[发明专利]用于在固态中纵向拉伸薄膜的方法和实现该方法的装置

说明书

技术领域

本发明涉及用于热塑性薄膜材料的纵向定向的方法和装置，具体是涉及已被在相对低温下单轴拉伸的薄膜的交错积层的制造。

背景技术

已知在交错积层中的最佳全方位强度性能是通过如下的定向步骤来获得：首先在由挤出模下抽时进行强烈的几乎单轴熔化定向，或更好是当该聚合材料半熔化时进行几乎单轴的定向，然后在更低的温度下进行进一步定向。“全方位强度性能”这里是指抗拉强度、屈服点、抗破裂延伸性和抗刺穿性的组合。很难给出满意的说明为何这些定向步骤的组合是优选的，但可以简要地说，当在这些步骤中进行定向时，分子链将会展现不同定向程度的宽光谱，且那些相对较低定向的在该薄膜受到撕裂或刺穿力时将会帮助其重新定向而不是裂开。

但是，在低温拉伸会造成重大问题，例如在主要由高密度聚乙烯(HDPE)或等规或间规的聚丙烯(PP)所构成的薄膜中。这个问题的一个方面是，当薄膜被纵向拉伸时，其具有很高的倾向会在横向收缩，同时其厚度会减少。此倾向在温度低时最高，例如在10-40℃之间，考虑到所实现的性质，这是HDPE和PP的最佳拉伸温度。该问题的另一方面是，在这些低温度下，该材料将会“缩幅”，而不是在合理的长区域中逐渐地形成定向。这意味着拉伸必须在紧密间隔的拉伸辊或拉伸杆之间发生，而除非采取特殊的预防措施，这将会阻止该薄膜在横向进行所需的收缩。

在公开于大约40年前的US 3233029(Rasmussen)中，提出了解决该问题的建议，即通过在拉伸之前在一个或更多个短拉伸区域中纵向打褶，来“预期”薄膜会横向收缩的大部分，这在本发明的权利要求1的前序部分中更精确地表述出。

在US 3233029中，所述的打褶机构由两组盘组成，它们相间隔开地安装在轴上，一组在要被打褶的薄膜上方且另一组在薄膜下方，使得一组中的盘咬合在另一组中的盘之间。由此薄膜会被迫来形成皱褶或褶皱。该专利还公开了薄膜优选通过一冠状辊，该冠状辊适于使这些边缘上的应力等同于薄膜的中间的应力。冠状意指该辊在其中间具有最大的直径，该直径会朝其两端逐渐地减小。最后该专利公开了薄膜优选在该拉伸区域中被冷却，这可通过以毛毡覆盖拉伸杆并保持该毛毡湿润来方便地实现。水分也由于其润滑作用来协助使得薄膜横向收缩，这将会消除该皱褶。没有皱褶会保留在最终产品中。

本发明人成功地将盖旧发明应用于柔性化的HDPE和PP，但仅在相对窄的宽度中，不足以用于例如交错积层的工业用袋或交错积层的保护层的工业生产。当尝试将该发明应用于较硬薄膜，譬如由平HDPE或PP制成的薄膜，或尝试将其应用于更大宽度(例如1m宽)的薄膜上时，薄膜所施加的横向力总会造成薄膜的以纵向延伸线形式的横向拉伸。似乎应用纵向打褶以容许薄膜在纵向拉伸时横向收缩的原理迄今为止只能在某些条件下被工业性地实施，这些条件还会造成横向拉伸并沿细窄的纵向线变薄。

也公开于大约40年前的GB 1062936(Rasmussen)由另一角度解决有关HDPE或等规PP薄膜的低温拉伸问题。这包括通过使得薄膜在张力下经过沿薄膜的移动方向起皱褶的表面上方，而使该薄膜在均匀间隔的纵向区域中受到初始拉伸，情况是薄膜在经过在薄膜与皱褶的隆起部分相接触的区域中的表面时开始定向，而在中间的区域中基本上不会。

该专利作出以下解释，这产生呈“横跨薄膜的整个宽度的剪切线或微观颈缩区域的基本规则的图案”形式的定向，这“有利于用以产生强定向的后续拉伸程序”。

该专利在发明内容和权利要求中陈述，该起皱褶表面可为凹槽杆，或交叉沟纹辊。但是，具体实施例部分只描述了使用凹槽杆，该专利并未包含可应用的凹槽辊的尺寸和实际构造的任何指示。在具体实施方式部分中，该凹槽杆安装成紧邻于输送薄膜的辊。

其例子涉及拉伸1m宽的添加10％聚异丁烯的HDPE薄膜。此例子现在被重复，使用以吹胀率1∶1挤出的管状膜，而该旧专利的所声称的优点被再次证实。但是，若使用类似的薄膜但以吹胀率1.4∶1来挤出，则定向会变得不规则。当进一步改变来吹出由平HDPE制成的薄膜时，该工艺会对薄膜造成损害。值得注意的是，吹胀率1∶1并非在挤出薄膜时通常使用的，部分是因为该挤出模的所需尺寸，且部分是由于该薄膜的厚度的较差控制。

另一缺点应被提出，即当拉伸以工业速度在固定杆上进行时，会发生摩擦热的无限发展。