CN105339153A - 带有排出区域的加热装置的挤出模具、用于生产塑料软管膜的方法 - Google Patents

带有排出区域的加热装置的挤出模具、用于生产塑料软管膜的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于软管挤出设备的膜吹制头（1）的挤出模具（10），所述软管挤出设备用于由塑料熔体（3）挤出软管（2），该挤出模具具有：模具本体（11），该模具本体具有用于成型软管（2）的熔化通道（12），其中所述模具本体（11）具有带有用于成型出的软管（2）的排出开口（14）的口部区域（13）。

Description

带有排出区域的加热装置的挤出模具、用于生产塑料软管膜的方法
技术领域
本发明涉及一种用于软管挤出设备的膜吹制头的挤出模具，该软管挤出设备用于从塑料熔体挤出软管，该挤出模具具有模具本体，该模具本体具有用于成型软管的熔化通道，其中模具本体具有口部区域，该口部区域带有用于成型出的软管的排出开口。此外，本发明涉及一种用于生产塑料软管的方法，该塑料软管从膜吹制头的挤出模具中被挤出。此外，本发明涉及一种挤出的塑料膜，该塑料膜由聚乙烯构成。
背景技术
在US3709290中公开了一种用于软管挤出设备的膜吹制头的挤出模具。已表明的是，挤出物的表面特性通常展现出，在低剪切应力的情况下挤出物（塑料熔体）的排出是平滑的并且挤出物有光泽。如果所述的应力具有临界值，则挤出物显现出表面光泽的损失。此外已表明：在挤出塑料膜、吹制膜（其特别是可多层构建）的情况下，在挤出物有确定的原料组合时在流动的聚合物与熔化通道壁部之间的由于流动引起的相互作用而在模具本体的口部区域处常常出现膜表面（软管表面）的结构上的不规则性。所形成的表面不规则性也称作表面熔体破坏（Oberflaechenschmelzbruch），其基本上限于挤出物表面。尤其是，在没有为此滴加所谓的工艺辅助剂（例如AMF：反熔体破坏）的情况下，常常在外层和内层中使用的LLDPE或mLLDPE塑料常常不能挤出成完美的膜光学/视觉效果。工艺辅助剂用作添加剂，以便例如提高在熔化通道的壁区域处的塑料熔体的光滑特性，尤其减小熔化通道壁上的摩擦。该添加剂减小了挤出物中的熔体破坏。不利地，这种添加剂昂贵并且附加成本可能根据所期望的浓度而禁止其使用在塑料譬如LLDPE中，该塑料例如可以规定用于日用品应用中。此外，所述的添加剂或工艺辅助剂也可能影响被挤出的膜或软管的塑料的流变学特性。此外已表明的是，所使用的添加剂会在相反的方向上过量地影响临界软管或膜特性、如膜的光泽性、混浊性、透明度和可焊接性。
发明内容
本发明的目的是防止上述缺点，尤其是提出一种用于软管挤出设备的膜吹制头的挤出模具、一种用于生产塑料软管的方法，其中可以实现塑料熔体的无缺陷的挤出，尤其是可以减小或防止挤出物中的熔体破坏。本发明的目的通过根据权利要求1的所有特征来达到。在从属权利要求中，描述了与挤出模具有关的可考虑的实施形式。此外，本发明通过独立权利要求13的所有特征来达到。在从属权利要求中，描述了根据本发明的方法的可能的实施形式。此外，该目的通过权利要求16的所有特征来达到。在从属权利要求17和18中，描述了与根据本发明的被挤出的塑料膜有关的可考虑的实施形式。
根据本发明，提出用于从塑料熔体挤出软管的软管挤出设备的膜吹制头的挤出模具，其中模具本体这样构成为，使得设置在模具本体上的加热装置仅仅对口部区域实现局部加热。令人意外地表明的是，在模具本体的口部区域中局部引入温度提高的情况下（口部区域如在下文也称作喷嘴），在被挤出的塑料上或在被挤出的膜上或者在被挤出的塑料软管上的熔体破坏的效应可以被消除。本发明的核心在此情况下为，在模具本体加热时进行非常限定的局部限界，更确切地说，仅在模具本体的口部区域中或上，在该口部区域上排出挤出物或塑料熔体，因为要不然会在挤出模具中发生材料燃烧。模具本体在此情况下构建为，在口部区域上仅进行局部加热，而其余的模具本体未被显著加热。因此，仅在模具本体的口部区域中或上形成避免熔体破坏的局部温度提高区，由此有效地阻止了在挤出物的表面上的熔体破坏。
根据本发明，模具本体可以具有热隔离部，该热隔离部促使来自加热装置的热几乎进入口部区域中。在此情况下可考虑的是，热隔离部集成到模具本体中，使得从口部区域到其余模具本体中的热散发保持得低。例如可考虑的是，热隔离部设置在口部区域上和/或上，该热隔离部构成为绝缘体。在本发明的一种可能的实施形式中，热隔离部可以构成为空气间隙。同样，本发明包括：热隔离部由具有隔热特性的原材料构成，尤其是，热隔离部由陶瓷材料构建。
此外，根据本发明的挤出模具可以具有模具本体的口部区域，该口部区域从模具本体突起状地延伸，其中加热装置设置在口部区域上或中。在此，有效地实现了口部区域仅被局部加热。
改进本发明的措施可以设定，热隔离部具有如下厚度，该厚度在0.5mm≤x≤10mm之间，尤其在1mm≤x≤mm之间。特别优选地，热隔离部的厚度的值在2mm与3mm之间。在此情况下，热隔离部可以构成为空气间隙或也可以由限定的原材料构成，例如陶瓷。上述的厚度足以近似将由加热装置引入的热保留在口部区域中，以便阻止挤出物中的熔体破坏。
此外，根据本发明的挤出模具包括，热隔离部向熔化通道的方向延伸。热隔离部的延伸可以例如基本上垂直于熔化通道的延伸地走向。同样可以设定，热隔离部的延伸相对于熔化通道延伸以限定的角度、尤其是倾斜地定向。热隔离部的这种定向可以影响口部区域的局部加热的效率。
有利地，在热隔离部与熔化通道之间可以留出间距，该间距尤其在0.5mm≤y≤10mm之间。特别优选地，在热隔离部与熔化通道之间的间距具有在大约1mm与5mm之间的值。由此，并未使模具本体显著减弱。此外，进行可靠的热隔离，其极为有效地将从口部区域到其余的模具本体中的热散发阻止或保持得低。
在一种实施形式中，挤出模具具有模具本体，该模具本体具有加热装置和热隔离部，它们这样构成为，使得熔化通道的熔化温度在口部区域中大于塑料熔体的熔化温度。有利地，熔化通道的熔化温度在加热装置运行时为105%到150%T0，其中T0为塑料熔体的熔化温度。有利地已表明的是，在熔化通道壁中有这样的温度的情况下实现了在塑料熔体上的薄的滑膜（Gleitfilm），由此降低或阻止塑料熔体与熔化通道壁粘附。由此，可以有效地防止在挤出物的表面上的熔体破坏。
在改进本发明的措施中，口部区域可以环绕地在模具本体上延伸，其中口部区域具有内部口部区域和外部口部区域，其中内部口部区域和/或外部口部区域具有加热装置。口部区域可以构建为环，该环在模具本体上环绕地延伸，使得软管作为挤出物从挤出模具中产生。
特别有利地，模具本体这样构建为，使得带有加热装置的口部区域可以加装在模具本体上。因此合理的是，口部区域可以安置友好地、独立作为替换件、安置在模具本体的其余本体上，其中固定方式可以是形锁合的和/或力锁合的和/或材料接合的。
此外，本发明通过用于生产塑料软管的方法来描述，该塑料软管从膜吹制头的挤出模具被挤出，其中挤出模具具有带有熔化通道的模具本体，从熔化通道由塑料熔体成型塑料软管，该模具本体具有口部区域，此口部区域带有用于塑料软管的排出开口，并且在模具本体上设置有加热装置，该加热装置仅仅促使对口部区域的局部加热，由此在熔化通道中形成塑料熔体的薄的滑膜，其中滑膜沿着口部区域的模具本体延伸，使得阻止在塑料软管上的熔体破坏。特别有利地，薄的滑膜在塑料熔体的边缘区域处形成，该边缘区域朝向熔化通道。在塑料熔体的边缘区域处形成薄的滑膜，该滑膜有利地是低粘性的并且具有与熔化通道壁小的粘附作用。由此，形成挤出物表面，该挤出物表面几乎没有或者不具有表面不规则性，该表面不规则性要不然会导致表面熔体破坏。
根据本发明可以设定，加热装置将热能量引入口部区域中，使得形成低粘性的滑膜，尤其是，模具本体具有热隔离部，该热隔离部促使来自加热装置的热几乎进入口部区域中，和/或热隔离部这样集成在模具本体中，使得从口部区域进入其余模具本体的热散发保持得低。在此情况下有利的是，滑膜的粘性显著地低于在口部区域内的其余塑料熔体的粘性。
根据本发明的方法以及根据本发明的挤出模具可以特别极为有效地应用在塑料软管的生产中，该塑料软管是被挤出的塑料膜，该塑料膜由聚乙烯构成，尤其是LLDPE（线型低密度聚乙烯）膜或mLLDPE（茂金属线型低密聚乙烯）膜。直线型聚乙烯塑料（LLDPE）由于其机械特性以及流动不稳定性作为挤出物易于表面熔体破坏。所提出的挤出模具以及根据本发明的刚刚所述的方法可以极为有效地阻止刚刚所述的塑料中的熔体破坏。
此外，本发明涉及挤出的塑料膜，其由聚乙烯构成，尤其是LLDPE膜或mLLDPE膜，其中膜至少由一层构成，该层由100个重量部分（Gewichtsteilen）构成，其中该层具有阻止熔体破坏的工艺辅助剂，其具有0到2的重量份额。有利地，挤出的塑料膜具有0重量份额的工艺辅助剂，工艺辅助剂可以阻止熔体破坏。由此，可以极大地降低塑料膜的制造成本。此外，无需工艺辅助剂（添加剂），其根据所需的浓度也会在相反的方向上负面地影响临界膜特性。在某些应用情况中，甚至会禁止使用工艺辅助剂，尤其是在限定的浓度中。
有利地，根据本发明可以提出共挤出的塑料膜，其由多个层构成，其中两个外部层中的至少一个如下地构成，外部层由100个重量部分构成，其中外部层具有带有0到2的重量份额的、阻止熔体破坏的工艺辅助剂。
刚刚所述的挤出的塑料膜或塑料膜变形体可以通过在本发明中所描述的方法来生产或借助本发明的根据本发明的挤出模具来制造。
附图说明
本发明的其他优点、特征和细节从如下的描述中得到，在该描述中参照附图详细地阐述了本发明的多个实施例。在此，在权利要求中和在说明书中所提及的特征分别单独地或任意组合地对于本发明是重要的。在附图中：
图1示出了软管挤出设备的吹制头的示意图，
图2示出用于了软管挤出设备的膜吹制头的挤出模具的示意图，
图3示出了根据图1或根据图2的挤出模具的口部区域的可能的实施形式，
图4示出了根据图1的所产生的挤出的塑料软管的剖面图，
图5示出了根据图1或根据图2的挤出模具的口部区域的另一实施形式，
图6示出了根据图1或根据图2的挤出模具的口部区域的另一实施形式，以及
图7示出了根据图1或根据图2的挤出模具的口部区域的又一实施形式。
附图标记表
1膜吹制头
2挤出物、软管、膜
3塑料熔体
4滑膜
5挤出机
6冷却单元、分层冷却
7空气引导部
8冷却空气
9排出空气
10挤出模具
11模具本体
12熔化通道
13口部区域
14排出开口
15内部口部区域
16外部口部区域
17壁部
21外部层
22外部层
23载体层
30加热装置
31热隔离部。
具体实施方式
在图1中示意性地示出了膜吹制头1，该膜吹制头可以使用在用于从热塑性塑料熔体3挤出或共挤出塑料软管2或塑料膜2的软管挤出设备中。在此情况下，膜吹制头1具有带有模具本体11的挤出模具10，该模具本体具有熔化通道12（参见图2），用于产生塑料软管2。该熔化通道12环形地构建并且根据图2在模具本体11的上侧上具有排出开口14，被加热的塑料熔体3和/或成型出的塑料软管2（也称作挤出物）从排出开口中排出。
软管内部冷却可以通过冷却单元6实现，在其中冷却空气8通过冷却单元6的未明确示出的排出通道朝向软管内侧流动。在本实施例中，冷却单元6构成为分层冷却，在其中针对冷却空气8设置有多个相叠置的排出通道，以便在距软管内侧的不同高度上冷却软管2。此外，设置有通过模具本体11延伸的空气引导部7，该空气引导部抽吸被加热的排出空气9，该排出空气通过软管内部冷却形成。此外，所述的冷却空气8通过空气引导部7流入冷却单元6中。
在图2中还示意性地示出了挤出机5。塑料熔体3通过管路流入模具本体11中，其中塑料熔体3被置于限定的温度上，以便塑料熔体3或者塑料软管2能够从模具本体11的口部区域（Muendungsbereich）13排出，如在图1中示意性所示。口部区域13具有排出开口14，该排出开口环形地构建在模具本体11的上侧上。
为了使排出的膜2或软管2的表面不受熔体破坏，模具本体11在口部区域13处具有加热装置30，该加热装置仅实现对口部区域13的局部加热。根据图3和图5，对口部区域13的局部加热促使在熔化通道12中形成塑料熔体3的薄的滑膜4。由此，可以防止在挤出物2的表面上的熔体破坏。根据本发明，滑膜4是低粘性的，其中滑膜形成在熔化通道12的壁部17上。
此外，所示的实施例包括设置在模具本体11上的热隔离部31，该热隔离部促使来自加热装置30的热量Q几乎进入口部区域13中。在此，热隔离部31集成在模具本体11中，使得从口部区域13进入其余模具本体13中的热散发保持得低。本发明根据所有实施例仅仅允许向口部区域13的熔化通道12的方向进行热流动。
根据所有实施例，口部区域13从模具本体11突起状地延伸，其中加热装置30（其例如是电加热装置30）直接设置在口部区域13上，以便极为有效地使热流出到口部区域13中。
在图3中示出热隔离部31可以实施为空气间隙。根据图5示出，热隔离部31可以由具有隔热特性的原材料构成。在本实施例中，热隔离部31根据图5由陶瓷材料构建。
根据所有实施例，口部区域13环绕地设置在模具本体11上，其中口部区域13具有内部口部区域15和外部口部区域16。根据本发明的特殊的口部区域13、15、16也可以称作喷嘴唇部。根据所有实施例可考虑的是，内部口部区域15和外部口部区域16分别具有自身的加热装置30，以便在塑料熔体3内在壁部17上形成已描述的低粘性的滑膜4。在这两个口部区域15、16中的一个、即内部口部区域15或外部口部区域16配备有加热装置30时才能防止或者减小在挤出物表面上的熔体破坏。
根据图3和图5，热隔离部31垂直于熔化通道12的延伸而延伸。根据要求状况和技术边界条件，会有意义的是，热隔离部31相对于熔化通道12的延伸具有倾斜的走向，其示意性地在图6和图7中示出。根据图6和图7，基本上在热隔离部31之上在壁部17上形成已描述的滑膜4，该滑膜防止在挤出物2的表面上的熔体破坏。根据图6和图7的实施例也可以与根据图5的实施例组合，意味着根据图6和图7代替空气间隙作为热隔离部31可以将隔热的原材料用作热隔离部31，尤其是由陶瓷材料构成。
特别有利的是，热隔离部31具有厚度x，该厚度在1mm≤x≤5mm之间，特别优选具有大约3mm的厚度。此外，证明为有利的是，在热隔离部31与熔化通道12之间留有间距，该间距在3mm≤y≤5mm之间。刚刚关于热隔离部31的厚度以及间距y的描述根据图5至图7同样可适用。
根据所有实施例，可以生产挤出物或膜2或者软管2，其中可以极为有效防止表面上不规则性、尤其是表面熔体破坏。因此可以极为有效地避免表面缺陷。尤其可以制造挤出的塑料膜2，其由聚乙烯制造，其中膜2可以由仅仅一个层构建或可以由多个层21、22、23构成。在图4中示出了塑料膜2，该塑料膜由载体层23和两个外部层21、22形成。同样可考虑的是，在两个外部层21、22之间设置有另外的中间层。特别有利的是，根据本发明可以省去防止熔体破坏的工艺辅助剂或者可以极大地减小重量份额。这尤其是在LLDPE膜和在mLLDPE膜的情况下适用，根据图1到图7中的所有实施例能够生产LLDPE膜和mLLDPE膜。

Claims (18)

1.一种用于软管挤出设备的膜吹制头（1）的挤出模具（10），所述软管挤出设备用于由塑料熔体（3）挤出软管（2），该挤出模具具有：
模具本体（11），该模具本体具有用于成型软管（2）的熔化通道（12），其中所述模具本体（11）具有带有用于软管（2）的排出开口（14）的口部区域（13），
其特征在于，
所述模具本体（11）构成为，使得设置在所述模具本体（11）上的加热装置（30）仅实现所述口部区域（13）的局部加热。
2.根据权利要求1所述的挤出模具（10），
其特征在于，
所述模具本体（11）具有热隔离部（31），该热隔离部促使来自所述加热装置（30）的热几乎进入所述口部区域（13）中。
3.根据权利要求1或2所述的挤出模具（10），
其特征在于，
所述热隔离部（31）集成在所述模具本体（11）中，使得从所述口部区域（13）进入其余模具本体（11）中的热散发保持得低。
4.根据上述权利要求中任一项所述的挤出模具（10），
其特征在于，
所述口部区域（13）从所述模具本体（11）突起状地延伸，其中所述加热装置（30）设置在所述口部区域（13）上或中。
5.根据上述权利要求中任一项所述的挤出模具（10），
其特征在于，
所述热隔离部（31）设置在所述口部区域（13）上和/或中，所述热隔离部构成为绝缘体。
6.根据权利要求5所述的挤出模具（10），
其特征在于，
所述热隔离部（31）构成为空气间隙，或者所述热隔离部（31）由具有隔热特性的原材料构成，尤其是，热隔离部（31）由陶瓷材料构建。
7.根据上述权利要求中任一项所述的挤出模具（10），
其特征在于，
所述热隔离部（31）具有如下厚度，该厚度在0.5mm≤x≤10mm之间，尤其在1mm≤x≤5mm之间。
8.根据上述权利要求中任一项所述的挤出模具（10），
其特征在于，
所述热隔离部（31）向所述熔化通道（12）的方向延伸。
9.根据上述权利要求中任一项所述的挤出模具（10），
其特征在于，
在热隔离部（31）与熔化通道（12）之间留出间距，所述间距尤其在0.5mm≤y≤10mm之间。
10.根据上述权利要求中任一项所述的挤出模具（10），
其特征在于，
带有加热装置（30）和热隔离部（31）的模具本体（11）构成为，使得熔化通道（12）在口部区域（13）中的壁温度大于塑料熔体（3）的熔化温度。
11.根据上述权利要求中任一项所述的挤出模具（10），
其特征在于，
所述口部区域（13）环绕地在模具本体（11）上延伸，其中所述口部区域（13）具有内部口部区域（15）和外部口部区域（16），其中所述内部口部区域（15）和/或外部口部区域（16）具有所述加热装置（30）。
12.根据上述权利要求中任一项所述的挤出模具（10），
其特征在于，
所述模具本体（11）构建为，使得带有加热装置（30）的口部区域（13）能够加装在模具本体（11）上。
13.一种用于生产塑料软管（2）的方法，所述塑料软管由膜吹制头（1）的挤出模具（10）、尤其根据权利要求1至12中任一项所述的挤出模具挤出，其中，
所述挤出模具（10）具有带有熔化通道（12）的模具本体（11），从所述熔化通道由塑料熔体（3）成型塑料软管（2），
所述模具本体（11）具有口部区域（13），此口部区域（13）带有用于塑料软管（2）的排出开口（14），以及
在模具本体（11）上设置有加热装置（30），该加热装置仅仅实现口部区域（13）的局部加热，由此在所述熔化通道（12）中形成塑料熔体（3）的薄的滑膜（4），其中所述滑膜（4）沿着口部区域（13）的模具本体（11）延伸，使得防止在塑料软管（2）上的熔体破坏。
14.根据权利要求13所述的方法，
其特征在于，
所述加热装置（30）将热能量引入口部区域（13）中，使得形成低粘性的滑膜（4），尤其是，模具本体（11）具有热隔离部（31），该热隔离部促使来自加热装置（30）的热几乎进入口部区域（13）中，和/或热隔离部（13）这样集成在模具本体（11）中，使得从口部区域（13）进入其余模具本体（11）的热散发保持得低。
15.根据权利要求13或14所述的方法，
其特征在于，
所述滑膜（4）的粘性显著地低于在口部区域（13）内的其余塑料熔体（3）的粘性。
16.一种挤出的塑料膜（2），其由聚乙烯构成，尤其是LLDPE膜或mLLDPE膜，其中
所述膜（2）至少由一个层（21，22）构成，
所述层（21，22）由100个重量部分构成，其中所述层（21，22）具有带有0到2的重量份额的、防止熔体破坏的工艺辅助剂。
17.根据权利要求16所述的挤出的塑料膜（2），
其特征在于，
所述膜（2）由多个层（21，22，23）构成，其中两个外部层（21，22）中的至少一个如下地构成：
外部层（21，22）由100个重量部分构成，其中所述外部层（21，22）具有带有0到2的重量份额的、防止熔体破坏的工艺辅助剂。
18.一种挤出的塑料膜（2），其根据权利要求13至15中任一项所述地制造。
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