BR112018016870B1 - APPARATUS FOR EXTRUSION OF A POLYMER RESIN - Google Patents

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Jason Broderick Strange
Daniel Patrick Braniff
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Röchling Engineering Plastics Ltd.
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Abstract

Um aparelho de extrusão por pistão que inclui uma matriz com várias zonas térmicas, um funil de alimentação para introduzir uma resina polimérica granular na matriz e um pistão para mover a resina polimérica granular através das zonas térmicas da matriz e para fora a partir de uma extremidade de saída em uma temperatura acima da temperatura de fusão cristalina da resina polimérica. O funil de alimentação pode ser concebido para distribuir a resina polimérica em uma entrada de resina da matriz em uma pluralidade de quantidades especificamente medidas. as quais podem variar ao longo de uma largura da extremidade de entrada de resina da matriz. O aparelho pode ainda incluir uma ou mais mesas de acabamento posicionadas após a extremidade de saída da matriz para receber e mover a resina extrudada para longe da extremidade de saída da matriz de modo que não haja contrapressão na resina extrudada e fornecer força de compressão e mesmo resfriamento para a resina extrudada.A piston extrusion apparatus that includes a die with multiple thermal zones, a feed hopper for introducing a granular polymer resin into the die, and a piston for moving the granular polymer resin through the thermal zones of the die and out from one end outlet at a temperature above the crystalline melting temperature of the polymer resin. The feed hopper may be designed to distribute the polymeric resin into a resin inlet of the matrix in a plurality of specifically measured amounts. which may vary over a width of the resin input end of the matrix. The apparatus may further include one or more finishing tables positioned after the exit end of the die to receive and move the extruded resin away from the exit end of the die so that there is no back pressure on the extruded resin and to provide compression force and even cooling for the extruded resin.

Description

PEDIDO RELACIONADORELATED REQUEST

[0001] O presente pedido é uma continuação em parte do Pedido de Patente dos Estados Unidos N° de Série 15/047.935, depositado em 19 de fevereiro de 2016, cujo conteúdo total é aqui incorporado como referência.[0001] The present application is a continuation in part of United States Patent Application Serial No. 15/047,935, filed on February 19, 2016, the entire contents of which are incorporated herein by reference.

CAMPO DA INVENÇÃOFIELD OF INVENTION

[0002] A presente invenção se refere, de modo geral, à maquinaria de extrusão por pistão e, mais particularmente, a um aparelho capaz de extrusão rápida e contínua de painéis finos e largos de polímeros de peso molecular ultraelevado.[0002] The present invention relates, generally, to piston extrusion machinery and, more particularly, to an apparatus capable of rapid and continuous extrusion of thin and wide panels of ultra-high molecular weight polymers.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃOBASICS OF THE INVENTION

[0003] Grandes painéis de plástico podem ser produzidos através de uma série de técnicas, incluindo moldagem por compressão, extrusão por pistão e sinterização. A extrusão por pistão de resinas poliméricas granulares usa, tipicamente, um equipamento que compreende um conjunto de pistão e matriz. O material polimérico a ser extrudado é introduzido em uma extremidade de entrada de uma matriz e cursos à frente de um pistão alternado compactam o material e o forçam através da matriz aquecida de uma maneira contínua para formar um formato ininterrupto de um perfil desejado.[0003] Large plastic panels can be produced through a number of techniques, including compression molding, piston extrusion and sintering. Piston extrusion of granular polymer resins typically uses equipment comprising a piston and die assembly. The polymeric material to be extruded is introduced into an inlet end of a die and forward strokes of a reciprocating piston compact the material and force it through the heated die in a continuous manner to form an uninterrupted shape of a desired profile.

[0004] Muitos tipos de materiais plásticos, tais como plástico de cloreto de polivinila e plástico ABS, têm sido extrudados com sucesso desta maneira. No entanto, este procedimento aparentemente simples provou ser bastante difícil na prática ao empregar resinas de polímero de peso molecular ultraelevado (UHMW). Tais resinas são sensíveis a forças de cisalhamento, particularmente quando as pressões de extrusão são muito altas (aproximando-se de 50.000 psi), o que é complicado pelo fato de que elas tendem a exercer forças de atrito significativas em uma matriz durante o processo de extrusão. Além disso, estas resinas são sensíveis a altas temperaturas, muitas vezes mostrando degradação em virtude de oxidação em temperaturas acima de 260 °C, de modo que o tempo de permanência dentro da matriz se torna importante. Temperaturas reduzidas que podem permitir tempos de permanência mais longos, no entanto, não são econômicas e, em geral, não fundem completamente a resina.[0004] Many types of plastic materials, such as polyvinyl chloride plastic and ABS plastic, have been successfully extruded in this way. However, this seemingly simple procedure has proven to be quite difficult in practice when employing ultra-high molecular weight (UHMW) polymer resins. Such resins are sensitive to shear forces, particularly when extrusion pressures are very high (approaching 50,000 psi), which is complicated by the fact that they tend to exert significant frictional forces on a die during the forming process. extrusion. Furthermore, these resins are sensitive to high temperatures, often showing degradation due to oxidation at temperatures above 260 °C, so the residence time within the matrix becomes important. Reduced temperatures that may allow for longer dwell times, however, are not economical and generally do not completely melt the resin.

[0005] As primeiras tentativas de extrusão das resinas poliméricas UHMW frequentemente resultaram em defeitos, tais como vazios internos indesejáveis, fissuras ou separações perceptíveis entre as várias cargas impelidas por cursos repetidos do pistão. Algumas vezes, elas incluíam até mesmo regiões que ainda exibiam a estrutura original em pó ou granular do material, evidentemente que têm sido insuficientemente amolecidas na matriz.[0005] Early attempts at extrusion of UHMW polymeric resins often resulted in defects such as undesirable internal voids, cracks or noticeable separations between the various charges propelled by repeated piston strokes. Sometimes they even included regions that still exhibited the original powdery or granular structure of the material, evidently having been insufficiently softened in the matrix.

[0006] Recentes avanços nos processos de extrusão por pistão permitiram a produção de painéis maiores de material, mas, em geral, estes painéis têm vários centímetros de espessura e largura limitada. A menos que os protocolos de aquecimento usados para produzir estes painéis sejam rigidamente controlados, o extrudado pode ser deformado ou as dimensões finais podem não ser mantidas dentro de tolerâncias aceitáveis. Além disso, se o ar obtém acesso à resina compactada e/ou a temperatura aumenta muito, um processo de oxidação pode começar, o qual reduz o peso molecular dos polímeros e degrada ou afeta negativamente as propriedades físicas do produto final.[0006] Recent advances in piston extrusion processes have allowed the production of larger panels of material, but, in general, these panels are several centimeters thick and limited in width. Unless the heating protocols used to produce these panels are tightly controlled, the extrudate may be deformed or the final dimensions may not be maintained within acceptable tolerances. Furthermore, if air gains access to the compacted resin and/or the temperature increases too much, an oxidation process can begin, which reduces the molecular weight of the polymers and degrades or negatively affects the physical properties of the final product.

[0007] A produção de painéis mais largos e finos também foi limitada pelo aparelho de extrusão por pistão. Para produzir um grande painel plano de resina polimérica UHMW, é empregada uma matriz que tem uma grande superfície superior e inferior. Tal matriz pode sofrer pressões internas crescentes que são difíceis de controlar, especialmente para painéis que têm um perfil mais fino. Por exemplo, as grandes pressões podem fazer com que a região central destas matrizes mais largas se curve, assim, produzindo um painel com uma espessura maior no meio do que nas bordas. Tal curvatura é mais evidente para painéis mais finos. As tentativas do estado da técnica para resolver este problema usaram matrizes que são curvadas de forma convexa em direção ao centro para que se oponham às grandes forças externas geradas durante o processo de extrusão.[0007] The production of wider and thinner panels was also limited by the piston extrusion apparatus. To produce a large UHMW polymer resin flat panel, a die is employed that has a large top and bottom surface. Such a matrix can experience increasing internal pressures that are difficult to control, especially for panels that have a thinner profile. For example, high pressures can cause the central region of these wider dies to bow, thus producing a panel with a greater thickness in the middle than at the edges. This curvature is more evident for thinner panels. Prior art attempts to solve this problem have used dies that are curved convexly toward the center so that they oppose the large external forces generated during the extrusion process.

[0008] Além disso, ao sair da matriz aquecida, se os painéis não forem igualmente resfriados e em uma taxa uniforme, a cristalinidade do extrudado se torna heterogênea, a tal ponto que o painel sólido resultante não é plano, livre de tensão ou tem as propriedades físicas homogêneas necessárias para o uso final satisfatório do produto polimérico UHMW. Isto é, a grande área de superfície e a elevada relação entre eixos de tais painéis em geral faz com que eles venham a distorcer quando de resfriamento abaixo da temperatura de fusão cristalina externa à matriz. Diferenças na taxa de resfriamento e cristalização podem causar empenamento, arqueamento, irregularidades de espessura e na superfície e assim por diante. Tais defeitos, então, requereriam no mínimo raspar a superfície e usinar para o tamanho. No entanto, alguns defeitos, por exemplo, empenamento e arqueamento, podem ser impossíveis de remover.[0008] Furthermore, upon leaving the heated die, if the panels are not cooled equally and at a uniform rate, the crystallinity of the extrudate becomes heterogeneous, to the point that the resulting solid panel is not flat, stress-free, or has the homogeneous physical properties necessary for the satisfactory end use of the UHMW polymeric product. That is, the large surface area and high axis ratio of such panels generally cause them to distort when cooled below the crystalline melting temperature outside the matrix. Differences in the rate of cooling and crystallization can cause warping, bowing, thickness and surface irregularities, and so on. Such defects would then require at a minimum scraping the surface and machining to size. However, some defects, for example warping and bowing, may be impossible to remove.

[0009] Consequentemente, há uma necessidade na técnica de sistemas e métodos aprimorados para a extrusão de resinas poliméricas UHMW e, particularmente, para a extrusão de painéis de grande proporção entre eixos de resina polimérica UHMW.[0009] Consequently, there is a need in the art for improved systems and methods for the extrusion of UHMW polymeric resins and, particularly, for the extrusion of large aspect ratio panels of UHMW polymeric resin.

SUMÁRIO DA INVENÇÃOSUMMARY OF THE INVENTION

[0010] A invenção presentemente descrita supera muitas das deficiências do estado da técnica ao fornecer sistemas e métodos para a extrusão por pistão de painéis finos e largos de resina polimérica UHMW. São descritos sistemas e métodos capazes de distribuir quantidades especificamente medidas de uma resina polimérica UHMW granular através de uma largura de uma entrada de matriz em um aparelho de extrusão por pistão. As quantidades medidas podem ser as mesmas ou podem variar ao longo da largura da entrada da matriz e/ou durante o processo de extrusão (isto é, em função do tempo). São descritos ainda sistemas e métodos para comprimir e/ou esfriar uniformemente os painéis de resina polimérica UHMW após sair de uma saída de matriz de um aparelho de extrusão por pistão.[0010] The presently described invention overcomes many of the deficiencies of the prior art by providing systems and methods for the piston extrusion of thin and wide panels of UHMW polymer resin. Systems and methods capable of distributing specifically measured quantities of a granular UHMW polymer resin across a width of a die inlet in a piston extrusion apparatus are described. The measured quantities may be the same or may vary across the width of the die inlet and/or during the extrusion process (i.e., as a function of time). Systems and methods for uniformly compressing and/or cooling UHMW polymer resin panels after exiting a die outlet of a piston extrusion apparatus are further described.

[0011] Assim, de acordo com os seus principais aspectos, e resumidamente, a presente invenção inclui um aparelho para extrusão de uma resina polimérica que compreende uma matriz que tem uma extremidade de entrada, uma extremidade de saída e uma pluralidade de zonas térmicas espaçadas ao longo de uma largura e comprimento da matriz, um pistão montado para movimento dentro da extremidade de entrada da matriz de uma posição retraída para uma posição estendida e pelo menos um funil de alimentação para conter e distribuir uma resina polimérica granular para uma entrada de resina da matriz. São ainda incluídos um dispositivo para regular independentemente uma temperatura da pluralidade de zonas térmicas para temperaturas acima ou abaixo da temperatura de fusão cristalina da resina polimérica e um dispositivo para conferir movimento do pistão ao longo de um eixo longitudinal da matriz para mover a resina polimérica da entrada de resina através da pluralidade de zonas térmicas e para fora da extremidade de saída da matriz, a resina polimérica sendo fundida e comprimida para formar um perfil de extrusão da matriz durante a progressão através das zonas térmicas da matriz.[0011] Thus, according to its main aspects, and briefly, the present invention includes an apparatus for extrusion of a polymeric resin comprising a matrix having an input end, an output end and a plurality of spaced thermal zones. along a width and length of the die, a piston mounted for movement within the inlet end of the die from a retracted position to an extended position, and at least one feed hopper for containing and distributing a granular polymer resin to a resin inlet of the matrix. Further included are a device for independently regulating a temperature of the plurality of thermal zones to temperatures above or below the crystalline melting temperature of the polymeric resin and a device for imparting movement of the piston along a longitudinal axis of the die to move the polymeric resin from the entering resin through the plurality of thermal zones and out the outlet end of the die, the polymeric resin being melted and compressed to form a die extrusion profile during progression through the thermal zones of the die.

[0012] De acordo com determinados aspectos do aparelho, a matriz pode compreender uma porção superior, uma porção inferior e porções laterais que definem o perfil de extrusão da matriz, o perfil de extrusão tendo uma espessura de não mais do que 1,0 polegada (2,5 cm) e uma largura de 40 polegadas (100 cm) ou maior. Além disso, as zonas térmicas próximo da extremidade de entrada da matriz, tal como próximo da entrada de resina e do pistão, podem permanecer não aquecidas ou podem ser esfriadas para uma temperatura abaixo da temperatura de fusão cristalina da resina polimérica. As zonas térmicas ao longo de uma porção restante da matriz podem ser aquecidas para uma temperatura em ou acima da temperatura de fusão cristalina da resina polimérica. Pode ser incluída mais de uma zona térmica, de modo que um gradiente ou curva de temperatura possa ser mantida ao longo de um comprimento e/ou largura do perfil da matriz.[0012] In accordance with certain aspects of the apparatus, the die may comprise an upper portion, a lower portion, and side portions defining the extrusion profile of the die, the extrusion profile having a thickness of no more than 1.0 inch. (2.5 cm) and a width of 40 inches (100 cm) or greater. Furthermore, thermal zones near the inlet end of the die, such as near the resin inlet and piston, may remain unheated or may be cooled to a temperature below the crystalline melting temperature of the polymeric resin. Thermal zones along a remaining portion of the matrix may be heated to a temperature at or above the crystalline melting temperature of the polymer resin. More than one thermal zone may be included so that a temperature gradient or curve can be maintained over a length and/or width of the die profile.

[0013] De acordo com determinados aspectos do aparelho, um isolamento térmico pode ser incorporado entre a extremidade de entrada da matriz e as regiões aquecidas da matriz ou zonas térmicas aquecidas. Isto é, um isolamento térmico pode ser incorporado em cada uma das placas de matriz superior e inferior da matriz antes da entrada de resina, em que o isolamento térmico define pelo menos uma região térmica aquecida que compreende as zonas térmicas espaçadas entre o isolamento térmico e a extremidade de saída da matriz. Em geral, a resina polimérica é extrudada da extremidade de saída da matriz em uma temperatura que está em ou acima da temperatura de fusão cristalina da resina polimérica. Em determinados casos, a região entre a entrada de resina ou a extremidade de entrada da matriz e o isolamento térmico pode ser esfriada para uma temperatura abaixo da temperatura de fusão cristalina da resina polimérica.[0013] According to certain aspects of the apparatus, a thermal insulation may be incorporated between the input end of the die and the heated regions of the die or heated thermal zones. That is, a thermal insulation may be incorporated into each of the upper and lower die plates of the die prior to resin input, wherein the thermal insulation defines at least one heated thermal region comprising thermal zones spaced between the thermal insulation and the output end of the die. In general, the polymer resin is extruded from the exit end of the die at a temperature that is at or above the crystalline melting temperature of the polymer resin. In certain cases, the region between the resin inlet or the inlet end of the die and the thermal insulation can be cooled to a temperature below the crystalline melting temperature of the polymeric resin.

[0014] De acordo com determinados aspectos do aparelho, o pelo menos um funil de alimentação do aparelho pode ser configurado para distribuir a resina polimérica em um estado granular na entrada de resina da matriz em uma pluralidade de quantidades especificamente medidas. As quantidades especificamente medidas podem ser as mesmas ou podem variar ao longo de uma largura da extremidade de entrada de resina da matriz. Além disso, as quantidades especificamente medidas podem mudar durante o curso de uma extrusão (isto é, ao longo do tempo). Em geral, a entrada de resina está próximo da extremidade de entrada da matriz e antes da posição retraída do pistão.[0014] According to certain aspects of the apparatus, the at least one feed hopper of the apparatus may be configured to distribute the polymeric resin in a granular state into the resin inlet of the matrix in a plurality of specifically measured amounts. The specifically measured amounts may be the same or may vary across a width of the resin input end of the matrix. Furthermore, specifically measured quantities may change during the course of an extrusion (i.e., over time). In general, the resin inlet is close to the inlet end of the die and before the retracted position of the piston.

[0015] São previstos vários métodos e aparelhos que alcançam a distribuição de quantidades variadas da resina polimérica ao longo da largura da entrada de resina. De acordo com determinados aspectos, o pelo menos um funil de alimentação pode compreender uma pluralidade de tubos de alimentação espaçados ao longo da largura da entrada de resina da matriz, cada um dentre a pluralidade de tubos de alimentação compreendendo uma extremidade distal que é proximal à entrada de resina da matriz e uma extremidade proximal em comunicação hidráulica com pelo menos um funil de alimentação. Cada um dentre a pluralidade de tubos de alimentação pode compreender um alimentador helicoidal, um alimentador vibratório ou um alimentador rotativo o qual é independentemente controlável para fornecer a pluralidade de quantidades especificamente medidas de resina polimérica. Alternativa ou adicionalmente, cada um dentre a pluralidade de tubos de alimentação pode ser independentemente móvel em uma direção perpendicular (por exemplo, de cima para baixo ou lado a lado) ao eixo longitudinal da matriz e/ou paralelo ao eixo longitudinal da matriz para distribuir a pluralidade de quantidades especificamente medidas de resina polimérica.[0015] Various methods and apparatus are provided that achieve the distribution of varying amounts of the polymeric resin across the width of the resin inlet. In certain aspects, the at least one feed hopper may comprise a plurality of feed tubes spaced along the width of the matrix resin inlet, each of the plurality of feed tubes comprising a distal end that is proximal to the matrix resin inlet and a proximal end in hydraulic communication with at least one feed hopper. Each of the plurality of feed tubes may comprise a screw feeder, a vibrating feeder or a rotary feeder which is independently controllable to deliver the plurality of specifically measured amounts of polymeric resin. Alternatively or additionally, each of the plurality of feed tubes may be independently movable in a direction perpendicular (e.g., top to bottom or side to side) to the longitudinal axis of the die and/or parallel to the longitudinal axis of the die to distribute the plurality of specifically measured amounts of polymeric resin.

[0016] De acordo com determinados aspectos do aparelho, cada um dentre a pluralidade de tubos de alimentação pode compreender uma sapata em sua extremidade distal configurada para distribuir uniformemente a resina polimérica de cada um dentre a pluralidade de tubos de alimentação para a entrada de resina da matriz. A pluralidade de tubos de alimentação pode ser uniformemente espaçada ao longo da largura da entrada de resina da matriz para permitir um fornecimento contíguo da resina polimérica ao longo da largura da entrada de resina da matriz.[0016] According to certain aspects of the apparatus, each of the plurality of supply tubes may comprise a shoe at its distal end configured to uniformly distribute the polymeric resin from each of the plurality of supply tubes to the resin inlet. of the matrix. The plurality of supply tubes may be evenly spaced across the width of the matrix resin inlet to allow for contiguous delivery of the polymeric resin across the width of the matrix resin inlet.

[0017] De acordo com determinados aspectos do aparelho, a resina polimérica extrudada ("extrudado") que sai da extremidade de saída da matriz em uma temperatura que está em ou acima da temperatura de fusão cristalina da resina polimérica pode ser uniformemente esfriada e/ou verticalmente comprimida ao sair da extremidade de saída da matriz. Isto pode ajudar a fornecer uma taxa de cristalização constante e uniforme para a resina polimérica, tal como uma resina polimérica UHMW, de modo que as características estruturais da resina polimérica (por exemplo, resistência) e do painel (por exemplo, nenhum empenamento ou arqueamento, espessura uniforme), possam ser rigidamente controladas.[0017] According to certain aspects of the apparatus, the extruded polymer resin ("extrudate") that exits the exit end of the die at a temperature that is at or above the crystalline melting temperature of the polymer resin can be uniformly cooled and/or or vertically compressed as it exits the exit end of the die. This can help provide a constant and uniform crystallization rate for the polymeric resin, such as a UHMW polymeric resin, so that the structural characteristics of the polymeric resin (e.g., strength) and the panel (e.g., no warping or sagging) , uniform thickness), can be tightly controlled.

[0018] São previstos vários métodos e aparelhos que alcançam compressão vertical e mesmo resfriamento do extrudado após saída da matriz. Além disso, tais dispositivos podem permitir o movimento do extrudado para longe da extremidade de saída da matriz, de modo que nenhuma compressão horizontal é exercida sobre o extrudado. Isto é, qualquer dispositivo para mover o extrudado para longe da extremidade de saída da matriz não aplica uma força de compressão sobre o extrudado paralela a um eixo longitudinal (isto é, com a direção de fluxo da resina polimérica através do aparelho de extrusão por pistão), mas pode aplicar uma força de compressão sobre o extrudado perpendicular ao eixo longitudinal (isto é, sobre os lados superior e inferior do extrudado).[0018] Various methods and devices are foreseen that achieve vertical compression and even cooling of the extrudate after leaving the die. Furthermore, such devices can allow movement of the extrudate away from the exit end of the die so that no horizontal compression is exerted on the extrudate. That is, any device for moving the extrudate away from the exit end of the die does not apply a compressive force on the extrudate parallel to a longitudinal axis (i.e., with the direction of flow of the polymer resin through the piston extrusion apparatus). ), but can apply a compressive force on the extrudate perpendicular to the longitudinal axis (i.e., on the top and bottom sides of the extrudate).

[0019] De acordo com determinados aspectos da invenção, o aparelho pode ainda compreender uma ou mais mesas de acabamento as quais movem o extrudado para longe da extremidade de saída da matriz de modo que não haja contrapressão sobre o extrudado (isto é, compressão horizontal) e as quais promovem mesmo resfriamento e compressão vertical intermitente ao extrudado. Cada uma ou mais mesas de acabamento podem compreender placas superior e inferior, em que a placa superior é móvel em uma direção perpendicular ao eixo longitudinal da matriz através de uma faixa de posições as quais incluem pelo menos (a) uma posição aberta que não contata o extrudado, (b) uma posição para baixo que contata o extrudado, mas não aplica uma força de compressão sobre o extrudado e (c) uma posição fixa que contata e aplica a força de compressão sobre o extrudado.[0019] According to certain aspects of the invention, the apparatus may further comprise one or more finishing tables which move the extrudate away from the exit end of the die so that there is no back pressure on the extrudate (i.e., horizontal compression ) and which even promote cooling and intermittent vertical compression of the extrudate. Each one or more finishing tables may comprise top and bottom plates, wherein the top plate is movable in a direction perpendicular to the longitudinal axis of the die through a range of positions which include at least (a) one open position that does not contact the extrudate, (b) a downward position that contacts the extrudate but does not apply a compressive force to the extrudate, and (c) a fixed position that contacts and applies the compressive force to the extrudate.

[0020] A uma ou mais mesas de acabamento podem incluir um dispositivo para controlar uma temperatura das placas superior e inferior para abaixo da temperatura de fusão cristalina da resina polimérica. Tais dispositivos podem, direta ou indiretamente, controlar a temperatura das placas, tal como através de ventiladores. Além disso, as placas superior e inferior de cada uma das uma ou mais mesas de acabamento podem compreender um padrão em alto relevo ou baixo relevo. Quando mais de uma mesa de acabamento é incluída, a temperatura das placas superior e inferior de uma segunda mesa de acabamento ou subsequente pode ser menor do que a temperatura das placas superior e inferior de uma primeira ou mesa de acabamento anterior.[0020] The one or more finishing tables may include a device for controlling a temperature of the upper and lower plates below the crystalline melting temperature of the polymer resin. Such devices can, directly or indirectly, control the temperature of the cards, such as through fans. Furthermore, the top and bottom plates of each of the one or more finishing tables may comprise a high relief or low relief pattern. When more than one finishing table is included, the temperature of the top and bottom plates of a second or subsequent finishing table may be lower than the temperature of the top and bottom plates of a first or previous finishing table.

[0021] De acordo com determinados aspectos do aparelho, uma primeira mesa de acabamento pode ser posicionada após a extremidade de saída da matriz e pode ser móvel em uma direção paralela ao eixo longitudinal da matriz. Quando incluída, uma segunda mesa de acabamento pode ser posicionada após a primeira mesa de acabamento e pode ser móvel em uma direção paralela ao eixo longitudinal da matriz. A segunda mesa de acabamento pode ser configurada para (A) se afastar da primeira mesa de acabamento quando a placa superior da segunda mesa de acabamento estiver na posição para baixo ou fixa e a placa superior da primeira mesa de acabamento estiver em qualquer posição e se mover em direção à primeira mesa de acabamento quando a placa superior da segunda mesa de acabamento não estiver na posição fixa e a placa superior da primeira mesa de acabamento estiver na posição para baixo ou fixa; (B) se mover em uníssono com a primeira mesa de acabamento; ou (C) permanecer em uma posição estática em que, quando a placa superior da primeira mesa de acabamento estiver em qualquer posição, a placa superior da segunda mesa de acabamento estará na posição para baixo para permitir dissipação uniforme de temperatura (isto é, resfriamento) para o extrudado, mas sem força de compressão sobre o extrudado.[0021] According to certain aspects of the apparatus, a first finishing table may be positioned after the output end of the die and may be movable in a direction parallel to the longitudinal axis of the die. When included, a second finishing table may be positioned after the first finishing table and may be movable in a direction parallel to the longitudinal axis of the die. The second finishing table may be configured to (A) move away from the first finishing table when the top plate of the second finishing table is in the down or fixed position and the top plate of the first finishing table is in any position and if move toward the first finishing table when the top plate of the second finishing table is not in the fixed position and the top plate of the first finishing table is in the down or fixed position; (B) move in unison with the first finishing table; or (C) remain in a static position in which, when the top plate of the first finishing table is in any position, the top plate of the second finishing table is in the down position to allow uniform temperature dissipation (i.e., cooling ) for the extrudate, but without compression force on the extrudate.

[0022] De acordo com determinados aspectos da presente invenção, as placas superior e inferior de cada uma das uma ou mais mesas de acabamento podem compreender um material rígido, tal como um material que tem uma rigidez à flexão unitária mínima de 13.400 libras-polegada2 (942 kg/cm2). De acordo com determinados aspectos da presente invenção, a placa superior da primeira mesa de acabamento pode compreender um material fino e flexível, tal como um material que tem uma rigidez à flexão unitária máxima de 13.400 libra-polegadas2. De acordo com determinados aspectos da presente invenção, as placas superiores de uma ou mais mesas de acabamento podem ser operativamente conectadas a um ou mais acionadores através de uma extremidade distal de uma haste do pistão do acionador, em que os acionadores efetuam o movimento da placa superior em uma direção perpendicular ao eixo longitudinal da matriz. As hastes do pistão do acionador podem incluir uma placa de pressão em sua extremidade distal.[0022] In accordance with certain aspects of the present invention, the top and bottom plates of each of the one or more finishing tables may comprise a rigid material, such as a material that has a minimum unit bending stiffness of 13,400 inch-pounds2 (942 kg/cm2). In accordance with certain aspects of the present invention, the top plate of the first finishing table may comprise a thin, flexible material, such as a material having a maximum unit bending stiffness of 13,400 inch-pounds. In accordance with certain aspects of the present invention, the upper plates of one or more finishing tables may be operatively connected to one or more drivers through a distal end of a driver piston rod, wherein the drivers effect movement of the plate. top in a direction perpendicular to the longitudinal axis of the matrix. The driver piston rods may include a pressure plate at their distal end.

[0023] A presente invenção também inclui um método para a produção de painéis poliméricos usando uma extrusora de pistão. O método pode compreender introduzir quantidades especificamente medidas de uma resina polimérica granular ao longo de uma largura de uma extremidade de entrada de uma matriz da extrusora de pistão, a matriz tendo um perfil definido por uma espessura de menos de 1,0 polegada (2,5 cm) e uma largura de 40 polegadas (100 cm) ou maior; empurrar incrementalmente a resina polimérica granular na direção de uma extremidade de saída da matriz sob pressão de um pistão; aquecer a resina polimérica granular para uma temperatura em ou acima da temperatura de fusão cristalina à medida que a resina polimérica granular progride através da matriz para a extremidade de saída, em que a resina polimérica granular é fundida e comprimida para se adaptar ao perfil da matriz; e extrudar a resina polimérica fundida como um extrudado da extremidade de saída da matriz em uma temperatura acima da temperatura de fusão cristalina da resina polimérica granular. De acordo com determinados aspectos do método, a extremidade de entrada da matriz pode ser esfriada para uma temperatura abaixo de uma temperatura de fusão cristalina da resina polimérica granular.[0023] The present invention also includes a method for producing polymeric panels using a piston extruder. The method may comprise introducing specifically measured amounts of a granular polymer resin across a width of an inlet end of a piston extruder die, the die having a profile defined by a thickness of less than 1.0 inch (2. 5 cm) and a width of 40 inches (100 cm) or greater; incrementally pushing the granular polymer resin towards an exit end of the die under pressure from a piston; heat the granular polymer resin to a temperature at or above the crystalline melting temperature as the granular polymer resin progresses through the die to the exit end, wherein the granular polymer resin is melted and compressed to conform to the profile of the die ; and extruding the molten polymer resin as an extrudate from the exit end of the die at a temperature above the crystalline melting temperature of the granular polymer resin. According to certain aspects of the method, the input end of the die can be cooled to a temperature below a crystalline melting temperature of the granular polymer resin.

[0024] De acordo com determinados aspectos do método, as quantidades especificamente medidas da resina polimérica granular podem compreender uma pluralidade de quantidades especificamente medidas que podem variar ao longo de uma largura de uma entrada de resina da matriz. Em geral, a entrada de resina está próximo da extremidade de entrada da matriz e antes da posição retraída do pistão. São previstos vários métodos e aparelhos que alcançam a distribuição das variadas quantidades da resina polimérica ao longo da largura da entrada de resina. A resina granular pode ser fornecida de pelo menos um funil de alimentação que tem uma pluralidade de tubos de alimentação que são individualmente controláveis e móveis em direções substancialmente perpendiculares a e/ou substancialmente paralelas à direção de movimento do pistão. Por exemplo, mais resina pode ser distribuída de tubos de alimentação próximos às bordas do perfil da matriz do que dos tubos de alimentação no meio da matriz.[0024] According to certain aspects of the method, specifically measured amounts of the granular polymer resin may comprise a plurality of specifically measured amounts that may vary across a width of a matrix resin inlet. In general, the resin inlet is close to the inlet end of the die and before the retracted position of the piston. Various methods and apparatus are provided for achieving distribution of varying amounts of polymeric resin across the width of the resin inlet. The granular resin may be supplied from at least one feed hopper having a plurality of feed tubes that are individually controllable and movable in directions substantially perpendicular to and/or substantially parallel to the direction of movement of the piston. For example, more resin may be dispensed from feed tubes near the edges of the die profile than from feed tubes in the middle of the die.

[0025] De acordo com determinados aspectos do método, o extrudado pode sair da extremidade de saída da matriz e passar para pelo menos uma primeira mesa de acabamento que pode mover o extrudado para longe da extremidade de saída da matriz, de modo que não haja contrapressão sobre o extrudado. A primeira mesa de acabamento pode compreender placas superior e inferior que aplicam intermitentemente uma força de compressão vertical sobre o extrudado e distribuem uniformemente o calor do extrudado.[0025] According to certain aspects of the method, the extrudate may leave the exit end of the die and pass to at least a first finishing table that may move the extrudate away from the exit end of the die so that there is no back pressure on the extrudate. The first finishing table may comprise upper and lower plates that intermittently apply a vertical compressive force to the extrudate and evenly distribute heat from the extrudate.

[0026] De acordo com determinados aspectos do método, o extrudado pode ser puxado ou empurrado da primeira mesa de acabamento para uma segunda mesa de acabamento que compreende placas superior e inferior que aplicam intermitentemente uma força de compressão sobre o extrudado e distribuem uniformemente calor do extrudado. Nos casos em que o extrudado é empurrado para uma segunda mesa de acabamento, não é exercida uma compressão horizontal significativa (isto é, contrapressão) sobre o extrudado. Isto é, qualquer força de empurrar não forneceria contrapressão suficiente para distorcer um formato do extrudado.[0026] According to certain aspects of the method, the extrudate can be pulled or pushed from the first finishing table to a second finishing table comprising upper and lower plates that intermittently apply a compressive force to the extrudate and evenly distribute heat from the extrudate. extruded. In cases where the extrudate is pushed onto a second finishing table, no significant horizontal compression (i.e., back pressure) is exerted on the extrudate. That is, any pushing force would not provide enough backpressure to distort an extrudate shape.

[0027] A presente invenção também inclui painéis de resina polimérica UHMW com uma espessura de menos de 1,0 polegada (2,5 cm), tal como menos de 0,75 polegada (1,9 cm) ou mesmo menos de 0,5 polegada (1,27 cm) e uma largura de 40 polegadas (100 cm) ou maior, tal como 54 polegadas (136,16 cm) ou mesmo 66 polegadas (167,64 cm), os quais são produzidos usando qualquer um dos aparelhos ou métodos descritos aqui. Em particular, a presente invenção inclui painéis de polietileno ou politetrafluoroetileno UHMW que têm uma espessura entre 0,50 a 0,55 polegada (1,27 cm a 1,40 cm) e uma largura de 40 polegadas a 66 polegadas (100 cm a 166 cm).[0027] The present invention also includes UHMW polymer resin panels with a thickness of less than 1.0 inch (2.5 cm), such as less than 0.75 inch (1.9 cm) or even less than 0. 5 inch (1.27 cm) and a width of 40 inches (100 cm) or greater, such as 54 inches (136.16 cm) or even 66 inches (167.64 cm), which are produced using any of apparatus or methods described herein. In particular, the present invention includes UHMW polyethylene or polytetrafluoroethylene panels that have a thickness between 0.50 to 0.55 inch (1.27 cm to 1.40 cm) and a width of 40 inches to 66 inches (100 cm to 166cm).

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOSBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

[0028] Aspectos, características, benefícios e vantagens das modalidades aqui serão evidentes em relação à descrição detalhada, reivindicações anexas e desenhos anexos. Nas figuras a seguir, numerais similares representam características similares nas várias vistas. Deve ser observado que as características e componentes nestes desenhos, que ilustram as vistas das modalidades da presente invenção, a menos que indicado de outro modo, não são necessariamente desenhados em escala.[0028] Aspects, characteristics, benefits and advantages of the embodiments herein will be evident in relation to the detailed description, attached claims and attached drawings. In the following figures, similar numerals represent similar features in the various views. It should be noted that the features and components in these drawings, which illustrate views of embodiments of the present invention, unless otherwise indicated, are not necessarily drawn to scale.

[0029] A Figura 1A ilustra uma vista seccional ao longo de um eixo longitudinal de uma matriz que compreende um pistão em uma posição retraída de acordo com determinados aspectos da presente invenção;[0029] Figure 1A illustrates a sectional view along a longitudinal axis of a die comprising a piston in a retracted position in accordance with certain aspects of the present invention;

[0030] A Figura 1B ilustra uma vista seccional da matriz mostrada na Figura 1A, com o pistão em uma posição estendida;[0030] Figure 1B illustrates a sectional view of the die shown in Figure 1A, with the piston in an extended position;

[0031] A Figura 1C ilustra uma vista seccional ao longo de um eixo longitudinal de uma matriz que compreende um pistão em uma posição retraída de acordo com determinados aspectos da presente invenção;[0031] Figure 1C illustrates a sectional view along a longitudinal axis of a die comprising a piston in a retracted position in accordance with certain aspects of the present invention;

[0032] A Figura 1D ilustra uma vista seccional da matriz mostrada na Figura 1C, com o pistão em uma posição estendida;[0032] Figure 1D illustrates a sectional view of the die shown in Figure 1C, with the piston in an extended position;

[0033] A Figura 2A ilustra uma vista seccional transversal de um aparelho de extrusão por pistão que mostra as placas de matriz e blocos de pressão de acordo com determinados aspectos da presente invenção;[0033] Figure 2A illustrates a cross-sectional view of a piston extrusion apparatus showing die plates and pressure blocks in accordance with certain aspects of the present invention;

[0034] A Figura 2B ilustra uma vista seccional transversal de um aparelho de extrusão por pistão que mostra as placas de matriz e blocos de pressão de acordo com determinados aspectos da presente invenção;[0034] Figure 2B illustrates a cross-sectional view of a piston extrusion apparatus showing die plates and pressure blocks in accordance with certain aspects of the present invention;

[0035] A Figura 3 ilustra uma vista lateral de um aparelho de extrusão por pistão que mostra as posições relativas das placas de matriz e blocos de pressão e um pistão e cilindros hidráulicos de acordo com determinados aspectos da presente invenção;[0035] Figure 3 illustrates a side view of a piston extrusion apparatus showing the relative positions of die plates and pressure blocks and a piston and hydraulic cylinders in accordance with certain aspects of the present invention;

[0036] A Figura 4A ilustra uma vista seccional da matriz conforme mostrado na Figura 1B ao longo da linha 4A - 4A;[0036] Figure 4A illustrates a sectional view of the matrix as shown in Figure 1B along line 4A - 4A;

[0037] A Figura 4B ilustra uma vista seccional similar conforme mostrado na Figura 4A para uma matriz de acordo com determinados aspectos da presente invenção;[0037] Figure 4B illustrates a similar sectional view as shown in Figure 4A for a matrix in accordance with certain aspects of the present invention;

[0038] A Figura 5 ilustra uma vista transparente de uma matriz que mostra zonas térmicas internas de acordo com determinados aspectos da presente invenção;[0038] Figure 5 illustrates a transparent view of a matrix showing internal thermal zones in accordance with certain aspects of the present invention;

[0039] A Figura 6 ilustra uma vista terminal de um funil de alimentação e matriz de acordo com determinados aspectos da presente invenção;[0039] Figure 6 illustrates an end view of a feed hopper and die in accordance with certain aspects of the present invention;

[0040] A Figura 7 ilustra uma vista transparente de um aparelho de extrusão por pistão que mostra as posições relativas de um funil de alimentação, uma matriz e duas mesas de acabamento de acordo com determinados aspectos da presente invenção; e[0040] Figure 7 illustrates a transparent view of a piston extrusion apparatus showing the relative positions of a feed hopper, a die and two finishing tables in accordance with certain aspects of the present invention; It is

[0041] A Figura 8 ilustra uma vista em perspectiva de uma primeira mesa de acabamento de um aparelho de extrusão por pistão de acordo com determinados aspectos da presente invenção.[0041] Figure 8 illustrates a perspective view of a first finishing table of a piston extrusion apparatus in accordance with certain aspects of the present invention.

DESCRIÇÃO DETALHADADETAILED DESCRIPTION

[0042] Na descrição a seguir, a presente invenção é apresentada no contexto de várias modalidades alternativas e implementações que envolvem sistemas e métodos para a produção de painéis largos finos de polímeros de peso molecular ultraelevado (UHMW) que têm uma grande relação entre eixos definida por uma espessura de igual a ou menos de 1,0 polegada (2,5 cm), tal como menos de 0,75 polegada (1,9 cm) ou menos de 0,5 polegada (1,27 cm), e uma largura de 40 polegadas (100 cm) ou maior, tal como 54 polegadas (136,16 cm) ou até 66 polegadas (167,64 cm). São descritos aparelhos de extrusão de pistão únicos e métodos que otimizam a distribuição de uma resina polimérica granular em uma extremidade de entrada de uma matriz e fornecem forças de resfriamento e compressão uniformes sobre o extrudado após a saída de uma extremidade de saída da matriz, deste modo, produzindo painéis que têm uma espessura consistente e excelentes características de desempenho mais economicamente e em maior volume do que tem sido possível até então.[0042] In the following description, the present invention is presented in the context of various alternative embodiments and implementations involving systems and methods for producing thin wide panels of ultra-high molecular weight (UHMW) polymers that have a large defined axis ratio by a thickness of equal to or less than 1.0 inch (2.5 cm), such as less than 0.75 inch (1.9 cm) or less than 0.5 inch (1.27 cm), and a width of 40 inches (100 cm) or greater, such as 54 inches (136.16 cm) or up to 66 inches (167.64 cm). Unique piston extrusion apparatus and methods are described that optimize the distribution of a granular polymer resin at an inlet end of a die and provide uniform cooling and compression forces on the extrudate after exiting an outlet end of the die, thereby mode, producing panels that have a consistent thickness and excellent performance characteristics more economically and in greater volume than has previously been possible.

[0043] Vários aspectos do aparelho de extrusão por pistão podem ser ilustrados com referência a uma ou mais implementações exemplificativas. Conforme usado aqui, o termo "exemplificativa" significa "servir como exemplo, caso ou ilustração", e não deve necessariamente ser interpretado como preferido ou vantajoso em relação a outras variações dos aparelhos, sistemas ou métodos descritos aqui. Além disso, a palavra "que compreende", conforme usado aqui, significa "incluindo, porém sem limitações".[0043] Various aspects of the piston extrusion apparatus can be illustrated with reference to one or more exemplary implementations. As used herein, the term "exemplary" means "to serve as an example, case or illustration", and should not necessarily be construed as preferred or advantageous over other variations of the apparatus, systems or methods described herein. Furthermore, the word "comprising" as used herein means "including, but not limited to."

[0044] Vários aspectos do aparelho de extrusão por pistão podem ser ilustrados ao descrever componentes que são acoplados, conectados e/ou unidos. Conforme usado aqui, os termos "acoplado", "preso" e/ou "unido"são usados de forma alternada para indicar uma conexão direta entre dois componentes ou, quando apropriado, uma conexão indireta entre si através de componentes intermediários ou intervenientes. Em contraste, quando um componente é dito como sendo "diretamente acoplado", "diretamente conectado" e/ou "diretamente unido" a outro componente, não há elementos intervenientes mostrados nos ditos exemplos.[0044] Various aspects of the piston extrusion apparatus can be illustrated by describing components that are coupled, connected and/or joined together. As used herein, the terms "coupled", "attached" and/or "joined" are used interchangeably to indicate a direct connection between two components or, where appropriate, an indirect connection to each other through intermediate or intervening components. In contrast, when a component is said to be "directly coupled", "directly connected" and/or "directly joined" to another component, there are no intervening elements shown in said examples.

[0045] Termos relativos, tais como "mais abaixo" ou "inferior" e "mais acima" ou "superior" podem ser usados aqui para descrever a relação entre um elemento e outro elemento ilustrado nos desenhos. Deve ser entendido que os termos relativos se destinam a abranger diferentes orientações de aspectos do aparelho de extrusão por pistão, além da orientação representada nos desenhos. A título de exemplo, se os aspectos do aparelho de extrusão por pistão mostrados nos desenhos são virados, os elementos descritos como estando no lado "inferior" dos outros elementos estariam, então orientados, ao lado "superior" dos outros elementos, conforme mostrado no desenho relevante. O termo "inferior" pode, portanto, abranger tanto a orientação "inferior" como "superior", dependendo da orientação particular do desenho.[0045] Relative terms such as "lower" or "lower" and "higher" or "higher" may be used here to describe the relationship between one element and another element illustrated in the drawings. It should be understood that relative terms are intended to encompass different orientations of aspects of the piston extrusion apparatus in addition to the orientation depicted in the drawings. By way of example, if the aspects of the piston extrusion apparatus shown in the drawings are turned, the elements described as being on the "lower" side of the other elements would then be oriented to the "higher" side of the other elements, as shown in relevant design. The term "inferior" may therefore encompass both "inferior" and "superior" orientation, depending on the particular orientation of the drawing.

[0046] Também deve ser notado que, conforme usado aqui e nas reivindicações anexas, as formas no singular "um", "uma", "o" e "a" incluem as referências no plural, a menos que o contexto dite claramente o contrário. Assim, por exemplo, referência a "um funil", "uma mesa de acabamento" ou "um tubo de alimentação" é uma referência a um ou mais de cada um e seus equivalentes conhecidos por aqueles versados na técnica e assim por diante. A menos que definido de outra maneira, todos os termos técnicos e científicos usados aqui têm os mesmos significados conforme comumente entendido por aqueles versados na técnica.[0046] It should also be noted that, as used herein and in the appended claims, the singular forms "a", "an", "the" and "a" include plural references unless the context clearly dictates the contrary. Thus, for example, reference to "a hopper", "a finishing table" or "a feed tube" is a reference to one or more of each and their equivalents known to those skilled in the art, and so on. Unless otherwise defined, all technical and scientific terms used herein have the same meanings as commonly understood by those skilled in the art.

[0047] É um objetivo principal da presente invenção fornecer um novo método e aparelho para a extrusão contínua de resinas poliméricas UHMW como painéis que têm uma espessura igual ou menor do que 1,0 polegada (2,5 cm) e uma largura de 40 polegadas (100 cm) ou maior. O comprimento dos painéis extrudados pode variar e pode ser determinado conforme necessário, tal como definido por uma configuração de produto final específica, local de armazenamento ou método de envio.[0047] It is a primary object of the present invention to provide a new method and apparatus for the continuous extrusion of UHMW polymeric resins as panels having a thickness equal to or less than 1.0 inch (2.5 cm) and a width of 40 inches (100 cm) or larger. The length of extruded panels may vary and can be determined as needed, as defined by a specific end product configuration, storage location or shipping method.

[0048] Com referência agora aos desenhos, as modalidades do aparelho de extrusão por pistão da presente invenção são mostradas nas Figura 1-8. As Figuras 1A - 1D ilustram vistas seccionais transversais de uma matriz 10 e de um pistão alternado 18. Conforme mostrado na Figura 1A, a matriz 10 compreende uma placa superior 72 e uma placa inferior 74 que definem uma abertura de matriz 15 que tem uma extremidade de entrada 14 e uma extremidade de saída 16. Um pistão alternado 18 pode ser posicionado próximo da extremidade de entrada 14 da matriz 10, antes de uma entrada de resina 32 de um funil de alimentação 30 que está posicionado próximo da extremidade de entrada 14 da matriz 10. O pistão 18 pode ter uma cabeça de pistão de formato retangular 19, a qual pode produzir um movimento de vaivém ao longo de um eixo longitudinal 100 coincidente com as abertura da matriz 15. Cargas de uma resina polimérica granular podem ser distribuídas do funil de alimentação 30 para a entrada de resina 32 antes do pistão retraído 18. De acordo com determinados aspectos da invenção, o funil de alimentação 30 também pode compreender um tubo de alimentação 34 ou calha a qual conecta uma extremidade inferior do funil de alimentação 30 à entrada de resina 32.[0048] Referring now to the drawings, embodiments of the piston extrusion apparatus of the present invention are shown in Figure 1-8. Figures 1A - 1D illustrate cross-sectional views of a die 10 and a reciprocating piston 18. As shown in Figure 1A, the die 10 comprises an upper plate 72 and a lower plate 74 defining a die opening 15 having an end input end 14 and an output end 16. A reciprocating piston 18 may be positioned near the input end 14 of the die 10, before a resin inlet 32 of a feed hopper 30 which is positioned near the input end 14 of the die 10. The piston 18 may have a rectangular shaped piston head 19, which may produce a back and forth movement along a longitudinal axis 100 coincident with the openings of the die 15. Charges of a granular polymer resin may be distributed from the feed hopper 30 for resin inlet 32 before the retracted piston 18. In accordance with certain aspects of the invention, the feed hopper 30 may also comprise a feed tube 34 or chute to which a lower end of the feed hopper 30 connects. to the resin inlet 32.

[0049] Conforme mostrado na Figura 1B, o pistão 18 pode alternar para uma posição estendida dentro da abertura da matriz para compactar a carga de resina polimérica granular e avançar a carga compactada através de uma série de zonas térmicas 50 na matriz 10, de onde ela pode sair de uma extremidade de saída 16 da matriz 10. As várias zonas térmicas 50 na matriz 10 podem ser esfriadas ou aquecidas. Por exemplo, as zonas térmicas 50 à esquerda da entrada de resina 32 (isto é, em direção à extremidade de entrada 14 da matriz) podem ser resfriadas para evitar que a resina granular derreta e/ou oxide antes de compactação e extração do ar em excesso, enquanto aquelas à direita da entrada de resina 32 (isto é, em direção à extremidade de saída 16 da matriz) podem ser aquecidas. Além disso, as zonas térmicas 50 à direita da entrada de resina 32 podem ser diferencialmente aquecidas, de modo que um gradiente ou curva de aquecimentos dissimilares seja aplicada à resina polimérica à medida que ela progride através da abertura da matriz para a saída da matriz 16. A temperatura das zonas térmicas 50 na saída da matriz 16 ou próximo da mesma pode estar em ou acima da temperatura de fusão cristalina da resina polimérica.[0049] As shown in Figure 1B, the piston 18 may alternate to an extended position within the die opening to compact the charge of granular polymer resin and advance the compacted charge through a series of thermal zones 50 in the die 10, from where it may exit an outlet end 16 of the die 10. The various thermal zones 50 in the die 10 may be cooled or heated. For example, thermal zones 50 to the left of the resin inlet 32 (i.e., toward the inlet end 14 of the die) may be cooled to prevent the granular resin from melting and/or oxidizing prior to compaction and air extraction in excess, while those to the right of the resin inlet 32 (i.e. towards the outlet end 16 of the die) can be heated. Furthermore, thermal zones 50 to the right of the resin inlet 32 may be differentially heated so that a gradient or curve of dissimilar heating is applied to the polymeric resin as it progresses through the die opening to the die outlet 16. The temperature of thermal zones 50 at or near the outlet of die 16 may be at or above the crystalline melting temperature of the polymer resin.

[0050] É mostrada nas Figuras 1C e 1D uma configuração alternativa ao funil de alimentação 30 e a entrada de resina 32. A Figura 1C mostra a placa superior 72 e a placa inferior 74 que definem a abertura da matriz 15 que tem uma extremidade de entrada 14 e uma extremidade de saída 16, em que o funil de alimentação 30 e a entrada de resina 32 estão posicionados muito próximo da extremidade de entrada 14 da matriz. Um pistão alternado 18 pode ser posicionado antes da entrada de resina 32. A Figura 1D mostra o pistão 18 e cabeça de pistão 19 em uma posição estendida que produziu um movimento de vaivém ao longo de um eixo longitudinal 100 coincidente com a abertura da matriz 15. Cargas de uma resina polimérica granular distribuídas do funil de alimentação 30 para a entrada de resina 32 antes do pistão retraído 18 são agora empurradas para dentro da abertura da matriz e através da matriz para a extremidade de saída 16 da matriz.[0050] An alternative configuration of the feed hopper 30 and the resin inlet 32 is shown in Figures 1C and 1D. Figure 1C shows the upper plate 72 and the lower plate 74 that define the opening of the die 15 that has an end of inlet 14 and an outlet end 16, wherein the feed hopper 30 and resin inlet 32 are positioned in close proximity to the inlet end 14 of the die. A reciprocating piston 18 may be positioned before the resin inlet 32. Figure 1D shows the piston 18 and piston head 19 in an extended position that produced a back-and-forth movement along a longitudinal axis 100 coincident with the opening of the die 15 Charges of a granular polymeric resin distributed from the feed hopper 30 to the resin inlet 32 before the retracted piston 18 are now pushed into the die opening and through the die to the outlet end 16 of the die.

[0051] Também é mostrado na Figura 1D um isolamento térmico (80, 82) em cada uma das placas superior e inferior (72, 74) da matriz. O isolamento térmico (80, 82) separa, em geral, as zonas térmicas 50 da matriz, de modo que as regiões de resfriamento e as regiões de aquecimento permaneçam separadas. Por exemplo, conforme mostrado na Figura 1D, o isolamento térmico 80 na placa superior 72 pode compreender uma parte da placa superior 72 que foi removida, de modo que a região seja exposta ao ar ambiente. Da mesma forma, o isolamento térmico 82 na placa inferior 74 pode compreender uma parte da placa inferior 74 que foi removida, de modo que a região seja exposta ao ar ambiente. Alternativamente, o isolamento térmico pode compreender uma parte das placas superior e/ou inferior (72, 74) que foi substituída por um material diferente, tal como um material não condutor ou compósito de alta temperatura, o qual pode isolar as várias regiões térmicas. Além disso, o isolamento térmico pode simplesmente compreender uma ou mais das zonas térmicas (50) que são mantidas em uma temperatura neutra constante tal como, por exemplo, a temperatura ambiente.[0051] Also shown in Figure 1D is a thermal insulation (80, 82) on each of the upper and lower plates (72, 74) of the matrix. Thermal insulation (80, 82) generally separates the thermal zones 50 of the matrix so that the cooling regions and heating regions remain separate. For example, as shown in Figure 1D, the thermal insulation 80 in the top plate 72 may comprise a portion of the top plate 72 that has been removed so that the region is exposed to ambient air. Likewise, the thermal insulation 82 in the bottom plate 74 may comprise a portion of the bottom plate 74 that has been removed so that the region is exposed to ambient air. Alternatively, the thermal insulation may comprise a portion of the top and/or bottom plates (72, 74) that has been replaced with a different material, such as a non-conductive material or high temperature composite, which can insulate the various thermal regions. Furthermore, the thermal insulation may simply comprise one or more thermal zones (50) that are maintained at a constant neutral temperature such as, for example, ambient temperature.

[0052] Conforme mostrado na Figura 2A, as placas da matriz (72, 74) do aparelho de extrusão por pistão podem ser intercaladas entre os blocos de pressão superior 102 e inferior 104. Estes blocos de pressão (102, 104) podem ajudar a manter as placas de matriz (72, 74) em uma posição constante independente da pressão interna exercida na abertura da matriz (isto é, resistir às forças externas que podem causar arqueamento das placas no meio, as quais podem produzir um painel que é mais grosso no meio). Para a produção de painéis que não são muito largos, tal como menos de 24 polegadas (60,96 cm) de largura e/ou geralmente mais espessos do que a presente invenção, tal como cerca de 2 polegadas (5,08 cm) de espessura ou mais, os blocos de pressão (102, 104) podem conferir resistência suficiente para se opor às pressões internas que provocam o arqueamento das placas da matriz (72, 74). Contudo, conforme será discutido abaixo, mesmo blocos de pressão muito grandes (102, 104) podem não conferir resistência suficiente a tal pressão interna durante a produção das chapas finas e largas da presente invenção.[0052] As shown in Figure 2A, the die plates (72, 74) of the piston extrusion apparatus can be sandwiched between the upper pressure blocks 102 and lower 104. These pressure blocks (102, 104) can help to maintain the die plates (72, 74) in a constant position independent of the internal pressure exerted on the die opening (i.e., resist external forces that can cause bowing of the plates in the middle, which can produce a panel that is thicker in the middle). For the production of panels that are not very wide, such as less than 24 inches (60.96 cm) wide and/or generally thicker than the present invention, such as about 2 inches (5.08 cm) wide thickness or more, the pressure blocks (102, 104) can provide sufficient strength to oppose the internal pressures that cause the matrix plates (72, 74) to bow. However, as will be discussed below, even very large pressure blocks (102, 104) may not provide sufficient resistance to such internal pressure during the production of the thin and wide sheets of the present invention.

[0053] Também são mostrados na Figura 2A os pinos tensores 550 que podem ser usados para manter as placas de matriz (72, 74) e os blocos de pressão (102, 104) em posição uns em relação aos outros e uma base de suporte 120. Embora um conjunto de duas fileiras de pinos tensores 550 seja mostrado em ambos os lados da abertura da matriz, qualquer número de fileiras de pinos tensores 550 pode ser incluído, tal como uma única fileira em cada lado da abertura da matriz. Além disso, qualquer número de pinos tensores 550 pode ser incluído em cada fileira tal como, por exemplo, 2 a 8 pinos tensores 550. A posição de cada fileira de pinos tensores também pode ser variada, de modo que o espaço entre as fileiras (575) e na borda dos blocos de pressão (585) possa ser variada. Tais variações, isto é, o número e as posições dos pinos tensores, podem depender do comprimento, largura e espessura da abertura da matriz.[0053] Also shown in Figure 2A are tension pins 550 that can be used to hold the die plates (72, 74) and pressure blocks (102, 104) in position relative to each other and a support base 120. Although a set of two rows of tension pins 550 are shown on both sides of the die opening, any number of rows of tension pins 550 may be included, such as a single row on each side of the die opening. Furthermore, any number of tension pins 550 may be included in each row such as, for example, 2 to 8 tension pins 550. The position of each row of tension pins may also be varied, so that the space between the rows ( 575) and on the edge of the pressure blocks (585) can be varied. Such variations, that is, the number and positions of tension pins, may depend on the length, width and thickness of the die opening.

[0054] Conforme indicado acima com referência às Figuras 1A-1D, a matriz compreende várias zonas térmicas 50 que podem ser esfriadas, tal como próximo da extremidade de entrada 14 da matriz, ou aquecidas, tal como a região entre a entrada de resina 32 e a extremidade de saída 16 da matriz. Vários meios para esfriar ou aquecer estas várias zonas térmicas 50 são possíveis. Por exemplo, conforme mostrado na Figura 2A, ranhuras 55 podem ser usinadas nos blocos de pressão superior e inferior (102, 104). Estas ranhuras 55 podem ser dimensionadas para reter aquecedores de cartucho ou resfriadores que podem ser usados para fornecer aquecimento ou resfriamento às zonas térmicas da matriz. Os aquecedores de cartucho ou resfriadores podem contatar, ou podem ser parcialmente inseridos, em uma face das placas de matriz (72, 74) que é oposta à abertura da matriz (15). Estas ranhuras 55 podem ser espaçadas ao longo da largura da abertura da matriz 15 e podem ser preenchidas com aquecedores de cartucho ou resfriadores que podem ser controlados independentemente para fornecer um gradiente ou curva térmica ao longo da largura da abertura ou podem ser ligados em grupos ou todos juntos para fornecer uma temperatura constante em toda ou parte da largura da matriz.[0054] As indicated above with reference to Figures 1A-1D, the die comprises several thermal zones 50 that can be cooled, such as near the inlet end 14 of the die, or heated, such as the region between the resin inlet 32 and the output end 16 of the die. Various means for cooling or heating these various thermal zones 50 are possible. For example, as shown in Figure 2A, grooves 55 can be machined in the upper and lower pressure blocks (102, 104). These slots 55 may be sized to hold cartridge heaters or coolers that may be used to provide heating or cooling to the thermal zones of the die. The cartridge heaters or coolers may contact, or may be partially inserted into, a face of the die plates (72, 74) that is opposite the die opening (15). These slots 55 may be spaced along the width of the die opening 15 and may be filled with cartridge heaters or coolers that may be independently controlled to provide a thermal gradient or curve across the width of the opening or may be wired in groups or all together to provide a constant temperature across all or part of the width of the die.

[0055] Conforme indicado na Figura 1A, as zonas térmicas também podem abranger o comprimento da abertura da matriz (ao longo do eixo longitudinal 100, consulte Figura 1A). Como tal, as ranhuras 55 podem ser preenchidas com aquecedores de cartuchos ou resfriadores que podem abranger o comprimento da abertura da matriz e podem ser independentemente controlados para fornecer um gradiente ou curva térmica ao longo do comprimento da abertura ou podem ser ligados em grupos ou todos juntos para fornecer uma temperatura constante ao longo de todo ou parte do comprimento da matriz. Em geral, resfriamento por qualquer meio é empregado apenas próximo da extremidade de entrada da matriz, tal como próximo da entrada de resina 32, e o aquecimento por qualquer meio é empregado em todo o restante da matriz, tal como em toda a região após a entrada de resina e até, e incluindo, a extremidade de saída 16 da matriz.[0055] As indicated in Figure 1A, thermal zones can also span the length of the die opening (along the longitudinal axis 100, see Figure 1A). As such, the slots 55 may be filled with cartridge heaters or coolers that may span the length of the die opening and may be independently controlled to provide a thermal gradient or curve along the length of the opening or may be wired in groups or all together to provide a constant temperature along all or part of the length of the die. In general, cooling by any means is employed only near the inlet end of the die, such as near the resin inlet 32, and heating by any means is employed throughout the remainder of the die, such as throughout the region after the die. resin inlet and up to and including the outlet end 16 of the die.

[0056] Assim, de acordo com determinados aspectos da invenção, as zonas térmicas 50 à frente ou em proximidade com a entrada de resina 32, ou antes de um isolamento térmico (80, 82 da Figura 1D), podem ser esfriadas, tal como por água ou linhas de refrigerante através das placas superior e inferior (consulte 72, 74 da Figura 1D) ou por resfriadores de cartucho ou resfriadores de água instalados em ranhuras usinadas 55 nos blocos de pressão (consulte 102, 104 na Figura 2A) ou por resfriadores de cartucho ou resfriadores de água instalados em ranhuras usinadas nas placas de matrizes superior e inferior (consulte 72, 74 na Figura 2B) ou qualquer combinação dos mesmos. Tal resfriamento é, em geral, feito para evitar o aquecimento da abertura da matriz e do pistão, de modo que a resina polimérica não seja fundida e/ou oxidada na entrada da abertura da matriz e antes que desaeração e compressão da resina possam ocorrer. Assim, o resfriamento é, em geral, em uma temperatura abaixo da temperatura de fusão cristalina da resina polimérica.[0056] Thus, according to certain aspects of the invention, thermal zones 50 in front of or in proximity to the resin inlet 32, or before a thermal insulation (80, 82 of Figure 1D), can be cooled, such as by water or coolant lines through the top and bottom plates (see 72, 74 of Figure 1D) or by cartridge coolers or water coolers installed in machined grooves 55 in the pressure blocks (see 102, 104 in Figure 2A) or by cartridge coolers or water coolers installed in slots machined in the upper and lower die plates (see 72, 74 in Figure 2B) or any combination thereof. Such cooling is generally done to prevent heating of the die opening and piston so that the polymeric resin is not melted and/or oxidized at the entrance to the die opening and before deaeration and compression of the resin can occur. Thus, cooling is generally at a temperature below the crystalline melting temperature of the polymer resin.

[0057] As zonas térmicas 50 após a entrada de resina 32, ou após o isolamento térmico (80, 82 da Figura 1D), podem ser aquecidas para temperaturas em ou acima da temperatura de fusão cristalina da resina polimérica. O aquecimento pode ser através de dutos nas placas superior e inferior (consulte 72, 74 da Figura 1D), ou por aquecedores de cartucho ou similar instalados nas ranhuras 55 usinadas nos blocos de pressão (consulte 102, 104 na Figura 2A) ou por aquecedores de cartucho ou similar instalados em ranhuras usinadas nas placas de matrizes superior e inferior (consulte 72, 74 na Figura 2B) ou qualquer combinação dos mesmos. Tal aquecimento pode ser feito em um gradiente ao longo do eixo longitudinal (100 da Figura 1A) da abertura da matriz, tal como em duas ou mais zonas térmicas, e pode variar ao longo da largura da abertura da matriz, tal como aquecimento próximo das bordas da abertura da matriz que é diferente do aquecimento no meio da abertura da matriz. Estas zonas térmicas aquecidas são, em geral, empregadas para aquecer a matriz e fundir a resina polimérica de modo a transformá-la no formato da matriz. O painel polimérico, em geral, sai da matriz como um extrudado que está em ou acima da temperatura de fusão cristalina da resina polimérica.[0057] Thermal zones 50 after resin input 32, or after thermal insulation (80, 82 of Figure 1D), can be heated to temperatures at or above the crystalline melting temperature of the polymer resin. Heating may be through ducts in the top and bottom plates (see 72, 74 of Figure 1D), or by cartridge heaters or similar installed in slots 55 machined in the pressure blocks (see 102, 104 in Figure 2A), or by heaters cartridge or similar installed in slots machined in the upper and lower die plates (see 72, 74 in Figure 2B) or any combination thereof. Such heating may be done in a gradient along the longitudinal axis (100 of Figure 1A) of the die opening, such as in two or more thermal zones, and may vary along the width of the die opening, such as heating near the edges of the die opening which is different from heating in the middle of the die opening. These heated thermal zones are generally used to heat the matrix and melt the polymer resin to transform it into the shape of the matrix. The polymer panel generally exits the die as an extrudate that is at or above the crystalline melting temperature of the polymer resin.

[0058] Vários meios para aquecer ou esfriar as zonas térmicas são possíveis e estão dentro do escopo da presente invenção. Conforme mostrado nas Figuras 1A-1D, 4A, 4B e 5, as zonas térmicas podem ser dutos nas placas da matriz (72, 74) que abrangem a largura da abertura da matriz. Alternativamente, e conforme mostrado na Figura 2A, as zonas térmicas podem incluir ranhuras usinadas nos blocos de pressão superior e inferior (102, 104) que contatam as placas de matriz superior e inferior (72, 74) em uma face oposta à abertura da matriz 15. Pequenas aberturas também podem ser usinadas nas placas de matriz superior e inferior (72, 74), conforme mostrado na Figura 2A, as quais podem receber uma pequena parte dos aquecedores de cartucho ou resfriadores. Alternativamente, e conforme mostrado nas Figuras 2B e 3, as zonas térmicas podem incluir ranhuras ou canais usinados nas placas de matriz superior e inferior (72, 74) em uma face oposta à abertura da matriz. Em qualquer uma das configurações descritas, vários meios e aparelhos tais como, por exemplo, aquecedores de cartucho, resfriadores, linhas de fluido e combinações dos mesmos que possam fornecer aquecimento e/ou resfriamento às placas de matriz (72, 74) e/ou à abertura de matriz 15 são previstos e estão dentro do escopo da presente invenção.[0058] Various means for heating or cooling thermal zones are possible and are within the scope of the present invention. As shown in Figures 1A-1D, 4A, 4B and 5, the thermal zones may be ducts in the die plates (72, 74) that span the width of the die opening. Alternatively, and as shown in Figure 2A, the thermal zones may include slots machined into the upper and lower pressure blocks (102, 104) that contact the upper and lower die plates (72, 74) on a face opposite the die opening. 15. Small openings can also be machined in the upper and lower die plates (72, 74), as shown in Figure 2A, which can receive a small portion of the cartridge heaters or coolers. Alternatively, and as shown in Figures 2B and 3, the thermal zones may include slots or channels machined into the upper and lower die plates (72, 74) on a face opposite the die opening. In any of the described configurations, various means and apparatus such as, for example, cartridge heaters, coolers, fluid lines and combinations thereof that can provide heating and/or cooling to the die plates (72, 74) and/or to the die opening 15 are provided for and are within the scope of the present invention.

[0059] Será entendido que as temperaturas das várias zonas térmicas da matriz são ajustadas para aquecer a resina polimérica para uma temperatura em ou acima da temperatura de fusão cristalina da resina polimérica ou para esfriar a resina polimérica para uma temperatura abaixo da temperatura de fusão cristalina da resina polimérica. Como tal, o perfil de temperatura da matriz pode depender da resina polimérica específica escolhida para extrusão. Também deve ser entendido que as temperaturas citadas acima, salvo indicação em contrário, são temperaturas da matriz em distinção às temperaturas do material e que estas temperaturas da matriz terão relação direta com, e dependem, da seção transversal do perfil a ser extrudado.[0059] It will be understood that the temperatures of the various thermal zones of the matrix are adjusted to heat the polymeric resin to a temperature at or above the crystalline melting temperature of the polymeric resin or to cool the polymeric resin to a temperature below the crystalline melting temperature of polymer resin. As such, the temperature profile of the die may depend on the specific polymer resin chosen for extrusion. It should also be understood that the temperatures cited above, unless otherwise indicated, are die temperatures as distinguished from material temperatures and that these die temperatures will have a direct relationship with, and depend on, the cross-section of the profile to be extruded.

[0060] Por exemplo, uma região térmica resfriada próximo da extremidade de entrada, ou antes de um isolamento térmico, pode ser qualquer temperatura abaixo da temperatura de fusão cristalina da resina polimérica. Uma região térmica aquecida após a entrada de resina, ou após um isolamento térmico, pode incluir várias zonas térmicas que aquecem as placas da matriz para uma temperatura em ou acima da temperatura de fusão cristalina tal como, por exemplo, cerca de 300 °C a cerca de 420 °C. Pode-se tomar cuidado para assegurar que as temperaturas das várias zonas térmicas não excedam o ponto de degradação da resina polimérica a qual é, em geral, acima de 500 °F (260 °C) para a maioria das resinas poliméricas UHMW.[0060] For example, a thermal cooled region near the inlet end, or before a thermal insulation, can be any temperature below the crystalline melting temperature of the polymer resin. A heated thermal region after resin input, or after thermal insulation, may include a plurality of thermal zones that heat the die plates to a temperature at or above the crystalline melting temperature such as, for example, about 300°C at about 420°C. Care can be taken to ensure that the temperatures of the various thermal zones do not exceed the degradation point of the polymeric resin which is generally above 500°F (260°C) for most UHMW polymeric resins.

[0061] Um número exemplificativo de zonas térmicas e faixas de temperatura em cada zona térmica é a seguinte para uma resina de polietileno UHMW (UHMW-PE) que tem uma temperatura de fusão cristalina entre 266 °F (130 °C) e 277 °F (136,11 °C): Várias zonas térmicas ao longo do eixo longitudinal da abertura da matriz que incluem: (a) antes do isolamento térmico, abaixo de 260 °F (126,67 °C), em geral abaixo de 200 °F (93,33 °C) (b) após o isolamento térmico, 300 °F (148,89 °C) a 320 °F (160 °C) (c) região intermediária, 330 °F (165,56 °C) a 420 °F (215,56 °C) (d) região de saída, 300 °F (148,89 °C) a 350 °F (176,67 °C). Além disso, em direção à região de saída, a temperatura próxima às bordas da matriz (próximo das porções laterais 76, consulte Figura 5) pode ser maior do que a região mediana (isto é, no centro da matriz) para evitar que a resina polimérica venha a aderir durante uma interrupção ou reinicialização e impedir que o extrudado se prenda às bordas do painel em virtude das forças de atrito.[0061] An exemplary number of thermal zones and temperature ranges in each thermal zone is as follows for a UHMW polyethylene resin (UHMW-PE) that has a crystalline melting temperature between 266°F (130°C) and 277° F (136.11 °C): Various thermal zones along the longitudinal axis of the die opening that include: (a) before thermal insulation, below 260 °F (126.67 °C), generally below 200 °F (93.33 °C) (b) after thermal insulation, 300 °F (148.89 °C) to 320 °F (160 °C) (c) intermediate region, 330 °F (165.56 ° C) at 420°F (215.56°C) (d) outlet region, 300°F (148.89°C) to 350°F (176.67°C). Furthermore, toward the exit region, the temperature near the edges of the die (near the side portions 76, see Figure 5) may be higher than the middle region (i.e., in the center of the die) to prevent the resin from polymer may adhere during an interruption or restart and prevent the extrudate from sticking to the edges of the panel due to frictional forces.

[0062] Por exemplo, e com referência às Figuras 3 e 5, a zona térmica (a) pode compreender linhas de água 45 e dutos ou aberturas (50A), as zonas térmicas (b) e (c) podem compreender dutos ou aberturas (50B), enquanto a zona térmica (d) pode compreender dutos ou aberturas (50C). Uma vez que os dutos ou aberturas (50C) correm paralelas ao eixo longitudinal da abertura da matriz (consulte 100 da Figura 1A), o aquecimento pode variar ao longo da largura da abertura da matriz próxima da extremidade de saída 16.[0062] For example, and with reference to Figures 3 and 5, the thermal zone (a) may comprise water lines 45 and ducts or openings (50A), the thermal zones (b) and (c) may comprise ducts or openings (50B), while the thermal zone (d) may comprise ducts or openings (50C). Since the ducts or openings (50C) run parallel to the longitudinal axis of the die opening (see 100 of Figure 1A), heating can vary across the width of the die opening near the outlet end 16.

[0063] A resina polimérica granular empregada aqui pode compreender uma resina polimérica de peso molecular ultraelevado (UHMW), tal como polietileno, politetrafluoroetileno, poliamidoimida, poliamida (náilon, Kevlar), poliacetal (polioximetileno), tereftalato de polietileno ou tereftalato de polibutileno. De preferência, a resina polimérica granular pode compreender um polietileno UHMW ou politetrafluoroetileno.[0063] The granular polymer resin employed here may comprise an ultra-high molecular weight (UHMW) polymer resin, such as polyethylene, polytetrafluoroethylene, polyamidoimide, polyamide (nylon, Kevlar), polyacetal (polyoxymethylene), polyethylene terephthalate or polybutylene terephthalate. Preferably, the granular polymer resin may comprise a UHMW polyethylene or polytetrafluoroethylene.

[0064] Além disso, a resina polimérica UHMW pode compreender aditivos adicionais tais como, por exemplo, corantes e pigmentos, antioxidantes, estabilizantes de UV, estabilizantes térmicos, agentes de nucleação e clarificantes, lubrificantes, materiais condutores de eletricidade, materiais enchimento e outros materiais de reforço e combinações dos mesmos. As quantidades de tais aditivos são, em geral, pequenas, tal como até 5 % em peso ou entre 0,1 % em peso e 3 % em peso. Lubrificantes exemplificativos incluem ceras e óleos, tais como óleos de silicone. Os lubrificantes podem reduzir o coeficiente de atrito e/ou adicionar propriedades de liberação, e também podem aumentar o brilho do produto final. Por exemplo, o óleo de polidimetilsiloxano a 2 % em peso adicionado a uma resina de polietileno UHMW produziu um painel com um brilho entre 22 e 30, conforme medido por um medidor de brilho de 60°.[0064] Furthermore, the UHMW polymeric resin may comprise additional additives such as, for example, dyes and pigments, antioxidants, UV stabilizers, thermal stabilizers, nucleating and clarifying agents, lubricants, electrically conductive materials, filler materials and others. reinforcing materials and combinations thereof. The amounts of such additives are generally small, such as up to 5% by weight or between 0.1% by weight and 3% by weight. Exemplary lubricants include waxes and oils, such as silicone oils. Lubricants can reduce the coefficient of friction and/or add release properties, and can also increase the shine of the final product. For example, 2 wt % polydimethylsiloxane oil added to a UHMW polyethylene resin produced a panel with a gloss between 22 and 30, as measured by a 60° gloss meter.

[0065] Além disso, nos casos em que a resina polimérica é uma resina polimérica não semicristalina, tal como resinas de poliéster ou policarbonato, as temperaturas de aquecimento podem ser temperaturas acima da temperatura de fusão da resina e as temperaturas de resfriamento podem ser temperaturas abaixo da temperatura de fusão da resina. Como tal, embora tenham sido discutidas determinadas resinas semicristalinas e temperaturas, uma variedade de outras resinas pode ser transformada em painéis usando o aparelho e métodos descritos aqui. Estas outras resinas podem incluir pelo menos resinas não semicristalinas, tais como poliésteres ou policarbonatos, ou resinas semicristalinas, tais como poliolefinas, ou resinas altamente cristalinas, tais como policetonas. Em determinados casos, as resinas as quais podem fundir e fluir na ausência de aditivos podem ainda encontrar utilidade no aparelho e métodos descritos aqui quando são suplementadas com fibras ou são altamente reticuladas.[0065] Furthermore, in cases where the polymer resin is a non-semicrystalline polymer resin, such as polyester or polycarbonate resins, the heating temperatures may be temperatures above the melting temperature of the resin and the cooling temperatures may be temperatures below the melting temperature of the resin. As such, although certain semicrystalline resins and temperatures have been discussed, a variety of other resins can be formed into panels using the apparatus and methods described herein. These other resins may include at least non-semicrystalline resins, such as polyesters or polycarbonates, or semi-crystalline resins, such as polyolefins, or highly crystalline resins, such as polyketones. In certain cases, resins which can melt and flow in the absence of additives may still find use in the apparatus and methods described herein when they are supplemented with fibers or are highly cross-linked.

[0066] A combinação de temperatura das várias zonas térmicas da matriz e da pressão exercida sobre a resina polimérica pela ação do pistão pode se combinar para amolecer e fundir a resina polimérica de modo que ela possa se tornar uma massa homogênea que tem características similares a massa, em que uma ligação completa é criada entre as cargas sucessivas das partículas poliméricas. Esta massa de resina polimérica pode ser comprimida dentro da abertura da matriz para se conformar ao perfil da abertura da matriz (isto é, formato geralmente retangular).[0066] The combination of temperature of the various thermal zones of the matrix and the pressure exerted on the polymeric resin by the action of the piston can combine to soften and melt the polymeric resin so that it can become a homogeneous mass that has characteristics similar to mass, in which a complete bond is created between the successive charges of the polymer particles. This mass of polymeric resin can be compressed within the die opening to conform to the profile of the die opening (i.e., generally rectangular shape).

[0067] Conforme mostrado na Figura 3, a resina polimérica entra na abertura da matriz através da entrada de resina 32 e é comprimida e empurrada ao longo de um eixo longitudinal (consulte 100 da Figura 1A) para a extremidade de saída 16 da matriz por um pistão 18. O pistão 18 pode ser uma placa que tem uma cabeça de pistão retangular 19 presa a uma extremidade a qual é configurada para produzir um movimento de vaivém entre uma posição retraída e uma posição estendida, conforme descrito acima. O pistão 18 pode ser acionado pelos cilindros hidráulicos 118, cilindros pneumáticos, macacos ou quaisquer outros meios conhecidos na técnica.[0067] As shown in Figure 3, polymer resin enters the die opening through resin inlet 32 and is compressed and pushed along a longitudinal axis (see 100 of Figure 1A) to the outlet end 16 of the die by a piston 18. The piston 18 may be a plate having a rectangular piston head 19 attached to one end which is configured to produce a reciprocating movement between a retracted position and an extended position as described above. The piston 18 can be driven by hydraulic cylinders 118, pneumatic cylinders, jacks or any other means known in the art.

[0068] A cabeça de pistão 19 pode ser menor do que a abertura da matriz (por exemplo, menos espessa e ligeiramente menos larga) para evitar o atrito e a ligação na matriz. Uma placa de limpeza pode ser usada para empurrar a cabeça do pistão 19 contra a superfície inferior da abertura da matriz para evitar que o pistão 18 se eleve e force o ar expelido e forme finos dentro da abertura da câmara (consulte a entrada de resina 32, tubo de alimentação 34 e funil de alimentação 30 da Figura 1A). A seção posterior do pistão 18 a qual é, em geral, exterior à abertura da matriz, também pode ser esfriada com canais de água 45 nas placas de matriz (72, 74) para impedir a oxidação da resina polimérica na interface de carga de pó e evitar a fusão antes de compressão.[0068] The piston head 19 may be smaller than the die opening (e.g., thinner and slightly less wide) to prevent friction and binding in the die. A wiper plate may be used to push the piston head 19 against the bottom surface of the die opening to prevent the piston 18 from lifting and forcing expelled air and forming fines into the chamber opening (see resin inlet 32 , feed tube 34 and feed funnel 30 of Figure 1A). The rear section of the piston 18, which is generally exterior to the die opening, may also be cooled with water channels 45 in the die plates (72, 74) to prevent oxidation of the polymer resin at the powder charge interface. and prevent melting before compression.

[0069] Também são mostradas na Figura 3 várias zonas térmicas que podem aquecer ou esfriar diferentes regiões da matriz e abertura da matriz. Conforme mencionado acima, as regiões da matriz antes do isolamento térmico (80, 82) nas placas superior e inferior (72, 74) da matriz (isto é, à direita do isolamento térmico na Figura 3) podem ser esfriadas. Por exemplo, os canais de água 45 são mostrados na placa de matriz inferior 74 próximo da seção traseira do pistão 18 os quais podem ser, em geral, exteriores à abertura da matriz e são mostrados canais ou aberturas usinadas (50A) próximo da entrada de resina 32, mas antes do isolamento térmico (80, 82). Além disso, as regiões da matriz após o isolamento térmico (80, 82) nas placas superior e inferior (72, 74) da matriz (isto é, à esquerda do isolamento térmico na Figura 3) podem ser aquecidas. Por exemplo, são mostrados canais ou aberturas usinadas que podem correr perpendicularmente ao eixo longitudinal da matriz (50B) e/ou podem correr paralelamente ao eixo longitudinal da matriz (50C). A adição de canais ou aberturas usinadas que correm paralelas ao eixo longitudinal da matriz (50C) pode fornecer uma variedade de esquemas de aquecimento ao longo da largura da matriz, especificamente na saída da matriz.[0069] Also shown in Figure 3 are several thermal zones that can heat or cool different regions of the die and die opening. As mentioned above, regions of the die before the thermal insulation (80, 82) on the top and bottom plates (72, 74) of the die (i.e., to the right of the thermal insulation in Figure 3) can be cooled. For example, water channels 45 are shown in the lower die plate 74 near the rear section of the piston 18 which may generally be exterior to the die opening and machined channels or openings (50A) are shown near the water inlet. resin 32, but before thermal insulation (80, 82). Additionally, regions of the die after thermal insulation (80, 82) on the top and bottom plates (72, 74) of the die (i.e., to the left of the thermal insulation in Figure 3) may be heated. For example, machined channels or openings are shown that may run perpendicular to the longitudinal axis of the die (50B) and/or may run parallel to the longitudinal axis of the die (50C). The addition of machined channels or openings that run parallel to the longitudinal axis of the die (50C) can provide a variety of heating schemes across the width of the die, specifically at the die exit.

[0070] O aparelho de extrusão por pistão da presente invenção pode também compreender camadas compósitas de alta temperatura (310A, 310B) que são intercaladas entre as placas de matriz (72, 74) e os blocos de pressão (102, 104). Estas camadas compósitas de alta temperatura podem atuar como um isolamento térmico e podem ajudar a isolar os blocos de pressão das temperaturas das placas de matriz e, assim, fornecer proteção para os vários componentes de aquecimento/resfriamento. O isolamento térmico também pode acelerar os tempos de inicialização, uma vez que as zonas térmicas atingirão as temperaturas de operação mais rapidamente e poderão reduzir o custo de manutenção das temperaturas de operação (nenhuma energia desperdiçada quando de aquecimento dos blocos de pressão).[0070] The piston extrusion apparatus of the present invention may also comprise high-temperature composite layers (310A, 310B) that are sandwiched between the die plates (72, 74) and the pressure blocks (102, 104). These high temperature composite layers can act as a thermal insulation and can help insulate the pressure blocks from the temperatures of the die plates and thus provide protection for the various heating/cooling components. Thermal insulation can also speed up startup times, as thermal zones will reach operating temperatures more quickly and can reduce the cost of maintaining operating temperatures (no energy wasted when heating pressure blocks).

[0071] Também são mostrados na Figura 3 os pinos tensores 550, os dutos ou ranhuras que podem, por exemplo, passar fluidos ou manter um aquecedor de cartucho/resfriador, respectivamente, e a base 120 que pode suportar o aparelho de extrusão por pistão.[0071] Also shown in Figure 3 are tension pins 550, ducts or slots that can, for example, pass fluids or hold a cartridge heater/cooler, respectively, and base 120 that can support the piston extrusion apparatus. .

[0072] É mostrada na Figura 4A uma vista seccional da abertura da matriz tomada ao longo da linha 4A-4A da Figura 1B. As placas de matriz superior e inferior (72, 74) são mostradas separadas por porções laterais 76 as quais, juntas, definem um perfil de matriz que tem uma largura 52 e espessura 78. Também é mostrada uma zona térmica 50 a qual, nesta ilustração, é representada como um duto. Em casos onde as zonas térmicas podem ser deslocadas, apenas um duto (zona térmica 50) aparece em uma vista seccional transversal, conforme mostrado na Figura 4A.[0072] Shown in Figure 4A is a sectional view of the die opening taken along line 4A-4A of Figure 1B. The upper and lower die plates (72, 74) are shown separated by side portions 76 which together define a die profile having a width 52 and thickness 78. Also shown is a thermal zone 50 which, in this illustration , is represented as a duct. In cases where thermal zones can be displaced, only one duct (thermal zone 50) appears in a cross-sectional view, as shown in Figure 4A.

[0073] É ilustrada na Figura 4B é uma vista seccional de uma abertura de matriz, também tomada ao longo da linha 4A-4A da Figura 1B. De acordo com determinados aspectos da presente invenção, as placas de matriz superior e inferior (72, 74) podem ter porções laterais integrais que definem o perfil da matriz e que se encontram para formar uma abertura de matriz encerrada (15).[0073] Illustrated in Figure 4B is a sectional view of a die opening, also taken along line 4A-4A of Figure 1B. In accordance with certain aspects of the present invention, the upper and lower die plates (72, 74) may have integral side portions that define the profile of the die and which meet to form an enclosed die opening (15).

[0074] É ilustrada na Figura 5 uma vista transparente de uma matriz que mostra uma placa de matriz superior 72 que é separada de uma placa de matriz inferior 74 por um conjunto de espaçadores 76 que definem um perfil interno da abertura da matriz. Também são mostrados os isolamentos térmicos (80, 82) nas placas de matriz superior e inferior, e uma configuração a qual pode ser usada para obter zonas térmicas (consulte 50 da Figura 1A). Conforme mostrado, as zonas térmicas podem ser dutos através das placas da matriz que são perpendiculares à direção de deslocamento da resina polimérica (45, 50A, 50B; da entrada 14 para a saída 16) ou paralelos à direção de deslocamento da resina (50C). As zonas térmicas (45, 50A) antes do isolamento térmico podem ser resfriadas, enquanto aquelas após o isolamento térmico podem ser aquecidas (50B, 50C). Os dutos podem ser usados para passar fluidos, tal como água ou refrigerante. Alternativamente, as placas de matriz (72, 74) podem compreender fileiras de pequenas aberturas, cada abertura recebendo ou em contato com uma porção de um aquecedor de cartucho ou resfriador. Ainda assim, as placas de matriz (72, 74) podem não compreender quaisquer dutos ou aberturas e podem ser aquecidas ou resfriadas por meio de contato direto com os vários aquecedores ou resfriadores os quais, de acordo com determinados aspectos da invenção, podem ser posicionados nos blocos de pressão (102, 104).[0074] Illustrated in Figure 5 is a transparent view of a die showing an upper die plate 72 that is separated from a lower die plate 74 by a set of spacers 76 that define an internal profile of the die opening. Also shown are thermal insulations (80, 82) on the top and bottom die plates, and a configuration which can be used to obtain thermal zones (see 50 of Figure 1A). As shown, the thermal zones can be ducts through the die plates that are perpendicular to the direction of travel of the polymeric resin (45, 50A, 50B; from inlet 14 to outlet 16) or parallel to the direction of resin travel (50C). . Thermal zones (45, 50A) before thermal insulation can be cooled, while those after thermal insulation can be heated (50B, 50C). Ducts can be used to pass fluids, such as water or refrigerant. Alternatively, the matrix plates (72, 74) may comprise rows of small openings, each opening receiving or contacting a portion of a cartridge heater or cooler. Still, the matrix plates (72, 74) may not comprise any ducts or openings and may be heated or cooled through direct contact with the various heaters or coolers which, in accordance with certain aspects of the invention, may be positioned in the pressure blocks (102, 104).

[0075] Conforme indicado acima, e com referência à Figura 1A, a resina polimérica pode ser distribuída à entrada de resina 32 da matriz em quantidades que são constantes ao longo da largura da entrada de resina ou em quantidades que variam ao longo da largura da entrada de resina. A extrusão por pistão típica usa um "funil de alimentação inundado", o que significa que toda a entrada de resina da matriz é carregada com resina suficiente para encher completamente a cavidade da matriz com cada curso do pistão. Como tal, não há meios para alimentar mais ou menos resina polimérica granular a uma área específica da matriz sem exercer uma contrapressão sobre o extrudado. Assim, o controle da linearidade do produto, tensão e linhas de carga é comumente feito usando freios de atrito após a saída da matriz. Em determinadas soluções do estado da técnica, esta contrapressão é usada para forçar a resina polimérica a se conformar completamente ao perfil da matriz. Ao extrudar painéis finos com uma elevada relação entre eixos, a frenagem na saída da matriz fará com que a resina polimérica macia e fundida entre em colapso. Além disso, este método provou ser de uso limitado, uma vez que a resina polimérica exibe memória, o que faz com que o formato moldado durante a fusão seja restaurado depois, ou seja, armazenado na forma de tensão no produto.[0075] As indicated above, and with reference to Figure 1A, the polymeric resin may be distributed to the resin inlet 32 of the matrix in amounts that are constant across the width of the resin inlet or in amounts that vary across the width of the matrix. resin input. Typical piston extrusion uses a "flooded feed hopper", meaning that the entire resin inlet of the die is charged with enough resin to completely fill the die cavity with each piston stroke. As such, there is no means to feed more or less granular polymer resin to a specific area of the die without exerting back pressure on the extrudate. Thus, control of product linearity, voltage and load lines is commonly done using friction brakes after exit from the die. In certain prior art solutions, this backpressure is used to force the polymeric resin to completely conform to the matrix profile. When extruding thin panels with a high axis ratio, braking at the die exit will cause the soft, molten polymer resin to collapse. Furthermore, this method has proven to be of limited use, since the polymer resin exhibits memory, which causes the shape molded during melting to be restored afterwards, i.e., stored in the form of tension in the product.

[0076] Assim, um objetivo principal da presente invenção é um aparelho e método que permitam a distribuição de quantidades variadas da resina polimérica através da largura da entrada da matriz e durante o período de uma operação de produção (isto é, as quantidades variadas de resina polimérica distribuídas ao longo da largura da abertura da matriz podem ser alteradas em função do tempo e, portanto, também ao longo de um período de produção). De acordo com determinados aspectos da presente invenção, quantidades variadas da resina polimérica podem ser distribuídas através da largura da entrada de resina da matriz para manter uma distribuição ajustável da resina que pode controlar a carga de pó, medida, linearidade do extrudado, nivelamento e tensão do extrudado no produto de painel final.[0076] Thus, a main object of the present invention is an apparatus and method that allows the distribution of varying amounts of the polymeric resin across the width of the die inlet and during the period of a production operation (i.e., the varying amounts of polymer resin distributed over the width of the die opening can change as a function of time and therefore also over a production period). In accordance with certain aspects of the present invention, varying amounts of the polymeric resin can be distributed across the width of the resin inlet of the die to maintain an adjustable resin distribution that can control powder loading, metering, extrudate straightness, flatness and tension. of the extrudate into the final panel product.

[0077] São previstos vários métodos e aparelhos que podem alcançar este objetivo. Por exemplo, a resina polimérica pode ser distribuída de mais de um funil de alimentação 30 através de tubos de alimentação 34 com diferentes diâmetros ou através de tubos de alimentação 34 que estão posicionados em uma altura diferente em relação à placa inferior 74 da matriz. Os tubos de alimentação 34 que são mais largos ou estão posicionados mais afastados da placa de matriz inferior 74 podem fornecer mais resina granulada à entrada de resina 32 da matriz 10. Alternativa ou adicionalmente, o tubo de alimentação 34 de cada funil de alimentação 30 pode compreender um alimentador helicoidal, alimentador vibratório ou alimentador rotativo que pode ser individualmente controlável, de modo que quantidades variadas da resina polimérica possam ser distribuídas de cada funil de alimentação 30 através da largura da entrada de resina 32.[0077] Various methods and apparatus are foreseen that can achieve this objective. For example, the polymer resin may be distributed from more than one feed hopper 30 through feed tubes 34 with different diameters or through feed tubes 34 that are positioned at a different height relative to the bottom plate 74 of the die. Feed tubes 34 that are wider or positioned further away from the lower die plate 74 can deliver more granulated resin to the resin inlet 32 of the die 10. Alternatively or additionally, the feed tube 34 of each feed hopper 30 can comprise a screw feeder, vibratory feeder or rotary feeder that may be individually controllable, so that varying amounts of the polymeric resin may be distributed from each feed hopper 30 across the width of the resin inlet 32.

[0078] Alternativamente, cada funil de alimentação 30 e/ou tubo de alimentação 34 pode compreender uma série de defletores, redirecionadores, aberturas deslizantes controladas e/ou contentores de pesagem gravimétricos, por exemplo, os quais podem fornecer uma pluralidade de variadas quantidades da resina polimérica ao longo da largura da entrada da matriz. Assim, de acordo com determinados aspectos da presente invenção, um ou mais funis de alimentação 30 podem ser usados para fornecer a resina polimérica granular.[0078] Alternatively, each feed hopper 30 and/or feed tube 34 may comprise a series of baffles, redirectors, controlled sliding openings and/or gravimetric weighing containers, for example, which may provide a plurality of varying amounts of the polymer resin along the width of the die inlet. Thus, in accordance with certain aspects of the present invention, one or more feed hoppers 30 can be used to supply the granular polymer resin.

[0079] Além disso, e conforme mostrado na Figura 6, cada funil de alimentação 30 pode ter um ou mais tubos de alimentação 34 (quatro são mostrados na Figura 6). Os tubos de alimentação 34 podem ter uma extremidade proximal 38 que está conectada ao funil de alimentação 30, tal como ao longo de uma porção inferior 40 do funil de alimentação, e uma extremidade distal 36 a qual é proximal à entrada de resina 32 da matriz (em ou proximal à extremidade de entrada 14 da abertura da matriz). O bloco de pressão superior 102 e a placa de matriz superior 72 podem ser usinados para fornecer uma abertura (entrada de resina 32) para que a resina polimérica em pó ou granular entre na abertura da matriz. Lembrando, esta abertura pode estar em ou próximo da extremidade de entrada 14 da abertura da matriz (conforme mostrado na Figura 1C) ou posicionada parcialmente dentro da abertura da matriz (conforme mostrado na Figura 1A).[0079] Furthermore, and as shown in Figure 6, each feed hopper 30 may have one or more feed tubes 34 (four are shown in Figure 6). The feed tubes 34 may have a proximal end 38 that is connected to the feed funnel 30, such as along a lower portion 40 of the feed funnel, and a distal end 36 which is proximal to the resin inlet 32 of the matrix. (at or proximal to the inlet end 14 of the die opening). The upper pressure block 102 and the upper die plate 72 may be machined to provide an opening (resin inlet 32) for powdered or granular polymer resin to enter the die opening. As a reminder, this opening may be at or near the inlet end 14 of the die opening (as shown in Figure 1C) or positioned partially within the die opening (as shown in Figure 1A).

[0080] Com referência ainda à Figura 6, os tubos de alimentação 34 podem ser movidos individualmente ao longo de um eixo 60 o qual é perpendicular ao eixo longitudinal da abertura da matriz (em que o eixo longitudinal é mostrado como 100 na Figura 1A), tal como telescopicamente. Além disso, os tubos de alimentação 34 podem ser movidos individualmente ao longo de um eixo que é paralelo ao eixo longitudinal da abertura da matriz. Embora quatro tubos de alimentação 34 sejam mostrados na Figura 6, qualquer número de tubos de alimentação 34 pode ser conectado a qualquer número de funis de alimentação 30. Por exemplo, poderiam ser empregados três funis de alimentação 30, cada um tendo 1 ou 2 tubos de alimentação 34, ou um funil de alimentação 30 que tem 3 a 6 tubos de alimentação 34. Deste modo, por exemplo, diferentes quantidades da resina polimérica granular poderiam ser distribuídas no meio da abertura da matriz (por exemplo, menos) do que ao longo das bordas da abertura da matriz (por exemplo, mais).[0080] Referring further to Figure 6, the feed tubes 34 can be moved individually along an axis 60 which is perpendicular to the longitudinal axis of the die opening (wherein the longitudinal axis is shown as 100 in Figure 1A) , such as telescopically. Furthermore, the feed tubes 34 can be moved individually along an axis that is parallel to the longitudinal axis of the die opening. Although four feed tubes 34 are shown in Figure 6, any number of feed tubes 34 may be connected to any number of feed hoppers 30. For example, three feed hoppers 30 could be employed, each having 1 or 2 tubes. feed hopper 34, or a feed hopper 30 having 3 to 6 feed tubes 34. In this way, for example, different amounts of the granular polymer resin could be distributed in the middle of the die opening (e.g., less) than at the along the edges of the die opening (e.g. plus).

[0081] Conforme mostrado na Figura 6, cada tubo de alimentação 34 pode também compreender uma sapata 80A-80D fixada em sua extremidade 36. As sapatas 80A-80D individuais podem ajudar a fornecer uma distribuição uniforme da resina granular ao longo da largura da entrada de resina e podem constituir um meio para formar um fluxo contínuo de resina da pluralidade de tubos de alimentação (isto é, carga ininterrupta de resina ao longo da largura da entrada de resina). Cada sapata 80A-80D podem ser móvel ao longo de um eixo que é perpendicular ao eixo longitudinal da abertura da matriz (60, em geral com o movimento do tubo de alimentação) ou paralelo ao eixo longitudinal da abertura da matriz (por exemplo, inclinação, em que a inclinação para longe da entrada de resina 32 pode fornecer um espaço maior no qual a resina granulada pode cair, deste modo, fornecendo mais resina granulada à entrada de resina 32 da matriz 10). Cada um dos movimentos dos tubos de alimentação 34 e/ou sapatas 80A-80D pode ser individualmente controlável, de modo que quantidades variadas da resina polimérica possam ser distribuídas de um ou mais funis de alimentação 30 através da largura da entrada de resina 32. Por exemplo, os tubos de alimentação/sapatas nas bordas externas (80A, 80D) podem fornecer uma quantidade diferente dos tubos de alimentação/sapatas no centro (80B, 80C) da abertura da matriz.[0081] As shown in Figure 6, each feed tube 34 may also comprise a shoe 80A-80D attached to its end 36. Individual shoes 80A-80D may help provide a uniform distribution of the granular resin across the width of the inlet. of resin and may constitute a means for forming a continuous flow of resin from the plurality of supply tubes (i.e., uninterrupted charging of resin across the width of the resin inlet). Each shoe 80A-80D may be movable along an axis that is perpendicular to the longitudinal axis of the die opening (60°, generally with feed tube movement) or parallel to the longitudinal axis of the die opening (e.g., tilt , wherein tilting away from the resin inlet 32 can provide a larger space into which the granulated resin can fall, thereby supplying more granulated resin to the resin inlet 32 of the matrix 10). Each of the movements of the feed tubes 34 and/or shoes 80A-80D may be individually controllable, so that varying amounts of the polymeric resin may be distributed from one or more feed hoppers 30 across the width of the resin inlet 32. For For example, the feed tubes/shoes on the outer edges (80A, 80D) may supply a different quantity than the feed tubes/shoes in the center (80B, 80C) of the die opening.

[0082] Além disso, em vez de, ou além dos vários movimentos dos tubos de alimentação 34 e sapatas 80A-80D, cada tubo de alimentação 34 pode compreender um alimentador helicoidal, alimentador vibratório ou alimentador rotativo que pode ser individualmente controlável, de modo que quantidades variadas da resina polimérica possam ser distribuídas de um ou mais tubos de alimentação 34 através da largura da entrada de resina 32.[0082] Furthermore, instead of, or in addition to, the various movements of the feed tubes 34 and shoes 80A-80D, each feed tube 34 may comprise a screw feeder, vibratory feeder or rotary feeder that may be individually controllable, so that varying amounts of the polymeric resin can be distributed from one or more supply tubes 34 across the width of the resin inlet 32.

[0083] A quantidade de resina polimérica granular distribuída ao longo da largura da entrada de resina pode ser controlada automática ou manualmente, tal como por um operador de máquina, observando os painéis que saem da máquina. As quantidades de cada um dos funis de alimentação 30 e/ou tubos de alimentação 34 podem ser controladas para corrigir o empenamento ou as imperfeições na superfície, conforme indicado. Por exemplo, se o painel é mais espesso em uma determinada região, tal como em direção ao centro do painel, menos resina pode ser depositada dos funis de alimentação 30 e/ou tubos de alimentação 34 próximo do centro da entrada de resina 32 da matriz ou mais resina pode ser depositada dos funis de alimentação 30 e/ou tubos de alimentação 34 próximo das bordas da entrada de resina 32 da matriz.[0083] The amount of granular polymer resin distributed across the width of the resin inlet can be controlled automatically or manually, such as by a machine operator, observing the panels exiting the machine. The quantities of each of the feed hoppers 30 and/or feed tubes 34 may be controlled to correct warpage or surface imperfections as indicated. For example, if the panel is thicker in a certain region, such as toward the center of the panel, less resin may be deposited from the feed hoppers 30 and/or feed tubes 34 near the center of the resin inlet 32 of the die. or more resin may be deposited from the feed hoppers 30 and/or feed tubes 34 near the edges of the resin inlet 32 of the die.

[0084] Tal processo pode ser facilmente implementado como um processo automático em hardware e/ou software, por exemplo, digitalizando a plataforma transversalmente em uma ou mais posições ao longo de seu comprimento por meio de um comparador óptico ou similar, ou medidores sensores, etc., os quais detectam empenamento, espessura ou arqueamento, e fazem correções automaticamente. Deverá ser notado que, em virtude da natureza dos problemas associados à extrusão por pistão de alta proporção, vários fatores causam instabilidade, por exemplo, flutuações na temperatura do fluido refrigerante, mudanças no lote de matéria-prima, etc.[0084] Such a process can be easily implemented as an automatic process in hardware and/or software, for example, scanning the platform transversely at one or more positions along its length by means of an optical comparator or similar, or sensor gauges, etc., which detect warping, thickness or sagging, and make corrections automatically. It should be noted that due to the nature of the problems associated with high aspect ratio piston extrusion, several factors cause instability, e.g., fluctuations in coolant temperature, batch changes of raw material, etc.

[0085] Também é mostrada na Figura 6 uma camada compósita de alta temperatura 310A que pode ser posicionada entre o bloco de pressão superior 102 e a placa de matriz superior 72. Não são mostrados o bloco de pressão inferior 104, a placa de matriz inferior 74 e a camada compósita de alta temperatura (310B) que pode ser posicionada entre os mesmos.[0085] Also shown in Figure 6 is a high-temperature composite layer 310A that can be positioned between the upper pressure block 102 and the upper die plate 72. Not shown are the lower pressure block 104, the lower die plate 74 and the high temperature composite layer (310B) that can be positioned between them.

[0086] Uma vez que a resina polimérica tenha passado através das várias zonas térmicas e esteja totalmente comprimida para se conformar ao perfil da abertura da matriz (isto é, formato geralmente retangular), ela pode sair da saída da matriz 16 como um extrudado. O extrudado pode passar da saída da matriz 16 para uma mesa de resfriamento, onde pressão pode ser aplicada ao longo de um eixo perpendicular à direção do movimento do extrudado (consulte seta 60 da Figura 7, a qual é perpendicular ao eixo longitudinal 100 da abertura da matriz, representado pela seta 100). Conforme discutido anteriormente, as diferenças na taxa de resfriamento e cristalização podem causar empenamento, arqueamento, irregularidades de espessura e superfície e assim por diante. Assim, podem ser fornecidas uma ou mais mesas de acabamento que fornecem resfriamento e compressão do extrudado.[0086] Once the polymeric resin has passed through the various thermal zones and is fully compressed to conform to the profile of the die opening (i.e., generally rectangular shape), it can exit the die outlet 16 as an extrudate. The extrudate may pass from the die outlet 16 to a cooling table, where pressure may be applied along an axis perpendicular to the direction of movement of the extrudate (see arrow 60 of Figure 7, which is perpendicular to the longitudinal axis 100 of the opening of the matrix, represented by arrow 100). As discussed previously, differences in the rate of cooling and crystallization can cause warping, bowing, thickness and surface irregularities, and so on. Thus, one or more finishing tables can be provided that provide cooling and compression of the extrudate.

[0087] O extrudado pode sair da extremidade de saída 16 da matriz em uma temperatura que está em ou acima da temperatura de fusão cristalina da resina polimérica. Para o polietileno UHMW (UHMW-PE), a temperatura de fusão cristalina é, em geral, considerada entre 266 °F (130 °C) e 277 °F (136,11 °C). À medida que o extrudado sai através da extremidade de saída da matriz, o extrudado percorre uma zona de resfriamento, tal como uma ou mais mesas de acabamento, onde a temperatura é gradualmente reduzida para uma temperatura abaixo da temperatura de fusão cristalina, tal como para uma temperatura entre 100 - 130 °F (37,78 °C - 54,44 °C). Nesta temperatura, o produto acabado pode ser completamente autossustentável.[0087] The extrudate may exit the exit end 16 of the die at a temperature that is at or above the crystalline melting temperature of the polymer resin. For UHMW polyethylene (UHMW-PE), the crystalline melting temperature is generally considered to be between 266°F (130°C) and 277°F (136.11°C). As the extrudate exits through the exit end of the die, the extrudate travels through a cooling zone, such as one or more finishing tables, where the temperature is gradually reduced to a temperature below the crystalline melting temperature, such as for a temperature between 100 - 130 °F (37.78 °C - 54.44 °C). At this temperature, the finished product can be completely self-supporting.

[0088] Conforme indicado acima, o extrudado sai da extremidade de saída 16 da matriz em ou acima da temperatura de fusão cristalina da resina polimérica e retém calor suficiente para permanecer em um estado amorfo durante alguns minutos depois de deixar a extremidade de saída 16. É o tratamento do material neste estágio crítico que é um objeto adicional da presente invenção. O extrudado macio pode se deformar e entrar em colapso à medida que ele sai da matriz, a menos que seja contido verticalmente. Além disso, o controle da taxa de resfriamento, de modo que o gradiente de temperatura do meio do extrudado para as bordas seja minimizado, pode ajudar a reduzir a tensão sobre o produto acabado.[0088] As indicated above, the extrudate leaves the exit end 16 of the die at or above the crystalline melting temperature of the polymer resin and retains sufficient heat to remain in an amorphous state for a few minutes after leaving the exit end 16. It is the treatment of the material at this critical stage that is a further object of the present invention. The soft extrudate can deform and collapse as it exits the die unless it is restrained vertically. Additionally, controlling the cooling rate so that the temperature gradient from the middle of the extrudate to the edges is minimized can help reduce stress on the finished product.

[0089] Os presentes inventores descobriram que o resfriamento controlado do extrudado depois de deixar a extremidade de saída da abertura da matriz leva a características de desempenho aprimoradas do extrudado (nenhum empenamento, arqueamento ou tensão) e custos de produção reduzidos. Mais especificamente, os métodos do estado da técnica envolviam o uso de um forno de recozimento para reaquecer os painéis extrudados para reduzir as tensões causadas pelo resfriamento desigual das resinas poliméricas UHMW. Os métodos e aparelhos da presente invenção eliminam a necessidade de uma etapa de aquecimento extra, tal como no forno de recozimento.[0089] The present inventors have discovered that controlled cooling of the extrudate after leaving the exit end of the die opening leads to improved performance characteristics of the extrudate (no warping, sagging or stress) and reduced production costs. More specifically, the prior art methods involved using an annealing furnace to reheat the extruded panels to reduce stresses caused by uneven cooling of the UHMW polymer resins. The methods and apparatus of the present invention eliminate the need for an extra heating step, such as in the annealing furnace.

[0090] São previstos vários métodos e aparelhos que podem atingir resfriamento e forças de compressão sobre o extrudado. Por exemplo, e com referência à Figura 7, o aparelho de extrusão por pistão pode compreender uma ou mais mesas de acabamento (500, 502) que afastam o extrudado da extremidade de saída da matriz, de modo que não haja contrapressão sobre o extrudado. Além disso, uma ou mais mesas de acabamento podem promover um resfriamento uniforme e fornecer compressão intermitente ao extrudado. Cada uma das uma ou mais mesas de acabamento (500, 502) pode compreender placas superior (504, 512) e inferior (506, 510), em que a placa superior é móvel em uma direção perpendicular (direção da seta 60) ao eixo longitudinal (direção da seta 100) da matriz através de uma variedade de posições as quais incluem pelo menos (a) uma posição aberta que não contata o extrudado, (b) uma posição descendente que contata com o extrudado, mas não aplica uma força de compressão vertical sobre o extrudado e (c) uma posição fixa que contata e aplica uma força de compressão vertical sobre o extrudado.[0090] Various methods and apparatus are provided that can achieve cooling and compression forces on the extrudate. For example, and with reference to Figure 7, the piston extrusion apparatus may comprise one or more finishing tables (500, 502) that move the extrudate away from the exit end of the die so that there is no back pressure on the extrudate. Additionally, one or more finishing tables can promote uniform cooling and provide intermittent compression to the extrudate. Each of the one or more finishing tables (500, 502) may comprise upper (504, 512) and lower (506, 510) plates, wherein the upper plate is movable in a direction perpendicular (direction of arrow 60) to the axis longitudinal (direction of arrow 100) of the die through a variety of positions which include at least (a) an open position that does not contact the extrudate, (b) a downward position that contacts the extrudate but does not apply a pulling force. vertical compression on the extrudate and (c) a fixed position that contacts and applies a vertical compression force on the extrudate.

[0091] Além disso, cada uma das uma ou mais mesas de acabamento (500, 502) pode incluir um dispositivo para controlar uma temperatura das placas superior (504, 512) e inferior (506, 510) abaixo da temperatura de fusão cristalina da resina polimérica. As placas superior e inferior podem ser esfriadas ou ter a temperatura controlada diretamente, tal como através de aquecimento ou resfriamento das placas, ou indiretamente, tal como através de ventiladores e assim por diante que podem ser posicionados externamente e/ou não estão em contato com as placas.[0091] Furthermore, each of the one or more finishing tables (500, 502) may include a device for controlling a temperature of the upper (504, 512) and lower plates (506, 510) below the crystalline melting temperature of the polymer resin. The top and bottom plates can be cooled or temperature controlled directly, such as through heating or cooling the plates, or indirectly, such as through fans and so on that can be positioned externally and/or are not in contact with the signs.

[0092] Quando mais de uma mesa de acabamento é incluída, a temperatura das placas superior e inferior (510, 512) de uma segunda (ou subsequente) mesa de acabamento (502) pode, em geral, ser menor do que a temperatura das placas superior e inferior (504, 506) de uma primeira mesa de acabamento (ou anterior) (500).[0092] When more than one finishing table is included, the temperature of the upper and lower plates (510, 512) of a second (or subsequent) finishing table (502) may, in general, be lower than the temperature of the upper and lower plates (504, 506) of a first (or previous) finishing table (500).

[0093] Além disso, as placas superiores (504, 512) e inferior (506, 510) de cada uma das uma ou mais mesas de acabamento (504, 512) podem compreender um padrão em alto relevo ou baixo relevo para permitir calandragem de uma textura no extrudado. Em geral, a primeira mesa de acabamento 500 pode ter placas superior e inferior (504, 506) as quais podem ser usadas para imprimir um padrão (alto relevo ou baixo relevo) no produto extrudado, uma vez que o material pode ter uma temperatura suficiente para ter tal padrão. Mesas de acabamento subsequentes podem ter resfriado o extrudado ou podem receber o extrudado resfriado em um grau insuficiente para imprimir um padrão.[0093] Furthermore, the upper (504, 512) and lower (506, 510) plates of each of the one or more finishing tables (504, 512) may comprise a high relief or low relief pattern to allow calendering of a non-extruded texture. In general, the first finishing table 500 may have top and bottom plates (504, 506) which may be used to print a pattern (high relief or low relief) on the extruded product, since the material may have a sufficient temperature. to have such a standard. Subsequent finishing tables may have cooled the extrudate or may receive the extrudate cooled to an insufficient degree to print a pattern.

[0094] De acordo com determinados aspectos da presente invenção, uma primeira mesa de acabamento 500 pode ser posicionada após a extremidade de saída 16 da matriz e pode ser móvel em uma direção paralela ao eixo longitudinal 100 da matriz. Quando incluída, uma segunda mesa ou mesa de acabamento subsequente 502 pode ser posicionada após a primeira mesa de acabamento ou anterior 500 e móvel em uma direção paralela ao eixo longitudinal 100 da matriz. A segunda mesa de acabamento 502 pode ser configurada para (A) se afastar da primeira mesa de acabamento 500 quando a placa superior 512 da segunda mesa de acabamento 502 estiver na posição abaixada ou fixa e a placa superior 504 da primeira mesa de acabamento 500 em qualquer posição e se deslocar em direção à primeira mesa de acabamento 500 quando a placa superior 512 da segunda mesa de acabamento 502 não está na posição fixa e a placa de superior 504 da primeira mesa de acabamento 500 está na posição abaixada ou fixa; (B) se mover em uníssono com a primeira mesa de acabamento 500; ou (C) permanecer em uma posição estática em que, quando a placa superior 504 da primeira mesa de acabamento 500 está em qualquer posição, a placa superior 512 da segunda mesa de acabamento 502 está na posição abaixada para fornecer resfriamento uniforme ao extrudado, mas nenhuma força de compressão sobre o extrudado.[0094] In accordance with certain aspects of the present invention, a first finishing table 500 may be positioned after the exit end 16 of the die and may be movable in a direction parallel to the longitudinal axis 100 of the die. When included, a second or subsequent finishing table 502 may be positioned after the first or previous finishing table 500 and movable in a direction parallel to the longitudinal axis 100 of the die. The second finishing table 502 may be configured to (A) move away from the first finishing table 500 when the top plate 512 of the second finishing table 502 is in the lowered or fixed position and the top plate 504 of the first finishing table 500 is in the lowered or fixed position. any position and moves toward the first finishing table 500 when the upper plate 512 of the second finishing table 502 is not in the fixed position and the upper plate 504 of the first finishing table 500 is in the lowered or fixed position; (B) move in unison with the first finishing table 500; or (C) remain in a static position wherein, when the top plate 504 of the first finishing table 500 is in any position, the top plate 512 of the second finishing table 502 is in the lowered position to provide uniform cooling to the extrudate, but no compression force on the extrudate.

[0095] Mais simplesmente descrito, uma ou mais mesas de acabamento podem compreender uma placa inferior estacionária e uma placa superior, que produz um movimento de vaivém, verticalmente montada operativamente em uma pluralidade de hastes de pistão acionadoras correspondentemente conectadas a acionadores de placa tais como, por exemplo, cilindros pneumáticos (560A, 560B), os quais podem ser suportados acima da mesa de acabamento, tal como por um trilho de suporte (580A, 580B). Outros acionadores de placa exemplificativos incluem pelo menos acionadores elétricos (por exemplo, parafuso) e acionadores hidráulicos.[0095] More simply described, one or more finishing tables may comprise a stationary lower plate and an upper plate, which produces a reciprocating motion, vertically operatively mounted on a plurality of driving piston rods correspondingly connected to plate drivers such as , for example, pneumatic cylinders (560A, 560B), which can be supported above the finishing table, such as by a support rail (580A, 580B). Other exemplary plate actuators include at least electrical (e.g., screw) actuators and hydraulic actuators.

[0096] A reciprocidade vertical da haste do pistão acionador dentro do cilindro pneumático (560A, 560B) pode ser sincronizada com o curso horizontalmente alternado do pistão de modo que, quando o pistão faz seu curso interno, (a) a placa superior é levantada para a posição aberta ou está em uma posição para baixo que não restringe o movimento do extrudado ou (b) a placa superior está fixa e a mesa de acabamento se move para frente (longe da extremidade de saída da matriz). À medida que o pistão é retirado para a posição retraída, a placa superior pode permanecer aberta ou pode se mover para baixo para a posição abaixada ou fixa, e a mesa de acabamento pode permanecer no lugar.[0096] The vertical reciprocity of the driving piston rod within the pneumatic cylinder (560A, 560B) can be synchronized with the horizontally reciprocating stroke of the piston so that when the piston makes its inward stroke, (a) the top plate is lifted to the open position is either in a downward position that does not restrict movement of the extrudate or (b) the top plate is fixed and the finishing table moves forward (away from the exit end of the die). As the piston is withdrawn to the retracted position, the top plate may remain open or may move down to the lowered or fixed position, and the finishing table may remain in place.

[0097] De acordo com determinados aspectos da presente invenção, as placas superior (504, 512) e inferior (506, 510) de cada uma das uma ou mais mesas de acabamento (500, 502) podem compreender um material rígido, tal como um material que tem uma rigidez à flexão unitária mínima de 13.400 libras-polegada2(942 kg/cm2). Materiais rígidos exemplificativos incluem uma chapa de alumínio com 1/2 espessura de polegada (1,27 cm), a qual tem uma rigidez à flexão unitária de 104.000 libras-polegada2(7.311 kg/cm2). Como tal, qualquer força de compressão fornecida pelos cilindros pneumáticos (560A, 560B) quando na posição fixa pode ser uniformemente distribuída às placas superiores (504, 512).[0097] In accordance with certain aspects of the present invention, the upper (504, 512) and lower plates (506, 510) of each of the one or more finishing tables (500, 502) may comprise a rigid material, such as a material that has a minimum unit flexural stiffness of 13,400 inch-pounds2 (942 kg/cm2). Exemplary rigid materials include a 1/2-inch (1.27 cm) thick sheet of aluminum, which has a unit bending stiffness of 104,000 inch-pounds2 (7,311 kg/cm2). As such, any compression force provided by the pneumatic cylinders (560A, 560B) when in the fixed position can be evenly distributed to the top plates (504, 512).

[0098] De acordo com determinados aspectos da presente invenção, a placa superior 504 da primeira mesa de acabamento 500 pode compreender um material mais flexível. Por exemplo, a placa superior 504 pode ser formada de um material que tem uma rigidez à flexão unitária máxima de 13.400 libras-polegada2(942 kg/cm2). Conforme usado aqui, o termo "rigidez à flexão unitária" é definido como o produto do módulo de elasticidade (E) e o segundo momento da área (I), e é definido para uma seção de 1 polegada (2,5 cm) de largura da placa, de modo que a seção transversal usada para calcular o segundo momento da área (I) tenha uma base b = 1 polegada (2,5 cm) e uma altura h = espessura da placa. Assim, a placa superior 504 pode ter uma rigidez à flexão unitária que permite que ela se adapte ao extrudado macio sem exigir tanta força que deforme o extrudado ou crie uma contrapressão sobre o extrudado na saída da matriz. Isto pode constituir um meio para reduzir a rugosidade de superfície do extrudado (isto é, alisar ainda mais a superfície do extrudado).[0098] According to certain aspects of the present invention, the upper plate 504 of the first finishing table 500 may comprise a more flexible material. For example, the top plate 504 may be formed from a material that has a maximum unit bending stiffness of 13,400 inch-pounds2 (942 kg/cm2). As used herein, the term "unit bending stiffness" is defined as the product of the modulus of elasticity (E) and the second moment of area (I), and is defined for a 1-inch (2.5 cm) section of width of the plate so that the cross section used to calculate the second moment of area (I) has a base b = 1 inch (2.5 cm) and a height h = plate thickness. Thus, the top plate 504 can have a unitary bending stiffness that allows it to conform to the soft extrudate without requiring so much force as to deform the extrudate or create back pressure on the extrudate at the exit of the die. This may provide a means of reducing the surface roughness of the extrudate (i.e., further smoothing the surface of the extrudate).

[0099] Materiais exemplificativos para uma placa superior flexível 504 incluem, por exemplo, uma chapa de alumínio 6061 de 3/8 polegada (0,95 cm) de espessura (rigidez à flexão unitária = 13000 libras-polegada2(942 kg/cm2)), chapa de aço com uma espessura de 0,175 polegada (0,45 cm) ou menos ou uma chapa de alumínio de 1/16 polegada (0,16 cm) (rigidez à flexão unitária = 0,2 libras- polegada2(0,014 kg/cm2)). Outros materiais termicamente condutores podem ser usados para formar a placa superior flexível 504 tais como, por exemplo, qualquer outro metal, plástico modificado ou material compósito que tenha uma rigidez à flexão unitária máxima de 13.400 libras-polegada2 (942 kg/cm2).[0099] Exemplary materials for a flexible top plate 504 include, for example, a 3/8 inch (0.95 cm) thick sheet of 6061 aluminum (unit bending stiffness = 13000 inch-pounds2 (942 kg/cm2) ), steel plate with a thickness of 0.175 inch (0.45 cm) or less, or a 1/16 inch (0.16 cm) aluminum plate (unit bending stiffness = 0.2 inch-pounds2(0.014 kg /cm2)). Other thermally conductive materials may be used to form the flexible top plate 504 such as, for example, any other metal, modified plastic or composite material that has a maximum unit flexural stiffness of 13,400 inch-pounds2 (942 kg/cm2).

[0100] A flexibilidade da placa superior 504 pode permitir contato adicional entre o extrudado e a placa superior 504 durante a compressão vertical e assegurar que a placa superior 504 se conforma ou se mantém em contato com toda a superfície do extrudado. Para obter a reciprocidade vertical em relação à placa inferior e conferir forças de compressão, a placa superior 504 pode ser operativamente montada em uma pluralidade de hastes de pistão acionadoras conectadas a uma pluralidade de acionadores de placa, tais como acionadores pneumáticos, hidráulicos ou elétricos (por exemplo, cilindros de ar, molas, cilindros hidráulicos ou outros acionadores). Estes acionadores de placa podem ser usados ao longo de uma largura e/ou comprimento da placa superior 504. Além disso, os acionadores de placa podem atuar em uníssono, podem atuar individualmente, ou alguma combinação dos mesmos, e podem fornecer compressão vertical à placa superior 504 de maneira a distribuir a força de compressão uniformemente através da largura e/ou comprimento da placa.[0100] The flexibility of the top plate 504 can allow additional contact between the extrudate and the top plate 504 during vertical compression and ensure that the top plate 504 conforms to or remains in contact with the entire surface of the extrudate. To achieve vertical reciprocity with respect to the bottom plate and impart compressive forces, the top plate 504 may be operatively mounted on a plurality of actuating piston rods connected to a plurality of plate actuators, such as pneumatic, hydraulic, or electrical actuators ( e.g. air cylinders, springs, hydraulic cylinders or other actuators). These plate drivers can be used across a width and/or length of the top plate 504. Additionally, the plate drivers can act in unison, can act individually, or some combination thereof, and can provide vertical compression to the plate. upper 504 in order to distribute the compression force evenly across the width and/or length of the plate.

[0101] É ilustrado na Figura 8 um aparelho exemplificativo que compreende uma primeira mesa de acabamento 500 que inclui uma placa superior 504A mais fina e flexível e uma placa inferior 506. Uma pluralidade de acionadores de placa, tais como cilindros pneumáticos (são mostrados na Figura 8; 610A - 610E), suportados acima da placa superior flexível 504A da primeira mesa de acabamento 500 por um trilho de suporte 680A, pode ser incluída para obter a reciprocidade vertical da placa superior. Além disso, pode ser incluída mais de uma fileira de acionadores de placa, com cada fileira suportada em um trilho de suporte, para obter a reciprocidade vertical da placa superior. Por exemplo, a Figura 8 mostra três fileiras de acionadores de placa suportados por três trilhos de suporte (680A, 680B, 680C), em que cada fileira inclui cinco acionadores de placa (610A-610E; 620A-620E; 630A-630E).[0101] Illustrated in Figure 8 is an exemplary apparatus comprising a first finishing table 500 that includes a thinner and more flexible upper plate 504A and a lower plate 506. A plurality of plate drives, such as pneumatic cylinders (are shown in Figure 8; 610A - 610E), supported above the flexible top plate 504A of the first finishing table 500 by a support rail 680A, may be included to achieve vertical reciprocity of the top plate. Additionally, more than one row of plate drivers may be included, with each row supported on a support rail, to achieve vertical reciprocity of the top plate. For example, Figure 8 shows three rows of plate drivers supported by three support rails (680A, 680B, 680C), where each row includes five plate drivers (610A-610E; 620A-620E; 630A-630E).

[0102] Os acionadores de placa podem ser controlados individualmente ou em uníssono, tal como acionamento unificado de uma fileira de acionadores de placa em um trilho de suporte ou uma fileira de acionadores de placa paralelos ao eixo longitudinal do extrudado ou qualquer combinação dos mesmos. Por exemplo, conforme mostrado na Figura 8, os acionadores de placa (por exemplo, cilindros pneumáticos) suportados nos dois primeiros trilhos de suporte (680A, 680B) são acionados individualmente (apenas um subconjunto dos botões manuais 615A, 625A; e os painéis de leitura de pressão 616A, 626A estão identificados para maior clareza), enquanto o conjunto de acionadores de placa no terceiro trilho de suporte 680C é controlado em uníssono (botão manual 635 e painel de leitura de pressão 636).[0102] The plate drivers may be controlled individually or in unison, such as unified drive of a row of plate drivers on a support rail or a row of plate drivers parallel to the longitudinal axis of the extrudate or any combination thereof. For example, as shown in Figure 8, the plate actuators (e.g., pneumatic cylinders) supported on the first two support rails (680A, 680B) are actuated individually (only a subset of the manual buttons 615A, 625A; and the control panels pressure reading 616A, 626A are labeled for clarity), while the plate actuator assembly on the third support rail 680C is controlled in unison (hand button 635 and pressure reading panel 636).

[0103] Os acionadores de placa podem ser controlados automática ou manualmente, tal como por um operador de máquina, que observa os painéis que saem da máquina. A quantidade de pressão exercida por cada acionador de placa, ou conjunto de acionadores de placa, pode ser controlada para corrigir empenamento ou imperfeições na superfície, conforme observado pelo operador. Tal processo pode ser facilmente implementado como um processo automático em hardware e/ou software, por exemplo, ao digitalizar a plataforma transversalmente em uma ou mais posições ao longo de seu comprimento por meio de um comparador óptico ou similar, ou medidores de sensibilidade, chaves limitadoras, medidores de temperatura, etc., que detectam empenamento, características da superfície, temperatura, espessura, arqueamento, etc., e fazem correções na pressão exercida automaticamente pelos acionadores de placa.[0103] Plate drivers can be controlled automatically or manually, such as by a machine operator, who observes the panels leaving the machine. The amount of pressure exerted by each plate driver, or set of plate drivers, can be controlled to correct warping or surface imperfections as observed by the operator. Such a process can be easily implemented as an automatic process in hardware and/or software, for example, by scanning the platform transversely at one or more positions along its length by means of an optical comparator or similar, or sensitivity meters, switches limiters, temperature gauges, etc., which detect warping, surface characteristics, temperature, thickness, sagging, etc., and make corrections to the pressure exerted automatically by the plate actuators.

[0104] De acordo com determinados aspectos da presente invenção, os acionadores de placa usados para obter a reciprocidade vertical da placa 504A fina e flexível podem ter placas de pressão (618A, 628A, 638A) presas a uma extremidade distal de uma haste do pistão acionador (617A, 627A, 637A) sobre o acionador de placa, de modo que a força de compressão vertical possa ser aplicada de modo mais uniforme ao longo de toda a largura e/ou comprimento da placa superior fina e flexível 504A. As placas de pressão (618A, 628A, 638A) podem ser feitas de materiais rígidos e termicamente condutores, tal como qualquer metal de 3/8" de espessura ou mais espesso, tal como 5/8 de polegada (1,59 cm) de espessura ou 1/2 polegada (1,27 cm) de espessura. Alternativamente, as placas de pressão podem ser feitas de materiais rígidos não condutores térmicos, tais como madeira, plástico ou compósitos.[0104] In accordance with certain aspects of the present invention, plate actuators used to achieve vertical reciprocity of the thin, flexible plate 504A may have pressure plates (618A, 628A, 638A) attached to a distal end of a piston rod. driver (617A, 627A, 637A) over the plate driver so that vertical compression force can be applied more evenly across the entire width and/or length of the thin, flexible top plate 504A. Pressure plates (618A, 628A, 638A) may be made of rigid, thermally conductive materials, such as any metal 3/8" thick or thicker, such as 5/8 inch (1.59 cm) thickness or 1/2 inch (1.27 cm) thick. Alternatively, pressure plates can be made from rigid, non-thermally conductive materials such as wood, plastic, or composites.

[0105] Embora concepções específicas para as mesas de acabamento tenham sido discutidas e/ou ilustradas nas figuras, a configuração geral de uma ou mais meses de acabamento pode depender de vários fatores. Isto é, o número de hastes de pistão/acionadores de placa em linha, o número de fileiras de hastes/acionadores de placa, a colocação longitudinal de fileiras de hastes/acionadores de placa, as dimensões e materiais de qualquer placa de pressão incluída na extremidade distal de cada haste de pistão e o esquema pelo qual os acionadores de placa são controlados (isto é, individualmente ou em alguma combinação) pode depender de qualquer número de fatores, incluindo pelo menos: (a) a rigidez à flexão unitária da placa superior da mesa de acabamento, (b) a temperatura do extrudado, (c) o tipo de resina granular usada para formar o extrudado e (d) a dimensão do extrudado. Como exemplo, uma placa superior mais flexível pode requerer um número maior de hastes de pistão/acionadores de placa por fileira e/ou um número maior de fileiras de hastes de pistão/acionadores de placa para distribuir uniformemente uma força de compressão sobre o extrudado comparado a uma placa superior rígida.[0105] Although specific designs for finishing tables have been discussed and/or illustrated in the figures, the general configuration of one or more finishing tables may depend on several factors. That is, the number of in-line piston rods/plate drivers, the number of rows of plate rods/drivers, the longitudinal placement of rows of plate rods/drivers, the dimensions and materials of any pressure plate included in the distal end of each piston rod and the scheme by which the plate actuators are controlled (i.e., individually or in some combination) may depend on any number of factors, including at least: (a) the unit bending stiffness of the plate top of the finishing table, (b) the temperature of the extrudate, (c) the type of granular resin used to form the extrudate, and (d) the size of the extrudate. As an example, a more flexible top plate may require a greater number of piston rods/plate drivers per row and/or a greater number of rows of piston rods/plate drivers to evenly distribute a compressive force over the extrudate compared to to a rigid top plate.

[0106] Com referência específica à Figura 7, cada mesa de acabamento pode ser montada em um trilho ou pode incluir rodas (300, 302) ou qualquer outro meio pelo qual possa ocorrer movimento que não seja restrito por forças de atrito excessivas. Conforme indicado acima, o movimento da(s) mesa(s) de acabamento pode(m) ser coordenado(s) com o movimento do pistão. Além disso, a distância movida por cada mesa de acabamento também pode ser coordenada com os movimentos do pistão. Por exemplo, cada mesa de acabamento pode ser configurada para oscilar entre os interruptores limitadores posicionados aproximadamente 2" de distância para coincidir com um curso de 2" do pistão. Quando a mesa extraiu 2" de extrudado, por exemplo, ela pode abrir as placas superior e inferior (posição aberta ou para baixo), se mover de volta à frente do curso, voltar a prender o extrudado entre as placas e começar a puxar novamente.[0106] With specific reference to Figure 7, each finishing table may be mounted on a rail or may include wheels (300, 302) or any other means by which movement may occur that is not restricted by excessive frictional forces. As indicated above, the movement of the finishing table(s) can be coordinated with the movement of the piston. Furthermore, the distance moved by each finishing table can also be coordinated with the piston movements. For example, each finishing table can be configured to oscillate between limit switches positioned approximately 2" apart to match a 2" piston stroke. When the table has extracted 2" of extrudate, for example, it can open the top and bottom plates (open or down position), move back to the front of the stroke, re-clamp the extrudate between the plates, and begin pulling again .

[0107] Em geral, a(s) mesa(s) de acabamento não restringe(m) o movimento do extrudado para longe da matriz e pode(m) auxiliar no movimento do extrudado para longe da matriz. Além disso, as placas da(s) mesa(s) podem ser colocadas em uma variedade de posições que incluem pelo menos uma posição descendente que não restringe o movimento do extrudado, mas fornece mesmo resfriamento ao extrudado.[0107] In general, the finishing table(s) do not restrict the movement of the extrudate away from the die and can assist in the movement of the extrudate away from the die. Additionally, the table(s) plates can be placed in a variety of positions that include at least one downward position that does not restrict movement of the extrudate but does provide cooling to the extrudate.

[0108] Com referência ainda à Figura 7, para evitar que as placas superior e inferior (504, 506) da primeira mesa de acabamento 500 produzam uma força de atrito oposta à direção de extrusão, uma segunda mesa de acabamento 502 pode ser usada para aplicar tensão ao extrudado e ajudar a superar a força de atrito criada pela primeira mesa de acabamento 500. Como tal, a primeira mesa de acabamento 500 pode ser mantida estacionária e a segunda mesa de acabamento 502 pode oscilar para coincidir com os movimentos do pistão conforme descrito acima.[0108] Referring further to Figure 7, to prevent the upper and lower plates (504, 506) of the first finishing table 500 from producing a frictional force opposite to the extrusion direction, a second finishing table 502 can be used to apply tension to the extrudate and help overcome the frictional force created by the first finishing table 500. As such, the first finishing table 500 can be held stationary and the second finishing table 502 can oscillate to match the movements of the piston as described above.

[0109] As primeira e segunda mesas de acabamento, e qualquer uma subsequente às mesmas, podem ser conectadas por acionadores de mesa (503, 505), tais como acionadores hidráulicos, elétricos ou pneumáticos (por exemplo, cilindros de ar) que fornecem a força de tração. Isto pode constituir um meio para conectar e/ou sincronizar o movimento das várias mesas de acabamento sem a necessidade de uma conexão direta entre as placas das várias mesas de acabamento. Deste modo, o calor não será conduzido das placas (504, 506) da primeira mesa de acabamento 500 para as placas (510, 512) da segunda mesa de acabamento 502 ou qualquer uma subsequente às mesmas. Isto permite que a segunda mesa de acabamento 502 seja esfriada, tal como com ventiladores, sem afetar adversamente a primeira mesa de acabamento 500, a qual pode permanecer quente. Além disso, a primeira mesa de acabamento 500 pode ser conectada à extremidade da matriz por um pistão de ar (503) que pode permitir o movimento ao longo do eixo longitudinal.[0109] The first and second finishing tables, and any subsequent thereto, may be connected by table drives (503, 505), such as hydraulic, electrical or pneumatic drives (e.g., air cylinders) that provide the tractive force. This can provide a means of connecting and/or synchronizing the movement of the various finishing tables without the need for a direct connection between the plates of the various finishing tables. In this way, heat will not be conducted from the plates (504, 506) of the first finishing table 500 to the plates (510, 512) of the second finishing table 502 or any subsequent thereto. This allows the second finishing table 502 to be cooled, such as with fans, without adversely affecting the first finishing table 500, which may remain hot. Furthermore, the first finishing table 500 may be connected to the end of the die by an air piston (503) that may allow movement along the longitudinal axis.

[0110] Alternativamente, ou além dos acionadores de mesa (503, 505) os quais podem conectar as várias mesas de acabamento, cada mesa de acabamento pode incluir rodas (300, 302) e/ou pode ser montada em um sistema de trilhos os quais podem permitir o movimento das mesas em direção a ou para longe da matriz. Conforme mencionado acima, tal movimento pode ser sincronizado com os movimentos do pistão e/ou uma mesa de acabamento anterior.[0110] Alternatively, or in addition to the table drives (503, 505) which can connect the various finishing tables, each finishing table can include wheels (300, 302) and/or can be mounted on a rail system. which can allow movement of tables towards or away from the matrix. As mentioned above, such movement can be synchronized with the movements of the piston and/or a previous finishing table.

[0111] São previstos vários métodos e aparelhos que alcançam refrigeração e forças de compressão vertical sobre o extrudado, mas não exercem contrapressão horizontal sobre o extrudado. Em geral, a presente invenção é dirigida a aparelhos e métodos que podem ser usados para manter o extrudado quente através de compressão perpendicular à direção de fluxo através da matriz e aparelhos e métodos que podem resfriar o extrudado de maneira controlada. Assim, a presente invenção pode incluir qualquer número de meios para mover um painel extrudado que tenha saído da matriz em uma temperatura acima do ponto de fusão, ou temperatura de fusão cristalina, ao alternar ou prendê-lo consistentemente entre superfícies superior e inferior de controladas de temperatura, ao mesmo tempo em que o aparelho de contenção ou grampo avança incrementalmente com a carga de pó e a resultante emergência do extrudado.[0111] Various methods and apparatus are provided that achieve cooling and vertical compression forces on the extrudate, but do not exert horizontal counterpressure on the extrudate. In general, the present invention is directed to apparatus and methods that can be used to keep the extrudate warm through compression perpendicular to the direction of flow through the die and apparatus and methods that can cool the extrudate in a controlled manner. Thus, the present invention may include any number of means for moving an extruded panel that has exited the die at a temperature above the melting point, or crystalline melting temperature, by alternating or clamping it consistently between upper and lower controlled surfaces. of temperature, at the same time as the containment apparatus or clamp advances incrementally with the powder charge and the resulting emergence of the extrudate.

[0112] Por exemplo, em vez de mesas de acabamento, o extrudado pode ser puxado da extremidade de saída da matriz usando um trator ou correia, extrator alternado, extrator Caterpillar ou similar. Por exemplo, pode ser usado um extrator de correia que afasta o extrudado da extremidade de saída da matriz entre duas correias. Diretamente adjacente a cada correia pode haver uma placa tal como, por exemplo, uma chapa de alumínio, a qual pode ser esfriada e, assim, pode fornecer resfriamento uniforme ao extrudado, ao mesmo tempo em que aplica uma força de compressão sobre o extrudado. Mais de um extrator de correia pode ser usado para fornecer diferentes zonas de resfriamento com diferentes temperaturas (por exemplo, redução gradual de temperatura) e/ou pressões e/ou para permitir que determinadas correias tenham um padrão em alto relevo ou baixo relevo.[0112] For example, instead of finishing tables, the extrudate may be pulled from the exit end of the die using a tractor or belt, reciprocating puller, Caterpillar puller, or similar. For example, a belt puller may be used that pulls the extrudate away from the exit end of the die between two belts. Directly adjacent to each belt there may be a plate such as, for example, an aluminum sheet, which can be cooled and thus can provide uniform cooling to the extrudate, while at the same time applying a compressive force to the extrudate. More than one belt puller may be used to provide different cooling zones with different temperatures (e.g., gradual temperature reduction) and/or pressures and/or to allow certain belts to have a raised or lowered pattern.

[0113] Embora tenham sido descritos aparelhos específicos os quais acionam o movimento, tal como o cilindro hidráulico 118 que move o pistão, os cilindros pneumáticos (560A, 560B) que movem as placas superiores sobre as mesas de acabamento e os cilindros de ar (503, 505) que movem as várias mesas de acabamento, qualquer número e variedade de aparelhos que podem fornecer movimento são possíveis e estão dentro do escopo da invenção presentemente descrita. Além disso, é possível um método mais sofisticado para desencadear o avanço de uma ou mais mesas de acabamento, incluindo controles através de codificador eletrônico e comutadores de proximidade programados para coincidir com os movimentos do pistão e estão dentro do escopo da presente invenção.[0113] Although specific devices have been described that drive the movement, such as the hydraulic cylinder 118 that moves the piston, the pneumatic cylinders (560A, 560B) that move the upper plates on the finishing tables and the air cylinders ( 503, 505) that move the various finishing tables, any number and variety of apparatus that can provide movement are possible and are within the scope of the presently described invention. Furthermore, a more sophisticated method for triggering the advancement of one or more finishing tables is possible, including electronic encoder controls and proximity switches programmed to coincide with piston movements and are within the scope of the present invention.

[0114] Um painel elétrico também pode ser fornecido ao aparelho de extrusão por pistão com interruptores apropriados, termostatos, mostradores que indicam a temperatura e tais instrumentos relacionados que sejam necessários para controlar as condições operacionais, tais como temperatura, pressão e assim por diante, e fornecer uma indicação visual das mesmas.[0114] An electrical panel may also be provided to the piston extrusion apparatus with appropriate switches, thermostats, temperature indicating dials and such related instruments as are necessary to control operating conditions, such as temperature, pressure and so on, and provide a visual indication thereof.

Exemplo AExample A

[0115] Um primeiro aparelho de extrusão por pistão exemplificativo é descrito aqui. Embora sejam fornecidas temperaturas e dimensões específicas, estas são fornecidas para descrever apenas uma modalidade exemplificativa e podem variar dentro dos limites definidos e descritos acima. Os números de referência são fornecidos para auxiliar o entendimento desta modalidade específica, e podem se referir às Figuras 1-8.[0115] A first exemplary piston extrusion apparatus is described here. Although specific temperatures and dimensions are provided, these are provided to describe an exemplary embodiment only and may vary within the limits defined and described above. Reference numbers are provided to aid understanding of this specific embodiment, and may refer to Figures 1-8.

[0116] Uma matriz 10 que compreende duas placas de matriz de aço altamente polidas (72, 74), cada uma com três (3) polegadas (7,62 cm) de espessura, é intercalada entre dois blocos de aço (102, 104) com 24 (vinte e quatro) polegadas de espessura. As placas da matriz são separadas por espaçadores rígidos (76, espessura do painel; <^ polegadas (1,9 cm)) e têm uma largura de 40 a 66 polegadas (100 cm a 166 cm) (largura do painel; tipicamente 54 polegadas (136,16 cm)) e um comprimento de pouco mais de 32 polegadas (81,28 cm) (comprimento da abertura da matriz, não comprimento do painel) para formar uma abertura retangular.[0116] A die 10 comprising two highly polished steel die plates (72, 74), each three (3) inches (7.62 cm) thick, is sandwiched between two steel blocks (102, 104 ) with 24 (twenty-four) inches thick. The die boards are separated by rigid spacers (76, panel thickness; <^ inches (1.9 cm)) and have a width of 40 to 66 inches (100 cm to 166 cm) (panel width; typically 54 inches (136.16 cm)) and a length of just over 32 inches (81.28 cm) (die opening length, not panel length) to form a rectangular opening.

[0117] A extremidade de entrada da matriz tem resfriadores à água instalados nas ranhuras usinadas nas placas da matriz, de modo a evitar que a resina em pó oxide antes de entrar na matriz.[0117] The input end of the die has water coolers installed in slots machined in the die plates to prevent the powdered resin from oxidizing before entering the die.

[0118] A matriz 10 é aquecida por aquecedores de cartucho elétricos instalados em ranhuras usinadas nas placas (72, 74). Os aquecedores são organizados em doze (12) zonas individualmente controladas ao longo do comprimento da matriz e oito (8) zonas emparelhadas ao longo da saída da matriz. Zonas de aquecimento adicionais através da face de saída da matriz (como em 50C, consulte Figura 1D, 3 e 5) são fornecidas de modo que diferentes perfis de temperatura possam ser usados em toda a largura da matriz em sua saída: as bordas externas da matriz incluem uma entrada de calor adicional para evitar que o plástico venha a aderir durante uma interrupção ou reinicialização e evitar que as linhas de carga (extrusão) sejam suspensas nas bordas do painel.[0118] Die 10 is heated by electric cartridge heaters installed in slots machined in the plates (72, 74). The heaters are organized into twelve (12) individually controlled zones along the length of the array and eight (8) paired zones along the array outlet. Additional heating zones across the die exit face (as at 50C, see Figure 1D, 3 and 5) are provided so that different temperature profiles can be used across the entire width of the die at its exit: the outer edges of the matrix include an additional heat input to prevent the plastic from sticking during an outage or restart and to prevent the load (extrusion) lines from hanging over the edges of the panel.

[0119] Um perfil de aquecimento exemplificativo para uma resina de polietileno UHMW pode incluir três zonas térmicas ao longo do eixo longitudinal da abertura da matriz: após o isolamento térmico, 300 °F (148,89 °C) a 320 °F (160 °C); região mediana, 330 °F (165,56 °C) a 420 °F (215,56 °C); região de saída, 300 °F (148,89 °C) a 350 °F (176,67 °C).[0119] An exemplary heating profile for a UHMW polyethylene resin may include three thermal zones along the longitudinal axis of the die opening: after thermal insulation, 300 °F (148.89 °C) to 320 °F (160 °C); mid region, 330°F (165.56°C) to 420°F (215.56°C); exit region, 300°F (148.89°C) to 350°F (176.67°C).

[0120] A extremidade de entrada do bloco superior e a placa de matriz são usinadas para fornecer uma abertura (entrada de resina 32) para a resina polimérica UFIMW em pó a ser introduzida na abertura da matriz de um funil de alimentação 30 que compreende uma pluralidade de tubos (por exemplo, 4; tubos de alimentação 34) que se estendem até a entrada da matriz. Cada tubo pode ser levantado ou abaixado para regular a alimentação para a área abaixo de cada tubo. Alternativamente, cada tubo de alimentação pode compreender um alimentador helicoidal, alimentador vibratório ou alimentador rotativo. Sapatas de alumínio 80 são presas ao fundo dos tubos para ajudar a distribuir a resina.[0120] The inlet end of the upper block and the die plate are machined to provide an opening (resin inlet 32) for powdered UFIMW polymeric resin to be introduced into the die opening of a feed hopper 30 comprising a plurality of tubes (e.g., 4; supply tubes 34) extending to the inlet of the die. Each tube can be raised or lowered to regulate the supply to the area below each tube. Alternatively, each feed tube may comprise a screw feeder, vibrating feeder or rotary feeder. 80 aluminum shoes are attached to the bottom of the tubes to help distribute the resin.

[0121] Uma placa de aço (cabeça de pistão 19) que mede metade (0,5) de uma polegada (1,27 cm) x cinquenta e quatro (54) polegadas (136,16 cm) com uma seção transversal retangular é presa a uma placa orientada (pistão 18) que é acionada por cilindros hidráulicos (118). O pistão é capaz de um curso linear de seis (6) polegadas (15,24 cm) que se estende por duas (2) polegadas até a entrada da matriz. O pistão é significativamente mais fino do que a abertura da matriz para evitar o atrito e a aderência na matriz. Uma placa limpadora é usada para empurrar o pistão contra a superfície inferior da matriz para impedir que o pistão levante e forçar o ar expelido e finos para dentro da abertura da câmara. A seção posterior do pistão é resfriada com canais de água para evitar a oxidação da resina.[0121] A steel plate (piston head 19) measuring one-half (0.5) of an inch (1.27 cm) x fifty-four (54) inches (136.16 cm) with a rectangular cross-section is attached to an oriented plate (piston 18) that is driven by hydraulic cylinders (118). The piston is capable of a six (6) inch (15.24 cm) linear stroke that extends two (2) inches to the die inlet. The piston is significantly thinner than the die opening to prevent friction and sticking in the die. A wiper plate is used to push the piston against the bottom surface of the die to prevent the piston from lifting and forcing expelled air and fines into the chamber opening. The rear section of the piston is cooled with water channels to prevent resin oxidation.

[0122] Duas mesas de acabamento (500, 502) são fornecidas após a extremidade de saída da matriz, cada mesa de acabamento compreendendo uma placa superior e inferior. As placas são alumínio de 3/4 polegadas (1,9 cm) de espessura (boa condutividade térmica e rigidez suficiente). Cilindros pneumáticos (560A, 560B) são usados para aplicar pressão nas placas, de modo que o plástico fique preso e também para assegurar o contato da superfície entre o plástico e o alumínio para promover uma condutividade térmica consistente.[0122] Two finishing tables (500, 502) are provided after the exit end of the die, each finishing table comprising an upper and lower plate. The plates are 3/4 inch (1.9 cm) thick aluminum (good thermal conductivity and sufficient rigidity). Pneumatic cylinders (560A, 560B) are used to apply pressure to the plates so that the plastic is secured and also to ensure surface contact between the plastic and aluminum to promote consistent thermal conductivity.

[0123] As mesas são conectadas apenas pelos dois cilindros pneumáticos (503, 505) que fornecem a força de tração, de modo que o calor não seja conduzido das placas da primeira mesa de acabamento para as placas da segunda mesa de acabamento. A segunda mesa de acabamento pode oscilar entre os interruptores limitadores posicionados aproximadamente a 2" de distância. Quando a mesa tiver puxado 2" de plástico, por exemplo, ela abrirá as placas de alumínio, voltará à frente do curso, voltará a prender o painel e recomeçará a puxá-lo.[0123] The tables are connected only by the two pneumatic cylinders (503, 505) that provide the traction force, so that heat is not conducted from the plates of the first finishing table to the plates of the second finishing table. The second finishing table can swing between limit switches positioned approximately 2" apart. When the table has pulled out 2" of plastic, for example, it will open the aluminum plates, return to the front of travel, re-clamp the panel and will start pulling it again.

[0124] A primeira seção da mesa é aquecida nas placas superior e inferior, as quais podem ter uma textura parcial ou totalmente em alto relevo ou baixo relevo para permitir a calandragem de uma textura no painel. A segunda seção da mesa avança simultaneamente com a primeira e é mecanicamente conectada à primeira seção, mas consiste em placas superior e inferior separadas. Esta segunda mesa é resfriada, tal como com ventiladores, sem afetar adversamente a primeira mesa, a qual permanece quente.[0124] The first section of the table is heated on the top and bottom plates, which may have a partially or fully embossed or embossed texture to allow calendering of a texture into the panel. The second table section advances simultaneously with the first and is mechanically connected to the first section, but consists of separate top and bottom plates. This second table is cooled, as with fans, without adversely affecting the first table, which remains hot.

Exemplo BExample B

[0125] Um segundo aparelho de extrusão por pistão exemplificativo é descrito aqui, no qual a matriz 10, o pistão alternado 18 e o funil de alimentação 30 são conforme descrito no Exemplo A. Os números de referência são fornecidos para auxiliar um entendimento desta modalidade específica e podem se referir a qualquer uma das Figuras 1-8.[0125] A second exemplary piston extrusion apparatus is described herein, in which the die 10, the reciprocating piston 18 and the feed hopper 30 are as described in Example A. Reference numerals are provided to aid an understanding of this embodiment specific and may refer to any of Figures 1-8.

[0126] Conforme descrito para o Exemplo A, duas mesas de acabamento (500, 502) são fornecidas após a extremidade de saída da matriz, em que cada mesa de acabamento compreende uma placa superior e inferior. A placa superior (504A da Figura 8) da primeira mesa de acabamento 500 é alumínio com uma espessura de 3/8 polegadas (0,95 cm), enquanto a placa superior 512 da segunda mesa de acabamento 502 e as placas inferiores (506 e 510, respectivamente) das primeira e segunda mesas de acabamento são alumínio com 3/4 polegadas (1,9 cm) de espessura. A placa superior 504A da primeira mesa de acabamento é levantada ou abaixada por três fileiras de acionadores de placa os quais são suportados sobre a placa superior em trilhos de suporte (680A, 680B, 680C). Cada uma das três fileiras de acionadores de placa inclui nove (9) cilindros pneumáticos a ar (consulte, por exemplo, 610, 620, 630 da Figura 8). As primeira e segunda fileiras (a fileira mais próximo da extremidade de saída da matriz é a "primeira fileira", próximo da extremidade 540 da mesa mostrada na Figura 8) dos acionadores de placa são individualmente controláveis, enquanto a terceira fileira (fileira mais distante da extremidade da matriz; próximo da extremidade 542 da mesa mostrada na Figura 8) de acionadores de placa é controlada em uníssono. Operativamente conectada à extremidade da haste do pistão (617A, 627A, 637A) de cada acionador de placa está uma placa de pressão (618A, 628A, 638A) formada de alumínio de 3/4 polegadas (1,9 cm). Mais detalhes do aparelho de extrusão por pistão são aqueles descritos para o Exemplo A.[0126] As described for Example A, two finishing tables (500, 502) are provided after the exit end of the die, wherein each finishing table comprises an upper and lower plate. The top plate (504A of Figure 8) of the first finishing table 500 is aluminum with a thickness of 3/8 inch (0.95 cm), while the top plate 512 of the second finishing table 502 and the bottom plates (506 and 510, respectively) of the first and second finishing tables are 3/4 inch (1.9 cm) thick aluminum. The top plate 504A of the first finishing table is raised or lowered by three rows of plate drivers which are supported on the top plate on support rails (680A, 680B, 680C). Each of the three rows of plate drivers includes nine (9) pneumatic air cylinders (see, e.g., 610, 620, 630 of Figure 8). The first and second rows (the row closest to the output end of the die is the "first row", near the 540 end of the table shown in Figure 8) of the plate drivers are individually controllable, while the third row (farthest row of the end of the die; near the end 542 of the table shown in Figure 8) of plate drivers is controlled in unison. Operatively connected to the end of the piston rod (617A, 627A, 637A) of each plate driver is a pressure plate (618A, 628A, 638A) formed from 3/4 inch (1.9 cm) aluminum. Further details of the piston extrusion apparatus are those described for Example A.

[0127] Embora modalidades específicas da invenção tenham sido descritas em detalhes, será apreciado por aqueles versados na técnica que várias modificações e alterações e aplicações podem ser desenvolvidas à luz dos ensinamentos gerais da descrição. Consequentemente, as configurações, sistemas, aparelhos e métodos particulares descritos se destinam a ser apenas ilustrativos e não limitativos quanto ao escopo da invenção.[0127] Although specific embodiments of the invention have been described in detail, it will be appreciated by those skilled in the art that various modifications and changes and applications can be developed in light of the general teachings of the description. Accordingly, the particular configurations, systems, apparatus and methods described are intended to be illustrative only and not limiting the scope of the invention.

Claims (12)

1. Aparelho para extrusão de uma resina polimérica, compreendendo: uma matriz (10) tendo uma extremidade de entrada (14) e uma extremidade de saída (16); um pistão (18) montado para movimento dentro da extremidade de entrada (14) da matriz (10), a partir de uma posição retraída para uma posição estendida; pelo menos um funil de alimentação (30) para introduzir a resina polimérica em um estado granular em uma entrada de resina (32), em que a entrada de resina (32) é próxima da extremidade de entrada (14) da matriz (10) e a jusante da posição retraída do pistão (18); uma pluralidade de zonas térmicas (50, 50A, 50B, 50C) na matriz (10) espaçadas ao longo de uma largura e um comprimento da matriz (10); um dispositivo para aquecer determinada pluralidade de zonas térmicas (50, 50A, 50B, 50C) incluindo pelo menos as zonas térmicas (50, 50A, 50B, 50C) próximas da extremidade de saída (16) da matriz (10), para uma temperatura acima da temperatura de fusão cristalina da resina polimérica; um dispositivo para conferir movimento ao pistão (18) ao longo de um eixo geométrico longitudinal (100) da matriz (10) para mover a resina polimérica a partir da entrada de resina (32) através da pluralidade de zonas térmicas (50, 50A, 50B, 50C), e para fora da extremidade de saída (16) da matriz (10) como um extrudado, a resina polimérica sendo fundida e comprimida para formar um perfil de extrusão da matriz (10) durante progressão através da pluralidade de zonas térmicas (50, 50A, 50B, 50C) da matriz (10), um dispositivo para resfriar e comprimir uniformemente o extrudado após a saída da extremidade de saída (16) da matriz (10), caracterizado por a resina ser extrudada a partir da extremidade de saída (16) da matriz (10) como um extrudado a uma temperatura em ou acima da temperatura de fusão cristalina da resina polimérica, em que o aparelho é constituído por meios para mover o extrudado em afastamento da extremidade de saída (16) da matriz (10); e em que o dispositivo para mover o extrudado para longe da extremidade de saída (16) da matriz (10) não aplica uma força de compressão no extrudado paralelo ao eixo geométrico longitudinal (100), mas aplica uma força de compressão no extrudado perpendicular ao eixo geométrico longitudinal (100) da matriz (10), em que o dispositivo para mover o extrudado em afastamento a partir da extremidade de saída (16) da matriz (10) compreende uma ou mais mesas de acabamento que afastam o extrudado da extremidade de saída (16) da matriz (10) de modo que não haja contrapressão sobre o extrudado e que promova um arrefecimento uniforme e uma compressão vertical intermitente do extrudado, em que o dispositivo para afastar o extrudado em afastamento da extremidade de saída (16) da matriz (10) aplica uma força de compressão vertical sobre o extrudado perpendicular ao eixo geométrico longitudinal (100) da matriz (10), adicionalmente em que o dispositivo para mover o extrudado para longe da saída da matriz (10) e para resfriar e comprimir uniformemente o extrudado compreende: uma ou mais mesas de acabamento (500) posicionadas após a extremidade de saída (16) da matriz (10) e móveis em uma direção paralela ao eixo geométrico longitudinal (100) da matriz (10), a uma ou mais mesas de acabamento (500) compreendendo placas superior e inferior (504, 506), em que a placa superior (504) é móvel em uma direção perpendicular ao eixo geométrico longitudinal (100) da matriz (10) através de uma variedade de posições, que incluem pelo menos: (a) uma posição aberta que não contata o extrudado, (b) uma posição para baixo que entra em contato com o extrudado mas não aplica uma força de compressão sobre o extrudado e (c) uma posição fixa que aplica a força de compressão sobre o extrudado, em que a uma ou mais mesas de acabamento (500) movem o extrudado para longe da extremidade de saída (16) da matriz (10), de modo que não haja contrapressão sobre o extrudado e promova o resfriamento uniforme do extrudado entre as placas superior e inferior (504, 506) quando na posição para baixo ou na posição fixa.1. Apparatus for extrusion of a polymeric resin, comprising: a die (10) having an input end (14) and an output end (16); a piston (18) mounted for movement within the inlet end (14) of the die (10), from a retracted position to an extended position; at least one feed hopper (30) for introducing the polymeric resin in a granular state into a resin inlet (32), wherein the resin inlet (32) is close to the inlet end (14) of the die (10) and downstream of the retracted position of the piston (18); a plurality of thermal zones (50, 50A, 50B, 50C) in the matrix (10) spaced along a width and a length of the matrix (10); a device for heating a given plurality of thermal zones (50, 50A, 50B, 50C) including at least thermal zones (50, 50A, 50B, 50C) proximate the outlet end (16) of the die (10), to a temperature above the crystalline melting temperature of the polymer resin; a device for imparting movement to the piston (18) along a longitudinal geometric axis (100) of the die (10) to move the polymeric resin from the resin inlet (32) through the plurality of thermal zones (50, 50A, 50B, 50C), and out the exit end (16) of the die (10) as an extrudate, the polymeric resin being melted and compressed to form an extrusion profile of the die (10) during progression through the plurality of thermal zones. (50, 50A, 50B, 50C) of the die (10), a device for uniformly cooling and compressing the extrudate after exiting the exit end (16) of the die (10), characterized in that the resin is extruded from the end exit end (16) of the die (10) as an extrudate at a temperature at or above the crystalline melting temperature of the polymer resin, wherein the apparatus comprises means for moving the extrudate away from the exit end (16) of the die (10) matrix (10); and wherein the device for moving the extrudate away from the exit end (16) of the die (10) does not apply a compressive force to the extrudate parallel to the longitudinal geometric axis (100), but applies a compressive force to the extrudate perpendicular to the longitudinal geometric axis (100) of the die (10), wherein the device for moving the extrudate away from the exit end (16) of the die (10) comprises one or more finishing tables that move the extrudate away from the exit end (16) of the die (10) exit (16) of the die (10) so that there is no back pressure on the extrudate and that promotes uniform cooling and intermittent vertical compression of the extrudate, wherein the device for moving the extrudate away from the exit end (16) of the die (10) applies a vertical compressive force on the extrudate perpendicular to the longitudinal geometric axis (100) of the die (10), additionally in which the device for moving the extrudate away from the die exit (10) and for cooling and compressing uniformly the extrudate comprises: one or more finishing tables (500) positioned after the exit end (16) of the die (10) and movable in a direction parallel to the longitudinal geometric axis (100) of the die (10), at one or more further finishing tables (500) comprising upper and lower plates (504, 506), wherein the upper plate (504) is movable in a direction perpendicular to the longitudinal axis (100) of the die (10) through a variety of positions , which include at least: (a) an open position that does not contact the extrudate, (b) a down position that contacts the extrudate but does not apply a compressive force to the extrudate, and (c) a fixed position that applies compression force to the extrudate, whereby the one or more finishing tables (500) move the extrudate away from the exit end (16) of the die (10), so that there is no back pressure on the extrudate and promotes uniform cooling of the extrudate between the upper and lower plates (504, 506) when in the down or fixed position. 2. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que adicionalmente compreende: pelo menos uma segunda mesa de acabamento (502) posicionada após a primeira mesa de acabamento (500) e móvel na direção paralela ao eixo geométrico longitudinal (100) da matriz (10), a segunda mesa de acabamento (502) compreendendo placas superior e inferior (512, 510), em que a placa superior (512) é móvel na direção perpendicular ao eixo geométrico longitudinal (100) da matriz (10) através de uma variedade de posições que incluem pelo menos: (a) uma posição aberta que não contata o extrudado, (b) uma posição para baixo que contata o extrudado, mas não aplica uma força de compressão sobre o extrudado e (c) uma posição fixa que aplica a força de compressão sobre o extrudado, em que a segunda mesa de acabamento (502) é configurada para: (A) se mover para longe da primeira mesa de acabamento (500) quando a placa superior (512) da segunda mesa de acabamento (502) está na posição para baixo ou fixa e a placa superior (504) da primeira mesa de acabamento (500) está em qualquer posição, e se mover em direção à primeira mesa de acabamento (500) quando a placa superior (512) da segunda mesa de acabamento (502) não está na posição fixa e a placa superior (504) da primeira mesa de acabamento (500) está na posição para baixo ou fixa; (B) se mover em uníssono com a primeira mesa de acabamento (500); ou (C) permanecer em uma posição estática, em que quando a placa superior (504) da primeira mesa de acabamento (500) está em qualquer posição, a placa superior (512) da segunda mesa de acabamento (502) está na posição para baixo para fornecer resfriamento uniforme à resina extrudada, mas nenhuma força de compressão sobre o extrudado.2. Apparatus according to claim 1, characterized in that it additionally comprises: at least one second finishing table (502) positioned after the first finishing table (500) and movable in the direction parallel to the longitudinal geometric axis (100 ) of the die (10), the second finishing table (502) comprising upper and lower plates (512, 510), wherein the upper plate (512) is movable in the direction perpendicular to the longitudinal geometric axis (100) of the die (10 ) through a variety of positions that include at least: (a) an open position that does not contact the extrudate, (b) a down position that contacts the extrudate but does not apply a compressive force to the extrudate, and (c) a fixed position that applies compressive force to the extrudate, wherein the second finishing table (502) is configured to: (A) move away from the first finishing table (500) when the top plate (512) of the second finishing table (502) is in the down or fixed position and the top plate (504) of the first finishing table (500) is in any position, and move towards the first finishing table (500) when the plate upper plate (512) of the second finishing table (502) is not in the fixed position and the upper plate (504) of the first finishing table (500) is in the down or fixed position; (B) move in unison with the first finishing table (500); or (C) remain in a static position, wherein when the top plate (504) of the first finishing table (500) is in any position, the top plate (512) of the second finishing table (502) is in the position to low to provide uniform cooling of the extruded resin but no compressive force on the extrudate. 3. Aparelho, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que pelo menos uma dentre a primeira e/ou a segunda mesas de acabamento (500, 502) incluem um dispositivo para controlar a temperatura das placas superior e inferior para abaixo da temperatura de fusão cristalina da resina polimérica.3. Apparatus according to claim 2, characterized in that at least one of the first and/or second finishing tables (500, 502) includes a device for controlling the temperature of the upper and lower plates to below the crystalline melting temperature of the polymer resin. 4. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a matriz (10) compreender uma placa de matriz superior (72) e uma placa de matriz inferior (74), cada uma compreendendo uma ruptura térmica (80, 82) a jusante da entrada de resina (32), em que a ruptura térmica (80, 82) define pelo menos uma região térmica aquecida que compreende as zonas térmicas (50, 50A, 50B, 50C) espaçadas entre a ruptura térmica (80, 82) e a extremidade de saída (16) da matriz (10).4. Apparatus according to claim 1, characterized in that the matrix (10) comprises an upper matrix plate (72) and a lower matrix plate (74), each comprising a thermal break (80, 82) downstream of the resin inlet (32), wherein the thermal break (80, 82) defines at least one heated thermal region comprising thermal zones (50, 50A, 50B, 50C) spaced between the thermal break (80, 82) and the output end (16) of the die (10). 5. Aparelho, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado por a ruptura térmica (80, 82) adicionalmente definir uma região térmica resfriada que compreende as zonas térmicas (50, 50A, 50B, 50C) espaçadas entre a extremidade de entrada (14) da matriz (10) e a ruptura térmica (80, 82).5. Apparatus according to claim 4, characterized in that the thermal break (80, 82) additionally defines a cooled thermal region comprising thermal zones (50, 50A, 50B, 50C) spaced between the inlet end (14) of the matrix (10) and thermal break (80, 82). 6. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por pelo menos um funil de alimentação (30) é configurada para introduzir a resina polimérica na entrada de resina (32) da matriz (10) em uma pluralidade de quantidades especificamente medidas em uma largura da extremidade de entrada (14) de resina da matriz (10).6. Apparatus according to claim 1, characterized in that at least one feed funnel (30) is configured to introduce the polymeric resin into the resin inlet (32) of the matrix (10) in a plurality of specifically measured amounts in a width of the resin input end (14) of the matrix (10). 7. Aparelho, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado por as quantidades especificamente medidas da resina polimérica variarem ao longo de uma largura da entrada de resina (32) da matriz (10).7. Apparatus according to claim 6, characterized in that the specifically measured amounts of polymeric resin vary over a width of the resin inlet (32) of the matrix (10). 8. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por pelo menos um funil de alimentação (30) compreender uma pluralidade de tubos de alimentação (34) espaçados ao longo da largura da entrada de resina (32) da matriz (10), cada uma das pluralidades de tubos de alimentação (34) compreendendo uma extremidade distal (36) que é proximal à entrada de resina (32) da matriz (10) e uma extremidade proximal (38) em comunicação de fluido com o funil de alimentação (30).8. Apparatus according to claim 1, characterized in that at least one feed hopper (30) comprises a plurality of feed tubes (34) spaced along the width of the resin inlet (32) of the matrix (10), each of the plurality of feed tubes (34) comprising a distal end (36) that is proximal to the resin inlet (32) of the matrix (10) and a proximal end (38) in fluid communication with the feed funnel ( 30). 9. Aparelho, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado por cada uma da pluralidade de tubos de alimentação (34) ser independentemente móvel em uma direção vertical que é perpendicular ao eixo geométrico longitudinal (100) da matriz (10) para fornecer a pluralidade de quantidades especificamente medidas da resina polimérica, em que a pluralidade de quantidades especificamente medidas da resina polimérica são as mesmas ou variam ao longo de uma largura da extremidade de entrada (14) de resina da matriz (10).9. Apparatus according to claim 8, characterized in that each of the plurality of supply tubes (34) is independently movable in a vertical direction that is perpendicular to the longitudinal geometric axis (100) of the matrix (10) to provide the plurality of specifically measured amounts of the polymeric resin, wherein the plurality of specifically measured amounts of the polymeric resin are the same or vary across a width of the resin inlet end (14) of the matrix (10). 10. Aparelho, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado por cada uma dentre a pluralidade de tubos de alimentação (34) compreender um alimentador helicoidal, um alimentador vibratório ou um alimentador rotativo, que é independentemente controlável para fornecer a pluralidade de quantidades especificamente medidas de resina polimérica, em que a pluralidade de quantidades especificamente medidas varia ao longo de uma largura da extremidade de entrada (14) de resina da matriz (10).10. Apparatus according to claim 8, characterized in that each of the plurality of feed tubes (34) comprises a screw feeder, a vibrating feeder or a rotary feeder, which is independently controllable to supply the plurality of specifically measured quantities of polymeric resin, wherein the plurality of specifically measured quantities varies over a width of the resin inlet end (14) of the matrix (10). 11. Aparelho, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado por cada uma da pluralidade de tubos de alimentação compreender uma sapata (80A-80D) na extremidade distal (36) do mesmo configurado para distribuir uniformemente a resina polimérica de cada uma da pluralidade de tubos de alimentação (34) para a entrada de resina (32) da matriz (10).11. Apparatus according to claim 8, characterized in that each of the plurality of supply tubes comprises a shoe (80A-80D) at the distal end (36) thereof configured to uniformly distribute the polymeric resin from each of the plurality of supply tubes (34) for the resin inlet (32) of the matrix (10). 12. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o dispositivo para transmitir o movimento da placa superior (504) da primeira mesa de acabamento (500) compreender: pelo menos um trilho de suporte (580A, 580B) posicionado sobre uma superfície superior da placa superior (504), e uma pluralidade de acionadores de placa (610A - 610E) fixados no pelo menos um trilho de suporte (580A, 580B), em que cada uma da pluralidade de acionadores de placa (610A - 610E) tem uma haste de acionador (617A, 627A, 637A) fixada operativamente à superfície superior da placa superior (504) através de uma extremidade distal da haste do acionador (617A, 627A, 637A).12. Apparatus according to claim 1, characterized in that the device for transmitting the movement of the upper plate (504) of the first finishing table (500) comprises: at least one support rail (580A, 580B) positioned on a surface top of the top plate (504), and a plurality of plate drivers (610A - 610E) fixed to the at least one support rail (580A, 580B), wherein each of the plurality of plate drivers (610A - 610E) has a driver rod (617A, 627A, 637A) operatively attached to the upper surface of the top plate (504) through a distal end of the driver rod (617A, 627A, 637A).
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