[发明专利]用于螺旋切割管状薄膜的方法和设备

说明书

在由可定向的聚合物材料制成的定向薄膜的交错层合物的制造中，过程中的一个步骤通常是螺旋切割管状薄膜，该管状薄膜已经大体上沿其纵向方向定向。由此形成非管状薄膜，其主要方向与薄膜的新纵向方向形成大于0°而小于90°的角度，例如45°定向。然后，可以连续地层合两个或更多个这种偏置定向薄膜，它们的主要定向方向彼此交错。纵向定向薄膜还可以包含在层合中。

WO08/006858（Rasmussen）中充分描述了生产交错层合物的整个过程，从挤出到层合且包括层合，并且描述了该过程中存在的一些问题。已经在工业上用于交错层合物的薄膜的聚合物组分主要基于HDPE、LLDPE（和这两者的混合物）或结晶PP。

要求1954的优先权的GB816607（Rasmussen）中描述了在交错层合物的制造过程中对定向管状薄膜实施螺旋切割的基本专利。例如从要求保护方法的US5248366（Rasmussen）和要求保护设备的US5361469（Rasmussen），获知实施螺旋切割的具体实践方法以及用于该目的的设备。这两个专利的描述实际上是相同的。

根据该方法，退绕的平折薄膜使得退绕装置处于转动状态，并且通过控制充气至确实的管状（圆柱形）形状。管通过空气的压力而得到加强。该管前进至中空切割心轴且在中空切割心轴上继续前进，该中空切割心轴的直径稍稍小于充气的管的直径。用于充气的空气通过该中空心轴吹入到管状薄膜中，并且通过心轴表面和薄膜之间的窄空间流出。由此，在心轴上运动的薄膜变得是空气润滑的。

管状薄膜与退绕器件一起转动，从而，管状薄膜上的每个点在心轴的表面上沿螺旋路径运动。相对于心轴处于稳定位置的刀具将薄膜切割成非管状形状，并且薄膜从心轴排出。其新的纵向方向将与其起始纵向方向形成一定的角度。

已知的螺旋切割过程中的这些步骤与本发明结合使用，并且它们将在主要的方法权利要求的引言中被更精确地描述。将会看到，具有两种可供选择的方式，标记为a）和b），以实现管状薄膜绕其轴线的转动。就这一点而言，上述美国专利中附图的研究将方便理解权利要求的语言。每个专利的图1中示出了途径a），而每个专利的图2和3中示出了途径b）。

根据上述美国专利的方法和设备还包括用于控制平折管在充气区域中的前进和伸展的器件。如所述专利中所描述的，这些器件被驱动并且包括一对从动带，或者包括平行从动带的两个阵列，或者包括具有小直径（至少在被驱动的每个阵列中的下游辊子）的平行辊子的两个阵列，或者对于较窄的平折管而言简单地包括一对从动圆筒状辊子。在各种情况下，这些被驱动的支撑器件传送薄膜，使得薄膜从平折形式伸展为椭圆形形式。在已经离开支撑器件的情况下，薄膜在不受支撑的情况下、在内部空气压力的影响下从椭圆形逐渐变化成圆形形状。与本发明有关的是，这种传送器件仅仅只是可选的，然而在某些情况下是优选的。

对螺旋切割纵向定向的管状聚合物薄膜的改进在WO09/090208（Rasmussen）中有所提及，并且是WO2010/015512的目的，WO2010/015512在本申请的优先权日当天或之前还没有公开。根据该改进，管状平折薄膜在从卷轴排出与开始充气之间在“转鼓式”退绕架中被纵向地拉伸，并且薄膜在螺旋切割之后被稳定。与本发明有关的是，在“转鼓式”退绕架中的拉伸也是可选的，但是如以下将要解释的，当以偏置的单轴定向方向制造特别薄的薄膜时，这两个发明的组合可能是非常有利的。

上述螺旋切割方法（不考虑“转鼓式”退绕机中的拉伸）已经在工业上成功应用了超过20年，然而，当待切割的薄膜的规格已经低于大约20-30微米或充气的管状薄膜管的半径已经高时，出现了问题。在这种情况下，发现在管内侧需要太高的空气压力来重复强化薄膜，“太高”意思是不管所述传送器件，该压力将产生不规则的横向拉伸或者甚至撕裂管状薄膜。这对于利用交错层合技术而言是严重的限制，原因是交错层合提供的强度特性的增大理想地应当用来通过生产非常薄但仍然足够强的薄膜材料而节省原材料。

根据本发明的方法的特征在于，当充气的薄膜朝向心轴前进时或当充气的薄膜经过心轴的上游端时，或者在这两种情况下，该充气的薄膜由运动支撑器件支撑，该运动支撑器件围绕管状薄膜的外侧设置成大致圆形布置。

通过这种预防措施，可以极大地减小充气的管上的扭矩效果，并且可以基本上降低管内侧的压力。此外，显著地增大了螺旋切割的精度，从而可以减少由边缘修整形成的废料。这具有重要的经济意义。