[发明专利]聚合物片材的受压横向拉伸的工艺及设备

说明书

本发明涉及使聚合物片材在相互啮合的有槽轧辊之间通过而一举实现材料的横向拉伸与压缩的聚合物片材拉伸工艺与装置。

已知四十年来，材料的横向拉伸只是靠使膜料在有槽轧辊之间通过来实现的，这样的有槽轧辊的槽呈螺旋形或圆环形绕每一轧辊延伸，它包括一个槽底和每一侧的一个齿顶，以及从槽底延伸到齿顶的侧壁，当轧辊合拢其间的辊隙时，齿顶的啮合使材料被横向拉伸成基本上沿机器方向延伸的褶。褶是沿机器方向还是沿其对角线方向延伸取决于槽为圆环形还是螺旋形。

在所有这些方法中，即使在最大啮合点，膜料也是自由地悬在齿顶之间。如果齿顶比薄膜的厚度窄，齿顶的影响使拉伸主要发生在齿顶上，但是如果齿顶比较宽，则拉伸不规则地出现在齿顶之间。因此，该工序通常要重复几次，但仍会产生异型产品、且该型材不均匀。

在有些工艺中，辊槽的侧壁是向外斜的。例如在JP-B-4829386中给出这样一个设备，其中齿高为10毫米，相邻齿顶间距也是10毫米左右。在每一槽中，膜料在相应槽的槽底与齿顶(曲率半径为4毫米)之间受到挤压，但膜料在槽内其它位置显然没有受到压缩。所以在侧壁之间膜料不被挤压。这一步骤的主要目的似乎是单轴取向，这是因为双轴取向是在“全面”工艺(及JP-B-4619831的工艺)中靠使片材随后通过相互啮合的有轴向延伸的槽的轧辊之间得以实现的。在施瓦茨的US 4，116，892中也描述了通过侧壁外斜方式相互啮合的有槽轧辊来进行横向拉伸。

在这种工艺里，所有拉伸都由齿顶产生而外斜的侧壁几乎不起作用。一种被普遍认为更令人满意的设计有一竖直侧壁，因而使膜料在相互啮合的齿顶之间的自由移动有更大的空间。在GB1，526，722，1，526，723，尤其是1，526，724中有对这种设备的描述。

可惜在这种设备中齿顶间距不能太小，如2毫米以下，否则有使齿顶发生机械损坏的严重危险。另外，当齿顶相距较近，如2毫米或稍多时，只有比较薄的聚合物片材(例如200或300克／平方米以下)能被处理。

通常都希望尽量减小齿顶损坏的危险，并获得更均匀的断面和／或能拉伸较重材料，另外，最好也能一次通过便对片材实现比以前所能达到的更均匀的结果。这些目的不但对单片材横向拉伸是需要的，而且对适当片材的原纤维化及粘接叠层也都是需要的。

在本发明中，连续聚合物片材由以下工艺拉伸，它包括使材料通过相互啮合的有槽轧辊来进行横向拉幅，轧辊中的每一槽基本绕轧辊呈螺旋形或圆环形延伸，它包括一槽底、每侧的一个齿顶和在槽底与齿顶间延伸的外倾侧壁，片材因而被横向拉伸成基本上沿机器方向延伸的褶，相邻齿顶间距小于3毫米，相互啮合的槽的侧壁上有基本上相互平行的区段，通过压拢轧辊使片材主要在每对基本平行的侧壁区段之间被压缩，从而通过结合拉幅与压缩实现拉伸。

本发明的设备包括上面已详细说明的相互啮合的有槽轧辊，其中相邻齿顶间距小于3毫米，相互啮合的槽的侧壁有基本上相互平行的区段，设备包括压拢轧辊以在每对基本上相互平行的侧壁区段之间挤压片材的装置。

通过本发明能在拉伸样品均匀性方面明显得到改善，并提高强度特性(尤其是抗撕裂传播强度，抗刺穿强度和冲击强度)。对于厚膜，尤其是厚到不能被以前工艺满意地处理的膜，可用本发明处理，以给出型材规则而可接受的产品，而对较薄的膜的外理则可得到基本均匀、无齿廓的膜。

如果膜料在处理过程中被原纤维化(如处理前穿孔或依赖发泡或在膜中加细粒)便能得到更薄更均匀的原纤维化标样。在拉伸过程中粘接两片片材时，常能实现较好的粘接。齿顶损坏的危险也降低了。

本发明的横向拉伸可描述为一个横向压延过程，它既包括横向拉伸也包括压延，而以前工艺只包括拉伸。拉伸发生在膜料进入轧辊间的缝隙时，膜料在缝隙中时也常发生拉伸。压缩发生在两轧辊受压点。重要的是齿顶间距(沿轧辊轴向长度测量)应比较小，要小于3毫米，因为齿顶间距若大于此值，就得不到本发明的优点。实际上，间距通常约为2毫米或低于2毫米，因为在低于2毫米的间距值时能得到最好结果，间距增加，结果变坏。例如，2．5毫米对多数工序和材料常是一适宜的最大值。在这样小的齿顶间距下，每一侧壁的长度也不可避免地较小(一般小于2毫米)，这一点是很重要的。在压力下，片材在基本平行的表面之间的冷流动只能在一很短距离内进行。如果侧壁远长于2毫米，得到的膜结构将很不均匀。齿顶间距以及每个侧壁长度一般在1到2毫米的范围内。