CN87102359A - 冷却热塑材料管筒的方法和利用该方法的一种装置 - Google Patents
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Abstract
用于冷却一种通过一圆环形模具利用热挤压吹制的热塑材料生产管筒的方法，上述膜管在第一阶段为一直径大体上等于模具直径的圆柱形状，第二阶段基本上为一截头圆锥形状，而在第三阶段为一个和第一阶段的圆柱同轴线，其直径大于后者的圆柱形状，利用一股加压的第一气流和一股第一气流诱导的第二气流的方法，第一气流在第二阶段对膜管起作用，在第一冷却阶段，第二诱导气流平行膜管，且沿和后者相同的方法流动，在其大部分路径内为层流状的。
Description
现已知，冷却一种流经环形挤压吹制模具的熔融物料制成的热塑材料管筒，在其冷却的最初阶段，所述膜管是一个直径大体上等于模具直径的圆柱。
因此，欧洲专利EP-A-0，041，803和EP-A-0，077，661描述的装置，通常有一个密闭的圆柱形下腔围绕离开模具的膜管部分，以及一个吹风环，当膜管离开下腔时它使冷却空气垂直地导向膜管。在上述的第一个专利中，装置另外包括一个放置在吹风环上的上腔，在膜管膨胀以后，它使空气切向地导向膜管。上述第二个文献中所描述的上腔具有不和吹风环连接因而能进入附加气流的特殊性能。
法国专利FR-A-1421490文献描述了一种由一用来吹入空气的旋转环组成的装置，该装置直接放置在模具出口处，一个使冷却空气切向地偏向膜管的套管插在这个环和要被冷却的管状胚之间。美国专利US-A-3307218文献描述了一种由垂直圆柱形套筒组成的装置，当膜管达到它最大直径时该套筒围绕着该膜管并配置以一个器件，使得有可能沿平行于膜管的方向吹入空气，以使它冷却到变形温度以下。
欧洲专利EP-A-0，130，909描述的一种装置，包括在其中段部分有一个使气流导向膜管的加强吹风环，以及在其上段有一个上腔，膜管在其内和向着膜管导出的空气流接触。装置的下段包括一个配置有至少一个开口的未密闭的下腔。
在上述最初两个文献所描述的装置中具有只在热塑材料的情况下才能改善从膜管生产的薄膜的光学性质的缺点，在借助传统的冷却系统进行生产时，该材料已经导致其光学性质相当令人满意的薄膜。
上述最后一个文献描述的一种装置，使得有可能克服这个缺点。可是，实际上已经发现用膜管制造的薄膜中会出现很轻微的缺陷，诸如轻微的厚度不均匀性。
根据本发明的方法和装置的目的是改善膜管厚度的均匀性，同时保持，或者甚至改善它的光学性质。
本发明的目的是一种冷却利用经过环形模具热挤压吹制生产的热塑材料管筒的方法;在第一阶段，上述膜管为一个直经基本上和模直径相同的圆柱形状，在第二阶段，为截头圆锥状，而在第三阶段为一和第一阶段的圆柱同轴线的圆柱形状，但直径大于后者，利用一股加压的第一气流和一股由上述第一气流诱导的第二气流的方法，上述第一气流在第二阶段期间对膜管起作用，这种方法其特征在于，在第一冷却阶段期间，第二诱导气流平行于膜管并沿和后者相同的方向移动，同时在它的大部分路径上为层流。
热塑材料是特别从用一种基本的方法生产的低密度聚乙烯，含有极性共聚物的乙烯共聚物，例如乙烯基乙酸酯，丙烯酸和异丁烯酸酯，马来酐，一氧化碳，以及利用齐格勒催化作用产生的，也称为线性低密度聚乙烯的含有3到12个碳原子的x链烯烃的乙烯共聚物中选出来。也可以用这些聚乙烯和共聚物的各种混合物，正如本领域的普通技术人员所熟知，倘若根据美国材料试验学会（ASTM）标准D 1238-73在190℃，2.16Kg负荷下所测得的它们的熔体指数介于0.1和10度/分。
通常处于室温中的第一气流在膜管冷却的第二阶期间对膜管起作用，也就是说，在膜管的直径大体上等于模具直径大小变到对应于最后直径的大小的时间内，这是一个吹胀率的函数。第一气流和管壁之间夹角可以介于90°到0°之间，这股气流的运动沿膜管导出的方向发生。
由第一气流诱导的第二气流尽可能有利地靠近挤压模具，该气流在膜管冷却的第一阶段对膜管起作用。
在冷却的第一阶段期间，膜管形成的圆柱的长度和直径之比在1到10间是有利的，更有利的在2和7之间。最好大约为4。
诱导的第二气流在它的至少80%的路径上是层流状时较为有利。这意味着在气流中可能存在某些涡流，但是它们很有限而且限制在挤压模具的出口区。诱导的第二气流与第一气流的体积之比介于0.01和0.2之间比较好。在膜管膨胀的时候，第二气流和第一气流重新汇合较为有利。这样，在冷却的第三阶段期间，第一气流和诱导的第二气流的汇合空流被有利地导向膜管。
根据本发明的方法有可能获得呈现很佳的厚度均匀性的薄膜，同时保持了借助于根据欧洲专利EP-A-0，130，909文献中的装置所获得的良好的光学性质。
本发明的另一个目的是一种利用上述方法的装置，它包括一个设置在挤压机（2）尾端的环形模具（1），其特征在于：它还另外包括一个至少有一个喷孔（4）的圆柱模环（3），喷孔（4）的开口可以调节并与上述模具同轴线地放置在后者上，第一圆柱套筒（5）和模具（1）共轴线并安置在模环（3）上，而第二圆柱套筒（6）与第一圆柱套筒共轴线但直径大于后者，第一和第二套筒之间的空间的底部配置有至少一个用来连接压力气源的器件（7）。
由环形模具（1）和挤压机（2）所组成的组合件为本领域的普通技术人员所熟知。导管（9）穿过环形模具能使压力空气在预选的高度吹入膜管，以使膜管膨胀。
圆柱形模环（3）的喷孔（4）的开口可以利用任何已知的也是圆柱形的工具例如滑动阀来调节。为了允许诱导空气进入，用来关闭喷孔（4）的器件的最外位置要使得一股少量的气流能进入该器件。
第一圆柱套筒（5）的高度至少等于其直径，为直径的1至10倍较为有利，直径2至7倍更好，最好约为直径的4倍，套筒（5）与模具（1）共轴线并安置在模环（3）上。可用熔焊或铜焊作连接以便有利于防漏。两个部件（3）和（5）也可由切削加工直接制造成单一整体部件。
第一（5）和第二（6）圆柱套筒可以由单个部件组成。有利起见，它们也可由若干段组成。筒套（5）的下段可以和模环（3）整体制造，套筒（5）的中段和上段于是由能够互相装配起来的圆柱组成较为有利，并且一个接一个地组装在这个下段上。
为了能使设备容易拆卸，两个套筒（5）和（6）的一个或另一个，或者它们两个便利起见都配置有一个器件，能使它们沿一条母线打开。因此，这样它就含有两个半圆柱，例如，一方面用一铰链连接，另一方面用一紧固件连接。如果第一（5）和第二（6）套筒两者都由能够彼此相装配的圆柱组成，因此每个圆柱都配有一个用来沿一条母线打开的器件。
套筒（5）的上端的高度位于热塑材料膜管进入第二冷却阶段的地方，也就是说开始扩胀处。为了防止膜管在重力作用下倒塌，套筒（6）上端的最好位于一高于套筒（5）上端的高度。在第二冷却阶段期间，两个套筒上端限定的假想表面形成一个包围膜管的截头圆锥面。
根据本发明一种可供选择的形式，套筒（5）和（6）的一个或两个上端为向上扩展的截头圆锥面形状。
本发明的另一种可供选择的形式包括将一付折流板（8）放置（例如插入）在套筒（6）的上端较为有利。折流板是一种旨在第三冷却阶段开始时沿膜管引导第一和诱导第二气流的汇合流的器件。它可以包含一个向上扩展的截头圆锥面形状的套筒，利用一直径大于第三阶段膜管的直径圆柱套筒延伸或反之。
它也可以包括由一系列和模具共轴线安置的直径递增的圆柱环组成的部件，某一直径的一个环的下面部分嵌入紧接在其下方的环的上面部分或反之。根据一种可选择的形式，至少一个环，最好每个环都利用平面表面和上方的环相连接。
根据另一种较佳的可供选择的形式，通过至少两个包含用来插入紧固螺丝能使环的高度可调的垂直长通孔的“阶梯”形的紧固夹板（10）将环与环之间互相连接，并将环和套筒（6）的上部连接。根据这种可能的形式，一股少量的气流在各个环之间垂直向上移动。
另外，根据本发明的装置可以配置一个内冷却器件，例如欧洲专利EA-A-0，130，909文献图2所描述的那种。这样，套筒（5）和（6）由最好能彼此相互装配并能沿一条母线打开的部件组成。
现在就借助于唯一附图，解释本发明。
附图所示的，说明本发明一种可选择的没有限制形式的特殊装置，包括：
一个设置在挤压机（2）尾端的并含有一条充气导管（9）的环形模具（1），
一个含有若干个喷孔（4）的圆柱形模环（3），利用一本身穿孔的圆柱形环（11）的滑动阀器件可以同时调节喷孔（4）的开口，环（11）的运动是受止动元件限制的，以使喷孔（4）决不会完全封闭，
一个由一基座（51）和四个能够彼此相装配的圆柱（52，53，54和55）组成的第一圆柱套筒（5），
一个由一基座（61）和四个能够彼此相装配的圆柱（62，63，64和65）组成的第二圆柱套筒（6），
一个将加压空气供入位于套筒（5）和（6）之间的空间的器件，以及
一付由两个“阶梯”形紧固夹板（101，102）连接的两个互相连接的圆柱形环（81，82）且连接到上部圆柱（65）上组成的折流板（8）。
用参考标志G表示图示中用热塑材料制成的膜管。
开机以后（导出膜管的始端、穿过压料辊，未予表示，以及吹胀膜管），器件以下述的方式连续工作。经过供气器件（7）引入一股压力第一气流。该气流通过套筒（5）和（16）之间的空间在膜管扩胀的时候对膜管起作用。借助吸力，第一气流的出口诱导经过喷孔（4）进入膜管和套筒（5）之间空间的第二气流。第二气流是层流状的并在套筒（5）的上段和第一气流汇合。折流挡（8）将汇合气流导向大气。
以下的实例说明根据本发明的方法的优点和上述装置的使用。
实例1至3
唯一附图中所示的装置，配置有一直径为150毫米，间隙为0.8毫米的膜具，用来挤压通过基本方法生产的低密度聚乙烯，表1中列出按照美国材料试验学会标准D 1238-72测定的，以度/分为单位表示的聚乙烯的熔体系数（MI）和密度（D）。吹胀率（第三阶段的膜管直径同模具直径之比）等于2。
表1还列有：
第二诱导气流同第一气流的体积比V。
聚乙烯物料通过量Q（以公斤/小时为单位表示）
获得的膜管无光学缺陷。
以下的数据是在所获得的薄膜上测出的：
厚度剖面（T），以微米为单位表示，以及冲击强度Si，按照NFT标准54109测定并以克为单位表示。
表1
例子 低密度聚乙烯 V Q T Si
MI D
1 2.1 0.923 0.1 66 28±3 107
2 0.6 0.922 0.04 109 32±4 207
3 0.26 0.922 0.04 110 30±5 197
比较例子4至6
利用专利欧洲EP-A-0，130，909文献例13中所描述的吹胀比为2的装置分别将和例1至3中同样的聚乙烯转变成膜管。
表Ⅱ中列出所用的数据和所获得的结果。
表Ⅱ
例子 V Q T Si
4 0.29 132 30±5 67
5 0.26 102 35±10 101
6 0.26 108 32±7 85
如果与欧洲专利EP-A-0，130，909文献的装置比较，根据本发明的方法和装置就可能得到更加均匀厚度剖面的薄膜和良好的冲击强度，同时保持优良的薄膜光学特性。
利用一种高度较低的装置得到的这些结果使得有可能以一定量物料通过量达到较高的线性产品产量，因而所获得的膜管比较薄。借助于增加套筒（5）和（6）的高度，可以进一步提高这些线性产量。
例7
一种CdF CHIMIE E.P，公司销售的名叫LOTRENE FX 429的以基本的方法生产的低密度聚乙烯。熔体指数为0.42度/分，密度为0.922克/立方厘米，利用和例1至3中同样的装置将其转变为一种30微米的管状膜。所得到的有非常标准的厚度剖面的薄膜，具有的光雾（按照ASTM标准D 1003测定）只是2%。
为了比较，利用著名的冷却装置，将压力空气直接吹到装置中的管形模具出口，将相同的聚乙烯变成膜管。所得到的薄膜的光雾为60%。
Claims (13)
1、用于冷却一种通过一环形模具利用热挤压吹制的热塑材料生产管筒的方法，上述膜管在第一阶段为一直径大体上等于模具直径的圆柱形状，第二阶段基本上为一截头圆锥形状，而在第三阶段，为一个和第一阶段的圆柱同轴线，其直径大于后者的圆柱形状，利用一股加压的第一气流和一股所述第一气流诱导的第二气流的方法，上述第一气流在第二阶段期间对膜管起作用，这种方法的特征在于，在第一冷却阶段期间，第二诱导气法平行膜管，并沿和后者相同的方向流动，且在其大部分路径内为层流状的。
2、根据权利要求1的方法，其特征在于，第二诱导气流在其至少80%的路径内是层流状的。
3、根据权利要求1和2中之一的方法，其特征在于，第二诱导气流和第一气流的体积比介于0.01和0.2之间。
4、根据权利要求1至3中之一的方法，其特征在于，另外有，第一空气和第二诱导空气的汇合气流在第三阶段开始时引向管子。
5、利用根据权利要求1至4中之一的方法的装置，包括一个配置在挤压机（2）尾端的环形模具（1），其特征在于，所述模具还包括一个含有至少一个开口的可调的喷孔（4）的圆柱模环（3），模环（3）和上述模具共轴线且安置在后者之上，第一圆柱套筒（5）和模具（1）共轴线且安置在模环（3）上，第二圆柱套筒（6）与第一圆柱套筒（5）共轴线但直径大于后者，第一和第二套筒之间的空间的底部配置有至少一个部件（7）用来和压力气源相连接。
6、根据权利要求5的装置，其特征在于，两个套筒（5）和（6）的任何一个或两个由若干段组成。
7、根据权利要求6的装置，其特征在于，上述各段是能够彼此相装配的圆柱。
8、根据权利要求5至7中之一的装置，其特征在于，套筒（5）和（6）的任何一个或两个配置有一个能使它们沿一条母线打开的器件。
9、根据权利要求5至18中之一的装置，其特征在于，套筒（6）的上端所处的高度高于套筒（5）上端的高度。
10、根据权利要求5至9中之一的装置，其特征在于，套筒（5）和（6）的一个上端，或者两个都是向上扩展的截头圆锥形状。
11、根据权利要求5至10中之一的装置，其特征在于，它另外包括一付放置在套筒（6）上端的折流板（8）。
12、根据权利要求11的装置，其特征在于，折流板（8）由一系列直径递增的圆柱环组成，圆柱环配置成和模具共轴线，利用至少两个紧固夹板将环之间彼此连接而且和套筒（6）的上部相连接。
13、利用一种根据权利要求5至12中之一的装置来冷却热挤压吹制热塑材料得到的管筒。
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