CN1256999A - 合成树脂薄膜的生产方法和设备 - Google Patents

Abstract

一种薄膜的生产方法,具有薄膜拉幅工序和回收工序,检测向回收工序运动的薄膜的侧部边缘位置,根据检测信息切换薄膜的运动方向,并在薄膜的横向方向上控制到达拉幅工序的薄膜被夹具夹持的起始位置。另外,在具有薄膜拉幅工序的薄膜生产方法中,在薄膜的纵向方向上将到达拉幅机的薄膜被夹具夹持的起始位置控制在从薄膜端部起5mm至1,000mm的范围内。

Description

合成树脂薄膜的生产方法和设备

本发明涉及一种合成树脂薄膜的生产方法和设备。特别地，涉及在其中采用拉幅机的合成树脂薄膜的生产方法和设备，当薄膜在其两侧边缘均被移动的夹具夹持的状态下移动时，该拉幅机在横向方向上或在横向和纵向方向上对连续供应的薄膜进行拉伸，其中实现了对在薄膜的横向和/或纵向方向上的夹持位置的改进。所述改进减少了在拉幅机中的薄膜不规则变形或断裂，并提高了薄膜的生产效率。

在拉幅机中，当两侧边缘均被移动夹具夹持着的薄膜移动时，连续供应的薄膜被沿横向或横向及纵向拉伸，这种拉幅机到目前为止已经被采用。通常，前一种拉幅机被称为横向拉伸机而后一种被称为同时双轴拉伸。例如在日本特开平6-191700和日本特公昭57-57260(美国专利USPatentNos.4,173,611和4,210,987)中描述了这种拉幅机。

前一篇文献公开了一种调整机构，对朝向拉幅机的薄膜的纵长方向的两端部位置进行检测，根据检测信号在薄膜的宽度方向上调整夹具的位置。

后一篇文献公开了一种拉幅机，它具有一个路径(第一路径)，用于使连续供应的薄膜连续地向着拉幅机的夹具运动，和另一个路径(第二路径)，用于使废膜连续地向废料接收装置运动，还有一个用于选择路径的装置，即，一种具有废膜接收装置的拉幅机。

当采用具有废膜接收装置的拉幅机生产薄膜时，所述薄膜的运动路径从第二路径变为第一路径，并且到达拉幅机的薄膜的两纵向边缘被夹具夹持且开始在横向上拉伸。然而，在这种情况下观察到一种现象，即薄膜被折皱并难以保持连续地横向拉伸。前一篇文献公开了通过检测向拉幅机运动的薄膜的两侧边缘的位置而调整夹具位置，可在某种程度上改善这种现象，但在这种情况下的改善是不够的。

另一方面，传统的拉幅机被设计成可以保证当供应的薄膜的端部被夹具接受时夹具可靠地夹持薄膜的端部。在这种传统的拉幅机中，在被夹持的薄膜的端部，薄膜易于在横向中心位置上断裂，并且可以观察到这样一种现象，即在端部产生的断裂会沿薄膜的纵向扩展。

当薄膜的宽度变宽或薄膜向拉幅机的供给速度变快以提高薄膜的生产效率时，上述各种现象变得越来越明显。

本发明的目的是提供一种改善了传统拉幅机中上述问题的薄膜的生产方法和设备。

为了实现上述目的，本发明的合成树脂薄膜的生产方法如下所述。

一种合成树脂薄膜的生产方法，包括用于供应薄膜的薄膜供应工序；薄膜拉幅工序，用于由一对沿薄膜的两侧边缘设置的连续运动的夹具夹持从薄膜供应工序提供的薄膜的两纵向边缘，并且用于在薄膜的横向方向上拉伸被夹持的薄膜；薄膜回收工序，用于接收从薄膜供应工序提供的薄膜，而不将其送入薄膜拉幅工序；和薄膜运动方向切换工序，用于切断向薄膜回收工序运动的薄膜，并将薄膜的端部送入薄膜拉幅工序，还包括：检测向薄膜回收工序进给的薄膜的侧部边缘位置，并根据由检测而获得的信号，在薄膜的横向方向上变换夹具对的位置。

在本发明中，拉幅工序或拉幅机意指具有至少在薄膜的横向(宽度方向)拉伸所供应的未被拉制或拉制过的薄膜的功能的工序或设备。

在合成树脂薄膜的生产方法中，送入薄膜拉幅工序的薄膜上首先被夹具夹住的部分与薄膜纵向方向上的端部之间的距离最好不小于5mm且不大于1,000mm。

这里，在送入薄膜拉幅工序的薄膜上首先被夹具夹住的部分和薄膜纵向方向上的端部之间的部分被称为自由夹持部，而自由夹持部的距离被称为自由夹持长度(CFL)。

夹住留有自由夹持部分的薄膜的想法也可应用于没有薄膜回收工序的薄膜生产方法中，因此，减少了很可能在被夹持的薄膜的端部产生的断裂，提高了薄膜的生产效率。

图1是用于实施本发明的薄膜生产方法的设备一例的总体侧视图。

图2是图1中所示设备的局部被省略的俯视图。

图3是图1中所示设备的侧视图，其中薄膜熔融挤压成型设备和纵向拉伸设备被薄膜供应装置所代替，而薄膜接收设备被省略，以便更详细地显示其它部分。

图4是图3中所示设备的局部被省略的俯视图。

图5是在图3中所示设备中的拉幅机中采用的夹具一例的侧视图。

图6是在图3所示设备中向拉幅机运动的薄膜的俯视图。

图7是在图3所示设备的拉幅机中，被夹持在夹持起始位置上的薄膜的俯视图。

图8是由图3所示设备的拉幅机拉伸的薄膜的俯视图。

图9是本发明中采用的薄膜前端部形状的另一例的俯视图。

图10是当拉幅机拉伸薄膜时引起薄膜断裂状态的俯视图。

图1和图2中所示本发明的薄膜生产设备是用于生产双轴拉伸薄膜的设备。该设备包括供应工序，用于供应合成树脂粒；粗膜成型工序，用于熔融并挤压树脂以成型粗膜；纵向拉伸工序，用于沿纵向方向(长度方向)拉伸粗膜(未拉制薄膜)，以形成纵向拉伸薄膜(单轴拉伸薄膜)；拉幅工序，用于将该单轴拉伸薄膜沿横向拉伸，以形成纵向和横向拉伸的薄膜(双轴拉伸薄膜)；以及接收工序，用于接收双轴拉伸薄膜。

合成树脂供应工序具有装有合成树脂粒的装料斗1。

粗膜成型工序具有将由装料斗1提供的合成树脂粒熔融并挤出的挤压机2，用于过滤从挤压机2挤出的树脂的第一过滤器3，用于计量并进给从第一过滤器3送入的树脂的齿轮泵4，过滤从该齿轮泵4提供的树脂的第二过滤器5，用于将第二过滤器5提供的树脂成型成薄膜的成型模具6，分别设置在挤压机2、第一过滤器3、齿轮泵4、第二过滤器5和成型模具6之间的熔融树脂供应管7，以及用于冷却并固化从成型模具6挤出的薄膜的冷却固化装置8。通常，以一个浇注筒作为冷却固化装置8。

纵向拉伸工序具有用于沿薄膜的纵向方向(长度方向)拉伸由冷却固化装置8形成的薄膜(未拉制薄膜)的纵向拉伸机10。

拉幅工序具有用于沿薄膜宽度方向(侧向)拉伸由纵向拉伸机10纵向拉伸所获得的单轴拉伸薄膜11的拉幅机12。

拉幅机12具有沿薄膜的两侧边缘设置的环形旋转链13a和13b，相互间隔地设置在链13a和13b上的薄膜夹具14，以及用于使夹具14夹持或脱离薄膜的夹具夹持或脱离装置。

环形旋转链13a和13b被设置成在拉幅机12的入口处具有两条链大致保持相互平行的入口平行部分；在其下游具有两条链逐渐相互分离的扩展部分；以及在其下游具有两条链大致保持相互平行的出口平行部分。

接收工序具有用于接收由拉幅机12横向拉伸所获得的双轴拉伸薄膜16的接收装置17，和用于卷取由接收装置17接收的薄膜的卷取机18。

在单轴拉伸薄膜11从纵向拉伸工序向拉幅工序运动的通道中设有用于接收废膜的回收工序。因此，该通道被分成两个通道：一个由箭头19指出的正常薄膜通道，其中单轴拉伸薄膜11向拉幅工序运动，及一个由箭头20指出的废膜通道，其中废膜向回收工序运动。在两个薄膜通道19和20之间的分支处设有薄膜运动方向的切换工序。

薄膜运动方向切换工序中设有薄膜运动方向切换装置21，回收工序中设有薄膜回收装置22。

下面将参考图3至图7对图1所示本发明的薄膜生产设备进行更详细地描述。

薄膜供应工序具有薄膜供应装置31。该薄膜供应装置31通常为用于进给从前道工序送入的薄膜的薄膜供应辊，例如，从纵向拉伸工序向后续工序进给单轴拉伸薄膜11，但也可以是用于将挤压成型的薄膜(未拉制薄膜)或从单轴拉伸薄膜的包装中拉出的薄膜供应到下道工序的薄膜供应辊。

下面对将从纵向拉伸工序送来的单轴拉伸薄膜11送入后续工序的情况加以说明。

薄膜运动方向切换装置21具有一个薄膜切断机32和一个薄膜运动方向选择器33。

薄膜切断机32为具有固定刀片34和位于固定刀片34对面的旋转刀片35的旋转切断机，薄膜通道保持在两刀片之间。薄膜运动方向选择器33是一个铰链板36，其一端为可转动支承而另一端能够垂直运动，以便允许或阻止薄膜11向拉幅机12的运动。

用于调整作用于薄膜11上的张力的张力辊37，设置在张力辊37的下游、用于引导该薄膜的导向辊38，和设置在导向辊38的下游、用于夹住该薄膜的夹持辊39分别设置在薄膜切断机32的上游。夹持辊40设置在薄膜切断机32的下游和铰链板36的上游。

在夹持辊40的废膜运动通道20方向上的下游侧分别设置有夹持并接收废膜11b的带式传送机41，设置在带式传送机41的下游、用于夹住废膜11b的夹持辊42，和设置在夹持辊42的下游、用于切碎废膜11b的粉碎机43。该粉碎机43具有一个固定刀片44和一个设置在固定刀片44对面的旋转刀片45。

在图3中，当铰链板36位于实线所示的位置上时，薄膜11作为正常薄膜11a沿正常薄膜通道19运动，到达拉幅机12。另一方面，当铰链板36位于虚线所示的位置上时，薄膜11作为废膜11b沿废膜通道20运动，到达粉碎机43。

下面将描述从薄膜供应装置31供应的薄膜11作为废膜处理的情况。从薄膜供应装置31供应的薄膜11穿过张力辊37、导向辊38，夹持辊39之间和夹持辊40之间，作为废膜11b，穿过带式传送机41之间和夹持辊42之间，并最终到达粉碎机43，在其中被固定刀片44和旋转刀片45切碎。在这种情况下，铰链板36位于虚线所示的位置。切碎的薄膜被回收并作为生产薄膜的原材料或用于其它用途。

下面将描述在废膜通道20上运动的薄膜11被转换到在正常薄膜通道19上运动的情况。沿废膜通道20运动的薄膜11被开动的薄膜切断机32的固定刀片34和旋转刀片35横向切断。这时，铰链板36也被启动，以便从虚线所示位置转换到实线所示的位置。薄膜切断机32和铰链板36的动作在图中并未示出，是由适当的电信号系统进行的。

这时，薄膜11的切断端沿废膜通道20被接收到粉碎机43。铰链板36对薄膜11留下的切断端部进行导向，并沿正常薄膜通道19向拉幅机12进给。

在图3中，拉幅机12具有沿薄膜的两侧边缘旋转、以便进行横向拉伸的环形链13a和13b，及夹具夹持或脱离装置15。另外，拉幅机12具有用于使该环形链13a和13b转动的电驱动旋转的链轮51a和51b，及用于使链13a和13b返回链轮51a和51b的链轮52a和52b。相互间隔的薄膜夹具14被分别安装在链13a和13b上。

在图5中示出了夹具夹持或脱离装置15的例子。在图5中所示的夹具14包括安装在链13a(未示出)上的夹子53和摆动自如地安装在夹子53上的叶片54。

图5所示的夹具夹持或脱离装置15中设有马达55，安装在马达55上的旋转轴56，安装在旋转轴56端部上的转盘57，和用于升起和降下马达55的升降装置(未示出)。升降装置通过垂直变换转盘57的位置，与叶片54配合调整薄膜的夹持状态。升降装置安装在拉幅机12的机架内。

如果随链13a一起运动的叶片54接触到旋转中的转盘57的外周，则叶片54的顶部被向外压，成为实线所示的叶片54的状态，并且薄膜11a被夹持在叶片54的底面和夹子53的顶面之间。利用设置在拉幅机12的出口附近的夹具释放装置(未示出)，从夹具14中释放出被夹持的薄膜11a。

拉幅机12中设有薄膜传送机59，用于将从铰链板36进给的薄膜11a引导到由夹具14夹持的位置上，即，引导到夹持开始位置58上。

薄膜传送机59由环形旋转带60构成。薄膜11a与带60的上表面接触，并通过带60的运动向拉幅机12传送。薄膜传送机59最好是带60具有多个孔，并在背侧设置了吸气装置的形式。

当薄膜11a被拉幅机12接收时，薄膜传送机59最好位于实线所示的位置，并且当不需要时可以退回到虚线所示的位置上。

拉幅机12中设有用于在薄膜11a的横向方向上移动和调整夹具开始位置58的驱动装置61。在上面所述的日本特开平6-191700中公开了这种驱动装置61。拉幅机12中设有控制器62，用于发出信号，以便控制驱动装置61，变换夹持起始位置58。

薄膜运动方向切换装置21中设有第一位置检测装置63，用于当薄膜11向废膜通道20运动时检测薄膜11的侧部边缘位置。位置检测装置63包括能够无接触地检测薄膜11的侧部边缘位置的传感器，例如光学传感器。位置检测装置63的安装位置也可位于紧靠图3所示带式传送机41的下游、由虚线所示的位置63a处。如图4所示，可以在薄膜11的一侧边缘或在薄膜11的两侧边缘设置位置检测装置63，不过在两侧边缘均设置更好。

从第一位置检测装置63传送的关于薄膜11的侧部边缘位置的检测信号被发送给控制器62。控制器62向驱动装置61发送用于控制夹持起始位置58的信号，通过驱动装置61将薄膜11a的夹持起始位置58向横向方向上变换。通过这一变换，在薄膜被薄膜切断机32切断后，夹具14适当的夹持作为正常薄膜向拉幅机12运动的薄膜11a的两边缘。

当薄膜11的侧部边缘位置与正常位置相差超过20mm时，最好主动地变换夹持起始位置58。当相差超过5mm时主动变换则更好。

在上面所述的实施例中，在铰链板36和拉幅机12入口之间的正常薄膜通道19中设有用于检测薄膜11a的一侧边缘位置的第二位置检测装置64。

由第二位置检测装置64检测出的薄膜11a的侧部边缘位置信号也被发送到控制器62，并作为控制薄膜11a的夹持起始位置58的信号。从第二位置检测装置64发出的信号用于确保对已经由第一位置检测装置63发出的信号进行过调整的夹持起始位置58作进一步调整。

在上述实施例中，尽管介绍了双轴拉伸薄膜的生产，所述双轴拉伸薄膜是通过沿纵向方向拉伸挤压-成型薄膜(未拉制薄膜)并由一个拉幅机沿横向方向拉伸而获得的单轴拉伸薄膜得到的，然而，供应给拉幅机的薄膜是未拉制薄膜，且通过拉幅机对该未拉制薄膜在横向和纵向两个方向上进行拉伸也是可以的。

图6表示薄膜11a的端部65向拉幅机12的入口运动的状态。图7表示薄膜11a的端部65在夹持起始位置58处被夹具14夹持的状态。

最好在正常薄膜11a的端部在夹持起始位置58被夹具14夹住后，由第二位置检测装置64发出的信号控制保持夹持起始位置58。

向废膜通道20运动的薄膜11b可能受薄膜回收装置22的作用影响而运动位置或形态不温度。如果在这种状态下将该薄膜转换到正常薄膜通道19的方向上，则废膜11b的异常运动将影响正常薄膜11a的运动位置。

上述本发明的薄膜生产设备中设有第一位置检测装置63。因此，到达拉幅机12的正常薄膜11a被调整到接收该薄膜的位置上的夹具14夹住，并且正常薄膜11a被拉幅机12正常地横向拉伸，基本不受废膜11b的异常运动的影响。

上述由第一位置检测装置63进行的夹持起始位置58的调整用于调整在薄膜的横向方向上的位置。这种位置调整装置被称作第一夹持起始位置调整装置。

在本发明的薄膜生产设备中，最好在薄膜的端部上还设有用于在薄膜的设备方向(纵向方向)上调整夹持起始位置的装置。图3表示加在薄膜的端部的夹持起始位置调整装置。该位置调整装置被称为第二夹持起始位置调整装置。

下面将描述第二夹持起始位置调整装置。它包括设置在铰链板36和拉幅机12入口之间、用于检测已通过的薄膜端部的薄膜端部检测装置71；用于提升和下降夹具夹持或脱离装置15的夹具夹持或脱离装置的提升装置72，所述夹具夹持或脱离装置15用于使夹具14夹持或脱离薄膜；及控制器62，用于从薄膜端部检测装置71接收指示薄膜端部通过的信号和根据所接收的信号发送控制提升或下降夹具夹持或脱离装置的提升装置72。

该控制是根据薄膜端部检测装置71检测出的薄膜11端部通过时的时间，薄膜11此时的运动速度，以及将一个特定距离加到薄膜端部检测装置71和夹持起始位置58之间的距离上所得到的距离等信息而进行的。

该特定距离(长度)的取值范围为5mm至1,000mm。这是自由夹持长度(CFL)。这一控制意在保证夹具首先夹持薄膜的位置在薄膜端部上游5mm至1,000mm处。换言之，该夹持方法在薄膜的端部形成一个长度为5mm至1,000mm的自由夹持部分。

薄膜端部检测装置71是一个能够检测出薄膜端部是否通过的传感器，最好是非接触型传感器，例如光学传感器。

代替薄膜端部检测装置71，在薄膜切断机32中也可以设置用于检测薄膜切断时间的装置73，例如旋转编码器，以便将其获得的信号发送给控制器62。

图8表示具有薄膜的端部形成5mm至1,000mm长的自由夹持部，且薄膜被夹持住的状态。在附图中，由黑色标出的夹具14是夹住薄膜11a侧部边缘的夹具，由白色标出的夹具14是未夹住薄膜11a侧部边缘的夹具。

薄膜11a端部65的上游具有CFL长度的部分，即，阴影部分为自由夹持部分74。在附图中，由点划线示出被夹持在紧靠自由夹持部上游部分处的薄膜11a随着夹具14的运动而运动并开始被横向拉伸的状态。当夹持开始时，端部65a与端部65相比产生变形，但薄膜的端部未断裂。

图8所示的薄膜11a的端部在横向方向上是直的，但如图9所示，薄膜11a的端部可在下游方向(向前的方向)上形成梯形凸出部，为了形成梯形凸出端75，由薄膜切断机32在横向方向上笔直切断的薄膜可进一步被横向切断机(未示出)在薄膜的横向方向上切去两侧，而不切去中心部分。包括直端65和斜线部分75a、75b的梯形凸出端部75可被作为自由夹持部分74。因此，斜线部分75a和75b在薄膜的设备方向(纵向方向)上的高度最好为5mm至1,000mm。在这种情况下，当薄膜端部65已从夹持起始位置前进5mm至1,000mm时，薄膜11a被自然地夹住。

如果没有自由夹持部分74的薄膜被夹住，则在端部65处容易产生由于端部的应力集中引起的裂口76，并向上游扩展，使薄膜断裂。图10表示出了这种状态下的薄膜。

当对自由夹持部的长度CFL作各种变化，并由拉幅机12处理聚邻苯二酸乙二酯薄膜时，端部在0mm至2.5mm的长度范围上极易开裂，并且在1,200mm至1,400mm的长度范围内因薄膜的端部下垂而挂在拉幅机12，不能平滑地横向拉伸。可以看出，在5mm至1,000mm的长度范围内可有效地进行平滑的横向拉伸。

上面描述了本发明的薄膜生产设备具有设置了第一夹持起始位置调整装置的回收工序的例子，和所述设备具有第一夹持起始位置调整装置和第二夹持位置调整装置的例子。然而，通过采用第二夹持起始位置调整装置，即使在没有回收工序的薄膜产生设备中，也可防止薄膜在拉幅机中产生皱折和断裂。

Claims (6)

1.一种产合成树脂薄膜的生产方法，包括用于供应薄膜的薄膜供应工序；薄膜拉幅工序，以便由一对沿薄膜的两侧边缘设置的连续运动的夹具夹持从薄膜供应工序提供的薄膜的两纵向边缘，并且在薄膜的横向方向上拉伸被夹持的薄膜；薄膜回收工序，以便接收从薄膜供应工序提供的薄膜，而不将其送入薄膜拉幅工序；和薄膜运动方向切换工序，特别切断向薄膜回收工序运动的薄膜，并将薄膜的端部送入薄膜拉幅工序，还包括检测向薄膜回收工序进给的薄膜的侧部边缘位置，并根据由检测而获得的信号，在薄膜的横向方向上变换夹具对的位置。

2.如权利要求1所述的合成树脂薄膜的生产方法，送入薄膜拉幅工序的薄膜上首先被夹具夹住的部分与薄膜纵向方向上的端部之间的距离不小于5mm且不大于1,000mm。

3.一种合成树脂薄膜的生产方法，包括用于供应薄膜的薄膜供应工序，和薄膜拉幅工序，以便由一对沿薄膜的两侧边缘设置的连续运动的夹具夹持从薄膜供应工序提供的薄膜的两纵向边缘，并且在横向方向上拉伸被夹持的薄膜，其中，送入薄膜拉幅工序的薄膜上首先被夹具夹住的部分与薄膜纵向方向上的端部之间的距离不小于5mm且不大于1,000mm。

4.一种合成树脂薄膜的生产设备，包括用于供应薄膜的薄膜供应装置；薄膜拉幅装置，以便由一对沿薄膜的两侧边缘设置的连续运动的夹具夹持从薄膜供应装置提供的薄膜的两纵向边缘，并且在横向方向上拉伸被夹持的薄膜；薄膜回收装置，以便接收从薄膜供应装置提供的薄膜，而不将其送入薄膜拉幅装置；和薄膜运动方向切换装置，以便切断向薄膜回收装置运动的薄膜，并将薄膜的端部送入薄膜拉幅装置，还包括回收薄膜侧部边缘位置检测装置，以便检测向薄膜回收装置进给的薄膜的侧部边缘位置，和夹具位置变换装置，在薄膜的横向方向上变换夹具对的位置，以便根据回收薄膜侧部边缘位置检测装置检测到的侧部边缘位置信号，由夹具位置变换装置在薄膜的横向方向上变换夹具对的位置。

5.如权利要求4所述的合成树脂薄膜的生产设备，设有调整被夹具夹持的薄膜的最初夹持位置的夹具位置调整装置，以保证在送入薄膜拉幅装置的薄膜上首先被夹具夹住的部分与薄膜纵向方向上的端部之间的距离不小于5mm且不大于1,000mm。

6.一种合成树脂薄膜的生产设备，包括用于供应薄膜的薄膜供应装置，和薄膜拉幅装置，以便由一对沿薄膜的两侧边缘设置的连续运动的夹具夹持从薄膜供应装置提供的薄膜的两纵向边缘，并且在横向方向上拉伸被夹持的薄膜，其中，设有调整被夹具夹持的薄膜的最初夹持位置的夹持位置调整装置，以保证在送入薄膜拉幅装置的薄膜上首先被夹具夹住的部分与薄膜纵向方向上的端部之间的距离不小于5mm且不大于1,000mm。

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