[发明专利]界面表面发生器及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及界面表面发生器、其制造方法以及使用界面表面发生器的物品。

背景技术

界面表面发生器是用以增加多层流体结构中的层数的装置。通过将多层流体流划分 成多个子流、将子流重新组合成主流以及后续划分和重新组合直到获得所希望的层数， 在这些装置中获得有效的层倍增。

使用界面发生器制造的产品包括若干多层膜，其中所希望的是特定层厚度的各种材 料的层的有序布置。(使用界面表面发生器制造的)示例性产品是其中由于具有不同特 性和层厚度的材料的相邻层的相互作用而希望光学效应、机械效应或渗透性效应的那些 产品。

图1描绘传统的商用界面表面发生器100，其包括适用于接收沿方向200B行进的 流体的进口端106、适用于沿方向200A排放流体的出口端102、以及将进口端106连接 到出口端102的多个独立通道104A、104B和104C。界面表面发生器100包括彼此接触 的多个子元件202、204、206和208。子元件208沿方向200B接收传入的流体流。传 入的流体流接触子元件208并在进入三个进口孔口106A、106B和106C后被分成三个 流。进口孔口106B、106A和106C被布置成在水平面上彼此邻近。在子元件206和204 中，进口孔口106A通向通路104A、进口孔口106B通向通路104B、并且进口孔口106C 通向通路104C。流体流因此通过三个进口孔口106A、106B和106C分离，并分别在三 个通路104A、104B和104C中行进通过子元件206和204，随后到达出口端102，在出 口端102处所述流体流分别从出口孔口102A、102B和102C流入元件202中的任选的 梯形腔101中。出口孔口102A对应于进口孔口106A(即，进入进口孔口106A的流经 由出口孔口102A离开界面发生器)，而出口孔口102B对应于进口孔口106B，出口孔口 102C对应于进口孔口106C。出口孔口102A、102C和102B在出口端102处的垂直面上 并排布置。图1的界面表面发生器由此在进口端106处划分传入的流200B，并当流200B 沿方向200A离开时在出口端102处以不同配置重新组合流200B。界面表面发生器将传 入的材料流划分成若干分层的分支流并且接着以另一配置重新布置及重新堆叠分支流 的此能力能在流体行进通过界面发生器时在流体中形成新的表面。

传统的界面表面发生器100存在许多缺点，在于通路104A、104B和104C始终是 线性通路并且总是由平面区段组成。换句话说，通路104A、104B和104C始终是线性 的并且由始终是平面的壁包围。粘性流体，尤其呈熔融态的聚合物，在它们流动通过的 流道的几何结构中不存在突变时呈现更为均匀的流动。这就是为何要尽可能避免含有急 转弯的90度转角的原因。这种避免突然的流动方向改变在行业中通常称为“流线型 化”，并且非常类似于使汽车或飞机周围的空气流动成流线型的概念。聚合物流体流过 如图1中所示的界面表面发生器的线性通路将由于固有的几何结构而包括几次突然的方 向改变并且会在装置中产生不均匀的流动。这种不均匀的流动可能导致层的不均匀性并 且还可能造成制成品中存在缺陷。

因此在界面表面发生器中仅使用线性通路是一个缺点。此缺点(即，线性通路的存 在)是归因于制造技术中的限制，所述限制通常包括为了形成通路而从固体块材料移除 材料。因此，需要具有这样的界面表面发生器：其进口孔口、出口孔口和通路设计为符 合例如聚合物等熔融的粘性和粘弹性流体在制造过程期间更倾向遵循的方向。

发明内容

本文揭示一种界面表面发生器，其包括：进口子元件，所述进口子元件包括多个进 口孔口；出口子元件；以及中间子元件；其中所述中间子元件接触进口子元件和出口子 元件，并且用于将流体从进口孔口传送到出口孔口。

本文还揭示一种制造界面表面发生器的中间子元件的方法，所述方法包括：设计用 于界面表面发生器的中间子元件的模型；其中所述中间子元件包括接触界面表面发生器 的进口孔口和出口孔口的非线性通路；将所述模型传送到增材制造机；以及将多个层安 置为彼此接触以产生中间子元件。