具有交替的条带和股线的膜和用于制备其的设备和方法_2

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具有用于将流体材料引入所述腔体中的一者或多者中的入口端口。
[0044] 在一些实施例中,组装好的垫片(便利地通过螺栓连接在端块之间)还包括用于 支承垫片的歧管主体。歧管主体在其中具有至少一个(或多个(例如,两个或三个、四个或 更多个))歧管,该歧管具有出口。膨胀密封件(如,用铜及其合金制成)被设置成密封歧 管主体和垫片,使得膨胀密封件限定所述腔体中的至少一者的一部分(在一些实施例中, 第一腔体、第二腔体和第三腔体的一部分),并且使得膨胀密封件允许在歧管与腔体之间形 成管道。
[0045] 在一些实施例中,用于本文所述的模头的垫片具有介于50微米到125微米范围内 的厚度。通常,流体通道具有介于50微米到750微米范围内的厚度、以及小于5mm的高度 (通常针对逐渐减小的通道厚度优先选择较小的高度),但也可使用这些范围之外的厚度 和高度。在一些实施例中,流体通道可具有介于10微米到1.5毫米范围内的高度。对于具 有大厚度或直径的流体通道而言,数个较小厚度的垫片可堆叠在一起,或者可使用所需通 道宽度的单一垫片。
[0046] 紧紧地压缩垫片,以防止垫片之间出现间隙和聚合物渗漏。例如,通常使用直径为 12mm(0. 5英寸)的螺栓,并在挤出温度下将其紧固到其所推荐的额定扭矩。另外,垫片被对 准成提供从分配狭槽中的均匀挤出,因为不对准可导致股线成一角度从模头中挤出,其可 抑制条带和股线之间的粘合。为有助于对准,可在垫片中切割标引沟槽以接收键。另外,可 使用振动台来提供挤出顶端光滑表面的对准。
[0047] 股线和条带的尺寸可例如通过所挤出的聚合物(例如,材料、熔体粘度、添加剂和 分子量)、腔体中的压力、聚合物流的流速和/或通道的尺寸的组合来进行调整。
[0048] 根据本发明的模头的实施例中的一些实施例具有其中形成芯/皮型股线的垫片 子序列。此芯/皮型股线在一侧或两侧上粘合到条带。如下面将结合图6更具体地讨论, 这种模头可包括多个垫片,所述垫片包括多个垫片序列。这种序列可包括在第三腔体和分 配狭槽之间提供第三流体通道的垫片、提供从第二腔体延伸到分配狭槽的至少两个第二通 道的垫片,其中所述两个第二通道中的每个位于第三通道的相对纵向侧上,且所述两个第 二通道中的每个的尺寸在第三通道进入分配狭槽的点处大于第三通道。此允许外皮聚合物 组合物从第二通道流出以封装从第三通道进入分配狭槽的芯聚合物组合物。获得从第三通 道进入的芯聚合物组合物的良好封装部分地取决于形成外皮的聚合物组合物的熔体粘度。 通常,外皮形成聚合物组合物的较低熔体粘度改善芯的封装。另外,封装部分地取决于所述 至少两个第二通道的尺寸在第三通道进入分配狭槽的点处相对于第三通道更大的程度。通 常,增加第二通道的尺寸相对于相同尺寸的第三通道更大的程度将改善芯的封装。当通道 的尺寸和腔体内的压力被调控成使得外皮聚合物组合物和芯聚合物组合物在分配狭槽内 的流速彼此接近时,可获得好的效果。
[0049] 在实践本文所述的方法中,可以仅仅通过冷却来硬化聚合物组合物。此可便利地 通过(例如)使挤出膜或制品在冷冻表面(例如,冷冻辊)上骤冷来实现。在一些实施例 中,期望最大化骤冷的时间,以增加焊接线强度。
[0050] 在根据本发明的膜或制备根据本发明的膜的方法的一些实施例中,膜可沿至少 一个方向拉伸。当本文所公开的膜或挤出制品为例如不定长度的网时,沿纵向(其通常 为平行于条带和股线的方向)的单轴拉伸可通过在增速辊上方推动网来进行。例如分叉 轨和分叉盘的装置可用于横向(其通常为横向于条带和股线的方向)拉伸。允许热塑性 网的单轴、顺序双轴和同时双轴拉伸的通用拉伸方法利用平膜拉幅机设备。这种装置采 用以下方式沿着热塑性网的相对边缘使用多个夹片、夹钳或其它膜边缘抓握装置来抓握 热塑性网:使得通过沿着发散轨条以变化的速度推进抓握装置而获得在所需方向的单轴、 顺序双轴或同时双轴拉伸。在纵向增加夹片速度通常会导致纵向拉伸。可例如通过美国 专利7, 897, 078 (Petersen等人)和其中引用的参考文献所公开的方法和设备来完成单 轴和双轴拉伸。平膜拉幅机拉伸装置可例如从德国西格斯多夫的布鲁克纳机械有限公司 (Brilckner Maschinenbau GmbH, Siegsdorf,Germany)商购获得。
[0051] 根据本发明的和/或根据本发明制备的膜可在沿纵向或横向中的至少一者拉 伸之后具有拉伸诱导的分子取向(如,在条带中)。可通过形成条带的取向聚合物的双 折射特性的标准光谱分析来确定条带是否具有拉伸诱导的分子取向。具有拉伸诱导的 分子取向的条带或膜的其它部分也可被说成是双折射的,此意味着条带中的聚合物在 不同的方向上具有不同的有效折射率。在本专利申请中,在显微镜(以商品名"DMRXE" 得自德国韦茨拉尔市的Leica Microsystems股份有限公司(Leica Microsystems GmbH, Wetzlar, Germany))和数字 CCD 彩色相机(以商品名 "RETIGA EXi FAST 1394" 得 自加拿大不列颠哥伦比亚省萨里市的QImaging公司(Qlmaging, Surrey, BC, Canada))上 使用阻滞成像系统(以商品名"LC-PolScope"得自德国达姆施塔特市的Lot-Oriel股份 有限公司(Lot-Oriel GmbH&Co.,Darmstadt, Germany))来测量条带或膜的其它部分是否 具有拉伸诱导的分子取向。所述显微镜配备有得自麻萨诸塞州霍普金顿市的Cambridge Research&Instrumentation 公司(Cambridge Research&Instrumentation, Inc. , Hopkinto n,Mass)的546. 5nm干涉滤光片和IOX/0. 25物镜。通常观察到条带中的双折射度在已被 拉伸到塑性变形的程度的膜中高于在仅在纵向上具有熔融诱导的取向的膜中。拉伸诱导的 分子取向和熔融诱导的取向之间的双折射度差将为本领域的技术人员所理解。
[0052] 现在参见图2,示出了垫片4540的平面图。垫片4540可用于图6到图8所示的多 个垫片序列中。可用于这些序列中的其它垫片示于图3到图5中。垫片4540具有第一孔 隙4560a、第二孔隙4560b和第三孔隙4560c。当垫片4540如图9所示与其它垫片组装在一 起时,孔隙4560a将有助于限定第二腔体4562a,孔隙4560b将有助于限定第一腔体4562b, 并且孔隙4560c将有助于限定第三腔体4562c。如下文将更详细论述,腔体4562a和4562c 中的熔融聚合物可在股线中以皮/芯型布置方式挤出,并且腔体4562b中的熔融聚合物可 挤出为所述皮/芯型股线之间的条带以便形成本文所述的膜或膜制品。
[0053] 垫片4540具有数个孔47,以允许(例如)用于保持垫片4540和下文将描述的其 它垫片的螺栓进入组件。垫片4540在分配表面4567中具有分配开口 4566。分配开口 4566 可在图2A所示的展开图中更清楚地看到。看起来似乎不存在经由(例如)通道4568b从 腔体4562b到分配开口 4566的路径,但当完全组装好图6的序列时,该流动在垂直于绘图 平面的维度上具有路径。在图示实施例中,分配表面4567具有标引沟槽4580,所述沟槽可 以接收适当形状的键,以方便将各种不同的垫片组装成模头。垫片也可具有识别凹口 4582, 以帮助验证模头已按所需的方式组装好。垫片的此实施例具有肩部4590和4592,这些肩部 可有助于按下面将结合图9来清楚解释的方式安装组装好的模头。
[0054] 现在参见图3,示出了垫片4640的平面图。垫片4640具有第一孔隙4660a、第二孔 隙4660b和第三孔隙4660c。当垫片4640如图9所示与其它垫片组装在一起时,孔隙4660a 将有助于限定第二腔体4562a,孔隙4660b将有助于限定第一腔体4562b,且孔隙4660c将 有助于限定第三腔体4562c。与垫片4540类似,垫片4640具有分配表面4667,并且在此具 体实施例中,分配表面4667具有标引沟槽4680和识别凹口 4682。也与垫片4540类似,垫 片4640具有肩部4690和4692。看起来似乎不存在经由例如通道4668a从腔体4562a到分 配孔口 4666的路径,但当完全组装好图6的序列时,该流动在垂直于绘图平面的维度上具 有路径。分配开口 4666可在图3A所示的展开图中更清楚地看到。
[0055] 现在参见图4,示出了垫片4740的平面图。垫片4740具有第一孔隙4760a、第二孔 隙4760b和第三孔隙4760c。当垫片4740如图9所示与其它垫片组装在一起时,孔隙4760a 将有助于限定第二腔体4562a,孔隙4760b将有助于限定第一腔体4562b,并且孔隙4760c 将有助于限定第三腔体4562c。与垫片4540类似,垫片4740具有分配表面4767,并且在此 具体实施例中,分配表面4767具有标引沟槽4780和识别凹口 4782。也与垫片4540类似, 垫片4740具有肩部4790和4792。垫片4740具有分配开口 4766,但应当指出的是,此垫片 在分配开口 4766和腔体4562a、4562b或4562c中的任一者之间没有连接。如在下面的讨论 中将更全面理解,在其中出现垫片4740的位置中的一些中,分配孔口 4766后面的盲槽4794 帮助在由从垫片4840出现的第二聚合物组合物提供的芯周围成形从腔体4562a到外皮中 的材料流。盲槽4794和分配孔口 4766可在图4A所示的展开图中更清楚地看到。在其中 出现垫片4740的其它位置中,所述垫片用来调控区域内的分配狭槽对抗挤出流的阻力。这 也将在下文中更详细地讨论。
[0056] 现在参见图5,示出了垫片4840的平面图。垫片4840具有第一孔隙4860a、第二孔 隙4860b和第三孔隙4860c。当垫片4840如图9所示与其它垫片组装在一起时,孔隙4860a 将有助于限定第二腔体4562a,孔隙4860b将有助于限定第一腔体4562b,且孔隙4860c将 有助于限定第三腔体4562c。与垫片4540类似,垫片4840具有分配表面4867,并且在此具 体实施例中,分配表面4867具有标引沟槽4880和识别凹口 4882。也与垫片4540类似,垫 片4840具有肩部4890和4892。看起来似乎不存在经由(例如)通道4868c从腔体4562c 到分配孔口 4866的路径,但当完全组装好图6的序列时,该流动在垂直于绘图平面的维度 上具有路径。应当指出的是,通道4868c包括在分配孔口 4866的上游的颈缩4896,所述颈 缩可在图5A的展开图中更清楚地看到。结合图8将理解,颈缩4896帮助外皮完全围绕出 现的股线的芯。
[0057] 现在参见图6,示出了数个不同垫片重复序列(统称为200)的透视组装图,所述 垫片序列采用图2-5的垫片以便能够制备图1的膜制品100。应该指出的是,在图6中由 所述多个垫片中的分配开口 4566、4666、4766和4866共同形成的分配狭槽为跨模头的连续 开口。不存在没有分配开口的垫片,此将形成断裂使挤出的聚合物组合物形成分隔开的股 线。现在参见图7,示出了图6中一起示出的数个不同的垫片重复序列被分隔成制备上述结 合图1所述的数个区域的序列。更具体地讲,且从左到右,模头区212包括可挤出带状区域 112的四个垫片212a的重复序列的三个实例。模头区216包括一个垫片的一个实例。模头 区202包括可挤出条带110的四个垫片210的重复序列的四个实例。点缀有四个垫片210 的重复序列的是可挤出股线104的八个垫片的重复序列204的三个实例。模头区218包括 一个垫片的一个实例。最后,模头区214包括可挤出带状区域114的四个垫片214a的重复 序列的三个实例。模头区212、216、218和214因此带状区域112和114以及焊接线116和 118为任选的。
[0058] 在可挤出带状区域112的四个垫片212a的重复序列中,垫片4540(示于图2中) 的三个实例和随后的一个垫片4740(示于图4中)提供共四个垫片。垫片4540提供从第 一腔体4562a穿过通道4568b到由垫片4540中的分配开口 4566形成的分配狭槽的流动。 垫片4740中的盲槽4794允许从分配开口 4766分配第一聚合物组合物,但垫片4740用来 限制可用于制备带状区域112的模头区212中的第一聚合物组合物的流动,因为所述垫片 不连接到第二腔体4562b。结果是从分配开口 4766挤出的带状区域的部分中的膜的厚度减 小。图11示出了流动限制的示意图。
[0059] 在图11中,Q表示从可用于实施本文所公开的方法和设备的垫片序列的分配表面 300的聚合物流。QjPQ 2表示当使用不同垫片序列时通过分配孔口 301的聚合物流。提 供聚合物流Q2的垫片序列比提供聚合物流Q i的垫片序列具有更多的隔离垫片4740。这样 的结果是Q2小于Q1,并且导致膜的厚度减小。这样的厚度减小可能在挤出膜制品中几乎察 觉不到但可在沿横向方向拉伸带状区域112时,特别是在第一聚合物组合物中存在颜料或 增白剂时观察到。可通过改变垫片重复序列中的垫片4540的数量和/或垫片4740的数量 来改变第一聚合物组合物到带状区域的流动,并且如果垫片重复序列中所使用的垫片4740 的数量增加,则带状区域中的厚度差可变得更明显。其它控制带状区域中的膜的厚度的方 式亦可行。例如,带状区域中的分配狭槽的厚度、腔体4562b中的压力以及聚合物组合物的 选择均可影响带状区域的厚度。带状区域中的膜在紧邻焊接线(图1所示的116和118) 处较厚可能是有用的。
[0060] 现在参见图8,图7的模头区210和204的透视图被进一步分解以显露一些单独的 垫片。更具体地讲,模头区210被更清楚地示出为包括垫片4540的四个实例。另外,模头 区204被更清楚地示出为包括垫片4740的一个实例、垫片4640的一个实例、垫片4740的 一个实例、垫片4840的两个实例、垫片4740的一个实例、垫片4640的一个实例、以及垫片 4740的一个实例,从而构成共八个垫片。在此视图中,更容易理解股线104(图1中所见) 是如何形成的。再次参见图5,在垫片4840的这两个实例上存在颈缩4896允许沿着通道 4668a的流入物在通道4868c进入分配狭槽的点处具有大于通道4868c的尺寸。再次参见 图3和图4,垫片4740的这两个实例上的盲槽4794配合以允许来自沿着垫片4640的这两 个实例上的通道4668a的流入物包围来自垫片4840的这两个实例上的通道4868c的流入 物,从而产生具有围绕芯106的外皮108的股线104 (在图1中所见)。包括相对弹性的芯 106的股线104粘合到从垫片4540的这四个实例中的分配开口 4566出现的弹性相对较小 的条带110 (在图1所见)。
[0061] 现在参见图9,示出了安装座5230的分解透视图,所述安装座适用于由图6的垫 片序列的多次重复构成的挤出模头。安装座5230特别适于使用如图2至图8所示的垫片 4540、4640、4740和4840。然而,为了视觉上清晰,图9中仅示出了垫片4640的单个实例。 在两个端块5244a和5244b之间压缩图6的多个垫片重复序列。便利地,可使用贯穿螺栓 将垫片组装到端块5244a和5244b,从而穿过垫片4540、4640、4670和4680中的孔47。
[0062] 在这个实施例中,入口配件5250a、5250b和5250c为通过端块5244a和5244b到腔 体4562a、4562b和4562c的三股熔融聚合物流提供流动路径。压缩块5204具有凹口 5206, 所述凹口便利地接合垫片上的肩部(如,4640上的4690和4692)。当将安装座5230完全 组装好时,通过例如机螺栓将压缩块5204附接到后板5208。在组装中便利地设置了洞,用 于插入筒式加热器52。
[0063] 现在参见图10,示出了图9的安装座5230在部分组装状态下的透视图。几个垫片 (如,4640)处于其组装位置中以示出它们如何装配在安装座5230内,但为了视觉上清晰, 已省略了将构成组装好的模头的大多数垫片。
[0064] 虽然图2到图10中的每一者示出了包括多个垫片的挤出设备,但也可设想出,挤 出模头可被加工成具有来自第一腔体、第二腔体和第三腔体的相同的第一通道、第二通道 和第三通道而不使用多个垫片。所述通道可被加工成模头的各个区域或加工成例如可组装 以制备模头的块。此类块可具有最多至约5厘米或以上的厚度。这些构造中的任一者可用 于制备本文所公开的膜。
[0065] 根据本发明的挤出模头也可用于制备包括例如三种或更多
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