專利名稱：由定向膜構(gòu)成的交錯層壓板及其生產(chǎn)方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及交錯層壓板，即膜層壓板，其中至少 兩層膜為單軸性地或非平衡雙軸 性定向，并且其中一膜定向的主方向與另一膜的主方向交叉。
背景技術(shù)：
從1968年起，由合成聚合物材料制成的定向膜交錯層壓板就已經(jīng)商業(yè)化生產(chǎn)了， 主要描述于在1955年5月23日公開的GB-A-0792976 (Rasmussen)中。據(jù)本發(fā)明人的了解， 目前，全球范圍內(nèi)此類產(chǎn)品每年的總產(chǎn)量高達約30，000噸。交錯層壓板尤其被用作工業(yè)包 裝袋、保護板、防水帆布、蓄水池襯布，以及其他類似產(chǎn)品。與一般的非定向膜相比，交錯層壓板在平方米重量方面表現(xiàn)出特別改進的強度性 能，并且由于原材料價格是成本價格中最重要的部分，交錯層壓技術(shù)可以通過降低重量來 降低成本。與雙軸定向膜相比，由相似聚合物(在適當條件下)制得的交錯層壓板表現(xiàn)出 顯著提高的抗撕裂擴展性能。然而，正如30，000噸年產(chǎn)量的數(shù)字表示，交錯層壓技術(shù)在市場上的成功是有限 的。受限的重要原因是難以保持高的抗撕裂擴展性，以及難以在相對較薄的層壓板中同時 保持足夠的結(jié)合強度，而特別的主要優(yōu)點應(yīng)該是降低重量的可能性。適當生產(chǎn)的交錯層壓 板中的高抗撕裂擴展性是基于撕裂擴展區(qū)域周圍的局部分層。由于各個膜中的非均衡定向 和主定向方向的交叉，一膜將具有在一個方向擴展撕裂的趨勢，并且另一膜將趨于在另一 方向擴展撕裂。從而將存在在作用力的集中區(qū)域消除結(jié)合的趨勢，并且如果該趨勢足夠顯 著，則撕裂將在局部分層下“分叉”，這樣撕裂的“缺口效應(yīng)”將基本上被消除。因此，一般而 言，在努力抵擋分層的粘附力和在各個膜中努力避免沿不與主定向方向平行的任何方向破 裂或流動的內(nèi)聚力之間將存在“競爭”。當所有其它的參數(shù)不變的時候，所述的粘附力(一 般而言)不依賴于膜的厚度，而所述的內(nèi)聚力主要與膜的厚度成比例。作為這種“競爭”的 結(jié)果，“薄”交錯層壓板將或者表現(xiàn)出相對差的抗撕裂擴展性，或者表現(xiàn)出相對高的分層趨 勢。對于由“厚”層構(gòu)成的層壓板這不是個問題。對于規(guī)格為每平方米高于約60-70克的工 業(yè)包裝袋，該“競爭”通常將不會引起嚴重的問題，這是由于裝滿的袋子通常不受到分層力， 這意味著可以選擇低的結(jié)合強度，但是該問題對于例如防水帆布、保護板和在使用的過程 中經(jīng)受反復彎曲例如在風中拍動的相似產(chǎn)品是非常重大的。根據(jù)實踐經(jīng)驗，發(fā)明人的和他 的受許可人發(fā)現(xiàn)，在由基于LLDPE和HMWHDPE型結(jié)合的兩層交錯層壓板制得的防水帆布中， 每一個膜必須具有至少45-50gm_2的規(guī)格，否則的話，或者結(jié)合強度或者抗撕裂擴展性對使 用者來說是不能接受的。這些經(jīng)驗涉及不會有很多在風中拍動的“靜態(tài)”用途的防水帆布。 對于“動態(tài)”用途例如覆蓋卡車或貨車時，其中防水帆布將受到強烈的、反復的拍打，那么所 要求的規(guī)格高的多。在低規(guī)格膜(例如，對于最終的消費者指定規(guī)格在約15-50gm_2)中，還需要與良好的結(jié)合性相結(jié)合的高抗撕裂擴展性，這是因為這樣的撕裂強度是消費者能夠容 易評估的性能。此類膜的例子是用于包裝消費物品的膜和不同種類的家用膜。已經(jīng)提出了幾種方法來達到交錯層壓膜中結(jié)合強度與抗撕裂擴展性的充分結(jié)合。 這些方法都描述于W003/074264，并且都涉及在點或線處強或相對強的結(jié)合與在膜的其它 區(qū)域的弱結(jié)合或沒有結(jié)合的組合。在該已知領(lǐng)域中，只有在所述的W003/074264中所要求 的方法和結(jié)構(gòu)具有工業(yè)重要性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的是改進交錯層壓板的抗撕裂擴展性，這特別是但不僅僅是為了 能夠降低規(guī)格。第二個目的是改進層壓板的美學，由于塑料膜和塑料袋的普通消費者大多是將 他們的判斷基于非?；镜膹姸葴y試和美學印象，并且通常預先判斷薄的膜為“劣質(zhì)的塑 料”，而不管其客觀確認的強度。因此本發(fā)明的一個目的是通過給予由定向膜構(gòu)成的交錯層 壓板織物狀的外觀來提高美學性，值得注意的是，通過這種方式也具有技術(shù)功能。
關(guān)于改善塑料制品視覺效果方面的重要性，可參見2002年12月的《現(xiàn)代塑料》 (Modern Plastics)第 50 頁上的文章"Visual Effects means Business",該文章中寫 至IJ “制造商不是將外觀僅看作是部件的遮蓋，他們正將其作為營銷手段來對產(chǎn)品進行區(qū)分 以及實現(xiàn)個性化”。本發(fā)明的第三個目的是通過在層壓后加熱來實現(xiàn)顯著的收縮，從而不形成卷曲或 不規(guī)則起皺(當收縮力發(fā)展的時候交錯層壓板通常趨于發(fā)生的)。這樣的收縮進一步提高 了抗撕裂擴展性并且還提高了刺穿強度，這是因為收縮的交錯層壓板具有一定的對在拉伸 前定向狀態(tài)的記憶。本發(fā)明的一個關(guān)鍵特征是在權(quán)利要求1所規(guī)定的條件下，交錯層壓的通常為單軸 定向的板層是以雙軸定向的較薄材料的緊密間距“線條”的圖案提供的。這些“線條”在下 文中被稱為“較薄幅”，并且每一塊板層的剩余部分被稱為“浮凸”。其間具有較薄幅的浮凸 圖案是通過在該板層主定向方向的橫向方向分段拉伸，優(yōu)選在凹槽輥之間拉伸所形成的， 如權(quán)利要求中所限定的。優(yōu)選使該浮雕圖案盡可能地精細，并且為了該目的，已經(jīng)發(fā)明了用 于凹槽輥拉伸的改進方法和改進裝置。向交錯層壓板中的一個或兩個板層提供較薄幅圖案 并不是新的，而是在不同的條件下完成的，即，如在W002/102592和WO 04/054793中所公開 的槽紋(波形)交錯層壓板的生產(chǎn)中完成的，這在下文中將討論?，F(xiàn)在發(fā)現(xiàn)，當較薄幅沒有結(jié)合或僅僅微弱結(jié)合到相鄰板層的時候，該較薄幅提供 了令人驚訝的抗撕裂擴展性改進。這可以通過這些雙軸定向的窄“線條”在撕裂力下對板 層中定向改變能力的影響來解釋。這樣的定向改變用來制止撕裂，并且這些窄“線條”作為 重新定向的引發(fā)物。因此，提供盡可能精細的圖案也是很重要的。如上所提及的，本發(fā)明的第二個目的是提高美學效果，并且這是通過交錯層壓的 浮雕板層的織物狀外觀達到的。人們可以說每一塊板層都是“半原纖化的”，并且當表面觀 察該交錯層壓板的時候，交錯層壓板看起來象是板層真的被原纖化過一陣，特別是當通過 加入顏料來增強視覺效果的時候。也是為了視覺效果起見，使浮凸和幅圖案盡可能精細是 很重要的。
上面所述的本發(fā)明的第三個目的，即幫助層壓板可能實現(xiàn)顯著的后收縮，也是通 過精細的薄幅圖案達到的，這是因為他們“吸收”了壓縮力，否則的話，該壓縮力將產(chǎn)生皺褶 或產(chǎn)生卷曲趨勢。這是非常顯著的改進。作為理解本發(fā)明的背景，簡略回顧一下現(xiàn)有的交錯層壓技術(shù)是有益的。這主要涉及本發(fā)明人較早的公開物。用于交錯層壓板的聚合物材料在過去和現(xiàn)在主要都是通過共混改性的不同種類 的聚乙烯和聚丙烯，過去的和現(xiàn)在的工業(yè)生產(chǎn)工藝均包括以下步驟擠出一管，通過牽伸使 該管主要在其縱向方向定向；螺旋地將該管切割成幅，其主定向方向在斜線上；并且將兩 個或更多個這樣的幅連續(xù)地層壓在一起，使它們的主定向方向相互交叉。在該層壓板中還 可以包括主要在其縱向方向定向的膜。在第一種基于這些原理的產(chǎn)業(yè)化工藝中，在執(zhí)行螺旋切割之前，在擠出的管狀膜 的縱向方向上進一步對其執(zhí)行冷拉伸，其中，該管狀膜主要是在該縱向方向上融熔定向。在 如US-A-4，039，364中所公開的后一產(chǎn)業(yè)化工藝中，共擠出每一個管狀膜，其具有主要用來 為層壓板提供拉伸強度的層和至少一個用來幫助膜結(jié)合的表面層，膜的結(jié)合至少部分地是 通過壓力和加熱來完成的。此外，還在膜上共擠出其它特殊的層，這些層成為層壓板的外部。這些特殊的層用 來改進層壓板的表面性能，特別是用來改進層壓板的熱卦性能。在該后一種工藝中，在共擠 之后直接就執(zhí)行螺旋切割，并不在兩步驟之間執(zhí)行冷拉伸操作，而是在一條單獨的生產(chǎn)線 上執(zhí)行該冷拉伸操作。當膜以夾層布置合并到一起、被結(jié)合或尚未結(jié)合以形成層壓板的時 候，進行了其它的拉伸操作。這些膜是在相對低的溫度下進行的雙軸拉伸。該雙軸拉伸的 橫向分量發(fā)生在凹槽輥之間。在US-A-5，028, 289和US-A-5，626，944中，凹槽輥之間的該 拉伸被進一步發(fā)展。在US-A-5，248，366中公開了執(zhí)行螺旋切割的實際方式。該專利還提到了一種替 代的切割技術(shù)，即，當管狀膜從共擠模中拉出的時候，可使其具有螺旋地延伸的熔融定向， 可通過在模出口和拉伸裝置之間的相對旋轉(zhuǎn)來實現(xiàn)這樣的定向，并且接下來，可沿平行于 主定向方向軸線方向或者與主定向方向成一定角度的方向進行切割。甚至可以對該工藝進 行調(diào)整來生產(chǎn)幅，在該幅中熔融定向的主方向?qū)⑴c該幅的縱向方向垂直。為了獲得完整的理解，還應(yīng)當提到的是，在非常早期的專利中，還提到了這樣的可 能性，即，可以使縱向定向的聚合物膜材料在壓力機中非連續(xù)地交錯層壓并且結(jié)合。在一種完全不同于上述方法的制造工藝中，制出了一種剛性非常大的交錯層壓 板，該層壓板被用于特別高級的產(chǎn)品中。這種層壓板是由這樣的聚合物構(gòu)成，該聚合物在熔 融或部分熔融狀態(tài)下是液晶，并且通過彼此反向旋轉(zhuǎn)的模具部件已在擠出模內(nèi)定向并交錯 層壓。然而，這種工藝和產(chǎn)品不是本發(fā)明的技術(shù)主題。再回過來討論其它類型的交錯層壓板，這些層壓板多數(shù)是日用物品或技術(shù)產(chǎn)品， 當選擇合適的較低熔點聚合物用于該層壓板的表面層的時候，在剪切型密封中該熱封強 度是足夠的，然而如果在剝離型熱封中要求好的沖擊熱封強度，則必須采取特殊的防范措 施，對于具有這種熱封的工業(yè)包裝袋就通常需要采取這種防范措施。這些防范措施公開于 US-A-5, 205, 650 和 W0-A-98/23434 中。關(guān)于交錯層壓板的最近發(fā)明包括本發(fā)明人的五個公開物W002/102592，W004/54793，W003/033241，W004/094129 和 W005/102669。前兩者使兩層交錯層壓板中的一 個或兩個板層具有如瓦楞紙板中波狀的波形結(jié)構(gòu)，但是通常其波長短于瓦楞紙板的常規(guī)波 長，該波形通常沿各個板層的分子定向方向延伸。這兩篇公開物都公開并且要求保護形成較薄的雙軸幅圖案。在W002/102592中， 其涉及僅僅其中一個板層，并且描述于從第8頁向前的整個說明書和權(quán)利要求書中，而在 W004/054793中，其涉及一個或兩個板層，并且描述于從第12頁第19行開始的整個說明書 和權(quán)利要求書中。在這兩種情況下，都涉及主要用于各個槽的結(jié)合基底的一組薄的線性雙 軸定向幅；和另一組較窄的薄的線性雙軸定向幅，該組幅中的每一個幅用來形成槽頂。注意到這些波形交錯層壓板的抗撕裂擴展性非常高，并且對于這樣的層壓板并不 需要在這方面的改進，然而存在很多槽紋層壓板不能應(yīng)用的使用領(lǐng)域，例如需要精細印刷 或者需要特殊浮雕圖案的用途。W003/033241和W004/094129特別涉及與擠出相聯(lián)系的特殊減薄和定向的工藝， 通過這些工藝能夠提高高溫強度、熱封性能、屈服張力和/或阻隔性能。 人們很自然的相信，生產(chǎn)交錯層壓板的最佳方式將是通過拉幅機生產(chǎn)橫向定向板 層，并且將該板層與縱向定向板層層壓到一起，然而現(xiàn)有拉幅機的功能僅限于在非常高的 溫度例如80°C或更高的溫度下拉伸，這至少在HDPE或PP的情況下不能向板層提供交錯層 壓板所必需的性能。這詳細地解釋于W005/102669中，然而該專利要求保護一種適合在低 得多的溫度下拉伸的改進類型的拉幅機。該已知技術(shù)對于本發(fā)明的一些實施例具有直接的 重要性，并且將結(jié)合這些實施例對其進行描述。根據(jù)本發(fā)明的產(chǎn)品出現(xiàn)于權(quán)利要求1中，并且生產(chǎn)它的方法出現(xiàn)于相應(yīng)的權(quán)利要 求18中。當所述的板層A與板層B之間結(jié)合的條件被滿足的時候，較薄的雙軸定向的幅或 “線條”對抗撕裂擴展性具有驚人的影響。在這種情況下，這些“線條”的足夠部分具有充分 的“自由”來充當抑制撕裂重新定向過程的引發(fā)物，這在前面曾經(jīng)提過，并且它們在局部分 層之后在撕裂擴展區(qū)域提供的柔韌性也能具有抑制撕裂的效果。參見例子2和3中的對比 試驗。如上所提及的那樣，兩公開物W002/102592和W004/054793都涉及像瓦楞紙板一 樣帶有槽紋的交錯層壓板，并且還公開了較薄的雙軸定向的幅或“線條”的形成，但是在這 些公開物中，幅的大多數(shù)區(qū)域被以浮凸與浮凸結(jié)合的方式較強地結(jié)合到相鄰的板層上。實 際上，這些浮凸大多數(shù)是未被結(jié)合的。在這些產(chǎn)品中薄幅的目的是促進槽紋的形成并且提 高槽紋的剛度。這些已知的波狀交錯層壓板也顯示出非常好的抗撕裂擴展性，但是這是由 于波形形式而不是由于薄幅在本發(fā)明中所發(fā)揮的效果。在上述波狀交錯層壓板中的槽紋的“松弛”效應(yīng)有助于最小化撕裂擴展區(qū)域的力 集中(缺口效應(yīng))。在本發(fā)明中，一些“松弛效應(yīng)”也是優(yōu)選的，只要其不妨礙特別是對浮雕圖案可印 刷性或可接受性的需要。關(guān)于這一點，實際的限制陳述于權(quán)利要求7中。如在權(quán)利要求1和18中所述的那樣，板層A和B是通過一個或多個層壓層熱封到 一起的。這可以通過擠出層壓或者通過共擠出的層壓層來實現(xiàn)。術(shù)語“熱封的”包括這些 板層是用超聲波密封到一起的可能性，這是因為這樣的密封實際上是由于由超聲波所引起 的局部加熱。
對權(quán)利要求1中所述的微弱結(jié)合的測試，即用手反復彎折和摩擦，是一種實際測 試，其可能被所有從事膜層壓板的人知道，主要是作為拒絕不充分結(jié)合的快速實驗?！皼]有 結(jié)合”和“消除結(jié)合”可以通過在顯微鏡下研究橫截面而確切地檢測。通常將出現(xiàn)浮凸與幅 交錯的圖案，即使當對比不同的切片試樣的時候，這些試樣是在選定的浮凸組之后，垂直于 浮凸切割的。浮凸與較薄幅的圖案通常是由結(jié)合圖案重疊的，例如，該結(jié)合圖案是通過聯(lián)系 圖3所解釋的層壓輥上的波紋確定的，但是通過檢驗足夠數(shù)量的層壓板切片條，就可以檢 測出薄幅總面積的多高百分比沒有結(jié)合或者微弱的結(jié)合(如所定義的那樣)。如果存在任何疑義，可以通過剝離例如用切片機切下的足夠窄的樣條，來確定比 最弱的結(jié)合更強的結(jié)合的剝離強度。每一個所述較薄幅的平均厚度都優(yōu)選不大于相鄰浮凸最大厚度的80%，更優(yōu)選地 基本上為相鄰浮凸最大厚度的25-50%。此外，優(yōu)選浮凸的寬度通常不大于約1mm，更優(yōu)選 通常不超過約0. 5mm,但是最優(yōu)選通常在約0. 05-0. 2mm的范圍內(nèi)。最后，每個較薄幅的寬 度優(yōu)選為兩相鄰浮凸的最大厚度的至少約50%，并且更優(yōu)選不少于兩相鄰浮凸平均寬度的 25%。上面提及了較薄的雙軸定向的幅或“線條”的一個重要功能是在撕裂擴展的過程 中作為這些板層重新定向的引發(fā)位置。因此，浮凸中的單軸定向程度和建立單軸定向的溫 度優(yōu)選局限于這樣的程度，即在緩慢撕裂擴展過程中，每個板層A和B各自重新定向，而不 是在撕裂擴展的區(qū)域原纖化。然而，即使由于浮凸的拉伸比太高或者拉伸溫度太高而發(fā)生 了原纖化而不是重新定向，雙軸定向的幅使得撕裂擴展區(qū)域更加柔韌的效果仍然有助于增 加抗撕裂擴展性。從上文中可以理解，全部微弱結(jié)合對于相對較厚的交錯層壓板或者對于一般的袋 子是足夠的，然而在大多數(shù)情況下，結(jié)合與不結(jié)合相交替的圖案或者相對強的結(jié)合與微弱 結(jié)合相交替的圖案是優(yōu)選的。雖然權(quán)利要求1和權(quán)利要求18表示“微弱”是指通過反復彎 折和摩擦來消除結(jié)合的可能性，但是不可能以剝離力的數(shù)值形式來表示，因為這是隨著規(guī) 格、拉伸比、原料和應(yīng)用而改變。然而，如已經(jīng)提及的那樣，這樣的結(jié)合圖案的一般性原理是現(xiàn)有技術(shù)，此外對于結(jié) 合力的選擇是在各種情況下常規(guī)實驗的問題。在權(quán)利要求1和權(quán)利要求18的特征部分所定義的結(jié)合可以如權(quán)利要求2-6中所 規(guī)定的那樣以大體上不同的圖案來建立。根據(jù)權(quán)利要求5的結(jié)構(gòu)由圖2所圖解并且結(jié)合該 附圖進行了解釋，而根據(jù)這些權(quán)利要求的結(jié)合體系的其它方面是結(jié)合圖3解釋的。應(yīng)該注意到，較薄幅沒有結(jié)合的結(jié)合體系通常表現(xiàn)出較高的抗撕裂擴展性，這是 與除了較薄幅是微弱結(jié)合而其它所有方面都與上述體系相同的體系相比而言的。然而，在 沒有結(jié)合的體系中存在一個缺點，即空氣可以通過由薄幅所形成的溝道從內(nèi)部進入這些 板層，從而該層壓板更容易遭受UV降解，如果層壓板是在長時間受到強烈日光影響的情況 下使用的話。主要的產(chǎn)品和方法權(quán)利要求(權(quán)利要求1和18)并沒有陳述在哪個生產(chǎn)步驟中通 過分段拉伸(通常是凹槽輥拉伸)向每個板層A和B施以浮雕從而形成浮凸和較薄幅的圖 案。然而，如在權(quán)利要求19和20中所述的那樣，該分段拉伸優(yōu)選是在完全拉伸板層之前或 之后，或者在完全地拉伸板層的兩個步驟之間進行的。這兩個權(quán)利要求涉及生產(chǎn)交錯層壓板的不同路線，在由工藝5所描述的一個路線中，起始膜是平鋪管狀膜，定向的主方向 是管的縱向方向，并且分段拉伸是橫向進行的，即，通常通過具有環(huán)形凹槽或者螺旋凹槽的 凹槽輥進行，這些凹槽的間距與這些輥的半徑相比非常小。接下來，將這兩個板層沿著斜線 切割并且將它們連續(xù)地交錯層壓起來。用于進行該橫向拉伸的裝置相信應(yīng)是新的，并且形成了本發(fā)明的另一方面，并且 在權(quán)利要求43中要求得到保護。優(yōu)選的實施例定義于權(quán)利要求44-51中，在下面將對這些 實施例進一步進行討論。包括橫向拉伸設(shè)備的層壓裝置可以包括用來進行權(quán)利要求18和 /或該權(quán)利要求的從屬權(quán)利要求的方法的其它步驟的裝置。在由工藝6所描述的另一條路線中，一個板層的定向主方向橫向于機器方 向，并且分段拉伸平行或基本上平行于機器方向，即，如果按照通常優(yōu)選的那樣通過凹槽輥 進行的話，后者必須具有軸向或者螺旋延伸的凹槽，在后一種情況下基本上平行于軸向方 向。第二個板層的拉伸類似于在第一個提及的路線中所進行的拉伸。
第二條路線表現(xiàn)的優(yōu)點是，所有的工藝步驟都可以如工藝圖所示的那樣在線發(fā) 生，但是由于需要拉幅機，該機器設(shè)備比第一條路線所用的機器設(shè)備昂貴的多。該拉幅機優(yōu) 選是W005/102669中所描述的種類，在該拉幅機中使板層產(chǎn)生打褶狀態(tài)，其中這些褶皺是 橫向延伸的，從而在橫向拉伸的過程中允許縱向收縮。該拉幅機工藝的特征在于在通道各 個位置的定向過程基本上都局限于一個或兩個窄的頸部區(qū)域，每一個頸部區(qū)域都由長且窄 的加熱裝置控制，在該設(shè)備的橫向看，每一個加熱裝置都作用在窄的空間上，并且在該空間 膜以無摩擦或低摩擦接合的方式通過，并且每個加熱裝置的縱向方向與膜行進方向成角度 布置，以至于在每一個膜橫截面中，所述窄的頸部區(qū)域逐漸發(fā)展到該膜的寬度上，直到將要 定向的基本上整個寬度都通過了這樣的區(qū)域。在這兩個工藝圖中，分段拉伸(凹槽輥拉伸)被表示為發(fā)生于其它的一個或多個 拉伸步驟之后。然而，其還可以發(fā)生于生產(chǎn)過程的較早階段。在完成其它的拉伸之后或者 在該其它拉伸的最后階段進行分段拉伸能夠給予幅定向最好的雙軸特征并且達到最有效 的抑制撕裂效果，而在較早階段特別是在任何其它固態(tài)拉伸之前進行分段拉伸能夠?qū)е赂?雕圖案較細的間距以及由此所產(chǎn)生的改進的美學性能。這是以使板層垂直于拉伸方向可以基本自由收縮為條件。對于拉幅機拉伸，這可 以通過上面所述的打褶實現(xiàn)，對于縱向拉伸，這還可以通過在拉伸前打褶實現(xiàn)，而拉伸發(fā)生 在緊密相間的輥之間，如在發(fā)明人以前的專利US 3，233，029中所公開的那樣。此外，作為 在以皺褶狀態(tài)拉伸之后的定向工藝早期步驟的分段拉伸，促進了使較薄幅呈現(xiàn)松弛形式的 趨勢。這將在后面進行解釋。在通常使用凹槽輥進行分段拉伸中，所形成的拉伸段的間距應(yīng)該優(yōu)選盡可能細 小，為了該目的，已經(jīng)發(fā)明了改進的拉伸方法和裝置。該方法大體上涉及在一個或多個步驟 中在熔點范圍之下通常以單軸方式縱向拉伸由熱塑性聚合物材料構(gòu)成的膜，并且在拉伸之 前或之后或者在兩個上述的步驟之間，在具有環(huán)形溝槽或螺旋溝槽的嚙合凹槽輥之間橫向 地并且分段地拉伸該膜，該溝槽的間距與輥的半徑相比較小。該方法的特征在于這些輥的 帶槽表面上的每一個齒頂都具有兩個邊緣，其中每一個邊緣都足夠尖銳，以在板層中形成 所述的較薄線性幅。為了盡可能好地實現(xiàn)這一點，所述的兩個邊緣優(yōu)選凸出來，以將板層與 凹槽輥之間的接觸限制到齒頂?shù)倪吘壊糠帧Q句話來說，凹槽輥上的齒頂應(yīng)該優(yōu)選具有圖8所示的凹形形狀。就此而論，進一步優(yōu)選將凹槽輥加熱到例如約60_80°C，而將幅在較低的溫度例如 約20-45°C引入到輥中，以在凹槽輥齒頂?shù)倪吘壊糠诌x擇性地加熱該板層。加熱有助于控制 幅的厚度。結(jié)合圖9對該實施例進一步進行了解釋。在任何情況下，凹槽輥的間距應(yīng)該優(yōu)選在約0. 8-1. 2mm之間，并且從所述的齒頂上的兩個邊緣的一個邊緣到另一個邊緣的距離應(yīng)該優(yōu)選為0. 3-0. 5mm。為了使膜上的浮雕圖案的間距達到最大的精細度，可以相互對準地進行多個分段 拉伸過程，特別是(如圖10中所圖解的那樣)當該分段拉伸是環(huán)形凹槽輥(被稱為第一凹 槽輥)之間的橫向拉伸時。拉伸方法的這個實施例的特征在于在第一凹槽輥之間的分段 拉伸之前或之后，對板層進行位于第二環(huán)形凹槽輥之間的第二分段拉伸，所述的第二凹槽 輥a)在每一個齒頂僅僅形成一個拉伸區(qū)，b)在操作條件下具有與第一凹槽輥完全相同的間距，并且c)與第一凹槽輥精確對準，以至于由第二凹槽輥形成的每一個拉伸區(qū)都落在形成 在第一凹槽輥一個齒頂?shù)倪吘壣系膬蓚€拉伸區(qū)之間或者與這兩個拉伸區(qū)相連。對于工業(yè)生產(chǎn)，輥的長度通常必須至少為約Im或者大于lm，并且還可能要求2_3m 長。因此，對于輥表面的加工就要求嚴格的精確度，并且每一個輥都必須由安裝在芯上的段 構(gòu)成。對輥附圖的描述進一步詳細地涉及獲得該精確度，并且涉及在凹槽輥表面的齒頂邊 緣上的合適尖銳度。重點強調(diào)的是，至少一部分段是在凹槽輥的平齒頂或者凹齒頂?shù)倪吘壣仙傻纳?述分段拉伸方法并不限于生產(chǎn)根據(jù)權(quán)利要求1的產(chǎn)品。這些方法還可有利地用于例如生產(chǎn) 上述W002/102592和W004/054793中所涉及的槽紋狀交錯層壓板，這是因為可以通過應(yīng)用 所描述的手段來使槽的間距更細。此外，通過這些方法生產(chǎn)的雙軸定向膜在很多情況下都 可以用作單板層而不需要任何層壓過程，例如，作為用于包裝或用于衛(wèi)生目的的包裝膜，特 別是當這樣的膜的平均規(guī)格為約0. 05mm或更低的時候?；氐奖景l(fā)明的主要方面，兩板層A和B可以具有直線延伸，正如前面所述的，或者 一個板層或兩個板層可以包括松弛部分，但是優(yōu)選該松弛部分的總長度應(yīng)該如權(quán)利要求7 中所述的那樣受到限制。通過顯微照片圖1和附圖2圖解了兩種不同類型的松弛。這樣的 松弛完全不同于在上述W002/102592和W004/054793中所公開的槽紋。它們對于抗撕裂延 展性具有正面影響，這是因為它們將撕裂作用力圍繞著撕裂擴展的區(qū)域分布，從而降低了 缺口效應(yīng)。此外，它們有助于給予該交錯層壓板織物狀外觀和/或手感，并且如果希望的 話，可以除去光澤。另外，可能存在使交錯層壓板不具有任何這樣的松弛的需要，例如，為了 印刷目的或者為了接下來的裝飾或功能性浮雕。松弛是在層壓過程中或者在高溫下后收縮過程中通過層壓板的收縮形成的。當板 層A收縮時，板層B中的浮凸將被更近地拉到一起，從而導致了在B的幅中形成松弛，除非 這些幅能夠在相同的方向中類似地收縮。當板層B收縮時，板層A中的幅發(fā)生類似的效果。 如上所述，通過將分段拉伸作為定向過程的早期步驟，接下來在皺褶狀態(tài)拉伸，促進了松弛 的形成。解釋是，由于該拉伸使板層可能整體沿著橫向于發(fā)生拉伸方向的方向收縮，這減少 了較薄幅中定向的雙軸特征，這意味著幅被穩(wěn)定，而不在相同方向進一步收縮。
用來使較薄幅穩(wěn)定，從而在層壓或者在后收縮過程中促進松弛形成的另一措施， 是用熱風選擇性地熱處理這些薄幅，同時通過使浮凸與冷卻表面通常是輥表面接觸來將浮 凸保持在較低溫度。選擇性加熱是可能的，這是因為在幅和冷卻表面之間將存在一些氣隙。 甚至可以進行該熱處理來達到較薄幅被部分熔融的程度。如所述的那樣，存在不希望松弛的情況。如果松弛是在層壓過程中或者在后收縮 過程中偶然形成的，則可以通過用熱風加熱松弛，同時使浮凸與冷卻表面通常是冷卻輥表 面接觸，來將松弛首先從層壓板的一個面上除去，接下來從該層壓板的另一面上除去。必須 仔細調(diào)整加熱條件，這是因為在這種情況下浮凸的某些部分將與冷卻表面熱隔離。由于強度性能、剛度和相對低的價格非常適合作為交錯層壓板主成分的材料是具 有高或中高分子量的HDPE或結(jié)晶PP。為了在撕裂過程中重新定向的可能性起見，至少當該聚合物材料是基于PP或 HDPE的時侯，在約50°C或50°C以下的溫度，在定向的主方向進行拉伸是有利的。為了避免 在生產(chǎn)過程的不適當階段收縮，接下來的熱處理，例如在約80-90°C的熱處理是需要的。
板層定向優(yōu)選進行到這樣的程度，S卩，交錯層壓板的最終拉伸強度，至少在一個方 向但通常在所有方向，為不少于約25MPa，更優(yōu)選不少于約40MPa。在確定表示為每橫截面 積上的力的該強度的時侯，必須將厚度理解為壓緊狀態(tài)的平均厚度，在實際操作中，當膜成 分的密度已知的時侯，這是通過平方米重量計算的。優(yōu)選選擇由熔點范圍顯著不同的兩種或多種相容聚合物構(gòu)成的混合物作為結(jié)合 層，以至于所述混合聚合物中較低熔點的聚合物開始熔融的溫度是在各個板層主要部分中 紊亂最少或產(chǎn)生定向的溫度。混合比和層壓溫度應(yīng)選擇為使抗分層和抗撕裂擴展性之間達 到希望的平衡。例如，在基于HDPE的交錯層壓板的情況下，一層或多層層壓層可以有利地 由LLDPE和茂金屬LLDPE或者LLDPE和EVA的混合物構(gòu)成。為了例如美學效果起見，板層A和/或B優(yōu)選是微孔隙的。如所公知的那樣，這可 以通過混合合適的粉末(例如滑石粉)和/或通過選擇拉伸步驟的條件來達到。也是如人 們所已知的那樣，如果定向是在50°C左右或50°C以下的溫度下進行的話，則HDPE和PP形 成微孔隙而不需要任何粉末摻混物。如上所述的那樣，還發(fā)現(xiàn)，大部分定向在這樣相對低的 溫度下進行，對于基于HDPE或PP的交錯層壓板的強度性能是有利的。然而比美學效果更 重要的是，通過調(diào)整拉伸步驟的條件和/或選擇混合粉末，以至于較薄幅中的孔隙在整個 幅中是連續(xù)的，從而有可能制造可透氣的交錯層壓板。通常將微孔薄透氣膜與織物層壓來 給予它們足夠的強度，但是在本發(fā)明的這一方面，增強物，即單軸定向的浮凸，是構(gòu)成微孔 薄膜材料整體的組成部分。根據(jù)本發(fā)明的這樣的透氣交錯層壓板可以是較大規(guī)格的，例如， 平均規(guī)格約0. 05-0. 15mm，用于“家用包裝膜”、房頂襯底、透氣袋和雨衣，以及較小規(guī)格的， 例如，約0. 01-0. 03mm，用于各種醫(yī)藥和衛(wèi)生目的。作為選擇，根據(jù)本發(fā)明的層壓板可以被穿微孔。


本發(fā)明其它的細節(jié)呈現(xiàn)于所附的附圖和下面對這些附圖的描述中。圖1是經(jīng)過潤飾的但是真實的顯微照片，其顯示了與在例子1中解釋的那樣所生 產(chǎn)的“半原纖化的”交錯層壓板的一個主方向平行的截面。
圖2以類似于圖1的截面顯示了“半原纖化的”(即，分段拉伸的)交錯層壓板，該 層壓板包括兩類浮凸，即被結(jié)合的較厚浮凸X和未被結(jié)合的較薄的浮凸Y。圖3是表示有利結(jié)合/沒有結(jié)合、或 強結(jié)合/微弱結(jié)合、或強結(jié)合/微弱結(jié)合/沒 有結(jié)合圖案的示意圖。圖4顯示了一組輥，適合于層壓非常薄的板層，同時將浮凸與浮凸結(jié)合到一起，但 較薄幅沒有被結(jié)合。圖5和6是代表生產(chǎn)“半原纖化的”交錯層壓板的兩種不同路線的工藝圖。圖7和8各自顯示了兩個嚙合凹槽輥在分段拉伸膜材料過程中的細節(jié)，在帶槽表 面的各個齒頂上形成兩個薄幅；該溝槽可以是環(huán)形的或者螺旋狀的，但基本上都是環(huán)形的； 所示的測量范圍基本如下所示。圖9顯示了由圖8所描繪的凹槽輥當被加熱時的優(yōu)選的布置和操作。圖10顯示了由圖7和8所表示的凹槽輥的另一優(yōu)選的布置和操作，即與一組凹槽 輥“對準”，該組輥在凹槽表面的每一個齒頂上形成一個薄幅。圖11和12顯示了兩條用來在實驗室規(guī)模上層壓和收縮的輥的生產(chǎn)線。這些是聯(lián) 系例子描述的。
具體實施例方式在圖1中，浮凸⑴形成于兩個“半原纖化的”板層中的第一個板層中。浮凸2形 成于第二個“半原纖化的”板層中，并且虛線(3)表示兩個板層之間的界面。應(yīng)該理解，當在 垂直于浮凸(1)的截面中觀察的時候，第一板層看起來基本上與在該顯微照片中第二板層 看起來一樣。所有的浮凸在它們的縱向方向都相對強地定向。如由該例子所呈現(xiàn)的那樣， 各個板層都是共擠的三層膜，該膜由HDPE中間層、LLDPE表面層以及茂金屬LLDPE和常規(guī) LLDPE的混合物形成的結(jié)合層構(gòu)成，該LLDPE表面層還形成該層壓板的表面。然而，該顯微 照片并沒有顯示這兩個膜是3層的，也沒有顯示由虛線(3)表示的結(jié)合相。在顯微照片中 所示的四個區(qū)域(4)的三個區(qū)域中形成了松弛或活套，并且如上所描述和要求的那樣，該 特征對于交錯層壓板的抗撕裂擴展性具有非常重要的正面影響。然而，如果希望的話，可以 通過選擇性加熱較薄幅來消除該松弛效應(yīng)。在圖2中，將未結(jié)合空間加寬了。這可以通過過度拉伸較薄幅來方便地實現(xiàn)。這種 加寬是通過比幅(4)厚但是比浮凸X薄的浮凸Y建立的。每一個幅(4)都與一個浮凸X和 一個浮凸Y相鄰。不同厚度的線性圖案可以根據(jù)圖10所解釋的那樣確立，并且板層A中的 基本上所有浮凸χ與板層B中的浮凸X結(jié)合同時保持層壓板的其余區(qū)域本質(zhì)上沒有結(jié)合， 這可以通過適當?shù)倪x擇層壓輥表面的硬度和合適的輥壓來達到。幅(4)和浮凸Y是以松弛 狀態(tài)顯示的，但是可以通過熱處理來挺直。在圖3中有利的結(jié)合體系示意圖中，豎直線表示板層A中浮凸/較薄幅之間的界 限，而水平線表示板層B中相似的界限。這些線不需要沿著交錯層壓板的機器方向/橫向 方向，而是可以例如與這些方向成45 °角。此外，板層A中的幅和浮凸并不需要如在這里所 顯示的那樣垂直于板層B中的幅和浮凸延伸。相反，當浮凸圖案的兩個方向以及因此A和B 中的定向主方向相互之間形成約55-65°角的時侯，通常在所有方向上發(fā)現(xiàn)最佳的抗撕裂 擴展性。為了簡化的目的，在這里選擇圖案中兩個陣列垂直排列。浮凸與浮凸的交叉包括實心正方形(101)和用圓點標記的正方形(102)。其余的正方形或者表示下面所描述的幅 與幅交叉或者表示幅與浮凸交叉的排列。結(jié)合體系1 通過調(diào)整層壓輥的表面硬度和輥壓，達到了在正方形(101)和(102)中有結(jié)合，而 在其它正方形中沒有結(jié)合。在例子1 (參見圖1)和例子2中建立了該體系。結(jié)合體系2:通過調(diào)整層壓輥的表面硬度和輥壓，達到了在正方形(101)和(102)中有結(jié)合，在 其它正方形中有結(jié)合但是是較弱的結(jié)合。在例子4中建立了該體系。結(jié)合體系3 或者通過在一個或兩個層壓輥上的合適的浮雕圖案，從而在熱和壓力作用下使 板層A和B中形成浮凸，其中每個板都包括在這些浮凸之間的多個交叉點，或者通過如 W003/074264中所描述的那樣以緊密相間的窄帶陣列的形式在板層A和板層B上共擠出該 層壓層，通過上述方式達到了例子3中那樣的在正方形(101)中有結(jié)合，而在其它正方形中 沒有結(jié)合。結(jié)合體系4 在正方形(101)中相對較強的結(jié)合，在正方形(102)中較弱的結(jié)合，并且在其它正 方形上相似的結(jié)合或沒有結(jié)合。這優(yōu)選是通過上述公開于W003/074264中的共擠出方法達 到的，但是在這種情況下，共擠出膜必須包括(如在所述的公開物中所公開的那樣)兩個層 壓層，其中較強結(jié)合的一個是窄帶的形式，較弱結(jié)合的另一個是在窄帶和共擠出膜主層之 間的連續(xù)層壓層。結(jié)合體系5 如例子5中那樣，僅僅在正方形(101)和直接與這些正方形相鄰的正方形中存在 結(jié)合。這是以與結(jié)合體系3相似的方式達到的，但是還調(diào)整層壓輥的表面硬度和/或輥壓 使其適合于結(jié)合與正方形(101)相鄰的薄幅。在該主要的草圖中，僅僅顯示了在每個結(jié)合組或強結(jié)合組中的其中9個交叉點 (101)。然而，由于板層A和B上各個浮凸的寬度都最優(yōu)選為約0. 05-0. 2mm,并且這些組中 的每一個組的線性尺寸優(yōu)選粗略表示為約l-5mm，因此很清楚在每一組中交叉點(10)的數(shù) 量高于所顯示的數(shù)量。在每一個組中這樣的交叉點可以有例如約500或更多個。如上文所呈現(xiàn)的那樣，在很多情況下對于層壓輥表面硬度和輥之間壓力的選擇將 是很關(guān)鍵的，特別是如果板層的厚度非常低，例如，約0.01mm，并且如果同時所有的較薄幅 都應(yīng)沒有結(jié)合。在這些情況下，甚至有必要用鋼表面的兩個輥來層壓。在這種情況和其它 情況下，將均勻的輥壓施加到層壓板的整個寬度上，該寬度通常大于lm，也是必須解決的問題。圖4顯示了解決該問題的實用解決方案。使用了一個中心輥(104)，并且在該中心輥的 相對兩側(cè)設(shè)置兩個輥(105)，這兩個輥是由通過軸(107)連接的段節(jié)構(gòu)成。在每一個軸上都 有軸承(108)，該軸承通過例如氣動或液壓裝置向中心輥(104)偏壓，在這里由箭頭(109) 表示。還可以設(shè)有用于循環(huán)熱水或油的裝置(沒有顯示)。在概述中已經(jīng)解釋了根據(jù)工藝5和6的過程。參見圖7，執(zhí)行分段橫向拉伸的 相互嚙合的凹槽輥(112)和(113)在它們的具有相對尖銳邊緣(115)的圓弧齒(橫截面看 為平的)上具有平坦齒頂(114)。分段拉伸起始于這些邊緣并且發(fā)展到薄的連續(xù)幅(116)。嚙合是有限的，以至于在環(huán)形齒的平坦齒頂(114)上保持較厚的材料，即浮凸。對于輥表面制造精度的更求是很高的，并且強烈建議用短的段節(jié)制造輥的外部部 分?！凹怃J邊緣”上的曲率半徑很重要。其取決于共擠出膜的性能，但是通常應(yīng)該在約20-50 微米的范圍內(nèi)。相對精確調(diào)整該曲率的合適的工業(yè)方法是首先使這些邊緣確實很尖銳，然 后通過電解拋光將它們弄圓，最后進行電解鍍Cr。這些電解過程當然必須在精確確立的條 件下進行。在圖7中，所示較薄幅的寬度約等于浮凸的寬度。通常，但不總是，優(yōu)選最終產(chǎn)品 中的較薄幅應(yīng)該比這些浮凸窄，從而給予該產(chǎn)品優(yōu)良的穩(wěn)定性。然而，在圖7中顯示了平鋪 的管狀膜被拉緊時的橫截面，當其離開凹槽輥的時侯薄區(qū)域的寬度將被減少。在凹槽輥的環(huán)形齒上形成相對尖銳邊緣的目的是使得浮雕圖案特別精細。通過圖 8所顯示的齒型增強了該浮雕的精確度。在這里，齒頂在橫截面上看不是平的，而是具有凹 形形狀，以至于這些邊緣徑向突出超出這些邊緣之間的齒頂部分。在圖9中，應(yīng)該理解，與圖9中兩個輥相似的兩個凹槽輥(112)和(113)被加熱， 以便于促進在突出邊緣(115)上較薄幅的形成并且可以更好地控制它們的厚度。在這里加 入了具有光滑的環(huán)形齒頂(111)的第三凹槽輥(110)。這三個凹槽輥是以緊湊形式顯示的， 即每個輥的僅僅兩個徑向相對的段節(jié)，并顯示了它們的中心線(112a)，(113a)和(110a)。 當輥(112)和(113)被加熱到例如70_90°C時，將輥(110)保持在更低溫度，例如 約20°C。在操作條件下，這三個凹槽輥必須具有完全相同的間距，S卩，在室溫下，輥(112)和 (113)將具有比輥(110)的間距小的間距。該輥裝置是如下操作的板層跟隨輥(112) —定距離，該距離足以將與熱的突出邊緣(115)接觸的板層部 分加熱到為分段拉伸所選擇的溫度。這是當輥(112)的凹槽表面與輥(113)的凹槽表面嚙 合的時侯發(fā)生的。在此時，與輥(113)的突出齒冠邊緣接觸的板層部分因為它們還沒有被 加熱所以將不被拉伸，或者將僅僅很低程度地被拉伸。當這些板層部分跟隨輥(113)的時 侯它們被加熱，并且當輥(113)的齒頂與輥(110)上的冷的光滑齒頂嚙合的時侯它們被拉 伸。應(yīng)當調(diào)整輥(112)與(113)以及輥(113)與(110)之間的嚙合來使所有幅的寬度盡可 能地相等。在圖10中，兩組“對準的”凹槽輥是與圖9中的三個輥是相類似的緊湊圖顯示的。 輥(112)和(113)相似于圖8中的兩個輥，而輥(119)在各個環(huán)形齒的齒頂上，即在齒中部 (120)上，僅具有一個相對尖銳的邊緣。輥(118)和(119)上的齒是相互嚙合的，每一個都 形成一個拉伸區(qū)(薄幅)，并且兩對凹槽輥是“對準的”，以至于輥(119)上各齒的中部幾乎 接觸輥(112)上的齒的中部。在圖8b中，對準是以虛線(121)表示的。制造凹槽輥時用來 確保凹槽輥之間精確對準的裝置可以從W0-A-02-102592中了解。該對準橫向拉伸的結(jié)果 是，該膜將形成兩個相應(yīng)于輥(112)和(113)各個齒頂?shù)母⊥?122)，從而形成更加精細的 浮雕圖案。輥(112)和(113)可以被安裝于輥(118)和(119)的下游，或者反之，即將前者安 裝于后者的上游。根據(jù)所擠出的熔融定向膜的特性來選擇上述兩種選擇方案之一。然而，如果輥(118)和(119)的齒頂?shù)募獠?120)被光滑地弄圓，則該凹槽輥裝置 可以用來制造圖2中所示的結(jié)構(gòu)。相對薄的浮凸Y形成在弄圓的尖部(120)上。例子1
擠出一 60微米厚的3層管膜，該膜的組成如下中間層，占總體的80% 熔體流動指數(shù)(m. f. i) = 0.2并且密度為0. 944g/ml的 HDPE外表面層-層壓層，占總體的10% 50%親合力8770 (熔體流動指數(shù)=1. 0的茂 金屬烯烴)內(nèi)表面層，占總體的10% 熔體流動指數(shù)=1的LLDPE吹脹比1 1 1縱向牽伸比30 1。該管狀的單軸熔融定向的膜在40°C (環(huán)境溫度)下在如圖7所示的凹槽輥之 間被半原纖化的，凹槽輥的間距為1.2mm，并且從齒頂上的尖鎖邊緣到尖銳邊緣的距離為 0.3mm。下游的凹槽輥比上游的凹槽輥運動快5%。通常發(fā)現(xiàn)，這樣小的速度差異有助于 使浮雕(分段拉伸)均勻。緊接著這些凹槽輥，將管狀膜通過一對具有環(huán)形齒頂?shù)拈g距為 15mm的嚙合的從動凹槽輥，以適合于將精細的褶皺轉(zhuǎn)變成更粗糙的褶皺，而不需進行任何 其它的分段拉伸。當分段拉伸發(fā)生于縱向拉伸之前的時侯，通常發(fā)現(xiàn)這也有助于使產(chǎn)品均 勻。如在概述中所提及的那樣，縱向拉伸優(yōu)選是在皺褶狀態(tài)開始的，然而發(fā)現(xiàn)在到拉伸輥的 途中非常細小的皺褶傾向于變化并且形成更不規(guī)則且粗糙的皺褶。粗糙但是均勻打褶的管膜繼續(xù)前進到一系列從動的光滑輥，這些輥被保持在所提 及的溫度40°C，并且適合于以2 4 1的比率拉伸該膜。從這個單元開始，該膜前進到一 系列穩(wěn)定輥，在這些穩(wěn)定輥中將該膜在90°C穩(wěn)定化而不進行任何進一步的拉伸，在水冷輥 上將該膜冷卻到約20°C，并且最后將膜卷繞起來。在一單獨的生產(chǎn)線中，以45°的角度螺旋切割具有浮凸和薄幅的管狀定向膜，并 且在第三條單獨的生產(chǎn)線中在壓力和約100°c的溫度下將兩片這樣螺旋切割的膜交錯層 壓。在輥縫上游避免了收縮，并且當層壓板離開輥縫時允許收縮。將層壓壓力調(diào)整到較低 的值，以獲得最大的抗撕裂擴展性而不破壞該結(jié)構(gòu)。因此，該層壓板全部以浮凸與浮凸結(jié)合 的形式被相對牢固地結(jié)合。一部分主要是縱向定向的膜也被用來制備這種類型的交錯層壓板，在這種類型的 層壓板中，板層A在機器方向定向，板層B在橫向方向定向。為了實驗室目的以簡單方式制 備這樣的板層B，將主要是縱向定向的膜切割成相對短的段，并且將多個這樣的段熱封到一 起，以使定向為橫向的。將板層A和板層B層壓到一起，然后使它們在與上述提到的45°切 割膜試樣相同的裝置和相同的工藝條件下收縮。所產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)顯示于顯微照片圖1中。層壓和收縮是用圖11所示的實驗室裝置進行的，并且現(xiàn)在將對其進行進一步詳 細地描述。在空轉(zhuǎn)輥(10)上將板層A和B集合到一起，使其在空轉(zhuǎn)的傳遞輥(11)上通過，這樣做的作用是避免在通往層壓輥(12)和(13)的途中起皺。輥(12)是鋼輥，而輥(13)涂 覆有硬度為約70 ShoreA的橡膠。將這兩個輥都加熱，以使A和B的“夾層結(jié)構(gòu)”達到希望 的層壓溫度，在該例子中該溫度為所提及的約100°C。對A和B在層壓壓力下進入輥(12) 和(13)之間的輥縫之前跟隨輥(12)的距離進行調(diào)整，以獲得弱結(jié)合，同時在輥縫之前的收 縮最小。在層壓之后，A和B仍然跟隨熱輥(12)經(jīng)過相對長的距離，以被進一步加熱并且 在兩個方向上進一步收縮。該層壓板經(jīng)過空轉(zhuǎn)的傳遞輥(14)，并且被卷在卷軸(15)上。將卷繞張力保持的盡可能低，在給定的加熱條件下允許盡可能高的收縮。該結(jié)合體系是圖3所描述的被稱作結(jié)合體系1的體系。例子 2
擠出一約0. 15mm厚的2層管膜，該膜的組成如下主層，占總體的約80%:熔體流動指數(shù)=0. 2并且密度=約0. 95g ml—1的HDPE。外表面層=層壓層，占總體的約20% 在約95 °C開始熔融的乙烯共聚物。吹脹比約1 2 1。在約30°C以約3 1的比例縱向拉伸該鋪開的管狀膜，所述比例是在松弛和加熱 穩(wěn)定之后測得的。如本領(lǐng)域所知道的那樣，該拉伸是在非常緊密間隔的拉伸輥之間以多個 步驟進行的。在拉伸之后，測得該膜的規(guī)格為約0. 040mm。該冷拉伸的管狀膜被用于在該例 子和例子3中所生產(chǎn)的所有交錯層壓的試樣。如下進行對比試驗a)鋪平的縱向定向管膜被“半原纖化”，以45°角螺旋切割，然后被交錯層壓，b)與a)相似的程序，除了該膜不被“半原纖化”以外，c)相似于程序a)，但是切割角為63°，這是本發(fā)明人通常優(yōu)選的，d)與C)相似的程序，除了該膜不被“半原纖化的”以外?！鞍朐w化”(凹槽輥之間的分段拉伸)是如例子1中所描述的那樣進行的，但是 應(yīng)該注意，在例子1中該半原纖化是在縱向冷拉伸之前進行的，而在該例子(和接下來的例 子)中是在縱向冷拉伸之后進行的。層壓加上收縮是如例子1中所解釋的那樣進行的，除 了在層壓過程中膜溫度稍微較高，即105°c。該結(jié)合體系是在說明書中被稱為結(jié)合體系1的 結(jié)合體系。工藝條件和測試結(jié)果的細節(jié)顯示于例子5后面的表中。在這里，“半原纖化的”和 “沒有半原纖化的”試樣之間的比較是基于通過改進的切口撕裂測試測量的抗撕裂擴展性。 與ASTM方法相比，改進在于較高的撕裂速度(參見表)以及不同的樣品尺寸，即試樣尺寸 IOOmmX IOOmm并且切口深度30mm。這些表中所呈現(xiàn)的撕裂測試的結(jié)果顯示了由“半原纖 化”生產(chǎn)的較薄幅的顯著的正面效果。除此之外，沒有“半原纖化的”試樣顯示了非常強的 彎曲趨勢，而“半原纖化的”試樣幾乎不顯示這樣的趨勢。最后，由于浮凸和較薄幅中微孔 隙的不同外觀，“半原纖化的”試樣顯示了雅致的織物狀圖案。該織物狀外觀的效果相對較 弱，其可以是優(yōu)選的，但是如果希望得到占支配地位的織物狀外觀的話，可以通過在擠出工 藝中加入顏料來達到。在顯微鏡中對橫截面的檢查顯示了薄幅的厚度平均為相鄰浮凸厚度的30%，而薄 幅的寬度平均為相鄰浮凸寬度的30%，從而薄幅的體積是浮凸體積的約9%。例子3除了現(xiàn)在層壓過程是通過圖3所說明的被稱為“結(jié)合體系3”的點結(jié)合方式進行的 以外，該例子是像例子2那樣進行的。僅僅對以63°角切割的膜進行層壓。如在例子2中 那樣，對比了具有“半原纖化的”板層的交錯層壓板和具有“沒有半原纖化的”板層的交錯 層壓板。
層壓/收縮過程和裝置與例子1中所描述的參考圖11的過程和裝置的不同之處 在于，其中輥(12)和(13)適合于產(chǎn)生點結(jié)合。層壓輥(12)是具有間距為1.5mm的環(huán)形凹 槽的凹槽輥，其具有0.5mm厚的平坦齒頂。涂布了橡膠的層壓輥(13)也是凹槽輥，但是其 具有軸向延伸的凹槽，間距為約1.5mm，并且具有約0.7mm厚的平坦齒頂。這些齒的硬度為 約 70 ShoreA0在層壓的過程中，板層的溫度被調(diào)整到1050°C。層壓壓力和將層壓膜從輥(13)牽 引的張力保持得很低。如下選擇對比試驗e)鋪平的縱向定向管狀膜被“半原纖化”，以63°角螺旋切割，然后被交錯層壓，f)除了該膜不被“半原纖化”以外，進行與e)相似的程序。 在例子5后面的表中呈現(xiàn)了該工藝和快速撕裂的抗撕裂擴展性形式的對比測試 結(jié)果的其它細節(jié)。也是在該例子中，“半原纖化的”試樣在這方面比“沒有半原纖化的”試樣 明顯更強。當在顯微鏡下研究的時候，發(fā)現(xiàn)薄幅和浮凸的尺寸等于在例子2中所發(fā)現(xiàn)的尺 寸。例子 4該例子描述了根據(jù)本發(fā)明的非常薄的交錯層壓板的生產(chǎn)，結(jié)合體系是圖3中所描 述的被稱為“結(jié)合體系2”的結(jié)合體系。所擠出的管狀膜的厚度僅僅為0. 015mm。組成主層，占總體的60%:d = 0. 95 并且 m. f. i. = 0 2 的 HDPE。內(nèi)表面層(熱封層)，占總體的20% m. f. i. =1.0的LLDPE外表面層(層壓層)，85%LLDPE(m.f.i = l·0)+15%茂金屬LLDPE(m·f·i·= 1. 0)。該茂金屬LLDPE具有約50-60°C的熔融范圍。在擠出過程中的吹脹比為約2 1 并且拉伸比為約40 1。該鋪平管是在生產(chǎn)線中縱向拉伸的，其中首先使其具有微小的皺 褶。這樣的“打褶拉伸”已經(jīng)在概述中提及了。該拉伸發(fā)生于直徑僅為約30mm的涂布有橡 膠的輥之間，這些輥由更大的輥支撐。在該拉伸之后，完全如在例子2和3中那樣將該管狀膜“半原纖化”，然后以63° 的角度對其螺旋切割。沒有收縮的層壓是通過圖12所示的裝置并作為單獨的第一層壓過程進行的，并 且后層壓加收縮過程是通過圖11中所示的裝置進行的。圖12的裝置不同于圖11的裝置，區(qū)別在于第一層壓對置輥(16)，它涂布了橡膠 并且沒有被加熱，其用來消除空氣滯留并且使板層與熱輥(12)良好的接觸。通過氣動裝置 (17)，輥(16)輕輕地壓向輥(12)。層壓板的最終規(guī)格為19 μ m，在該例子中，在層壓過程中膜溫度僅僅為70°C，以避免不規(guī)則收縮。用圖11的裝 置進行后層壓(即，較強結(jié)合)，其中將層壓板加熱到約90°C。該過程的其它細節(jié)呈現(xiàn)于表 中。所生產(chǎn)的交錯層壓板具有19 μ m的平均規(guī)格。
在顯微鏡下對橫截面進行的檢驗顯示薄幅的厚度平均為相鄰浮凸厚度的25%，并 且薄幅的寬度平均為相鄰浮凸寬度的20%，從而薄幅的體積為浮凸體積的約5%。例子 5該例子描述了根據(jù)本發(fā)明相似薄的交錯層壓板的生產(chǎn)，但是結(jié)合體系是圖3中所 描述的被稱為“結(jié)合體系5”的體系。關(guān)于膜的組成、擠出條件和“半原纖化”，該例子類似于例子4，但是層壓是用圖11 的裝置在70°C進行的，幾乎沒有收縮。沒有實施后層壓和后收縮。為了獲得合適的、不太高也不太低的結(jié)合強度，共擠出 層壓層中茂金屬LLDPE的含量在例子4中為15%，而在該例子中被增加到30%。層壓板的最終規(guī)格19 μ m。當在顯微鏡下研究的時候，薄幅和浮凸的尺寸等于在例子4中所發(fā)現(xiàn)的尺寸。撕裂結(jié)果表m. d.=機器方向t.d.=橫向方向d.d.=對角方向a)切割角45°，沒有“被半原纖化”，光滑層壓輥，最終規(guī)格0. 08mmb)切割角45°，“被半原纖化”，光滑層壓輥，最終規(guī)格0.06mmc)切割角63°，沒有“被半原纖化”，光滑層壓輥，最終規(guī)格0.08mmd)切割角63°，“被半原纖化”，光滑層壓輥，最終規(guī)格0.06mme)切割角63°，沒有“被半原纖化”，波紋層壓輥，最終規(guī)格0. 08mmf)切割角63°，“被半原纖化”，波紋層壓輥，最終規(guī)格0.06mm撕裂速度每秒15cm。在“改進(％)”的計算中，考慮到了通過“半原纖化”完成的規(guī)格25%的減小量。
拉伸和收縮的測量表該百分數(shù)涉及在所述的工藝步驟之前所擠出膜的尺寸。收縮和拉伸的測量表tA 例子例子例子2例子2例子2例子2例子3例子3 4 5 試樣試樣試樣試樣試樣試樣f)
權(quán)利要求
一種分段拉伸膜的方法，膜之前已在基本上縱向上進行定向，通過分段拉伸使膜形成橫向定向，形成了平行、線性延伸的較薄幅處在較厚浮凸之間的圖案，橫向定向采用了至少一對相互嚙合的凹槽輥，凹槽輥具有環(huán)形凹槽或螺旋凹槽，凹槽輥適于在垂直于機器方向或相對于機器方向成小角度的方向上拉伸膜，其特征在于，在每對凹槽輥的至少一個凹槽輥的凹槽表面上各個齒頂均具有兩個尖銳邊緣，拉伸在該尖銳邊緣上進行。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，每個凹槽輥上凹槽表面上的各個齒頂均 具有兩個尖銳邊緣，拉伸在該尖銳邊緣上進行。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，凹槽輥的間距小于5mm，優(yōu)選在約 0. 8-1. 2mm之間，并且所述齒頂上兩個邊緣中的一個到另一個的距離優(yōu)選為約0. 3-0. 5mm, 并且尖銳邊緣的曲率半徑優(yōu)選在20-50 μ m的范圍內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項所述的方法，其特征在于，在該分段拉伸之前或之后，該板 層受到第二凹槽輥之間的第二分段拉伸，所述的第二凹槽輥a)在每一個齒頂上僅僅形成一個拉伸區(qū)，b)在操作條件下具有與第一凹槽輥完全相同的間距，并且c)與第一凹槽輥精確對準，以至于由第二凹槽輥形成的每一個拉伸區(qū)都落在形成在第 一凹槽輥的一個齒頂?shù)倪吘壣系膬蓚€拉伸區(qū)之間或者與這兩個拉伸區(qū)相連。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項所述的方法，其特征在于，所述的兩個邊緣是突出的，以將 板層與凹槽輥之間的接觸限制到齒頂?shù)倪吘壊糠帧?br> 6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，將凹槽輥加熱，例如加熱到約60-80°C，同 時在較低溫度例如約20-45°C將幅引入到輥中，以在凹槽輥齒頂?shù)倪吘壊糠稚线x擇性地加 熱該板層。
全文摘要
交錯層壓板是由兩個定向的的熱塑性聚合物材料板層形成的，這兩個板層布置成它們的定向方向相互相交，這兩個板層被熱封到一起。每一個板層都是半原纖化的，即其是由雙軸定向材料構(gòu)成的線性薄區(qū)域和該較薄區(qū)域之間的較厚線性浮凸構(gòu)成的。幅主要是通過在浮凸(較厚區(qū)域)的交叉點形成的結(jié)合來密封的。浮凸的陣列具有少于2mm的間隔。該層壓板具有改進的美學和強度性能。用于形成該交錯層壓板的方法包括分段拉伸該材料來形成較薄區(qū)域，并且描述了包括相互嚙合的凹槽拉伸輥的裝置，這些輥具有尖銳邊緣的齒頂。
文檔編號B29C55/18GK101837638SQ20101016675
公開日2010年9月22日 申請日期2006年5月11日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月11日
發(fā)明者奧利-本特·拉斯馬森 申請人:奧利-本特·拉斯馬森