CN117698093B - 一种膜胚冷却成型工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及包装用膜胚生产技术领域的一种膜胚冷却成型工艺，包括以下步骤：S1：将熟化后的原料树脂用挤出机高温熔融后由上而下挤出温度为160℃～180℃的圆筒状膜胚；S2：将膜胚径直向下进入水温为0℃～4℃的冷水槽内的倒置八字板之间，并向圆筒状膜胚内注入冷却水，使得膜胚内液面高于冷水槽内液面10 mm～40mm，以便于使得膜胚内、外大气压的平衡及控制膜胚成膜后的宽度；S3：利用位于冷水槽液面下方20mm～30mm的环形喷射管由外向内对膜胚进行喷射水温为0℃～1℃的冷却水，以便于增强膜胚的表面应力；S4：利用倒置的八字板对位于冷水槽内液面下方的膜胚进行导向，使得位于冷水槽内液面下方的膜胚截面成椭圆形；同时利用位于环形喷射管下方45mm～50mm的方形喷射管内外向内对膜胚进行喷射水温为3.5℃～4.5℃的冷却水；S5：利用位于八字板下方的挤压辊组对膜胚进行挤压排水，以便于防止后续因膜胚带水出现叠边情况；本发明通过对现有技术中的膜胚冷却工艺进行改进，相比于现有技术不仅缩短了膜胚的塑化时间，增强膜胚的表面应力，使得膜胚表面硬度均匀，几乎消除了膜胚后续带水叠边的发生，同时还能够提高生产效率。

Description

一种膜胚冷却成型工艺

技术领域

本发明涉及包装用膜胚生产技术领域，尤其是涉及一种膜胚冷却成型工艺。

背景技术

随着现代科学技术的发展，塑料膜胚已成为人们生活中不可或缺的材料，而作为生产膜胚的关键核心技术都在膜胚成型的这个工艺过程中，此工艺涉及多种生产方法，而膜胚成型时遇到的叠边、褶皱问题是普遍存在的。因为膜胚的弯曲刚度很小，膜胚不能支撑压应力，当膜胚中出现压应力时，膜胚会发生局部屈曲产生褶皱。褶皱产生以后，首先影响到结构的表面精度及稳定性，同时膜胚褶皱还会影响到结构的动态性能，在外力作用下，极易出现局部褶皱而失去稳定性。从而影响膜胚生产的下道工艺流程，最终导致成品膜胚满足不了客户所需要的性能，如热封、拉伸、透光、透氧等性能，还影响膜卷的外观，使得生产的产品品质下降，达不到客户的要求。

为了解决膜胚在生产过程中产生的叠边问题，各种工艺生产都采用不同的控制措施来解决，例如在产生叠边的位置尝试拉紧和放松膜胚，或者是匹配运转机械的带速，但效果均不太理想。

为此，我们针对膜胚所产生的叠边问题，从膜胚生产的上游工序出发，即在树脂原料经过高温挤出机加热熔融，由于冷却水温控制缺陷（仅通过水槽冷却水整体温度对模胚进行冷却成型，且没有考虑膜胚形态变化），导致膜胚的厚度会发生不均匀的变化，初步成型的膜胚表面会产生褶痕，从而产生叠边问题，设计了一种膜胚冷却成型工艺，用于改进对膜胚生产的上游工序，使膜胚厚度均匀变化，降低叠边现象的发生。

发明内容

为了克服背景技术中的不足，本发明公开了一种膜胚冷却成型工艺。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种膜胚冷却成型工艺，包括以下步骤：

包括以下步骤：

S1：将熟化后的原料树脂用挤出机高温熔融后由上而下挤出温度为160℃～180℃的圆筒状膜胚；

S2：将膜胚径直向下进入水温为0℃～4℃的冷水槽内的倒置八字板之间，并向圆筒状膜胚内注入冷却水，使得膜胚内液面高于冷水槽内液面10 mm～40mm，以便于使得膜胚内、外大气压的平衡及控制膜胚成膜后的宽度；

S3：利用位于冷水槽液面下方20mm～30mm的环形喷射管由外向内对膜胚进行喷射水温为0℃～1℃的冷却水，以便于增强膜胚的表面应力；

S4：利用倒置的八字板对位于冷水槽内液面下方的膜胚进行导向，使得位于冷水槽内液面下方的膜胚截面成椭圆形；同时利用位于环形喷射管下方45mm～50mm的方形喷射管内外向内对膜胚进行喷射水温为3.5℃～4.5℃的冷却水；

S5：利用位于八字板下方的挤压辊组对膜胚进行挤压排水，以便于防止后续因膜胚带水出现叠边情况；

所述挤压辊组滚压膜胚的线速度V1与所述环形喷射管喷射孔喷射速度V2的比例关系式为：

R1=V1/V2；

其中，所述R1为14.5～16.5之间的一个常数；

所述挤压辊组滚压膜胚的线速度V1与所述方形喷射管喷射孔喷射速度V3的比例关系式为：

R2=V1/V3；

其中，所述R2为12.5～14.5之间的一个常数。

优选的，所述环形喷射管设于所述八字板顶部；其中，所述环形喷射管内径为11mm～12mm，且环形喷射管内侧沿其周向均匀间隔环设有多个喷水孔。

优选的，所述方形喷射管设于所述八字板上段；其中，所述方形喷射管内径为21mm～25mm，且环形喷射管内侧沿其周向均匀间隔环设有多个喷水孔。

优选的，所述挤压辊组包括主动钢辊和被动胶辊，所述被动胶辊两端部设有缩径部；

所述主动钢辊和被动胶辊上方均对应传动连接有引流辊。

优选的，所述八字板每个板均沿其长度方向间隔设有多个对膜胚进行导流的导辊。

优选的，所述冷水槽内还设有用于调节八字板之间距离和夹角的调节装置；

所述调节装置包括调节螺杆，所述调节螺杆上端设有调节把手，下端对应铰接有滑板，所述滑板一侧设有能够与其相对滑动的滑板基座，且滑板基座对应固接于所述冷水槽内腔，并且滑板设有用于锁定其位置的锁定件；所述调节螺杆杆身螺接有螺纹块，且螺纹块与对应的八字板转动连接。

优选的，所述挤压辊组滚压膜胚的线速度V1与挤出机挤出膜胚的速度V4的比例关系式为：

K=V1/V4；

其中，所述K为1.015～1.018之间的一个常数。

优选的，所述环形喷射管2与膜胚的最短距离为40~50mm；所述方形喷射管3与膜胚的最短距离为60~70mm。

由于采用如上所述的技术方案，本发明具有如下有益效果：

1、本发明通过对现有技术中的膜胚冷却工艺进行改进，相比于现有技术,通过增设不同水温及特定系数喷射速度的喷射方式，实现了不仅缩短了膜胚的塑化时间，增强膜胚的表面应力，使得膜胚表面硬度均匀，几乎消除了膜胚后续带水叠边的发生，同时还能够提高生产效率。

2、成型时，由于模胚形态由圆筒状变为椭圆筒状，针对膜胚形态特征设置对应形状的喷水管并搭配特定的喷射参数（水温、喷射速度与膜胚挤出速度比），提高了对膜胚整体冷却的均匀性，进而提高了膜胚表面硬度均匀性，解决了模胚冷却成型过程中产生的厚度不均匀、膜胚后续带水叠边的问题。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的剖视图；

图3为本发明中冷水槽内的结构示意图；

图4为本发明中冷水槽内的另一视角下的结构示意图

图5为本发明中八字板的结构示意图；

图6为本发明中环形喷射管不同结构试验数据表格图；

图7为本发明中方形喷射管喷射不同水温试验数据表格图；

图8为本发明中方形喷射管不同结构试验数据表格图；

图9为现有技术中挤出速度和钢辊线速度比例关系试验数据表格图；

图10为本发明中挤出速度和钢辊线速度比例关系试验数据表格图。

图中：1、冷水槽；2、环形喷射管；3、方形喷射管；4、挤压辊组；41、主动钢辊；411、传动电机；42、被动胶辊；43、引流辊；431、凸体；5、八字板；51、导辊；52、框架；6、调节装置；61、调节螺杆；62、调节把手；63、滑板；64、滑板基座；65、锁定件；66、螺纹块；67、活动板；68、固定板；7、调节结构；71、滑轨副；72、气缸；73、增压缸。

具体实施方式

通过下面的实施例可以详细的解释本发明，公开本发明的目的旨在保护本发明范围内的一切技术改进，在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系，仅是与本申请的附图对应，为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位。

实施例，结合附图1-5，一种膜胚冷却成型工艺，包括以下步骤：

S1：将熟化后的原料树脂用挤出机高温熔融后由上而下挤出温度为160℃～180℃的圆筒状膜胚；优选的，高温熔融后由上而下挤出温度为165℃～175℃，需要说明的是，由于上述温度参数为动态参数，存在一定的波动，因此参数数值不做具体限定；

S2：将膜胚径直向下进入水温为0℃～4℃的冷水槽1内的倒置八字板5之间，并向圆筒状膜胚内注入冷却水，使得膜胚内液面高于冷水槽1内液面10 mm～40mm，以便于使得膜胚内、外大气压的平衡及控制膜胚成膜后的宽度；具体的，由于膜胚内液面高于冷水槽1内液面10 mm～40mm可以使得膜胚两侧部向外扩张，使得膜胚成椭圆形；

具体的，挤出机模头中部具有膜胚注水管，通过该膜胚注水管向膜胚内注入0℃～4℃的冷却水。

根据需要，八字板5每个板均沿其长度方向间隔设有多个导辊51，这样可以减少八字板5与膜胚之间的摩擦力；

更进一步的，八字板5包括左右两个框架52，其中两个框架52结构相同，且间隔对称设置。

框架52沿其长度方向间隔设有多个沿其宽度方向设置的导辊51。

实例中，导辊51设有八个，由上至下依次为间隔设置的第一辊至第八辊；其中，第一辊到第七辊均采用长度400mm，直径25mm，相邻两个辊间隔为10mm；第八辊采用长度400mm，直径28mm，且与第七辊之间的间距为4mm。

更进一步的，冷水槽1内还设有用于调节八字板5之间距离和夹角的调节装置6；调节装置6包括调节螺杆61，调节螺杆61上端设有调节把手62，下端对应铰接有滑板63，滑板63一侧设有能够与其相对滑动的滑板基座64，且滑板基座64对应固接于冷水槽1内腔，并且滑板63设有用于锁定其位置的锁定件65；调节螺杆61杆身螺接有螺纹块66，且螺纹块66与对应的八字板5转动连接。

根据需要，调节螺杆61下端设有倒置的“L”字型的活动板67，活动板67水平段通过螺母与调节螺杆61下端对应连接，使得调节螺杆61能够转动。活动板67竖直段通过压紧螺栓和压紧螺帽的配合或销轴与固定板68转动连接；其中固定板68焊接在滑板63上。

更具体的，滑板63呈弧形，且内有两个条型孔；滑板基座64也设有两个条型孔，滑板63的条型孔与滑板基座64的条型孔通过压紧螺栓实现固定。根据工艺需要调整时，旋松压紧螺栓，滑板63即可在滑板基座64的条型孔方向上任意移动，待达到工艺要求时拧紧压紧螺栓，使得两者位置固定。

S3：利用位于冷水槽1液面下方20mm～30mm的环形喷射管2由外向内对膜胚进行喷射水温为0℃～1℃的冷却水，以便于增强膜胚的表面应力；根据需要，环形喷射管2与膜胚的最短距离为40~50mm；需要说明的时，最短距离应当理解为，模胚在环形喷射管2所在的水平面内部分与环形喷射管2之间的距离。

根据需要，挤压辊组4滚压膜胚的线速度V1与环形喷射管2喷射孔喷射速度V2的比例关系式为：

R1=V1/V2；

其中，R1为14.5～16.5之间的一个常数；需要说明的是V1的单位为m/min；V2的单位是m/s。

需要说明的时，由于主动钢辊41不变形，由主动钢辊41辊身线速度表示挤压辊组4滚压膜胚的线速度V1。

根据需要，环形喷射管2设于八字板5顶部；其中，环形喷射管2内径为11mm～12mm，且环形喷射管2内侧沿其周向均匀间隔环设有多个喷水孔。

在对比例中，得出如图6试验数据；通过图6中试验数据，得出结论如下：

在其他参量不变的前提下，生产1500米的膜胚，当喷水孔间距为18mm，孔径大小设计为4mm时，膜胚发生叠边的次数为0次；当喷水孔间距为20mm，孔径大小设计为3mm时，膜胚发生叠边的次数为0次，具体的，膜胚发生叠边的次数较多，废品率较高。

因此优选的，每隔18mm～20mm开有孔径为3mm～4mm的喷水孔。在实际生产过程中，可以将喷水孔间距设计为18mm、喷水孔孔径为4mm或者喷水孔间距设计为20mm，喷水孔孔径为3mm。

S4：利用倒置的八字板5对位于冷水槽1内液面下方的膜胚进行导向，使得位于冷水槽1内液面下方的膜胚截面成椭圆形；同时利用位于环形喷射管2下方45mm～50mm的方形喷射管3内外向内对膜胚进行喷射水温为3.5℃～4.5℃的冷却水；根据需要，方形喷射管3与膜胚的最短距离为60~70mm；需要说明的时，最短距离应当理解为，模胚在方形喷射管3所在的水平面内部分与环形喷射管2之间的距离。

根据需要，所述挤压辊组4滚压膜胚的线速度V1与所述方形喷射管3喷射孔喷射速度V3的比例关系式为：

R2=V1/V3；

其中，所述R2为12.5～14.5之间的一个常数。

需要说明的是V1的单位为m/min；V3的单位是m/s。

在对比例中，得出如图7试验数据；通过图7中试验数据，得出结论如下：

在其他参量不变的前提下，生产1500米的膜胚，方形水环装置出水温度分别设置为2.5℃、3.0℃、3.5℃、4.0℃、4.5℃、5℃、5.5℃，则对应膜胚发生叠边的频次分别为1次、2次、0次、0次、0次、1次、1次。说明当方形水环装置出水温度设置在3.5℃～4.5℃的情况下，膜胚几乎不再发生叠边的情况。

根据需要，方形喷射管3设于八字板5上段；其中，方形喷射管3内径为21mm～25mm，且环形喷射管2内侧沿其周向均匀间隔环设有多个喷水孔。

在对比例中，得出如图8试验数据；通过图8中试验数据，得出结论如下：

在其他参量不变的前提下，生产1500米的膜胚，当喷水孔间距为18mm，孔径大小设计为3mm或4mm时，膜胚发生叠边的次数为0次；当喷水孔间距为20mm，孔径大小设计为4mm时，膜胚发生叠边的次数为0次。

因此优选的，每隔18mm～20mm开有孔径为3mm～4mm的喷水孔；在实际生产过程中，将喷水孔间距设计为18mm、19mm或20mm，将喷水孔孔径设计为3mm或4mm。

S5：利用位于八字板5下方的挤压辊组4对膜胚进行挤压排水，以便于防止后续因膜胚带水出现叠边情况；

根据需要，所述挤压辊组4滚压膜胚的线速度V1与挤出机挤出膜胚的速度V4的比例关系式为

K=V1/V4；

其中，所述K为1.015～1.018之间的一个常数。

在对比例中，生产1500米的膜胚，得出如图9和图10试验数据；通过图9和图10中试验数据，得出结论如下：

膜胚仅通过冷水槽内冷却水降温成型时，在保证较少叠边频次的情况下，挤出机最大挤出速度为9.117m/min；通过环形喷射管、方形喷射管和冷水槽内冷却水共同作用下，在保证较少叠边频次的情况下，挤出机最大挤出速度为10.77m/min，并且还减少了叠边频次；也就是说，提高了生产速度和生产质量。

需要说明的是，本对比例中试验数据仅摘取了相同挤出速度中发生叠边次数最少的部分试验数据。

根据需要，挤压辊组4包括转动连接于冷水槽1内腔的主动钢辊41和被动胶辊42；进一步的，主动钢辊41为不锈钢材质，两端由规格型号一致的两个轴承座连接，轴承座通过地脚螺栓固定；同时主动钢辊41一端通过联轴器连接有传动电机411，运行时，主动钢辊41由传动电机411经联轴器带动，使得主动钢辊41在轴切面方向上360°转动，起到牵引拉伸膜胚的作用。

具体的，被动胶辊42直径与主动钢辊41直径相同，辊面长度与主动钢辊41也相同一致；

需要说明的时，被动胶辊42一侧具有调节被动胶辊42位置的调节结构7，以便于调整被动胶辊42与主动钢辊41对膜胚的滚压力。

具体的，调节结构7包括滑轨副71和驱动滑轨副71中滑块移动的气缸72和增压缸73，其中，调节结构7设有两组，两组调节结构7中的滑轨副71中滑块分别与被动胶辊42两端转动连接。同理增压缸73的能够动作进一步增大被动胶辊42与主动钢辊41的贴合作用，此处不做具体赘述。

具体的，被动胶辊42两端均通过轴承座实现支撑转动，轴承座底部通过地脚螺栓连接于滑轨副71中滑块。

更具体的，滑轨副71中滑块底部中心开有一沿被动胶辊42垂直方向的圆形孔槽，孔槽内径为30mm，滑轨副71中滑轨顶部呈圆形柱状，尺寸与圆形孔槽吻合，滑轨副71中滑块底部通过轴承座与气缸72伸缩端实现连接。当气缸72动作时，被动胶辊42在其两端气缸72的压力作用下紧贴主动钢辊41。

根据需要，相比于现有技术，被动胶辊42辊面材质硬度由85度的橡胶材质优化为85度。这样被动胶辊42弹性更好，与膜胚的贴合面积更大，更有利于膜胚与被动胶辊42的排水，防止膜胚带水叠边。

根据需要，挤压辊组4包括主动钢辊41和被动胶辊42，被动胶辊42两端部设有缩径部；

所述主动钢辊41和被动胶辊42上方均对应传动连接有引流辊43；

在一实施例中，与被动胶辊42同侧的引流辊43通过轴承座转动连接于滑轨副71中滑块上方，即引流辊43与被动胶辊42同步移动。

在另一实施例中，引流辊43可以通过轴承座转动连接于冷水槽1内腔，此时引流辊43与被动胶辊42之间通过具有张紧结构的皮带组或者链条组传动连接；即与被动胶辊42同侧的引流辊43位置始终不变。

为增加引流辊43转动过程中产生的涡旋力，引流辊43辊身匀设多个凸体431，以便于增加引流辊43的引流效果；根据需要，凸体431为沿引流辊43长度方向设置的凸条，引流辊43辊身沿其周向均匀间隔环设有多个凸体431。

实例中，被动胶辊42直径为200mm，被动胶辊42缩径部宽度为20mm, 缩径部缩径4mm，也就是说，缩径部直径小于被动胶辊42直径4mm。

这样设置能够使水流在缩径部运动过程中产生的离心力作用下，形成沿周围分布的涡旋力，增大其流体压强，加速了水流的运动，使得膜胚换热更充分，进而降低膜胚的温度。

本发明未详述部分为现有技术，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明；因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，旨在将落在等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。

Claims (8)

1.一种膜胚冷却成型工艺，其特征在于：包括以下步骤：

S1：将熟化后的原料树脂用挤出机高温熔融后由上而下挤出温度为160℃～180℃的圆筒状膜胚；

S2：将膜胚径直向下进入水温为0℃～4℃的冷水槽（1）内的倒置的八字板（5）之间，并向圆筒状膜胚内注入冷却水，使得膜胚内液面高于冷水槽（1）内液面10 mm～40mm，以便于使得膜胚内、外大气压的平衡及控制膜胚成膜后的宽度；

S3：利用位于冷水槽（1）液面下方20mm～30mm的环形喷射管（2）由外向内对膜胚进行喷射水温为0℃～1℃的冷却水，以便于增强膜胚的表面应力；

S4：利用倒置的八字板（5）对位于冷水槽（1）内液面下方的膜胚进行导向，使得位于冷水槽（1）内液面下方的膜胚截面成椭圆形；同时利用位于环形喷射管（2）下方45mm～50mm的方形喷射管（3）内外向内对膜胚进行喷射水温为3.5℃～4.5℃的冷却水；

S5：利用位于八字板（5）下方的挤压辊组（4）对膜胚进行挤压排水，以便于防止后续因膜胚带水出现叠边情况；

其中，所述挤压辊组（4）滚压膜胚的线速度V1与所述环形喷射管（2）喷射孔喷射速度V2的比例关系式为：

R1=V1/V2；

其中，V1 的单位为m/min，V2 的单位是 m/s，所述R1为14.5～16.5之间的一个常数；

所述挤压辊组（4）滚压膜胚的线速度V1与所述方形喷射管（3）喷射孔喷射速度V3的比例关系式为：

R2=V1/V3；

其中，V1 的单位为m/min，V3 的单位是 m/s，所述R2为12.5～14.5之间的一个常数。

2.根据权利要求1所述的一种膜胚冷却成型工艺，其特征在于：所述环形喷射管（2）设于所述八字板（5）顶部；其中，所述环形喷射管（2）内径为11mm～12mm，且环形喷射管（2）内侧沿其周向均匀间隔环设有多个喷水孔。

3.根据权利要求1所述的一种膜胚冷却成型工艺，其特征在于：所述方形喷射管（3）设于所述八字板（5）上段；其中，所述方形喷射管（3）内径为21mm～25mm，且环形喷射管（2）内侧沿其周向均匀间隔环设有多个喷水孔。

4.根据权利要求1所述的一种膜胚冷却成型工艺，其特征在于：所述挤压辊组（4）包括主动钢辊（41）和被动胶辊（42），所述被动胶辊（42）两端部设有缩径部；

所述主动钢辊（41）和被动胶辊（42）上方均对应传动连接有引流辊（43）。

5.根据权利要求4所述的一种膜胚冷却成型工艺，其特征在于：所述八字板（5）每个板均沿其长度方向间隔设有多个对膜胚进行导流的导辊（51）。

6.根据权利要求5所述的一种膜胚冷却成型工艺，其特征在于：所述冷水槽（1）内还设有用于调节八字板（5）之间距离和夹角的调节装置（6）；

所述调节装置（6）包括调节螺杆（61），所述调节螺杆（61）上端设有调节把手（62），下端对应铰接有滑板（63），所述滑板（63）一侧设有能够与其相对滑动的滑板基座（64），且滑板基座（64）对应固接于所述冷水槽（1）内腔，并且滑板（63）设有用于锁定其位置的锁定件（65）；所述调节螺杆（61）杆身螺接有螺纹块（66），且螺纹块（66）与对应的八字板（5）转动连接。

7.根据权利要求1所述的一种膜胚冷却成型工艺，其特征在于：所述挤压辊组（4）滚压膜胚的线速度V1与挤出机挤出膜胚的速度V4的比例关系式为：

K=V1/V4；

其中，V1 的单位为m/min，V4 的单位为m/min，所述K为1.015～1.018之间的一个常数。

8.根据权利要求1所述的一种膜胚冷却成型工艺，其特征在于：所述环形喷射管（2）与膜胚的最短距离为40~50mm；所述方形喷射管（3）与膜胚的最短距离为60~70mm。