uV- 4 經濟部中央標準局貝工消費合作社印裝 2 5 4 2好"^一 第861186"74號專利申請案 八7 中文說明書修正頁(88年]0fl> β7 五、發明侧(1 )~~~" ' --- 發明背景 1 .發明範圍 本發明係針對雙軸定向熱塑性膜之製備。 更特別地，本發明係有關藉由在張膜框伸縮器中同時雙 軸伸縮而製備雙軸定向熱塑性膜，例如聚對苯二甲酸乙二 醋（PET)或聚審二甲酸乙二醋（pEN)，其中膜係在^器^ 橫越機器的方向上同時伸綺，膜之兩邊&緣係由順著履帶 推進的夾緊裝置所支撐。在同時伸縮之前或期間，藉由增 加膜凸緣溫度至適合的膜定向溫度範圍内，可得到確實的 邊緣央緊、膜斷裂之減少及較大的膜邊緣均勻性。 2.先前技藝描诚 商業上可用的熱塑性聚合物膜如聚對笨二甲酸乙二酯或 聚萘二甲酸乙二酯傳統上係利用下列步騾製成： (I )藉由將熔融聚合物之連續平坦薄層擠壓至一冷的移動 金屬表面上而形成起始鑄態膜，通常該表面係旋轉圓柱滾 筒或鼓輪之表面，其冷卻及固化該熔融聚合物薄層； (2)藉由在雙軸伸縮裝置中伸縮膜而促使膜分子定向以改 善其強度及其它機械性質；以及 (j)推進足向膜至一膜傳送裝置及繞線部，其典型地包括 用以移除邊緣及將膜分割成許多最後薄層寬度的切條刀及 用以將薄層繞至滾筒的最後裝置。 適&的又轴伸縮器包括包含至少兩個仲縮部的順序伸縮 器’其首先在一方向（機器或橫越機器）上提供定向，接著 在另一方向上提供定向。順序伸縮器典型地係首先藉由使 -4 - (請先閱讀背面之注意事項再填窍本頁)
裝--------T-1T 淥 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4i見格（2IOX297公釐） 452542 A7 B7 經濟部中央標準局貝工消費合作社印繁 五、發明説明（2 ) 膜通過加速旋轉的滾筒而提供機器方向的定向，以及接著 利用一張膜框伸縮器裝置提供橫越機器方向的定向。膜邊 緣係由履帶上等速前進的張膜夾夹緊，履帶係分散開以提 供橫越機器方向的定向。 可選擇地，伸縮器可爲同時雙軸伸縮器，其在單一步驟 中以履帶上的張膜夾夾緊鑄態膜邊緣實行機器方向及橫越 機器方向的定向，該履帶係分散開以提供橫越機器方向的 定向，而張膜夾係加速前進以提供機器方向的定向。使用 於伸縮部的張膜夾驅動裝置可爲機械裝置，例如沿著張膜 夾通道之具有可變化增加間距的大型螺旋推進器如康普 (Kampf)於美國專利第3,1 50,433號所描述的，或爲配置成 張膜夾前進通過伸縮部時加速張膜夾的線性馬達如荷姆斯 (Hommes)等人於美國專利第5,051,225號所描述的。 在塑料膜之同時雙軸伸縮中，一般知道的是欲伸縮的膜 之溫度首先必須調整至該特定聚合物之適合的定向溫度範 園特性内。這經常係藉由在膜邊緣已由張膜夹夹緊之後將 鑄態膜通過預熱區而完成，其中張膜夹係以幾乎固定的速 度移動及張膜夾通道係幾乎平行而沒有伸縮發生。膜可藉 由此技藝中任何已知的方法加熱，通常係利用熱空氣之衝 擊膜和/或利用各種類型的電熱器之輻射熱應用。 —膜預熱後係雙軸伸縮’其中夾緊膜邊緣的張膜夹通道分 散開而提供橫越機器方向的定向’而張膜夹係同時加速而 提供機器方向的定向。膜溫度可隨意地在伸縮期間藉由調 溫空氣或輻射能之應用而調整。 —~： ---5- _ 本紙乐尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（2)f)X 297公楚） (靖先閱讀背面之注意事項H;%寫本頁) .裝. *-?a 泉 452542 A7 B7 經濟部中央樣準局負工消t合作社印轚 五、發明説明（ 此種方法之一典型實例係描述於喬力夫（Jolliffe)之美國 專利第5,429,785號。根據喬力夫之專利，其提供一種在張 膜框中形成超薄的同時雙軸·伸縮聚合物膜的方法，其在伸 縮之前於張膜框中加熱膜至膜定向溫度及在張膜框中伸縮 的同時使用輻射加熱器維持膜於膜定向溫度範園内。喬力 夫專利之雙軸伸縮膜具有適合於典型地小於2 5 %之厚度變 化的商業應用的定位均勻度，藉此可提供平滑光制軋輥之 改良的可操作性及簡易成形。 現在頃發現在此種先前技藝方法之同時雙抽伸縮步驟期 間’稱爲”凸緣”的膜邊緣之厚度與溫度係非常重要的。在 膜壓鑄時，凸緣開始產生。正常地，凸緣係稍厚於中心的 膜薄層。在同時伸縮中，凸緣作爲附著於膜邊緣的索鏈， 其在機器方向伸縮期間當張膜央分開時提供橫越機器方向 的伸張給張膜夹之間的膜。在荷姆斯等人之專利中，凸緣 推進被動（間置）張膜央，以及凸緣本身首先在機器方向上 伸縮，這是因爲張膜夾之間不存在夾緊作用以施加橫越機 器方向的力量給凸緣。 若凸緣非適當的厚度或不在膜定向溫度範圍内，則凸緣 在機器方向上伸長時可能經常斷裂。凸緣斷裂延伸進入膜 之主薄層’因而干擾產生工業操作所需的長伸縮膜滚筒所 必須的連續操作。在某些凸緣溫度低於理想定向溫度範圍 的例子中’凸緣與膜可能連續斷裂及受到張膜框之傷害而 變成通常小於1公 '尺長度的碎片。 -6- 本·紙張尺度適用中國围家標準（CNS ) A4規格（2I0X297公瘦） I --------ΐ木----.--ΐτ------.4 (請先閱婧背面之注意事項/¾寫本頁) 452542 A7 B7 五、發明説明（ 心濟部中央標準局貝工消费合作衽印^ 應用於膜之主要部位的加熱方法無法確實地加熱膜凸緣 至適當的定向溫度，特別是當凸緣厚度係適合於同時雙軸 伸縮的厚度時。凸緣經常係.比膜厚很多，以及因此需要每 單位面積較大的熱輸入以達到需求的溫度。若膜係輻射加 熱，則因爲凸緣係位於加熱設備之邊緣而受到輻射熱源之 部份遮蔽，所以凸緣通常亦接收到小於膜的每單位面積之 熱輸入，或是若膜係由熱空氣加，熱，則凸緣可能接收到小 於中心膜薄層的每單位面積之熱空氣流。因爲這些因素， 所以凸緣經常係比膜冷很多。例如，在預熱區中，若不存 在個別的凸綠加熱，則輻射熱使膜溫度上升7 6 r，而凸緣 只上升rc。 在同時伸縮中，重要的係藉由使用適當的凸緣厚度及加 熱凸緣至可接受的定向溫度而避免使凸緣斷裂。若凸緣溫 度高於或低於此可接受溫度範圍，則將產生凸緣斷裂。 在同時雙軸伸縮器中定向的膜之邊緣在張膜夾夾緊的位 置之間具有鋸齒狀的凹形。凹形邊緣係隨後在定向之後及 膜纏入滾筒之前切除^若凸緣溫度係升溫至高於理想定向 溫度範圍，則凸緣之拉伸降低及凹形深度増加，造成必須 移除較寬的廢棄凸緣條。這增加廢棄、降低製程效率及減 少可得到的可用膜寬。 .在描述於荷姆斯等人之美國專利第5,〇5丨，225號的同時雙 軸伸縮裝置中，張膜夾係由線性馬達驅動。頃發現不須使 用線性馬達來推進所有張膜夾。較經濟的係例如只驅動三 個張膜央，其間的兩個張膜夹係藉由啣接膜凸緣來推進。 -7- 本紙張尺反遑用中國园家料（CNS )⑽驗（2似297 J---—-------^-- (請先閱讀背面之注意事項/4寫本頁)
:1T .4------ A7 ’ 2:3 :ί 2 ________Β7 五、發明説明（5 ) 適當厚度的*緣必須能維持伸縮力及推進被動張膜夾。頃 發現本方法之從400至1000微米、較佳地從600至800微米之 壓鑄凸緣厚度對具有小於250微米厚度的壓鑄ΡΕτ或ΡΕΝ膜 係較佳的。若凸緣非爲適當的厚度或未維持在適當的溫度 範園以推進被動的未驅動張膜夾，則凸緣可能斷裂。此 外’太咼或太低的凸緣溫度或太薄的凸緣可能造成被動張 膜夾間距不均勻。張膜夹之不均'勻間距會不利地影響定向 膜厚度之均勻性及靠近邊緣的膜之物理性質。 而且’在伸縮膜中非常重要的係使用張膜框以便張膜夹 強固地及確實地夾緊凸緣。頃發現利用張膜夾的確實夹緊 會受到夾緊位置上的膜溫度影響。若夹緊時凸緣之溫度未 咼到軟化凸緣及使張膜夹细住而使表面成赶齒狀，則無法 得到確實的夾緊’以及在伸縮期間張膜夹可能使膜鬆動及 干擾製程。特別是在使用同時雙軸伸縮器的例子中，因爲 機器方向的伸縮力，所以膜施加在張膜夾上的力量通常不 是垂直於炎轴。 於是’本發明提供一種用於熱塑性膜之同時雙轴伸縮的 方法’該膜在張膜框中包含凸緣，其中在伸縮之前及期間 的膜凸緣溫度係升高至適合於伸縮的溫度，其避免延伸進 入膜及干擾伸縮程序的凸緣斷裂、使邊緣上因爲不必要的 向凸緣溫度產生的不規則性最小化，以及増進張膜夹失緊 膜凸緣的可靠性。 發明摘述 -8- 木纸張尺度適用中1囚家標华（CNS ) Α4現格（210X297公釐） , 裝 -„ - -- t 訂-------線 (請先"讀背面之注意事項"填巧本頁) 經濟部中央標準局貝工消费合作社印繁
A7 B7 五、發明説明（6 ) 本發明係關於一種用於製備同時雙轴伸縮熱塑性膜的方 法，其壓鑄熱塑性聚合物之熔融熔體及冷卻該聚合物以形 成具有凸緣的膜、以張膜夾..夾緊膜凸緣、以及在機器及橫 越機器方向上同時伸縮膜之前將熱導引至膜上以加熱膜至 定向溫度範圍，其中該改良包含在同時伸縮之前或期間藉 由集中熱於膜凸緣上而增加膜凸緣之溫度至膜定向溫度範 圍内。 . . 更特別地，本發明係關於一種用於製備薄的雙軸伸縮熱 塑性膜的方法，其步驟如下： (a) 將熔融熱塑性聚合物壓藉+於淬火表面，以及冷卻該聚 合物以形成一具有凸緣的自撑膜； (b) 以張膜爽夾緊膜凸緣； (c) 將膜移入張膜框； (d) 在伸縮之前於張膜框内加熱膜至定向溫度；以及 (e )同時雙軸地伸縮膜以形成雙轴伸縮熱塑性膜，其中在 同時伸縮之前及期間，藉由使用來自電加熱器的集中輻射 熱及來自噴嘴的集中熱空氣衝擊將熱集中於膜凸緣上而増 加膜凸緣之溫度至膜定向溫度範圍内。 熱之集中於膜凸緣上係視爲不影響膜中心部位之溫度。 具有以至少從0.2微米至350微米爲範圍之伸縮後最終厚 度的熱塑性膜及尤其是聚酯膜如聚對苯二甲酸乙二酯及聚 茶二曱酸乙二酯可使用本方法伸縮。通常，膜係在機器方 向上伸縮至少2倍之原始長度’及較佳地係2至5倍，以及 __-9- 本紙張尺度適用中國囤家標準（CNS ) A4祕（21GX 297公f ) ,----------裝-------.訂------戒 (請先閱讀背面之注意事項/填窍本頁) 經濟部中央標準局員工消费合作社印製 汾广 第86U8674號專利申請案 中文說明書修正頁(88年1〇五、發明説明（7 ) A7 B7 經濟部中央樣準局員工消费合作社印製 在橫越機器方向上伸縮至少2倍之原* t纟，及較佳地係2 至5倍。 周案簡述 圖1係用於同時雙轴伸縮熱塑性膜的張膜框之概要上視 圖’以及其說明根據本發明使用的各個凸緣加熱器之位 置。意義 膜 延伸膜 凸緣加熱器 張膜框 張膜夾 預熱區 熱2氣源或輻射熱源 延伸部 輻射或空氣加熱器 熱固化部 輻射或空氣加熱器 張膜炎 發明詳述 本發明係關於一種用以製備雙軸定向聚合物膜的方法， 該膜具有通常比膜中心部位厚的凸緣’以及本發明方法係 在張膜框中同時雙軸伸縮該膜，而在同時雙軸伸縮之前气 期間增加膜凸緣之溫度至膜定向溫度範圍内。 符號 W F 1 6 (請先閱讀背面之注意事項再梦寫本頁} 裝 1 5 16 17 18 1 9 20 2 1 22 線 10- 本紙張尺度適用中國國家標隼（CNS > A4規格（2丨Ox 297公楚） 第^1186¼號專利申請案 A7 中文說明書修正頁(88年1〇月) B7 五、發明説明（Ο。） 熱可在任何或所有下列程序階段中選擇性地施加至凸 緣： (1 )在張膜夾夾緊膜並推進膜經過同時伸縮器之前的非接 觸式凸緣加熱； (2)在張膜央央緊膜之後但同時伸縮開始之前的非接觸式 凸緣加熱； (3 )在同時伸縮程序期間的非接觸式凸緣加熱；以及 (4)在從同時伸縮器順流而下的膜處理步驟期間的非接觸 式凸緣加熱，其包括更進—步的基器方向伸縮以増加膜強 度。 對本發明而言，凸緣加熱方法之選擇不是很重要的。然 而’凸緣加熱設備必須能夠集中熱至膜凸緣而對膜中心部 位之溫度的影響最小或幾乎沒有，其較佳的係由個別裝置 .I -1 «1 · C請先53讀背面之注意事項再括本瓦〕 > . - I- · -裝 線 經濟部中央標準局貝工消费合作社印製 -1 〇3 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CMS ) A4規格{ 210x：297公釐） 45 2542 經濟部中央標準局負工消费合作社印製 Α7 Β7 五、發明説明（8 ) 控制。凸緣溫度之獨立控制係較佳的，以便凸緣溫度可針 對程序可靠性調整而不影響膜之主要中心部位之溫度。 非接觸式凸緣加熱之實施係利用裝配成沿著凸緣導引一 狹小空氣流的噴嘴之熱空氣衝擊及利用電加熱器之輻射加 熱。電加熱器包括（1 )安裝在鑄態膜之凸緣上方或下方及位 於張膜夹失緊位置之前的平板狹窄覆殼加熱器；（2)具有拋 物柱面反射器的高強度官式輻射加熱器‘，其安裝於膜上方 或下方及聚焦於張膜夾夾緊位置之後及伸縮開始之前的凸 緣；以及（3)安裝平行於膜上方之張膜夾通道及接近張膜夾 以使輸入凸緣之熱最小化的管狀覆殼加熱器。熱空氣與輻 射加熱器皆可用於從同時伸縮器上流的膜預熱區、同時伸 縮器内與隨後的伸縮操作及提供高度定向膜。 頃發現’通常需求的是凸緣溫度係大約等於或高於中心 膜網之溫度。膜溫度必須在適合於特定聚合物的定向溫度 範圍内。作爲膜之載體的&緣之溫度可在膜定向溫度範圍 内或之上。凸緣溫度個別控制之需求係由於在典型伸縮器 加熱區中施加至凸緣的熱不等於施加至膜的熱，以及係由 於使膜與凸緣溫度個別最佳化。 適合的熱塑性聚合物包括不定形非結晶聚合物如聚苯乙 稀與聚丙烯酸，以及可結晶聚合物如聚烯煙類、聚酿胺 類及聚酯類，但不限於此。較佳的係包含以芳香二羧酸（或 其低碳烷基酯）爲主要酸成份及以烷基二醇爲主要二醇成份 的可結晶聚酯類。芳香二羧酸之實例包括對苯二曱酸、間 苯一甲酸、萘二羧酸、二苯氧乙烷二羧酸、二苯醚二羧 ___ _____ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS Π4規格（2】〇Χ297公釐'''''' ^ -----— ----------裝-------_訂------旅 (請先閏讀背面之注意事項--填寫本頁) 經濟部中央榡準局工消費合作社印^ A7 ______________B7 五、發明説明（9 ) ' 酸、二苯疏化二羧酸及二苯酮二幾酸，但不限於此。最佳 的係對本一甲酸或茶二幾酸。較佳的燒基二醇係乙二醇。 可添加而使需求的膜之性質嘬適化的適合的可共聚合成份 係如此技藝中眾所皆知的包括二醇類如二乙二醇、丙二醇 或新戊一醇、芳香二酸成份如苯二甲酸與間苯二甲酸、以 及脂肪二酸成份如癸二酸與己二酸。聚對苯二甲酸乙二酯 (PET)或聚2,6 -各—甲酸乙二醋（.PEN)係特別適用於木方法 產生的膜。本方法亦可應用於PET或pen之聚酯共聚物、 包含大於70重量百分比之pet或PEN的共聚物、以及由適 合的聚合物結合形成的聚合物摻混物，該摻混物能在膜形 成程序期間顯現出PET與PEN之典型定向特性。 聚合物也可如此技藝中眾所皆知的包含内部沉澱或外來 添加的不可溶（無機或有機的）顆粒以作爲包括膜滾筒之纏 繞的膜操作輔助的潤滑劑。 參考圖案’圖1顯示一個通常適合於熱塑性膜如聚對苯二 甲酸乙二醋膜或聚莕二曱酸乙二酯膜之同時雙軸伸縮的張 膜框伸縮器1 1。根據本發明的凸緣加熱器1至6之位置係描 述於下列的實例。 最初’熔融聚對苯二甲酸乙二酯（PET)或聚萘二甲酸乙二 S& (PEN)聚合物係典型地經由一模具之縫隙孔熔體椅壓及 壓鐸於一個維持在典型地爲3 0°C之溫度的内部冷卻旋轉冷 部鼓輪之冷卻表面，以產生實質不定形的自撑膜W。 膜W係從鼓輪剝除及移動經過熱滾輪進入張膜框1 1之預 熱區1 6 ’在該區中膜係由張膜夾夾緊1 5於兩側及在伸縮之 本氏張尺度適财關家縣（⑽）Μ現格（2⑴X別公楚） -----辦衣-------，玎------S (请先閱讀背面之注意事項A4寫本頁) 經濟部中央標牟局—工消費合作社印製 A7 I ^--：__ 五、發明説明（10) 前加熱至定向溫度。熱空氣源或輻射熱源1 7係用於預熱 膜。聚對苯二甲酸乙二酯（PET)之定向溫度範圍典型地係從 8〇°C至12(TC，以及聚莕二甲酸乙二酯（PEN)之定向溫度範 圍典型地係從11 5 °C至16 5 °C。如同本文所指，定向溫度範 圍係使聚合物膜之分子定向有效的溫度範圍。在定向溫度 範圍以下’膜傾向於斷裂。在定向溫度範圍以下，膜伸長 而無定向。選定的熱塑性聚合物·之特定定向範圍可容易地 由熟諳此技藝者決定= 膜W係接著移入伸縮部1 8，在此膜同時雙轴伸縮於機器 與橫越機器的方向，同時溫度係使用輻射或空氣加熱器i 9 而維持於特定聚合物之定向溫度範圍内。膜係在每個方向 上至少伸縮2倍之原始尺寸。 在膜W於伸縮部18中雙軸伸縮之後，可任意移至張膜框 之熱固化部20，在此實施更進一步的製程，同時其溫度係 使用輕射或S氣加熱器21調整至適合於特定製程步骤的範 圍。這些步骤可包括主要在機器方向上的更進一步伸縮及 爲了使膜之尺寸:疋而升溫的熱固化、或任何這也步驟之 結合。 最後’將伸縮膜F從張膜夾解開2 2，修整邊緣及將中心 膜纏繞於滾筒。 -下列實例更進一步説明但不限制本發明。 實例1 荷姆斯於美國專利第5,051，225號描述的線性馬達張膜框 伸縮器係用於同時雙軸伸縮聚對苯二甲酸乙二酯膜，以及 ______ __-13- 本紙張尺度中國®家標率（CNS ) ( 210X297公着) --- ---------^-------ΐτ------.^ (請先聞讀背面之>i意事項?填寫本頁) 經濟部t央榡準局員工消費合作社印裝 A7 ___B7 五、發明説明（n ) 此專利之述説係併於本文以供參考。唯一需要的改良係輻 射加熱器之添加與使用以維持膜於加熱、伸縮與熱固化之 適當溫度，以及張膜框中凸..緣加熱器之添加與使用以維持 凸緣溫度於先前上面描述的張膜框之預熱與伸縮部之適當 操作溫度。 15 熱塑性膜係自膜形成模具上藉由擠壓熔融聚對苯二曱酸 乙二酯（PET)聚合物於旋轉水冷式淬火鼓輪上而形成，在鼓 輪上膜冷卻產生實質不定形的自撑膜。該壓鑄的不定形膜 係4 0公分寬、橫越其中心主要部位爲j 8〇微米厚及每個凸 緣爲700微米厚。邊緣厚度從7〇〇微米邊緣越過4公分之距 離逐漸變小至180微米厚之中心薄層。膜係每分鐘壓鑄2〇 公尺。模具係傳統設計的，其利用適當的裝置藉由調整沿 著鑄嘴的許多位置上的模具鑄嘴缝隙而調整壓鑄膜外形。 模具鑄嘴之間係維持i 3毫米的小縫隙以提供與聚合物黏度 及流速一致的適當壓降。 壓鑄膜係接著從淬火鼓輪剥開及傳送至維持於8〇ΐ的加 熱滾輪上的張膜框U入口以升高膜及凸緣溫度，但避免膜 及凸緣黏住滾輪。 在張膜框入口，膜凸緣係由張膜失失緊15，張膜失係先
張開，接著在凸緣導入鉗緊裝置之後關閉。進入張膜夹的 膜具有約5 〇 C的溫度D 在通過張膜夹鉗緊裝置於膜凸緣上關閉的位置的一瞬 間’三個成一列的聚焦輻射加熱器2係位於張膜框之每一 側、安裝在膜上方、以及向外與向下對準以集中熱於凸 1▲張尺度述用中國國家標率（CNS。祕（2丨〇χ-2.9.7公楚） ' -- ---------扑衣-------II-------.^ (請先閲讀背面之ii意事項-Τ填寫本頁) Α7 Β7 12 五、發明説明 緣。逞1加熱器之每—個皆包含_3 8公分寬與28公分長的 金屬拋物柱面反射器，其具有位於反射器之拋物橫截面之 焦點上的2 5公分長的柱形白..織加熱元件以投射近乎平行的 射線。每個加熱元件係定在2〇〇〇瓦特之最大電輸出，以及 貫際的電輸出可藉由適合的手動可調整能源控制器從〇至 100%作調整。反射器與加熱器組合係安裝成加熱射線以45 度之角度投射至朝向膜凸緣的水平面。._ 〇·5公尺從二個輻射加熱器2最後—個順流而下，膜進入 包含5個用以預熱1 6膜以備伸縮的個別加熱區的張膜烘 箱，接著同時伸縮18膜及熱固化20(在最後三個區）該伸縮 的膜。膜係由安裝在膜上方35公分的平板輻射加熱器17、 19與21陣列加熱，加熱器能源輸入可對5個加熱區之每一 個作個別調整。加熱器元件係卡索（Cass〇)太陽能c型加熱 器，其可商業取得，且設計成優先輻射來自其石英面的紅 外線能量，在這個例子中係向下輕射。 張膜夾係在近乎直線平行的通道中移入預熱部1 6，在此 膜加熱至94°C之溫度。 在預熱區16之後’張膜夾通道分散開，以及相對的張膜 夾對係加速以使其與相鄰的張膜夾對分開而在機器與橫越 機器的方向上同時伸縮1 8該加熱的膜。膜係在機器方向上 伸縮j.55倍之其原始長度及在橫越機器方向上伸縮其3 55 倍之其原始寬度。 在伸縮區之後，張膜夹通道再變成近乎平行，以及膜在 熱固化區20中以200C之溫度加熱而熱固化，在此沒有更 __________-15- 本紙張尺度囡國家標準（CNS ) Λ4規格（2】0><297公楚~^ -- i I"" Ϊ衣 I . _ .~ -訂-----1 - I—'" f請先閲讀背面之注咅w事項弄填寫本頁} 經濟部中央榡準局貝工消費合作社印製 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 b 2 5 4 2 A7 ___________B7 五、發明説明（13 ) 進一步的伸縮發生。熱固化減少以後膜再加熱如隨後的製 程及某些使用時的尺寸變化。在張膜框出口，膜係從張膜 夹鬆開2 2及通過凸緣切除刀..進入將膜纏繞在滚筒上的緩線 機0 均勻伸縮及發展需求的物理性質所需的膜溫係藉由調整 預熱區1 6及伸縮區1 8中的紅外線膜加熱器之能源輸入而控 制’以便得到如同歐康（Ircon)紅外線高溫計量測到的需求 膜溫，其在每個烘箱加熱區末端的機器中心線上監視膜。 下列的程序條件確實地產生在十分長的滾輪長度中具有一 致的物理性質的P E T膜： 程序條件 壓癖速度 20公尺/分鐘 伸縮率’每個方向 355 伸縮溫度 9 4· t 熱固化溫度 2 0 0 t 輕射凸緣加熱器能源輸入， 4 9 0 0瓦特 每個凸緣之總合 聚焦輕射凸緣加熱器2提供凸緣溫度之必要的增加以得到 沒有斷裂的膜。由於輻射熱擴散於膜上，所以較大的能源 輸入給加熱器造成凸緣内側不需要的膜薄化。 實例 描述於實例1的線性馬達張膜框伸缩器係用於伸縮具有 2.5¾米之起始厚度及具有3 50微米之最後伸縮厚度的聚對 -16 - 本紙悵尺度適用中國國家標準（CNS)A4im( 210X297^*7 ----------,-ti衣--------IT------Μ {請先聞讀背面之注意事項孑4蹲本頁}
發明説明（14; 醋(PET)膜。該厚度係在定向聚醋膜厚度之正 請 先 閱 讀 背 面 I 事 項 J 椒 % 本 頁 、在此操作張膜夾夾繁2.5厘米厚的壓鑄PET膜樣品 -測試顯示出當室溫下向外拉膜時膜從張膜夾鉗緊裝置滑 出膜溫係精由熱鎗之熱空氣之應用而增加，以及膜樣品 、-度係用埋入式細線熱電偶來測量。當膜溫到達7代時 張膜夾堅固地夾緊膜而沒有滑動，。 接者馬了在張膜夹夹緊位gl5之前將進入張膜央的凸緣 f度從約5(TC之正常溫度增加至約抓，平板覆殼電加熱 斋1係直接在圖1之張膜夾夾緊位置〗5前頭安裝在凸緣上方 與下方。加熱器係20公分長及4公分寬，其位於凸緣上方 與下方1‘2公分，以及其輻射表面面對凸緣。在全部能源操 作下，四個加熱器之最大電輸入係每個皆爲250瓦特。凸緣 舰度增加係約3〇t ,結果張膜夾接近點上係約8〇,c之溫 度。 接近凸緣加熱器i的預張膜夹成功地保證厚膜凸緣之夹 糸/又有預張膜夾，則厚膜滑出張膜夾及伸縮程序失誤。 實例3 經濟部中央標準局員工消费合作社印製 技述於實例1的線性馬達張膜框仲縮器係用於使經常在機 器方向上具有南強度的聚對苯二曱酸乙二醋（PET)膜高度 拉伸。該高強度係由類似於實例1所描述的條件下的同時 第一壓鑄與伸縮膜所提供，接著係機器方向上的更進一步 伸縮。機器方向上的連續伸縮係藉由調整線性馬達之控制 以在同時伸縮完成之後連續加速張膜失而得到。 -17- 本纸乐纽4財1)_料（GNS )戚格（21QX 297公釐 經濟部中央標準局員工消费合作社印製 452542 A7 B7 - — ~ _ 五、發明説明（15 ) 此實例利用實例1所描述的聚焦輻射加熱器2。此外，熱 空氣喷嘴4、5與6係位於起始伸縮區後同時伸縮區開始及 下兩個區開始之加熱器之間..的界面上。噴嘴係安裝成將空 氣導向膜凸緣及從傳統空氣加熱器及風扇提供熱空氣，其 個別控制所有6個噴嘴之空氣溫度與風扇速度。提供的空 氣溫度係在1 80 °C與1 90 °C之間。凸緣本身不易於溫度測 量。 ，— . 有及沒有添加熱空氣噴嘴可達到的最大機器方向膜強度 係由F 5値之測量所決定，即在傳統拉伸試驗機中以$ %伸 長所量測到的拉伸試驗試例之應力。機器方向伸缩率（Mdx) 係影響可達到的F 5的主要程序變數。 在其它幾乎固定的條件下，具有及不具有熱空氣凸緣加 熱器之沒有凸緣斷裂的最大可達到MDX之平均與標準偏差 及產生的機器方向F 5係如下所示。 里_有熱室氣噴嘴 有熱空氣啃嘴 MDX : 4.71 ±〇_〇6 4.98 ± 0.06 F5 : 188± 1 6 232 ±15牛頓/平方毫米 試驗例編说： 7 由這些凸緣加熱器之使用而得到的優點係較大的最後機 器方向伸縮率之達成，其因爲凸緣可在較高的溫度下伸縮 較高的比例而沒有斷裂。 實例4 荷姆斯等人之美國專利第5,〇51，225號描述的線性馬達張 膜框伸縮器係用於形成定向聚葚二曱酸乙二酯（pen)膜。 本紙狀度適用阳家樣率（(210X297&) ---- ---------¾-------ΐτ------Μ (請先閱讀背面之注意事項/椒艿本頁)
五、發明説明（彳6 ) 經濟部中央標準局貝工消贤合作杜印装 第—張膜夾係被驅動，以及兩個未驅動或閒置的張膜 夾係位於每對驅動張膜夾之間。 熱塑性膜係藉由將熔融PEN聚合物擠壓至旋轉冷卻淬火 f輪表面而形成，並冷料成不定形自撑膜。膜係Η公分 ,、越’、中〜主要部位爲44微米厚及每個凸緣爲700微 米厚邊緣厚度係在4公分之距離上從7〇〇微米之邊緣逐漸 變小至44微米之中心薄層。壓鋒膜之線性速度係每分鐘^ 公尺。 參考圖1，壓鑄膜係接著從淬火鼓輪剥除及傳送經過94Τ： t熱艰輪到達同時雙軸張膜框Π之入口，在此凸緣係由張 膜夹夹緊15 就在膜進入張膜夾的位置之前，每個凸緣通 過平板覆殼電加熱器i之間，該加熱器係2 5公分長及4公分 見’並位於膜通道上方與下方12毫米。輸入凸緣加熱器1 的電能係每個500瓦特，以致於提供總共i 〇〇〇瓦特給每個凸 緣。 就在張膜夾鉗緊裝置夹緊〗5膜的位置之後，三個聚焦輻 射加熱器2係位於張膜框之每—側。輸入聚焦加熱器的電 能係每個2000瓦特’以致於提供總共6〇〇〇瓦特給每個凸 緣0 大約0.5公尺從最後輻射加熱器順流而下，膜進入張膜烘 箱·，該烘箱分成五個加熱區，爲了伸縮而準備的預熱1 6 膜、同時伸縮18膜及接著在最後三個區熱固化20膜。膜係 由平板輻射加熱器1 7、1 9及2 1陣列加熱，加熱器係安裝 於膜上方3 5公分，五個加熱區每一個之加熱器能源輸入皆 ------- - 1Q-_ -_一- _ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（2!0X297公廣） {請先閱讀背面之注意事項.^.¾.¾本頁) ί ί I ί . .裝 訂 Λ 經濟部中央橾準局貝工消費合作社印聚 A7 ___B7 五、發明説明（17 ) 可個別調整。加熱器係商品化的卡索太陽能c型加熱器， 其從石英面向下輕射紅外線能。 在預熱區1 6中，膜加熱器.1 7升高膜溫至丨36。〇，該溫度 係使用歐康紅外線高溫計於膜中心測量得到。管狀覆殼凸 緣加熱器3係安裝在膜平面上方平行凸緣，並且爲了盡可 能輕射大部份的能量進入凸緣，所以其實際上盡可能接近 膜平面及張膜失邊緣。這些凸緣.加熱器3係1 〇9公分長，直 徑爲0.95公分，並且提供5400瓦特的能量給每個凸緣。張 膜兩邊上的加熱器之能源輸入係可個別調整的。 在通過預熱區1 6之後’膜係在伸縮區1 8中同時雙柏伸 縮，在機器及橫越機器的方向上皆爲3.3倍之伸縮率。伸縮 之後的膜溫係130°C，其使用歐康紅外線高溫計測量得到。 在伸縮之後，膜通過熱因化區2 0 (包括三個個別加熱 區），在此沒有更進一步的伸縮發生，以及在三個區中膜溫 分別爲160Ό、2〇81及133°(：。在張膜框出口，張膜框之每 一侧的張膜夾係強制打開2 2。在凸緣移除之後約〗公尺寬 的最後膜係缠繞至滾筒。 在此實例中，ΪΈΝ膜係藉由調整不同的熱輸入給膜及凸 緣而形成，其預熱區管狀凸緣加熱器3係首先關掉。測量 凸緣溫度。接著預熱區管狀加熱器3啓動，並且其能源輸 入係爲了張膜出口的伸縮膜凸緣之最佳形狀及最佳閒置張 腹夾間距而調整。重覆測量Λ緣溫度。 表I摘述凸緣加熱條件及使用瑞典阿傑瑪（Agema)紅外線 系統AB製造的阿傑瑪熱監視熱影像照相機所測量得到的凸 -20- 本紙張尺度適用中國园家標準（CNS ) A4規格（2丨〇 X 297公釐） ---------It-------ΐτ------.^ (請先聞讀背面之注意事項/填w本頁) 五、發明説明（18 ) A7 B7 緣溫度。該結果提供每组條件之膜斷裂頻率、觀察到的與 相對應的凸緣溫度有關的閒置張膜夹間距之差異、及伸縮 經濟部中央標準局員工消费合作社印製 凸緣之形狀。 表I 程序條件 A B c 預熱區凸緣加熱器3 關閉 啓動 啓動 預熱區凸緣加熱器3能源輸入 0 f _ 1Q80瓦特 1890瓦特 平板覆殼加熱器1前的凸緣溫度65°C 65°C 65°C 平板覆殼加熱器1後的凸緣溫度 97〇C 97°C 9TC 聚焦輻射加熱器2後烘箱入口的108°C 112°C - 凸緣溫度 烘箱入口之膜溫度 60°C 60°C 60°C 管狀凸緣加熱器3後預熱區末端111°C 138〇C 165〇C 之凸緣溫度 預熱區末端之膜溫度 136°C 136X 136〇C 伸縮區末端之凸緣溫度 118°C 121°C 123。。 伸縮區末端之膜;溫度 130°C 130°C 130°C 操作90分鐘内的膜斷裂 20 0 0 觀察到的非驅動張膜夾之間距 不均勻；兩 張膜夾係均 張膜夾係均 個閒置的張勻間隔 勻間隔 膜夾互相接 近，與兩侧 的區動張膜 夹間隔較大 伸縮凸緣之形狀 經常有厚的較少未伸縮較少未伸縮 未伸縮凸緣區；較不模區；較不模 之碎片：非 常模糊 糊 糊 -21 - 本紙張尺度適用t國囤家標準（CN'S ) A4規格（210X 297公釐） (n [ - n n 1— --味^--- I--- - n _ n 1-. ώκ. (請先閱讀背面之注意事項孑%寫本頁) A7 Β7 五、發明説明（19 ) 此實例説明： (a) 預熱區凸緣加熱器關閉（條件a)，凸緣溫度只從i〇8ec 至111 C上升3 °C ’而膜溫利-用大面積輻射膜加熱器從約65 °C上升至136°C ’這清楚顯示膜加熱器無法確實加熱凸緣。 (b) PEN膜之凸緣在進入伸縮區之前只加熱至1丨丨(條件 A)，該溫度係在伸縮pen之理想範圍以下，結果在90分鐘 内斷裂20次。預熱區凸緣加熱器啓動^凸緣溫度係上升至 適合伸縮的138°C之溫度（條件B)，該溫度大約等於膜定向 溫度’結果斷裂停止’這顯示對於同時雙軸伸縮器之長滾 筒定向聚合物膜之產生而言，適當的凸緣溫度係非常重要 0¾ 。 (c) 令人滿意的凸緣品質係得自膜定向溫度以上的溫度 (165°C，條件C)，這顯示凸緣溫度可獨立於膜溫度而控 制。 (d) PEN膜邊緣之均勻性係受到不正確的（太低）凸緣溫度 之不利的影響（條件A)’直到凸緣溫度達到適當的範圍（條 件B與C)爲止，閒置的張膜夾之間距係觀察到爲不均勻 的。 I ------- - I--1—1 - n H 1 - I. T _ D I— I _ H U3, -V5 Λ. (請先閱讀背面之注意事項/填i:H本頁) 經濟部中央標準局員工消费合作社印製 _ -22- 本紙张^度適用中國國家標準（CNS ) A4^ ( 2ΐϋ?公楚^