[发明专利]受控压力壳体

说明书

本发明涉及一种用于通过吹制薄膜管挤出工艺生产的熔融薄膜管的外部冷却系统，其包括具有一个或多个相应腔体的一个或多个壳体，所述一个或多个腔体直接接收来自一个或多个相关冷却元件的一部分冷却气体。每个壳体包括端口，所述端口包含可变排气装置和可选的流动缓冲器，起到维持腔体与熔融薄膜管的相邻内部体积之间的压力差的作用，可调节以优化熔融薄膜管稳定性冷却元件效率和冷却元件之间间隔开的尺寸。通过在低至最小尺寸的管状薄膜尺寸的范围内增加薄膜品质，可以显着提高生产速度，所述最小尺寸当在熔融薄膜管的零内部压力下操作时发生。

技术领域

本公开涉及用于冷却的方法和设备。本公开更具体地涉及用于高性能冷却的方法和设备。

背景技术

制造热塑性吹制薄膜的各种方法在塑料领域中是众所周知的，并且通常涉及形成通常称为“管”或“泡”的连续的、垂直定向的、无缝、环形塑料薄膜。热塑性材料被熔化并由挤出机通过吹制薄膜模具(模具)泵送，作为熔融薄膜的环形流离开，通过一对被驱动的挤压辊被连续地向上拉动。气体通常通过模具被手动注入到离开的熔融薄膜环形流的内部。被驱动的挤压辊用于防止气体逸出，将注入的气体捕获在内部，形成由注入的气体扩张的熔融薄膜管，直到达到期望的尺寸，并且密封模具以防止扩张气体逸出。熔融薄膜管由被驱动的挤压辊向上拉，从模具大体上向上流过冷却系统，在那里它在现在被捕获的注入气体柱周围伸展、扩张和冷却，直到它在冷冻管线处固化成凝固的薄膜管。凝固的薄膜管通过各种稳定剂并进入压扁装置，所述压扁装置将所述管转换成称为“平铺”的扁平双层热塑性薄膜。平铺的薄膜通过被驱动的挤压辊，并传送到下游转换装置，如卷绕机和制袋机进行进一步处理。

为了保持竞争力，吹制薄膜制造商必须最大化吞吐量和质量，但是冷却系统性能是一个重要的限制因素。每单位时间挤出的热塑性塑料的重量除以模具出口的周长提供了通常使用的吞吐量性能测量，并且以PPH/Inch单位表示，即磅每小时每模具出口周长英寸。已经开发并使用了许多不同的冷却系统，无论是在管的外部还是内部，并且在不同程度上这些系统已经取得了商业上的成功。

吹制薄膜冷却系统通常在外部、但在许多情况下也在熔融薄膜管内部提供冷却气流。冷却系统使用众所周知的伯努利和科恩达原理设计，并且在许多情况下，施加冷却气体以大体上沿着熔融薄膜管的表面流动，以在熔融薄膜管上产生保持力，从而提供熔融薄膜管的稳定性和冷却两者。如果存在过大的保持力，则会在所述过程中引起振动、颤动和高噪音水平，并且可能拉动熔融薄膜管与冷却元件发生不希望的接触，从而在熔融薄膜管中产生阻力并导致痕迹和不稳定性。在其他情况下，冷却气体替代地大体上被施加在熔融薄膜管的表面上，通常产生具有排斥力的湍流冷却，需要单独手段来稳定熔融薄膜管。

外部冷却系统通常提供用于熔融薄膜管的稳定和冷却的主要手段，通常易于操作并且用于大多数吹制薄膜挤出工艺。外部冷却系统提供沿着熔融薄膜管的外部表面的冷却气流，其通常在冷却熔融薄膜管时产生保持力，直到冷却气体消散到周围气氛中。较少见的是，冷却气体的目标是大体上向内，产生排斥力，同时冷却熔融薄膜管，不希望需要单独手段来保持和稳定熔融薄膜管。

现有技术的外部冷却系统由各种类型的冷却元件组成。最早的冷却元件，即所谓的“单流气体环”，如今仍然普遍使用，在熔融薄膜管周围施加单一冷却气流。单流冷却元件通常产生良好的薄膜品质，但是有较低的吞吐量速率。随着时间的推移，额外的冷却气流已被添加到冷却元件中以产生各种多流设计，例如“双流”、“三流”或“四流”设计，并且根据应用，一些外部冷却系统将冷却元件配对成各种配置，形成通常称为的“串联式”气体环。外部冷却系统通常固定在适当位置，但可以在模具上方调节高度，以允许沿着熔融薄膜管延伸冷却表面区域，产生更高的吞吐量，但也导致冷却元件和模具之间更大的无支撑表面积，这是熔融薄膜管中最热和最弱的部分，这会导致稳定性降低，使其更难以操作并可能导致更窄的薄膜尺寸范围。