(gòu)型，在優(yōu)選構(gòu)型中，其每一個刀齒的邊緣基本上都是相等的。
以上對本發(fā)明的一些優(yōu)選實施例進(jìn)行了描述和說明，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說很明顯，在不脫離本發(fā)明原理和保護(hù)范圍的前提下，可以對其作出各種其他的變化和改進(jìn)。因此，所附的權(quán)利要求書包含了屬于本發(fā)明范圍之內(nèi)的所有的變化和改進(jìn)。
權(quán)利要求
1.一種改進(jìn)的、基本上是平面形的用來切割薄層材料的刀片，所述刀片包括一個刀體和多個從所述刀體上延伸出來的獨立的刀齒，它們最好基本上是非銳化的的，其特征在于所述的每一個刀齒都具有一個很小的齒半徑，而且至少一個齒參數(shù)，更好的是兩個齒參數(shù)，最好的是三個齒參數(shù)選自以下的參數(shù)之中齒半徑小于0.005英寸，齒距小于0.050英寸，齒厚度小于0.006英寸，以及它們的組合。
2.一種用來容納及分配薄層材料的紙盒，所述紙盒包括一個基本上封閉的紙盒盒體，它具有兩個側(cè)板，兩個端板，一個底板，以及一個折板，薄層材料的薄片被容納在所述紙盒內(nèi)，還有一種改進(jìn)的、大致呈平面形的刀片，它用來切割所述的薄層材料，所述的刀片包括一個刀體及若干個從所述的刀體上延伸出來的刀齒，這些刀齒具有一定的半徑，最好是非銳化的，其特征在于所述的每個齒都具有至少一個齒參數(shù)，更優(yōu)選的是至少兩個齒參數(shù)，最優(yōu)選的是三個齒參數(shù)選自以下的參數(shù)之中齒半徑小于0.005英寸，齒距小于0.050英寸，齒厚度小于0.006英寸，以及它們的組合，所述的刀片被固定在所述的紙盒上，當(dāng)所述的薄層材料中的一部分被從所述的紙盒中拉出時，所述的薄層材料可以與所述的刀片相接觸，從而將該部分薄層材料從紙盒內(nèi)剩余的薄層材料中切下。
3.如權(quán)利要求1或2所述的刀片，其特征在于所述刀齒的齒距在0.001至0.050英寸之間，更優(yōu)選的是在0.005至0.035英寸之間，最優(yōu)選的是在0.01至0.02英寸之間。
4.如權(quán)利要求1至3中任一項所述的刀片，其特征在于所述刀齒的齒厚在0.001至0.006英寸之間，最好在0.003至0.004英寸之間。
5.如權(quán)利要求1至4中任一項所述的刀片，其特征在于所述刀齒的齒半徑在0.0005至0.005英寸之間，更優(yōu)選的是0.001至0.004英寸之間，最優(yōu)選的是0.002英寸。
6.如權(quán)利要求1至5中任一項所述的刀片，其特征在于所述的刀齒的齒邊基本上是平面的。
7.如權(quán)利要求1至6中任一項所述的刀片，其特征在于所述的刀片含金屬或塑料的材料。
8.如權(quán)利要求1至7中任一項所述的刀片，其特征在于所述齒與所述的刀片是一體的。
9.如權(quán)利要求1至8中任一項所述的刀片，其特征在于相鄰的刀齒之間以及它們與刀體之間都處在同一平面內(nèi)。
10.如權(quán)利要求1至8中任一項所述的刀片，其特征在于所述的刀片包括多個面對面相互連接在一起的刀片元件，每一個刀片元件都包括若干個刀齒，各刀片元件的刀齒共同構(gòu)成了一種相互交錯的交替齒型。
全文摘要
一種刀片(40),包括一個刀體和若干個從該刀體上延伸出來的獨立的齒(50),每一個齒(50)都具有一個齒半徑(R),而且至少一個齒參數(shù)選自以下優(yōu)選的參數(shù)之中:齒半徑小于0.005英寸,齒距小于0.005英寸,齒厚度小于0.006英寸。本發(fā)明的切割刀片可以固定并使用于一紙盒(10)或者容器中,該容器是傳統(tǒng)的用來容納并從一連續(xù)薄片中分配薄層材料的,該刀片也可以單獨使用。
文檔編號B26F3/02GK1244829SQ98802069
公開日2000年2月16日 申請日期1998年1月20日 優(yōu)先權(quán)日1997年1月27日
發(fā)明者里基·A·波拉德, 蘭迪·A·艾爾, 查爾斯·J·伯格 申請人:普羅克特和甘保爾公司