CS232361B1 - Způsob kontinuální výroby plošného útvaru na bázi lehčeného polymerního materiálu a zařízení k provádění tohoto způsobu - Google Patents

Abstract

Vynález se týká způsobu kontinuální výroby plošného útvaru na bázi lehčeného plymerního materiálu, zejména pólyvinylchloridu. Podstata tohoto způsobu spočívá v tom, že se útvar, vystupující z ploché hlavy vytlačovacího stroje, rozvíjí při napénování do šířky, přičemž současně probíhá kompenzace nerovnoměrností, vznikajících při expanzi. Tato kompenzace se provádí tím, že velikost síly, působící ve směru normály ke křivce neutrální osy do konvexního tvaru vytvarovaného průřezu lehčeného útvaru, roste směrem od vertikální osy souměrnosti průřezu k okrajům lehčeného úttvaru podle křivky druhého řádu, 8 výhodou v relaci s křivkou rychlostního profilu materiálu vystupujícího z hlavy. Maximální hodnota normálové síly potom klesá postupně ve směru postupu lehčeného útvaru, v souladu se zvětšováním se poloměrů křivosti konvexního tvaru průřezu, který se postupně převádí až do tvaru rovinného. Hlavní výhodou způsobu podle vynálezu je podstatné zlepšeni kvality vytlačovaného plošného útvaru v důsledku toho, že nedochází k jeho zvlněni. Dále se vynález týká též zařízení k provádění výše specifikovaného způsobu.

Description

Vynález se týká způsobu kontinuální výroby plošného útvaru,na bázi lehčeného polymerního materiálu, zejména polyvinylchloridu, vytlačováním a dále zařízení k provádění tohoto způsobu®

Zpracování polyvinylchloridu na plošné útvary se provádí různými technologiemi, z nichž přední místo zaujímají technologické postupy válcování a technologie založené na zpracování polyvinylchloridových past® Např. u rozsáhlé skupiny výrobků, ve kterých je vrstva polyvinylchloridu kombinována s podkladovou vrstvou - textilní tkanou nebo pletenou vrstvou, rounem, papírovinou «pod. - je zpravidla vycházeno z polyvinylchloridové pasty, která se nanáší na tuto podkladovou vrstvu a průchodem ' teplotním polem želatinuje. Fřídaykem chemických nadouvadel, rozkládajících se při teplotě želatinace, nebo nízkovroucích kapalin, přecházejících pri želatinaci do plynného skupenství, lze tak získat kombinované materiály s lehčenou polyvinylchloridovou vrstvou. Dále jsou známy rovněž postupy napěnování polyvinylchloridových past založené na rozpouštění vhodných plynů v pastě pod tlakem nebo na mechanickém zašlehání vzduchu do pasty s následnou stabilizací vzniklé pěny želatinaci®

Vzhledem ke svým technologickým výhodám se v současné době začíná i při výrobě lehčených pásových útvarů z polyvinylchloridu stále více uplatňovat proces vytlačování. Je znám např. způsob vytlačování polyvinylchloridové směsi, která obsahuje chemické nadouvadlo, ostatní potřebné přísady - jako jsou změkčovadla, stabilizátory, maziva, pigmenty, atd® - a plnivo, zejména na bázi mikromletého vápence, vytlačovacim stroje s plochou hlavou na lehčený pás o objemové hmotnosti 600<£' 700 kg/m ® Jinou aplie kácí je způsob výroby dvouvrstvé polyvinylchloridové podlahoviny,

232 3B1 při kterém.se dvoudílnou plochou hlavou, zásobovanou dvěma vytlačovacími stroji, současně vytlačuje kompaktní povrchová i spodní lehčená vrstva.

Jedním z největších problémů při vytlačování lehčených pásových útvarů z polyvinylchloridu resp. polymerních materiálů obecně, je vhodné vyřešení způsobu odebírání materiálu expandujícího při výstupu z hlavy vytlačovacího stroje. Původní výtokový průřez taveniny, daný rozměry štěrbiny hubice, se totiž v důsledku probíhající expanze podstatně mění během krátkého časového intervalu. Expanze ve směru osy vytlačování se kompenzuje poměrně snadno rychlostí odtahu následných ústrojí a zařízení; expanze ve vertikálním směru dodává plošnému útvaru potřebnou tloušťku, která se upraví nastavením velikosti štěrbiny hubice hlavy vytlačovacího stroje. Zbývající třetí směr - expanze do šířky - nabývá na významu s rostoucím stupněm lehčení vytlačovaného útvaru. Pokud se totiž vytlačovaný útvar nerozvede během napěňování, trvajícího několik vteřin a probíhajícího na dráze řádově desítek milimetrů, vhodným způsobem do šířky, vznikne zvlnění, které se již nedá plně odstranit. Tím pochopitelně dochází k podstatnému zhoršeni kvality polotovaru nebo výrobku. Zatímco u vytlačování plošných lehčených útvarů vytlačovacím strojem s prstencovou štěrbinou hubice se problém kompenzace šířkové expanze řeší snadno rozfukováním vytlačóvaného tubusu, je řešení stejného problému u vytlačování plošných lehčených . útvarů vytlačovacím strojem s plochou hlavou podstatně komplikovanější. Jedním ze známých řešení tohoto problému je dvoustupňový proces výroby plošných lehčených útvarů. Při tomto procesu v prvním stupni vytlačí, případně též vyválcuje nebo vylisuje, neexpandovaný plošný útvar, který se pak ve druhém stupni expanduje ohřeveg^ía vyšší teplotu. Dvourozměrnou expanzi ve směru šířky i délky polotovaru lze potom provést např. na hladině kapaliny nebo roztaveného kovu, která zajištuje volný pohyb expandující hmoty v obou směrech. Zřejmou nevýhodou tohoto procesu je však jeho diskontinuálnost, zvýšené energetické nároky i nároky na prostor v provozu.

- 3 232 361

Vzhledem k těmto nedostatkůip se jeví výhodnější další známý způsob výroby, který využívá k vedení expandujícího pásu kombinace různě rychle se pohybujících sít a přiváděného tlakového vzduchu, udržujícího plošný útvar ve vznosu. I když se jedná o proces kontinuální a tudíž podstatně výhodnější něž předchozí způsob výroby, je i zde ještě celá řada poměrně závažných nevýhod. Jedná se zejména o složitost zařízení, jehož je k provádění tohoto způsobu třeba, a dále o poměrně značnou spotřebu tlakového vzduchu, která podstatně zvyšuje energetickou náročnost celého výrobního postupu.

Výše uvedené nedostatky známých způsobů výroby odstraňuje způsob kontinuální výroby plošného útvaru na bázi lehčeného polymerního materiálu, zejména polyvinylchloridu, podle vynálezu<| Podstata tohoto způsobu spočívá v tom, že se útvar, vystupující z ploché hlavy vytlačovacího stroj^ rozvíjí při napěňování do šířky, přičemž současně probíhá kompenzace nerovnoměrností, vznikajících při expanzi. Tato kompenzace se provádí tím, že velikost síly, působící ve směru normály ke křivce neutrální osy do konvexního tvaru vytvarovaného průřezu lehčeného útvaru, roste směrem od vertikální osy souměrnosti průřezu k okrajům lehčeného útvaru podle křivky druhého řádu, s výhodou v relaci s křivkou rychlostního profilu materiálu, vystupujícího z hlavy. Maximální hodnota normáloyé síly potom klesá postupně ve směru postupu lehčeného útvaru, v souladu se zvětšováním se poloměru křivosti konvexního tvaru průřezu, který se postupně převádí až do tvaru rovinného.

Podstatou zařízení k prováděni způsobu podle vynálezu je to, že za hlavou vytlačovacího stroje jsou postupně ve směru průchodu vytlačovaného plošného útvaru umístěna alespoň dvě rozvíjecí ústrojí, která jsou tvořena soustavami volně otočných válečků, uložených na zakřivených hřídelícho Poloměr křivosti pravoúhlých průmětů osových křivek hřídelů jednotlivých rozvíjecích ústrojí do roviny kolmé k rovině vytlačovaného plošného útvaru přitom postupně vzrůstá ve směru od rozvíjecího ústrojí nejbližší ho hlavě vytlačovacího stroje k rozvíjecímu ústrojí nej.vzdálenějšímuo

232 361

Výhodou způsobu podle vynálezu je ve srovnání se známými způsoby především možnost kontinuální výroby plošných lehčených útvarů při značně nižších energetických nárocích a na jednodušším strojním zařízení. Intenzívním rozváděním do šířky se zabraňuje vzniku zvlnění vytlačovaného plošného útvaru při napěňování, což se podstatně projevuje ve zvýšení kvality výrobku. Formováním průřezu vytlačovaného plošného útvaru do konvexního tvaru a výše popsanými silovými poměry při jeho rozvíjení do šířlcy ae pak dosahuje účinné kompenzace nerovnoměrností v procesu napěňování, což se pozitivně projevuje zlepšením struktury lehčeného materiálu.

K bližšímu objasnění podstaty vynálezu slouží následující příklad praktického provedení; příkladné konstrukční uspořádání zařízení podle vynálezu je schematicky znázorněno na přiloženém výkresu, kde představuje obr. 1 - půdorys zařízení ke kontinuální výrobě plošného lehčeného útvaru, obr. 2 - boční pohled zařízení znázorněného na obr. 1.

Příklad ze směsi o složení suspenzní polyvinylchlorid (K-hodnota 70) 100 hmot.dílů změkčovadlo (di-2-etylhexylftalát) 70 ” ^M kopolymer metylmetaktylát-etylakrylát (Paraloid

K 120 N) 20 ” tepelný stabilizátor (stearan vápenato-zinečnatý) 1,5 ” ” sušidlo (srážený uhličitan vápenatý) 15 ” nadouvadla: hydrouhličitan sodný 10 azodikarbonamid 0,5 ” byl na šnekovém vytlačovacím stroji, který má jednoduchý šnek o průměru 63 mm a kompresním poměru 1:3 a pracovní válec o délce 26 D, vytlačován plošný lehčený útvar. Hlava tohoto vytlačovacího stroje byla upravena tak, že pásová topná tělesa byla uložena ve směru toku taveniny a hubice se ve výstupní části rozšiřovala ve směru šířky i tlouštky vytlačovaného útvaru tak, že rozšíření činilo 25 % původního rozměru. Plošný útvar, vystupující z hla232 361 vy vytlačovacího stroje, byl pak pri napěňování rozvíjen do šířky při současném formování jeho průřezu do konvexního tvaru. K tomu slonila čtyři rozvíjecí ústrojí, umístěná mezi hlavou vytlačovacího stroje a navíjecím ústrojím. Jednotlivá ústrojí byla tvořena soustavami volně otočných válečků, uložených na zakřivených hřídelích parabolického tvaru, který odpovídal tvaru rychlostního profilu materiálu vystupujícího z hlavy. První rozvíjecí ústrojí bylo umístěno těsně za vytlačovací hlavou tak, že parabolický oblouk jeho zakřiveného hřídele byl orientován kolmo k rovině souměrnosti štěrbiny hlavy. Oblouky následujících tří rozvíjecích ústro, jí, tvarově shodné s obloukem ústrojí prvního, pak svíraly s rovinou souměrnosti štěrbiny hlavy úhly 60 ⁰ - druhé rozvíjecí ústrojí,30 ⁰ - třetí rozvíjecí ústroji a 0 ⁰ - čtvrté rozvíjecí ústrojí. Z nulové hodnoty úhlu u čtvrtého rozvíjecího ústrojí je zřejmé, že jeho oblouk byl orientován rovnoběžně s rovinou souměrnosti štěrbiny hlavy. Tím došlo ve smyslu podstaty způsobu podle vynálezu k postupnému převedení konvexního tvaru průřezu plošného útvaru až do tvaru rovinného. V tomto tvaru byl pak plošný útvar navíjen.

Použitím popsaného způsobu výroby, resp. zařízení k jeho provádění, bylo zcela odstraněno zvlnění lehčeného plošného útvaru, které vzniká při vytlačování útvaru ze stejné směsi na stejném vytlačovacím stroji a za stejného technologického režimu, * pokud nebylo prováděno rozvíjení do šířky.

Příkladné uspořádání zařízení k provádění způsobu podle vynálezu je schematicky znázorněno na obr. 1 a 2. Na vytlačovací stroj 1 s širokou hlavou 2, upravenou pro vytlačování lehčeného materiálu, navazuje sada čtyř rozvíjecích ústrojí. První rozvíjecí ústrojí _3, umístěné těsně za hlavou 2, má oblouk zakřiveného hřídele orientován, jak již bylo výše uvedeno, kolmo k. rovině souměrnosti štěrbiny hlavy 2« Druhé rozvíjecí ústrojí 4 má oblouk skloněn pod úhlem 60 °, třetí rozvíjecí Ú3trojí 2 P^ak P°^d úhlem 30 °. Oblouk čtvrtého rozvíjecího ústrojí 6 je orientován rovnoběžně s rovinou souměrnosti štěrbiny hlavy 2_O Za sadou rozvíjecích ústrojí je potom umístěno navíjecí ústrojí 2°

232 361

Zakřivené hřídele jednotlivých rozvíjecích ústroji mají, jak již bylo výše uvedeno, tvar částí parabol a jsou opatřeny soustavami volně otočných válečků. Fro menší pracovní šířky postačí duté válečky volně nasazehé přímo na hřídelích, pro robustnější zařízení pracující s většími pracovními šířkami je vhodné použít válečků uložených vždy na dvojici valivých naklápěcích ložisek.

Kromě alternativy popsané v příkladu praktického provedení lze k provádění způsobu podle vynálezu použít i zařízení, které má úhel mezi rovinou úseče křivky, vymezené tvarem zakřiveného hřídele příslušného rozvíjecího ústrojí, a rovinou souměrnosti štěrbiny hlavy vytlačovacího stroje u všech rozvíjecích ústrojí stejný. Změna poloměru křivosti průřezu plošného útvaru je potom dána tím, že poloměr křivosti zakřivených hřídelů jednotlivých rozvíjecích ústrojí postupně vzrůstá ve směru od rozvíjecího ústrojí nejbližšího hlavě vytlačovacího stroje k rozvíjecímu ústrojí nejvzdálenějšímu.

V obou alternativách zařízení je možné kromě tuhých hřídelů s -konstantním poloměrem křivosti použít též hřídelů elastických, jejichž poloměr křivosti lze měnit. Toto je pak výhodné z hlediska okamžité regulace rozvíjení plošného útvaru v průběhu vytlačování.

Claims (5)

1. Způsob kontinuální výroby plošného útvaru na bázi lehčeného ním na vytlačovacím stroji s plochou hlavou, vyznačený tím, že se útvar při napěnování na výstupu z hlavy rozvíjí do šířky, přičemž současně probíhá kompenzace při expanzi vznikajících nerovnoměrností tím, že velikost síly, působící ve směru normály ke křivce neutrální osy do konvexního tvaru vytvarovaného průřezu lehčeného útvaru, roste směrem od vertikální osy souměrnosti průřezu k okrajům lehčenéhoAvaru podle křivky druhého řádu, s výhodou v relaci s křivkou rychlostního profilu materiálu vystupujícího z hlavy, přičemž se dále maximální hodnota normálové síly postupně ve směru postupu lehčeného útvaru snižuje v souladu se zvětšováním se poloměru křivosti konvexního tvaru průřezu, který se postupně převádí až do tvaru rovinného*

2, Zařízení k provádění způsobu podle bodu 1, skládající se z vytlačovacího stroje, navíjecího ústrojí a případně dalších / ústrojí ke zpracování vytlačeného útvaru před navíjením, např* ústrojí pro laminaci dalších vrstev, vyznačené tím, že za hlavou (2) vytlačovacího stroje (1) jsou postupně ve směru průchodu vytlačovaného plošného útvaru umístěna alespoň dvě rozvíjecí ústrojí (3,4,5,6), která jsou tvořena soustavami volně otočných válečků, uložených na zakřivených hřídelích, přičemž poloměr křivosti pravoúhlých průmětů osových křivek hřídelů jednotlivých rozvíjecích ústrojí do roviny kolmé k rovině vytlačovaného plošného útvaru postupně vzrůstá ve směru od rozvíjecího ústrojí nejbližšího hlavě (2) vytlačovacího stroje (1) k rozvíjecímu ústrojí nejvzdálenějšímu*

3· Zařízení podle bodu 2, vyznačené tím, že poloměr křivosti zakřivených hřídelů rozvíjecích ústrojí je nastavitelný*

4· Zařízení podle bodu 2, vyznačené tím, že poloměr křivosti zakřivených hřídelů všech rozvíjecích úatřojí je stejný a úhel mezi rovinou úseče křivky, vymezené tvarem zakřiveného hřídele příslušného rozvíjecího ústrojí, a rovinou souměrnosti štěrbiny hlavy (2) vytlačovacího stroje (1) postupně klesá z hodnoty 90 ⁰ u prvního rozvíjecího ústrojí (3), umístěného nejblíže k hlavě (2) vytlačovacího stroje (1), až na hodnotu 0 ⁰ u posledního rozvíjecího ústrojí (6), nejvzdálenějšího od hlavy (2) vytlačovacího stroje (1).

5. Zařízení podle bodu 2, vyznačené tím, že úhel mezi rovinou úseče křivky, vymezené tvarem zakřiveného hřídele příslušného rozvíjecího ústrojí a rovinou souměrnosti štěrbiny hlavy (2) vytlačovacího stroje (1) je u všech rozvíjecích ústrojí stejný a poloměr křivosti jejich zakřivených hřídelů postupně vzrůstá ve směru od rozvíjecího ústrojí nejbližšiho hlavě vytlačovacího stroje k rozvíjecímu ústrojí nejvzdálenějšímu.