Устройство для получения полимерных пленок Советский патент 1992 года по МПК B29C41/28 B29D7/01 B29L7/00 

Изобретение относится к получению полимерных пленок, в частности для непрерывного изготовления пленок из растворов полимеров на отливочных машинах ленточного типа, и может быть использовано в химико-фотографической промышленности в производстве триацетатцеллюлозной (ТАЦ) основы из растворов ТАЦ в органических растворителях, например метиленхло- риде, метиловом и бутаноловом спиртах.

Цель изобретения - повышение производительности и экономичности устройства.

На фиг.1 изображено устройство, продольный разрез; на фиг.2 - сечение А - А на фиг.1; на фиг.З - сечение А - А на фиг.1 (вариант выполнения устройства).

Устройство для получения полимерных пленок содержит корпус 1 отливочной машины и установленную на корпусе 1 холодильную камеру 2. Отливочная машина содержит ведущий 3 и ведомый 4 барабаны, на которые натянута бесконечная металлическая лента 5 с нанесенным на нее сушимым слоем раствора полимера. Лента 5 имеет верхнюю и нижнюю ветви, расположенные соответственно в верхнем 6 и нижнем 7 сушильных каналах, сообщающихся между собой через проточные полости 8 и 9, образованные соответственно боковыми и торцовыми поверхностями барабанов 3 и 4 и стенками корпуса 1 отливочной машины Над ведущим барабаном 3 расположена фильера 10. Отливочная машина снабжена средством подвода тепла, выполненным,

N

О 00

о

например, в виде патрубков 11 подачи горячего теплоносителя и отвода 12 отработанного теплоносителя. Патрубки 11 и 12 могут быть размещены и в других вариантах. Кроме того, дополнительного или самостоятельно в качестве средства подвода тепла к металлической ленте 5 и к сушимому полимерному слою могут быть использованы паровые змеевики, электрические элементы, струйный обдув обратной стороны металлической ленты 5 и др. Холодильная камера 2 содержит непроточную для теплоносителя воздушную полость 13, в которой расположена поверхность охлаждения элемента 14 конденсации, например, в виде трубы, размещенной ниже сушильного канала 7 или по крайней мере ниже металлической ленты 5 этого канала 7. Воздушная полость 13 соединена с нижним сушильным каналом 7 газоходом 15. Охлаждающая труба элемента 14 конденсации снабжена патрубками подачи 16 и отвода 17 хладагента. Воздушная полость 13 имеет слив рекуператора с гидрозатвором 18. Соединительный газоход 15 может быть снабжен вентилем 19. В варианте выполнения устройства (фиг.З) верхний сушильный канал 6 также соединен с холодильной камерой 2 через газоходы 15 причем поверхность охлаждения элементов 14 конденсации камеры 2 расположена ниже верхнего сушильного канала 6 или по крайней мере ниже металлической ленты 5 этого канала. Для верхних холодильных камер 2 условно не показаны вентили 19. Кроме этого, холодильные камеры 2 могут быть размещены и в других вариантах. Например, в обратном соотношении, т.е. одна камера 2 для верхнего сушильного канала 6 и две - для нижнего 7, они могут быть расположены также поперек отливочной машины.

Устройство работает следующим образом.

Пленкообразующий раствор полимера при помощи фильеры 10 наносится тонким слоем на движущуюся бесконечную металлическую ленту 5, последовательно проходит верхний сушильный канал 6, огибает ведомый барабан 4, поступает в нижний сушильный канал 7 и снимается с ленты 5 на боковой стороне ведущего барабана 3 перед фильерой 10 в виде высушенной до определенной влажности полимерной пленки.

Горячий теплоноситель при 80 - 100°С подается в нижний сушильный канал 7 через патрубок 11 и движется противотоком с нижней ветвью металлической ленты 5 в сторону ведомого барабана 4, нагревая и высушивая полимерный слой и насыщаясь при этом испаряемыми при сушке растворителями до концентрации 200 - 300 г/м3. Затем теплоноситель огибает барабан 4 и поступает в верхний сушильный канал 6, где дополнительно насыщается растворителями до концентрации 400 - 500 г/м3 и выше, и охладившись до 40°С, отводится из отливочной машины через патрубки 12. Эти концентрации являются расчетными и практически имеют место лишь непосредственно у поверхности испарения. За счет сил тяжести, естественной конвекции и турбулентного перемешивания происходит выравнивание концентраций по высоте корпуса 1 отливочной машины через проточные полости 8 и 9 в зоне ведущего и ведомого барабанов 3 и 4. Из зоны интенсивного испарения в верхнем сушильном канале 6 более холодные пары растворителей и теплоноситель опускаются в нижний сушильный канал 7, повышая здесь концентрацию и снижая температуру.

Хладагент через патрубок 16 подается в трубу элемента 14 конденсации холодильной камеры 2 и отводится через патрубок 17. Холодная поверхность трубы элемента 14 концентрации охлаждает находящийся в воздушной полости 13 теплоноситель с содержащимися в нем парами растворителей.

При запуске отливочной машины воздушная полость 13 холодильной камеры 2 может быть продута насыщенными парами теплоносителем путем кратковременного подключения воздушной полости 13, например,

к вакуумной линии вентилятора контура циркуляции теплоносителя. На холодной поверхности элемента 14 конденсации происходит конденсация растворителей из парогазовой смеси до концентрации,

равновесной с температурой поверхности охлаждения. Это снижает парциальное давление паров растворителей, создавая разрежение в холодильной камере 2, и обеспечивает диффузию паров растворителей из сушильного канала 7 к поверхности элемента 14 конденсации. Одновременно с прямой конденсацией на холодной поверхности в объеме парогазовой смеси образуются частицы аэрозоля, взвешенные в

неконденсирующемся газе - теплоносителе. На поверхности частиц аэрозоля также происходит конденсация пара, что приводит к укрупнению частиц, которые высаживаются на поверхности элемента 14

конденсации за счет сил термофореза, диф- фузиофореза и стефановского потока. Конденсат растворителей в виде рекуперата стекает с поверхности элемента 14 конденсации и отводится из холодильной камеры 2

через гидрозатвор 18. При помощи вентилей 19 регулируется разрежение по длине сушильных каналов 6 и 7.

На фиг.З изображен вариант выполнения устройства, когда холодильной камерой

2снабжен не только нижний 7, но и верхний сушильный канал 6.

Верхний сушильный канал 6 является зоной наиболее активного испарения растворителей из только что нанесенного фильерой 10 сушимого полимерного слоя на бесконечную металлическую ленту 5. Концентрация органических растворителей в верхнем сушильном канале 6 достигает 400 - 500 г/м3, температура сушимого ТАЦ- слоя 10 - при температуре теплоносителя 40°С. Расположенная в непосредственной близости от верхнего сушильного канала 6 и следовательно, у верх- ней ветви металлической ленты 5 холодильная камера 2 имеет элемент 14 конденсации с температурой поверхности конденсации минус 22°С. Образуется градиент температур. Относительно поверхности испарения полимерного слоя этот градиент равен 30 - 40°С, а относительно теплоносителя 60°С. При этом образуется градиент парциальных давлений пара растворителей, обеспечивающий диффузию пара к поверхности конденсации. Равновесная концентрация паров метиленхлорида при -22°С равна 162,3 г/м3, т.е. градиент концентраций будет равен 300 - 350 г/м3. При этом градиент парциальных давлений составит около 700 мм рт.ст. За счет градиентов температур, парциальных давлений и концентраций обеспечивается эффективная диффузионная транспортировка пара к поверхности элемента 14 конденсации холодильной камеры 2 непосредственно из верхнего сушильного канала 6. Сконденсированные растворители отводятся через гидрозатвор 18, который может быть выполнен отдельно или совместно с гидрозатвором холодильной камеры 2 нижнего сушильного канала (на фиг.З гидрозатвор совместный). Обедненный верхней холодильной камерой 2 от паров растворителей теплоноситель отводится через патрубки 12. Кроме того, через проточные полости 8 и 9 в зоне ведущего и ведомого барабанов

3и 4 обедненный теплоноситель опускается в нижний сушильный канал 7. Таким образом, дополнительная холодильная камера 2 верхнего сушильного канала 6 приближает поверхность конденсации к зоне наиболее активного испарения растворителей, т.е. повышает разрежение в верхнем сушильном канале 6, а следовательно, потенциал сушки. Отводя растворители непосредственно из верхнего канала 6, холодильная

камера 2 существенно снижает эффект сообщающихся сосудов, препятствуя перетоку в нижний сушильный канал 7 высококонцентрированных растворителей,

что, в свою очередь, повышает движущуюся силу процесса сушки в нижнем сушильном канале 7.

Использование предлагаемого устройства для получения полимерных пленок по0 зволяет повысить производительность и экономичность отливочной машины. Использование непроточной для теплоносителя холодильной камеры 2, воздушная полость 13 которой непосредственно при5 мыкает к сушильным каналами 5 и 6 отливочной машины, позволяет создать постоянное разрежение в сушильных каналах 6 и 7 отливочной машины, что повышает

0 эффективность сушки и производительность устройства. Использование холодильной камеры 2 для верхнего сушильного канала 6 дополнительно обеспечивает снижение или полную ликвидацию эффекта со5 общающихся сосудов, когда переток в нижний сушильный канал 7 из верхнего более холодного теплоносителя и высококонцентрированных паров растворителей резко снижает эффективность процесса

0 сушки в нижнем сушильном канале 7, вплоть до обратного насыщения полимерной пленки. Это явление тем более выражено, чем интенсивнее сушка полимерного слоя в верхнем сушильном канале 6. Следо5 вательно, если по предлагаемому изобретению исключается эффект сообщающихся сосудов, то производительность отливочной машины может быть увеличена до двух раз при фиксированной интенсивности

0 сушки в верхнем сушильном канале 6.

Размещение элемента 14 конденсации холодильной камеры 2 ниже поверхности испарения сушимого полимерного слоя обеспечит блокировку воздушной полости

5 13 холодильной камеры 2 холодным теплоносителем, исключит его вытекание в сушильный канал, а также изоляцию образующихся в процессе конденсации частиц аэрозоля в непроточной холодильной

0 камере 2 и их полный улов. При этом в контуре циркуляции теплоноситель практически свободен от частиц аэрозоля. Исключаются дополнительные затраты тепла на их испарение в калорифере, что повышает

5 экономичность устройства.

Теплоноситель возвращается в сушильные каналы 6 и 7 с меньшей концентрацией растворителей, что повышает потенциал сушки и позволит снизить его температуру, что повышает экономичность устройства. Нижнее расположение поверхности элемента 14 конденсации обеспечивает также однонаправленность диффузионного потока пара с действием сил тяжести. Это усиливает диффузионные потоки, т.е. повышает эффективность конденсации, что увеличивает в свою очередь разрежение в сушильных каналах 6 и 7. Кроме того, в контуре циркуляции теплоноситель значительно меньше насыщен растворителями, что снижает их потери в рабочее помещение, облег- чая условия труда обслуживающего персонала и снижая затраты на компенсацию потерь растворителей в технологическом процессе. Этому же способствует разрежение в сушильных каналах 6 и 7 отливочной машины.

Таким образом в известных устройствах конденсатор не является составной частью отливочной машины, а относится к контуру циркуляции теплоносителя, т.е. является вспомогательным оборудованием. Его рабочая полость проточна для теплоносителя и при рекуперации растворителей необходимо охладить и неконденсирующийся газ, а после конденсатора его вновь нагревать. Неконденсирующийся газ выполняет не только роль теплоносителя, но и поглощает удаляемые при сушке полимерного слоя растворители, а затем эвакуирует их из отливочной машины. Кроме того, в известных устройствах рабочая полость конденсатора сообщена с верхним сушильным каналом в зоне выше бесконечной металлической ленты и размещена хотя и ниже ленты, но на значительном расстоянии, определяемом длиной газохода, который от верхнего сушильного канала сначала направлен вверх, а затем вниз к конденсатору. При этом конденсатор расположен либо около машины на полу, либо этажом ниже. Длина газохода колеблется от 6 до 20 м.

Согласно изобретению холодильная камера является составной частью отливочной машины, так как она непосредственно примыкает, т.е. расположена вплотную к одному или в отдельности к верхнему и к нижнему сушильному каналу. Она непроточна для неконденсирующегося газа теплоносителя и сообщена именно с нижней зоной сушильного канала, расположенной ниже уровня ветви бесконечной металлической ленты, что предопределяет движение подлежащих рекуперации конденсацией растворителей только в направлении действия сил тяжести вниз к расположенной вблизи холодной поверхности конденсатора. Согласно изобретению рекуперация растворителей осуществляется непосредственно из сушильного канала, но не из потока, вышедшего из канала отливочной машины теплоносителя как в известных устройствах. При этом теплоноситель утрачивает функцию поглощения и эвакуации растворителей и остается лишь средством подвода тепла. Холодильная камера 2 по предлагаемому изобретению может использоваться совместно с конденсатором контура циркуляции теплоносителя, но и исключая конденсатор контура циркуляции. В последнем случае резко

0 сократятся габариты, материалоемкость и энергоемкость контура циркуляции. При этом не нужно охлаждать, а затем вновь нагревать весь теплоноситель. Достаточно будет лишь компенсировать потери теплоты

5 на испарение растворителей и на естественную убыль через наружную поверхность оборудования и газоходов. Данное техническое решение приближает к возможности полного отказа от использования громозд0 кого контура циркуляции, если в качестве средства подвода тепла к металлической ленте использовать радиационный обогрев излучением, индукционный нагрев или любой другой способ нагрева без использова5 ния циркуляции теплоносителя. Тогда дополнительная к отливочной машине холодильная камера самостоятельно будет обеспечивать отвод из сушильных каналов испаренных из полимерного слоя паров рас0 творителей. Однако все известные средства подвода тепла без циркуляции теплоносителя преимущественно основаны на использовании электрической энергии. Электрические устройства должны разме5 щаться в сушильных каналах в зоне высоких концентраций органических растворителей, что запрещено по условиям пожаро- и взры- вобезопасности. Хотя уже сегодня можно предложить техническое решение для пол0 учения поляроидных пленок, где в качестве растворителя используется вода.

Таким образом, в предлагаемом устройстве для получения полимерных пленок обеспечивается усиление разрежения в вер5 хнем сушильном канале, дополнительно создается разрежение в нижнем сушильном канале, обеспечивается интенсивный отвод паров из зоны сушки при минимальных расходах теплоносителя и при повышенном су0 шильном потенциале, что повышает производительность. Кроме того, снижаются расходы тепла на нагрев теплоносителя и расходы холода на рекуперацию растворителей, что повышает экономичность.

5 Формула изобретения

Устройство для получения полимерных пленок, содержащее отливочную машину ленточного типа с размещенными в корпусе верхним и нижним сушильными каналами, сообщенными между собой и снабженными

средством подвода тепла к бесконечной металлической ленте, отличающееся тем, что, с целью повышения производительности и экономичности устройства, отливочная машина снабжена установленной на ее корпусе холодильной камерой с элементом

конденсации, причем воздушная полость холодильной камеры непроточна и сообщена непосредственно с по меньшей мере одним сушильным каналом, а элемент конденсации расположен ниже соответствующей ветви бесконечной металлической ленты.

Изобретение относится к устройству для получения полимерных пленок и м.б. использовано в химико-фотографической промышленности. Цель изобретения - повышение производительности и экономичности устройства. Для этого в корпусе отливочной машины размещены верхний и нижний сушильные каналы, сообщенные между собой. Сушильные каналы образованы стенками корпуса и бесконечной металлической лентой. Устройство снабжено средством подвода тепла к металлической ленте и холодильной камерой с элементом конденсации. Воздушная полость холод ильной камеры непроточна для теплоносителя и сообщена с по меньшей мере одним сушильным каналом. Элемент конденсации расположен ниже соответствующей ветви бесконечной ленты. При работе холодильная камера отводит растворитель непосредственно из канала при минимальном расходе теплоносителя и повышенном сушильном потенциале. 3 ил.

#

фиг.1

//

18

/

A - A A

5 5 i

12

J

7

/

3

I

18

Фиг. 2

/

Фиг.З