專利名稱:用熱塑材料生產帶泡薄膜的設備的制作方法
本項發(fā)明是一臺改進設備，有關于用熱塑材料-例如低密度聚乙烯薄膜，生產帶有許多單個密封氣泡的薄膜。
作減震和隔層用的帶泡熱塑薄膜，被稱之謂“氣蓋”或“氣泡填料”。
通常，如圖4A和4B所示，這種薄膜是用帶有凸出部2a的熱熔塑料薄膜又(以后稱作“蓋膜”)與平的塑料薄膜3(以后稱作“背膜”)組成，將蓋膜的開口邊密封起來形成空腔4，有的有一些變化，例如可把一層附加塑料薄膜或其他材料熔合在蓋膜2的凸出部的頂面，或用不同材料例如紙疊合在上，制成三層層狀產品。
生產上述帶氣泡薄膜的已知工藝過程可分為下列三種類型。第一種類型是把塑料放在模具中熱壓成薄膜，趁塑性狀態(tài)的同時形成蓋膜，蓋膜和亦是從模具中熱壓出來的背膜相接觸，施加壓力將兩層薄膜熔合在一起。第二種類型，塑性材料暫時卷繞成卷，然后展開，在一適當的溫度下加熱成塑性狀態(tài)，再進行上述成形和熱熔工序。第三種類型，熱壓塑性材料在快速冷卻之后，立即加熱到塑性狀態(tài)，然后進行上述成形和熱熔工序。
第一種類型工藝的缺點是由于背膜長時間處于高溫，使塑性材料中的結晶體增加，從而丟去透明度。與薄膜成形后立即冷卻相比較，還有蓋膜的剛度低的問題，此外，由于背膜不能被熔化，所以容易出現皺紋。
從成本上考慮，第二種類型的脫機生產方式不如第一種類型的即時生產方式，但是因可采用易于采購的成卷薄膜而有設備簡單的優(yōu)點。隨此項工藝而產生的問題是塑性材料的結晶過程使薄膜的物理性質和表面情況發(fā)生變化，以及存放過程中使添加劑的“霧層”增加。由于塑性材料的物理性質隨著其貯藏時間的長短和貯藏條件而有所不同，所以難以使產品質量保持統一。
出現第三種類型的方法，是為了保持即時方法比脫機方法的優(yōu)越性，并消除上面提及的缺點。把從模具中熱壓成薄膜的塑性材料立即快速冷卻后，又重新加熱，可避免不透明度，并生產出硬質，不帶皺紋的高質量均勻薄膜。
然而，第三種類型的方法未必容易付之實施，采用常規(guī)的設備，則沿薄膜加熱滾筒的軸向溫度和對溫度的反應性是不能令人滿意的，而維修亦有困難。
滾筒加熱裝置中采用電加熱器最為簡便，但是沿滾筒軸向的溫度均勻度不能很好地保持。當加熱器出現故障和需要更換時，需要化很長的時間和有很多的困難。雖然升溫比較快，而降溫則需要等待散熱。
在有蒸汽設備的工廠中，蒸汽亦是一種有效的加熱裝置，沿著滾筒的軸向使溫度均勻地升高，但是要改變既定的溫度，則要依賴于蒸汽壓力的調整，故不能很快地實現。
導熱介質環(huán)流被用來代替蒸汽增加溫度效應，冷卻滾筒外層的導熱介質可提高降溫的速率，但是升溫并不很快，而且滾筒軸向溫度的均勻性亦不如用蒸汽加熱好。為了要使軸向溫度均勻地升高，設想在滾筒內裝一個加熱套，內裝汽-液兩相混合系統，具有幾乎不需要進行保養(yǎng)的優(yōu)點。滾筒內還裝有一個感應線圈，通過感應加熱使溫度迅速上升。然而溫度反應性仍然不能滿足要求，因為降溫需要時間。
此外，沿寬度為1200mm的加熱滾筒其軸向溫度分布通常為±5℃。故沿著塑料薄膜的寬度其溫度分布是不均勻的，結果導致部分薄膜成形低劣或不完全熔合。尤其是后者更容易出現。采用某種聚乙烯作為有代表性的塑性材料來生產氣泡填料，必須要使塑性材料的溫度保持在142℃到144℃的范圍內。溫度在大約146℃或以上時會造成塑料薄膜粘合在加熱滾筒上，而當溫度在大約140℃或以下時，熔合又甚差。因此，采用已有設備在高產率，各種產品生產過程中出現的困難，使得用薄膜生產更輕質，柔韌，低造價產品的企圖變得更顯見了。
本項發(fā)明旨在解決以上提及的問題。
本項發(fā)明的目的，是提供一種高產率，高效能生產氣泡填料的設備，該設備適用于各種不同材料及各種不同尺寸規(guī)格的薄膜，且不需要專門的技術;特別是該設備所生產的產品的透明度和堅固性都有所提高，且可防止在背膜上出現皺紋。
用塑性材料生產帶泡薄膜的裝置中，來自第一供料源的薄膜被送入到兩個面對著的滾筒之間，其中一個滾筒上刻著一系列凹坑，利用真空抽吸形成凸出部，將此塑料薄膜與從第二薄膜源送入的平的塑料薄膜相熔合。本項發(fā)明中生產帶有單個密封氣泡薄膜的設備包括感應加熱滾筒，滾筒內裝有一加熱套和內部冷卻裝置，被放置在上面提及的滾筒與第一或第二薄膜供料源之間;一個冷卻滾筒，放置在裝有內部冷卻裝置的感應加熱滾筒和每個上面提及的第一和第二薄膜供料源之間;裝有加熱套和內部冷卻裝置的感應加熱滾筒具有一個滾筒殼體，內裝導熱介質密封于加熱套和用以加熱的感應線圈之間的空隙處。本項發(fā)明的特點在于冷卻此導熱介質的裝置。
由第一薄膜供料源送入的蓋膜，沿其寬度均勻地保持著一適當的溫度，經過冷卻滾筒，和裝有加熱套和內部冷卻地置的感應加熱滾筒，到達成形滾筒，形成凸出部。與此同時，由第二薄膜供料供給的背膜沿薄膜寬度保持著均勻一致的適當溫度，經過冷卻滾輪和裝有加熱套和內部冷卻裝置的感應加熱滾輪到達成形滾輪。背膜和具有凸出部的蓋膜接觸在一起，在壓力下熔合形成上面提及的氣泡。
圖1是一張草圖，圖示本項發(fā)明的設備部件。
圖2是本項發(fā)明所用的設備中，裝有加熱套和內部加熱裝置的感應加熱滾筒的軸向剖面圖。
圖3是圖2中沿Ⅲ-Ⅲ方向的剖示圖。
圖4是由熱塑性材料制成的帶泡薄膜，A是一平面圖，B是一剖面圖。
參照附圖，下面將闡明本項發(fā)明的實施例。
如圖1所示，由擠壓機5通過第一薄膜供料源T形模具6供給的蓋膜2，經冷卻滾筒26冷卻，最好是快速冷卻，與裝有加熱套和內部冷卻裝置的感應加熱滾筒7相接觸，在此滾筒上蓋膜被加熱到某一適當的溫度，與成形滾筒8相接觸，利用成形滾筒8圓周上的凹坑，真空成形，形成凸出部2a，與此同時，擠壓機5經過第二薄膜供料源T形模具9供給的背膜3，經冷卻滾筒27冷卻，最好是快速冷卻，與裝有加熱套和內部冷卻裝置的感應加熱滾筒相接觸，在此加熱滾筒上背膜被加熱到一適當的溫度輸送到成形滾筒8。密封蓋膜2上凸出部2a的開口邊，用壓緊輥輪11同時對兩層薄膜施加壓力，使它們熱熔成為具有密封氣泡4的氣泡填料。氣泡填料用剝離滾輪12剝離并卷繞。
蓋膜2和背膜3經過冷卻。提高了透明度。
如圖2和圖3所示，感應加熱滾筒7(10)裝有一加熱套和內部冷卻裝置，現作如下說明。
加熱套14作成一個環(huán)狀細槽，放置在感應加熱滾筒7(10)的外圍，靠近滾筒13周圍表面的殼厚部分，一種導熱介質(未在圖中示出)以氣-液兩相狀態(tài)裝入于加熱套14內，在本例中采用降壓水作為導熱介質。
在滾筒殼體13的中心部分裝有固定心軸17，感應線圈18和用作支承的芯體19設置在固定心軸17的中間，感應線圈18和滾筒殼體13之間形成密封腔16。滾筒殼體13的兩端用軸承20支承于固定心軸17上，在密封腔16和軸承20之間嵌入密封材料21，從而使密封腔16與戶外空氣相隔絕。
在芯體19內形成另一密封腔22，引線23裝入在此密封腔內，向感應線圈18供電，引線23穿過心軸17連接到一電源上，電源未在圖上示出。
冷卻裝置是用帶有散熱片的許多管道24組成，安裝在密封腔16中，有冷卻介質供給源和冷卻介質循環(huán)裝置，兩者皆未在圖上示出。冷卻介質如水的循環(huán)供給是連續(xù)地進行的，如圖上箭頭A和B所示。導熱介質25(例如硅油)存貯在密封腔16和22中。
感應加熱滾筒7(10)裝有一加熱套和內部冷卻裝置，其用法如下，通過引線23引入交流電，在感應線圈18中產生磁通量，使?jié)L筒殼體13中生成渦流，由焦耳熱效應使溫度上升到高溫。結果，使加熱套14中的水因從滾筒殼體13中吸取熱量面加熱，汽化。汽化水流到加熱套中溫度較低，壓力較低的部分冷凝，而使所述部分變熱，反復進行上述步驟，使?jié)L筒殼體13的表面溫度沿周向和軸向皆保持均勻一致。
此時，硅油25連續(xù)地被冷卻，同時為避免溫度過份升高，可控制感應線圈18的電壓，如用PID控制。采用這種方法可以非常簡單而迅速地實現升溫和降溫。
由于可以做到溫度快速升降和溫度分布均勻，故當塑料薄膜與裝有加熱套和內部冷卻裝置的感應加熱滾筒7(10)相接觸時，有可能保持一個適當的溫度。在本例中，溫度升降率可達到0.8min/℃，而沿1200mm軸長的溫度均勻度可確定為±1℃。
適宜于使流動水循環(huán)，而不必需要調節(jié)上述冷卻裝置中水的流量和溫度。
分別來自T形模具6和9的蓋膜2和背膜3，被冷卻后，由裝有加熱套和內部冷卻裝置的感應加熱筒滾7和10保持最為適當的溫度。由于上述快速溫度升降率為0.8min/℃，故即使因薄膜厚度變化而出現問題時，亦能迅速地克服，而因為外層溫度變化很快，故可提高產品產量。允許熱熔的溫度范圍很窄，沿1200mm軸長溫度均勻度為±1℃，因此，即使某種材料其最高可剝離溫度和最低可熔合溫度相差很小也可使用。此外，當背膜被送入滾筒時，因將背薄3保持在熱熔溫度的最低限，故排除了形成皺紋的可能性，透明度則得以提高，同時溫度控制也很簡單，只需用冷卻水的恒定流量進行PID控制。因此，不需要高度熟練的技巧，通過自動控制，實現無人管理是很有可能的。
實例采用具有上述結構的一種設備，裝有兩個400mm直徑的感應加熱滾筒，每個滾筒各具有一加熱套和內部冷卻裝置，用聚乙烯為材料生產多泡薄膜，蓋膜厚度為80μ，背膜厚度為40μ。
下面列出圖1所示設備中各點的溫度變化。線速度為40m/min。
點 蓋膜 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℃
權利要求
1.用于生產具有單個密封氣泡薄膜的一種設備，其中來自第一薄膜供料源的塑料薄膜被送到兩個彼此面對著的滾筒之間，其中一個帶有一系列凹坑，隨著真空抽吸形成凸出部。此塑料薄膜與從第二薄膜供料源來的平的塑料薄膜熔合，所述設備包括裝有加熱套和內部冷卻裝置的感應加熱滾筒，放置在上述滾筒和上述第一和第二薄膜供料源之間；一個冷卻滾筒，放置在各感應加熱滾筒和上述第一和第二薄膜供料源之間；所述裝有加熱套和內部冷卻裝置的感應加熱滾筒具有一個滾筒殼體，其中放入導熱介質，密封于加熱套和用來加熱的感應線圈之間的空隙處，所述冷卻裝置用來冷卻導熱介質。
2.根據權項1所述設備，其中裝入加熱套中的水處于減壓狀態(tài)，而裝入的硅油作為導熱介質。
3.根據權項1所述設備，其中冷卻管道作為加熱裝置的冷卻裝置，使水流經所述的管道。
專利摘要
一臺用熱塑材料如聚乙烯，生產作減震和隔層用的多泡薄膜的設備。從T形模具熱壓得到的薄膜，被冷卻后，用裝有加熱套和內冷卻裝置的感應加熱滾筒加熱。感應加熱滾筒，除有滾筒殼體內的加熱套外，還有用來加熱的感應線圈，及加熱套和感應線圈之間的密封導熱介質。本項發(fā)明的特點是一個使導熱介質冷卻的冷卻裝置，具有快速升降溫度，沿滾筒周圍和軸向溫度分布均勻的優(yōu)點。采用此設備，可生產無局部熔合不良，透明度好，產量高的多泡薄膜。
文檔編號B29C51/18GK85105073SQ85105073
公開日1986年12月31日 申請日期1985年7月3日
發(fā)明者川上肇 申請人:川上產業(yè)株式會社導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan