CN1133774A - 生产定向塑料带的方法和设备及所生产的带材 - Google Patents

Abstract

生产具有预定厚度的定向塑性带材的设备和方法。将板件导入一对以不同线性表面速度沿相反方向转动的辊子间形成的辊隙，当该板件通过该辊隙时便受到同时滚轧和张拉。在进入辊隙前对板件的暴露在大气中的外表面进行加热，使其内、外两表面的温度相同，从而使板件密度均匀。另外，还对板件的边缘部分进行加热，有效地控制板件沿宽度方向的平直度。由于板件同时受到滚轧与张拉时其边缘部分有增厚倾向，故可成品板材的边缘部分的厚度与中央部分相当。

Description

生产定向塑料带的方法和设备及所生产的带材

本发明一般地涉及一种生产定向塑料带的方法和设备以及采用这种方法和设备所生产的带材，更具体地，涉及一种对塑料板件同时进行滚轧和张拉而成具有预定厚度的带坯材料的方法和设备。

按照普通的现有技术的张拉工艺例如SIGNODE工艺，首先通过一对精确隔开的、沿相反方向转动的轧辊或圆筒对一种热塑性塑料(例如聚丙烯)和铸造板件进行滚轧，减小其尺寸(也就是减小其厚度)，在该板件的厚度减小后，再通过一系列定向排列的辊子或称辊式张紧组件将上述板件从轧辊中抽出并进行张拉，以使板件达到最终要求的尺寸或称厚度。

另一种常用来制造张拉板材的现有技术工艺或称方法是一种称之为短间歇法的工艺。

本专利申请是Donald L.Van Erden等人于1992年10月9日提出的美国专利申请号NO.07/958803《制造定向塑料带的方法和设备》的续篇(CIP)。通常含有一个引入端辊式张紧组件，一个张拉组件和一个引出端辊式张紧组件。按照这种式艺，慢速转动的、并且加热过的引入端张紧组件将一铸造板材(通常是薄板件)推进到由一对彼此本隔一预定距离的辊子或圆筒组成的张拉组件中，该张拉组中的第一辊子以等于引入端张紧组件的速度转动，而其中第二辊子则以大于上述第一辊并等于引出端张紧组件的转动速度而转动。因此，当上述薄板件通过上述全部组件时就被张拉而达到最后所需的尺寸或厚度。

上述现有技术的方法或工艺存在一些缺点例如：用这些方法或工艺生产的带材，其强度提高极其有限，而其他所需性能又没有明显提高。加外，当上述板材在上述辊子间的空间内进行张拉时，板材发生明显的缩颈现象。

上面提到的原有专利申请公开过并且实施过一种可达到同时滚轧和强拉上述板件的新工艺和设备，从而使上述问题得以基本解决，但是，现已发现采用上述工艺和设备还有其他的作业上的问题。需要进行改进，以便使上述同时滚轧和张拉的热塑料板材具有更好的性能。例如按照上面提到的原先专利申请书中所提出的无间歇加工工艺和设备来制造同时滚轧和张拉的热塑料板材时，其作业上的问题或缺点之一是，已经发现，当热塑性板件即将被导引通过无间歇加工组件的相反转动的辊子间形成的辊隙而进行加工，即同时进行滚轧和张拉时，其相对表面具有不同的表面湿度，这是由于当热塑性板件环绕无间歇加式组件的第一辊或称入口辊而推进时，该板件的内表面(也就是直接与辊子组件的第一辊或称入口辊相接能的表面)将被该第一辊或称入口辊加热，或者说，至少是该表面不会被周围的空气冷却，因为该表面与上述的第一辊或称入口辊直接接触而不直接暴露在大气中，相反地，热塑性板件的外表面(也就是板件不与上述的第一辊或称入口辊直接接触的表面)则由于暴露在大气中而显著冷却。热塑性板件的上述表面间的上述湿度差异会导致沿整个板件的密度差异，而这种密度差异对于成品板材的各种性能例如拉伸强度。可焊性及相关性能、和抗裂性能有不种影响。

采用上述的无间歇的同时滚轧和张拉的设备和工艺出现的另一个问题或缺点是，热塑性板件经加工后，板件相对两侧边缘部分会增厚，或者，换句话说，板件沿其宽度方向不具有均匀的厚度或平直度。因此，当要把面昌板件随后进一步加工成热塑性带材时，上述增厚的边缘部分不能用来制造这种带材，至少在没有进一步加工而使其厚度有效地减小到所需的可用带材的厚度时是这样的。因此，希望能够扩大或者说增加成品板件的具有均匀厚度或平直度的区域的横向厚度，以便有效地增加容易制成所需带材的成品板材的产量。

因此，本发明的一个目地是提供一种生产定向塑料带的新型的和改进的方法和设备以及采用该方法和设备制成的定向塑料带材。

本发明的另一个目地是提供一种生产定向塑料带的新型的和改进的方法和设备以及用上述方法和设备制成的定向塑料带材，上述方法和设备可克服现有技术工艺和设备的各种缺点、问题和不足之处。

本发明的又一目地是提供一种生产定向塑料带的新型的和改进的方法和设备，该方法和设备可在板件被单道导引过一对无间歇加工辊子间形成的辊隙时同寸进行滚轧和张拉，并将板材加工成具有预定厚度的带材。

本发明的再一个目地是提供一种生产定向塑料带的新型的和改进的方法和设备以及采用上述方法和设备制成和定向型塑料带材，上述带材与采用现有技术的方法和设备生产的带材相比具有高得多的拉伸强度和抗开裂性能。

本发明的又一个目的是提供一种生产定向塑料带的新型方法和设备以及应用该方法和设备制成的定向塑料带材，这种带材具有高的拉伸强度、高的抗开裂性能和良好的焊接性能。

本发明还有一个目的是提供一种生产定向塑料带的新型的和改进的方法和设备以及应该方法和设备生产的定向塑料带材，其特征在于，该方法和设备可给予板件以均匀的密度，从而使得在无间歇加工组件内滚轧和张拉成的带材具有良好的拉伸强度、焊接性能和抗开裂性能。

本发明的再一个目的是提供一种生产定向塑料带的新型的和改进的方法和设备以及应用上述方法和设备制成的定向塑料带材，其特征在于，由于对原始板件或称板材进行了各种加热、滚轧、和挤压工序，故滚轧和张拉成的成品带材具有良好的厚度均匀性和平直度。

简言之，按照本发明提出的生产定向塑料带材的方法和设备可以达到上述的目的和其他的目的，上述的带材将具有预定的所需的厚度用于捆带包袋等用途，其特征在于，上述的具有预定所需厚度的带材是使塑料板形工件通过一对彼此精确隔开的辊子或圆筒间形成的辊隙而同时进行滚轧和张拉成的，上述的辊隙空间尺寸比板件的原始厚度小得多，上述的一对轧辊以显著不同的线性表面速度沿相反的方向转动。

为了提高上述的同时滚轧和张拉制成的带材的各种性能，在板件进入到上述的一对轧辊间形成的辊隙之前对其外表面加热到高温，也就是加热到高于与一个轧辊相接触的板件内表面的温度，使板件沿其厚度方向的密度变得更均匀，因此，尽管板件的外表面由于暴露在大气中而冷却，板件的内、外表面的温度仍将基本相同。故它们的密度也基本均匀。

为了提高同时滚轧和张拉制成的板材的平直度从面增加这种板材中可制造带材的体积，沿板件两侧边缘区域设置了侧边加热器，在板件进入无间歇轧辊间形成的辊隙之前对其两边缘区域进行加热。通过这种侧边加热显著减小了边缘增厚部分的宽度(从滚轧和张拉板件边缘向内测量)，从而提高了可用板材的产量，随之也减少了必须切除废弃的板材毛边量。

提高滚轧和张拉板材的平直度的另一种方法是预先在板件进入轧辊间形成的辊隙之前或者说在辊隙的入口处，或者在轧辊间形成的辊隙内，预先使其具有较薄的边缘部分，因此，由于板件在同时滚轧和张拉时边缘有增厚的倾向，故上述板件在同时受到滚轧和张拉时，其边缘部分的厚度将与其中央部分的厚度相当(沿板件宽度横向看)。为了将板件做出具有较薄的这缘部分，例如可以形成板件强制通过的辊隙的无间歇系统或称无间歇组件中采用具有特殊轮廓的轧辊，在这些轧辊间有效地开成具有梯形横截面形状的辊隙。同理，使板件做成具有较薄的边缘部分的第二种方法或横式是采用具有特殊轮廓的挤压模和铸造辊子，以便同样地使挤压和铸造出的板件具有大致为梯形的形状，这种板件的边缘部分是逐渐变薄的。当该板件受到同时滚轧与张拉时，上述的较薄边缘部分将发生增厚现象，结果，板件边缘部分的厚度将变成与其中央部分的厚度基本相同。

通过下面结合附图的详细说明将会更充分地理解本发明的各种其他的目的、特征和优点，附图的各视图中相同的或相当的零件用相同的标号表示，附图中：

图1是按照本发明构成的用于按照本发明的无间歇加工工艺生产定向塑料带材的设备的局部前视图；

图2是构成图1的无间歇加工组件的滚轧与张拉辊子的局部放大和简化的前视图；

图3是构成图1的无间歇加工组件的滚轧与张拉辊子沿图1的3-3线剖切的局部放大剖视图；

图4是构成图1的无间歇加工组件的滚轧与张拉辊子沿平行于图1的3-3线的直线或者说方向剖切的缩小比例的简化局部剖面图；

图5是按照本发明构成的与图1的设备类似的设备的前视图，但是该图示出按照本发明的无间歇加工工艺生产定向型塑料带材的一个改型实施例，其特征是，板件的外表面在进入无间歇加工组件之前被加热，而且板件的边缘部分在进入无间歇加工组件的滚轧与张拉辊子间的辊隙之前被加热；

图6是采用无间歇滚轧与张拉辊子组件的生产线的示意图，其中应用了切边装置，用于在成品带材卷绕到贮存之前切除滚轧与张拉过的板材的增厚边缘部分；

图7A和7B是可用于图1或图5的无间歇加工组件中的轧辊的两种不同实施例的前视图，该轧辊用于制出具有较薄边缘部分的滚轧与张拉塑料带，从而增加板材中具有所需平直度(沿板件宽度从横向看去)的可用部分的数量；

图8A和8B是挤压模的横剖面简图，该挤压模用于制出的具有较薄边缘部分的板件，从而使该板件在滚轧和张拉后，增加其具有所需平直度(沿板件宽度从横向看去)的可用部分的数量；和

图9是与图8A和8B的挤压模结合的铸造辊子的前视图，用于将来自图8A和8B的挤压模的板件铸造并进一步成形，以便将板件导引向下一个工位的无间歇滚轧与张拉组件。

下面参见附图，尤其是附图中的图1，图中简略地示出了一组无间歇加工辊子组件(总的以标号20示之)，该组件用以将板材22同时滚轧和张拉(或者说拉长)成一种薄的带坯材料。本发明仅讨论和示出一个单件的板件22被导引通过组件20，但是应该明白，可以使一件以上的板件或称工件22同时通过组件20。还应该进一步指出，本专利申请书全文所用的名词或者说术语“无间歇加工”是指基本上消涂了滚轧板材件的工序和张拉板件的工序之间的任何间隔。换句话说，板件的滚轧和张拉工序基本上是同时进行的。另外还应该看到，如图1所示。无间歇加工组件20位于板件(或称工件)供料组件24与引出端辊式张紧组件26之间，并且，它们都位于或者说安装在一个框架或支架28上。

供料组件24可以采用几种形式中的任何一种，并且如图1所示，它含有一台用于挤压坯料板件或称工件22的挤压机30一个引入端辊式张紧组件32。挤压机30用适当的材料例如聚丙烯等生产出板件22，该板件22被导引进入端辊式张紧组件32，辊式张紧组件32又将其送入到无间歇加工辊子组件20中。在板件22通过引入端辊式张紧组件32的过程中可对其进行加热，使其在进入无间歇加工组件20中时被有效地预热以便提高板件22材料的加工性能。

引入端辊式张紧组件32含有多个由适当机构例如轴(未示出)安装在框架或支架28上的辊子或圆筒34、36、38和40。辊子34、36、38和40可以是实心的、也可以是空心的，并且，在如图1所示的最佳实施例中，辊子34、36、38、40基本上只用来将板件22恰当地传送或者说供给无间歇加工组件20，它们基本上不对板件22起任何张拉或滚轧作用。可以使用与图1所示不同数量的辊子，并且，如图所示，辊子34、36、38和40垂直隔开地排成两排，下排辊子36和40位于上排辊子34和38之间或者说与上排辊子34和38有所偏离，而且辊子34和38安装成可沿顺时针方向转动，而辊子36和40则安装成可沿反时针方向转动，因此，当板件22绕过或者说送过引入端辊式张紧组件32时，它们适当的模式或者说沿相对于辊子34、36、38和40的转动方向的适当方向通过上述各辊子。辊子34、36、38和40中每一个都由适当的机构例如马达和轴转动组件(未示出)带动的均匀的速度转动，并且所有的辊子34、36、38、40以基本上与无间歇加工组件20的上辊42相同的速度或者说相同的线性表面速度转动，这一点在下面还将作更详细的说明。

当板件22通过供料组件24之后，它将继续前进而到达无间歇加工组件20，以便将其同时滚轧和张拉成具有所需预定厚度的成昌板材22。无间歇加工组件20中含有一对安装成以相反方向转动的辊子或圆筒42和44。辊隙46(即辊子42与44之间的距离)可具体根据所需的成昌板材22的最后厚度而改变。无间歇加工辊子42和44可以是实心的或者是空心的，并且可用任何已知的机构(未出示)加热，例如使已加热的液体循环流过辊子42和44，以便提高板材的延展性。无间歇加工辊子42和44可以是平的(如图1～4所示)、或者是如图7A和7B所示的形状以便在板件22通过无间歇加工组件20的辊子42和44时改变形状，下面将对比进行更加充分的论述。

从图2可以清楚地看出，上辊42被带动按顺时针方向转动(如图中箭头所示)下辊44按反时针方向转动(同样是如图中箭头所示)。因此，板件22首先绕过上辊42的大部分圆周，然后被导引通过辊子42与44之间的辊隙46，再被导引而绕过下辊44的大部分圆周。更具体地说，可以理解为板件22与每一个辊子42和44以大于其圆周尺寸的一半的圆周段形成表面接触，并且还应注意到，由于板件22通过辊子42与44之间的辊隙46的这种特定和路线、以及它绕过辊子42和44的外圆周表面(或者说圆周表面)，故每一个辊子42和44是与板件22的相反的表面(或者说相对的两侧面)相接触的。

按照图1～4所示的本发明中的最佳的实施例，以及如上面所详述一样，无间歇加工组件20的滚轧和张拉辊42和44是彼此相对上、下安置的，但是，应当理解，辊子42和44也可换成并置排列形式，此时上辊42将位于下辊44的左侧，这样，辊子42是与板件22相接触的第一辊，而下辊44(此时实际上是右辊)则是与板件22相接触的第二辊。从图2可以清楚地看出，辊子42和44分别安装在转轴52和54上。

下面更具体参见图4，图中示出了辊子42和44的传动系统，从图中可以看出，辊子42和44的轴52和54工作时通过轴承69和68与从动轴48和50相连接。适当的驱动机构例如电动机安装在支架28上，并且通过传动轴60和62分别驱动辊子42和44，而传动轴60和62则通过适当的连接机构64和66与轴48和50相连接，连接机构66最好是一种万向连接机构(其理由是显而易见的)。下辊44通过轴承68和70与支架28相连接，并且，连接机构66以及轴承68和70允许下辊44在作动机构72和74的带动下作相对于支架28的移动。采用这种方法，下辊44能够移近或接离固定的上辊42以便按照需要改变辊子42和44之间的辊隙46的尺寸。每个从动轴48和50可由各自的传动机构56和58独立地驱动，并且下辊44至少以大于上辊42和速度转动。具体地说，按照本发明，下辊44是按照这样一种方式转动的，即其线性表面速度最好比上辊42的线性表面速度大6～11倍。

根据上述，可以看出，上述板件22通过无间歇加工组件20的上辊42与下辊44之间的辊隙46时，上辊42有效地起到制动作用，并且在制动过程中，对板件22的下表面(也就是与上辊42相接触的表面)的碾压工作本身也有效地进行，当下辊44牵拉和加速板件22的运动时，下辊44有效地压在板件22的上表面(也就是下辊44与其相接触的表面)上。当板件加速地通过辊子42与44之间的辊隙46时，它同时受到滚轧与张拉，从而被压延至最终的预定厚度，这一厚度实际上小于辊子42与44之间的辊隙46的间隔尺寸。具体地说，成昌板材22的厚度取决于上辊42与下辊44之间所形成的线性表面速度差，也就是说，下辊44转得越比上辊42快，成昌板材22就越薄。还应该看到，在板件通过辊子42与44之间的辊隙46之前或之后，它可能有轻微的张拉，这也取决于下辊的表面速度。因此，如上所述，在对板件22进行滚轧与张拉操作将其加工成最后的成昌板材22之间，基本上是没有间歇的。可以看出，这种同时进行滚轧和张拉的工艺，与按照现有技术的工艺方法(采用这种技术，板材只有在进行滚轧工序之后才进行张拉)采用张拉法生产的板材参数相比，板材中的颈缩现象显著减少。从无间歇加工组件20出来的成品板材22被导引通过引出端辊式张紧组件26，该组件26可以是几种不同形式中的任何一种形式，如图1所示，组件26最好含有若干辊子或圆筒76、78、80、82、84和86，这些辊子或圆筒以适宜的机构例如轴(未示出)安装在支架28上。组件26(具体地说是辊子76～78)用来将加工好的板材22从无间歇加工组件20中牵拉出来。辊子76、78、80、82、84和86可以是实心的或者是空心的，辊子数目也可以比上述辊子数目多些或少些。辊子76、78、80、82、84和86基本上不对加工好的板材22起任何张拉作用，并且，如图1所示，这些辊子垂直隔开地排成两排的，沿横向方向来看，下排辊子78、82和86位于上排辊子76、80和84之间。上排辊子76、80和84均沿顺时针方向转动，而下排辊子78、82和86则全是沿逆时针方向转动，从而将加工好的板材22正确地导引过引出端辊式张紧组件28。辊子76、78、80、82、84和86由适宜的传动机构例如马达和轴的组件(未示出)驱动以均匀的速度转动，辊子76、78、80、82、84和86的转动速度控制在使其线性表面速度基本上等于无间歇加工组件20的下辊44的线性表面速度。

可以理解(下面还要简要说明)，按照本发明的另一特征，在无间歇加工组件20之前或之后都可以采用另一种张拉工艺和设备(例如短间歇张拉设备、系统或组件)来实施上述步骤，以便进一步改进或者说提高成品板材22的性能。

上面已说明了本发明的设备的特点，下面来说明应用这种设备和按照本发明的原理进行实践的方法。具体说来，板件22从挤压机30送入引入端辊式张紧组件32，并绕过引入端辊式张紧组件辊子34、36、38和40，以便再被正确导引到无间歇加工组件20中。板件22先环绕无间歇加工组件20的上辊42，该上辊42的线性表面速度与引入端张紧辊子34、36、38和40的相同。当板件22进入无间歇加工组件20时，它就环绕上辊42的外圆周表面而移动，直到它到达上辊42与下辊44之间的辊隙46为止。如上所述，较快转动的下辊44牵拉板件22通过辊隙46，而较慢转动的上辊42以及滚轧减薄工艺本身则有效地起到对板件22的下表面(也就是工件22与上辊接触的表面)的制动作用。因此，板件22速通过辊子42与44之间的辊隙46，并且在通过辊隙46时同时被滚轧和张拉至预定的最终厚度。随后，由引出端辊式张紧组件26将加工好的板材22拉离无间歇加工组件20的下辊44，因此，可以理解，按照本发明的方法，能够生产出薄而平的定向板材22，这种板材容易根据需要进行表面处理和/或热处理，并且可按照应用要求采用普通方法切开成薄带以便用于捆带包装等。

必须再次重申，采用上述的设备和方法生产的带材，其质量比按照普通的或者说现有技术的设备和方法能生产的带材好得多，这也可从下表举例的各种数据得到说明：

                        表1

                        单抽拉工艺            无间歇加工工艺拉伸强度(千磅/英寸²)       45                    64延伸率(％)                  25                    13模量(ρ2和5千磅/英寸²)     400                   963熔接强度(磅)                79                    187熔接百分率                  55                    89熔接当量(千磅/英寸²)       25                    57裂口(英寸)                0.7        0.07

从上表可以看出，无间歇加工工艺生产的带材具有较高的拉伸强度、较高的熔接强度和熔接百分率，并且，在获得高的拉伸强度的同时，基本上消除了带材的裂口，但是，按照普通的或者说现有的制造技术和工艺生产时，当提高拉伸强度时，就会增大开裂的可能性，并降低熔接强度和百分率。再者，由于按照天间歇加工工艺生产的带材的拉伸强度大约为普通方法生产的带材的1.47信，并且由于本发明的这种带材的延伸率大约为普通带材的一半，故可获得较好的蠕变性能。上述结果对于聚丙烯材料带材的市场具有若干优点。具体地说，如果带材的破裂强度是一个与带材的具体用途有关的控制因素，那么，材料的拉伸强度较高将允许采用或代之以所含材料只有现用簿带(或材料)的70％左右的薄带。同理，如果刚度是一个控制因素、特征或特性，那么按照本发明生产的带材能够方便而可靠地通过沿带卷捆扎机的导槽推进而送入带卷捆扎机。再者，如果带材的熔接强度是控制因素或特征，那么只含不到一半现用原材料的带材将具有相等的连接强度。

按本发明工艺获得的各种性能为多种用途的带材提供了很大的设计灵活性，据认为，例如，按本发明工艺生产的带材具有较强的组织的结合力，同时又较容易沿组织撕开带材。另外，按本发明的无间歇加工工艺生产的带材不会像大多数现有技术的带材的特性那样常常产生结构分层。由于本发明的带材不会出现结构分层现象，故也可获得较高的熔接强度。正如上面也已提到的，如果在引入端辊式张紧组件与无间歇加工组件之间进行一道预张拉工序，或者，如果在无间歇加工组件与引出端辊式张紧组件之间进行一道后张拉工序，那么就可获得按照上面结合图1～4说明的本发明实施例的设备和工艺所达到的相同的全部特性。但是，必须注意，如果对板件22进行预张拉工序，可获得较高的拉伸模量，反之，如果对加工过的板材22进行后张拉工序，那么板材就具有稍大的纤维化倾向。

再参看图1所示的设备或称系统，可以看出，当板件22被导引通过引入端辊式张紧组件32时，特别是当板件22接近无间歇加工组件20的上滚轧与张拉辊42时，板件22的上表面或称外表面(也就是不与无间歇加工组件20的上辊42的圆周表面接触的表面)将比其与上辊42的圆周表面相接触遥下表面或称内表面冷却得快，因为板件22的上表面或称外表面直接暴露在大气中。由于上述表面的不均匀冷却，或者说不等速的冷却，或者由于板件22的上述表面之间的温度差的扩大，使板件22在其整个厚度上出现密度差异，这种密度差异对板件22的某些性能或特性有不利影响，因此，为了克服、解决或消除上述问题，发展出一种改进的设备或称系统，总的以标号100示之，并示于图5。该设备100含有一个类似于图1实施例中的引入端辊式张紧组件32的引入端辊式张紧组件132，并且，同样地含有类似于图1实施例中的无间歇加工组件20的无间歇加工组件120，该组件也分别含有上、下滚轧与张拉辊142和144。上述引入端辊式张紧组件132含有辊子134、136、138、140和141，这些辊子全都加热到约265°F的工作温度，无间歇加工组件120的上辊142加热到约290°F的温度，而无间歇加工组件120的下辊144则加热至约250°F。按照本发明的这个实施例，为了使板件122的外表面(也就是不与无间歇加工组件120的上辊142的圆周表面或称周围表面相接触的表面)的温度保持在大致等于板件122的内表面(也就是板件122与无间歇加工组件120的上辊142的圆周表面或称周围表面相接触的表面)的温度，在引入端辊式张紧组件132的最后一个辊子141与无间歇加工组件120的上辊142之间插入一个附加加热辊子143，该辊子143加热到工作温度约280°F，因此，虽然板件122在刚好进入引入端辊式张紧组件132之前的部位(也就是在刚好紧接第一个引入端组件辊子134的入口处的位置)上的表面温度大约为65°F，但是，板件122在刚好从引入端辊式张紧组件132出口处(或者，换句话说，在介于引入端组件最后辊子141与附加加热辊子143之间的位置)的表面温度约为219°F，显然，板件122基本上依靠已加热的引入端辊式张紧组件的辊子134、136、138、140和141而加热。当板件122围绕附加加热辊143的外圆周表面或称外周围表面进一步推进时，板件122的外表面(也就是板件122的不与无间歇加工组件120的上辊142接触的表面)还会被进一步加热，从而使得板件122到达介于附加加热辊143与无间歇加工组件120的上辊142之间的部位时，其外表面的温度达到约242°F，该温度略高于板件122的反面或称内表面(该表面不直接由附加加热辊143加热)的温度，但是，当板件122的内表面与无间歇加工组件120的上辊142接触时，该岗位表面还会被进一步加热。此外，由于板件122的外表面不与加热过的无间歇加工组件120的上辊142接触，并且暴露在大气中，所以该外表面容易冷却。因此，在紧接无间歇加工组件120的上辊142与下辊144之间的辊隙146入口处的位置上，板件122的两个表面将会有大致相同的温度，约236°F。这样，在沿板件122厚度方向上的材料密度是大致均匀的，因而在通过无间歇加工组件辊子142与144之间的辊隙146时同时受到滚轧与张拉而加工成的板材122可获得最佳性能。还要注意到，刚刚从辊子142与144之间的辊隙146露出的加工好的板件122的外表面(也就是加工好的板件122不与下辊144接触的表面)的温度大约为290°F，板件122由于在无间歇加工组件120内进行加工而明显地提高了温度，并且在无间歇加工组件120内同时受到滚轧和张拉。加工好的板件122在绕过无间歇加工组件120的下辊144的外圆周表面之后，继续前进并向下一道工序导引，以便将其进一步加工成长形的捆扎用带材，在该位置上，板件122表在的温度约为277°F。

要强调指出的是，采取增设附加加热辊143的措施的重要性在于：有效地使板件122的外表面比其岗位表面“过热”到足以补偿到使上述的外表面不需要另外加热，就像板件122的内表面在与无间歇加工组件120的已加热的上辊142相接触时被加热那样。而且，板件122的外表面将得到冷却，而它的内表面不会冷却，这是因为板件122的外表面暴露在大气中，而其内表面则因与无间歇加工组件120的上辊142的外圆周表面相接触而未暴露在大气中。根据上述原因，板件122的两个表面在到达无间歇加工组件的辊子142与144之间的辊隙146相邻处将具有大致相同的表面温度，从而改善了沿板件122厚度的密度分布，并能获得由于密度分布均匀而产生的(或者说取决于均匀密度分布的)综合性能。

再者，众所周知，在板件122加工过程中(也就是进行上述的滚轧和张拉工序)，板件122的侧边部分容易变得比中央部分厚。其原因在于，当板件122被沿其纵向拉长时，其宽度和厚度会比原始的、未加工的铸造板件122相应减小。另外，板件122不同区域受到的作用力彼此不同，从而使板件122的边缘区域(或部分)与中心部分(或区域)的厚度发生差异。例如，如果将板件122沿其宽度分开成大小相等的小区，那么，很显然，其中心区域会受到相对两侧上的邻区的横向约束或限制，而在板件的边缘区域内，则仅受到一个侧向(或者说在其一条侧边上)的约束或限制，因为其相对的两侧中有一侧是自由边(或者说自由侧边)。同理，板件的上、下表面不受约束或限制，无论是板件的中心部分(或区域)还是边缘部分(或区域)都是这样。因此，当板件受到拉长时，其中心部分由于受到强加在它上在的附加横向约束或限制而使其宽度不会像边缘部分(或区域)减小得那么多，但是，为了使各区域(或部分)保持其原始的体积值(虽然在某一特定区域、或者说部分的体积结构有一些变化)，中心部分(或区域)的厚度便会比边缘部分(或区域)减小得多，换言之，板件边缘区域(或部分)的厚度比其中心区域(或部分)厚。如果本发明用的板件在无间歇加工组件120中同时进行滚轧和张拉后的宽度大约为24英寸(本发明加工后的板材宽度通常为24英寸)，那么，可以看到，定向的或者说加工过的板件122在两个相对侧边上的较厚边缘部分的侧向(或者说沿宽度方向)范围约1.5英寸。

按照本发明的一个目的，希望能有效地减小成品板件上增厚的侧边部分(或区域)的横向宽度范围，并且发现，如果板件122的侧边部分在进入无间歇加工组件的辊子142和144之间的辊隙146之前被加热的话，就可以显著地减小成品定向板件122增厚侧边部分的横向宽度范围，从而达到显著增加成品定向板件122中具有所需要的均匀厚度或者说均匀的平直度的体积。具体说来，业已发现，成品定向板件122上两侧增厚部分(或区域)的横向宽度范围可以从上述的1.5英寸显著地减小到大约0.5英寸。成品板件122两侧增厚部分横向宽度范围的这种减小将可使成品定向板件122上要去除的废料或称毛边减少。相应地，板件122上可加工成带材的数量或称体积就增大。

简明地说，很好理解，上述的在板件进入无间歇加工组件的辊子142与144之间的辊隙146之前对其侧边部分进行加热将可使成品定向板件122增厚的侧边部分的横向宽度范围减小的原因之一是板件内的拉伸力(或拉伸载荷)向内作用在板件中心区域，并且抗拉伸载荷的能力是温度的一个函数。因此，当像加热板件122的侧边部分时，在该部分内对拉伸载荷的抗力就减小，因此，外边(或侧边)部分(或区域)易沿横向或者说宽度方向膨胀，故成昌定向板件122的侧边部分(或区域)容易变薄，并使板件的总宽度稍有增加，但在未对板件122的侧边部分进行预热的类似的成品定向板件122中则没有上述情况。再参看图5，可以看出，按照本发明的原理以及上面的讨论，在该设备或称系统100内设置了辐射式红外加热器，在板件122进入无间歇加工组件的上、下辊142与144之间的辊隙146之前用来对边缘部分进行预热。具体说来，在上辊142处设置一对将上辊142包围180°圆弧(或称圆周范围)的加热器188，而且加热器188还沿上辊142的轴线呈轴向排列，以便与板件122相对的两侧边缘部分成最佳位置关系。每个加热器188的宽度约2.5英寸，工作电压240伏(交流)，发出的功率为2500瓦。另外，设置了第二对直线状的加热器190，它们分别在入口端(沿板件122移动方向向着无间歇加工组件120看去)与加热器188工作连接。加热器190的宽度也是2.5英寸，但只需要在240伏下发出1900瓦功率。另外，作为一种附加的方案或替换办法，板件122可通过设置附加的加热器192在引入端辊式张紧组件132内进行初始预热，加热器192与加热器188相似，即也是圆弧状的，例如将引入端组件的上辊138包覆180°，其宽度也是2.5英寸，但是，它只需在240伏下发出1500瓦的功率。

下面参看图6。板件122在无间歇加工组件120内进行滚轧和张拉后，并朋当板件的侧边部分按照上述讨论的方法由加热器188、190和192进行了预热后，加工好的板材122立即被导线通过引出端辊式张紧组件(总的以标号194示之)和普通的火焰处理辊式张紧组件196。正如上面结合图1所示设备说明的一样，引入端辊式张紧组件中的每个辊子34、36、38和40的表面线性速度基本上与无间歇加工组件的上辊42的线性表面速度相同，并且，引出端辊式张紧组件的每个辊子76、78、80、82、84和86的线性表面速度基本上与无间歇加工组件的下辊44的线性表面速度相同，而无间歇加工组件的下辊44的线性表面速度比其上辊42的线性表面速度快6～11倍，该两线性表面速度之比值最好约为9.5。但是，作为对上述情况的改变措施，引出端辊式张紧组件的辊子194可以在比无间歇加工组件的下辊144的线性表面速度大2％～20％的线性表面速度下工作，值得注意的是，随着引出拉伸值的增大拉伸强度相应提高，成品板件的宽度相应减小，但是，成品板件却变得更易裂开。因此，引出拉伸值必须按照最佳性能平衡的观点加以选择，于是发现2％～10％的引出拉伸值是甚为满意的。

还是参看图6，为了对加工好的板件122进一步加工，在加工生产线内介于引出端辊式张紧组件194与火焰处理辊式组件196之间的位置上安装了毛边切刀198，这种切刀用来修整加工好的板件122的增厚边缘部分，从加工好的板件122修整下来的边缘部分在200处从生产线移走，而经过修整过的成品板材则被导引到贮存辊202上，随后用于制造具体的热塑料带材。

上面结合制造成品板材122说明了边缘加热技术，所述成品板材具有较大的平直度，或者说板材具有更多的沿宽度方向均匀平坦的部分，因而相应地提高了用这种成品板材制造带材的产量。也可以采用其他的制造工艺技术来提高板材的平直度或者说增加板件沿宽度方向的均匀平坦部分，例如，参看图7A和7B，图中示出两个形状不同的轧辊的前视图轮廓，该轧辊可以安装在图1所示设备的无间歇加工组件20内，或者安装在图5所示设备的无间歇加工组件120内。从图7A和7B的异形轧辊204和206可以分别看出，辊子204和206的中央部分分别在208和209处有意地陷下，而侧边部分211和213则具有直线形或者说水平线形的轮廓。这样，当板件22或122在辊隙46或146内受到滚轧和张拉时，板件22或122的边缘部分会比中央部分受到较大程度的加工，从而将板件22或122的边缘部分压得更薄。板件在辊隙46或146内加工时，其边缘部分也会像前面所述的那样有一定程度增厚，故采用此法可使成品板材22或122在加工过的边缘区域上具有与采用上述的边缘加热法所能达到的一样的所需厚薄度和均匀的平直度。从图7A和7B还可进一步看出，轧辊204和206的轮廓形状的主要差别在于：图7A的轧辊204的中央部分具有圆柱形的形状215，而其相邻的轴向部分具有圆锥形的或截头锥形的开状217，轧辊的最外端或称边缘部分219是圆柱形的，但是，该圆柱形部分219的直径比中部圆柱形部分215的直径大。同理，图7B的轧辊206，其中央部分209是弧形凹入状的，其最外端部221是圆柱形的，并且其直径大于中央部分209的直径。

最后参看图8A、8B和9，另一种可用来提高板材平直度或者说增加成品板材沿宽度方向的均匀平坦部分的制造技术是用具有特定形状的挤压模223和225(分别示于图8A和8B)对板件22或122进行挤压。可以看到，压模223和225分别具有一个有效的梯形压模口227和229，因此制造出的板件22或122同样具有梯形的横截面形状，或者，换句话说，板件22和122的边缘部分231和233比中央部分薄得多，这样，当上述梯形截面的板件22或122受到滚轧和张拉时，其边缘部分将倾向于稍稍增厚。这就使加工后的边缘部分具有大致等于其中央部分的厚度，从而使成品板件22或122具有基本上沿其整个宽度大致均匀的厚度(当然，如上所述，其最外边缘除外)。从图中还可看出，压模223和225之间的明显差别仅在于，压模223制造的板件22或122比压模225制造的板件22或122具有更大的厚度。图9示出一组垂直排列的铸造辊子235、237和239，其中，上辊235和下辊239的各自形状与轧辊204和206有些相似，而中间的铸造辊237是圆柱形的。因此，可以理解，在铸造辊235和237之间以及237与239之间分别形成的空间241和243实际上具有梯形的形状，因此，当板件22或122从压模口227或229受到挤压时，它就开始绕上述铸造辊子推进，以便插入空间241，在绕过辊子237后从空间243被抽出。因此，可以看出，空间243的形状与空间241的形状实际上是颠倒梯形的。然后，可将板件22或122再送到无间歇加工组件20或120以便按本发明的技术进行加工。

因此，按照上面所述，也就是按照本发明的原理发展的制造技术和设备，经过滚轧和张拉加工出的板材具有改进的密度、良好的性能，从而扩大了作业或现场用途，另外，成品板材还具有改进的平直度或称均匀性，故可提高由该板材制造出的热塑性带材的产量。

显然，根据上述技术可以导出或发展出许多改型或变化。因此，应当明白，在权利要求所规定的范围内，本发明可以按照不同于本文上面所述的其他办法来实施。

Claims (28)

1.用来同时滚轧和张拉板件的设备，所述板件沿预定运行方向通过上述设备，该设备含有：

一对相互间形成辊隙并让上板件通过去的对置的辊子，当上述板件以单道形式通过上述辊隙时，同时受到滚轧和张拉；

带动上述对置的辊子以显著不同的预定线性表面速度沿相反方向转动的机构，以便使上述板件在上述的一对对置的辊子间形成的辊隙内同时进行滚轧和张拉；和

用来加热上述板件的外表面到一定温度的机构，该加热机构在由上述的一对对置的辊子间形成的辊隙的入口处，将上述板件不与上述的一对对置的辊子中的第一辊(即从上述的运行方向着位于上游的那个辊子)相接触的外表面加热到高于上述板件与上述的一对对置的辊子中的第一辊相接触的内表面的温度，这样，当上述板件的上述外表面和上述内表面到达上述的对置的辊子之间形的辊隙时，上述的板件的上述内外表面的上述温度将基本相同，故沿上述板件厚度方向的密度将基本相同。

2.根据权利要求1的设备，其特征在于，上述的加热机构是一个置于上述的一对对置的辊子的入口处的加热辊。

3.根据权利要求1的设备，其特征在于，上述的一对对置的辊子中的第二(位于下游处)以此上的一对对置的辊子中的上述第一辊(位置上游处)大6-11倍的线性表面速度转动。

4.根据权利要求3的设备，其特征在于，上述的一对对置的辊子中的上述第二辊(位于下游处)的上述线性表面速度为上述的一对对置的辊子中的上述第一辊(位于上游处的上述线性表面速度的9.5倍。

5.用来同时滚轧和张拉板件的设备，所述板件沿一张定的运行方向通过上述设备，该设备含有：

一对相互间构成辊隙并让上述件通过的对置的辊子，当上述的板件以单道形式通过上述的辊隙时，同时受到滚轧和张拉；

带动上述对置的辊子沿相反的方向并以显著不同的预定线性表面速度转动的机构，以便使上述板件在上述的一对对置的辊子间形成的辊隙内同时进行滚轧和张拉；和

用来在上述的一对对置的辊子间形成的辊隙的入口处对上述板件的相对侧边部分进行加热的机构，以便使上述的同时滚轧和张拉的板件在通过上述对置辊子的辊隙后，提高其沿宽度方向的平直度。

6.根据权利要求5的设备，其特征在于，上述的加热机构是辐射式红外加热器。

7.根据权利要求5的设备，其特征在于，上述的加热机构部分地包围上述的一对相对的辊子中的第一辊(若沿上述板件通过上述设备的上述运行方向看时位于上游的那个辊子)。

8.根据权利要求3的设备，其特征在于，上述设备还含有引入端辊式张紧组件；而上述的加热辊位于上述的一对对置的辊子与上述的引入端辊式张紧组件之间。

9.根据权利要求6的设备，其特征在于，每一个上述的红外辐射加热器的宽度大约为2.5英寸。

10.根据权利要求5的设备，其特征在于，它还含有一个由引入张紧辊子组成的引入端辊式张紧组件；上述加热机构部分地包围上述的引入端张紧辊子中的一个。

11.用来同时滚轧和张拉板件的设备，所述板件沿预定的运行方向通过上述设备，该设备含有：

一对相互间形成一辊隙并让上述板件通过的对置的辊子，当上述的板件以单道的形式通过上述辊隙时，同时受到滚轧和张拉；和

带动上述对置的辊子沿相反方向并以显著不同的预定线性表面速度转动的机构，以便使上述板件在上述的一对对置的辊子间形成的辊隙内同时进行滚轧和张拉；

上述的对置的辊子的形状包括凹陷的中央部分和圆柱形的边缘部分，这就使上述的的板件通过上述的一对对置的辊子间形成的上述辊隙时其边缘部分变得比中央部分薄些，所以上述的板件在通过上述的对对置的辊子形成的辊隙而同时受到滚轧和张拉后，提高其沿宽度方向的平直度。

12.根据权利要求11的设备，其特征在于，上述的对置的辊子的上述中央部分的形状是弧形的。

13.根据权利要求11的设备，其特征在于，上述的对置的辊子的上述中央部分具有梯形的形状。

14.用来同时滚轧和张拉板件的设备，所述板件沿预定的运行方向通过上述设备，该设备含有：

用来挤压板件的压模；

一对相互间形成一辊隙并让上述板件通过的对置的辊子，当上述板件以单道形式通过上述的辊隙时，同时受到滚轧和张拉；和

带动上述对置的辊子沿相反的方向并以显著不同的预定线性表面速度转动的机构，以便使上述板件在上述的一对对置的辊子间形成的辊隙内同时进行滚轧和张拉；

上述的压模具有一种预定的横截面形状，以便使上述挤压的板件具有比其中央部分薄的边缘部分，从而使上述板材在通过上述的辊隙同时受到滚轧和张拉后，提高其沿宽度方向的平直度。

15.根据权利要求14的设备，其特征在于，上述的压模的上述预定的横截面形状是梯形。

16.根据权利要求15的设备，其特征在于，它还带有若干直立排列并在相互间形成空间的铸造辊子，上述空间具有梯形的轮廓，用以接纳由上述压模制成的梯形横截面的板件。

17.同时滚轧和张接沿预定方向运行的板件的方法，包含如下步骤：

设置一对对置的、相互间形成一辊隙的辊子，用以在上述的板件以单道形式通过上述的辊隙时，对它同时进行滚轧和张拉；

驱动上述对置的辊子沿相板的方向并以显著不同的预定线性表面速度转动，以便在上述的一对对置的辊子间形成的上述辊隙内对上述的板件同时进行滚轧和张拉；和

在上述的一对对置的辊子间形成的辊隙的入口处将上述板件不与上述的一对对置的辊子中的第一辊(即从上述的运行方向看位于上游的那个辊子)相接触的外表面加热到高于上述板件与上述的一对对置的辊子中的第一辊(位于上游处的那个辊子)相接触的内表面的温度，因此，当上述板件的上述外表面和内表面到达上述对置的辊子间形成的辊隙时，上述板件的内、外表面的上述温度就基本相同，从而使上述板件沿其厚度方向的密度基本相同。

18.根据权利要求17的方法，其特征在于，上述的一对对置的辊子中位于下游的那一个辊子转动的线性表面速度比位于上游的那一个辊子的线性表面速度大6-11倍。

19.同时滚轧和张拉沿预定方向运行的板件的方法，包含如下步骤：

设置一对相互间形成一个辊隙的对置的辊子，以便在上述板件以单道形式通过上述辊隙时，对其同时进行滚轧和张拉；

驱动上述对置的辊子以显著不同的预定线性表面速度沿相反的方向转动，以便在上述一对对置的辊子形成的辊隙内对上述板件同时进行滚轧和张拉；和

在上述一对对置的辊子间形成的上述辊隙的入口处加热上棕板件的相对两侧的边缘部分，以便使上述板件在通过上述的辊隙而同时受到滚轧和张拉后，提高其沿宽度方向的平直度。

20.根据权利要求17的方法，其特征在于，加热上述板件的上述外表面是在上述的一对对置的辊子的入口处进行的。

21.根据权利要求17的方法，其特征在于还包含如下步骤：

设置一组引入端辊式张紧组件；和

在上述引入端辊式张紧组件与上述一对对置的辊子之间的中介位置上加热上述板件的上述外表面。

22.根据权利要求19的方法，其特征在于，在上述板件环绕上述对置的辊子中位于上游的那一个辊子而推进的同时对上述板件的上述相对两侧的边缘部分进行上述的加热。

23.根据权利要求19的方法，其特征在于还包含如下步骤：

设置一个由若干张紧辊子组成的引入端辊子张紧组件；

在上述板件环绕上述引入端辊式张紧组件中的一个上述张紧辊子推进的同时，对上述板件的上述相对两侧边缘部分进行上述加热。

24.同时滚轧和张拉沿预定方向运行的板件的方法，包含如下步骤：

设置一对对置的辊子，该辊子具有由凹陷中央部分和圆柱形边缘部分组成的形状，并在该两辊子间形成可供上述板件通过的辊隙，以便当上述板件以单道形式通过上述辊隙时，同时进行滚轧和张拉；和

驱动上述对置的辊子以显著不同的预定线性表面速度沿相反的方向转动，以便在上述的一对对置的辊子间形成的上述辊隙内对上述板件同时进行滚轧和张拉，并使上述板件在导引通过上述辊隙时，其边缘部分变得比中央部分薄些，从而使上述板件在通过上述辊隙而同时受到滚轧和张拉后提高其沿宽度方向的平直度。

25.同时滚轧和张拉沿预定方向运行的板件的方法，包含如下步骤：

制造出具有预定横截面形状的压模，用来挤压板件，使挤压过的板件具有比中央部分薄的边缘部分；

设置一对相互间形成一辊隙的对置的辊子，以便当上述板件以单道形式通过上述辊隙时同时进行滚轧和张拉；

驱动上述对置的辊子以显著不同的预定线性表面速度沿相反的方向转动，以便在上述一对对置的辊子间形成的上述辊隙内对上述板件同时进行滚轧和张拉，从而使上述板件在通过上述的辊隙而同时受到滚轧和张拉后提高其沿宽度方向的平直度。

26.由一种具有预定原始厚度的实心板材制成的塑料带材，所述板材是在通过一对对置的而且互相隔开并以不同的线性表面速度沿相反方向转动的辊子间形成的辊隙(该辊隙的预定空间尺寸显著小于上述板材的预定原始厚度)将同时受到滚轧和张拉而制成的，上述带材包含：

上述板材的第一表面的等分表面，该表面在上述对置的辊子间形成的辊隙入口处与上述的一对对置的辊子中的第一辊子的第一圆周部分并具有第一预定温度值；和

上述板材的第二表面等分表面，该表面在上述一对对置的辊子间形成的辊隙的入口处与上述的一对对置的辊子中的上述第一辊相接触并具有第二预定温度值，上述的第二预定温度高于上述的第一表面的上述第一预定温度，因此，当上述实心板材的上述第一和第二表面到达上述对置的辊子间形成的上述辊隙以便该辊隙而同时进行滚轧和张拉时，上述实心板材的上述第一和第二表面的上述温度值将基本相同，从而使上述实心板材沿其厚度方向的密度基本相同。

27.由一种具有预定的原始厚度的实心板材制成的塑料带材，所述板材是在通过一对对置的而且隔开并以不同的线性表面速度沿相反方向转动的辊子间形成的辊隙(该辊隙的预定空间尺寸显著小于上述板材的预定原始厚度)时同时受到滚轧和张拉而制成的，上述带材含有：

与上述的一对对置的辊子中的第一辊子的第一圆周部分相接合并通过上述辊隙以便在该辊隙内进行同时的滚轧和张拉，然后与上述的一对对置的辊子中的第二辊的第二圆周部分相接合的实心板材；和

上述实心板材的两侧边缘部分，该部分在上述一对对置的辊子间形成的辊隙入口入被加热，以便使上述的板材在通过上述一对对置的辊子间形成的辊隙而受到同时滚轧和张拉后，提高其沿宽度方向的平直度。

28.由一种实心板材制成的塑料带材，所述板材的通过上述的一对对置的而且互相隔开的辊子间形成的辊隙(该辊隙具有预定的空间尺寸)时同时受到滚轧和张拉，其特征是，上述的一对对置的辊子以不同的线性表面速度沿相反方向转动，上述塑料带材含有：

中央部分的预定原始厚度比上述一对对置的辊子间的辊隙的上述预定空间尺寸大的实心板材；而且，

上述实心板材的两侧边缘部分的预定厚度小于其上述的中央部分的预定原始厚度，因此，在上述的同时滚轧和张拉的实心板材通过上述的辊隙后，由于在该辊隙内同时受到滚轧和张拉而使板材的上述两侧边缘部分增厚，从而提高了上述板材沿其宽度方向的平直度。

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