專利名稱：用于共擠出多個流體層的模具、系統(tǒng)和方法
技術領域：
本發(fā)明涉及共擠出模具，且更具體地涉及包含微層組件以及一個或多個分配板的共擠出模具，以制造具有微層和更厚的常規(guī)膜層的共擠出膜。
背景技術：
共擠出是通過將兩種或多種熔融聚合物一起放置到模具中來制造多層塑料(聚合物)膜的技術，其中聚合物成形為大致管狀或平面形狀(以成層形式并置)、并被推出模具中的環(huán)形或槽形開口。一旦在模具之外，仍熔融的多層膜暴露于具有一定溫度的環(huán)境中，所述溫度保持低于膜的組成聚合物層的熔點，從而導致層在冷卻并固化時熔融結合到一起。多層膜的厚度在從模具露出時通常在50-200密耳的范圍內，但是膜在最終固化之前通常被拉伸以便膨脹其表面面積并且將其最終厚度減少至在從大約0. 5至大約50密耳的范圍內。常規(guī)多層膜通常具有3-10個層；在拉伸和變薄之前，即當仍處于模具中時，每個這種層的厚度通常在大約20-100密耳的范圍內。微層擠出是通過減少膜的組成層的厚度來增加針對給定膜厚度的多層膜中層的總數(shù)量的技術。因此，雖然常規(guī)膜層通常在模具內范圍為20-100密耳(即，在拉伸和變薄之前)，但是微層通常具有在大約1-20密耳范圍內的“模內”厚度。由此，微層膜可具有遠大于10個層，例如20、30、40、50、或更多的層。相比于具有更少數(shù)量的更厚層構成的常規(guī)膜而言，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)這種微層膜提供一些有益屬性，例如，改進的機械性質，例如良好彎曲的抗裂和抗穿孔性能。對于許多應用，期望的是將更厚的常規(guī)層與微層組合。對于諸如熱密封和防濫用的功能而言，這種較厚的層通常比微層更優(yōu)越。不幸的是，已經(jīng)證實難以將薄層(例如微層)與相對厚的層的流組合以使得保持薄層的物理整體性和獨立性質。這主要是因為界面流不穩(wěn)定造成的，當微層在模具中與更厚層合并時面臨這種界面流不穩(wěn)定。這種界面流不穩(wěn)定是由在微層上流動的更厚層的更強大側轉力導致的，該側轉力源自更厚層相對于微層的更高質量流率。作為微層的整體和獨立特征的結果的損失消除或甚至根除其有益性質。因此，本領域需要一種改進的模具，其允許微層組合常規(guī)更厚層，使得保持微層的整體性和獨立性質。

發(fā)明內容
該需求被本發(fā)明滿足，本發(fā)明在一方面提供一種用于共擠出多個流體層的模具， 其包括
a.主成型桿；
b.一個或多個分配板，所述板中的每個具有流體入口和流體出口，每個所述板的流體出口與所述主成型桿流體連通并且構造成將流體層沉積到所述主成型桿上面；和
c.微層組件，其包括(1)微層成型桿；和
(2)多個微層分配板，所述微層板中的每個具有流體入口和流體出口，每個所述微層板的流體出口與所述微層成型桿流體連通并且構造成將流體微層沉積到所述微層成型桿上面，所述微層板布置成提供預定順序，微層以所述預定順序沉積到所述微層成型桿上面以在所述微層成型桿上形成基本上統(tǒng)一的微層流體塊體(mass)，
其中，所述微層成型桿與所述主成型桿流體連通，使得所述微層流體塊體從所述微層成型桿流動并且到達所述主成型桿上面。本發(fā)明的另一方面涉及一種用于共擠出多個流體層的系統(tǒng)，其包括如上所述的模具；以及一個或多個擠出機，其與所述模具流體連通以向所述模具供應一種或多種流體。本發(fā)明的其它方面涉及一種共擠出多個流體層的方法，包括
a.將流體引導通過分配板并且到達主成型桿上面，所述分配板具有流體入口和流體出口，所述板的流體出口與所述主成型桿流體連通并且構造成使得所述流體沉積到所述主成型桿上面成為層；
b.通過將至少一種附加流體引導通過微層組件而在微層成型桿上形成基本上統(tǒng)一的微層流體塊體，所述微層組件包括多個微層分配板，每個所述微層板具有流體入口和流體出口，每個所述微層板的流體出口與所述微層成型桿流體連通并且構造成將流體微層沉積到所述微層成型桿上面，所述微層板布置成提供預定順序，微層以所述預定順序沉積到所述微層成型桿上面；以及
c.將微層流體塊體從所述微層成型桿引導并且到達所述主成型桿上面，以將所述微層流體塊體與來自于所述分配板的所述流體層合并。本發(fā)明的這些以及其它方面和特征通過參考下述描述和附圖將被更好地理解。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的用于共擠出多個流體層的系統(tǒng)10的示意圖，包括模具12 ； 圖2是圖1所示的模具12的截面圖3是模具12中的一個微層板48的平面圖； 圖4是如圖3所示的微層板48的截面圖；以及
圖5是模具12的放大截面圖，示出了來自于微層板48和分配板32的組合流。
具體實施例方式圖1示意性地示出了用于共擠出多個流體層的根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)10。系統(tǒng)10通常包括模具12以及與模具12流體連通的一個或多個擠出機1 和14b，用于向模具供應一種或多種流體。在典型應用中，模具12共擠出的流體層可包括一種或多種熔融熱塑性聚合物。這種聚合物的示例包括聚烯烴、聚酯(例如，PET)、聚苯乙烯、聚酰胺同聚物和共聚物(例如， PA6、PA12、PA6/12等)、聚碳酸酯等等。在聚烯烴族中，可使用各種聚乙烯同聚物和共聚物， 以及聚丙烯同聚物和共聚物(例如，丙烯/乙烯共聚物)。聚乙烯共聚物可包括低密度聚乙烯(LDPE)和高密度聚乙烯(HDPE)。合適的聚乙烯共聚物可包括各種范圍的聚合物，例如，離聚物、乙烯/醋酸乙烯酯(EVA)、乙烯/乙烯醇(EVOH)以及乙烯/α烯烴，包括異質(Zeigler-Natta催化)和均質(金屬茂絡合、單引用催化)乙烯/α烯烴共聚物。乙烯/ α 烯烴共聚物是乙烯與選自C3至C2tl α烯烴(例如，1- 丁烯、1-戊烯、1-己烯、1-辛烯、甲基戊烯等等)的一種或多種共聚用單體的共聚物，包括線性低密度聚乙烯(LLDPE)、線性中密度聚乙烯(LMDPE )、極低密度聚乙烯(VLDPE )和超低密度聚乙烯(ULDPE )。如常規(guī)的，聚合材料可以固態(tài)(例如，具有小球和薄片形式)經(jīng)由相應料斗16a、b被供應到擠出機14a、b。擠出機14a、b保持在足以將固態(tài)聚合物轉化為熔融態(tài)的溫度，且擠出機內的內部螺釘(未示出)將熔融聚合物經(jīng)由相應管道18a、b移動到模具12中并通過該模具12。如將在下文更詳細說明的，在模具12內，熔融聚合物被轉化為薄膜層，且每層被疊加、組合到一起并且在排出端20從模具驅出，即“共擠出”，以形成管狀多層膜22。管狀多層膜22在排出端20從模具12露出之后就暴露于環(huán)境空氣或類似環(huán)境中，該環(huán)境的溫度足夠低以導致熔融聚合物從液態(tài)過渡為固態(tài)，所述膜從所述熔融聚合物形成。通過提供液體淬火浴(未示出)并接著將膜導向通過這種浴，可實現(xiàn)膜的附加冷卻/淬火。于是，固化管狀膜22被會聚裝置M (例如，如圖所示的V形導向機構)折疊 (collapse)，所述會聚裝置包含輥陣列以利于膜22從其穿過。如圖所示，可采用一對反向旋轉的驅動輥25a、b，以將膜22拉動通過會聚裝置M。于是，得到的折疊管狀膜22可通過膜卷繞裝置觀被卷繞成輥26，如圖所示。輥沈上的膜22隨后可被解繞以便使用(例如，用于包裝)或者用于進一步加工，例如，拉伸定向、輻照或其它常規(guī)膜加工技術，所述加工技術用于賦予膜的旨在終端應用所需的期望屬性?，F(xiàn)參照圖2，進一步詳細地描述了模具12。如上所述，模具12適于共擠出多個流體層，并且通常包括主成型桿30、一個或多個分配板32以及微層組件34。在當前示意的模具中，包括五個分配板32，分別以附圖標記32a_e示出。需要時可包括更多或更少數(shù)量的分配板32。模具12中分配板的數(shù)量可根據(jù)需要范圍可為例如從1至20、或甚至大于20。每個分配板32具有流體入口 36和流體出口 38(在板32b中未示出流體入口)。每個分配板32的流體出口 38與主成型桿30流體連通，并且還構造成將流體層沉積在主成型桿上。分配板32可如美國專利No. 5，076，776那樣地構造成，所述專利以引用的方式全文結合到本文。如在No. 5，076，776中描述的，分配板32可具有一個或多個螺旋狀流體流通道40，以將流體從流體入口 36引導并且經(jīng)由流體出口 38到達主成型桿30上面。當流體沿著通道40前進時，通道逐漸變淺，使得流體被強制采用逐漸變薄的型面。流體出口 38通常提供相對窄的流體流通路，使得流出板的流體具有對應于流體出口 38的厚度的最終期望厚度。還可采用其它通道構造，例如超環(huán)面形狀通道；如美國專利No. 4，832，589中公開的非對稱超環(huán)面；心形通道；例如在美國專利No. 6，409，953中公開的圓錐形板上的螺旋形通道等等。通道可具有所示的半圓形或半橢圓形截面，或者可具有更完整的形狀，例如橢圓或圓形的截面形狀。在一些實施例中，分配板32可具有大致環(huán)形的形狀，使得流體出口 38形成大致環(huán)狀結構，其強制流經(jīng)板的流體采用環(huán)狀的形式。這種流體出口 38的環(huán)狀結構結合其靠近主成型桿30導致流經(jīng)板32的流體在流體沉積到桿30上時采用圓柱形狀。因此，每個分配板 32的每個流體流在主成型桿30上形成不同的圓柱層。分配板32的流體出口 38與主成型桿30間隔開，以形成環(huán)形通路42。這種間距的程度足以容納沿著成型桿30流動的同心流體層的體積。
分配板32布置在模具12中的順序確定流體層沉積到主成型桿30上的順序。例如，如果所有五個分配板32a_e都供應有流體，那么來自板3 的流體將首先沉積到主成型桿30上面，使得這種流體將直接接觸桿30。要沉積到成型桿上面的下一層將來自分配板 32b。該層將沉積到來自于板32a的流體層上面。接下來，來自于板32c的流體將沉積到來自于板32b的流體的上面。如果在模具中不存在微層組件34，那么要沉積的下一層將來自于分配板32d，其會成層到來自于板32c的流體層的上面。最后，因此要沉積的最后且最外的層將來自于板32e。在該示例中(再次，省略微層組件34)，從模具露出的得到管狀膜22 將具有五個不同層，其可布置成結合到一起的五個同心圓柱。因此，可理解的是，來自于分配板32的流體層直接(例如，來自于分配板32a的要沉積第一層)或間接(例如，來自于分配板32b-e的第二以及后續(xù)層)沉積到主成型桿30上如上所述，管狀多層膜22在排出端20從模具12露出。因此，排出端20可包括環(huán)形排出開口 44，以允許管狀膜22穿出模具。這種環(huán)形排出開口通常稱為“模具唇緣”。如所示意的，環(huán)形排出開口 44的直徑可大于環(huán)形通路42的直徑，例如以將管狀膜22的直徑增加至期望程度。這具有如下效果，即相對于這種層在環(huán)形通路42中其駐留時間期間的厚度而言，減少構成管狀膜22的每個同心層的厚度。替代性地，環(huán)形排出開口 44的直徑可小于環(huán)形通路42的直徑。微層組件34通常包括微層成型桿46和多個微層分配板48。在當前所述的實施例中，示出了十五個微層分配板48a-o。需要時可包括更多或更少數(shù)量的微層分配板48。微層組件34中微層分配板48的數(shù)量可根據(jù)需要在例如從1至50、或甚至大于50的范圍內。 在本發(fā)明的許多實施例中，微層組件34中微層分配板48的數(shù)量將是至少大約5，例如10、 15、20、25、30、35、40、45、50等等，或者在前述數(shù)值之間的任何數(shù)量的板。每個微層板48具有流體入口 50和流體出口 52。每個微層板48的流體出口 52 與微層成型桿46流體連通，并且構造成將流體微層沉積到微層成型桿上面。類似于分配板 32，微層板48還可如上述結合的美國專利No. 5，076，776中所述那樣地構造。例如，如圖3所示，微層板48可具有螺旋狀流體流通道54，其經(jīng)由流體入口 50 供應有流體。替代性地，在板48中可采用另外兩個流體流通道，其可從分離的流體入口或單一流體入口供給。還可采用其它通道構造，例如超環(huán)面形狀通道；如美國專利No. 4，832，589中公開的非對稱超環(huán)面；心形通道；例如在美國專利No. 6，409，953中公開的圓錐形板上的螺旋形通道等等。通道可具有所示的半圓形或半橢圓形截面，或者可具有更完整的形狀，例如橢圓或圓形的截面形狀。與流動通道M所選擇的具體構造或樣式無關，其功能是將流體入口 50與流體出口 52連接，使得通過微層組件34的流體的流動從大致流狀軸向流動轉化為朝向微層成型桿46的大致膜狀的會聚徑向流動。如圖3所示的微層板48可通過兩種方式完成該功能。 首先，通道M朝向板的中心螺旋向內，且因此將流體從位于板周邊附近的流體入口 50朝向位于板中心附近的流體出口 52引導。其次，通道M可制成在通道接近流體出口 52時具有逐漸變淺的深度。這具有這樣的效果，導致流經(jīng)通道M的一些流體溢出該通道并且以相對平坦的膜狀流形式朝向流體出口 52徑向向內前進?？稍谝绯鰠^(qū)域53中出現(xiàn)這種徑向向內流，該溢出區(qū)域可位于通道M的間隔螺旋區(qū)段之間。如圖4所示，溢出區(qū)域53可形成為板48中的下陷區(qū)段，即相對于在板的周邊的較厚非下陷區(qū)域55下陷。如圖3所示，溢流區(qū)域 53在臺階狀沉口(st印-down) 57開始并且例如朝向流體出口 52在通道M的螺旋線之間螺旋向內。非下陷周邊區(qū)域陽抵接板或者板上面的其它結構，例如如圖2和圖5所示，并且因此防止流體流動到板的周邊之外。由此，非下陷周邊區(qū)域55強制進入板的流體朝向流體出口 52徑向向內流動。因此，臺階狀沉口 57表示在“無流動”周邊區(qū)域55與“流動”區(qū)域53和M之間的分界線或分界區(qū)域。保持在通道M中并且到達通道端部56的流體直接流動到流體出口 52中。流體出口 52大致提供相對窄的流體流通路且通常確定流出微層板48的微層的厚度。流體出口 52的厚度且因此從其流動穿過的微層的厚度可例如通過在出口 52處的板表面與板或在出口 52處正好在板表面上方的其它結構(例如，岐管76或78)的底部之間的間距來確定。繼續(xù)參照圖2-3，每個微層分配板48可具有延伸通過該板的孔58?？?8可基本上定位在每個微層板48的中心，其中每個板的流體出口 52定位成相鄰于這種孔58。由此， 微層成型桿46可延伸通過每個微層分配板48的孔58。采用這種構造，微層分配板48可具有大致環(huán)形的形狀，使得流體出口 52形成大致環(huán)形結構，其強制流經(jīng)板的流體以徑向會聚的環(huán)狀流樣式離開板。流體出口 52的這種環(huán)狀結構結合其靠近微層成型桿46導致離開微層板48的流體在流體沉積到微層桿46上面時采用圓柱形狀。因此，來自于每個微層分配板48的每個流體流在微層成型桿46上沉積不同的圓柱微層。微層板48可布置成提供預定順序，微層按照該順序沉積到微層成型桿46上面。例如，如果所有十五個微層分配板48a-o都供應有流體，那么來自于板48a的微層將首先沉積到微層成型桿46上面，使得這種微層將直接接觸桿46。要沉積到成型桿上面的下一微層將來自于微層板48b。該微層將沉積到來自于板48a的微層上面。接下來，來自于微層板48c 的流體將沉積到來自于板48b的微層的上面，等等。因此，要沉積的最后且最外的微層來自于板48ο。由此，微層以基本上統(tǒng)一、微層流體塊體60 (見圖5)的形式沉積到微層成型桿 46上面。在本示例中，這種微層流體塊體60會包括高達十五個不同微層(在桿46的下游端)，其布置成以預定順序(基于微層板48a-o的順序)在微層成型桿46上結合并流動到一起的十五個同心圓柱微層。 因此，可理解的是，來自于微層分配板48的流體層直接(例如，來自于微層板48a 的要沉積的第一層)或者間接(例如，來自于微層板48b-o的第二以及后續(xù)層)沉積到微層成型桿46上面。在每個微層板48中的孔58優(yōu)選地直徑足夠大，以將微層板48的流體出口 52與微層成型桿46足夠間隔開以形成用于微層的環(huán)形通路62 (圖2)。這種間距的程度優(yōu)選地足以容納沿著微層桿46流動的同心微層的體積。 根據(jù)本發(fā)明，微層成型桿46與主成型桿30流體連通，使得微層流體塊體60從微層成型桿46流動并且到達主成型桿30上面。這可在圖5中看出，其中來自于微層組件34 的微層流體塊體60示出從微層成型桿46流動并且到達主成型桿30上面。微層桿46與主桿30之間的流體連通可通過在模具12中包括環(huán)形傳送間隙64來實現(xiàn)，該間隙位于用于微層桿46的環(huán)形通路62與用于主桿30的環(huán)形通路42之間(也可見圖2)。這種傳送間隙64 允許微層流體塊體60流出環(huán)形通路62并且進入到用于主成型桿30的環(huán)形通路42中。由此，來自于微層板48的微層作為統(tǒng)一塊體被引入到來自于分配板32的更厚流體層的通常更大按體積計的流中。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，照這樣將微層流與較厚流體層結合最小化界面流不穩(wěn)定的有害影響，其通常使得難以將薄層與相對厚的層的流組合，使得保持物理整體性和薄層的獨立性質。微層成型桿46允許來自于微層板48的微層以相對平穩(wěn)的方式組裝成微層流體塊體 60，即不經(jīng)受從分配板32流動的較厚層的更強大側轉力。當微層組裝成在桿46上的統(tǒng)一流體塊體60，則最小化了將每層合并到流體塊體60上所產生的界面流不穩(wěn)定性，因為所有微層具有類似的厚度，即，相對于來自于分配板32的流體層的較大厚度。當完全組裝時，微層流體塊體60進入在主桿30上的來自于分配板32的較厚層的流，其中質量流率更緊密地接近這種更厚層的質量流率，藉此增加流體塊體60中的微層的能力，以保持其物理整體性和獨立物理性質。如圖2所示，主成型桿30和微層成型桿46可在模具12中彼此基本上同軸對齊， 例如，微層成型桿46在主成型桿30之外。該構造提供用于模具12的相對緊湊構造，其在嚴格空間限制方面是十分有利的，該嚴格空間限制存在于許多商業(yè)共擠出系統(tǒng)的操作環(huán)境中。例如，主成型桿30與微層成型桿46的同軸對齊允許分配板32和微層組件34沿著主成型桿軸向定位，如圖2所示。這減少了模具12的寬度并且還允許來自于分配板32和微層組件34兩者的流體在軸向(例如，在沿著主成型桿30和微層成型桿46的平行路徑中) 流動，接著一起沿著傳送間隙64下游的主桿30流動，在此處微層流體塊體60從微層桿46 流動并且到達主桿30以與來自于分配板32的流體層會合。這種構造還允許模具12以各種不同構造來設定，以產生具有厚層和微層的期望組合的共擠出膜。例如，一個或多個分配板32可位于微層組件34的上游。在該實施例中， 在微層流體塊體60沉積到主桿30上面之前，來自于該上游分配板的流體層沉積到主成型桿30上面。參照圖2，可以看出，分配板32a-c位于在模具12中的微層組件34的上游。因此，來自于這種上游分配板32a-c的流體層65被插在微層流體塊體60與主成型桿30之間 (見圖5)。替代性地，微層組件34可位于分配板32的上游，即，在替代性實施例中分配板可位于微層組件34的下游。因此，來自于微層組件34的微層(即，微層流體塊體60)將在來自于下游分配板32的流體層沉積到其上之前沉積到主成型桿30上面。參照圖2，可以看出，微層組件34位于模具12中分配板32d-e的上游。還如圖5所示，微層流體塊體60因而被插在來自于這種分配板32d-e的流體層70與主成型桿30之間。如圖2所示，微層組件34還可定位在一個或多個上游分配板(例如，板32a_c)與一個或多個下游分配板(例如，板32d_e)之間。在該實施例中，來自于上游板32a_c的流體首先沉積到主桿30上面，之后沉積來自于微層組件34的微層流體塊體60、接著進一步沉積來自于下游板32d-e的流體。在得到的多層膜中，來自于微層組件34的微層被夾在來自于上游板32a_c和下游板32d_e的較厚層之間。作為進一步變型，模具12可包括一個或多個附加微層組件，其可與微層組件34相同或者可具有不同構造，例如不同數(shù)量的微層板。在該實施例中，任何這種附加微層組件可與主成型桿30同軸對齊，并且可定位在微層組件34的上游和/或下游，如圖2所示。這種附加微層組件可用于代替分配板32或在分配板32之外被使用。因此，附加微層組件可相鄰于微層組件34定位，或者可通過一個或多個分配板32從這種組件34間隔開。如果在模具12中包括兩個或多個微層組件，這種組件也可能被夾在上游和下游分配板之間，例如在上游板32a_c和下游板32d_e之間，如圖2所示。在本發(fā)明的許多實施例中，微層板48中的大多數(shù)或全部的厚度小于分配板32的厚度。因此，例如分配板32可具有在從大約0.5至大約2英寸范圍內的厚度T1 (見圖5)， 例如大于0. 5英寸、例如0. 501或更大、0. 502或更大、0. 503或更大等等，或者小于2，例如 1. 999或更小、1. 998或更小等等，例如在從大約0. 501 M 1. 999英寸、從0. 502至1. 998英寸等等。微層分配板48的厚度T2可在從大約0. 1至大約0. 5英寸的范圍內，例如大于0. 1、 例如0. 101或更大、0. 102或更大等等，或者小于0. 5，例如0. 499或更小、0. 498或更小等等，例如在從大約0. 101至0.499英寸、從0. 102至0.498英寸等等。這種厚度范圍決不旨在以任何方式限制，而僅是示意典型示例。并非所有分配板32必須具有相同的厚度，并非所有微層板48必須具有相同的厚度。例如，在組件34的微層板的最下游的微層板48ο可比其它微層板更厚，以容納傾斜的接觸表面66，所述傾斜接觸表面可用于利于將微層流體塊體60傳送通過環(huán)形間隙64并且到達主成型桿30上面。同樣如圖5所示，流出板48的每個微層的厚度“Μ”對應于每個微層從其露出的流體出口 52的厚度。從微層板48流動的微層用虛線箭頭68在圖5中示意性地示出。類似地，流出板32的每個相對厚流體層的厚度“D”對應于每個這種層從其露出的流體出口 38的厚度(見圖5)。從分配板32流動的相對厚流體層用虛線箭頭70在圖5中示意性地示出。通常，微層的厚度M將小于來自于分配板32的流體層的厚度D。這種微層相對于來自于分配板32的流體層越薄，對于給定總膜厚度而言就有越多的這種微層可被包括在多層膜中。來自于每個微層板48的微層厚度M將通常在大約1-20密耳(1密耳=0. 001英寸)的范圍內，例如大于1密耳、大于2密耳、大于3密耳等等，小于20密耳、小于19密耳、 小于18密耳等等，例如在從2至19密耳之間、3至18密耳之間、4至17密耳之間等等。來自于每個分配板32的厚度D將通常在大約20-100密耳的范圍內，例如大于20密耳、大于 21密耳、大于22密耳等等，小于100密耳、小于90密耳、小于80密耳、小于70密耳、小于 60密耳等等，例如在20至50密耳之間、21至49密耳之間、22至48密耳之間、23至47密耳之間等等。前述厚度決不旨在以任何方式限制本發(fā)明的范圍，并且被提供成僅用于描述目的。M=D的比可在從大約1 :1至大約1 :8變化，例如大于1 :1、大于1 :1. 1、大于1 1.2、大于1 :2、大于1 :3等等，小于1 :8、小于1 :7. 9、小于1 :7. 8、小于1 :7、小于1 :6等等， 例如在 1 1. 1 - 1 :7. 9 之間、1 1. 2 - 1 :7. 8 之間、1 2 - 1 :7 之間、1 3 - 1 :6 之間、1 4
-1 :5之間等等。厚度M在從微層板48流動的微層68之中可相同或不同，以實現(xiàn)在得到膜的微層區(qū)段中的期望層厚度分配。類似地，厚度D在從分配板32流動的更厚層70之中可相同或不同，以實現(xiàn)在得到膜的“厚層區(qū)段”中的期望層厚度分配。在流體向下游流動通過模具時 (例如，如圖2所示在熔化管件在環(huán)形排出開口 44膨脹時)和/或在管狀膜的進一步下游加工(例如，拉伸、定向或以其它方式膨脹管件)以實現(xiàn)最終期望膜厚度和/或在膜中賦予期望性質時，層厚度M和D通常將變化。這種下游加工技術是本領域已知的。通過板的流體流率還將對于對應膜層的最終下游厚度具有影響。往回參照圖1-2，可理解的是，根據(jù)本發(fā)明的共擠出多個流體層的方法包括步驟
a.將一種或多種流體引導通過一個或多個分配板32并且到達模具12中的主成型桿 30上面；
b.通過將至少一種附加流體引導通過微層組件34而在微層成型桿46上形成基本上統(tǒng)一的微層流體塊體60 ；以及
c.將微層流體塊體60從微層成型桿46引導并到達主成型桿30上面，以將微層流體塊體60與來自于分配板32的流體層合并。如上所述，分配板32和微層板48優(yōu)選地具有環(huán)形構造，使得主成型桿30和微層桿46穿過板的中心以接收被引導到板中的流體。流體可從擠出機(例如，擠出機14a、b)供應。流體可經(jīng)由豎直供應通路72被引導到模具12中，所述豎直供應通路72接收來自于供給管道18的流體并且將這種流體引導到模具板32和48中。為此目的，板可具有例如如圖 3所示靠近板的周邊的一個或多個通孔74，其可對齊以提供豎直通路72，流體可通過該豎直通路被引導到一個或多個下游板。雖然在圖3中示出了三個通孔74，但是在需要時可采用更多或更少的數(shù)量，例如取決于所采用的擠出機的數(shù)量。一般而言，一個供應通路72可用于每個擠出機14，所述擠出機將流體供應到模具12。擠出機14可圍繞模具的周邊排列，例如類似于輪子供給到輪轂中的輪輻，其中模具位于輪轂位置。參照圖1，模具12可包括主岐管76，以經(jīng)由供給管道18從擠出機14接收流體流； 并接著將這種流體引導到指定豎直供應通路72中，以便將所述流體輸送到預期分配板32 和/或微層板48。微層組件34能可選地包括微層岐管78，以經(jīng)由供給管道82 (圖1中以虛線示出)接收從一個或多個附加擠出機80引導的流體。在圖1-2示意的示例中，擠出機14b將流體(例如，第一熔融聚合物)經(jīng)由管道18b 和主岐管76直接輸送到分配板3 的流體入口 36中。在當前描述的實施例中，分配板3 接收來自于擠出機14b的所有輸出，即，使得模具12中的剩余板和微層板(如果有的話)從其它擠出機供應。替代性地，分配板32a的流體入口 36可構造成包含出口端口，以允許供應流體的一部分傳送通過以到達定位在分配板3 下游的一個或多個附加板(例如，分配板32和/或微層板48)。例如，相對于所述微層板48如圖3-4所示，出口端口 84可形成在板的流體入口 50的基部。這種出口端口 84允許輸送到板48的流體的流動分流一些流體流入到通道M 中，而其余部分傳送通過板用于輸送到一個或多個附加下游板48和/或32。在分配板32 的流體入口 36的基部中可包括類似出口端口。經(jīng)由相鄰板中的通孔74 (見圖5)、或經(jīng)由其它裝置(例如，側向流供應板)，可實現(xiàn)將流體輸送通過出口端口 84 (或通過分配板32中的類似的出口端口)，以在需要時將流體以軸向、徑向和/或切向方向引導通過模具12，以到達其預期目的地。經(jīng)由擠出機和供應管道和/或在圖2中未示出的通孔，分配板32b_c被供應有流體。在圖5中示出了來自于分配板32a-c的沿著主成型桿30的流體流，如附圖標記65所
7J\ ο如圖1-2所示，通過擠出機1 和80，微層組件34被供應有流體。具體地說，經(jīng)由
11供應管道18a和豎直管道和/或通路72，微層板48a、c、e、g、i、k、m和ο由擠出機14a供應。經(jīng)由供給管道82和豎直供應通路86，微層板48b、d、f、h、j、i和η由擠出機80供應有流體。在所述實施例中，豎直通路86起始于微層岐管78并且將流體僅在微層組件34中輸送。相比之下，豎直通路72起始于岐管76，延伸通過分配板32a-c (經(jīng)由在這種板中對齊的通孔74)，并在最后達到微層板48a之前經(jīng)由岐管通路79進一步延伸通過岐管78。來自于擠出機14a和豎直通路72的流體在流體入口 50處進入微層板48a。一些流體從入口 50傳送并進入到通道M中(用于在第一微層要沉積到桿46上時最終沉積到微層桿46上)，而流體的剩余部分可經(jīng)由出口端口 84傳送通過板48a。微層板48b可定向 (即，旋轉)，使得通孔74定位在微層板48a的出口端口 84下面，使得流出出口端口 84的流體流動通過微層板48b并且不進入到其通道M中。微層板48c可定位成使得其流體入口 50處于與微層板48a相同的位置，使得流出微層板48b的通孔74的流體流動到板48c的入口 50中。該流體中的一些流入到板48c的通道M中，而流體中的一些經(jīng)由出口端口 84 傳送通過板、傳送通過下一板48d的通孔74并且由下一微層板48e的流體入口 50接收，其中一些流體流入到通道M中且一些流體經(jīng)由出口端口 84傳送出板。來自于擠出機1 的流體繼續(xù)按照這種方式分配到剩余板48g、i、k和m，出了微層板48ο外，其不具有出口端口 84使得流體不傳送通過板48ο，除了經(jīng)由通道M和流體出口 52以外。以類似的方式，來自于擠出機80和豎直通路86的流體經(jīng)由通孔74傳送通過微層板48a，并在其流體入口 50進入微層板48b。該流體中的一些流動通過通道M并且在出口 52離開板，以變成要沉積到微層桿46上面(在來自于板48a的微層的上面)的第二微層，而流體的剩余部分經(jīng)由出口端口 84傳送通過板。這種流體可經(jīng)由通孔74傳送通過微層板 48c，并且經(jīng)由其入口 50與板48c的通孔74合適對齊而輸送到板48d，來自于擠出機80的流體傳送通過該通孔74。該流體分配過程可針對板48f、h、j和i繼續(xù)，直到流體到達板 48η為止，所述板48η不具有出口端口 84使得流體除了經(jīng)由其流體出口 52以外不傳送通過該板。由此，包括來自于擠出機14a和80的交替流體的一系列微層可形成在微層桿46 上。例如，如果擠出機Ha供應EVOH且擠出機80供應PA6，那么得到的微層流體塊體60可具有結構
EV0H/PA6/EV0H/PA6/EV0H/PA6/EV0H/PA6/EV0H/PA6/EV0H/PA6/EV0H/PA6/EV0H 來自于擠出機Ha和80的流體可相同或不同，使得在微層流體塊體60中的得到微層可具有相同或不同成分?？蓛H采用一個擠出機，以向整個微層組件34供應流體，在該情形中，所有得到微層將具有相同的成分。替代性地，可使用三個或更多擠出機以向微層組件；34 供應流體，例如每個擠出機供應不同的流體，使得三個不同微層成分形成在微層流體塊體 60中，采用任何期望順序，例如abcabc、abbcabbc、abacabac等等。類似地，弓丨導通過分配板32的流體可與導向通過微層組件34的流體基本上相同。 替代性地，引導通過分配板32的流體可不同于引導通過微層組件的流體。得到的管狀膜可具有厚層和微層，其具有基本上相同的成分。替代性地，來自于分配板32的厚層中的一些可與來自于微層板48的微層中的一些或全部相同，而其余厚層可與微層中的一些或全部不同。在所示的示例中，未示出用于分配板32d_e的擠出機和供應通路。通過上游分配板32和/或微層板48的豎直供應通路72、86、通孔74和/或出口端口 84的合適布置，這種板中的一個或兩者可由擠出機14a、14b和/或80供應。替代性地，分配板32d_e中的一個或兩者可根本不由擠出機供應，或者可由分離擠出機供應，例如經(jīng)由板32a_c和微層組件34合適對齊的通孔74與主岐管76和延伸通過分配板32a-c和微層組件34的豎直供應通路72流體連通的擠出機，以產生通過模具12的流體傳輸通路，從而導向到分配板32d和 /或32e的流體入口 50。期望時，分配板32和/或微層板48中的一個或多個可從一個或多個擠出機直接供應流體，即，通過將流體例如從板的側面直接引導到板的流體入口中，而不會將流體首先規(guī)劃通過岐管76或78中的一個和/或不需要使用豎直供應通路72、86。一個或多個板32 和/或48的這種引導供給可用作岐管和豎直供應通路的替代或者除了使用岐管和豎直供應通路以外被使用，如圖2所示。為了描述和描述目的，已經(jīng)示出了本發(fā)明的優(yōu)選實施例的前述描述。這不旨在是詳盡的或者將本發(fā)明限制在所公開的精確形式，并且根據(jù)前述教導可能作出修改和變型或者可從本發(fā)明的實踐中得到修改和變型。
權利要求
1.一種用于共擠出多個流體層的模具，包括a.主成型桿；b.一個或多個分配板，所述板中的每個具有流體入口和流體出口，每個所述板的流體出口與所述主成型桿流體連通并且構造成將流體層沉積到所述主成型桿上面；和c.微層組件，其包括(1)微層成型桿；和(2)多個微層分配板，所述微層板中的每個具有流體入口和流體出口，每個所述微層板的流體出口與所述微層成型桿流體連通并且構造成將流體微層沉積到所述微層成型桿上面，所述微層板布置成提供預定順序，微層以所述預定順序沉積到所述微層成型桿上面以在所述微層成型桿上形成基本上統(tǒng)一的微層流體塊體，其中，所述微層成型桿與所述主成型桿流體連通，使得所述微層流體塊體從所述微層成型桿流動并且到達所述主成型桿上面。
2.根據(jù)權利要求1所述的模具，其中，所述分配板的厚度在從大約0.5英寸至大約2 英寸的范圍內，所述微層分配板的厚度在從大約0. 1至大約0. 5英寸的范圍內。
3.根據(jù)權利要求1所述的模具，其中，所述微層分配板具有一個或多個流動通道，所述流動通道將所述流體入口與所述流體出口連接，所述流動通道具有螺旋狀的構造。
4.根據(jù)權利要求1所述的模具，其中所述微層分配板的每個具有延伸通過所述板的孔；每個所述微層分配板的所述流體出口定位成相鄰于所述孔；以及所述微層成型桿延伸通過每個所述微層分配板的孔。
5.根據(jù)權利要求1所述的模具，其中，所述主成型桿和所述微層成型桿相對于彼此基本上同軸對齊。
6.根據(jù)權利要求5所述的模具，其中，所述微層成型桿在所述主成型桿的外部。
7.根據(jù)權利要求1所述的模具，其中所述分配板和所述微層組件沿著所述主成型桿軸向定位；以及來自于所述分配板和所述微層組件的流體沿著所述主成型桿在軸向上流動。
8.根據(jù)權利要求7所述的模具，其中，所述分配板位于所述微層組件的上游。
9.根據(jù)權利要求7所述的模具，其中，所述微層組件位于所述分配板的上游。
10.根據(jù)權利要求7所述的模具，其中，所述微層組件定位在一個或多個上游分配板與一個或多個下游分配板之間。
11.根據(jù)權利要求1所述的模具，其中，所述微層組件包括至少大約5個微層板。
12.根據(jù)權利要求1所述的模具，還包括一個或多個附加微層組件。
13.一種用于共擠出多個流體層的系統(tǒng)，包括 a.模具，其包括(1)主成型桿；(2)—個或多個分配板，所述板中的每個具有流體入口和流體出口，每個所述板的流體出口與所述主成型桿流體連通并且構造成將流體層沉積到所述主成型桿上面；和(3)微層組件，其包括 (a)微層成型桿；和(b)多個微層分配板，所述微層板中的每個具有流體入口和流體出口，每個所述微層板的流體出口與所述微層成型桿流體連通并且構造成將流體微層沉積到所述微層成型桿上面，所述微層板布置成提供預定順序，微層以所述預定順序沉積到所述微層成型桿上面以在所述微層成型桿上形成基本上統(tǒng)一的微層流體塊體，其中，所述微層成型桿與所述主成型桿流體連通，使得所述微層流體塊體從所述微層成型桿流動并且到達所述主成型桿上面；和b. 一個或多個擠出機，其與所述模具流體連通以向所述模具供應一種或多種流體。
14.一種共擠出多個流體層的方法，包括a.將流體引導通過分配板并且到達主成型桿上面，所述分配板具有流體入口和流體出口，所述板的流體出口與所述主成型桿流體連通并且構造成使得所述流體沉積到所述主成型桿上面成為層；b.通過將至少一種附加流體引導通過微層組件而在微層成型桿上形成基本上統(tǒng)一的微層流體塊體，所述微層組件包括多個微層分配板，每個所述微層板具有流體入口和流體出口，每個所述微層板的流體出口與所述微層成型桿流體連通并且構造成將流體微層沉積到所述微層成型桿上面，所述微層板布置成提供預定順序，微層以所述預定順序沉積到所述微層成型桿上面；以及c.將所述微層流體塊體從所述微層成型桿引導并且到達所述主成型桿上面，以將所述微層流體塊體與來自于所述分配板的所述流體層合并。
15.根據(jù)權利要求14所述的方法，其中，引導通過所述分配板的流體與引導通過所述微層組件的流體基本上相同。
16.根據(jù)權利要求14所述的方法，其中，引導通過所述分配板的流體與引導通過所述微層組件的流體不同。
17.根據(jù)權利要求14所述的方法，其中，在將所述微層流體塊體沉積到所述主成型桿上面之前將來自于所述分配板的所述流體層沉積到所述主成型桿上面，使得來自于所述分配板的所述流體層插在所述微層流體塊體與所述主成型桿之間。
18.根據(jù)權利要求14所述的方法，其中，在將來自于所述分配板的所述流體層沉積到所述主成型桿上面之前將所述微層流體塊體沉積到所述主成型桿上面，使得微層流體塊體插在來自于所述分配板的所述流體層與所述主成型桿之間。
19.根據(jù)權利要求14所述的方法，其中，每個所述微層具有厚度M，來自于所述分配板的所述流體層具有厚度D，且所述M :D的比在從大約1 :1至大約1 8的范圍內。
全文摘要
用于共擠出多個流體層的模具(12)通常包括主成型桿(30)、一個或多個分配板(32)以及微層組件(34)。微層組件(34)包括微層成型桿(46)和多個微層分配板(48)。
文檔編號B29C47/06GK102223995SQ200980146596
公開日2011年10月19日 申請日期2009年9月15日 優(yōu)先權日2008年9月23日
發(fā)明者A·L·蒂蒙斯, B·E·韋布斯特, L·E·羅伯茨 申請人:克里奧瓦克公司