用于生产热塑性树脂的连续层压片材的装置和方法 【技术领域】
本发明涉及一种用于生产热塑性树脂的连续层压片材的装置。
背景技术
日本公开特许公报No.06-270366/1994在第3页公开了一种如图3所示的生产装置(1’)，其可用作生产热塑性树脂的连续层压片材(A)(其在下文中简称为连续层压片材)的装置，其中在热塑性树脂的连续片材(S)(其在下文中简称为连续片材)上层压了至少一层热塑性树脂的连续薄膜(F)(其在下文中简称为连续薄膜)，如图2a和2b所示。这种生产装置(1’)包括用于以片材形式连续地挤出已在挤塑机(7)中被加热且熔化的热塑性树脂(P)的模具(2)，以及用于对从模具(2)中挤出的热塑性树脂(P1)进行辊压以形成连续片材(S)的压延辊(3)。更具体地说，从模具(2)中挤出的热塑性树脂(P1)通过夹在第一压延辊(31)和第二压延辊(32)之间来进行初步辊压，然后在缠绕并悬挂在第二压延辊(32)上时通过夹在第二压延辊(32)和第三压延辊(33)之间来进行再次辊压，从而形成连续片材(S)。紧接于辊压之后，连续片材(S)缠绕并悬挂在第三压延辊(33)上，然后从第三压延辊(33)上拉出。这里，紧接于辊压之后，连续片材(S)的表面温度通常处于连续片材(S)的玻璃化转变温度(Tgs)左右。
这种生产装置(1’)还包括：加热装置(5’)，用于在二次辊压后对处于缠绕且悬挂在第三压延辊(33)上的状态下的连续片材(S)进行加热；以及层压辊(6’)，用于将连续薄膜(F)层压在第三压延辊(33)上的已加热的连续片材(S)上。在通过加热装置(5’)而在第三压延辊(33)上被加热之后，连续薄膜(F)通过层压辊(6’)而被层压在第三压延辊(33)上地连续片材(S)上。
在使用这种生产装置(1’)时，在加热了连续片材(S)之后将连续薄膜(F)层压在连续片材(S)上，片材(S)在紧接于被辊压之后具有处于其玻璃化转变温度(Tgs)左右的表面温度。因此，即使连续薄膜(F)的玻璃化转变温度(Tgf)与连续片材(S)的玻璃化转变温度(Tgs)相同或比其更高，通过热焊接(heat welding)就可将连续薄膜(F)容易地层压在连续片材(S)上，从而形成了连续的层压片材(A)。
然而，这种传统的生产装置(1’)具有这样的问题，即所得的连续层压片材(A)容易翘曲。
【发明内容】
因此，本发明的发明人进行了详尽的研究，以便开发出一种能够生产具有较少翘曲的热塑性树脂的连续层压片材的装置。结果，发明人发现，连续层压片材的翘曲可能是因对处于弯曲在压延辊上的状态下的连续片材进行加热而引起的，以这样一种方式来使用生产装置就能够容易地生产出具有较少翘曲的连续层压片材，在这种方式中，在将连续片材从压延辊上拉出并在保持平直的同时对其进行加热之后，利用层压辊将连续薄膜层压在连续片材上，从而实现了本发明的目的。
因此，本发明提供了一种用于生产热塑性树脂的连续层压片材(A)的装置(1)和方法，在该片材(A)中通过热焊接将至少一层热塑性树脂的连续薄膜(F)层压在热塑性树脂的连续片材(S)上。该装置(1)包括：
用于将热熔的热塑性树脂(P)以片材的形式连续地挤出的模具(2)；
用于对从所述模具(2)中挤出的热塑性树脂(P1)进行辊压以形成热塑性树脂的连续片材(S)的压延辊(3)；
用于平直地保持被所述压延辊(3)辊压的所述热塑性树脂的连续片材(S)的保持机构(4)；
用于对被所述保持机构(4)保持为平直的所述热塑性树脂的连续片材(S)的至少一个层压表面(Sa)进行加热的加热装置(5)；和
用于将至少一个热塑性树脂的连续薄膜(F)层压在被所述加热装置(5)加热的所述热塑性树脂的连续片材(S)上的层压辊(6)。
【附图说明】
图1是显示了由本发明提供的用于生产热塑性树脂的连续层压片材的装置的一个例子的模型图；
图2a和2b是显示了热塑性树脂的连续层压片材的层结构的模型图；和
图3是显示了用于生产热塑性树脂的连续层压片材的传统装置的模型图。
图1中各标号说明如下：1 用于生产热塑性树脂的连续层压片材的装置；2模具；3 压延辊；31 第一压延辊；32 第二压延辊；33 第三压延辊；4 保持装置(导辊)；5 加热装置；6 层压辊；7 挤塑机；P，P1 热塑性树脂；S 热塑性树脂的连续片材；F 热塑性树脂的连续薄膜；A 热塑性树脂的连续层压片材；A’ 热塑性树脂的连续层压箔片。
图2a和2b中各标号说明如下：A 热塑性树脂的连续层压片材；S 热塑性树脂的连续片材；Sa 层压表面；F 热塑性树脂的连续薄膜；Fa 层压表面；Fb 非层压表面。
图3中各标号说明如下：1’ 用于生产热塑性树脂的连续层压片材的装置；2 模具；3 压延辊；31 第一压延辊；32 第二压延辊；33 第三压延辊；5’ 加热装置；6’ 层压辊；7’ 挤塑机；P，P1热塑性树脂；S 热塑性树脂的连续片材；F 热塑性树脂的连续薄膜；A 热塑性树脂的连续层压片材。
【具体实施方式】
下面将参考图1来介绍本发明实施例的一个例子。图1是显示了由本发明提供的生产装置(1)的一个例子的模型图。
本发明的生产装置(1)包括模具(2)，其用于挤出已加热并熔化的热塑性树脂(P)。热塑性树脂(P)的例子包括丙烯酸树脂、苯乙烯树脂、甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯共聚物树脂、聚碳酸酯树脂、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物树脂(ABS树脂)、丙烯腈-苯乙烯共聚物树脂(AS树脂)、氯乙烯树脂、聚烯烃树脂如聚乙烯和聚丙烯树脂、聚酯树脂、聚缩醛树脂、氟树脂、尼龙树脂等。这种热塑性树脂(P)可含有添加剂，例如热稳定剂、抗氧化剂、光稳定剂、紫外线吸收剂、着色剂、增塑剂和抗静电剂。可采用两种或多种热塑性树脂(P)来制备热塑性树脂的连续片材(S)。
为了加热并熔化这种热塑性树脂(P)，可以采用普通的挤塑机(7)。被挤塑机(7)加热并熔化且同时被捏合的热塑性树脂(P)从模具(2)中连续地挤出。
例如，通过使用T形模具作为模具(2)，就可将热塑性树脂(P)以薄膜的形式挤出。模具(2)可将热塑性树脂(P)以单层的形式挤出，或者以多层的形式如双层形式或三层形式挤出。通过使用可将热塑性树脂(P)以单层的形式挤出的模具，就可得到单层的热塑性树脂的连续片材(S)。通过用多个挤塑机和可将树脂以多层形式挤出的模具来共挤塑两种或多种热塑性树脂，就可得到多层的热塑性树脂的连续片材(S)。
本发明的生产装置(1)包括用于对从模具(2)中挤出的热塑性树脂(P1)进行辊压以形成连续片材(S)的压延辊(3)。压延辊(3)的直径可以不小于约15厘米，并且不超过约60厘米。从模具(2)中挤出的热塑性树脂(P1)被压延辊(3)辊压。压延辊(3)的数量并不受到特殊的限制，只要该数量为两个或更多以使压延辊(3)能够夹住热塑性树脂(P1)并进行辊压。在图1所示的装置(1)中，示例性地显示了三个压延辊(3)。所挤出热塑性树脂(P1)通过被夹在第一压延辊(31)和第二压延辊(32)之间来进行初次辊压，然后在缠绕并悬挂在第二压延辊(32)上时通过被夹在第二压延辊(32)和第三压延辊(33)之间来进行再次辊压，从而形成连续片材(S)。
已辊压的连续片材(S)可具有不小于约1毫米且不超过约20毫米的厚度，并具有不小于约200毫米且不超过约2500毫米的宽度。紧接于辊压之后，连续片材(S)的温度处于约Tgs±20℃的范围内，其中Tgs表示连续片材(S)上的待层压连续薄膜(F)的层压表面(Sa)的玻璃化转变温度。
本发明的生产装置(1)包括用于平直地保持被压延辊(3)辊压过的热塑性树脂的连续片材(S)的保持机构(4)。图1所示的生产装置(1)包括多个沿水平面排列并设置的导辊(4)来作为保持机构(4)。这种导辊(4)例如可以是可买到的出售用于滚轴台的导辊。连续片材(S)在被保持机构(4)保持为平直时被传送。这里，连续片材(S)不必被保持为完全的平直，它可被保持为大致平直以便使得没有应力。
本发明的生产装置(1)包括用于对被保持机构(4)保持为平直的连续片材(S)进行加热的加热装置(5)。加热装置(5)加热导辊(4)上的连续片材(S)。加热装置(5)的例子包括例如电热器、红外线加热器和暖气加热器等加热装置。对连续片材(S)上的待层压连续薄膜(F)的层压表面(Sa)进行加热就足够了。当将在连续片材(S)的各表面上层压至少一层连续薄膜(F)时，优选加热连续片材(S)的两个表面。当将在连续片材(S)的一个表面上层压至少一层连续薄膜(F)时，可以只加热连续片材(S)的一个或两个层压表面(Sa)。
本发明的生产装置(1)包括用于将连续薄膜(F)层压在被所述加热装置(5)加热的连续片材(S)上的层压辊(6)。如图1所示，层压辊(6)通常成对地使用。可将一对层压辊(6)构造成牵引辊，从而可被驱动以旋转连续片材(S)并将其从压延辊(3)中拉出来。另外，可将层压辊(6)构造成可被驱动以与压延辊(3)同步地旋转，从而可将辊压过的连续片材(S)拉出而基本上没有扩张力施加在连续片材(S)上。层压辊(6)可以是具有由金属材料如不锈钢形成的表面的金属辊；然而，与连续薄膜(F)相接触的层压辊最好是具有由橡胶材料形成的表面的橡胶辊，这样，在连续薄膜(F)的两个表面之间，与待层压在连续片材上的层压表面(Fa)相对的非层压表面(Fb)不容易被损坏。层压辊(6)的直径可以不小于约5厘米且不超过约30厘米。
热塑性树脂的连续薄膜(F)的例子包括丙烯酸树脂薄膜、苯乙烯树脂薄膜、甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯共聚物树脂薄膜、聚碳酸酯树脂薄膜、ABS树脂薄膜、氯乙烯树脂薄膜、聚烯烃树脂薄膜、聚酯树脂薄膜、聚缩醛树脂薄膜、氟树脂薄膜如聚偏二氟乙烯(PVDF)树脂薄膜、尼龙树脂薄膜等。可以适当地选择那些能够通过热焊接而层压在热塑性树脂的连续片材(S)的层压表面(Sa)上的薄膜作为连续薄膜(F)。连续薄膜的厚度可以不小于约50微米且不超过约1000微米，其宽度可与连续片材(S)的宽度相同。连续薄膜(F)通常通过层压辊(6)而从原始薄膜辊(F1)上释放出来，然后引入到层压辊(6)之间的空隙内以便与连续片材(S)一起夹在它们之间，从而通过热焊接来进行层压。
热塑性树脂的连续薄膜(F)可包含弹性颗粒。含有弹性颗粒的连续薄膜(F)的柔韧性非常好，因此可相对容易地对其进行处理。弹性颗粒的例子包括丙烯酸酯共聚物橡胶颗粒、聚丁二烯橡胶颗粒、苯乙烯-丁二烯共聚物橡胶颗粒、丁二烯-丙烯酸酯共聚物橡胶颗粒等。另外，热塑性树脂的连续薄膜(F)可含有添加剂，例如热稳定剂、抗氧化剂、光稳定剂、紫外线吸收剂、着色剂、增塑剂和抗静电剂。热塑性树脂的连续薄膜(F)可以是单层薄膜，也可以是其中层压了两种或多种薄膜的多层薄膜。
热塑性树脂的连续薄膜(F)的层压表面(Fa)可以是未处理过的，或者进行了表面处理以便于与连续片材热焊接。非层压表面(Fb)也可以是未处理过的，或者在其上例如设置了表面处理层。表面处理层的例子包括硬膜层。通过设置硬膜层，就可以得到具有足够高表面硬度的连续层压片材(A)。另外，可以在硬膜层上设置防反射层。表面处理层的厚度可以是约0.1微米到约50微米。
本发明的生产装置(1)优选在这样的条件下使用，即在连续薄膜(F)的层压表面(Fa)的玻璃化转变温度(Tgf)不小于比连续片材(S)的层压表面(Sa)的玻璃化转变温度(Tgs)低30℃的温度(Tgs-30℃)下、最好在不小于比玻璃化转变温度(Tgs)低20℃的温度(Tgs-20℃)下，并且不超过比玻璃化转变温度(Tgs)高40℃的温度(Tgs+40℃)下使用。例如，本发明的生产装置(1)优选在这样的条件下使用，即连续片材(S)包括至少一片选自丙烯酸树脂连续片材或甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯共聚物树脂的连续片材，而连续薄膜(F)包括至少一层选自丙烯酸树脂薄膜、甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯共聚物树脂薄膜、苯乙烯树脂薄膜、ABS树脂薄膜，氟树脂薄膜、尼龙树脂薄膜等的连续薄膜。
应当注意的是，连续薄膜(F)的层压表面(Fa)的玻璃化转变温度(Tgf)指连续薄膜(F)的上表面的玻璃化转变温度，该上表面是在层压时朝向连续片材(S)的表面。类似地，连续片材(S)的层压表面(Sa)的玻璃化转变温度(Tgs)指连续片材(S)的上表面的玻璃化转变温度，该上表面是在层压时朝向连续薄膜(F)的表面。
热塑性树脂的连续薄膜(F)优选在由加热装置(5)对片材(S)进行加热之后立即层压在热塑性树脂的连续片材(S)上。例如，连续薄膜(F)优选在这样的状态下由层压辊(6)层压在连续片材(S)上，其中层压表面(Sa)的温度不小于比连续薄膜(F)的层压表面(Fa)的玻璃化转变温度(Tgf)高5℃的温度(Tgf+5℃)，并且不超过比连续片材(S)的层压表面(Sa)的玻璃化转变温度(Tgs)高50℃的温度(Tgs+50℃)。连续薄膜(F)优选在连续片材(S)即使在被加热后也保持为被平直的状态下由层压辊(6)层压在连续片材(S)上。
在采用其上形成有表面处理层的薄膜作为热塑性树脂的连续薄膜(F)的情况下，连续薄膜(F)最好以约90°或更小的引入角(α)而引入到层压辊(6)之间的空隙内。其原因是，如果连续薄膜(F)较大程度地弯曲，那么在表面处理层中易产生裂纹。这里，引入角(α)是热塑性树脂的连续薄膜(F)相对于热塑性树脂的连续片材(S)的角，其值超过0°但小于180°。当连续薄膜(F)以小于90°的引入角(α)引入时，从原始薄膜辊(F1)上释放出来的连续薄膜(F)可能会与压延辊(3)、保持机构(4)、加热装置(5)等形成干涉。在这种情况下，应当适当地选择具有较低高度的加热装置来作为加热装置(5)，或者将加热装置(5)放置成接近于连续片材(S)同时使用具有较小直径的导辊作为保持机构(4)，或者将压延辊(3)和层压辊(6)之间的距离设定为较大。本发明的生产装置(1)构造成使得在加热了被压延辊(3)辊压的连续片材(S)之后，连续薄膜(F)通过层压辊(6)而被层压在连续片材(S)上。因此，压延辊(3)和层压辊(6)之间的距离可以被设定为较大。
根据本发明的生产装置(1)，在以片材形式挤出已被加热且熔化的热塑性树脂(P)并对其进行辊压以形成热塑性树脂的连续片材(S)之后，加热连续片材(S)的层压表面(Sa)，同时平直地保持连续片材(S)，然后将连续薄膜(F)层压到热塑性树脂的连续片材(S)上。因此，可以生产出不会产生翘曲的热塑性树脂的连续层压片材(A)。所得的连续层压片材(A)例如可切成具有预定长度的片张，从而形成热塑性树脂的连续层压箔片(A’)。
如上所述，根据本发明的生产装置，可以在将已辊压的热塑性树脂的连续片材保持为平直时对其进行加热，然后用层压辊并通过热焊接来将热塑性树脂的连续薄膜层压在热塑性树脂的连续片材上。因此，可以连续地生产出不会产生翘曲的热塑性树脂的连续层压片材。
虽然如上所述地介绍了本发明，然而本发明显然可以多种方式进行变化。这种变化被视为处于本发明的精神和范围内，对本领域的技术人员来说为显而易见的所有这种修改均属于所附权利要求的范围内。
于2002年12月25日提交的日本专利申请No.2002-374036的全部公开内容，包括说明书、权利要求、附图和摘要均通过引用结合于本文中。
示例
下面将通过示例来更详细地介绍本发明，这些示例不应被视为限制了本发明的范围。
示例1
参见图1，在使用40毫米的挤塑机(7)对丙烯酸树脂(玻璃化转变温度为100℃)进行加热和熔化的同时对其进行捏合，该树脂在265℃下从T形模具(2)中挤出，并被夹在由不锈钢制成的第一压延辊(31)(直径为200毫米)和由不锈钢制成的第二压延辊(32)(直径为200毫米)之间，然后缠绕并悬挂在第二压延辊(32)上，之后被夹在第二压延辊(32)和由不锈钢制成的用于辊压的第三压延辊(33)(直径为200毫米)之间，从而以连续的方式生产出丙烯酸树脂的连续片材(S)(厚度为2毫米，宽度为200毫米)。紧接于从第三压延辊(33)中出来之后，丙烯酸树脂的连续片材(S)的两个表面的温度均为101℃。
紧接于辊压之后，采用电热器(5)从上方只对丙烯酸树脂的连续片材(S)的上表面进行加热，同时采用一对由硬橡胶制成的层压辊(6)(直径为100毫米)将其拉出，并使连续片材(S)平直地保持在多个导辊(4)上。丙烯酸树脂薄膜(F)(厚度为125微米，层压表面的玻璃化转变温度(Tgf)为88℃)以60°的引入角(α)与已加热的丙烯酸树脂的连续片材(S)一起被引入到层压辊(6)之间的空隙内，以便被夹住并重叠在丙烯酸树脂的连续片材(S)的加热表面上，并进行压力粘合以形成丙烯酸树脂的连续层压片材(A)，其中丙烯酸树脂薄膜(F)通过热焊接而只层压在丙烯酸树脂的连续片材(S)的一个表面(上表面)上。这里，紧邻于被夹在压延辊(6)间之前，丙烯酸树脂的连续片材(S)的层压表面(Sa)的温度为97℃。另外，丙烯酸树脂的连续片材(S)在被保持为平直时送到层压辊(6)之间的空隙内，即使在被加热后也是如此。所得的丙烯酸树脂的连续层压片材(A)没有翘曲。已经发现，在层压片材(A)中，丙烯酸树脂的连续片材(S)和丙烯酸树脂的连续薄膜(F)通过热焊接以足够的强度层压在一起。
示例2
通过与示例1类似的操作来得到丙烯酸树脂的连续层压片材(A)，不同之处是增大电热器(5)的输出，使得丙烯酸树脂的连续片材(S)的层压表面(Sa)的温度在紧邻于夹在压延辊(6)间之前为106℃。所得的丙烯酸树脂的连续层压片材(A)没有翘曲。已经发现，在层压片材中，丙烯酸树脂的连续片材和丙烯酸树脂的连续薄膜通过热焊接以足够的强度层压在一起。
示例3
通过与示例1类似的操作来得到丙烯酸树脂的连续层压片材(A)，不同之处是增大电热器(5)的输出，使得丙烯酸树脂的连续片材(S)的层压表面(Sa)的温度在紧邻于夹在层压辊(6)间之前为115℃。所得的丙烯酸树脂的连续层压片材(A)没有翘曲。已经发现，在层压片材(A)中，丙烯酸树脂的连续片材(S)和丙烯酸树脂的连续薄膜(F)通过热焊接以足够的强度层压在一起。
示例4
通过与示例1类似的操作来得到丙烯酸树脂的连续层压片材(A)，该片材具有丙烯酸树脂的连续片材(S)，在片材(S)的各侧上均具有热焊接在片材(S)上的热塑性树脂的连续薄膜(F)，其中不同之处是通过两个电热器(5)对丙烯酸树脂的连续片材(S)的两个表面均进行加热，这两个电热器(5)分别设置在丙烯酸树脂的连续片材(S)两侧的上方/下方，并且引入如示例1所使用的相同的丙烯酸树脂的连续薄膜(F)，各薄膜(F)以与示例1中相同的引入角(α)重叠在片材(S)的各表面上，因而被夹在层压辊(6)之间并被加压。这里，丙烯酸树脂的连续片材(S)的层压表面(Sa)的温度在紧邻于夹在压延辊(6)间之前为在一个表面上是111℃，在另一表面上是112℃。所得的丙烯酸树脂的连续层压片材(A)没有翘曲。已经发现，在层压片材(A)中，丙烯酸树脂的连续薄膜(F)通过热焊接以足够的强度层压在丙烯酸树脂的连续片材(S)的各表面上。
比较示例1
进行与示例1类似的操作，不同之处是停止用电热器(5)进行加热而是对层压辊(6)进行加热，这样，丙烯酸树脂的连续片材(S)和丙烯酸树脂的连续薄膜(F)无法紧密粘合地层压在一起。
比较示例2
通过与示例1类似的操作来得到丙烯酸树脂的连续层压片材(A)，该片材具有丙烯酸树脂的连续片材(S)和通过热焊接而以足够的粘合性层压在其上的丙烯酸树脂的连续薄膜(F)，不同之处是，如图3所示，采用了包括加热装置(5’)(用于在辊压后对被缠绕且悬挂在第三压延辊(33)上的丙烯酸树脂的连续片材(S)进行加热)和层压辊(6’)(用于将丙烯酸树脂的连续薄膜(F)层压在第三压延辊(33)上的已加热的丙烯酸树脂的连续片材(S)上)的生产装置(1’)，在丙烯酸树脂的连续片材(S)于第三压延辊(33)上被加热之后，在丙烯酸树脂的连续片材(S)的层压表面(Sa)上于97℃下通过层压辊(6’)层压了丙烯酸树脂的连续薄膜(F)。然而，所得的连续层压片材(A)容易产生翘曲。