DK163285B

DK163285B - Fremgangsmaade og indretning til koeling af en folieslange af termoplastisk materiale

Info

Publication number: DK163285B
Application number: DK150287A
Authority: DK
Inventors: Joeel Audureau; Brigitte Morese-Seguela; Vincent Hervais
Original assignee: Norsolor Sa
Priority date: 1986-03-28
Filing date: 1987-03-25
Publication date: 1992-02-17
Also published as: FI82901C; PT84581A; DK150287D0; DK150287A; KR870008684A; NO871290D0; FR2596317B1; GR3000475T3; ATE50191T1; ES2013765B3; FR2596317A1; FI82901B; FI871370A0; JP2593820B2; NO871290L; EP0239496B1; US4818467A; DE3761621D1; FI871370A; BR8701414A

Description

DK 163285 B

Λ.

Det er kendt at kole en folieslange af termoplastisk materiale, der hidrorer fra en ringformet eks-trusionsblæsningsdyse, gennem hvilken det smeltede materiale flyder, idet slangen i sin nedkølings indledende fase 5 har form som en cylinder, hvis diameter i det væsentlige svarer til dysens diameter.

Saledes beskriver EPO-patentpublikationerne nr. 0041.803 og 0077.661 indretninger, som begge har et lukket nedre cylindrisk kammer, der omgiver slangen, nar det 10 forlader dysen. og en blæsering, som retter koleluften vinkelret mod slangen, når det forlader det nedre kammer. I førstnævnte patentpublikation omfatter indretningen endvidere et øvre kammer, der er anbragt på blæseringen, og som retter luften tangentialt mod slangen, efter at denne er 15 blevet opblæst. Det øvre kammer beskrevet i sidstnævnte patentpublikation har det særlige træk, at det ikke er tæt sammenføjet med blæseringen og saledes tillader en yderligere medrevet eller induceret luftstrøm at indtræde.

Fransk patentpublikation nr. 1421490 beskriver en 20 indretning, der omfatter en roterende blæseluftring, som er anbragt umiddelbart ved dysens udgang og, indskudt mellem denne ring og den folieslange, som skal afkøles, en krave, der afbøjer køleluften tangentielt til slangen. USA-patent-publikation nr. 3307218 beskriver et apparat, der omfatter 25 en vertikal, cylindrisk muffe, som omgiver slangen, nar den har nået sin største diameter, og er forsynet med en indretning, som gør det muligt at blæse luft ind parallelt med slangen for at køle den ned under dens deformationstemperatur.

30 EPO-patentpublikation nr. 0130.909 beskriver en indretning, der i sin midtersektion omfatter en kraftigt blæsende ring, hvis luftstrøm er rettet mod slangen og i sin øvre sektion har et øvre kammer, hvori slangen er i kontakt med luftstrømmen, der er rettet i slangens eks-35 truderingsretning. I sin nedre sektion omfatter indretningen desuden et ikke-lukket nedre kammer, som er forsynet med mindst en åbning.

2

DK 163285 B

Indretningerne, der er beskrevet i de to førstnævnte dokumenter, har den ulempe, at de kun i tilfælde af termoplastisk materiale er i stand til at forbedre de optiske egenskaber for den folie, der produceres af slangen, 5 hvilket resulterer i folier, hvis optiske egenskaber allerede var relativt tilfredsstillende, når de produceredes ved hjælp af et traditionelt kølesystem.

Det sidste af de nævnte dokumenter beskriver en indretning, som gør det muligt at mindske denne ulempe.

10 Imidlertid har det i praksis vist sig, at meget små fejl kan forekomme i folierne, der fremstilles af slangen, såsom en lille tykkelsesuensartethed.

Formålet med fremgangsmåden og indretningen ifølge opfindelsen er at forbedre tykkelsesensartetheden 15 for slangen, samtidig med at dens optiske egenskaber opretholdes eller endda forbedres.

Den foreliggende opfindelse angår en fremgangsmåde ifølge den indledende del af krav 1 til køling af en folieslange, hvilken fremgangsmåde er ejendommelig ved det 20 i den kendetegnende del af krav 1 angivne. Sekundærluft-strømmen mødes således med primærluftstrømmen på det sted, hvor slangen udvider sig.

Det har ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen vist sig muligt at opnå folier, som udviser større tykkel-25 sesensartethed samtidig med bibeholdelse af gode optiske egenskaber, der opnås ved hjælp af indretningen ifølge EPO-patentpublikation nr. 0130.909.

Det termoplastiske materiale er fortrinsvis udvalgt fra lavdensitetspolyethylen fremstillet ved en 30 radikalmigration (radical route), copolymerer af ethylen med polære comonomerer, såsom vinylacetat, estere af acryl-og methacrylsyrer, maleinanhydrid, carbonmonoxid samt copolymererne af ethylen med alfaolefiner indeholdende fra 3-12 carbonatomer fremstillet ved Ziegler katalyse og også 35 kendt som lineære lavdensitetspolyethylener. Det er også muligt at anvende forskellige blandinger af disse polyethy-lener og copolymerer, forudsat, som det vil være velkendt 3

DK 163285 B

for fagmanden, at deres smelteindex målt ifølge ASTM standarden D 1238-73 ved 190 grader C under en 2,16 kg belastning er mellem 0,1 og 10 dg/min.

Primærluftstrømmen, som generelt er af stuetem-5 peratur, når frem til slangen under dennes andet afkølingstrin, d.v.s. .på det tidspunkt, hvor dens diameter ændrer sig fra en værdi, som er i det væsentlige den samme som dysediameteren, til en værdi, der svarer til den endelige diameter, hvilket er en funktion af opblæsningsforholdet.

10 Vinklen mellem primærluftstrømmen og slangevæggen kan være mellem 90 grader og 0 grader, og bevægelsen af denne strøm finder sted i samme retning som røret ekstruderes.

Sekundærluftstrømmen, der fremkaldes eller induceres af primærluftstrømmen, møder slangen i dens første 15 køletrin, fortrinsvis så tæt som muligt ved ekstrusions-dysen.

Under det første køletrin bør længde/diameterfor-holdet for cylinderen, der dannes af slangen, være mellem 1 og 10, eller bedre mellem 2 og 7 og helst nær 4.

20 Den inducerede eller fremkaldte sekundærluftstrøm er hensigtsmæssigt laminar over i det mindste 80% af sin strømningsvej. Dette betyder, at der kan dannes en del turbulens i luftstrømmen, men denne er beskeden og er begrænset til ekstrusionsdvseudgangsområdet. Volumenfor-25 holdet af den fremkaldte sekundærluftstrøm til primærluftstrømmen er hensigtsmæssigt mellem 0,01 og 0,2.

Den foreliggende opfindelse anviser også en indretning ifølge indledningen til krav 4 til udøvelse af fremgangsmåden beskrevet ovenfor, hvilken indretning er 30 ejendommelig ved det i den kendetegnende del af krav 4 angivne.

Opfindelsen vil i det følgende blive forklaret under henvisning til tegningen, der viser en udførelsesform for opfindelsen.

35 Den enhed, der består af en ringformet dyse 1 og ekstruderen 2, er velkendt for fagmanden. Gennem den ringformede dyse er ført en kanal 9, som muliggør, at trykluft 4

DK 163285 B

kan blæses ind i slangeemnet G ved en forudbestemt høide og således blæse slangen op.

Abningsgraden for en åbning 4 i en cylindrisk rings 3 munding kan indstilles med ethvert kendt lukkeor-5 gan, såsom en glideventil, der også kan være cylindrisk i form. For at tillade indtræden af induceret eller medrevet luft er den ene yderstilling for åbningens lukkeorgan indrettet således, at en svag luftstrøm kan indtræde i åbningen 4.

10 Et første cylindrisk hylster 5, hvis høide er mindst den samme som dets diameter, fortrinsvis mellem 1 og 10 gange, bedre mellem 2 og 7 gange og helst ca. 4 gange diameteren, hviler på ringen 3 koaksialt med dysen 1. Forbindelsen med ringen 3 er fortrinsvis helt tæt og kan 15 fremstilles ved svejsning eller slaglodning. Ringen 3 og den første del af det cylindriske hylster eller bøsning 5 kan også bestå af en enkelt integreret komponent fremstillet direkte ved maskinforarbejdning.

Det første 5 og det andet 6 cylindriske hylster 20 kan hver bestå af en enkelt komponent. Fortrinsvis består de hver af adskillige sektioner. Det første hylsters 5 nederste sektion 5^ kan som nævnt fremstilles integreret med ringen 3, de mellemste og øverste dele af det første hylster 5 består da fortrinsvis af cylindre , der 25 passer teleskopisk ind i hinanden og er opbygget i fortsættelse af hinanden på nævnte nederste sektion.

For at muliggøre hurtig adskillelse af indretningen er det ene eller det andet af de to hylstre 5, 6 eller begge fortrinsvis forsynet med en indretning, som 30 muliggør, at de kan åbnes langs en frembringer. I dette tilfælde drejer det sig derfor om to halvcylindre, der eksempelvis på den ene side er forbundet ved hjælp af et hængsel og på den anden side ved hjælp af et spænde. Når både første 5 og andet hylster 6 består af cylindre, der 35 teleskopisk passer ind i hinanden, kan hver cylinder således være udstyret med en indretning til dens åbning langs en frembringer.

5

DK 163285 B

Den øverste ende af hylsteret 5 er anbragt i en højde, hvor slangen af termoplastisk materiale føres ind i det andet køletrin. d.v.s. begynder at udvide sig. For at forhindre slangen i at falde under tyngdekraftens pavirk-5 ning er det andet hylsters 6 øverste ende fortrinsvis anbragt i større højde end det første hylsters 5 øverste ende, idet den imaginære overflade, der defineres mellem de to hylstres 5, 6 øverste ender, danner en keglestub, der indeslutter slangen G under det andet kølingstrin.

10 Ifølge en anden udførelsesform for opfindelsen kan den øverste ende af et af hylstrene eller begge hylstrene 5, 6 have form som en keglestub, der udvider sig opefter.

En anden hensigtsmæssig udførelsesform for op-15 findelsen består i f.eks. ved indsætning at placere en trinformet skærmplade 8 på den øverste ende af den anden bøsning 6. En trinformet skærm er en indretning, hvis formål er at lede den kombinerede strøm af primær og induceret eller fremkaldt sekundær luft langs slangen ved 20 begyndelsen af det tredie køletrin. Det kan som nævnt involvere et hylster i form af en keglestub, der eventuelt er forlænget med et cylindrisk hylster, hvis diameter er større end slangens diameter under det tredie trin.

Det kan også involvere en indretning, der om-25 fatter en række med voksende diameter anbragte cylindriske ringe, der er anbragt koaksialt med dysen 1, hvor underdelen af en ring med given diameter er i indgreb med den underliggende rings overdel. Ifølge en alternativ form er mindst en ring, fortrinsvis hver ring, forbundet med den 30 ovenover liggende ring via en pian flade.

Ifølge en anden foretrukken udførelsesform er ringene forbundne med hinanden og med den øverste del af det andet hylster 6 ved mindst to trappeformede fastgørel-sesspændebøjler, som har vertikalt aflange åbninger til 35 indsætning af fastgørelsesskruer, der tillader ringene at højdejusteres. Ifølge denne alternative form stiger en svag luftstrøm vertikalt opad mellem hvert par ringe.

6

DK 163285 B

Indretningen ifølge opfindelsen kan endvidere være forsynet med en intern køleindretning, såsom den, der er beskrevet i fig. 2 i EPO-publikation nr. 0130.909. I dette tilfælde består hylstrene 5. 6 af organer, som for-5 trinsvis kan passe teleskopisk ind i hinanden, og som kan åbnes langs en frembringer.

Tegningen viser en udførelsesform for en indretning ifølge opfindelsen, der omfatter en ringformet dyse 1, der er anbragt ved enden af en ekstruder 2 og omfattende en 10 slangeopblæsningskanal 9, en cylindrisk ring 3 omfattende adskillige mundinger 4, hvis åbning er i stand til samtidig at kunne justeres ved hjælp af et glideventilorgan omfattende en cylindrisk ring II, der selv er forsynet med åbninger. Forskydningen af ringen 11 begrænses af stop, 15 således at mundingerne 4 aldrig lukkes helt, et første cylindrisk hylster 5 bestående af en basisdel 5^ og af fire cylindre, der kan passe teleskopisk ind i hinanden, 52» 5^, 54 og 5^, et andet cylindrisk hylster 6 bestående af en basisdel 6. og af fire cylindre, der teleskopisk passer ind 20 i hinanden 62, 63, 6^ og 65, en lufttilførselsindretning 7 til tilførsel af trykluft ind i rummet mellem hylstrene 5 og 6 og en trinformet skærm S, der omfatter to cylindriske ringe 8^ og 82, der er forbundet med hinanden og med den øverste cylinder 6^ ved hjælp af to trappeformede spænde-25 bøjler 10^ og 102·

Slangen af termoplastisk materiale er vist skematisk med henvisningsbogstav G.

Efter opstart med ekstrudering af slangeemnet, slangens G første del, udtrækning mellem ikke viste klem-30 ruller og opblæsning af slangen arbejder indretningen kontinuerligt på følgende måde. En strøm af primærluft indføres under tryk gennem lufttilførselsorganet 7. Den passerer gennem rummet mellem hylstrene 5 og 6 og når slangen på det tidspunkt, hvor sidstnævnte udvider sig.

35 Udtrædelsen af den primære luftstrøm inducerer eller fremkalder ved sugning en sekundærluftstrøm, som indtræder gennem mundingerne 4 og ind i rummet mellem slangen G og 7

DK 163285 B

hylsteret 5. Sekundærluftstrømmen er laminar og lober sammen med primærluftstrømmen i hylsterets 5 øverste del.

Den kombinerede strøm ledes derpå mod atmosfæren ved hjælp af skærmen 8.

5 De følgende eksempler viser fordelen ved frem gangsmåden ifølge opfindelsen og ved anvendelse af indretningen, der er beskrevet ovenfor.

Eksempel 1-3

Indretningen, der er vist på tegningen og ud-10 styret med en dyseåbning 4 på 150 mm i diameter, 0,8 mm dysespalte, anvendtes til ekstrusion af lavdensitetspolyet-hylen (Ldpe) fremstillet ved radikal migration, og hvis smelteindex (MI) målt ifølge ASTM standard D 1238-73 og udtrykt i dg/min. og densitet (d) er vist i tabel 1. Op-15 blæsningsforholdet, d.v.s. forholdet mellem rørdiameteren i det tredie køletrin og dysens 4 diameter er 2.

Tabel 1 viser også:

Volumenforholdet V mellem induceret eller fremkaldt sekundærluftstrøm og primærluftstrøm, 20 polyethylengennemgangen Q udtrvkt i kg/time.

De opnåede folieslanger er fri for optiske fejl. Følgende er målt på de opnåede folier: Tykkelsesprofilet (T) udtrvkt i mikrometer, og slagstyrken målt ifølge NFT standard 54109 og udtrvkt i 25 gram.

_TABEL 1_

Eksempel Ldpe V Q T Si

MI D

1 2,1 0,923 0,1 66 28±3 107 30 2 0,6 0,922 0,04 109 32i4 207 3__0,26 0,922 I 0,04__110 30±5 197

Sammenlicrnincrseksempler 4-6

De samme polyethylener som i eksemplerne henholdsvis 1 til 3 konverteredes til slanger ved anvendelse 35 af indretningen beskrevet i EPO-patentpublikation nr.

0130.909 i eksempel 13 med et opblæsningsforhold på 2.

De anvendte data og opnåede resultater er vist i 8

DK 163285 B

tabel II.

___TABEL II___

Eksempel V Q T sT

1 0,29 Ϊ32 30±5 67 5 5 - 0,26 102 35±10 101 _6__0,26__108 32t7 85

Fremgangsmåden og Indretningen ifølge opfindelsen gør det muligt i sammenligning med indretningen ifølge EPO-patentpublikationen nr. 0130.909 at opnå en folie, som har 10 en mere ensartet tykkelsesprofil og en forbedret slagstyrke, under bibeholdelse af gode folieoptiske egenskaber.

Disse resultater opnås ved hjælp af en indretning, som, idet den er af mindre højde, gør det muligt at opnå højere lineær produktion ved en konstant massegennem-15 gang; den opnåede slange er derfor tyndere. Den lineære produktion kan forøges yderligere ved forøgelse af hylstrenes 5 og 6 højde.

Eksempel 7

Med samme indretning som i eksemplerne 1-3 kon-20 verteredes en radikal lavtæthedspolyethylen med et smel- 3 teindex på 0,42 dg/min. og en densitet på 0,922 g/cm og markedsført under navnet LOTRENE FX 429 af firmaet CdF Chimie E.P. til en slange af 30 pm vægtykkelse. Den opnåede folie, som har et meget regulært tykkelsesprofil, har en 25 optisk uigennemskinnelighed målt ifølge ASTM Standard D 1003 på kun 2%.

Til sammenligning tjener, at samme polyethylen konverteredes til en slange ved anvendelse af en kendt nedkølingsindretning, hvor luft under tryk blæses direkte 30 ind i ekstruderingsdysens 1 munding. Den opnåede film havde en optisk uigennemskinnelighed på 6%.

Claims

1. Fremgangsmåde til køling af en folieslange (G) fremstillet ved folieblæsning af et termoplastisk materiale gennem en ringformet dyse (1), hvor slangen (G) i et første 5 trin har form af en cylinder med en diameter, der i det væsentlige er den samme som dysediameteren, i et andet trin i det væsentlige har form af en keglestub og i et tredie trin har form af en cylinder med samme akse som cylinderen i det første trin, og med en diameter større end sidst-10 nævntes diameter, hvilken fremgangsmåde omfatter anvendelse af en strøm af primærluft under tryk og en strøm af sekundærluft, der induceres eller fremkaldes af nævnte primærluftstrøm, hvor primærluftstrømmen kommer i berøring med slangen (G) under det andet trin, og hvor den inducerede 15 eller fremkaldte sekundærluftstrøm bringes til at strømme parallelt med og i samme retning som slangens (G) ekstru-deringsretning under laminar strømning i det meste af sin strømningsvej i det første kølingstrin, kendetegnet ved, at den kombinerede strøm af primærluft og 20 induceret eller fremkaldt sekundærluft ledes imod slangen (G) ved begyndelsen af det tredie trin.

2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at den inducerede eller fremkaldte strømning af sekundærluft fortrinsvis er laminar i det mindste i 80% af sin 25 strømningsvej.

3. Fremgangsmåde ifølge krav 1 og 2, kendetegnet ved, at volumenforholdet af den inducerede eller fremkaldte sekundærstrøm og primærluftstrømmen er mellem 0,01 og 0,2.

4. Indretning til udøvelse af fremgangsmåden ifølge et 30 eller flere af kravene 1-3, hvilken indretning omfatter en ringformet dyse (1) anbragt på enden af en ekstruder (2), en cylindrisk ring (3) med mindst en mundingsåbning (4), hvilken ring er anbragt på dysen (1) koaksialt med denne, 10 DK 163285 B et første cylindrisk hylster (5) koaksialt med dysen (1) og hvilende på ringen (3), kendetegnet ved, at den desuden omfatter et andet cylindrisk hylster (6) koaksialt med det første og med en diameter, der er større end det-5 tes, hvor rummet mellem det første (5) og andet hylster (6) i sin nederste del er forsynet med en lufttilførselsindretning (7) til tilslutning af en trykluftkilde, og at åbningens (4) åbningsgrad er indstillelig.

5. Indretning ifølge krav 4, kendetegnet ved, at 10 det ene eller begge de to hylstre (5 og 6) består af et antal sektioner.

6. Indretning ifølge krav 5, kendetegnet ved, at sektionerne er cylindre (5), der er teleskopisk indskydelige i hinanden.

7. Indretning ifølge et eller flere af kravene 4-6, kendetegnet ved, at et af eller begge hylstrene (5 og 6) er forsynet med en indretning, der tillader deres åbning langs en frembringer.

8. Indretning ifølge et eller flere af kravene 4-7, 20 kendetegnet ved, at den øverste ende af hyl steret (6) er anbragt i en større højde end den øverste ende af hylsteret (5).

9. Indretning ifølge et eller flere af kravene 4-8, kendetegnet ved, at den øverste del af et af 25 hylstrene (5 og 6) eller begge har form som en keglestub, der udvider sig opefter.

9 DK 163285 B Patentkrav.

10. Indretning ifølge et eller flere af kravene 4-9, kendetegnet ved, at den endvidere omfatter en trinformet skærm (8) anbragt på hylsterets (6) øverste 30 ende. DK 163285 B 11

11. Indretning ifølge krav 10, kendetegnet ved, at den trinformede skærm (8) består af en række af cylindriske ringe med stigende diameter anbragt koaksialt med dysen og forbundet med hinanden og med hylsterets (6) 5 øverste del v.ia mindst to fastgørelsesspændebøjler (10).