一种制造包含空腔的薄膜且确定薄膜的拉伸、密度、厚度和/或孔隙率的分布的方法

摘要

本发明涉及一种制造薄膜(F1)的方法，所述薄膜包含空腔且由其中分散有空化剂的聚合物形成，所述方法包括：挤压聚合物通过挤压模具的步骤，该挤压模具装配有用于调整经挤压的薄膜的厚度的调节制动器(Act)；和拉伸(Str1)薄膜的步骤，以及基于拉伸步骤前后薄膜的单位面积质量分布建立薄膜的映射函数，基于所述映射函数和所述横向单位面积质量分布建立经拉伸的薄膜的拉伸分布，基于所述拉伸分布和经拉伸的薄膜中空化剂的质量浓度的横向分布建立特征横向分布，使得能够将薄膜中空化剂的分布考虑在内，该方法中，所述调节制动器是根据所述特征横向分布控制的。

说明书

技术领域

本申请涉及一种制造薄膜的方法，包括一个或多个产生空腔或空隙的拉伸步骤，以及表征薄膜的多个步骤。

背景技术

当空化材料与聚合物精细混合时，可以通过拉伸来将基于聚合物材料的薄膜制成多孔的。

纵向(即，在薄膜前进的方向上)拉伸的薄膜长度增大。

纵向拉伸的薄膜能够在横向上发生收缩，并因此能够使其宽度减小。

横向(即，横向于薄膜前进的方向)拉伸的薄膜宽度增大。

通常，依次或同时横向和纵向地拉伸薄膜。

如专利文件US2006/0121259和WO2010/059448所公开的，空化剂是一种分散于聚合物中的材料，在拉伸过程中，空化剂中的岛状物机械地造成空腔或空隙以出现在岛状物周围的体积中。

为了整体优化制造方法，尤其是优化拉伸步骤，已经开发了考量在拉伸过程中这种薄膜的形变和其组分物质的分布的表征技术。

例如，专利US7,813,829公开了对薄膜的厚度进行表征，首先在薄膜被压出后对横向拉伸的上游薄膜的厚度进行表征，然后对上述横向拉伸的下游薄膜的厚度进行表征。

在生产线上对薄膜进行表征的技术是基于传感器的，其原理是感测对辐射或波的吸收，并自动报告其物质分布。

在制造薄膜过程中的物质分布引导了对映射函数的定义，该映射函数建立了拉伸之前薄膜中的横向位置与拉伸后薄膜中的横向位置之间的对应关系。

此外，如果使得实施的传感器能够准确地表征薄膜的边缘，则可以通过基于单位面积质量的测量值，描绘代表横向方向上单位面积累积质量的曲线，来定义上述映射函数。

图1A分别示出了拉伸前后的薄膜的单位面积质量的分布C1和C2，其中，横向位置X

图1B分别示出了拉伸前后的在横向方向上累积的和归一化的单位面积质量分布C3和C4，曲线C3和C4是根据图1A中相应的曲线C1和C2绘制的。

在这个例子中，映射函数的定义如下：拉伸后薄膜的横向位置X’及累积且归一化的单位面积质量Y’与拉伸前的薄膜的横向位置X及累积且归一化的单位面积质量Y之间的对应关系，此处，Y等于Y’。

对于不含有空腔的薄膜，可以通过将单位面积质量值(例如，表示为克每平方米(g/m

如专利US5,928,580和US7,813,829所公开的，将获知映射函数和表征拉伸后薄膜的厚度分布相结合可以调整作用于拉伸上游的薄膜的厚度分布的制造参数，以便使得拉伸后的薄膜厚度均匀。

在这种背景下，表征薄膜的厚度分布由此成为监测和控制制造方法中不可避免的步骤。

然而，对于包含空腔的薄膜，如微孔膜、透气膜或“珠光”膜，无法从单位面积质量分布中推导出满意的厚度分布。

实际上，无论是基于β射线、X射线、红外线还是超声波，测量薄膜的单位面积质量的技术都依赖于测量物质的量，并且都无法直接提供待表征的薄膜的厚度。

薄膜一给定点处的厚度是由薄膜的单位面积质量与薄膜该点处密度之比给出的。

通常，由于局部密度是未知的，所以假定其为恒定的。

然而，在实际中，对于多孔薄膜，可能存在薄膜内的空腔分布不均匀的情况，在这种情况下，密度恒定的假设就不成立，对厚度的表征也会出现误差。

此外，即使基于机器和所使用方法的知识对非均匀密度进行预估，这样的估计仍然是经验主义的，不能够适应新的情况或在面对意外变化时作出反应。

因此，表征包含空腔的薄膜的传统方法仍然不够可靠和准确，不能够应对表征正在形成的薄膜中的不可预见的变化。

发明内容

本申请的目的在于通过改善对包含空腔的薄膜的特征进行监测，通过提高对这种薄膜的特征分布(尤其是拉伸、密度、厚度和/或孔隙率分布)的测量的准确性，以改善制造这种薄膜的方法。

本申请的方法使得能够可靠地表征具有变化的密度的薄膜，这种密度变化是由于薄膜内封闭的和/或贯通的空腔或孔隙(包括孔隙率)的非均匀性分布导致的。

为此，本申请提供了一种制造薄膜的方法，所述薄膜包含空腔且由其中分散有空化剂的聚合物形成，所述方法包括：在装配有调节制动器的生产线上挤压薄膜的步骤，所述调节制动器用于调节所挤压的薄膜的特征；和拉伸薄膜的步骤，以及包含建立薄膜的映射函数的步骤，其中，第一单位面积质量传感器测量未经拉伸的薄膜的横向单位面积质量；第二单位面积质量传感器测量通过进行所述拉伸而被拉伸的薄膜的横向单位面积质量分布；计算机单元基于所述横向单位面积质量分布，计算经拉伸的薄膜的所述映射函数；所述计算机单元基于所述映射函数和所述横向单位面积质量分布，计算经拉伸的薄膜的拉伸分布；所述计算机单元基于拉伸分布、经拉伸的薄膜中空化剂的质量浓度的横向分布，计算特征横向分布，使得能够将薄膜中空化剂的分布及其尺寸考虑在内，其中，该特征横向分布是所述薄膜的表征；以及所述调节制动器是根据所述特征横向分布控制的。

如上所述，当由其中分散有空化剂的聚合物形成的薄膜受到拉伸时，空化剂的岛状物处形成空腔或孔隙。

本申请的发明人已经确定，由于以这种方式形成的空腔的体积与薄膜的拉伸成正比，因此，基于拉伸前后薄膜的单位面积质量分布计算出的拉伸分布可以表征该薄膜，并且该拉伸分布可以在薄膜形成的过程中获得。

结合薄膜中空化剂的分布，以这种方式获得的拉伸分布是空化剂分布的指标，因此可以实现对薄膜的表征，并且这种表征考虑了所述薄膜中空腔分布不均匀的可能性。

特别地，所述的薄膜拉伸分布可以推导出薄膜的密度分布、薄膜的厚度分布和薄膜的孔隙率分布，上述的每一分布考虑了薄膜中的空腔的分布和尺寸。

因此，本申请的制造方法中对上述分布的确定是基于对薄膜横向拉伸所在区域的上下游的单位面积质量的测量，以及对空化剂分布的了解，其可以是先验的，也可以是在生产线上现场测量的。

由于横向拉伸分布是基于正在形成的薄膜的单位面积质量测量确定的，所述拉伸分布基于薄膜的实际特性提供信息，而不仅仅是基于对所述薄膜均匀性的假定，或是基于以往制造的薄膜的后验测量而作出的估计。

可以利用相同的数据计算纵向拉伸(即沿机器方向的拉伸)。

此外，本申请用于测量薄膜厚度的方法不依赖于所形成的薄膜的类型以及使用的机器类型，所述方法自动适应不同的制造环境。

本申请的制造方法可以具有下列特征：

可以根据经拉伸的薄膜的所述横向单位面积质量分布以及依据通过空化剂单位面积质量传感器测量到的空化剂的单位面积质量分布来推导出所述空化剂的质量浓度的所述横向分布；

可以通过空化剂单位面积质量传感器(Cap

可以将所述空化剂的质量浓度的横向分布近似为薄膜中空化剂的平均浓度；

薄膜在所述两个横向单位面积质量分布测量之间可以经历空化剂损失；第一空化剂单位面积质量传感器可以测量未经拉伸的薄膜中空化剂的横向单位面积质量分布；第二空化剂单位面积质量传感器可以测量经拉伸的薄膜中空化剂的横向单位面积质量分布；所述计算机单元可以通过从薄膜的横向单位面积质量分布中减去空化剂的横向单位面积质量分布，以单独针对所述聚合物来计算薄膜的横向单位面积质量分布；以及，所述计算机单元可以基于单独针对所述聚合物的薄膜的横向单位面积质量分布，计算所述映射函数；

所述制造方法可以包括在第一区域内拉伸薄膜的第一步骤，以及在第一区域下游的第二区域内从薄膜中提取空化剂的第二步骤，使得第二单位面积质量传感器能够在第一区域的下游和第二区域的上游测量经拉伸的薄膜中空化剂的横向单位面积质量分布；

是所述薄膜的表征的所述特征横向分布可以是薄膜的横向密度分布；

所述计算机单元可以基于所述薄膜的密度分布和所述经拉伸的薄膜的横向单位面积质量分布，计算薄膜的横向厚度分布；

可以响应于计算出的所述厚度分布相对于预期的厚度分布的偏差来对所述调节制动器进行控制；

是所述薄膜的表征的所述特征横向分布可以是薄膜的横向孔隙率分布；

可以响应于计算出的孔隙率分布相对于预期的孔隙率分布的偏差来对所述调节制动器进行控制；以及

在薄膜形成的过程中，切除薄膜的边缘，所述计算机单元能够基于切割后的薄膜的边缘的横向位置来确定薄膜的所述映射函数。

本申请延伸至使用本申请的制造方法获得的薄膜。

附图说明

在阅读下述通过非限制性示例及参考附图给出的对实施方式的具体描述，可以更好地理解本申请并且呈现出其他益处，其中：

图1A示出了薄膜拉伸前后单位面积质量或“面积密度”的横向分布；

图1B示出了图1A和1B中的累积分布及映射函数的定义；

图1C示出了在生产线上使用包括横向和纵向拉伸的方法制造薄膜；

图2A示出了图1C中薄膜的映射函数；

图2B示出了从图2A的映射函数中分离出的拉伸分布；

图3A示出了图1A中薄膜的密度分布，即单位面积质量；

图3B示出了图1A中薄膜的孔隙率分布；

图4示出了图1C中薄膜的制造方法；

图5示出了在生产线上使用包括多个拉伸步骤的方法制造一种微孔膜；

图6示出了图5中微孔膜的制造方法。

本申请的方法的第一具体实施方式

在该第一实施方式中，通过对其中分散有以固体颗粒的形式的空化剂的连续相聚合物进行挤压，再同时和/或依次沿纵向和横向拉伸得到的薄膜，来获得“珠光”薄膜F1。

空化剂可以是无机类型的(如碳酸钙颗粒)，或有机类型的(如聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT))，上述类型的空化剂在薄膜的基底聚合物(如聚丙烯)中是不可混溶的。

在珠光薄膜中，在空化剂颗粒周围形成空腔，使薄膜呈现白色或珠光外观，同时也降低了薄膜密度。

如图1C所示，通过包含在区域Z0进行横向拉伸Str1的方法对首先通过装配有用于设定薄膜厚度的调节制动器Act的挤压模具D被挤压出的薄膜F1进行生产，其中，薄膜在“机器”方向MD上沿生产线移动。

应该注意的是，纵向拉伸可以与横向拉伸Str1同时施加于薄膜上。

空腔体积是薄膜拉伸的一个函数，且至少对于第一阶，空腔体积与薄膜拉伸成正比，因而确定拉伸分布能够推导出薄膜的孔隙率分布和密度分布，如下详述。

可以根据来自装配有单位面积质量或“面积密度”传感器的扫描器的测量数据来计算拉伸分布。

为了表征薄膜的厚度，使用第一扫描器SCAN1和第二扫描器SCAN2，两个扫描器均包括各自的单位面积质量传感器Cap

单位面积质量传感器Cap

替代地，单位面积质量传感器可以例如基于β射线或其他射线的透射或后向散射，并且可以具有用于发射β射线或其他射线的β射线或其他射线发射头以及用于检测被待表征薄膜所透射或后向散射的β射线或其他射线的β射线或其他射线检测头。

在通常的方式中，测量可以在电磁射线、超声或粒子的透射或后向散射中进行。

对于后向散射来说，发射头和检测头位于薄膜的同侧，可选地，发射头和检测头整合于同一外壳或凹槽中。

薄膜的总体质量通量在扫描器SCAN1和SCAN2之间是不变的。

为了量化空化剂在薄膜中的分布，扫描器SCAN1和SCAN2中的至少一个可以装配有能够检测挤压出的薄膜中包含的空化剂的单位面积质量的传感器Cap

例如，传感器Cap

图1C示出了质量守恒定律在两个扫描器SCAN1和SCAN2之间的应用，显示了薄膜随着受到横向拉伸Str1的物质通量线。

由坐标X

其中，v和v^'分别代表薄膜在第一扫描器和第二扫描器处的移动速度，W

若方程式(2)被写成在薄膜的整个宽度等价于方程式(1)，则方程式(1)可以改写为与速度无关，

并且，若用方程式(1)除以方程式(2)以得到方程式(3)，

其中，W

并且，W′

其中，位置X′

方程式(3)通过定义薄膜在第一扫描器SCAN1处的任一横向位置X及其在第二扫描器SCAN2处的对应位置X′之间的明确关系，来建立了位置X和位置X′之间的关系，图2A的图形中所示的曲线Map图示化地示出了该映射函数，其中，图中的横轴和纵轴分别代表第一扫描器SCAN1和第二扫描器SCAN2处的横向位置X和X′。

对于横向拉伸后的任一横向位置X′，第二扫描器处的横向拉伸Stretch′TD(x′)可以由方程式(6)表示，

Stretch′TD(x′)是映射函数的导数。

对于拉伸后的任一横向位置x′，第二扫描器处的总体拉伸(纵向和横向)Stretch′(x′)可以由方程式(7)表示，

其中，x是对应于x′的位置，而x′是由映射函数通过求解方程式(3)确定的。

图2B示出了图1C所示的薄膜在第二扫描器SCAN2处拉伸的分布Stretch′(x′)，这是从由单位面积质量传感器Cap

拉伸后的薄膜在横向位置x′处的密度分布W′

其中，以用代表在第二扫描器SCAN2处拉伸薄膜后的横向位置的坐标x′定位的单位体积来考量，W′

方程式(8)可以被写为方程式(9)的形式，

并且，由于拉伸后薄膜中的空腔的相对体积以比例常量α与空化剂浓度C′

其中，α表示薄膜的平均特征、空化剂的颗粒尺寸及其与聚合物的相互作用的效果，并且Stretch′(x’)取决于横向位置x′。

由于在没有拉伸或没有任何空腔形成的情况下，Stretch′(x’)等于1，因此，因子(Stretch′(x’)-1)被引入为与上述拉伸的定义相一致。

方程式(10)可以写成方程式(11)的形式，

其中，W′

并且，，C′

其中，W′

基于方程式(11)，可以确定横向密度分布W′

关于(a)和(b)两项，薄膜的映射函数和拉伸分布Stretch′(x′)可以分别用方程式(3)和(7)从由单位面积质量传感器Cap

关于(c)项，薄膜中的空化剂浓度的分布C′

在空化剂分布均匀的特殊情况下，其质量浓度分布不再依赖于位置，所述浓度分布平稳在一个恒定值，该恒定值等于薄膜中空化剂C

关于(d)项，值W′

其中，W

关于(e)项，常量α是通过将方程式(11)逆转以及使用通过对方程式(13)取平均获得的空化剂平均浓度C

可以引入薄膜拉伸后的孔隙率P′(x′)，孔隙率P′(x′)是所述薄膜的基本特征，定义为空腔体积与薄膜总体积之比，孔隙率P′(x′)由方程式(16)表示，

方程式(16)还可以通过方程式(17)从方程式(9)和(10)导出，

其中的符号定义如上。

薄膜的厚度分布T′(x’)可以用方程式(18)简单计算得出，

T′(x’)＝W′

其中，W′

制造薄膜包括使用图4所示的方法10来确定厚度分布T′(x’)和/或孔隙率P′(x’)的步骤，其通过随着一段薄膜前进期间的处理过程来进行描述。

在实际中，这是一种连续进行的方法，将在两个扫描器之间传送薄膜的时间也考虑在内。

在步骤S10，聚合物和与聚合物中混合的空化剂被挤压通过模具D，以形成未经拉伸的薄膜，该薄膜在机器方向MD上被传送。

在步骤S20，装配有第一扫描器SCAN1并由检测和控制单元C/C控制的第一单位面积质量传感器Cap

在步骤S30，依次或同时在机器方向MD和在横向方向TD上拉伸薄膜，横向方向TD基本垂直于机器方向MD。

在步骤S40，第二单位面积质量传感器Cap

在步骤S50，在拉伸步骤S30之后，基于第一横向单位面积质量分布W

步骤S50包括子步骤S50a，在该步骤中，基于由单位面积传感器Cap

步骤S50还包括子步骤S50b、S50c、S50d、S50e和S50f，子步骤S50b、S50c、S50d和S50e用于通过计算机单元CALC和存储于计算机存储器MEM中的横向分布的数据来确定方程式(11)中右手边的各个元素，然后子步骤S50f用于准确计算出横向密度分布W′

子步骤S50b包含从由单位面积质量传感器Cap

可选地，子步骤S50b可以包括基于方程式(6)来计算横向拉伸分布Stretch′TD(x′)。

子步骤S50c包含通过将方程式(13)应用于在步骤S40由单位面积质量传感器取得的测量结果，来确定薄膜中空化剂的浓度分布C′

子步骤S50d包含如在上文中阐释的通过利用计算机单元CALC，用子步骤S50c中确定的浓度分布C′

子步骤S50e包含如在上文所阐释的基于方程式(15)来确定比例常数α，其中，将下列元素代入方程式(15)：子步骤S50b中确定的拉伸分布Stretch′(x′)，子步骤S50c中确定的浓度分布C′

子步骤S50f包含利用计算机单元CALC，用子步骤S50b至S50e中确定的各个元素，来确定方程式(11)所定义的横向密度分布W′

图3A示出了图1C中的薄膜的密度分布W′

在步骤S60A，利用计算机单元CALC求解方程式(18)，来确定厚度的横向分布T′(x’)，薄膜的单位面积质量分布W′

该厚度分布T′(x’)是拉伸后的薄膜的特征，其代表了与制造薄膜的方法有关的信息来源，并且如图4所示，可以通过响应于分布T′(x’)相对于预期厚度分布的偏差来调整FBK1(其为用于形成薄膜的设备的设置)来将其作用于该方法本身，其中，所述FBK1由本领域技术人员人工进行调整，或实际上由将计算机CALC连接到用于形成薄膜的设备的反馈控制回路来自动调整。

例如，对形成薄膜的聚合物的挤压传统地是由模具D的固定颚板和可调颚板之间的推力实现的，所挤压出的薄膜的厚度可由模具D的制动器Act控制，该制动器沿着可调颚板分布，并且可以响应于薄膜厚度的横向分布的测量结果来对这些制动器的动作单独进行调整。

特别地，从薄膜的单位面积质量分布确定的薄膜的映射可以推导出制动器需要根据薄膜厚度分布进行调整。

因此，本申请是一种制造薄膜的方法，其包括测量厚度分布的方法，其如上所述作为用于监测和控制薄膜的厚度分布的反馈回路中的要素，具有连续监测制造方法的优点。

此外，在步骤S60B，通过利用计算机单元CALC求解方程式(17)来确定孔隙率的横向分布P′(x’)，其中必要的信息为步骤S10至S40以及S50b、S50c和S50e的结果。

图3B示出了图1C中的薄膜的孔隙率分布P′(x’)，薄膜边缘处的孔隙率非常低，由于该边缘没有受到拉伸，因此没有空腔或者只有很少空腔。

该孔隙率分布P′(x’)是关于薄膜制造方法的信息来源，并且如图4所示，可以通过响应于分布P′(x’)相对于预期孔隙率分布的偏差来调整FBK2(其为用于形成薄膜的设备的设置)来将其作用于该方法本身，其中，所述FBK2由本领域技术人员人工进行调整，或实际上由将计算机CALC连接到用于形成薄膜的设备的反馈控制回路来自动调整。

一种调节方法包括以调整横向拉伸Stretch′

因此，本申请的用于制造薄膜的方法包括上述测量孔隙率分布的方法，该测量方法作为用于监测和控制薄膜的孔隙率分布的反馈回路中的要素，具有连续检测制造方法的优点。

在本领域技术人员能够得知的上述方法的变体中，应当提及这样一个事实，即可以利用映射函数从在第一扫描器SCAN1处对空化剂分布W

在另一变体中，在用于生产薄膜的生产线上没有横向拉伸的步骤，而只有纵向拉伸的步骤。

然而，沿机器方向拉伸会导致薄膜的横向收缩，因而导致具有小于1的值的拉伸分布。

上述定义的方程式以同样的方式继续应用，本变体中唯一的区别在于调整FBK2是无相关的。

本申请的方法的第二具体实施方式

该第二实施方式是第一实施方式的一个特例，其在于由于所涉及的薄膜的本质和在两个扫描器SCAN1和SCAN2之间应用于该薄膜的处理过程，可以将空化剂部分或完全地从薄膜中移除。

因此，在第一实施方式中对两个扫描器之间的质量通量守恒的假设无效，并且需要在方法和计算过程中考虑质量损失。

因此，对于应用于制造方法的方式和对于使用的设备类型，尤其是对于单位面积质量传感器和制动器，可以参考第一实施方式。

举例来说，在第二实施方式中，所涉及的薄膜是微孔聚合物膜，其可以通过挤压聚合物溶液所连续生产的薄膜F2来生产，如图5所示，该薄膜沿生产线在“机器”方向MD上移动。

微孔聚合物膜的特殊应用是制造用来提供物理地分离电池的阴极和阳极，还同时允许电荷载体能够穿过薄膜的孔从阳极移动至阴极的功能的薄膜。

在第二实施方式的上下文中，介绍了下列各项是如何确定的：用包含聚合物树脂和用作空化剂的油的聚合物溶液制备得到的微孔膜的拉伸分布、孔隙率分布、密度分布以及厚度分布。

如国际专利申请WO2008/016174和美国专利US8,841,032所述，聚合物树脂可以是诸如聚乙烯或聚丙烯之类的聚烯烃，空化剂可以是石蜡油。

薄膜在第一区域Z1内经受第一方法步骤，在该步骤期间，通过拉伸Str1对薄膜进行拉伸，并在油内含物处形成空腔，这些空腔随后在微孔膜上形成孔隙。

拉伸Str1结合了纵向拉伸和横向拉伸。

在第一步骤期间，通常会损失薄膜中的一部分油。

在第二方法步骤期间，即在区域Z1的下游区域Z2中提取油的步骤Extr，经第一拉伸Str1拉伸后的薄膜经历溶剂浴，该溶剂将孔隙内的油溶解出来，然后通过提取溶剂油混合物的机制将孔隙内的油清空。

在第二方法步骤期间，尤其是在提取所述混合物期间，薄膜经历收缩Retr。

可选地，在第三方法步骤期间，在区域Z2的下游区域Z3内实施的第二拉伸步骤Str2旨在纠正在提取混合物过程中发生的薄膜收缩。

如第一实施方式中，空腔体积是薄膜的拉伸的函数，且至少在第一阶，该函数与薄膜的拉伸成正比，因而确定拉伸分布可以推导出薄膜的孔隙率分布、密度分布和厚度分布，如下详述。

与之相比，该第二实施方式与第一实施方式不同之处在于在两个单位面积质量的测量之间的处理区域内尽可能完全地将空化剂(本例中的油)从薄膜中去除。

因此，质量通量守恒(可以在薄膜经过所述处理区域前后的位置之间建立映射函数)不再适用于单位面积总质量，而只适用于聚合物质量。

因此，如果将聚合物的单位面积总质量分布W

在本实施例中，分别位于第一区域Z1的上游和第二区域Z2的下游的扫描器SCAN1和SCAN2实现与第一实施方式中的扫描器SCAN1和SCAN2相同的功能，区域Z1和Z2实现与第一实施方式中的区域Z0相同的功能。

分别位于第一扫描器SCAN1和第二扫描器SCAN2处的单位面积质量传感器Cap

因此，这些传感器将薄膜的成分作为整体来测量单位面积质量，而不仅仅测量形成挤压的薄膜的聚合物的单位面积质量。

为了量化薄膜的油损失，第一扫描器SCAN1可以装配有传感器Cap

在第一扫描器和第二扫描器处的聚合物的单位面积质量分布W

W

W′′

替代地且以等效的方式，第一扫描器SCAN1和/或第二扫描器SCAN2可以装配有能够单独感测挤压的薄膜中包含的聚合物的单位面积质量的一个或更多个传感器。

用于感测油的单位面积质量的传感器Cap

基于这些方程式，以类似第一实施方式的形式，使用相同的符号X、X

其中，W

为了得到拉伸的表达式，方程式(7)可以适用于该第二实施方式，而得到方程式(22)，

以类似于第一实施方式的方式，可以认为空腔体积与拉伸之前的油浓度成正比。

然而，由于油被尽量地提取了出来，因此在第二扫描器SCAN2处测量油浓度并不能提供计算空腔的分布所必要的信息。

相反，上述信息可以从在第一扫描器SCAN1处测量的油浓度，以及使用方程式(21)的映射函数来获得。

方程式(23)表示在拉伸前第一扫描器SCAN1处的油的浓度分布C

并且映射函数(21)使得能够表达由于油的存在以及由于在区域Z2中提取油的步骤的上游进行的拉伸Str1而产生的空腔的位置分布的分布曲线图C′

C′

该数量与第一实施方式中的C′

方程式(11)可以被改写以得出方程式(25)，其表达含有空腔但不含油残留的薄膜的密度分布，

因此，用已知值的聚合物密度W

在这种情况下，比例常数α由方程式(26)表示，其与第一实施方式中的方程式(15)等价，

其中，空腔位置的平均浓度C′

以类似于第一实施方式的方式，在第二扫描器SCAN2处的厚度分布T′(x’)和孔隙率分布P′(x’)分别由方程式(27)和(28)表示，

T′(x’)＝W′

图5示出了第二区域Z2下游的第三方法区域Z3，其具有通过在薄膜F2经过第二扫描器SCAN2后且在进行第二拉伸Str2之前切除薄膜F2的边缘E1和E2来移除薄膜F2的边缘E1和E2的步骤。

图5示出了装配有第三单位面积质量传感器Cap

在第二扫描器的下游，刀片(图中未示出)切除薄膜的外边缘E1和E2，使得由坐标X′

由于薄膜的边缘被切除，薄膜的质量通量守恒仅涉及位置X′

其中，X"

薄膜在切割后且在拉伸Str2前的整体宽度上的单位面积质量的积分W′

并且薄膜在第三扫描器处的整体宽度的单位面积质量的积分W_(s.tot)^"得出了方程式(31)，

其中，X"

可以定义第二扫描器SCAN2和第三扫描器SCAN3之间的映射函数的方程式可以从方程式(3)由方程式(32)推到出来。

由于没有形成新的空腔，并且因为现有空腔和薄膜的整体体积以相同的方式变形，因此局部孔隙率保持不变，得出方程式(33)，

P"(x")＝P′(x’) (33)

其中，P"(x")是薄膜在第三扫描器处的横向位置x"处的孔隙率分布。

如孔隙率，局部密度保持第一近似值不变，因此可以方程式(34)表达，

W"

其中，W"

然后，第三扫描器处的厚度分布T"(x")可以用方程式(35)从该密度分布中推导得出。

T"(x")＝W"

出于解释说明的原因，认为溶剂在拉伸区域Z3内的损失为零或忽略不计，但可以自然地以类似于在第一拉伸区域Z1处提出的方式考虑这一损失。

确定第三扫描器处的薄膜的厚度分布的方法与确定第二扫描处的厚度分布的方法相似，但还包括存储的步骤，在该步骤中，将切割后且第二拉伸Str2前的薄膜的边缘横向坐标X′

本领域技术人员可以凭借上述方法将薄膜边缘的任何切割考虑在内，例如，结合第一实施方式或第二实施方式中在区域Z1和/或Z2内对薄膜F2的处理。

制造薄膜包括确定厚度分布T"(x")的步骤并且遵循如图6示出的方法100，依照对一段正在移动的薄膜进行处理来加以描述。

在实际中，这是一种连续执行的方法，在该方法中将薄膜在不同扫描器之间传输所用时间考虑在内。

在步骤S110，对聚合物和与聚合物混合的油挤压通过模具D，以形成在机器方向MD上传送的未经拉伸的薄膜。

在步骤S120，装配于第一扫描器SCAN1处并由监测和控制单元C/C控制的第一单位面积总质量传感器Cap

在步骤S130，在横向方向TD上(其基本垂直于机器方向MD)拉伸薄膜，随后在步骤S135，尽可能彻底地将油从薄膜中提取出来。

在步骤S130之后的步骤S140，装配于第二扫描器SCAN2处并由监测和控制单元C/C控制的第二单位面积总质量传感器Cap

在步骤S145，计算机单元CALC：(1)通过从薄膜的第一单位面积总质量分布W

在步骤S150，基于分别在步骤S120和S140中测量的第一横向单位面积质量分布W

步骤S150包括子步骤S150a，在子步骤S150a，基于在步骤S145中得到的仅聚合物的横向单位面积分布W

步骤S150还包括子步骤S150b、S150c、S150d、S150e和S150f，子步骤S150b、S150c、S150d和S150e用于通过计算机单元CALC和存储于计算机存储器MEM中的横向分布的数据来确定方程式(25)中右手边的各个元素，然后子步骤S150f用于准确计算出横向密度分布W′

子步骤S150b包含依据步骤S145中得到的仅聚合物的横向单位面积质量分布、步骤S150a中确定的映射函数以及用计算机单元CALC对方程式(22)求解，来确定拉伸分布Stretch′(x′)。

子步骤S150c包含通过将方程式(23)应用于步骤S120中单位面积质量传感器取得的测量结果，来确定薄膜中产生的空腔的位置分布的分布曲线图C′

在本实施例中，由于聚合物密度W

第二实施方式中的步骤S150d包含计算机单元CALC获取存储于计算机存储器MEM中的聚合物的密度值W

子步骤S150e包含基于引入了分别在步骤S150b和S150c中建立的分布的平均值Stretch′和C′

子步骤S150f包含用子步骤S150b、S150c和S150e过程中确定的各个元素，利用计算机单元CALC，用方程式(25)来确定横向密度分布W′

在步骤S160A，通过利用计算机单元CALC求解方程式(29)来确定横向厚度分布T′(x’)，第二扫描器处的薄膜的单位面积质量W′

此外，在步骤S160B，通过利用计算机单元CALC求解方程式(28)来确定孔隙率的横向分布P′(x’)，必要的信息由步骤S110至S150得到的结果可知。

以与第一实施方式中第二扫描器SCAN2处的厚度分布T′(x’)和孔隙率分布P′(x’)相同的方式，如图6所示，可以通过响应于第二实施方式中的厚度分布T′(x’)和孔隙率分布P′(x’)与预期的分布之间的偏差来调整用于形成薄膜的设备的设定(分别为FBK1和FBK2)，来将第二实施方式中的厚度分布T'(x’)和孔隙率分布P'(x’)作用于制造方法。

在步骤S170，切除薄膜的边缘，并且由监测和控制单元C/C将经切割的薄膜的新边缘的位置存储于存储器MEM中，切割刀片的位置是已知的。

在步骤S180，在区域Z3内实施对薄膜的第二拉伸Str2。

在步骤S190，装配于第三扫描器SCAN3并且受监测和控制单元C/C控制的第三单位面积总质量传感器扫描薄膜，在第二拉伸Str2后测量薄膜的第三横向单位面积总质量分布，并将代表薄膜的第三单位面积质量分布的数据存储于计算机存储器MEM中，其使用了类似于步骤S120和S140中的方法。

在步骤S200，基于分别在步骤S140和S190中测量得到的第二横向单位面积质量分布W′

在步骤S210中，在步骤S180的拉伸Str2后，基于步骤S150中确定的第二扫描器处的密度分布W′

在步骤S220中，基于在步骤S160B中确定的第二扫描器处的孔隙率分布P′(x’)并且基于在步骤S200中确定的映射函数，通过使用计算机单元CALC处理对方程式(33)的求解，来确定第三扫描器处的薄膜的横向孔隙率分布P"(x")。

在步骤S230中，通过使用计算机单元CALC求解方程式(35)，来确定横向厚度分布T"(x")，第三扫描器处的薄膜的单位面积质量W"

如图6所示，以与第二扫描器SCAN2处的厚度分布T′(x’)和孔隙率分布P′(x’)相同的方式，厚度分布T"(x")和孔隙率分布P"(x")可以用于通过响应于这些分布相对于预期的厚度和孔隙率分布之间的偏差来调整用于形成薄膜的设备的设置FBK3和FBK4，而作用于方法本身。

可选地并且以简化的方式，某些情况允许进行近似，其包括认为挤压后的薄膜中的油的质量含量与横向位置无关，这使得可以将方程式(19)替换为方程式(36)。

W

相似地，还可以认为在区域Z2内进行提取的步骤后，残留的油含量为零，这使得可以用W′

从而获得了第二实施方式的变体，在该变体中，无需使用传感器Cap

同样可选地，可以在区域Z1和Z2之间放置装配有单位面积总质量传感器Cap

使用第四扫描器可以获得下述益处。

通过在扫描器SCAN1和SCAN2’之间应用一组方程式(21)至(28)，可以更加快速地计算孔隙率分布和厚度分布的第一近似，这是由于区域Z2内的提取方法在区域Z1的方法之后增加了一段时间。

这使得与使用扫描器SCAN2或扫描器SCAN3得到的结果相比，可以更快地对方法进行反馈。

此外，扫描器SCAN2’使得能够确定在区域Z1的方法过程中的油损失，以及表征拉伸Str1的量。

本实施方式中的空化剂是油，但本申请并不限于这种材料。

如果使用油之外的空化剂，本领域技术人员使用适用的单位面积质量传感器。

上述实施方式应用于通常称为“珠光”膜的一种类型的薄膜，以及应用于电池分隔膜或“BSFs”，但本申请还可以应用于任何其他类型的多空膜，如透气膜或燃料电池膜。

当然，本申请绝不限于上述实施方式，上述实施例可以在不超出本申请范围的情况下进行修改。