CN102202864B - 膜伸展装置 - Google Patents
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Abstract
一种在保持膜材料(2)在所述膜材料的宽度方向上的端部的同时沿预定的输送方向(A)输送所述膜材料以使所述膜材料沿所述宽度方向伸展的膜伸展装置包括保持单元(3),所述保持单元包括伸展辊(R1)和无端的线丝(12),所述伸展辊具有形成在所述伸展辊的外周上的环形槽(11),所述无端的线丝在所述环形槽的预定的转角范围上以圆弧状配合在所述环形槽内,以使得所述膜材料在所述膜材料的所述宽度方向上的所述端部被挤夹。所述伸展辊倾斜成朝所述膜材料的所述输送方向上的下游侧张开。所述保持单元在利用所述伸展辊和所述无端的线丝挤夹所述膜材料的同时沿所述输送方向输送所述膜材料,由此所述膜材料沿所述宽度方向被伸展。
Description
技术领域
本发明涉及一种使呈膜状、板片状等的膜材料伸展的膜伸展装置。
背景技术
日本专利申请No.2004-67804公报(JP-A-2004-67804)记载了一种膜伸展装置(扩幅机式)。该膜伸展装置在膜的两侧包括具有多个保持装置如夹子的链。膜的两端由为所述链设置的夹子保持。膜两侧的链沿各自的导轨被驱动,也就是沿使膜在宽度方向上扩宽的方向被驱动。这样,膜伸展装置使膜伸展。
但是,在上述膜伸展装置中,膜以这样的方式被伸展,使得膜的两端由在膜被驱动(输送)的方向上间隔设置的夹子保持。这样,伸展应力集中夹子附近的部分上。因此,膜在夹子附近的部分被不均匀地伸展,并且通过伸展,在膜中形成穿孔。这在相邻的夹子之间导致颈缩(膜宽度方向上的收缩)。因而,减小膜的厚度非常困难。
EP1079013A2公开了横向伸展的非织造织物的制造。首先,将包括多根无定向长丝的初始布幅加热到比其适于伸展的温度高5°C或更高的温度。接着,使经加热的初始布幅沿其横向以1.2至3的比率伸展以使初始布幅的长丝几乎不含分子定向地伸展。然后,将以1.2至3的比率横向伸展的初始布幅加热到所述适于伸展的温度并使初始布幅在该适于伸展的温度下进一步横向伸展。通过这些步骤,便制造出在横向上具有132.5mN/tex的高拉伸强度的横向伸展的非织造织物,其中初始布幅与其伸展状态相比以总共7倍或更高的比率被横向伸展。
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EP0449548A2公开了一种用于使条带材料的宽度伸展的宽度伸展装置,其包括两个可旋转地安装的圆形带轮,这两个带轮在它们的外周具有间距小的部分和间距较大的部分。条带材料的边缘部在入口位置在带子和外周表面之间被引导,并且条带材料的从入口位置延伸到出口位置的部分被带子夹在带轮的外周表面上且在条带材料从入口位置到出口位置的运动期间随着带轮转动而被伸展以扩宽其宽度。然后条带材料被冷却以将其保持在伸展状态。
EP0672516A2公开了一种用于使连续移动的弹性体幅片沿机器横向伸展的设备和方法,该设备包括邻近弹性体幅片设置的一对可旋转的筒状轮圈。一支承机构连接到筒状轮圈以引导所述轮圈绕它们的轴线旋转。筒状轮圈的轴线被定向为将轮圈定位成在第一位置具有近间距且在第二位置具有远间距。相对于弹性体幅片的路径而言,远间距显著大于近间距。一夹持装置在筒状轮圈上安设成,随着轮圈被驱动装置转动,夹持装置接纳弹性体幅片并在弹性体幅片沿机器横向被伸展时保持弹性体幅片。
发明内容
本发明提供了一种膜伸展装置,其能够容易地减小膜的厚度而不会发生不均匀的伸展或颈缩。
本发明的一个方面涉及一种膜伸展装置,所述膜伸展装置在保持膜材料在所述膜材料的宽度方向上的端部的同时沿预定的输送方向输送所述膜材料,以使所述膜材料沿所述宽度方向伸展。所述膜伸展装置包括:保持单元,所述保持单元包括伸展辊和保持线材,所述伸展辊具有形成在所述伸展辊的外周上的环形槽,所述保持线材在所述环形槽的预定的转角范围上以圆弧状配合在所述环形槽内,以使得所述膜材料在所述膜材料的所述宽度方向上的所述端部被挤夹,其中,所述伸展辊倾斜成朝所述膜材料的所述输送方向上的下游侧张开,并且所述保持单元在利用所述伸展辊和所述保持线材挤夹所述膜材料的同时沿所述输送方向输送所述膜材料,由此所述膜材料沿所述宽度方向被伸展。所述膜材料可以是用于分离膜、光学膜、包装材料、衣料、绝热材料、绝缘材料等的树脂。所述树脂可例如为聚乙烯、聚四氟乙烯、聚酰胺、聚丙烯、聚乙烯醇、聚氯乙烯树脂、尼龙(产品名)、聚苯乙烯、聚酯或聚对苯二甲酸乙二醇酯。所述保持线材可以是金属,例如不锈钢、铁、铝、钨和黄铜;树脂,例如尼龙(产品名)、维尼纶、聚酯、聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯和丙烯酸树脂;由碳纤维、麻或棉制成的线材,等等。特别地,所述保持线材可由用这些线材中的任一种制成的线丝、带等形成。所述保持单元可至少设置于所述膜材料在所述膜材料的宽度方向上的端部之一上。利用上述构型,能提供一种能够容易地减小膜材料的厚度而没有不均匀的伸展或颈缩的膜伸展装置。
在上述方面中,由所述伸展辊和所述保持线材用以挤夹所述膜材料的挤夹力可以是可调节的。利用上述构型,能调节施加在膜材料上的挤夹力。
此外,在上述方面中,所述保持单元可设置在所述膜材料在所述宽度方向上的两侧。利用上述构型,可通过一次输送膜材料以高倍率伸展膜材料。
在上述方面中,所述保持线材可以是卷绕在多个输送辊上的无端的保持线材,所述多个输送辊的旋转轴线沿所述伸展辊的同心圆以预定的角度间隔配置,并且所述多个输送辊可配置成使得各个输送辊的外周面面向所述环形槽,而所述膜材料在所述膜材料的所述宽度方向上的所述端部介于所述外周面和所述环形槽之间。利用上述构型,通过改变输送辊相对于伸展辊的位置(角度),能控制伸展轨迹中的伸展开始和结束位置。这样,能改变伸展区段内的伸展速度(倍率)。
在上述方面中,所述膜伸展装置还可包括张紧器,所述张紧器位于所述多个输送辊之中的任意两个相邻的输送辊之间,并从所述保持线材的外周侧挤压所述保持线材以调节所述保持线材的张力,由此所述张紧器可调节所述挤夹力。利用上述构型,可调节所述无端的线丝的张力,并且可在确保施加在膜材料上的一定的保持力的同时追从膜材料的厚度。这样,能使薄的膜伸展。所述张紧器能够抑制保持线材的挤夹力由于膜材料的厚度随膜材料伸展而减小的减小。
在上述构型中,所述无端的保持线材可以是无端的线丝或无端的带。利用上述构型,膜材料可由伸展辊和无端的保持线材可靠地挤夹。
在上述构型中,所述伸展辊能以预定的外倾角度(camber angle)配置。利用上述构型,能通过设定预定的外倾角度来设定预定的伸展轨迹。
附图说明
在下面参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述中将说明本发明的特征、优点及技术和工业意义,在附图中相似的附图标记表示相似的要素,并且其中:
图1A是示意性地示出按照本发明一实施例的膜伸展装置的俯视图,图1B是示意性地示出膜伸展装置的左视图;
图2是示出保持线材配合在图1B所示的膜伸展装置的各个伸展辊的环形槽内的状态的视图;
图3是图1A所示的伸展辊的放大视图;
图4是示出按照相关技术的膜伸展装置的相关部分的视图;
图5A和图5B是示出在图1A和图1B所示的膜伸展装置中可通过改变输送辊相对于伸展辊的位置来控制伸展轨迹和伸展开始位置的视图;
图6A和图6B是示出在输送辊相对于伸展辊定位在0°时的伸展轨迹和伸展开始位置的视图;
图7A和图7B是示出在输送辊相对于伸展辊定位在45°时的伸展轨迹和伸展开始位置的视图;
图8A和图8B是示出在输送辊相对于伸展辊定位在90°时的伸展轨迹和伸展开始位置的视图;
图9A是示出在伸展辊不具有外倾角度时的一对伸展辊的正视图,图9B是示出该对伸展辊的俯视图;
图10A是示出在伸展辊具有负外倾时的一对伸展辊的正视图,图10B是示出该对伸展辊的俯视图;
图11A是示出在伸展辊具有正外倾时的一对伸展辊的正视图,图11B是示出该对伸展辊的俯视图;
图12是示出在伸展辊的外倾分别被设定为无外倾、负外倾和正外倾时的伸展轨迹的图示;
图13是示出与按照相关技术的膜伸展装置相似的、在膜材料被伸展时的实施例的构型示例的俯视图;
图14是示出按照相关技术的膜伸展装置的俯视图;以及
图15是示意性地示出按照本发明另一实施例的膜伸展装置的左视图。
具体实施方式
在下文中,将参照附图对按照本发明一实施例的膜伸展装置进行描述。应注意,在附图之中,相似的附图标记表示相似或相应的部件。图1A是示意性地示出按照本发明实施例的膜伸展装置的俯视图。图1B是示意性地示出膜伸展装置的左视图,也就是从图1A的下侧看去的视图。如图1A和图1B所示,按照本实施例的膜伸展装置在利用保持单元3保持膜材料2在膜材料2的宽度方向上的两个端部的同时沿一个方向、亦即在附图的示例中向右(箭头A的方向)输送膜材料2,膜材料2从膜材料供给辊1上以板片状退绕展开。这样,膜伸展装置利用保持单元3使膜材料2在宽度方向上逐渐地扩宽,以使膜材料2伸展。在所示的示例中,保持单元3分别设置在膜材料2的右侧和左侧(图1A中的上侧和下侧),于是,膜材料2在其宽度方向上的两个端部分别由保持单元3保持。这样,膜材料2由位于膜材料的宽度方向上的两侧、也就是宽度方向上的右侧和左侧的保持单元3在宽度方向上扩宽(见箭头B)。应注意,伸展后的膜材料2由膜材料卷取辊4卷取。应注意,图1B中的箭头C和D分别表示辊1的轴1a和辊4的轴4a旋转的方向。
如图1B所示,每个保持单元3包括伸展辊R1和保持线材12。伸展辊R1具有形成在伸展辊R1的外周上的环形槽11。保持线材12在环形槽11的预定的转角范围上以圆弧状配合在环形槽11内,以使得膜材料2在其宽度方向上的端部被挤夹。应注意,图2示出的是保持线材12配合在环形槽11内、同时膜材料2在其宽度方向上的端部、亦即在所示的示例中膜材料2的左端部被挤夹在伸展辊R1的环形槽11内的状态。
这里,伸展辊R1倾斜成朝膜材料2的输送方向上的下游侧张开伸展辊R1(见图1A中的θ1)。伸展辊R1在利用伸展辊R1和保持线材12挤夹膜材料2的同时沿一个方向、也就是在所示的示例中向右输送膜材料2。这样,膜材料2在宽度方向上被扩宽,以使膜材料2伸展。此外,每个保持线材12例如由无端的线丝或无端的带形成。这里,每个保持线材12由无端的线丝形成。每个无端的线丝12卷绕在多个(在所示的示例中为三个)输送辊R2至R4上。各输送辊R2至R4的旋转轴线沿伸展辊R1的同心圆以预定的角度间隔配置。这三个输送辊R2至R4配置成使得各自的外周面面向伸展辊R1的外周的环形槽11,而膜材料2在其宽度方向上的端部介于所述外周面和环形槽11之间。这样,每个无端的线丝(保持线材)12以圆弧状配合在伸展辊R1的环形槽11的预定的转角范围上。应注意,供无端的线丝12卷绕的输送辊R2至R4的外周具有环形槽(未示出),这些环形槽的尺寸不会妨碍与伸展辊R1协作地使膜材料2伸展的功能。这是为了防止每个无端的线丝12从输送辊R2至R4脱落。应注意,环形槽可仅为输送辊R2和R4而设置。
如上所述,膜材料2由伸展辊R1和无端的线丝12挤夹。此时,施加在膜材料2上的挤夹力可调节,并且设置张紧器13来调节挤夹力。张紧器13位于所述三个输送辊R2至R4之中的任意两个输送辊之间,也就是在所示的示例中位于输送辊R3和R4之间。张紧器13从外周侧挤压无端的线丝12以调节无端的线丝12的张力,由此允许挤夹力可调节。应注意,利用张紧器13调节无端的线丝12的张力也可通过从内周侧挤压无端的线丝12来进行。在图1B所示的实施例中,在张紧器13的电源接通时,杠杆14沿箭头E的方向被驱动,以使滑轮15沿箭头F的方向移动。滑轮15从外周侧挤压无端的线丝12,以使无端的线丝12的张紧变强或使挤夹力均匀。应注意,图1A中的一对上和下保持单元3之中的上保持单元3也与图1B所示的类似地进行构造(当图1B从背面侧清楚地看去时,上保持单元3的侧视图(右视图)被示出)。
接下来将对本实施例的操作进行描述。如图1A所示,膜材料(产品)2在伸展之前从膜材料供给辊1上以板片状退绕展开,并沿箭头A的方向如此被输送,使得膜材料2在其宽度方向上的两个端部分别由保持单元3保持,具体地,在伸展辊R1的环形槽11和保持线材12之间被挤夹。伸展辊R1倾斜成(见图1A中的θ1)朝膜材料2的输送方向上的下游侧张开。这样,膜材料2沿箭头A的方向被输送,同时在图1A中的箭头B表示的宽度方向上被扩宽、亦即被伸展。伸展后的膜材料2由膜材料卷取辊4卷取。
图3是图1A所示的伸展辊R1的放大视图。图4是示意性地示出按照相关技术的膜伸展装置的视图。如图4所示,当膜材料2由夹子21保持时,膜材料2由在伸展范围L2内间隔配置的夹子21保持,也就是被不连续地(以点状方式)保持。相比之下,如图3所示,当膜材料2由伸展辊R1保持时,膜材料2在被挤夹于伸展辊R1的环形槽11和保持线材12之间的范围(伸展范围)上(例如接近总长度L1)被连续地即以线形方式保持。这样,在本实施例中,图4所示的夹子21附近的不均匀伸展(由图中的虚线包围的区域22表示不均匀伸展的主要位置)或相邻的夹子21之间的颈缩(见图中的附图标记23)在图3中不会发生。这样,膜材料2的厚度可容易地减小。特别地,通过用张紧器13控制无端的线丝12的张力,可在确保一定的保持力的同时追从膜材料2的厚度。这样,能容易地使薄的膜伸展。
图5A和图5B是示出可通过改变输送辊R2至R4相对于伸展辊R1的位置(角度θR2至θR4)来控制伸展轨迹和伸展轨迹中的伸展开始位置的视图。图5A示出输送辊R2至R4相对于伸展辊R1的位置。图5B示出在输送辊R4的位置处于180°(θR4=180°)且输送辊R2位于0°、45°或90°时的伸展轨迹31和伸展开始位置32、33或34。这里,图5B的横轴表示MD(膜输送方向)位置,纵轴表示TD(膜宽度方向)位置。应注意,图5A示出与图1B中的位于同侧的伸展辊R1(保持单元3)。
图6A至图8B是分别示出输送辊R2相对于伸展辊R1的位置(0°、45°和90°)的视图,为了便于理解,所述位置在图5A和图5B中与伸展开始位置32、33和34对应地被共同示出。在图6A至图8B中,输送辊R4处于180°的位置(θR4=180°)。图6A、图7A和图8A分别示出输送辊R2相对于伸展辊R1的位置。图6B示出伸展轨迹31和伸展开始位置32。图7B示出伸展轨迹31和伸展开始位置33。图8B示出伸展轨迹31和伸展开始位置34。这样,在本实施例中,通过改变输送辊R2至R4相对于伸展辊R1的位置(角度:θR2至θR4),能控制伸展轨迹中的伸展开始和结束位置。这样,能改变伸展区段内的伸展速度(倍率)。最终的伸展倍率由输送辊R2至R4的角度(θR2至θR4)来设定。
此外,在本实施例中,也可通过改变伸展辊R1的外倾(角度)来控制伸展轨迹。图9A至图11B示出其示例。图9A、图9B、图10A、图10B、图11A和图11B是分别示出在伸展辊R1的外倾被设定为无外倾、负外倾和正外倾时的一对伸展辊R1的视图。在这些图之中,图9A、图10A和图11A是正视图,而图9B、图10B和图11B是俯视图。应注意,图9A、图10A和图11A还示出输送辊R2至R4和无端的线丝12。图12是示出在伸展辊R1的外倾被设定为无外倾、负外倾和正外倾时的伸展轨迹的图示。图12示出无外倾情况下的伸展轨迹41、负外倾情况下的伸展轨迹42和正外倾情况下的伸展轨迹43。此外,图中的箭头G和H示出伸展轨迹根据为伸展辊R1设定的外倾类型而改变的方向。
伸展性要求根据膜材料2的种类和必要物理性质对伸展条件(温度、速度、倍率等)进行最优化,从而伸展装置大多数被设计成专用。但是,按照本实施例,如图5A至图12所示,能控制伸展区段内的伸展轨迹和伸展速度(倍率),从而由各种材料制成并具有各种物理性质的膜材料2可用一个装置伸展。应注意,通过改变伸展辊R1的外倾角度,可在输送辊R2至R4的角度(θR2至θR4)恒定不变的情况下控制伸展轨迹。当用这种方法控制伸展轨迹时,膜材料(产品)2的伸展区段的距离(取决于辊的方向转角)不会减小,从而能增大同一伸展区段内的伸展倍率。
此外,按照本实施例,可获得以下有利效果。图13示出与图14所示的相关技术(扩幅机式)相似的、在膜材料被伸展时本实施例的构型示例。在图13中,保持单元51具有与图1所示的保持单元3相似的构型。此外,保持单元52和53由与图1所示的保持单元3相似的部件构成,并且保持膜材料2在膜材料2的宽度方向上的两个端部。但是,保持单元52或53的一对伸展辊R1彼此平行地配置(θ1=0°),从而保持单元52和53具有沿输送方向A送进膜材料2但不使膜材料沿宽度方向伸展的功能。图14所示的膜伸展装置用夹子21保持膜材料2,从而与图13所示的伸展角度(伸展辊R1张开的角度)θ1相比,难以增大伸展角度θ1’(θ1’<θ1)。在图13所示的本实施例中,伸展角度θ1可相对增大,从而能缩短输送线路长度(沿输送方向A的长度)。此外,在图13所示的本实施例中,保持膜材料2的各个无端的线丝12(见图1)沿相同的轨迹移动,从而不需要图14所示的伸展行程61、即用于输送链62的空间。这样,为了获得同等的伸展宽度,与图14所示的构型相比,按照图13所示的实施例的构型能够减小宽度方向上的尺寸(L1<L1’)。
应注意,在上述实施例中,每个保持单元3包括伸展辊R1、输送辊R2至R4、无端的线丝12和张紧器13,并且保持单元3分别设置在膜材料2在膜材料2的宽度方向上的左右两个端部;但是,该构型不限于此。例如,如图15所示,可在膜材料2在其宽度方向上的左右两个端部沿输送方向A设置两对保持单元3。图15是示意性地示出膜伸展装置的一个实施例的左视图,其中在膜材料2在其宽度方向上的左右两个端部沿输送方向A设有两对保持单元3。如图所示,所述两对保持单元3在膜材料2的输送方向上彼此串联配置。按照该实施例,能容易地增大膜材料伸展的倍率,并且能用一个装置将膜材料伸展的倍率改变一较大量。此外,通过使所述两对伸展辊R1的转速(输送速度)不同,能使膜材料2在所述两对保持单元3之间纵向伸展。这样,能实现多个步骤中的顺次伸展。当类似地配置多对保持单元3时,能实现多个步骤中的顺次伸展。
此外,在上述实施例中,保持单元3分别设置在膜材料2在宽度方向上的左右两侧,在膜材料2在其宽度方向上的两个端部被保持的同时输送膜材料2,然后在膜材料2在宽度方向上的两个端部处沿宽度方向扩宽膜材料,以使膜材料伸展。然而,保持单元3仅设置在膜材料2在宽度方向上的端部之一上并且膜材料仅在其宽度方向上的一侧被伸展也是可以的。
Claims (8)
1.一种膜伸展装置,所述膜伸展装置在保持膜材料(2)在所述膜材料的宽度方向上的端部的同时沿预定的输送方向输送所述膜材料,以使所述膜材料沿所述宽度方向伸展,所述膜伸展装置包括:
保持单元(3),所述保持单元包括伸展辊(R1)和保持线材(12),所述伸展辊具有形成在所述伸展辊的外周上的环形槽(11),所述保持线材在所述环形槽的预定的转角范围上以圆弧状配合在所述环形槽内,以使得所述膜材料在所述膜材料的所述宽度方向上的所述端部被挤夹,其中:
所述伸展辊倾斜成朝所述膜材料的所述输送方向上的下游侧张开;并且
所述保持单元在利用所述伸展辊和所述保持线材挤夹所述膜材料的同时沿所述输送方向输送所述膜材料,由此所述膜材料沿所述宽度方向被伸展,所述膜伸展装置的特征在于:
所述保持线材是卷绕在多个输送辊上的无端的保持线材,所述多个输送辊的旋转轴线沿所述伸展辊的同心圆以预定的角度间隔配置;
所述多个输送辊配置成使得各个输送辊的外周面面向所述环形槽,而所述膜材料在所述膜材料的所述宽度方向上的所述端部介于所述外周面和所述环形槽之间;并且
所述多个输送辊相对于所述伸展辊的位置能够分别改变。
2.根据权利要求1所述的膜伸展装置,其中,由所述伸展辊用以挤夹所述膜材料的挤夹力是可调节的。
3.根据权利要求1或2所述的膜伸展装置,其中,所述保持单元设置在所述膜材料在所述宽度方向上的两侧。
4.根据权利要求1所述的膜伸展装置,还包括:
张紧器(13),所述张紧器位于所述多个输送辊之中的任意两个相邻的输送辊之间,并从所述保持线材的外周侧挤压所述保持线材以调节所述保持线材的张力,由此所述张紧器调节所述挤夹力。
5.根据权利要求1或2所述的膜伸展装置,其中,所述膜材料伸展的轨迹通过调节所述伸展辊的旋转轴线相对于所述膜材料的垂直方向的角度而改变。
6.根据权利要求1或2所述的膜伸展装置,其中,所述伸展辊以预定的外倾角度配置。
7.根据权利要求1或2所述的膜伸展装置,还包括:
第二保持单元(3),所述第二保持单元包括第二伸展辊(R1)和第二保持线材(12),所述第二伸展辊具有形成在所述第二伸展辊的外周上的第二环形槽(11)并配置在所述伸展辊在所述输送方向上的下游,所述第二保持线材在所述第二环形槽的预定的转角范围上以圆弧状配合在所述第二环形槽内,以使得所述膜材料在所述膜材料的所述宽度方向上的端部被挤夹,其中:
所述第二伸展辊倾斜成朝所述膜材料的所述输送方向上的下游侧张开;并且
所述第二保持单元在利用所述第二伸展辊和所述第二保持线材挤夹所述膜材料的同时沿所述输送方向输送所述膜材料,由此所述膜材料沿所述宽度方向被伸展。
8.根据权利要求7所述的膜伸展装置,其中,所述伸展辊的转速与所述第二伸展辊的转速不同。
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