FI68017C - Anordning foer extrudering av expanderbart cellbildande termoplastiskt material - Google Patents

Description

KUULUTUSJULKAISU ,οΠ1π

JvlNP Β ' UTLÄGGNINGSSKRIFT ΟΟϋ I / C (45) Γα Urit 7r'’Vint ? ’ ?"’ (51) Kv.ik.7int.c1.* B 29 C 47/38, 47/64 v ' // B 29 K 105:04 SUOMI—FINLAND (21) Pacenttlh»kemuj — Patentansöknlng 760592 (22) Hakemispäivä — Ansöknlngsdag 08,03 = 76 (23) Alkupäivä — Giltlghetsdag 08.03,76 (41) Tullut julkiseksi — Blivit offeiitlig ·] ^ gg η(^

Patentti- ja rekisfcerihalSitus /44^ Nähtäväksipanon ja kuul.julkaisun pvm. — 2Q 03 85

Patent- och registerstyrelsen v 1 Ansökan utlagd och utl.skrlften puidicerad ' ‘ J ’ ' (32)(33)(31) Pyydetty etuoikeus — Begärd prioritet 12.03.75 USA(US) 557728 (71) Western Electric Company, Incorporated, 195 Broadway, New York,

New York 10007, USA(US) (72) Timothy Stephen Dougherty, Roswell, Georgia, USA(US) (74) Berggren Oy Ab (54) Laite laajennettavissa olevan, soluja muodostavan kestomuoviaineen suulakepuristamiseksi - Anordning för extrudering av expandebart, celtbildande termoplastiskt material Tämä keksintö kohdistuu patenttivaatimuksen 1 johdannon mukaiseen laitteeseen laajennettavissa olevan, soluja muodostavan kestomuoviaineen suulakepuristamiseksi.

Suulakepuristustekniikassa ja erityisesti kestomuoviainesten suulakepuristuksessa kommunikaatiojärjestelmien eristysjohti-mia varten halutaan käyttää korkeampia linjanopeuksia, mikä puolestaan tekee välttämättömäksi suuremman suulakepuristustehon. Suulakepuristimien tehonopeuksia rajoittaa jonkin verran se maksiminopeus, jolla suulakepuristus voidaan suorittaa, että vielä saataisiin yhtenäinen puristustuote suulakepäässä.

Kestomuoviaines alkaa sulaa ruuvikotelon sisäpinnan jakopintaa pitkin. Sen jälkeen, kun sulaminen on alkanut, voidaan havaita kolme erillistä aluetta puristinruuvin kierukkamaisen terän muodostamassa kanavassa. Nämä ovat (l) sulamaton muovinen tai kiin-teäaineksinen aluskerros, (2) ohut sulanut kalvo kiinteän alus-kerroksen ja kotelon välillä ja (3) sula lammikko, johon sulanut aines kerääntyy.

6801 7 Käsite "kiinteä aluskerros" viittaa muoviainekseen ennen sen muuttumista pääasiassa vähemmän viskoosiseksi sulaneeksi ainekseksi. Kiinteä aluskerros jää tavallisesti koskemattomaksi siihen kohtaan asti ruuvin puristusosan sisäpuolella, jossa se murtuu. Mitä kauempana kiinteän aineksen murtumakohta on puristusosassa, sitä tärkeämpää on ruuvin suunnittelu. Koska osat kiinteästä aluskerroksesta murtuvat pois alkuperäisestä massasta, ne valuvat alavirtaan ruuvista pois ja jatkavat sulamistaan. Kun puristinruuvin kierukkamainen terä sitten kulkee eteenpäin, se työntää pois sulaneen massan ja muodostaa sulan lammikon terän kierrosten muodostaman kanavan kunkin osan alavirran puolelle.

Jossakin puristusosan kohdassa kiinteä aluskerros murtuu suuriin osiin. Näiden osien sijainti ja koko riippuu ruuvin suunnittelusta ja käyttöolosuhteista. Kiinteän aluskerroksen kuumentuessa muovi muuttuu erittäin viskoosiseksi sulaksi massaksi, jota ympäröi vähemmän visKoosinen sula massa. Viskoosiudeltaan suurempi sula massa saattaa kestää sekoittumisen ja muuttumisen vähemmän viskoosiseksi vähentäen täten sekoituksen homogeenisuutta ja lämpötilavaikutusta.

Parantunut sekoittumisen ja lämpötilan jakautuminen on saavutettu käyttämällä suulakepuristimia, joiden kotelon pituuden suhde läpimittaan on suurempi. Puristinruuvin suunnittelun kehittymistä on tarkasteltu US-patentissa n:o 3 762 693· Sellaiset käsitteet kuin "sekoittuminen", "hajottuminen" ja "terän läpimitat" ovat hyvin tunnettuja alalla ja ne on määritelty esim. US-patenteissa n:ot 3 530 534 ja 3 762 693-

Rakorenkaalla varustetut ruuvit, joiden tapit ulottuvat mittausosas-sa olevaan kanavaan aikaisemmin murretun kiinteän aluskerroksen edelleen murtamiseksi ja tällä tavoin lämmönjohtumisesta aiheutuvan sulamisen lisäämiseksi, on esitetty US-patentissa n:o 3 486 193. Tälle ratkaisulle on luonteenomaista katkaistu terä, joka mahdollistaa tappien asettamisen jatkuvalla tavalla ruuvin kantaosan ympärille mit-tausosan sisäpuolelle. Tämä aiheuttaa kiusallisia "kuolleita tiloja", jotka pyrkivät palauttamaan kestomuoviaineksen takaisin.

US-patentissa n:o 3 487 503 on joukko tappeja asetettu poikittain tai pitkittäin kanavan jokaiseen osaan, esim. mittaus- tai puristus-osaan, jossa aines otetaan vastaan sulaneessa tai muovailtavassa ti- 3 68017 lassa kestomuoviaineksen tehokkaaksi sekoittamiseksi suulakepuristimessa puristetun tuotteen suurempaa yhtenäisyyttä varten. Vaikkakin jotkut tapit ruuvin terän jokaisella kierroksella sijaitsevat tasolla, joka voi olla kohtisuorassa ruuvin akselin suhteen, sijaitsevat toiset tapit terän tällä kierroksella tämän tason ulkopuolella. Tällä tavoin asetettujen tappien on havaittu muodostavan liiallisia esteitä virtaukselle, aiheuttaen siten purist.inruuvin kierrosluvun lisääntymisen ja leikkauslämpötilan kasvun, mikä on kriittisen tärkeää lämpötilan valvomiselle ja siten puhallusaineen laajenemiselle.

Yhtenäinen kiinteä eristyspuristetuote on saavutettu käyttämällä aikaisemmin viitatussa US-patentissa n:o 3 762 693 esitettyä tappijär-jestelyä, jossa ruuvin mittausosa on varustettu ainakin yhdellä tappi-ryhmällä, jokaisen ryhmän kaikkien tappien sijaitessa ruuvin kierto-akselin suhteen kohtisuorassa tasossa. Nämä tapit helpottavat kiinteän aluskerroksen murtamista edelleen mittausosaan asti saaden aikaan pinta-alaltaan kasvaneet pienet osat johtuvan lämmön vaikutuksen lisäämiseksi muoviaineksen suhteen.

Vaikka edellä mainitut järjestelyt, ja erityisesti viimeinen niistä, on havaittu soveliaiksi tavallisten kestomuoviainesten käsittelyä varten ja yhtenäisen puristetuotteen saavuttamiseksi suulakepäässä , nousee ongelmia esiin huokoista eristettä puristettaessa. Tällöin, toisin kuin normaalin kiinteän eristimen yhteydessä, on suotavaa, että lämpötilan vaihteluita, puristetuotteen peräkkäisten osien vastaavien jaksojen lämpötilojen ohella, valvotaan laajenemisen yhtenäisyyden takaamiseksi. Tämä minimoi vaihtelut eristetyn johtimen koaksiaali-kapasitanssissa (jota tämän jälkeen kutsutaan "kapasitanssiksi") ja dielektrisyysläpimitassa (jota tämän jälkeen kutsutaan nimellä "DOD").

Tavanomaiset puristinruuvit saavat aikaan kestomuoviaineksen muodostaman kiinteän aluskerroksen haitallisen, liian aikaisen sekä jatkuvan sijasta jaksottaisen murtumisen. Tämä muodostaa ongelman kestomuoviainesten yhteydessä, joihin aikaisemmin on sekoitettu kemiallista puhallusainetta. Murtuneessa kiinteässä aluskerroksessa oleva pu-hallusaine ei ole alttiina niin pitkän aikaa niin korkealle lämpötilalle kuin kiinteän aluskerroksen peräkkäisten osien välisessä sula-massassa oleva puhallusaine. Kiinteässä aluskerroksessa olevan puhallusaineen alhainen lämpötila aiheuttaa pienemmän prosentuaalisen laajenemisen. Prosentuaalisen laajenemisen vaihtelut aiheuttavat haitallisen muutoksen kapasitanssissa ja DODissa.

6801 7

Huokoisten eristimien suulakepuristuksen yhteydessä esiintyvistä ongelmista ollaan selvillä. US-patentissa n:o 3 287 477 on ruuvin toisistaan etäisyyden päässä olevat osat varustettu pituussuuntaisilla urilla "kuristusosien" muodostamiseksi. Tarvitaan kuitenkin vielä laitteita sekä huokoisen eristy naineen muodostaman kiinteän aluskerroksen murtumiskohdan että sen murt,omistavan valvomiseksi .

Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on aikaansaada laite, joka täyttää edellä mainitut toivomukset. Tätä tarkoitusta varten keksintö käsittää siis sellaisen laitteen, johon kuuluvat syöttöosa, kestomuovlaineen virtaussuunnassa katsottuna sitä seu-raava puristusosa ja mittausosa, kotelossa kiertyvästä käytetty ruuvi, jossa on ruuviviivanmuotoinen keskeytymätön läpiulottuva ruuvikierre sekä laitteen sisäänmenopäästä sen ulostulopäähän ulottuva sydän, ja kotelon sisäseinämän ja ruuvin sydämen välissä sijaitseva, kierteen aksiaalisessa suunnassa rajoittama kanava kestomuoviaineelle, jossa kanavassa on pur-istuskanavaosa, jonka vapaa poikkileikkaus kapenee suunnassa ulostulopäätä kohti, sekä voimavaikutuselimet, jotka ovat järjestetyt ruuvin sydämelle, ja ainakin osittain sijaitsevat ruuvin akselia vastaan kohtisuorassa tasossa sekä ulottuvat kanavassa olevaan kestomuovi-aineeseen, ja on keksinnölle tunnusomaista, että aineen muokkaamiseksi ovat voimavaikutuselimet sijoitetut puristusosaan sellaiselle etäisyydelle syöttöosasta, että ne puristusosassa jatkuvasti hajottavat vielä kiinteässä muodossa olevaa kestomuovi-ainetta.

Keksinnön erään suoritusmuodon mukaan on voimavaikutuselimien korkeus pienempi kuin ruuvikierteen korkeus· On myös mahdoxlista mitoittaa voimavaikutuselimet yhtä korkeiksi kuin ruuvikierre.

6801 7

Keksintöä kuvataan seuraavassa oheisiin piirustuksiin viitaten, joissa: kuvio 1 on pystykuva, osittaisena poikkileikkausena, keksinnön mukaisesta puristuksen vähennysruuvista; kuvio 2 on suurennettu jaksottainen yksityiskohta kuvion 1 puristin-ruuvista esittäen joukon tappeja yhdistettyinä ruuvin sydämeen ruuvin puristusosas sa; kuvio 3 on suurennettu poikkileikkauskuva kuvion 1 puristinruuvista ja siihen liittyvästä kotelosta linjaa 3-3 pitkin otettuna ja esittäen joukon tappeja suunnattuina säteen suunnassa ulospäin ruuvin pituusakselilta ja sijaiten pääasiassa tämän akselin suhteen kohtisuorassa tasossa, ruuvin terän jatkuessa keskeytymättä ruuvin siinä osassa, joka sisältää tapit; kuviot 4 ja 5 ovat suurennettuja. pystykuvia puristusosan läheisyydestä esittäen tässä yhteydessä kiinteäksi aluskerrokseksi kutsutun kerroksen murtumisjärjestyksen; kuvio 6 esittää tasokuvaa puristinruuvin kierukkarnaisesta kanavasta paljastettuna, sulan sekä kiinteiden ainesten ollessa näkyvissä; kuvio 7 esittää kuvion 6 mukaista paljastettua kanavaa voimat aiheuttavien komponenttien ollessa asetettuina sen päälle, sekä myös näiden komponenttien vaikutuksen; ja kuvio 8 esittää voimat aiheuttavien komponenttien vaihtoehtoisia so~ vellutusmuotoj a.

Kuvioon 1 viitaten, siinä näkyy suulakepuristinlaite 20 sisältäen suppilon 21, johon syötetään ainakin yhvä kestomuoviainesta pillerien muodossa, joihin on sekoitettu kemiallista puhallusainetta. Suppilo 21 on yhteydessä puristussy1interin 22 kanssa. Kestomuoviainekset siirretään eteenpäin sylinterin 22 tulo- eli vastaanottopäästä 23 sen poisto- eli lähetyspäähän 24, jossa puristetuote muunnetaan kaapelisy-dämen (ei näy) päällykseksi syöttämällä se jatkuvalla tavalla poisto-pään vieressä olevan ruiskupään (ei näy) kautta.

Kuten on ilmeistä kuvion 1 perusteella, sisältää puristussylinteri hoikin eli kotelon 26, jonka lävitse kulkee sisäinen kiertopinta läpimitaltaan yhtenäisen sylinterimäisen poratun reiän 27 muodossa, joka yhdistää vastaanottopään 23 poistopäähän 24. Puristussylinteri 6 68017 22 sisältää myös laipan 28 poistopäässään 24 liittimien, suulakkeiden ja muiden lisävarusteiden kiinnittämisen helpottamiseksi (joista mitään ei ole esitetty, mutta jotka ovat sinänsä täysin tunnettuja).

Kestomuoviaineksen siirtämiseksi eteenpäin suppilosta 21 puristimen 20 poistopäähän 24 on puristinruuvi 31 asetettu samankeskisesti poratun reiän 27 sisään. Puristinruuvi 31 sisältää sydämen 32, jonka ylävirran puoleinen pää 33 on suppilon 21 vieressä ja jonka alavirran puoleinen pää 34 on poistopään 24 vieressä.

Puristinruuvi 31 on tyypiltään puristusta vähentävä. Jos lähdetään sen ylävirran puoleisesta päästä 33, sisältää puristinruuvi 31 peräkkäisessä järjestyksessä sydämen 32 ensimmäisen vakioläpimittaisen kantaosan 36, jota kutsutaan syöttöosaksi (katso kuvio 1), läpimitaltaan yhtenäisellä tavalla kasvavan kantaosan 37, jota kutsutaan puristus-osaksi, läpimitaltaan yhtenäisellä tavalla vähenevän kantaosan 38, jota kutsutaan puristuksen vähennysosaksi, ja läpimitaltaan yhtenäisen kantaosan 39, jota yleensä kutsutaan mittausosaksi.

Puristinruuvi 31 on valmistettu kierteellä eli terällä 41 varustettuna, joka kulkee kierukkamaisesti sen ympäri ulottuen pituussuunnassa sydäntä 32 pitkin. Terä 41 saa aikaan uran eli kanavan 42, joka muodostuu sydämen 32 kantapinnan ja terän vastakkaisten sivupintojen 43_43 väliin. Terän 4l ulkoläpimitta ja nousut ovat yleensä identtisiä ja vakiosuuruisia puristinruuvin 31 koko pituudelta ruuvin syöttö-pään 33 ulkopuolella olevasta kohdasta sen poistopäähän 34 asti. Kuitenkin voidaan terän 4l nousu tehdä haluttaessa hieman väheneväksi poratun reiän 27 vastaanottopään 23 viereisestä ruuvin osasta lähtien sen poistopäähän 24 asti. Terän 41 johtopinta on pääasiassa kohtisuorassa sydämen 32 kantapintaan parannetun poistovaikutuksen aikaansaamiseksi .

Terän 4l vastakkaisten seinien ja sydämen 32 pinnan väliin muodostuva kanava 42 on tavallisesti muodoltaan suorakulmainen. On selvää, että kanavan 42 pinta-ala pysyy vakiona vastaanottopäästä 33 puristusosan 37 alkuun asti. Sen jälkeen kanavan 42 pinta-ala pienenee puristuksen vähennysosaan 38 saakka, jossa pinta-ala taas lisääntyy lyhyellä matkalla, esim. tavallisesti puolen kierroksen aikana, jääden sen jälkeen vakioksi koko mittausosan 39 kohdalla. Puristuksen vähennysosa ei kuitenkaan ole välttämätön.

7 68017

On tunnettua, että teholtaan suuria suulakepuristimia tarvitaan kiinteitä eristyksiä varten. Kuitenkin vaahto- eli huokoisen eristyksen yhteydessä tehovaatimus on pienempi. Jos samaa puristinta käytetään huokoiseen eristykseen, liikkuu muoviaines hitaammin puristimen läpi ja lämmittämiseen johtumisen avulla kuluva aika lisääntyy toisin kuin leikkauskuumentamisen yhteydessä.

Puristinholkki 22 pyrkii siirtämään kiinteää aluskerrosta kanavan ala-suuntaan (katso kuvio 4). Tätä estää kapeneva ruuvi 31. Puristusosan 37 alussa kiinteää aluskerrosta tukee kanavan 42 pohja.

Muoviaineksen on havaittu sulavan suuremmalla nopeudella kuin millä kanavan pinta-ala pienenee puristusosassa 37, kun taas ihanteellisissa olosuhteissa näiden nopeuksien tulisi olla pääasiassa yhtä suuria. Tämä aiheuttaa sulalammikon odottamattoman kerääntymisen kiinteän aluskerroksen alapuolelle puristusosan 37 alavirranpään (katso kuvio 4) ja sydämen 32 viereen uurtaen näin perustukset kiinteän aluskerroksen alta. Osa kiinteästä aluskerroksesta murtuu ja pyrkii tukkimaan puristusosan 37 matalan pään vierustan (katso kuvio 5) sulan massan kerääntyessä kiinteän aluskerroksen ja murtuneen osan väliin.

Kiinteän aluskerroksen (kuviot 5 ja 6) ennenaikainen katkonainen murtuminen on haitallista huokoista eristettä puristettaessa. Mikäli lisä-murtuma hidastuu mittausosassa 39, ei kanavan poikittaissuunnassa olevien suurten ainespalojen puhallusaine saa samaa lämpötilaprofiilia aineksen siirtyessä eteenpäin kanavaa 42 pitkin, kuin puhallusaine osissa, jotka eivät sisällä suuria ainespaloja. Tämä saa aikaan suuren vaihtelualueen kapasitanssin ja DOD:n suhteen.

On suositeltavaa valvoa kiinteän aluskerroksen murtumista kappaleiksi jatkuvasti kestomuoviaineksen peräkkäisten jaksojen sulamattomien osien ollessa ennakolta määrätyissä asennoissa. Tällöin ovat kanavan joka kohdassa muoviaineksen peräkkäisten jaksojen vastaavat osat, jotka ovat kulkeneet näiden kohtien ohi, samassa lämpötilassa. Lämpötila vaihtelee pitkin kanavaa saaden aikaan kunkin peräkkäisen jakson kuhunkin osaan aika-lämpötilaprofiilin, jota yleensä kutsutaan lämpö-historiaksi. On tietenkin selvää, että kanavan poikittaissuuntaisten jaksojen osien lämpötila voi myös vaihdella.

Vaikkakin siis puhallusaine muoviaineksen kussakin kanavan 42 poikit- 8 68017 taissuuntaisessa jaksossa tai lamellissa voi joutua alttiiksi vaihte-levalle lämpöhistorialle sen sisältämän kiinteän aluskerroksen palasien jakaantumisen johdosta (kuvio 7), ei poistopäässä olevan sulan massan peräkkäisten jaksojen vastaavissa osissa olevan puhallusaineen lämpöhistoria vaihtele. Sulamia lämpötila poistopäässä on tietenkin lähes vakio. Tämän tuloksena on huokoinen eristetty johdin (ei näy), jolla on yleensä vakiosuuruinen prostentuaalinen laajeneminen.

Huokoista eristettä puristettaessa puristusosan 37 kapeneminen vastaa sopivimmin sulamisnopeutta käyttämällä lyhyempää syöttö- ja puristus-osaa.

Syöttö- ja puristusosien 36 ja vastaavasti 37 yleinen lyhentäminen valvoo tehokkaasti kiinteän aluskerroksen murtumiskohtaa saattaen sen suotuisalla tavalla puristusosan alavirranpään läheisyyteen. Puristin-ruuvia 31 voidaan vielä muotoilla lisää sen tavan valvomiseksi, jolla kiinteä aluskerros murtuu, esim. murtuneiden osien koon ja muodon suhteen. Tämä takaa edelleen puristetun tuotteen peräkkäisten jaksojen pääasiassa yhtenäisen lämpöhistorian puristimen 20 poistapäässä.

On havaittu, että voimat aiheuttavat komponentit, jotka edullisella tavalla on asetettu kiinteän aluskerroksen valvottuun murtumakohtaan, saavat suotuisalla tavalla aikaan murtumisen suhteellisen pienissä osissa aikaisemmin esiintyneisiin suurempiin osiin verrattuna. Murtuminen pieniin möhkäleisiin parantaa niiden lämmönjohtumisesta aiheutuvaa sulamista niiden sulamiselle alttiina olevan suuremman pinta-alan johdosta, vähentäen edullisella tavalla kapasitanssin ja/'tai DOD:n vaihtelun laajuutta.

Voimat aiheuttavat komponentit voidaan konstruoida US-patentissa n:o 3 762 693 selostetulla tavalla. Komponentit asetetaan kuitenkin kohtaan, jossa kiinteän aineksen murtuminen valvotulla tavalla tapahtuu.

Kiinteän aineksen murtumisen sijainti voidaan määrittää ns. jäähdy-tyskokeiden avulla, joita on selostettu artikkeleissa "Muovipuristus -Osa I" kirjoittajina R.C. Donovan ja D.I. Marshall ja "Muovipuristus -Osa II" kirjoittajina E.S. Decker, T.S. Dougherty ja C.B. Heard, julkaistuina The Western Electric Engineer-aikakauslehden heinä-lokakuun numerossa 1971 sivuilla 7^~85* Väriainetta sekoitetaan kestomuoviainek-seen ja suulakepuristin käynnistetään. Sen jälkeen kun kiinteä tila on saavutettu, toimenpide keskeytetään ja suoritetaan jäähdytys sekä 9 6801 7 poistetaan kestomuoviaines kanavasta 42 jatkuvana kalvona ja leikataan poikittaissuuntaisiksi lamelleiksi. Se kohta kanavassa, jossa larnellipoikkileikkaus muuttaa väriä pääasiassa täysin väriaineen mukaiseksi, on kiinteän aluskerroksen todennäköisin murtumakohta.

Sen takaamiseksi, että puristetun tuotteen peräkkäiset jaksot ovat läpikäyneet suunnilleen saman lämpöhistorian, on ainakin puristinruu- · vin 31 puristusosa 37 varustettu apulaitteilla 46 ainesten asettamiseksi useiden voimien alaisiksi (katso kuvio 2). Voimat aiheuttavat komponentit kiinnitetään sopivimman ruuviin 31 noin yhdestä neljään kierrosta ylävirtaan puristusosan 37 alavirtapäästä.

Kuten kuviosta 2 voidaan parhaiten havaita, sisältävät apulaitteet 46 joukon voimat aiheuttavia komponentteja 47-47 tappien muodossa, jotka on asennettu yksilöllisesti puristinruuvin 31 sydämessä 32 oleviin reikiin 48-48 ainakin ruuvien puristusosan pituudelta. Reiät 48-48 on muotoiltu siten, että niiden keskukset sijaitsevat pääasiassa tasossa, joka on kohtisuorassa sydämen 32 pituussuuntaisen kiertoakse-lin suhteen. Reiät 48-48 on lisäksi muodostettu sydämeen 32 siten, että kun tapit 47-47 asetetaan kyseisiin reikiin, ne osoittavat säteen suunnassa ulospäin sydämen 32 pituusakselilta.

On huomattava, että tappien 47-47 järjestely eroaa tietyistä tunnetuista järjestelyistä siinä, että kaikkien tappien 47-47 tai niiden akselien ainakin jokin osa sijaitsee terän 41 jokaisella kierroksella ns. tappitasolla, joka on kohtisuorassa ruuvin kiertoakselin suhteen.

Tappien 47-47 rakenteellinen järjestely terän 4l suhteen on suoritettu siten, että se minimoi "kuolleet tilat", jotka esiintyvät ns. raoilla varustetuissa renkaissa. Tämän aikaansaamiseksi on puristinruuvin 31 terä 4l jatkuva ainakin siinä ruuvin osassa, jossa tapit 47-47 sijaitsevat. Ruuvin 31 terän 41 seinät 43-43 muodostuvat niistä pinnoista, jotka leikkaavat tapit 47-47 sisältävän tason, niin että nämä pinnat jatkuvat tason läpi. ·

Vaihtoehtoisesti voidaan tapit 49-49 asettaa riviin kanavan poikki, kuten US-patentissa 3 487 503 on esitetty (katso myös kuvio 8). Tämä järjestely vähentää kuitenkin haitallisesti ja huomattavasti kanavan pinta-alaa. Suositeltavassa soveliutusmuodossa on kanava jokaisessa kohdassaan pinta-alaltaan vain yhden tapin leveyden verran pienenty- 10 6801 7 nyt, jolloin paineenlasku minimoituu. Kanavan poikittain asetetut tapit aiheuttavat suuremman paineenlaskun, mikä siten tekee välttämättömäksi ruuvin suuremman nopeuden. Liian suuri ruuvin nopeus johtaa epäedullisella tavalla liian suureen leikkauslämpöön lisäten sulamis-lämpötilan valvonnan vaikeutta ja siten puristetun tuotteen laajene-misastetta.

Lisävaihtoehtona on edelleen määrittää, missä kiinteän aluskerroksen sula jakopinta esiintyy edellä mainittujen jäähdytyskokeiden perusteella ja asettaa siihen rivi tappeja 51-51 (katso kuvio 8). Tämä edellyttäisi useita ruuvin 31 kierroksia ja vaatisi huomattavasti suuremman määrän tappeja 47-47.

Esillä olevassa keksinnössä voitetaan ongelmat sekä huokoisen eristyksen että kiinteiden eristysaineiden suulakepuristuksessa. Aikaisemmin ei yleensä ole käytetty voimat aiheuttavia komponentteja ruuvin 31 puristusosassa, koska muoviaineksen sulaminen tapahtuu siellä.

On kuitenkin havaittu, että tappien 47 — 1+7 käyttö puristusosassa, sopi-vimmin mittausosassa olevien tappien 52-52 täydentäminä, saa aikaan homogeenisen puristetuotteen kunkin osan sisältäessä pääasiassa saman lämpöhistorian. Tämä pitää erityisesti paikkansa erittäin tehokkaisiin suulakepuristimiin nähden. Näissä tapauksissa toimintatehon johdosta ei yksistään mittausosassa 39 olevien tappien käyttö voi saada aikaan murtumista pienempiin osiin riittävän aikaisin tällaisen osan saattamiseksi alttiiksi johtuvalle lämmölle puristetuotteen yhtenäisiä lämpötiloja varten suulakepäässä (ei näy).

Tappien 47-47 käyttö puristusosassa 37 takaa kiinteän aluskerroksen oikeaan aikaan tapahtuvan murtumisen mahdollistaen siten pitkän aikavälin johtuvalle lämmölle alttiiksijoutumista varten. Tällä tavoin voitetaan eräiden ainesten, kuten polypropyleenin ja tiheydeltään korkean polyetyleenin, suulakepuristuksen yhteydessä esiintyvät kutis-tumis- ja haitalliset kuplienmuodostumisongelmat.

Tappien 47-47 lukumäärä, niiden tarkka sijainti, läpimitta ja etäisyys toisistaan voi tietenkin vaihdella puristimen 20 erityissovellutusten, sulamislämpötilan, puristetun muovin muodon, puristimeen syötettyjen ainesten, ruuvin 31 läpimitan ja muiden muuttujien mukaisesti. Tappi-ryhmien lukumäärä riippuu alttiusasteesta kuumennukselle ja sekoittamiselle.

11 6801 7

Reiät 48-48 voidaan porata läpimittaan, joka vaatii tappien 47-47 puristesovituksen. Tapit 47-47 voidaan ankkuroida kiinteästi sydämeen 33 ennen niiden asettamista paikoilleen pistämällä juottojauhetta ja juoksutinta asianomaiseen reikään 48 ja puristamalla tappi sen jälkeen siihen sekä kohdistamalla lämpöä tappiin ja sen viereiselle sydän-alueelle, kunnes sitoutuminen on tapahtunut. Tapit 47-47 ovat tavallisesti ylisuuria pituuteen verrattuina ja niiden päiden ulkopinnat on hiottu, työstetty tai muuten saatettu terän 41 kiertopinnan mukaisiksi. Tapit 47-47 voidaan tietysti yhdistää sydämeen 32 millä sopivalla tavalla tahansa, mikä ei muuten hajota kanavan 42 poikkileikkausalaa. Tapit voivat olla sylinterimäisiä ja läpimitaltaan sopivimman n. 4,5 mm niiden reikien 48-48 keskusten ollessa asetettuna toisistaan ainakin n. 4,5 mm:n päähän sydämen 32 ympäri kulkevaa kehäviivaa pitkin. Tapit 47-47 ulottuvat kestomuoviainesten ennakolta määrätylle reitille kanavaa 42 pitkin terän 4l korkeudelle.

Vain kaikkien tappien 47-47 yhden osan tulee olla asianomaisessa tasossa. Tapit 47-47, sen sijaan että ne sijaitsisivat pääasiallisesti kyseisessä tasossa niiden pistäessä säteen suuntaisesti ulospäin, voivat ulottua poikittaissuunnassa poispäin tasosta tämän tason leikkaus-kohdassa terän 41 kanssa. Tai tapit 47-47 voidaan asettaa tasoon, mutta niiden ei tarvitse ulota säteen suunnassa poispäin sydämen 32 kiertoakselilta. Ja lopuksi ei voimat aiheuttavien komponenttien tarvitse olla tappeja, vaan ne voivat olla siipiä, kuten esim. yleisesti käytettyjä tuuletinsiipiä.

Saattaa myös olla tärkeätä puristuslaitteen 20 käytön erikoissovellutuksessa, että ruuvin 31 sydämen 32 kehäpinta-alan suhde tappien välillä tappien 47-47 vapaiden päiden kokonaispinta-alaan on määrätyn suuruinen kaikissa tasoissa. Puristusruuvin 31 avulla voitaisiin tapit 47-47 asettaa siten, että tämä suhde on välillä 0-1.

Tappien 47-47 lisätasoja voidaan käyttää mittausosassa ylävirran puoleisen tason sijaitessa yhden puolikierroksen tai yhden puolinou-sun verran alavirtaan ruuvin 31 puristuksen vähentämisosasta 38. Vaihtoehtoisesti on ylävirran puoleinen taso n. 4,5 mm alavirtaan puristuksen vähentämisosasta. Alavirran puoleinen taso sijaitsee ruuvin 31 alavirtapäässä kahden muun tason ollessa yhtäläisten etäisyyksien päässä kahden toisen tason välissä.

Kestomuoviaines, kuten polyetyleeni, polymeroitu vinyylikloridi tai 6801 7 vastaava raemaisessa, jauhemaisessa tai pillerien muodossa varustettuna sopivilla täyteaineilla ja/tai pigmenteillä ,ja puhallusaineella, kuten atso-di-karbonamidilla syötetään puristimen 20 suppiloon 21. Puristinruuvi 31 siirtää kestomuoviaineksen vasemmalta oikealle, kuten kuviosta 1 näkyy, terän 41 seinien välissä olevan kanavan 42 kautta.

Eräässä tyypillisessä sovellutuksessa puristinlaite 20 sisältää ruuvin 31, jossa on läpimitaltaan n. 6,5 cm ja pituudeltaan n. 1,7 m oleva holkki. Syöttöosa 36 ulottuu n. 33 cm:n päähän ollen syvyydeltään n. 9,5 mm. Puristus- ja puristuksen vähennysosat 37 ja vastaavasti 3Ö ulottuvat 38 cm:n ja vastaavasti suunnilleen 5 cm:n päähän, niiden minimisyvyyksien ollessa n. 2,5 mm. Lopuksi, mittausosa ulottuu n.

90 cm:n päähän sen yhtenäisen syvyyden olleesa n. 3,7 mm.

Sulan aineen yleisvirtaussuunta ruuvin 31 suhteen on kierukkamaisen kanavan pituussuuntaan. Selvyyden vuoksi kanavan 42 voidaan katsoa sisältävän kierukkamaisen akselin, joka ulottuu pituussuuntaan kanavan keskikohdalla terän 4l vierekkäisten kierrosten välissä. Tämän liikkeen lisäksi aines virtaa poikittaiseen suuntaan ja kaarevasti akselin ympäri. Kukin aineksen osaelementti kulkee reittiä, joka on kie-rukkamainen sen kierrosten ollessa keskitettyinä myös kierukkamaisen akselin ympärille. Tämä liike syntyy kotelon sisäpinnan 27 kitkakos-ketuksen ansiosta muoviaineksen ulkopinnan kanssa. Lämmönsiirtymisen johdosta ruuvin terän 41 jakopinnassa ja kiertopinnassa kitkakuumene-misen ansiosta tai lämmitys- tai jäähdytyslaitteen toiminnasta johtuen esiintyy yleensä lämpötilagradientti, joka vaihtelee ulospäin suuntaan akselista jakopintaan asti.

Kun kestomuoviaines on siirretty eteenpäin puristusosaan 37, siinä tapahtuu tiivistys, pehmentäminen, sulattaminen ja sekoittaminen kanavan 42 poikkileikkauksen vähetessä. Puristusosassa 37 aines pyrkii vetäytymään ulos nopeuden muuttuessa. Tapit 47-47 murtavat, kuten kuviosta 7 näkyy, jatkuvasti kiinteää aluskerrosta pieniin osiin toisella tavoin kuin kuviossa 6 esitetyn jaksottaisen murtumisen yhteydessä. Tämä asettaa suotuisalla tavalla sulan massan peräkkäisten osien sisältämän puhallusaineen pääasiassa saman lämpötilaprofiilin alaiseksi kanavan koko pituudelta minimoiden kapasitanssin ja D0D:n vaihtelut.

Kun aines on siirtynyt eteenpäin tappien 47-47 tason läpi puristus- 13 6801 7 osassa 37> tapit tunkeutuvat ainekseen kanavassa 42 aineksen normaalien poikkileikkausvirtausten hajottamiseksi aiheuttaen siten aineksen murtumisen.

Tämän jälkeen aineksen tullessa puristuksen vähennysosaan 38, se pyrkii vetäytymään hieman takaisin nopeuden vastaavasti muuttuessa. Mittausosa 39 pyrkii saattamaan sen kautta kulkeneen aineksen yhtenäisemmäksi lämpötilan, koostumuksen ja värin suhteen.

Tapit 52-52, joita voidaan käyttää mittausosassa 39, aiheuttavat muo-viaineksen sekoittumisen ja pyrkivät voittamaan sulan massan taipumuksen kulkea ylävirtaan terän 4l johto- eli työntöpintaan asti. Sula massa pakotetaan kohti terän peräosia sulan massan sekoittamiseksi kiinteiden ainesten kanssa homogeenisen puristetuotteen aikaansaamiseksi. Käyttämällä puristusosassa tappeja 47-47, joita täydentävät mittausosan tapit, saavutetaan puristetuotteen lämpötilan korkea-as-teinen yhtenäisyys.

On huomattava, että aikaisemmin hyväksyttävän suuruinen lämpötilan yhtenäisyys saavutettiin pääasiassa kanavan 42 syvyyden vähentämisen avulla mittausosassa 39. Tällä oli se epäedullinen seuraus, että puristimen 20 toimintakyky väheni ja oli riittämätön murtaakseen tehokkaasti kiinteän aluskerroksen pääasiassa koko puristetuotteen lämpö-historian yhdenmukaisuuden saavuttamiseksi.

On otettava huomioon, että tämän keksinnön etuna on se, että sen yhteydessä käytetyt ruuvit voidaan sovittaa suhteellisten osapituuksien muutosten mukaisesti ja panna sisältämään tapit 47~47· Tämä mahdollistaa laitosten nykyisen laitteiston jatkuvan käytön ja samalla nykyisten laitteiden tehokkuuden lisäämisen käyttämällä kaksinkertaisesti eristettyjä johtimia ja suojuksia.

Seuraavat esimerkit kohdistuvat 0,63 mm paksuisen kak-soiseristetyn johtimen valmistukseen, joka sisältää n. 0,050 mm:n päällyskerroksen puristettuna tiheydeltään korkeasta poiyetyleenistä ja asetettuna 45 % laajennetusta tiheydeltään korkeasta poiyetyleenistä tehdyn n. 0,2 mm;n paksuisen seinän päälle (sallittu muutos: DOD + n. 0,025 mm, kap. + 4,9 pF/m).

Ensimmäisessä esimerkissä ruuvi 31 sisältää 45 cm:n pituisen syöt-töosan 36, jonka syvyys on 10,8 mm, 6l cm pituisen puristusc san 37j 6801 7 jonka syvyys sen matalassa päässä on 2,8 mm ja mlttausosan 39, jonka pituus on noin 58 cm ja syvyys on 2,8 mm. Syvyysmitta viittaa etäisyyteen terän 41 yläpäästä kanavan M2 pohjaan asti. Laajeneva eristys valmistetaan linjanopeudella 900 m minuutissa, ruuvincpeudella 39 kierr/min, kärkipaineella 296 kg/cm2, ja kotelolämpötiloissa arvosta 163°C lähtien syöttöosan alussa arvoon 210°C asti kärjen kohdalla. Sulamislämpötila oli 223°0. Muutoksen DOD:issa havaittiin olevan ± 5/um nimellisestä arvosta ja kapasitanssin muutos oli + M,9 pF/m.

Toisessa esimerkissä ruuvi 31 sisältää n. 33 cm:n pituisen syöttöosan 36, jonka syvyys on 9,5 mm, 38 cm pituisen puristusosan 37, jonka syvyys on 2,5 mm sen matalassa päässä, 3,2 cm pituisen vähennysosan 38 ja suunnilleen 90 cm pituisen mittausosan 39, jonka syvyys on 3,7 mm. Laajeneva eristys valmistetaan linjanopeudella 1500 m/min, ruuvino-peudella 56 kierr/min, kärkipaineella 400 kg/cm^ ja kotelolämpötiloissa alkaen arvosta 204,5°C syöttöosan 36 alussa arvoon 204,5°C asti kärjessä, sulamislämpötilan ollessa 229°0. Muutos DODrissa oli + 5^um ja kapasitanssissa + 4,9 pF/m nimellisistä arvoista.

On otettava huomioon, että jos ruuvi 31 toisessa esimerkissä muunnetaan ensin vain tappien 52-52 muodostaman renkaan avulla mittausosas-sa 39 yhdenkään tapin olematta puristusosassa 37, mitään huomattavia muutoksia DODrissa ja kapasitanssissa ei huomata toisen esimerkin yhteydessä tapahtuviin muutoksiin verraten.

Eräässä lisäesimerkissä on toisen esimerkin ruuvi 31 muunnettu sisältämään tappien 47-47 muodostama rengas, kunkin tapin ollessa läpimitaltaan 4,8 mm ja keskikohdiltaan 9,5 mm ja noin 65 cm:n päässä syöttöosan 36 ylävirtapäästä, mittausosassa 39 olevien tappien 52-52 muodostaman renkaan ollessa noin 79 cm:n päässä syöttöosan ylävirtapäästä. Mittausosastossa 39 olevat tapit ovat myös läpimitaltaan 4,8 mm keskuksien mitan ollessa 9,5 mm mitattuna kehän suunnassa sydänpintaa myöten. Laajeneva eristys valmistetaan linjanopeudella n. 1500 m minuutissa, ruuvinopeudella 59 kierr/min, kärkipaineella 404 kg/cm^ ja kotelon vakiolämpötilassa 201°C sekä sulamislämpötilassa 227°C. Muutosten D0D:issa ja kapasitanssissa havaittiin hämmästyttävää kyllä olevan vain + 5/um ja vastaavasti + 1,3 pF/m. Tappien 47-47 korkeus on hieman pienempi kuin etäisyys sydänpinnasta kanavan 42 pohjasta terän 4l kärkeen.

15 6801 7

Seuraava esimerkki kohdistuu 0,8l mm alumiinijohdon valmistukseen» joka on eristetty n. 0,050 mm paksuisesta kiinteästä ja tiheydeltään korkeasta polyetyleenistä tehdyllä päällyskerroksella asetettuna *15 % laajeneman sisältävän tiheydeltään korkeasta polyetyleenistä valmistetun 0,25 mm:n suojakerroksen päälle.

Ruuvi 31 sisältää 62 cm pituisen syöttöosan 36, jonka syvyys on 10 mm, puristusosan, jonka pituus on 80 cm ja syvyys 2,5 mm alavirran puoleisessa päässä, *1,4 cm pituisen puristuksen vähentämisosan 38 ja mit-tausosan 39, jonka pituus on 85 cm ja syvyys 3,4 mm. Läpimitaltaan 4,8 mm tappien muodostama rengas, tappien ollessa 4,8 mm etäisyydellä toisistaan, on liitetty ruuviin 31 107 cm etäisyyden päässä syöttö-osan alusta. Laajeneva eristys valmistetaan linjanopeudella n. 1200 m/min, ruuvinopeudella 31 kierr/min, ja kotelolämpötiloissa arvosta 107°C syöttöosassa arvoon 201°C kärjessä. Muutokset D0D:issa ja kapasitanssissa olivat + 5/um ja + 1,6 pF/m.

Claims (5)

16 6801 7

1. Laite laajennettavissa olevan, soluja muodostavan kesto-muoviaineen suulakepuristamiseksi, johon laitteeseen kuuluvat syöttöosa (36), kestomuoviaineen virtaussuunnassa katsottuna sitä seuraava puristusosa (37) ja mittausosa (39), kotelossa kiertyvästä käytetty ruuvi (31), jossa on ruuviviivanmuotoinen keskeytymätön läpiulottuva ruuvikierre (41) sekä laitteen sisään-menopäästä sen ulostulopäähän ulottuva sydän (32), ja kotelon sisäseinämän ja ruuvin sydämen välissä sijaitseva, kierteen (41) aksiaalisessa suunnassa rajoittama kanava (42) kestomuoviaineel-le, jossa kanavassa on puristuskanavaosa, jonka vapaa poikkileikkaus kapenee suunnassa ulostulopäätä kohti, sekä voimavaikutus-elimet (47), jotka ovat järjestetyt ruuvin sydämelle ja ainakin osittain sijaitsevat ruuvin akselia vastaan kohtisuorassa tasossa sekä ulottuvat kanavassa (42) olevaan kestomuoviaineeseen, tunnettu siitä, että aineen muokkaamiseksi ovat voima-vaikutuselimet (47) sijoitetut puristusosaan sellaiselle etäisyydelle syöttöosasta (36), että ne puristusosassa jatkuvasti hajottavat vielä kiinteässä muodossa olevaa kestomuoviainetta.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tunnettu siitä, että voimavaikutuselimien (47) korkeus on pienempi kuin ruuvikier-teen (4l) korkeus.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tunnettu siitä, että voimavaikutuselimet (47) ja ruuvikierre (4l) ovat yhtä korkeat.

1. Anordning för extrudering av ett expanderbart, cellbildande termoplastiskt material, innefattande ett inmatningsavsnitt (36), ett i det termoplastiska materialets strömningsriktning sett där-pä följande förtätningsparti (37) och ett mätningsparti (39), en inuti ett hölje vridbart driven skruv (31) med en skruvlinje-formad obruten genomlöpande skruvgänga (4l) och med en kärna (32) som sträcker sig frän en inloppsände tili en utloppsände hos anordningen, och en mellan höljets innervägg och skruvens kärna liggande samt axiellt genom gängan (4l) begränsad kanal (42) för det termoplastiska materialet, vilken kanal uppvisar ett förtätningskanalparti, vars fria tvärsnitt avsmalnar i