專利名稱：生產(chǎn)交聯(lián)聚烯烴泡沫體的方法和設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及根據(jù)專利權利要求1的前序部分(precharacterizingclause)的交聯(lián)和發(fā)泡可交聯(lián)聚烯烴片材或和聚烯烴薄膜或用于發(fā)泡交聯(lián)的聚烯烴片材或聚烯烴薄膜的方法，還涉及具體根據(jù)專利權利要求5的前序部分執(zhí)行這種類型方法的設備。
所用的術語聚烯烴為具有以下通用結構的聚合物 其中R1為氫，R2為氫、直鏈或支鏈基團。如果R1和R2為氫，那么所給的聚合物具有以下類型的基團 作為所述聚合物鏈的特征結構單元。后一種聚合物稱為聚乙烯。
已知的聚乙烯可分為高壓聚乙烯或低壓聚乙烯，這取決于所用的制備方法。它們的不同主要在于它們的支化程度和它們的密度。具體區(qū)別可劃分為LDPE(低密度聚乙烯)、LLDPE(線性低密度聚乙烯)、HDPE(高密度聚乙烯)、HDHMWPE(高密度高分子量聚乙烯)和VLDPE(超低密度聚乙烯)級。
這種類型泡沫體的密度大約為25至200kg/m3。所述泡沫體基本具有閉孔結構。
增加聚合物的粘度和/或硬度需要交聯(lián)，即存在的線性或支化大分子彼此相連得到三維聚合物網(wǎng)絡的反應。這種類型的交聯(lián)可在暴露于高能輻射下或在過氧化物或硅烷的輔助下發(fā)生。
所述特征泡沫結構是由于加入通常所說的發(fā)泡劑物質(zhì)引起的化學反應產(chǎn)生，發(fā)泡劑在處理過程中在特定的溫度下分解形成氣體。常規(guī)的發(fā)泡劑的例子有偶氮化合物和重氮化合物。在發(fā)泡工業(yè)它們被稱為泡孔產(chǎn)生(cell-generating)發(fā)泡劑。當暴露于熱且有適合的催化劑時，這些發(fā)泡劑將放出氣體，因此適合于生產(chǎn)發(fā)泡塑料組合物。
所述發(fā)泡可在產(chǎn)品離開擠出工具時發(fā)生，即緊接著擠出或注模，或在開模中發(fā)生。
首先，優(yōu)選通過將聚烯烴與發(fā)泡劑和交聯(lián)劑的混合物擠壓通過帶有縫型模頭的擠塑機擠塑來制備密實的聚烯烴片材或聚烯烴薄膜。這種片材或薄膜也稱為母體。調(diào)節(jié)這個生產(chǎn)過程中處理溫度以使所述交聯(lián)劑和發(fā)泡劑均不會達到其分解溫度。隨后在達到或超過所述交聯(lián)劑分解溫度但又未達到所述發(fā)泡劑的分解溫度的溫度水平進行上述聚烯烴的交聯(lián)。直到所述交聯(lián)基本完全才通過例如進一步導入熱來開始所述發(fā)泡劑的分解和由此引發(fā)發(fā)泡過程。在整個生產(chǎn)過程中這個階段是放熱的。
背景技術：
以上描述的方法和設備類型在本工業(yè)上是已知的。所述交聯(lián)和發(fā)泡，或單獨的發(fā)泡在含許多連續(xù)排列的區(qū)的烘箱中發(fā)生。風扇，以及稱為風室的單元位于所述烘箱的每一個區(qū)中。每一個風室具有開口直接垂直向下的上層部分和開口直接向上的下層部分。每一個風室的兩部分一個排在另一個上面，彼此之間相隔一定距離，并連接位于每一個相應區(qū)的風扇。所述聚烯烴片材和聚烯烴薄膜在每一個風室的部分之間運行。例如，將它們從輥上展開，通過每一個吹風室的一個排在另一個上面的部分之間，在這過程中加熱、交聯(lián)和發(fā)泡，并最后纏繞到卷輥上。在所述烘箱和卷輥之間一般有很多的冷卻輥以傳送和冷卻所述聚烯烴片材和聚烯烴薄膜。所述過程一般是連續(xù)的，所述片材或薄膜一般在循環(huán)網(wǎng)帶或輸送帶的輔助下被傳送通過所述烘箱和風室的部分之間。
通過所述風扇和風室的熱空氣的輔助將所述片材或薄膜加熱。將各區(qū)的熱空氣的溫度調(diào)節(jié)至各自所要求的值。通常，先發(fā)生所述聚烯烴的交聯(lián)，在緊接著的所述烘箱更熱的區(qū)發(fā)生所述材料的發(fā)泡。這個類型的烘箱大多數(shù)分成三至五個區(qū)，并如上所述，每一個區(qū)域包括至少一個風扇、含有兩部分的風室及產(chǎn)生熱和控制溫度的裝置。因此這種類型結構的設備的成本是相當大的，也因此使用該已知的方法需要高的基本投資和運行成本。
目標本發(fā)明所基于的目標是創(chuàng)造前面描述的類型的方法，具體地講，該方法可在花費很少下成本有效地進行。本發(fā)明的另外一個目標是提供前面描述的類型的設備，該設備可較為便宜地生產(chǎn)和運行。
本發(fā)明的公開本發(fā)明目標的方法方面通過具有專利權利要求1的特征的方法達到，設備方面通過具有專利權利要求5的特征的設備達到。
根據(jù)本發(fā)明，熱空氣沿著所述聚烯烴片材或聚烯烴薄膜向所述片材或薄膜傳送方向相反的方向流動。當使用這種逆流系統(tǒng)類型時，首先接觸熱空氣的是那些已經(jīng)在烘箱中相對長時間的片材的部分。隨后熱空氣通道帶著熱空氣沿著所述片材流動，并因此將其部分熱能傳遞給所述片材。因此熱空氣的溫度在其最先接觸所述片材時至接觸到在相反一端部分的片材時發(fā)生降低，在那里熱空氣在較低的溫度水平并被引導回所述風扇。
由于被帶入以接觸所述片材的空氣在所述發(fā)泡過程發(fā)生的區(qū)域在較高的溫度水平而在所述聚烯烴的交聯(lián)的區(qū)域為較低的溫度水平(聚烯烴的交聯(lián)在較低的溫度水平下發(fā)生)，因此這種類型的方法可特別成本有效地進行。
熱空氣沿著所述聚烯烴片材或聚烯烴薄膜的上面和下面流動是有利的。這樣確保了在整個片材或薄膜的厚度上有均勻的加熱。
在本發(fā)明的最佳實施方案中，所述熱空氣和聚烯烴片材或聚烯烴薄膜之間的熱傳遞通過控制熱空氣的流速來調(diào)節(jié)，而熱空氣的流速通過將部分沿著所述片材或薄膜流動的熱空氣轉移走來控制。在所述風扇的恒定產(chǎn)出空氣量下，容易影響在熱空氣的流動方向上所需的溫度水平并因此將準確量的熱供應給所述片材或薄膜的每一區(qū)域，所述熱是那些區(qū)域的各自化學反應(如交聯(lián)或發(fā)泡)所需的。
將熱空氣在基本密封的循環(huán)系統(tǒng)中傳導是有利的。這個除在進行所述方法的成本上具有有利的作用外，還導致特別有利于環(huán)境的方法，因為環(huán)境污染，如在廢氣中有毒物質(zhì)的含量可通過所述密封設計顯著地減少。
在本發(fā)明的設備方面，將加熱所述聚烯烴片材或聚烯烴薄膜的裝置安裝和構造使得從所述裝置釋放出的熱空氣的流動方向沿著大致平行于所述片材或薄膜的平面運行。由此空氣在所述片材或薄膜上流動并因此能將其熱含量均勻地傳遞給所述片材或薄膜。熱空氣的溫度沿著其流動通道而降低。已經(jīng)在部分的片材或薄膜上流過的熱空氣的熱含量有利于所述片材下游的部分并提供熱給這些部分。因此，這種新設備沿著熱空氣的流動通道具有不同的溫度，而不需要先有技術的高的設備成本。從本發(fā)明獲得所述益處的具體原因是熱空氣在所述片材或薄膜上流動的方式是有利于熱傳遞的。
熱空氣流動的方向最好是所述片材或薄膜的縱向方向，優(yōu)選將熱空氣按傳送所述片材或薄膜通過所述烘箱的逆流方向傳導。這個還允許連續(xù)運行所述新設備，如將非常長的聚烯烴薄膜以勻速傳送過所述設備。本發(fā)明的逆流方法的有利之處已經(jīng)在所述新方法的說明中給出。
在本發(fā)明的最佳實施方案中，加熱所述聚烯烴片材或聚烯烴薄膜的裝置具有至少一個圍繞所述片材或薄膜的加熱通道。所述加熱通道完全圍繞所述聚烯烴片材或聚烯烴薄膜，優(yōu)選在其橫向方向上，并基本上延續(xù)到位于所述烘箱內(nèi)的片材或薄膜的整個縱向部分。這使得在所述發(fā)泡過程中釋放的放熱能可以供給熱空氣并直接傳遞至在熱空氣流動方向的下游的片材或薄膜的區(qū)域。根據(jù)本發(fā)明的熱通道的設計比建造許多連續(xù)排列的風室要簡單，因為所述片材或薄膜直接位于所述熱通道中，而不象在先有技術中必須通過一個排在另一個上面的吹風室的兩部分之間的空間。這導致了低的基本投資。另外，所述新設備比傳統(tǒng)的設備具有更低的重量。
在本發(fā)明的另一個實施方案中，用于加熱所述聚烯烴片材或薄膜的裝置具有以在熱空氣使用前進行至少部分再循環(huán)的裝置。優(yōu)選是在所述加熱通道中提供的至少一個擋片材，在該擋片材的輔助下至少部分流過所述熱通道的熱空氣可被轉移進入位于所述加熱通道外面的烘箱的區(qū)域。該擋片材可簡單地減少流過所述加熱通道的熱空氣的體積并因此降低了在所述加熱通道中的余留的部分熱空氣的流速。這允許通過圍繞所述材料的熱空氣的流速和溫度來控制在熱空氣和所述片材或薄膜之間的熱傳遞。
最好將所述擋片材安裝在所述加熱通道的壁上以形成該壁的一部分，并且其可被旋轉。特別通過將該擋片材向下旋轉時，可容易地將一些熱空氣導出所述加熱通道。
在本發(fā)明的一個實施方案中，將所述擋片材大約安裝在所述加熱通道的縱向方向中心部位，安裝該擋片材的部位是在所述聚乙烯片材或薄膜的上面。本發(fā)明的這個實施方案如將所述風扇也連接在所述片材或薄膜上面的烘箱中，離所述擋片材不遠處是特別有利的。
在本發(fā)明的另外一個實施方案中，提供了冷卻輥以傳送并冷卻所述聚烯烴片材或薄膜。將它們至少一個建造在所述烘箱的一個壁里面，這樣形成的間隙較小。在這個實施方案中，本發(fā)明的新設備基本上完全是一個密封系統(tǒng)。這樣減少了所述新設備的能量損耗并改進其環(huán)境適應性。它還基本阻止外界的空氣滲透進入所述新設備。與傳統(tǒng)的設備比較，這樣排列所述冷卻輥還減少了所述新設備的整體長度。
附圖的簡要描述本發(fā)明的要點的實施例在以下使用附圖進行詳細的描述。


圖1.圖示在第一個實施方案中用于交聯(lián)和/或發(fā)泡聚烯烴片材或聚烯烴薄膜的設備的局部的縱向部分；和圖2.圖示在第二個實施方案中的設備的局部的縱向部分；為了簡化，這里沒顯示出所述聚烯烴片材或聚烯烴薄膜。
進行本發(fā)明的方式用于交聯(lián)和發(fā)泡可交聯(lián)的聚烯烴片材或聚烯烴薄膜2或用于發(fā)泡可交聯(lián)聚烯烴片材或聚烯烴薄膜2的新設備1的第一個實施例在圖1中圖示了其局部的縱向部分。
為了上述的目的，設備1具有長的烘箱3，在圖1和2中顯示為連續(xù)的烘箱的形式。在其前面表面4(顯示在圖1的左邊)，烘箱3具有兩個開孔5和6(一個排列在另一個之上)。該烘箱還具有兩個開孔10和11(一個排列在另一個之上)在其后面表面7上，在后面表面7的上面的開孔10上還有空隙12。
網(wǎng)狀的輸送帶13，在引導輥14和15的引導下穿過烘箱3前表面4上的開孔5和6和后表面7上的開孔10和11。在圖1的右手邊上顯示了作為驅動輥的輥15。其轉動方向通過箭頭16標明。
聚烯烴片材或薄膜2(以下稱為片材或薄膜)具有長卷材狀，起始位于輥17，其轉動方向通過箭頭20標明。也可直接將所述薄膜從擠出機?？趥魉椭凛斔蛶?3上，即沒有使用輥17。薄膜2貼在輸送帶13上基本上延續(xù)了整個烘箱3的長度并隨后被引導至冷卻輥21上至卷輥22，其顯示在圖1的右邊。卷輥22的轉動方向相應于輥17。輥17和卷輥22兩者均固定在支架23上，這樣使得它們可以轉動。
設備1還具有位于烘箱3上的裝置24，用于通過熱空氣25加熱烘箱3里的片材2。根據(jù)本發(fā)明，用于加熱片材或薄膜2的裝置24安裝并構造使得從該裝置產(chǎn)生的熱空氣25的流動方向沿著大致平行于所述片材或薄膜的平面26運行。在圖1中熱空氣25的流動方向在片材或薄膜2的縱向方向上運行，更精確地講，與在輸送帶13的輔助下穿過烘箱3的薄膜2的傳送方向相反。
在烘箱3中加熱薄膜2的裝置24具有風扇27和圍繞薄膜2的加熱通道30。在烘箱3中所述加熱通道在薄膜2的橫向方向上完全圍繞所述薄膜并基本延續(xù)位于所述加熱器中的薄膜2的整個長度部分。在圖1中加熱通道30首先包括在右手邊相對短的部分31(在風扇27的下游)，以及與其相連并延伸至所述烘箱3的前面表面4上的相對長的部分32。在加熱通道30的右手邊的部分31具有流動口33，它直接相切或平行于所述薄膜的平面26。加熱通道30還具有裝置34用以在使用前將熱空氣25至少部分再循環(huán)。這個裝置34是在加熱通道30的相對長的部分32的壁上配置的擋片材35，其可被用于轉移部分熱空氣25(通過箭頭36標明)至位于所述加熱通道30外部的回收導管37中。圖1中的擋片材35已經(jīng)被固定在加熱通道30的部分32的上層壁上，其可旋轉并形成該壁的一部分。所述擋片材大約位于所述加熱通道30的長的部分的中部位置。
將一條用于傳送和冷卻所述薄膜2的冷卻輥21建造在后表面7的空隙12里面，這樣在這個冷卻輥21和后面表面7之間僅有很小的間隙40。
操作所述新設備1和完成所述新方法的程序如下。
在圖1中輸送帶13以特定的傳輸速度順時針方向運行，以致圖1中的輸送帶13下面部分從右向左移動而所述輸送帶的上面部分從左向右移動。輸送帶13由輥14和15驅動和傳導。
將薄膜2安排在輸送帶13的上面，使得在烘箱3中接觸熱空氣25。熱空氣通過風扇27首先引入加熱通道30的右手部分31，并從這部分通過流動口33流出，沿著薄膜2與所述薄膜的平面26相切。所述熱空氣隨后傳入加熱通道30的相對長的左手部分32并沿著所述薄膜的上面或下面，與所述輸送帶13及所述薄膜2的傳送方向的相反的方向流動。這樣加熱了所述聚烯烴片材或聚烯烴薄膜2而產(chǎn)生化學反應，調(diào)節(jié)熱空氣及所述薄膜的溫度，使得接近烘箱3的前表面4的部分高于進行交聯(lián)所述薄膜需要的溫度并低于發(fā)泡所述薄膜需要的溫度。在加熱通道30后面(在所述薄膜的傳送方向上)部分，其向著更靠近烘箱3的后表面7，熱空氣的溫度在適合于發(fā)泡薄膜2的范圍。熱空氣25的流動方式通過箭頭41標明。
在所述薄膜的傳輸方向的烘箱的后面區(qū)域(在圖1的右手邊)，由于通過發(fā)泡劑產(chǎn)生的氣體使所述薄膜向三維擴散，并在冷卻輥21(其還具有引出輥的功能)的輔助下，通過吹氣和/或牽拉從所述輸送帶13上移開并最終在其交聯(lián)和發(fā)泡條件下纏繞在卷輥22上。通過吹氣從所述輸送帶上移開所述薄膜通常在借助于位于輸送帶13下面的流動口33流出的熱空氣未達到。
例如通過在所述空氣循環(huán)系統(tǒng)中的氣體燃燒器或通過將熱空氣引入所述循環(huán)系統(tǒng)中建立和控制熱空氣的溫度。在熱空氣和聚烯烴片材或薄膜2之間的熱傳遞通過控制熱空氣25的流速來調(diào)節(jié)，這種調(diào)節(jié)通過在所述擋片材35的輔助下將一些沿著薄膜2流動的熱空氣轉移出加熱通道30至回收管37中。這樣減少了在空氣的流動方向上從擋片材的位置起的加熱管道30的下游部分的余留的熱空氣的流速。因而有可能通過控制熱空氣的流速影響從熱空氣至所述薄膜的熱傳遞。
上述“交聯(lián)”和“發(fā)泡”步驟明顯取決于在所述烘箱的具體區(qū)域的薄膜的各個部分的溫度和停留時間。因此，在給定的溫度下，可通過增加所述停留時間(即延長所述烘箱)來提高產(chǎn)率。延長所述加熱通道在工程上是簡單的，并可在低的成本下進行，因為不必象在傳統(tǒng)的烘箱中，那樣安裝另外的風室、風扇和熱空氣燃燒室，包括各自的控制裝置。
在圖2中顯示本發(fā)明的第二個實施例，其中相同或相近的特征用相同的數(shù)字表示。為了簡化，圖2沒顯示出聚烯烴片材或聚烯烴薄膜2、輥17或卷輥22及它們各自的支架23。
從圖2可看出，在烘箱3的右手部分表明，顯示用于加熱所述片材的裝置24的加熱通道30具有右手部分和相對長的左手部分，31和32，而在圖2的左手部分的裝置24表明僅具有相對長的部分32。這種不同的原因在于直到烘箱3的尾端所述薄膜才發(fā)泡并且直到這個區(qū)域其才被從所述輸送帶上拉開。因此加熱通道30的右手部分31也只能配備在烘箱的這個部分。
在這個實施例中，加熱通道30分為兩部分，一個接著另一個放置，以最大可能達到匹配產(chǎn)品生產(chǎn)和/或增加生產(chǎn)率的要求。很明顯，圖2中顯示的一個接著另一個放置的兩個加熱通道，每一個還可具有一個或更多的裝置以回收一些熱空氣。
在所述輸送帶13底下構建的加熱通道部分還可安裝擋片材35。不象圖1和2，另外還可能允許將加熱通道30左手的相對長部分32的下部分在烘箱3的前面表面4的內(nèi)壁前終止，這樣流出加熱通道30的空氣不但可從所述輸送帶下面的加熱通道部分通過輸送帶流走(如圖1和2的情況)還可通過使用在所述烘箱的前面表面4的內(nèi)壁與所述加熱通道的末端之間的空間將空氣帶入所述回收管37。
這里給出更成本有效的和更有利于環(huán)境的生產(chǎn)發(fā)泡聚烯烴片材或發(fā)泡聚烯烴薄膜的方法。
權利要求
1．用于交聯(lián)和發(fā)泡可交聯(lián)的聚烯烴片材或聚烯烴薄膜或用于發(fā)泡交聯(lián)的聚烯烴片材或聚烯烴薄膜的方法，其中基本連續(xù)地將聚烯烴片材或聚烯烴薄膜傳帶到與熱空氣接觸，其特征在于所述熱空氣沿著所述聚烯烴片材或聚烯烴薄膜向傳送所述片材或薄膜方向的相反方向流動。
2．根據(jù)權利要求1的方法，其特征在于所述熱空氣沿著聚烯烴片材或聚烯烴薄膜的上面和下面流動。
3．根據(jù)權利要求1或2的方法，其特征在于在所述熱空氣和所述聚烯烴片材或聚烯烴薄膜之間的熱傳遞通過控制所述熱空氣的流速來調(diào)節(jié)，所述熱空氣流速通過將一些沿著所述片材或薄膜流動的熱空氣轉移走來控制。
4．根據(jù)前面權利要求任何一項的方法，其特征在于所述熱空氣在基本密封的循環(huán)系統(tǒng)中傳導。
5．用于交聯(lián)和發(fā)泡可交聯(lián)的聚烯烴片材或聚烯烴薄膜或用于發(fā)泡交聯(lián)的聚烯烴片材或聚烯烴薄膜的設備，具體地講，用于進行根據(jù)前面權利要求任何一項方法的設備，該設備具有烘箱(3)和位于烘箱(3)中依靠熱空氣(25)加熱聚烯烴片材或聚烯烴薄膜(2)的裝置(24)，其特征在于用于加熱聚烯烴片材或聚烯烴薄膜(2)的裝置(24)被安裝并構造成使得從該裝置(24)產(chǎn)生的熱空氣(25)按大約平行于所述片材或薄膜的平面(26)的流動方向運行。
6．根據(jù)權利要求5的設備，其特征在于熱空氣(25)按所述片材或薄膜的縱向方向的流動方向運行。
7．根據(jù)權利要求5或6的設備，其特征在于熱空氣(25)按傳送片材或薄膜(2)通過烘箱(3)的逆流方向傳導。
8．根據(jù)權利要求5至7的任何一項的設備，其特征在于用于加熱聚烯烴片材或聚烯烴薄膜(2)的裝置(24)具有至少一個圍繞所述片材或薄膜(2)的加熱通道(30)。
9．根據(jù)權利要求8的設備，其特征在于加熱通道(30)在聚烯烴片材或聚烯烴薄膜(2)的橫向方向上完全圍住聚烯烴片材或聚烯烴薄膜(2)并實際延續(xù)位于烘箱(3)中的片材或薄膜(2)的整個縱向方向部分。
10．根據(jù)權利要求5至9的任何一項的設備，其特征在于用于加熱聚烯烴片材或聚烯烴薄膜(2)的裝置(24)具有用于在使用前循環(huán)至少部分熱空氣(25)的裝置(34)。
11．至少根據(jù)權利要求8和10的設備，其特征在于用于在使用前循環(huán)至少部分熱空氣(25)的裝置(34)是在加熱通道(30)中配置的至少一個擋片材(35)，借助于該擋片材流過所述加熱通道的熱空氣(25)的至少一部分(36)可被轉移到烘箱(3)的位于所述加熱通道(30)外部的區(qū)域。
12．根據(jù)權利要求11的設備，其特征在于將所述擋片材(35)固定在加熱通道(30)的壁上，這樣其可旋轉并構成該壁的一部分。
13．根據(jù)權利要求11或12的設備，其特征在于將擋片材(35)大約安裝在加熱通道(30)的縱向方向中心位置，該擋片材的安裝部位是在所述聚乙烯片材或薄膜的上面。
14．根據(jù)權利要求5至13的設備，其特征在于提供了冷卻輥(21)以傳送并冷卻聚烯烴片材或薄膜(2)，將它們至少一個建造在烘箱(3)的壁(7)上，這樣形成的間隙(40)較小。
全文摘要
已知聚烯烴板或薄片可在加熱爐中交聯(lián)和發(fā)泡,所述加熱爐具有多個依次連續(xù)排列的區(qū),在每一個區(qū)域上具有薄片加熱裝置。本發(fā)明的目的是提供更經(jīng)濟地制備交聯(lián)聚烯烴泡沫體的方法。在本發(fā)明的方法方面,熱空氣按與所述聚烯烴板或薄片的傳送方向相反的方向流過所述聚烯烴板或薄片。在本發(fā)明的設備方面;將用于加熱聚烯烴板或薄片(2)的裝置(24)安裝并構建成使離開所述裝置(24)的熱空氣(25)平行于所述板或薄片的平面(26)流動。優(yōu)選用于加熱聚烯烴板或薄片(2)的裝置為圍繞該板或薄片(2)的加熱通道(30)。本發(fā)明適用于交聯(lián)聚烯烴泡沫體的生產(chǎn)。
文檔編號B29C35/04GK1295509SQ99804538
公開日2001年5月16日 申請日期1999年2月2日 優(yōu)先權日1998年2月3日
發(fā)明者K·T·貝希倫貝格 申請人:Ht特羅普拉斯特股份公司