热塑性薄膜纵向及横向同时拉伸装置的制作方法

本发明涉及一种热塑性薄膜纵向及横向同时拉伸装置。

背景技术：

众所周知，借助于一种可同时在纵向和横向方向上拉伸薄膜的装置来拉伸热塑性合成材料的薄膜，同时通过加热使薄膜材料具有延展性。特别地，这种加热是通过将薄膜穿行在加热通道中来实现，所述加热通道中放置有所述装置。

因此，这种装置原则上已为人所知多年。他们几乎已经消失，由于装置的复杂性使其实现它们成为可能,但最近由于几种只能通过同时拉伸方法来生产的新型薄膜的发展而使这种装置再次成为热门话题。使用高结晶速度的树脂来实现的薄膜就是这种情况，这种薄膜不允许所谓的连续拉伸，也就是说，需先在第一机器的装置上进行纵向拉伸，然后在第二机器上进行横向拉伸，就像许多使用简单材料的薄膜一样。

其他类型的薄膜也已经出现在市场上，其通常为膜的形态，即具有孔隙的膜。对于如那些生产电池所必需的应用，这种孔隙必须在所生产的膜的整个宽度上均匀地分布，还不允许连续拉伸或不可调节的同时拉伸，因为已经存在了几十年。

所有现有系统都使用如图1所示的众所周知的“受电弓”原理，该原理提供了位于薄膜f一侧的所述装置的两个组件之一的非常简单的说明，允许拉伸薄膜的一侧。如图1所示，一个组件被放置在薄膜的相对一侧，其与第一个组件相对于薄膜f的纵向中轴线对称设置。如所示，用于以夹钳形式夹持薄膜f的夹持构件p及导向构件g交替放置在靠近所述薄膜f的第一导轨r1及远离所述薄膜的第二导轨r2上，所述夹持构件p与所述导向构件g相对固定，且所述夹持构件p与所述导向构件g之间通过连杆b相互连接。所述第二导轨r2的方向是相对于所述薄膜f的前进方向avf的下游方向朝向所述第一导轨r1汇聚，这样就导致所述夹持构件p随着薄膜的前进而逐渐分离，并通过组成受电弓的连杆b的开口产生所需的纵向拉伸。图2是上述组件的放大剖视图，其示出了所述导轨r1,r2通过一基座e彼此连接，所述夹持构件p与所述导向构件g通过成对的滚轮ga而导向在所述导轨r1,r2上，所述滚轮ga滚动设置在所述导轨r1,r2的内侧、外侧以及其上、下边缘上。

图3是类似图2的视图，其上增加了允许所述导轨r1，r2根据图5及图7所示的弯曲方式，发生弹性纵向变形的装置，这种弯曲可以使薄膜f实现纵向及横向同时拉伸。所述导轨r1,r2的基座e安装在三个连续的彼此转动连接地独立框架c上，所述基座e在所述导轨r1,r2与所述框架c的枢轴连杆重叠的部分被中断，从而使所述导轨r1,r2可以变形。所述框架c上进行枢转运动的枢轴安装在滑动件co上，所述滑动件co通过轴向楔合在基台t上的螺丝v横向移动。图4是组件剖视图。

这些装置已经被人们熟知多年，并且被称为“第一代”，其缺点是它的纵向拉伸率和横向拉伸率不可调节，因此不能用于生产最近开发的高技术薄膜。

为了解决这一缺陷，已经构想了一些装置，如公开号为fr2849801(申请号：0300400)的法国专利中所描述的装置，如与图4相类似的图5中所揭示的组件结构所示，其揭示了所述两个导轨r1,r2之间的距离可以调节，所述基座e设置成两部分，从而可以调整所述导轨r2相对于所述导轨r1的位置。这些装置被称为“第二代”，通过调整所述导轨r1,r2相对于薄膜的纵向中轴线的散度，可以有效地调整横向拉伸率，以及通过调整所述导轨r1,r2之间的距离来实现纵向拉伸率的调整。如图6所示，其为组件的简化俯视图，两个所述导轨r1,r2之间的距离在下游方向上变得更小，所述导轨r1,r2在上游方向上的相互间离e1大于他们在下游方向上的相互间离e2。

这些装置极大地促进了同时拉伸装置的重新使用，但是这些应用很快就显示出这些系统的一些限制和缺陷。

这些第二代系统的第一系列缺点是：一个是很难使所述导轨的发散角与所述薄膜的中轴线完全对称，还有一个是位于所述薄膜一侧的所述导轨r1，r2之间的距离与位于所述薄膜另一侧的所述导轨之间的相应距离完全对称。这种对称性缺陷导致以下事实：两个连续的夹持构件p在所述导轨r1,r2相平行的部分完全相对设置，即，在所谓的薄膜预热区，不一定是彼此相对的，在横向拉伸区，所述导轨发生分叉，这对薄膜的拉伸有负面影响。存在的困难是需要在所述导轨r1和所述夹持构件p之间提供机械间隙。

当这些装置用于所谓的光学薄膜时，这种类型的困难会急剧出现，为此，需要非常精确地调整聚合物晶体的方向角，这直接影响薄膜的光学折射率(在90°或45°拉伸)。

当这些第二代装置用于制造形成高性能电池的薄膜时，特别是汽车工业，以及某些光学薄膜，出现了第二个困难，即，必须同时具有正的横向拉伸(由所述导轨的分叉实现)及所谓的负纵向拉伸(即，两个连续的夹持构件p靠在一起而不分开)。在这些第二代装置中，这种负纵向拉伸只能通过向下移动所述导轨r1,r2来实现，如图7所示，而不再像在所谓的正拉伸中那样靠得更近；所述夹持构件p在运动过程中，如果可能高速移动，则不得沿着汇聚的所述导轨r1,r2下降，而应沿着发散的所述导轨r1,r2上升，如图7所示。所述夹持构件p的这种运动产生了相当大的力，在某些情况下，不可能使用具有该方法所需的拉伸率的装置。

为了解决在使用负纵向拉伸率时所述导向构件上产生过大的力的缺陷，设计了附加的驱动装置，其原理是：当这些过大的力出现时，通过安装一个齿轮直接驱动所述夹持构件帮助其运动。这些装置不是满意的解决方案，因为根据定义，齿轮具有固定数目的齿，齿与齿之间的间距必须与所述齿轮驱动的所述夹持构件之间的间距严格对应，这样就把一个本身不能调节的附加驱动装置增加到一个根据定义必须调节的装置上。因此，对拉伸率的任何修改，都必须更换负责辅助驱动的齿轮，这是一项复杂而繁琐的工作。

所谓的第二代装置中出现了另一种困难，当需要使用同时拉伸系统来制造含有某些类型聚合物的薄膜时，而这些聚合物只有通过极高的纵向拉伸率才能获得其所需的孔隙度，这种极高的纵向拉伸率可能达到1:40或1:50，其与传统的拉伸率(目前最大拉伸率在1：7至1:10之间)相差甚远。实际上，在第二代系统中，该系统所允许的最大纵向拉伸率直接与将所述夹持构件连接到所述导向构件的连杆的长度有关。

由于需要达到非常高的纵向拉伸率的值，因此在这些系统上，连杆必须有过长的延伸，前导轨与后导轨之间必须有相应的间距，鉴于运动所必需的规则，这将使系统的操作几乎不可能。

发明目的

本发明旨在解决现有装置中的所有上述缺陷。

美国专利no.us3,491,402a与us3,148,409a及日本公开之专利申请jp2011/126024a根据现有技术显示有各种系统，但这些系统均不允许实现这一目的。

因此，本发明的目的是提供一种允许调节纵向拉伸率和横向拉伸率的装置，而不存在上述在导轨相对于薄膜的中轴线位置及所述导轨在薄膜的每一侧上相对于彼此的位置中获得完美对称的困难。

本发明的另一个目的是提供一种装置，该装置具有显着增加纵向拉伸率的可能，特别是达到高达1:40或1:50的极高的纵向拉伸率。

本发明的另一个目的是提供一种装置，使之能够通过导轨的发散同时实现正的横向拉伸和所谓的负纵向拉伸率，即，两个连续的夹持构件靠在一起，既不会需要相当大的力来移动所述夹持构件，也不需要增加额外的系统(尤其是齿轮)来移动所述夹持构件。

技术实现要素：

所述在讨论中的装置包括：在待拉伸的薄膜的每一侧上，

用于夹持所述薄膜的侧向边缘的多个夹持构件(特别是以夹钳形式)；

靠近所述薄膜的第一导轨，所述夹持构件放置在所述第一导轨上并可沿所述第一导轨移动；

多个导向构件；

第二导轨，所述多个导向构件放置在所述第二导轨上并可沿所述第二导轨移动，所述第二导轨与所述第一导轨刚性连接，所述第二导轨在所述薄膜的横向方向上的位置相对于所述第一导轨不可调节；以及

多个第一连杆，所述多个第一连杆连接所述多个夹持构件与所述多个导向构件，所述多个第一连杆可相对于这些夹持构件及这些导向构件沿第一轴移动；

根据本发明之内容，在所述薄膜的每一侧，

每个导向构件通过一个或多个所述第一连杆连接至单个夹持构件上，并通过一个或多个第二连杆连接到第一纵向调节构件上，所述一个或多个第二连杆可相对于所述导向构件移动，还可相对于所述第一纵向调节构件沿与所述第一轴平行的第二轴移动；一个第一导向构件的第二连杆和与所述第一导向构件连续的一个第二导向构件的第二连杆在与所述第一纵向调节构件组合或闭合的枢轴点处连接至所述第一纵向调节构件；以及

所述装置还包括调节装置，所述调节装置用于调节所述第一纵向调节构件相对于所述第一导轨及所述第二导轨的位置和方向。

因此，本发明包括寻找一种方法以获得多个导轨之间的相对位置在薄膜的横向方向上无法调节的解决方案，从而解决由所谓的“第二代”装置所引起的上述对称性问题，在设计构想具有所述多个第一连杆与所述多个第二连杆的系统时，通过该系统，两个连续的夹持构件不是通过所述多个第一连杆连接到单个导向构件上，而是通过这些相同的多个第一连杆连接到两个连续的导向构件上，所述两个连续的导向构件通过所述多个第二连杆彼此连接，所述第二连杆的打开或关闭利用所述第一调节构件来控制和引导，所述第一调节构件相对于所述导轨的位置和方向可以被调节。

当所述第一纵向调节构件远离所述第二导轨定位时，所述第一纵向调节构件关闭由所述多个第二连杆形成的夹角，并因此使所述两个连续的导向构件更靠在一起，并且，当所述第一纵向调节构件靠近所述第二导轨定位时，所述第一纵向调节构件打开由所述多个第二连杆形成的夹角，从而使所述两个连续的导向构件分开。因此，所述多个第二连杆的长度被加到所述多个第一连杆的长度上，以在两个连续的夹持构件之间获得最大可能的间隙，从而有可能获得相对于现有装置所允许的更高的纵向拉伸率。

所述第一个纵向调节构件相对于所述导轨的方向可以影响所述多个夹持构件之间的间隙沿着所述导轨的演变，从而可以调节所述薄膜的纵向拉伸率。因此，提供所述第二导轨在所述薄膜的前进方向的下游方向上更靠近所述第一导轨，并且提供所述第一纵向调节构件位于所述两个导轨之间，所述第一纵向调节构件的方向严格平行于所述第二导轨，从而不会对连续的成对夹持构件之间的间隙造成影响；所述第一纵向调节构件的方向使所述第一调节构件在下游方向更靠近所述第二导轨，使所述连续的成对第二连杆在该下游方向上的夹角逐渐张开，从而导致纵向拉伸率增加；所述第一纵向调节构件的方向使所述第一调节构件在下游方向远离所述第二导轨，使所述连续的成对第二连杆在该下游方向上的夹角逐渐闭合，从而导致纵向拉伸率降低。

当所述装置需要获得负的纵向拉伸率时，所述纵向调节构件被定位以允许所述多个第二连杆在所述装置的一个无需对所述薄膜进行纵向拉伸的区域内被部分打开，特别是在烘箱的预热部分，可以使薄膜的材料具有延展性，这样就可以在所述装置的一个可以实现所述负纵向拉伸率的区域内逐渐关闭所述多个第二连杆。

因此，本发明提供了一种可称为“第三代”的装置，该装置保留了众所周知的“第一代”受电弓机械系统的优点，并完全分离了由所述多个夹持构件及所述多个连杆构成的运动组件的导向功能以及调节纵向拉伸率的功能。

优选地，在所述薄膜的每一侧，所述装置包括第二纵向调节构件及一系列第三连杆，所述第二纵向调节构件及所述一系列第三连杆分别与所述第一纵向调节构件及所述多个第二连杆相对应并设置在所述多个夹持构件的一侧，所述多个第一连杆及所述多个导向构件与所述多个相同夹持构件的一侧相对设置，所述多个第一连杆及所述多个导向构件设置在所述第二纵向调节构件及所述一系列第三连杆上。

第二纵向调节构件及所述一系列第三连杆允许在不施加悬臂力的情况下更好地分配力和操作系统。

根据一种可能性，所述多个第二连杆中的每一对在两个所述第一连杆之间延伸，两个所述第一连杆与这对第二连杆连接相同的导向构件。

在此情况下，所述第一纵向调节构件，如果适用，及所述第二纵向调节构件，均呈倒u形截面的导轨形状，其上设置有导向槽，所述导向槽用于导引枢轴以将每对第二连杆的两个连杆彼此连接。

根据另一种可能性，每对第二连杆在与所述第一导轨相对的所述第二导轨的一侧上延伸。

在此情况下，所述第一纵向调节构件可以采用与所述第一导轨或所述第二导轨类似的导轨形状，并具有接合在其上并可在其上移动的引导部件，每个引导部件固定在一个与所述第二连杆相枢接的枢轴上。

优选地，所述装置包括与所述第一纵向调节构件相连接的第一直线电机，如果适用，及与所述第二纵向调节构件相连接的第二直线电机，作用于所述多个第二连杆的每个连接点，以协助这些第二连杆沿所述纵向调节构件在所述薄膜的纵向拉伸操作中移动。

当打开或关闭所述多个连杆所需的力相当大时，例如在处理厚光学膜时，直线电机可以辅助所述第二连杆运动。

为使本发明，本发明的其他特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和作为非限制性示例的若干实施例对本发明所要讨论的装置作进一步详细的说明。在此图中：

附图简要说明

图8是构成该装置的组件之一的第一实施例的非常简化的俯视图，所述组件位于待拉伸的薄膜的一侧。

图9是所述组件的第一实施例的放大剖视图。

图10是所述组件的第二实施例与图9类似的视图。

图11是所述组件的第二实施例与图8类似的视图。

图12是所述组件的剖视图。

具体实施例

图8显示了用于拉伸热塑薄膜f的热塑薄膜拉伸装置的侧向组件1之一的结构，所述侧向组件1位于所述薄膜f的一侧，所述装置包括与所示的第一组件1相同的第二组件，所述第二组件设置在所述薄膜f的另一侧，其与所述第一组件1相对于所述薄膜f的纵向中轴线对称设置。

可以理解，图8与图1类似，图9与图2类似，他们包括：

薄膜f；

箭头avf代表在加热通道中所述薄膜f的前进方向，通过加热而使所述薄膜f的材料具有延展性；

第一导轨r1及第二导轨r2，所述第二导轨r2朝向所述第一导轨r1并朝向下游方向汇聚；

多个夹持构件2，所述多个夹持构件2安装到所述第一导轨r1上并包括夹持在所述薄膜f的侧向边缘上的多个夹钳3；

多个安装到所述第二导轨r2上的导向构件4；

连接一个夹持构件2及一个导向构件4的第一对连杆5；

将所述第一导轨r1及所述第二导轨r2彼此连接的基座6；及

辊子7，其安装在所述多个夹持构件2及所述多个导向构件4上，并可在这些导轨的内、外表面及上、下侧滚动。

所述组件还配备有与前面图3及图4中所揭示的装置(铰接框架c、滑动件co、螺丝v及基台t)相同的装置，以便能够使图6及图7所示的导轨r1，r2产生弯曲，从而可以在与所述薄膜f的前进方向相同的横向方向上拉伸所述薄膜f。

如图所示，与图1不同的是，每个导向构件4通过单对重叠的连杆5(下文中称为“第一连杆”)连接至单个夹持构件2，所述导向构件4还通过一对第二连杆11连接到调节梁10上，所述第二连杆11的长度小于第一连杆5的长度。

所述第一连杆5相对于所述对应的夹持构件2及导向构件4移动的第一轴，与所述第二连杆11相对于所述对应的导向构件4及所述调节梁10移动的第二轴平行。

在所述导向构件4的一侧，第二轴设置在枢轴15上，在所述导向构件4的另一侧，第二轴设置在安装有两个滚轮17的枢轴16上，这些滚轮17收容在由所述调节梁10形成的凹槽内，并且能够在此凹槽内滚动。

如图9所示，所述调节梁10具有倒u形截面以形成所述凹槽。所述调节梁10具有设置在其中心壁上的开口，所述开口的一部分与如图3所示的框架c的关节重叠；这些开口的设置可以使所述调节梁10横向变形，从而使所述调节梁10按照赋予所述导轨r1,r2的弯曲方式实现所述薄膜f的横向拉伸。

所述调节梁10与多个柱体20连接，所述多个柱体20沿所述调节梁10的长度方向以相同或相似的间隔排列。每个柱体20的竖直底座固定在螺母21上，一个垂直于所述薄膜f的前进方向avf的螺钉22穿过所述螺母21；所述螺钉22穿过承载所述第二导轨r2的基座6的侧面，其不仅可相对于该侧面旋转，还能在诸如销钉的作用下在轴向方向上相对于该侧面停止。每个螺钉22连接至使它旋转的装置上，例如轮子或马达；驱动不同的螺钉22在一个旋转方向上旋转或这些螺钉22在另一个旋转方向上旋转，可以使由所述多个柱体20及所述调节梁10构成的组件在垂直于所述薄膜f的前进方向avf的方向上移动。

可以理解，这些螺钉22和螺母21因此构成用于调节所述调节梁10相对于所述第一导轨r1及所述第二导轨r2的位置和方向的装置。

请参图8，所述调节梁10设置在靠近所述第一导轨r1的位置，且基本与所述第一导轨r1平行设置；由于所述第二导轨r2在下游方向朝向所述第一导轨r1汇聚，所述夹持构件2与所述导向构件4沿其各自对应的导轨r1,r2运动，从而导致彼此连接的成对的第二连杆11之间形成的夹角逐渐打开，以至于两个连续构件4之间的距离在下游方向增大，因此，以所述连杆10相乘的方式，使得两个连续构件2之间的距离也相应增大。

参阅图1及图8，可以看出，图8所示的本发明的装置中，第二连杆11的长度加到第一连杆5的长度上以获得两个连续的夹持构件2之间的最大可能间隙，因此，相对于图1所示的现有装置所允许的纵向拉伸率，它们可以获得更高的纵向拉伸率。

仍参阅图8，可以理解，所述调节梁10相对于所述导轨r1,r2的方向可能会影响所述多个夹持构件2之间沿所述导轨r1,r2的间隙的变化，因此，有可能需要调节所述薄膜f的纵向拉伸率，甚至有可能会产生所谓的负纵向拉伸率，即，两个连续的夹持构件2靠得更近。因此，如果所述调节梁10的朝向使得所述调节梁10的下游部分在下游方向靠近所述导轨r2,所述调节梁10将有可能使连续的成对的第二连杆11之间的夹角在下游方向上逐渐打开，除了由所述导轨r2相对于所述导轨r1在下游方向上的汇聚所提供的以外；因此，所述调节梁10将有可能获得纵向拉伸率的增加；反之，如果所述调节梁10的朝向使得所述调节梁10的下游部分在下游方向远离所述导轨r2，所述调节梁10将使连续的成对的第二连杆11之间的夹角在下游方向上逐渐合拢，并从所述导轨r2相对于所述导轨r1在下游方向上的汇聚提供的这些第二连杆22的开口中减去，因此，所述调节梁10将使纵向拉伸率减少。

图10与图9类似，其为第二实施例的组件1，所述组件1包括由所述多个第二连杆25及与所述多个第二连杆25连接的一个第二调节梁26构成的第一个二组件，所述第二组件设置在与所述第一连杆11/所述调节梁10相对的一侧；当所述装置需要承受相当大的力时，所述第二组件可以更好地分配力。所述第二组件的柱体27在所述螺母21处与所述第一组件的柱体20连接，以至于可以通过同一个螺钉22同时驱动它们。

图11及图12为本发明提供的所述装置第二实施例的结构；简单起见，第一实施例中已经描述的部件或元件将采用相同的附图标记表示，并且将不再描述。在第二实施例中，每对第二连杆11在与所述第一导轨r1相对的所述第二导轨r2的一侧上延伸。在这种情况下，没有调节梁10，而是具有类似于所述第一导轨r1或所述第二导轨r2的一个导轨30结构，所述导轨30具有接合在其上并可沿所述导轨30移动的多个引导部件31，所述多个引导部件31类似于第一实施例中的多个导向构件4，每个引导部件31固定到一个枢轴32上，所述两个第二连杆11可枢转地安装在所述枢轴32上。所述导轨30在其整个长度上以类似或者相同的间距固定安装至多个基座36上，所述基座36连接到与螺钉22接合的螺母21上以调节所述导轨30的位置和方向。

如前所述，本发明提供了一种相对于现有技术具有如上所述的决定性优势的装置。

特别地，对于光学薄膜，本发明的装置可以非常精确地调节所生产的薄膜的折射率的各向同性，对于这种类型的薄膜，具有固定的横向拉伸率是完全可以的，只要调节纵向拉伸率以使所述薄膜中的晶体结构以所需角度定向即可，而且还要保证所述薄膜的左、右两侧的多个夹钳之间的定位的极端精度。

对于薄膜而言，特别是用于制造高性能电池的薄膜而言，本发明的装置使薄膜在整个薄膜长度上获得理想的孔隙度的各向同性成为可能，这要求在给定的横向拉伸率下，其可以无缺点地固定，而纵向拉伸率沿横向拉伸方向分布，是整个薄膜部分获得90度定向所必需的功能，因此是所需的孔隙度各向同性。

以上所述仅为本发明示例性的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，本发明的保护范围应以附加的权利要求为准。