專利名稱：用于在固態(tài)中縱向拉伸薄膜的方法和實(shí)現(xiàn)該方法的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于熱塑性薄膜材料的縱向定向的方法和裝置，具體是涉及已被在相對(duì)低溫下單軸拉伸的薄膜的交錯(cuò)積層的制造。
背景技術(shù)：
已知在交錯(cuò)積層中的最佳全方位強(qiáng)度性能是通過(guò)如下的定向步驟來(lái)獲得首先在由擠出模下抽時(shí)進(jìn)行強(qiáng)烈的幾乎單軸熔化定向，或更好是當(dāng)該聚合材料半熔化時(shí)進(jìn)行幾乎單軸的定向，然后在更低的溫度下進(jìn)行進(jìn)一步定向?！叭轿粡?qiáng)度性能”這里是指抗拉強(qiáng)度、 屈服點(diǎn)、抗破裂延伸性和抗刺穿性的組合。很難給出滿意的說(shuō)明為何這些定向步驟的組合是優(yōu)選的，但可以簡(jiǎn)要地說(shuō)，當(dāng)在這些步驟中進(jìn)行定向時(shí)，分子鏈將會(huì)展現(xiàn)不同定向程度的寬光譜，且那些相對(duì)較低定向的在該薄膜受到撕裂或刺穿力時(shí)將會(huì)幫助其重新定向而不是裂開(kāi)。但是，在低溫拉伸會(huì)造成重大問(wèn)題，例如在主要由高密度聚乙烯(HDPE)或等規(guī)或間規(guī)的聚丙烯(PP)所構(gòu)成的薄膜中。這個(gè)問(wèn)題的一個(gè)方面是，當(dāng)薄膜被縱向拉伸時(shí)，其具有很高的傾向會(huì)在橫向收縮，同時(shí)其厚度會(huì)減少。此傾向在溫度低時(shí)最高，例如在10-40°C 之間，考慮到所實(shí)現(xiàn)的性質(zhì)，這是HDPE和PP的最佳拉伸溫度。該問(wèn)題的另一方面是，在這些低溫度下，該材料將會(huì)“縮幅”，而不是在合理的長(zhǎng)區(qū)域中逐漸地形成定向。這意味著拉伸必須在緊密間隔的拉伸輥或拉伸桿之間發(fā)生，而除非采取特殊的預(yù)防措施，這將會(huì)阻止該薄膜在橫向進(jìn)行所需的收縮。在公開(kāi)于大約40年前的US 3233029 (Rasmussen)中，提出了解決該問(wèn)題的建議， 即通過(guò)在拉伸之前在一個(gè)或更多個(gè)短拉伸區(qū)域中縱向打褶，來(lái)“預(yù)期”薄膜會(huì)橫向收縮的大部分，這在本發(fā)明的權(quán)利要求1的前序部分中更精確地表述出。在US 32330 中，所述的打褶機(jī)構(gòu)由兩組盤(pán)組成，它們相間隔開(kāi)地安裝在軸上， 一組在要被打褶的薄膜上方且另一組在薄膜下方，使得一組中的盤(pán)咬合在另一組中的盤(pán)之間。由此薄膜會(huì)被迫來(lái)形成皺褶或褶皺。該專利還公開(kāi)了薄膜優(yōu)選通過(guò)一冠狀輥，該冠狀輥適于使這些邊緣上的應(yīng)力等同于薄膜的中間的應(yīng)力。冠狀意指該輥在其中間具有最大的直徑，該直徑會(huì)朝其兩端逐漸地減小。最后該專利公開(kāi)了薄膜優(yōu)選在該拉伸區(qū)域中被冷卻， 這可通過(guò)以毛氈覆蓋拉伸桿并保持該毛氈濕潤(rùn)來(lái)方便地實(shí)現(xiàn)。水分也由于其潤(rùn)滑作用來(lái)協(xié)助使得薄膜橫向收縮，這將會(huì)消除該皺褶。沒(méi)有皺褶會(huì)保留在最終產(chǎn)品中。本發(fā)明人成功地將蓋舊發(fā)明應(yīng)用于柔性化的HDPE和PP，但僅在相對(duì)窄的寬度中， 不足以用于例如交錯(cuò)積層的工業(yè)用袋或交錯(cuò)積層的保護(hù)層的工業(yè)生產(chǎn)。當(dāng)嘗試將該發(fā)明應(yīng)用于較硬薄膜，譬如由平HDPE或PP制成的薄膜，或嘗試將其應(yīng)用于更大寬度(例如Im寬) 的薄膜上時(shí)，薄膜所施加的橫向力總會(huì)造成薄膜的以縱向延伸線形式的橫向拉伸。似乎應(yīng)用縱向打褶以容許薄膜在縱向拉伸時(shí)橫向收縮的原理迄今為止只能在某些條件下被工業(yè)性地實(shí)施，這些條件還會(huì)造成橫向拉伸并沿細(xì)窄的縱向線變薄。也公開(kāi)于大約40年前的GB 1062936 (Rasmussen)由另一角度解決有關(guān)HDPE或等規(guī)PP薄膜的低溫拉伸問(wèn)題。這包括通過(guò)使得薄膜在張力下經(jīng)過(guò)沿薄膜的移動(dòng)方向起皺褶的表面上方，而使該薄膜在均勻間隔的縱向區(qū)域中受到初始拉伸，情況是薄膜在經(jīng)過(guò)在薄膜與皺褶的隆起部分相接觸的區(qū)域中的表面時(shí)開(kāi)始定向，而在中間的區(qū)域中基本上不會(huì)。該專利作出以下解釋，這產(chǎn)生呈“橫跨薄膜的整個(gè)寬度的剪切線或微觀頸縮區(qū)域的基本規(guī)則的圖案”形式的定向，這“有利于用以產(chǎn)生強(qiáng)定向的后續(xù)拉伸程序”。該專利在發(fā)明內(nèi)容和權(quán)利要求中陳述，該起皺褶表面可為凹槽桿，或交叉溝紋輥。 但是，具體實(shí)施例部分只描述了使用凹槽桿，該專利并未包含可應(yīng)用的凹槽輥的尺寸和實(shí)際構(gòu)造的任何指示。在具體實(shí)施方式
部分中，該凹槽桿安裝成緊鄰于輸送薄膜的輥。其例子涉及拉伸Im寬的添加10%聚異丁烯的HDPE薄膜。此例子現(xiàn)在被重復(fù)，使用以吹脹率1 1擠出的管狀膜，而該舊專利的所聲稱的優(yōu)點(diǎn)被再次證實(shí)。但是，若使用類似的薄膜但以吹脹率1.4 1來(lái)擠出，則定向會(huì)變得不規(guī)則。當(dāng)進(jìn)一步改變來(lái)吹出由平HDPE 制成的薄膜時(shí)，該工藝會(huì)對(duì)薄膜造成損害。值得注意的是，吹脹率1 1并非在擠出薄膜時(shí)通常使用的，部分是因?yàn)樵摂D出模的所需尺寸，且部分是由于該薄膜的厚度的較差控制。另一缺點(diǎn)應(yīng)被提出，即當(dāng)拉伸以工業(yè)速度在固定桿上進(jìn)行時(shí)，會(huì)發(fā)生摩擦熱的無(wú)限發(fā)展。在W02009/056601 (Rasmussen等人)中，其在本案申請(qǐng)時(shí)尚未被公開(kāi)，上述的第一個(gè)發(fā)明已被進(jìn)一步發(fā)展。其改良的特征是在于，寬度的減少在減小區(qū)域內(nèi)逐漸地發(fā)生，該減小區(qū)域不短于原始薄膜寬度的一半，該區(qū)域被上游輥組件及以不同的轉(zhuǎn)軸方向安裝的下游輥或輥組件所限制，此方向在該薄膜中央會(huì)與該機(jī)器方向形成90°的角度，且在該減小區(qū)域內(nèi)會(huì)朝其邊緣逐漸地改變從而以收斂方式遞送薄膜。優(yōu)選該寬度減小區(qū)域形成于兩同心設(shè)置的“香蕉”輥之間，且優(yōu)選有多對(duì)互相嚙合的凹槽式香蕉輥引導(dǎo)薄膜通過(guò)此區(qū)域。所有的這些凹槽式香蕉輥都與在該寬度減小區(qū)域的上游和下游端的這些香蕉輥同心。W02009/056601還具有這樣的特征，即打褶可在多個(gè)步驟中通過(guò)多組凹槽式輥來(lái)實(shí)施，其中各組中的凹槽的節(jié)距可互相不同從而由較粗的打褶發(fā)展至較細(xì)的打褶。在薄膜表面不會(huì)太摩擦性且該薄膜不會(huì)太厚的情況下，在W02009/056601中記載的方法通常將足以實(shí)現(xiàn)完全令人滿意的拉伸結(jié)果，即使當(dāng)平HDPE或PP薄膜在大約室溫被拉伸時(shí)。但是，為了迭層目的，薄膜可具有低熔點(diǎn)且因而較具摩擦性的表面層。這可能會(huì)阻抗這些皺褶的消除，其應(yīng)在該薄膜變成縱向定向時(shí)會(huì)因橫向收縮而發(fā)生。該拉伸主要在薄膜被拉曳通過(guò)在該拉伸區(qū)域的上游端中的輥時(shí)來(lái)發(fā)生，因此在薄膜與該輥間的高摩擦力會(huì)是有害的。為克服此問(wèn)題這些皺褶在這種情況下必須在實(shí)際中盡可能地細(xì)微。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的、通過(guò)在固態(tài)中拉伸來(lái)為熱塑性聚合物薄膜提供縱向定向的改進(jìn)方法包含以下已知的特征該方法的至少一個(gè)拉伸操作在薄膜于一個(gè)或更多個(gè)短區(qū)域中前進(jìn)時(shí)發(fā)生，所述短區(qū)域在兩個(gè)或更多個(gè)拉伸輥上及/或之間，其中由邊緣至邊緣沿直線測(cè)得的寬度在該拉伸之前呈縱向延伸的皺褶圖案的形式而減少。在使用凹槽輥的情況下，至少部分形成這些皺褶，凹槽輥即具有呈圓形頂部和凹槽的圖案的波紋狀表面的輥。本發(fā)明的特征在于在所述拉伸操作中，皺褶的形成在至少兩個(gè)步驟中產(chǎn)生，最后的步驟通過(guò)使前進(jìn)的薄膜在縱向張力下卷繞凹槽式小輥來(lái)執(zhí)行，該凹槽式小輥安裝在光滑拉伸輥上游并緊鄰該光滑拉伸輥，該小輥由以下測(cè)量值來(lái)限定a)從一凹槽的中央測(cè)至相鄰凹槽的中央(或一頂部的中央至相鄰頂部的中央)的凹槽的節(jié)距為20mm或更??；b)從一頂部的中央至各相鄰頂部的中央、沿波紋狀輥表面所測(cè)的周長(zhǎng)，在圖1的實(shí)施例中為(S1+S2+2XS3)，除以凹槽的節(jié)距在1. 10至1.80之間的范圍內(nèi)；和c)在波紋的頂部所測(cè)的該輥的直徑最高為凹槽節(jié)距的4倍。以此方式，皺褶將被制成比迄今所可能的更細(xì)及/或更均勻，因此克服拉伸時(shí)的不規(guī)則。適于實(shí)施本發(fā)明的該方面的裝置在權(quán)利要求15中限定。使用具有這種深波紋廓形和這種小直徑(該兩者皆相關(guān)于該圓形表面波紋的節(jié)距)的凹槽輥，將會(huì)有令人驚訝的效果。從圖1中可知尺寸的這些與眾不同的關(guān)系。被拉緊的薄膜在被卷繞在小輥上時(shí)，將具有被朝向這些凹槽的底部拖曳的高度傾向，因而形成特別細(xì)且均勻的皺褶。如前所述的情況是，薄膜在接近小輥時(shí)已被預(yù)先打褶，但這些皺褶可能是較粗且較不均勻，因?yàn)榧?xì)度和均度此后會(huì)由小輥來(lái)調(diào)整。該預(yù)打褶優(yōu)選是利用一對(duì)或更多對(duì)交互嚙合的凹槽輥來(lái)實(shí)施，如在前述的US3233(^9和W02009/056601中所述的。由該預(yù)打褶所造成的寬度(該寬度直接由邊緣測(cè)至邊緣)減小不應(yīng)顯著低于當(dāng)薄膜離開(kāi)小輥時(shí)所測(cè)得的寬度減小(即與薄膜離開(kāi)前面打褶裝置時(shí)的寬度之差)，否則小輥將會(huì)引起橫向定向，通常表現(xiàn)為縱向延伸的“細(xì)線”。由該預(yù)打褶造成的寬度減小可以較低一些，但不可能規(guī)定關(guān)于此的任何百分比，因?yàn)槠淙Q于多個(gè)參數(shù)，例如在初始薄膜中的狀態(tài)定向。然而，準(zhǔn)則是必須避免形成“細(xì)線”。至于薄膜卷繞小輥，這也取決于多個(gè)參數(shù)，但針對(duì)小輥的給定應(yīng)用實(shí)際上較容易建立。一般而言，對(duì)于大部分應(yīng)用，在頂部上測(cè)量，卷繞應(yīng)不小于20°，優(yōu)選不小于45°，且最優(yōu)選不小于60°。在本說(shuō)明書(shū)中，卷繞意指薄膜遵循圍繞小輥的一部分的路徑。在該小輥表面上的波紋的切線優(yōu)選不應(yīng)在任何位置相對(duì)于該輥的軸線形成比 60°更陡的角度。在大部分情況下，在該波紋形圖案的各節(jié)距內(nèi)，表面的大部分優(yōu)選相對(duì)于軸線形成30° -50°之間的角度(在切線與軸線之間測(cè)量，在圖1中的α為45° )，而底部且尤其是頂部?jī)?yōu)選應(yīng)為平坦或圓曲的。對(duì)此請(qǐng)參見(jiàn)圖1。優(yōu)選在頂部與凹槽之間的至少一部分表面為截頭錐形，即軸向截面具有直的(直線)部分。上文已經(jīng)說(shuō)過(guò)，由一頂部的中央至一相鄰頂部的中央的周長(zhǎng)除以凹槽的直接節(jié)距在1. 10至1.80的范圍內(nèi)。但是，通常該比率優(yōu)選限制在1.20至1.30的范圍內(nèi)(在圖1 中為1. 24) 0上文也已經(jīng)說(shuō)過(guò)，在波紋的頂部所測(cè)的小輥的直徑最高為波紋的節(jié)距的4倍。但是，優(yōu)選其最高為波紋節(jié)距的3倍，且更優(yōu)選在波紋節(jié)距的1. 5至2. 5倍之間。在整個(gè)拉伸過(guò)程中的每一個(gè)操作期間，打褶的程度(即由邊緣至邊緣的直接距離減少的比率)通常應(yīng)被調(diào)配成使全部的皺褶在整個(gè)拉伸過(guò)程結(jié)束時(shí)消失。它們會(huì)消失是由于縱向拉伸時(shí)的固有橫向收縮。因此，在小輥拉伸操作期間的打褶程度能被限制成使這些皺褶在該操作期間消失?；蛘咭恍┌欛抟部稍诖瞬僮髦蟊槐Ａ?，但會(huì)在一后續(xù)的拉伸操作中被消除。
雖然上文已經(jīng)提及小輥直徑的上限，但下限由實(shí)際限制來(lái)設(shè)定。為使其盡可能最小，本發(fā)明的非常重要的實(shí)施例的特征如權(quán)利要求7中所述，其有關(guān)小輥的支撐。為快速了解此實(shí)施例請(qǐng)參照?qǐng)D2。其中貼抵小輥的短空轉(zhuǎn)支撐輥成對(duì)地安裝，一個(gè)支撐輥在小輥的一側(cè)而另一支撐輥在另一側(cè)，這是最實(shí)用的布置。但是，它們也可以被個(gè)別地安裝，在小輥一側(cè)的支撐輥從在小輥另一側(cè)的支撐輥沿它們的軸向移置。它們一起吸收伸張薄膜施加于小輥上的力，其會(huì)傾向于使該小直徑的小輥彎曲。為分配薄膜圍繞小輥的所選擇的纏繞，這些短支撐輥的直徑不能比該小輥的直徑大很多。短支撐輥優(yōu)選涂覆有硬橡膠或類似物，以避免小輥被磨損。為用來(lái)拉伸熱塑性聚合物薄膜的窄輥提供這些支撐輥被認(rèn)為是新穎的，并獨(dú)立地在權(quán)利要求9作為本發(fā)明的另一方面要求權(quán)利。當(dāng)熱塑性薄膜材料被縱向地拉伸時(shí)，在許多情況下使用具有實(shí)際上盡可能小的直徑的輥將會(huì)是有利的，因?yàn)樵撦佉虼俗罴训刈プ”∧?。因此，如?quán)利要求10所述，與拉伸輥相關(guān)的該支撐系統(tǒng)將有更廣泛的用途，包括支撐較小直徑的光滑拉伸輥，且本身被認(rèn)為是一項(xiàng)發(fā)明。在實(shí)際中，小輥將由許多短段制成。該各短段可固定于一共同的軸，該軸旋轉(zhuǎn)， 軸承安裝在其末端。這種組合通常是優(yōu)選的，但可選的，軸可被固定而各段在其上旋轉(zhuǎn)。通常不需要為小輥提供驅(qū)動(dòng)器，但在有驅(qū)動(dòng)器的情況下，這些段當(dāng)然必須固定于該軸。本發(fā)明的另一實(shí)施例的特征是在于當(dāng)通過(guò)小輥時(shí)，薄膜的張力被調(diào)整至這樣的水平，使薄膜的定向在該小輥上開(kāi)始。這作為在從擠出模拉出后拉伸薄膜第一步驟，或換言之作為“預(yù)拉伸”過(guò)程，特別地有用。其會(huì)結(jié)合圖3進(jìn)一步地說(shuō)明。又另一實(shí)施例的特征如權(quán)利要求9中所述。此實(shí)施例在進(jìn)行最后拉伸之前的最后打褶步驟中特別有用。該薄膜以較深打褶的形式來(lái)配合小輥的設(shè)置，其中皺褶可以是相對(duì)較粗且/或不均勻的。沿其軸向布置兩個(gè)小輥使一個(gè)輥的凹槽相對(duì)于另一輥的凹槽偏置，意即一個(gè)輥上的頂部的中央與另一輥上的凹槽的中央對(duì)準(zhǔn)。此偏置與該往復(fù)運(yùn)動(dòng)結(jié)合會(huì)使進(jìn)入的粗的及 /或不均勻的皺褶轉(zhuǎn)變成較細(xì)及/或更均勻的皺褶。此作用結(jié)合圖4進(jìn)一步說(shuō)明。在本發(fā)明的實(shí)施例背后的概念有更廣的范圍，因?yàn)閮?yōu)選是但不是必須這些往復(fù)運(yùn)動(dòng)的凹槽輥為小輥，即優(yōu)選是但不是必須使它們的尺寸在權(quán)利要求1所述的限制內(nèi)。該更廣的范圍由權(quán)利要求11顯現(xiàn)，其限定獨(dú)立于權(quán)利要求1但與其緊密相關(guān)的發(fā)明。適于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明該方面的裝置在權(quán)利要求20中限定。


現(xiàn)在將參照附圖更詳細(xì)地說(shuō)明本發(fā)明。圖1以穿過(guò)軸線的橫截面示出小輥，其尺寸具有通常最優(yōu)選的范圍。該圖本身已注明。圖2為示出小輥貼抵在多個(gè)短支撐輥上的圖片。圖3為示出小輥設(shè)置在用于預(yù)拉伸的生產(chǎn)線中的示意圖。圖如和4b為示出一工藝的示意圖，在該工藝中，一對(duì)凹槽輥沿橫向于該薄膜的方向一起往復(fù)運(yùn)動(dòng)，使進(jìn)入的皺褶更細(xì)或更均勻。圖如示出該往復(fù)運(yùn)動(dòng)布置的一個(gè)外側(cè)位置，圖4b示出該往復(fù)運(yùn)動(dòng)布置的另一外側(cè)位置。
具體實(shí)施例方式在圖2中，小輥1貼抵(nest)在支撐輥對(duì)2和3上。只有一對(duì)支撐輥被完整示出，而該小輥可能有幾米長(zhǎng)以拉伸非常寬的薄膜，這就需要大量的短支撐輥。這些支撐輥由小框架保持并在其末端具有小軸承。小軸承可在支撐輥內(nèi)或小框架內(nèi)。各支撐輥的表面涂覆有硬橡膠。這些支撐輥被安裝以使它們能吸收拉緊的薄膜施加于小輥上的力(見(jiàn)圖3和 4)。在圖3中，例如可主要由HDPE或PP構(gòu)成并且可為壓平管的薄膜20除了熔化定向以外沒(méi)有定向，所述熔化定向相關(guān)于擠出及由擠出模拉出而產(chǎn)生。薄膜經(jīng)歷預(yù)定向程序，拉伸率例如介于1.5 1至2.0 1之間，起始于從動(dòng)的曳阻輥4及其涂覆有橡膠的配對(duì)輥 5之間的輥縫中。該薄膜中的張力由從動(dòng)輥9建立。該薄膜經(jīng)過(guò)冠狀空轉(zhuǎn)輥6，且在經(jīng)過(guò)不小于該薄膜寬度的一路徑之后，薄膜進(jìn)入該兩嚙合的凹槽空轉(zhuǎn)輥7中，該輥7的凹槽具有較大的節(jié)距，例如為后面的小輥1的凹槽節(jié)距的大約10倍。該嚙合被設(shè)成能使得薄膜具有較粗皺褶，對(duì)應(yīng)于由邊緣至邊緣測(cè)量的其寬度的大約15%的減少。若沒(méi)有該冠狀輥6，則該寬度的減小會(huì)具有這樣的效果，即該薄膜的邊緣將會(huì)遵循從輥4到小輥1的路徑，該路徑將比在薄膜中央處的路徑長(zhǎng)，而此差異是有害的，但冠狀輥6補(bǔ)償該差異。輥6的位置是可變的以使其作用可調(diào)?；蛘?，該打褶可如在W02009/056601中所述地實(shí)施。在由粗凹槽輥7到小輥1的行程中，粗皺褶逐漸轉(zhuǎn)變成細(xì)皺褶而節(jié)距等于小輥1 的節(jié)距，小輥1是空轉(zhuǎn)的。該小輥貼抵在結(jié)合圖2所描述的多個(gè)短輥上且被這些短輥支撐。 附圖標(biāo)記8表示用于這些短輥的保持部件。該保持部件優(yōu)選以可調(diào)的方式安裝。通過(guò)調(diào)整從動(dòng)輥9相對(duì)于從動(dòng)輥4的速度，在該薄膜中設(shè)定張力，這會(huì)在薄膜通過(guò)小輥1及通過(guò)輥1和9之間的短空間時(shí)造成定向，而在小輥1的上游處實(shí)際上不會(huì)產(chǎn)生定向。設(shè)置靠近于輥9的輥10也是從動(dòng)的，而輥11是涂覆有橡膠的夾輥。輥10可以與輥9相同的圓周速度旋轉(zhuǎn)，由此實(shí)際上所有的定向產(chǎn)生于小輥1上和在小輥1與輥9之間的空間中；或者輥10可較快地運(yùn)動(dòng)，例如最高比輥9快大約10%。在這種情況下，在輥9上及輥9與輥10之間會(huì)產(chǎn)生進(jìn)一步的拉伸。在圖如和4b中，小輥用來(lái)使較粗且不均勻的皺褶變得更細(xì)且更均勻，從而有利于并改善后續(xù)的縱向拉伸。從凹槽輥12離開(kāi)的薄膜具有相對(duì)深的皺褶，對(duì)應(yīng)于系數(shù)為大約 1.5 1的寬度減小，但認(rèn)為這些皺褶在某些地方會(huì)處于密集分布而在某些地方會(huì)處于較不密集的分布。兩個(gè)小輥1及它們的支撐輥上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，圖如示出上回轉(zhuǎn)位置而圖4b 示出下回轉(zhuǎn)位置；其它輥不往復(fù)運(yùn)動(dòng)。該兩個(gè)小輥1沿它們的軸向互相移置，使一個(gè)小輥上的頂部的中央與另一小輥上的凹槽的中央對(duì)應(yīng)，但優(yōu)選它們不會(huì)彼此互相嚙合。在圖如所示的位置，薄膜由上部的小輥輸送至空轉(zhuǎn)的導(dǎo)引輥14，由此再到另一個(gè)空轉(zhuǎn)導(dǎo)引輥15，并又再到該從動(dòng)的曳阻拉伸輥16。輥17是壓靠在輥16上的涂覆有橡膠的夾輥，而輥18是第一從動(dòng)的牽引拉伸輥。 一個(gè)或多個(gè)另外的牽引拉伸輥會(huì)跟隨于后，但未被示出。沿著由小輥至拉伸輥16的全部路線，相鄰輥之間的空間被最小化。而且輥14、15、 16,18的直徑盡可能地小，而不會(huì)由于這些輥的彎曲產(chǎn)生問(wèn)題。
在圖4b中薄膜將會(huì)被由該下小輥直接輸送至輥16。該往復(fù)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的平衡效果可簡(jiǎn)要地說(shuō)明如下考慮在其遇到在圖如中所示位置的小輥上的一頂部時(shí)，薄膜寬度的某一較窄部分具有密集的皺褶分布。該密集打褶的薄膜則將會(huì)傾向于朝向鄰近該頂部的兩個(gè)凹槽的底部被拖曳。因此皺褶會(huì)變得較不密集。另一方面，考慮在其遇到在圖如中所示的小輥上的凹槽時(shí)，薄膜寬度的較窄部分具有密集的皺褶分布。則該分布將保持密集直到往復(fù)運(yùn)動(dòng)達(dá)到圖4b中的情況。在這種情況下皺褶會(huì)變成較不密集。處于相對(duì)于該薄膜的速度以實(shí)驗(yàn)確定的節(jié)奏的往復(fù)運(yùn)動(dòng)可以最小化這些皺褶的不規(guī)則性，同時(shí)皺褶的圖案比兩小輥的每一個(gè)的節(jié)距更細(xì)。
權(quán)利要求
1.一種在一個(gè)或更多個(gè)拉伸操作中通過(guò)在固態(tài)中拉伸來(lái)為熱塑性聚合物薄膜提供縱向定向的方法，在至少一個(gè)這種操作中的拉伸在薄膜于一個(gè)或更多個(gè)短區(qū)域中前進(jìn)期間發(fā)生，所述短區(qū)域在兩個(gè)或更多個(gè)拉伸輥上或之間，或部分在這些輥上且部分在這些輥之間， 在該方法中，由邊緣至邊緣沿直線所測(cè)得的寬度在該拉伸之前會(huì)減小，該減小呈縱向延伸的皺褶圖案的形式，其中在使用凹槽輥的情況下至少部分地形成皺褶，所述凹槽輥具有呈圓形頂部和凹槽的圖案的波紋狀表面，其特征在于在所述拉伸操作中，皺褶的形成在至少兩個(gè)步驟中產(chǎn)生，最后的步驟通過(guò)使前進(jìn)的薄膜在縱向張力下卷繞凹槽式小輥來(lái)執(zhí)行， 該凹槽式小輥安裝在光滑的拉伸輥上游并緊鄰該光滑的拉伸輥，該小輥由以下測(cè)量值來(lái)限定a)從一頂部的中央測(cè)至各相鄰頂部的中央的波紋的節(jié)距為20mm或更?。籦)從一頂部的中央至各相鄰頂部的中央、沿波紋狀輥表面所測(cè)的周長(zhǎng)除以所述節(jié)距在 1. 10至1.80之間的范圍內(nèi)；和c)在波紋的頂部所測(cè)的該小輥的直徑最高為所述節(jié)距的4倍。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于在該小輥的頂部上測(cè)量，所述卷繞圍繞該小輥表面的不小于20°來(lái)進(jìn)行。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的方法，其特征在于該小輥表面的波紋的切線不會(huì)在任何地方與該小輥的軸線形成比60°更陡的角度，優(yōu)選在各節(jié)距的大部分長(zhǎng)度上該角度在 30° -50°的范圍內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的方法，其特征在于所述頂部是平坦或圓曲的。
5.根據(jù)以上權(quán)利要求任一項(xiàng)的方法，其特征在于從一頂部的中央至各相鄰頂部的中央的周長(zhǎng)除以所述節(jié)距在1. 20-1. 30的范圍內(nèi)。
6.根據(jù)以上權(quán)利要求任一項(xiàng)的方法，其特征在于該小輥的直徑最高為所述節(jié)距的3 倍，且優(yōu)選在所述節(jié)距的1. 5-2. 5倍之間。
7.根據(jù)以上權(quán)利要求任一項(xiàng)的方法，其特征在于該小輥由幾個(gè)短支撐輥所支撐，所述短支撐輥沿小輥的長(zhǎng)度組裝，且所述短支撐輥的軸線以貼抵該小輥的方式而互相移置。
8.根據(jù)以上權(quán)利要求任一項(xiàng)的方法，其特征在于薄膜在通過(guò)小輥上時(shí)的張力被調(diào)整至這樣的水平從而使該膜的定向在該小輥上開(kāi)始。
9.根據(jù)以上權(quán)利要求任一項(xiàng)的方法，其特征在于使用兩個(gè)平行的小輥，在薄膜的每一側(cè)各有一個(gè)小輥，這兩個(gè)小輥往復(fù)運(yùn)動(dòng)而使一個(gè)然后另一個(gè)小輥輪流地壓靠薄膜，在該往復(fù)運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)小輥上游和下游的輥配置使薄膜輪流地卷繞一個(gè)然后另一個(gè)小輥，且該兩個(gè)小輥相對(duì)彼此布置成使一個(gè)小輥上的頂部與另一個(gè)小輥上的凹槽的底部對(duì)準(zhǔn)。
10.一種在使用拉伸輥的情況下通過(guò)在固態(tài)中拉伸來(lái)為熱塑性聚合物薄膜提供縱向定向的方法，其中至少一個(gè)拉伸輥具有40mm或更小的直徑，其特征在于該拉伸輥由多個(gè)短支撐輥所支撐，所述短支撐輥沿該拉伸輥的長(zhǎng)度組裝，且所述短支撐輥的軸線互相移置以貼抵所述拉伸輥。
11.一種通過(guò)在固態(tài)中拉伸來(lái)為熱塑性聚合物薄膜提供縱向定向的方法，該拉伸在薄膜于一個(gè)或更多個(gè)短區(qū)域中前進(jìn)的過(guò)程中發(fā)生，所述短區(qū)域在兩個(gè)或更多個(gè)拉伸輥上及/ 或之間，在該方法中，由邊緣至邊緣沿直線所測(cè)得的寬度在該拉伸之前減小，此減小呈縱向延伸的皺褶的規(guī)則圖案的形式，其中拉伸區(qū)域的寬度和長(zhǎng)度的減小適于使得薄膜的皺褶通過(guò)聚合材料在被縱向拉伸時(shí)會(huì)橫向收縮的固有傾向來(lái)完全伸直開(kāi)，其中在使用凹槽輥的情況下至少部分地形成皺褶，所述凹槽輥即具有呈圓形頂部和凹槽的圖案的波紋狀表面的輥，其特征在于對(duì)具有皺褶的薄膜進(jìn)行處理，該處理包括使用兩個(gè)平行的凹槽輥，在薄膜的每一側(cè)各有一個(gè)凹槽輥，這兩個(gè)凹槽輥往復(fù)運(yùn)動(dòng)而使一個(gè)然后另一個(gè)凹槽輥輪流地壓靠薄膜，在往復(fù)運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)凹槽輥上游和下游的輥配置使薄膜輪流地卷繞一個(gè)然后另一個(gè)凹槽輥，且該兩個(gè)凹槽輥相對(duì)彼此偏移布置，使一個(gè)凹槽輥上的頂部與另一個(gè)凹槽輥上的凹槽的底部對(duì)準(zhǔn)。
12.一種根據(jù)以上權(quán)利要求任一項(xiàng)的方法，其特征在于該熱塑性聚合物薄膜有50% 或更多是由HDPE或結(jié)晶PP或二者的組合物構(gòu)成。
13.一種根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于在所述拉伸操作期間的打褶程度被限制成使這些皺褶在該操作期間消失。
14.一種根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于在所述拉伸操作期間的打褶程度使一些皺褶在該操作終結(jié)之后被保留，而該皺褶通過(guò)后續(xù)的拉伸操作被消除。
15.一種用于熱塑性薄膜00)的縱向定向的裝置，該裝置在機(jī)器方向上按順序包括 i)包括打褶輥的寬度減小站，所述打褶輥包括相互嚙合的凹槽輥或相互嚙合的盤(pán)組，用于橫跨薄膜的寬度施加規(guī)則的縱向延伸的皺褶；和 )縱向拉伸站，用于在固態(tài)中縱向拉伸薄膜，該縱向拉伸站包括在寬度減小站下游的至少一個(gè)光滑的拉伸輥，其特征在于，寬度減小站包括至少兩組打褶輥，下游組打褶輥安裝在第一光滑的拉伸輥上游的緊鄰附近，并包括由以下測(cè)量值限定的凹槽式小輥a)從一頂部的中央測(cè)至各相鄰頂部的中央的波紋的節(jié)距為20mm或更??；b)從一頂部的中央至各相鄰頂部的中央、沿波紋狀輥表面所測(cè)的周長(zhǎng)除以所述節(jié)距在 1. 10至1.80之間的范圍內(nèi)；和c)在波紋的頂部所測(cè)的該小輥的直徑最高為所述節(jié)距的4倍。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的裝置，其特征在于該小輥表面的波紋的切線不會(huì)在任何地方與該小輥的軸線形成比60°更陡的角度，優(yōu)選在各節(jié)距的大部分長(zhǎng)度上該角度在 30° -50°的范圍內(nèi)。
17.根據(jù)權(quán)利要求15或16的裝置，其特征在于該小輥由幾個(gè)短支撐輥所支撐，所述短支撐輥沿小輥的長(zhǎng)度組裝，且所述短支撐輥的軸線以貼抵該小輥的方式而互相移置。
18.根據(jù)權(quán)利要求15-17任一項(xiàng)的裝置，其特征在于下游組打褶輥包括兩個(gè)平行的小輥，在薄膜的每一側(cè)各有一個(gè)小輥，每個(gè)小輥如權(quán)利要求15所限定的，兩小輥各自安裝到往復(fù)運(yùn)動(dòng)支架上，使一個(gè)然后另一個(gè)小輥輪流地壓靠薄膜，其中薄膜輪流地卷繞一個(gè)然后另一個(gè)小輥，且該兩個(gè)小輥相對(duì)彼此布置成使一個(gè)小輥上的頂部與另一個(gè)小輥上的凹槽的底部對(duì)準(zhǔn)。
19.根據(jù)權(quán)利要求15-18任一項(xiàng)的裝置，其特征在于至少一個(gè)拉伸輥具有40mm或更小的直徑，并由多個(gè)短支撐輥所支撐，所述短支撐輥沿所述拉伸輥的長(zhǎng)度組裝，且所述短支撐輥的軸線互相移置以貼抵所述拉伸輥。
20.一種用于熱塑性薄膜00)的縱向定向的裝置，該裝置在機(jī)器方向上按順序包括 i)包括打褶輥的寬度減小站，所述打褶輥包括相互嚙合的凹槽輥或相互嚙合的盤(pán)組，用于橫跨薄膜的寬度施加規(guī)則的縱向延伸的皺褶；和ii)縱向拉伸站，用于在固態(tài)中縱向拉伸薄膜，該縱向拉伸站包括在寬度減小站下游的至少一個(gè)光滑的拉伸輥，其特征在于，寬度減小站包括至少兩組打褶輥，下游組打褶輥安裝在第一光滑拉伸輥上游的緊鄰附近，其特征在于，下游組打褶輥包括兩個(gè)平行的凹槽輥，在薄膜的每一側(cè)各有一個(gè)凹槽輥， 平行的凹槽輥各自安裝到往復(fù)運(yùn)動(dòng)支架上，使一個(gè)然后另一個(gè)凹槽輥輪流地壓靠薄膜，其中薄膜輪流地卷繞一個(gè)然后另一個(gè)凹槽輥，且該兩個(gè)凹槽輥相對(duì)彼此布置成使一個(gè)凹槽輥上的頂部與另一個(gè)凹槽輥上的凹槽的底部對(duì)準(zhǔn)。
21.根據(jù)權(quán)利要求20的裝置，其特征在于下游組的每個(gè)打褶輥由幾個(gè)短支撐輥所支撐，所述短支撐輥沿打褶輥的長(zhǎng)度組裝，且所述短支撐輥的軸線以貼抵相應(yīng)的打褶輥的方式而互相移置。
22.根據(jù)權(quán)利要求15-21任一項(xiàng)的裝置，其特征在于包括在第一打褶輥上游的冠狀輥，該冠狀輥優(yōu)選定位在第一打褶輥上游的距離不小于開(kāi)始薄膜的寬度，該距離優(yōu)選是可調(diào)的。
全文摘要
用于熱塑性薄膜材料(20)的縱向定向的方法和裝置，包含在該縱向拉伸區(qū)(9、10)上游的寬度減小區(qū)，通過(guò)它時(shí)薄膜的寬度會(huì)逐漸地減小，從而容許縱向拉伸而不會(huì)頸縮。該寬度減小區(qū)包含至少兩組打褶輥(7、1)，所述打褶輥包括相嚙合的凹槽或盤(pán)用于打褶該材料。這些下游輥(1)包括由以下測(cè)量值限定的小輥a)從一頂部的中央測(cè)至各相鄰頂部的中央的波紋的節(jié)距為20mm或更??；b)從一頂部的中央至各相鄰頂部的中央、沿波紋狀輥表面所測(cè)的周長(zhǎng)除以所述節(jié)距在1.10至1.80之間的范圍內(nèi)；和c)在波紋的頂部所測(cè)的該小輥的直徑最高為所述節(jié)距的4倍。優(yōu)選該小輥組對(duì)設(shè)置在薄膜的相對(duì)兩側(cè)，在往復(fù)運(yùn)動(dòng)支架中，使得薄膜輪流卷繞一個(gè)然后另一個(gè)小輥。該方法能夠獲得高抗拉強(qiáng)度、屈服點(diǎn)、抗破裂延伸性及抗刺穿性，特別是針對(duì)聚乙烯和聚丙烯薄膜。
文檔編號(hào)B29C55/18GK102414010SQ201080019726
公開(kāi)日2012年4月11日 申請(qǐng)日期2010年5月6日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月6日
發(fā)明者奧利-本特·拉斯馬森, 尼古拉·韋特格倫·拉斯馬森 申請(qǐng)人:奧利-本特·拉斯馬森