CN1055893C - 交叉层压的层压薄膜及其制造方法 - Google Patents

Abstract

一个两层薄膜构成的交叉层压材料，每层薄膜是单轴或不平衡双轴定向的，这些薄膜被如此排列，即相互交叉的主轴定向结构，其中，制成机器方向的棱条，它们较厚于棱条间的片材，该棱条具有一个这样的结构型面，它提供较高抵抗在棱条的垂直线上进行弯曲的能力。该棱条是结合通过一个在槽滚轮间制成的。所述滚轮的槽结构包括位于相反槽上的斜侧壁，在斜壁之间，层压材料是被挤压的，纵向拉伸的和热处理的。

Description

交叉层压的层压薄膜及其制造方法

本发明涉及一种交叉层压取向薄膜，还涉及用于制造这种类型交叉层压薄膜的方法。

用于制造所述交叉层压取向薄膜的生产方法在GB-A-1,526,722中已经详细地公开了。在这个公知的发明文献中，该单轴的或不平衡双轴的取向薄膜是呈一种熔融取向的，且可能是很脆弱的，然而却总是与聚合物混合应用，它们在熔融取向的影响下，形成两或多相组织结构的聚合物是不能充分相容的，这种组织结构对于最终交叉层压材料的强度特性具有很明显的影响。为了提高抵抗这种撕裂扩散的能力，在薄膜之间的连接是一种普通的弱连接，但是也可以用点式或线条式的强连接补充。

这个公知发明的目的是提供一种在各个方面都具有高强度特性的薄膜材料。它的一个重要应用是作为袋子和类似的包装用品。

此外，根据上述的英国专利，该在熔融取向薄膜的交叉层状材料之后的横向拉伸最好是让该层状材料通过几套相互啮合的槽滚轮，而滚轮的槽是制作得如实际尽可能的那样精细的。也就是说，该层状材料通常是以连续方式在光滑滚轮之间作纵向拉伸的，并在上述的槽滚轮拉伸步骤之前、之间或之后进行的。(我对层状材料“Sandwiching”和层压材料“Laminating”之间的区别的看法是：层状材料可以包括，但不必包括薄膜之间的一种相互连接；而层压材料到总是包括这种连接)。

为了获得理想的能量吸收特性(例如抵抗冲击撕裂扩散的能力)，这种不同的拉伸步骤(接在交叉层状材料之后)最好是在该薄膜熔融范围以下低很多的温度上实施的，甚至可以在正常室温下进行。

另外，根据前面所述的英国专利，该交叉层压材料薄膜具有一个单向的或一个不平衡双向的熔融取向结构，这种薄膜已经可以在挤压工艺中在应用相对旋转的分模下制作出来，但是也可以在熔融取向的筒状薄膜作螺旋切割的基础上来完成。于是，该筒状薄膜可以主要在它们的纵向方向上用熔融取向处理，在凝固之后和在45°角之下作螺旋切割，并按顺序以此方式作层状排列，以致所述主要方向相互交叉。(也就是说，如果所有切割角都是45°时相互就变成垂直的了)。就此而言最近的W1PO公开公报WO-A-89/12533特别揭示了用于筒状薄膜螺旋切割的实际方法，而且揭示了一个获得熔融取向的适宜方法，如果希望，这种熔融取向可以和薄膜的机器方向(亦即连续方向)相垂直。这最后所述的方法包括：首先使该筒状薄膜从挤压模退出来进入一个螺旋运动以使该筒状薄膜具有一个熔融取向结构，它与筒轴线形成一个角度(例如30度)，然后按此方式对筒状薄膜作螺旋切割(例如在60角度下)，切割方式是使机器方向和熔融取向的主方向之间的夹角增加。这样，在应用上面叙述的实例情况下，该“螺旋运动角”是在30°下进行的，而切割工作是在60°角下实施的，依此在螺旋切割之后，熔融取向结构将变得与机器方向垂直了。这种薄膜可以连续地用这样一种薄膜作夹层，所述这样一种薄膜是在其纵方向(机器方向)作主要熔融一取向的，以便形成一个垂直的十字交叉形结构安排。

在现有提及的权利要求1前序中记述的一个特征是，该交叉层压材料呈现有一种因厚度变化造成的条纹型面。这种型面，在槽滚轮间进行拉伸时将总会形成的，除非采用特殊的保护措施，这将在以后讨论。根据上面叙述的英国专利的论点(特别是参见图8和9)，这些造成一种纵向条纹型面的厚度变化，在槽式滚轮拉伸的每一步骤中当拉伸方式受到干扰时就将紊乱地发生。当不扩大时，该条纹型面结构对于抵抗撕裂扩散的能力可能有积极的影响，且对于自身支撑性能也有一定的积极作用(指材料在一条垂直于其连续方向的直线上被弯曲时的刚度)。然而，当这种厚度变化造成的无规则型面是很明显的话，即它对于紫外线的的稳定性，可印刷性和抗湿气，香味物质和蒸汽的透过性会有极为不利的影响。

作为本工艺技术的一个专门特点，这单独的薄膜可以通过在槽滚轮之间的一起横向拉抻作用而相互粘接起来，且这种作用可以通过在薄膜上置有适合的表面层来加以控制，为此，这种表面层是通过共挤压在起始时制成的。在这种共挤压工艺中，应置有使这最终的层压材料薄膜表面层具有所希望特性的保证措施，并特别地使表面层能改进热封性或控制摩擦性能的保证措施。

对上面相关的公知技术的进一步发展揭示于US-A-4629525中。它描述了一个稳定的工艺方法，其中，一个上述类型的交叉层压材料被加至可以容许至少7％的横向收缩(亦即，该层压材料延续方向的横向和由槽滚轮制成的条纹的横向)，并最好也允许一个纵向的收缩。除了这个稳定的效能，即，意味着，这冷拉伸的层压材料在应用或储存期间并正常温度下就不再有收缩趋势了外，还有重要的边界效应。一个效应是，上面所述的厚度变化(该条纹效应)可以明显地得到减少，因为该横向收缩主要发生在材料过分横向拉伸时。另一种重要的副作用是在横向上的屈服点有一个明显的提高，第三个效应是使弱连接性能提高了，这种弱连接是螺旋切割的薄膜在槽式滚轮间最初进行相互压合时形成的。

这横向的收缩，最好是通过交叉层压材料来获得即在被褶绉同时得到一个适当的延伸，再送往一个热滚轮而获得(从一个可能连续通过更热的滚轮处理)，为的是，这些摺绉逐渐地在交叉层压材料收缩时消失掉。

这个专利文献还揭示了用于一般类型交叉层压材料的主层的共挤压薄膜的优选聚合物混合物，还揭示了特别的混合物包括：高分子量、高密度聚乙烯和线型低密度的或类似线型低密度的聚乙烯，其明显比最初所述的成分分子量低，为此其中可有选择地加入聚丙烯(这些交叉层压材料在上述专利的权利要求25-29中都作了更精确的定义)。

最后，所述的这个专利说明书还揭示了，用于制造袋子的交叉层压材料最好是用熔融取向的筒状薄膜在一个角度为10°和35°之间值代替45°的条件下切割制成。而对上述一般类型的交叉层压材料生产工艺的进一步改进揭示在WO-A-88/05378文献中。

此处，至少第一对槽式滚轮是有特殊构造和功能的。这些槽沟式的、精细的、圆形的“牙齿”具有倾斜的侧壁，在协调配合工作的槽滚轮上的侧壁是很精确匹配的，且它们在一个高的滚轮压力条件下运行，为的是，横向拉伸不仅是靠幅面拉伸而且靠该层压材料或层状材料的挤压即“横向压制”来完成(全部更详细描述在该文献中)。

应用这个方法，就能制作上面所述的质量提高的交叉层压材料，并且具有高度增加的生产能力。这种能力的提高所以能实现是因为在这个工艺方法中，可以将两层或更多层交叉层压材料一起制造出来，然后在该生产工艺的末端相互分离开。

这个发明者还在该工艺技术中结合了浮花技术，向置于靠近袋子热封的地方，它描述在WO-A-89/10312文献中，并且适于制造具有吸震或控制强度力性能的材料，从而，改进了由取向的或刚性薄膜材料制作的热密封式袋的冲击强度，所以它适于装粉未或颗粒状物品。

通过上面所述发明的组合方案，这个发明者能够用一个工业化和尽可能经济的方法生产，规格例如为60-80gm^-2的交叉层压材料的热密封的重负载袋子，这种袋子，在屈服点抗拉强度、抗穿刺能力，抗撕裂扩散能力和抗冲击性能方面已经证明优于用低密度或线型低密度聚乙烯在双厚度条件下制作的袋子。然而，由于这种规格“脆弱”的交叉层压材料缺乏自身支承能力，这些袋子还不能满足一般市场的需求，因为，自动的或手工的装填(“装袋”)操作被认为是太困难或不可靠的。就此而言，应该注意的是，一个平均厚度薄膜的自身支撑性能(它是薄膜刚性的一个表现)是随着其厚度的第二次幂而变化的。

为此，本发明的一个主要目的是，提供一种上述类型的具有明显改进的自身支撑性能的交叉层压材料。其他目的将出现在以后的描述中。

根据本发明第一形式的产品专门特征呈现在权利要求1特征部分中。这种较厚棱条的特殊弯曲形状，带有直接毗连的材料，亦即朝棱条主体一个侧边弯曲的，和相反处靠近其边界的材料可提供高的刚性，当该交叉层压材料是绕一个横向线弯曲时，而在棱条间为较薄的厚度(棱条)便于绕一个纵向线弯曲，这种对交叉层压材料的手式或自动操作也是重要的，因为，一个必需有自身支撑性能的片状材料经常要求，操作者或片材操作机在操作期间应使该片材得到轻微的弯曲。

这些棱条最好以一般有规则的形式被基本安置在该片材的整个宽度上。然而应注意的是，该生产工艺(以后将插述)可能对不同工艺参数的影响是十分敏感的，这就是一个为什么会存在与正常分布和正常棱条形式有十分明显的偏移的原因。

根据对交叉层压材料打算应用的情况，这弯曲的棱条既可以交替地安置成从该横向层压材料的两个表面突出来，(见图2)，也可以只从一个表面突出来(见图1)。

本发明的第二形式涉及前面所说在WO-A-89/10312中所述的拉伸方法的改进，其特别的改进是能有效的制作权利要求1限定的弯曲棱条结构，但是，还发现了其他的应用，因为可实现一个高度规律性的拉伸。

根据本发明的第二形式，提供了一个方法，其中，连续的聚合物薄片材料通过一个包括下列步骤的方法作双向拉伸的：

1，借助做压缩工作的槽滚轮的作用进行联合的横向拉伸的横向挤压；

2，在滚轮之间作纵向拉伸；

3，在槽滚轮之间进行一个第二成形和横向拉伸。

这个形式将在一般描述弯曲棱条结构的实施例和制作该结构的方法之后作进一步描述。

现在回到本发明的第一形式上，对于具有弯曲棱条的层压材料，这相邻棱条之间平均间隔最好是1和10mm之间，做法是在尖峰之间测量，然后取一个平均值。

在棱条边界间的材料的平均厚度，(指的是这些位置处，即，棱条的厚度与围绕和包括该棱条及几个邻近棱条的一个局部区域内的交叉层压材料的平均值相一致)至少是比棱条最大厚度低15％和最好是比棱条最大厚度低30％。

在该层压材料表面的一个给定点上的厚度应理解为从该点到相对表面的最短距离。在棱条中，这个距离通常不是沿垂直于该表面和通过这给定点的直线距离，因为两个表面是不平行的。

用测量材料的一个特定面积重量(在无张力阶段)和根据制作层压材料的聚合物材料的平均密度的经验值来计算材料的平均厚度。于是，这个平均厚度是在垂直该层压材料的整个平面方向上测得。

在将棱条的厚度与材料的平均厚度对比时，必须考虑在内的是，一般情况下，该挤压式薄膜材料的厚度会发生一个可观的变化(一般不低于+/-5％并经常是+/-10％)；而槽式滚轮，由于弯曲作用也可能产生一个位于中间部分的低程度拉伸作用，(所述中间部分是相对边缘而言的)；以及另一方面，这扩展作用(紧接在槽式滚轮拉伸之后和这种拉伸一般由香蕉滚轮完成)在中间部分一般是最有效的。因此，上述的对比必须是在一个局部的基础上，而不能是一个与整个交叉层压材料的平均值的比较。

一般说来，这在本发明第一形式中内在的厚度变化是不足以降低这些强度性能的，例如，极限抗拉强度，屈服点、抗撕裂扩散能力，冲击强度及穿刺能力。此说的原因是，在形成纵向线条部分的较薄厚度是可以通过一个较高程度的横向取向作用而得以补偿。然而，用粉末或颗粒物品装满的并用加热密封的袋子的冲击强度可能由于很薄的部分造成严重不利的影响。而且，这种袋可能沿着一条靠近热封处的直线立即破裂，其中这条线的材料在热封期间被熔化的，因而损失了所有的或大多数的取向结构。在本发明的一个优选实施例中，一般基本上其局部的厚度是不低于平均层压材料厚度的30％，并最好不低于平均层压材料厚度的50％。

位于棱条的凹形侧边上并靠近其两条边界处的两个切线平面间的夹角，这个夹角是最大值亦即图3中的V角度，应该优选在至少10°即取不同棱条的平均值，而最佳优选值为25°和90°之间。

这一点对自身支撑性能是很重要的，但是，在承受一个垂直压力时也给该交叉层压材料造成一个整体性，同时给它具有弹性。这种整体性和弹性对于这种交叉层压材料的操作性能是很重要的，而且也是本发明第一形式的一个目的。

在无张力状态下，在棱条的边界处或邻近处的材料表面要求应以与棱条的各自表面相对的方向进行弯曲，这一要求使得在该交叉层压材料中具有一个通常平坦的外表，而不是一般褶皱的外貌。例如在交叉层压材料中，其表面为凸形的棱条的表面就在棱条边界处或靠近(通常刚刚超过)棱条边界处变成凹形的。它也可以是保持基本凹形的，直至靠近或处于相邻棱条的边界位置，例如两个棱条置于交叉层压材料的相同表面上的情况。意图是，在靠近棱条边界的地方，表面的曲率变成凹形的，而在此处棱条是凸形的，反之亦然，而且曲率度在靠近边界处是相当高的(亦即曲率半径是小的)；然后在朝着下一棱条再增加之前又减少。在该交叉层压材料同一侧面上形成的相邻棱条的实施例的表面形状可以被认为是一个类似波纹的形状，并具有变厚的棱条部分，该部分具有一个与正弦函数正值部分相类似的轮廓型面(或者为负值部分如为此情况时)，但是还具有在棱条间相对拉长的部分(沿横坐标)。对于一个在交错表面上设置有棱条的交叉层压材料，该轮廓型面也是类似波纹面，也具有类似正弦函数的型面的棱条(定位于负值尖峰)，但是通过(沿横坐标)拉长部分又被分开来。

于是，本发明的交叉层压材料是不同于在WO-A-8805378揭示的和在图6中说明的产品的。在图6中说明的层压材料不具有加厚的棱条部分。亦即该交叉层压材料的每个侧表面通常是正弦曲线型面，且在最大和最小区域之间不具有拉长的部分。

在前面所述中，本发明的第一种形式已经说明了它的目的在于袋子和类似的应用场合，其中，在一个方向上具有很高的刚性而在另一方向上却是很低的刚性，这是所期望的。然而，在此形式的一个实施例中，棱条的较大厚度和它们类似u形的型面是被消除的，至少是部分被消除的，而成为一种横向线条的型式。这些线条作为“弯曲-线条”，这样，该交叉层压材料就可容易地弯曲了，不仅在绕纵向，而且绕横向线也一样。在这个实施结构中，目的是在交叉层压材料中引用整体性和垂直的弹性，同时它还提供一个高的柔性，这主要在类似织物的应用中是希望的，例如对于防水油布和覆盖膜的情况。

要消除厚度和U形结构型面可以在低于熔化点温度下通过压花工艺来完成，应注意的是，不应毁坏横向的撕裂性能，或者通过一个置于所述横向线上的拉伸，它如US-A-4285 100(Schwartz)的纵向拉伸一样。

作为这个实施结构的一个专门特点是，这种具有横向的“弯曲-线条”的生产可以在这样一个温度下实施，亦即它(温度)在与施加压力组合作用下，应产生一个强力的粘接，最好在这些线条上产生一个真正的熔接，虽然，其余的交叉层压材料是保持微弱粘接的或者根本不粘接。虽然对于抗撕裂扩散性能来说，通常是需要一个弱粘接的(如在序言中已叙述的)，然而安置在“弯曲-线条”上的强粘接具有的作用效果是，该交叉层压材料可以重复地和强烈地在两个方向上被弯曲，例如当一种防水油布在一个强空气喷射流中强烈换向摆动时而应没有层裂的情况。事实上横向“弯曲-线条”的应用(它同时又是强力粘接的线结构)不仅对于具有U一形棱条的交叉层压材料是很有用的，而且对于任何在权利要求1前序部分限定的交叉层压材料也一样。

如在前面结合权利要求1所描述的，经常有利的是，该层压材料具有较大的抵抗绕纵向直线弯曲的能力，但是抵抗沿横向直线弯曲的能力是较低的。然而，也存在这样的应用场合，其中，需要在所有方向上都有高的抗弯曲能力，例如，在用于胶合封底的袋常见的生产方法中的情况。对于这种应用场合，该具有纵向棱条如所述的层压材料应最好具有如此附加的特点，即，当在其纵向部分观察时，它是波纹形或锯齿形的。

这一点可以用简单的方式实现，例如，在袋生产线中，将具有所述棱条结构的层压材料首先通过第一套压轧滚轮，其中一个是橡胶滚轮，另一个是齿形滚轮，它可以是在轮牙的尖峰上是相当锐利的边棱结构，操作时如此进行即，该层压材料绕这些尖顶获得一个永久的弯曲，然后，通过第二套类似的压轧滚轮、用于使层材料在相反的方向上弯曲，这样，该层压材料可在一个方向上和另一方向上交替地进行弯曲。该V形(如所述)的纵向棱条在这种稳定的弯曲作用下具有一个重要的功能。

用于本发明第一形式的交叉层压材料的优选组成是三层-挤压成形的薄膜，它具有一个主要层作为中间的强度层和在表面的辅助层用于使薄膜之间容易粘接和用于使交叉层压材料具有热封特性，并且，所述主要层的薄膜包括：10-30％的低密度聚乙烯，其主要为线型，和其余为高分子量聚乙烯，高分子量聚丙烯或一种两者的结合。选择这些成分是用来使其除了高强度值和热封性外又提供一个高刚性。

本发明第一形式的生产方法是用于处理一种交叉层状材料，它在这一方向上被拉伸，该方向为横向于卷膜通过用槽式滚轮的生产方法的前进方向，并且在这个方法中，至少两层薄膜是连续地被层压在一起的，其特征是，所述的横向拉伸是在热塑材料的熔化点以下借助至少在交叉层压材料的交叉层状材料上制成一种波纹形的横截面形状而实现的，并在该所述的成形工艺期间或之后，至少在该交叉层压材料的一个侧面上稳定波纹形的尖顶部分，然后，借助使用槽滚轮对位于稳定部分之间的交叉层状材料进行横向拉伸，这种拉伸适于使处于波纹形状已稳定化的材料形状保持下来或使这些材料形状得到保存，再就是如果需要的话，接着对交叉层状材料进行热处理，为了是，使位于已稳定处理部分之间的材料，是沿着一个假定的基本位于该交叉层状材料的表面中间处的平面，并在一个局部的收缩区域内和在垂直于该卷膜运动方向的方向上收缩的，以致，任何在槽滚轮横向拉伸操作中已保存的这些波纹形结构的已稳定处理的部分至少部分地被重新整形，以便构成一个具有如权利要求1所限定的变厚棱条，即权利要求1所说的棱条型面交叉层压材料。

更实际的是，这种交叉层状材料的波纹形结构是应用槽或滚轮完成的。这种简单的，但不是最有效的使波纹形结构的顶端部分具有稳定的弯曲形状的方式是在接近材料熔化点时实施这一成形工序。该材料首先被加热至上面所述的温度，然后在一个滚轮上或者在两个轻微相互啮合的槽滚轮之间成形，滚轮的温度是保持在大大低于该交叉层状材料的温度的，为的是避免材料在槽滚轮或滚轮的尖顶上产生拉伸。该交叉层状材料在进一步加工之前被冷却下来。

进行这种稳定化处理的另一个方式是应用辐射条件下进行交联。这些要进行稳定处理的弯曲部分被辐射，例如，用加速电子辐射法，同时，其余的交叉层压材料是不被辐射的。一个适宜的交联剂可以附加在挤压成形工艺中。这样可以提供一个很有效的稳定作用，但是在实际生产中是相当复杂的。

实现弯曲部分的成形和稳定的最实际和最有效的方式是，使这两个作用通过应用压缩工作的槽式滚轮作为一个工序来实施。这就意味着应用槽或滚轮，其中，槽具有向外倾斜的侧壁，每个侧壁具有一个部分，它与在相对槽滚轮上的一个类似部分相匹配(亦即在运行期间相互间是基本平行的)，并且这些槽滚轮是是在一个高滚轮压力下运行的，以便挤压位于这些平行部分之间的材料。此处请参见WO-A-88/05378，它已经在本发明说明书的技术背景中作了描述，例如见所述公开文本的图2。为了应用本发明的第一形式，在槽滚轮顶部的拉伸至少在交叉层压材料的一个侧面上是应该避免的或者应最小的，为的是，使这些部分变得比已经被挤压过的部分厚一些。

条件可以被有效地适应，甚至增加位于滚轮槽顶部上的交叉层状材料的厚度。

已经发现，在应用压缩作用力下的成形具有一个足够的效应。

在压缩拉伸期间，并在一个槽顶端的正中间可能附带地发生一个少量的拉伸，结果在一般U-形的棱条的中央形成一个狭细的部分，在这些细部分中，这些另外方式的凸形表面可能意外地面为凹形的(见图4)。只要这个现象不干扰棱条的一般特性，那么该产品和方法就仍将属于本发明的范畴。

为了能够在挤压时应用高压力和在将槽滚轮表面相互装配后保持一个高精度条件下拉伸宽薄膜，该拉伸装置在交叉层状材料的整个宽度上最好被分成几段，正如在前面WO-A-8805378中详细揭示的那样，见图3，4和5。

正如前面已讨论的，该8805378揭示了，那些企图成为两层或更多层的交叉层压材料的片材可以一起横向拉伸，即一层在另一层的顶部上，在这压缩工作槽滚轮之间进行，然后再被分离。这个与本发明第一形式有关的生产工艺是特别有利的，不仅因为高的生产能力和改进了被相互分离的表面质量，而且当在这一操作工序期间交叉层材料是相当厚的情况下，因为将材料挤压至位于槽滚轮顶端的部分是较容易的。

该材料在作排列成交叉层状材料之后不需要纵向地拉抻，然后在大多数情况下，该交叉层状材料，在一个至稳定步骤的其它的步骤之前或正好在这其它步骤时是纵向拉伸的，对实施稳定工序是无关紧要的。

一个特别有效的和合适的生产“U-棱条”结构的方式是将本发明的第二形式通过开始交叉层状材料的处理结合到第一形式中，即用第一压缩槽滚轮拉伸，然后，该交叉层状材料作纵向拉伸，接着再一次在压缩工作槽滚轮之间被处理，同时，这第二压缩槽滚轮的加工和由第一压缩拉伸产生时波纹相适合，为的是，这第二压缩槽滚轮拉伸的作用应增加位于棱条部分的材料之弯曲率和稳定性，该棱条部分是在第一压缩工作槽滚轮之间开始形成的。这种两个生产工艺(序)的“配准”当前不是任何特别的问题，只要所有三个上面所述的拉伸步骤实施使交叉层状材料排齐从一个滚轮运行到下一滚轮，同时在所说滚轮之间仅仅是短的距离。

在安置得相互靠近的滚轮上进行纵向拉伸期间，这些波纹形结构将有部分地消失，这是由于聚合物材料在其纵向拉伸期间会在横向上有收缩的倾向，但是至少总会留下纹波的痕迹，这就使第二槽滚轮工序的“配准”容易了。

关于本发明的第二形式将在下面进一步描述。

该交叉层状材料的总的纵向拉伸可有效地分成两个步骤，一个步骤如前面已述的，这第二步骤直接跟在第二步槽滚轮压缩处理之后。在这第二步骤之前，该交叉层状材料最好进行冷却，以便保护波纹结构或“保存”这些波纹。

该交叉层状材料在从第二压缩处理出来和在一个依次地纵向拉伸之后就可以直接进行热处理工序，即在轻微地拉伸或用熨平的条件下进行处理，但是，通常在该热处理之前，希望一个较高程度的横向拉伸，这一点可以通过应用一个简单的槽滚轮拉伸工序来完成，亦即，这交义层状材料只接触位于槽表面型廓的顶端上那部分槽轮表面。

如果只应用一个步骤的压缩横向拉伸工艺时(或另一工序用于弯曲部分的成形和稳定)，那么这种简单的槽式滚轮工艺必须应用在任何情况。

当作为一种措施是，为使交叉层状材料已稳化处理的部分中保持存留曲线形状，即这个拉伸工序最好在靠近室温例如在15-40℃之间下实施。

根据本发明的另一个形式是提供一个如WO-A-8805378所述的横向拉伸一薄膜的生产方法的改进。该方法是将薄膜或层状薄膜经过相互啮合的从动的槽滚轮之间来进行横向拉伸。所述滚轮槽是环形的或螺旋形的，并且薄膜只接触位于槽表面型廓的顶端上那部分槽轮表面，其改进在于，为了在拉伸期间，消除拉伸热和保持聚合物材料处在希望的温度上，一种流体，最好是空气或水，直接通过槽滚轮之间的间隙，该间隙位于该聚合物材料的一侧或两侧面上。已经发现，这种措施，可附加到弯曲形状的保护存留上，亦即，可帮助使拉伸均匀化，因此这一措施可以有效地被应用到槽滚轮之间的在低于其熔化点下任何可拉伸的聚合物薄膜或层状薄膜的横向拉伸，特别是在材料倾向于收缩而不是正在均匀拉伸时更好。这种收缩倾向在聚合物材料于给定的温度下刚性较大时，和在该交叉层状材料的取向的主方向和机器方向之间的夹角是比较小的情况下将是最明显。

虽然这一形式的方法通常可应用于槽式滚轮拉伸，但下面的叙述却再次涉及具有U形较厚棱条的交叉层状材料的获得方法。

该交叉层状材料以波纹的形状离开槽式滚轮，它具有一种波纹形状不需要和弯曲部分的原始成形具有任何关系。

该交叉层状材料从边缘到边缘的宽度，是沿波纹式的形状测量的，再被从边缘到边缘的直线距离所除，就表示出平均的横向拉伸率。这种拉伸的一部分将在热处理工序期间通过收缩而被消除，然而仍有一部分必须保留在最终产品中。而按机械法确定的收缩量和热处理温度必须仔细地调整到使得在已稳定处理的部分之间的材料得以弄直，同时避免消除稳定部分的弯曲形状，或者允许这种形状的复原，如果此前它已失去的话。

这种控制的横向收缩可以在一个炉子中完成，然而该交叉层状材料的边缘是靠传送装置导引的，但是更方便地是通过将均匀褶皱状态的层状材料喂给一个或多个热的滚轮上，适当形成的褶皱的层度，连同横向收缩情况需要的低横向张力。这是横向收缩的方法的一个新应用，这方法描述在US专利No4629525中，可参见前面。通过正确地调整褶皱的程度和保持一个较低的纵向张力，该系统就能允许一定收缩(程度)和建立必需的低张力，并且被加热的滚轮也将完成一个熨平的效能。

在这一处理工序中，在单独的薄膜之间的粘合力就可以增加到希望的最终数值。

作为优选的交叉层状材料也被允许有一个与横向收缩同时发生的纵向收缩。

对交叉层状材料的褶皱程度的控制，当该材料满足加热的滚轮或第一加热滚轮时，就可以用不同的方法来完成，其中作为优选的方法，现在将要说明的。

从第一槽式滚轮单元出来的交叉层状材料是在一个拉伸一机构中或应用香蕉滚轮或类似的来作横向拉紧的，而在这些滚轮间的相互啮合是被调整的，以致在拉紧后的宽度是基本上等于希望的最终宽度的。在这一状态下，该横向拉紧的交叉层状材料被送入最后一套相互啮合的槽滚轮中，从而得到正好给出希望程度的褶皱结构。在这最后一套槽滚轮和第一加热的滚轮之间所进行的是没有伸展的加工。

为了提供用于收缩的合适状态，这进入热处理的褶皱程度最好是处于这样一个数值上，即，当它离开最后热滚轮时，仍然在材料中有几个窄褶皱，然后这些褶皱借助很轻微的拉伸例如用一个香蕉滚轮来消除。在该热处理之后，该交叉层状材料冷却到周围的温度。如果这个方法包括将该层状材料分离成几层交叉层压材料的工序，这个工序最好作为最后一步来实施。

正如在本发明技术背景描述中出现过的，与本发明相关的公知技术是从一般的单轴的熔融取向开始的，这种单轴取向通常是一种很弱的聚合物混合物的取向结构，该混合物能与这种熔融取向结构相结合构成一种小纤维状组织结构(“聚合物的颗粒”)。本发明范围既不局限在应用这种混合物，也不局限于将用这微弱熔融取向的薄膜应用于交叉层状材料上。单轴的或不平衡双轴取向的且要以螺旋切割的筒状的薄膜可以在低于熔化点下取向。在这一方面，已经注意到，强化取向的或介质强化取向的薄膜(单轴的或不平衡双轴取向的)其在构成交叉层压材料后被进一步拉伸，通常沿一个取向的主轴接受很强的卷挠的倾向。然而，通过应用本发明的第一形式，这个倾向就可以借助该U形的棱条加以制约，并且当希望时，就可以最初的薄膜中获得一个更强的单轴特性是可能的。这个效能的获得是本发明的又一个目的。

下面的内容将涉及本发明的第二形式，这就是在权利要求24中限定的改进的拉伸方法。应该注意的是，这第二成形和拉伸步骤，最好但不是必需，是可借助横向拉紧和横向挤压的结合作用，在压缩下完成的。正如以前已提及的，这第二形式是特别适合于作为制造U-棱条层压材料的第一步骤或多个步骤，亦即用于弯曲部分的成形和稳定。然而，该方法电可以有效地应用于其他目的。因此，如果以后的生产工艺不是如以前所述安排用于保持和恢复U形结构的话，这最终的产品可能完全没有这种弯曲部分的，但是可具有均匀度，这对于在槽滚轮之间拉伸的膜片材料是少见的。

通过一个以后的光压生产工艺，它甚至可以在室温下实施，就很容易地使厚度达到完全均匀的，如果希望这样的话。实施例2和3将代表了拉伸的膜片之不同的结构形式，这些膜片材料就是应用本方法制成的，上述实施例还将说明在用于达到这些结构形式的工艺步骤间的不同点。

还应该提及的是，虽然，这个拉伸方法特别适用于制作交叉层压材料，而更特别地适用于由聚烯烃制作交叉层压材料，一般说来，所有热塑性的，可拉伸的片状材料都是适用的。包括不是层压的膜片材料。

存在着两个可选方案以用于压缩横向拉伸和成形的两个步骤配位或“配准”一个是调整位于进入最后成形步骤的槽滚轮的薄膜上波纹结构间的间距，并使这些滚轮的槽之间的间距彼此协调一致。在这一方面，应该注意的是，由于弹性回复力，这离开第一成形步骤的槽滚轮的波纹结构的薄膜将试图以相当大的作用力膨胀，因此，这就倾向于增加波纹结构间的间距，另一方面，这些薄膜在纵向拉伸工艺中又将试图在横向上收缩，同样也是以相当大的作用下，因此这就倾向于减少这个间距。通过适当的选择工艺条件，这些相反的倾向就可以导致相互不平衡，但是一般说来这不是一个实施“套准”的方便方式，因它将严格限制拉伸率，滚轮压力和拉伸温度的选择。然而，如果该网状物的膨胀或收缩(当可能是此情况时)是在希望的条件下通过实验测知的，那么第二成形步骤的槽滚轮就可以用一个预先计算的槽间的间隔作结构设置，这样，该间隔与波纹结构之间的一个精确配合就可以通过稍微调节工艺条件来实现。

应该注意的是，当波纹结构是较深时，它们就表现出一个在第二成形步骤的槽滚轮上的明显的“进入轨道”的倾向。因此，如果，这些槽滚轮的间距和波纹结构的相应间隔不能精确相互配合的话，就仍将存在着在膜片宽度上各个间隔的“套准”问题，而且这些间隔可能是比较宽的，且一起覆盖大部分的宽度，但是，在这些“配准”的间隔之间将存在狭窄的间隔，其中，这些结构将是无规则的。

实现该“套准”的另一方式是使用的第一和第二成形工艺中具有同样间隔的槽滚轮，在保持该膜片所经过的各套滚轮之间距离足够小以给该膜片以大作用力保持膜片上波纹结构间的间隔是不变的。最好，用于保持波纹结构间的间隔为不变的作用力是通过进给滚轮增加的，所述进给滚轮是该膜片在离开第一成形工艺槽滚轮之后和在接触第二成形工艺槽滚轮之前经过的那些滚轮，它们具有导引的轨道，具有和如第一和第二成形工艺槽滚轮上的间隔相同的间隔。

如果在两个成形步骤之间应用光滑的滚轮，而且在各套滚轮之间仍采用一个很短的距离，那么，在膜片上就可能偶然出现不规则的条纹区，但是一般说这些结构将变得有规律性。

在该拉伸方法的又一个实施例中，用于第一和第二成形工艺的滚轮上的槽结构是仅仅适用于挤压在条纹区中膜片的，而成为波纹结构尖峰的膜片部分是不被挤压的，这样，该第一成形工艺挤压的条纹区是较宽于由第二成形工艺挤压的条纹区的。

关于在成为尖峰的膜片部分上避免任何挤压作用的工艺已在WO-A-88/05378中公知的，这个实施方案的专门特征是，该第一成形工艺将它的挤压作用施加在(膜片)较宽的面积上，并有效的形成波纹结构，如果它符合第二成形工艺的槽滚轮的话，因此，就最容易于“进入轨道”然而，另一方面在第二成形工序期间若是希望时，挤压比较狭窄区域保证在最终产品中，可保持较厚的“棱条”结构，例如，“U形棱条”结构，它已在本说明书中详细描述过。

这从第二成形工序中出来的膜片可以应用在特殊目的的场合，但是，通常，进一步的纵向和/或横向拉伸工艺是在这个第二成形工序之后实施的，例如为了制作已述的“U-棱条”的层压材料。

就此而论一个实施方案的特征在于，该膜片在第一成形工艺之前被加热的，并在第二成形工艺之前和期间都保持在基本不变的温度上，且在以后的拉伸之前被冷却。这种冷却有助于保护这种弯曲率或弯曲率的存留，因为在制作上述“U形棱条”层压材料时需要的。它还强化最终产品的抗撕裂强度和改进槽滚轮间横向拉伸的均匀度，如果拉伸的后面是一个在横向收缩下的热处理工序的话(如在本说明书序言中已述的)。

最后一个实施方案的特点是，该膜片要在光滑滚轮间进行光压工序，即在最后的横向拉伸步骤之后，在最终应用该膜片之前完成。

正如已经叙述的那样，依据本发明第二形式的拉伸作用在应用槽滚轮下，与公知的拉伸工艺相比通常其均匀性高，甚至当选定一个低的拉伸温度时也能满足几个目的之要求。如果根据这个第二形式的拉伸工序，包括以后的拉伸步骤，不能单独地给出一个完全均匀的膜片厚度，而且需要的话，那么这种均匀性借助已述的光压工序是容易达到的，即使在光压期间的温度处在或大约在室温下，例如直到50℃。

而且，本发明也包括实施任何符合第一和第二形式两者方法技术方案的设备。这些设备的结构出现在方法的插述中，也表现在设备附图上。

下面，结合附图说明本说明。其中：

图1表示本产品的具体结构，其中，未成形的棱条是只从一个表面突出的，

图2表示了棱条从两个表面突出的具体结构，

图3表示一个棱条和邻近材料的较详细结构，

图4表示一个不规则的棱条，但仍属于本发明的范围；和

图5表示一个优选的生产流水线，它用于本发明第一形式的“U形棱条”结构，又可作为本发明第二形式的工艺流程图；

图6A和6B表示适于实施图5工艺方法的设备简图；

图7和8是表示槽式滚轮对的截面图，其中，它们的表面间有一定间隔；

图9是一个生产线简图，适用于实施本发明第二形式的工艺方法；

图10是一个通过图9中一个滚轮表面的截面图；

图11是一个通过图9中另一个滚轮表面的截面图。

图1和2表示的是较厚的棱条，它们的横截面形状如一个扁平的U形，而且，相反方向的弯曲部位于或接近棱条的边界处。图1中所示的交叉层压材料的横截面部分通常是这样制成的，例如将用“横向压制”工艺(亦即通过槽式滚轮的压制工作)使四层薄膜压在一起，所得的交叉层压材料的截面部分在该生产线的末端分离成两层交叉层压材料，此时，只应用“横向压制”工艺的一个步骤。在更有效的工艺规程中，应用了两个相互配准的“横向压制”步骤，同时，其间产生纵向的拉伸，这样，图2的横截面形状也就通常制成了。然而，这种横截面形状一般说是仅仅应用一个“横向压制”步骤的结果，随后没有任何另外的工序。

图3表明了角度(V)的定义，它是两个切线平面的夹角，而该两个切线平面位于棱条的凹面侧并靠近其(棱条)两个边界处，此处，这个角度是最大的，至少为10度，这里指的是对不同棱条沿交叉层压材料的横向取一个平均值。

图4表明了一个V形的棱条形状，它是可以这样制成的，即在棱条成形的槽式滚轮的顶部产生一个微量的拉伸。这种偏差是可以接受的，因为，依此可以应用较便宜的机器。

图5的工艺流程概括了最优选的生产工艺，它含有“横向压制”的两个步骤(步骤4，6)，并且，这些制成层压材料棱条的生产步骤(步骤9，10)在前面已经作了详细描述。

实施例1：

这个实施例是以WO-A-88/05378中的例3为基础的，同时，做了一些改进，此后将作说明。

这个实施例涉及到在工业生产工艺中，应用一种技术制造一种高强度交叉层压材料，其中，该片材料被拉伸，并且压合成两层厚度的层材，和在该工艺的末端进行分离。每层(材)是一种共挤压薄膜和包含：(1)一个表面层，它在生产工艺中用作分离层，而且，同时它改进了热封特性(以后参见分离/密封层)和

(2)另一个表面层，它可改进该层压材料相互之间连接(封闭)的性能。

一个筒状的薄膜被挤压成形，它包括一个位于中间的基本层，在该层中，强度是基本上保持的，还包括上面已述的分离层和叠合层。

这三层材料分别占该总薄膜的75％(主层)，15％(分离层)和10％(叠合层)。

该挤压成形的薄膜的规格是62gm^-2(克/米²)。而这挤压成形的基本层包含70％的HMHDPE(其密度为0.95)(熔融指数约为0.05，依据ASTM D-1238，E条件)；20％的已烯型LLDPE而熔融指数为0.8(ASTM D-1238，E条件)；和10％的丙烯均聚物，其熔融指数为0.3(ASTM D-1238，L条件)。

该叠合/密封层包含70％的上述LLDPE和30％的EPDM(三聚乙烯丙烯)紧密混合物，其熔融指数为0.4(ASTM-D1238，E条件)，而商业名称是“Nordel NDR 5715”。

该挤压成形的温度是240℃，该环形的挤压孔的直径是385mm，脉动比为1∶1.2。这种筒状薄膜的每幅薄膜是在低于30度角度下作螺旋形切割而成的。并且，四层这样的薄膜(每层具有的宽度约为1250mm)被叠合起来，同时，表面层相互对着以下列顺序进行拉伸：

(1)叠合层对叠合层，

(2)分离/密封层对分离/密封层，

(3)叠合层对叠合层。

开始，这四层薄膜的叠合体(还未粘接在一起)在一对滚轮上被预加热至约50℃，然后在张紧状态下被送入图6A和6B所示的设备中，下面0还将进一步描述。

图6中的设备包括一个长槽式滚轮9和在滚轮9的相对(两)侧的相互摆动的短槽滚轮排10和11。每个这样的滚轮都有一个如图7的槽轮廓。每个槽包括一个基部6a或6b，向外倾斜的侧壁5a或5b和一个顶部7a。相对滚轮的侧壁5a和5b在它们的一部分长度上是平行的。每个基部6a和6b是如此确定尺寸的，即，保证薄膜在顶部和基部之间不被压缩，即使薄膜在侧壁5a和5b之间被压缩的情况下。这一点是将每个基部进行相应的造型实现的，为此，在薄膜和基部之间设置一个小空间8。在一个滚轮上的顶部7a最好有间距约1mm，实际上例如为1.4mm。而侧壁之平行部分之间的夹角是55°，且在顶部的曲率半径为0.2mm。滚轮10和11是如此安装的，即，通过任何选定的作用力可使它们压到滚轮9上。在实际应用中，滚轮9是借助未示出的装置驱动的，而滚轮10和11可以借助滚轮9并通过膜片4来驱动。

该设备包括一个纵向拉伸单元，其由四个光滑的滚轮17，18，19和20组成，它们在保证给定拉伸度的速度下被驱动，同时19和20形成一个辊隙，此外它还包括至少两个相互啮合的槽式滚轮对21，22和24(25)。这些滚轮以图8所示的结构设计，并都是从动的滚轮。

用于横向拉伸膜片4的普通啮合滚轮A和B见图8所示，它们具有环形的槽，该槽包括一个基部3a，3b，侧壁2a，2b和顶部1a和1b。一个滚轮上的顶部具有一个约4mm的间距。

在第一套传统的槽式滚轮21，22之后，该交叉层状结构就通过香蕉滚轮23，它轻微地拉伸和扩展这交叉层状结构，从而消除由槽式滚轮21和22造成的褶绉。

然后，该膜通过第二套传统的槽式滚轮24和25并形成褶绉的形状，并没有进一步的拉伸，接着，通过加热至80℃的滚轮26，27，它们熨平这褶绉的交叉层状材料。这些滚轮21，22，24和25对该层状材料提供横向拉伸，该膜材必须是相当冷的，同时相继通过这些滚轮，即使增加厚度部分的存留形状也不被保持。

为此，设置一个具有周围温度的空气喷射器，通过槽式滚轮21，22和24，25间的辊隙对着该交叉层状材料的两侧吹气，以冷却它并除去滞留的热时，由此，就使“收缩”的倾向降至最小。该周围的温度是33℃(在一个热带国家试验得出)。

该长形滚轮9是由25个分段构成的，每个长度为60mm并由硬化钢制成，还有两排短滚轮，每排包括13个滚轮，也由硬化钢制成，每个短滚轮一个上述分段相配合。每个分段在每个端部都终止在一个半槽(宽)处，该半槽(宽)比另一槽的半宽约大0.05mm，这样做为的是允许在装配滚轮时造成的误差。同时，还可防止该薄膜层状材料的狭窄区域以免因滚轮10上的端部牙以及滚轮11上的端部牙造成的强烈挤压。这些分段在共同的中心线上用螺纹沿轴线牢固的固定在一起。该分段具有一个200mm的直径，而短滚轮具有一个150mm的直径。该膜材进入滚轮的速度是大约25m/min(米/分)。

在槽式滚轮9，10，11上的滚轮压力要调整到这样一个数值，它尽可能高至在交叉层状材料中不产生孔洞的压力，实际上为每厘米长度上200公斤。

正如已叙述的，该交叉层状材料被预加热至50℃，而用于“横向压制”(9，10，11)和用于以后纵向拉伸(17至20)的滚轮是保持在40℃。

这种纵向拉伸的设置使得在最终产品中达到一个1.25∶1的拉伸比。

在纵向拉伸之后应用的第一套相互啮合槽式滚轮(21，22)应设置得使最终横向拉伸比达到1.33∶1。这个最终的面积拉伸比为此应是1.25×1.33＝1.66∶1。因为这原始的薄膜规格是62gm^-2，而最终的薄膜是两层；这就意味着最终的规格应是(2×62)∶1.66＝75gm^-2。亦即这最终的规格可直接地得到验证，如以后还要叙述的。

这样，如在WO-A-88-05378例3中叙述的那样，在“横向压制”(9，10，11)和纵向拉伸(17至20)之后，离开第一套槽式滚轮(21，22)的交叉层状材料，在进入第二套传统的槽式滚轮24，25之前，通过香蕉滚轮23得到轻微的拉伸。在通过第二套槽式滚轮24，25之后，从交叉层状材料的边缘到另一边缘的距离是保持不变的，但是不像所述实例中的状态那样，这第二纵向的拉伸是可忽略的，而后这褶绉的材料进入已加热的滚轮26，27处，以做热处理；这些滚轮被加热至80℃，并在这种热处理的终止阶段，该材料实际上已达到了这个温度。

在这最后套槽式滚轮24，25和第一加热滚轮26之间的纵向张紧力是保持在高数值上的，因此由于这些槽式滚轮在材料中导致的褶绉就可以达到很均匀地分布，但是，在到热处理的进入处，这纵向的拉紧力要减小到实际的最小值(亦即，在滚轮26以外)，为的是使热滚轮和材料之间保持小的摩擦，以使横向收缩造成的褶绉得到消除。此外，此处一个高的张紧力将会造成一个过度强烈的熨平效应，此外，这种低水平的张紧力还允许材料在纵向上拉伸，因此，使其尺寸得以稳定。为了使张紧力能够实现上述的变化，滚轮26是在一个控制的速度上被驱动的，并与橡胶滚轮28一起构成一个间隙。27和28是惰性滚轮。

在热处理单元26，27和冷却单元滚轮29和30之间，设置一个用于扩展的能很轻微作用的香蕉滚轮31。29和其反向啮合的滚轮32是被驱动的，而30是惰性空转的。沿生产线的张紧力是通过张力-控制-滚轮32，33，34，35和36控制的。

在最后对槽式滚轮24，25之间的相互啮合是要作很细心调整的，以便使材料离开这热处理的最后滚轮时，在其中仍然留有一些细小的褶绉，但是在轻微的香蕉滚轮作用之后就没有任何褶绉了。

如在实例3中叙述的一样，通过在第二和第三薄膜之间的剥离工作该材料而被分离成两层交叉层状材料。该横截面在显微镜下检验，并用受其自身重量作用的一条带，通过对边缘的弯曲以鉴定其自身支撑性能。

普通的LDPE-薄膜的不同样品要作类似的对比试验。

该横截面是图1所示的类型，其角度V(参见图3)典型值是30°，而棱条中央的厚度大约是棱条间平均厚度的1.5倍。

根据已述的试验，该自身支撑性能与一种规格为140gm^-2的LDPE-薄膜的性能相一致，然而该交叉层状材料的规格是73gm^-2，它与前面已述的计算值接近一致。

实施例2：

这个实施例的一个目的是验证本发明的第二种形式，其中，一个在两工艺步骤中的膜材在一个“配准(registered)”系统中的压缩工作用槽式滚轮之间被横向拉伸和成形，同时在这两个压缩拉伸步骤和成形步骤之间作纵向地拉伸。

本实施例的另一个目的是验证一个导致图2所示横截面形状的特别有效的生产工艺，也就是说，这个以交错排列的(结构设置)棱条都是凸的侧边形状且位于交叉层状材料的一个侧边和另一侧边上的，(与用实施例1的生产工艺制成的结构或结构设置相反)。

这个生产工艺遵从图5的工艺流程。除了在步骤6和7之间施加一个第二纵向拉伸步骤之外。

该共挤压薄膜的成分，挤压状态，螺旋切割的位置和用于所有层状材料的4螺旋切割薄膜的结构设置都如同实施例1描述的一样，除了共挤压薄膜在一次试验中的规格是65gm^-2，而在另一次试验中是130gm^-2。这样，在该生产工艺中包括4层薄膜的层状材料，并各具有一个30度的角度，该角度指的是该纵向薄膜方向(机器方向)和熔融取向之间的夹角，同时具有这样安排的熔融取向，以致两层由该生产线末端出来时的层状材料两者都为交叉层状材料。

“U形棱条”的这种联合拉伸，分层和成形是图6A所示的生产线完成的，除了这用一个方框表示的设备现在用图9简化说明滚轮生产线。

该拉伸生产线和拉伸工艺的一般描述：压缩地横向拉伸和成形的第一步骤发生在与该薄膜-层状材料的一侧槽式滚轮37和两个相互摆动的短的槽式滚轮列38和39为另一相对侧之间。而相似的第二压缩步骤发生在槽式滚轮40和2列短滚轮41及42之间。

这种用于压缩拉伸和成形的每套设备包括(见图6B)滚轮9，摆动短滚轮列10和11以及相连接的装置12，13，14和15，还有与图7所示一致的槽滚轮的表面结构。该滚轮和型面结构的尺寸规格下面将说明。

为了承受压缩作用的高应力，这种型式的每个槽滚轮都由硬化钢制成，而型面结构用机械加工到一个+/-5μ(micron)的精度。

该4层薄膜层状材料出自一个滚轮单元(未示出)其中，它被加热到60℃。并且在它进入槽式滚轮37，38，39作第一次横向拉伸和成形之前而被光滑的啮合滚轮43/44所接纳。从滚轮37，它进入由滚轮45，46，47和48组成的第一纵向拉伸设备，然后接触滚轮40，41和42以便进行第二次横向拉伸和成形。为了“配准”这两次成形步骤，滚轮45和46的表面结构具有如图10和11示的导引的轨道。关于这种导引结构以后还将说明。在些部分机械设备中的主要纵向拉伸工作是在滚轮45和46之间完成的。

这经过拉伸的层状材料然后进入第二纵向拉伸设备，其由平滑的滚轮49至55组成，并继续进行下去如图5所示的工艺流程，或者换句话说，继续进行图5中编号7至12的步骤。正如由此明显看出的，该4层薄膜的交叉层状材料在全部生产流水线的终端是被分离成两个双向拉伸的2层式层状材料。

所有滚轮都配有驱动装置，除了置于摆动列38/39和41/42中的滚轮，还有除了滚轮44，48和55(它们都是通过薄膜层状材料仅由反转滚轮驱动)。44，48和55是橡胶涂层的滚轮用以形成一个压轧，然而，所有其他的滚轮都是钢滚轮且具有一个内部水循环装置，或是用于保持该薄膜层状材料温度，或是用于冷却作用，视情况而定(见后面所述)。

温度：

如已所述，进入啮合滚轮43和44之间的层状材料在设备中已经被加热至60℃，未示出。而且，滚轮43被加热至同样的温度。该用于压缩工作的槽式滚轮37，38和39应该保持在比薄膜层状材料稍低一些的温度上。如果它们错误地获得较高温度时，那么将存在一个危险，即如图4所示在棱条的中央产生一种“收缩”，或者比所示的还要深化。因此，滚轮43和支承装置以及其中置有短滚轮38和39的壳体都应保持在50℃，并且在38和39上持续地吹送环境空气，环境温度大约20℃。在第二横向拉伸和成形工艺步骤之后，该层状材料被冷却至大约20℃，然后进一步实施任何必需的拉伸，此后，在热处理之前的所有步骤，层状材料都保持在大约这一温度上。所以，图9中的滚轮49至54和21，22，24，25，26及27都控制保持在20℃的温度上。

在第二步骤期间的主要纵向拉伸发生在52和53之间，其间，层状材料可以借助通过滚轮49至52而得到充分地冷却。如在实施例1中一样，加热处理的滚轮温度(29和30，见图6A)保持在80℃。

滚轮的速度，拉伸比率：

当滚轮的速度在后边内容中叙述的时候，它要涉及到圆周速度。

在整个拉伸线的末端处速度，亦即在分离成两层交叉层状材料以后，是设置在60m/min(1ms^-1)的数值上。

为了避免褶皱，滚轮37运行比滚轮48快5％，而为了确保到滚轮45有一个精确的传递，这个滚轮45运行比滚轮37快5％。滚轮45和46之间的速度比率是可以改变的，而这个比率确定了两个成形步骤之间的主要纵向拉伸工作。这个比率的调整方法将在以后描述。滚轮47以与滚轮46相同速度运行。

为了生产出具有最佳强度特性的产品，这纵向拉伸的层状材料最好是在滚轮47和40之间，至少是部分地，进行松弛。为此，这些滚轮速度之间的比率而是可以改变的。这个比率主现上要调整到这样一个数值上，它使层状材料中分布最小的张紧力，并同时不会产生任何的褶皱。

该平滑的纵向拉伸滚轮49，50，51和52彼此以相同的速度运动，但比滚轮40快5％。在52和53之间的比率也是可以改变的(关于调整工作见后文)。54和55以与53相同的速度运动。关于在经过拉伸工艺线中(见图6A)其余部分期间，张紧力的设置安排是与实施例1中描述的相一致的。

在最终产品中规定的纵向拉伸比是是1.35∶1。这一点是通过反复试验来实现的，亦即，在改变滚轮45/46和52/53之间速度比率的同时，保持这两个比率相等。

这在充分纵向拉伸之后应用的第一套槽式滚轮(21，22)的相互啮合作用应设置得能达到最终横向拉伸比为1.35∶1，亦即与纵向拉伸比相同的值。因此，最终的面积拉伸比是1.35×1.35＝1.82∶1。这一点是与分离成两个2层(材料)之后的最终规格相一致的，在一个试验中，为65×2∶1.82＝71gm^-2，而在另一试验中为1.30×2∶1.82＝143gm^-2，因而它是可以直接确定的。像在实例1中一样，在最后一对槽式滚轮(24.25)之间的相互啮合是很细心调整的，为的是，当其离开热处理的最后滚轮时，在该材料中仍有一些细的褶绉，但在香蕉滚轮31的轻微作用之后就没有褶绉了。

滚轮表面的结构，滚轮之间的距离，滚轮的直径，滚轮的压力

如前面所述，滚轮37，38，39，40，41和42的表面是按照图7所示的原则设置的。更特别地是，槽表面之平行部分间的夹角是55°，从各个顶部的中央之间测得的间隔是1.60mm，亦即比实施例1中采用的值大0.2mm。这样做的原因是，机器必须能拉伸较厚的层状材料，亦即在第二次试验中为4×135gm^-2，它是与大约600μ(micron)的厚度相当的。

在顶部处的曲率半径是：在滚轮37，38，39上为0.20mm，在滚轮40，41，42上为0.30mm。在通常的情况下，该值0.2mm被认为是大约最小值，它被应用时将不会导致图4中的收缩，并且，它可在材料的横截面引起一个很有效的波纹，这样的结果，该层状材料就容易地进入后边滚轮上的轨道中。

在滚轮40，41，42上的顶部处的曲率半径为什么是比较大，亦即为0.30mm的原因是：在第二成形工艺步骤中的挤压的，条纹成形的部分变得比在第一成形工艺步骤中挤压，条纹成形的部分更狭窄了，这样做的效果是，该棱条的厚度变得更明显了。如果该拉伸工艺线仅指定用于生产没有“U形棱条”的交叉层状材料(如实施例3中的最终产品一样)，那么，它将更适合于应用0.20mm作为滚轮40，41，42顶部处的曲率半径。

具有横向和纵向拉伸该层状材料的功能，并且不会导致波纹图形发生紊乱的滚轮45，46和47，具有更加浅的槽(轨道)，并具有与用于压缩成形和拉伸的槽滚轮相同的间隔。在滚轮45上，滚轮轴线和槽表面的夹角是45°，借此，它们近似地与波纹式交叉层状材料的(截面)图形相一致(见图10)，然而，在滚轮46和47上的相应角度只有30°，(见图11)，为了是，使层状材料进行一个横向地收缩，这在纵向拉伸期间是自然的倾向。

以上的论述，即在纵向拉伸滚轮上的槽(轨道)具有与用于压缩拉伸和成形的槽滚轮相同的间隔，必须理解为一个平均的计算值并如下所述：

如在实例1中那样，该长的槽式滚轮是由多个分段组成的(此情况下，每个分段为80mm长)，并用螺纹一起固定在一个共同中心轴线上，并且每个分段以每个端部终止在一个半槽处，该半槽要比另外(滚轮)的槽的半宽大0.05mm(注：见实施例1)。这个在每个分段之每端部的超值0.05mm应在平均间隔的计算中加以考虑，以便使误差值不会在滚轮之间累加起来。

这种波纹式层状材料，在纵向拉伸之前表现有一种强烈地横向膨胀的倾向，然而，纵向拉伸要导致一个横向收缩的趋势。在本实施例中选定的拉伸状态下，膨胀的倾向是主要的，而在另外的情况下，它可能是相反的。然而，在滚轮上的轨道具有的功能是避免任何的膨胀或收缩。为了达到这一效果，滚轮37/45，45/46，46/47，和47/40之间的距离各仅有几个mm，并是可调节的。这些滚轮都很精确地调整到使该波纹式层状材料准确地保持“在轨道中”(intrack)。为此，用于滚轮的机架应制作得具有足够的刚性，并且选择一个相当大的直径(300mm)用于所有滚轮，另外在弯曲情况下会不利于定位调整。另外从动的滚轮也具有同样的直径(300mm)但是此时为的是更有效地加热/冷却表面。

在43/47之间和置于列40-54之中的每对邻近滚轮之间的距离是小于临界值的，并且各选在约20mm-50mm的范围内。而支承装置和框架结构是以此方式安置的，即，这些滚轮在穿过该生产线期间是可以分开的。

位于轮列38/39和41/42中的短式槽滚轮具有如实施例1中的直径为150mm。这些滚轮与它们各自相应的长形滚轮37和40之间的压力分别设置在最高值，应用该值而在交叉层状材料中不应产生孔穴的情况。在进料为4×65＝230gm^-2薄膜层状材料情况下，滚轮的压力选定为200公斤/每厘米滚轮长，而在进料为4×130＝520gm^-2的薄膜层状材料时，滚轮的压力则选为300公斤/每厘米滚轮长。

结果：

规格为71gm^-2的交叉层状材料样品是按实施例1相同的方式检验的，然而规格为143gm^-2的交叉层状材料只用显微镜检验测试。两套样品表明，棱条的凸形侧边是交替地安排在层状材料的一个侧边和另一侧边上，如图2所示。棱条间的规格尺寸甚至比从实施例1层状材料处之所见的更为清楚。夹角V(参见图3)的典型值在一侧为40°，而另一侧为30°，该棱条中央处的厚度大约是棱条内材料平均厚度的1.8倍。

关于自身支撑性能，根据实施例1所述的实验，规格为71gm^-2的交叉层状材料相当于规格为160gm^-2的LDPE薄膜。

比较一下在实施例1中采用的较为简单和便宜的工艺生产线，这在实施例2中应用的生产工艺具有下列的优点：

1)它可以使棱条的凸形侧边交替地置于一个侧边和另一侧边上(图2)，即使该材料在生产工艺的末端于中央处分离时也一样；

2)它可以在较高的线性速度下制造“U形棱条”结构；

3)它可以制作较厚的材料；

4)棱条间的材料更加均匀。

实施例3：

这个样品的目的是表明，将实施例2的生产工艺如何能修改成制作没有“U形棱条”的交叉层状材料，只要是这样希望的话。就此而言，证明了以“配准”方式来实施两个压缩的横向拉伸步骤的优点。

以完全相同的方式重复实施例2的生产工艺，但下面情况除外：

1)在生产工艺末端分别测得的纵向和横向拉伸比是1.40∶1，为此面积拉伸比为1.40×1.40＝1.96∶1。

2)加热处理的温度为100℃(滚轮29和30)。

3)在最后套槽式滚轮间的相互啮合作用是通过反复试验法调整到这样一个数值上，它稍低于使U形结构复原的值。(如果很低，则厚度将变得更不规则)。

这个生产工艺可用于生产两种型式的层状材料，一种是每层规格为65gm^-2的四层交叉层状薄膜，一种是每层规格为130gm^-2的四层交叉层状薄膜。

为了作比较，要进行没有“配准”的类似试验，为此目的，该生产线被分成两个步骤操作。在4层薄膜被予热以后，就在滚轮47和48之间开始进行两个步骤。这第一步骤在滚轮55处结束，在此以后，这4层薄膜被卷绕起来以便在第二步骤中再使用。

在该步骤，4层薄膜通过全生产线，从47/48至包括热处理，冷却和分离。

在第一步骤之前，该4层薄膜被加热至60℃而滚轮47/48也被加热至同样的温度，然而，所有随后的滚轮都保持在50℃上。在第二步骤之前，该4层薄膜加热至50℃，而用于压缩的横向拉伸的滚轮也保持在这一温度，此时用于纵向拉伸的滚轮却保持在20℃。

在与前面结合“配准”生产工艺所述的相同条件下实施按顺序进行的生产工艺。

在两步法中，滚轮47/48是用来使4层薄膜中受压的拉伸之前进行一个5％的拉伸变形。而总的拉伸比是与“配准”工艺中的相同。

结果：

该最终产品的全部横截面都经过显微镜检查。这些在“配准”工艺方法中拉伸的材料在相同的间隔处具有较厚的棱条，但是，在棱条之间，厚度却是很平均的。一个适度的冷光压工作就可容易地将棱条消除掉，那么，全部材料的厚度变得均匀了。

这些没有以“配准”方式拉伸的样品，表明有约10-20mm宽的间隔，它们看起来几乎像前面已述的有规则的结构(因为波纹式薄膜有“导入轨道”的倾向)，但是，在这些间隔的之中存在着约5-10mm宽度的间隔，其中，这些结构是不规则的，其横截面部位常常少于平均厚度的一半。

借助现有有冷光压设备，是不能消除这种交叉层状材料的细线条的。

实施例4：

以不同的材料重复实施例1和实施例3中的“配准”部分，即起始的薄膜是以聚丙烯为基础制作的，中间层为共挤压薄膜(占总薄膜的75％)：

80％的其熔融指数为0.3的丙烯均聚物(ASTM NO，D-1238 L条件)+20％的LLDPE(同样的ASTM，但是为E条件)。

该表面层，其占总薄膜的10％和15％，是和实施例1和2中的情况相同的。

薄膜规格：60gm^-2型用于和实施例1中相一致的试验；而65和130gm^-2型则分别用于与实施例2中相一致的两次试验。

这些实施例在其他方面的生产工艺是完全一致的。

结果：

横截面的形状：该U形棱条的形状结构与实施例1和2中的各自样品近似一致，但除了这种情况，即，与实施例1相应的试验可导致棱条间一个更均匀厚度的情况之外。

关于自身支撑性能，如就以LLDPE薄膜的厚度表示，在此方面是相当的，它比实施例1和2中交叉层状材料具有的性能高出大约20％。

Claims (22)

1.一种由可取向热塑性聚合物材料制成的至少包括两层薄膜的交叉层压材料，其中，每层薄膜是单轴取向的或是为不平衡方式的双轴取向，该单个薄膜的主要方向相互横向交叉，和该交叉层压材料具有厚度变化的条纹型面结构，而厚度的变化是与在垂直于所述条纹的方向上变化的拉伸率相一致的，其特征在于：所述型面结构包括棱条，它较厚于该层压材料的平均厚度和具有一个通常凹形的表面及一个通常凸形的表面，并且，位于或邻近于棱条边界上，并处于拉紧状态的材料是以与棱条的相反方向弯曲的，并使两个相邻棱条之间的材料具有一个通常拉直的结构形状。

2.按照权利要求1所述的交叉层压材料，其特征在于：所述相互间棱条在其基本全宽度上是排列成一个通常有规律的型面结构的。

3.按权利要求2所述的交叉层压材料，其特征在于：该以交错排列的棱条的凸形侧面是在该交叉层压材料的一个侧面和另一个侧面上的。

4.按照权利要求2所述的交叉层压材料，其特征在于：该棱条的凸形侧面是在交叉层压材料的一个侧面和同一侧面上的。

5.按照权利要求2所述的交叉层压材料，其特征在于：相邻的棱条之间的平均间隔是在1和10mm之间，是在各个尖峰间测出的并取其平均值。

6.按照权利要求2所述的交叉层压材料，其特征在于：位于棱条边界之间材料的平均厚度，其定义是，在此位置棱条的厚度与围绕和包括该棱要以及几个邻近棱条的一个局部区域内之交叉层压材料的平均值相一致，至少是比棱条的最大厚度低15％。

7.按照权利要求6所述的交叉层压材料，其特征在于：一般基本没有局部厚度比平均层压材料厚度的30％还要低。

8.按照权利要求2所述的层压材料，其特征在于：在棱条靠近其两个边界处的凹形侧面上两个切线平面之间的夹角在边界位置处此角是最大值，至少是10°，上述10°夹角是沿交叉层压材料的横向取不同棱条的一个平均值。

9.按照权利要求8所述的层压材料，其特征在于：所述夹角是在25°和90°之间。

10.按照权利要求2所述的层压材料，其特征在于：较大的棱条厚度和它们U形的型面轮廓至少部分地消除并成为一种横向线条的形式。

11.按照权利要求2所述的层压材料，其特征在于：其单个的薄膜是三层挤压薄膜，其具有一个为中间强度层的主要层和位于表面上用于薄膜间容易粘接的和用于该交叉层压材料的热封特性的辅助层，该所述的薄膜主要层包括10-30％的主要为线型的低密度聚乙烯，和其余的高分子量聚乙烯，高分子量聚丙烯或两者的结合。

12.按照权利要求1至11任意之一所述的层压材料，其特征在于：如果是从纵向截面观察，该层压材料又是波纹结构或锯齿形结构。

13.一种棱条-型面交叉层状材料的连续卷膜的制作方法，其中，一个交叉层状材料卷膜由至少两层薄膜制成，每层薄膜由可取向的热塑性聚合物材料组成，这些薄膜分别是单轴的或不平衡-双轴定向的，以赋予其主要取向方向，至少一层薄膜具有其纵向和其主要取向方向之间的夹角，并且至少两层薄膜以各自的主要取向方向成十字交叉排列地层叠在一起，该卷膜在与其通过槽滚轮的工序中前进方向的横向上被拉伸，在该方法中，至少两层薄膜是连续地被层压在一起的，其特征在于：所述的横向拉伸是通过在低于热塑性材料的熔化点下成形工序实现的，所述成形是将交叉层状材料成形为一个波纹的横截面形状，并且是在所述成形工序之间或之后，同时，对在交叉层状材料的至少一个侧面上的波纹结构的弯曲形状的尖端部分进行稳定化处理，然后应用槽式滚轮对位于已稳定的尖端部分之间的交叉层状材料进行横向拉伸，此横向拉伸适用于在稳定化部分保持上述波纹形状或上述波纹形状的形状记忆，在所述已稳定化部分仅保持上述波纹形状的形状记忆的情况下，接着是对该交叉层状材料进行热处理，以致在已稳定部分之间的材料就沿一个假想平面收缩，该假想平面位于该收缩局部区域中的基本上位于交叉层状材料的表面中间，则收缩方向是垂直于该卷膜运动的方向，因此，仅保持上述波纹形状的形状记忆的已稳定化的尖端部分就至少部分地被重新整形，从而，形成一种具有U形横截面的细长棱条的棱条型式的交叉层压材料，所述棱条的最大厚度明显大于交叉层压材料的总的平均厚度。

14.按照权利要求13所述的方法，其特征在于，热处理工序是通过给该交叉层状材料轻微的横向拉伸的情况下进行。

15.按照权利要求13所述的方法，其特征在于，该热处理工序是通过给该交叉层状材料预定程度的褶皱结构下进行的，并且在一个轻微的横向拉伸下使其接触一个热的平滑的滚轮。

16.按照权利要求13至15任意之一所述的方法，其特征在于：该交叉层状材料在先于或立即在成形和稳定阶段之后进行纵向拉伸的。

17.按照权利要求13所述的方法，其特征在于：该尖端部分的稳定处理是通过对交叉层状材料实施成形工艺来完成的，成形工艺是在接近热塑性材料熔化点的温度下进行的。

18.按照权利要求13所述的方法，其特征在于：该尖端部分的稳定处理是通过在热辐射作用下进行交联作用完成的。

19.按照权利要求13所述的方法，其特征在于：该U形横截面的细长棱条的成形和稳定是在该交叉层状材料通过压缩工作的槽滚轮的同时完成的。

20.按照权利要求19所述的方法，其特征在于：至少四层交叉层状材料薄膜在所述槽滚轮之间被一起加工，而这层状材料是在该制作方法的任何以后的步骤中被分离成多层交叉层状材料。

21.按照权利要求13至15任意之一所述的方法，其特征在于：作为在已稳定化的部分中保持形状记忆的一个措施是，该交叉层状材料在槽滚轮之间的拉伸是使已稳定部分的材料在接近室温下进行的。

22.按照权利要求15所述的方法，其特征在于：在所述的热处理期间，通过此热处理，该交叉层状材料卷膜被允许作一个全面的横向收缩，而且还允许一个纵向收缩。

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