專利名稱：：用于聚合物組合物的基本上成比例拉伸模頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本申請(qǐng)涉及一種拉伸模頭以及用于使聚合物組合物取向的固態(tài)模頭拉伸方法。相關(guān)技術(shù)的描述相對(duì)于非取向的聚合物組合物，取向的聚合物組合物提供在強(qiáng)度(即，模量)方面的益處。在歷史上，聚合物膜和纖維已經(jīng)通過在自由拉伸工藝中的取向，享受到了強(qiáng)度增加的益處。自由拉伸工藝沒有控制拉伸的物理限制，并且對(duì)于最終聚合物制品的形狀的控制很少。因此，自由拉伸工藝由于制品橫截面變得更復(fù)雜而變得欠滿意。在具有比纖維或薄膜更復(fù)雜的橫截面的制品中建立聚合物取向的努力最終導(dǎo)致了固態(tài)模頭拉伸方法。固態(tài)模頭拉伸方法需要通過固態(tài)拉伸模頭拉伸聚合物組合物。拉伸模頭迫使聚合物朝特定形狀會(huì)聚，從而引起聚合物鏈的排列。固態(tài)拉伸模頭比自由拉伸工藝提供了對(duì)最終制品形狀的更多控制。最初地，使用模頭拉伸方法制備具有圓形橫截面的制品，這樣的制品比如棒和管。(參見，例如，P.D.Coates禾卩I.MWard,DrawingofPolymersthroughaConicalDie,POLYMER20，1553(1979))。新近，固態(tài)模頭拉伸已經(jīng)被用于從具有方形橫截面的聚合物錠料獲得具有矩形橫截面的取向聚合物的大(所有的橫截面尺寸都大于1.5毫米(mm))制品。(參見，例如，歐洲專利1242220B1)。該方法必需引導(dǎo)聚合物運(yùn)動(dòng)優(yōu)先進(jìn)入板材的寬度尺寸(dimension),而不是板材的厚度尺寸。0.Richmond揭露了關(guān)于實(shí)現(xiàn)軸對(duì)稱變形和流線型流動(dòng)的拉伸模頭的理論。(參見，0.Richmond,Theoryofstreamlineddiesfordrawingandextrusion(用于拉伸和擠出的流線型模頭的理論)。于F.R丄Rimrott禾口J.Schwaighofer，編車茸,她c/zam'"o/So/^/UniversityofTorontoPress,Toronto,Ontario,Canada(1968),154—167頁(yè)。在本文中被稱為"Richmond參考文獻(xiàn)")。Richmond參考文獻(xiàn)的目的是揭露關(guān)于在實(shí)現(xiàn)材料的軸對(duì)稱變形的同時(shí)使模頭中流動(dòng)的均勻性最大化以及阻力最小化的理論。Richmond揭露了他的使用圓柱體(圓形橫截面)制品的理論。發(fā)明簡(jiǎn)述本發(fā)明解決了在固態(tài)拉伸具有非圓形橫截面的大聚合物制品(即，所有的橫截面尺寸大于1.5mm)的實(shí)驗(yàn)時(shí)所發(fā)現(xiàn)的問題。該問題是在改變拉伸速率時(shí)不可能可預(yù)知控制取向制品產(chǎn)品的橫截面形狀(g卩，橫截面的形狀)。當(dāng)使用4以上的標(biāo)稱拉伸比時(shí)，這個(gè)問題變得尤為顯著。實(shí)驗(yàn)證實(shí)了該問題可能是由于在固態(tài)拉伸過程中，尤其是在聚合物組合物離開拉伸模頭之后的自由拉伸過程中，繞著聚合物組合物質(zhì)心的聚合物運(yùn)動(dòng)不平衡所導(dǎo)致的。為了充分地平衡固態(tài)拉伸過程中的聚合物運(yùn)動(dòng)以及可預(yù)知控制拉伸制品的形狀，拉伸模頭必需誘導(dǎo)聚合物組合物的成比例變形。本發(fā)明的模頭不僅需要固態(tài)聚合物的軸對(duì)稱變形，而且需要遍布模頭的成比例變形。如下面的比較例所示，軸對(duì)稱變形不足以得到穩(wěn)定的取向聚合物組合物。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，模頭同時(shí)實(shí)現(xiàn)了軸對(duì)稱的、成比例并且流線型的變形，這種變形構(gòu)成了對(duì)Richmond參考文獻(xiàn)中的理論的進(jìn)一步改進(jìn)。而且，本發(fā)明通過提供一種用于對(duì)比圓形更復(fù)雜并且厚度比膜更厚的制品橫截面進(jìn)行軸對(duì)稱成比例固態(tài)模頭拉伸的裝置，使模頭拉伸的技術(shù)取得進(jìn)展。在第一方面，本發(fā)明是一種用于拉伸聚合物組合物的固態(tài)拉伸模頭，該模頭包括具有相對(duì)末端并且限定成型通道的軀體，所述成型通道提供了經(jīng)由軀體從一個(gè)末端到相對(duì)末端的流體連通，所述成型通道開始于軀體的作為進(jìn)口開口的一個(gè)末端并且結(jié)束于軀體的作為出口開口的相對(duì)末端，所述模頭具有暴露于所述成型通道內(nèi)部以及限定所述成型通道的成型通道壁，所述成型通道具有非圓形橫截面形狀并且具有經(jīng)由所述成型通道以直線延伸的拉伸方向，其中(a)成型通道壁限定了從進(jìn)口開口到出口開口延伸的聚合物組合物拉伸路徑，其中聚合物組合物的所有橫截面都具有基本上成比例的非圓形橫截面形狀，并且具有位于平行于拉伸方向的基本上直線上的質(zhì)心；以及(b)所有成型通道的橫截面尺寸為至少1.5毫米。在第二方面，本發(fā)明是一種用于聚合物組合物的固態(tài)拉伸的方法，所述方法包括如下步驟提供含有可取向聚合物并且具有軟化溫度的聚合物組合物，將所述聚合物組合物調(diào)節(jié)到等于或低于聚合物組合物的軟化溫度的拉伸溫度，以及經(jīng)由拉伸模頭拉伸所述聚合物組合物，其中所述拉伸模頭是權(quán)利要求的模頭，并且所述聚合物組合物經(jīng)由所述成型通道沿著聚合物組合物拉伸路徑前進(jìn)。附圖簡(jiǎn)述圖1A和1B顯示了本發(fā)明的具有橫截面形狀為矩形的成型通道的模頭的剖視圖。圖1A顯示了沿著模頭寬度尺寸(dimension)觀看的剖視圖。圖1B顯示了沿著模頭的高度尺寸觀看的剖視圖。發(fā)明詳述術(shù)語(yǔ)"固態(tài)"是指低于聚合物(或聚合物組合物)的軟化溫度的聚合物(或聚合物組合物)。因此，"固態(tài)拉伸"是指對(duì)低于聚合物(或聚合物組合物)的軟化溫度的聚合物或聚合物組合物進(jìn)行拉伸。"聚合物組合物"包括至少一種聚合物組分并且可以含有非聚合物組分。具有唯一一種或多種半結(jié)晶聚合物作為聚合物組分的聚合物或聚合物組合物的"軟化溫度"(Ts)是該聚合物組合物的熔融溫度。半結(jié)晶聚合物的"熔融溫度"(Tm)是以特定加熱速率加熱結(jié)晶聚合物時(shí)，通過差示掃描量熱法(DSC)測(cè)定的經(jīng)由結(jié)晶到熔融相變化的半程溫度(temperaturehalf-way)。根據(jù)ASTM方法E794-06中的DSC步驟測(cè)量半結(jié)晶聚合物的Tm。用于聚合物組合以及用于填充聚合物組合物的Tm也通過DSC在ASTM方法E794-06中的相同測(cè)試條件下測(cè)量。如果聚合物組合或填充聚合物組合物只包含可混溶聚合物，并且在其DSC曲線中只有一個(gè)結(jié)晶到熔融相變化是明顯的，則聚合物組合或填充聚合物組合物的Tm是經(jīng)由相變的半程溫度。如果由于不可混溶聚合物的存在而導(dǎo)致在DSC曲線中明顯有多個(gè)結(jié)晶到熔融相變化，則聚合物組合或填充聚合物組合物的Tm是連續(xù)相聚合物的Tm。如果多于一種聚合物是連續(xù)的，并且它們是不可混溶的，則聚合物組合或填充聚合物組合物的TL是所述連續(xù)相聚合物中最低的Tm。具有唯一一種或多種無定形聚合物作為聚合物組分的聚合物或聚合物組合物的"軟化溫度"(TJ是該聚合物組合物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。聚合物或聚合物組合物的"玻璃化轉(zhuǎn)變溫度"Og)是根據(jù)在ASTM方法E1356-03中的步驟，由DSC測(cè)定的。用于聚合物組合以及用于填充聚合物組合物的Tg也是通過DSC在E1356-03中相同的測(cè)試條件下測(cè)定的。如果聚合物的組合或填充聚合物組合物只含有可混溶聚合物并且在DSC曲線中只有玻璃化轉(zhuǎn)變相變化是明顯的，則聚合物組合或填充聚合物組合物的Tg是經(jīng)由相變化的半程溫度。如果由于不可混溶的無定形聚合物的存在而導(dǎo)致在DSC曲線中明顯有多個(gè)玻璃化轉(zhuǎn)變相變化，則聚合物組合或填充聚合物組合物的Tg是連續(xù)相聚合物的Tg。如果多于一種的無定形聚合物是連續(xù)的，并且它們是不可混溶的，則聚合物組合或填充聚合物組合物的Tg是所述連續(xù)相聚合物中最高的Tg?！鋈绻酆衔锝M合物包含半結(jié)晶和無定形聚合物的組合，則聚合物組合物的軟化溫度是連續(xù)相聚合物或聚合物組合物的軟化溫度。如果半結(jié)晶和無定形聚合物相是共連續(xù)的，則組合的軟化溫度是兩相的軟化溫度中較低的軟化溫度。模頭的"拉伸方向"位于一直線上，當(dāng)聚合物組合物經(jīng)由拉伸模頭的出口開口拉伸時(shí)，所述直線在聚合物組合物的質(zhì)量中心(質(zhì)心)運(yùn)動(dòng)的方向上延伸。模頭的成型通道通過在出口開口處和附近的幾何約束，限定模頭的拉伸方向。因此，模頭的拉伸方向是模頭的特征，并且對(duì)于所有的經(jīng)由模頭拉伸的聚合物組合物都是相同的。7"質(zhì)心"是指其坐標(biāo)是給定一組點(diǎn)的相應(yīng)坐標(biāo)的平均值，并且其對(duì)于給定平面，相應(yīng)于具有均勻厚度和稠度的薄板或具有相同邊界的均勻稠度的物體的質(zhì)量中心。"質(zhì)心線"是指對(duì)于在模頭的成型通道中聚合物組合物的所有橫截面，包含質(zhì)心的基本上直線。本發(fā)明的模頭的質(zhì)心線一般平行于模頭的拉伸方向延伸。"基本上直線"可以偏離完全直的。例如，在質(zhì)心線的上下文中的"基本上直線"意思是位于間隔至少一個(gè)厘米間隔的第一和第二點(diǎn)之間的任何第三點(diǎn)偏離由第一和第二點(diǎn)所限定的完全直線達(dá)到第一和第二點(diǎn)之間的距離的10%以下，優(yōu)選5%以下，更優(yōu)選2%以下。通過如下測(cè)定偏離百分比將第三點(diǎn)距離第一兩點(diǎn)之間的直線的垂直距離除以第一兩點(diǎn)之間的距離，之后乘以100%?；旧现本€可以是完全直的。本文中的"橫截面"垂直于經(jīng)由拉伸模頭的拉伸方向，除非提及了對(duì)橫截面的另外說明。橫截面具有限定橫截面的形狀(橫截面形狀)和質(zhì)心的周界。"橫截面尺寸"是連接橫截面周界上的兩個(gè)點(diǎn)并且經(jīng)由橫截面的質(zhì)心延伸的直線的長(zhǎng)度。例如，由直線圍成的四邊形成型通道的橫截面尺寸可以是成型通道的高度或?qū)挾取＜夹g(shù)人員理解，聚合物組合物典型地在加工過程中穿過其橫截面(即，沿著組合物的橫截面尺寸)的溫度具有變化。因此，提及的聚合物組合物的溫度是指沿著聚合物組合物的橫截面尺寸的最高和最低溫度的平均值。理想地，沿著聚合物橫截面尺寸的兩個(gè)不同點(diǎn)處的溫度與沿著橫截面尺寸的最高和最低溫度的平均值差10%以下，優(yōu)選5%以下，更優(yōu)選1%以下，最優(yōu)選00/。。沿著橫截面尺寸的測(cè)量以攝氏度(。C)表示的溫度通過在沿著橫截面尺寸的不同點(diǎn)上插入熱電偶而進(jìn)行。"拉伸溫度"是在拉伸溫度范圍內(nèi)的溫度，并且是拉伸之前，聚合物組合物被調(diào)節(jié)達(dá)到的溫度，以及在開始拉伸時(shí)，聚合物組合物存在(exist)的溫度。如果第一橫截面的兩個(gè)橫截面尺寸的比率基本上等于在第二橫截面中相同兩個(gè)橫截面尺寸的比率，則第一和第二橫截面是"基本上成比例的"。8如果橫截面尺寸位于含有質(zhì)心線的單一平面上，則它們是"相同的"。"基本上相等"可以偏離完全相等多遠(yuǎn)的范圍受"基本上成比例的"的范圍的限制。"基本上成比例的"可以包括對(duì)于完全成比例的合理偏離。例如，"基本上成比例的"考慮關(guān)于模頭成型通道形狀以及對(duì)于擠出的聚合物組合物形狀的合理控制的合理加工容量。在其最寬的應(yīng)用中，"基本上成比例的"橫截面可以具有相對(duì)于成比例的5%以下，優(yōu)選3%以下，更優(yōu)選1%以下的偏離。通過如下測(cè)量相對(duì)于成比例的百分比偏離將對(duì)于較小橫截面的兩個(gè)橫截面尺寸的比率除以另一較大橫截面的相同橫截面尺寸的比率，用1減去該值，并且乘以100%。例如，測(cè)量第一橫截面的尺寸AB和CD以及第二較大橫截面的相應(yīng)尺寸A'B'和C'D'。對(duì)于這兩個(gè)橫截面，相對(duì)于成比例的百分比偏離是100[l-(AB)(C，D，)/(A'B，)(CD)]的絕對(duì)值?；旧铣杀壤倪@個(gè)術(shù)語(yǔ)在本文的任何使用中，都可以表示完全的成比例(即，相對(duì)于成比例的0%偏離)。"基本上平衡的"聚合物運(yùn)動(dòng)是指在拉伸過程中，指向任何聚合物組合物橫截面的質(zhì)心的聚合物運(yùn)動(dòng)力的平衡?；旧掀胶獾木酆衔镞\(yùn)動(dòng)可以是完全平衡的，但是也可以稍有些偏離完全的平衡。如果聚合物組合物在拉伸過程中保持基本上成比例的橫截面形狀，則基本上平衡的聚合物運(yùn)動(dòng)是明顯的。術(shù)語(yǔ)"基本上成比例的"、"基本上平衡的"和"基本上相等的"的使用只是在本發(fā)明的最狹窄的并且理想的實(shí)施方案中采用它們的最嚴(yán)格的解釋(即，完全成比例、平衡或相等的)。在其最寬的范圍，本發(fā)明超出這些術(shù)語(yǔ)的最嚴(yán)格的解釋，并且包括與完全成比例或完全平衡或完全相等的偏差。換言之，這些術(shù)語(yǔ)在本發(fā)明的上下文中允許相對(duì)于完全成比例或完全平衡的一些可測(cè)量偏差。"標(biāo)稱拉伸比"是進(jìn)入拉伸模頭之前的聚合物組合物的橫截面積除以當(dāng)聚合物組合物的整個(gè)橫截面在不再接觸成型通道壁的情況下停止接觸拉伸模頭的成型通道壁時(shí)的橫截面積。在很多情況下，聚合物組合物在離開模頭時(shí)將停止接觸成型通道壁。穿過模頭的"流線型流動(dòng)"是指根據(jù)Richmond參考文獻(xiàn)中的定義，穿過已經(jīng)為實(shí)現(xiàn)流動(dòng)均勻性的最大化和流動(dòng)阻力的最小化而被最佳化的模9頭的流動(dòng)。特別地，此處的"流動(dòng)"并不暗指液態(tài)的運(yùn)動(dòng)，而是包含聚合物鏈穿過固態(tài)拉伸方法而變形時(shí)它們的運(yùn)動(dòng)。拉伸模頭本發(fā)明的拉伸模頭包括具有相對(duì)末端的軀體。所述軀體可以由適合于已知的固態(tài)拉伸模頭的任何材料或這些材料的組合制成。例如，模頭軀體可以包含鋁、碳鋼、4100系列鋼、不銹鋼硬化或預(yù)硬化工具鋼、含有金屬比如鎳的鋼合金、蒙乃爾合金、因科內(nèi)爾合金、鉬或耐腐蝕性合金比如哈斯特洛伊合金。此外，模頭可以是鍍鉻的(拉伸腐蝕性材料所需要的)。包含所述軀體的材料，因此軀體本身有利于熱傳導(dǎo)，從而有利于聚合物組合物經(jīng)由模頭進(jìn)行拉伸時(shí)的溫度控制。所述軀體可以包含在其內(nèi)或其周圍的加熱元件或冷卻元件。例如，軀體可以在其內(nèi)部并入加熱器或冷卻器或在其周圍纏繞加熱器或冷卻器。所述軀體可以并入通道形式的加熱或冷卻元件，已加熱的流體或冷卻劑可以通過該通過流動(dòng)。軀體限定了提供經(jīng)由該軀體從一個(gè)末端到相對(duì)末端的流體連通的成型通道。成型通道開始于軀體的作為進(jìn)口開口的一個(gè)末端，并且結(jié)束于軀體的作為出口開口的相對(duì)末端。在一個(gè)實(shí)施方案中，成型通道可以只經(jīng)由進(jìn)口開口和出口開口而達(dá)到。備選地，為了例如注入加工助劑比如潤(rùn)滑劑，模頭可以具有提供進(jìn)入成型通道的開口。成型通道確定了規(guī)定模頭的拉伸方向并且限定聚合物組合物拉伸路徑的幾何約束。軀體的暴露于成型通道內(nèi)部的部分是限定成型通道的形狀的成型通道壁。典型地，成型通道的每一個(gè)橫截面尺寸都只包含位于成型通道壁上的兩個(gè)點(diǎn)并且經(jīng)由成型通道橫截面的質(zhì)心延伸。通過在使聚合物組合物成型和取向的同時(shí)，沿著拉伸路徑引導(dǎo)聚合物組合物，成型通道壁限定了聚合物組合物拉伸路徑("拉伸路徑")。拉伸路徑從進(jìn)口開口延伸至出口開口。拉伸路徑的所有橫截面，以及由此的沿著該拉伸路徑的聚合物組合物的所有橫截面都具有基本上成比例的非圓形形狀，并且每一個(gè)都具有沿著質(zhì)心線放置的質(zhì)心。拉伸路徑可以等于成型通道。成型通道通常沒有任何將引起拉伸制品具有空心的橫截面形狀的固定元件。同樣地，在模頭內(nèi)部的聚合物組合物橫截面典型地只包含聚合物組合物。即，成型通道典型地沒有任何停留在拉伸路徑內(nèi)可以起著由聚合物組合物形成空心制品的作用的元件。還理想地，在模頭內(nèi)部的任何聚合物組合物橫截面的橫截面積等于或大于更靠近出口開口的任何其它聚合物組合物橫截面的橫截面積。通常地，沿著拉伸路徑的聚合物組合物的任何橫截面的橫截面積都比在拉伸路徑中更靠近出口開口的任何其它聚合物組合物橫截面的橫截面積更大。這樣的一個(gè)實(shí)施方案提供聚合物組合物成為更小(在面積上更小)的橫截面的連續(xù)拉伸。在這種實(shí)施方案的一個(gè)特定形式中，聚合物組合物均勻并且成比例地遍布成型通道牽伸(drawsdown)。所有的成型通道橫截面都可以具有基本上成比例的非圓形橫截面和位于質(zhì)心線上的質(zhì)心。另外，成型通道壁可以沿著拉伸路徑橫截面的周界布置。即，成型通道的每一個(gè)橫截面都可以具有與在垂直于拉伸方向的同一平面內(nèi)的拉伸路徑橫截面的形狀和面積相等的形狀和面積。此外，任何成型通道橫截面都可以具有比更靠近出口開口的任何其它成型通道橫截面更大的橫截面積。在一個(gè)實(shí)施方案中，成型通道的橫截面積從進(jìn)口開口到出□開口均勻并且成比例地降低。這種實(shí)施方案構(gòu)成了均勻的漸縮拉伸模頭。另一適宜實(shí)施方案包含在出口開口末端具有平臺(tái)部分(landsection)的均勻漸縮拉伸模頭。在這種適宜的實(shí)施方案中，成型通道的橫截面從進(jìn)口開口到出口開口之前的某一點(diǎn)均勻并且成比例地減小橫截面積，然后從該點(diǎn)一直到出口開口都保持基本上恒定。出口開口可以在形狀和尺寸上與模頭的聚合物組合物拉伸路徑的任何橫截面基本上成比例，因此與經(jīng)由該模頭拉伸出的最終取向聚合物制品的橫截面基本上成比例。在一個(gè)具體實(shí)施方案中，在模頭出口開口處的模頭的拉伸路徑的橫截面在尺寸和形狀上等于出口開口。在具體實(shí)施方案中，標(biāo)稱拉伸比等于進(jìn)入模頭的聚合物組合物的橫截面積與出口開口的橫截面積之比。技術(shù)人員理解，聚合物組合物可以拉伸遠(yuǎn)離拉伸模頭的出口開口附近的成型通道壁。因此，拉伸路徑橫截面的面積可以比出口開口附近的相同平面中的成型通道橫截面更小。此外，進(jìn)口開口可以在橫截面積上相對(duì)于進(jìn)入拉伸模頭的聚合物組合物更大。這種情況可以是除聚合物拉伸遠(yuǎn)離出口開口附近的成型通道壁的情形之外的情況或代替聚合物拉伸遠(yuǎn)離出口開口附近的成型通道壁的情形。成型通道壁可以偏離拉伸路徑之內(nèi)的聚合物組合物橫截面周界。技術(shù)人員要認(rèn)識(shí)到，經(jīng)由成型通道拉伸的聚合物組合物可以跨過在成型通道壁中的縫隙或間隔比如溝道、缺口等。本發(fā)明的模頭在它們的成型通道壁中可以具有或可以不具有(由成型通道壁限定的)縫隙或間隔比如溝道、缺口等，條件是沿著所得拉伸路徑的聚合物組合物的質(zhì)心沒有偏離基本上直線，優(yōu)選直線，其平行于拉伸方向。這些縫隙或間隔比如溝道、缺口等的最大長(zhǎng)度(沿著在模頭的拉伸方向延伸的直線測(cè)量出的最大長(zhǎng)度)取決于特定聚合物組合物的拉伸性質(zhì)。本發(fā)明的模頭可以在成型通道壁中具有縫隙或間隔比如溝道、缺口等，尤其是如果它們沿著在模頭的拉伸方向延伸的直線的長(zhǎng)度為1.2cm以下，乃至2.5cm以下的情況下。比如潤(rùn)滑劑之類的組分可以停留在溝道、缺口等中，從而有助于固態(tài)拉伸方法。在一個(gè)實(shí)施方案中，本發(fā)明的模頭在成型通道壁中沒有任何在沿著拉伸方向的長(zhǎng)度超過2毫米的縫隙或間隔。在另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，模頭在成型通道壁中沒有任何縫隙或間隔。聚合物組合物在拉伸路徑中的所有橫截面，并且理想的是在成型通道中的所有橫截面具有非圓形橫截面。理想地，成型通道的所有橫截面也具有非圓形橫截面。典型地，非圓形橫截面的周界具有兩條以上，典型地三條以上的邊，甚至四條以上的邊。所述周界可以是直線的、曲線的或同時(shí)包含曲線的邊和直邊。所述周界可以例如是非圓形的橢圓、卵圓形、三角形、方形、矩形、五邊形、六邊形、鎖眼形、弓形門道或任何其它有利于作為木門窗鑲邊(woodtrims)或作為面板部件(例如，欄桿、甲板、紡錘狀體)的外形。邊是相互可以辨別的并且在頂點(diǎn)連接。如果在邊之間的頂點(diǎn)在沿著周界的形狀顯示明顯的變化，則邊是可辨別的。例如，具有類似于弓形門道的形狀的橫截面具有四條邊的周界，其中三條邊是直的，而l條邊是連續(xù)的弧形。本發(fā)明的模頭通過引導(dǎo)聚合物組合物基本上平衡拉伸成具有非圓形12橫截面的形狀而使技術(shù)取得了進(jìn)展。由拉伸路徑產(chǎn)生基本上平衡的拉伸，其中任何聚合物組合物橫截面與任何其它聚合物組合物橫截面是基本上成比例的并且其中任何聚合物組合物橫截面的質(zhì)心位于與拉伸方向平行的基本上直線上。盡管拉伸速率改變，基本上平衡的拉伸也提供了令人驚奇的保持基本上成比例的聚合物橫截面的益處。作為如何實(shí)現(xiàn)基本上平衡的拉伸的具體實(shí)例，考慮橫截面形狀具有兩對(duì)正交邊的成型通道，在每一對(duì)中的每一條邊都彼此平行并且垂直于另外一對(duì)，其中一對(duì)邊在寬度尺寸上延伸，而另一對(duì)在高度尺寸上延伸(例如，方形、矩形或帶有一個(gè)以上的圓角的方形或矩形)。保持下列高度和寬度關(guān)系的這種成型通道將提供經(jīng)由模頭的基本上平衡的拉伸tan&tan<9M,//是想要的橫截面形狀的高度(或拉伸路徑的特定橫截面的高度，例如在圖lA中的Ha。)。ff是想要的橫截面形狀的寬度(或拉伸路徑的與用于測(cè)定//相同的特定橫截面的寬度，例如，在圖lB中的Wa。)。^/是連續(xù)橫截面接近出口開口的過程期間的一個(gè)角度(參見，例如，圖1A)，通過這樣的角度，在橫截面的寬度尺寸上延伸的橫截面的每一部分都朝在橫截面的寬度尺寸上延伸并且包含橫截面的質(zhì)心線的平面會(huì)聚。ew是連續(xù)橫截面接近出口開口的過程期間的一個(gè)角度(參見，例如，圖1B)，通過這樣的角度，在橫截面的高度尺寸上延伸的橫截面的每一部分都朝在橫截面的高度尺寸上延伸并且包含橫截面的質(zhì)心線的平面會(huì)聚。高度和寬度尺寸彼此垂直，并且相互垂直于拉伸方向?？刂瞥尚屯ǖ篮蛯挾扰c成型通道壁的會(huì)聚。為了會(huì)聚成型通道邊，而使成型通道壁會(huì)聚。會(huì)聚是指在一邊從成型通道的進(jìn)口開口到出口開口前進(jìn)時(shí)兩邊朝彼此接近。在不受理論束縛的情況下，成型通道壁的基本上平衡的會(huì)聚導(dǎo)致向質(zhì)心線施加基本上平衡的力的聚合物運(yùn)動(dòng)。當(dāng)聚合物運(yùn)動(dòng)圍繞質(zhì)心線基本上平衡時(shí)，在模頭可預(yù)知地開始發(fā)生形狀與聚合物組合物拉伸路徑的任何橫截面形狀基本上成比例之后，產(chǎn)生自由拉伸，而不管拉伸速率是否變化。相反，經(jīng)由誘導(dǎo)不平衡聚合物流動(dòng)的模頭，在改變拉伸速率的同時(shí)，保持13制品的形狀是困難的，尤其是在4以上的標(biāo)稱拉伸比的情況下。在一個(gè)特別理想的實(shí)施方案中，本發(fā)明的模頭進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)了固態(tài)聚合物經(jīng)由該模頭的流線型流動(dòng)。在模頭中實(shí)現(xiàn)流線型流動(dòng)的方法是在本領(lǐng)域中己知的(參見，例如，Richmond參考文獻(xiàn)及其中提及的參考文獻(xiàn))。成型通道的所有橫截面尺寸為至少1.5毫米。如果出口開口的橫截面尺寸小于1.5mm，則技術(shù)上難于將聚合物制品拉伸成除薄片或膜之外的穩(wěn)定制品。另外，理想的是進(jìn)口開口的至少一個(gè)橫截面尺寸為10厘米以下(4英寸以下)。當(dāng)擠出聚合物組合物(聚合物錠料)之后直接拉伸(即，在線上(in-line)并且連續(xù)地)時(shí)，IO厘米的限制是有益的。更薄的聚合物錠料比更厚的錠料，冷卻得更快。在擠出之后能夠直接固態(tài)拉伸的合適量的時(shí)間內(nèi)，厚度大于10厘米的聚合物錠料難于冷卻到拉伸溫度。成型通道的壁(或壁的任何部分)以及模頭中聚合物可以接觸的任何其它部分都可以包含涂層或嵌件。可能有益的典型涂層包括耐磨損性涂層、耐腐蝕性涂層和滑動(dòng)增強(qiáng)涂層或這些的任何組合。合適的涂層包括含氟聚合物，比如聚四氟乙烯(PTFE)和各種形式的PTFE，比如注入鎳的PTFE;二硫化鉬(molydisulfide);環(huán)氧化物；聚酯；氨基甲酸酯類；聚乙烯；尼龍；酚醛塑料；氮化硼；碳化鎢；氧化鋁；氧化鉻；鋯酸鎂；鋁；銅；鎳；鉬；釔；硅以及它們的組合。嵌件是與模頭的周圍材料可分離的并且通常在組成上不同的模頭部分。嵌件比涂層厚，但是可以起類似的功能。例如，模頭可以包含用作成型通道壁或部分成型通道壁的陶瓷或PTFE部分，以降低成型通道壁的磨損并且提高模頭的壽命。嵌件是可以被更換的，從而允許改變成型通道的形狀或在不是必需更換整個(gè)模頭的情況下更換磨損的嵌件。模頭軀體本身可以包含多個(gè)模塊化組件或是單一的整體件。模塊化組件是適宜的，因而用戶可以改變進(jìn)口或出口開口的大小，而不是必需制備完全新的模頭。尤其是，可能需要模塊化的適配器，以增大進(jìn)口開口或減小出口開口，或同時(shí)增大進(jìn)口開口和減小出口開口。一個(gè)理想的模頭允許一些部分固定到模頭的出口開口末端以改變出口開口的尺寸。優(yōu)選地，固定到模頭的部分分成兩片或更多片(piece)或以開口而定(hingeopen)，以在不需要打攪(例如，中斷)延伸經(jīng)過模頭并且繼續(xù)延伸超出模頭的連續(xù)聚合物線的情況下，將它們固定或?qū)⑺鼈儚哪ｎ^中移除。這樣的優(yōu)選部分可以例如環(huán)繞聚合物的延伸部分螺栓連接在一起以形一成在模頭上使用的單一部分，并且取下螺栓以用于添加到模頭上或從模頭上移除(即，多片環(huán)繞聚合物的延伸部分螺栓連接，或一個(gè)部分環(huán)繞聚合物的延伸部分夾緊并且被螺栓連接在一起形成單一部分)。本發(fā)明的模頭在固態(tài)拉伸方法中具有實(shí)用性。該模頭特別有用，因?yàn)樗试S改變拉伸速率和標(biāo)稱拉伸比，同時(shí)保持最終制品橫截面與聚合物組合物拉伸通道的橫截面基本上成比例。固態(tài)拉伸方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明的方法用于聚合物組合物的固態(tài)拉伸。聚合物組合物包含可取向聚合物，所述可取向聚合物是可以通過固態(tài)變形(固態(tài)拉伸)進(jìn)行誘導(dǎo)分子取向的聚合物?？扇∠蚓酆衔锟梢允菬o定形或半結(jié)晶(半結(jié)晶聚合物的具有熔融溫度(Tm)，并且包括被認(rèn)為是"結(jié)晶"的那些聚合物)。理想的可取向聚合物包括半結(jié)晶聚合物，還理想的是線型聚合物(即，在i,ooo個(gè)聚合物單元中少于1個(gè)發(fā)生鏈支化的聚合物)。半結(jié)晶聚合物特別理想，因?yàn)樗鼈冊(cè)趶?qiáng)度和模量方面比無定形聚合物組合物產(chǎn)生更大的增加。半結(jié)晶聚合物組合物相對(duì)于無定形聚合物組合物，可以在強(qiáng)度和模量方面產(chǎn)生人4-10倍的增加。合適的可取向聚合物包括以下的聚合物和共聚物聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚丙烯、聚乙烯(包括高密度聚乙烯)、聚甲基戊烷、聚四氟乙烯、聚酰胺、聚酯比如聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯和聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯、聚碳酸酯、聚環(huán)氧乙烷、聚甲醛、液晶聚合物和它們的共混物。尤其理想的可取向聚合物包括聚乙烯、聚丙烯和聚酯。更特別理想的可取向聚合物包括重均分子量為50,000至3,000,000;特別是100,000至1，500,000;甚至750,000至1，500，000的線型聚乙烯。重均分子量為200,000至800,000，優(yōu)選250,000至400,000的聚偏二氟乙烯聚合物也是適合的。聚丙烯(PP)-類聚合物對(duì)于在本發(fā)明中使用是特別理想的。PP-類聚合物通常具有比其它可取向聚合物低的密度。因此，PP-類聚合物比其它可取向聚合物有利于更輕的制品。另外，PP-類聚合物比其它可取向的烯烴聚合物提供更大的熱穩(wěn)定性。因此，PP-類聚合物也可以形成具有比其它聚合物的取向制品的熱穩(wěn)定性高的取向制品。適宜的PP-類聚合物包括齊格勒納塔，金屬茂和后-金屬茂(post-metallocene)聚丙烯。適宜的PP-類聚合物包括PP均聚物；PP無規(guī)共聚物(含有以0.1至15單體重量。/。存在的乙烯或其它a-烯烴)；PP抗沖擊共聚物，含有基于抗沖擊共聚物重量為50至97重量y。(wt。/。)的PP均聚物或PP無規(guī)共聚物基質(zhì)，并且含有在反應(yīng)器中制備的基于抗沖擊共聚物重量以3至50重量％存在的乙烯丙烯共聚物橡膠，或含有在反應(yīng)器中制備的、通過共聚合兩種或更多種的a烯烴制備的抗沖擊改性劑或無規(guī)共聚物塑膠；PP抗沖擊共聚物，含有占抗沖擊共聚物重量50至97重量外的PP均聚物或PP無規(guī)共聚物基質(zhì)，并且含有通過混合添加的以3至50重量％的抗沖擊共聚物重量存在的乙烯-丙烯共聚物橡膠，或含有通過混合(如但不限于雙螺桿擠出)添加的、通過由齊格勒-納塔、金屬茂和單一位置催化共聚合兩種或更多種的a烯烴制各的K它橡膠(抗沖rff改性劑)。PP-類聚合物可以是紫外(UV)穩(wěn)定的，并且理想地還可以是抗沖擊改性的。特別理想的PP-類聚合物是利用有機(jī)穩(wěn)定劑進(jìn)行穩(wěn)定的。PP-類聚合物可以沒有二氧化鈦顏料以實(shí)現(xiàn)UV穩(wěn)定化，由此允許使用更少的顏料以實(shí)現(xiàn)全光譜顏色屮的任何顏色。低分f壁和為-分了-量的受阻胺類型光穩(wěn)定劑(HALS)的組合對(duì)F賦fPP-類聚合物UV穩(wěn)定化作用足灘想的添加劑。商購(gòu)穩(wěn)定劑的合適實(shí)例包括1RGASTABFS811、IRGASTABTMFS812(IRGASTAB是CibaSpecialty化學(xué)公閉的商標(biāo))。特別理想的穩(wěn)定劑體系包含IRGASTABFS301、TINUVIN123和CHIMASSORB119的組合(TINUVIN和CHIMASSORB足CibaSpecialty化學(xué)公司的商標(biāo))。聚合物組合物可以包含填料，所述填料包括有機(jī)、無機(jī)或有機(jī)和無機(jī)的組合。3填料是有機(jī)和無機(jī)組分的組合時(shí)，理想的是無機(jī)組分占填料的50wtQ/。以上.，優(yōu)選75wt。/。以i:。合適的有機(jī)填料包括纖維素材料比如木粉、木漿、亞麻和水稻殼。合適的無機(jī)填料包括云母、滑石(包括通常被稱作并且作為"滑石"獲得的任何材料和等級(jí)或其組合)、白堊、二氣化鈦、粘土、氧化鋁、二氧化硅、玻璃珠、估:灰石、碳酸鈣、硫酸餞、硫酸鋇、含氣硫到鈣(calciumoxysulfate)、16氧化錫、金屬粉末、玻璃粉末、顏料、礦物、玻璃、陶瓷、聚合的或碳增強(qiáng)劑填料比如玻璃纖維、云母、滑石、碳纖維、硅灰石、石墨、二氧化硅、碳酸鎂、氧化鋁、金屬纖維、高嶺土、碳化硅、玻璃片等。填料可以起很多作用，包括起著增強(qiáng)阻燃性、在拉伸過程中誘導(dǎo)空化以及提供制品的部分增強(qiáng)的作用。所述方法需要在通過固態(tài)拉伸模頭拉伸聚合物組合物之前，通過使聚合物組合物達(dá)到在拉伸溫度范圍內(nèi)的拉伸溫度(Td)來調(diào)節(jié)該聚合物組合物，所述拉伸溫度范圍介于聚合物組合物的軟化溫度(T》和比Ts低50。C之間；然后在保持聚合物組合物在拉伸溫度范圍之內(nèi)的同時(shí)，開始拉伸聚合物組合物。理想地，調(diào)節(jié)聚合物組合物達(dá)到比其Ts低至少5攝氏度(。C)、優(yōu)選至少低10°C的拉伸溫度。拉伸溫度范圍可以延伸到比聚合物組合物Ts低20。C以上，甚至是低30。C以上。如果拉伸溫度高于可取向聚合物組合物的Ts，則將不發(fā)生任何有意義程度的取向。另一方面，如果由于聚合物組合物在拉伸過程中斷裂的風(fēng)險(xiǎn)導(dǎo)致拉伸溫度太低，則緩慢的拉伸速率是必需的。通常地，拉伸溫度比聚合物組合物的Ts低40。C以下，以避免聚合物組合物斷裂。在調(diào)節(jié)聚合物組合物至拉伸溫度之后，經(jīng)由拉伸模頭拉伸聚合物組合物。本發(fā)明的固態(tài)拉伸方法使用本發(fā)明的拉伸模頭。聚合物組合物在拉伸工藝過程中沿著拉伸模頭的聚合物組合物拉伸路徑行進(jìn)。理想地，拉伸之前的聚合物組合物具有比模頭的進(jìn)口開口小的橫截面形狀(即，橫截面積)。理想地，聚合物組合物的拉伸之前的橫截面形狀與模頭的進(jìn)口幵口基本上成比例并且等于或小于模頭的進(jìn)口開口。聚合物組合物拉伸之前可以具有同時(shí)與進(jìn)口開口和出口開口基本上成比例的橫截面形狀。優(yōu)選地，聚合物組合物在拉伸之前的橫截面與在離開拉伸模頭之后的聚合物組合物橫截面基本上成比例。有益的是，使模頭和聚合物組合物對(duì)齊，使得聚合物組合物最初以在聚合物組合物的橫截面周界上的任何兩個(gè)點(diǎn)接觸成型通道內(nèi)部的成型通道壁，所述兩個(gè)任何點(diǎn)沿著拉伸方向的相互距離為5毫米，優(yōu)選4毫米以下，更優(yōu)選3毫米以下，還更優(yōu)選2毫米以下，甚至更優(yōu)選l毫米以下。17最理想地，環(huán)繞聚合物組合物的橫截面周界的所有點(diǎn)都在沿著拉伸方向的相同點(diǎn)上最初接觸成型通道壁。聚合物組合物和模頭的這種對(duì)齊最佳地誘導(dǎo)拉伸過程中基本上平衡的聚合物運(yùn)動(dòng)。少量的未對(duì)齊是容許的，并且在模頭成型通道長(zhǎng)度越長(zhǎng)的情況下，更容許。模頭成型通道長(zhǎng)度越長(zhǎng)對(duì)聚合物運(yùn)動(dòng)重新排列成圍繞成型通道中心線的基本上平衡的運(yùn)動(dòng)的機(jī)會(huì)越多。在典型的方法中由于使聚合物組合物向拉伸模頭內(nèi)對(duì)齊的能力所致的合理偏差是可允許的。通過適合于經(jīng)由固態(tài)拉伸模頭取向聚合物組合物的任何手段，通過固態(tài)拉伸模頭拉伸聚合物組合物。特別理想的是使用大于25.4厘米(IO英寸)/分鐘，優(yōu)選大于127厘米(50英寸)/分鐘，更優(yōu)選大于254厘米(100英寸)/分鐘的拉伸速率。更快的拉伸速率提供更有效的生產(chǎn)，以及在聚合物組合物中提供必要應(yīng)力以達(dá)到理想水平的取向。更快的拉伸速率也可以促進(jìn)填料周圍的空化。拉伸速率的上限是未知的。通常地，拉伸速率的上限被限制為在合理拉伸力的情況下可實(shí)現(xiàn)的上限。拉伸力應(yīng)當(dāng)小于聚合物組合物的拉伸強(qiáng)度以避免使聚合物組合物斷裂。典型地，拉伸速率為30.5米(1200英寸)/分鐘以下，更典型地為9米(360英寸)/分鐘以下。本發(fā)明的方法有利于制備盡管拉伸速率變化形狀也保持恒定的取向聚合物制品。實(shí)施例使用下面的三種拉伸模頭中的一種制備實(shí)施例和比較例。每一種模頭都具有足以適合初始錠料形式的初始聚合物組合物的橫截面積和形狀的進(jìn)口開口，所述初始錠料將在下面描述。初始錠料的尺寸使得每一個(gè)實(shí)施例和比較例具有4的標(biāo)稱拉伸比?；旧铣杀壤ｎ^基本上成比例模頭(例如，圖1A和1B中的IOO)具有如圖1A和1B的矩形成型通道。利用等式l的關(guān)系確定每一個(gè)成型壁會(huì)聚的角度。成型壁IO會(huì)聚至出口開口，所述出口開口具有12.7mm(0.5英寸)的寬度(即，圖1B中的W出口)以及3.175mm(0.125英寸)的高度(即，圖1A中的H出口)?？缭酵ǖ栏叨鹊谋?即，圖IB中的0w)以15。角會(huì)聚，從而減小了寬度，而跨越寬度尺寸的壁(即，圖1A中的eH)的壁以3.83。角會(huì)聚，從而降低高度尺寸?；旧铣杀壤ｎ^在本發(fā)明的范圍之內(nèi)，并且滿足等式l的關(guān)系(H/TaneH)=(W/Tanew)=47.4mm(1.87英寸)。最初聚合物組合物的錠料被碾磨至2.54cm(1英寸)寬x0.635cm(0.25英寸)高的橫截面尺寸，用于通過基本上成比例模頭進(jìn)行拉伸?；旧铣杀壤ｎ^的進(jìn)口開口具有1.75cm(0.69英寸)的高度(圖1A中的(H進(jìn)口)和4.34cm(1.71英寸)的寬度(圖IB中的W進(jìn)口)。絕對(duì)模頭(absolutedie)絕對(duì)模頭具有與基本上成比例模頭相同的出口開口。然而，當(dāng)從進(jìn)口開口移動(dòng)至出口開口時(shí)，成型通道的所有壁以10°角會(huì)聚。絕對(duì)模頭誘導(dǎo)軸對(duì)稱變形，但是在本發(fā)明的范圍之外。將初始聚合物組合物的錠料碾磨至1.83cm(0.721英寸)寬x0.879cm(0.346英寸)高的橫截面尺寸，用于通過絕對(duì)模頭的拉伸。恒定寬度模頭恒定寬度模頭具有與基本上成比例模頭相同的出口開口。然而，成型通道的寬度并沒有改變(即，進(jìn)口開口的寬度為3.175(0.125英寸)，同時(shí)當(dāng)從進(jìn)口開口移動(dòng)至出口開口時(shí)，限定高度的壁以10。角會(huì)聚。恒定寬度模頭誘導(dǎo)軸對(duì)稱變形，但是在本發(fā)明的范圍之外。將初始聚合物組合物的錠料碾磨至1.27cm(0.5英寸)寬xl.27cm(0.5英寸)高的橫截面尺寸，用于通過恒定寬度模頭的拉伸。表1.4種初始聚合物組合物<table>tableseeoriginaldocumentpage20</column></row><table>通過下列步驟制備四種初始聚合物組合物(在表1中描述作a、b、c和d):使用法瑞爾連續(xù)混合器(FarrellContinuousMixer)(FCM)混合聚合物和填料。通過重量進(jìn)料器中的標(biāo)準(zhǔn)減量，使聚合物和填料進(jìn)料成為特定的重量比。將聚合物在FCM中熔融并且將填料混合到聚合物基質(zhì)中，以形成聚合物/填料混合物。將聚合物/填料混合物從FCM進(jìn)料到單螺桿擠出機(jī)中，然后通過多孔線料模頭以產(chǎn)生許多聚合物/填料混合物的線料。將線料在水下冷卻，并且將它們切割成粒料。將粒料再擠出成為橫截面比初始聚合物組合物更大的部分(錠料)。將該錠料碾磨成2.54cm(one英寸)寬x0.635cm(0.25英寸)高的橫截面尺寸，從而提供初始聚合物組合物。在每一個(gè)錠料的末端上軋制初始薄片(tab)，該薄片在尺寸上比成型通道中的任何點(diǎn)更小，并且比模頭的長(zhǎng)度長(zhǎng)。該薄片延伸穿過模頭，用于連接致動(dòng)器，以將錠料的其余部分拉伸穿過模頭。在拉伸穿過拉伸模頭之前，將每一個(gè)錠料調(diào)節(jié)至150°C(比錠料組合物的軟化溫度低約10°C)。通過如下步驟拉伸錠料通過拉伸模頭使初始薄片延伸穿過拉伸模頭，利用致動(dòng)器抓住該薄片，然后利用205型號(hào)的MTS水壓試驗(yàn)計(jì)牽拉錠料穿過拉伸模頭。使錠料位于每一個(gè)模頭的成型通道的中心。首先緩慢地拉伸錠料以使前緣取向，然后達(dá)到規(guī)定的拉伸速率。對(duì)于四種不同聚合物組合物中的每一種，都使用三種不同的拉伸速率2.54厘米/分鐘(cm/min)、25.4cm/min禾口254cm/min。表2確定了限定12個(gè)使用基本上成比例模頭的實(shí)施例(實(shí)施例1-12)、12個(gè)使用絕對(duì)模頭的比較例(比較例Al-A12)和12個(gè)使用恒定寬度模頭的比較例(比較例Bl-B12)的參數(shù)的組合。表2基本上成比例模頭的實(shí)施例絕對(duì)模頭的比較例恒定寬度模頭的比較例聚合物組合拉伸速率1AlBl2.542A2B225.43A3B32544A4B4b2.545A5B5b25.46A6B6b2547A7B7c2.548A8B8c25.49A9B9c25410A10B10d2.5411AllBlld25,412A12B12d254最終可測(cè)量用于比較的是最終拉伸制品的高度與寬度的比率(H/W)。21目標(biāo)H/W是0.25(模頭的出口開口的H/W為0.25)。在最終制品中相對(duì)于0.25的偏離表明最終制品偏離與目標(biāo)橫截面尺寸(即，是出口開口的H/W比)完全成比例的程度有多大。表3表示每一個(gè)實(shí)施例和比較例的H/W以及每一個(gè)相對(duì)于0.25目標(biāo)值的百分比偏離(與目標(biāo)值的差值除以該目標(biāo)值，然后乘以100%)。在括號(hào)內(nèi)的百分比偏離是關(guān)于每一個(gè)H/W值的。注意在表3中的編號(hào)相應(yīng)于基本上成比例模頭的實(shí)施例編號(hào)，它也是絕對(duì)模頭和恒定寬度模頭的沒有A或B前綴的情況下的比較例編號(hào)。表3H/W值和偏離目標(biāo)值的百分比<table>tableseeoriginaldocumentpage23</column></row><table>實(shí)施例1-12說明，對(duì)于寬范圍的聚合物組合物，經(jīng)由基本上成比例模頭使拉伸速率在兩個(gè)數(shù)量級(jí)的內(nèi)變化導(dǎo)致相對(duì)于目標(biāo)形狀的百分比偏離為3%以下。在全部的兩個(gè)數(shù)量級(jí)拉伸速率變化內(nèi)，最終制品形狀保持與目標(biāo)形狀基本上成比例(即，經(jīng)歷5%偏差以下)。在兩個(gè)數(shù)量級(jí)的拉伸速率范圍內(nèi)，該形狀還保持彼此基本上成比例(即，經(jīng)歷5%偏差以下)。因此，本發(fā)明的基本上成比例模頭相對(duì)于寬范圍的拉伸速率和聚合物組合物提供了一致的制品形狀，即與聚合物組合物拉伸路徑在模頭的出口開口處的橫截面基本上成比例的一致形狀。相反，當(dāng)拉伸速率跨越兩個(gè)數(shù)量級(jí)時(shí)，絕對(duì)模頭和恒定寬度模頭都沒有提供保持基本上成比例的取向制品，因?yàn)楫?dāng)每一種聚合物組合物的拉伸速率改變時(shí)，它們?nèi)籍a(chǎn)生相對(duì)于目標(biāo)形狀超過5%的偏離。當(dāng)經(jīng)由絕對(duì)模頭或恒定寬度模頭取向時(shí)，拉伸速率的變化對(duì)于制品形狀具有顯著(大于5%偏差)的影響。權(quán)利要求1.一種用于拉伸聚合物組合物的固態(tài)拉伸模頭，該模頭包括具有相對(duì)末端并且限定成型通道的軀體，所述成型通道提供了經(jīng)由所述軀體從一個(gè)末端到相對(duì)末端的流體連通，所述成型通道開始于所述軀體的作為進(jìn)口開口的一個(gè)末端并且結(jié)束于所述軀體的作為出口開口的相對(duì)末端，所述模頭具有暴露于所述成型通道內(nèi)部以及限定所述成型通道的成型通道壁，所述成型通道具有非圓形橫截面形狀并且具有經(jīng)由所述成型通道以直線延伸的拉伸方向，其中(a)所述成型通道壁限定了從所述進(jìn)口開口到所述出口開口延伸的聚合物組合物拉伸路徑，其中聚合物組合物的所有橫截面都具有基本上成比例的非圓形橫截面形狀，并且具有位于平行于所述拉伸方向的基本上直線上的質(zhì)心；以及(b)所有成型通道的橫截面尺寸為至少1.5毫米。2.權(quán)利要求l所述的模頭，其中所述聚合物組合物拉伸路徑的任何橫截面具有比所述聚合物組合物拉伸路徑中更靠近所述出口開口的任何橫截面大的面積。3.權(quán)利要求1所述的模頭，其中所有成型通道橫截面都具有基本上成比例的非圓形橫截面形狀和位于與所述拉伸方向平行的基本上直線上的4.權(quán)利要求1所述的模頭，其中任何成型通道橫截面具有比更靠近所述出口開口的任何其它成型通道橫截面大的面積。5.權(quán)利要求1所述的模頭，其中所述成型通道壁限定一個(gè)或多個(gè)沿著所述模頭拉伸方向延伸2.5厘米以下的縫隙或間隔。6.權(quán)利要求1所述的模頭，其中所有成型通道橫截面都具有由直線圍成的周界。7.權(quán)利要求l所述的模頭，其中所述進(jìn)口開口的至少一個(gè)橫截面尺寸為IO厘米以下。8.權(quán)利要求l所述的模頭，還包括選自加熱和冷卻元件中的元件。9.權(quán)利要求l所述的模頭，還包括在所述成型通道壁上的涂層，所述涂層選自耐磨涂層、耐腐蝕性涂層和滑動(dòng)增強(qiáng)涂層。10.權(quán)利要求1所述的模頭，還包括起著作為所述成型通道壁的至少一部分作用的嵌件。11.權(quán)利要求1所述的模頭，其中所述模頭是模塊化的，并且包括多于一個(gè)部分，并使得一個(gè)部分與另一個(gè)部分可分離。12.權(quán)利要求11所述的模頭，其中在不干擾聚合物組合物經(jīng)由模頭延伸并且延伸超過所述模頭的出口開口的情況下，至少一個(gè)部分可從所述模頭移出。13.—種用于聚合物組合物的固態(tài)拉伸的方法，所述方法包括如下步驟提供含有可取向聚合物并且具有軟化溫度的聚合物組合物，將所述聚合物組合物調(diào)節(jié)到等于或低于所述聚合物組合物的軟化溫度的拉伸溫度，以及經(jīng)由拉伸模頭拉伸所述聚合物組合物，其中所述拉伸模頭是權(quán)利要求1所述的模頭，并且所述聚合物組合物經(jīng)由所述成型通道沿著聚合物組合物拉伸路徑前進(jìn)。14.權(quán)利要求13所述的方法，其中所述模頭是權(quán)利要求2所述的模頭。15.權(quán)利要求13所述的方法，其中在進(jìn)入所述拉伸模頭之前和在離開所述拉伸模頭之后的所述聚合物組合物具有基本上成比例的非圓形橫截面形狀。16.權(quán)利要求13所述的方法，其中所述聚合物組合物最初以在所述聚合物組合物的橫截面周界上的任何點(diǎn)上接觸所述成型通道內(nèi)的所述成型通道壁，所述的任何點(diǎn)在所述聚合物組合物的橫截面周界上的任何其它點(diǎn)沿著所述拉伸方向的5毫米之內(nèi)。17.權(quán)利要求13所述的方法，其中所述模頭是權(quán)利要求5所述的模頭，并且其中在進(jìn)入所述拉伸模頭之前的所述聚合物組合物具有與所述進(jìn)口開口和所述出口開口成比例的橫截面形狀。18.權(quán)利要求13所述的方法，其中所述拉伸溫度比所述聚合物組合物熔融溫度低10至40。C。19.權(quán)利要求13所述的方法，其中所述聚合物組合物包含選自聚丙烯-類聚合物和高密度聚乙烯中的聚合物。全文摘要所發(fā)明的固態(tài)拉伸模頭(100)具有成型壁(6)，所述的成型壁(6)限定成型通道，并且在固態(tài)拉伸過程中，該成型通道引導(dǎo)聚合物組合物沿著拉伸路徑前進(jìn)。拉伸路徑的每一個(gè)橫截面(因此，在拉伸路徑中的聚合物組合物)都是非圓形的、彼此基本上成比例的，包含位于與拉伸方向平行的基本上直線上的質(zhì)心，并且所有的橫截面尺寸為1.5毫米以上。文檔編號(hào)B29C55/30GK101535031SQ200780041717公開日2009年9月16日申請(qǐng)日期2007年10月15日優(yōu)先權(quán)日2006年11月10日發(fā)明者伊恩·M·沃德,凱文·L·尼科爾斯,布雷特·M·伯徹梅爾,格倫·P·湯普森,菲利浦·D·科茨,菲爾·卡頓-羅斯,馬丁·H·圖西姆申請(qǐng)人:陶氏環(huán)球技術(shù)公司