用于冷却挤出吹制薄膜的装置和方法制造方法及图纸

用于冷却一种挤出吹制薄膜的装置和方法，其特征在于薄膜泡囊的内表面与不含水汽的气体接触，以此来冷却挤压薄膜。该装置和方法可以采用一封闭的循环系统，以便通过用如液体制冷剂之类的液体冷却剂进行冷却做到气体的重复使用。（*该技术在2013年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及在不存在水汽的情况下用于冷却挤出的塑料吹制薄膜的内表面的装置和方法，借以提高吹制薄膜的生产率。用于生产典型厚度在10至300微米之间的塑料膜的吹制薄膜挤压技术是众所周知的。塑料、诸如低密度、线性低密度和高密度的聚乙烯(LDPE，LLDPE，HDPE)都是通过圆形模具挤出成薄膜。空气由模具中心引入用以维持薄膜成泡囊形，泡囊使薄膜直径增大2至6倍，此后将泡囊在一对辊子上压扁。随着塑料离开模具，由于近处的环境温度的空气吹到泡囊的外表面上且在某些情况中也吹入泡囊的内部塑料被冷却。泡囊的冷却速率是一个限制生产率的因素，因此人们一直在力求增大泡囊冷却速率。有两种增大现有泡囊内部冷却系统的却冷速率的方法。其一是增加空气吹进泡囊的速率。其二是降低进入泡囊的空气的温度。第一种方法受限于空气流率不致于对泡囊稳定性产生不利影响的程度。可以预料，太大的空气流率会使得难以保持泡囊的形状，或可能造成泡囊的塌扁。第二种方法受到空气在低温下会发生物理变化的限制。通过热分析已估计到，要想使吹制薄膜生产率提高20%。必须在保持相同的流率条件下将进入泡囊内部冷却系统的气体冷却到约-100℃。很显然，当空气冷却到这样低的温度时，存在于空气中的水汽将会结冰。当出现结冰情况时，已有的致冷设备将不能有效地发挥功能，且在任何情况下，这种冰通常都会妨碍泡囊表面的光洁度。已经发现，不可能将进入泡囊内部的空气冷却到空气的露点以下(一般约10℃)，除非采取特殊步骤来降低空气中的水汽含量。于是，虽然为了增加产量希望加强气体的冷却作用，但必须开发一种能将极冷空气引入泡囊内部冷却系统的实用方法，使其不受水汽的冷凝和/或结冰的妨碍。本专利技术总的目的在于提供一种用于冷却挤出塑料吹制薄膜的内表面的装置和方法，以此获得比用已有技术通常达到的高得多的吹制薄膜生产率。该方法是把一种冷的不含汽的气体(以下称为“无水汽气体”)注入通常为泡囊形的挤出薄膜中，以便冷却气体接触吹制塑料薄膜的内表面。所注入的气体对泡囊产生冷却作用而被排出。然后可以将废气的全部或一部分冷却并循环用于制泡过程。由于不是用空气或任何其它含有水汽的气体注入泡囊内，这就允许使用冷却到以往温度限制以下的气体。尤其是，本专利技术包括使泡囊的内表面与无水汽气体在低于10℃的低温下接触的措施。无水汽气体的冷却作用甚至能以很高的供入速率下迅速冷却薄膜。冷却作用从冷却气体向薄膜的传递使产生的气体的温度升高，这些暖的废气被从泡囊中排出且可废弃。在本专利技术的一较佳实施例中，废气不完全丢弃。而是设有一个封闭循环系统，在这一系统中将无水汽废气从泡囊内回收并使其全部或一部分再循环到冷却装置。然后将这种被冷却的气体经封闭循环系统送回到生产设备用于冷却挤出的塑料薄膜。在采用本专利技术的方法时，吹制薄膜的生产率可比已有方法的提高20%或更多。在本专利技术的一较佳实施例中，冷却气体是用一种液体冷却剂来产生，这种冷却剂与一部分循环废气混合时产生温度对应于吹制薄膜泡囊入口处的温度的气体(即-100℃)。液体冷却剂最好是制冷液体，诸如液氮、液态二氧化碳，或氟里昂之类的致冷剂。可以提供用于通过将冷却剂注入循环废气流产生一种吹制薄膜冷却气体的装置，以便为使形成的再冷却气体循环到挤出塑料膜提供原动力。能量被再冷却气体从吹制带膜移出的速率主要取决于冷却剂进入系统的速率。例如可使用喷嘴将冷却剂喷入再循环的废气流中。将冷却剂注入系统的较好的装置是用一种能使冷却剂雾化且与废气热混合的喷射器。通过阻止空气进入吹制薄膜和循环回路、可以使再循环气体的温度明显降低而又不会产生冷凝或冰晶。在本专利技术的一个方面中，将废气冷却到一所需要的冷却温度所需要的冷却量由为把冷却的气体再循环到挤出薄膜和把废气循环到注射装置所需的原动力的大小来平衡。喷射器最好是供以高压液体制冷剂，例如液氮或液态二氧化碳、或混合的液体/气体制冷剂。混合的液体气体制冷剂可明显地增大可供系统用于使气体再循环的动能，而对可用冷却作用的影响却不大。于是，按照本专利技术的一较佳形式，通过注入一种低温气体使吹制薄膜的内部迅速冷却，这样，可使薄膜的生产率提高达20%或更高。另外，由于从系统中根本上消除了含水汽的一切气体，冷凝和结冰和由其造成的对吹制薄膜的损坏问题减少或消除了。下面的各附图，除与已有技术相同的以外，用于说明本专利技术的实施例，而不是用于限定由构成这一申请的一部分的各项权利要求所总括的本专利技术。附图说明图1是一典型吹制薄膜挤压装置的示意图;图2是与图1所示那种型式的吹制薄膜挤出装置一起显示本专利技术的一实施例的示意图;图3是本专利技术中用于将再循环废气与液体冷却剂或液体/气体混合物进行热混合并循环的喷射器的侧视剖面图;图4是与图1所示那种型式的吹制薄膜挤出装置一起显示本专利技术的另一实施例的示意图;图5是本专利技术的又一实施例的示意图，其中，喷射器置于薄膜泡囊中;和图6是对于一给定的进入冷却剂能级冷却气体的温度与废气/冷却剂的质量比之间的关系曲线图。参见各附图尤其是图1，其中显示了一个已知的吹制薄膜挤出装置2，它包括一泡囊形成部分4、一控制部分6、和一薄膜形成部分8。泡囊形成部分4包括一用于接收熔化的如高或低密度聚乙烯之类的适当塑料树脂的入口10。通路14用于使熔化的树脂从入口10流到窄的环形出口16，当空气被吹入该环形出口16的圆周内的熔化树脂时，该出口16使熔化的树脂形成连续的泡囊18。形成泡囊的厚度一般在10至300微米之间。控制部分6控制着泡囊的尺寸。控制部分6设有传感器20，它们检测泡囊18的直径并将一可检测的信息传送到气流调节器21，以调节决定泡囊尺寸的泡囊内的压力。薄膜形成部分8包括框架24，该框架向里抽拉泡囊18的两侧，以便使泡囊的两侧相互塌扁到一起而形成两层的薄膜26。该两层薄膜通过挤压辊28，两辊子28向上拉薄膜的两层并将压紧的薄膜送入储存设备(未示)。一旦熔化的树脂被挤出环形出口16，就必须对形成的泡囊18进行冷却。冷却作用至少应作用在泡囊的外表面上，而且在某些吹制薄膜系统中也作用于其内表面。外部冷却空气是通过管道30供入具有多个喷气孔的喷嘴32，各喷气孔使冷却空气能够绕泡囊18的圆周接触其表面。内部冷却由一开口冷却系统34提供，该系统34包括一个用于从一气源(未示)通过管道38接收冷却过的或常温空气的入口36。用一鼓风机(未示)施加一个正压，并用一气流调节器(未示)来控制流动。该正压足以把冷却空气送至设置在从出口16挤出的树脂的圆周内的一喷嘴或扩散板42。在那里气流沿泡囊的内表面导入。冷却空气在泡囊18内环流并将其冷却作用丧失于泡囊的内表面。变成的暖空气(废气)经出口46流出泡囊18并经管道48再通过气流调节器21和鼓风机(未示)离开泡囊形成装置。从泡囊移出能量的速率(即冷却作用)决定着薄膜的挤出速率。能量移出量可看作是塑料的质量流量与每单位塑料质量必须移出的能量的乘积。例如，在图1的已有技术系统中的塑料的能量移出速率，按照塑料质量流量为0.075Kg/sec(600磅/小时)和每单位塑料质量的能量移出量为约400KJ/Kg来计算，可能达30KW。假定被移出的能量的约1/3(10KW)是来自泡囊内部而其余的2/3(20KW)来自泡囊外部。由于外部冷却负荷基本上保持相同而不管采用何种内部冷却系本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于冷却一种挤出吹制薄膜的装置，它包含：使挤出吹制薄膜的泡囊的内表面与低温气体接触的接触装置，以此冷却挤出吹制薄膜并且由于冷却了挤压吹制薄膜低温气体被加热而形成废气；一封闭式循环系统，该系统包括用于从所述挤出吹制薄膜的泡囊回收废气的装置和用于产生低温气体的低温气体产生装置；和所述低温气体产生装置具有：一个供从由液体制冷剂和液体与气体制冷剂混合物构成的一组中选取的一种冷却剂进入的第一入口，一个与废气回收装置沟通供所述废气进入的第二入口，一个与挤出吹制薄膜的泡囊分开而不粘靠在一起、并与第一和第二入口沟通、用于将冷却剂和废气进行热混合以产生低温气体的腔室，以及与所述接触装置沟通用于向接触装置提供低温气体的所述腔室的出口。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：罗恩C李，马克J基施纳，
申请(专利权)人：波克股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]