吹膜設(shè)備,生產(chǎn)吹膜帶的方法和使用其生產(chǎn)的膜的制作方法
【專利說明】吹膜設(shè)備，生產(chǎn)吹膜帶的方法和使用其生產(chǎn)的膜
[0001]本發(fā)明涉及吹膜設(shè)備，生產(chǎn)吹膜帶的方法和使用其生產(chǎn)的膜。
[0002]吹膜設(shè)備是已知的。將顆粒形式的塑料材料供應(yīng)給設(shè)備，隨后該塑料材料在擠出機(jī)內(nèi)在高壓下塑化而形成粘性塊體。這種塊體在吹膜模具中成形為環(huán)形并且通過環(huán)形噴嘴離開吹膜模具。在剛剛離開環(huán)形噴嘴時(shí)，塊體就已形成膜管。沿著管形成區(qū)域向上拉膜管，在該區(qū)域內(nèi)將加壓氣體引入膜管的內(nèi)部。這會(huì)導(dǎo)致膜管橫向膨脹。通過主動(dòng)冷卻方法可實(shí)現(xiàn)在距環(huán)形噴嘴允許的距離處冷卻上升的熔體。在膜管向上過程中，膜管以大部分結(jié)晶狀態(tài)流過校準(zhǔn)籠隨后通過將管壓扁的壓扁框架。壓扁單元將雙層膜帶引向預(yù)擠壓裝置。預(yù)擠壓裝置通常包括輥對(duì)，膜行進(jìn)穿過輥之間的通常被稱作為“夾點(diǎn)”的間隙。預(yù)擠壓裝置之后是擠壓裝置，在該擠壓裝置中，雙層膜帶確切地形成為在層之間實(shí)際上沒有氣體。從那一時(shí)刻開始，最遲而不是在預(yù)擠壓之前，提供雙層膜帶。預(yù)擠壓裝置和擠壓裝置之間的距離的計(jì)算方式為:在兩對(duì)輥對(duì)之間的傳輸期間，膜可釋放來自擠出工藝的熱量。通過這種方式，將膜帶額外地冷卻以可處理膜帶。這種處理可為切割膜管，以制造兩個(gè)分開的膜帶。
[0003]許多設(shè)備操作為沒有預(yù)擠壓裝置而是將膜從壓扁框架直接引導(dǎo)到擠壓裝置。在具有這種構(gòu)造的設(shè)備中，在上升的膜接觸到擠壓輥對(duì)時(shí)，該上升的膜就已冷卻到施加在膜表面上的力不會(huì)損傷膜或僅輕微損傷膜的程度。實(shí)際上，擠壓裝置通常以比從環(huán)形噴嘴擠出膜的速度顯著更大的速度來向上牽引膜。示例性的速度比可以是10:1到20:1。在形成環(huán)形形狀期間，在環(huán)形噴嘴上方立刻使用加壓氣體從內(nèi)部沖擊吹膜，并因此吹膜在橫向方向上被拉伸。與此同時(shí)，擠壓輥對(duì)以高速在向上的方向中牽引膜，從而得到在霜線之下的縱向拉伸。
[0004]總體來說，因此在霜線之下雙向地拉伸膜管。根據(jù)最終的膜制品的預(yù)期用途，縱向拉伸或橫向拉伸可占優(yōu)勢(shì)。
[0005]但是，吹膜設(shè)備通常具有這樣的技術(shù)缺點(diǎn)，膜的視覺品質(zhì)不如流延膜的品質(zhì)。這是由于上升的膜管冷卻得相對(duì)慢的事實(shí)。融化塑料的冷卻過程越長(zhǎng)，膜表面就會(huì)越模糊且透明度越低。
[0006]為了能夠使用擠壓輥對(duì)在上升的膜上施加足夠的力，必須將膜充分地冷卻。鑒于所擠出的膜的低冷卻速度，這會(huì)導(dǎo)致吹膜設(shè)備的高的結(jié)構(gòu)高度。因此在擠壓?jiǎn)卧戏?，雙層膜帶被盡快地重新定向到水平方向上，被引導(dǎo)經(jīng)過該設(shè)備并且隨后向下用于之后的處理步驟。將雙層膜帶繞成卷用以進(jìn)一步運(yùn)輸?shù)睦p繞器通常設(shè)置在設(shè)備地點(diǎn)的地板上與設(shè)備接近。
[0007]有時(shí)，拉伸裝置設(shè)置在纏繞器的上游，其中在本發(fā)明中，用語“拉伸”應(yīng)理解為用于“縱向拉伸”的通用語。
[0008]拉伸設(shè)備至少在縱向方向上將膜拉伸5%，優(yōu)選50%以及以上，通常高達(dá)1000%。這種設(shè)備通常稱作“MDOs”，其是指“機(jī)器方向取向”，即是指塑料分子在機(jī)器的方向上，即在塑料傳輸通過設(shè)備的方向上的取向。
[0009]例如，DE 2146266公開了一種拉伸設(shè)備，其中擠出機(jī)設(shè)置在處于豎直行進(jìn)的吹管反轉(zhuǎn)器上方的機(jī)架上。在牽引輥對(duì)之后是輥組，其之后依次是第二擠壓輥對(duì)。第二擠壓輥對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)得比第一擠壓輥對(duì)快，從而雙層膜帶被在機(jī)器方向上拉伸。第一擠壓輥對(duì)的上游的膜管的冷卻路徑是可調(diào)節(jié)的，使得膜管在可能的最高溫度下通過該路徑，從而可將膜帶理想地拉伸而無需額外地加熱。通過第二擠壓輥對(duì)可簡(jiǎn)單地調(diào)節(jié)拉伸率，這是由于輥組的輥至少在開始時(shí)是被動(dòng)的。
[0010]作為MDO的替換，可在纏繞器的上游提供所謂的壓扁包作為拉伸裝置。其將膜不可逆地在機(jī)器方向上“擴(kuò)展”0.5%到5%之間，這僅用于補(bǔ)償沿雙層膜帶的寬度方向與膜帶的直行方向上的重量差，從而可更容易地纏繞和處理膜。
[0011]兩個(gè)拉伸裝置，即MDO和壓扁包在技術(shù)方面具有可比性，這是由于其實(shí)現(xiàn)了膜的縱向拉伸。為此，在第一較慢的輥后立即，或例如在附加的從動(dòng)輥之后，是較快的驅(qū)動(dòng)輥。由于兩個(gè)輥之間的速度差(所述兩個(gè)輥也可設(shè)計(jì)為通過靜摩擦分別傳輸膜的擠壓輥對(duì))可改變膜的長(zhǎng)度。
[0012]兩個(gè)區(qū)域(在其中膜以各個(gè)輥的周向速度而傳輸)之間的距離，也稱作“拉伸區(qū)”，或當(dāng)投影到機(jī)器方向上時(shí)稱作“拉伸長(zhǎng)度”。
[0013]在膜帶繞過輥的大至包覆中心部分處，通過靜摩擦來傳輸膜帶，因此膜帶的速度為輥的周向速度。在膜帶于升離點(diǎn)處離開輥的表面之前，靜摩擦結(jié)束。當(dāng)隨后的輥以更高的周向速度行進(jìn)時(shí)，即當(dāng)膜帶從靜摩擦狀態(tài)轉(zhuǎn)變到動(dòng)摩擦的更快狀態(tài)然而仍然在輥表面上且僅隨后從輥表面升離時(shí)，這尤其重要。
[0014]當(dāng)膜行進(jìn)到輥上時(shí)也適用同樣的原則:膜帶已經(jīng)與輥的旋轉(zhuǎn)表面在接觸點(diǎn)處發(fā)生接觸，但是靜摩擦僅在接觸點(diǎn)之后開始。
[0015]為了方便起見，此處使用了用語“點(diǎn)”。膜帶從輥處沿著升離線升離并且開始沿著接觸線與輥表面發(fā)生接觸。在側(cè)視圖中，二維的膜帶在一個(gè)維度上縮小而變成線，使得升離線和接觸線各自相應(yīng)地在一個(gè)維度上縮小而變成點(diǎn)。
[0016]必須要指出地是，作為輥的替代，原則上也可使用擠壓輥對(duì)用以傳輸膜。為了方便起見，當(dāng)涉及擠壓輥對(duì)和本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的替換物時(shí)，本申請(qǐng)主要僅使用用語“輥”。
[0017]擠壓輥對(duì)傾向于產(chǎn)生安全地抓住膜，這是由于能從兩側(cè)來抓住膜表面。但是，從一側(cè)來抓住的輥也會(huì)在膜上產(chǎn)生足夠的縱向力，例如取決于與待處理的各個(gè)膜相互作用的輥的表面設(shè)計(jì)，并且例如取決于輥的包角。簡(jiǎn)單的驅(qū)動(dòng)輥通常會(huì)具有壓力輥，以確保膜實(shí)際上由驅(qū)動(dòng)輥更可靠地抓住并且阻止滑動(dòng)。
[0018]本發(fā)明要解決的問題是改善現(xiàn)有技術(shù)或?yàn)槠涮峁┨鎿Q物。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的第一個(gè)方面，這種問題由吹膜設(shè)備得以解決，所述吹膜設(shè)備具有用于擠出膜管的環(huán)形噴嘴，具有縱向和橫向拉伸膜管的管形成區(qū)域，具有用于在機(jī)器方向上移動(dòng)膜管的冷卻裝置，具有用于將膜管壓扁成雙層膜帶的壓扁區(qū)，并且具有在冷卻裝置的一側(cè)的用于牽引膜管的牽引輥對(duì)，其中，處理輥線設(shè)置在牽引輥的一側(cè)用于縱向拉伸雙層膜帶，帶有用于雙層膜帶的加熱裝置，其中在吹膜設(shè)備中，機(jī)器方向豎直取向?yàn)樵趶南碌缴系姆较蛑胁⑶姨幚磔伨€設(shè)置在牽引輥對(duì)的上方。
[0020]對(duì)以下用語進(jìn)行如下說明:
[0021]如前文解釋，“牽引輥對(duì)”優(yōu)選地可以是簡(jiǎn)單的牽引輥對(duì)。但是，在本發(fā)明中，預(yù)牽引輥對(duì)也可連接在牽引輥對(duì)的上游處，其中牽引通常也指擠壓裝置或擠壓件。
[0022]在具有兩輥對(duì)的裝置的情況中，最終實(shí)施擠壓的牽引輥對(duì)原則上設(shè)置在預(yù)牽引輥對(duì)的上方。
[0023]牽引輥對(duì)與設(shè)置在其下方的輥或輥對(duì)不同，這是由于牽引輥可引導(dǎo)為完全壓扁或幾乎壓扁狀態(tài)的管，即作為雙層膜帶。牽引輥對(duì)與壓扁膜的表面的兩側(cè)均相結(jié)合，以降低加壓氣體被向上擠壓到膜管的內(nèi)空間之外的可能性。
[0024]牽引棍的直徑通常達(dá)到約300mm。也可以為在200mm到400mm之間或更大。當(dāng)附加地設(shè)置了預(yù)牽引輥時(shí)，其通常具有與牽引輥相同的尺寸。
[0025]“處理輥線”是用于雙層膜帶的傳輸路徑，在所述路徑中使得雙層膜帶接受機(jī)械處理和熱處理，特別是在機(jī)器方向上，即當(dāng)在該區(qū)域的水平面上看時(shí)在傳輸?shù)目v向方向上的不可逆地拉伸。
[0026]在處理輥線上設(shè)置有至少兩個(gè)、三個(gè)、四個(gè)、五個(gè)、六個(gè)或更多的輥(或擠壓輥對(duì))，其中這些至少兩個(gè)、三個(gè)、四個(gè)、五個(gè)、六個(gè)或更多的輥必須實(shí)現(xiàn)在處理輥線內(nèi)的不同功能。這些功能可以是:保持、加熱、拉伸、回火、冷卻、橫向拉伸、沖壓或?qū)訅骸?br>[0027]一個(gè)輥可同時(shí)實(shí)現(xiàn)數(shù)個(gè)功能，例如保持和加熱。
[0028]通常，人們的目標(biāo)是使用盡可能最小數(shù)量的輥。
[0029]“加熱裝置”是主動(dòng)加熱裝置，S卩，其更特別地裝配有帶電加熱線圈、紅外輻射器、激光發(fā)射器、熱水導(dǎo)管、油加熱、通常為帶有回路的燃料驅(qū)動(dòng)加熱器和/或相對(duì)主動(dòng)的加熱裝置。擠出導(dǎo)致了大量熱量的積累。該熱量無論如何都會(huì)上升。這些以及膜管也攜帶熱量并將熱量傳輸?shù)嚼瓌?dòng)區(qū)的事實(shí)會(huì)導(dǎo)致在設(shè)備的運(yùn)行期間，在牽引輥對(duì)上方的裝配件非常熱。但是，用語加熱裝置并不是指這些被動(dòng)加熱的部件。相反，有待提供主動(dòng)加熱裝置。
[0030]在大多數(shù)情況中，可通過以下事實(shí)來確認(rèn)這種加熱裝置:其除了實(shí)際加熱外還具有溫度傳感器或加熱裝置具有控制系統(tǒng)，更特別地具有滯環(huán)控制系統(tǒng)。
[0031]在這種背景中，必須指出地是，在本專利申請(qǐng)的范圍內(nèi)，用語“控制”也包括“開環(huán)控制”的概念。因此，上文提及的“控制”更特別地是指技術(shù)上的“閉環(huán)控制”，即不僅具有用于調(diào)整電流值的傳感器還包括“開環(huán)控制”，即例如加熱螺線，其僅間歇地打開并隨后再次關(guān)閉。
[0032]作為加熱裝置上的溫度傳感器的替換或附加，也可通過以下事實(shí)容易地將加熱裝置與在運(yùn)行期間變熱的裝備區(qū)分開，當(dāng)設(shè)備是冷的時(shí)候，預(yù)加熱裝置快速導(dǎo)致加熱裝置升溫。因此，加熱裝置也可用于將設(shè)備加熱，與如果在設(shè)備的上部區(qū)域中的設(shè)備部件通過設(shè)備的運(yùn)行而被加熱相比，這加熱更快。
[0033]在一個(gè)特別優(yōu)選的實(shí)施方式中，布置在牽引輥對(duì)的“上方”是指處理輥線無論如何至少部分地垂直直接地位于牽引輥對(duì)的上方的布置，這意味當(dāng)投影在延伸穿過牽引輥對(duì)的水平面上時(shí)，會(huì)導(dǎo)致與牽引輥對(duì)的投影相交叉的設(shè)計(jì)。
[0034]如果繞過處理輥線的周向線能以這樣的方式投影，則已足夠。因此不需要處理輥線中的一個(gè)輥可在水平面上投影，使得該輥的投影與牽引輥對(duì)的投影相交，但是后者是優(yōu)選的實(shí)施方式。
[0035]如果處理輥線的至少一個(gè)、兩個(gè)、三個(gè)、四個(gè)、五個(gè)、六個(gè)或多個(gè)輥設(shè)置成其軸線平行于牽引輥，則是特別有利的。
[0036]如已經(jīng)提及，每個(gè)單獨(dú)的輥可分別由牽引輥對(duì)替換。
[0037]替換地或累加地，處理輥線的輥可以具有與該牽引輥對(duì)相同的尺寸，例如具有范圍從200mm到400mm或更大的直徑，優(yōu)選地在250mm到300mm之間，但是也可以比牽引棍對(duì)小很多，例如具有在10mm和200mm之間或更小的直徑。
[0038]當(dāng)處理輥線的至少一個(gè)輥，優(yōu)選地處理輥線的兩個(gè)、三個(gè)、四個(gè)、五個(gè)、六個(gè)或更多的輥可分別投影在水平面上，使得其與一個(gè)或兩個(gè)牽引輥重疊至少一半時(shí)，實(shí)現(xiàn)了特別緊湊的布置。
[0039]替換地或累加地，當(dāng)投影在水平面上時(shí)，如果處理輥線的輥也彼此相重疊至少一半，則是有利的。
[0040]不言而喻，若設(shè)計(jì)得合適，則超過一半的重疊可更有利。
[0041]不太緊湊但是仍然在本發(fā)明的擴(kuò)展范圍之內(nèi)的幾何結(jié)構(gòu)可以是這樣的幾何結(jié)構(gòu)，在其中前文提及的投影不直接導(dǎo)致與牽引輥的重疊。而是，必須想象繞過牽引輥對(duì)的圓形包圍線的幾何結(jié)構(gòu)。該包圍線形成了水平的圓形表面。如果處理輥線的一個(gè)、數(shù)個(gè)或甚至所有的輥的垂直投影落入這個(gè)表面內(nèi)，無論部分還是全部，這仍然可產(chǎn)生非常緊湊的設(shè)備。簡(jiǎn)而言之，處理輥線的輥不必須精確垂直地在牽引輥對(duì)的上方而是在其大體附近。
[0042]在較廣泛的意義上，當(dāng)處理輥線確實(shí)提供為側(cè)向地與牽引輥對(duì)相鄰，分別與吹膜設(shè)備的上部區(qū)域相鄰，但是處理輥線的至少一個(gè)輥，優(yōu)選地處理輥線的數(shù)個(gè)輥或甚至全部的輥，設(shè)置成在測(cè)量學(xué)上比處理輥線更高時(shí)，則也可實(shí)現(xiàn)“上方”的位置。如果提供了輥對(duì)，則必須在這種背景下考慮輥對(duì)夾點(diǎn)的測(cè)量學(xué)高度。
[0043]根據(jù)本發(fā)明的這個(gè)方面，在牽引輥對(duì)上方的具有用于雙層膜帶的加熱裝置的處理輥線的布置可有利地用于將膜加熱到在其經(jīng)過牽引輥后所具有的溫度之上的溫度。已經(jīng)說明，膜必須冷卻以安全地穿過牽引輥對(duì)，這是因?yàn)樵谀抢飼?huì)在膜上施加力。因此，膜必須被冷卻到具有尺寸穩(wěn)定性的溫度以下，以不損傷膜。
[0044]但是，為了實(shí)施膜的機(jī)械處理，更特別地通過拉力進(jìn)行拉伸形式的處理，如果膜已經(jīng)被加熱則可以是有利的。例如，MDO可在機(jī)械縱向拉伸的上游通過大功率的加熱輥來加熱膜。
[0045]本發(fā)明基于這樣的發(fā)現(xiàn)，在膜向上而不向下的路徑上，膜可得利于從擠出機(jī)和吹膜模具產(chǎn)生的熱量。實(shí)際上，使上升的膜冷卻下來并不容易，但是反之，可以假設(shè)在處理輥線內(nèi)會(huì)有較小的溫度梯度。與DE 2146266相反，產(chǎn)品的品質(zhì)因此驚人地相當(dāng)好。
[0046]這歸因于以下事實(shí)，本發(fā)明在初始熱量仍然存在的位置處進(jìn)行精確地干涉，即膜已經(jīng)被冷卻到恰好足以被牽引輥對(duì)抓住但是仍然相對(duì)暖熱并且因此不需要被大幅度地加熱。本發(fā)明提出了將加熱裝置設(shè)置在牽引輥對(duì)上方，這是因?yàn)榧訜嵫b置不必與在設(shè)備中的其他位置一樣而在那個(gè)位置再次強(qiáng)烈地加熱。因此，對(duì)于任意類型的需要加熱的機(jī)械處理，這種布置還導(dǎo)致了顯著的能量節(jié)省。
[0047]在現(xiàn)有技術(shù)領(lǐng)域中找不到這類設(shè)置:EP 1147877A2在其圖5顯示的第二實(shí)施方式中公開了用于拉伸膜的生產(chǎn)設(shè)備，其中初始熱量卻不再存在于在拉伸輥對(duì)之間的拉伸區(qū)中，這是因?yàn)殡p層膜帶首先被側(cè)向地引導(dǎo)繞過牽引輥對(duì)并且在相當(dāng)往后的位置處拉被伸。更特別地，只有少量或甚至沒有來自吹膜過程的上升的第一熱量。
[0048]同樣的適用于US 6413346B。
[0049]US 2976567顯示了流延膜設(shè)備，而不是吹膜設(shè)備。因此其在吹膜模具上方和因此在擠壓輥對(duì)上方并沒有牽弓I輥對(duì)也沒有熱累積效應(yīng)。
[0050]在US 7396498B1中，雙層膜帶的選擇性拉拽發(fā)生在直接接近吹膜頭的非常接近底部處，即實(shí)際上在廠房的地板上。
[0051]US 5458841在預(yù)牽引輥對(duì)和牽引輥對(duì)