CN1013181B - 用热塑材料生产带泡薄膜的设备 - Google Patents

Abstract

一台用热塑材料如聚乙烯，生产作减震和隔层用的多泡薄膜的设备。从T形模具热压得到的薄膜，被冷却后，用装有加热套和内冷却装置的感应加热滚筒加热。感应加热滚筒，除有滚筒壳体内的加热套外，还有用来加热的感应线圈，及加热套和感应线圈之间的密封导热介质。本项发明的特点是一个使导热介质冷却的冷却装置，具有快速升降温度，沿滚筒周围和轴向温度分布均匀的优点。采用此设备，可生产无局部熔合不良，透明度好，产量高的多泡薄膜。

Description

本项发明是一台改进设备，有关用于热塑材料-例如低密度聚乙烯薄膜，生产带有许多单个密封气泡的薄膜。

作减震和隔层用的带泡热塑薄膜，被称之谓“气盖”或“气泡包”。

通常，如图4A和4B所示，这种薄膜是用带有凸出部2a的热熔塑料薄膜2（以后称作“盖膜”）与平的塑料薄膜3（以后称作“背膜”）组成，将盖膜的开口边密封起来形成空腔4，有的有一些变化，例如可把一层附加塑料薄膜或其他材料熔合在盖膜2的凸出部的顶面，或用不同材料例如纸叠合在上，制成三层层状产品。

生产上述带气泡薄膜的已知工艺过程可分为下列三种类型。第一种类型是把塑料放在模具中热压成薄膜，趁塑性状态的同时形成盖膜，盖膜和亦是从模具中热压出来的背膜相接触，施加压力将两层薄膜熔合在一起。第二种类型，塑性材料暂时卷绕成卷，然后展开，在一适当的温度下加热成塑性状态，再进行上述成形和热熔工序。第三种类型，热压塑性材料在快速冷却之后，立即加热到塑性状态，然后进行上述成形和热熔工序。

第一种类型工艺的缺点是：由于背膜长时间处于高温，使塑性材料中的结晶体增加，从而失去透明度。与薄膜成形后立即冷却相比较，还有盖膜的刚度低的问题，此外，由于背膜不能被熔化，所以容易出现皱纹。

从成本上考虑，第二种类型的脱机生产方式不如第一种类型的即时生产方式，但是因可采用易于采购的成卷薄膜而有设备简单的优点。随此项工艺而产生的问题是塑性材料的结晶过程使薄膜的物理性质和表面 情况发生变化，以及存放过程中使添加剂的“雾层”增加。由于塑性材料的物理性质随着其贮藏时间的长短和贮藏条件而有所不同，所以难以使产品质量保持统一。

出现第三种类型的方法，是为了保持即时方法比脱机方法的优越性，并消除上面提及的缺点。把从模具中热压成薄膜的塑性材料立即快速冷却后，又重新加热，可避免不透明度，并生产出硬质，不带皱纹的高质量均匀薄膜。

然而，第三种类型的方法未必容易付之实施。采用常规的设备，则沿薄膜加热滚筒的轴向温度和对温度的反应性是不能令人满意的，而维修亦有困难。

滚筒加热装置中采用电加热器最为简便，但是沿滚筒轴向的温度均匀度不能很好地保持。当加热器出现故障和需要更换时，需要化很长的时间和有很多的困难。虽然升温比较快，而降温则需要等待散热。

在有蒸汽设备的工厂中，蒸汽亦是一种有效的加热装置，沿着滚筒的轴向使温度均匀地升高，但是要改变既定的温度，则要依赖于蒸汽压力的调整，故不能很快地实现。

导热介质环流被用来代替蒸汽增加温度效应。冷却滚筒外层的导热介质可提高降温的速率，但是升温并不很快，而且滚筒轴向温度的均匀性亦不如用蒸汽加热好。为了要使轴向温度均匀地升高，设想在滚筒内装一个加热套，内装汽-液两相混合系统，具有几乎不需要进行保养的优点。滚筒内还装有一个感应线圈，通过感应加热使温度迅速上升。然而温度反应性仍然不能满足要求，因为降温需要时间。

此外，沿宽度为1200mm的加热滚筒其轴向温度分布通常为±5℃。故沿着塑料薄膜的宽度其温度分布是不均匀的，结果导致部分薄膜成形低劣或不完全熔合。尤其是后者更容易出现。采用某种聚乙烯作为有代表性的塑性材料来生产气泡，必须要使塑性材料的温度保 持在142℃到144℃的范围内。温度在大约146℃或以上时会造成塑料薄膜粘合在加热滚筒上，而当温度在大约140℃或以下时，熔合又甚差。因此，采用已有设备以高产率，生产宽范围的产品是有困难的，而使用薄的薄膜生产更轻质，柔韧，低造价产品的意义就更为明显。

本项发明旨在解决以上提及的问题。

本项发明的目的，是提供一种高产率，高效能生产气泡材料的设备，该设备适用于各种不同材料及各种不同尺寸规格的薄膜，且不需要专门的技术;特别是该设备所生产的产品的透明度和坚固性都有所提高，且可防止在背膜上出现皱纹。

用塑性材料生产带泡薄膜的装置中，来自第一供料源的薄膜被送入到两个面对着的滚筒之间，其中一个滚筒上刻着一系列凹坑，利用真空抽吸形成凸出部，将此塑料薄膜与从第二薄膜源送入的平的塑料薄膜相熔合。本项发明中生产带有单个密封气泡薄膜的设备包括：感应加热滚筒，滚筒内装有一加热套和内部冷却装置，被放置在上面提及的滚筒与第一或第二薄膜供料源之间;一个冷却滚筒，放置在装有内部冷却装置的感应加热滚筒和每个上面提及的第一和第二薄膜供料源之间;装有加热套和内部冷却装置的感应加热滚筒具有一个滚筒壳体，内装导热介质密封于加热套和用以加热的感应线圈之间的空隙处。本项发明的特点在于冷却此导热介质的装置。

由第一薄膜供料源送入的盖膜，沿其宽度均匀地保持着一适当的温度，经过冷却滚筒，和装有加热套和内部冷却装置的感应加热滚筒，到达成型滚筒，形成凸出部。与此同时，由第二薄膜供料供给的背膜沿薄膜宽度保持着均匀一致的适当温度，经过冷却滚筒和装有加热套和内部冷却装置的感应加热滚筒到达成形滚筒。背膜和具有凸出部的盖膜接触在一起，在压力下熔合形成上面提及的带泡薄膜。

图1是一张草图，图示本项发明的设备部件。

图2是本项发明所用的设备中，装有加热套和内部加热装置的感应加热滚筒的轴向剖面图。

图3是图2中沿Ⅲ-Ⅲ方向的剖示图。

图4是由热塑性材料制成的带泡薄膜，A是一平面图，B是一剖面图。

参照附图，下面将阐明本项发明的实施例。

如图1所示，由挤压机5通过第一薄膜供料源T形模具6供给的盖膜2，经冷却滚筒26冷却，最好是快速冷却，与装有加热套和内部冷却装置的感应加热滚筒7相接触，在此滚筒上盖膜被加热到某一适当的温度，与成形滚筒8相接触，利用成形滚筒8圆周上的凹坑，真空成形，形成凸出部2a，与此同时，挤压机5经过第二薄膜供料源T形模具9供给的背膜3，经冷却滚筒27冷却，最好是快速冷却，与装有加热套和内部冷却装置的感应加热滚筒相接触，在此加热滚筒上背膜被加热到一适当的温度输送到成形滚筒8。密封盖膜2上凸出部2a的开口边。用压紧辊筒11同时对两层薄膜施加压力，使它们热熔成为具有密封气泡4的气泡材料1。气泡填料用剥离滚筒12剥离并卷绕。

盖膜2和背膜3经过冷却，提高了透明度。

如图2和图3所示，感应加热滚筒7（10）装有一加热套和内部冷却装置，现作如下说明。

加热套14作成一个环状细槽，放置在感应加热滚筒7（10）的外围，靠近辊筒壳体13周围表面的壳厚部分，一种导热介质（未在图中示出）以气-液两相状态装入于加热套14内，在本例中采用降压水作为导热介质。

在滚筒壳体13的中心部分装有固定心轴17。感应线圈18和用作支承的芯体19设置在固定心轴17的中间。感应线圈18和滚筒壳体13之间形成密封腔16。滚筒壳体13的两端用轴承20支承于固 定心轴17上。在密封腔16和轴承20之间嵌入密封材料21，从而使密封腔16与外部空气相隔绝。

在芯体19内形成另一密封腔22，引线23装入在此密封腔内，向感应线圈18供电，引线23穿过心轴17连接到一电源上，电源未在图上示出。

冷却装置是用带有散热片的许多管道24组成，安装在密封腔16中，有冷却介质供给源和冷却介质循环装置，两者皆未在图上示出。冷却介质如水的循环供给是连续地进行的，如图上箭头A和B所示。导热介质25（例如硅油）存贮在密封腔16和22中。

感应加热滚筒7（10）装有一加热套和内部冷却装置，其用法如下，通过引线23引入交流电，在感应线圈18中产生磁通量，使滚筒壳体13中生成涡流，由焦耳热效应使温度上升到高温。结果，使加热套14中的水因从滚筒壳体13中吸取热量而加热，汽化。汽化水流到加热套中温度较低，压力较低的部分冷凝，而使所述部分变热，反复进行上述步骤，使滚筒壳体13的表面温度沿周向和轴向皆保持均匀一致。

此时，硅油25连续地被冷却，同时为避免温度过份升高，可控制感应线圈18的电压，如用比例积分微分控制器（PID）控制。采用这种方法可以非常简单而迅速地实现升温和降温。

由于可以做到温度快速升降和温度分布均匀，故当塑料薄膜与装有加热套和内部冷却装置的感应加热滚筒7（10）相接触时，有可能保持一个适当的温度。在本例中，温度升降率可达到0.8min/℃，而沿1200mm轴长的温度均匀度可确定为±1℃。

适宜于使流动水循环，而不必需要调节上述冷却装置中水的流量和温度。

分别来自T形模具6和9的盖膜2和背膜3，被冷却后，由装有加热套和内部冷却装置的感应加热筒滚7和10保持最为适当的温度。由 于上述快速温度升降率为0.8min/℃，故即使因薄膜厚度变化而出现问题时，亦能迅速地克服，而因为外层温度变化很快，故可提高产品产量。允许热熔的温度范围很窄，沿1200mm轴长温度均匀度为±±1℃，因此，即使某种材料其最高可剥离温度和最低可熔合温度相差很小也可使用。此外，当背膜被送入滚筒时，因将背薄3保持在热熔温度的最低限，故排除了形成皱纹的可能性，透明度则得以提高。同时温度控制也很简单，只需用冷却水的恒定流量进行比例积分微分控制器（PID）控制。因此，不需要高度熟练的技巧，通过自动控制，实现无人管理是很有可能的。

实例：

采用具有上述结构的一种设备，装有两个400mm直径的感应加热滚筒，每个滚筒各具有一加热套和内部冷却装置，用聚乙烯为材料生产多泡薄膜，盖膜厚度为80μ，背膜厚度为40μ。

下面列出图1所示设备中各点的温度变化。线速度为40m/min。

点    盖膜    背膜

A，G    250℃    250℃

B    50℃

H    50℃

C    138℃

D    123℃

E    93℃

I    130℃

F    120℃

J    115℃

K    75℃

L    54℃

M    40℃

Claims (3)

1、用于生产具有单个密封气泡薄膜的一种设备，其中来自第一薄膜供料源的塑料薄膜被送到两个彼此面对着的滚筒之间，其中一个带有一系列凹坑，随着真空抽吸形成凸出部，此塑料薄膜与从第二薄膜供料源来的平的塑料薄膜熔合，所述设备装配有安置在上述滚筒中一个和第一薄膜供料源之间的加热滚筒，还装配有安置在所述加热滚筒和第一薄膜供料源之间的冷却筒，其特征是，该装置还装配有安置在上述滚筒中另一个和第二薄膜供料源之间的又一个加热滚筒，还装有安置在所述又一个加热滚筒和第二薄膜供料源之间的又一个冷却滚筒，所述的加热滚筒是电磁感应加热滚筒，每个加热滚筒都有加热套和内部冷却装置，所述电磁感应加热滚筒含有在加热套和加热感应线圈之间的，位于密封腔中的导热介质，所述感应线圈装在滚筒壳体的中部，还含有冷却导热介质的装置。

2、根据权利要求1的设备，其特征是其中装入加热套中的水处于减压状态，装入的硅油作为导热介质。

3、根据权利要求1的设备，其特征是，其中冷却管道作为加热装置的冷却装置，使水流过所述管道。

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