NL8203386A

NL8203386A - Werkwijze en inrichting voor het extruderen van thermoplastische samenstellingen.

Info

Publication number: NL8203386A
Application number: NL8203386A
Authority: NL
Original assignee: Cosden Technology
Priority date: 1981-09-01
Filing date: 1982-08-31
Publication date: 1983-04-05
Also published as: SE8204934L; GB2107844A; US4362482A; GB2107844B; IT8223073A0; IT1153186B; FR2511931A1; SE8204934D0; BE894215A; FR2511931B1; SE452433B; DE3232379A1

Description

ψ ' « w 4 s - 1 -

Werkwijze en inrichting voor het extruderen van thermoplastische samenstellingen.

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze en inrichting voor de extrusie van thermoplastische samenstellingen en meer in het bijzonder op een werkwijze en inrichting voor het extruderen van geschuimde thermo-5 plastische samenstellingen. De hier beschreven werkwijze en inrichting zijn bruikbaar voor het extruderen van samenstellingen, die een hoofdgedeelte bevatten van ten mxnste een thermoplastische hars, die of amorf of kristallijn van aard is. De werkwijze en inrichting zijn 10 gekenmerkt door verhoogde doorvoersnelheden en geextru-deerde produkten van hogere kwaliteit.

Bij het conventionele proces, dat wordt toege-past in de kunststofindustrie voor het extruderen van thermoplastische samenstellingen, wordt kogeltjes of tabletjes 15 van ten minste e§n thermoplastische hars en verschillende andere additieven ingevoerd in de toevoerzone van een schroefextrudeur. In de extrudeur worden- de thermoplastische hars en additieven verhit en gemengd voor het vormen van een nagenoeg homogene continue vloeibare samen-20 stelling, die dan door de schroef wordt gestuwd door een extrusievorm voor het voortbrengen van een produkt van gewenste vorm en afmetlngen.

Als de thermoplastische samenstelling gaat door de extrudeur, neemt de temperatuur ervan aanzienlijk toe 25 als gevolg van de gecorabineerde afschuif- en samendrukkende krachten, opgelegd aan het materiaal door de roterende extrudeurschroef. Voor een gegeven extrudeur varieert de grootte van de temperatuurtoename in overeenstemming met de rotatiesnelheid van de extrudeurschroef en de 30 afschuifeigenschappen van de speciale thermoplastische samenstelling, die wordt behandeld. Hoewel enig verhitten gewenst is en noodzakelijk voor het bereiken van een bevredigende extrusie, moet overmaat warmte worden ver-wijderd van het materiaal stroomafwaarts van de extrudeur, 35 teneinde de vorm en integriteit van het geextrudeerde produkt te behouden. Kenmerkend wordt dit gedaan door 8203386 λ a - 2 - het extrudaat te leiden over koelrollen of door koelvaten stroomafwaarts van de extrusievorm.

Aangezien de temperatuur van het extrudaat, dat uittreedt uit de extrusievorm, evenredig is aan de 5 rotatiesnelheid van de extrudeurschroef, wanneer wordt gewerkt onder standaard-condities (dat wil zeggen een toename in doorvoer vereist een hogere temperatuur), zijn conventionele extrusielijnen beperkt geweest voor wat betreft hun doorvoersnelheden door de capaciteit van de 10 koeluitrusting stroomafwaarts van de extrusievorm. Zelfs, wanneer de stroomafwaartse koelcapaciteit adequaat is, kan het extrudaat een thermische schok ondergaan, wanneer de temperatuur ervan te snel wordt gereduceerd over een breed temperatuurverschil·,. waardoor de mechanische 15 eigenschappen in nadelige zin worden beinvloed.

Bijzondere problemen komt men tegen bij de extrusie van geschuimde thermoplastische samenstellingen. Extrudeurs voor geschuimde thermoplastische samenstellingen worden kenmerkend bedreven bij hoge drukken teneinde 20 het blaasmiddel gecondenseerd te houden, totdat de samen- stelling uittreedt uit de extrusievorm. Indien de temperatuur van het geschuimde produkt, als het uittreedt uit de extrusievorm, aanzienlijk groter is dan die, vereist voor het bereiken van een bevredigende extrusie, zal het 25 blaasmiddel overexpanderen, wanneer de druk eenmaal wordt vrijgegeven, resulterende in celbreuk en het verlies van dimensionele stabiliteit en compositionele integriteit. Indien de temperatuur te laag is, zal de expansie onvolledig zijn met als gevolg onvoldoende dichtheidseigenschappen.

30 Voor sommige polymeren zoals polyetheen is het correcte temperatuurvenster slechts ongeveer + 1°C.

Verder is het probleem niet alleen het bereiken van een specifieke absolute temperatuur, maar uniformiteit van temperatuur. Indien er temperatuurgradienten bestaan 35 b'innen de polymeermassa, vindt een ongelijkmatig blazen plaats, hetgeen wederom de oorzaak is van gebroken cellen en slechte dichtheidswaarden. Bij hoge doorvoeren is de kans op temperatuurgradienten nog groter.

Daarom is het in samenhang met de extrusie van 40 schuimprodukten uitzonderlijk moeilijk om een verhoging 8203386 e > .-3- in doorvoer te bereiken voor een extrusielijn, terwijl tegelijk niet een achteruitgang wordt veroorzaakt in de fysische eigenschappen van dit resulterende produkt, zoals de grootte, uniformiteit en integriteit van de 5 cellen en de dichtheidswaarde van het geschuimde polymeer.

In toevoeging worden deze problemen nog toegespitst, wanneer, zoals vaak gewenst is, verschillende additieven zijn geincorporeerd in het geschuimde produkt, zoals bijv. een brandvertragingsmiddel.

10 Verschillende maatregelen zijn in het verleden genomen voor het oplossen van deze problemen. Zo is het bijv. gebruikelijk om twee separate extrudeurschroeven, die in serie verbonden zijn, te gebruiken. Zie in dilt verband bijv. het Amerikaanse octrooischrift 3.860.220.

Ψ 15 In deze configuratie dient de schroef van de tweede extrudenr uitsluitend als een transportschroef voor het transporteren van de thermoplastische samenstelling door de extrudeur, die met een mantel bekleed is en wordt gekoeld met een ciraulerend koelmedinm. Het gebruik van een 20 tweede extrudeur in deze hoedanigheid is evenwel gebleken zeer. duur te zijn, zowel vanuit uitrustings- als energetisch·'. standpunt gezien, en een onefficlentd methode voor het koelen van een geschuimd materiaal. Temperatuurgradienten worden daadwerkelijk voortgebracht in een dergelijke 25 tweede schroef, aangezien warmte wordt gegenereerd bij de schroef, terwijl het koelen wordt aangelegd vanaf de buitenzijde. Verder worden er in verband met de hoge drukken, gebruikt bij schuimextrusie, vaak problemen ontmoet met de achter-afdichtingen van de tweede extrudeurschroef.

30 Een tekortschieten van de achter-afdichtingen kan resulteren in schade aan de tandwielkast ten gevolge van het ont-snappende polymeer, alsook ongewenste lekkage van het blaasmiddel.

Een andere oplossing is het verlagen van de rotatie-35 snelheld van de extrudeurschroef; deze maatregel is evenwel duidelijk in tegenstelling met de verhoging van de extrusielijndoorvoer.

Andere maatregelen hebben omvat de opname van koelinrichtingen in het stroomafwaartse deel van de 40 extrudeur (zie bijv. de Amerikaanse octrooischriften 8203386 ί ΐ - 4 - 3.385.917, 3.151.192, 3.444.283 en 3.658.973, en het Britse octrooischrift 2.003.080) of in samenhang met de extrusie-vorm zelf (zie bijv. de Amerikaanse octrooischriften 3.393.427 en 4.088.434 en het Russische octrooischrift 5 592.610). Deze vormeenheden zijn zeer kostbaar om mee te beginnen en zelfs nog kostbaarder om op deze wijze te inodificeren. Verder zijn zij geen effectieve warmte-wisselingselementen en bijgevolg laten zij geen aanzienlijke toename is doorvoer toe.

¾ 10 Het is ook mogelijk om de hoeveelheid koelcapaciteit stroomafwaarts van de extrusievorm te verhogen. Zie bijv. het Amerikaanse octrooischrift 3.764.642. Dit geeft evenwel aanleiding tot het probleem van thermische shock, zoals bovengenoemd, en bovendien is de meest essentiele koeling 15 veelal stroomopwaarts van de vormopening vereist teneinde er voor te zorgen, dat de hars kan worden geextrudeerd binnen een bepaald vereist temperatuurgebied. Dit is essentieel in het geval van schuimextrusie.

Andere pogingen zijn gedaan om enig soort koel-20 inrichting tussen te plaatsen tussen de extrudeur en de extrusievorm. Zie bijv. de Amerikaanse octrooischriften 3.310.617, 3.275.731, 3.751.377, 3.588.955, 3.827.841 en 3.830.901. Deze pogingen hebben inderdaad de totale warmtewisselings- of koelcapaciteit van de extrusielijn 25 verhoogd; evenwel zijn zij niet succesvol geweest bij het oplossen van het probleem van de uniformiteit in temperatuur, zoals bijv. blijkt uit de noodzaak om een extra menginrichting te incorporeren stroomafwaarts van de warmtewisselings- of koelinrichting, zie bijv. Amerikaans 30 octrooischrift 3.588.955, fig. 3. Hoewel enige toename in doorvoer is bereikt (zie bijv. het Amerikaanse octrooischrift 3.827.841) door deze eerdere maatregelen, is het verder niet mogelijk geweest om dergelijke ver-hogingen te verkrijgen boven een bepaald niveau, terwijl 35 tegelijk een geschuimd produkt werd verkregen met de gewenste fysische eigenschappen.

Er bestaat derhalve behoefte aan een extrusieproces voor thermoplastische saraenstellingen, dat tegelijk een verhoogde doorvoer mogelijk maakt door de extrudeur en 40 niet resulteert in achteruitgang van de fysische eigen- 8203386 - 5 - * > schappen van het geextrudeerde produkt. In het bijzonder is een proces nodig, dat de extrusie mogelijk maakt van ge-schuimde thermoplastische samenstellingen bij verhoogde produktiesnelheden met uitstekende fysische eigenschappen, 5 bij voorkeur door middel van een extrudeur, die slechts €£n enkele schroef gebruikt.

Het is daarom een doel van de uitvinding om een verbeterde werkwijze en inrichting te verschaffen voor het extruderen van thermoplastische harsmaterialen.

10' Het is tevens een doel van de uitvinding om een zodanige werkwijze en inrichting te verschaffen, welke aanzienlijk verhoogde doorvoeren van harsmateriaal mogelijk maken door de extrusielijn, bij voorkeur onder toepassing van een enkelvoudige schroeftype extrudeur.

15 Een verder doel van de uitvinding is gelegen in het verschaffen van een werkwijze en inrichting, welke niet alleen een verhoogde doorvoer in materiaal mogelijk maken, maar tevens de produktie van geextrudeerde produkten met uitstekende fysische eigenschappen.

20 Het is een bijzonder doel van de uitvinding om een verbeterde werkwijze en inrichting te verschaffen voor het extruderen van geschuimde thermoplastische harsmaterialen, in het bijzonder die, welke de nauwkeurige temperatuur-regeling en uniformiteit in temperatuur vereisen.

25 Een ander doel van de uitvinding is het verschaffen van een werkwijze en inrichting, die aanzienlijk verhoogde doorvoeren mogelijk maken van geschuimd thermoplastisch materiaal zonder achteruitgang van de fysische eigenschappen van het geschuimde produkt, zoals celgrootte, celuniformi-30 teit, dichtheid, scheurbestendigheid en dergelijke.

Het is nog een ander doel van de uitvinding om een werkwijze en inrichting te verschaffen voor het extruderen van geschuimd thermoplastisch materiaal, dat belang-rijke hoeveelheden additieven bevat, zoals vlamvertragende 35 additieven.

Teneinde de hierboven gegeven doeleinden te bereiken, wordt er volgens edn aspect van de uitvinding een werkwijze verschaft voor het extruderen van thermoplastische harsachtige samenstellingen, omvattende de stappen van het 40 heet plastificeren van de thermoplastische harssamenstelling 8203386 - 6 - in een extrudeur en deze te transporteren in een extrusie-inrichting, het koelen van de heet geplasticifeerde thermoplastische harssamenstelling, die uittreedt uit de extrudeur, tot een uniforme temperatuur, gewenst voor 5 extrusie door een extrusievorm, de koelstap omvattende het transporteren van de heet geplastificeerde thermoplas-tische harssamenstelling door ten minste §dn gesloten stroomweg in een koelinrichting, het laten circuleren van een koelmedium rond de gehele omtrek van elk van de 10 harsstroomwegen en het handhaven van een hydraulische balans tussen de inlaat en de uitlaat van de koelinrichting over de gehele dwarsdoorsnede van elk van de harsstroomwegen; en het extruderen van de gekoelde thermoplastische harssamenstelling door een extrusievorm, omvattende een vorm-15 opening en geplaatst stroomafwaarts van de koelinrichting.

In het geval, dat geschuimde artikelen worden geproduceerd, omvat de werkwijze verder de stap van het injecteren van een blaasmiddel in de harssamenstelling gedurende de stap van het heet plastificeren.

20 Volgens een ander aspect van de uitvinding wordt een apparaat verschaft voor het extruderen van thermoplastische harssamenstellingen, omvattende een extrudeur voor het heet plastificeren van de thermoplastische harssamenstelling en het doorvoeren ervan in een extrusierichting; 25 middelen, geplaatst stroomafwaarts van de extrudeur, voor het koelen van hete geplastificeerde thermoplastische harssamenstelling die uittreedt uit de extrudeur tot een uniforme temperatuur, gewenst voor extrusie door een extrusievorm, waarbij dit koelmiddel ten minste ddn inge-30 sloten stroomweg heeft voor het transporteren van de warm-geplastificeerde thermoplastische harssamenstelling van de inlaat van het koelmiddel naar de uitlaat van het koelmiddel, middelen voor het circuleren van een koelmedium rond het gehele oppervlak en elk van de harsstroomwegen, 35 en middelen voor het handhaven van een hydraulische balans tussen de inlaat en de uitlaat van het koelmedium over de gehele dwarsdoorsnede van elk van de harsstroomwegen; en een extrusievorm, omvattende een vormopening en geplaatst stroomafwaarts van het koelmiddel en in verbinding met de 40 uitlaat van het koelmiddel voor het ontvangen van gekoelde, 8203386 ' - 7 - warm-geplastificeerde thermoplastische harssamenstelling daarvan voor extrusie door de vormopening. Bij voorkeur heeft de extrudeur slechts een enkele extrudeurschroef en middelen voor het invoeren van een blaasmiddel in de 5 warm-geplastificeerde thermoplastische harssamenstelling, aanwezig in de extrudeur, teneinde een geschuimd produkt voort te brengen.

Bij Sen uitvoering van de uitvinding bevat het koelmiddel een nagenoeg cilindrisch vat met drie algemeen 10 concentrisch aangebrachte axiale doorgangen, waarin de opgesloten stroomweg de middelste doorgang vormt, en waarin de koelmiddel-circulerende middelen de binnen-en buitendoorgangen vormen. In deze uitvoering omvatten de hydraulische balans in stand houdende middelen, een 15 aantal eerste aperturen, gelijkmatig op afstand geplaatst over de omtrek van het inlaateinde van de middelste doorgang, en een aantal tweede aperturen, op gelijkmatige onderlinge afstand geplaatst rond de omtrek van het uitlaateinde van de middelste doorgang, waarbij de tweede 20 aperturen met betrekking tot de eerste aperturen zodanig zijn gedimensioneerd, dat de hydraulische balans wordt in stand gehouden.

In een andere uitvoering van de uitvinding omvat het koelmiddel een mantelorgaan, bedoeld voor het laten 25 circuleren van een koelmedium daarin, en een aantal buizen, geplaatst in het mantelorgaan voor het bepalen . van een aantal van de gesloten stroomwegen voor het transporteren van de heet-geplastificeerde thermoplastische harssamenstelling. In deze uitvoering omvatten de middelen 30 voor het in stand houden van de hydraulische balans een opening van gereduceerde grootte, aangebracht in het stroomopwaartse einde van elk van de buizen. De openingen hebben elk een grootte gedefinieerd door de betrekking

Buislengte...... . Openinglengte = . minste onCTeveer 25*1 35 Buisdiameter ' Openingdiameter ^ ' ' bij voorkeur ongeveer 40:1 tot 100:1 en bij hoogste voorkeur ten minste ongeveer 50:1.

8203386 - 8 -

Verdere doeleinden, kenmerken en voordelen van de uitvinding zullen nader worden toegelicht aan de hand van de gedetailleerde beschrijving van voorkeursuitvoe-ringen onder verwijzing naar de tekening. In de tekening 5 toont, resp. tonen: fig. 1A en IB veneenvoudigde aanzichten in perspec-tief van twee types van een te beschrijven inrichting voor het extruderen van geschuimde thermoplastische samen-stellingen/ ¾ 10 fig. 2 een vergroot zijaanzicht in lengtedoorsnede van een koelmiddel bruikbaar bij de werkwijze volgens de uitvinding, genomen volgens II-II van fig. 1, fig. 3 een vergroot zijaanzicht in dwarsdoorsnede van het koelmiddel, getoond in fig. 2, genomen volgens 15 III-III van fig. 1, fig. 4 een vergroot zijaanzicht van een voorkeurs-inlaatmondstukorgaan voor het koelmiddel, getoond in . de fig. 1-3, fig. 5 een vergroot zijaanzicht van een voorkeurs-20 uitlaatmondstukorgaan voor het koelmiddel, getoond in fig. 1-3, fig. 6 een vergroot zijaanzicht in lengtedoorsnede van een alternatieve uitvoering van een koelmiddel, bruikbaar bij de werkwijze van de uitvinding, omvattende een 25 extrusievorm, in verbinding met en integraal bevestigd aan het afgelegen einde daarvan, fig. 7 een longitudinaal zijaanzicht van een aridere uitvoering van het koelmiddel voor toepassing bij de werkwijze volgens de uitvinding, 30 fig. 8 een zijaanzicht in lengtedoorsnede van het buismantelgedeelte van het koelmiddel, getoond in fig. 7, fig. 9 een tranversaal zijaanzicht van het inlaat-einde van het koelmiddel, getoond in fig. 7, fig. 10 een transversaal zijaanzicht van het inlaat-35 einde van het buismantelgedeelte van een koelmiddel van het type, getoond in fig. 7, fig. 11 een transversaal zijaanzicht van het uitlaat-einde van het koelmiddel getoond in fig. 7, fig. 12 een transversaal zijaanzicht van het 40 uitlaateinde van het buismantelgedeelte van een koel- 8203386 - 9 - middel van het type, getoond in fig.7, fig. 13 een vergroot zijaanzicht in doorsnee van het inlaatklepsamenstel van het koelmiddel, getoond in fig. 7, en 5 fig. 14 een gexsoleerd transversaal zijaanzicht van een tussenplaat, die kan worden gebruikt in den uitvoering van het koelmiddel van het type, getoond in fig. 7.

In fig. 1A is een vereenvoudigd aanzicht in perspec-10 tief getoond van een extrusie-apparaat, dat'gebruikt kan worden voor het extruderen van thermoplastisch vel-materiaal volgens de werkwijze van de uitvinding.

Kogeltjes of tabletjes van ten minste ddn extrudeerbare thermoplastische hars, samen met andere faeultatieve 15 ingredienten, die zonder enige beperking smeermiddelen, kleurmiddelen, brandvertragers, ultraviolet-licht-stabilisatoren, en dergelijke, omvatten, worden gemengd, geplaatst in een toevocrinrichting, en vervolgens via de toevoerpoort 26 geleverd aan extrudeur 10.

20 Bevredigende thermoplastische harsen, te gebruiken bij het proces volgens de uitvinding, zijn gekozen uit de groep, bestaande uit zowel kristallijne of amorfe polymeren. Preferente thermoplastische harsen, te gebruiken in de onderhavige werkwijze, omvatten bijv.

25 polystyreen, polyvinylchloride, acrylonitril-butadieen-styreen, polyetheen, polypropeen, polyesters zoals tereftalaten, en dergelijke. De vakman zal begrijpen, dat diverse andere copolymeren en terpolymeren van de bovengenoemde kristallijne en amorfe polymeren eveneens 30 kunnen worden gebruikt voor het maken van de onderhavige samenstellingen.

De extrudeur 10 is een conventionele motor-aangedreven ^entraps-schroefextrudeur, die commercieel verkrijgbaar is en de vakman bekend. Zoals getoond in fig. 1A, die gedeel-35 telijk is opengesneden, omvat de extrudeur 10 kenmerkend het huis 24, waarin de extrudeurschroef 22 is opgesteld op een zodanige wijze, dat de extrudeurschroef 22 roteerbaar is rond zijn lengte-as. Als de thermoplastische samen-stelling zich verplaatst van de toevoerpoort 26 langs 40 de extrudeurschroef 22 worden de componenten -daarvan 8203386 - 10 - verder gemengd en vermengd, en onderworpen aan afschuiving en samendrukkende krachten, die er toe leiden, dat de samenstelling wordt verhit, waarbij het wordt gevormd in een nagenoeg homogene, continue vloeibare massa. Het 5 huis 24 van de extrudeur 10 wordt algemeen voorverhit teneinde te voorkomen, dat de thermoplastische samen-stelling aan zijn binnenwand kleeft. Als de continue, vloeibare thermoplastische samenstelling het stroomafwaartse einde van de extrudeurschroef 22 bereikt, wordt het 10 door de extrudeurduitlaatpoort 18 in het koelmiddel 12 gestuwd.

In het koelmiddel 12 wordt warmte overgedragen van de thermoplastische samenstelling aan een circulerend koelmedium, dat het koelmiddel 12 binnentreedt door 15 eerste en tweede koelmediuminlaatpijpen resp. 82, 84, en uittreedt door de koelmediumuitlaatpijp 86. Hoewel de exacte mechanische configuratie van het speciale koelmiddel, dat wordt gebruikt bij de werkwijze van de uitvinding, niet kritisch is, is een preferent koelmiddel, dat 20 bevredigend is gebleken voor gebruik bij de werkwijze volgens de uitvinding, getoond in fig. 2, welke een vergroot longitudinaal zijaanzicht in doorsnede geeft, genomen volgens II-II van fig. 1. Dit voorkeurskoelmiddel en andere zullen in het onderstaande in meer detail •25 besproken worden.

Zoals te zien is in fig.lA, waar opnieuw naar zij verwezen, is de koelmiddeluitlaatpoort 20 verbonden met en in communicatie met de extrusievorminlaatpoort 90. Zodoende wordt de gekoelde thermoplastische samenstelling, 30 die uittreedt uit de koelmiddeluitlaatpoort 20, gericht door de extrusievorminlaatpoort 90, teneinde een dunne planaire laag extrudaat 97 te geven. In afhankelijkheid van de grootte en vorm van de apertuur in de speciale extrusievorm, die gebruikt wordt, kunnen de vorm en 35 afmetingen van het extrudaat in ruime zin varieren.

Aangezien het extrudaat kfenmerkend in plastic toestand verkeert als het uittreedt uit de extrusievorm 98, is extra stroomafwaartse koeling door middel van koelrollen, waterbaden, luchtstralen, of dergelijke algemeen vereist 40 voorafgaand aan het verdere behandelen.

8203385 - 11 -

Fig. IB geeft een vereenvoudigd aanzicht in perspec-tief van een apparaat, dat te gebruiken is voor het produceren van geschuimde thermoplastische samenstellingen volgens een andere voorkeursuitvoering van de werkwijze 5 van de uitvinding. In fig. IB valt te zien, dat het aldaar getoonde apparaat in de meeste opzichten indentiek is aan dat, getoond in fig. 1A. Overeenkomstige elementen zijn aangegeven met hetzelfde verwijzingscijfer in elke figuur. In fig. IB is evenwel een blaasmiddelinlaatpoort 28 aange-10 bracht in extrudeur 10, waar doorheen een blaasmiddel of een raengsel van blaasmiddelen wordt ingevoerd voor ver-menging met de polymeersamenstelling in de extrudeur op bekende wijze. Wanneer er geschuimde produkten worden geproduceerd, wordt kenmerkend tevens een nucleeringsmiddel 15 toegevoegd aan de extrudeur-invoertrechter 26 samen met de polymeerpellets.

Preferente thermoplastische harsen te gebruiken bij het beschreven proces voor het maken van geschuimde thermoplastische samenstellingen, zijn polyalkenen, in het 20 bijzonder polyetheen en polypropeen van lage dichtheid, en verder polystyreen. Het zal de vakman duidelijk zijn, dat diverse andere copolymeren en terpolymeren van de bovengenoemde kristallijne en amorfe polymeren eveneens kunnen worden gebruikt bij de werkwijze van de uitvinding.

25 Bevredigende nucleatoren, te gebruiken in de werk wijze volgens de uitvinding, omvatten talk, metaalpoeders, pigmenten, of andere overeenkomstige poederachtige materialen, waarvan de deeltjes dienst kunnen doen als kernen, waarop de kleine druppeltjes blaasmiddel kunnen 30 condenseren, als dit in de extrudeur wordt geinjecteerd.

De deeltjesgrootte van het nucleatormateriaal moet uitzonderlijk klein zijn, en moet bij voorkeur niet groter zijn dan 43 micron. Er dient tevens te worden opgemerkt, dat andere poedervormige componenten, waaronder bijv.

35 smeermiddelen, brandvertragingsmiddelen, en dergelijke, indien aanwezig in de thermoplastische samenstelling, eveneens in enige mate kunnen funktioneren als nucleatoren gedurende het extrusieproces.

Bevredigende smeermiddelen, te gebruiken bij de 40 werkwijze volgens de uitvinding omvatten zonder enige 8203386 - 12 - . i beperking elk van de poedervormige smeermiddelen, die gewoonlijk worden gebruikt voor overeenkomstige toepassingen in de kunststofIndustrie. Een preferent smeermiddel

bestaat uit een mengsel van calciumstearaat en Acrowax C

5 (een poederachtige synthetische was, vervaardicjd door

Glyco Chemicals, Inc. van Greenwich, Connecticut), dat wordt aangenomen een 2,2-bis-stearamide te zijn. In sommige gevallen kan de smeerbaarheid, bereikt door gebruik van synthetische wassen alleen zo groot zijn, * 10 dat de cel-tot-cel smelting in het eindprodukt in nadelige zin wordt beinvloed. Door een mengsel van een ander poedervormig smeermiddel zoals calciumstearaat te gebruiken in combinatie met de synthetische was, kan deze tendens met succes onder controle worden gehouden.

15 In toevoeging aan het voorgaande kan de samenstel- ling, gegeven aan de toevoerpoort 26 van extrudeur 10 tevens andere facultatieve ingredienten bevatten, waaronder zonder daartoe beperkt te zijn, rubberachtige materialen, ionomere harsen, kleurmiddelen, ultraviolet-lichtstabili-20 satoren, en dergelijke. Wanneer de samenstelling wordt getransporteerd door de roterende extrudeurschroef door extrudeur 10, worden de componenten ervan verder gemengd en vermengd, en de kunststof- en rubbercomponehten worden onderworpen aan afschuiving en samendrukkende krachten, 25 die er toe leiden dat de samenstelling wordt verhit, waarbij het tot een nagenoeg continue, vloeibare massa wordt gevormd. Als de samenstelling voortgaat door het huis van extrudeur 100, wordt blaasmiddel geinjecteerd in het huis door de blaasmiddelinlaatpoort 28 onder 30 hoge druk, zoals bijv. 350 kg/cm^ (34,475 MPa). Eenmaal binnen de extrudeur 10 gekomen, wordt het blaasmiddel gemengd met de thermoplastische samenstelling, en geconden-seerd rond de nucleatordeeltjes, die daarin aanwezig zijn. Deze condensatie wordt versterkt door het feit, dat de 35 nucleatordeeltjes, die zeer fijn zijn, niet worden afgescho-ven door de werking van de extrudeurschroef, en koeler blijven dan het omringende materiaal.

Bevredigende blaasmiddelen, te gebruiken bij de werkwijze van de uitvinding, omvatten bijv. methylchloride, 40 kooldioxyde, ammoniak, lucht, n-pentaan, isopentaan, 8203386 - 13 - fluorkoolstoffen, en mengsels daarvan. Bijzonder goede resultaten zijn verkregen door gebruik te maken van een hoofdgedeelte van een minder vluchtig blaasmiddel samen met een kleine hoeveelheid blaasmiddel met 5 een hogere vluchtigheid. Bij het uittreden uit de extrusievorm zal de meer vluchtige component snel ex-panderen, waardoor de celgrootte wordt verhoogd zonder dat de celwand wordt gebroken. Vervolgens zal, wanneer de geschuimde thermoplastische samenstelling begint 10 te koelen, de zwaardere blaasmiddelcomponent aanzienlijk bijdragen bij het voorkomen van ongewenst celkrimpen of ineenvallen.

Als de samenstelling de rotatieschroef afloopt voorbij de blaasmiddelinlaatpoort 28 door extrudeur 10, 15 wordt zij verder vermengd voor het vormen van een nagenoeg homogene, continue vloeibare massa, waarbij het blaasmiddel is gecondenseerd op het nucleator-materiaal, dat daarin verdeeld is. Bij het bereiken van de extrudeuruitlaatpoort 18 wordt de thermoplas-20 tische samenstelling in het koelmiddel 12 gestuwd, waarin hitte wordt overgedragen van de thermoplastische samenstelling naar een circulerend koelmedium op dezelfde wijze, als boven beschreven in samenhang met fig. 1A. Na het uittreden uit koelmiddel 12, wordt de 25 thermoplastische samenstelling door de ringvormige opening 100 van de extrusievorm 98 gestuwd, waarna zij snel expandeert. De expansie van het extrudaat 102 treedt op, aangezien de uitwendige druk is gereduceerd tot atmosferisch niveau bij het uittreden uit de 30 extrusievorm 98, waardoor het blaasmiddel in staat gesteld wordt om te expanderen rond elk nucleatordeeltje, waardoor de afzonderlijke cellen worden gevormd.

Hoewel het extrudaat 102 in fig. IB is getoond als een geschuimde thermoplastische buis, zal het duide-35 lijk zijn, dat de vorm en afmeting van het extrudaat 102 aanzienlijk kunnen worden gevarieerd door ver-vanging door een verschillende extrusievorm.

Fig. 2 is een vergroot zijaanzicht in lengte- 8203386 - 14 - doorsnede van een uitvoering van koelmiddel 12 volgens de uitvinding, genOmen volgens II-II van fig. lA.Dit koelmiddel 12 bevat bij voorkeur een drie kamers bevattend, nagenoeg cilindrisch vat, in staat om warmte over te 5 dragen van een thermoplastische samenstelling, die wordt ontvangen via koelmiddelinlaatpoort 16 van koelmiddel 12 vanuit uitlaatpoort 18 van de extrudeur 10, getoond in fig. 1. Meer in het bijzonder bevat het koelmiddel 12 bij voorkeur drie concentrisch en coaxiaal opgestelde 10 vaten, aangegeven in fig. 2 als buitenvat .30, middenvat 32 en binnenvat 34. De drie vaten zijn nagenoeg cilindrisch van vorm met ringvormige dwarsdoorsneden, zoals getoond in fig. 3, welke een zijaanzicht in dwarsdoorsnede is, genomen volgens III-III .van fig. lA.De lengtes en diameters 15 van de vaten zijn "bij voorkeur zodanig gekozen, dat de binnenwand 42 van .het buitenvat 30 en de buitenwand 44 van het*-middenvat 32 op alle punten equidistant zijn. . Hoewel er geen enkele is getoond in fig. 2, zal het de vakman duidelijk zijn, dat positioneringspennen kunnen 20 worden gebruikt waar nodig om te helpen bij het handhaven van de orientatie van de vaten. De exacte onderlinge afstand.in enig speciaal ontwerp zal afhangen van de beoogde stroomsnelheid en de. eigenschappen van de betrokken flu'ida. De aldus gedefinieerde inwendige ruimte is in 25 de fig. 2 en 3 aangegeven als buitenkamer'36. Op overeen-komstige wijze zijn de binnenwand 46 van het middenvat 32 en de buitenwand 48 van het binneavat 34 bij voorkeur equidistant op alle punten, waardoor de middenkamer 38 voor de stroom van een heet-geplastificeerd thermoplastisch 30 harsmateriaal wordt gedefinieerd. De binnenkamer 40 ten slotte wordt gedefinieerd door de binnenwand 50 van het binnenvat 34.

Het koelmiddel 12 is ingericht voor het ontvangen van een thermoplastische samenstelling van extrudeur 10 35 door de koelmiddelinlaatpoort 16 te bevestigen aan het nabije einde van het middenvat 32 op zodanige wijze, dat 'het inwendige van de koelmiddelinlaatpoort 16 in open verbinding is met de middenkamer 38. Bij voorkeur is de uitwendige wand -52 van koelmiddelinlaatpoort 16, zoals 40 getoond in fig. 2, van schroefdraad voorzien voor het 8203386 -15.- opnemen van inlaatmondstuk 54. Op overeenkomstige wijze is de buitenwand 56 van de koelmiddeluitlaatpoort 20 bij voorkeur van schroefdraad voorzien voor het opnemen van het uitlaatmondstuk '60* 5 Inlaatmondstuk 54 en uitlaatmondstuk 60 worden verder beschreven onder verwijzing naar de vergrote zijaanzichten, resp. weergegeven in de fig. 4 en 5. Het inlaatmondstuk 54 en het uitlaatmondstuk 60 bezitten elk van schroefdraad voorziene verbindingsorganen 62, 64 en langwerpige huls-10 organen 66, 68 resp. De langwerpige hulsorganen 66, 68 bevatten verder longitudinale boringen 70, 72 met een diameter, die geschikt is om de stroom van thermoplastische samenstelling, die daar doorheen moet gaan, te accomoderen. De lengte van de hulsorganen 66, 68 is bij voorkeur 15 zodanig, dat, wanneer het verbindingsorgaan 62 van inlaatmondstuk 54 of het verbindingsorgaan 64 van uitlaat-mondstiik 60 wordt geschroefd op resp. de koelmiddelinlaat-poort 16 of de koelmiddeluitlaat 20, de hulseindvlakken 74, 76 de eindwand van binnenvat 34 zullen contacteren, 20 zoals getoond in fig. 2. Teneinde de thermoplastische samenstelling te kunnen laten vloeien van inlaatmondstuk 54 in middenkamer 38 en van middenkamer 38 in uitlaatmondstuk 60, bevat elk mondstuk verder een aantal kleine openingen 78, 80, geboord in radiale richting door dat 25 gedeelte van de hulsorganen 66, 68, dat is aangebracht binnen middenkamer 38, wanneer de verbindingsorganen 62, 64 van inlaatmondstuk 54 of mondstuk 60 door schroefdraad verbonden zijn met hun respectievelijke poorten en de hulseindvlakken 74, 76 tegen de eindwand van het 30 binnenvat 34 aansteunen.

Volgens de uitvinding is gevonden, dat de doorvoer van een extrusielijn zoals degene, getoond in fig. 1, verrassend kan worden verhoogd met een aanzienlijke faktor in vergelijking met overeenkomstige bekende 35 extrusielijnen, indien er maatregelen worden genomen voor het handhaven van een hydraulische balans van de thermoplastische hars, als deze vloeit door het koel-middel 12. Dit wordt in de uitvoering, getoond in de fig. 2 - 5,.bereikt door de juiste plaatsing en dimen-40 sionering van de openingen 78, 80 in de inlaat- en 8203386 • - 16 -uitlaatmondstukken 54, 60.

• ' De openingen 78, 80. zijn uniform verdeeld rond de omtrek van de hulsorganen 66, 68, teneinde te waarborgen dat de thermoplastische hars op uniforme wijze wordt 5 toegediend in de middenkamer 38 over zijn gehele intrede-omtrek, en dat zij weer uniform kan convergeren in het uitlaatmondstuk 60. Deze funktie van het zorgen voor. uniforme verdeling en collectiestroom kan worden verhoogd door het aanbrengen van een aantal keerschotten of 10 schoeporganen 79, die verdeeld zijn rond de .omtrek van he.t algemeen cirkelvormige buitenoppervlak 78 van de uiteinden van binnenvat 34 en algemeen radiaal uitspringen van de onmiddellijke nabijheid van de inlaat- en uitlaatmondstukken 54, 60. Deze keerschot- of schoeporganen 79 15 kunnen zijn geplaatst tussen elke set omtreksgewijs aangrenzende openingen 78, 80 of tussen groepen van omtreksgewijs aangrenzende openingen 78, 80. De keerSchot-of schoeporganen 79 strekken zich bij voorkeur uit over de gehele spleetbreedte van de middenkamer 38, en zij 20 steken bijv. een aanzienlijk gedeelte van de radiale afstand uit, gedefinieerd door de eindvlakken van het binnenvat 34, bijv. ten minste de helft van deze afstand en met voordeel de gehele afstand, of zelfs langs een gedeelte van het axiaal lopende buitenoppervlak 48 van 25 binnenvat 34.

Het gecombineerde oppervlak van de openingen 80 in het uitlaatmondstuk 60 is iets groter dan dat van de opening 78 van inlaatmondstuk 54. Deze kleine toename in oppervlak van openingen 80 in uitlaatmondstuk 60 30 is voldoende om een uniforme terugdruk te creeren en bijgevolg een hydraulische balans in middenkamer 38, waardoor de uniforme massa-stroom van de thermoplastische samenstelling wordt bevorderd, en daardoor kanaalvorming van de thermoplastische. samenstelling door middenkamer 35 38, hetgeen anders zou plaatsvinden, wordt-vermeden.

Het is niet mogelijk om een nauwkeurige kwalitatieve betrekking te geven tussen de afmetingen van de openingen 80 en de openingen 78, aangezien deze betrekking varieert in afhankelijkheid van bijv. de speciale thermoplastische 40· hars, die wordt behandeld, en de respectievelijke hars- 8203386 .-17- inlaat- en uitlaattemperatuur. Algemeen moefcen de openingen 80.in het uitlaatmondstuk 60 ongeveer 5 tot 15 %, en bij voor-keur 8 tot 10 %' groter in totaal-oppervlak zijn dan de openingen 78 in . het inlaatmondstuk 54. Het verdient de voorkeur, dat er een even 5 groot aantal inlaatopeningen 78 is als uitlaatopeningen 80, waarbij deze laatste een grotere diameter hebben. De uitlaatopeningen moeten zodanig zijn gedimensioneerd, dat zij geen kanaalstroming toelaten binnen de koelmiddelen als gevolg van plaatselijk oververhitten van de hars.

10 Wanneer een dergelijke plaatselijke oververhitten optreedt en gebieden van kanaalstroming beginnen, wordt de effectivi-teit van het koelmiddel drastisch gereduceerd. De openingen 78, 80 in inlaatmondstuk 54 en uitlaatmondstuk 60 dragen er verder toe bij de thermoplastische samenstelling, die 15 daar doorheen gaat, te mengen.

Zoals getoond in fig. 1 - 3 bevat het koelmiddel 12 verder middelen voor het ontvangen en circuleren -Van ' een koelmedium aan beide zijden van middenkamer 38, waar doorheen de thermoplastische samenstelling vloeit. Meer 20 in het bijzonder is de eerste koelmediuminlaatpijp 82 ver-bonden met het binnenvat 34 op een zodanige wijze, dat deze in open verbinding is met binnenkamer 40 van koelmiddel 12. Op overeenkomstige wijze is de tweede koelmiddelinlaat-pijp 84, getoond in de fig. 1 en 2, verbonden met het 25 buitenvat 34, zodat dit communiceert met buitenkamer 36.

De koelmediuminlaatpijpen 82, 84 zijn bij voorkeur verbonden met resp. de vaten 30, 34 op een zodanige wijze, dat het koelmedium, dat vloeit in koelmiddel 12, initieel de buitenwand 44 van het midddenvat 32 contacteert en de 30 binnenwand.50 van het binnenvat 34 nabij het stroomafwaartse einde van de middenkamer 38. Bij een op deze wijze uit-gevoerde constructie is de stroom van koelmedium door de buitenkamer 36 en de binnenkamer 40 nagenoeg tegenstrooms aan de stroom van de thermoplastische samenstelling door 35 de middenkamer 38, waardoor een meer efficiente warmte-overdracht wordt bevorderd. Het koelmiddel 12 bevat verder koelmediumuitlaatpijp 68, die door middel van koelmedium-uitlaten 88, 90, communiceert met resp. buitenkamer 36 en binnenkamer 40.

40 Een bevredigend koelmedium te gebruiken met het 820 3 3 86' - 18 - koelraiddel 12 is een olie met een ontvlammingspunt hoger dan de temperatuur van de thermoplastische samenstelling, die intreedt via inlaatmondstuk 54. Andere geschikte warmteoverdrachtsvloeistoffen, zoals hydraulische vloei-5 stoffen en dergelijke, kunnen eveneens worden gebruikt.

Na uittreden uit het koelmiddel 12 kan het koelmedium zelf worden gekoeld, bijv. met water, en vervolgens worden gerecirculeerd naar de eerste en tweede koelmediuminlaat-pijpen 82, 84.

10 Teneinde de warmteoverdracht tussen de thermoplas tische samenstelling en het circulerende koelmedium te bevorderen, is het gewenst om de stroom circulerend koelmedium door buitenkamer 36 en binnenkamer 40 zodanig te regelen, dat deze in belangrijke mate oppervlakcontact 15 houdt met de buitenwand 44 van middenvat 32 en de binnen-xvand 50 van binnenvat 34. Hoewel verschillende middelen *v voor h'e.t bereiken van dit resultaat de vakman duideligk zullen zijn bij lezing van deze beschrijving, zijn bevredigende resultaten verkregen door middel van de 20 stroombesturingsinrichtingen, weergegeven in de fig. 2 en 3. Meer in het bijzonder zijn vertikale keerschotten 92 geplaatst binnen de binnenkamer 40 en bevestigd aan de binnenwand 50 van binnenvat 34. Verder is een metaalband 94 spiraalsgewijs gewikkeld rond de buitenwand 44 van 25 middenvat 32 en daaraan vastgelast, teneinde de stroom koelmedium, die buiten de kamer 36 binnentreedt via koelmediuminlaatpijp 82,te richten naar de koelmedium-uitlaatpoorten 88 en 90 in koelmediumuitlaatpijp 86.

Nogmaals zij verwezen naar fig. ISjthierin is te 30 zien, dat d„e koelmiddeluitlaatpoort 20 is verbonden met en in open verbinding staat met de extrusievorminlaatpoort 96. Bij het uittreden uit het koelmiddel 12 wordt de gekoeide thermoplastische samenstelling gericht door de extrusievorminlaatpoort 96 naar en door de ringvormige 35 vormopening 100 in de extrusievorm 98. In het geval van extrusie van harssamenstellingen, die een blaasmiddel bevatten, ondergaat het geextrudeerde profiel een snelle expansie bij uittreden uit de vormopening 100. De expansie van het extrudaat 102 vindt plaats, aangezien 40 de uitweridige druk is gereduceerd tot atmosferisch niveau 820:3 3 86 - 19 - bij het uittreden uit de extrusievorm 98, waardoor het blaasmiddel in staat wordt gesteld om te expanderen rond elk nucleatordeeltje, waardoor de afzonderlijke cellen worden gevormd.

5 De voordelen, bereikt door de uitvinding voor wat betreft toegenomen doorvoer van thermoplastische hars worden eveneens bereikt in het geval van een niet-schuim-extrusieproces; dat toenames zijn evenwel vaak niet zo significant gezien het feit, dat niet-schuimprocessen 10 vaak minder stringente temperatuurvereisten hebben voor de hars, als deze de extrusievorm binnentreedt.

Volgens een andere voorkeursuitvoering van de uitvinding kan de werkwijze worden uitgevoerd met een apparaat, dat een nieuw koelmiddel bevat, waarmee een 15 extrusievorm integraal is verbonden, en dat in open verbinding staat met het stroomafwaartse einde daarvan.

Een zijaanzicht in lengtedoorsnede van een apparaat, geschikt voor deze uitvoering, is getoond in fig. 6.

In fig. 6 bevat het betreffende apparaat een koelmiddel-20 samenstel 104 en een extrusievormsamenstel 106.

Het koelmiddelsamenstel 104 omvat bij voorkeur een in drie kamers verdeeld, nagenoeg cilindrisch vat, in staat om warmte over te dragen van een thermoplastische samenstel-ling, ontvangen via inlaatpoort 108 van de uitlaatpoort 25 van een extrudeur, zoals die, getoond in fig. 1. Meer in het bijzonder omvat het koelmiddelsamenstel 104 bij voorkeur drie concentrisch en coaxiaal geplaatste vaten aange-geven in fig. 6 als buitenvat 110, middenvat 112 en binnen-vat 114. De drie vaten zijn nagenoeg cilindrisch van vorm 30 met ringvormige dwarsdoorsneden, en kunnen gemakkelijk worden vervaardigd van commercieel verkrijgbare pijp van nominale diameter. De stroomopwaartse einden van buitenvat 110, middenvat 112 en binnenvat 114 zijn afge-sloten door gebruikelijke gelaste kappen; de stroom-35 afwaartse einden van deze vaten zijn afgesloten door vlakke cirkelvormige platen 116, 118, 120, die, zoals getoond in fig. 6, zijn gelast aan de respectievelijke vaten. De lengte en de diameters van de vaten zijn 8203386 - 20 - bij voorkeur zodanig gekozen, dat de binnenwand 122 van. buitenvat 110 en de buitenwand 124 van binnenvat 122 equidistant zijn op alle punten. De exacte op afstand-plaatsing bij enig speciaal ontwerp zal afhangen van de 5 gewenste stroomsnelheid en de eigenschappen van de betrokken vloeistof. De inwendige aldus gedefinieerde ruimte is aangegeven als buitenkamer 130. Op overeenkomstige wijze zijn de binnenwand 126 van middenvat 112 en de buitenwand 128 van binnenvat 114 bij voorkeur equidistant 10 in alle punten, aldus de middenkamer 132 voor de str.oom van een thermoplastische hars definierende. De binnen-kamer 134 ten slotte wordt gedefinieerd door de binnenwand 131 van binnenvat 114.

Het koelmiddelsamenstel 104 is uitgevoerd voor het 15 ontvangen van een thermoplastische samenstelling door de inlaatpoort 108 te bevestigen aan het stroomopwaartse einde van het middenvat 112, zoals getoond in fig. 6,-op een· zodanige wijze, dat het inwendige of de inlaatpoort 108 in open verbinding is met de middenkamer 132. Bij '20 voorkeur is de buitenwand 136 van inlaatpoort 108 van schroefdraad voorzien voor het opnemen van het inlaat-mondstuk 138. Het· inlaatmondstuk 138 is hetzelfde als inlaatmondstuk 154, getoond in fig. 4, en voor details van inlaatmondstuk 138 zij verwezen naar deze 25 figuur.

Het koelmiddelsamenstel 104 is bedoeld voor het ontvangen en circuleren van een koelmedium aan beide zijden van de middenkamer 132, waar doorheen de thermoplastische samenstelling vloeit. Een bevredigend koelmedium 30 te gebruiken met het koelmiddelsamenstel 104 is olie met een ontvlammingspunt hoger dan de temperatuur van de thermoplastische samenstelling, die binnentreedt door het inlaatmondstuk 108. Een eerste koelmediuminlaatpijp 104 is verbonden met het binnenvat 114 op een zodanige 35 wijze, dat deze pijp communiceert met de bignenkamer 134 van koelmiddelsamenstel 104. Op overeenkomstige wijze is een tweede koelmediuminlaatpijp 142 verbonden met buitenvat 110 op een zodanige wijze, dat deze pijp communiceert met de buitenkamer 130. De koelmediuminlaatpijpen 40 140, 142 zijn bij voorkeur verbonden met resp. de vaten 8203386 - 21 - 114, 110, op een zodanige wijze, dat het koelmedium, dat vloeit in het koelmiddelsamenstel 104,initieel de buitenwand 124 van het middenvat 122 en de binnenwand 131 van het binnenvat 114 contacteert nabij het stroomafwaartse 5 einde van middenkamer 132. Indien op deze wijze geconstru-eerd, is de stroom koelmedium door de buitenkamer 130 en de binnenkamer 134 nagenoeg tegenstrooms aan de stroom thermoplastische samenstelling door middenkamer 132, waardoor een meer efficiente warmteoverdracht wordt 10 bevorderd. Het koelmiddelsamenstel 104 bevat verder een koelmediumuitlaatpijp 144, die communiceert door middel van koelmediumuitlaatpoorten 146, 148 met resp. buitenkamer 130 en binnenkamer 134.

Teneinde de warmteoverdracht tussen de thermoplas-15 tisdhe samenstelling en het circulerende koelmedium te bevorderen, is het gewenst om de stroom circulerend koel-medium'door buitenkamer 130 en binnenkamer 134 op een-zodanige wijze te besturen, dat deze in aanzienlijke mate oppervlaktecontact met buitenwand 124 van middenvat 112 20 en binnenwand 131 van binnenvat 114 onderhoudt. Hoewel verschillende middelen voor het bereiken van dit resultaat de vakman duidelijk zullen zijn, zijn bevredi-gende resUltaten verkregen door middel van de stroom-besturingsinrichtingen, weergegeven in fig. 6. Meer 25 in het bijzonder 2ijn vertikale keerschotten 150 geplaatst binnen binnenkamer 134 en bevestigd aan binnenwand 131 van binnenvat 114. Verder is een metaalband 152 spiraals-gewijs gewikkeld rond buitenwand 124 van middenvat 112. en daaraan bevestigd voor het richten van de stroom 30 koelmedium, -die intreedt in buitenkamer 130 via koelmedium-inlaatpijp 14_2, naar koelmediumuitlaatpoorten 146 en koelmediumuitlaatpijp 144.

Zoals getoond in fig. 6 omvat het extrusievorm-samenstel 106 bij voorkeur extrusievorm 154 en flensplaat 35 156. De flensplaat 156 is gelast aan de eind.plaat 116 en buitenvat 110 van koelmiddelsamenstel 104. De extrusievorm 154 is een gebruikelijke ringvorm met een binnen-vormorgaan 158 en een buitenvormorgaan 160, die samen de ringvormige opening 162 bepalen. Het binnenvormorgaan 40 158 en het buitenvormorgaan 160 zijn gemonteerd op flens- 8203386 . . - 22' - plaat 156 door middel van schroefverbindingsbouten resp. 164, 166. De ring 162 communiceert met het ring-vormige reservoir 168, dat op zijn beurt communiceert met dc middenkamer 132 van hot koclmiddclsamcnstcl 104 5 via een aantal uitlaatopeningen 170, geboord door flensplaat 156 en de eindplaten 116, 118 op gelijkmatig op afstand verdeelde intervallen rond de ring, gedefini-eerd door de dwarsdoorsnede van middenkamer 132.

Bij deze uitvoering wordt de hydraulische balans 10 over het koelmiddel 104 in stand gehouden op een wijze overeenkomstig aan die, boven beschreven, in samenhang met het koelmiddel 12. Een aantal openingen 78' zijn aangebracht in inlaatmondstuk 138 evenals in inlaat- mondstuk 54, getoond in fig. 4. Aan het uitlaateinde 15 van het koelmiddel 104 zijn een aantal uitlaatopeningen 170 aangebracht in de eindwanden 116 en 118, teneinde * te zorgen voor open verbinding tussen de middenkamer-132 en de ringvormige extrusie-opening 162 van extrusie-vorm 154. De uitlaatopeningen 170 hebben een overeen-20 komstige funktie als de uitlaatopeningen 80 in de uitvoering van de fig. 2 - 4, d.w.z., zij zorgen voor een voldoende terugdruk uniform rond de omtrek van middenkamer 132 voor het voortbrengen van een hydraulische balans van de heet-geplastificeerde polymeer, die 25 stroomt door het koelmiddel 104. De openingen 170 zijn dienovereenkomstig iets groter dan de inlaatopeningen 78' teneinde te zorgen voor de vereiste terugdruk.

Hierdoor wordt kanaalvorming vermeden en een nagenoeg uniforme massastroom gehandhaafd rond de omtrek van de 30 middenkamer 132. Bij voorkeur is het gecombineerde dwarsdoorsnedeoppervlak van de uitlaatopeningen 170 van ongeveer 5 tot 15 %, bij voorkeur 8 tot 10 % groter dan het gecombineerde dwarsdoorsnedeoppervlak van de opening 78' in"inlaatmondstuk 138.

35 Volgens een andere uitvoering van de juitvinding wordt het apparaat, beschreven aan de hand van fig. 6, gebruikt in combinatie met een of andere gebruikelijke extrudeur voor het verschaffen van een nieuw apparaat voor het extruderen van thermoplastische samenstellingen 40 met aanzienlijk verhoogde doorvoersnelheden, die tevoren 82 0 3 3 86 - 23 - niet bereikbaar waren.

Een andere uitvoering van de onderhavige uitvinding is beschreven aan de hand van de fig. 7-14, waarin een ander koelmiddel, te gebruiken bij het uitvoeren van de werkwijze 5 volgens de uitvinding is getoond. Fig. 7 geeft een zijaan-zicht in lengterichting van een koelmiddel 172, dat in staat is om een koelmedium te circuleren rond een aantal buizen 194, geplaatst binnen de mantel 174 daarvan. In toevoeging aan mantel 174 omvat het koelmiddel 172 een inlaatklepsamen-10 stel 176, een uitlaatthermokoppelsamenstel 178, en een bui-zenplaatgedeelte 180, dat normaliter is geplaatst binnen mantel 174, maar ter wille van de toelichting in fig. 8 is getoond geitsoleerd van de mantel 174.

De mantel 174 is bij voorkeur een nagenoeg cilindrisch 15 vat, aangepast voor gebruik in koelmiddel 172 van de uitvinding door toevoeging van inlaatmantelflens 182, uitlaatmantel-flens 184, koelmediuminlaatpoort 186, en koelmediumuitlaat-poort 188. Buisplaatgedeelte 180 is geschikt om te worden geplaatst binnen de mantel 174 en daaraan vastgezet door 20 middel van inlaatbuisplaatflens 180 en uitlaatbuisplaatflens 192, of enig ander funktioneel equivalent middel, dat de vakman bekend is. Buisplaatgedeelte 180 bevat een aantal buizen 194, die in staat zijn om een thermoplastische polymeer-samenstelling te transporteren van polymeer-inlaatpoort 196 25 naar polymeeruitlaatpoort 198 door en algemeen in tegenstroom met de richting van het koelmedium, dat gaat door de mantel 174. De stroom koelmedium door mantel 174 kan verder worden bestuurd door toevoeging van keerplaten 20 of dergelijke aan buisplaatgedeelte 180, zoals getoond in 30 fig. 8. Volgens €€n preferente uitvoering, weergegeven in de fig. 7-13 bevat het buisplaatgedeelte 180 zes metaal-buizen, die gelijkmatig en omtreksgewijs op afstand verdeeld zijn over de lengteas van het koelmiddel 172.

Evenals in de uitvoeringsvormen, toegelicht in de 35 fig. 1-6, is gevonden, dat de doorvoer van een koelin-richting van het buis-in-manteltype, weergevgeven in de fig. 7 en 8, aanzienlijk kan worden verhoogd door een hydraulische balans te handhaven over de gehele dwars-doorsnede van de koelinrichting, die is bedoeld voor het 40 transport van het thermoplastische polymere materiaal.

8203386 - 24 -

Als gevolg is een aanzienlijke verhoging in doorvoer eveneens mogelijk voor elke extrusielijn, waarin de koelinrichting wordt gebruikt.

Een hydraulische balans wordt gehandhaafd over de 5 koelinrichting door nauwkeurig onder controle houden van de drukval over de afzonderlijke buizen 194. Dit wordt bij voorkeur tot stand gebracht door het aanbrengen van een opening in het stroomopwaartse einde van elke buis 194. Deze openingen kunnen of van vaste grootte 10 zijn of van variabele grootte^ zoals in meer. detail t hieronder zal worden besproken. Er is gebleken, dat de volgende relatie moet bestaan, teneinde een hydraulische balans te kunnen handhaven voor heet-geplastificeerde polymere materialen.

15 ' Buislengte . . Openinglengte = minste oncevee* 25-1

Buisdiameter * Openingdiameter ^

Deze verhouding ligt bij voorkeur binnen het gebied van ongeveer 40:1 tot ongeveer 100:1, en met hoogste voorkeur tussen ongeveer 50:1 en ongeveer 100:1.

20 Dit betekent, dat de drukval door de opening ten minste ongeveer 25 maal groter is dan de drukval door elke afzonderlijke buis, en met hoogste voorkeur ongeveer 50 keer groter.

Bij het in uitvoering brengen van deze uitvoerings-25 vorm van de uitvinding verdient het de voorkeur buizen te gebruiken met een inwendige diameter van tussen ongeveer 12,7 mm en ongeveer 50,8 mm»;.Indien de buisdiameter aanzienlijk kleiner wordt dan 12,7 mm, moet de opening extreem klein gemaakt worden teneinde te 30 voldoen aan de hierboven gegeven betrekking. Dit ver-oorzaakt op zijn beurt een aanzienlijke drukopbouw, die daadwerkelijk bijdraagt tot een verhoging in temperatuur, als de polymeer gaat door de koelinrichting, als gevolg van de resulterende werkenergie. Indien de 35 buizen een diameter hebben van meer dan ongeveer 50,8 mm wordt de warmte-overdrachtscoefficient tussen polymeer, gelegen nabij het centrum van de buis en het koelmedium te laag om een efficiente koeling tot stand te brengen. Buizen met een inwendige diameter 8203386 - 25 - van ongeveer 25,4 mm zijn gebleken een goed compromis te bieden tussen drukval en warmteoverdrachtscoefficient.

Een middel voor het verschaffen van een opening aan het inlaateinde van elke buis 194 is het plaatsen 5 van een klep in elke buis, waardoor een opening van varia-bele grootte wordt verkregen. Deze uitvoeringsvorm van de u'itvinding is getoond in de fig. 7 en 9. In deze figuren bevat het inlaatkleppensamenstel 172 de polymeer-inlaatpoort 196, de inlaatflensplaat 202, en een aantal 1.0 kleppen 204, ££n voor elk van de buizen 194. Fig. 9 toont een transversaal zijaanzicht van het inlaatkleppensamenstel 176. Fig. 10 toont de configuratie van een inlaatpolymeer-verdelingsinrichting 220, door middel waarvan de stroom thermoplastische polymeersamenstelling door polymeer-15 inlaatpoort 196 wordt verdeeld en gericht door doorgangen 206 naar buizen 194. Door een afzonderlijke klep 204 op te nemen van elke buis 194 teneinde het inlaatkleppensamenstel 176 te verkrijgen, in meer detail getoond in fig. 13, is het mogelijk om de stroom thermoplastische 20 samenstelling door de buis 194 te regelen in overeen-stemming met de betrekking, zoals boven gedefinieerd, teneinde een hydraulische balans te onderhouden over de koelinrichting en de warmteoverdracht aan het door mantel 174 circulerende koelmedium te maximaliseren.

25 Fig. 12 toont een uitlaatpolymeercollectie-inrichting 222, waardoor de stroom polymeer door de buis 194 wordt gecollecteerd via doorgangen 210 en toegevoerd in polymere uitlaatpoort 198.

Volgens een voorkeursuitvoering van koelmiddel 30 172 wordt de temperatuur van de thermoplastische samen stelling, die.uittreedt uit elke buis 194, bewaakt door thermokoppels 208, geplaatst in uitlaatthermokoppelsamen-stel 178/ zoals getoond in de fig. 7 en 11. De thermokoppels 208 kunnen bijv. zijn geplaatst in de doorgangen 35 210 van de uitlaatpolymeercollectie-inrichting, getoond in fig. 12. Wanneer de temperatuur van de thermoplastische samenstelling, die uittreedt uit elke buis 194, te hoog wordt, is dit een aanwijzing, dat deze speciale buis niet langer in hydraulische balans verkeert met de 40 Overige buizen. Dit betekent, dat de polymeer met selec- 8203386 - 26 - tieve kanaalvorming begint door deze speciale buis.

Het is dan mogelijk de buis terug te plaatsen in hydrau-lische balans en de uittreetemperatuur te reduceren door de stroom door deze buis te reduceren door de 5 corresponderende klep 204 in inlaatkleppensamenstel 176 gedeeltelijk te sluiten. Het zal duidelijk zijn, dat dit regelingsproces kan geschieden hetzij met de hand hetzij automatisch door gebruik van gebruikelijke instrumentatie, welke de kleppen 204 direkt koppelen 10 met de respectievelijke thermokoppels 208. Wanneer evenwel eenmaal een hydraulische balans is bereikt, is deze algemeen zeer stabiel, zodat handbediening van de kleppen 204 geheel bevredigend is.

Bij een alternatieve uitvoering kan een van ope-15 ning voorziene inlaatplaat 230 zijn aangebracht. Deze plaat kan of het inlaatkleppensamenstel 107 vervangen, of zijn gelegen aan het inlaateinde van elke buis 194 als een tussenplaat 230 tussen de buisplaatflens 190 en de inlaatflensplaat 202 van de inlaatpolymeerverdeel-20 inrichting 230, getoond in fig. 10. Het spreekt vanzelf, dat, indien plaat 230 is aangebracht als tussenplaat, het kleppensysteem van het inlaatkleppensamenstel 176, getoond in de fig. 7, 9 en 13, niet langer nodig is ge-zien het apertuurarrangement van plaat 230. Een derge-25 lijke tussenplaat 230 is getoond op zichzelf in fig. 14. Plaat 230 is voorzien van een aantal openingen 232, in aantal corresponderende met het aantal buizen 194 en geplaatst in de plaat 230 in dezelfde ruimtelijke confi-guratie, als de buizen 194 zijn vastgezet binnen buisplaat 30 190. De grootte van de openingen 232 moet tevoren worden vastgesteld om te voldoen aan de boven gedefinieerde druk-valrelatie voor de speciale buisgrootte en het polymeer-materiaal, dat wordt behandeld, dat wil zeggen dit laatste bepaalt de polymeerviscositeit, welke een relevant aspect 35 is van de resulterende drukval.

Met deze uitvoering is het een eenvoudige zaak om de extrusie-inrichting aan te passen voor het behandelen van verschillende polymere materialen, aangezien een aantal onderling verwisselbare tussenplaten 230 met ver- 40 schillende openingsafmetingen kan worden gebruikt, en : 8203386 - 27 - de geschikte daarvan gemakkelijk kan worden ingeschoven in het koelmiddel 172 wanneer dit nodig is.

Volgens een ander belangrijk aspect van de uit-vinding is het koelmiddel 12 zodanig gecontrueerd, dat 5 dit op elk tijdstip een volume polymeer materiaal bevat, dat groter is dan het volume van de heet-geplastificeerde polymeer, aanwezig in de extrudeur 10. Bij voorkeur is het volume aan polymeer in het koelmiddel ten minste tweemaal en bij hoogste voorkeur ten minste vijf of zesmaal het 10 volume, aanwezig in de extrudeur. Dit stelt de extrudeur in staatom te worden bedreven bij zeer hoge snelheden, terwijl tegelijk de polymeer een voldoende lange verblijf-tijd in het koelmiddel gegeven wordt, zodat dit effektief kan worden gekoeld. Door de extrudeur met een hogere snel-15 held te laten lopen zal vanzelfsprekend de polymeer, die uittreedt uit de extrudeur op een hogere temperatuur zijn.

In het geval van een extrusieproces voor een geschuimde polymeer is evenwel deze hogere temperatuur van voordeel, terwijl de polymeer nog in de extrudeur is, aangezien het 20 gemakkelijker is het blaasmiddel uniform daarin te disper-geren; Freon-type blaasmiddelen zijn bijv. beter oplosbaar bij hogere temperathr&n.

Daarom is het volgens de uitvinding mogelijk om de extrudeur te laten lopen op een zeer hoge snelheid. Dit ver-25 hoogt niet alleen de doorvoer van de extrudeurlijn, maar heeft het verdere voordeel van het produceren van een ver-beterd geschuimd produkt, dat wil zeggen een produkt. met een meer uniforme celgrootteverdeling wegens de verbeterde dispersie van het blaasmiddel door de polymeer.

30 Dankzij de verhoogde effiency in het koelmiddel, verkregen volgens de uitvinding als gevolg van de hydrau-lische balans, die wordt gehandhaafd over het koelmiddel, kan de polymeer op een extreem uniforme temperatuur worden gebracht, dat wil zeggen er zijn geen temperatuurgradienten 35 binnen de polymeermassa. Dit is van bijzonder groot voordeel in een proces voor het produceren van geschuimde thermo-plastische produkten, aangezien de resulterende uniformi-teit van expansie een verbeterd produkt voortbrengt met een uniforme dichtheid en celstruktuur.

40 Met deze in het voorgaande genoemde aspecten is 8203386 - 28 - de inrichting volgens de uitvinding bijzonder goed geschikt voor het extruderen van geschuimde produkten van thermo- plastische polymeren, die een nauwkeurige temperatuurrege- ling vereisen en uniformiteit juist voor zij worden gevoerd 5 door de extrusievormopening en daarna geexpandeerd. De temperatuuruniformiteit wordt gewaarborgd door de bovenbe- schreven maatregel van hydraulische balans over de koel- inrichting, en dit maakt op zijn beurt een nauwkeurige tempe- ratuurregeling mogelijk door gebruik van een koelmedium met * 10 een temperatuur, die wordt gehouden op. de eindtemperatuur, gewenst voor de polymeer. Dit is mogelijk wegens de relatief lange verblijftijd die wordt gegeven, en het brengt verder de mogelijkheden voor ongewenste temperatuurgradienten in de polymeer tot een minimum terug. Als gevolg van het in staat 15 zijn tot een nauwkeurige temperatuurregeling is de inrichting volgens de uitvinding bijzonder geschikt voor extrusie van geschuimde polymeren met zeer kritische temperatuurregel-beperkingen, zoals polyetheen. In feite is het zelfs mogelijk om bij sterk verhoogde snelheden geschuimde polyetheen-20 produkten voort te brengen van uitstekende kwaliteit, die hoge percentages additieven bevatten, bijv. brandvertragende additieven.

Door gebruikmaking van de inrichting volgens de onderhavige beschrijving is het mogelijk om doorvoersnel-25 heden te bereiken tot ongeveer vijf maal groter dan die, die tot nog toe werden verkregen met behulp van een bekend extrusie-apparaat. Verder maakt de onderhavige inrichting de produktie mogelijk van geschuimde thermoplastische samenstellingen met aanzienlijk lagere dichtheden, een 30 kleinere gemiddelde celgrootte en een groter uniformiteit . van celgrootte, dan die, die kunnen worden gemaakt volgens de bekende methode.

Volgens Sen bijzonder voordelig aspect van de uitvinding is de werkwijze in staat tot het voortbrengen 35 van een geschuimd produkt met verrassend goede vlamver-tragende eigenschappen. In facto heeft geschuimde poly-etheenpijpisolatie van het type, direkt aan gebruikers verkocht voor installatie op huishoudelijke heetwater-leidingsystemen, de algehele goedkeuring gekregen van 40 Underwriter's Laboratories voor een produkt van dat soort.

8203386 - 29 -

Dit aspect van de uitvinding houdt de toevoeging in van een smeermiddelmateriaal, waarvan gebleken is, dat het op synergistische wijze een wisselwerking geeft met het ge-halogeneerde vlamvertragende middel. Het smeermiddelmateriaal 5 is een synthetische was, gebaseerd op 2,2-bis-stearamide, te verkrijgen van Glyco Chemicals, Inc. van Greenwich, Conn, onder de handelsnaam Acrowax C. Er wordt aangenomen, dat deze verbinding reageert met het halogeen, aanwezig in het vlamvertragende middel onder voortbrenging van stikstof, 10 dat een vlamversmorend effekt heeft. In overeenstemming met dit aspect van de uitvinding is de stearamidecomponent ge-incorporeerd in het polymeermateriaal in een hoeveelheid van ongeveer 0,02 tot 0,5 gew. %, bij voorkeur in een hoeveelheid van ongeveer 0,05 tot 0,15 gew. %.

15 Geschikte vlamvertragende middelen voor toepassing in samenhang met het 2,2-biS-stearamide omvatten gehalo-geneerde verbindingen, bij voorkeur broom-bevattende ver-bindingen, die voldoende stabiel zijn onder extrusie-omstan-digheden, en die ontleden onder verbrandingscondities onder 20 vrijgave van een hoeveelheid halogeen, voldoende om te re-ageren met de stearamideverbinding. De vakman kan gemakke-lijk een geschikte vlamvertragende verbinding selecteren uit deze welbekende klasse van materialen op basis van de voorgaande criteria en eenvoudige experimenten. De meest 25 preferente verbinding volgens de uitvinding is decabroom-difenyloxyde.

Het vlamvertragingsmiddel wordt kenmerkend toegevoegd aan de polymeersamenstelling in een hoeveelheid van ongeveer 2 tot 10 gew. %, en bij voorkeur van ongeveer 4 tot 6 gew. %. 30 Deze hoeveelheden zijn gebaseerd op een geexpandeerd pro-dukt met een dichtheid binnen het gebied van ongeveer 0,03 3 tot 0,06 g/cm . Zoals de geschoolde vakman zal begriupen, zullen deze hoeveelheden in geringe mate toenemen bij toe-nemende dichtheid van het geschuimde produkt.

35 Het smeermiddel en het vlamvertragingsmiddel kunnen zijn gexncorporeerd in de;polymeersamenstelling op een aantal wijzen. Zo kunnen bijv. beide worden gemengd met polymeervoeding in poedervorm, wanneer het polymeer wordt ingevoerd in de extrudeur. Altematief kunnen deze compo-40 nenten worden geinjecteerd in vloeibare vorm rechtstreeks 8203386 - 30 - in het huis van de extrudeur, en daarin met de polymeer worden gemengd.

Andere combinaties van stikstof-bevattende verbin-ding en halogeen-bevattende vlamvertrager kunnen eveneens 5 worden gebruikt met enig succes volgens de uitvinding, bijv. combinaties van verbindingen, beschreven in het Amerikaanse octrooischrift 4.230.821 en de Amerikaanse octrooiaanvrage Serial No. 22.257 (LAB-84), ingediend 20 maart 1979, waarvan de beschrijvingen hierbij door referentie zijn geincorporeerd. 10 Volgens dit bijzondere aspect van het voortbrengen van vlamvertragende produkten, kunnen met voordeel andere ingredienten worden gebruikt, bijv. tot ongeveer 10 gew. % van een verkolingsingredient, zoals antimoonoxyde en tot ongeveer 1 gew. % van een ander smeermiddel, zoals calcium-15 stearaat.

Bij de voorkeursuitvoering van het produceren van een vlamvertragend, geschuimd polyetheen voor pijpisolatie, wordt er bij voorkeur tot ongeveer 3 % van een ionomere hars genomen, bijv. een zinkionomeerhars, in de handel ge-20 bracht door DuPont onder de merknaam Surlyn, en tot ongeveer 5 % van een rubberpolymeer, teneinde een flexibiliteit toe te voegen, bijv. een styreen/butadieenblokcopolymeer (Phillips 416).

YOORBEELDEN I-III

25 Een extrusielijn wordt opgezet in wezen zoals ge- toond in fig. IB, onder gebruikmaking van een koelinrichting, zoals getoond in fig. 2, maar zonder de schoepen 79. Het apparaat bevat een 63,5 mm extrudeur en een vorm voor de produktie van 50,8 mm diameter pijp. Polyetheen van hoge.

30 dichtheid wordt gebruikt als plastic materiaal. Olie met een temperatuur van 171°C wordt gebruikt als koelmiddel.

Bij een eerste experiment bevatten inlaatmondstuk 54 en uitlaatmondstuk 60 geen van de openingen 78, 80, in detail getoond in de fig. 4 en 5. In plaats daarvan is 35 een spleet van ongeveer 12,7 mm opengelaten tussen elk mond-stuk 54, 60 en de resp. eindwand van binnenvat 34. De polymeer komt de koelinrichting binnen met een temperatuur van ongeveer 260°C en, ten gevolge van het ontbreken van hy-draulische balans, treedt het de koelinrichting uit bij een 40 temperatuur iets hoger dan 260°C.

8203386 - 31 -

Bij een tweede experiment worden 8 gelijkeli jk om-treksgewijs op afstand verdeelde inlaatopeningen 78 aange-bracht met een diameter van 4,76 mm, en 8 overeenkomstige uitlaatopeningen 80 worden aangebracht met een diameter van 5 6,35 mm. Wederom treedt de polymeer de koelinrichting binnen bij ongeveer 260°C, maar omdat een hydraulische balans is verkregen als gevolg van de terugdruk, geproduceerd op een omtreksgewijs uniforme wijze, treedt de polymeer nit de koelinrichting bij een uniforme temperatuur van ongeveer 10 171°C, Een terugdruk van ongeveer 33,0 MPa wordt gemeten stroomopwaarts van de inlaatopeningen 78, terwijl een terugdruk van ongeveer 8,27 MPa wordt gemeten stroomopwaarts van de uitlaatopeningen 80.

Bij een derde experiment wordt de procedure van het 15 tweede experiment herhaald, uitgezonderd, dat de inlaatopeningen 78 een diameter hebben van 6,35 mm, en de uitlaatopeningen 80 een diameter hebben van 7,45 mm. Overeenkomstige resultaten voor wat betreft de polymeeruitlaattemperatuur worden verkregen? de terugdrukmetingen geven evenwel 19,3 20 MPa en 4,6 MPa respectievelijk.

VOORBEELD IV

De werkwijze van de uitvirlding wordt gebruikt voor het produceren van een viamvertragend pijpisolatiemateriaal uit polyetheen. Een buisvormig uitbreidingsarrangement wordt 25 gebruikt, zoals getoond in fig. IB. De volgende samenstel-ling wordt ingevoerd in de extrudeurtrechter.

440 delen polyetheen van hoge dichtheid 32 delen koolroet 10 delen zinkionomeerhars (Surlyn) 30 10 delen styreen/butadieenblokcopolymeerrubber (Phillips 416} 5 delen Acrowax C 1 deel calciumstearaat

Met 5 delen van de polyetheenhars worden de vol-.

35 gende additieven gecombineerd: 27 delen decabroomdifenyloxyde 18 delen antimoonoxyde.

Deze gecombineerde component wordt toegevoegd aan de extrudeurtrechter met de hiervoor genoemde ingre-40 dienten.

8203386 - 32 -

Een blaasmiddel, bestaande uit een mengsel van 80 % Freon 114 en 20 % Freon 11 wordt ingevoerd in het huis van de extrudeur. Bij benadering 20 gew. % op basis van het polymeermengsel wordt gebruikt.

5 De polymeersamenstelling wordt geregeld in de koel- inrichting tot een temperatuur tussen 104-110°C, en ge-extrudeerd door een ringvormige vormopening voor het voort-brengen van een buisvorraig produkt. De dichtheid van het 3 produkt met vlamvertrager bedraagt ongeveer 0,05 g/cm ).

- conclusies - 8203336

Claims

1- Werkwijze voor het extruderen van thermoplastische harssamenstell-ingen, gekenmerkt doorde volgende stappen: het heet plastificeren van de thermoplastische 5 harssamenstellingen in een extrudeur en het transporteren ervan in een extrusierichting; het koelen van de heet geplastificeerde thermoplastische harssamenstelling, die uittreedt uit de extrudeur, tot een uniforme temperatuur, gewenst voor extrusie 10 door een extrusievorm, welke koelstap omvat het transporteren van de heet geplastificeerde thermoplastische hars-samenstelling door ten minste §§n omsloten stroomweg in een koelinrichting, het doen circulereren van een koel-medium rond de gehele omtrek van elk van de harsstroomwegen, 15 en het handhaven van een hydraulische balans tussen de inlaat en de uitlaat van de koelinrichting over del-.gehele dwars-doorsnede van elk van de genoemde harsstroomwegen; en het extruderen van de gekoelde thermoplastische harssamenstelling door een extrusievorm, die een vorm-20 opening heeft, en is geplaatst stroomafwaarts van de genoemde koelinrichting.

2. Werkwijze volgens conclusie l,met het ken-m e r k, dat deze de stap omvat van het injecteren van een blaasmiddel in de harssamenstelling gedurende de hete 25 plastificeringsstap.

3. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2,met het ken.merk, dat de genoemde thermoplastische harssamenstelling is gekozen uit de groep, bestaande uit kristallijne en amorfe polymeren.

4. Werkwijze volgens conclusie 3,met het k e n m e r k, dat de thermoplastische harssamenstelling is gekozen uit de groep, bestaande uit polystyreen, polyvinylchloride, acrylonitril-butadieen-styreen, polyetheen, polypropeen, en polyalkeentereftalaten. 8203386 - 34 -

5. Werkwijze volgens conclusie 4, m e t het kenmerk, dat de thermoplastische harssamenstelling polyetheen van lage dichtheid bevat.

6. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2,met het 5 kenmerk, dat het koelmedium bestaat uit een olie met een vlampunt, hoger dan dat van de harssamenstelling.

7. Werkwijze volgens conclusie 2, m e t het kenmerk, dat het blaasmiddel is gekozen uit de groep, bestaande uit methylchloride, kooldioxyde, ammoniak, lucht,

10 N-pentaan, isopentaan, fluorkoolstoffen, en mengsels daarvan.

8. Werkwijze volgens conclusie 7, m e t het kenmerk, dat deze verder omvat het toevoegen van een nucleator, gekozen uit de groep, bestaande uit talk, poeder-vormige metalen, en pigmenten aan de harssamenstelling 15 gedurende de heet-plastificeringsstap.

9. Werkwijze volgens conclusie 8,met het kenmerk, dat de genoemde nucleator bestaat uit deeltjes, die niet groter zijn dan 43 micron.

10. Werkwijze volgens conclusie l,met het 20 kenmerk, dat de heet-plastificeringsstap wordt uitgevoerd in een extrudeur, die slechts een enkele extrudeurschroef heeft.

11. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2,met het kenmerk, dat de koelstap omvat het transporteren 25 van de harssamenstelling door een nagenoeg cilindrisch vat met drie algemeen concentrisch ingerichte axiale door-gangen, waarin de harssamenstelling wordt ge.transporteerd door een omsloten stroomweg, welke de middelste doorgang omvat, en waarbij het koelmedium wordt gecirculeerd in 30 de binnenste en buitenste doorgangen.

12. Werkwijze volgens conclusie 11, m e t het kenmerk, dat de stap van het handhaven van de hydraulische balans omvat het laten gaan van de harssamen- ' 8203385 - 35 - stelling door een aantal eerste openingen, gelijkmatig op afstand verdeeld rond de omtrek van het inlaatuiteinde van de middelste doorgang, en een aantal tweede openingen, gelijkmatig op afstand geplaatst rond de omtrek van het 5 uitlaateinde van de middelste doorgang, waarbij de tweede openingen met betrekking tot de eerste openingen zodanig zijn gedimensioneerd, dat de genoemde hydraulische balans wordt gehandhaafd.

13. Werkwijze volgens conclusie 6, m e t het 10 kenmerk, dat het totale dwarsdoorsnedeoppervlak van de tweede openingen groter is dan het totale dwarsdoorsnedeoppervlak van de eerste openingen.

14. Werkwijze volgens conclusie 12, m e t het k e n m e r k, dat de koelstap verder omvat het uniform 15 verdelen van de heet-geplastificeerde thermoplastische harssamenstelling rond de gehele dwarsdoorsnede van de omsloten stroomweg.

15. Werkwijze volgens conclusie 1 of 4, met het kenmerk, dat de koelstap omvat het transporteren 20 van de harssamenstelling door een aantal buizen geplaatst in een mantelorgaan voor het definieren van een aantal van de genoemde omsloten stroomwegen voor het transporteren van de heet-geplastificeerde thermoplastische harssamenstelling, en het circuleren van het koelmedium rond de 25 buizen in het mantelorgaan.

16. Werkwijze volgens conclusie 15, m e t het k e n m e r k, dat de stap van het handhaven van de hydraulische balans omvat het laten gaan van de harssamenstelling door een opening van gereduceerde grootte, 30 geplaatst in het stroomopwaartse einde van elk van de buizen.

17. Werkwijze volgens conclusie 16,met het k e n m e r k, dat elk van de openingen een grootte heeft, gedefinieerd door de betrekking: 8203385 - 36 - buislengte openingslengte . . __ , -2- . -2-2- = ten minste ongeveer 25:1 buisdiameter openingsdiameter

18. Werkwijze volgens conclusie 17,met het kenmerk, dat elk van de openingen een grootte heeft, 5 gedefinieerd door de betrekking: buislengte . openingslengte . ongeveer 40:1 tot 100:1. buisdiameter openingsdiameter

19. Werkwijze volgens conclusie 18, m e t het kenmerk, dat elk van de openingen een grootte heeft, 10 gedefinieerd door de betrekking: buislengte openingslengte . .-Λ , --- : —-2-2- = ten minste ongeveer 50:1. buisdiameter openingsdiameter

20. Werkwijze volgens conclusie 16, gekenmerkt door het selectief adjusteren van de grootte van ope- 15 ningen in responsie op condities van de harssamenstelling aan het uittree-einde van elke buis voor het handhaven van de hydraulische balans.

21. Werkwijze volgens conclusie 20, m e t het kenmerk, dat de koelstap verder omvat het meten 20 van de temperatuur van de heet-geplastificeerde thermo-plastische harssamenstelling, die uittreedt uit elke buis.

22. Werkwijze volgens conclusie 1, m e t het kenmerk, dat deze verder omvat de stap van het hand-haven van een volume harssamenstelling in het totale 25 volume van de genoemde omsloten stroomwegen in de koel- inrichting, groter dan het volume van het heet-geplastificeerde thermoplastische harsmateriaal in de extrudeur.

23. Werkwijze volgens conclusie 22, m e t het kenmerk, dat het volume harssamenstelling in de 30 genoemde omsloten stroomwegen in de koelinrichting ten minste ongeveer vijf keer groter is dan het volume van het heet-geplastificeerde thermoplastische harsmateriaal in 8203386 - 37 - de extrudeur.

24. Werkwijze volgens conclusie 2,met het ken-m e r k, dat deze verder omvat het opnemen in de thermo-plastische harssamenstelling, die heet-geplastificeerd 5 moet worden, van ongeveer 0,02 tot 0,5 gew. % 2,2-bis- stearamide en van ongeveer 2 tot 10 gew. % van een halogeen- bevattend vlamvertragend middel, dat stabiel is onder de heet-plastificeringscondities, maar ontleedt onder ver- brandingscondities voor het voortbrengen van een hoeveel- 10 heid halogeen, voldoende om te reageren met het 2,2-bis- stearamide voor het vrijgeven van stikstof. /

25. Werkwijze volgens conclusie 24,met het ken-m e r k, dat het vlamvertragende middel decabroomdifenyl-oxyde omvat.

26. Inrichting voor het extruderen van thermoplastische harsachtige samenstellingen, gekenmerkt door: een extrudeur voor het heet-plastificeren van de thermoplastische harssamenstelling en het transporteren ervan in een extrusie-inrichting, 20 middelen, aangebracht stroomafwaarts van de extru deur en in open verbinding met de uitlaatpoort van de extrudeur voor het koelen van de heet-geplastificeerde thermoplastische harssamenstelling, die uittreedt uit de extrudeur, tot een uniforme temperatuur, gewenst voor extrusie 25 door een extrusievorm, welk koelmiddel ten minste §€n omsloten stroomweg omvat voor het transporteren van de heet-geplastificeerde thermoplastische harssamenstelling van de inlaat van het genoemde koelmiddel naar de uitlaat van het genoemde koelmiddel, middelen voor het circuleren 30 van een koelmedium rond de hele omtrek van elk van de genoemde harsstroomwegen, en middelen voor het handhaven van een hydraulische balans tussen de inlaat en de uitlaat van het koelmiddel over de gehele dwarsdoorsnede van elk van de genoemde harsstroomwegen, en 35 een extrusievorm, omvattende een vormopening en geplaatst stroomafwaarts van het koelmiddel en in open verbinding met de uitlaat van het koelmiddel voor het 8203386 i t - 38 - ontvangen van gekoelde, heet-geplastificeerde thermoplas-tische harssamenstelling daarvan voor extrusie door de vormopening.

27. Inrichting volgens conclusie 26, met h e t 5 kenmerk, dat het middel voor het circuleren van een koelmedium middelen omvat voor het circuleren van het koel-medium algemeen tegenstrooms aan de stroom heet-geplastifi-ceerd thermoplastisch harsmateriaal door het genoemde koelmiddel.

28. Inrichting volgens conclusie 26 of 27, m e t het kenmerk, dat de extrudeur slechts Sin enkele extrudeurschroef heeft.

29. Inrichting volgens iin der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de extrudeur middelen 15 heeft voor het invoeren van een blaasmiddel in de heet-geplastif iceerde thermoplastische harssamenstelling, die daarin aanwezig is.

30. Inrichting volgens conclusie 26 of 29, met het kenmerk, dat het koelmiddel een nagenoeg 20 cilindrisch vat heeft met drie algemeen concentrisch aan-gebrachte' axiale doorgangen, waarbij de genoemde omsloten stroomweg de middelste doorgang vormt, en waarbij de koel-mediumcirculatiemiddelen de binnen- en buitendoorgangen vormen.

31. Inrichting volgens conclusie 30,met het kenmerk, dat de middelen voor het in stand houden van een hydraulische balans een aantal eerste openingen omvatten, gelijkmatig verdeeld over de omtrek van het inlaateinde van de genoemde middendoorgang, en een 30 aantal tweede openingen, gelijkmatig op afstand verdeeld over de omtrek van het uitlaateinde van de genoemde middendoorgang, waarbij de tweede openingen zijn gedimen-sioneerd ten opzichte van de eerste openingen, op een zodanige wijze, dat de genoemde hydraulische balans wordt 3. gehandhaafd. 8203386 .- 39 -

32. Inrichting volgens conclusie 31, m e t h e t k e n m e r k, dat het totale dwarsdoorsneeoppervlak van de tweede openingen > groter is dan het totale dwars-doorsnedeoppervlak van de eerste openingen. 33. inrichting volgens conclusie 32, m e t h e t k e n m e r k, dat het koelmiddel drie concentrisch en coaxiaal geplaatste, nagenoeg cilindrische vaten heeft met algemeen parallel cilindrisch omtreksgewijs verlopend oppervlak en algemeen parallel circulaire eindvlakken, 10 dat het inlahteinde van de genoemde middenkamer een inlaatleiding heeft, die gaat door de stroomopwaartse eindvlakken van het buitenvat en het middenvat en aansteunt tegen het stroomopwaartse eindvlak van het binnenvat, en dat het uitlaateinde van de genoemde midden- 15 kamer een uitlaatleiding heeft, die gaat door de stroomafwaartse eindvlakken van het buitenvat en het binnenvat en aansteunt tegen het stroomafwaartse einde van het binnenvat.

34. Inrichting volgens conclusie 33, m e t h e t 20 kenmerk, dat de eerste openingen zijn gevormd in de genoemde inlaatleiding in de ruimte tussen de stroomopwaartse eindvlakken van de binnen- en middenvaten, en dat de genoemde tweede openingen zijn gevormd in de uitlaatleiding in de ruimte tussen de stroomafwaartse 25 eindvlakken van de binnen- en middenvaten.

35. Inrichting volgens conclusie 34, m e t het kenmerk, dat het koelmiddel verder middelen heeft, omvattende een aantal omtreksgewijs op afstand gelegen schoeporganen, die radiaal uitsteken in de ruimte tussen 30 de stroomopwaartse eindvlakken van de binnen- en middenvaten, voor het uniform verdelen van de heet-geplastificeer-de thermoplastische harsachtige samenstelling rond de gehele dwarsdoorsnede van de omsloten stroomweg.

36. Inrichting volgens conclusie 35, m e t het 35. e n m e r k, dat het koelmiddel verder middelen heeft, omvattende een aantal omtreksgewijs op afstand gelegen 8203386 - 40 - schoeporganen, die radiaal uitsteken in de ruimte tussen de stroomafwaartse eindvlakken van de binnen- en midden-vaten, voor het uniform collecteren van de heet-geplastifi-ceerde thermoplastische harsachtige samenstelling van de 5 gehele dwarsdoorsnede van de omsloten stroomweg.

37. Inrichting volgens conclusie 34, met het kenmerk, dat de koelmedium-circulerende middelen cen eerste koelmediuminlaatleiding omvatten voor het invoeren van koelmedium in het stroomafwaartse einde van het 10 binnenvat, een tweede koelmediuminlaatleiding voor het invoeren van koelmedium in het stroomafwaartse einde van het buitenvat in de genoemde buitenkamer, en een koelmediumuitlaat, geplaatst aan het stroomopwaartse einde van het koelmiddel en in open verbinding met de genoemde 15 binnen- en buitenkamers.

38. Inrichting volgens conclusie 37,met het k e n m e r k, dat de koelmedium-circulerende middelen verder keerplaatorganen omvatten, geplaatst in de genoemde binnen- en buitenkamers.

39. Inrichting volgens conclusie 26 of 29, m e t het kenmerk, dat het genoemde koelmiddel een mantelorgaan heeft, dienende voor het circuleren van een koelmedium daarin, en een aantal buizen, geplaatst in het mantelorgaan voor het bepalen van een aantal van de 25 genoemde omsloten stroomwegen voor het transporteren van de heet-geplastificeerde thermoplastische harssamenstelling.

40. Inrichting volgens conclusie 39,met het kenmerk, dat de middelen voor het in stand houden van de hydraulische balans een opening omvatten van gere- 30 duceerde afmeting, geplaatst in het stroomopwaartse einde van elk van de genoemde buizen.

41. Inrichting volgens conclusie 40, m e t het kenmerk, dat elk van de openingen een grootte heeft, die wordt bepaald door de betrekking: 8203336 - 41 - ^islerate.. . openingslengte . tep mlnste ongeveer 25!l. buisdiameter openingsdiameter

42. Inrichting volgens conclusie 41, m e t h e t k e n m e r k, dat elk van de genoemde openingen een grootte 5 heeft, die wordt bepaald door de betrekking: buislengte ,, . openingslengte . ongeveer 40:1 tot 100:1. buisdiameter openingsdiameter

43. Inrichting volgens conclusie 42, m e t h e t k e n m e r k, dat elk van de genoemde openingen een 10 grootte heeft bepaald door de betrekking: — = ten minste ongeveer 50:1. buisdiameter openingsdiameter

44. Inrichting volgens conclusie 40, m e t h e t k e n m e r k, dat elk van de genoemde openingen een 15 opening van variabele grootte omvat in staat om selectief in grootte te worden bijgesteld.

45. Inrichting volgens conclusie 44, m e t het kenmerk, dat elk van de genoemde openingen een klep omvat.

46. Inrichting volgens conclusie 44, m e t het kenmerk, dat het genoemde koelmiddel verder middelen omvat geplaatst nabij het uitlaateinde van elk van de genoemde buizen voor het meten van de temperatuur van de heet-geplastificeerde thermoplastische harssamenstelling, 25 die uittreedt uit elke buis.

47. Inrichting volgens conclusie 26, m e t het .kenmerk, dat het totale volume van de genoemde omsloten stroomwegen in het koelmiddel groter is dan het volume van het heet-geplastificeerde thermoplastische 30 harsmateriaal in de genoemde extrudeur, bij voorkeur ten minste ongeveer vijf keer groter dan het volume van het 8203386 - 42 - heet-geplastificeerde thermoplastische harsmateriaal in de extrudeur. 8203386