HUT65784A - Process for the continous production of high modulus articles from high molecular weight plastics - Google Patents

Process for the continous production of high modulus articles from high molecular weight plastics Download PDF

Info

Publication number
HUT65784A
HUT65784A HU9301788A HU178893A HUT65784A HU T65784 A HUT65784 A HU T65784A HU 9301788 A HU9301788 A HU 9301788A HU 178893 A HU178893 A HU 178893A HU T65784 A HUT65784 A HU T65784A
Authority
HU
Hungary
Prior art keywords
plastic
extrudate
passage
tool
molecular weight
Prior art date
Application number
HU9301788A
Other languages
English (en)
Other versions
HU9301788D0 (en
Inventor
Kenneth R Tate
Raymond T Woodhams
Original Assignee
Tate
Woodhams
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tate, Woodhams filed Critical Tate
Publication of HU9301788D0 publication Critical patent/HU9301788D0/hu
Publication of HUT65784A publication Critical patent/HUT65784A/hu

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C55/00—Shaping by stretching, e.g. drawing through a die; Apparatus therefor
    • B29C55/02—Shaping by stretching, e.g. drawing through a die; Apparatus therefor of plates or sheets
    • B29C55/04—Shaping by stretching, e.g. drawing through a die; Apparatus therefor of plates or sheets uniaxial, e.g. oblique
    • B29C55/06—Shaping by stretching, e.g. drawing through a die; Apparatus therefor of plates or sheets uniaxial, e.g. oblique parallel with the direction of feed
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
    • B29C48/022—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor characterised by the choice of material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
    • B29C48/03—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor characterised by the shape of the extruded material at extrusion
    • B29C48/06—Rod-shaped
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
    • B29C48/25—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C48/355—Conveyors for extruded articles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
    • B29C48/25—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C48/78—Thermal treatment of the extrusion moulding material or of preformed parts or layers, e.g. by heating or cooling
    • B29C48/793—Thermal treatment of the extrusion moulding material or of preformed parts or layers, e.g. by heating or cooling upstream of the plasticising zone, e.g. heating in the hopper
    • B29C48/797—Cooling
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
    • B29C48/25—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C48/78—Thermal treatment of the extrusion moulding material or of preformed parts or layers, e.g. by heating or cooling
    • B29C48/80—Thermal treatment of the extrusion moulding material or of preformed parts or layers, e.g. by heating or cooling at the plasticising zone, e.g. by heating cylinders
    • B29C48/83—Heating or cooling the cylinders
    • B29C48/832—Heating
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
    • B29C48/25—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C48/78—Thermal treatment of the extrusion moulding material or of preformed parts or layers, e.g. by heating or cooling
    • B29C48/86—Thermal treatment of the extrusion moulding material or of preformed parts or layers, e.g. by heating or cooling at the nozzle zone
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
    • B29C48/25—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C48/88—Thermal treatment of the stream of extruded material, e.g. cooling
    • B29C48/91—Heating, e.g. for cross linking
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
    • B29C48/25—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C48/94—Lubricating
    • B29C48/95—Lubricating by adding lubricant to the moulding material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C55/00—Shaping by stretching, e.g. drawing through a die; Apparatus therefor
    • B29C55/005—Shaping by stretching, e.g. drawing through a die; Apparatus therefor characterised by the choice of materials
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
    • B29C48/03—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor characterised by the shape of the extruded material at extrusion
    • B29C48/09—Articles with cross-sections having partially or fully enclosed cavities, e.g. pipes or channels
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2023/00—Use of polyalkenes or derivatives thereof as moulding material
    • B29K2023/04—Polymers of ethylene
    • B29K2023/06—PE, i.e. polyethylene
    • B29K2023/0658—PE, i.e. polyethylene characterised by its molecular weight
    • B29K2023/0675—HMWPE, i.e. high molecular weight polyethylene
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2023/00—Use of polyalkenes or derivatives thereof as moulding material
    • B29K2023/04—Polymers of ethylene
    • B29K2023/06—PE, i.e. polyethylene
    • B29K2023/0658—PE, i.e. polyethylene characterised by its molecular weight
    • B29K2023/0683—UHMWPE, i.e. ultra high molecular weight polyethylene

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Extrusion Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Manufacture Of Macromolecular Shaped Articles (AREA)
  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)
  • Processing And Handling Of Plastics And Other Materials For Molding In General (AREA)

Description

A találmány tárgya eljárás különlegesen nyújtható, nagyon nagy molekulatömegú polietilének és ultranagy molekulatömegű polietilének olvadékának viszonylag nagy extrúziós sebességű extrudálására, amelynek folytán az extrudált termékek nagy deformációs arány elviselésére képesek, így a végtermék nagy szilárdságú lesz és nagy modulusszal rendelkezik. A találmány tárgya emellett a teljes gyártási eljárás is, amely magában foglalja a nyújtást és a deformálás egyéb módjait is.
A hagyományos szerkezeti anyagok helyettesítésének igénye vezette az anyagtudományi kutatókat arra, hogy új anyagokat keressenek, vagy a meglévő anyagokhoz keressenek olyan feldolgozási megoldásokat, amelyek javítják azok mechanikai tulajdonságait. A találmány tárgya ez utóbbi irányhoz tartozik.
A szén-szén kötés a legerősebb ismert kötés. Ha sikerülne az ilyen kötést tartalmazó anyagokat úgy feldolgozni, hogy valamennyi szén-szén kötés egy irányba rendezett legyen és egyik a másikhoz képest szorosan helyezkedjen el, az nagyon nagy moduluszú és szakítószilárdságú anyagot eredményezne. A fontos kérdés az, hogy melyik anyag rendelkezik annak a lehetőségével, hogy ilyen módon dolgozzuk fel, érvényesítve a szén-szén kötés természetéből fakadó szilárságot.
A kutatók régen ismerik, hogy a polietilén molekula egyszerű szerkezete és az egységnyi térfogatra jutó szén-szén kötések nagy sűrűsége folytán - a modulusz és a szaki• · ·« ···«
-3tószilárdság legnagyobb elméleti értékével rendelkező anyagok egyike. Úgy tartják, hogy moduluszának elméleti értéke mintegy 300 GPa, szakítószilárdságáé mintegy 20 GPa. Ezek igazán figyelemre méltó értékek, ha tekintetbe vesszük, hogy az acél modulusza mintegy 200 GPa, szakítószilárdsága mintegy 2GPa. Adva van tehát a feladat, úgy dolgozni fel a polietilént, hogy olyan anyagot kapjunk, amelynek a modulusza és szakítószilárdsága a lehető legjobban megközelíti a lehetséges elméleti értéket.
A nagy modulusz és szakítószilárdság elvileg úgy érhető el, ha a molekulát kitekerjük és megfeszítjük, hogy a vázában található szén-szén kötések rendezetté váljanak. .A gyakorlatban azonban ez nagyon bonyolult a molekulán belüli és molekulák közötti összekuszálódások miatt, amelyek korlátozzák azt a mértéket, amennyire a molekulák széthúzhatok.
Irányított polietilén termékek előállítása lényegében három úton lehetséges. Ezek a szilárd fázisban, az oldatban és az olvadékban történő feldolgozás. A polietilén molekulák az egy irányba rendezés előtt valamennyi esetben különféle morfológiai állapotban vannak.
A szilárd fázisú feldolgozás során az egy irányba rendezés úgy történik, hogy közben az anyag az olvadáspontja alatt vagy kristályos állapotban van. Ezért a műveleti nyomás igen nagy, ennek folytán a folyamat viszonylag lassú. Ráadásul a megmunkálás rendszerint nem folyamatos. Ezért az irányítottá tevés iparszerűvé tételére ezen a módon csak korlátozott számú kísérlet történt. Ez az eljárás viszont • · · · · · • · ««···« · • · « · · ♦ viszonylag nagy moduluszú és szakítószilárdságú termékeket eredményez, a jellemző értékek a moduluszra 80 GPa, a szakítószilárdságra 1 GPa. A szilárd fázisú feldolgozás egyik előnye, hogy, a szilárd fázisú polietilén hosszú relaxációs idejének köszönhetően, bonyolult formák létrehozására alkalmas. A kis kuszáltság-súrűségű, reaktor finomságú polietilének megjelenése előtt a szilárd fázisú feldolgozás egyik korlátja az volt, hogy a polietilén előállítása során meglévő kuszáltság még a feldolgozás során is jelen volt. Ahhoz azonban, hogy a kis kuszáltság-sűrűség előnyeit kihasználjuk, a polimert szilárd formában kell feldolgozni, mivel az olvadáspont feletti bármilyen extrudálás szétroncsolja h kis kuszáltságú morfológiát.
Az oldatban történő feldolgozás során a kuszáltság mértékét olymódon csökkentjük, hogy a polietilén molekulákat alkalmas oldószerben olyan koncentrációban oldjuk fel, hogy az egyes polietilén molekulák ne nagyon lehessenek érintkezésben egymással. A következő lépés ennek az oldatnak a feldolgozása, az oldószer eltávolítása, majd a kapott prekurzor igen nagy nyújtási aránnyal történő meghúzása, amit a kuszáltság-sűrűség csökkenése tesz lehetővé. Lényegében ez a módszer az alapja valamennyi úgynevezett gélpörgetési eljárásnak. Ez a módszer nagyon nagy moduluszú és szakítószilárdságú szálakat eredményez, a jellemző értékek 100 GPa, illetve 3 GPa. Ez az eljárás azonban nagyon költséges, mivel nagy oldószermennyiséget igényel. Emellett ez az eljárás a tömegmozgatás korlátái miatt olyan termékek előállítására • ♦ «
-5korlátozódik, amelyeknek legalább az egyik mérete kicsi, vagyis például szálakéra és szalagokéra.
Az irányított polietilén termékek előállításának harmadik útja az olvadékban történő feldolgozás. Ez a módszer nincs olyan jól kifejlesztve, mint a szilárd fázisú és az oldatban történő feldolgozás. Ennek az elvi oka az, hogy a polimerek kis hővezető képessége miatt, amely a hagyományos extrúziós minőségű polietilén molekuláinak az olvadékban mutatott kis relaxációs idejével jár együtt, az áramlással létrehozott irányítottság nem rögzíthető úgy a végső szerkezetbe, hogy jelentős modulusszal és szakítószilárdsággal rendelkező termékek jöjjenek létre. Az olvadékban történő feldolgozásnak előnye viszont, hogy hagyományos extrudert használhatunk hozzá, amely folyamatos gyártást tesz lehetővé, ipari méretekben.
Egy közelmúltbeli munka kimutatta, hogy a nagy molekulatömegű polietilén egyes típusai alkalmasak arra, hogy belőlük olvadékból történő húzással viszonylag nagy moduluszú és szakítószilárdságú termékeket állítsanak elő. A jellemző értékek 80 GPa, illetve 1 GPa, megfelelőleg. Ezeknek a kiváló mechanikai tulajdonságoknak a forrása az a különleges morfológia, amely akkor jön létre, ha ezeket a polietilén típusokat olvadékban a hőmérséklet és a nyújtási arány kritikus értékei mellett teszik irányítottá.
Egy jelentős korábbi szabadalmi dokumentum az EP-A-0 190 878 számú európai szabadalmi leírás, amelyet 1986. augusztus 13-ikán tettek közzé, és amelynek a címe:
-6Extrudált húzott szál ultranagy molekulatömegű polietilénből, annak előállítási eljárása és a hozzá szükséges berendezés . Ez a dokumentum nagy moduluszú termékek olyan előállítási eljárását írja le, amely a következő lépésekből áll:
- egy nagy molekulatömegű műanyagnak az olvadáspontján vagy ahhoz közeli hőmérsékleten történő átpréseléséből egy olyan járaton, amelynek a keresztmetszete a műanyag áramlásának irányában csökken, létrehozva így egy extrudátumot;
- az extrudátum deformálásából vagy húzásából, miközben azt olvadáspontjához közeli hőmérsékleten tartják, így létrehozva egy irányított, deformált extrudátumot; végül
- a deformált extrudátum gyors hűtéséből, hogy megőrizzék az irányítottságot.
A jelentős korábbi publikációk közé tartozik a
115 192 számú európai szabadalmi leírás (közzététel: 1984. augusztus 8., bejelentő a Mitsui Petrochemical Industries, Ltd.).
Bizonyos érdeklődésre tarthat számot a 3 925 525 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírás is, amelyet 1975. december 9-ikén adtak meg LaNieve számára. Még egy további érdeklődésre számot tartó dokumentum a 89201375.4 számú európai szabadalmi leírás, amelyet 1989. december 6-ikán tettek közzé, bejelentő a Stamicarbon B. V.
A szakma az előző két részben leírt általános helyzeté
-7nek fényében a találmány célja egyrészt az, hogy ezeket a speciális minőségű polietiléneket csigás extruderen történő feldolgozásnak vessük alá, amely megmunkálás folyamatosan, magas termelékenységgel hoz létre irányított terméket. Másrészt a találmány célja egy olyan eljárás, amely viszonylag kis irányítottságú extrudátumot hoz létre, alkalmasat arra, hogy azt egy következő lépésben nagy deformálási viszonnyal alakítsuk.
Harmadrészt a találmány célja, hogy a tervezett folyamatokat más műanyagokra is alkalmazzuk, például polipropilénre.
Ennek megfelelően a találmány nagy moduluszú termékek olyan előállítási eljárását nyújtja, amely a következő lépéseket tartalmazza (ld. 1. ábra):
a) egy nagy molekulatömegű műanyagnak az olvadáspontján vagy ahhoz közeli hőmérsékleten történő átpréselését a 34 járaton, amelynek keresztmetszete a műanyag áramlásának irányában csökken, létrehozva így egy 42 extrudátumot;
b) a műanyag kenését, hogy a 34 járatot lényegében kitöltő anyagáramot kapjunk;
c) a még olvadáspontján vagy ahhoz közeli hőmérsékleten tartott 42 extrudátum deformálását, hogy irányított szerkezetű, deformált extrudátumot kapjunk; valamint
d) a deformált extrudátum gyors hűtését, hogy annak irányítottságát megőrizzük. Az eljárás jellemzője, hogy a műanyagáram sebességét a járat alakjától függően úgy szabályozzuk, hogy longitudinális sebességgradiense a járaton be- ···· ···· ·· ·· ♦ · • · · · · · · • · ·····« · • « · «···«
-8lüli egyetlen longitudinális pozícióban se haladjon meg egy alább definiált kritikus longitudinális sebességgradiens értéket, amely alatt az extrudátum csak korlátozott molekuláris irányítottságot tartalmaz. így az eljárásban olyan extrudátumot nyerünk, amelynek molekuláris irányítottsága korlátozott.
Nyújt továbbá a találmány egy olyan eljárást, amely a következő lépéseket tartalmazza:
a) egy nagy molekulatömegű műanyagnak az olvadáspontján vagy ahhoz közeli hőmérsékleten történő átpréselését a 34 járaton, amelynek keresztmetszete a műanyag áramlásának irányában csökken, létrehozva így egy 42 extrudátumot;
b) a műanyag kenését, hogy a 34 járatot lényegében kitöltő anyagáramot kapjunk.
Az eljárás jellemzője, hogy a műanyagáram sebességét a járat alakjától függően úgy szabályozzuk, hogy longitudinális sebességgradiense a 34 járaton belüli egyetlen longitudinális pozícióban se haladjon meg egy alább definiált kritikus longitudinális sebességgradiens értéket, amely alatt a 42 extrudátum csak korlátozott molekuláris irányítottságot tartalmaz. így az eljárásban olyan 42 extrudátumot nyerünk, amelynek molekuláris irányítottsága korlátozott.
A felvázolt folyamat véghezvitelére alkalmas berendezés egy lehetséges megvalósítását mutatjuk be a mellékelt ábrákon, amelyeken az azonos számok azonos részeket jelölnek a különböző nézetekben.
Az 1. ábra a találmány szerinti eljárás véghezvitelére ···· ··*· ·· ·· ·· • « « · · · · • · ······ * ··· ··«·· *· · · · ·· ·· — 9alkalmas berendezés főbb részeinek bizonyos mértékig vázlatos rajza.
A 2. ábra az 1. ábrán látható henger keresztmetszeti nézete.
A 3., 4. és 5. ábrák differenciális letapogató kaloriméterrel felvett görbék, amelyek segítik a találmány megértését.
A 6. ábra a longitudinális sebességgradiens számított görbéje kúpos szerszámprofilra.
A 7. ábra a szakadási nyúlás görbéje a szerszám nyílásszögének függvényében.
A 8. ábra a szakadási nyúlás görbéje a longitudinális sebességgradiens függvényében.
A 9. ábra a duzzadás! arány görbéje a longitudinális sebességgradiens függvényében.
A 10. ábra a szakadási nyúlás görbéje a szerszámvég hossz/átmérő arányának függvényében.
A 11-14. ábrák differenciális letapogató kaloriméterrel felvett görbék, amelyek segítik a találmány megértését.
A 15. ábra a szakadási nyúlás görbéje a szerszámvég hossz/átmérő arányának függvényében a szerszám 5°-os fél nyílásszöge mellett.
A 16. ábra a szakadási nyúlás görbéje a longitudinális sebességgradiens függvényében, több különböző szerszámot alkalmazva.
A 17. ábra a longitudinális sebességgradiens mibenlétét megvilágító vázlat.
-10·····« · · ·· ·· • * · · · · · • · ·«···« · • 4 · * · · 4
A 18. ábra egy kísérleti szerszám és szerszámvég-tömb axiális metszete, amely a szerszám egy lehetséges járatelrendezését mutatja.
Vegyük először az 1. ábrát, amelyen általánosságban mutatunk be egy csigás extrudert. Ennek 10 helyén található a 12 fő henger, amely lényegében hengeres. A 12 hengerben található a 14 forgó csiga, amelynek csavarvonal-alakú 16 csavarmenete van. Bár ezt nem mutatja az ábra, a 16 csavarmenet mélysége a jobboldali vég felé csökkenhet, ezzel préselve az anyagot. A 17 eszköz arra szolgál, hogy a 14 forgó csigát olyan irányban forgassa, amely arra készteti a 16 csavarmenetet, hogy az anyagot balról jobbra mozgassa. A 17 eszköz jellemzően motort és fordulatszámcsökkentő áttételt tartalmaz. A 20 torokkal rendelkező 18 töltőgarat a 14 forgó csiga és a 12 henger belseje közötti térrel közlekedik. A poralakú polietilén ismert típusú kenőanyaggal elegyítve a 22 forrásból érkezik.
A 26-os szám fűtőköpenyt jelöl, amely a 12 hengert öleli körül, és arra szolgál, hogy annyi hőt adjon le, amennyi biztosítja, hogy az ultranagy molekulatömegű polietilén és a feldolgozási segédanyag elegye az olvadásponton vagy afölött, jellemzően 140 °C körüli hőmérsékleten maradjon. Az extrudálás sebességétől és a feldolgozás más paramétereitől függően szükség lehet az ellenkezőjére, a 12 henger hűtésére is, hogy elvezessük az anyag megmunkálása által okozott többlethőt.
A 12 henger jobboldali (az áramlás irányába eső) végén ·· • · · · · · · • · ···«·« · ··« · · · · · • · · »« ·· ··
-11egy 30 extruderfej vagy szerszám helyezkedik el, amely ebben a konkrét elrendezési módban egy 32 hengeres részből, attól az áramlás irányában egy 34 kúpos részből és annak az áramlás irányába eső végén egy 36 csőalakú részből áll. A 36 részt hívjuk másnéven szerszámvégnek.
A 30 extruderfej belső felülete viszonylag sima kell legyen, hogy lehetővé tegye az ultranagy molekulatömegű polietilén jó áramlását.
Ahhoz, hogy lehetővé váljék a granulált elegy balról jobbra mozgatása a 12 hengerben a 14 forgó csiga 16 csavarmenete által, elegendő a 12 henger belső felületét 40 hoszszanti rovátkákkal ellátni, amint azt a 2; ábra részben mutatja. A 40 rovátkák szerepe az, hogy megnövelik az effektív súrlódást a feldolgozandó elegy és a 12 henger között, hogy a 14 forgó csiga 16 csavarmenete megragadhassa az elegyet és jobbra préselhesse azt a 30 extruderfej felé. Másik megoldásként a rovátkák a 12 hengerbe helyezett betéten is lehetnek.
A hő és nyomás folytán, amelynek az elegy alá van vetve, a poralakú polietilén és a feldolgozási segédanyag összeolvadnak az extruderben és kialakul az olvadék fázis. Ennek következtében a 30 extruderfej 36 csőalakú részét egységes 42 rúd vagy extrudátum hagyja el. Az extrudálás során a 42 rúd szükség szerint átmehet egy megeresztési lépésen, amelyet az 1. ábrán a 43 doboz jelez. Ezután a 42 rudat a 44 és 46 görgők szorítják közre. Ezután a 42 rúd a 48 és 50 görgők alkotta második görgőpár közé nyúlik. Az 52 szám hevítő egy-12««·· ··«· ·♦ ·· ·· • · · · · · · • · ······ · ·«· ·**·« séget jelöl, amely arra szolgál, hogy a rudat az olvadáspontja fölötti, de ahhoz közeli (jellemzően 140 °C körüli) hőmérsékleten tartsa. A két szorítógörgő-párt pozitív irányban, de eltérő sebességgel hajtjuk, úgy, hogy a rúd nagyobb sebességgel haladjon át az áramlás irányába eső 48, 50 görgőpáron, mint a kiindulás irányába eső 44, 46 görgőpáron. Ez a rúd meghúzására vagy megnyújtására vezet a két görgőpár között, ez pedig hosszirányba rendezi az egyes polietilén molekulákat.
Belátható, hogy két vagy több extrudátum is előállítható egyidejűleg, a 30 fej elrendezésétől függően.
A folyamat nyújtási fázisát követően a megnyújtott és· elvékonyított rúd az 54 és 58 további görgők között halad át. Ezek a görgők ugyanolyan kerületi sebességgel forognak, mint a 48 és 50 görgők. A 60 hűtőeszköz a hűtőközeg 62 sugarait permetezi, amelyek gyors hűtést hoznak létre, minimálissá téve az irányítottság relaxációját.
Amit az előzőekben leírtunk, lényegében nagy moduluszú és szakítószilárdságú irányított termékek folyamatos előállítási eljárása ultranagy molekulatömegű polietilén és feldolgozási segédanyag olvadék fázisban történő extrudálásával csigás extruderben, amelyet szükség esetén megeresztés követ (amelynek indokait leírásunk későbbi részében tárgyaljuk) , majd azt az extrudátum olvadék fázisban történő szabad húzása követi egy nyújtó áramlási mezőben, a hőmérséklet és a húzási arány kritikus értékei mellett. Az alkalmazható polimer jellemzően olyan ultranagy molekulatömegű polietilén, • · ♦ · · • · · · ·4 · ·«· «··*«
-13amelynek a molekulatömege 500 000 és 5 000 000 között van, előnyösen 700 000 és 2 000 000 közötti. Az ultranagy molekulatömegű polietilén lényegében etilén lineáris homopolimerje vagy etilén olyan kopolimerje, amely legalább 95 tömeg% etilént tartalmaz, és sűrűsége 0,85 és 1,0 g/cm3 között van, az ASTM D 1505 jelű módszerrel mérve.
A fejlesztési vizsgálatok során akkor, ha az extrudátum megeresztés nélkül, közvetlenül jutott a húzási szakaszba, nehézségekkel jártak a minta extrudálás utáni állapotban való, olvadékban történő húzására tett kísérletek. Az 1. ábrán az olvadékban történő húzás a 44, 46 görgőpár és a 48, 50 görgőpár között történik. Úgy találtuk', hogy az' extrudátum olvadékban nagyon nagy szilárdságot mutat, nehézzé téve a minta meghúzását, és viszonylag kis széthúzás! arány mellett tönkremegy. Pennings, A. J. és mtsai (Journal of Materials Science, 23. köt., 1988, p. 3459-3466.) tárgyalják a sodrási hőmérséklet és a sodrás menti húzás hatását a gél fázisban sodort polietilén szálak morfológiájára és tulajdonságaira. A szerzők arra a következtetésre jutottak, hogy minél nagyobb az éppen extrudált (húzás előtt álló) szál irányítotsági foka, annál gyengébb a húzhatósága és annál rosszabbak a kész szál húzás utáni mechanikai tulajdonságai.
Hogy megvizsgáljuk, vajon ugyanez a jelenség vezetett-e az extrudátum rossz húzhatóságára is, az utóbbit egy kísérlet során megeresztési fázisnak vetettük alá, feltételezve, hogy ez szétroncsolja az extrudálás folyamata okozta irányítottságot. A feltételezve szót itt azért használjuk, mert
-14az irányítottság fokát értékelő módszerek makroszkopikus természetűek. A molekulákon belüli és molekulák közötti gubancolódás fokának pontos változása, amely a húzhatóság változásának tulajdonképpeni oka, nem állapítható meg közvetlenül. Csak a makroszkopikus morfológiai változások detektálhatok és hozhatók összefüggésbe a mechanikai tulajdonságokkal .
Az irányítottság vizsgálatában standard eszköz a differenciális letapogató kaloriméter (Differential Scanning Calorimeter, a továbbiakban DSC). Ez az eszköz a bizonyos morfológiai változások során fejlődő vagy elnyelődő hő mérésével vizsgálja a miktoszerkez'et változásait. A 3. ábrán egy tipikus DSC görbét mutatunk be egy olyan mintára, amelynek előállítási feltételeit leírásunk későbbi részében adjuk meg. A 136 °C hőmérsékletnél található nagy fő csúcs az irányítatlan polietilén rendes lamelláris kristályszerkezete olvadásának következménye. A 152 °C hőmérsékletnél látható kis csúcs az egyedi polietilén cellák ortorombikusból hexagonális kristályszerkezetbe való átmenetétől ered, és az irányított polietilénben található, amely az olvadás során összehúzódik. A 4. ábra ugyanennek az extrudált mintának a DSC görbéjét mutatja 200 °C hőmérsékleten 30 percen át végzett megeresztés után. A 4. ábrán a 152 °C hőmérsékletnél található csúcs eltűnt, ami az irányítottság nyilvánvaló szétroncsolódására utal. Megfigyeltük, hogy a megeresztett minták olvadékban történő húzhatósága látványosan megjavult, így tehát - bizonyos feltételek mellett - fontos, hogy az • · ··«·*· · »·· ·♦»*· ·· · ·« ·♦ * ·
-15— extrudátumot olyan hőkezelésnek vessük alá, amelynek hatására az extrudálás folyamán kialakult irányítottság szétroncsolódik. (Mint később azonban látni fogjuk, bizonyos feldolgozási feltételek és szerszámalakzatok olyan extrudátumot eredményezhetnek, amelynek az irányítottsága minimális, így a megeresztési lépés nem mindig szükséges.)
Az 5. ábra egy irányított minta DSC görbéjét mutatja. A görbén található csúcsok az olvadékból kristályosított polietilénben kialakult szerkezetet tükrözik. E téren Z. Bashir és A. Keller munkájára hivatkozhatunk (Journal of Colloid and Polymer Science, 267. köt. 2. sz., 1989, p. 116-124.). A 127 °C és 134 °C között található alsó olvadási csúcsok a lamelláris komponens olvadásának következményei. A 140 °C hőmérsékletnél és afelett található magasabb csúcsok (felhívjuk a figyelmet a 153 °C körül látható enyhe vállra) a hosszú láncú anyag olvadásának következményei.
A következő paraméterekkel és megszorításokkal jellemezhető egy sikeres művelet a folyamat extrudálási szakaszában, vagyis abban a szakaszban, amelyben az 1. ábra szerinti 42 extrudátumot hozzuk létre.
1. Az extruder típusa: C. W. Brabender, Model 2503. Átmérője 19 mm, L:D=25:1, rovátkolt hengerrel, 3,2 mm mély és
3,2 mm széles rovátkákkal.
2. A csiga átmérője 19 mm, L:D=25:1, kompressziós aránya 1,7:1, a nagy molekulatömegű polietilénhez készült Hoechst terv szerint.
3. Az anyag Mitsui Petrochemicals Ltd. gyártmányú, ··« ··· • · · · · » 4 · ·· · «4 > · ·«
-16Hizex 145 Μ típusú ultranagy molekulatömegű polietilén por, molekulatömege 1 000 000.
4. Feldolgozási segédanyag: Allied Chemical Corporation gyártmányú, Acuflow márkanevű.
5. Elegyítés: 97,5 tömeg% Hizex 145 M, 2,5 tömeg% Acuflow, Gelimat nagysebességű keverőben elegyítve 100 °C hőmérsékleten 3 percig.
6. A szerszám kónuszos, 20° teljes szöggel, 2,2 mm végátmérővel, L:D=33:1.
7. Körülmények: A töltőgarat csapvízzel hűtve,
1. zóna: 135 °C, 2. zóna: 190 °C, 3. zóna: 200 °C, szerszámfélfo'gó: 170 °C, szerszám: 160 °C, szerszámvég: 138 °C, fordulatszám: percenként 4 fordulat.
8. Kimenet: áramlási sebesség: 4,8 g/min, nyomás a szerszámban: 3660 Pa, olvadáspont: 154 °C.
9. Az extrudátum sima.
A fenti feltételek között előállított extrudátum minta olvadékban húzását a következők jellemzik:
1. Anyaga a fenti extrudálási példából vett extrudátum minta.
2. Hőkezelés (megeresztés): a mintát 200 °C hőmérsékleten tartjuk 30 percig.
3. Az olvadékban húzás hőmérséklete: 148 °C.
4. A húzás módja: két befogószerszám között, manuáli-
5. Mérési hossz: 2 cm
6. A kezdeti deformáció feszítési aránya: 2 s-1 (be san.
csült érték).
7. Húzási arány: (Ao/Af): 30.
8. Hűtés: az irányított minta még feszültség alatt azonnal vízbe merítve.
9. Szakítószilárdság: 550 MPa.
10. Modulusz: 30 GPa.
11. A modulusz vizsgálatának körülményei: mérési hossz 10 cm, a keresztfej sebessége 25,4 mm/min, a modulusz 0,1% elmozdulást okozó feszültségnél mérve.
A fenti fejlesztési sorozatot követő vizsgálatokban kimutattuk, hogy a nagy molekulatömegű polietilének a hagyományos extrúziós szerszámokon át olvadékban extrudálva hajlamosak arra, hogy a polimerben irányított szerkezet alakuljon ki, amely gátat szab a nagy (10 feletti) húzási aránynak és a mechanikai tulajdonságok, például a szilárdság és a modulusz ebből fakadó javulásának.
A speciálisan tervezett szerszámokkal végzett vizsgálatok révén feltártuk, hogy ki kell elégíteni egy fontos folyamat-paramétert, mégpedig a longitudinális sebességgradiens kritikus értékét, hogy alakítható extrudátumot nyerjünk a nagyon nagy vagy ultranagy molekulatömegű polietilénből (vagyis olyan extrudátumot, amely alkalmas a nagyon nagy, 10 feletti húzási arányokhoz). Megállapítottuk, hogy amikor a szerszám kialakítása és az átfolyási sebesség olyan longitudinális sebességgradienst eredményez, amely kisebb, mint a kritikuks longitudinális sebességgradiens, akkor olyan extrudátum állítható elő, amely alkalmas arra, hogy a ♦·· • ••J • · «····· * ··· · 9 < < · * * · * « <· ··
-18későbbiekben nagy húzási arányig húzzuk. Fordítva, ha szerszám kialakítása és a megfelelő átfolyási sebesség olyan longitudinális sebességgradienst eredményez, amely meghaladja a kritikus longitudinális sebességgradienst, akkor az extrudálás során előnytelen szerkezet alakul ki (vagyis irányított szerkezet), és az extrudátum kevéssé lesz alkalmas a deformálás útján történő erősítésre.
A longitudinális sebességgradiens kifejezés pontos jelentését a 17. ábra segítségével egy egyszerűsített példán mutatjuk be. A 17. ábrán a 80 kúposán szűkülő járaton két szorosan egymás melletti keresztmetszeti síkot jelöltünk ki, ezek jelölése Ρχ és P2, a közöttük lévő kis távolság jelölése a. A P2 keresztmetszetnél a járat sugara R2, a Pj keresztmetszetnél R]_. Tegyük fel, hogy P2-nél a sebesség V2. Ebben az elrendezésben a sebesség fordítva arányos a keresztmetszeti felülettel (a járatot kitöltő áramlást feltételezve) . így P-j_-nél felírható a sebesség értéke:
Ezt a járatot kitöltő összenyomhatatlan közeg áramlására alapoztuk, ahol a térfogati áramlás mérőszáma q = V1A! = V2A2.
Mivel
R2 = R1 + a tga,
-19···:···:.··..·· .·*.
• « ··· 4444
4*444444 • · 4 4 * 4 4a ·
Vi a következő alakban írható fel:
V1 = v2 (Rx+atga)2 = v2 — -Π Rl2+2Riatga+(atga)2
Rl2 J L R12 j
Ha V2-t bevisszük a zárójelbe és differenciálunk, akkor
dV d V22atga V2a2(tga)2
v2+ ---------- + ----
da da Ri Ri2 J
V22tga V22a(tga)2
= 0 + -- - + ------------- •
R1 Ri2 J
Ha a
0, akkor a harmadik kifejezés elhanyagolhatóvá válik, marad tehát dV (V2)tga da R^ így tehát kúpos átjáró esetén a longitudinális sebesség gradiens
dV 2V tga s 1
da R
alakban fejezhető ki, ahol a a kúp fél nyílásszögét jelöli, R annak a keresztmetszeti síknak a sugara, ahol a longitudinális sebességgradienst számoljuk, V pedig a keresztmetszetet kitöltő áramlás sebességének pillanatnyi értéke ugyanebben a síkban.
Bár a 17. ábra az érthetőség kedvéért 45°-os félszöget • ••· ···· ·« 94·· • 9 4 9 9 94 • <· ··· ···9 • · · 4 4 4 94 · ·· ··49 ábrázol, vegyünk reálisabb példaként 5°-os félszögű kúpot (tga=0,0875). A longitudinális sebességgradiens 2 mm-es sugárnál, ha az áramlási sebesség ott 22,9 mm/s, körülbelül
2-22,9-tg 5° ------------- = 2 s-1 lesz.
A további vizsgálatok kimutatták, hogy a szerszámvég hossza fontos tényező, amelyet figyelembe kell venni az alakítható extrudátumok előállítására szolgáló szerszám tervezésekor. Ha a szerszámvég túl rövid, akkor az extrudátumon enyhe törések jelentkezhetnek és rossz a mérettartás (például felületi repedések jelentkezhetnek). Ezek a felületi repedések korlátozzák az extrudátum húzhatóságát. Ha a szerszámvég túl hosszú, akkor az összetartó szakaszban kialakult szerkezet (irányítottság) részben megmaradhat, és megint csak a húzhatóság csökken. Ebből következik, hogy a szerszámvég hosszát minden extrudálandó polimerre külön-külön optimalizálni kell.
Az extrudátum menet közbeni megeresztése, közvetlenül a szerszám elhagyása után, általában hatékonynak mutatkozik az extrudátum nem kívánatos szerkezetének eltávolításában. A szerszám utáni megeresztés eredményesnek mutatkozik az alakítható nagyon nagy és ultranagy molekulatömegű polietilén előállításában akkor, ha megfelelően tervezett, szubkritikus longitudinális sebességgradiensű szerszámmal együtt alkalmazzuk, olyannal, amely a longitudinális sebességgradienst a
-21···« ···· ·· • · « · · · · · V·· ·«« · • · · « · · · · ·· ·» ·· ·· kritikus értéknél kisebb értéken tartja, valamint, ha megfelelő szerszámvég-hosszt választva részlegesen feloldjuk az extrudátumban a maradék feszültség-koncentrációkat.
Bizonyos speciális feltételek között, nevezetesen a szerszámvég hossz/átmérő arányának megfelelő megválasztásával lehetségessé válik a megeresztési lépés elhagyása, meghagyva a nagy arányú húzhatóságot.
Az alábbiakban a vizsgálati paramétereket összegezzük.
A szerszámok vizsgálatára hat kúpos-hengeres szerszámot készítünk alumíniumból, a szerszámok adatai a következők:
A kúpos rész fél szöge: 5°, 10°, 15°, 23°, 45°, 90°.
A szerszámvég hossz/átmérő aránya: 2-től mintegy 40-ig
A szerszámvég belső átmérője: 1,17 mm-től 3,26 mm-ig
Extrudálási arányok: 72; 39; 18; 9,2
Egy sor nagyon nagy és ultranagy molekulatömegű polietilént vizsgáltunk a nagy szakítószilárdságú és nagy moduluszú termékké való húzhatóság szempontjából. A vizsgált gyanták közül a Hoechst GUR412 és a Mitsui Hizex MIL145 típusúak tűntek különösen alkalmasnak az olvadékban való extrudálásra és az extrudálás utáni alakításra.
A fent tárgyalt nagyon nagy és ultranagy molekulatömegű polietilének viszkozitása nagyon nagy, 2MPa-s körülire becsülhető a Cox-Merz [3] szabály alkalmazásával. Ilyen nagyságrendű viszkozitás esetén a falakon fellépő nyírási feszültség (ha nincs csúszás) sokkal nagyobb, mint az olvadék szilárdsága, ezért az olvadék súlyos töréseket szenvedhet.
A fentiek miatt a kenés nélküli extrudálást kísérletileg
-22a gyakorlatban alkalmazhatatlannak találtuk. Úgy találtuk, hogy külső kenésre van szükség a polimer sima áramlásához, és ahhoz, hogy ránézésre sima polimer extrudátumot kapjunk.
A polimer olvadék külső kenését két módon vizsgáltuk. Az első módszer abban áll, hogy folyékony kenőanyagot injektálunk az olvadékáram felületére, mielőtt az belép az extrúziós szerszámba. A másik módszer szerint a kereskedelmi forgalomban kapható, Acuflow márkanevű kenőanyaggal elegyítjük a polimert extrudálás előtt. Mindkét megoldás csökkenti a nyomást, és lehetővé teszi a nagyon nagy és ultranagy molekulatömegű polietilén gyanták extrudálását.
Folyékony kenőanyag injektálásával az extrudálást a következőképpen végezzük:
Kenőanyag injektáló gyűrűt készítünk és az extrudáló vonalon közvetlenül a szerszám elé helyezzük be. Különböző kenőanyagokat használhatunk O-tól 80 ml/h adagolási sebességig, hogy a polimer olvadék áralását a szerszámban simává tegyük. Az alkalmazott kenőanyagok etilénglikol, glicerin vagy valamilyen szilikonolaj.
Valamennyi fenti kenőanyag csökkenti az extrudáláshoz szükséges nyomást. Némi fröcskölés és gőzkifúvás figyelhető meg az illékonyabb kenőanyagoknál.
A polimer gyanta és az Acuflow kenőanyag száraz keverésével az extrudálást a következőképpen végezzük:
Az Acuflow kenőanyagot a gyantához száraz állapotban elegyítjük. Az Acuflow kenőanyag koncentrációja kisebb, mint
7,5 tömeg%, általában 2,5 tömeg%. Az elegyítést nagy telje sítményű Gelimat keverőben végezzük, amelyet 225-275 g eleggyel töltünk fel. A keverés hőmérséklettartománya 95-105 °C, időtartama mintegy 1-4 perc.
Az Acuflow kenőanyaggal kezelt gyanta extrudálása általában hibátlan, sima extrudátumot eredményez. A szokásos nagy szögű extrúziós szerszámokkal előállított extrudátumok alakíthatósága általában 100%-nál kisebb nyúlásokra korlátozódik. Ha a szerszámban a longitudinális sebességgradiens a kritikus érték fele, akkor az extrudálás olyan extrudátumot hoz létre, amely 300%-tól 1000%-ig, vagy még annál is nagyobb mértékben húzható hidegen.
Polimer sebességi profil a szerszámvégben és kis mélységű extrúziós szerszámokban.
Ha a falon csúszást nem tételezünk fel, akkor a végeselem-módszerrel kalkulált nyomásesés legalább egy nagyságrenddel nagyobb, mint a kísérletileg meghatározható nyomás.
A végeselem-módszer felhasználható arra, hogy kiszámítsuk a tényleges csúszási sebességet a polimer-kenőanyag határfelületen. A tényleges csúszási sebesség úgy határozható meg, hogy több fiktív csúszási sebesség határfeltételre számítjuk ki a nyomásesést. A próbálkozásokkal és a csúszási sebesség határfeltétel hibáinak figyelembevételével a végeselem-módszerrel végzett számítás a kísérletileg észlelt nyomáseséshez illeszthető. Ebből a feltételből a csúszási sebesség ismert. A végeselem-módszer a tényleges csúszási sebességet a falon minden esetben az átlagsebesség 0,2%-án belülinek adja.
-24A kis mélységű extrúziós szerszámokban és a kapilláris szakaszban az áramlás a végeselem-módszer tanúsága szerint olyan, hogy lényegében kitölti a járatot.
A longitudinális sebességgradiens a szerszám méreteiből és a térfogati áramlási sebességből számítható, jó kenést és a járatot kitöltő áramlást feltételezve. A 6. ábrán a polimer olvadékra ható longitudinális sebességgradiens változását mutatjuk be, amint az olvadék áthalad egy 5° fél nyílásszögű kúpos-hengeres szerszámon.
A longitudinális sebességgradienst az óvadékban elsősorban a térfogati áramlási sebesség és a szerszám lokális nyílásszöge határozza meg.
A 7. ábrán az extrúziós szerszám fél nyílásszögének a hatását mutatjuk be a hidegen húzás során elérhető százalékos nyúlásra. Látható, hogy a szerszám szokatlanul kis nyílásszöge az extrudátum nagy nyúlását (vagyis rendkívüli alakíthatóságát) eredményezi.
A 8. ábrán a 7. ábrán látható szakadási nyúlás adatokat tüntetjük fel a nagyon nagy molekulatömegű polietilén olvadékra ható longitudinális sebességgradiens függvényében. Egyértelműen látható, hogy a longitudinális sebességgradiens erős hatással bír a Hizex MIL 145M extrudátum maximális szakadási nyúlására. Az extrudátum szakadási nyúlásában a mintegy 1,3 s_1 és mintegy 2,6 s-1 közötti longitudinális sebességgradiens tartományban jelentős növekedés észlelhető.
A 9. ábrán a longitudinális sebességgradiens hatása látható az extrudátum duzzadási arányára. A nagyobb duzzadási
-25arány a polimer nagyobb mértékű relaxációját jelzi a szerszámon át történő extrudálás után. Minél kisebb a longitudinális sebességgradiens, annál nagyobb a duzzadás a mintegy 4 s-1 alatti sebességgradiens értékekre.
A 11. ábrán egy minta DSC görbéje látható a 20 °C-180 °C hőmérséklettartományban. A görbe simának látszik, egy fő endotermával (endoterm folyamatnak a görbe lefutásában látható képével) a 136,6 °C hőmérsékletnél. Ha közelebbről megvizsgáljuk a görbét a 144 °C-160 °C hőmérséklettartományban, amint az a 12. ábrán látható, másodlagos endoterma indikációjával nem találkozunk. Ezt a mintát nagyon alakíthatónak találtuk, szobahőmérsékleten a szakítógép húzási határáig, mintegy 740% nyúlásig szakadás nélkül volt kihúzható.
Más képet mutat a 13. ábra. A 152 °C körüli hőmérséklettartományban egy kis endoterma látható, amely nyújtott láncú mikrofibrillás anyagot jelez. A 14. ábrán mutatjuk részletesebben a 144 °C-160 °C hőmérséklettartományt. Itt, a 14. ábrán a másodlagos endoterma kétségbevonhatatlanul látszik. Ez világos bizonyítéka annak, hogy jelen van egy kevés nyújtott láncú anyag. A nyújtott láncú anyag jelenléte drasztikusan csökkenti az extrudátum végső nyúlását, ennek a mintának a nyúlása csak 90,5±23,3% volt.
A 10. ábrán látható a szerszámvég hosszának a hatása, valamint a menet közbeni megeresztés hatása azon a helyen, ahol a polimer elhagyja a szerszámot. A szerszámvég hossz/átmérő aránya mintegy 6-tól 44-ig változik, miközben az átmérőt 3,26 mm értéken rögzítjük. Még megeresztés nélkül
-26is nagy a szakadási nyúlás mértéke a mintegy 16-35 hossz/átmérő arányokra. Feltételezhető, hogy a hossz/átmérő aránnyal egész 10-ig lemenve még mindig nagy értékeket kapunk a szakadási nyúlásra, anélkül, hogy megeresztésre szükség lenne.
A 10. ábrán a bal felső sarokban látható a menet közbeni megeresztés hatása a százalékos szakadási nyúlásra. Sajátosan a 10. ábrán az látható, hogy a menet közbeni megeresztés lényegesen megnöveli a szakadási nyúlás mértékét annál a mintánál, amely 5°-os fél nyílásszögű szerszámmal, hossz/átmérő = 6 aránynál készült. Ha a menet közbeni megeresztés közvetlenül akkor történik, amikor az extrudátum elhagyja a szerszámot, akkor a szakadási nyúlás értéke 240%-ról 740%-ra javul. A menet közbeni megeresztés nagyon hatékony megoldás arra, hogy a nagyon nagy és ultranagy molekulatömegű polietilének végső nyúlását megnöveljük.
A szerszámok tervezése szempontjából jelentős, hogy a számítógépes szimuláció kimutatta, hogy ahhoz, hogy a longitudinális sebességgradienst kis értéken, 1,5 s-1 vagy az alatti értéken tartsuk, az áramlási szögeknek kicsinek, az átmeneteknek pedig nagyon fokozatosnak kell lenniük. Ideális módon hiperbolikus szerszám biztosíthatná az alacsony és ugyanakkor állandó longitudinális sebességgradiens értéket, az ilyen szerszám azonban nehezen gyártható le. A hiperbolikus szerszám jól közelíthető négy különböző szögű összetartó szakasszal, mint a 18. ábrán látható. A 18. ábrán bemutatott szerszámot 20-50 kg/óra termék extrudálására terveztük, 3,175 mm-szer 76,2 mm-es szalag előállítására. Négy össze
-27tartó szakasza van, amelyek félszögei sorra 20°, 6°30', 2°30' és 0°45'. A számítógépes szimuláció 50 kg/óra áramlási sebességnél a longitudinális sebességgradiens maximumára 0,82 s-1 értéket adott, amely mintegy fele a választott
1,5 s-1 értéknek. Kisebb áramlási sebességeknél a longitudinális sebességgradiens nyilvánvalóan még kisebb.
Ami a 18. ábrát illeti, az egy 90 szerszámot ábrázol, amely úgy van kialakítva, hogy a szokásos módon egy hagyományos 92 extruderhez erősíthető a 94 felfogó eszközökkel. Mint látható, a 90 szerszám úgy készült, hogy egy 96 járata legyen, amelyben a keresztmetszet jobbra csökken. Közelebbről, a 96 járat tartalmaz egy 98 első szakaszt 40°0' teljes szöggel (20’0' fél szöggel), egy 100 második kúpos szakaszt 6°30' fél szöggel, egy 102 harmadik kúpos szakaszt 2°30' fél szöggel és egy 104 negyedik kúpos szakaszt 0°45' fél szöggel .
Ezen kívül a 18. ábra egy 108 szerszámvég-tömböt is ábrázol, amely úgy készült, hogy megfelelő 110 felerősítőkkel a 90 szerszám jobboldali végéhez erősíthető. A 108 szakasz eltávolíthatóvá tétele lehetővé teszi különböző hossz/átmérő arányú szerszámvégek vizsgálatát.
Bár a találmányt egylépéses húzási folyamat alkalmazásával ismertettük, a szakmában járatosak tisztában vannak vele, hogy az extrudátum többlépéses húzása előnyös lehet, különböző mértékű feszítést és különböző hőmérsékletmenetet alkalmazva az egyes szakaszokban.
Előnyös lehet továbbá az extrudátum meghúzását külön el • · ♦ 9
-28járásban végezni, amely eljárás nem az extrudálás folytatása.
A következőkben nagyon nagy és ultranagy molekulatömegű polietilén extrudátumok melegen történő húzására vonatkozó további vizsgálatainkat ismertetjük.
Hizex MIL 145M típusú polietilénnel (2,5% Acuflow kenőanyag tartalmú) végzett félüzemi extrudálási kísérletekben határozzuk meg az extruder optimális működési feltételeit az olyan ultranagy molekulatömegű polietilén extrudátum előállítása céljából, amely különlegesen jó húzhatósággal rendelkezik az olvadásponthoz közeli hőmérsékleteken. Az ultranagy molekulatömegű polietilént 155 °C hőmérsékleten extrudáljuk állandó sebességgradiensű (hiperbolikus alakú) szerszámon át, 5/1 extrúziós aránnyal. A sebességgradiens az adott feltételek mellett kisebb, mint 0,4 s-1. A kapott sima, hengeres extrudátum átmérője mintegy 4,5 mm.
Az extrudált rudat mintegy lm hosszúságú darabokra vágjuk, és vízszintesen rögzítjük egy kemencében, úgy, hogy a végük kis nyílásokon mindkét oldalon kinyúlik a kemencéből. Egyik végüket szorosan befogjuk egy nem mozgó felülethez, a másik, szabad végüket pedig egy Killion-féle szíjas húzókészülék (Killion Beit Puller) szíjaihoz erősítjük, miközben a középső szakaszuk stabil helyzetben, állandó hőmérsékletre egyenletesen melegíthető. A kemencében elhelyezkedő vizsgáló szakaszt egyensúlyi hőmérsékletig 20 percig 135 °C-on melegítjük, majd a húzókészülékkel meghúzzuk. A rúd melegített szakaszának hossza 0,15 m. A meghúzást a húzókészülék üzem• ·
-29behelyezésével indítjuk meg. A húzókészüléket 0,3 m/perctől 2,1 m/percig terjedő húzási sebességekre állítjuk be. Egyes kísérletekben a húzási sebességet a húzási próbák ideje alatt újra beállítjuk, csökkentve a húzási sebességet.
Azokban a próbasorozatokban, amelyekben a sebesség állandó, a húzási arány a 2,4 m/perc húzási sebességnél kapható 35-szörös húzási aránytól a lassúbb, 0,3 m/perc húzási sebességnél kaphtó 235-szörös húzási arányig változik. Minden mintát folyamatosan addig húzunk, amíg el nem szakad. Az elszakadásig eltelő idő a legnagyobb húzási sebességeknél 30 s, míg a legkisebb húzási sebességnél az elszakadásig eltelő idő 380 s.
Ezek a kísérletek mutatják azt a nagyon nagy alakíthatóságot, amely az ultranagy molekulatömegű polietilén extrudátummal elérhető, ha az extrudálást szubkritikus longitudinális sebességgel végezzük. Az ilyen extrudátumok meleg húzása a húzási sebességtől és a hőmérséklettől függően 200-szorosnál nagyobb húzási arányig lehetséges. Ilyen nagy húzási arányokkal nem találkozhatunk a szakirodalomban. Ez a nagy húzási arány fontos előfeltétele a polietilén nagyon nagy moduluszra történő ultrahúzásának.
Néhány ultranagy molekulatömegű polietilén gyantát állandó sebességgradiensű szerszámon 4,14 MPa-tól 20,7 MPa-ig terjedő szerszámnyomáson extrudálunk, majd adott esetben húzunk. A kristályosodott extrudátumot (4,5 mm átmérőjű rudat) Killion-féle szíjas húzókészülékkel húzzuk ki a szerszámból. Valamennyi gyanta 2,5% Acuflow kenőanyagot tartalmaz.
• ·
-30• · · ♦ ·«· «·· « « · ·· ··
Polietilén gyanta
Molekulatömeg, mg/mól Belső viszkozitás
Himont LF00459
5,25-5,75
Himont HB312CM
2,0 -3,2
Áramlási sebesség
DSM Stamylan UH210
1,7
23,5 g/mm2
DSM Stamylan UH410
6,7 g/mm2
A fenti ultranagy molekulatömegű polietiléneket állandó sebességgradiensű (hiperbolikus alakú) szerszámon 5/1 extrúziós aránnyal extrudáljuk a csiga 1 és 8 fordulat/perc közötti sebességével. A henger hőmérsékletét 200 °C-ra, a szerszám hőmérsékletét 120 °C és 150 °C közötti értékre állítjuk be. Ilyen körülmények között a sebességgradiens 0,05-0,4 s”l alatt van, az extruder fordulatszámától függően. A kristályosodott extrudátumot a szerszámból Killion-féle szíjas húzókészülékkel húzzuk. A húzási sebesség és az extrúziós sebesség viszonyát úgy definiáljuk, mint a húzókészülék sebességének és a szabad (nem húzott) extrudálás sebességének az arányát. A húzási sebesség és az extrúziós sebesség viszonyát 1-től (húzás nélküli eset) 2-ig változtatjuk. Az extrudált rúd lehúzása (átmérő csökkenése) a szerszám és a húzókészülék között jellemzően nagyobb, mint 1 és kisebb, mint 1,03, vagyis a tényleges csökkenés majdnem nulla.
Himont LF00459 anyaggal 145 °C és 155 °C közötti szerszámhőmérsékletnél sima extrudátumot kapunk. Az extruder
-31fordulatszámát 1 és 4 fordulat/perc között változtatjuk. A legnagyobb extrúziós sebesség 25,6 m/óra, a húzás és az extrudálás viszonyának 1,2 és 2,0 közötti értékeinél. Mind a DSM UH210, mind a DSM UH410 sima, jó minőségű extrudátumot eredményez 125 °C és 155 °C közötti szerszámhőmérsékletnél. Az extrudálás feltételei a húzási sebesség és az extrúziós sebesség 2,0 arányánál és 4 fordulat/perc fordulatszámnál optimálisak. A legnagyobb extrudálási sebesség 25,6 m/óra. A Himont HB312CM anyagból készülő extrudátumok durva felületűek és nem adnak kielégítő extrudátumot az adott feltételek mellett. Esetleg ennek a gyantának bizonyos adalékanyagai (talán a kalcium-sztearát) tehetők felelőssé ezért a viselkedésért.
Az extrudátumok molekuláris húzási aránya (zsugorodási teszt szerint) 3,9 és 5,2 között van az extrudálás körülményeitől függően, olyan szerszámot használva, amelyben az extrudálás felületi aránya 5. A 125 °C - 135 °C közötti szerszámhőmérsékleten kialakított extrudátumok viszonylag áttetszőek, olvadási átmenetük 3,3 °C-kal van a normális felett. A műszaki húzó feszültség szakadáskor 140-210 MPa az irányított polietilénre, az extruder szerszámhőmérsékletétől függően. (Az előállító erre az anyagra 40 MPa szakadási húzófeszültséget ad meg.) A Young modulusz megfelelő értékei 1,24-2,0 GPa. Egyértelmű, hogy a szerszám felületi aránya nagy mértékben befolyásolja a molekuláris húzási arányt és az extrudátum létrejövő mechanikai tulajdonságait. Nagyobb felületi arányú szerszám arányosan nagyobb húzási arányt és jobb mechanikai tulajdonságokat ad.
A találmány egy lehetséges megvalósítási módját ábrázoltuk a csatolt rajzokon és írtuk le a fenti szövegben. Szakember számára egyértelmű azonban, hogy ebben a találmány lényegétől való eltérés nélkül változtatások és módosítások eszközölhetők.

Claims (33)

  1. Szabadalmi igénypontok
    1. Eljárás nagy moduluszú termék előállítására, amely eljárás a következő lépéseket tartalmazza:
    a) nagy molekulatömegű műanyagnak az olvadáspontján vagy ahhoz közeli hőmérsékleten történő átpréselését egy olyan járaton (34), amelynek keresztmetszeti felülete a műanyag áramlásának előrehaladási irányában csökken, létrehozva így egy extrudátumot (42);
    b) a műanyag kenését, hogy olyan áramlás jöjjön létre a fenti járaton (34), amely azt lényegében kitölti.
    c) az extrudátum (42) deformálását olvadáspontján vagy ahhoz közeli hőmérsékleten, hogy irányított, deformált extrudátum jöjjön létre; valamint
    e) a deformált extrudátum gyors hűtését, hogy megőrződjék az irányítottság;
    azzal jellemezve, hogy, tekintetbe véve a járat alakját, a műanyag áramlásának sebességét olyan értékre állítjuk be, hogy a longitudinális sebességgradiens a járat hossziránya mentén egyetlen helyen se haladja meg a longitudinális sebességgradiens kritikus értékét, amely kritikus értéket úgy definiálunk, mint amely érték alatt az extrudátum csak korlátozottan tartalmaz molekuláris irányítottságot, létrehozva így egy olyan extrudátumot, amelynek molekuláris irányítottsága korlátozott.
  2. 2. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a járat (34) az áramlás irányába eső végén Összekötte tésben van egy szerszámvéggel (36), amelynek hossz/átmérő aránya mintegy 10 és mintegy 35 között van.
  3. 3. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az extrudátumot (42) egy megeresztési lépésnek tesszük ki deformálás előtt, amely megeresztés az anyag olvadáspontjához közeli hőmérsékleten történik.
  4. 4. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a longitudinális sebességgradiens a járat hossziránya mentén egyetlen helyen sem haladja meg a mintegy
    2,6 s_1 értéket.
  5. 5. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy műanyagként olyan polietilént alkalmazunk, amelynek átlagos molekulatömege mintegy 500 000 és mintegy 1 500 000 között van, és amelyben a kritikus longitudinális sebességgradiens lényegében 1,6 s_1.
  6. 6. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy műanyagként olyan polietilént alkalmazunk, amelynek átlagos molekulatömege mintegy 750 000 és mintegy
    1 000 000 között van, továbbá a b) lépés végrehajtása során mintegy 2,5% és 7,5% közötti mennyiségű Acuflow márkanevű kenőanyagot adunk a polietilénhez a polietilénnek a járaton történő átpréselése előtt.
  7. 7. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a járat egy szerszámban (90) helyezkedik el és kónuszos szakaszok sorából áll, amely szakaszok kúpszöge a műanyag áram előrehaladási irányában csökken.
  8. 8. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az extrudátum (42) deformálását hosszirányú húzással végezzük.
  9. 9. Az 5. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a járat az áramlás irányába eső végén összeköttetésben van egy szerszámvéggel (36), amelynek hossz/átmérő aránya mintegy 10 és mintegy 35 között van.
  10. 10. Az 5. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az extrudátumot (42) egy megeresztési lépésnek tesszük ki deformálás előtt, amely megeresztés az anyag olvadáspontjához közeli hőmérsékleten történik.
  11. 11. Az 5. vagy 10. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a longitudinális sebességgradiens a járat (34) hossziránya menti egyetlen helyen sem haladja meg a mintegy 1,3 s_1 értéket.
  12. 12. Az 5. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy műanyagként olyan polietilént alkalmazunk, amelynek átlagos molekulatömege mintegy 750 000 és mintegy
    1 000 000 között van, továbbá a b) lépés végrehajtása során mintegy 2,5% és 7,5% közötti mennyiségű Acuflow márkanevű kenőanyagot adunk a polietilénhez a polietilénnek a járaton történő átpréselése előtt.
  13. 13. A 12. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a járat egy szerszámban (90) helyezkedik el és kónuszos szakaszok sorából áll, amely szakaszok kúpszöge a műanyag áram előrehaladási irányában csökken.
    f t *
  14. 14. A 13. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az extrudátum (42) deformálását hosszirányú húzással végezzük.
  15. 15. Eljárás, amely a következő lépéseket tartalmazza:
    a) nagy molekulatömegű műanyagnak az olvadáspontján vagy ahhoz közeli hőmérsékleten történő átpréselését egy olyan járaton (34), amelynek keresztmetszeti felülete a műanyag áramlásának előrehaladási irányában csökken, létrehozva így egy extrudátumot (42);
    b) a műanyag kenését, hogy olyan áramlás jöjjön létre a fenti járaton (34) , amely azt lényegében kitölti, azzal jellemezve, hogy, tekintetbe véve a járat (34) alakját, a műanyag áramlásának sebességét olyan értékre állítjuk be, hogy a longitudinális sebességgradiens a járat hossziránya mentén egyetlen helyen se haladja meg a longitudinális sebességgradiens kritikus értékét, amely kritikus értéket úgy definiálunk, mint amely érték alatt az extrudátum (42) csak korlátozottan tartalmaz molekuláris irányítottságot, létrehozva így egy olyan extrudátumot (42), amelynek molekuláris irányítottsága korlátozott.
  16. 16. a 15. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a longitudinális sebességgradiens a járat (34) hossziránya menti egyetlen helyen sem haladja meg a mintegy
    1,3 s_1 értéket.
  17. 17. A 16. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy műanyagként olyan polietilént alkalmazunk, amelynek átlagos molekulatömege mintegy 500 000 és mintegy
    1 500 000 között van, és amelyben a kritikus longitudinális sebességgradiens mintegy 2,6 s-1.
  18. 18. A 17. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy műanyagként olyan polietilént alkalmazunk, amelynek átlagos molekulatömege mintegy 750 000 és mintegy
    1 000 000 között van, továbbá a b) lépés végrehajtása során mintegy 2,5% és 7,5% közötti mennyiségű Acuflow márkanevű kenőanyagot adunk a polietilénhez a polietilénnek a járaton történő átpréselése előtt.
  19. 19. A 15. vagy 18. igénypontok szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a járat (34) egy szerszámban (90) helyezkedik el és egymáshoz csatlakozó kónuszos szakaszok sorából áll, amely szakaszok kúpszöge a műanyag áram előrehaladási irányában csökken.
  20. 20. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy műanyagként olyan polietilént alkalmazunk, amelynek az átlagos molekulatömege mintegy 5 000 000 és mintegy 6 000 000 között van, és amelyben a kritikus longitudinális sebességgradiens kisebb, mint 0,4 s”1.
  21. 21. A 15. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy műanyagként olyan polietilént alkalmazunk, amelynek az átlagos molekulatömege mintegy 5 000 000 és mintegy 6 000 000 között van, és amelyben a kritikus longitudinális sebességgradiens kisebb, mint 0,4 s_1.
  22. 22. Eljárás nagy moduluszú extrudátum előállítására, amely eljárás a következő lépéseket tartalmazza:
    '· «... ,,
    a) nagy molekulatömegű műanyagnak egy szerszámban elhelyezkedő járaton történő átpréselését, amely szerszámnak van egy szerszámkijárata, és amely járat keresztmetszeti felülete a műanyag áram előrehaladási irányában csökken, létrehozva így egy extrudátumot a szerszámkijáratban;
    b) a műanyag kenését, hogy olyan áramlás jöjjön létre a szerszám járatán, amely azt lényegében kitölti;
    c) a műanyagnak a szerszám járatán át történő olyan sebességprofilú mozgatását, amelynek eredményeképpen sima, jó minőségű extrudátum jön létre;
    d) a szerszám hőmérsékletének olyan beállítását, amely a műanyagnak legalább részleges kristályosodását eredményezi a szerszámban az extrudálás előtt; valamint
    e) húzó erő alkalmazását a kristályosodott extrudátumra, amint az kilép a szerszámból, ezzel segítve az extrudálás folyamatát.
  23. 23. A 22. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a c) lépésben a műanyag mozgatását úgy végezzük, hogy lényegében konstans sebességgradiens jöjjön létre, amelynek nagysága nem haladja meg a mintegy 0,4 s-1 értéket.
  24. 24. A 22. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a szerszám hőmérséklete legalább a járatnak az áramlás irányába eső végéhez csatlakozó részen mintegy
    120 °C és mintegy 150 °C közé esik.
    • *
  25. 25. A 22. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a szerszám hőmérséklete a szerszám kijáratával szomszédos részen olyan, hogy azt a műanyagot, amely a szerszám kijáratával szomszédos, mintegy 125 °C és mintegy 135 °C közötti hőmérsékleten tartsa.
  26. 26. A 22. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a húzó erő akkora, hogy az extrudátumnak a szerszámbeli áramlás irányának megfelelő irányban olyan átmérőcsökkenését okozza, amelynek nagysága mintegy 1 és mintegy 1,03 között van.
  27. 27. A 22. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a műanyagnak a járaton történő átpréselését csigás extruderrel végezzük, amelybe a műanyagot betápláljuk, a kenést pedig 2,5% Acuflow márkanevű kenőanyagnak a műanyaghoz annak az extruderbe való betáplálása előti hozzáadásával végezzük.
  28. 28. A 22. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy műanyagként ultranagy molekulatömegű polietilént alkalmazunk, amelynek a molekulatömege mintegy 1 700 000 és mintegy 5 750 000 között van.
  29. 29. A 23. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a szerszám hőmérséklete legalább a szerszámkijárattal szomszédos részen mintegy 120 °C és mintegy 150 °C között van.
  30. 30. A 29. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a szerszám hőmérséklete a szerszámkijárattal szomszédos részen akkora, hogy azt a műanyagot, amely a szer számkijárattal szomszédos, mintegy 125 °C és mintegy 135 °C közötti hőmérsékleten tartsa.
  31. 31. A 30. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a húzó erő akkora, hogy az extrudátumnak a szerszámbeli áramlás irányának megfelelő irányban olyan átmérőcsökkenését okozza, amelynek nagysága mintegy 1 és mintegy 1,03 között van.
  32. 32. A 31. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a műanyagnak a járaton történő átpréselését csigás extruderrel végezzük, amelybe a műanyagot betápláljuk, a kenést pedig 2,5% Acuflow márkanevű kenőanyagnak a műanyaghoz annak az extruderbe való betáplálása előti hozzáadásával végezzük.
  33. 33. A 32. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy műanyagként ultranagy molekulatömegű polietilént alkalmazunk, amelynek a molekulatömege mintegy 1 700 000 és mintegy 5 750 000 között van.
HU9301788A 1990-12-20 1991-10-08 Process for the continous production of high modulus articles from high molecular weight plastics HUT65784A (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB909027699A GB9027699D0 (en) 1990-12-20 1990-12-20 Process for the continuous production of high modulus articles from polyethylene

Publications (2)

Publication Number Publication Date
HU9301788D0 HU9301788D0 (en) 1993-11-29
HUT65784A true HUT65784A (en) 1994-07-28

Family

ID=10687371

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
HU9301788A HUT65784A (en) 1990-12-20 1991-10-08 Process for the continous production of high modulus articles from high molecular weight plastics

Country Status (12)

Country Link
US (2) US5234652A (hu)
EP (1) EP0564457A1 (hu)
AU (1) AU8658491A (hu)
BR (1) BR9107255A (hu)
CA (1) CA2098503A1 (hu)
CZ (1) CZ121593A3 (hu)
FI (1) FI932850A (hu)
GB (1) GB9027699D0 (hu)
HU (1) HUT65784A (hu)
SK (1) SK64593A3 (hu)
WO (1) WO1992011125A1 (hu)
ZA (1) ZA9110084B (hu)

Families Citing this family (61)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB9027699D0 (en) * 1990-12-20 1991-02-13 Univ Toronto Process for the continuous production of high modulus articles from polyethylene
FI93865C (fi) * 1992-05-29 1995-06-12 Borealis Holding As Sulakehrätty luja polyeteenikuitu
DE4232988A1 (de) * 1992-10-01 1994-04-07 Hoechst Ag Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Extrudaten aus ultrahochmolekularem Polyethylen
GB9223781D0 (en) * 1992-11-13 1993-01-06 Woodhams Raymond T Cellulose reinforced oriented thermoplastic composites
BE1007045A3 (fr) * 1993-06-04 1995-02-28 Solvay Procede pour l'extrusion directe et en continu de structures tubulaires biorientees en polymeres cristallisables.
CA2127746A1 (en) * 1993-07-09 1995-01-10 Dedo Suwanda Continuous process for manufacturing crosslinked, oriented polyethylene products
WO1995005932A1 (en) * 1993-08-23 1995-03-02 Srp Industries Ltd. Process for producing thermoplastic products having oriented components
US5863480A (en) * 1994-08-29 1999-01-26 Srp Industries Ltd. Process for making a filler reinforced thermoplastic composites having biaxially oriented components
US6168626B1 (en) 1994-09-21 2001-01-02 Bmg Incorporated Ultra high molecular weight polyethylene molded article for artificial joints and method of preparing the same
AU3818395A (en) * 1994-11-02 1996-05-31 Horticulture And Food Research Institute Of New Zealand Limited, The Extrusion method
JP3431706B2 (ja) * 1994-12-16 2003-07-28 新日本石油化学株式会社 積層体・不織布または織布並びにそれらを用いた強化積層体
US6054086A (en) * 1995-03-24 2000-04-25 Nippon Petrochemicals Co., Ltd. Process of making high-strength yarns
SE521725C2 (sv) 1995-09-20 2003-12-02 Uponor Innovation Ab Ihålig produkt av termoplastmaterial samt sätt för extrudering av densamma
US5807516A (en) * 1995-10-13 1998-09-15 Westaim Technologies Inc. Process of making molecularly oriented polymer profiles
GB9522477D0 (en) * 1995-11-02 1996-01-03 Howmedica Method of improving the wear quality of ultra-high molecular weight polyethylene
US5695698A (en) * 1996-01-30 1997-12-09 Ajji; Abdellah Production of oriented plastics by roll-drawing
US6117924A (en) 1996-10-22 2000-09-12 Crane Plastics Company Limited Partnership Extrusion of synthetic wood material
NL1005294C2 (nl) * 1997-02-17 1998-08-18 Univ Eindhoven Tech Werkwijze voor het verwerken van polyetheen met een zeer hoog molecuulgewicht (UHMWPE) van ten minste 400.000 door verwarmen onder verhoogde druk en daarna afkoelen, aldus verkregen UHMWPE en een biomedische toepassing hiervan.
US5874034A (en) * 1997-04-14 1999-02-23 Xerox Corporation Swell reducing extrusion die
US6087571A (en) * 1998-02-19 2000-07-11 Legere Reeds Ltd. Oriented polymer reeds for musical instruments
US6210616B1 (en) * 1998-08-27 2001-04-03 Crf Technologies Group Ltd. Profile extrusion of thermoplastic composites with high filler content
US6245266B1 (en) 1999-03-15 2001-06-12 Sealed Air Corp. (Us) Method for making oriented polyethylene foam and foam produced thereby
WO2000059707A1 (de) * 1999-03-31 2000-10-12 Barmag Ag Vorrichtung zum extrudieren
US6235166B1 (en) 1999-06-08 2001-05-22 E-Cell Corporation Sealing means for electrically driven water purification units
AU5380600A (en) 1999-06-08 2000-12-28 E-Cell Corporation Sealing means for electrically driven water purification units and method of manufacturing thereof
DE19928870C2 (de) 1999-06-24 2003-10-02 Extrudex Kunststoffmaschinen G Einschnecken-Extruder
CA2287104A1 (en) 1999-07-19 2001-01-19 Karl Hermann Werner Gregori Decking assembly and decking kit with hold-down clip
AU2001250971A1 (en) * 2000-06-16 2002-01-02 Ronald S. Pole Perspiration absorbing items
US6747121B2 (en) 2001-09-05 2004-06-08 Synthes (Usa) Poly(L-lactide-co-glycolide) copolymers, methods for making and using same, and devices containing same
US20050035481A1 (en) * 2001-10-12 2005-02-17 Sanjay Rastogi Process to sinter ultra high molecular weight polyethylene
EP1308255A1 (en) * 2001-10-30 2003-05-07 Dsm N.V. Process for the manufacturing of a shaped part of ultra high molecular weight polyethylene and a fibre made with this process
US7238744B2 (en) * 2002-04-12 2007-07-03 Daramic, Inc. Ultrahigh molecular weight polyethylene articles and method of manufacture
DE10236045A1 (de) * 2002-08-06 2004-02-19 Röhm GmbH & Co. KG Niedrig orientierte thermoplastische Folien
US20040110853A1 (en) * 2002-08-20 2004-06-10 Wang Louis Chun Process for preparing molded porous articles and the porous articles prepared therefrom
CA2413467A1 (en) * 2002-11-29 2004-05-29 Ian Glenn Towe Spacer for electrically driven membrane process apparatus
ES2385983T3 (es) * 2003-03-17 2012-08-06 Tech-Wood International Ltd Método para fabricar un perfil de plástico reforzado
US7404884B2 (en) * 2003-04-25 2008-07-29 Siemens Water Technologies Holding Corp. Injection bonded articles and methods
US20050108983A1 (en) * 2003-05-30 2005-05-26 Peter Simko Reinforced composite structural members and methods of making the same
US7547405B2 (en) 2004-10-07 2009-06-16 Biomet Manufacturing Corp. Solid state deformation processing of crosslinked high molecular weight polymeric materials
US8262976B2 (en) 2004-10-07 2012-09-11 Biomet Manufacturing Corp. Solid state deformation processing of crosslinked high molecular weight polymeric materials
US7462318B2 (en) * 2004-10-07 2008-12-09 Biomet Manufacturing Corp. Crosslinked polymeric material with enhanced strength and process for manufacturing
US7344672B2 (en) * 2004-10-07 2008-03-18 Biomet Manufacturing Corp. Solid state deformation processing of crosslinked high molecular weight polymeric materials
US8074339B1 (en) 2004-11-22 2011-12-13 The Crane Group Companies Limited Methods of manufacturing a lattice having a distressed appearance
US20060242916A1 (en) * 2005-05-02 2006-11-02 Carney Timber Company Edge boards and related assemblies
US7538379B1 (en) * 2005-06-15 2009-05-26 Actel Corporation Non-volatile two-transistor programmable logic cell and array layout
EP1938948B1 (en) * 2005-09-02 2019-06-19 National University of Corporation Hiroshima University Process for producing polymer oriented crystal and method for determining critical elongation strain rate of polymer melt
US8167275B1 (en) 2005-11-30 2012-05-01 The Crane Group Companies Limited Rail system and method for assembly
US7803450B2 (en) * 2006-07-21 2010-09-28 Quadrant Epp Ag Production of UHMWPE sheet materials
US7736579B2 (en) * 2006-07-21 2010-06-15 Quadrant Epp Ag Production of UHMWPE sheet materials
US7758797B2 (en) * 2006-07-21 2010-07-20 Quadrant Epp Ag Production of UHMWPE sheet materials
US7758796B2 (en) * 2006-07-21 2010-07-20 Quadrant Epp Ag Production of UHMWPE sheet materials
WO2008057168A1 (en) * 2006-11-10 2008-05-15 Dow Global Technologies Inc. Substantially proportional drawing die for polymer compositions
US8460797B1 (en) 2006-12-29 2013-06-11 Timbertech Limited Capped component and method for forming
US8641959B2 (en) 2007-07-27 2014-02-04 Biomet Manufacturing, Llc Antioxidant doping of crosslinked polymers to form non-eluting bearing components
CN102438809A (zh) * 2009-03-09 2012-05-02 伊欧维新有限责任公司 空穴化的取向聚乙烯聚合物组合物
US9586370B2 (en) 2013-08-15 2017-03-07 Biomet Manufacturing, Llc Method for making ultra high molecular weight polyethylene
US20170066911A1 (en) * 2014-03-05 2017-03-09 Eidgenössische Technische Hochschule Zürich Polymer compositions and processing thereof
US10427345B2 (en) * 2014-05-07 2019-10-01 Massachusetts Institute Of Technology Continuous fabrication system and method for highly aligned polymer films
WO2017085632A1 (en) * 2015-11-17 2017-05-26 Reliance Industries Limited A process for continuous extrusion of a high molecular weight polymeric material
NL2023518B1 (en) 2019-07-17 2021-02-22 Tekalen Holding Verwaltungs Gmbh A method for continuously manufacturing UHMWPE products
WO2023194329A1 (en) * 2022-04-08 2023-10-12 Sabic Global Technologies B.V. Die assembly and process for pelletising ultra-high molecular weight polyethylenes.

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3382535A (en) * 1965-04-16 1968-05-14 Western Electric Co Minimum length extrusion die
US3925525A (en) * 1973-08-10 1975-12-09 Celanese Corp Spinning method
US4053270A (en) * 1976-01-29 1977-10-11 Research Corporation Apparatus for the extrusion of highly oriented polymeric materials
JPS57193319A (en) * 1981-05-23 1982-11-27 Asahi Chem Ind Co Ltd Manufacture of superhigh molecular weight polyethylene sheet
JPS59227420A (ja) * 1983-06-10 1984-12-20 Mitsui Petrochem Ind Ltd 超高分子量ポリオレフイン二軸延伸フイルム及びその製造方法
US4518552A (en) * 1983-11-09 1985-05-21 Mitsuboshi Belting Ltd. Method of producing accurately sized material of ultra high molecular weight polyethylene
GB8333032D0 (en) * 1983-12-10 1984-01-18 Bp Chem Int Ltd Orientated polyolefins
JPS60189420A (ja) * 1984-03-09 1985-09-26 Mitsui Petrochem Ind Ltd 超高分子量ポリエチレンの延伸物の製造方法
CA1216119A (en) * 1984-05-16 1987-01-06 Mitsui Chemicals, Incorporated Process for producing stretched article of ultrahigh- molecular weight polyethylene
JPS60245898A (ja) * 1984-05-22 1985-12-05 Mitsui Petrochem Ind Ltd 超高分子量ポリエチレン製フレキシブルチユ−ブ、溶融流動性の悪い熱可塑性樹脂製チユ−ブの製造方法及びその製造装置
EP0401942B1 (en) * 1985-01-29 1997-04-09 Mitsui Petrochemical Industries, Ltd. Whitened wire of ultra-high-molecular-weight polyethylene and production thereof
US4870136A (en) * 1985-11-30 1989-09-26 Mitsui Pertrochemical Industries, Ltd. Molecular oriented, silane-crosslinked ultra-high-molecular-weight polyethylene molded article and process for preparation thereof
JPS63265619A (ja) * 1986-12-19 1988-11-02 Toyobo Co Ltd ポリエチレン延伸フィラメントおよび延伸フィルムの製造方法
JPH0791343B2 (ja) * 1987-07-17 1995-10-04 三井石油化学工業株式会社 超高分子量ポリオレフイン変性物の製造方法
NL8801426A (nl) * 1988-06-03 1990-01-02 Stamicarbon Werkwijze en inrichting voor het vervaardigen van eindloze voorwerpen uit kunststof.
JPH0226915A (ja) * 1988-07-15 1990-01-29 Mitsui Petrochem Ind Ltd 超高分子量ポリオレフィン繊維の製造方法
DE3923139A1 (de) * 1989-07-13 1991-01-17 Akzo Gmbh Verfahren zur herstellung von polyaethylenfaeden durch schnellspinnen von ultra-hochmolekularem polyaethylen
GB9027699D0 (en) * 1990-12-20 1991-02-13 Univ Toronto Process for the continuous production of high modulus articles from polyethylene

Also Published As

Publication number Publication date
AU8658491A (en) 1992-07-22
CA2098503A1 (en) 1992-06-21
WO1992011125A1 (en) 1992-07-09
EP0564457A1 (en) 1993-10-13
HU9301788D0 (en) 1993-11-29
CZ121593A3 (en) 1994-02-16
BR9107255A (pt) 1994-03-22
US5399308A (en) 1995-03-21
US5234652A (en) 1993-08-10
FI932850A (fi) 1993-08-04
GB9027699D0 (en) 1991-02-13
FI932850A0 (fi) 1993-06-18
ZA9110084B (en) 1992-10-28
SK64593A3 (en) 1993-11-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
HUT65784A (en) Process for the continous production of high modulus articles from high molecular weight plastics
JPH0149611B2 (hu)
EP3034267B1 (en) Process with a die assembly having a cooled die land
CA2311178A1 (en) Extrusion aid combination
US20240260773A1 (en) Apparatus and methods for manufacturing biodegradable, compostable, drink straws from polyhydroxyalkanoate material
Van Hutten et al. The plastic deformation of ultra-high molecular weight polyethylene
JPH06198714A (ja) 超高分子量ポリエチレンより押出物を製造するための方法および装置
US3078139A (en) Process for producing polystyrene fibers
GB1592936A (en) High modulus filaments
Titomanlio et al. Capillary experiments of flow induced crystallization of HDPE
US4493747A (en) Method for insulating conductors with a crystalline plastic material
US3990829A (en) Oriented crystallization of polymers
Bigg et al. Warm hydrostatic extrusion of polyethylene
NZ241061A (en) Process for continuous production of oriented high modulus polyolefine
JP3118026B2 (ja) 超高分子量ポリエチレンチューブの製造方法およびその製造装置
JPS62104911A (ja) 超高分子量ポリエチレン延伸糸の製造方法及びその原糸の製造装置
Lee et al. Die drawing technology of high molecular weight polyethylene
US20230193518A1 (en) Ultra-fine denier uhmw pe fiber
Ariyama Spherulite deformation at low strains in uniaxially extended polypropylene
EP0289920A2 (de) Verfahren zur Herstellung hochsteifer und hochfester Extrudate aus teilkristallinen Thermoplasten
Oh et al. Theoretical analysis of the melt spinning process of poly (trimethylene terephthalate) fibers
Tate Extrusion and orientation of higher molecular weight polyethylenes.
WO1995017294A1 (en) Extrusion method for manufacturing orientated polymer products and a product manufactured according to the method
JPH058282A (ja) 超高分子量ポリエチレン異型パイプの製造方法および製造装置
JPH08226015A (ja) 高分子量ポリオレフィンの延伸方法及び装置

Legal Events

Date Code Title Description
DFD9 Temporary protection cancelled due to non-payment of fee