用于模块化盘片共挤模具的层序列中继器模块及其产品的制作方法
【专利说明】
[0001] 本申请是申请日为2013年3月15日、申请号为201310187873. 3、名称为"用于模 块化盘片共挤模具的层序列中继器模块及其产品"的发明申请的分案申请。
技术领域
[0002] 本发明涉及一种层序列中继器模块及其产品，该中继器模块用于环形模具，该环 形模具用于挤压热塑性材料。更具体地，本发明涉及用于环形共挤模具的薄环形盘片的组 件及其多层产品。
【背景技术】
[0003] 环形模具一例如共挤吹膜模具用于通过热塑性熔体（以下简称"熔体"）形成多层 产品，例如吹塑薄膜。通常，模块化共挤吹膜模具包括由单元（cell)组件形成的模块。每 个单元通常包括若干环形盘片，并且生成多层产品的一层。因为每个单元通常仅生产一层， 用于生产多层产品的传统模块化环形模具随着更多层数的增加而趋于变得笨重。
[0004] 在过去的20年中，共挤吹膜模具已经发展了越来越多的层数，以将利于提高性能 或者膜特性的多种材料组合，从而制成独特的特种薄膜。如今大多数薄膜处于7至11层的 范围之内。所有产品在厚度性能上有所不同，但是所有产品可以被称为能够制成包含微型 比例层的膜（以下简称"微型层")。
[0005] 环形共挤膜、管状材料和型坯在总厚度方面可以变化到熔体从模具中汲取的程 度。熔体汲取得越快其就越薄。总的膜厚度之内的相应微型膜在厚度上同样按比例地受到 汲取的影响。所以任何微型层的绝对厚度是一个移动目标并且最好以相对厚度来表示。标 准共挤膜内的微型层在相对厚度上通常在总厚度的1%至100%范围内变化。在聚合物熔体 开始降解之前，所述限制与吹塑生产线（film line)的总产出率和模具系统内熔体的最大 驻留时间相关。
[0006] 例如，由传统或者模块化环形模具生产的典型10-毫寸(密尔）厚的多层产品内的 层被认为是微型层，并且通常，所述微型层的厚度在大约〇. 1毫寸至大约10毫寸的范围内， 并且传统和模块化的环形模具通常生成具有大约7至11层的多层产品。因为在模块化环 形模具内生产微型层的单元相对来说较厚，多层产品中的微型层数量的增加通常会不期望 地增加包含这些单元的模块的总厚度。其他传统的环形模具也具有相似的尺寸限制。
[0007] 存在用于生产具有更多更薄层的多层产品的改善的模块化环形模具的持续需求。 存在具有更大量层数的多层产品的持续需求，所述层生成协同物质的响应，比如模仿混合 物的特性，而不会出现与混合物相关的不相容问题。还需要是薄膜具有非常薄的纳米层束， 该纳米层束分散在微型层的基质内，使得纳米层形式的多种材料的协同行为不会由于高强 度密封性能的损失而受到阻碍。最后，存在对多层产品的持续需求，所述多层产品具有很多 层，所述层被挤成表现大多数环形共挤模具的特征的厚度或高度尺寸。
【发明内容】
[0008] 本发明涉及一种环形共挤模具的层序列中继器模块。本发明的层序列中继器模块 包括薄环形盘片的组件，所述组件包括至少一个第一封盖盘片，至少一个分配盘片，至少一 个第二封盖盘片，至少一个中继器盘片和至少一个散布器盘片。期望地是，根据需要，本发 明的层序列中继器模块可包括一个或多个每种上述所列的盘片。在本发明的优选实施方式 中，整个层序列中继器模块和/或其任何组成盘片是一次性的和可单独更换的。
[0009] 本发明的层序列中继器模块能够结合到环形共挤模具的现有模块中，或者，可替 代地或附加地，其可以是环形共挤模具内的可分开组装及拆卸的部件。
[0010] 在一种实施方式中，所述层序列中继器模块在其入口端包括一个前向分配区，并 且在其出口端包括一个反向分配区。每个分配区包括一个分配盘片，所述分配盘片夹在第 一封盖盘片和第二封盖盘片之间。每个分配区分配一种熔体并且引导所分配的熔体流向层 序列中继器模块的中继器盘片和散布器盘片的内部通道和/或开口，借此每个熔体形成一 层或多层。前向分配区将其分配的熔体流向前方引导。层序列中继器模块内的向前方向从 入口端延伸至出口端。反向分配区将其分配的熔体流向逆反方向引导。层序列中继器模块 内的逆反方向从出口端延伸至入口端。于是，在根据本发明所述的层序列中继器模块的至 少一种实施方式中，两种或多种熔体在相反的方向上流动。
[0011] 所述层序列中继器模块可包括附加的分配区，每个分配区分配至少一种附加的熔 体。每个附加的分配区可能是上述的前向分配区或反向分配区。在本发明的一个实施方式 中，层序列中继器模块仅包括一个或多个前向分配区并且无反向分配区。在本发明的另一 个实施方式中，层序列中继器模块仅包括一个或多个反向分配区并且无前向分配区。
[0012] 所述层序列中继器模块进一步包括一个或多个中继器盘片和一个或多个散布器 盘片。所述中继器盘片和散布器盘片交替地位于层序列中继器模块内并且从一个或多个分 配区和/或分配盘片中接收所分配的熔体。在包括前向分配区和反向分配区的层序列中继 器模块的一个实施方式中，所述散布器盘片和中继器盘片优选地位于两个分配区之间。
[0013] 在操作过程中，一种或多种恪体被送入第一封盖盘片的一个或多个进入孔口。从 第一封盖盘片，熔体被引导至层序列中继器模块的剩余盘片。具体地，所述熔体被引导至一 个或多个分配盘片。每个分配盘片分配一种熔体并且将来自分配盘片的多个分配出口的被 分配熔体引导至第二封盖盘片的相应的多个内部流动孔口和/或中继器盘片的多个内部 通路。分配之后，每个熔体分别在中继器盘片的内部通路和散布器盘片的内部通路的相应 选集内流动。具体地，每个中继器盘片具有多个内部通路，包括一个或多个内部通路选集， 其中每个内部通路的选集容纳一种熔体。在一个实施方式中，内部通路的选集包括八个内 部通路。相似地，每个散布器盘片具有多个内部孔口，包括一个或多个内部孔口的选集，其 中每个内部孔口的选集容纳一种熔体。在一个实施方式中，内部孔口的选集包括八个内部 孔口。期望地，内部通路的一个或多个选集与内部孔口的一个或多个选集相对应，例如以便 在层序列中继器模块内为每个熔体提供一个持续流动路径。每个散布器盘片进一步包括一 个与内部孔口的第一选集相连接的流动区域。由散布器盘片的内部孔口的第一选集接收的 熔体期望地形成为一层。通过将散布器盘片定位成使得内部孔口的第一选集接收所需的熔 体流，所述散布器盘片可以通过期望的熔体形成一层。散布器盘片期望地与中继器盘片交 替，因此每隔一个盘片是散布器盘片。
[0014] 因为散布器盘片和中继器盘片期望地在层序列中继器模块内交替，一个层可以由 每隔一个盘片形成。相应地，由于所述盘片的最小厚度，根据本发明所述的层序列中继器模 块导致其自身通过模具生成出多层产品，该模具与传统模具相比体积小很多。
[0015] 随着共挤膜产品内的层数增加和相应层厚度的减小，膜的特性随之而变。例如，所 述膜能够被制成25层的量级，其中每隔一层是弹性体。膜的特性与两种材料的物理混合物 接近，而不存在通常的不相容问题，例如出现光雾或降低物理性能。
[0016] 另一方面，将一个或多个较厚的层策略性地放置在非常多的较薄层内是有利的。 一个例子是：将得到一个更好的密封强度，尤其是在内层的层间结合强度比所需的密封强 度弱的情况下。因此，在同样的膜结构内部具有较厚和较薄层是极其理想的。
[0017] 为了更好地识别同样膜结构内的较厚和较薄层，在此使用厚度术语来识别本发明 所述的层序列中继器（LSR)模块的薄层。由于本发明的层序列中继器模块生产的较薄层的 厚度至少比相应的微型层厚度小大约10%，此处所述的这些层利用小一级的测量单位来定 义。下文中所述的"纳米层"是指通过本发明的层序列中继器模块形成的较薄层。纳米层 的厚度通常在亚微型范围内，以纳米计量。
[0018] 通常来说，纳米层将会在具有微型层作为主要材料的膜结构内出现，并且因此清 楚地通过下述事实识别：所述纳米层以纳米层束的形式呈现，每个纳米层比周围的微型薄 10%或者更多的数量级。
[0019] 存在这样一个区域，纳米层的厚度可接近于部分的周围微型层的厚度。这最有可 能发生在较厚层区域的1-10%厚度范围内。在模具和材料性能的限制条件下操作，发生重 叠是必然的结果。然而，纳米层束在微型层中分散的清晰可见的特征是独特的并且是由层 序列中继器模块生产的纳米层的可辨认特征。
[0020] 所述层序列中继器模块将被示出按照设计序列生产很多层，其以平行流动的方式 结合，其中每种材料允许以更慢更自然的方式流动，不会产生过大的应力。因为熔体流动承 受较小的操纵，生成的层的质量很高并且与周围微型层相似。层序列中继器模块的环形特 性也将其与层增大器区别开。从环形模具吹出的膜将具有比从平模具拉伸的膜更平衡的特 性。
[0021] 本发明的层序列中继器模块生成纳米等级的层（以下简称"纳米层")，与传统模块 化模具生成的微型层相比，该纳米层薄至少约10%且能够薄一个数量级。
[0022] 通过下面结合附图的详细描述，本领域技术人员将理解到其他优点。
【附图说明】
[0023] 图1是形成根据本发明的一个实施方式的层序列中继器模块的单元的并排排列 的盘片，包括通过两种熔体形成七个层的七个散布器盘片； 图2是图1所示的层序列中继器模块的单元的第一六个对齐盘片的分解立体图； 图3是形成根据本发明的一个实施方式的层序列中继器模块的单元的并排排列的盘 片，包括通过三种熔体形成十一个层的十一个散布器盘片； 图4是形成本发明的层序列中继器模块的单元的一个实施方式的反向分配区的并排 排列的盘片； 图5是形成本发明的层序列中继器模块的单元的一个实施方式的前向分配区的并排 排列的盘片； 图6是根据本发明的一个实施方式的分配盘片的俯视图，包括内部分配盘孔口的一个 选集； 图7是根据本发明的另一实施方式的分配盘片的俯视图，包括内部分配盘孔口的两个 选集； 图8是根据本发明的一个实施方式的中继器盘片的俯视图，包括一个终结点和内部通 路的两个选集； 图9是根据本发明的另一实施方式的中继器盘片的俯视图，包括内部通路的两个选集 并且无终结点； 图10是根据本发明的一个实施方式的散布器盘片的俯视图； 图11是根据本发明的另一实施方式的中继器盘片的俯视图，包括内部通路的三个选 集； 图12是包括本发明的层序列中继器模块的模具的剖面图； 图13是包括本发明的层序列中继器模块的模具的多层产品(表7中的样品8-16)在 100倍放大率下观察的剖面图，其中所述多层产品具有下列结构并且缩略词"EVOH"是指 "乙烯-乙烯醇"： 聚乙烯/聚乙烯/粘结剂/EVOH/粘结剂/EVOH/粘结剂/EVOH/粘结剂/EVOH/粘结剂 /EVOH/粘结剂/EVOH/粘结剂/EVOH/粘结剂/EVOH/粘结剂/EVOH/粘结剂/EVOH/粘结剂 /