BRPI0514508B1 - cabeça de matriz de filme para produção de filme tubular soprado - Google Patents

Abstract

cabeça de matriz de filme para produção de filme tubular soprado. a presente invenção refere-se a uma cabeça de matriz de filme para a produção de filme tubular soprado a partir de polímeros termoplásticos. os filmes produzidos com cabeças de matriz convencionais geralmente apresentam estrias rombudas ou áreas onduladas, as linhas sulcadas assim denominadas. o objetivo da invenção é o de impedir estas propriedades negativas do filme por meio de uma cabeça de matriz de filme com vários canais de material fundido (9, 10, 11) na forma de fendas anulares dispostas concentricamente em torno do eixo central da cabeça de matriz de filme, onde o distribuidor espiral (8) do canal de material fundido interno fica localizado em relação ao eixo central da cabeça de matriz na parede delimitadora interna e o distribuidor espiral (6) do canal de material fundido externo fica localizado em relação ao eixo central da matriz de cabeça na parede delimitadora externa.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "CABEÇA DE MATRIZ DE FILME PARA PRODUÇÃO DE FILME TUBULAR SOPRADO". A presente invenção refere-se a cabeças de matriz de filme para a produção de filme de camada única ou de múltiplas camadas, de acordo com o preâmbulo da reivindicação 1. Já são conhecidos tipos similares de cabeças de matriz de filme. As cabeças de matriz de filme para a produção de filme tubular de camada única consistem em um mandril central circundado concentricamente por uma jaqueta. Entre o mandril e a jaqueta é localizada uma fenda anular através do qual o material fundido é transportado para a matriz na forma de anel. Em sua superfície circunferencial externa, o mandril apresenta uma ou mais ranhuras espirais, o distribuidor espiral. A profundidade das ranhuras diminui a partir do começo da fenda anular para a matriz na forma de anel. O material fundido é conduzido por meio de uma ou mais unidades de alimentação de material fundido para os pontos de partida das ranhuras do distribuidor espiral, de modo que parte do material fundido seja transportada nas ranhuras espirais dentro da cabeça da matriz na direção da matriz na forma de anel. Como resultado da profundidade de ranhura decrescente, uma quantidade maior de material fundido é conduzida sobre a região de vôo que separa as ranhuras na direção axial (cf. DE 199 24 540 C1 ou DE 23 06 834).

As cabeças de matriz de filme para filme tubular de múltiplas camadas diferem daquelas para filme tubular de camada única pelo fato de o mandril central ser circundado coaxialmente por diversos elementos de anel. Os elementos de anel exibem distribuidores espirais em suas superfícies circunferenciais externas. Fendas anulares são formadas entre os elementos de anel individuais. Fendas anulares diferentes são unidas a montante da matriz na forma de anel. As espirais do distribuidor dos elementos de anel individuais são também conectadas a uma ou mais unidades de alimentação de material fundido para assegurar que elas sejam supridas com material fundido (cf. DE 23 20 687 ou DE 195 21 026).

Outro exemplo de desenho de uma cabeça de matriz de filme para filme tubular de múltiplas camadas é descrito em EP 1 055 504 B1.

Com esta variante, os elementos de anel apresentam uma forma cônica e são dispostos um no topo do outro. Em cada caso, dois canais espirais con-tra-orientados, cuja profundidade diminui na direção da abertura, são usados na superfície circunferencial interna ou externa dos elementos de anel cônicos.

Outra variante de um desenho de cabeça de matriz de filme é descrito em DE 20307412 U1. Aqui, os distribuidores espirais são usinados tanto na parede delimitadora interna como na parede delimitadora externa de pelo menos um canal de material fundido. Isto serve para impedir a contaminação do filme causada por impurezas. As espirais das paredes delimi-tadoras interna e externa dos canais de material fundido podem ser dispostas ou em uma forma congruente ou em uma forma escalonada. A função do distribuidor espiral é a de distribuir o material fundido uniformemente na fenda anular. O material fundido é separado por meio de distribuidores principais em inúmeros fluxos separados que fluem todos para os canais do distribuidor espiral. O fluxo de material fundido que flui nas espirais é continuamente dividido em um componente tangencial que segue o percurso da espiral e em um componente axial que flui sobre a região de vôo localizada entre duas espirais para a brecha entre dois elementos de anel na direção da matriz na forma de anel. Como resultado, o material fundido que se origina de uma superposição dos fluxos de material fundido axial e tangencial provenientes de todos os canais do distribuidor flui em todos os pontos através da circunferência da matriz na forma de anel. Estes dois componentes de velocidade fazem com que os fluxos de material fundido de canais espirais vizinhos não apenas façam contato ao longo de suas bordas, mas também se sobreponham a uma grande área de contato. Devido a isto, e pelo fato de nenhuma linha de junção surgir com este sistema, pode ser obtida uma alta homogeneidade térmica além da homogeneidade mecânica desejada. Próximo da extremidade do distribuidor espiral, o fluxo radial nos canais se transformou em um fluxo exclusivamente axial na direção da matriz na forma de anel.

Para assegurar o início de um fluxo espiral axial, uma brecha inicial tem que ser pré-ajustada em um nível com a zona de partida do distribuidor espiral. Aqui, parte do material fundido flui abruptamente a partir da zona de partida do canal espiral para a fenda anular. No processo, o material fundido flui ao longo da borda de partida imposta na produção, sendo assim submetido a uma orientação e cisalhamento excepcionais. Este fluxo de material fundido axial de rápido escoamento desloca áreas de material fundido do canal acima, o que faz com que uma zona limítrofe delineada com precisão seja formada entre os fluxos de material fundido, linhas sulcadas assim denominadas. Isto tem um efeito negativo sobre a qualidade da bolha de filme. Devido ao fato de os polímeros apresentarem uma função de memória, uma área do filme que foi contrariamente afetada, por exemplo, por um esforço e uma temperatura elevados pode ser reconhecida como uma área ondulada ou uma estria rombuda. O objetivo da invenção, portanto, é o de projetar uma cabeça de matriz de filme do tipo mencionado na introdução que permita produzir filme soprado tubular sem zonas de borda delineadas com precisão que são formadas entre os fluxos de material fundido axiais, que ficam visíveis no filme como corrugações ou estrias carregadas. A solução para esta tarefa é uma cabeça de matriz de filme, de acordo com as características descritas na reivindicação 1. Desenhos adequados e aperfeiçoamentos vantajosos à invenção são caracterizados nas subreivindicações.

Foi estabelecido que, no caso de cabeças de matriz para filme de múltiplas camadas cujo distribuidor espiral é localizado na superfície cir-cunferencial externa dos elementos de anel e mandril, estrias rombudas (linhas sulcadas) ou corrugações ocorrem apenas na camada externa da bolha de filme soprado.

No caso de um filme tubular de três camadas, por exemplo, as camadas individuais são formadas da mesma maneira. Nesta conexão, a cabeça de matriz de filme apresenta três fendas anulares concentricamente dispostas. O material fundido flui do distribuidor espiral, que se encontra na parede delimitadora interna do respectivo canal de material fundido, para a fenda anular. Os diferentes fluxos de material fundido são então juntados na matriz na forma de anel. Uma vez que as três camadas separadas tenham sido fundidas, quaisquer áreas das camadas de material fundido interna e central que sejam danificadas ficam embutidas por completo no material fundido. Nesta condição, as moléculas passam por vários processos de compensação e relaxamento. É apenas o material fundido danificado da camada de filme externa que permanece em contato com a superfície de metal do alojamento de cabeça de matriz. Devido ao fato de nenhuma homogeneização poder acontecer aí, o histórico de fluxo fica visível no filme uma vez que ele tenha saído da matriz. A combinação crítica em uma cabeça de matriz é, portanto, a fenda anular entre a região de vôo do elemento de anel externo e a superfície oposta cilíndrica do alojamento. A fim de também incorporar as zonas da descarga espiral externa na fusão do material fundido, este distribuidor espiral é mais ou menos espelhado. Os canais espirais do distribuidor espiral não são mais incorporados na superfície circunferencial externa do elemento de anel externo, mas na superfície circunferencial interna do alojamento, de preferência. A descarga espiral acontece agora na direção do lado de dentro, entrando finalmente em contato com o material fundido das outras camadas. Como resultado, as zonas de material fundido danificadas das camadas interna, central e externa ficam embutidas por completo no material fundido depois que as camadas individuais tenham sido fundidas. Isto permite extrusar um filme que não apresenta quaisquer estrias carregadas (linhas sulcadas) e áreas onduladas.

Uma descarga espiral sem implementar a combinação de fenda anular e parede delimitadora, isto é, com a descarga de apenas canais espirais e semicirculares opostos com a redução da profundidade do canal, não traz resultados positivos.

As características de um distribuidor espiral bem projetado, tais como tolerâncias de filme extremamente boas e autolimpeza, etc., são ainda conservadas pelo desenho da invenção da cabeça de matriz de filme.

Outras características e méritos específicos da invenção são delineados com o uso da seguinte descrição de um desenho da invenção e da figura como um exemplo. A Figura 1 é uma seção parcial de uma cabeça de matriz de filme. A Figura 1 mostra a versão preferida de uma cabeça de matriz de filme de desenho da invenção em seção parcial. A matriz da cabeça mostrada aqui é projetada para fabricar um filme tubular de três camadas. A cabeça de matriz de filme (1) é composta de um mandril cilíndrico externo (3), que é circundado excentricamente pelo primeiro elemento de anel (5) que, por sua vez, é circundado por um segundo elemento de anel (4). Este segundo elemento de anel (4) é circundado concentricamente por um terceiro elemento de anel, neste caso, o alojamento (2). Em cada caso, é provida uma fenda anular (9, 10, 11), isto é, o canal de material fundido, localizado entre o mandril (3) e o elemento de anel interno (5), entre o elemento de anel interno (5) e o segundo elemento de anel (4), bem como entre o segundo elemento de anel (4) e o alojamento (2) que se torna cada vez mais largo à medida que se aproxima da matriz na forma de anel (12). As fendas anulares (9, 10, 11) são ligadas para formarem uma única passagem a montante da matriz na forma de anel (12). O mandril (3) apresenta um distribuidor espiral (8) em sua superfície circunferencial externa. A profundidade das espirais diminui na direção da matriz na forma de anel (12). O distribuidor espiral (8) compreende uma ou mais ranhuras espirais usinadas no respectivo componente. O elemento de anel interno (5) também apresenta um distribuidor espiral (7) em sua superfície circunferencial externa. O segundo elemento de anel (4) não apresenta qualquer distribuidor espiral. Outro distribuidor espiral (6) é usado na superfície circunferencial interna do alojamento (2). O material fundido é carregado através da unidade de alimentação de material fundido (13) na cabeça de matriz de filme (1)eé conduzido a partir daí através de inúmeros distribuidores (não mostrados aqui) para o começo dos distribuidores espirais (6, 7, 8). A partir daí, o material fundido é distribuído, por um lado, na direção tangencial nas espirais através da cir- cunferência da fenda anular (9, 10, 11), e, por outro lado, na direção axial dentro da fenda anular (9, 10, 11) entre o distribuidor espiral e a parede de-limitadora cilíndrica do elemento de anel vizinho. Na direção da extremidade superior da fenda anular, o componente tangencial diminui devido à menor profundidade das ranhuras do distribuidor espiral e devido à maior largura da fenda anular, à medida que ele se aproxima da matriz na forma de anel, como resultado, e o componente axial aumenta cada vez mais. A montante da matriz na forma de anel, os fluxos de material fundido individuais se fundem e saem da cabeça de matriz de filme como um único filme.

Devido ao fato de a descarga espiral das camadas externas da bolha de filme, isto é, as camadas interna e externa, acontecer na direção do centro da bolha de filme, que subseqüentemente entra em contato com o material fundido das outras camadas, é possível produzir um filme isento de estrias e corrugações.

Se for intenção produzir mais de 3 camadas com uma cabeça de matriz filme com o desenho da invenção para um filme tubular de múltiplas camadas, um número correspondente de elementos de anel adicionais será instalado entre o elemento de anel externo e interno, por meio do que o distribuidor espiral do canal de material fundido interno fica localizado em relação ao eixo de centro da cabeça de matriz de filme em sua parede delimita-dora interna e o distribuidor espiral do canal de material fundido extremo fica localizado em relação ao eixo central da matriz de cabeça de filme em sua parede delimitadora externa. Se, por outro lado, a cabeça de matriz de filme se destinar à produção de filme tubular de uma camada, a cabeça de matriz de filme consistirá de um mandril com distribuidor espiral na superfície externa, de um elemento de anel sem distribuidor espiral, e de um alojamento com distribuidor espiral na superfície interna.

As cabeças de matriz de filme que são projetadas para a produção de filme tubular, nas quais deve ser evitada a formação de linhas sulcadas, estrias carregadas ou corrugações, são configuradas de tal modo que os distribuidores espirais externos sejam direcionados para a superfície interna e externa da bolha de filme que é produzida. A invenção não é limitada ao exemplo de desenho descrito acima e mostrado na figura. A cabeça de matriz de filme pode, por exemplo, ser equipada com um mandril, um elemento de anel e um alojamento, mas também com diversos elementos de anel dependentes do número desejado de camadas de bolha de filme. Os distribuidores espirais dos canais de material fundido centrais podem ser localizados em cada parede delimitadora interna ou externa do referido canal de material fundido.

Claims (4)

1. Cabeça de matriz de filme (1) adequada para a produção de filme tubular de camada única ou de múltiplas camadas feito de polímero termo plástico, caracterizada pelo fato de compreender: - uma unidade de alimentação de material fundido (13), - diversos canais de material fundido (9, 10, 11) na forma de fendas anulares dispostas concentricamente em relação ao eixo central da cabeça de matriz de filme (1), com distribuidores espirais (6, 7, 8) localizados nas paredes delimitadoras dos canais de material fundido, por meio do que o distribuidor espiral (8) do canal de material fundido interno (9) fica localizado com relação ao eixo central da cabeça de matriz de filme na parede delimi-tadora interna e o distribuidor espiral (6) do canal de material fundido externo (11) fica localizado em relação ao eixo central da cabeça de matriz de filme na parede delimitadora externa, - diversos distribuidores principais que dividem o material fundido que sai da unidade de alimentação de material fundido (13) em inúmeros fluxos de material fundido separados que se fundem então nos distribuidores espirais (6, 7, 8), - e uma matriz na forma de anel única (12) na qual os canais de material fundido (9,10,11) se fundem.

2. Cabeça de matriz de filme (1), de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de os canais de material fundido (9, 10, 11) apresentarem uma parede delimitadora com distribuidores espirais (6, 7, 8) e uma superfície delimitadora cilíndrica lisa.

3. Cabeça de matriz de filme (1), de acordo com as reivindicações 1 e 2, caracterizada pelo fato de os distribuidores espirais (6, 7, 8) apresentarem pelo menos uma ranhura espiral.

4. Cabeça de matriz de filme (1), de acordo com as reivindicações de 1 a 3, caracterizada pelo fato de a profundidade das espirais dos distribuidores espirais (6, 7, 8) diminuir a partir da abertura de entrada de material fundido na direção da matriz na forma de anel (12).