[发明专利]高性能冷却系统

说明书

本发明涉及一种用于冷却的装置，其包括吹塑薄膜模具，其能够操作以产生熔融薄膜管的流；和用于接收熔融薄膜管的流的发散冷却元件，其具有发散冷却界面。发散冷却界面能够操作以朝着由熔融薄膜管的流和第一出口末端限定的第一出口间隙在与熔融薄膜管的流相反的路径上以及朝着由熔融薄膜管的流和第二出口末端限定的第二出口间隙在顺着熔融薄膜管的流的路径上排出冷却气体。发散冷却界面包括发散冷却气体偏转器，其能够操作以沿着与熔融薄膜管的流相反的路径以及沿着顺着熔融薄膜管的流的路径导向被排出的冷却气体。第一出口间隙和第二出口间隙中的至少一个限定发散冷却界面与熔融薄膜管的流之间的最小间隙。本发明还涉及用于冷却的方法。

技术领域

本公开涉及用于冷却的方法和装置。本公开尤其涉及用于高性能冷却的方法和装置。

背景技术

在塑料领域中制造热塑性吹塑薄膜的各种方法是众所周知的，并且通常涉及形成连续、竖直定向、无缝的环形塑料薄膜，这种塑料薄膜通常被称为“管”或“泡”。热塑性材料被挤出机通过吹塑薄膜机头(模具)熔化并泵送，作为熔融薄膜的环状流离开，其被一对从动挤压辊连续地向上拉动。气体通常通过模具手动地注入到正在离开的熔融薄膜的环形流的内部。从动挤压辊用于防止气体逸出，将注入的气体捕获在内部，形成被注入的气体吹胀的熔融薄膜管，直到达到期望的尺寸，并且模具被密封以防止吹胀气体逸出。熔融薄膜管被从动挤压辊向上拉动，通常从模具向上流动通过冷却系统，在该冷却系统处其绕着现在被捕获的注入气体柱伸展、膨胀并冷却，直到它在固化线处固化成固化薄膜管。固化薄膜管通过各种稳定装置并进入整平装置，该整平装置将管转换成被称为“平铺体”的经整平的双厚度热塑性薄膜片材。平铺体通过从动挤压辊，并被传送到诸如卷绕机和制袋机的下游转换装置，以进行进一步加工。

为了保持竞争力，吹塑薄膜制造商必须最大化生产率和质量，但是冷却系统的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对处理量性能的常用测量，并且以PPH/英寸的单位(每英寸模具出口周长的每小时磅数)表达。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。

吹塑薄膜冷却系统通常在熔融薄膜管的外部提供冷却气流，但在许多情况下也在熔融薄膜管的内部，提供冷却气流。冷却系统使用众所周知的伯努利和柯恩达原理设计，并且在许多情况下，施加冷却气体以大体沿着熔融薄膜管的表面流动来在熔融薄膜管上产生保持力，从而给熔融薄膜管提供稳定性和冷却。如果存在过大的保持力，则会在该工艺中引起振动、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。在其它情况下，冷却气体替代地被大体抵靠熔融薄膜管的表面施加，通常产生具有排斥力的湍流冷却，这需要单独的装置来稳定熔融薄膜管。

通常提供用于稳定和冷却熔融薄膜管的主要装置的外部冷却系统通常易于操作并且用于大多数吹塑薄膜挤出工艺。外部冷却系统提供沿着熔融薄膜管的外表面的冷却气流，其通常产生保持力同时冷却熔融薄膜管，直到冷却气体消散到周围气氛中。不太典型的是，冷却气体通常在冷却熔融薄膜管的同时向内产生排斥力，不希望地需要单独的装置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(所谓的“单流气圈”)如今仍然普遍使用，在熔融薄膜管周围施加单个冷却气流。单流冷却元件通常产生良好的薄膜质量，但是处理速率较低。随着时间的推移，额外的冷却气流被添加到冷却元件，以形成各种多流设计，例如“双流”、“三流”或“四流”设计，并且一些外部冷却系统根据应用将冷却元件配对成各种构型，以形成一般称为“串联(Tandem)”的气圈。外部冷却系统通常被固定在适当的位置，但是可以在模具上方高度可调，以使得冷却表面区域能沿着熔融薄膜管延伸，以便产生更高的处理量，但是也导致冷却元件和模具之间较大的无支撑表面积，这是熔融薄膜管最热和最薄弱的部分，这可能导致稳定性下降，使其更难以操作并且可能导致薄膜尺寸的范围变窄。