CN104023943B - 拉伸机和用于延伸薄膜带的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于沿着薄膜带的纵向（z）延伸薄膜带（24）的装置（30）和方法，其中所述薄膜带在输送方向（z）上通过多个辊（22,23,31,32,33,36,37）导引，并且所述薄膜带在至少一拉伸缝隙（21）中延伸，它由至少两个辊（22,23,33,36）限制，它们以不同的圆周速度驱动。视为新的发明的是，所述薄膜带配有温度梯度，该温度梯度在垂直于薄膜带纵轴线的方向上变化。

Description

拉伸机和用于延伸薄膜带的方法

技术领域

本发明涉及一个拉伸机和用于延伸薄膜带的方法。通过这种装置延伸薄膜。

背景技术

与此相关，词汇延伸指的是拉伸或延伸薄膜带。为此已知不同形式的拉伸机。与本文献相关所述及的拉伸机的特征在于许多辊，通过它们导引要延伸的薄膜带。薄膜带在此不仅通过各个导引辊而且穿过辊隙导引。这些辊的一部分形成所谓的拉伸缝隙。在这些拉伸缝隙里面延伸薄膜带，通过使相互衔接的辊的圆周面以在薄膜输送方向上增加的速度运动。文献DE 10 2009 046 592 A1和DE 10 2009 046 593 A1示出这种装置。在那里所示的装置中特别明显的是，延伸仅仅沿着薄膜带纵向发生（单轴拉伸或延伸）。薄膜带的纵向在这些装置中与薄膜带的输送方向重合。通过上述装置处理的结果是，薄膜带在其纵向上获得延伸。通过延伸过程在许多塑料中、尤其在聚环氧烷中改善薄膜带的机械特性。薄膜带在其纵向上的抗拉强度尤其属于这些特性。但是在这种工艺方法中缺陷是，薄膜带在垂直于纵向的空间方向上不能获得稳定性和抗拉强度。除了这些已知的和所期望的拉伸或延伸过程的结果（它们由塑料技术人员最清楚地公知）以外，尤其通过宽薄膜带的延伸带来所谓的内缩过程（Neck-in-Prozesse）。内缩过程导致，延伸的薄膜在薄膜带边缘比在其中间更厚。这种状态是不期望的。因此文献EP 2 277 681 A1建议，薄膜轮廓已经在薄膜生产期间这样形成，使以后位于延伸的薄膜带边缘上的薄膜带宽度段明显更薄地制成。通过这种方式要抵消内缩（薄膜边缘加厚）的负面效应。以吹膜设备为基础所建议的工艺是有缺陷的。在这种吹膜设备中首先从环缝喷嘴中挤出薄膜管。吹膜管的轮廓一般以在吹膜管圆周上恒定的最佳厚度优化。为了调节吹膜管厚度轮廓经常使用可调节的冷却环。在上述文献中所建议的方法中必需，在吹膜管通过切刀分开的吹膜管圆周位置上在挤出吹膜管时已经造成减薄位置。这种减薄位置按照上述文献要由此实现，吹膜设备的可调节的冷却环在以后的减薄位置部位比在吹膜管圆周其它部位具有更高的温度。但是这个措施需要在减薄位置部位具有大的加热功率和/或在其余部位具有相应大的冷却功率。

因此所列举的措施需要比一般在吹膜设备中使用更大的冷却或加热装置。此外通过重新输入热量到总是还热的薄膜熔液里面挤压减薄位置，然后薄膜熔液必需再冷却，这在工艺技术上是不利的。

发明内容

由此提出本发明的目的是，克服上述缺陷。

为此本发明提出一种用于沿着薄膜带的纵向延伸薄膜带的拉伸机，该拉伸机包括多个辊，通过它们使薄膜带在输送方向上沿着其纵向输送，并且所述拉伸机包括至少一拉伸缝隙，它由至少两个辊限制，它们以不同的圆周速度驱动，其特征在于用于以温度梯度加载薄膜带的措施，温度梯度在垂直于薄膜带纵轴线的方向上变化，其中设置至少一个用于输送薄膜带的辊，它配有圆周面，该圆周面的静摩擦在辊的轴向上是变化的。还提出一种用于使薄膜带沿着其纵向延伸的方法，在该方法中所述薄膜带在输送方向上通过多个辊导引，在该方法中所述薄膜带在至少一拉伸缝隙中延伸，该缝隙由至少两个辊限制，它们以不同的圆周速度运行，其特征在于，所述薄膜带配有温度梯度，该温度梯度在垂直于薄膜带的纵轴线的方向上变化，其中设置至少一个用于输送薄膜带的辊，它配有圆周面，该圆周面的静摩擦在辊的轴向上是变化的。

因此本发明建议在拉伸机中使用以温度梯度加载薄膜带的措施。通过这种方式排除现有技术在工艺技术上的缺陷。此外能够更加高效，因为在拉伸机里面使用传递温度的直接作用的措施。通常借助于空气在吹膜设备中实现附加的加热或者附加的冷却。这种空气在吹膜设备中直接在挤出薄膜熔液后本来就被消耗，用于冷却熔液或者还热的薄膜。其它的不用于生产均匀厚度薄膜的冷却或加热措施在吹膜设备本身中导致工艺技术上的复杂性。因此如果使用EP 2 277681 A1的技术，需要用于挤压不均匀薄膜厚度的薄膜厚度调节的调整力或者调整值。如同本发明规定的那样，总是引起的温度处理加入到拉伸机里面避免这个问题。如果所述的拉伸机实际用于拉伸薄膜带，即，如果要被拉伸的薄膜在其挤出后已经变冷，然后用于拉伸，则在薄膜中产生比在直接挤出的熔液中或者比在直接挤出的薄膜中更大的温度差。这当然适用于在扁平薄膜挤出设备中生产的薄膜。因此按照本发明的拉伸机和按照本发明的方法也适用于扁平薄膜带的后续加工。按照本发明的拉伸机可以直接延伸刚挤出的扁平薄膜或吹膜，无需使相关薄膜停止和/或例如储存在薄膜卷套上。除了这种在线后续加工以外，当然也考虑离线后续加工，其中挤出的薄膜在输送到拉伸机之前得到中间储存。

尽管通过拉伸机要执行拉伸过程，即尽管薄膜在其生产后还不完全变冷，在它重新延伸之前，薄膜且尤其薄膜表面的敏感性明显比直接在其挤出后更小。如上所述，在拉伸缝隙中发生延伸过程，拉伸缝隙位于至少两个以不同的圆周速度运行的辊之间。限制拉伸缝隙的辊通常是辊副的组成部分，即薄膜在达到拉伸缝隙之前和/或之后穿过辊缝隙。通过在辊缝隙中顶压薄膜带在驱动的辊上滑移的隐患比在各个辊中更少。结果是，使薄膜带在拉伸过程期间处于更强烈的且更均匀的纵向力下。

有利的是，至少部分用于以温度梯度加载薄膜带的措施沿着薄膜带输送方向直接前置于至少一拉伸缝隙。尤其当加入温度梯度伴随重新升温，要避免，重新加热的薄膜为了其输送通过拉伸机输送到拉伸之前，以其敏感的表面在许多辊上导引。备选或附加地可以使至少部分用于以温度梯度加载薄膜带的措施组合到拉伸机的辊里面。以这种形式构成的辊可以是限制拉伸缝隙的辊。在此有利的是，以这种方式继续构成在带输送方向上的第一辊或者在带输送方向上限制拉伸缝隙的第一辊副。与本发明相结合有利地使用的辊可以是分段的。因此相关的辊可以具有必要时胶化的金属表面，其中该表面分成环形的金属段，在其间加入隔绝部件或者干脆存在间距。上述环形金属部件可以通过适合的加热元件在辊内部加热。加热管属于这种加热元件。

但是也可以考虑通过感应方法或者辐射方法间接加热辊组成部分。在不同的拉伸机中经常存在不同的恒温装置。已经完全冷的薄膜带经常重新加温，这意味着，薄膜带通过加热措施（热油池也属于加热措施）加热到拉伸温度，它经常只略低于挤出温度。与这种拉伸机相关有利的是，在使用按照本发明的方法时冷却部分带宽。冷却薄膜带尤其在薄膜宽度方向上的中间部位。为了冷却薄膜带可以使用水。但是也可以设想，分段加热的辊配有珀尔帖元件。热空气或冷空气也是可能的恒温措施。在此相关的热空气例如在使用风扇或喷嘴的条件下对着薄膜带吹。

在按照本发明的方法中所述薄膜带配有温度梯度，它在垂直于薄膜带纵轴线的方向变化。这个措施涉及由辊输送薄膜带。通过这种方式在拉伸机中开始本方法。如上所述，在移动的薄膜带外部部位中的温度通常高于在带中间的温度。备选或附加地对于涉及薄膜带温度的措施，可以采取措施，它们机械地作用于薄膜带上。属于这些措施的是，参与形成辊缝的至少一辊这样与另一辊定位，使施加在辊缝中薄膜带上的压力在带至少一侧上比在相关带宽的其余部位更高。这一点可以通过这个辊横截面的特殊形状实现，但是也能够使辊轴线以不平行的方式相互定位。通过这种方式首先可以以更高的压力加载薄膜带的一侧，然后在另一辊缝中加载薄膜带的另一侧。

另一影响可能性是，使薄膜带与拉伸机辊表面之间的摩擦在辊轴向上是变化的，即也配有梯度。薄膜带本身也可以沿着其宽度配有不同的摩擦特性。因此辊圆周面的摩擦特性在辊轴向长度上可以变化。尤其当薄膜带与辊轴向端部之间的静摩擦高于在辊或薄膜带的中间的相关静摩擦时，是有利的。

另一有利的措施是，使用辊，它们尤其在其轴向端部上配有表面，如同一般在宽度拉伸辊中使用的那样。宽度拉伸辊这样成形，它们在薄膜带与宽度拉伸辊之间接触期间赋予在宽度拉伸辊上输运的薄膜带以作用力，它们在宽度拉伸辊的轴向上或者垂直于薄膜带输送方向的方向上起作用。

附图说明

附图示出：

图1拉伸缝隙示意图，

图2未延伸的薄膜横截面图，

图3延伸的薄膜横截面图，

图4所期望的延伸的薄膜横截面图，

图5按照现有技术的拉伸机，

图6按照本发明的拉伸机，

图7薄膜温度在薄膜宽度上的分布。

具体实施方式

图1示出拉伸缝隙21的示意图，拉伸缝隙由辊22和23限制。由图面移动出来的薄膜带24首先缠绕辊22，它具有第一圆周速度。然后薄膜带24穿过拉伸缝隙并且最终达到辊23的表面，辊23具有大于辊22圆周速度的圆周速度。由于圆周速度差薄膜带24在拉伸缝隙21中延伸。在图1中看出，薄膜带24的宽度通过所述的拉伸过程从宽度B1收缩到宽度B2。薄膜带24的边缘部位27和26与带24中心部位不同地示出，用于表示下面所示的薄膜24内缩。图2-4示出不同的薄膜轮廓并且以这种方式有助于理解内缩过程。图2示出在拉伸前的新的薄膜24的轮廓。图3示出延伸的薄膜26的轮廓，它在边缘部位27和26具有比在中心部位更大的薄膜厚度。图4又示出均匀厚度的薄膜轮廓并且以这种方式象征一种薄膜轮廓，它也是其延伸薄膜的薄膜生产者所期望的。

图5示出现有技术的拉伸机30的功能原理图。薄膜带24沿着带输送方向z移动进入拉伸机30里面。在这里它首先从导引辊31导引到加热辊32，它们分别以附图标记32表示。加热辊32的任务是，使已经完全或者部分变冷的薄膜带24再带到足以适于拉伸或延展过程的温度。通常由现有技术的拉伸机执行拉伸过程，即，薄膜已经变冷并且必需再带到拉伸温度。例如在吹膜挤出时起作用的延展过程，在使用拉伸机时明显极少遇到，但是可以设想（尤其当拉伸机在线地衔接薄膜挤出设备的时候）。

尤其当按照本发明的拉伸机直接后置于挤出设备的时候，即当拉伸“在线”地实现的时候，也能够结合拉伸机实现延展过程。但是这是比技术问题更超前的定义。

在薄膜带24在加热辊28部位又带到拉伸温度以后，它移动进入到拉伸辊22和23部位并且穿过这两个辊22,23之间的缝隙。接着薄膜带24移动穿过拉伸缝隙21，然后达到拉伸辊23的表面并且离开拉伸缝隙21。这个拉伸辊23又与拉伸辊36形成辊缝。通过上述的第一辊副22,23相对于第二辊副23,36的不同圆周速度使薄膜带24在拉伸缝隙21中延伸。

然后薄膜带24达到分别以附图标记37表示的冷却辊部位29，在该部位薄膜带24再被冷却。在离开这个部位29以后薄膜带24又达到略微更低的温度，由此使其表面可以没有损伤地在导引辊31上在输送方向z上输运，并且最终例如输送到未示出的缠绕位置或者同样未示出的后续加工设备。

图6示出按照本发明思想构成的拉伸机30的功能示意图。专业人员公知的这个拉伸机30的功能部件如加热辊32和冷却辊37配有与图5中的拉伸机30的相应功能部件相同的附图标记。但是附加地对于这些功能部件在图6中标出用于以温度梯度加载薄膜带24的不同措施。下面描述这些措施：

如果沿着薄膜带24穿过拉伸机30在带移动方向z上的路径，则首先遇到磁场发生器40，它们处于到加热辊32的工作位置。通过这些磁场发生器40产生磁的交变场。在此这些磁场发生器相对于辊表面所占据的距离小于在图6中示出的距离。通过磁交变场在薄膜带24下方和未示出的在其内部由金属制成的加热辊32的橡胶层下方感应出涡流，由此加热辊表面。这个功能原理也由感应炉所公知。在图6中所示的拉伸机30的加热辊32在辊32的轴向x上分段，并且相关的在轴向上相互衔接的分段热地和电地相互分开。

磁场发生器40也在辊32的轴向x上分段，该轴向对应于方向x，薄膜带24的宽度在该方向上变化。通过这种方式能够对加热辊32的每个轴向段输送特有的热能并且以这种方式使辊表面配有温度梯度。对于这种加热方式备选或附加地也可以使加热辊32在其内部配有其它加热措施。这些加热措施又可以这样设置并且与辊表面热连接，使它们个性化地优选加热各个轴向辊段，或者它们可以设计成各个辊的公共加热装置。在第一种情况下这些附加的加热措施又适合作为用于以温度梯度加载薄膜带24的措施。在后一种情况下当然使用加热措施，用于使薄膜带宽度所有部位带到足够的拉伸温度。

下一用于以温度梯度加载薄膜带的措施是红外辐射器42，它们在薄膜带24穿过拉伸机30在薄膜输送方向z上的路径上。红外辐射器42也沿着方向x分段并且可以通过这种方式加入温度梯度到薄膜带24里面。红外辐射器42的作用范围在带移动方向上紧靠在拉伸方向21始端的前面。这是有利的。推荐到辊22和33之间的缝隙的距离小于40cm。更为有利的是距离小于30cm或者20cm。在辊22与33之间的缝隙的出口上薄膜带24进入到另一红外辐射器42的影响区。关于这个红外辐射器的工作原理无需补充。它们有利地这样设置，使薄膜带在离开辊22时位于红外辐射器42的作用范围。

下一用于以温度梯度加载薄膜带的措施是热空气喷嘴41，它们位于带24的路径上。这些喷嘴41直接对准薄膜带24在其穿过拉伸缝隙21的路径。通过沿着带24宽度x挤出不同温度的空气，和或通过每带宽度的长度单位挤出不同的空气体积，同样可以沿着薄膜带宽度x加入温度梯度到薄膜带24里面。

最后薄膜带24到达辊36与23之间的缝隙并且离开拉伸缝隙21。薄膜带24到达冷却辊37的部位29，该部位29通常与在现有技术中一样地构成。但是可以有利地使薄膜带24的部位更强烈地冷却，它们已经在加热辊32或者拉伸缝隙21的范围被更剧烈地加热。在这里也有利的是，冷却功率在辊37的轴向分段或者沿着薄膜宽度不同地构成，以该冷却功率加载薄膜带24。拉伸机30的其它功能部件与已经参照图5的拉伸机30所述的相同。

在图7中示出薄膜温度t沿着薄膜宽度空间方向x的有利变化50。薄膜温度T沿着薄膜宽度方向x的这种向着薄膜带两侧均匀的变化是特别有利的，如果所述装置早就在这些条件下工作并且达到满意的结果。在图6中示出，如何可以在拉伸机30中监控薄膜厚度的控制结果。在这里传感器装置45监控薄膜厚度。为了监控刚刚挤出的薄膜厚度轮廓已知一系列传感器装置。对于传感器存在容量，但是也能够测量射线（例如红外射线或β射线）的传播。因为薄膜带24扁平地位于传感器装置45的测量范围里面，因此提供使用一种传感器装置，它沿着薄膜宽度横置。传感器装置45可以通过信号导线46将其测量结果通知控制装置47。控制装置可以是设备计算机的组成部分，它可以控制拉伸机30的不同功能部件。通过这种方式能够在使用上述功能部件45,46和47的条件下按照理论值调节薄膜厚度或者薄膜厚度轮廓。控制装置47可以通过未示出的信号导线或现代通讯措施例如WLAN网络根据由传感器装置测得的厚度轮廓给出控制命令到不同的用于产生温度梯度的措施。通过这种方式控制装置例如可以提高在薄膜宽度x部位中的薄膜温度，如果薄膜厚度超过理论值的时候。在相反情况下控制装置可以降低加热功率或者发出控制命令给冷却元件，用于降低薄膜温度。所示计算机控制的调节方法的另一组成部分可以匹配通过拉伸机30的薄膜输送速度。

有利的是，降低薄膜输送速度，如果薄膜厚度偏离理论值超过阈值的时候。通过这种方式用于以温度梯度加载薄膜带24的措施可以空出更多时间用于匹配温度。

同样有利的是，在这种情况下保持拉伸比例，即，限制拉伸缝隙21的辊的圆周速度之间的比例。通过这种方式也能够在薄膜厚度较大变化时快速反应，保证薄膜生产并且达到良好的薄膜质量。尤其在后一种情况下推荐，在薄膜挤出设备与按照本发明的拉伸机30之间设置带储藏装置，如果薄膜挤出设备和拉伸机30要在线运行的时候。由上述事实也得到，本发明也能够有利地在具有多个拉伸缝隙21的拉伸机30上使用。

在此还要再一次指出，已经证实有利的是，在薄膜带在两个辊之间输运期间，将温度梯度直接加入到薄膜带里面。在这里特别有利的是，在拉伸缝隙本身里面进行这种温度加载。

本发明的另一有利的改进方案能够通过在拉伸机中使用辊实现，它们在其表面上配有隔温层。这种辊有利地限制薄膜带在其中移动的拉伸缝隙。

附图标记清单

1

2　 拉伸缝隙

3　 （在带移动方向上的第一）辊，它限制拉伸缝隙

4　 （在带移动方向上的第二）辊，它限制拉伸缝隙

5　 薄膜带/带

6

7　 带的右边缘部位

8　 带的左边缘部位

9　 加热辊范围

10　冷却辊范围

11　拉伸机

12　导引辊

13　加热辊

14　拉伸辊

15

16

17　拉伸辊

18　冷却辊

19

20

21　磁场发生器

22　热空气喷嘴

23　红外辐射器

24

25

26　感应装置

27　信号导线

28　控制装置

29

30

31　薄膜温度在薄膜宽度上的变化（曲线）

B1　未延伸的带的宽度

B2　延伸的带的宽度

z　 带移动方向

x　 垂直于带移动方向的空间方向

t　 薄膜温度

TG　温度梯度。

Claims (15)

1.一种用于沿着薄膜带的纵向延伸薄膜带（24）的拉伸机（30），该拉伸机包括多个辊（22,23,31,32,33,36,37），通过它们使薄膜带（24）在输送方向上沿着其纵向输送，并且所述拉伸机（30）包括至少一拉伸缝隙（21），它由至少两个辊（22,23,33,36）限制，它们以不同的圆周速度驱动，其特征在于用于以温度梯度（TG）加载薄膜带（24）的措施，温度梯度（TG）在垂直于薄膜带纵轴线的方向上变化，其中设置至少一个用于输送薄膜带（24）的辊（22,23,31,32,33,36,37），它配有圆周面，该圆周面的静摩擦在辊（22,23,31,32,33,36,37）的轴向上是变化的。

2.如权利要求1所述的拉伸机，其特征在于，至少部分用于以温度梯度（TG）加载薄膜带（24）的措施在薄膜带（24）输送方向上前置于至少一拉伸缝隙（21）。

3.如权利要求1所述的拉伸机，其特征在于，至少部分用于以温度梯度（TG）加载薄膜带（24）的措施是至少一辊（22,23,31,32,33,36,37）的组成部分，通过所述辊输送薄膜带（24）。

4.如权利要求1所述的拉伸机，其特征在于，至少部分用于以温度梯度（TG）加载薄膜带（24）的措施是至少一辊（22,23,31,32,33,36,37）的组成部分，所述辊限制拉伸缝隙（21）。

5.如权利要求1所述的拉伸机，其特征在于，至少部分用于以温度梯度（TG）加载薄膜带（24）的措施是至少一辊（22,23,33,36）的组成部分，所述辊限制拉伸缝隙（21）并且所述辊在薄膜输送方向上前置于拉伸缝隙（21）。

6.如权利要求1所述的拉伸机，其特征在于，所述用于以温度梯度（TG）加载薄膜带（24）的措施包括辊（22,23,31,32,33,36,37），它们能够在其轴向上不同地加热。

7.如权利要求1所述的拉伸机，其特征在于，所述用于以温度梯度（TG）加载薄膜带（24）的措施包括冷却措施和/或加热措施。

8.如权利要求1所述的拉伸机，其特征在于，所述用于以温度梯度（TG）加载薄膜带（24）的措施包括温度辐射器（42）、感应措施（40）或热风扇（41）。

9.如权利要求1所述的拉伸机，其特征在于，所述用于以温度梯度（TG）加载薄膜带（24）的措施包括冷却措施。

10.一种用于使薄膜带（24）沿着其纵向延伸的方法，在该方法中所述薄膜带（24）在输送方向上通过多个辊（22,23,31,32,33,36,37）导引，在该方法中所述薄膜带（24）在至少一拉伸缝隙（21）中延伸，该缝隙由至少两个辊（22,23,33,36）限制，它们以不同的圆周速度运行，其特征在于，所述薄膜带配有温度梯度（TG），该温度梯度（TG）在垂直于薄膜带的纵轴线的方向上变化，其中设置至少一个用于输送薄膜带（24）的辊（22,23,31,32,33,36,37），它配有圆周面，该圆周面的静摩擦在辊（22,23,31,32,33,36,37）的轴向上是变化的。

11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，在垂直于薄膜带（24）的纵轴线的方向上的温度（t）在薄膜带外部部位被带到比在带中心更高的温度（t）。

12.如权利要求10所述的方法，其特征在于，在垂直于薄膜带（24）的纵轴线的方向上薄膜带（24）在薄膜带（24）的外部部位被加热和/或在带中心被冷却。

13.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述薄膜带（24）通过至少一辊缝（21）导引，在辊缝中在薄膜带（24）的外部部位上施加比在带中心更高的压力。

14.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述薄膜带至少由一个辊（22,23,31,32,33,36,37）导引，它与薄膜带（24）外部部位比与带中心更剧烈地摩擦。

15.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述薄膜带（24）至少由一个辊（22,23,31,32,33,36,37）导引，它配有圆周面，它以在辊（22,23,31,32,33,36,37）轴向上比在薄膜带（24）中心部位更大的力加载薄膜带（24）的外部部位。