Перекрестный слоистый пластик из ориентированных пленок и способ и устройство для его изготовления

Перекрестный слоистый пластик из ориентированных пленок и способ и устройство для его изготовления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Данное изобретение относится к перекрестным слоистым пластикам, т.е. слоистым пластикам из пленок, из которых, по меньшей мере, две ориентированы одноосно или несбалансированно двуосно, и в которых главное направление ориентации в одной из этих пленок перекрещивает главное направление в другой пленке.

Перекрестные слоистые пластики из ориентированных пленок из синтетических полимерных материалов коммерчески изготавливаются с 1968 г., как описано в основном в GB-А-0792976 (Rasmussen) от 23 мая 1955 г. По имеющимся данным, годовое производство в мире в настоящее время достигает примерно 30 тысяч тонн. Перекрестные слоистые пластики применяются, в частности, в качестве промышленной тары, покрывных листов, брезента, оболочек бассейнов и аналогичных изделий.

По сравнению с обычными не ориентированными пленками, перекрестные слоистые пластики имеют лучшие свойства прочности относительно веса квадратного метра, и поскольку стоимость исходного материала является наиболее важной частью конечной стоимости, то технологию перекрестных слоистых пластиков можно использовать для уменьшения стоимости посредством сокращения веса. По сравнению с двуосно-ориентированной пленкой, перекрестные слоистые пластики, изготовленные (при соответствующих условиях) из аналогичных полимеров, проявляют лучшее сопротивление распространению разрыва.

Тем не менее, годовое производство в 30000 т показывает, что успех технологии перекрестных слоистых пластиков является ограниченным на рынке. Важной причиной этого является трудность сохранения высокого сопротивления распространению разрыва и одновременно соответствовать прочности соединения в относительно тонких слоистых пластиках, в то время как основное преимущество должно состоять в возможности снижения веса. Высокое сопротивление распространению разрыва в адекватно изготовленных перекрестных слоистых пластиках основано на местном расслаивании вокруг места, где распространяется разрыв. За счет несбалансированной ориентации в отдельных пленках и перекрещивания главных направлений ориентации, одна пленка проявляет тенденцию к распространению разрыва в одном направлении, а другая пленка проявляет тенденцию к распространению разрыва в другом направлении. За счет этого проявляется тенденция к устранению соединения в месте, где концентрируются силы, и если эта тенденция достаточно ярко выражена, то разрыв будет разветвляться при местном расслаивании, и влияние разрыва почти устраняется. За счет этого возникает (в обобщенном виде) «соревнование» между силами склеивания, которые пытаются противодействовать расслаиванию, и силами сцепления в каждой пленки, которые пытаются исключить разрыв или растекание в любом направлении, которое не параллельно главному направлению ориентации. Указанные силы склеивания не зависят (в обобщенном виде) от толщины пленок, в то время как указанные силы сцепления в основном пропорциональны толщине пленки при неизменных остальных параметрах. В результате этого «соревнования», «тонкие» перекрестные слоистые пластики проявляют либо слабое сопротивление распространению разрыва, либо относительно высокую тенденцию к расслаиванию. Это создает меньше проблем для перекрестных слоистых пластиков из «толстых» слоев. Для промышленных мешков с плотностью выше примерно 60-70 г/м², это «соревнование» обычно не вызывает серьезных проблем, поскольку заполненные мешки обычно не подвергаются действию сил расслаивании, что означает, что можно выбирать низкую прочность соединения, однако этот вопрос является очень важным, например, для брезентов, покрывных листов и аналогичных изделий, которые подвергаются повторному сгибанию во время использования, например, колеблются на ветру. На основе практического опыта изобретателем было установлено, что в брезенте, выполненном из двухслойного перекрестного слоистого пластика на основе комбинации типов LLDPE и HMWHDPE, каждая пленка должна иметь плотность, по меньшей мере, 45-50 г/м², в противном случае или прочность соединения или сопротивление распространению разрыва будут не приемлемыми для пользователя. Этот опыт относится к брезентам для «статичного» использования, где не происходит сильных колебаний на ветру. Для «динамического» использования, такого как покрывание грузовых автомобилей или товарных вагонов, где брезент подвергается сильным повторным колебаниям, необходима намного более высокая плотность. В пленке низкой плотности (например, плотности между примерно 15-50 гм^-2), предназначенной для конечного пользователя, имеется также потребность в высоком сопротивлении распространению разрыва в комбинации с хорошим соединением, поскольку такая прочность на разрыв является свойством, которое пользователь может легко оценить. Примерами таких пленок являются пленки для заворачивания потребительских товаров и различные виды пленок для домашнего хозяйства.

Предлагались различные способы для обеспечения адекватной комбинации прочности соединения и сопротивления распространению разрыва в перекрестно склеиваемых пленках. Все они описаны в WO03/074264 и все относятся к комбинации сильного или относительно сильного соединения в точках или линиях и слабого соединения или отсутствия соединения на остальной площади пленки. Из этого известного уровня техники лишь способ и структура, заявленные в указанном WO03/074264, имели промышленную важность.

Основной целью данного изобретения является улучшение сопротивления распространению разрыва в перекрестных слоистых пластиках, в частности, но не ограничиваясь этим, для обеспечения уменьшения плотности.

Второй целью является улучшение внешнего вида слоистого пластика, поскольку средний потребитель полимерной пленки и полиэтиленовых мешков в большинстве случаев основывает свой выбор на примитивном испытании на прочность и на впечатлении от внешнего вида, и обычно оценивает тонкую пленку как «дешевый пластик», независимо от ее объективно проявляемой прочности. Поэтому целью данного изобретения является улучшение внешнего вида посредством придания перекрестным слоистым пластикам из ориентированных пленок вид, подобный текстилю, а именно, с помощью средств, которые имеют также техническую функцию.

Что касается важности внешнего вида изделий, изготовленных из полимерных материалов, то следует обратить внимание на статью в журнале Modern Plastics от декабря 2002, стр. 50 «Внешний вид способствует бизнесу», в которой сказано: «вместо рассматривания наружной стороны лишь в качестве покрытия для компонентов, изготовители используют ее в качестве рыночного инструмента для дифференциации изделий и обеспечения персонализации».

Третьей целью изобретения является обеспечение значительной усадочной деформации после ламинирования без создания за счет этого скручивания или неравномерного сморщивания (к которому перекрестные слоистые пластики обычно проявляют тенденцию при возникновении сил усадочной деформации). Такая усадочная деформация дополнительно повышает сопротивление распространению разрыва, а также увеличивает пробивную прочность, поскольку подвергнутый усадке перекрестный слоистый пластик имеет определенную память состояния, в котором он был ориентирован перед растяжением.

Ключевым признаком данного изобретения является то, что подвергаемые перекрестному ламинированию в основном одноосно ориентированные слои обычно поставляются со структурой расположенных на близком расстоянии друг от друга «линиями» двуосно ориентированного более тонкого материала в условиях, заданных в пункте 1 формулы изобретения. Эти «линии» называются в последующем «тонкими сетками», а остальные части каждого слоя называются «выпуклостями». Структура из выпуклостей с промежуточными тонкими сетками создается при сегментальном растяжении в направлении, поперечном главной ориентации слоя, предпочтительно растяжение проводят между роликами с канавками, как указано в формуле изобретения. Эта выпуклая структура предпочтительно выполняется практически как можно более мелкой, и для этой цели предлагается, согласно изобретению, улучшенный способ и улучшенное устройство для растяжения с помощью роликов с канавками. Снабжение одного или обоих слоев в перекрестном слоистом пластике структурой тонких сеток не является новым, однако оно осуществлялось при других условиях, а именно, при изготовлении желобчатых (гофрированных) перекрестных слоистых пластиков, раскрытых в WO 02/102592 и WO 04/054793, как будет пояснено ниже.

Было установлено, что тонкие сетки, когда они не соединены или лишь слабо соединены со смежным слоем, обеспечивают неожиданное улучшение сопротивления распространению разрыва. Это можно объяснить влиянием этих двуосно-ориентированных узких «линий» на способность изменения ориентации в слое под действием разрывающих сил. Такое изменение ориентации приводит к остановке разрыва, и узкие «линии» действуют в качестве инициаторов повторной ориентации. Поэтому важно обеспечивать возможно более мелкую структуру.

Как указывалось выше, второй целью данного изобретения является улучшение внешнего вида, и это достигается с помощью аналогичного текстилю внешнего вида перекрестных слоистых пластиков из слоев с выпуклостями. Можно сказать, что каждый слой является «полуфибриллированным» и при рассматривании перекрестного слоистого пластика снаружи он выглядит так, как будто слои действительно являются волоконными, особенно когда визуальный эффект усиливается включением пигмента. С точки зрения визуального эффекта также важно выполнять структуру выпуклостей и сеток как можно мельче.

Третья цель данного изобретения, указанная выше, а именно, обеспечение возможности значительной последующей усадочной деформации слоистого пластика, также достигается за счет мелкой структуры тонких сеток, поскольку они, так сказать, «абсорбируют» силы сжатия, которые в противном случае образуют складки или приводят к сворачиванию. Это является очень существенным улучшением.

Для понимания изобретения ниже приводится краткий обзор существующей технологии изготовления перекрестного слоистого пластика. Он в основном основан на более ранних публикациях изобретателя.

Полимерные материалы для перекрестных слоистых пластиков были и остаются в основном полиэтилен и полипропилен различных типов, часто модифицированных за счет смешивания, и прежние и современные процессы промышленного изготовления содержат стадии экструзии трубы, которая за счет протягивания вниз ориентирована в основном в своем продольном направлении, спирального разрезания этой трубы с образованием полотна с главной ориентацией по наклону, и непрерывного образования слоистого пластика из двух или более таких полотен с перекрещиванием их главных направлений ориентации. В слоистый пластик может быть включена пленка, которая ориентирована в основном в своем продольном направлении.

В первой коммерческой технологии, основанной на этих принципах, экструдированную трубчатую пленку, которая ориентирована за счет расплавления в основном в продольном направлении, дополнительно растягивают в холодном состоянии перед спиральным разрезанием. В более поздней коммерческой технологии, раскрытой, например, в US-A-4 039 364, совместно экструдируют каждую трубчатую пленку, имеющую слой, который обеспечивает в основном прочность на разрыв слоистого пластика, и по меньшей мере, один поверхностный слой, предназначенный для соединения пленок, которое осуществляют, по меньшей мере, частично с помощью давления и нагревания.

На пленках совместно экструдируют также специальные слои, которые становятся наружной стороной слоистого пластика. Эти специальные слои предназначены для модификации поверхностных свойств слоистого пластика, в частности, для улучшения термосварки. При этой технологии спиральное разрезание выполняют непосредственно после коэкструзии без промежуточного холодного растяжения, но на отдельной производственной линии. Дополнительное растяжение выполняют, когда пленки уложены слоями, соединены или еще не соединены, для образования слоистого пластика. Пленки растягивают по двум осям при относительно низкой температуре. Поперечная составляющая этого двуосного растяжения создается между рифлеными роликами. В US-A-5028289 и US-A-5626944 это растяжение между рифлеными роликами дополнительно усовершенствовано.

Практические пути выполнения спирального разрезания раскрыты в US-A-5248366. В этом патенте упоминается также альтернативная технология разрезания, а именно, что трубчатая пленка может быть снабжена спирально проходящей ориентацией за счет плавления во время ее вытягивания из головки коэкструзии, образующейся вследствие относительного поворота между выходом головки и средством вытягивания вниз, и, следовательно, разрезание можно выполнять параллельно оси или же под углом к главному направлению ориентации. Процесс можно даже регулировать для создания полотна, в котором главное направление ориентации плавления становится перпендикулярным продольному направлению полотна.

Для полноты следует упомянуть, что в очень ранних патентах раскрыта также возможность прерывистого перекрестного ламинирования продольно ориентированной полимерной пленки и соединения в прессе.

В процессе, который полностью отличается от указанных выше процессов, перекрестные слоистые пластики с очень жесткими характеристиками изготавливаются для использования в специальных современных изделиях. Они состоят из полимеров, которые в расплавленном или частично расплавленном состоянии являются жидкими кристаллами, и которые становятся ориентированными и перекрестно ламинируются уже внутри экструзионной головки с помощью противоположно вращающихся частей головки. Однако этот тип процесса и изделия не является предметом данного изобретения.

Возвращаясь к другим типам перекрестных слоистых пластиков, которые являются потребительскими товарами или техническими изделиями, прочность термосварки на сдвиг является хорошей, когда выбран подходящий полимер с низкой температурой плавления для поверхностных слоев слоистого пластика, в то время как необходимо соблюдать специальные условия, если требуется хорошая ударная прочность термосварки при термосварке тонких слоев, что обычно необходимо в промышленных мешках с такой термосваркой. Эти условия раскрыты в US-A-5 205 650 и WO-A-98/23434.

Последние изобретения, относящиеся к перекрестным слоистым пластикам, содержат пять публикаций изобретателя WO 02/102592, WO 04/54793, WO 03/033241, WO 04/094129 и WO 05/102669. Согласно первым двум, один или оба слоя в двухслойном перекрестном слоистом пластике снабжены волнистой структурой подобно волнам в гофрированном картоне, но в основном с длиной волны, которая меньше нормальной длины волны для картона, при этом волны проходят в основном в направлении молекулярной ориентации соответствующего слоя.

В обеих этих публикациях раскрыто и патентуется формирование структуры тонких двуосных полотен. В WO 02/102592 это относится лишь к одному из слоев и описано, начиная со страницы 8 описания и в формуле изобретения, а в WO 04/54793 это относится к одному или обоим слоям и описано в описании, начиная со страницы 12, строка 19 и в формуле изобретения. В обоих случаях это относится к набору тонких линейно двуосно-ориентированных полотен, которые по существу предназначены для соединенной основы каждого желоба, и к другому набору узких, тонких линейно двуосно-ориентированных полотен, каждое из которых образует гребень желоба.

Следует отметить, что сопротивление распространению разрыва этих гофрированных перекрестных слоистых пластиков является очень высоким, и для таких перекрестных слоистых пластиков в этом отношении не требуется улучшения, однако имеется множество областей использования, в которых желобчатые слоистые пластики не применимы, таких как использования, в которых требуется тонкая печать или специальная структура тиснения.

WO 03/033241 и WO 04/094129 относятся, в частности, к специальным процессам ослабления и ориентации в связи с экструзией, с помощью которых можно улучшать прочность при повышенной температуре, свойства термосварки, предел текучести и/или барьерные свойства.

Естественно предполагать, что наилучшим путем изготовления перекрестного слоистого пластика является получение поперечно ориентированного слоя с помощью ширильной рамы и ламинирование его с продольно ориентированным слоем, однако функция существующих ширильных рам ограничена растяжением при очень высоких температурах, например, 80°С или выше, что, по меньшей мере, в случае HDPE или РР не обеспечивает получение слоя со свойствами, соответствующими перекрестному слоистому пластику. Это подробно пояснено в WO 05/102669, в котором, однако, предлагается модифицированный тип ширильной рамы, пригодной для растяжения при намного меньших температурах. Этот уровень техники имеет непосредственное значение для некоторых вариантов выполнения данного изобретения и его описание будет дано в связи с этими вариантами выполнения.

Изделие, согласно данному изобретению, как следует из пункта 1 формулы изобретения, а способ его изготовления - из соответствующего пункта 18 формулы изобретения. Когда выполняются указанные условия соединения между слоем А и слоем B, то тонкие, двуосно-ориентированные сетки или «линии» оказывают неожиданное влияние на стойкость к распространению разрыва. В этом случае достаточная часть этих «линий» имеет достаточную свободу для действия в качестве инициаторов процессов повторной ориентации, которые препятствуют разрыву, как указывалось выше, и гибкость, которую они обеспечивают после местной деламинации в местах, где происходит распространение разрыва, также препятствует разрыву. Это следует из сравнительного испытания в примерах 2 и 3. Устройство для ламинирования, давление и температура приспособлены для создания соединения в точках или линейных зонах, так что внутри каждой точки или линейной зоны слои A и B становятся либо полностью равномерно соединенными друг с другом, либо становятся соединенными друг с другом со структурой соединения / не соединения или сильного соединения / слабого соединения, соответствующей структуре выпуклости / тонкие сетки, в то время как остальная часть слоистого пластика остается не соединенной или слабее соединенной, чем среднее соединение внутри указанных точек или линейных зон, относительно испытаний на отслаивание при температуре 20°C.

Как указывалось выше, две публикации WO 02/102592 и WO 04/054793, которые обе относятся к перекрестным слоистым пластикам, которые снабжены желобками аналогично гофрированному картону, также раскрывают формирование тонких, двуосно-ориентированных сеток или «линий», однако, согласно этому раскрытию, большинство площади сетки соединено со смежным слоем более сильно, чем соединение между выпуклостями. В действительности выпуклости в большей части не соединены. Назначением тонких сеток в этих изделиях является облегчение формирования желобков и повышение жесткости желобков. Эти известные гофрированные перекрестные слоистые пластики также проявляют очень хорошую стойкость к распространению разрыва, однако это обуславливается гофрированной формой, а не действием, которое выполняют тонкие сетки в данном изобретении.

Эффект «слабины» желобков в указанном выше перекрестном слоистом пластике помогает минимизировать концентрацию сил в местах распространения разрыва («эффект надреза»).

В данном изобретении определенный «эффект слабины» является также предпочтительным, если он не создает помех, в частности, печати или созданию тисненых структур. Практические ограничения в этой связи приведены в пункте 7 формулы изобретения.

Как указано в пунктах 1 и 18 формулы изобретения, слои А и В термосваривают вместе через один или более слоев ламинирования. Так могут быть полученны посредством экструзии или совместной экструзии слои ламинирования. Понятие «термосварка» включает возможность соединения слоев вместе с помощью ультразвука, поскольку такое соединение в действительности образуется при местном нагревании, вызываемым ультразвуком.

Испытание на слабую связь, указанное в пункте 1 формулы изобретения, а именно, повторное сгибание и трение рукой, является практическим испытанием, которое, вероятно, известно всем, кто имеет дело с пленочными слоистыми пластиками, в большинстве случаев как быстрое испытание на обнаружение не достаточного соединения. «Не соединение» и «устраненное соединение» можно точно обнаруживать посредством изучения поперечного сечения под микроскопом. Структура выпуклостей и промежуточных сеток кажется в основном ровной при сравнении различных микротомно срезанных образцов, разрезанных перпендикулярно выпуклостям из выбранной группы выпуклостей. На структуру выпуклостей и тонкой сетки часто накладывается структура соединения, определяемая, например, гофрировкой ламинирующих роликов, как пояснено со ссылками на фиг. 3, однако при проверке достаточного числа срезанных с помощью микротома полос слоистого пластика можно определять процентное содержание общей площади тонких сеток, не соединенных или слабо соединенных.

Прочность отслаивания соединений, которые более сильны, чем самое слабое соединение, можно определять, если возникают сомнения, посредством отслаивания достаточно узких полосок, вырезанных, например, с помощью микротома.

Средняя толщина каждой указанной тонкой сетки предпочтительно не превышает 80%, более предпочтительно составляет между 25 и 50% максимальной толщины смежных выпуклостей. Кроме того, ширина выпуклостей предпочтительно в основном не превышает примерно 1 мм, более предпочтительно не более в основном примерно 0,5 мм, но наиболее предпочтительно находится в диапазоне примерно 0,05-0,2 мм. Наконец, ширина каждой тонкой сетки предпочтительно составляет, по меньшей мере, около 50% максимальной толщины двух смежных выпуклостей, и более предпочтительно, по меньшей мере, не менее 25% средней ширины двух смежных выпуклостей.

Как указывалось выше, важной функцией тонких, двуосно-ориентированных сеток или «линий» является их действие в качестве мест инициирования повторной ориентации слоев во время распространения разрыва. В соответствии с этим, степень одноосной ориентации в выпуклостях и температуры, при которых она осуществлялась, предпочтительно ограничены так, что во время медленного распространения разрыва каждый из слоев A и B изменяет ориентацию вместо фибриллирования в местах, где происходит распространение разрыва. Однако, даже если происходит фибриллирование вместо повторной ориентации за счет слишком большой степени растяжения в выпуклостях или слишком высокой температуры для этого растяжения, то действие, оказываемое двуосно-ориентированными сетками, в результате которого места распространения разрыва становятся более гибкими, все еще помогает повышать стойкость к распространению разрыва.

Как следует из сказанного выше, слабое общее соединение может быть достаточным для относительно тяжелых перекрестных слоистых пластиков или в целом для мешков, однако в большинстве случаев структура соединения, чередующегося с отсутствием соединения, или же относительно сильного соединения, чередующегося со слабым соединением, является предпочтительной. Хотя пункты 1 и 18 формулы изобретения указывают на то, что «слабое» относится к возможности исключения соединения посредством повторного сгибания и трения, нет возможности указывать это в виде величин силы отслаивания, поскольку она изменяется в зависимости от плотности, соотношений растяжения, исходных материалов и применения.

Однако, как указывалось выше, общие принципы таких структур соединения известных из уровня техники, и, кроме того, выбор сил соединения осуществляется в ходе обычных экспериментов от случая к случаю.

Соединение, которое задается отличительной частью пунктов 1 и 18 формулы изобретения, можно осуществлять в принципиально различных структурах, как задано в пунктах 2 - 6 формулы изобретения. Структура, согласно пункту 5 формулы изобретения, показана на фиг. 2 и поясняется со ссылками на эту фигуру, в то время как другие аспекты систем соединения, согласно этим пунктам формулы изобретения, поясняются применительно к фиг. 3.

Следует отметить, что соединительные системы, в которых тонкие сетки остаются не соединенными, обычно проявляют более высокое сопротивление распространению разрыва по сравнению с системами, которые одинаковы с ними во всех отношениях, за исключением того, что тонкие сетки соединены слабо. Однако в системе без соединения имеется недостаток, а именно, воздух может получать доступ к слоям изнутри через каналы, образованные тонкими сетками, и за счет этого слоистый пластик становится более чувствительным к разрушению под действием ультрафиолета, если использование слоистого пластика связано с сильным воздействием солнечного света в течение длительного времени.

Главные пункты формулы изобретения, относящиеся к изделию и способу (п. 1 и п. 18) не указывают, в какой стадии изготовления каждый из слоев А и В снабжается выпуклостями посредством сегментального растяжения (обычно растяжения с помощью роликов с канавками) с образованием структуры выпуклостей и тонких сеток. Однако, как указано в пунктах 19 и 20 формулы изобретения, это сегментальное растяжение предпочтительно выполняют или перед или после полного растяжения слоя, или же между стадиями полного растяжения слоя. Эти два пункта формулы изобретения относятся к различным путям изготовления перекрестного слоистого пластика. Согласно одному пути, показанному на фиг. 5 в виде графической схемы, исходная пленка является уложенной плоско трубчатой пленкой, доминирующим направлением ориентации является продольное направление трубы, а сегментальное растяжение выполняют в поперечном направлении, т.е. обычно с помощью роликов, имеющих круговые канавки или спиральные канавки с шагом, который очень мал по сравнению с радиусом роликов. Затем два слоя разрезают по косой линии и подвергают непрерывному перекрестному ламинированию.

Устройство для выполнения этого поперечного растяжения является новым и образует другой аспект данного изобретения и составляет предмет пункта 43 формулы изобретения. Предпочтительные варианты выполнения определены в пунктах 44-51 формулы изобретения, и их пояснение приводится ниже. Устройство ламинирования, включающее устройство для поперечного растяжения, может содержать средства для выполнения способа, согласно пункту 18 и/или зависимых от него пунктов формулы изобретения.

Согласно другому пути, показанному в виде графической схемы на фиг. 6, доминирующее направление ориентации одного слоя проходит поперек машинного направления, а сегментальное растяжение выполняется параллельно или почти параллельно машинному направлению, т.е., если оно выполняется, что обычно предпочтительно, с помощью рифленых роликов, то ролики должны иметь канавки, проходящие в осевом направлении или спирально, в последнем случае почти параллельно осевому направлению. Второй слой растягивают аналогично растяжению, которое выполняется, согласно указанному выше первому пути.

Второй путь имеет то преимущество, что все стадии процесса можно выполнять линейно, как показано на графической схеме, однако машины являются намного более дорогими по сравнению с машинами первого пути за счет необходимости ширильной рамы. Эта ширильная рама предпочтительно соответствует типу, раскрытому в WO 05/102669, в котором слой приводят в складчатое состояние с проходящими в продольном направлении складками для обеспечения продольного сужения во время поперечного растяжения. Этот процесс с ширильной рамой характеризуется тем, что процесс ориентации в каждом положении прохода по существу ограничен одной или двумя узкими горловинными зонами, каждая из которых управляется с помощью длинного, узкого нагревательного средства при рассматривании в поперечном направлении устройства, при этом каждое средство действует над узким пространством и над каждым проходит пленка без трения или с небольшим трением, а его продольное направление расположено под углом к направлению прохождения пленки так, что в каждом поперечном сечении пленки узкая горловинная зона или зоны постепенно проходят по ширине пленки, пока по существу по всей ширине, подлежащей ориентации, не пройдет такая зона или зоны.

Как показано на двух графических схемах, сегментальное растяжение (растяжение с помощью роликов с канавками) происходит после другой стадии или стадий растяжения. Однако его можно выполнять также на более ранней стадии процесса изготовления. Выполнение сегментального растяжения после завершения другого растяжения или на его последней стадии, может обеспечивать придание ориентации сеток наиболее двуосного характера и обеспечивать наиболее эффективное воспрещающее разрыв действие, в то время как сегментальное растяжение на более ранней стадии, в частности, перед любым другим растяжением в твердом состоянии, может приводить к более мелкому шагу структуры тиснения и тем самым к улучшенному внешнему виду.

Это обеспечивается лишь при условии обеспечения почти свободного сужения слоя перпендикулярно направлению растяжения.

Для растяжения с помощью ширильной рамы это можно обеспечивать с помощью указанного выше укладывания складками, и для продольного растяжения это может также обеспечиваться за счет укладывания складками перед растяжением, причем последнее выполняется между близко расположенными роликами, как раскрыто в более раннем патенте изобретателя US 3233029. Кроме того, сегментальное растяжение как ранняя стадия процесса ориентации с последующим растяжением в уложенном складками состоянии, усиливает тенденцию придания тонким сеткам ослабленного вида. Это будет пояснено ниже.

При выполнении сегментального растяжения, обычно с использованием роликов с канавками, шаг создаваемых сегментов растяжения должен быть предпочтительно как можно меньше, и с этой целью изобретены улучшенные способ и устройство. Этот способ относится в целом к продольному растяжению пленки, состоящей из термопластичного полимерного материала, в основном одноосным образом ниже его температуры плавления в одной или более стадий, и перед или после этого растяжения или между двумя такими стадиям, поперечному или сегментальному растяжению пленки между перекрещивающимися роликами, имеющими круговые канавки или спиральные канавки с небольшим шагом по сравнению с радиусом роликов. Способ характеризуется тем, что каждый гребень канавочных поверхностей роликов имеет две кромки, каждая из которых является достаточно острой для создания указанной тонкой линейной сетки в слое. Для наилучшего результата указанные две кромки предпочтительно выступают, для ограничения контакта между слоем и роликами с канавками, к краевым частям гребней. Другими словами, гребни роликов с канавками предпочтительно должны имеет вогнутую форму (смотри фиг.8).

Кроме того, в этой связи предпочтительно нагревать ролики, например, до около 60-80°C, в то время как полотно вводится в ролики при низкой температуре, например, около 20-45°C, для избирательного нагревания слоя в краевых частях гребней роликов с канавками. Нагревание помогает обеспечивать управление толщиной сеток. Этот варианта выполнения дополнительно поясняется со ссылками на фиг.9.

В любом случае шаг рифленых роликов должен быть меньше 5 мм предпочтительно между примерно 0,8-1,2 мм, а расстояние от одной до другой указанных двух кромок на гребне предпочтительно составляет примерно 0,3-0,5 мм, и радиус кривизны острых кромок находится предпочтительно в диапазоне от 20 до 50 мкм.

Для достижения максимальной мелкости шага структуры тиснения на пленке можно выполнять несколько процессов сегментального растяжения в совмещении друг с другом, в частности (как показано на фиг.10), когда сегментальное растяжение является поперечным растяжением между роликами с круговыми канавками (в этой связи называемыми первыми роликами с канавками). Этот вариант выполнения способа растяжения характеризуется тем, что перед или после сегментального растяжения между первыми роликами с канавками, слой подвергают второму сегментальному растяжению между вторыми роликами с круговыми канавками, при этом указанные вторые ролики с канавками

a) создают лишь одну зону растяжения на каждом гребне,

b) имеют в рабочих условиях точно такой же шаг, что и первые ролики с канавками, и

с) находятся в точном совмещении с первыми роликами с канавками, так что каждая зона растяжения, образованная с помощью вторых роликов с канавками, находится между или примыкает к двум зонам растяжения, образованными на кромках гребня первых роликов с канавками.

Для промышленного производства длина роликов должна обычно составлять, по меньшей мере, около или более 1 м, и может быть необходима длина 2-3 м. Поэтому машинная обработка поверхностей роликов требует экстремальной точности, и каждый ролик должен быть составлен из сегментов, установленных на сердечник. В описании чертежей роликов подробно указывается обеспечение точности и правильной остроты кромок гребней поверхностей роликов с канавками.

Следует подчеркнуть, что указанные выше способы сегментального растяжения, в которых, по меньшей мере, часть сегментов образуется на кромках плоских или вогнутых гребней роликов с канавками, не ограничиваются изготовлением изделия, согласно пункту 1 формулы изобретения. Эти способы можно с преимуществом использовать при изготовлении желобчатых перекрестных слоистых пластиков, указанных в упомянутых выше WO02/102592 и WO04/054793, поскольку шаг желобков может быть меньше при применении указанных мер. Кроме того, двуосно-ориентированную пленку, изготовленную с помощью этих способов, можно во многих случаях использовать в качестве единичного слоя без процесса ламинирования, например, в качестве упаковочной пленки для упаковки или для санитарных целей, в частности, когда средняя толщина такой пленки составляет около 0,05 мм или меньше.

Возвращаясь к главному аспекту изобретения, следует указать, что два слоя А и В могут иметь прямое прохождение, как следует из выше изложенного, один из них или оба могут иметь слабину, однако длина слабины должна быть ограничена в соответствии с пунктом 7 формулы изобретения. Два разных типа слабины показаны на микрофотографии на фиг. 1 или на чертеже на фиг. 2. Эта слабина отличается от желобков, раскрытых в указанных выше WO 02/102592 и WO 04/054793. Она оказывает положительное влияние на сопротивление распространению разрыва, поскольку она распределяет разрывающие усилия вокруг места, где происходит распространение разрыва, что уменьшает эффект надреза. Кроме того, она позволяет придавать перекрестному слоистому пластику вид и/или ощущение текстиля и может удалять глянец, если это желательно. В качестве альтернативного решения, может быть необходимо, например, для целей печати или для последующего декоративного или функционального тиснения, выполнять перекрестный слоистый пластик без такой слабины.

Слабина образуется с помощью усадочной деформации слоистого пластика во время процесса ламинирования или во время процесса последующей усадочной деформации при повышенной температуре. Когда слой А испытывает усадку, то выпуклости в слое В сдвигаются ближе друг к другу, что приводит к образованию слабины в сетках слоя В, если эти сетки не могут сжиматься аналогично в том же направлении. Аналогичные действия происходят в слое А при усадочной деформации слоя В. Как указывалось выше, образованию слабины способствует выполнение сегментального растяжения в качестве ранней стадии процессов ориентации с последующим растяжением в складчатом состоянии. Это объясняется тем, что поскольку это растяжение дает слою в целом возможность сужения поперек направления, в котором происходит растяжение, то это уменьшает двуосный характер ориентации в тонких сетках, что означает, что они стабилизируются относительно дальнейшего сужения в том же направл