CN88100367A - 聚合物板材的受压横向伸展的设备及工艺 - Google Patents

Abstract

板材4通过表面有圆形或螺旋形延伸的槽的相互啮合的有槽轧辊A和B之间，被横向伸展成有褶板材。每个槽由一基座6a，6b外倾向一个齿顶7a，7b的侧壁5a，5b。相邻侧壁5a，5b的一部分相互平行。齿顶间距小于3毫米，膜由齿顶伸展，并通过压拢轧辊在侧壁间受到挤压。有褶材料一般接着被基本上纵向伸展，以消除褶，然后可以在另一套相互啮合的有槽轧辊之间再次被横向伸展。

Description

本发明涉及用以靠使聚合板材在相互啮合的有槽轧辊之间通过而一举实现材料的横向伸展与压缩的聚合板材伸展工艺与装置。

已知四十年来，横向伸展部只靠使膜料在有槽轧辊之间通过来实现的，这样的有槽轧辊的槽多数线轧辊呈螺旋形或园环形延伸，包括一个基座，每一侧一个齿顶，以及从基座延伸到齿顶的侧壁，当轧辊合拢其间的辊隙时，齿顶的啮合使材料横向伸展成基本上沿机器方向的褶。褶因槽为园环形或螺旋形而正沿机器方向或其对角线方向延伸。

在所有这些方法中，即使在最大啮合点，膜料也是自由地悬在齿顶之间。如果齿顶比膜厚窄，齿顶的影响是使伸展主要发出在齿顶上，但是如果齿顶比较宽，则伸展不规则地出现在齿顶之间。因此，通常工序要重复几次，但仍产生一不均匀的齿形产品。

在有此工艺中，侧壁是向外斜的。例如在JP-B-4829386中给出这样一个设备，其中齿高为10毫米，相邻齿顶间距着上去也是10毫米左右。在每一槽中，膜料在相应的基座与齿顶（曲率半径为4毫米）受到挤压，但膜料在槽内其它位置显然不受压缩。所以在侧壁之间膜料不被挤压。这一步骤的主要目的似乎是单轴定向，因为双轴定向已在工艺（及JP-B-4619831的工艺）中靠使板材随后通过相互啮合的有轴向延伸的槽的轧辊之间得以实现。靠侧壁外斜的相互啮合有槽轧辊的横向伸展在Schwartz的U.S.4，116，892中也有描述。

在这种工艺里，所有伸展都由齿顶产生而外斜侧壁几乎不起作用。一种被普遍认为更令人满意的设计有一竖直侧壁，因而使膜料在相互啮合的齿顶之间有更大的自由移动空间。在GB.1，526，722，1，526，723，尤其是1，526，724中有对这种设备的描述。

不幸的是在这种设备中，齿顶间距不能太小，如2毫米以下，否则有使齿顶发生机械损坏的严重危险。另外，当齿顶相距较近，如2毫米或稍多时，只有比较薄的聚合板材（例如200或300克/平方米以下）能被处理。

理想的是减小齿顶损坏的危险，能获得更均匀的断面和/或能伸展较重材料，另外，最好也能一次通过便对板材实现比以前所能达到的更均匀的结果。这些目的不便对单板材横向伸展，而且对适当板材的原纤维化及粘接叠层都是合乎要求的。

在本发明中，连续聚合板材由以下工艺伸展，它包括材料通过相互啮合的有槽轧辊的横向拉幅，轧辊的中每一槽主要绕轧辊呈螺旋形或园环形延伸，并包括一基座，每侧一齿顶和基座与齿顶间延伸的外倾侧壁，板材因而被横向伸展成基本上沿机器方向的褶，相邻齿顶间距小于3毫米，相互啮合的槽的侧壁上有基本上相互平行的区段，通过压拢轧辊，板材主要在每对基本平行的侧壁区段之间被压缩，从而通过结合拉幅与压缩实现伸展。

涉及本发明的装置包括，已详细说明的相互啮合的有槽轧辊，其中相邻齿顶间距小于3毫米，相互啮合的槽的侧壁有基本上相互平行的区段，设备包括压拢轧辊以在每对基本上相互平行的侧壁区段之间挤压板材的装置。

靠本发明能获得在伸展样品均匀性方面明显的改善，提高强度特性（尤其是撕裂传播强度，穿刺强度和冲击强度）。厚膜，尤其是厚到不能被以前工艺满意地处理的，可用本发明处理，以给出型材规则，因而可接受的产品，而对较薄膜的处理则可得到基本均匀，无齿廓的膜。

如果膜料在处理过程中被厚纤维化（如处理前穿孔或依赖发泡或在膜中加细粒）便能得到更薄更均匀的厚纤维化标样。在伸展过程中粘接两板材时，常能实现较好的粘接。齿顶损坏的危险也降低了。

本发明的横向伸展可描述为一个横向砑光过程，它既包括横向伸展也包括砑光，而以前工艺只包括伸展。伸展发生在膜料位于轧辊间的缝隙中心时，膜料在缝隙中时也常发生。压缩发生在两轧辊受压点。重要的是齿顶间距（沿轧辊轴向长度量）应比较低，小于3毫米，因为在更大齿顶间距，就得不到本发明的优点。实际上，间距通常约为2毫米或低于2毫米，因为最好结果在低于2毫米的间距值得到，间距增加，结果变坏。例如，2.5毫米对多数工序和材料常是一适宜的最大值。在这样小的齿顶间距条件下，每一侧壁的长度也不可避免地较小（一般小于2毫米），这一点是很重要的。在压力下，板材在基本平行面之间的冷流动只是能在一很短距离内进行。如果侧壁远长于2毫米，得到的膜结构将很不均匀。齿顶间距，每侧壁长度一般在1到2毫米的范围内。

每一齿顶最好有一基本为柱形的部分截面，其典型半径为0.1到0.5毫米，通常为0.2到0.4毫米，齿顶半径最好与膜厚同一数量级。例如，当齿顶半径约为0.2毫米，膜厚200um时，能得到好结果，但在如500um的膜厚时，也能得到较为满意的结果。

齿顶与基座一般记入侧壁的一部分，该部分断面基本平直，并典型地延伸在齿顶到基座距离的25%-75%上，与一啮合槽的区段平行的区段一般就是这一平直区段。一般来说，最好使膜在侧壁尽可能长的区段上受压，但是即使该区段只延伸在侧壁高度的一小段上，也能得到满意的结果。侧壁相对于轴的角度一般为45°到70°，所以在齿顶处壁确定的角度为40°到90°，最好是50°到60°。

每一槽的基座的成型最好能使膜料在齿顶与相应基座之间不受压榨，例如，以便在要在齿顶与基座间被伸展的膜与基座之间留一小空间。

槽可以是严格或基本上呈园环形或螺旋形。槽与实际园周（即机器方向）间的角度一般不超过20°，最好低于15°，因为如果角度太大，便不易保证满意的啮合。所以槽与轴间的角度最好大于70°。轧辊的啮合槽必须配套，以使它们无阻塞地啮合。轧辊应用钢或其它坚硬材料制成，最好是硬化钢。

对任何具体聚合板材，横向伸展的程度部分依赖于熔化取向的程度和角度，轧辊间压力，板厚，板材穿过轧辊的速度。一般来说，压拢轧辊的压力至少为轴向长度每厘米17公斤。可给出有用的横向伸展，例如，在相对低运行速度如5-10米/分钟下，至少10%。然而，压拢轧辊的压力最好在50公斤/厘米以上，通常高于100公斤/厘米，如200到300或高达500公斤/厘米轴向长度，或者更高，因为这样可在高运行速度如40米/分钟或加倍或更高下给出好的横向伸展。单次通过啮合轧辊的横向伸展量最好不低于15%例如，到50%或更高。伸展量是横向伸展前材料的直线宽度与横过有褶材料的一条中线的长度之差。

每对侧壁间的距离必须在整个轧辊长度上基本相同，以使膜料在轧辊上每位置上都受同样压力。每对侧壁间距最好在±5微米以内，或最大不超过10或许15微米。但是在如50厘米轧辊长度上不易保证这样的精度，如果不达到均匀间距，便有损坏齿顶的危险，还生产出低质量的膜。即使再根长轧辊被加工得足够精确，轧辊间或沿轧辊长度上小的或偶然的温度差将引起轧辊不同的热膨胀。由于偏差的存在，也不易在很长的轧辊上均匀加压。聚合材料上的弯曲与脏物也会在一小区域聚力，损坏齿顶。

至少一根轧辊最好由多根偏向长主轧辊的较短轧辊构成。特别地，轧辊之一最好包括一长轧辊，另一轧辊由多个以在轴向长度每厘米相等压力基本独立地偏向长轧辊，并轴定位向使其全长与长轧辊啮合的较短轧辊构成。如果需要可以有一个以上长轧辊轴向排列以补足板材全宽，但一般地只有一根长度为所需板板宽度的长轧辊和多个短轧辊。用这种方法，即使在膜宽，也即长轧辊之长在2米以上，如5米或更多的情况下，也能实现本发明的结果。

一般有三个或更多短轧辊，每根长度小于50厘米，每根只负责伸展膜的一部分，短轧辊的排列使全部膜料都被伸展，并且可选择使伸展区有少量重叠。通常在必需轴承与支撑件所允许条件下选择使短轧辊尽可能短，例如典型地为4到15厘米长，因为这样有利于对宽膜的处理及高压干的操作。有时最好选择短轧辊的长度小到，如实际上仅1或2个园环槽。每根短轧辊各自以所需压力通过如弹簧的动作，最好是通过液压或气动装置偏向长轧辊。在没有膜料时，应避免啮合轧辊的直接接触，并且，如果机器用于不同宽度的膜料，或边缘位置有变化，可以方便地通过如开关液压或气压，在膜料的一边或两边将短轧辊推入或脱出接触。

短轧辊最好排列成在长轴上不同园周位置上的相互交错列，交错排列方式使短轧辊一起基本上覆盖长轧辊的全长，并可选择有小的重叠。短轧辊最好成在长轧辊上直径相对位置上排成两交错行。通过如此排列短轧辊，可将长轧辊的偏差降至极小。在每一短轧辊，相应于轧辊重合区的两端，可将轧辊稍加锥削以减轻伸展效果。

为了便于加工，长轧辊本身也可由多个相互轴向紧固连接轧辊段构成。每个轧辊段最好与各短轧辊相配。在连接处，每个轧轧段或者以一部分槽为端，或最好以一部分齿顶为端。为了避免固接各段时所需高精度，以及为了加强各段端处，每对相连部分槽或部分齿顶可制得分别比槽或齿顶宽。如，0.1到0.5毫米。产生的光学和其它性质上小的不规则对多数板材应用都是可以接受的。

如果槽为螺旋形，就必须同时驱动两啮合轧辊（例如长轧辊及所有短轧辊），但是如果槽为园环形，只驱动啮合轧辊之一便可。短轧辊因而可以是托辊。为了降低每短轧辊的长度，每一短轧辊的轴承（一个或多个）最好位于轧辊内，短轧辊都绕装在一叉型或其它合适支撑件上的传动轴转动。当必须驱动短轧辊时，可将短轧辊软连接在一起，因而有必要使轴承位于轧辊轴向以外。例如，驱动可沿一系列软接短轧辊的可弯曲轴，靠位于每对相邻短轧辊之间的连接器传送。连接器包括一对有爪或其它相互咬合的部件的板，这对板能压到一起，但各自能在径向和轴向移动一小段距离。

在一代换系统中，短轧辊被安排在一共同的长轧辊芯上，芯在每根短轧辊与芯之间采用一个软连接器。连接器包括弹簧或橡皮或其它合适软装置，靠这些装置，短轧辊可与芯一起转动，而且加在芯上，指向长轧辊的轧辊压力通过短轧辊传送。软连接器最好也包括导引件，它只允许短轧辊相对于芯作轴向和芯向运动，而不允许切向运动。例如，钢的柱形槽区段可绕一涂橡胶芯固定。这个设备能将板材在相邻轧辊的不同伸展区之间的边界里的痕降到极小，但不易达到高且均匀的压力。

希望至少有一个啮合轧辊能被支撑着沿其轴向滑动，以实现轧辊啮合齿的自动调节。例如，当有长的和短的轧辊时，长轧辊可固定安装，而短轧辊可安装得能沿轴通过轴向运动实现自动调节。

通过上述工艺得到的有褶板材还可受各种后处理。材料最好不经以前的除褶工序立即被以一足以消除褶的伸展率作为纵向伸展。这能导致均匀伸展，而且常能有利地在较低温度，即接近或低于室温，进行伸展。这种方法一般能降低板材的易裂性。

初始的横向伸展，一般接有纵向伸展，产生微观引发或伸展带，它们给出满意的性质，无须进一步处理。然而，得到的纵向伸展了的材料最好接着进行横向伸展。因此本发明确定的工艺可重复，最好在约50℃或以下，以给出厚度变化最小的双轴取向板。选择常规啮合有槽轧辊，即其中每一槽基本上绕每一轧辊螺或园环旋延伸，并由一对齿顶和侧壁确定，另外，板材主要线齿顶伸展，而在相邻侧壁上不受挤压的轧辊来横向伸展板材也可满意。因为微观伸展带对随后的伸展起引发作用，即使伸展时温度低于50℃用较粗有槽轧辊例如齿顶间隔达40或50毫米，也能得到满意的结果。

经过本发明的初始横向伸展工序后的板材的宽度（即两边缘的横向线性间隔）最好是初始宽度的100%到130%，在100%到140%更佳，经过纵向伸展后，最好是初始宽度的70到100%左右，若是100%更佳，经过采用啮合有槽轧辊的任何进一步侧伸展后，最好是纵向伸展后宽度的110%到200%，若是120%到180%更佳，所以，横向宽度在第一次横向和纵向伸展工序后最好保持基本不变，但在最终的横向伸展后会增加。

正常板材初始厚度可在1毫米以下，一般在600微米以下，最好在500微米以下，或者（以重量表达）最好低于600克/平方米，若低于500克/平方米更佳。其厚度一般在200克/平方米以上，或高于200到300微米，虽然也可以更薄，如薄到100微米。聚合材料最好包括聚烯烃聚合物，最好包括乙烯或丙烯均聚合物或共聚合物特别地它可以是均规或间规聚丙烯，高密度聚乙烯（HDPE）（常有高分子重量）低密度聚乙烯（LDPE），线性低密度聚乙烯（LLDPE），以及混合物和共压出物。

板材可包括多层在工序前粘接或未粘接的材料。在一最佳工序中，板材包括两可粘接板材的未粘接叠层，叠层在工序中粘接。特别地，本发明的为所述纵向伸展所紧跟着的横向伸展能导致比已知的有槽轧辊工序更大的粘接力。待粘接的两板材中最好至少有一个是有一个正对板对中的另一板材的粘接表面层的共压层。一般当所有伸展步骤的工作温度明显低于叠层接触面仅靠简单接触便粘接在一起的温度时，能得到最优物理及其它强度性质。

本发明中所用板材可包括多层单轴取向板材，它们的取向相互横截。所以此工序可产生交叉叠层膜的双轴伸展。这种膜可通过熔化取向一桶状膜并以相对于取向的一个角度将其螺旋切割的，以产生一斜取向板材，并将其与一用类似方法制得的取向板材交换相叠的方法制备备。因而双轴伸展可如上述与层间粘接相结合。所得板材最好是一交叉叠层膜，如GB    1，526，722中所述那样。本发明能实现对较先前所用的聚合物更硬的聚合物组成的处理，以生产厚度较以前所能得到的更均匀的最终板材。

一般都希望聚合板材至少有一面尽可能光滑。如果在本工序中所得到的伸展后的板材由两层或更多层可分离板材的叠层构成，并且这些可分离叠层在工序后被撕开，则有可能非常光滑的一侧。可分离板材的相对面的表面质量及光滑程度都可能非常高。例如，表面可具有更高的光泽度，更大的摩擦系数，印刷时改善的印刷质量表现，以及改善的热及超声密封性。用扫描电镜检测时，它完全不显出有微形貌。为了便于分离，每对可分离对中至少应有一块板材是具有面对分离对中另一板材的分离表面层。分离表面层可以是任何促进撒离的材料。可以选择进一步给撕开的板材赋以所希望的表面性质，如摩擦或简单热密封性质。例如，热密封套可用一撕得的光滑内表面（提供良好密封）和一有波级的外表面（提供排气稳定性，因为灰尘会集在波级的沟槽中）制成。也可选用有光泽的外表面，用于印刷。

在选择经本发明的工序后，两层或更多层板材可撕开的材料的同时，也可选择两层或更多层板材按上述方式相互粘接的材料。所以，若干分层（有些可以是共压膜形式）可用在本发明的工序中，以使由二层，三层或更多层组成的一套套板材粘接成叠层，而相邻叠层可撕开。例如，在横向和纵向伸展过程中，每一可撕开叠层可通过将两个共压膜粘接在一起的方法得到，两共压膜各自包括一表面层，至少一增强层和一表面粘接层，两表面粘接层相对，适当选择在叠层最里面的表面层，或者在两套共压层之间加一独立分离层便可实现叠层的撕开。

如在这样工序中常发生的那样，当通过啮合轧辊间的板材厚度较大时，褶就会很深，因而对有褶板材进行热处理，同时至少允许有横向收缩，将是有益的。板材可在撕开之前或之后进行热处理。如在通过啮合轧辊之间的过程中因过度伸展形成相对薄区，在适当温度下热处理时，这些薄区有很强的收缩倾向，由此引起横向收缩，所以通过热处理可以减小或完全消除横向伸展材料的厚度变化。热处理最好引起至少7%的横向收缩，常常为至少12%。一般来说，收缩低于30%。热处想可在炉中进行，但最好通过将材料与热轧辊接触来实现，这种方式能对横向收缩产生稳定的效果。热处理最好在板材仍有纵向褶时进行，以在材料仍接触轧辊时实现均匀收缩。有关适当热处理及能便利地进行处理的交叉叠层方面的进一步信息可参考U.S.4，629，525。

用于本发明中生产的叠层板的一最优至层由高分子重量高密度聚乙烯和明显的低分子重量低密度聚乙烯混合构成，后者最好从共聚合物和/或支链聚乙烯中选取，它们有与高分子重量聚乙烯相同或更高的断裂伸长（室温下，慢拉伸条件下测量），而且它们能在形成一特殊微相的同时，在组分的均匀熔融混合物冷却时，从高分子重量聚乙烯中偏折出来。两种聚乙烯的混合比最好在25∶75到75∶25之间。将分子重量明显低于高分子重量聚乙烯的分子重量的聚乙烯包括进来也是有利的，以聚丙烯和两种聚乙烯的联合重量为基础，它的含量为0到70%。

本文中高分子高密度聚乙烯（HMHDPE）按ASTMD1238条件E的熔化流动指数最好为0.2或更低，低密度聚乙烯（LDPE）最好是线性低密度聚乙烯（LLDPE）。

本发明的实施方案中伸展的板材包括两层或多层可分离板材叠层，工序完成后可分离板材被撕开，其另一目的是提供一种改进的板材，它的一面主要由较硬聚合材料组成，另一面主要由较软材料组成。主要由硬材料组成的一面能大大改进磨损及穿刺性质。

在板材在有槽轧辊之间伸展时，一层较硬聚合材料的存在总倾向于形成较深齿廓，但在导致本发明的实验中发现，受到槽轧辊伸展的板的芯处的硬材料的齿廓比在一个或两个表面上的同样材料的齿廓小。

因此，在伸展过程中可以很便利地安排硬聚合物层于板的中间或其附近，再用上述撕开方法使其位于或接近表面。

例如，一侧的较软材料可以是一聚乙烯组成，最好是上述HMHDPE和LLDPE的混合，另一侧的较硬材料可以是纯或接近纯的HMHDPE，或主要选用聚乙烯。

本发明由附图说明，其中：

图1显示GB    1，526，724中描述的有槽轧辊系统的啮合表面，放大二十倍;

图2显示根据本发明的有槽轧辊系统的啮合表面，放大倍数与图1相近;

图3是涉及本发明的设备的端视简图，包括涉及本发明的啮合轧辊和纵向伸展轧辊;

图4是图3中设备顶部的侧视图;

图5是图3中啮合轧辊的平面图，连接器及所有其它部件略去。

图6到8是从不同板材横截面的显微照片制得的草图。图8用作比较。

用以对膜4进行横向伸展的常规啮合轧辊A和B在图1中显示，它们有园环形或螺旋形槽，槽由基座3a，3b，侧壁2a，2b和齿顶1a，1b构成。齿顶约500微米宽，间距约2毫米。如果齿顶半径小（半径大小一般接近膜厚），则膜绕每一齿顶在位置4′被伸展，并处于相对放松状态，在齿顶间位置4″受伸展较少。如果齿顶半径远大于膜厚，伸展只发生在齿顶之间。

本发明所用轧辊的啮合槽如图2所示。每一槽包括一个基座6a或6b，外倾侧壁5a或5b，以及一个齿顶7a或7b。相对轧辊的侧壁5a和5b在其长度的一段上相互平行。每一基座6a和6b的尺寸都做得使膜在齿顶和基座之间不受挤压，即使膜在侧壁5a和5b之间是受到挤压的。例如，每一基座形状都使得膜与基座之间有一小空间8。齿顶7a间距最好小于2毫米。

图3到图5的设备包括一长的有槽轧辊9和在轧辊9的对侧排成两交错列的短轧辊10和11。每个轧辊都有图2所示断面。轧辊10和11分别由臂12和13支持，臂12和13在框架14上绕轴旋转，并由液压或气动装置15驱动以使轧辊10和11能以任意选定力量压在轧辊9上。实际上，轧辊9也受驱动（驱动装置未标出），而轧辊10和11由轧辊9通过板4来驱动。然而，如果需要，轧辊10和11可通过软连接器16被一起驱动。

设备可包括一纵向伸展装置，它包括，见图3，被以能给出所需伸展度的速度驱动的四个平滑轧辊17，18;19和20，它也可包括至少另一对啮合有槽轧辊21和22。这些可以是图1或图2中所示的设计，如何选择取决于目的何在。如果选择图1所示常规设计，齿顶间距将足够大（例如40毫米）齿顶宽度很大，使得二次伸展率高达1.8∶1或更高，而不会损坏轧辊表面。用这样粗糙的轧辊表面构形，以前工艺中会得到无用的结果。由于有在第一阶段形成的微伸展带，本发明能得到较好的结果。然而，齿顶最好在其端部锥削，带有半柱面齿顶半径约为0.1到0.4毫米。

有槽轧辊9，10，和11（以及，如果有的话，21和22）必须用硬材料，一般为硬化钢制成。典型的轧辊直径都在50到250毫米之间，一般在75到200毫米范围内。例如长轧辊直径可以为150毫米左右，短轧辊直径可为100到150毫米。

允许轧辊10和11作轻微轴向运动以改进精确啮合。面5a和5b的间隔沿轧辊9的长度上应在±5微米以内。典型设备中，每个轧辊10是12厘米长，齿顶间距1.4毫米，每个齿顶的半径为0.2毫米，侧壁在齿顶确定的角度为55°板4在进入设备前可预加热到如35°到50℃，长轧辊也可加热到同样温度。轧辊17到20也可预加热，但温度最好更低些。从轧辊9和11间端部引出的板会有纵向褶结构，如图6所示（它显示4层交叉叠层，在受压区有240微米厚）。

图7中所示交叉叠层为例1中1制成的2层叠层;伸展前每层约90克/平方米厚，300毫米宽，通过具有图2所示结构的轧辊9、10和11之间后，就具有图6所示结构，接着被纵向伸展，主要是为了消除有褶图案，随后在图1所示间距为1.8毫米的有槽轧辊间通过四次，最后再纵向伸展。

图8的膜在例2中成型，它采用与图7的膜同样板材，经过同样工序，所不同的是用图1所示间距为1.8毫米的有槽轧辊代替图2中的有栏轧辊。两种情况（图7和图8）的膜被的同时，在每个常规有槽轧辊伸展步骤之间自由延伸，同时保持一波纹形状。在最终常规有槽轧辊步骤与最终纵向伸展之间不允许有自由延伸。各方向总的伸展率约为1.4∶1，最终厚度为90克/平方米。很明显，用本发明制成的膜的厚度，见图7，比用常规有槽轧辊制成的膜的厚度（见图8）均匀得多。

例1

两共压膜通过图3的轧辊9，10和11间端部之间，轧辊齿顶间距为1.4毫米，端部半径为0.2毫米，直径约为100毫米。每个短轧辊为120毫米长。有槽轧辊20，21的齿顶间距为1.8毫米，端部半径为0.25毫米。各膜由三层组成，一个热密封表面层，厚度占15%，由LLDPE构成，一个交叠层，厚度占另一面处的10%，由80%的LLDPE和20%的EPDN构成，以及一中间层，占膜厚的75%，由50%的HMHDPE和50%的LLDPE构成。膜排列成相接触的叠层。膜在240℃被挤压成桶形膜，吹胀率为1∶1，接着沿45°角螺旋切割以形成正交叠层。各膜都约为90克/平方米（约为100微米厚），两个膜通过有槽轧辊9和10/11之间时，在每个120毫米长的轧辊上的液压为1.46吨（近似为每轴向距离120公年）。进入设备的速度为10米/分钟，大气及各轧辊温度为35℃。膜然后被横向伸展，形成图6所示有褶图样。不用任何拉幅以消除褶，膜接着被纵向伸展，接着再如图7所述四次横向伸展，最后再纵向伸展。因此得到图7所示构形。一张90克/平方米的这样的膜的落球（1公斤铝球）冲击强度为150厘米，而相对照的图8里从前工艺的87克/平方米的膜的落球冲击强度仅为90厘米。

例2

例1的工序被重复，不同的只是这里在初始横向伸展后工序停下，记录在每根12厘米轧辊上加不同液压时，绕轧辊9处理后的强度化。在所有这些伸展率中，测得的值为通过有褶膜的中线长度与伸展前膜的真线宽度之比。伸展率为20%或1.2，即使当加在轧辊上的力低达17公年/厘米。下列是记录下的值。

力（吨）    0.209    0.418    0.627    0.835    1.04    1.25

伸展    20%    30%    40%    45%    50%    60%

例3

本例涉及在一商业工艺中高强度交叉叠层的制造，在该工艺所用技术中，板成双层被伸展、叠层，并在工艺结束时分开，每一层都是共压膜，它包括：

（1）在制造过程中用作分离层的一表面层，它同时也改善了热密封性质（下面记为分离/密封层），以及

（2）另一表面层，它能促进叠层中各层的相互粘接（闭合）。

一桶形膜被挤压，它包括一中间层，主要强度集中在该层中，以及上述表面层及交叠层。

三层各自占全膜的75%，15%和10%。一挤压出的膜厚为70克/平方米。

主层包括一非常完全的混合组分：50%的高分子重量高密度聚乙烯（HMHDPE），商标为“Hostalen    9255”和50%的线性低密度聚乙烯（LLDPE），其熔化指数为1.0，商标为“Dowlex    2045”。

分离/密封层由100%的相同LLDPE组成。

叠层包括70%相同的LLDPE加30%商标为“Nordal    1500”的EPDM的完全混合物。

挤压温度为240℃，环形挤压孔的直径为385毫米，吹胀率为1∶1.2。每一桶状膜在45°角下被螺旋切割，四张这样的膜，每张宽度为100厘米，交叠并以下列顺序，表面层相对地被伸展：

（1）交叠层对交叠层，

（2）分离/密封层对分离密封层

（3）交叠层对交叠层

最初，四张未粘接的膜的组合在一对温度达40℃的轧辊上预热，然后填入图3和例1所示的设备中。

长轧辊9由20节硬化危制成，每节长120毫米，两行短轧辊各自包括10个轧辊。也由硬化钢制成并各与一节配合。每一节在各端以一较其它槽的半宽宽0.2毫米的半槽收尾，以为轧辊安装的不精确作准备。各节沿一共同轴拧紧在一起。轧辊节与短轧辊直径为150毫米。轧辊上压力由液压提供，每根短轧辊上1.40吨。填入轧辊的速度约为25米/分钟。有槽轧辊被加热到40℃。

接着的纵向伸展时，轧辊温度为30℃，放松状态下测得的伸展率为1.3∶1。两对常规有槽轧辊21和22给出30℃温度下的总伸展率为1.4∶1左右。这些轧辊的齿顶间距为4毫米，半园齿顶半径为1毫米。通过第一套（但没通过第二套）轧辊后，有褶膜被香蕉型轧辊装置延伸。在有槽轧辊间被伸展时，膜处在一纵向张力作用下，这一张力使得膜在有槽轧辊间纵向收缩，最后的纵向伸展率为1.25∶1。膜然后被在30℃温度下用常规纵向伸展轧辊进一步纵向伸展直到褶消失。

纵向伸展后，叠层被在实际上无张力的状态下（张力由均衡轧辊调整）引入一自由收缩热处理装置，在该装置中被在30℃温度下，一套上述常规有槽轧辊之间首次横向伸展，然后，在仍有规则褶构形时被立即传送至-80℃的热轧辊，并从该轧辊传送到另外两个80℃热轧辊。褶通过收缩而消失，但是它们起到了保证均匀收缩的作用。叠层仍在几乎无张力状态下被从热轧辊传送到一水冷轧辊。最后通过一套端轧辊，并被撕开成两部分，每一部分都被牢固叠合。在撕开前，所有四张膜几乎在界面每一点都粘在一起。撕离是靠两套端轧辊装置在低牵引张力下完成的。最后，两个2层叠层在线轴上卷起来。有槽轧辊及纵向伸展率被调节到能给出在两个方向上都为1.4∶1的最终伸展率。

最终的2层交叉叠层的厚度约为70克/平方米。

为了研究这种4层叠层在生产事故情况下剥离成两部的可靠性如何，在最末槽向伸展位置和纵向伸展装置之间在膜上切出各种不规则形状的洞。即使洞周围的材料固伸展而变形，4层叠层仍能靠撕离工序干净地撕开成两部分。

以下将最终的2层叠层上在伸展操作过程中紧贴在一起并随后被相互分开的表面称作A表面，将另一表面称作B面。

对这些表面的目检表面，当有当直接照射所述表面时，A表面更显光泽。两相互接触的A表面之间的贯摩擦系数是两B表面间的2.5倍（见下表）。

这说明表面平整性，表面平整性又决定密封性质。

在扫描电子显微镜下对本发明的叠层的检测表明，A表面上微观凹凸不平之处明显比B表面上的少。可以认为这是由于位于微观表面空洞附近的材料固空洞的切口效应倾向于被过度伸展，而微观小突起倾向于伸展不足或不伸展。当一张膜的表面在伸展过程中与另一张膜的表面紧贴时，这些差别便明显减少，就象由本发明中，在有槽轧辊之间，受轧辊压力的横向伸展所实现的那样。

静态摩擦系数：

A对A    B对B

机器方向    1.2    0.42

横向    1.2    0.40

最佳热密封中的静态撕离强度，封口在横向：

A对A：5.5公斤/英寸（2.2公斤/厘米）

B对B：4.8公斤/英寸（1.9公斤/厘米）

应该看到，A和B表面都由同一类LLDPE构成。

Claims (29)

1、一种方法，其中连续聚合板板(4)被一个通过相互啮合有槽轧辊(9，和10，11)之间进行的横向拉幅工序伸展，在轧辊中，每一槽线轧辊呈螺旋形或园形延伸并包括一个基座(6)，在每一侧的一个齿顶(7)和从基座延伸到齿顶的外倾侧壁(5)，板材因此被横向伸展，其上有基本上沿机器方向的褶，工艺的特点表现在相邻齿顶间距小于约3毫米，相互啮合的槽的侧壁有相互平行的部分，板材通过将轧辊压拢到一起，主要在每对所述基本上平行的侧壁部分之间被挤压，以靠联合拉幅与挤压实现伸展。

2、权利要求1的方法，其中轧辊被用至少每厘米轧辊轴向长度17公斤的压力压拢到一起，相邻齿顶间距约为2毫米或更小。

3、权利要求1的方法，其中几乎每槽的基座与齿顶的间距都约为2毫米或更小，相邻齿顶间距约为2毫米或更小。

4、权利要求1的方法，其中轧辊之一被沿其轴向可滑动地支撑着，以实现相啮合槽的自动调节。

5、权利要求1的方法，其中一轧辊包括一根长轧辊，另一根由多根短轧辊提供，这些短轧辊以每厘米轴向长度上基本相同的压力偏向长轧辊，并沿轴排列使得它们一起基本上在板材的全宽与长轧辊啮合。

6、权利要求5的方法，其中短轧辊基本上各自独立偏向长轧辊，并在长轧辊上不同园周位置上排列成两相互交错行。

7、权利要求5的方法，其中短轧辊定位在长轧辊的直径相对位置上的两交错行上。

8、权利要求5到7的方法，其中短轧辊安装在一传动轴上，短轧辊的轴承在其内。

9、权利要求9的方法，其中短轧辊排列在一共同轧辊芯上，轧辊芯在芯与每个轧辊之间有一软连接器，用以靠芯转动轧辊，并使短轧辊偏向长轧辊。

10、权利要求5到9的方法，其中每根短轧辊只包括一个或二个园环形槽。

11、权利要求1的方法，其中有褶板材被立即在一足以消除褶的伸展率干被伸展。

12、权利要求11的方法，其中纵向伸展过的板材接着被通过相互啮合的有槽轧辊横向伸展，轧辊中每一槽都绕轧辊呈螺旋形或园环形延伸并由一对齿顶和侧壁确定，板材固而在相邻侧壁间不受挤压地被横向伸展。

13、权利要求11的方法，其中纵向伸展后的板材靠重复权利要求1到7的任一横向伸展工艺被横向伸展。

14、权利要求1的方法，其中由一两可粘接接板层的未粘叠层组成，叠层靠此工艺粘接。

15、权利要求14的方法，其中两层板板中至少有一层为共压叠层，它有一对着对中另一板材的粘接表面层。

16、权利要求14的方法，其中所有伸展步骤可在低于靠简单接触粘接板材表面的温度下完成。

17、权利要求1的方法，其中板材包括一个熔化取向板材的叠层，每熔化取向板材有一主取向，各主取向相互横截。

18、权利要求1的方法，其中伸展了的板材包括两层或更多层可分离板材的叠层在处理后，可分离板材被撕开。

19、权利要求18的方法，其中每一对可分离板材中有一个为共压叠层，它有一对着对中另一板材的分离表面层。

20、权利要求1的方法，其中板材包括由高分子重量高密度聚乙烯和低分子重量低密度聚乙烯的混合物形成的一个主层。

21、用以横向伸展连续聚合物板材并包括相互啮合的有槽轧辊（9和10，11）的设备，轧辊的每条槽线轧辊基本上呈螺旋形或园环形延伸，并包括一个基座（6），在每一侧的一个齿顶（7）和从基座延伸到齿顶的外倾侧壁，设备特点表现在相邻齿顶间距小于3毫米，相互啮合的槽的侧壁有基本上相互平行的一段，以及有将轧辊压拢到一起，以在每对基本上平行的侧壁之间挤压板材的装置。

22、权利要求21的设备，其中相邻齿顶间距约为2毫米或更小。

23、权利要求21的设备，其中轧辊之一包括一长轧辊，另一轧辊由多根以每厘米轴向长度基本相同的压力偏向长轧辊并轴向排列在一起以在长轧辊全长与之啮合的短轧辊提供。

24、权利要求23的装置，其中短轧辊各自独立偏向长轧辊，并在长轧辊不同园周位置上排列成两相互交错行。

25、权利要求23的设备，其中短轧辊排列在长轧辊上沿直径相对的位置上排列成两相互交错行。

26、权利要求23的设备，其中短轧辊安排在一共同轧辊芯上，芯与每一轧辊之间有一软连接器，以使轧辊与芯一起转动并使轧辊偏向长轧辊。

27、权利要求21的装置，其中布置有一系列轧辊，用以接收来自相互啮合的有槽轧辊的板材并纵向伸展之。

28、权利要求27的设备，其中布置有一对相互啮合的有槽轧辊，用以接收来自系列轧辊的板材，而且其中每一啮合有槽轧辊上的槽绕轧辊以螺旋形或园环形延伸。

29、权利要求21的设备，其中包括在伸展前将若干层合在一起成叠层状来粘接板材的装置，以及通过撕离方法将伸展了的板分成两张或更多张板的装置。

Images