TW202127463A - 製造剖線被決定用於拉伸之包含空穴的膜材的方法、此膜材的密度、厚度及／或孔隙度 - Google Patents

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Abstract

一種製造包含空穴且由散佈了空化劑(cavitating agent)的聚合物製成的膜材(F1)的方法，該方法包括將該聚合物壓擠通過配備了用於調整被擠出的膜材的厚度的調整致動器的擠製模具的步驟、以及，拉伸(Str1)該膜材的步驟，以及，依據該膜材在該拉伸步驟之前和之後的每單位面積質量剖線(mass-per-unit-area profile)來建立該膜材的映射函數(mapping function)、當依據該映射函數和橫切向的每單位面積質量剖線被拉伸時，建立該膜材的拉伸剖線(stretching profile)、以及，依據該拉伸剖線和當該膜材被拉伸時在該膜材中的該空化劑的質量的濃度來建立特徵橫切向剖線(其為該膜材的特徵)，這可將該膜材中的空隙的分布考慮進去；在該方法中，該調整致動器被如同該特徵橫切向剖線的函數般地控制。

Description

製造剖線被決定用於拉伸之包含空穴的膜材的方法、此膜材的密度、厚度及／或孔隙度
本發明係有關於一種具有將膜材特徵化之膜材的製造方法，在該方法中空穴(cavity)或空隙(void)在一或多個拉伸步驟期間被產生。
當空化材料(cavitating material)與聚合物材料精細地混合時，一種基於該聚合物材料的膜材可藉由拉伸而作成多孔性的。
一被縱長向地拉伸(即，在膜材前進的方向上被拉伸)的膜材其長度被變長。
一被縱長向地拉伸的膜材會在橫切方向(transverse direction)上經歷收縮，且因而讓其寬度被縮減。
一被橫切向地拉伸(即，在與該膜材前進的方向橫切的方向上被拉伸)的膜材會讓其寬度變大。
一膜材經常被橫切向地和縱長向地拉伸(不論是依序地或同時地拉伸)。
空化劑(cavitating agent)是一種被散佈在該聚合物中的材料，在該聚合物中的空化劑島會機械性地造成空穴或空隙，用以在拉伸期間出現在圍繞它們的體積中，如在專利公開文獻US2006/0121259號及WO2010/ 059448號中所揭露。
將此膜材在拉伸期間的變形和其成分物質的分布考慮進去的特徵化技術已為了一般性地將該製造方法且針對性地將拉伸步驟最佳化而被開發。
例如，美國專利第7,813,829號揭露了將膜材的厚度特徵化，首先，在膜材被擠製之後且在橫切向拉伸的上游、然後，接著在該橫切向拉伸的下游。
用來將膜材在其生產線上特徵化的技術係依據感測器，它的原理是感測輻射或波的吸收，其自然地回報物質的分布。
膜材被製造的同時，物質的分布導致一映射函數的界定，其建立拉伸前該膜材中的橫切向位置(transverse position)與拉伸之後該膜材內的橫切向位置之間的相似性(correspondence)。
再者，如果所使用的感測器可精確地將該膜材的邊緣特徵化的話，則可藉由依據每單位面積質量的測量質畫出代表在該橫切方向上累積的(cumulative)每單位面積質量的曲線來界定該映射函數(mapping function)。
圖1A顯示分別代表膜材被拉伸之前和之後膜材的每單位面積質量剖線C1及C2，其中橫切向位置Xmin 和Xmax 對應到拉伸之前該膜材的邊緣，橫切向位置X’min 和X’max 對應到拉伸之後該膜材的邊緣。
圖1B顯示用於每單位面積質量的曲線C3及C4，該每單位面積質量是在橫切方向上累積且被標準化，該等曲線係分別從圖1A的曲線C1及C2所取得，其分別代表拉伸之前及之後。
在此例子中，該映射函數被界定為膜材在拉伸之後具有一累積的且標準化的每單位面積質量Y’的橫切向位置X’和膜材在拉伸之前具有一累計的且標準化的每單位面積質量Y的橫切向位置X之間的相似性，其中Y等於Y’。
當一膜材沒有空穴時，厚度剖線可藉由將該每單位面積質量數值(例如，以每平方公尺多少克(g/m2 )來表示)除以該膜材的密度(例如，以每立方公尺多少克(g/m3 )來表示)而直接從每單位面積質量剖線推導出來，該膜材的密度在此例子中是固定值。
知道該映射函數和特徵化該膜材拉伸後的厚度剖線的結合可用一種把拉伸之後的膜材視為厚度均勻的方式來調整作用在拉伸的上游的膜材的厚度剖線上的製造參數，就如同在美國專利第5,928,580號以及第7,813,829號中所揭露的。
在這種情況下，特徵化膜材的厚度剖線是監測與控制該製造方法中的一個無可避免的步驟。
然而，當膜材包含空穴時，譬如微孔隙薄膜(microporous membrane)、可呼吸的膜材、或“珍珠光澤的(pearlized)”膜材，厚度剖線就不能令人滿意地從每單位面基質量剖線推導出來。
確實，不論是基於貝它射線(beta rays)、X射線、或紅外線、或基於超音波，用於測量膜材的每單位面積質量的技術依賴測量一數量的物質且不直接提供將被特徵化的膜材的厚度。
膜材的一個給定點的厚度是藉由該膜材的每單位面積質量和該膜材在該點的密度的比率來界定。
傳統上，因為局部密度是未知的，所以假設其為固定值。
然而，實際上，對於多孔性膜材而言，空穴可能不是均勻地分布在膜材內，在此情況中，密度是固定值的假設就不再是真實，且其厚度的特徵化就會存在錯誤。
此外，即使是根據對於所使用的機器及方法的瞭解而預測性地預估一非均勻的密度，但此一預估仍然是以經驗為主且無法適用新的情況或在面對意料之外的改變時無法應對。
因此，將一包括空穴的膜材特徵化的傳統方法仍然不夠可靠及精確，且不能應付被形成的膜材在特徵上不可預見的改變。
本發明的目的是要藉由改善監測一包括空穴的膜材的特徵來改善製造該膜材的方法，其係藉由提高該膜材的特徵剖線的測量精確度(尤其是拉伸、密度、厚度及/或孔隙度(porosity)剖線的測量精確度)來改善。
本發明的方法能夠可靠地將一具有密度會因為膜材內的封密空穴及/或穿通空穴(包括孔隙度在內)的不均勻分布而改變的膜材特徵化。
為此，本發明提供一種製造膜材的方法，該膜材包括空穴且是用一其內散佈了空化劑(cavitating agent)的聚合物製成，該方法包括將該聚合物擠在一條配備有用於調整該被擠出的膜材的特徵的調整致動器的生產線上的步驟、和拉伸該膜材的步驟、以及，一包含建立該膜材的映射函數的步驟，其中：一第一每單位面積質量感測器測量未被拉伸的該膜材的橫切向的每單位面積質量剖線；一第二每單位面積質量感測器測量已被該拉伸步驟拉伸的該膜材的橫切向的每單位面積質量剖線；一電腦單元根據該等橫切向的每單位面積質量剖線計算(S50a，S150a)被拉伸的該膜材的該映射函數；該電腦單元根據該映射函數和該等橫切向的每單位面積質量剖線計算被拉伸的該膜材的拉伸剖線；該電腦單元根據該拉伸剖線和在該被拉伸的膜材內的該空化劑的質量濃度的橫切向的剖線來計算特徵橫切向的剖線(其為該膜材的特徵)，使其可將該膜材內的空穴的分布和其大小考量進去；且該等調整致動器係如同該特徵橫切向的剖線的函數般地被控制。
如上所述，當一用其內散佈了空化劑的聚合物製造的膜材受到拉伸時，空穴或空隙會形成在空化劑的島狀區。
本發明的發明人發現，因為以此方式形成的空穴的體積和該膜材的拉伸成正比，所以根據拉伸之前和之後的該膜材的每單位面積質量剖線計算出來的拉伸剖線可特徵化該膜材且可在該膜材被形成的同時被獲得。
結合在該膜材內的空化劑的分佈，以此方式獲得的拉伸剖線是空穴分佈的指標並因而可達成將該膜材內的實質不均勻的空穴分布考量進去的該膜材的特徵化。
尤其是，該膜材的該拉伸剖線可推演出該膜材的密度剖線、該膜材的厚度剖線、以及該膜材的孔隙度剖線，這些剖線的每一者都將該膜材內的空穴的分布和大小考量進去。
判定本發明的製造方法的剖線因而是依據該膜材的橫切向地拉伸的一個區域的上游和下游的每單位面積質量的測量，以及根據該空化劑的分佈的了解、現場的或在生產線現地的測量。
因為該橫切向的拉伸剖線是根據從被形成中的該膜材取得的每單位面積質量來決定，所以該拉伸剖線可以給出基於該膜材的即時特徵的資訊，且不是只基於假設的膜材均勻度或基於根據之前所製造的膜材的事後測量所作的預估來給出資訊。
該縱長向拉伸(即，在機器方向的拉伸)可從相同的資料被計算出來。
此外，本發明用於測量膜材厚度的方法被形成的膜材種類以及所使用的機器種類無關，本發明的方法自動地適應不同的製造環境。
本發明的製造方法可具有下列特徵： -該空化劑的質量濃度的橫切向的剖線可從被拉伸時的膜材的每單位面積質量剖線被推導出來且可從用每單位面積空化劑質量感測器測得的空化劑的每單位面積質量剖線被推導出來； -在未被拉伸時的膜材中的空化劑的每單位面積質量剖線可用每單位面積空化劑質量感測器來測量；在未被拉伸時的膜材中的空化劑的質量濃度的橫切向的剖線可從該空化劑的每單位面積質量剖線被推導出來以及從該未被拉伸時的膜材的該每單位面積質量剖線被推導出來；以及，在未被拉伸時的膜材中的空化劑的質量濃度的橫切向的剖線可用將該映射函數使用至在未被拉伸時的膜材中的空化劑的質量濃度的該橫切向的剖線來取代； -該空化劑的質量濃度的橫切向的剖線可被當作是該膜材中的空化劑的平均濃度； -該膜材可在兩個橫切向的每單位面積質量剖線測量之間經歷空化劑損失；第一每單位面積空化劑質量感測器可測量在未被拉伸時的膜材中的空化劑的橫切向的每單位面積質量剖線；第二每單位面積空化劑質量感測器可測量在被拉伸時的膜材中的空化劑的橫切向的每單位面積質量剖線；該電腦單元可藉由將空化劑的該等橫切向的每單位面積質量剖線從該膜材的該等橫切向的每單位面積質量剖線扣減掉來計算單獨用於該聚合物的該膜材的橫切向的每單位面積質量剖線；且該電腦單元可根據該單獨用於該聚合物的該膜材的橫切向的每單位面積質量剖線來計算該映射函數； -該測量方法可包括拉伸在第一區域內的膜材的第一步驟以及從位於該第一區域的下游的第二區域內的該膜材中提取空化劑的第二步驟，該第二每單位面積質量感測器可測量在該第一區域的下游以及在該第二區域的上游之在被拉伸時的膜材中的空化劑的該橫切向的每單位面積質量剖線； -該特徵橫切向的剖線(其為該膜材的特徵)可以是該膜材的橫切向的密度剖線； -該電腦單元可根據該膜材的該密度剖線和被拉伸時的膜材的該橫切向的每單位面積質量剖線來計算該膜材的橫切向的厚度剖線； -該調整致動器可被控制以回應被計算出來的該厚度剖線相對於被預期的厚度剖線的偏差； -該特徵橫切向的剖線(其為該膜材的特徵)可以是該膜材的橫切向的孔隙度剖線； -該調整致動器可被控制以回應被計算出來的該孔隙度剖線相對於被預期的孔隙度剖線的偏差；及 -該膜材的邊緣可在該膜材被形成的同時被切除掉及去除掉，該電腦單元可根據該被修剪的(cut-down)膜材的諸邊緣的橫切向位置來決定該膜材的映射函數。
本發明擴展至使用本發明的製造方法獲得的膜材。
本發明的方法的第一實施例的描述
在第一實施例中，“珍珠光澤的(pearlized)”膜材F1係藉由以連續態方式擠製其內散佈有固體顆粒形式的空化劑的聚合物、然後同步地及/或依序地縱長向及橫切向地拉伸該成果膜材(resulting film)來獲得。
該空化劑可以是無機類型(如，碳酸鈣顆粒)或有機類型(如，聚對苯二甲酸丁二酯(PBT))，這些類型的空化劑在該膜材的基礎聚合物(如，聚丙烯)中是不可溶混的。
在珍珠光澤的膜材中，空穴被形成在空化劑的顆粒周圍，這提供該膜材白色且珍珠般外觀同時亦降低其密度。
首先被推擠通過一配備有用來設定該膜材的厚度的調整致動器Act的擠製模具D的該膜材F1係被一包括在區域Z0內的橫切方向拉伸Str1的方法製造，該膜材係沿著生產線被移動於“機器”方向MD上，如圖1C所示。
應指出的是，縱長向拉伸可和該橫切方向拉伸Str1同時被施加至該膜材上。
該等空穴的體積是該膜材的拉伸的函數，且至少是第一級函數，與該膜材的拉伸成正比，使得決定拉伸剖線可推導出用於該膜材的孔隙度剖線(porosity profile)和密度剖線，這將於下文中詳細說明。
拉伸剖線可從來自於配備了每單位面積質量或“面積密度”感測器的掃描器的測量數據計算出來。
為了要特徵化該膜材的厚度，第一掃描器SCAN1和第二掃描器SCAN2被使用，每一掃描器包括各自的每單位面積質量感測器Capm.surf ，且該第一和第二掃描器被建構來在橫切方向TD上分別在該區域Z0的上游和下游掃描該膜材的整個寬度。
該等每單位面積質量感測器Capm.surf 以一種基於穿透該將被特徵化的膜材的X射線透射的方式在操作，該透射係隨著該膜材的每單位面積質量而改變，且每一感測器具有用於發出X射線的X射線發射頭和用於偵測穿過該將被特徵化的膜材的X射線的X射線偵測頭。
或者，該每單位面積質量感測器例如可基於貝它射線(beta rays)或一些其它射線的透射或反散射(backscattering)，且具有用於發出貝它射線或其它射線的貝它射線或其它射線發射頭和用於偵測被該將被特徵化的膜材透射或反散射的貝它射線或其它射線的貝它射線或其它射線偵測頭。
在一般的方式中，測量值可在電磁射線、或超音波、或微粒的透射或反散射中被取得。
對於反散射而言，該發射頭和該偵測頭被設置在該膜材的同一側，其非必要地被結合於同一殼體或凹部內。
在掃描器SCAN1和SCAN2之間，該膜材的總質量通量是一不變量。
為了將該膜材中的空化劑的分布量化，掃描器SCAN1和SCAN2中的至少一者可配備能夠偵測在該被擠製的膜材中的空化劑的每單位面積質量的感測器Caps.ag 。
該感測器Caps.ag 例如可基於該空化劑的紅外線吸收。
在掃描器SCAN1和SCAN2之間應用質量守恆定律被顯示在圖1C中，其顯示出當該膜材受到橫切方向拉伸Str1時，在該膜材中的物質通量線(matter flux lines)。
在以座標Xmin 和在第一掃描器SCAN1的任何位置X 標示的該膜材的邊緣之間的物質通量應等於在以座標X’min 和在第二掃描器SCAN2的任何位置X’ 標示的該膜材的邊緣之間的物質通量，這被表示為等式(1)
Figure 02_image001
其中，
Figure 02_image003
和
Figure 02_image005
代表該膜材分別在第一掃描器和第二掃描器中運動的速度，且
Figure 02_image007
和
Figure 02_image009
分別代表在該第一和第二掃描器高度該膜材在橫切向的位置x和x’的每單位面積質量剖線(通常被表示為g/m2 )。
如果等式(2)被寫成在該膜材的整個寬度都等於等式(1)的話，則等式(1)可被不依賴於速度地(independently of velocity)被重寫
Figure 02_image011
且如果等式(1)除以等式(2)可獲得等式(3)
Figure 02_image013
其中，
Figure 02_image015
是使用等式(4)來積分該膜材在該第一掃描器的整個寬度的每單位面積質量的積分值
Figure 02_image017
且
Figure 02_image019
是使用等式(5)來積分該膜材在該第二掃描器的整個寬度的每單位面積質量的積分值
Figure 02_image021
其中，位置
Figure 02_image023
和
Figure 02_image025
是已知的，因為它們是該膜材的邊緣的位置，且每單位面積質量
Figure 02_image007
和
Figure 02_image027
是掃描器測量到出來的。
等式(3)藉由建立一膜材中在該第一掃描器SCAN1的任何橫切向位置X和其在該第二掃描器SCAN2的相應位置X’之間的一明確的關係來建立位置X和位置X’之間的關係，該映射函數可在圖2A圖形中所示的曲線Map被圖像地被看出來，該圖形的縱座標軸和橫座標軸代表在第一掃描器SCAN1和第二掃描器SCAN2的橫切向位置x和x’的縱座標和橫座標。
對於橫切向地拉伸後的任何橫切向位置x’，而言，在第二掃描器SCAN2的橫切向拉伸
Figure 02_image029
可被表示為等式(6)
Figure 02_image031
其為該映射函數的導數。
對於橫切向地拉伸後的任何橫切向位置x’，而言，在第二掃描器的(縱向與橫切向)總拉伸
Figure 02_image033
可被表示為等式(7)
Figure 02_image035
其中x是和藉由解開等式(3)的映射函數來決定的x’相對應的位置。
圖2B顯示圖1C所示的膜材在第二掃描器SCAN2的拉伸的剖線
Figure 02_image033
，它是從用每單位面積質量感測器Capm.surf 獲得的每單位面積質量測量值和從電腦單元CALC實施的傳統數學處理手段處理等式(7)中推導出來的。
該被拉伸的膜材在橫切向位置x’的密度剖線
Figure 02_image037
可被表示為
Figure 02_image039
其中
Figure 02_image041
代表聚合物的質量，
Figure 02_image043
代表空化劑的體積，
Figure 02_image045
代表聚合物的體積，
Figure 02_image047
代表空化劑的體積，且
Figure 02_image049
代表空穴的體積，這些都是以在該第二掃描器SCAN2用代表拉伸該膜材之後的橫切向位置的座標x’所定位的該膜材的單位體積來考慮的。
等式(8)可被寫成等式(9)的形式
Figure 02_image051
且因為在正比性常數(proportionality constant)α下，在被拉伸的膜材內的空穴的相對體積和空化劑濃度
Figure 02_image053
以及和在座標x’的實際拉伸
Figure 02_image055
成正比，所以可將該密度剖線表示為等式(10)的形式
Figure 02_image057
其中，α代表膜材的平均特徵、該空化劑的顆粒大小、以及其與聚合物的相互作用的效果，且
Figure 02_image055
取決於該橫切向位置x’。
因子
Figure 02_image059
被導入用以與上文中給出的拉伸的定義相符，因為當沒有拉伸或沒有任何空穴被形成時，
Figure 02_image055
等於1。
等式(10)可被寫成等式(11)的形式
Figure 02_image061
其中，
Figure 02_image063
是由等式(12)界定，其相當於該膜材未被拉伸時在橫切向位置x’的密度剖線，即忽略掉拉伸和空穴：
Figure 02_image065
且
Figure 02_image067
代表在該膜材中該空化劑的質量密度，且被等式(13)界定
Figure 02_image069
其中，
Figure 02_image071
是在該第二掃描器SCAN2的該空化劑的每單位面積質量剖線，例如被配備有該掃描器的感測器Caps.ag 測量。
依據等式(11)，該橫切向的密度剖線
Figure 02_image073
可被決定，然後，藉由決定(a)在掃描器SCAN1和SCAN2之間的膜材的膜材的映射函數、(b)拉伸剖線
Figure 02_image075
、(c)空化劑的質量濃度
Figure 02_image053
、(d)膜材未被拉伸時的密度的剖線
Figure 02_image063
、以及(e)常數α的數值來由此推導出該被形成的膜材的橫切向的厚度剖線和孔隙度剖線。
關於(a)和(b)，該膜材的映射函數和拉伸剖線
Figure 02_image075
可藉由使用等式(3)和等式(7)從用每單位面積質量感測器Capm.surf 獲得的每單位面積質量測量值推導出來。
關於(c)，空化劑在膜材中的質量濃度
Figure 02_image077
是由等式(13)給出的。
在空化劑被均勻地分布的特殊情形中，質量濃度
Figure 02_image077
不再取決於位置，該濃度剖線是一條在一固定數值的平直線，該固定數值等於該膜材中的空化劑的平均濃度Cag ，而且不再需要安裝用於感測空化劑的每單位面積質量的感測器。
關於(d)，
Figure 02_image079
的數值是用聚合物密度和空化劑密度(這兩者對於熟習此技藝者而言是習知的)、以及用空化劑的濃度代入等式(14)來決定的
Figure 02_image081
其中
Figure 02_image083
和
Figure 02_image085
分別代表聚合物的密度和空化劑的密度，這些密度是熟習此技藝者所習知的數值。
關於(e)，常數α是藉由將等式(11)反向(inverting)和使用藉由將等式(13)平均化而獲得的空化劑的平均濃度Cag 、使用者由將等式(7)平均化而獲得的平均拉伸
Figure 02_image087
、使用藉由將等式(14)平均化而獲得之相當於該未被拉伸的膜材的平均密度
Figure 02_image089
、以及使用在實驗室中測量到的被拉伸的膜材的平均密度
Figure 02_image091
來決定的，這將產生等式(15)
Figure 02_image093
導入拉伸之後的膜材的孔隙度
Figure 02_image095
是可能的，它是該膜材的重要特徵且被界定為空穴的體積對膜材的總體積的比率且被表示為等式(16)
Figure 02_image097
其亦可從等式(9)及(10)推導出來成為等式(17)
Figure 02_image099
它的符號被界定如下。
膜材的厚度剖線
Figure 02_image101
可單純地用等式(18)來計算
Figure 02_image103
其中
Figure 02_image105
代表直接從該第二掃描器SCAN2得到的測量值獲得的該膜材的每單位面積質量，以及
Figure 02_image107
代表該膜材在第二掃描器的橫切向密度剖線，它是如上文所述地從位在拉伸區域的兩側的兩個掃描器獲得的測量值推導出來的，尤其是經由一決定該膜材的局部拉伸的步驟，而不像傳統的方法一樣憑經驗從每單位面積質量獲得。
製造該膜材包括了使用示於圖4中的方法10中決定厚度剖線
Figure 02_image101
及/或孔隙度剖線
Figure 02_image095
的步驟，其藉由循著一段膜材在其前進的期間的膜材處理來加以描述。
實際上，它是一種連續地發生的方法，在該方法中，將膜材運送於兩個掃描器之間所花的時間會被考慮進去。
在步驟S10，聚合物和混合了聚合物的空化劑被擠壓通過模具D用以形成未被拉伸的膜材，它被運送於機器方向MD上。
在步驟S20，一第一每單位面積質量感測器Capm.surf (其配備了第一掃描器SCAN1且被監視和控制單元C/C控制)掃描該膜材、在該膜材被拉伸之前測量該膜材的第一橫切向的每單位面積質量剖線
Figure 02_image109
、並將代表該膜材的第一橫切向的每單位面積質量剖線的數據儲存在電腦記憶體MEM中，該電腦單元CALC可存取該電腦記憶體的內容。
在步驟S30，該膜材被依序地或同步地拉伸於該機器方向MD以及該橫切方向TD上，該橫切方向實質正交該機器方向MD。
在步驟S40，用來感測該空化劑的每單位面積質量的第二每單位面積質量感測器Capm.surf 和感測器Caps.ag (其配備了第二掃描器SCAN2且藉著監視和控制單元C/C而被控制)掃描該膜材、分別測量拉伸之後該膜材的第二橫切向的每單位面積質量剖線
Figure 02_image111
以及在該膜材內的空化劑的橫切向的每單位面積質量剖線
Figure 02_image113
、以及將代表這些剖線的數據儲存在該電腦記憶體MEM中。
在步驟S50，該膜材的橫切向的密度剖線
Figure 02_image073
是在拉伸步驟S30之後依據第一橫切向的每單位面積質量剖線
Figure 02_image007
和依據第二橫切向的每單位面積質量剖線
Figure 02_image115
被決定，這些剖線是分別在步驟S20和S40中藉由透過用該電腦單元CALC處理儲存在該電腦記憶體MEM中的該等橫切向的剖線以及關於用於製造的材料的參數(聚合物的密度
Figure 02_image117
和空化劑的密度
Figure 02_image119
、以及被拉伸的膜材的平均密度
Figure 02_image121
)(這些參數是已知的或可用傳統方法測量)以及該膜材整體的特徵的參數(這些參數不儲存在該電腦記憶體MEN中且該電腦單元CALC存取)解開等式(11)而被測量的。
步驟S50包括一用來決定一代表該映射函數的表單的子步驟S50a，其係依據在步驟S20和S40期間被每單位面積質量感測器Capm.surf 測量的每單位面積質量剖線
Figure 02_image109
和
Figure 02_image115
和依據用該電腦單元CALC解開等式(3)來決定代表該映射函數的表單，該表單被記錄在該電腦記憶體MEM中。
步驟S50更包括用來用該電腦單元CALC和儲存在該電腦記憶體MEM內的該等橫切向的剖線的數據來決定等式(11)的等號右邊的個別元件的子步驟S50b、S50c、S50d和S50e、及適當地計算橫切向的密度剖線
Figure 02_image107
的子步驟S50f。
子步驟S50b包含從每單位面積質量感測器Capm.surf 得到的每單位面積質量測量值
Figure 02_image109
和
Figure 02_image107
、從步驟S50a決定的映射函數、以及從電腦單元CALC解出等式(7)的結果來決定該拉伸剖線
Figure 02_image123
。
非必要地，子步驟S50b可包括依據等式(6)來計算出該橫切向的拉伸剖線
Figure 02_image125
。
子步驟S50c包含藉由將等式(13)應用到在步驟S40中用每單位面積質量感測器所獲得的測量值上來決定在該膜材中的空化劑的濃度剖線
Figure 02_image077
。
子步驟S50d包含如上文所說明的藉由使用電腦單元CALC在子步驟S50c中決定的濃度剖線
Figure 02_image077
解開等式(14)來決定該膜材未被拉伸時的密度剖線
Figure 02_image127
。
子步驟S50e包含如上文中說明的藉由將以下所列代入等式(15)而依據等式(15)來決定正比性常數α：在子步驟S50b所決定的拉伸剖線
Figure 02_image123
、在子步驟S50c所決定的濃度剖線
Figure 02_image077
、以及，該膜材未被拉伸時的密度剖線
Figure 02_image127
，此剖線是在子步驟S50d中用電腦單元CALC獲得的。
子步驟S50f包含使用在子步驟S50b至S50e期間所決定的各個元素藉由電腦單元CALC來決定由等式(11)所界定的該橫慣的密度剖線
Figure 02_image129
。
圖3A顯示圖1C所示的膜材的密度剖線
Figure 02_image131
，其中在該膜材的邊緣處，膜材的一些部分未被拉伸，如圖2B所示，其密度實質等於一未被拉伸的膜材的密度，因此沒有任何空穴。
在步驟S60A，該橫切向的厚度剖線
Figure 02_image133
係藉由電腦單元CALC、以及從步驟S10和S50的結果知曉的在該第二掃描器的該膜材的每單位面積質量
Figure 02_image135
和該膜材的密度剖線
Figure 02_image129
解出等式(18)來決定的。
該厚度剖線
Figure 02_image133
是該被拉伸的膜材的特徵並代表關於該製造膜材的方法的資訊的來源，且可藉由熟習此技藝者所實施的手動調整或將該電腦單元CALC連接至用來形成該膜材的設備的回饋控制迴圈所實施的自動調整來調整FBK1(其為用於形成該膜材的設備的設定)而被用來作用在該方法本身上，用以回應該剖線
Figure 02_image133
相對於被預期的厚度剖線的偏差，如圖4所示。
例如，形成該膜材的聚合物的擠製藉由模具D的一固定不動的唇件和一可調整的唇件之間的推力而被傳動地實施，該被擠製的膜材的厚度可由該模具D的諸致動器Act來控制，該等致動器係沿著該可調整的唇件配置且該等致動器的作用力可被單獨地調整以回應該膜材的厚度的橫切向的剖線的測量。
詳言之，由該膜材的該等每單位面積質量剖線所決定的該膜材的映射可推導出該等致動器必須如該膜材的厚度剖線的函數般地加以調整。
因此，本發明是一種製造膜材的方法，其包括測量厚度剖線的方法，其在上文中被描述為用於監視和控制該膜材的該厚度剖線的回饋迴圈的一個元素，其具有連續地監視該製造方法的優點。
此外，在步驟S60B，該橫切向的孔隙度剖線
Figure 02_image137
是藉由用電腦單元CALC解等式(17)來決定，必要的資訊可從步驟S10至S40、以及S50b，S50c及S50e的結果知曉。
圖3B顯示圖1C所示的該膜材的孔隙度剖線
Figure 02_image137
其在該膜材的邊緣有很低的孔隙度，該等邊緣未被拉伸因此沒有任何空穴或只有很少空穴。
此孔隙度剖線
Figure 02_image137
是有關於該製造膜材的方法的資訊的來源，且可藉由熟習此技藝者所實施的手動調整或將該電腦單元CALC連接至用來形成該膜材的設備的回饋控制迴圈所實施的自動調整來調整FBK2(其為用於形成該膜材的設備的設定)而被用來作用在該方法本身上，用以回應該剖線
Figure 02_image137
相對於被預期的孔隙度剖線的偏差，如圖4所示。
一種調整方法包含用一種調整該橫切向的拉伸
Figure 02_image139
以獲得所想要的孔隙度剖線的方式來控制用於調整包含在生產線內的該拉伸裝置中橫切向的溫度區域的溫度的致動器，用以回應該膜材的該橫切向的孔隙度剖線的測量。
因此，本發明之用於製造膜材的方法包括上文中被描述成一用於監視並控制該膜材的孔隙度剖線的回饋迴圈的一個元素的該測量孔隙度剖線方法，其具有連續地監視該製造方法的優點。
在熟習此技藝者所能得知的上述方法的變化例中，會被提到的事實是在第二掃描器SCAN2的空化劑剖線
Figure 02_image113
可藉由該映射函數從在第一掃描器SCAN1的空化劑剖線
Figure 02_image141
推導出來。
在另一變化例中，在用於製造該膜材的生產線上沒有橫切向拉伸步驟，而是只有縱長向拉伸步驟。
然而，在機器方向的拉伸可導致膜材在橫切向收縮，因而導致數值小於1的拉伸剖線。
上文中界定的諸等式仍然以相同方式適用，在此變化例中唯一的差別在於調整FBK2是無關的。 本發明的方法的第二實施例的描述
此第二實施例是第一實施例的特別例子，特別之處在於該空化劑可因為該膜材的本質以及因為被施加至介於該等掃描器SCAN1和SCAN2之間的膜材的處理而部分地或全部地從該膜材被去除。
因此，在第一實施例中所作之介於該等掃描器之間的質量通量守恆的假設不再適用且必需將該方法中以及在消耗中的質量損失考量進去。
因此，關於應用至該製造方法的方式以及關於所使用的設備種類(尤其是關於每單位面積質量感測器以及致動器)可參考第一實施例。
舉例而言，在第二實施例中，膜材是微孔性聚合物薄膜，其可用壓擠聚合物溶液所連續生產的膜材F2來製造，該膜材被移動於沿著生產線的“機器”方向MD上，如圖5所示。
微孔隙薄膜的一項特殊應用是製造用來提供實體地分隔電池的陰極和陽極同時允許電荷載體能夠穿過該薄膜的孔隙從陽極移動至陰極此一功能的薄膜。
在此第二實施例的內容中將說明以下所列事項是如何被決定的：用包含聚合物樹脂以及作為空化劑的油脂(oil)的聚合物溶液製備的微孔隙薄膜的拉伸剖線、孔隙度剖線、密度剖線、和厚度剖線。
該聚合物樹脂可以是聚烯烴，譬如聚乙烯或聚丙烯且該空化劑可以是石蠟油，如國際專利申請案WO2008/016174號和美國專利第8,841,032號中所描述者。
該膜材經歷在第一區域Z1中的第一方法步驟，該膜材在該步驟期間被拉伸Str1拉伸且空穴被形成在包含油脂處，該等空穴接著在該微孔隙薄膜中產生孔隙。
該拉伸Str1結合了縱長向拉伸和橫切向向拉伸。
在第一方法步驟期間，該膜材的一部分油脂被損失。
在第二方法步驟(亦即，提取在區域Z1下游處的區域Z2中的油脂)期間，被第一拉伸Str1拉伸的該膜材經歷一溶劑浴，該溶劑將包含在空隙內的油脂溶解出來，且孔隙的油脂被一用於提取該溶劑和油脂混合物的機制清空。
在此第二方法步驟期間(尤其是在提取該混合物期間)，該膜材經歷收縮Retr。
非必要地，一在第三方法步驟期間實施在區域Z2的下游處的區域Z3中的第二拉伸步驟Str2係用來改正在提取該混合物期間發生的該膜材的該收縮。
和第一實施例一樣地，該等空穴的體積是該膜材的拉伸的函數，且至少和該膜材的拉伸成第一級(first order)正比，使得決定拉伸剖線可推導出用於該膜材的孔隙度剖線、密度剖線、和厚度剖線，這將於下文中詳細說明。
相反地，此第二實施例不同於第一實施例之處在於在一介於兩個每單位面積質量的測量之間的處理區域中該空化劑(在此例子中為油脂)被儘可能完全地從該膜材中被移除。
因此，該質量通量的守恆(這可建立在討論中的處理區域之前的該膜材的一個位置和該討論中的處理區域之後的一個位置之間的映射函數)不再適用每單位面積總質量，而只適用該聚合物的質量。
因此，如果每單位面積總質量剖線
Figure 02_image109
和
Figure 02_image105
用聚合物的每單位面積質量
Figure 02_image143
和
Figure 02_image145
取代的話，則等式(1)至(7)仍有效。
在此實施例中，分別位在第一區域Z1的上游和第二區域Z2的下游的掃描器SCAN1和SCAN2實施和第一實施例的掃描器SCAN1和SCAN2相同的功能，區域Z1和Z2實施和第一實施例的區域Z0相同的功能。
該每單位面積質量感測器Capm.surf 分別在第一掃描器SCAN1和在第二掃描器SCAN2測量每單位面積總質量剖線
Figure 02_image109
和
Figure 02_image105
，且對於所有被感測的物質都敏感，該被感測的物質除了該聚合物之外還包括該油脂，在該第一和第二掃描器之間的絕大部分油脂被移除。
這些感測器因而測量該膜材的成分整體的每單位面積質量，而不是形成該被擠製的膜材的聚合物的每單位面積質量。
為了將該膜材的油脂損失量化，第一掃描器SCAN1可配備能夠單獨立感測包含在該被擠製的膜材內的該油脂的每單位面積質量剖線
Figure 02_image147
的感測器Caps.oil ，且該第二掃描器SCAN2可非必要地配備用來測量在該拉伸和該提取步驟之後殘留在該第二掃描器SCAN2尤其是在該膜材的邊緣處的油脂的每單位面積質量
Figure 02_image149
的另一感測器Caps.oil 。
在第一掃描器和在第二掃描器的聚合物的每單位面積質量剖線
Figure 02_image147
和
Figure 02_image149
係藉由分別使用等式(19)和(20)在該等每單位面積總質量剖線和相應的油脂的每單位面積質量剖線
Figure 02_image147
及
Figure 02_image149
之間進行相減來獲得
Figure 02_image151
替代地且以等效的方式，掃描器SCAN1及/或掃描器SCAN2可配備一或多個能夠單獨地感測包含在該被擠製的膜材內的聚合物的每單位面積質量的感測感測器。
用於感測油脂的每單位面積質量的感測器Caps.oil 以及用於單獨地感測包含在該膜材內的聚合物的感測器可以例如是分別基於感測油脂的紅外線吸收和該聚合物的紅外線吸收的感測器。
在這些等式的基礎上，該映射函數是使用等式(21)以一種類似於第一實施例的方式用相同的符號
Figure 02_image153
、
Figure 02_image155
、
Figure 02_image157
和
Figure 02_image159
來界定
Figure 02_image161
其中
Figure 02_image163
和
Figure 02_image165
分別是在第一掃描器和第二掃描器的該膜材的整個寬度的每單位面積質量剖線
Figure 02_image143
和
Figure 02_image145
的積分(integrals)。
為了要獲得拉伸的表式方式，等式(7)可被此第二實施例採用而給出等式(22)
Figure 02_image167
空穴的體積可用類似於第一實施例的方式被視為和拉伸之前的油脂濃度成正比。
然而，因為油脂被儘可能地提取，所以測量油脂在第二掃描器SCAN2的油脂濃度並不能提供計算空穴分布所需的資訊。
相反地，該資訊可從在第一掃描器SCAN1測得的油脂濃度和從使用等式(21)的映射函數獲得。
等式(23)表示出在拉伸之前在第一掃描器SCAN1的油脂濃度剖線
Figure 02_image169
Figure 02_image171
而且該映射函數(21)讓用於因油脂的存在而被產生以及因在從區域Z2的上游提取油脂的步驟之前的拉伸Str1而被產生的空穴位置分布的分布剖線
Figure 02_image173
可被表示為等式(24)
Figure 02_image175
此數量扮演一等於第一實施例中的
Figure 02_image177
的部分。
等式(11)可被重寫以給出等式(25)，其表示具有空穴但沒有殘留油脂的膜材的密度剖線
Figure 02_image179
其中，已知數值的聚合物的密度
Figure 02_image083
取代
Figure 02_image079
。
在此情況中，正比性常數α被等式(26)表示，其等於第一實施例的等式(15)
Figure 02_image181
其中空穴位置的平均濃度
Figure 02_image183
是藉由將等式(24)平均化來決定，該平均拉伸
Figure 02_image185
是藉由將等式(22)平均化來獲得且被拉伸的膜材的平均密度
Figure 02_image187
是在實驗室被測得。
用類似於第一實施例的方式，在第二掃描器SCAN2的厚度剖線
Figure 02_image133
和孔隙度剖線
Figure 02_image137
可分別被等式(27)和(28)表示
Figure 02_image189
圖5顯示在第二區域Z2下游的第三方法區域Z3，其具有一藉由在膜材F2的邊緣E1和E2通過第二掃描器SCAN2之後但在第二拉伸Str2之前將邊緣E1和E2切除而將它們去除掉的步驟。
圖5顯示一在該膜材的第三區域Z3的下游處且配備了第三每單位面積質量感測器Capm.surf 的第三掃描器SCAN3，該第三每單位面積質量感測器被建構來掃描該被修剪的(cut-down)膜材在橫切方向TD上的整個寬度。
在該第二掃描器的下游，刀片(未在圖中示出)將該膜材的外邊緣E1和E2切掉並移除，使得以符號
Figure 02_image191
和
Figure 02_image193
標示的該被修剪的膜材的邊緣相當於該膜材的寬度的縮減。
因為膜材的邊緣被切除並去除掉，所以該膜材的質量通量的守恆只考慮位在位置
Figure 02_image191
和
Figure 02_image193
之間的區域，這導致等式(1)被轉變成為等式(29)
Figure 02_image195
其中
Figure 02_image197
和
Figure 02_image199
分別代表該膜材第一邊緣的橫切向位置、該膜材的移動速度、每單位面積質量剖線、以及該膜材中的任一橫切向位置，它們的每一者都是在該第三掃描器SACN3，該等式的其它項係在上文中被界定。
該膜材在該切除之後且在拉伸Str2之前的整個寬度上的每單位面積質量的積分
Figure 02_image201
被等式(30)表示
Figure 02_image203
且該膜材在該第三掃描器的整個寬度上的每單位面積質量的積分
Figure 02_image205
給出等式(31)
Figure 02_image207
其中
Figure 02_image209
代表在該第三掃描器SCAN3的該膜材的第二邊緣的橫切向位置。
該等式可讓介於第二掃描器SCAN2和第三掃描器SCAN3之間的映射函數從等式(3)用等式(32)推導出來
Figure 02_image211
由等式(32)所界定的該映射函數讓在該第三掃描器SCAN3的任一橫切向位置
Figure 02_image213
能夠在收縮Retr之後對應到在該第二掃描器SCAN2的一橫切向位置
Figure 02_image215
，並因而可依據在第二掃描器的該孔隙度剖線來界定在第三掃描器的孔隙度剖線
Figure 02_image217
。
局部的孔隙度因為沒有新的空穴形成且因為既有空穴和該膜材的整體體積係以相同的方式界定而維持不變，這給出了等式(33)
Figure 02_image219
其中
Figure 02_image217
是該膜材在第三掃描器的橫切向位置
Figure 02_image213
的孔隙度剖線。
和孔隙度一樣地，局部密度保持第一近似值沒有改變，且被表示為等式(34)
Figure 02_image221
其中
Figure 02_image223
是在第三掃描器的密度剖線。
在第三掃描器的厚度剖線
Figure 02_image225
然後藉由等式(35)從該密度剖線被推導出來
Figure 02_image227
為了說明的目的，在拉伸區域Z3的溶劑損失被視為零或可忽略，但當然可以類似於用在第一拉伸區域Z1的方式將此一損失考量進去。
決定在該第三掃描器的該膜材的厚度剖線的方法類似於決定在第二掃描器的厚度剖線的方法，但進一步包括將在該切除之後且在第二拉伸Str2之前的該膜材的邊緣的橫切向座標
Figure 02_image191
和
Figure 02_image193
儲存在電腦記憶體MEM中以供電腦單元CALC使用的步驟。
該膜材邊緣的任何切除可藉由上述的方法(如，和第一實施例結合或和第二實施例的區域Z1及/或Z2中的膜材F2的處理結合)而被任何熟習此技藝者考慮進去。
製造該膜材包括界定該厚度剖線
Figure 02_image225
的步驟並依循圖6所示的方法100，該方法依照一段移動中的該膜材的處理來加以描述。
實際上，它是一種連續發生的方法，在此方法中用來將膜材運送於不同的掃描器之間的時間會被考慮進去。
在步驟S110，聚合物和混合了該聚合物的油脂被擠壓通過模具D以形成未被拉伸的膜材，其被運送於機器方向MD上。
在步驟S120，配備了第一掃描器SCAN1且被一監視和控制單元C/C控制的第一每單位面積總質量感測器Capm.surf 和一每單位面積油脂質量感測器Caps.oil 掃描過該膜材，其分別測量在該膜材被拉伸Str1之前該膜材的第一每單位面積總質量剖線
Figure 02_image109
和該膜材中的油脂的第一每單位面積油脂質量剖線
Figure 02_image229
，並將代表該等第一剖線的數據儲存在電腦記憶體MEM中。
在步驟S130，該膜材被拉伸於該橫切向的方向TD(其實質地垂直於該機器方向MD上，然後油脂在步驟S135被儘可能完全地從該膜材被提取。
在步驟S140，接著步驟S130，配備了第二掃描器SCAN2且被該監視和控制單元C/C控制的第二每單位面積總質量感測器Capm.surf 和一每單位面積油脂質量感測器Caps.oil 掃描過該膜材，其分別測量在該膜材被拉伸Str1之後該膜材的第二橫切向的每單位面積總質量剖線
Figure 02_image105
和該膜材中的油脂的第二橫切向的每單位面積油脂質量剖線
Figure 02_image231
，並將代表這些剖線的數據儲存在電腦記憶體MEM中。
在步驟S145，該電腦單元CALC：(1)藉由將該膜材的第一橫切向的每單位面積油脂質量剖線
Figure 02_image229
從該第一每單位面積總質量剖線
Figure 02_image109
扣減掉來單獨地計算出在該第一掃描器SCAN1的該聚合物的橫慣的每單位面積質量剖線
Figure 02_image233
、以及(2)藉由將該膜材的第二橫切向的每單位面積油脂質量剖線
Figure 02_image235
從該第二每單位面積總質量剖線
Figure 02_image105
扣減掉來單獨地計算出在該第二掃描器SCAN2的該聚合物的橫慣的每單位面積質量剖線
Figure 02_image237
、並將這些剖線儲存在該電腦記憶體MEM中。
在步驟S150，該電腦單元CALC依據分別在步驟S120和S140中藉由用電腦單元CALC處理儲存在該電腦記憶體MEM中的諸剖線解出等式(25)而測量到的該第一橫切向的每單位面積質量剖線
Figure 02_image109
和該第二每單位面積質量剖線
Figure 02_image105
、以及依據已知的或可用傳統方法測量的以及和被用於製造的材料及該膜材的特徵有關被認為是一個整體的參數(這些參數被儲存在該電腦記憶體MEM中且可被電腦單元CALC取得)來計算該膜材在步驟S130拉伸Str1之後的橫切向的密度剖線
Figure 02_image129
。
驟S150包括子步驟S150a，其係依據在步驟S145中獲得的該聚合物單獨的橫切向的每單位面積質量剖線
Figure 02_image143
和
Figure 02_image237
以及依據用該電腦單元CALC解開等式(21)來決定代表該映射函數的表單。
步驟S150更包括用來用該電腦單元CALC和儲存在該電腦記憶體MEM內的該等橫切向的剖線的數據來決定等式(25)的等號右邊的個別元件的子步驟S150b、S150c、S150d和S150e、及適當地計算橫切向的密度剖線
Figure 02_image107
的子步驟S150f。
子步驟S150b包含從在步驟S145中獲得的該聚合物單獨的橫切向的每單位面積質量剖線、從步驟S150a中決定的映射函數、以及從用電腦單元CALC解等式(22)來決定拉伸剖線
Figure 02_image123
。
子步驟S150c包含藉由施加等式(23)至步驟S120中被該等每單位面積質量感測器所測得的測量值來決定用於產生在膜材內的空穴的位置分布的分布剖線
Figure 02_image239
。
在此實施例中，第一實施例的方法的步驟S50d沒有相等的運算項，因為聚合物的密度是一已知量
Figure 02_image083
。
第二實施例的子步驟S150d包含該電腦單元CALC取得被儲存在該電腦記憶體MEM內的該聚合物的密度
Figure 02_image083
的數值。
子步驟S150e包含依據等式(26)(用於子步驟S150b和S150c中被建立的剖線的被平均化的數值
Figure 02_image087
和
Figure 02_image183
被代入該等式(26)中)、及依據用於該膜材的密度的數值
Figure 02_image187
(該數值是藉由實驗室中的測量來獲得)用電腦單元CALC來決定正比性常數α，該聚合物的密度
Figure 02_image083
是已知的。
子步驟S150f包含使用在子步驟S150b，S150c，S150e期間決定的個別元件藉由電腦單元CALC用等式(25)來決定橫切向的密度剖線
Figure 02_image107
。
在步驟S160A，該橫切向的厚度剖線
Figure 02_image133
是藉由用電腦單元CALC解等式(29)來決定，在該第二掃描器的該膜材的每單位面積質量
Figure 02_image145
和
Figure 02_image107
該膜材的密度因為步驟S110至S150的結果而被知道。
此外，在步驟S160B，該橫切向的孔隙度的剖線
Figure 02_image137
是藉由用電腦單元CALC解等式(28)來決定的，必要的資訊因為步驟S110至S150的結果而被知道。
以和在第一實施例的第二掃描器SCAN2的厚度剖線
Figure 02_image133
和孔隙度剖線
Figure 02_image137
相同的方式，第二實施例的厚度剖線
Figure 02_image133
和孔隙度剖線
Figure 02_image137
可藉由調整用於形成該膜材的設備的設定值而被用來作用在該製造方法上，用以分別回應該等剖線偏離被預期的剖線、FBK1及FBK2，如圖6所示。
在步驟S170，膜材的邊緣被切除且在該切除之後的該膜材的新的邊緣被該監視及控制單元C/C記錄在記憶體MEM中，切割刀片的位置是已知的。
在步驟S180，該膜材的第二拉伸Str2被實施在區域Z3中。
在步驟S190，一第三每單位面積質量感測器Capm.surf (其配備了第三掃描器SCAN3且被監視和控制單元C/C控制)使用類似於步驟S120和S140中的方法掃描該膜材、測量在該第二拉伸Str2之後的該膜材的第三橫切向的每單位面積總質量剖線
Figure 02_image241
、並將代表該膜材的該第三橫切向的每單位面積質量剖線的數據儲存在電腦記憶體MEM中。
在步驟S200，一代表該映射函數的表單係依據分別在步驟S140和S190中測量的第二橫切向的每單位面積質量剖線
Figure 02_image105
和第三橫切向的每單位面積總質量剖線
Figure 02_image241
、以及依據藉由電腦單元CALC解出等式(32)而被決定。
在步驟S210，在步驟S180的拉伸Str2之後的該膜材的橫切向的密度剖線
Figure 02_image243
係依據在步驟S150在第二掃描器決定的密度剖線
Figure 02_image245
和依據在步驟S200決定的代表映射函數的表單，藉由電腦單元CALC的處理解開等式(34)來決定。
在步驟S220，該膜材在第三掃描器的橫切向的孔隙度剖線
Figure 02_image217
係依據在步驟S160B決定的在第二掃描器的孔隙度剖線
Figure 02_image137
和依據在步驟S200決定的代表映射函數的表單，藉由電腦單元CALC的處理解開等式(33)來決定。
在步驟S230，橫切向的厚度剖線
Figure 02_image247
係藉由用電腦單元CALC解開等式(35)來決定，其中在第三掃描器的該膜材的每單位面積質量剖線
Figure 02_image249
以及該膜材的橫切向的密度剖線
Figure 02_image243
係分別因為步驟S190和S210的結果而被知道。
以和在第二掃描器SCAN2的厚度剖線
Figure 02_image133
和孔隙度剖線
Figure 02_image137
相同的方式，厚度剖線
Figure 02_image251
和孔隙度剖線
Figure 02_image217
可藉由調整用於形成該膜材的設備的設定值而被用來作用在該方法本身上，用以回應該等剖線分別與被預期的厚度和孔隙度剖線的偏差，如圖6所示。
非必要地且以簡化的方式，某些情況允許實施近似法，其包含將被擠製的膜材內的油脂的質量含量
Figure 02_image253
視為與橫切向位置無關，這讓吾人能夠用等式(36)來取代等式(19)
Figure 02_image255
類似地，亦可將區域Z2的提取步驟之後的殘留油脂含量視為零，這讓吾人能夠用
Figure 02_image105
取代
Figure 02_image145
。
因此，吾人可獲得第二實施例的一變化例，在此變化例中，密度、厚度、和孔隙度可在沒有使用感測器Caps.oil 下被獲得。
同樣是非必要的，一配備了每單位面積總質量感測器Capm.surf 和每單位面積油脂質量感測器Caps.oil 的第四掃描器SCAN2’可被置於區域Z1和Z2之間，用以將第一拉伸Str1和在該拉伸期間的油脂損失特徵化。
使用此第四掃描器可獲得下面的好處。
藉由將等式(21)至(28)應用到掃描器SCAN1和SCAN2’之間可更快速地計算該孔隙度剖線和該厚度剖線範圍的第一近似值，因為提取區域Z2的方法在區域Z1內的方法之後加了一段時間。
這可以比使用掃描器SCAN2或掃描器SCAN3的結果更快速地回饋給該方法。
此外，掃描器SCAN2’可決定在該方法期間在區域Z1中的油脂損失並將拉伸Str1的量特徵化。
在此實施例中該空化劑是油脂，但本發明並不侷限於此材料。
如果被使用的該空化劑不是油脂的話，則熟習此技藝者會使用修改過的每單位面積質量感測器。
上文所述的諸實施例適用於一般被稱為“珍珠光澤”膜材的膜材種類以及適用於電池分隔件膜材或“BSFs”，但本發明亦適用於任何其它類型的多孔性薄膜，譬如，例如，可呼吸的薄膜或燃料電池薄膜。
當然，本發明絕不侷限於上文所述的諸實施例，這些實施例可在不超出本發明的範圍下經歷修改。
F1:膜材 SCAN1:第一掃描器 SCAN2:第二掃描器 MD:機器方向 TD:橫切方向 Capm.surf :每單位面積質量感測器 Z0:區域 x:橫切向位置 x’:橫切向位置 CALC:電腦單元 Caps.ag :感測器 MEM:電腦記憶體 C/C:監視及控制單元 D:模具 F2:膜材 Z2:區域 Z3:區域 Retr:收縮 Str2:第二拉伸步驟 Caps.oil :感測器 Z3:第三區域 E1:膜材的邊緣 E2:膜材的邊緣 SCAN3:第三掃描器 Act:致動器 SCAN2’:第四掃描器
在參考附圖閱讀下面以非限制性的舉例的方式給出的實施例的詳細說明時本發明可被更好的瞭解且其它的好處會顯現出來，其中： [圖1A]顯示在膜材被拉伸之前和之後的該膜材的每單位面積質量或“面積密度”的橫切向的剖線； [圖1B]顯示圖1A和1B的累積的剖線的曲線以及映射函數的定意； [圖1C]顯示使用一種包括在生產線上的縱長向拉伸和橫切向拉伸來製造膜材； [圖2A]顯示圖1C的膜材的映射函數； [圖2B]顯示從圖2A的映射函數推導出來的拉伸剖線； [圖3A]顯示圖1A的膜材的密度(即，每單位體積質量)的剖線； [圖3B]顯示圖1A的膜材的孔隙度的剖線； [圖4]顯示製造圖1C的膜材的方法； [圖5]顯示一種製造微孔隙薄膜的方法，其包括多個在生產線上的拉伸方法；及 [圖6]顯示製造圖5的微孔隙薄膜的方法。
Act:致動器
C/C:監視及控制單元
CALC:電腦單元
Capm.surf:每單位面積質量感測器
Caps.ag:感測器
D:模具
F1:膜材
MD:機器方向
TD:橫切方向
Str1:橫切方向拉伸
SCAN1:第一掃描器
SCAN2:第二掃描器
X:橫切向位置
X’:橫切向位置
X min :橫切向位置
X’ min ,X max ,X’ max :橫切向位置
MEM:電腦記憶體

Claims (12)

  1. 一種製造膜材(F1；F2)的方法，該膜材包括空穴且是用一其內散佈了空化劑的聚合物製成，該方法包括在一生產線上擠製該聚合物的步驟，該條生產線配備有用於調整該被擠製的膜材的特徵的諸調整致動器(Act)、和拉伸(Str1；Str2)該膜材的步驟(S30；S130)、以及，一包含建立該膜材的映射函數的步驟(S50a；S150a)，該方法的特徵在於： 一第一每單位面積質量感測器(Capm.surf )測量(S20；S120)該膜材未被拉伸時的橫切向的每單位面積質量剖線(profile)； 一第二每單位面積質量感測器(Capm.surf )測量(S40；S140)該膜材被該拉伸(Str1；Str2)拉伸時的橫切向的每單位面積質量剖線； 一電腦單元(CALC)根據該等橫切向的每單位面積質量剖線計算(S50a，S150a)該膜材被拉伸時的映射函數； 該電腦單元(CALC)根據該映射函數和該等橫切向的每單位面積質量剖線計算(S50b；S150b)該膜材被拉伸時的拉伸剖線； 該電腦單元(CALC)根據該拉伸剖線和被拉伸時的該膜材內的該空化劑的質量濃度的橫切向的剖線來計算(S50f，S60B；S150f，S150B)特徵橫切向的剖線，其為該膜材的特徵，使得該膜材內的該等空穴的分布可被考慮進去；以及 該等調整致動器(FBK1，FBK2，FBK3，FBK4)係如同該特徵橫切向的剖線的函數般地被控制。
  2. 如請求項1之製造膜材的方法，其中該空化劑的該質量濃度的該橫切向的剖線係從該膜材被拉伸時的該橫切向的每單位面積質量剖線和從被每單位面積空化劑質量感測器(Caps.ag ；Caps.oil )測量到的空化劑的每單位面積質量剖線被推導(S50c)出來。
  3. 如請求項1之製造膜材的方法，其中： 在未被拉伸時的該膜材內的空化劑的每單位面積質量剖線是被每單位面積空化劑質量感測器(Caps.ag ；Caps.oil )測量； 在未被拉伸時的該膜材內的空化劑的質量濃度的橫切向的剖線是從該空化劑的該每單位面積質量剖線和從未被拉伸時該膜材的該每單位面積質量剖線被推導出來； 在被拉伸時的該膜材內的空化劑的質量濃度的該橫切向的剖線被使用該映射函數至在未被拉伸時的該膜材內的該空化劑的質量濃度的該橫切向的剖線取代。
  4. 如請求項1之製造膜材的方法，其中該空化劑的質量濃度的該橫切向的剖線被當作在該膜材內的該空化劑的平均濃度。
  5. 3及4中任一項之製造膜材的方法，其中 該膜材經歷在兩個橫切向的每單位面積質量剖線測量之間的空化劑損失； 第一每單位面積空化劑質量感測器(Caps.oil )測量(S120)在未被拉伸時的該膜材內的該空化劑的橫切向的每單位面積質量剖線； 第二每單位面積空化劑質量感測器(Caps.oil )測量(S140)在被拉伸時的該膜材內的該空化劑的橫切向的每單位面積質量剖線； 該電腦單元(CALC)藉由將空化劑的該等橫切向的每單位面積質量剖線從該膜材的該等橫切向的每單位面積質量剖線扣減掉來計算(S145)單獨用於該聚合物的該膜材的橫切向的每單位面積質量剖線；及 該電腦單元(CALC)根據該單獨用於該聚合物的該膜材的橫切向的每單位面積質量剖線來計算(S150a)該映射函數。
  6. 如請求項5之製造膜材的方法，其中該拉伸(Str1)該膜材的步驟(S130)發生在第一區域(Z1)且其後接著從位在該第一區域(Z1)下游的第二區域(Z2)中的該膜材提取(Extr)空化劑的步驟(S135)，測量在被拉伸時的該膜材內的空化劑的該橫切向的每單位面積質量剖線的該第二每單位面積質量感測器(Caps.oil )位在該第一區域(Z1)的下游及該第二區域(Z2)的上游。
  7. 如請求項1至4中任一項之製造膜材的方法，其中是該膜材的特徵的該特徵橫切向剖線是該膜材的橫切向的密度剖線。
  8. 如請求項7之製造膜材的方法，其中該電腦單元(CALC)根據該膜材的該密度剖線和被拉伸時的該橫切向的每單位面積質量剖線來計算(S60A；S160A)該膜材(F1；F2)的橫切向的厚度剖線。
  9. 如請求項8之製造膜材的方法，其中該等調整致動器被控制(FBK1，FBK3)以回應被計算出來的該厚度剖線相對於被預期的厚度剖線的偏差。
  10. 如請求項1至4中任一項之製造膜材的方法，其中是該膜材的特徵的該特徵橫切向剖線是該膜材的橫切向的孔隙度剖線。
  11. 如請求項10之製造膜材的方法，其中該等調整致動器被控制(FBK2，FBK4)以回應被計算出來的該孔隙度剖線相對於被預期的孔隙度剖線的偏差。
  12. 如請求項1至4中任一項之製造膜材的方法，其中該膜材(F2)的邊緣(E1，E2)在該膜材被形成的同時被切除且被移除，該電腦單元根據該被修剪的膜材的邊緣的橫切向位置(
    Figure 03_image001
    ,
    Figure 03_image003
    )來決定(S200)該膜材(F2)的該映射函數。
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