專利名稱：輸送開口管材料的裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及管材傳送裝置，更詳細地說，本發明涉及自外側傳送開口管的裝置。
現有的吹制薄膜工藝包括把薄膜管或氣囊吹成一個園柱體并一直保持園柱體的形狀，直至管子轉變成一個薄片。管子被吹制并自模子拉出并且以一大體上恒定的速度旋轉。在轉變之先，管子被壓成一個兩層片，以使得吹制薄膜進一步被處理并切成薄片。壓扁吹膜管的工藝過程的最近的有代表性的例子是，在Halter的美國專利號4，189，228中和Co的美國專利號4，699，580中業已公開。壓扁板、滾柱或其它管子限制裝置用于密封和驅動薄膜管。
然而，在壓扁期間，這些閉合的挾擠過程具有折皺薄膜的傾向，在管子壓扁期間形成的褶皺永遠存在并且褶皺周圍部分通常被截斷和丟掉，由挾擠所引起的層壓力也常常引起兩個薄膜層粘到一起，由于層壓造成損壞材料從而排除了對涂覆或共同擠壓的可能性。然而在管子被閉合時，挾塊進入管子的內部，嚴重地限制了例如內管冷卻或涂覆工藝，這使得當要處理管子內部時，致使吹制模具非常復雜和昂貴;空氣通道通過擠壓模必須被機加工，甚至有這些空氣通道，在模子由空氣冷卻時，通過通道的空氣被模子加熱，這兩種情況對于薄片形成過程是不利的。
在Dyer的美國專利號3，342，657中，公開了用于制造熱塑性薄膜的裝置，該裝置制造管狀膜系把管子切成條而不必閉合管子。然而，雖然這個裝置使用環形旋轉擠壓模，管子未被吹脹。相反，管狀膜被拉過管子內的心軸，心軸用作冷卻和加熱裝置，此外，管子張緊并定位于心軸之間，這些心軸部件在管子形成期間通入管子內部，并且沒有裝置控制管子的外徑。然而，為了沿線傳送管子，滾柱必須置于管內。
Goto的日本公開出版號JP63-151429指出了一種利用開口管工藝生產扁平膜的方法。然而，該裝置如所示的那樣看來似乎是不起作用。另外，沒有辦法防止管子與內層擋板接觸和防止停止操作。
開口管或開口氣囊型筒制造方法克服了封閉管子制法的這些缺點并提供了許多附加優點例如內管的冷卻和涂覆，本發明為連續制造細長條材如表面上涂覆粘合劑的帶條的裝置提供輸送機構，無需中間的手工傳送工序并且沒有浪費的邊角料。開口管方法容許有更寬范圍的內管操作壓力，并且容許輸送機構以擠壓模的沿線方向相當容易地進入管子內部而不與管子內面接觸，正如與本申請同時于1991年3月21日提交的美國專利流水號07/673，285詳細描述的，輸送機構可用作開口管膜制作裝置的部件，本說明書通過引用而予以說明。開口管膜制作裝置包括一個框架、一個安裝在框架上的擠壓模、一個安裝在擠壓膜沿線方向的框架上的輸送機構和一個安裝在輸送機構沿線方向的框架上的切管機。擠壓模連續地擠壓來自一個固定擠壓機的熱塑性材料，在沿線方向形成具有通常的中央柱形縱腔的管子，輸送機構在沿線方向牽引管子，一個驅動裝置使擠壓模和輸送機構一起相對于切管機轉動，以在管子和切管機之間提供相對轉動，當管子向沿線方向運動時，切管機把管子切成所要求寬度的連續細長條，氣密封安裝在框架上，用來可靠地密封管腔，以防止空氣通過管腔開口端漏出。管子增壓裝置控制管子中央縱腔內的空氣容積，使管子橫向向外膨脹到所要求的范圍內，新型的限制結構與擠壓模同心地固定管子，該限制結構實際上防止管子膨脹超過其內徑。
輸送機構在沿線方向牽引和輸送開口管子而不會使管子變形或閉合，同時允許以管子沿線側接近管子的中央縱腔，輸送機構包括多個傳動滾柱，該滾柱僅僅與管子外側接合，并向沿線方向牽引管子而不接觸管子內側。傳動滾柱均勻地分布在管子周圍，傳動滾柱最好設置在一個規則多邊形的所有側邊上，輸送機構包括兩臺電機，一臺電機使滾柱環繞各自的軸旋轉。另一臺電機使傳動滾柱環繞實質上與開口管中心軸線同心的一根中心軸線旋轉。


圖1是本發明裝置主要組件的示意圖。
圖2是圖1所示裝置的正視圖，展示了擠壓模、限制結構、氣密封、傳送機構和切管機的組合;
圖3a和圖3b顯示傳送機構的直徑范圍的簡圖;
圖5是沿圖4中5-5線的橫截面圖;
圖6是圖2中的擠壓模和限制結構的放大正視圖，圖中局部被剖開以顯示其細節。
首先參照圖1的示意圖和圖2的側視圖，裝置10用于連續地生產細長的條或帶材12，包括單層和多層材12，例如涂有粘合劑的帶子，裝置10通常包括用于擠壓可流動材料例如熱塑性聚合物材料的可旋轉擠壓模14，以形成氣囊或管子16，可流動材料借助導管或通道18從一個或多個擠壓機20送到擠壓模14，轉節22允許在旋轉時通道18把材料傳送到擠壓模14，例如，使用兩臺擠壓機20生產涂敷粘合劑的底層，一臺擠壓機20生產襯墊材料，另一臺擠壓機20生產粘附材料。一旦管子離開擠壓模14，便通過一個直徑限制裝置24，該裝置使管子保持恒定的直徑，唇狀密封件26設置在直徑限制裝置24下游的管子16內而包括多個滾柱30的傳送機構28位于唇狀密封件26的下游，然后管子16穿過心軸32，一個切斷機或切管機34把管子16切成至少一個長條12，隨著擠壓模14和管子16相對于切管機34轉動，切管機34連續地把管子16切成長條12，然后長條12繞過一個惰輥36并纏繞在一個卷繞機上，例如水平卷繞機38上。
在此所使用的“沿線”指的是通常的方向，即當材料如管子16由裝置10加工時的運動方向。在附圖中沿線方向是自擠壓模14向上的，如圖1中標號40表示的箭頭所示方向。沿線不意味著與垂直或水平方向有任何關系。
擠壓模14可以是用于吹制膜工序中慣用的加熱的結構，最好是適于共同擠壓一個多層管16類型的。多層管16具有例如聚合的襯層和壓敏粘合劑層(“PSA”)或沿管子16外側的其它粘附層。查看美國專利號3，342，657;4，632，657和4，753，767;日本公開號63-151429和英國專利號1，553，881(本文都合并予以參考)，對各種吹制膜擠壓模作了描述。
參照圖1、2和6，擠壓模14是可旋轉的，并可安裝在旋轉臺42中間，旋轉臺42裝在框架44上。旋轉臺42以高達每分鐘115轉的速度轉動。輸送管46直接設置在位于旋轉中心線的擠壓模14的下邊并連接到一個回轉聯接器例如轉節22上，轉節22可以是適用于輸送溫度高達288℃(550°F)和壓力高達41×106牛頓/平方米(6000磅/時2)高粘度液體的任何商業上可得到的部件，轉節22的固定端借助另一輸送管道48連接到固定擠壓機20，以便使可流動材料能夠從每個擠壓機20輸送到旋轉模14，旋轉模14是用通過匯電滑環組件布設的導線加熱的，該匯電環組件被同心地固定到輸送管道46上并與旋轉軸線對中，在操作期間，這種布置允許旋轉模14完全旋轉，這種旋轉運動被傳遞至受擠壓的管子16。
擠壓模14最好包含一根心軸50和環繞心軸50的環行開口52，可流動材料基本上連續地被擠壓通過環形開口52，形成一個通常的園柱形管16，當管子16形成時，在沿線方向，管子沿其中心縱軸移動，氣流通道54貫穿心軸50和擠壓膜14，氣流通道54一端借助氣流管道58呈流體耦合方式與壓縮空氣源66連通，氣流通道54的另一端以流體耦合方式與管子16的中央縱腔60連通，在裝置10最初開始啟動期間，壓縮空氣通過氣流通道54到達管子16的中央縱腔60，使管子16充氣并膨脹，在裝置10正常操作期間，氣流通道54用適當的閥機構(未示出)密封，管子充氣的結果形成與非充氣管不同的吹制管。
兩個固定的擠壓機20借助轉節22把可流動材料熔化、混合并輸送到擠壓模14，這些擠壓機20可以是任何合適的裝置，例如裝有驅動螺桿的螺桿操作的擠壓機，它能夠熔化并把材料推過一加熱了的園筒，進而轉送到擠壓模14，擠壓機20相對于擠壓模14不轉動。
一個傳動裝置64固定在框架44上，用于使擠壓模14和輸送機構28相對于切管機34旋轉，當擠壓模14和輸送機構處于靜止狀態時，切管機34可以轉動，不過最好在擠壓模14和輸送機構轉動時，切管機34保持靜止。擠壓模14和輸送機構的轉動保持切管機34和管子16之間的相對轉動，當管子沿線移動時，切管機能夠把管子16按要求的寬度切成基本上連續的帶條。驅動裝置64可以是一臺裝有轉速表的直流伺服電動機，轉速表由輸入電壓信號控制擠壓模14的轉速。
輸送機構28安裝在擠壓模14沿線的框架44上并在沿線方向牽引管子16。輸送機構28牽引開口管子16，而不使管子16變形或閉合，從而容許從管子16沿線一側接近管子16。此外，輸送機構28自開口的、柔性管子16的外側而不是按照已知方法從管子閉合部分的頂部驅動。因此，輸送機構28僅從一側接觸管子16(僅僅是管子16的外側，而不是接觸管子內側)來驅動管子，輸送機構28包括多個最好是四個傳動滾柱30，設置的傳動滾柱30與管子接合并和沿線牽引管子16，傳動滾柱最好均勻地分布在管子16周圍。這樣傳動滾柱30最好裝配在規則多邊形的各個側邊上，例如，當使用4個傳動滾柱30時，規則多邊形是一個正方形，當使用4個傳動滾柱30時，傳動滾柱30設置在正方形各個側邊，該正方形的周長最好不小于管子16所要求的周長，并不大于管子16所要求半徑的8倍，如圖3a和3b所示。
傳動滾柱30安裝在旋轉臺68上，以使管子16沿線運動的速度和管子16的旋轉能夠通過一匯電環組件70由傳動滾柱30的相似的運動獨立地予以控制，旋轉臺68安裝在支承導軌72上，旋轉臺68用作輸送機構28的軸承座，匯電環組件70設置在支承導軌72的上游部位，從而輸送機構28在垂直和轉動兩個方向控制管子16的運動，在圖4和圖5所示實施例中，分立的電機用來控制管子16的沿線方向的速度和轉動。轉動的電機74通過傳動鏈76帶動旋轉臺68轉動，以提供轉動速度，傳動電機78通過傳動帶80驅動或轉動傳動滾柱30，以提供管子沿線的速度，電機74、78可以是慣用的伺服電機，該電機通過標準的斜齒輪或柔性纜繩傳動，轉速表82用作測量傳動滾柱30的轉動速度。
傳動滾柱30表面最好覆有高摩阻力，低粘性的硅橡膠，這種硅橡膠兼有高摩阻和高防粘特性，管內壓力迫使管子16頂靠傳動滾柱，并借助高摩阻力通過輸送機構28驅動管子16。高防粘性使管子16能夠在傳動滾柱30之間通過而不致于粘到傳動滾柱30上或被損壞、調節輸送機構28運行的管內壓力由下面描述的氣體心軸控制、在唇密封件26下面的氣壓由一根或多根支承管84控制，該支承管件84一端被插入管子16內部并穿過唇密封件26，另一端連接到壓力空氣源(未示出)，這些支承管84噴出或移走空氣，以控制管子16的直徑，另外，業已發現裝有4根傳動滾柱30的輸送機構28可產生超過89牛頓(20磅)的舉力，依據材料特性，能夠產生遠大于所需的通過裝置10牽引管子16的舉力，并遠大于由任何一側的輸送機構28所能提供的舉力。
直徑限制機構安裝在擠壓模14和輸送機構28之間的框架44上，并起到兩個重要的作用。直徑限制機構與裝置10的其它部件一起使管子16固定和對中，在管子16由擠壓模14制成以后，直徑限制結構24控制管子16的膨脹，以把管子16的外徑控制在所要求的大小的范圍內，舉例說明的實施例的直徑限制結構24是帶有兩端開口的園柱體，以允許管子16的孔道通過其內部，直徑限制結構24也可以是橢園形的或具有低縱模尺寸比的多邊形，只要在凍結線區域內，其周邊沿管子16的軸線幾乎是不變的。設置的直徑限制結構24實際上起到阻止吹膜管16在凍結線86或凍結線86以下過分的徑向或橫向的膨脹，在凍結線86管子16的可塑流動材料凝固，在此，“凝固”定義為從液體到固體階段的狀態變化，更精確地說，凍結線86是這樣一個位置，在該位置管膜已經冷卻到一個溫度點，在該溫度點薄膜對更進一步的軸向伸長的阻力比管子16內外之間壓差所施加的力要大，在凍結線86的沿線方向，管子16不能夠進一步膨脹。
直徑限制結構24是一個位于擠壓模14和空氣環62的沿線部位并與其同心的園柱管，并且包含一個環形套管92，環形套管92具有的內徑約等于或稍大于管子16所要求的最終直徑，管子16被擠壓而達到接近環形套管92的內徑。
在管子16進入直徑限制結構24之前，管子傳感和控制裝置檢測管子16的一部分并控制管子16的形狀。然后管子傳感裝置向管壓調節器提供一個信號，該調節器調節管子16內的空氣體積，以移動凍結線，并且當管子16的檢測了的部分不同于所要求的范圍時，調節管子16的直徑。
管子傳感和控制裝置可包括兩個紅外(IR)線傳感器，紅外線傳感器安裝在直徑限制結構24的沿線上行部位，紅外線傳感器監測管子16的形狀并向壓力調節器發出信號，從而調節在管子16的中央縱向空腔60內的氣體體積，紅外線傳感器監測何時進入通道94的一部分管子具有大于第一個予定尺寸或小于較第一予定尺寸小的第二予定尺寸的外徑，然后紅外線傳感器向電磁閥提供反饋信號，以增大或減小管子空腔60內的空氣容積。
脈沖發生器122連接到輸送機構28的一個滾柱30并向輸送機構28的驅動電機78的數字控制器提供一個反饋信號。反饋信號也發送到伺服電機，該電機控制擠壓模14，輸送機構28和切管機34的轉動。
裝在框架44上的唇密封件26用于密封管子16的空腔60，以防止空氣通過空腔60的開口端逸出并幫助控制管子16內的壓力，唇密封件26是一個帶有彈性外緣的盤狀物件。
切管機34安裝在輸送機構28的沿線的框架44上，用來把管子16切成連續的細長條12，切管機34也限定管子16的中央空腔60的開口端，切管機34相對于沿線方向偏移一個角度。切管機34根據膜材的特性可以使用截斷機，剪切刀或剃刀切剪裝置。
裝置10按下面的方式制造細長條材料12，首先，可塑流動材料例如聚烯烴像聚乙烯通過擠壓機20的環形模孔，在沿線方向形成具有通常的園柱形中央縱向空腔的開口管子16，當管子16形成以后，借助流體最好是空氣對管子16的中央縱向空腔60加壓，在予定范圍內將管子16橫向地向外膨脹到一個合乎要求的外徑。管子16通過輸送機構28向沿線方向輸送，該輸送機構28接合并牽引管子16，并且與擠壓模14同步地使管子16旋轉。
管子16的位置和它的外徑通過將管子16移動通過直徑限制結構24予以控制，該直徑限制結構不轉動。予先進入直徑限制結構的管子16的外徑部分被檢測，當管子16已檢測部分與要求的范圍不同時，就調節管子16內的空氣壓力，使管子16膨脹或收縮。當管子16的外徑尺寸不符合要求時，提供反饋信號，改變管子16內的空氣壓力。
管子16通過直徑限制結構24以后，管子16被拉過唇密封件26，該密封件維持管子16的沿線上游部分的壓力，同時允許通過在唇密封件26內的通道有控制的接近，最后，管子16浮在空氣軸承心軸32上，然后用切管機34呈與沿線方向偏斜某一角度把管子16切成連續的細長條12，擠壓模14，輸送機構28和切管機34的轉速以及管子16沿線方向的移動速度均由傳感和控制裝置控制，以改變細長條12的寬度。
權利要求
1.一種輸送機構(28)用于在沿線方向牽引和輸送開口管(16)，而不使開口管(16)變形或閉合，同時容許以開口管(16)的下行沿線側接近管子(16)的中央縱腔，輸送機構(28)包括設置多個傳動滾柱(30)，僅從管子(16)的外側接觸管子(16)并且向沿線牽引管子(16)而不接觸管子(16)的內側，其中傳動滾柱(30)均勻分布在管子(16)的周圍并最好安裝在一個規則多邊形的各個側邊上；和裝置(78)用于使多個傳動滾柱(30)圍繞各自的軸旋轉。
2.按照權利要求1的輸送機構(28)，進一步包括裝置(74)，用于使多個傳動滾柱(30)環繞大體上與開口管(16)的中軸線同心的一條中心線旋轉，以便開口管(16)轉動。
3.按照權利要求1的輸送機構(28)包括4個傳動滾柱(30)，4個傳動滾柱(30)形成一個正方形。
4.按照權利要求2的輸送機構(28)，其中根據開口管(16)所使用的材料，所設置的傳動滾柱(30)能產生89牛頓以上的舉力。
5.按照權利要求1的輸送機構(28)，其中由傳動滾柱(30)構成的多邊形的周長不小于管子(16)的圓周長并且不大于8倍的管子(16)的半徑。
6.按照權利要求1的輸送機構(28)，其中傳動滾柱的表面兼有高摩擦特性和高防粘特性，以便在使用期間，開口管(16)的內管壓力迫使管子(16)頂靠在傳動滾柱(30)上，并且利用高摩擦力通過輸送機構(28)驅動管子(16)，同時高防粘特性使得管子(16)能在滾柱(30)之間通過，不致粘到滾柱(30)上和不致被損壞。
7.按照權利要求1的輸送機構(28)，其中沿線方向是垂直向上的方向。
全文摘要
公開的輸送機構用于在沿線方向牽引和輸送一個旋轉開口管而不致使管子變形或閉合，并且允許從管子沿線下行側接近管子的中央縱腔，輸送機構包括多個被設置來僅從管子外側接合管子的傳動滾柱，傳動滾柱把管子拉向沿線方向，而不必接觸管子的內側，傳動滾柱均勻地分布在管子的周圍，并且最好安裝在一個規則多邊形的多個側邊上，輸送機構也包括一臺電機，該電機使傳動滾柱環繞它們的各自的軸旋轉，另一臺電機使傳動滾柱環繞與開口管中心軸線大體同心的一個中心軸線旋轉，從而帶動開口管旋轉。
文檔編號B29C69/00GK1066021SQ92102759
公開日1992年11月11日 申請日期1992年3月21日 優先權日1991年3月21日
發明者羅納德·P·斯旺森, 尤金·威爾 申請人:明尼蘇達州采礦制造公司