FI83488C - Extrusionsfoerfarande i en fas foer framstaellning av en formade tvaerbunden polymerprodukt. - Google Patents

Description

1 83438

Yksivaiheinen suulakepuristusmenetelmä muotoillun, ristisitou-tuneen polymeerituotteen valmistamiseksi

Extrusionsförfarande i en fas för framställning av en formad tvärbunden polymerprodukt

Keksintö kohdistuu menetelmiin muotoiltujen, ristisitoutunei-den, suulakepuristettujen polymeerituotteiden valmistamiseksi, ja erityisemmin se kohdistuu muotoiltujen, ristisitoutuneiden, suulakepuristettujen polyetyleenituotteiden valmistamiseksi.

US patenttijulkaisussa 3 075 948 esitetään polyolefiinien, kuten esimerkiksi polyetyleenin ja hydrolysoituvien, olefiini-sesti tyydyttymättömien silaanien välisten oksastettujen ko-polymeerien valmistaminen liuottimen, kuten ksyleenin, läsnäollessa, ja käyttäen peroksidi- tai hydroperoksidikatalyyttiä.

US patenttijulkaisussa 3 646 155 esitetään muotoillun, risti-sitoutuneen polyetyleenin valmistaminen siten, että polyetyleenin ja hydrolysoituvan, olefiinisesti tyydyttymättömän silaanin annetaan ensin reagoida keskenään suulakepuristimessa peroksidikatalyytin läsnäollessa, jolloin muodostuu oksastettu kopolymeeri, joka tämän jälkeen suulakepuristetaan, granuloidaan ja sekoitetaan rumpusekoittamalla polyetyleenistä ja silanolikondensaation katalyytistä muodostuvaan, toisessa suulakepuristusvaiheessa valmistettuun seokseen. Tuloksena oleva seos suulakepuristetaan kolmanteen kertaan, jolloin saadaan aikaan ristisitoutuva seos. Vaikka tässä patenttijulkaisussa esitetty menetelmä voidaankin toteuttaa ainoastaan kahdella suulakepuristuksella, niin kuitenkin siihen liittyy edelleen paljon aikaa vieviä käsittelyvaiheita, ja siinä tarvitaan runsaasti suulakepuristimen käyttöaikaa, siihen liittyvät käyttökustannukset ovat korkeat, ja menetelmässä on olemassa oksastetun kopolymeerin vaurioitumisen vaara varastoinnin aikana. Muita menetelmiä, joissa samoin tarvitaan monia suulakepuristusvaiheita, eli kaksi tai useampaa suulakepuris-tusta ristisitoutuvan tuotteen saamiseksi, on esitetty mm.

2 83438 patenttijulkaisuissa US 3 802 913; 4 117 063; 4 136 132; ja 4 228 255.

Silaanin, peroksidin ja silanolin kondensaatiokatalyytin riittävä sekoittaminen polyetyleeniin on vaikeata, ellei mahdotonta tai epäkäytännöllistä injektoimalla nämä komponentit tavanomaisen suulakepuristimen sisään, jolloin suulakepuristimessa koko polyetyleenimassaan muodostuu pieniä geeliesiintymiä, mikä ilmeisestikin johtuu paikallisesta, ennenaikaisesta ris-tisitoutumisesta alueissa, joissa lisäaineen pitoisuus on suuri riittämättömästä sekoittumisesta johtuen. Yhden ekstruu-siovaiheen tarvitseva menetelmä ristisitoutuvan polyetyleenin valmistamiseksi esitetään US patenttijulkaisuissa 4 117 195 ja 4 351 790, joita ohessa nimitetään "yksiasteisiksi" patenttijulkaisuiksi. Näissä patenttijulkaisuissa esitetyissä menetelmissä polyetyleeni, hydrolysoituva, tyydyttymätön silaani, vapaiden radikaalien kehittäjä ja silanolikondensaation katalyytti syötetään erityisesti tätä varten suunnitellun, monimutkaisen ja kalliin suulakepuristimen lataussuppiloon tai sylinteriin. Yksiasteisessa menetelmässä käyttökelpoiset suulakepuristimet ovat olennaisesti pitempiä, pituuden ja halkaisijan välisen suhteen ollessa 30: 1, kuin suurin osa nykyään käytössä olevat tavanomaiset suulakepuristimet, joiden kohdalla pituuden ja halkaisijan välinen suhde on 20: 1 tai 24: 1. Lisäksi tällaisessa yksiasteisessa menetelmässä tarvitaan erityisesti suunniteltua suulakepuristimen ruuvia, kuten GB patenttijulkaisussa 964 428 esitetään. Tämän erityisesti suunnitellun ruuvin tapauksessa suulakepuristettava materiaali pakotetaan nopeasti suppenevasta umpikanavasta siipiruuvin nousun ylitse erittäin hitaasti suppenevaan kanavaan ja sen jälkeen jonkin verran suppenevaan vyöhykkeeseen, ja tämän jälkeen poikkileikkaukseltaan yhdenmukaisen homogenointivyöhykkeen läpi.

Lisäksi lämpötilan asianmukainen säätäminen yksiasteiseen menetelmään soveltuvassa suulakepuristimessa on välttämätöntä, jotta homogenointivyöhykkeessä (jossa oksastaminen saadaan 3 83488 aikaan suhteellisen korkeissa, suurin piirtein 230’C: n lämpötiloissa) vallitseva korkea lämpötila ei voisi siirtyä muihin vyöhykkeisiin, jotka tavallisesti toimivat noin 130* C: n lämpötilassa, jolloin muiden vyöhykkeiden lämpötila kohoaisi. Yksiasteisessa menetelmässä homogenointivyöhykkeessä (oksas-tusvyöhyke) käytetty lämpötila (230*C) on huomattavasti korkeampi kuin se lämpötila, jota aikaisemmin patentoiduissa menetelmissä käytettiin oksastamiseen, tämän lämpötilan ollessa 135... 140’C US patenttijulkaisussa 3 075 948, ja 180. ..200’C US patenttijulkaisussa 3 646 155. Tämän lisäksi tällainen yksiasteinen prosessi ei ole helposti sovitettavissa tuotantolinjoilla tällä hetkellä käytössä oleviin tavanomaisiin suulakepuristimiin, joten uusia suulakepuristimia ja niihin liittyviä apulaitteita on hankittava ja asennettava yksiasteisen menetelmän toteuttamiseksi, tai tavanomaiset suulakepuristimet on muunnettava kalliilla ja hankalalla tavalla.

Suulakepuristimien ulostulopäissä käytetään tavallisesti sekoittajia, joilla taataan suulakepuristettavan materiaalin yhdenmukaisuus. US patenttijulkaisuissa 4 169 679 ja 4 302 409 esitetään sekoittavat päät, jotka voidaan liittää olemassaolevissa suulakepuristimissa käytetyn, eteenpäin työntävän ruuvin ulostulopäähän ruuvikiertein tai jollakin muulla tavalla. Tämän sekoittimen pää sijaitsee suulakepuristimen sylinterissä ruuvin ja suuttimen välissä, ja se pyörii ruuvin mukana kokoonpuristetun, sulan polymeerin sekoittamiseksi, jota sulaa polymeeriä eteenpäin työntävä ruuvi kuljettaa tähän sylinteriin. Sulaan polymeeriin voidaan johtaa sylinterin seinämän läpi nestemäistä lisäainetta, esimerkiksi paisutinta, sekoittavan pään suhteen ylävirtaan. Kummassakaan näistä patenteista ei esitetä hydrolysoituvan, olefiinisesti tyydyttymättömän silaanin tai peroksidiaktivaattorin tai silanolikondensaation katalyytin lisäämistä polymeeriin, eikä niissä myöskään esitetä oksastusreaktion toteuttamista suulakepuristimessa, jolloin saataisiin muodostetuksi ristisitoutuva polymeeriseos.

4 83488 US patenttijulkaisuissa 2 540 146 ja 3 035 303 esitetään sellaisen sekoituspään käyttö, joka sekoituspää on muodostettu suulakepuristimen ruuvin alavirran puoleiseen päähän, ylävirtaan suulakepuristimen suuttimesta, mutta niissä ei esitetä eikä ehdoteta sellaisen sekoituspään käyttöä, joka sekoituspää voitaisiin kiinnittää olemassaolevan suulakepuristimen alavirran puoleiseen päähän, eikä niissä myöskään esitetä oksastus-reaktion toteuttamista ristisitoutuvan polymeeriseoksen tuottamiseksi.

US patenttijulkaisussa 4 419 014 ja GB patenttijulkaisussa 930 339 esitetään sekoituspäät, jotka soveltuvat kiinnitettäviksi olemassaoleviin suulakepuristimiin, joissa roottorin ja staattorin vastakkaisilla pinnoilla olevat sekoittavat elementit ovat onkalolta. Eteenpäin työntävä ruuvi pakottaa sulan polymeerin näiden onkaloiden läpi, jolloin roottorin pyöriessä polymeeriin kohdistuu leikkaavia ja sekoittavia voimia. GB patenttijulkaisussa 1 475 216 esitetään sekoituspää, joka soveltuu kiinnitettäväksi jo olemassa oleviin suulakepuristimiin, ja jossa sekoituspäässä käytetään uria, ja joka sekoituspää rajoittuu roottorin ja staattorin vastakkaisille pinnoille. Missään näistä patenttijulkaisuista ei esitetä tai ehdoteta sitä mahdollisuutta, että oksastusreaktio toteutettaisiin sekoituspäässä ristisitoutuvan polymeeriseoksen tuottamiseksi.

GB patenttijulkaisusta 2 059 864 tunnetaan muovien suulakepuristin, jossa on välineet, joilla voidaan injektoida nestemäisiä lisäaineita, kuten vaahdotusaineita, väriaineita tai vulkanointiaineita kahden sekoitusosan väliin useiden suulakepuristimen kehän ympärille järjestettyjen injektointisuutti-mien läpi.

US patenttijulkaisussa 4 419 014 esitetään suulakepuristimen sekoitin sulan polymeerin ja kumin puristamiseksi. Laitteessa on ontto sylinterimäinen staattoriväline ja sylinterimäinen roottoriväline, joka pyörii staattorin sisällä. Vastakkaisilla 5 83488 sylinterimäisillä pinnoilla on puolipallonmuotoisten onteloi-den rivit, jotka ulottuvat kehänsuuntaisesti välineiden ympäri siten, että toisen välineen rivit ovat aksiaalisesta siirtyneet toisen välineen riveihin nähden. Näin muodostuu aksiaalinen päällekkäisyys onteloiden ja roottorin välillä. Roottorissa ja staattorissa olevien vierekkäisten rivien ontelot ovat myös kehänsuuntaisesti siirtyneet toistensa suhteen.

Nämä patenttijulkaisut eivät kuitenkaan kohdistu muotoiltujen tuotteiden valmistamiseen ristisitoutuneista polymeereistä.

DE hakemusjulkaisusta 29 24 623 tunnetaan menetelmä ja reaktori kylmässä ristisitoutuneen polyetyleenin valmistamiseksi, jossa menetelmässä polyetyleeniin lisätään ristisitoutumis-aine, joka on silaania ja peroksidikatalyyttiä ja joka sisältää ristisitoutumiskatalyyttinä orgaanista metalliyhdistettä. Seosta prosessoidaan sitten noin 100'C:ssa, minkä jälkeen polymeeri plastisoidaan ja plastisointi toteutetaan suulakepuristimessa. Tässä tunnetussa menetelmässä polymeerin plastisointi toteutetaan siis jo ristisitoutumisaineen läsnäollessa. Julkaisussa ei esitetä käytettävän silaanin yksityiskohtaista kuvausta. Tunnetun menetelmän tarkoituksena on estää risti -sitoutumisessa tapahtuvat mahdolliset häiriöreaktiot, jotka esiintyvät polymeerin plastisoitumisen aikana, kun lähtöaineiden vesipitoisuutta ei ole säädetty. Tarkoituksena on siten haihduttaa vesi jo ruuvipuristimessa niin, että ristisitoutumisaineen lisääminen plastisoimisvaiheen alussa on mahdollista. Orgaaninen metalliyhdiste, joka kykenee katalysoimaan silanolikondensaation, lisätään vasta plastisoituun esiseok-seen. Tässä julkaisussa ratkaistu ongelma on siten toinen kuin nyt esillä olevassa keksinnössä.

Keksintö perustuu siihen yllättävään havaintoon, että hydrolysoituvan, olefiinisesti tyydyttymättÖmän silaanin oksastaminen polymeeriin, esimerkiksi polyetyleeniin, voidaan toteuttaa suulakepuristimeen asennetussa, suulakepuristimen käyttämässä sekoituspäässä, johon tämä suulakepuristin syöttää kokoonpu- 6 83438 ristetussa, sulassa muodossa olevaa polymeeriä. Kokoonpuris-tetun, sulan polymeerin syöttyessä sekoittajaan tähän kokoon-puristettuun, sulaan polymeeriin injektoidaan seostuvia aineosia, kuten silaania, vapaiden radikaalien kehittäjää oksas-tusreaktion käynnistämiseksi sekoittajassa, ja mielellään silanolikondensaation katalyyttiä myöhemmin seuraavan, risti-sidoksia tuottavan reaktion katälysoimiseksi, tämän injektoimisen tapahtuessa juuri ennen polymeerin syöttymistä sekoitus-päähän, tai juuri sen jälkeen. Silanolikondensaation katalyytti voidaan lisätä seostuvien aineosien kanssa, tai pitemmälle alavirtaan sekoittajassa, tai se voidaan lisätä polymeerimateriaaliin suulakepuristuksen jälkeen. Keksintö perustuu samoin siihen havaintoon, ettei silaanin, vapaiden radikaalien kehittäjän ja polymeerin johtaminen suulakepuristimen läpi koko sen pituudelta ole välttämätöntä oksastusreaktion toteuttamiseksi ristisitoutuvan seoksen muodostumisen edellyttämässä määrin. Samoin todettiin, että keksinnön mukaisessa menetelmässä ei ole välttämätöntä käyttää useampaa kuin yhtä suulakepuristus-ta, eli ei ole välttämätöntä suulakepuristaa polymeeri, Eilaani ja vapaiden radikaalien muodostama katalyytti oksastetun kopolymeerin muodostamiseksi, jonka jälkeen tuloksena oleva oksastettu kopolymeeri suulakepuristettaisiin silanolikondensaation katalyytin kanssa ristisitoutuvan seoksen muodostamiseksi. Samoin tämän keksinnön puitteissa todettiin, ettei tähän mennessä yksiasteisten menetelmien edellyttämien, tyypiltään erityisten suulakepuristimien käyttäminen ole välttämätöntä, ja ettei aikaisemmin yksiasteisten menetelmien edellyttämä lämpötilan erityinen säätäminen ole välttämätöntä. Tämä keksintö on erityisen edullinen, koska sen avulla jo olemassa olevat, tyypiltään perinteiset suulakepuristimet voidaan muuntaa siten, että ne soveltuvat muotoiltujen, risti -sitoutuvien polymeerituotteiden tuottamiseen, jolloin erityisten uusien suulakepuristimien hankkimiseen ja asentamiseen, ja näissä suulakepuristimissa käytettävien mutkikkaiden säätölaitteiden hankkimiseen liittyviltä kustannuksilta vältytään, toisin kuin yksiasteisissa menetelmissä.

7 83488

Keksinnön mukainen menetelmä määritellään oheisissa patenttivaatimuksissa, jolloin tuotetaan muotoiltuja, ristisitoutunei-ta, suulakepuristettuja polymeerituotteita vaiheilla, joissa: (a) kestomuovipolymeeriä syötetään suulakepuristimen syöttö-vyöhykkeeseen, joka suulakepuristin käsittää eteenpäin työntävän ruuvin ja sylinterin, johon ruuvi on sijoitettu, ja jossa ruuvia pyöritetään polymeerin työntämiseksi sylinterin läpi; (b) polymeeri puristetaan kokoon ja sulatetaan sylinterissä; (c) tuloksena oleva kokoonpuristettu, sula polymeeri johdetaan suulakepuristimen ulostulopäässä sijaitsevan suulakepuristimen sekoittajan läpi, jolloin sekoittajassa on ontto staattori aksiaalisesti samalla suoralla sylinterin ulostulopään kanssa kokoonpuristetun, sulan polymeerin vastaanottamiseksi siitä, sekä roottori, joka on sijoitettu staattorin sisään aksiaalisesti samalle suoralle ruuvin kanssa siten, että ruuvi pyörittää roottoria staattorin sisällä, jolloin roottorin ja staattorin pinnalle on muodostettu sekoituselementit, jotta sekoittajan läpi kulkevaan kokoonpuristettuun, sulaan polymeeriin kohdistuisi voimakkaasti leikkaava sekoittava vaikutus; (d) kokoonpuristettuun, sulaan polymeeriin injektoidaan sopu-suhteisia määriä seostuvia aineosia, jotka sisältävät vapaiden radikaalien kehittäjää; (e) seostuvia aineosia ja kokoonpuristettua, sulaa polymeeriä sekoitetaan sekoittajassa; (f) tuloksena oleva seos suulakepuristetaan ulos sekoittajasta suulakepuristimen suuttimen läpi muotoillun tuotteen muodostamiseksi; ja (g) veden (HaO) annetaan vaikuttaa vaiheesta (f) saatuun suu-lakepuristeeseen silanolikondensaation katalyytin läsnäollessa, kunnes polymeeri on ristisitoutunut.

β 83488

Keksinnön mukaiselle menetelmälle on tunnusomaista, että vaiheessa (c) käytetyt, sinänsä tunnetut sekoituselementit käsittävät lukuisia, koveria ontelolta käsittäviä rivejä, jotka kulkevat staattorin ja roottorin kehien ympäri, ja nämä rivit sijaitsevat toisistaan tietyllä etäisyydellä akselin suuntaisesti siten, että staattorilla sijaitsevat rivit ovat siirtyneet akselin suunnassa roottorilla sijaitsevien rivien suhteen, ja staattorilla ja roottorilla vierekkäisissä riveissä olevat ontelot peittävät toisiaan akselin suuntaisesti, ja staattorilla vierekkäisissä riveissä olevat ontelot ovat siirtyneet toistensa suhteen kehän suuntaisesti, ja roottorilla vierekkäisissä riveissä olevat ontelot ovat siirtyneet toistensa suhteen kehän suuntaisesti; ja että kestomuovipoly-meerin ristisitomiseksi kokoonpuristettuun, sulaan polymeeriin injektoidaan hydrolysoituva, olefiinisesti tyydyttymätön silaa-ni, minkä jälkeen seuraa sekoitusvaihe (e) niin kauan, kunnes silaani on oksastunut polymeeriin.

Keksinnön mukaisen menetelmän toteuttamiseksi käytetty laitteisto käsittää suulakepuristimen, jossa on: (a) ontto sylinteri (b) sylinteriin pyörivästi asennettu eteenpäin työntävä ruuvi kestomuovipolymeerin kuljettamiseksi sylinterin läpi, ja polymeerin puristamiseksi kokoon ja sulattamiseksi sylinterissä; (c) suulakepuristimen ulostulopäässä sijaitseva suulakepuristimen sekoittaja, jonka sekoittajan käsittämä ontto staattori on akselinsa suhteen samalla suoralla sylinterin ulostulopään kanssa kokoonpuristetun, sulan polymeerin vastaanottamiseksi sylinteristä, ja jonka sekoittajan käsittämä roottori sijaitsee staattorin sisällä siten, että se on akselinsa suhteen samalla suoralla ruuvin kanssa, ruuvin pyörittäessä roottoria staattorin sisällä, jolloin staattoria vasten oleva roottori-pinta on varustettu sekoituselementeillä, jotta sekoittajan läpi kulkevaan, kokoonpuristettuun sulaan polymeeriin kohdistuisi nopea jakaantuva sekoittava vaikutus; (d) staattorin ylävirran puoleisessa päässä sijaitseva injek- g 83488 tointilaite virtaavien seostuvien aineosien injektoimiseksi staattorin läpi kulkevaan kokoonpuristettuun, sulaan polymeeriin, tämän injektointilaitteen käsittäessä staattorin läpi virtaavan kokoonpuristetun, sulan polymeerin pinnan alapuolella sijaitsevan purkautumiskärjen; ja (e) injektiolaitteeseen kytketty yksisuuntainen venttiili, joka sallii seostuvien aineosien virtaamisen kokoonpuristettuun, sulaan polymeeriin, mutta joka estää sen, ettei virtaamista staattorista injektointilaitteeseen tapahdu.

Keksintö kohdistuu suulakepuristetun polyetyleenin ristisitou-tumiseen siten, että sulaan polyetyleeniin injektoidaan tiettyä silaanivalmistetta, joka sisällytetään sulaan polyetyleeniin sekoituslaitteella, joka on sovitettu jälkeenpäin tavanomaiseen muovimateriaalien suulakepuristimeen. Edullinen se-koituslaite tunnetaan nimellä ontelollinen siirtosekoittaja (engl. cavity transfer mixer, US patenttijulkaisu 4 419 014), joka sekoittaa hyvin nopeasti silaanivalmisteen polymeeriin, minkä ansiosta silaani oksastuu tasaisesti polyetyleeniin sekoittajan sisällä. Tämä sekoituslaite voidaan liittää helposti tavanomaisiin suulakepuristimiin, jolloin suulakepuris-tusta harjoittavat yritykset voivat mukauttaa jo olemassa olevat suulakepuristuslinjat tuottamaan ristisitoutuneita polyetyleenituotteita, oksastettujen suulakepuristeiden risti-sitoutumisen tapahtuessa veden vaikutuksesta. Tällaiset tuotteet ovat pääasiallisesti putkia ja kaapeleita, mutta keksinnön mukaisella menetelmällä voidaan myös valmistaa muita sellaisia tuotteita, joiden kohdalla korkeammista mahdollisista käyttölämpötiloista on hyötyä, kuten vaahtoa, kelmua, muototuotteita, arkkeja, tankoja, sauvoja, ja muita vastaavia.

Keksinnön mukaisen menetelmän käyttö ei rajoitu suulakepuris-tuksiin, esimerkiksi kaapelieristeiden ja putkien valmistamiseksi, vaan sitä voidaan myös käyttää puhallusmuovauksessa ja ruiskumuovauksessa.

Polyetyleeni soveltuu hyvin kylmävesiputkien valmistukseen.

10 83438

Kuitenkin ristisitoutumattoman polyetyleenin alhaisen lämmön-kestolämpötilan seurauksena sen käyttö rajoittuu olosuhteisiin, joissa vallitseva lämpötila on alhainen. Ristisitoutu-neesta polyetyleenistä valmistettuja putkia voidaan käyttää kuumavesisovellutuksissa; normit DIN 16892 ja Avis 14 + 15/81-100 kattavat tällaiset sovellutukset. Jo olemassa olevilla ristisitovilla menetelmillä tuotetusta ristisitoutunees-ta polyetyleenistä valmistetut putket ovat kalliita, koska: (1) suoraan peroksidilla toteutetun, ristisidoksia muodostavan reaktion (eli jossa ristisidosten muodostajana ei käytetä oksastettua silaania) tuottavuus on alhainen, ja niissä tarvitaan suuria määriä peroksidia; (2) kaksivaiheinen silaaniprosessi (esimerkiksi US patenttijulkaisu 3 646 155) on käyttökustannuksiltaan korkea; (3) yksivaiheinen silaaniprosessi (esim. US patenttijulkaisu 4 117 195) edellyttää laitteistoa, jonka hankintakustannukset ovat erittäin korkeat.

Nämä vaikeudet voitaisiin välttää, mikäli saatavilla olisi yksivaiheiseen silaaniprosessiin soveltuva, hankintakustannuksiltaan alhainen laitteisto, mikä myöskin yleisesti lisäisi ristisitoutuneesta polyetyleenistä valmistettujen putkien käyttöä kuumavesisovellutuksissa. Lisäksi mikäli polyetyleenistä suulakepuristamalla kyImävesiputkia valmistava, alikuor-ffutettu yritys voitaisiin helposti mukauttaa tuottamaan kuuma-vesiputkia ristisitoutuneesta polyetyleenistä, niin tällöin kuumavesiputkien valmistuskustannukset olisivat verrannolliset kylmävesisovel1utuksissa käytettävien putkien valmistuskustannuksiin .

Tämä ongelma on ratkaistu tässä keksinnössä injektoimalla silaanivalmistetta suulakepuristimen ja polyetyleeniputkia tuottavan tavanomaisen suulakepuristimen suuttimen väliin n 83488 sijoitettuun sekoituslaitteeseen siten, että tämä silaanival-miste sekoittuu hyvin nopeasti polymeerisulatteeseen, jolloin silaanin oksastuminen polymeeriin saadaan toteutetuksi tässä sekoittajassa. Tällainen nopea sekoittuminen ja oksastuminen voidaan toteuttaa tyydyttävästi US patenttijulkaisussa 4 419 014 kuvattua ontelollista siirtosekoittajaa käyttäen, johon sekoittajaan on asennettu takaisinvirtauksen estävän venttiilin käsittävä injektori silaanivalmisteen injektoimiseksi .

Tämän keksinnön avulla on mahdollista tuottaa ristisitoutu-neesta polyetyleenistä (XLPE) kuumavesisovellutuksissa käytettäviä suulakepuristeita, kuten putkia, sellaisilla suulakepu-ristuslinjoilla, joita alunperin on käytetty tai jotka on tarkoitettu ristisitoutumattoman polyetyleenin suulakepurista-miseen. Tämä ei aikaisemmin ole ollut teknisesti mahdollista eikä taloudellisesti kannattavaa.

Tätä keksintöä voidaan myös soveltaa kaapelieristeen ja -koteloiden, kalvon, vaahdon, muototuotteiden, sauvojen, tankojen ja arkkien suu!akepuristamiseen polymeerin, kuten polyetyleenin, lämpölujuuden ja mekaanisten ominaisuuksien, fysikaalis-• ten ominaisuuksien, jännitysmurtumalujuuden, kaasujen sietokyvyn ja kosteuden läpäisevyyden parantamiseksi.

; Piirustusten lyhyt kuvaus

Kuva 1 on osittainen, kaavamainen, pituussuuntainen poikkileikkaus suulakepuristimesta, johon on kiinnitetty pituussuuntaisena poikkileikkauksena esitetty ontelollinen siirtosekoit-taja, joka käsittää injektointilaitteen materiaalin injektoimiseksi sekoittajan ylävirran puoleiseen päähän.

Kuva 2 on suurennettu poikkileikkaus injektorista, jossa nähdään yhteen suuntaan toimiva venttiililaite.

i2 83488

Kuva 3 on suurennettu poikkileikkaus kuvan 1 linjaa 2-2 pitkin, jossa nähdään sekoittajaan kuuluvan, ontosta sylinteristä muodostuvan staattorikappaleen sisäpinnalla, sekä sekoittajaan kuuluvan, sylinterimäisen roottorikappaleen ulkopinnalla sijaitsevat ontelot, tämän sylinterimäisen roottorikappaleen pyöriessä staattorikappaleen sisällä.

Kuva 4 on pitemmälle viety esitys roottorin ja staattorin osista, ja tällä kuvalla havainnoilistetaan roottorissa ja staattorissa olevien, puolipallon muotoisia painaumia käsittävien rivistöjen akseli- ja kehäsiirtymiä.

Kuvassa 1 nähdään suulakepuristin, joka käsittää syöttö- ja kuljetusvyöhykkeen 2, kokoonpuristamis- ja sulattamisvyöhyk-keen 4, ja homogenointi- ja pumppausvyöhykkeen 6. Tämä suulakepuristin käsittää edelleen lataussuppiion 8, sylinterin 10 ja eteenpäin työntävän ruuvin 12. Tämä suulakepuristin on samoin varustettu jäähdytyslaitteella 14, joka sijaitsee syöttö- ja kuljetusvyöhykkeen 2 ylävirran puoleisessa osassa, sekä myöskin erillisillä lämmitys- ja jäähdytysyksiköillä 16, jotka sijaitsevat syöttö- ja kuljetusvyöhykeen 2 alavirran puolella olevan osan, kokoonpuristamis- ja sulattamisvyöhykeen 4, sekä homogenointi-ja pumppausvyöhykkeen 6 ympärillä, jotta lämpötilaa voitaisiin säätää näissä eri vyöhykkeissä.

Suulakepuristimen alavirran puoleiseen päähän on asennettu sekoittaja 18, joka käsittää sylinteriin 10 pulteilla kiinnitetyn staattorin 20, sekä roottorin 22, joka on kiinnitetty eteenpäin työntävään ruuviin 12 ruuvikierteillä (ei esitetty), jolloin se pyörii ruuvin 12 mukana. Sekoittajan 18 alavirran puoleiseen päähän on kiinnitetty suutin 24 puristimella 26, tai muulla sopivalla välineellä, ja staattorin 20 sekä suutti-men 24 ympärillä sijaitsevat lämmitysyksiköt 28. Sekoittaja 18 voi olla mitä tahansa tavanomaista tyyppiä, ja se esitetään kuvassa ontelollisena siirtosekoittajana, jonka tyyppinen sekoittaja on esitetty yksityiskohtaisesti US patenttijulkaisussa 4 419 014.

i3 83488

Injektori 30 kulkee sekoittajan 18 ylävirran puoleisen seinämän läpi. Injektorin 30 ulompi pää on kytketty yksisuuntaiseen venttiiliin 32, joka on liitetty seostuvien aineosien, käsittäen hydrolysoituvaa, olefiinisesti tyydyttymätöntä silaania, vapaiden radikaalien kehittäjää ja silanolikondensaation katalyyttiä, jakelujärjestelmään 34. Kuvassa 1 esitetty jakelujärjestelmä käsittää seostuvat aineosat sisältävän säiliön 36, pumpun 38 ja putken 40, joka liittää säiliön 36 ulostulon pumpun 38 sisäänmenoon. Tämä säiliö on varustettu sopivin volumetrisin ja gravimetrisin hallintalaittein (ei esitetty). Laboratoriokokeissa byretti on sopiva säiliö. Pumpun 38 ulostulo on yhdistetty putkella 42 ja T-liitoskappaleen‘ avulla yksisuuntaisen venttiilin 32 sisäänmenoon. T-liitoskappale on myös yhdistetty paineanturiin 46, joka on puolestaan yhdistetty seurantainstrumenttiin (ei esitetty). Säiliössä 36 seostuvien aineosien yläpuolelle jäävä tila on yhdistetty ilmakehään kuivausaineella täytetyn astian 48 välityksellä.

Seuraavaksi viitataan kuvaan 2, jossa nähdään suurennettu poikkileikkaus yksisuuntaiseen venttiiliin 32 yhdistetystä injektointilaitteesta 30. Tämä injektori 30 käsittää pitkän putken 50, joka pituudeltaan on riittävä kulkeakseen täydelli— : sesti staattorin 20 seinämän läpi, ja päättyäkseen hyvin lähelle roottoria 22 siten, että injektorin sisäkärki 52 on selvästi roottorin 22 ja staattorin 20 välisessä tilassa vir— • taavan polymeerimateriaalin pinnan alapuolella. Kärjen 52 sisäpinnalle, kärjen sisäpäähän on muodostettu venttiilin istukka, joka sopii yhteen venttiilin lautasen 54 kanssa, joka venttiilin lautanen sijaitsee mainitun putken läpi, sen akselin kanssa samansuuntaisesti kulkevan pitkän puikon 56 sisem-mässä päässä. Tämän puikon 56 ulompi pää on kiinnitetty luis-tiin 58 ruuvikiertein (ei esitetty) ja lukkomutterilla 60. Tämä luisti 58 on asennettu liukuvasti kammioon 62, ja sen tarkoitus liukua kammion 62 etummaisen seinämän ja sen takimmaisen seinämän 66 välissä. Kierrejousi 68 on asennettu puikon 56 suhteen samanakselisesti, sen sijaitessa luistin 58 ja i4 83438 etummaisen seinämän 64 välissä, ja jousi jännittää luistin 58 ja puikon 56 ulospäin, jolloin puolestaan venttiilin lautanen 54 joutuu venttiilin istukkaa vasten kärjessä 52. Kun putkessa 50 vallitseva, venttiilin lautasen 54 sisäpintaan vaikuttava painevoima ylittää mainitun venttiilin lautasen ulkopintaan vaikuttavan painevoiman, sekä kierrejousen 68 aikaansaaman jännitysvoiman, niin venttiilin lautanen 54, venttiilin puikko 56 ja luisti liikkuvat ja irroittavat venttiilin lautasen kärjessä 52 olevasta istukasta, jolloin venttiili avautuu, ja nestemäistä materiaalia voi virrata putkesta 50 polymeerimateriaalin sekaan, joka polymeerimateriaali sijaitsee roottorin 22 ja staattorin 20 välisessä tilassa. Kammion 62 ulompi pää on yhdistetty putkeen 42, joka on puolestaan liitetty pumppuun 38, joka syöttää virtaavia, seostuvia aineosia kammioon 62. Luistin 58 läpi kulkevat kanavat 70, jotta virtaavat aineet voisivat kulkea luistin 58 ohitse.

Sekoittaja 18 voi tyypiltään olla millainen tahansa tavanomainen sekoittaja, ja piirustuksissa se esitetään ontelollisena siirtosekoittajana, jollainen kuvataan yksityiskohtaisesti US patenttijulkaisussa 4 419 014, jonka julkaisun sisältö yhdistetään oheiseen hakemukseen tällä viittauksella. Kuvassa < nähdään onteloiden 72 sijainti staattorin 20 sisemmän kehän ympärillä ja onteloiden 74 sijainti roottorin 22 ulomman kehän ympärillä. Staattorin 20 ja roottorin 22 vastakkaisille pinnoille on muodostettu lukuisia puolipallon kaltaisia ontelolta ~!2 ja 74, vastaavasti. Roottorissa 22 olevat ontelot 74 sijaitsevat lukuisina, kehän ympärillä kulkevina riveinä. Roottorin vierekkäiset ontelorivit ovat siirtyneet kehällä toistensa suhteen siten, että kunkin tietyssä rivissä sijaitsevan ontelon keskusta joutuu kahden lähimmän, viereisissä riveissä .sijaitsevan ontelon 74' keskustojen puoleen väliin. Tämä voitaan nähdä parhaiten pitemmälle viedystä kuvasta 4, jossa ympyrät 74a, 74b ja 74c tarkoittavat roottorin yhdessä rivissä sijaitsevia ontelolta, ympyrät 74a', 74b' ja 74c' tarkoittavat vierekkäisessä, toisella puolella olevassa rivissä sijaitsevia ontelolta, ja 74a", 74b" ja 74c" tarkoittavat vierekkäises- is 83488 sä, toisella puolella olevassa rivissä sijaitsevia ontelolta. Samalla tavalla staattorin 20 ontelot sijaitsevat lukuisina kehän ympärillä kulkevina riveinä, ja staattorin vierekkäiset rivit ovat siirtyneet toistensa suhteen siten, että tietyn rivin ontelot 72 sijaitsevat kahden lähimmän, viereisissä riveissä olevan ontelon 72' keskustojen puolessa välissä.

Lisäksi kuvassa 4 havainnollistetaan staattorin 20 kehän ympärillä sijaitsevien ontelorivistöjen 72 akselisiirtymää roottorin 22 kehän ympärillä sijaitsevien viereisten ontelorivistö-jen 74 suhteen. Täsmällisemmin, se kehän suuntainen viiva, joka liittää toisiinsa staattorilla 20 sijaitsevan, minkä tahansa tietyn rivin muodostavien onteloiden 72 keskustat, joutuu niiden kahden kummallakin puolellaan sijaitsevan, kehän suuntaisen viivan väliin, jotka viivat yhdistävät roottorissa 22 sijaitsevien onteloiden 74 keskustat toisiinsa. Ontelot 72 ja 74 peittävät toisiaan siten, että suulakepuristimen sylinteristä 10 suuttimeen 24 kulkevaan sulaan polymeeriin kohdistuu laminaarisia leikkausvoimia onteloiden sisällä, ja että polymeeri leikkautuu ja sekoittuu kulkiessaan taaksepäin ja eteenpäin roottorin 22 ja staattorin 20 onteloiden välillä. Kaikenmuotoisia toisiaan peittäviä ontelolta voidaan käyttää, mutta puolipallon muotoisilla onteloilla saavutetaan hyvä virtaviivaisuus, ja ne rajoittavat mahdollisimman vähän poly-meerisulatteen virtaamista. Injektori 30 on sijoitettu mieluiten siten, että kärki 52 sijaitsee juuri roottorissa ylimpänä ylävirran puolella olevan ontelon ylävirran puolella, tai roottorin 22 kehän ympärillä, ylimpänä ylävirran puolella sijaitsevan ontelorivin 74 kohdalla.

Toiminnan aikana suulakepuristinta käytetään normaaliin tapaan syöttämällä polymeerimateriaalia, esimerkiksi polyetyleenira-keita, lataussuppiloon 8, mistä se syöttyy syöttö- ja kulje-tusvyöhykkeeseen 2, joka puolestaan kuljettaa sen kokoonpuris-tamis- ja sulattamisvyöhykkeeseen 4, missä se muunnetaan ko-koonpuristetuksi, sulaksi polymeerimateriaaliksi. Tämä kokoon-puristettu, sula polymeerimateriaali kuljettuu homogenointi- ie 83438 ja pumppausvyöhykkeeseen 6, ja sieltä sekoittajaan 18. Seostuvia aineosia pumpataan sopivissa määrin säiliöstä 36 injekto-rin 30 läpi kokoonpuristettuun, sulaan polymeerimateriaaliin sen joutuessa sekoittajaan 18. Nämä seostuvat aineosat ja kokoonpuristettu sula polymeerimateriaali sekoittuvat keskenään nopeasti ja hyvin sekoittajassa 18. Odottamattomasta todettiin, että viiveaika sekoittajassa 18 ja siinä vallitseva lämpötila voidaan valita siten, että polymeerimateriaaliin syntyy vapaiden radikaalien kohtia ja silaanin oksastuminen polymeerimateriaaliin saadaan etenemään niin täydellisesti, että riittävä ristisitoutuminen on mahdollista, annettaessa veden vaikuttaa myöhemmin tuotteeseen. Samoin yllättäen todettiin, että sula polyetyleeni ja seostuvat aineosat saadaan sekoittumaan riittävässä määrin toisiinsa suhteellisen lyhyessä sekoittajassa siten, että sekoittuminen on suhteellisen tasaista ja ettei polymeeriin muodostu haitallisia pieniä geeliesiintymiä. Tämän jälkeen oksastettu polyetyleeni kulkee suuttimen 24 sekä jäähdytys- ja vetojärjestelmien läpi, kuten tavallisestikin polyetyleeniä suulakepuristettaessa. Sitten kuuman veden tai kosteiden olosuhteiden annetaan vaikuttaa suulakepuristeeseen tunnetulla tavalla, kunnes oksastettu polymeeri on ristisitoutunut riittävässä määrin.

On todettu, että eteenpäin työntävän ruuvin 12 pyörimisnopeutta voidaan vaihdella laajalla alueella, esimerkiksi alueella 30...105 rpm halkaisijaltaan 38 millimetrin suuruisen eteenpäin työntävän ruuvin tapauksessa. Samoin kussakin kolmessa vyöhykkeessä vallitsevaa lämpötilaa voidaan vaihdella laajalla alueella, tämän lämpötilan riippuessa ennen kaikkea suulake-puristettavan polymeerimateriaalin sulamisominaisuuksista. Esimerkiksi polyetyleenin tapauksessa sen lämpötila syöttö- ja kuljetusvyöhykkeessä 2 voi vaihdella alueella 100...145 °C, ja tämän materiaalin lämpötilan kokoonpuristamis- ja sulatta-misvyöhykkeessä 4 tulisi olla korkeampi kuin tähän vyöhykkeeseen syöttyvän materiaalin lämpötila, ja tämän lämpötilan tulee luonnollisestikin olla polyetyleenin sulamispistettä korkeampi, ja se voi vaihdella alueella 135...155 °C. Polyety- I’ 83438 leenin lämpötila homogenointi- ja pumppausvyöhykkeessä 6 on korkeampi kuin tähän vyöhykkeeseen syöttyvän materiaalin lämpötila, ja se voi vaihdella alueella 145...180 °C. Polyetylee-nin lämpötila sekoittajassa 18 voi vaihdella laajalla alueella, esimerkiksi 145 °C:sta yli 210 °C:een, tämän lämpötilan ollessa tyypillisesti korkeampi kuin tähän vyöhykkeeseen syöttyvän materiaalin lämpötila, luonnollisestikin. Nämä lämpötilat perustuvat lukemiin, jotka on saatu suulakepuristimen sylinterin 10 metalliin liitetyillä säätölaitteen lämpöpareil-la (ei esitetty), mutta polymeerisulatteen lämpötila saattaa olla korkeampi mekaanisesti syntyvän lämmön seurauksena. Suut-timesta 24 uiostulevan polyetyleenin lämpötilan ei tarvitse olla suuttimeen syöttyvän polyetyleenin lämpötilaa korkeampi, ja tyypillisesti tämä lämpötila vaihtelee alueella 155...250 °C. Tuottavuus riippuu suureksi osaksi käytetyn suulakepuristimen tyypistä ja koosta, ja halkaisijaltaan 38 mm suuruisen suulakepuristimen tapauksessa, ruuvin nopeuden ollessa edellä mainitulla alueella, tuottavuus voi vaihdella alueella alle 25 g/min...yli 350 g/min.

Hydrolysoituvan, olefiinisesti tyydyttymättömän silaanin osuus, polymeerimateriaalin, esimerkiksi polyetyleenin, painoon perustuen, ei ole myöskään kriittinen pienellä alueella, ja tämä osuus voi vaihdella alueella 0,1...10 paino-%, mieluummin 0,7...3 paino-% silaania polymeerimateriaalin kokonaispainosta. Vapaiden radikaalien kehittäjän määrä ei ole myöskään kriittinen pienellä alueella, ja se voi vaihdella esimerkiksi alueella 0,01...0,3 paino-%, mieluummin 0,05...0,2 paino-% polymeerimateriaalin kokonaispainosta. Lisäksi silano-1ikondensaation katalyytin osuus ei ole kriittinen pienellä alueella, ja havainnollisuuden vuoksi mainittakoon, että tämä osuus voi vaihdella alueella 0,01...0,2 paino-%, mieluummin alueella 0,02...0,08 paino-% polymeerimateriaalin kokonaispainosta .

Polymeerejä, jotka voidaan oksastaa ja ristisitoa tämän keksinnön mukaisesti, ovat mm. 2...6 hiiliatomia käsittävien i8 83 488 alfa-olef iinien, kuten etyleenin, propyleenin, 1-buteenin; 1-penteenin; 1-hekseenin; isobutyleenin: 2-metyyli-l-buteenin; 3-metyyli-1-buteenin; 2,2-dimetyylipropeenin; 2-metyyli-l-pen-Leenin; 3-metyyli-l-penteenin; 4-metyyli-l-penteenin; 2,2-di-metyyli-1-buteenin; 2,3-dimetyyli-l-buteenin; 3,3-dimetyyli-1-buteenin; ja 2-etyyli-l-buteenin polymeerit. Tämän keksinnön puitteissa lähtöaineena käytetty olefiinin polymeeri on joko 2...6 hiiliatomia käsittävän ai fa-olefiinin homopolymeeri tai kahden aifa-olefiinin kopolymeeri, esimerkiksi etyleenin ja propyleenin välinen kopolymeeri. Tässä keksinnössä voidaan käyttää muunnettuja poly-alfa-olefiineja, kuten kloorattua polyetyleeniä. Jokainen sellainen polymeeri, jota voidaan suulakepuristaa, ja johon voidaan muodostaa ristisidoksia hydrolysoituvalla, olefiinisesti tyydyttymättömällä silaanil-la, soveltuu käytettäväksi tässä keksinnössä. Polyetyleenin lisäksi tässä keksinnössä voidaan käyttää jokaista sellaista polymeeriä tai kopolymeeriä, joka soveltuu kemiallisesti si-laanilla ristisidottavaksi, tai tällaisten polymeerien seoksia. Edelleen esimerkkeinä mainittakoon etyleenin ja vinyyli-asetaatin väliset kopolymeerit, polyamidit ja etyleeni-propy-leenikumit.

Hydrolysoituvia, olefiinisesti tyydyttymättömiä silaaneja, jotka voidaan oksastaa polymeereihin, ja joiden avulla näihin polymeereihin voidaan muodostaa ristisidoksia tämän keksinnön mukaisesti, ovat mm. sellaiset organofunktionaaliset silaanit, joilla on yleinen kaava R(CH2CH2CH2)m^i(Ri)3—nxn missä R tarkoittaa yksiarvoista, olefiinisesti tyydyttymätöntä hiilivety-, tai olefiinisesti tyydyttymätöntä hiilivetyoksi-xyhmää, joka reagoi polymeeriin vapaiden radikaalien kehittäjän muodostamien vapaiden radikaalien kohtien kanssa, R| tarkoittaa hydrolysoituvaa orgaanista ryhmää, kuten alkoksiryh-maä, jossa on 1...12 hiiliatomia (esimerkiksi metoksi, etoksi, butoksi), aralkoksiryhmiä (esim. fenoksi), alifaattisia asyy- 19 83488 1ioksiryhmiä, joissa on 1...12 hiiliatomia (esim. formyyliok-si, asetoksi, propionoksi), oksimo- tai substituoituja amino-ryhmiä (alkyyliamino ja aryyliamino), X tarkoittaa yksiarvoista alkyyli-, aryyli- tai aralkyyliryhmää (esim. etyyli, metyyli, propyyli, fenyyli, bentsyyli) , m on 0 tai 1, ja n on 0, 1 tai 2.

Eräinä edustavina esimerkkeinä tämän keksinnön mukaiseen menetelmään soveltuvista tyydyttymättömistä silaaneista mainittakoon vinyylimetyylidimetoksisilaani, vinyylitrietoksisilaani, vinyylitrimetoksisilääni, ailyylitrietoksisilaani , allyylime-tyyl .idietoksisi 1 aani , a 1 lyyl itr ie toksi s i laan i , diallyylidi-metoksisilääni, ailyylifenyylidietoksisilaani, metoksivinyyli-difenyylisilaani, dodekenyylivinyylidipropoksisilaani, dideke-nyylidimetoksisilaani, didodekenyylidimetoksisilaani, syklo-heksenyylitrimetoksisilääni, heksenyyliheksoksidimetoksisilaani, vinyyli-tri-n-butoksisilaani, heksenyylitri-n-butoksisi-laani, allyylidipentoksisilaani, butenyylidodekoksisilaani, dekenyylididekoksisilaani, dodekenyylitrioktoksisilaani, hep-tenyylitriheptoksisilaani, allyylitripropoksisilaani, divinyy-lidietoksisilaani, diallyylidi-n-butoksisilaani, pentenyyli-tripropoksisilaani, allyylidi-n-butoksisilaani, vinyylietoksi-silaani, sekundäärinen butenyylitrietoksisilaani, 5-bentsyyli- 6-(dinonoksisilyyli)-1-hekseeni, 4-fenyyli-tri-(5-propoksi-silyyli)-1-penteeni, 2-syklopentyyli-3-silyyli-l-propeeni, o-(trimetoksisilyyli)-styreeni, o-(difenoksisilyyli)-p-oktyy-listyreeni , o-(bentsyylioksidikloorisilyyli)-o'-metyyli-sty-reeni, 3-(tripropoksisilyyli)-5-metyylivinyylisykloheksaani, 5-sykloheksyyli-6-(trietoksisilyyli)-1-hekseeni, (metyylisyk-lopentenyyli)-dibutoksisilääni.

Nämä silaanit sisältävät mieluiten kaksi tai kolme hydrolysoituvaa orgaanista ryhmää ja vinyyli- tai allyyliryhmää, jotka toimivat polymeeriin vapaiden radikaalien kehittäjän vaikutuksesta muodostuneiden vapaiden radikaalien kohtien kanssa reagoivina ryhminä.

2o 83 488 Tässä keksinnössä vapaita radikaaleja kehittävänä yhdisteenä voidaan käyttää kaikkia sellaisia yhdisteitä, joka kykenee tuottamaan vapaiden radikaalien kohtia polymeeriin, reaktio-olosuhteiden riippuessa tällöin ontelollisessa siirtosekoitta-jassa vallitsevasta lämpötilasta sekä sen viipymästä, jotka ovat edellytyksenä sopivan puoliintumisajan saavuttamiseksi. Nämä vapaina radikaaleina olevat käynnistimet ovat mieluiten orgaanisia peroksideja ja perestereitä, kuten tert-butyyli-peroksineodekanoaatti, tert-butyyliperoksineoheksanoaatti, tert-amyyliperoksipivalaatti, tert-butyyliperoksipivalaatti, bis(3, 5, 5-trimetyyliheksanoyyliJperoksidi, bis(2-metyylibent-soyyli)peroksidi, di-dekanoyyliperoksidi, di-oktanoyyliperok-sidi, di-lauroyyliperoksidi, tert-butyyliperoksi-2-etyylihek-sanoaatti, tert-butyyliperoksidietyyliasetaatti, tert-butyyliperoksi butyraatti, 1, l-ditert-butyyliperoksi-3, 3, 5-trimetyyli-sykloheksaani, 1,l-ditert-butyyliperoksi-sykloheksaani, tert-butyyliperoksi -3, 5, 5-trimetyyliheksanoaatti, tert-butyyliperoksi -isopropyylikarbonaatti, 2,2-ditert-butyyliperoksi-butaa-ni, tert-butyyliperoksi-stearyylikarbonaatti, tert-butyyli-peroksiasetaatti, tert-butyyliperoksibentsoaatti, 4,4-ditert-butyyliperoksi-n-butyylivaleraatti, dikumyyliperoksidi, bis-(tert-butyyliperoksi-isopropyyli)bentseeni, ditert-butyyli-peroksidi, 2,2-atso-bis(2,4-dimetyylivaleronitriili), atso-bis-isobutyronitriili, di-bentsoyyliperoksidi, 2, 5-dimetyyli-2, 5-bis(tert-butyyliperoksi)-heksaani, tert-butyyliperoktoaat-ti, tert-butyyliperbentsoaatti ja tert-butyylikumyyliperoksi-di, sekä näiden yhdistelmät.

Silanolikondensaation katalyytit, joita käytetään ristisidok-sien muodostamiseksi polymeeriin vesimolekyylien vaikutuksen seurauksena, ovat metallikarboksylaatteja, kuten esimerkiksi: dibutyylitina-dilauraatti, dioktyylitina-dilauraatti, tina(II)-asetaatti, tina(II)oktoaatti, dibutyylitina-dioktoaatti, di-ok-tyyli-tina-bis (iso-oktyylimaleaatti), di-oktyyli-tina-bis (iso-oktyylitioglykolaatti), sekä organometalliyhdisteet, kuten titaanin esterit ja kelaatit, esimerkiksi tetrabutyyli-titanaatti, tetranonyylititanaatti ja bis (asetyyliasetonyy- 21 83438 li)-di-isopropyylititanaatti, orgaaniset emäkset, kuten etyy-liamiini, heksyyliamiini, dibutyyliamiini ja piperidiini, sekä hapot, kuten rasvahapot ja mineraalihapot.

Muista lisäaineista, jotka voidaan sisällyttää kuumaan poly-meerisulatteeseen injektoimalla niitä injektorin läpi sekoi-tuspäähän (esimerkiksi ontelolliseen siirtosekoittajaan), mainittakoon kaikki sellaiset hapettumisen estoaineet ja läm-pöstabilaattorit, joita käytetään tavallisesti polyolefiineja ja niiden yhdistelmiä jalostettaessa. Tämän lisäksi polymeeriin voidaan injektoida mineraaleja liekkien muodostumisvii-veen parantamiseksi tai ristisidosten muodostumiseen tarvittavan veden sisäiseksi lähteeksi, ja näistä mainittakoon esimerkiksi alumiinitrihydraatti, zeoliitti tai mineraalit, kuten noki, liitu, talkki, kiille, silika, silikaatit ja muut vastaavat, ja näitä mineraaleja injektoidaan polymeerin joutuessa sekoituspäähän tai ontelolliseen siirtosekoittajaan. Nämä silaanit ja muut lisäaineet voidaan annostella sekoituspäähän tai ontelolliseen siirtosekoittajaan erillisinä komponentteina, tai mieluiten, ne annostellaan etukäteen valmistettuina, kahden, kolmen tai neljän komponentin seoksina, mikä on tehokkaampi tapa. Tällaiset seokset sisältävät silaanin ja konden-saation katalyytin tai vapaita radikaaleja tuottavat käynnistimet tai inhibiittorit tai stabilisaattorit, tai niiden yhdistelmiä. Pelkkiä silaaneja, tai silaaneja kahden, kolmen tai neljän komponentin seoksina, jotka lisäksi käsittävät vapaita radikaaleja muodostavia käynnistimiä, kondensaation katalyyttiä, hapettumisen estoaineita, jne., voidaan käyttää edellä mainittujen mineraalien (alumiinitrihydraatti), zeoliitti, silika, jne.) esikäsittelemiseksi. Näitä esikäsiteltyjä täyteaineita voidaan tämän jälkeen sisällyttää helpommin kuumaan sulatteeseen sen kulkiessa ontelollisen siirtosekoittajän läpi. Tämän keksinnön mukaista järjestelmää voidaan muuntaa siten, että muiden, sekä nestemäisten että kiinteiden lisäaineiden sisällyttäminen on mahdollista, jolloin nämä muut lisäaineet injektoidaan joko silaaniseoksen kanssa erillisellä pumpulla tai erillisen avoimen virtausaukon läpi. Mikäli tämä 22 83488 lisääminen toteutetaan erillisenä silaanin lisäämisen jälkeen, ruin tällöin sekoittajaa voidaan jatkaa ontelollisella siirto-sekoittajalla, tai vaihtoehtoisella sekoituslaitteella, esimerkiksi tappisekoittajalla , ruuvisekoittajalla tai staattisella sekoittajalla. Lisäksi näitä tuotteita voidaan valmistaa tämän keksinnön mukaisesti käyttäen sulan polymeerin pumppaus-menetelmää, ja sekoittajan käyttölaitteena voi toimia polymeeriä pumppaava ruuvi, tai sekoittajalla voi olla erillinen käyttölaite. Näissä erilaisissa suoritusmuodoissa voidaan myös käyttää kaksi ruuvia käsittäviä suulakepuristimia.

Esimerkit Tämän keksinnön yhteydessä esitetään seuraavat esimerkit. Kaikissa esimerkeissä käytettiin kuvan 1 mukaista suulakepuristinta, joka on yhtiön Bone Bros. yksiruuvinen suulakepuristin, jonka sylinterin halkaisija on 1,5” (38 mm), ruuvin pituus on 36" (915 mm), ruuvin pituuden ja halkaisijan välinen suhde L/D on 24:1, ja jossa suulakepuristimessa syöttö- ja kuljetusvyöhykkeen pituus on 8D (12", 305 mm), kokoonpurista-mis- ja sulattamisvyöhykkeen pituus on 8d (12", 305 mm), homo-genointi- ja pumppausvyöhykkeen pituus on 8D (12", 305 mm), kanavan syvyys syöttö- ja kuljetusvyöhykkeessä on 0,248" (6,3 mm), kanavan syvyys homogenointi- ja pumppausvyöhykkeessä on 0,083" (2,1 mm), nimellinen kokoonpuristussuhde (syvyys- suhde) on 3:1, kommutaattoriakseli on ID ja suulakepuristimen teho on 7,5 hevosvoimaa, joka tuotetaan muuttuvanopeuksisella AC-kommutaattorimoottori 1la. Suulakepuristimen sylinteri käsittää kolme vyöhykettä sekä lämpötilan 3-vaiheiset säätölaitteet, jotka huolehtivat kunkin kolmen vyöhykkeen lämmittämisestä sähkövastusten avulla, sekä näiden vyöhykkeiden suhteellisesta jäähdyttämisestä.

Esimerkeissä käytetty sekoittaja esitetään kaavamaisesti piirustuksissa, ja se kuvataan US patenttijulkaisussa 4 419 014. Sekä käytetyssä staattorissa että käytetyssä roottorissa on seitsemän kehän ympäri kulkevaa riviä, ja kussakin rivissä on 23 8 3 438 viisi onteloa. Käytetyn sekoittajan nimellishalkaisija on noin 1, 5 tuumaa (38 mm) ja sen nimellinen L/D-suhde on 4: 1. Kussakin esimerkissä käytettiin halkaisijaltaan 8 mm suuruista virtaussuutinta, jossa sisäänmenoaukko oli virtaviivainen. Kussakin esimerkissä seostuvat aineosat injektoitiin kuvissa 1 ja 2 esitetyn yhteen suuntaan toimivan venttiilin 32 ja injek-torin 30 läpi, ja injektorin kärki 52 oli sijoitettu sekoittajaan virtaavan sulatteen pinnan alapuolelle. Yhtiön Bran and Lubbe pumppua käytettiin seostuvien aineosien pumppaamiseen yksisuuntaisen venttiilin ja injektorin läpi. Esimerkeissä käytettyjä seostuvia aineosia nimitetään ristisidoksia muodostavaksi seokseksi, josta esimerkeissä käytetään lyhennettä "XL-seos", ja se sisälsi 89 paino-% vinyylitrimetoksisilaania, 8 paino-% dikumyyliperoksidia ja 3 paino-% dibutyylitina-dilau-raatti a.

Lisäksi suulakepuristimessa vallitsevat yleiset, esimerkeissä esitetyt olosuhteet tarkoittavat sylinterimetallin lämpötiloja kohdissa Bl, B2 ja B3. Nämä lämpötilat mitattiin syöttö- ja kuljetusvyöhykkeen 2, kokoonpuristamis- ja sulattamisvyöhyk-keen 4 ja homogenointi- ja pumppausvyöhykkeen 6 keskipisteistä, vastaavasti. Samoin ontelollisen siirtosekoittajan yhteydessä esitetty lämpötila on metallin lämpötila, joka on mitattu siirtosekoittajan keskipisteestä. Samoin suuttimen lämpötila on suuttimen keskipistestä mitattu metallin lämpötila. Annettu pumpun paine on pumpun 38 kehittämä paine ristisidoksia muodostavassa seoksessa, jota pumpataan putken 42, yksisuuntaisen venttiilin 32 ja injektorin 30 läpi.

Esimerkeissä suulakepuristeesta otettiin näytteitä suuttimesta sekä kolmesta näytteenottoaukosta 1, 2 ja 3, jotka sijaitsivat, vastaavasti, toisen, neljännen ja kuudennen, kehän ympäri kulkevan ontelorivin kohdalla, ja näytteistä määritettiin ristisidosten tiheys ksyleeniuutolla. Tässä kokeessa, suulakepuristeesta otettiin lastumaisia näytteitä, ne punnittiin ja laitettiin 100 millilitraan ksyleeniä, jota keitettiin seitsemän tunnin ajan, jonka jälkeen tuloksena oleva materiaali 24 83438 tyhjösuodatettiin etukäteen taaratun suodatinpaperin päälle, kaiken ksyleeniin liukenematta jääneen materiaalin talteenot-tamiseksi. Tämä jäännös vastaa suulakepuristeen ristisitoutu-nutta osaa, ja liuennut osa vastaa ristisidoksia käsittämätöntä osaa. Liukenemattoman materiaalin, eli ristisitoutuneen polymeerin, osuus suulakepuristeessa painoprosentteina lasketaan jakamalla jäännöksen painomäärä alkuperäisen, ksyleeniin laitetun näytteen painomäärällä, ja kertomalla tämä lukema sadalla.

Esimerkkien taulukoissa, otsikolla "Jäännös (kuiva) G (%)'', esitetyt koetulokset ovat kuumana ksyleeniuuttona toteutetun kokeen tulokset sellaisista suulakepuristenäytteistä, jotka punnittiin ja jotka taltioitiin välittömästi eksikkaattoriin, jotta ne eivät joutuisi lainkaan kosketuksiin kosteuden kanssa; G tarkoittaa oksastettua seosta, ja se osoittaa ainoastaan vähäistä ristisitoutumista tai ei lainkaan ristisitoutumista, koska näytteitä käsiteltäessä vältettiin niiden kaikkien kosketusta kosteuden kanssa. Otsikko "Jäännös (märkä) XL (%)" viittaa kuumana ksyleeniuuttona toteutetun kokeen tuloksiin sellaisia suulakepuristusnäytteitä käytettäessä, joita näytteitä varastoitiin yksinkertaisesti polyetyleenipussissa kokeen suorittamiseen saakka ja joita ennen kokeen suorittamista keitettiin vedessä neljä tuntia ristisidosten muodostamiseksi oksastettuun polymeerimateriaaliin, jota tämän jälkeen uutettiin kuumalla ksyleenillä.

Muut esimerkkien yhteydessä otetut suulakepuristeen näytteet muottipuristettim välittömästi 150 x 150 x 1 mm suuruisiksi arkeiksi käyttäen kosketuspainetta 170 <>C:n lämpötilassa 5 minuutin ajan, jonka jälkeen näytteisiin kohdistettiin kymmenen tonnin paine vesi jäähdytystä käyttäen. Tuloksena olevista valetuista arkeista leikattiin liuskoja, joita säilytettiin 24 tuntia vakuumipulloissa, joihin oli kaadettu kiehuvaa vettä ristisidosten muodostamiseksi nämä liuskat muodostavaan oksastettuun polymeerimateriaaliin. Tämän jälkeen näistä valetuista arkeista saaduista ristisitoutuneista liuskoista leikattiin 25 83438 pitkiä kellon muotoisia koekappaleita standardin BS 903, Osa A2, Tyyppi 2, mukaisesti, eli näiden pitkien kellonmuotoisten koekappaleiden kokonaispitoisuus oli 75 mm, leveys päissä oli 12,5 + 1 mm, kapean samansuuntaisen osan pituus oli 25+1 mm, kapean samansuuntaisen osan leveys oli 4,0 + 0,1 mm, pieni säde oli 8 + 0,5 mm, ja suuri säde oli 12,5 + 1 mm. Tämän jälkeen näillä näytteillä suoritettiin kuuma muodon vääristy-miskoe menetelmän IEC 502, 1983 mukaisesti, jolla määritettiin suurin mahdollinen venymä kuormituksen alaisuudessa sekä näytteen pysyvä venymä. Kuumassa muodon vääristymiskokeessa kukin koekappale ripustetaan yhdestä päästään kiristimen avulla uuniin ja kunkin koekappaleen alempaan päähän kiinnitetään toinen alempi kiristin, johon voidaan ripustaa punnuksia. Kun tämä koe toteutetaan, niin koekappaleita kuormitetaan 15 minuutin ajan kuormalla 20 N/cm2 (N tarkoittaa Newtonria) koekappaleen riippuessa uunissa 200 °C:n lämpötilassa. Tämä kuorma 20 N/cm2 on laskettu perustuen kellon muotoisten koekappaleiden kaulaosan poikkipinnan alaan. Alunperin nämä koekappaleet on muodostettu siten, että toisistaan tietyn välimatkan päässä sijaitsevat merkkiviivat kulkevat samansuuntaisesti kappaleen kapean yhdensuuntaisen osan, tai kaulan, halki poikittain kaulaan nähden. Alunperin, ennen koetta näiden merkkiviivojen välinen etäisyys on 20 mm ennen koekappaleen kuormittamista kohotetussa paineessa. Sen jälkeen, kun koekappaleita on rasitettu 15 minuutin ajan kuormalla 20 N/cm2 200 °C:n lämpötilassa, näiden merkkiviivojen välinen etäisyys mitataan, ja tämän etäisyyden kasvu alkuperäiseen, koetta edeltävään etäisyyteen verrattuna jaetaan alkuperäisellä, koetta edeltävällä etäisyydellä, ja saatu lukema kerrotaan sadalla, jolloin saadaan prosenttinen venymä 200 °C:n lämpötilassa, ja tämä venymä esitetään otsikolla "Venymä 200 ®C;n lämpötilassa (%)" esimerkkien taulukoissa. Mikäli prosenttinen venymä 200 °C:n lämpötilassa on alhainen, niin se osoittaa korkeata ristisi-toutumisastetta, ja suuri prosenttinen venymä osoittaa alhaista ristisitoutumisastetta.

Sen jälkeen, kun näiden merkkiviivojen välinen etäisyys on 26 83438 mitattu siten, että näytekappaleeseen kohdistuu kuormitus 20 N/cm^ 200 °C:n lämpötilassa, tämä kuormitus poistetaan ja koekappaleiden annetaan palautua 5 minuutin ajan 200 °C:n lämpötilassa. Sitten ne poistetaan uunista, ja niiden annetaan jäähtyä hitaasti ympäristön lämpötilaan, jonka jälkeen merkkiviivojen välinen etäisyys mitataan uudestaan, ja tästä etäisyydestä vähennetään merkkiviivojen alkuperäinen, koetta edeltävä etäisyys, jolloin saadaan koekappaleeseen aiheutettu pysyvä venymä yksiköissä mm. Tämän jälkeen tämä pysyvä venymä yksiköissä mm jaetaan merkkiviivojen välisellä alkuperäisellä etäisyydellä, ja kerrotaan sadalla, jolloin saadaan pysyvä venymä prosentteina, joka esitetään taulukoissa. Alhainen pysyvä venymä prosentteina osoittaa yleisesti ottaen korkeata ristisitoutumisastetta. Käytettäessä ristisitoutunutta poly-etyleeniä xlpe eriste- ja kotelosovellutuksissa, niin tämänhetkisen käytännön mukaisesti suurin hyväksyttävä venymä on 175 %, ja suurin hyväksyttävä pysyvä venymä on 15 %.

Esimerkki 1

Suulakepuristin käynnistettiin, ja suulakepuristimen lataus-suppiloon syötettiin tiheydeltään keskimääräistä polyetyleeniä lVestolen-A4516), jonka sulavirtausindeksi (melt flow index), (ISO/Rl133 190/2 , menetelmällä 4) oli 7 g/10 min ja (ISO/R1133 190/5, menetelmällä 5) 20 g/10 min. Polyetyleenin tiheys (ISO/R1183) oli 0,945 g/cm^. Ruuvin nopeutena käytettiin taulukossa 1 esitettyjä arvoja, ja kohtien Bl, B2 ja B3, sekä ontelollisen siirtosekoittajän ja suuttimen lämpötilat mitattiin, ja ne on esitetty taulukossa 1, jossa esitetään samoin moottorivirran ja pumpun paineen suuruus ruuvin kunkin mainitun nopeuden tapauksessa. Samoin suulakepuristimen tuottavuus ruuvin jokaisella nopeudella mitattiin leikkaamalla näytteitä irti ja punnitsemalla ne 1 minuutin väliajoin, ja tällä menetelmällä määritetty tuottavuus ruuvin jokaisella nopeudella on esitetty. Tämän jälkeen käynnistettiin XL-seoksen injektointi pumpulla 38, joka oli säädetty pumppaamaan XL-seosta toivottuna pitoisuutena polymeerimateriaaliin, ja nämä pitoisuudet 2? 83438 esitetään alla olevissa taulukoissa 2, 3 ja 4. Suulakepuristimen tuottavuus määritettiin jälleen, ja injektorin pumppua 38 säädettiin tarvittaessa, jotta injektoidun XL-seoksen pitoisuus vastaisi polyetyleenin tuottavuudessa esiintyviä mahdollisia muutoksia, jota polyetyleeniä suulakepuristin syöttää sekoittajaan 18.

Sen jälkeen, kun suulakepuristuksessa oli saavutettu muuttumattomat olosuhteet, niin kussakin tapauksessa suulakepuris-teesta otettiin kolme näytettä, joista yhtä säilytettiin ek-sikkaattorissa myöhemmin ksyleenillä suoritettavaa uuttamis-koetta varten ominaisuuden "Jäännös (kuiva) G (%)" määrittämiseksi, toista näytettä varastoitiin polyetyleenipussissa myöhemmin vedessä toteutettavaa, neljän tunnin pituista keittämistä, ja edelleen ksyleenillä suoritettavaa uuttamiskoetta varten, jolloin saadaan ominaisuus "jäännös (märkä) xl (%)", joka kussakin tapauksessa on esitetty taulukoissa 2, 3 ja 4, ja kolmas näyte muottipuristettiin välittömästi ominaisuuksien "Venymä 200 °C:n lämpötilassa (1)" sekä "Pysyvä venymä" määrittämiseksi. Näillä näytteillä eri kokeissa ja mittauksissa saadut tulokset, XL-seoksen pitoisuuden ja ruuvin nopeuden eri arvoilla, esitetään alla olevissa taulukoissa 2, 3 ja 4. Taulukossa 4 esitetään koetulokset niiden suulakepuristeiden tapauksessa, jotka puristeet on otettu näytteenottoaukoista 1, 2 ja 3 esitettyjä ruuvin nopeuksia ja XL-seoksen pitoisuuksia käyttäen.

Taulukoissa 2 ja 3 esitetyt tulokset osoittavat, että yli 50 % ja jopa 80 % kustakin polymeerisestä suulakepuristeesta oli tistisitoutuvaa, ja että tuloksena saatavat ristisitoutuneet suulakepuristeet ovat hyväksyttäviä eriste- ja kotelosovellu-tuksiin. Taulukon 4 tuloksista nähdään oksastumisen jatkuva eteneminen polymeerimateriaalin kulkiessa sekoittajan läpi, ja näistä tuloksista nähdään samoin, että oksastumisen aste juuri ennen polymeerimateriaalin työntymistä ulos sekoittajasta oli riittävän korkea, jotta tuloksena saataisiin 65—prosenttisesti tai sen yli ristisitoutunutta polymeeriä.

28 83438

Taulukko 1

Suulakepuristuksen yleiset olosuhteet

Ruuvin Lämpötilat (°C) Moottori- Tuottavuus Pumpun nopeus Sylinteri virta (g/min) paine (rpm) (amp) (Bar)

Bl B2 B3 CTM Suutin •>0 3 30 158 168 181 180 5 63 22 ]30 359 168 176 180 5 115 25 en i?n 159 169 177 181 5 150 23 75 130 158 179 180 181 4,5 208 26 «o 130 158 178 176 181 5 250 33 ΊΠ5 130 158 170 177 181 6 281 34 T ~'i 11 u k k o 2 XL-seoksen vaikutus

Ruuvin nopeus 60 rpm 105 rpm yT-seoksen nit-, (%) 1,6 1,8 2,0 2,2 1,6 1,8 2,0 2,2

Yinnös (kui- - Y G (%> 5 5 13 15 8 15 10 16 ’Yinnös (mär- XL (S) 67 56 67 71 67 77 71 72 ’’ ymi 20 0 °C: ssa - a' n 6 7 ΰc - 7 5 6 9 62 ’ -:vvä venymä (%) 17,5 10 2,5 - 5 2,5 2,5 29 83438

Taulukko 3

Ruuvin nopeuden vaikutus XL-seoksen pitoisuuden ollessa 2 %

Ruuvin nopeus (rpm)

Koe 30 45 60 75 90 105 Jäännös (kuiva) G (%) 24 16 13 12 7 10 Jäännös (märkä) XL (%) 80 66 67 75 67 71

Venymä 200 °C:ssa (%) 26 39 45 41 47 62

Pysyvä venymä (%) - - 2,5 2 2,5 2,5

Taulukko 4

Oksastuminen polymeerin kulkiessa sekoittajan läpi

Ruuvin nopeus 60 rpm 105 rpm Näytteenottoaukko 123 123 XL-seosta 1,6% Jäännös (kuiva) G (%) 2 5 5 1 1 4 Jäännös (märkä) XL (%) 35 64 76 10 67 74

Venymä 200 °C:ssa (%) F F 5 F 32 35 XL-seosta 1,8% Jäännös (kuiva) G (%) 4 9 12 1 7 22 Jäännös (märkä) XL (%) 20 47 65 29 78 81

Venymä 200 °C:ssa (%) F 40 55 F 61 -

Huom: F tarkoittaa vetomurtumaa 30 83438

Esimerkki 2

Esimerkin 1 menetelmä toistettiin, paitsi että tässä esimerkissä polyetyleenin Vestolen A4516 asemesta käytettiin toista polyetyleeniä, nimittäin tuotetta Unifos DFDS4444, jonka sula-virtausindeksi (ASTM D1238) on 2,2 g/10 min, ja jonka tiheys (ASTM D1928C) on 922 kg/m^. Suulakepuristuksen yleiset olosuhteet on esitetty taulukossa 5, ja kokeiden tulokset on esitetty taulukoissa 6, 7 ja 8.

Taulukko 5

Suulakepuristuksen yleiset olosuhteet

Ruuvin Lämpötilat (°C) Moottori- Tuottavuus Pumpun nopeus Sylinteri virta (g/min) paine (rpm) Bl B2 B3 CTM Suutin (amp) (Bar) 30 125 148 155 155 166 6,0 87 33 45 125 148 155 155 166 6,0 133 33 60 125 148 155 155 166 6,0 187 55 75 125 148 155 155 166 6,0 236 55 90 125 148 155 155 166 7,0 280 76 105 125 148 155 155 166 8,0 341 76

Taulukko 6

Ruuvin nopeuden vaikutus Xl-seoksen ollessa 2 %

Ruuvin nopeus (rpm)

Koe 30 45 60 75 90 105 Jäännös (kuiva) G (%) 24 15 25 21 19 20 Jäännös (märkä) XL (%) 75 77 82 77 78 67

Venymä 200 °C:ssa (%) 62 75 64 50 50 75

Pysyvä venymä (%) 0 2,5 1,0 0 0 2,5 j 3' 83438

Taulukko 7 XL-seoksen pitoisuuden vaikutus

Ruuvin nopeus XL-seoksen pitoisuus (%) (rpm) 1,6 1,8 2,0 2,2 Jäännös (märkä) XL (%) 60 60 72 64 77 Jäännös (märkä) XL (%) 105 63 75 75 78

Taulukko 8

Oksastuminen polymeerin kulkiessa sekoittajan läpi

Ruuvin nopeus 60 rpm 105 rpm Näytteenottoaukko 1 2 3 1 23 2,0% XL-seosta Jäännös (märkä) XL (%) 3 49 75 34 71 82

Taulukoissa 6 ja 7 esitetyt tulokset osoittavat, että yli 60 %, jopa 82 % polymeerimateriaalista on ristisitoutuvaa, ja että tuloksena saatavat ristisitoutuneet suulakepuristeet ovat hyväksyttäviä eriste- ja kotelosovellutuksiin. Taulukossa 8 esitetyt tulokset havainnollistavat ristisitoutuvuuden jatkuvaa paranemista oksastumisasteen kohoamisena polymeerimateriaalin kulkiessa sekoittajan läpi.

Esimerkki 3

Esimerkissä 1 esitetty menetelmä toistettiin, paitsi että polyetyleenin Vestolen A4516 asemesta käytettiin polyetyleeniä Unifos NEWS8019, joka on LLDPE-polyetyleeniä, ja jossa on muihin polyetyleeneihin verrattuna potentiaalisempia reaktiivisia kohtia, ja jonka sulavirtausindeksi (ASTM Dl 238) on 1 g/10 min, ja tiheys (ASTM D1928C) on 934 kg/m3. Suulakepu-ristuksen yleiset olosuhteet on esitetty taulukossa 9, ja 32 83438 taulukoissa 10...13 esitetään esitetyillä ruuvinnopeuksilla ja XL-seoksen pitoisuuksilla saadut tulokset.

Taulukko 9

Suulakepuristuksen yleiset olosuhteet

Ruuvin Lämpötila (°C) Moottori- Tuottavuus Pumpun nopeus Sylinteri virta (g/min) paine (rpm) Bl B2 B3 CTM Suutin (apm) (bar) 60 126 151 155 156 160 7 178 62 75 126 151 155 156 160 7,75 222 83 90 126 151 155 156 160 8,5 267-271 90 105 126 151 155 156 160 10 314 93

Taulukko 10

Tasaiset suulakepuristukset ruuvin nopeudella 90 rpm XL-seoksen pitoisuus 0 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 Jäännös (märkä) XL (%) 2,1 18,3 39,2 60,3 75 89 61

Venymä 200 °C:ssa >200 >200 >200 185 45 40 22,5 20

Pysyvä venymä (%)-- -18 5 50 0

Taulukko 11 Jäännös (märkä) XL (%)

Ruuvin nopeus (rpm) 60 75 90 105 XL-seoksen pitoisuus 1,2% 74 69 75 65 1,4% 89 79 89 83 1,6% 66 78 61 66 33 83438

Taulukko 12

Venymä 200 °C:n lämpötilassa (%)

Ruuvin nopeus (rpm) 60 75 90 105 XL-seoksen pitoisuus 1,2% - 37,5 40 32,5 1,4% 32 26 22,5 19 1,6% 59 24 20

Taulukko 13

Pysyvä venymä (%) 5 minuuttia kestäneen palautumisajän jälkeen

Ruuvin nopeus (rpm) 60 75 90 105 XL-seoksen pitoisuus 1,2% 5 5 2,5 1,4% 7,5 1,25 0 0 1,6% 10 0 0 0

Taulukossa 10 esitetyt tulokset havainnollistavat polymeerisen suulakepuristeen ristisitoutuvuuden paranemista, kun ristisi-doksia muodostavan seoksen (eli silaanin, vapaiden radikaalien kehittäjän ja silanolikondensaation katalyytin) osuutta lisätään, ja tällöin saavutetaan polymeerimateriaalin jopa 89 painoprosenttinen ristisitoutuminen, ja venymäominaisuuksil-taan erinomaisia, ristisitoutuneita suulakepuristeita voidaan valmistaa. Taulukossa 11 havainnollistetaan sellaisia polymeerisiä suulakepuristeita, jotka ristisitoutuvat vähintään 61-prosenttisesti, tai jopa 89-prosenttisesti. Taulukoissa 12 ja 13 havainnollistetaan ohessa kuvattujen polymeeristen suulake-puristeiden erinomaisia venymäominaisuuksia kuumassa.

Esimerkki 4

Esimerkissä 1 esitetty menetelmä toistettiin, paitsi että siinä mainitun polyetyleenin asemesta käytettiin polyetyleeniä Hoechst GF 7740F2, jonka sulavirtausindeksi (ASTM D 1238) oli 0,5 g/min ja tiheys (ASTM D1928C) oli 942 kg/m^.

34 83438 —.

dfi :«3 -— h λ; - P U iJ 04 ra :m x ι i m i w £ ra -* w :Q — 0)

C (Q <*> (U

C, > ' (N (0 W

4Π5 Ή p -H

:fll 3 O I I O' I to 0)

Π ·* ^ iH

P

• W p p — o ® oo h ui dc H 04 H 04 04 CM 04 3 <9 3 04 04 CM CM ifl p

C M

lie £ > P O :<9 ra

p ;ra οο σι σ\ Σ H

io * B oo oo oo m pro rH Ο ·Η rH f-H r—( I—t Γ1 dow ra C/0 «J ·π . n 8 3

C ra — -n W

3 C P 04 o- o o ra :ra

w > ή ra vo r—i H 4-* :rrj I

§ o J p ¢1 ra

9 d — -H C W

& o ra ra o .Si W m u 0) w -H u w<u ro · ra , w cm 1 * -H c 0>

•η :<0 <D Q C C

u in 4-> (—I w ·η φ

O ra — vo r~ WO -h ra C

p p Qj * ** ·ή d ε vj ·η 4J u g in vo m in p&i ·η 3 ra Q -h ra φ m m > Q > ^" pcji^ow 2 C «9 3>m D <0 •H t-1 W g Ul C iH Cj •ft >1 *H ·Η C <0 P I—ί I—I I—l<—I W > Qi 0) rl D σι σ> <n <n :ns E Φ <-< D '—I I—I rH i—I C "H uJ r—1 f9

CO Φ l-l H C

w “ S 8. # ! £ σι o~ in i pP $ Qi — p oooo w O m

iH O CM CM Ol CM -r4 p :0 C

“ u c p ra a 3 3 :ra w

•n EC

un co oo oo oo oj as ora

0(0 rHHiHrH M P -ACP

— ra p c h p p 3 '3 g 3 i ra m oo oj cm 3 .Si ·η ra H cm Is ΐϋ h f' W w ra p - •H(D i—I r-4 iH i—I W W P ·Η :¾ S ra J3 g § & p iH :ra u E (Nooo ro ---i ώ - ra :ra r-( ro ro ro co p p ra -h &

J a r-t H r-l r-4 -Η :Q C

E & c ra ra

& -HUP

w S 2 έ 2. ·5 D ra c ra > — m -s rap.

ra c n· h o ph Pcc P *H in rH VO Ή Ora C-PO» P E f·* Ή r~I 04 -| i ra ‘4 Qi Φ O \ ·Η pii i—I · p en - u ra i—i :0

fH P <D · -n :ra JC

rap Ή ·η .-ra »—( ra p *h e •HE W D ·Η o CW P-H-H«iiOJi

•H P 0 rQPPraE^H

> ö g o in o in & ra w on: o H D

D Qj Π. ro N" vo i E ί ® jic H ra

S 8 ^ p>,raiccS

ra e 'S p ”o e S -h

Se '3 3 14 8 * -g 'g 2

Λ <UW H C t> -H -H -H D

OWD D ra ra M M M M

M M D P PH - ^ Ji y £ h § S n ? λ ί ra l to Ί δ1 m δ1 1 D IP— OOOO n — — — ra i_i-HdP ·.<** 3 h n ra ro ^ in vo E-t X ti — 04 04 CN 04 a —

Claims (8)

35 83488

1. Menetelmä muotoiltujen, suulakepuristettujen, ristisitou-tuneiden polymeerituotteiden valmistamiseksi, jossa menetelmässä (a) kestomuovipolymeeriä syötetään suulakepuristimen syöttö-vyöhykkeeseen, joka suulakepuristin käsittää eteenpäin työntävän ruuvin ja sylinterin, johon ruuvi on sijoitettu, ja jossa ruuvia pyöritetään polymeerin työntämiseksi sylinterin läpi; (b) polymeeri puristetaan kokoon ja sulatetaan sylinterissä; (c) tuloksena oleva kokoonpuristettu, sula polymeeri johdetaan suulakepuristimen ulostulopäässä sijaitsevan suulakepuristimen sekoittajan (18) läpi, jolloin sekoittajassa on ontto staatto-ri (20) aksiaalisesti samalla suoralla sylinterin (10) ulos-tulopään kanssa kokoonpuristetun, sulan polymeerin vastaanottamiseksi siitä, sekä roottori (22), joka on sijoitettu staattorin sisään aksiaalisesti samalle suoralle ruuvin (12) kanssa siten, että ruuvi pyörittää roottoria staattorin sisällä, jolloin roottorin ja staattorin pinnalle on muodostettu sekoituselementit, jotta sekoittajan läpi kulkevaan kokoon-puristettuun, sulaan polymeeriin kohdistuisi voimakkaasti leikkaava sekoittava vaikutus; (d) kokoonpuristettuun, sulaan polymeeriin injektoidaan sopu-suhteisia määriä seostuvia aineosia, jotka sisältävät vapaiden radikaalien kehittäjää; (e) seostuvia aineosia ja kokoonpuristettua, sulaa polymeeriä sekoitetaan sekoittajassa; (f) tuloksena oleva seos suulakepuristetaan ulos sekoittajasta (18) suulakepuristimen suuttimen (24) läpi muotoillun tuotteen muodostamiseksi; ja 36 83488 (g) veden (H2O) annetaan vaikuttaa vaiheesta (f) saatuun suu-lakepuristeeseen silanolikondensaation katalyytin läsnäollessa, kunnes polymeeri on ristisitoutunut, tunnettu siitä, että vaiheessa (c) käytetyt, sinänsä tunnetut sekoituselementit käsittävät lukuisia, koveria ontelolta (72; 74) käsittäviä rivejä, jotka kulkevat staattorin ja roottorin kehien ympäri, ja nämä rivit sijaitsevat toisistaan tietyllä etäisyydellä akselin suuntaisesti siten, että staat-torilla sijaitsevat rivit ovat siirtyneet akselin suunnassa roottorilla sijaitsevien rivien suhteen, ja staattorilla ja roottorilla vierekkäisissä riveissä olevat ontelot peittävät toisiaan akselin suuntaisesti, ja staattorilla vierekkäisissä riveissä olevat ontelot (72) ovat siirtyneet toistensa suhteen kehän suuntaisesti, ja roottorilla vierekkäisissä riveissä olevat ontelot (74) ovat siirtyneet toistensa suhteen kehän suuntaisesti; ja että kestomuovipolymeerin ristisitomiseksi kokoonpuristettuun, sulaan polymeeriin injektoidaan hydrolysoituva, olefiinisesti tyydyttymätön silaani, minkä jälkeen seuraa sekoitusvaihe (e) niin kauan, kunnes silaani on oksas-tunut polymeeriin

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että käytetään orgaanisesti funktionaalista silaania, jonka yleinen kaava on R(CH2CH2CHa)mSi(Ri)s-«X« missä R tarkoittaa yksivalenssista olefiinisesti tyydyttymä-töntä hiilivety- tai hydrokarbonoksiryhmää, joka on reaktiivinen vapaiden radikaalien kehittäjän polymeeriin kehittämien vapaiden radikaalikohtien kanssa, Ri tarkoittaa hydrolysoituvaa orgaanista ryhmää, X tarkoittaa yksivalenssista alkyyli-, aryyli- tai aralkyyliryhmää, m on 0 tai 1, ja n on 0, 1 tai 2.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että silaani on vinyylitrimetoksisilaania. 37 83488

4. Jonkin patenttivaatimusten 1...3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että vapaiden radikaalien kehittäjä on orgaaninen peroksidi, edullisesti dikumyyliperoksidi.

5. Jonkin patenttivaatimusten 1. . . 4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että silanolikondensaatiokatalyytti sisältyy koostumuksen aineosiin.

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kondensaatiokatalyytti on dibutyylitinadilauraat-ti.

7. Jonkin patenttivaatimusten 1. . . 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että polymeeri on polyetyleeniä.

8. Jonkin patenttivaatimusten 1. . . 7 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että koostumuksen aineosiin kuuluu vinyylitrimetoksisilaani, dikumyyliperoksidi ja dibutyylitina-dilauraatti. 38 8 3438