专利名称：生产网纹薄膜的方法与设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及将合成树脂材料热塑成型生产网纹薄膜(meshfilm)筒的方法与设备，更确切地讲，是关于可以生产各种直径的薄膜筒的方法和设备。
将可挤出成型的热塑性合成树脂组合物制成薄膜可用许多不同的方法。这类薄膜的用途广泛，例如作包装材料、垃圾袋等等。已经知道通过局部增加薄膜厚度产生皱纹的方法可显著地提高这类薄膜的抗撕裂强度，以这种方法生产的产品往往被称为网纹薄膜(meshfilm)。薄膜中的皱纹可以构成各种图案，包括平行的条纹状，十字交叉状以及混合形状的图案。
1981年5月5号公布的美国专利4，265，853号，(发明者哈文斯(Havens))中公开了一种在拉伸阶段通过不均匀冷却薄膜的方法使挤出成型的膜中产生皱纹的设备。薄膜通过圆口型机头挤出并立即拉伸。环绕筒状薄膜周围安置的许多冷却喷嘴，在拉伸薄膜时绕薄膜筒周围旋转，使薄膜冷却并产生很多增厚的窄条纹，获得清晰的前面所述的皱纹效果。使用两套冷却喷嘴以相反方向环绕薄膜旋转，可获得十字交叉状皱纹图案。在哈文斯(Havens)的设备中，筒状薄膜在拉伸到所需的直径尺寸后，再沿着圆筒状冷却心轴外表面通过。随后将筒状薄膜分割开成两片薄膜收集，以供进一步加工。哈文斯设备可生产高质量的增强的薄膜产品，但这种设备的不足之处是只能生产特定直径尺寸的筒状薄膜。显而易见，发明一种在不需要更换设备时，就能生产各种所需直径的筒状网纹薄膜的方法和设备，是有必要的。
本发明的制造网纹薄膜的设备就能满足这个要求。该设备包括挤出机头，它使合成树脂材料热挤塑成薄膜筒;和第一个冷却装置，它安装在挤出的薄膜筒的中间以冷却其内表面。第一冷却装置的外径大致等于挤出的薄膜筒的内径。在第一冷却装置的外边沿径向排列的许多冷却喷嘴向挤出的薄膜筒外表面喷射多股冷却气流。在第一冷却装置轴向上安有环形气体支承座，以使挤出的薄膜筒离开第一冷却装置后经过该气体支承座。这样可使挤出的薄膜筒通过集聚在该筒内的空气囊作用而增大筒径。
第一冷却装置由下面部分组成一个普通的圆筒状冷却心轴;一对普通的环状气体支承座，它们安装在上述心轴两头并与心轴同一轴线。或者，该第一冷却装置可由一个普通的环状气体支承座组成。在许多冷却喷嘴中至少要有一部分能够沿着挤出的薄膜筒作圆周运转。
本发明的设备还包括有第二个冷却装置，用来冷却经过环状气体支承座后其直径变大时的薄膜筒。第二冷却装置由可将冷却气流喷射向挤出薄膜筒外表面的部件所组成。
本发明的设备还包括有第三个冷却装置，用于冷却刚从机头中挤出的薄膜筒。第三冷却装置由可将冷却气流喷射向刚从机头中挤出的薄膜筒外表面的部件所组成。
本发明的设备还包括第四个冷却装置，它安装在挤出的薄膜筒内部，用于冷却经过环状气体支承座后的薄膜筒的内表面。第四冷却装置的外径比环状气体支承座的内径大许多。第四冷却装置由一个冷却心轴和一个与之相联的气流支承座所组成。
如果挤出机头挤出的热塑性合成树脂材料的薄膜筒直径较大，则在紧邻机头处对准同一轴向安装第二个环状气体支承座以承接从机头中挤出的薄膜筒。该第二环状气体支承座的内径小于刚离开机头时的薄膜筒的直径，而大致与第一冷却装置的外径相同。
本发明的生产网纹薄膜的方法包括下述步骤a)将热塑性合成树脂材料的薄膜挤出成型变为薄膜筒;
b)将该薄膜筒牵引过安装于该筒内部的普通圆筒状冷却装置以冷却薄膜筒内部表面，同时将多股冷却气流喷射向薄膜筒的外表面上;
c)将该薄膜筒索引通过一环状气体支承座该环状气体支承座的内径大致与上述冷却装置的外径相同;
d)随后，通过集聚于薄膜筒内的空气囊的作用使薄膜筒径扩大。
冷却装置由普通的圆筒状冷却心轴和安于心轴两端同轴的一对普通环状气体支承座所组成。或者，该冷却部件可由一个普通的环状气体支承座所组成。至少要有一部分的冷却气流喷嘴能环绕挤出的薄膜筒作圆周运转。
本发明的方法还包括，在薄膜筒的直径扩大时，将冷却气流喷射到薄膜外表面进行冷却的步骤;本方法还包括将冷却气流喷射到刚刚从机头中挤出的薄膜筒的外表面进行冷却的步骤;此外，本方法还包括，在薄膜筒的直径扩大之后，通过安装在薄膜筒内的由一冷却心轴和与心轴相联的气体支承座组成的冷却装置冷却薄膜筒内表面的步骤。
薄膜筒的挤出步骤可以包括先挤出生成一较大直径的薄膜筒，然后通过轴向拉伸使其直径变小。
所以，本发明的一个目标，是提供用挤出法生产各种直径的网纹薄膜筒的方法和设备;本发明的方法和设备是将薄膜筒包绕冷却装置牵引通过，该冷却装置的外径大致等于薄膜筒的内径，相对着冷却装置的外部，有许多按径向排列的冷却喷嘴，通过冷却装置后的薄膜筒被引过一环状气体支承座，以便随后用集聚在薄膜筒内的气体来扩大薄膜筒径;本发明的方法与设备中，冷却装置由一普通的圆筒状冷却心轴和与该心轴两端以同轴相连的一对环状气体支承座所组成;本发明的方法与设备中，另一个冷却装置也安装在挤出的薄膜筒内，用以冷却通过环状气体支承座后的薄膜筒的内表面;本发明的方法与设备中，由挤出机头挤出一个相应的直径较大的薄膜筒，且由第二个环状气体支承座引导从机头中挤出的薄膜筒以缩小其直径到接近冷却装置的直径为止;在本发明的方法与设备中，沿着挤出的薄膜筒的方向的各个区段可以加上其它的冷却装置。
本发明的其它目的以及优点，通过下面的说明和附图，以及所附的权利要求，将能得到很好的说明。
图1是本发明的第一个实例的侧视图，图中有一部分是以剖视图表示;
图2是本发明的第二个实例的侧视图，其中部分是以剖视图表示;
图3是本发明的第三个实例的侧视图，其中部分是以剖视图表示。
图1显示的是本发明用于生产网纹薄膜的设备的第一个实例，其中挤出机头10将热塑性合成树脂(例如聚乙烯)挤出成薄膜筒12;如图1所示，薄膜筒12通常是向上移动，通过第一冷却装置14，该冷却装置14安装在挤出薄膜筒12的内部以冷却其内表面;第一冷却装置14的外径大致等于挤出的薄膜筒12的内径。
多个冷却喷嘴16和18按径向排列在薄膜筒的外部，且与第一冷却装置14相对，用来将冷却气流喷射到挤出薄膜筒的外表面上。冷却喷嘴环绕挤出的薄膜筒12排列一周，从构成气流通道22，26的环状元件20与24中沿径向向内相连接。支撑环28包绕在环状元件20与24的外面，并且使元件20和24能自由旋转。支撑环28通过导管30和32充入压缩空气，并通过内部通路(未画出)经由环状元件20和24上的开口(未画出)将空气引入到气流通道22和26中。环状元件20和24，可以环绕薄膜筒12以相同方向，或者相反的方向自由旋转。
等一冷却装置14由一普通的圆筒状水冷却心轴34和一对普通的圆筒状气体支承座36和38所组成，部件36和38安装在心轴34的两端并且同轴。按常规设计的气体支承座36和38产生一层薄的空气垫，使薄膜筒12从上面通过时没有明显的阻力。
应该了解，挤出的薄膜筒12的表面是有选择地与从喷嘴16和18中喷出的空气流相接触，由此在薄膜受到冷却的部位产生许多窄条状条纹。易于理解，选择性冷却使得受冷却区域材料的融体张力升高，因此在随后的膜牵伸加工过程中，受冷却部分膜的拉伸程度比相邻的温度较高区域的膜的拉伸程度低些。这种较高的融体张力造成的结果，使得在薄膜中形成了明显的皱纹。如果喷嘴16和18围绕薄膜筒12以互相相反的方向旋转，则产生一种十字交叉的皱纹图案，使膜的机械韧性明显提高。如果需要，可安装适合的按常规设计的马达驱动装置(未画出)，以驱动环状的元件20和24。
薄膜筒12通过一环状气体支承座40之后，被扩大或拉伸，该环状气体支承座同轴安装在第一冷却装置14的上方。这就使得挤出的薄膜筒12的直径由集聚在已扩大了的薄膜筒44区段内的空气囊42作用而增大，同时使薄膜筒12保持在喷嘴16和18与冷却心轴14之间的适当位置上。如图所示，薄膜筒的44区段可被扩伸到所需要的各种尺寸的直径。这个扩伸工序按常规方法进行。
第二冷却装置46用于冷却通过环状气体支座40之后的薄膜筒12。这个冷却装置包括有能将冷却气体喷射到扩大了的挤出薄膜筒的外表面的装置。相同类型的第三冷却装置48安装在机头上方，冷却刚从机头中挤出的薄膜筒12的外表面。为了不造成薄膜的不均匀冷却，第二和第三冷却装置46和48一般喷出均匀的冷却气流到膜表面冷却薄膜筒的44区段或12区段。
外部的气体支承座40使得有可能将挤出的薄膜筒12在44标号区段膨胀到超出气体支承座40内径的各种所需要的直径尺寸，如图中44区段上的虚线以及实线所表示的那样。因此，使用机头10只能生产特定直径的薄膜筒12，但薄膜筒12在44区段可以被扩伸，扩伸比可从1.5∶1到3∶1或更高的比例。当然，选择扩伸比要受到多种因素影响，包括所用的具体的薄膜材料，以及生产的薄膜的用途等等方面。
从图1中可以注意到，为了清晰起见，图中所画的心轴34与部件36和38的直径差别稍微夸张了些，但实际上水冷却心轴34的直径只比两个气体支承座36和38的直径稍小些。心轴34的外表面摩擦力低些较好。从喷嘴16和18喷出的空气使薄膜筒12紧密贴近心轴34的表面，以此使空气直接喷射部位的薄膜加速冷却，产生明显的皱纹，并且可以用较快的挤出速度。
下面以图2作参考，说明本发明的第二个设备实例。图2所示的设备在许多方面与图1相同，因此，相同的结构标有相同的参照号码，下面将不再加以解释。然而图2与图1的区别是，图2中有第四个冷却装置50，它安装在挤出薄膜筒12内部的正中间，特别是在薄膜筒12扩大后的区段44之内，用来冷却从环状气体支承座40中牵引出来的薄膜筒的内表面。从图中可以看到，第四冷却装置50的外径明显大于环状气体支承座40的内径。
第四冷却装置50由一个心轴52(它可以用水冷却)和一个与心轴52相连接的气体支承座54所组成。心轴52只在生产最小尺寸的薄膜筒44时(图中实线表示)才起作用;当生产较大直径的薄膜筒44时(图中虚线表示)，薄膜内表面不受心轴52的冷却。这就使得设备在生产最小尺寸的扩大的网纹薄膜筒时有较高的生产速度，同时保持有在不必更换设备的情况下生产较大尺寸的网纹薄膜筒的潜力。如果有必要，在生产最小尺寸的薄膜筒时，在心轴52周围安上一个空气室(图中未画出)，以迫使薄膜筒44贴近心轴52。这种空气室由两个半环形部分组成，以便在要生产较大尺寸网纹薄膜筒时易于拆掉。或者，第四冷却装置50可单由一个气体支承座54组成，而没有心轴52存在。
图3表明本发明的第三个实例。其中许多零部件与图1和图2中所示的相同，因而标有相同的参照数码。图3实例中与图1和图2不同的地方是，其挤出机头55生产出较大直径的热塑性合成树脂材料的薄膜筒56。该挤出机头还包括有第二个环状气体支承座58，它紧邻机头55并与机头安装成同轴。第二个环状气体支承座58接受从机头55中挤出的薄膜筒56。该环状气体支承座58的内径小于刚从机头55中挤出的薄膜筒56的直径，大致与第一冷却装置14的外径相同。通过在机头55和气体支承座58之间拉伸薄膜筒56的方法来减小薄膜筒56的直径。
机头55显著增大的结果是，在任何给定的挤出速度下，与上面叙述的实例进行比较，合成树脂材料可以在较低的压力和较低的融熔温度下挤出成薄膜。其结果是，图3的结构具有较高的生产能力。如果有必要，可在紧邻机头55的上方安装一个同图1中装置48相同的冷却装置。通过改变所提供的冷却程度，以改变薄膜材料沿挤出方向上存留的取向程度，以获得某一使用方面的最佳性能。环绕薄膜筒56也可加上一个外部空气室，以减少薄膜筒56的内外压力差。
在其它例子中，只用一个较大的长度与原来冷却装置相当的气体支承座来替代图1至3中的心轴34和与心轴相连的气体支承座36与38组成的装置，以简化设备，也可得到满意的结果。不过易于理解，这种更替的结果是降低了冷却能力，从而降低了可能获得的挤出速度。应该进一步明了，在本发明的范围之内。图1至3所示的设备还可以做出其它许多变动。例如，图2中的第四冷却装置50在必要时也可安在 和图3所示的设备中。本发明的方法和设备可以用于加工任何可用热塑成型并可挤出成薄膜的合成树脂材料。
通过上面对本发明的详细说明，并参照所例举的较佳的实例，很显然，在不超出本发明的权利要求范围内对设备做些修改与变动是可能的。
权利要求
1.生产网纹薄膜(mesh film)的设备，其结构为一种挤出机头，用于将热塑性合成树脂材料挤出成筒状薄膜；第一冷却装置，它安装在挤出的筒状薄膜的正中间，用于冷却筒状薄膜的内表面，该第一冷却装置的外径大致与上述筒状薄膜的内径相同；多个冷却喷嘴，沿径向排列安在正对上述第一冷却装置的外边，用于喷射多股冷却气流到上述的筒状薄膜的外表面上；一种环状气体支承座，安装在上述第一冷却装置的上面并同轴，以使离开第一冷却装置后的筒状薄膜通过该环状气体支承座，从而允许上述的筒状薄膜的直径，通过筒内集聚的空气囊的作用而显著扩大。
2.根据权利要求1的设备，其中所述的第一冷却装置由一个普通的圆筒状冷却心轴或气体支承座与一对一般的环状气体支承座所组成，这两个环状气体支承座与上述心轴的两端同轴向相连接。
3.根据权利要求1的设备，其中至少有一部分冷却喷嘴能环绕所述的筒状薄膜周围转动。
4.根据权利要求1，2，3的设备，其中包括有第二冷却装置，用于将冷却气流喷射到从前述的环状气体支承座中牵引出来的，其半径扩大了的筒状薄膜的外表面。
5.根据任何一个前面所述的权利要求中的设备，其中包括有第三冷却装置，用于将冷却气流喷射到刚刚从挤出机头中挤出的筒状薄膜的外表面上。
6.根据任何一个前面所述的权利要求中的设备，其中包括有第四冷却装置，它安装在所述的筒状薄膜的正中间，用于冷却从前述的环状气体支承座中牵引出来的筒状薄膜的内表面，该第四冷却装置的外径明显大于上述的环状气体支承座的内径。
7.根据任何一个前面所述的权利要求中的设备，其中包括有第二个环状气体支承座，紧邻挤出机头且安在同一轴心上，用来承接从机头中挤出来的筒状薄膜，该第二个环状气体支承座的内径比刚从机头中挤出的筒状薄膜的直径要小些，但基本上与上述的第一冷却装置的外径相同。
8.生产网纹薄膜(mesh film)的方法，其生产步骤如下将一种热塑性合成树脂材料挤出成筒状薄膜;将该筒状薄膜牵引通过安装于薄膜筒内部的一般为圆筒状的第一冷却装置，以冷却薄膜筒的内表面，同时，将多股冷却气流喷射到上述筒状薄膜的外表面上;随后，将该筒状薄膜引过一个环状气体支承座，它的内径大致等于上述冷却装置的外径;其后通过集聚在薄膜筒内的空气囊的作用将该薄膜筒的直径扩大。
9.根据权利要求8的方法，其中至少有部分冷却气流是环绕挤出的筒状薄膜沿周向移动，
10.根据权利要求8或9的方法，其中包括在筒状薄膜的直径扩大保淙雌髋缟涞礁么Ρ∧ね脖砻媸怪淙吹牟街琛
11.根据权利要求8，9或10的方法，其中包括将冷却气流喷射到刚挤出的筒状薄膜外表面使之冷却的步骤。
12.根据权利要求8的方法，其中所述的第一冷却装置由一个普通的圆筒状冷却心轴或者气体支承座，和一对一般的安在心轴两端且以同轴相连接的圆筒状气体支承座所组成。
13.根据权利要求8的方法，其中包括先挤出一个直径较大的筒状薄膜，再通过轴向拉伸该筒状薄膜使其直径减少的步骤。
全文摘要
通过挤出机头，将热塑性合成树脂材料挤出形成筒状薄膜材料来生产网纹薄膜(mesh film)的方法与设备。第一冷却装置安装在挤出的筒状薄膜的内部以冷却该筒状薄膜的内表面。第一冷却装置的外径大致与筒状薄膜的内径相同。许多冷却喷嘴以径向排列安装在第一冷却装置的正外边，用于将多股冷却气流喷射到筒状薄膜的外表面上。一个环状气体支承座同轴安在第一冷却装置上边，以使从第一冷却装置牵引出的筒状薄膜通过该环状气体支承座，从而允许该筒状薄膜的直径，通过集聚在薄膜筒内的空气囊的作用而明显增大。
文档编号B29C47/20GK1032639SQ87106978
公开日1989年5月3日 申请日期1987年10月19日 优先权日1987年10月19日
发明者卡尔·B·哈文斯 申请人:陶氏化学公司