NO153422B - Kjoeleinnretning for fremstilling av teromoplastskum. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en kjøleinnretning for fremstilling av termoplastskum anordnet for innsetning mellom sylinderen og ekstruderingshodet på en ekstruderingsinnretning for avkjøling av en strøm av smeltet termoplast, hvor et flyktig esemiddel er dispergert under trykk, omfattende et rørformet hus hvis aksel strekker seg mellom sprøytehodet og sylinderen, en i huset anordnet varmeveksler som danner flere nær hverandre beliggende rette kanaler for strømning av termoplasten, en innløpsmanifold i huset for innføring av strømmen i innløpsåpningene for kanalene, en utløpsmanifold i huset for å motta strømmen fra utløpsåpningene fra kanalene, idet disse manifolder har sirkulært tverrsnitt og er rettet parallelt med hverandre og vinkelrett mot kanal.ene, samt med varmeveksleren samhørende kjølekanaler for kjøling av varmeveksleren ved kontakt med et i disse kjølekanaler fremført væskeformet kjølemiddel, og det særegne ved kjøleinnretningen i henhold til oppfinnelsen er at

(a) varmeveksleren består av i det minste en i huset koaksialt anordnet sirkulærsylindrisk metallhylse, hvori kanalene er radielt anordnet i flere rader beliggende i det minste hovedsakelig i hylsens aksel inneholdende plan i lik avstand fra hverandre, idet disse kanaler har hovedsakelig sirkulært og konstant tverrsnitt og har et forhold mellom lengde og diameter på høyst 10:1, idet hylsens endeflater

er innrettet til å kjøles av kjølekanalene,

(b) den radielle ytre vegg av innløpsmanifolden dannes av den indre radielle overflate av den sirkulærsylindriske metallhylse, hvorved de individuelle kanaler i kanalrek-kene grener seg ut fra innløpsmanifolden på tvers av dennes retning og i sekvens med hensyn til denne retning,

og

(c) utløpsmanifolden har ringformet tverrsnitt og begrenses av den radialt ytre overflate av hylsen og av den radialt indre overflate av huset slik at de individuelle kanaler i radene munner ut i utløpsmanifolden på tvers av dennes retning og i sekvens med hensyn til denne retning.

Disse og andre trekk ved oppfinnelsen fremgår av patent-kravene.

Oppfinnelsen vedrører således fremstilling av ekstruderte gjenstander (for eksempel ark eller rør) av syntetisk termoplastskum, for eksempel av polystyren, polyetylen eller poly-propylen.

Ved konvensjonell teknikk smeltes en termoplast kontinuerlig under trykk i løpet på en ekstruder med en eller flere skruer, som ender i et ekstruderingshode med en smal ekstruderingsmunning som kan være plan (for ark) eller sirkulær (for rør). I en mellomliggende seksjon av løpet injiseres det kontinuerlig inn i det smeltede plastmaterial et flyktig esemiddel, vanligvis i flytende tilstand, for eksempel "Freon" eller pentan og ekstruderen er konstruert slik at den frembringer en så jevn oppløsning av esemiddelet i det smeltede plastmaterial som mulig. Plastmaterialet kan også fordelaktig inneholde passende kimsubstanser, som for eksempel talkum, sitronsyre og natriumbikarbonat i form av meget fine partikler jevnt dispergert i det smeltede plastmaterial. På veien til ekstruderingsmunningen utsettes det smeltede material for et høyt trykk, som er nødvendig for å forhindre forflyktigelse av esemiddelet. Etter å ha forlatt ekstruderingsmunningen undergår materialet trykkavlastning til atmosfæretrykk, og som et resultat derav separerer esemiddelet inne i materialet i form av bobler som fører til det ønskede skum.

Det er kjent at kvaliteten av skum oppnådd på denne måte i sterk grad avhenger av ekstruderingstemperaturen. Hvis ekstruderingstemperaturen er for høy faller skummet sammen, eller dets spesifikke vekt (densitet) blir uønsket høy i forhold til den teoretisk oppnåelige verdi, og dets mekaniske styrke blir dårlig. Prinsipielt, jo høyere prosentandelen av esemiddel i det smeltede material er, desto lavere bør ekstruderingstemperaturen være, da ellers viskositeten av det nettopp ekstruderte plastmaterial er utilstrekkelig til å motstå det ødeleggende trykk av gassen som frigis i plastmaterialet. Da det for å oppnå skum med lav densitet (mindre enn 0,1 g/cm3 ) kreves vesentlige prosentandeler av esemiddel, blir problemet med å nedsette ekstruderingstemperaturen meget viktig.

Kjøling av ekstruderingshodet har hittil vist seg utilstrekkelig for å oppnå det ønskede resultat, hovedsakelig på grunn av at cellestrukturen av det således oppnådde skum blir grov og overhodet ikke jevn. En metode som hittil har vært vanlig anvendt for å oppnå en ensartet cellestruktur er basert på av-kjøling av den siste seksjon av løpet i ekstruderen. For eksempel beskriver italiensk patentskrift nr. 831.699 (og det tilsvarende britiske patentskrift nr. 1.231.535 og fransk patentskrift nr.. 1.600.010) en ekstruder for termoplastskum omfattende i det minste en injektor for esemiddelet inn i en mellomliggende sone av løpet inneholdende det smeltede material, idet denne sone følges av en første kjølesone, ved hjelp av en vannkappe, og av en annen (endelig) sone for kjøling ved hjelp av en rørkveil med tilførsel fra et kjøle-system. Selv denne intense kjøling blir imidlertid utilstrekkelig for å senke temperaturen i det smeltede material til det nivå som ville være .nødvendig for å oppnå et lavdensitetskum. Når materialet beveger seg gjennom de avkjølte soner vil fak-tisk dets viskositet øke og friksjonsvarmen som skyldes virk-ningen av skruen eller skruene vil derfor også øke og det oppnås derfor en stabil tilstand hvor temperaturen i materialet ikke lenger øker, mens den fremdeles er meget langt fra det lave nivå som ønskes for ekstruderingen. Denne vanskelighet kan delvis overvinnes ved'å redusere omdreiningshastigheten for skruene i passende grad, men dette vil imidlertid også redusere kapasiteten av ekstruderingspressen. Et annet tiltak er å bevirke avkjølingen i en ytterligere ekstruder, som får sin tilførsel av smeltet masse fra den første ekstruder og hvori skruen eller skruene roterer med lav hastighet. Kvaliteten av det på denne måte oppnådde skum er brukbar, men om-kostningene ved å drive den ytterligere ekstruder blir imidlertid bare sjelden mindre enn for den første, bortsett fra de

høye investeringsomkostninger.

I henhold til US patentskrift nr. 2.669.751 føres det smeltede material som leveres fra ekstruderen under trykk gjennom en avkjølt sylinder som inneslutter en aksialt forløpende, innvendig avkjølt rørformet aksel utstyrt med et flertall blande-blader, idet utløpsenden av sylinderen er forbundet med ekstruderingshodet. I praksis er det imidlertid umulig med dette system i den smeltede strøm å innblande mer enn omtrent 7 - 8 % av det flytende esemiddel og samtidig blir driftsomkost-ningene meget høye på grunn av det store energibehov nødven-dig for å rotere akselen med blader under de høye viskositets-betingelser for materialet.

I henhold til US patentskrift nr. 3.751.377 kan syntetisk termoplastskum med lav densitet (som 0,026 - 0,029 g/cm<3> i tilfellet med polystyren) oppnås ved mellom ekstruderløpet og ekstruderingshodet å sette inn en "statisk blandeinnretning" eller "grenseflate-generator", tidligere kjent som sådan fra en rekke patentskrifter, for eksempel US patent nr. 3.286.992, som lærer at det med hell kan behandles smelter inneholdende høye andeler av esemiddel (10 vekt% eller endog mer). I en "statisk blandeinnretning", som hører til den generelle klasse av blandeinnretninger som ikke har noen bevegelige deler, opp-deles strømmen av smelte inneholdende esemiddelet i et flertall delstrømmer ved hjelp av en stasjonær strømningsdeler og de partielle strømmer blir deretter på nytt ført sammen under modifiserte kontaktbetingelser ("modifiserte" med hensyn til en kontaktflate og/eller gjensidige posisjoner av delstrøm-mene). Konstruksjon og driftsbetingelser for blandeinnretningen er slik at man om mulig helt skal unngå turbulent blanding (turbulent blanding opptrer i de ikke-statiske blandeinnretninger som hører til den ovennevnte klasse). I praksis er det nødvendig med et vesentlig antall (endog 20 eller fler) trinn med oppdeling/sammenføring, idet man arbeider i serie i en felles rørformet omhylling. Den resul-terende struktur er komplisert med hensyn til fremstilling, frembyr en vesentlig lengde og det må anordnes et spesielt konstruert bæresystem i tillegg til ekstruderen) for fast å understøtte både blandeinnretningen og ekstruderingshodet.

Det er også en kjennsgjerning, da betingelser med laminær strøm må tilveiebringes både med hensyn til konstruksjon og drift av en "statisk blandeinnretning", at strømningshastig-heten må holdes lav ved å anordne et tilstrekkelig stort tverrsnittsareal for den rørformede omhylling. Følgen er at det er nødvendig med et stort antall trinn for grundig å opp-dele en strøm av material med stort tverrsnittsareal. De tidligere patentskrifter nevnt i det tidligere nevnte US patentskrift nr. 3.751.377 viser at for å øke effektiviteten i en "statisk blandeinnretning" ble de.t påtenkt flere former for strømningsdelere, med det resultat at strukturen og fremstillingen ble enda mer komplisert enn tidligere. Hittil kjente "statiske blandeinnretninger" omfatter fremdeles ikke noen kjølekappe eller andre kjøleinnretninger, men medfører snarere naturlig spredning av varme fra innsiden til de ytre omgiv-elser gjennom veggen i den rørformede omhylling. Forsøk gjen-nomført i forbindelse med den foreliggende oppfinnelse har vist at i det minste med den statiske blandeinnretning omhandlet i US patentskrift nr. 3.286.992 kan temperaturen av materialstrømmen gjennom blandeinnretningen ikke styres etter ønske og materialet vil ofte endog ha en tendens til å bli noen grader C varmere i stedet for å avkjøles. Ytterligere forsøk, hvor en kjølekappe ble tilføyet, har vist at i det minste med høy fremstillingskapasitet som ønskes kommersielt, ble homogeniteten av skummet kvalitetsforringet i utillatelig grad, høyst sannsynlig på grunn av at blandeinnretningen ikke skikkelig kunne sammenblande det ytre kolde lag i strømmen med de varme indre lag.

Som oppsummering kan det sies at i den utstrekning det dreier seg om å oppnå ekstrudert termoplastskum med lav densitet, er den hittil mest pålitelige teknikk bruk av en primær og en sekundær ekstruder i tandem arrangement, i samsvar med det nevnte US patentskrift nr. 3.151.192, til tross for de høye

investeringsomkostninger og driftsutgifter.

Det er et formål for den foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe en innretning.for å avkjøle det smeltede material som inneholder esemiddelet, hvori materialstrømmen avkjøles effek-tivt og homogeniseres med et meget lite energiforbruk. Et ytterligere formål er å tilveiebringe den nevnte innretning i en form som er kompakt, robust og kan oppnås ved hjelp av enkle bearbeidingstrinn som gjør innretningen spesielt billig. Enda et formål for oppfinnelsen er å fremstille innretningen i en form som lett kan monteres på en konvensjonell eksisterende ekstruder for syntetisk termoplastskum. Andre formål og for-deler vil fremgå av den etterfølgende beskrivelse.

Forholdet lengde/diameter av kanalene overstiger ikke 10:1, med det resultat at trykkfallet gjennom kanalene holdes innenfor spesielt lave verdier. Videre kan innretningen i stedet for et enkelt hus omfatte et ytterligere avkjølt metallhus, i samsvar med det som ble antydet ovenfor, med de respektive inn-løps- og utløpsmanifolder og avkjølingskanal, idet utløpsmani-folden av det første hus er forbundet til innløpsmanifolden av det annet hus, hvorved det oppnås et flertall kjøletrinn i serie med hverandre. Ved en spesiell utførelsesform av oppfinnelsen, er det samlede tverrsnittsareal av kanalene som forbinder en innløpsmanifold med den respektive utløpsmanifold foretrukket større enn det effektive tverrsnittsareal av inn-løpsmanif olden og foretrukket også større enn utløpsmani-folden. Fig. 1 i de vedlagte tegninger illustrerer en ekstruder for termoplastskum utstyrt med en utførelsesform av innretningen i henhold til oppfinnelsen. Fig. 2 er et aksialt snitt av en innretning i henhold til

oppfinnelsen, og

Fig. 3 er et planriss, delvis i snitt, av et av de avkjølte hus anvendt i innretningen vist i fig. 2.

Ekstruderen 10 illustrert i fig. 1 omfatter en fylletrakt 12 for et granulat av syntetisk termoplastmaterial som bringes til smeltet tilstand under trykk i ekstruderløpet 14 inneholdende skruen eller skruene (ikke vist). Den foreliggende oppfinnelse er spesielt fordelaktig for anvendelse ved ekstrudere med to skruer som passer inn i hverandre (spesielt med samroterende skruer, i samsvar med det såkalte "Colombo-system"), som hittil ofte har vært anvendt for fremstilling av skum med mediumdensistet (0,15 - 0,4 g/cm3 ) og ikke skum med lav densitet (0,03 - 0,15 g/cm3 ). En injektor 16 fører inn i en mellomliggende seksjon av løpet 14 for injeksjon av det flytende flyktige esemiddel. I denne sone overstiger temperaturen for det smeltede plastmaterial i løpet betraktelig smeltepunktet (med så mye som 90 - 100°C), slik at viskositeten av det smeltede plastmaterial er tilstrekkelig lav for å oppnå en hurtig, homogen oppløsning av esemiddelet. Kompre-sjonsgraden av plastmaterialet fra skruene i denne sone er høy og avhenger hovedsakelig av arten av esemiddelet og av den prosentvise mengde som injiseres. Generelt ligger trykkene oftest mellom 200 og 300 kg/cm<2>. En endeseksjon 14 av løpet er foretrukket avkjølt og for dette formål er det tilstrekkelig å ha en enkel utvendig oljesirkulasjonskappe, om nød-vendig i kombinasjon med innvendig avkjøling av skruene i denne seksjon. På denne måte reduseres temperaturen i det smeltede plastmaterial på forhånd til et passende nivå, som vanligvis overstiger den ønskede ekstruderingstemperatur med 20 til 50°C, i avhengighet av det plastmaterial som bear-beides og det anvendte esemiddel.

Som eksempel kan nevnes at ved ekstrudering av polystyren med høy molekylvekt (for eksempel "Dow 686") fylt med 7 - 8 % av en 50/50 blanding av "Freon 11" og "Freon 12" synes den passende ekstruderingstemperatur å være omtrent 125°C. Med den samme polymer, fylt med 7 - 8 % pentan, synes den passende ekstruderingstemperatur å være 110°C, mens i tilfellet med lavdensitet polyetylen (for eksempel "QG1" fra Montedison) med 12 - 14 % "Freon 114" bør ekstruderingstemperaturen være omtrent 100°C. De viskositetsverdier som tilsvarer disse temperaturer kan praktisk umulig oppnås i seksjonen 14 av løpet av de grunner som allerede er forklart ovenfor. Med begrenset forhåndsavkjøling, som foreslått ovenfor, når viskositeten av materialet i seksjonen 14 bare de nivåer som fremdeles er forenlige med den mekaniske styrke av løpet og skruene og som i alle tilfeller tilsvarer en begrenset frik-sjonsvarme som kan ledes bort ved hjelp av de nevnte kjøle-innretninger. Mange kommersielle ekstrudere omfatter en endeseksjon av løpet utstyrt med kjøleinnretninger og ekstruderen "RC 41/E" som leveres av Lavorazione Materie Plastiche er et eksempel.

Den kontinuerlige strøm av smeltet plastmaterial oppnådd på denne måte, med esemiddelet jevnt oppløst i plastmaterialet, føres fra løpet 14 til et ekstruderingshode 18, som på i og for seg kjent måte omfatter en trang ekstruderingsmunning med form tilpasset til det skumprofil som det er ønskelig å oppnå. I det spesielle tilfelle som skal behandles mer detaljert i det følgende, henvises det til en sirkulær munning, tilpasset for ekstrudering av et skumrør.

I henhold til oppfinnelsen er det mellom ekstruderingshodet 18 og løpet 14 innsatt en kjøleinnretning 20, som er festet til den fri ende av løpet og som i sin tur bærer hodet 18. Innretningen 20 er en varmeveksler uten bevegelige komponenter, hvor det til den "kolde" side kontinuerlig tilføres en kjøle-væske (for eksempel olje) ved den nødvendige temperatur, og et av formålene for den foreliggende oppfinnelse er å foreta en styrbar kjøling med denne innretning av strømmen av plastmaterial på en fullstendig homogen måte til en temperatur som er så nær temperaturen av kjølevæsken som mulig, det vil si med høy virkningsgrad.

På grunn av nærværet av det flyktige esemiddel i strømmen av plastmaterial bør innretningen medføre et visst mottrykk, nemlig mellom omtrent 15 kg/cm<2> og omtrent 35 kg/cm<2>. Dette er ytterst gunstig så lenge disse verdier utgjør bare en liten del av mottrykket (200 - 300 kg/cm2 ) allerede nødvendig i ekstruderen for å frembringe og opprettholde oppløsning av esemiddelet i det smeltede plastmaterial, og innretningen i henhold til oppfinnelsen vil følgelig bare medføre en tilsvarende liten økning i energiforbruk, slik at den kan anvendes endog for eksisterende ekstrudere uten betenkelig-heter. Forsøk har videre vist at under de omstendigheter som er drøftet ovenfor, er verdier angitt i den følgende tabell passende:

Med disse verdier kan strømmen av plastmaterial avkjøles til en temperatur meget nær den optimale ekstruderingstemperatur. Det kan også fra den ovenstående' tabell sluttes at for hull-diametre på mer enn 6 mm varierer forholdet l/d bare i meget liten grad.

Det er i praksis ikke tilrådelig å bruke høye verdier l/d med et enkelt avkjølt hus, for eksempel med et hus med hull 6 mm diameter og 120 mm lengde. Det foretrekkes i stedet å bevirke avkjølingen i to trinn, det vil si med to påfølgende avkjølte hus, som tilsammen realiserer det ønskede forhold l/d. Ved å anta at det bare er to husdeler, som illustrert i fig. 2, er forholdet l/d realisert av hver husdel foretrukket halvparten av det valgte samlede forhold, og for således å realisere forholdet 20:1 med hull på 6 mm, må hver av husdelene 22, 22' ha en tykkelse på 60 mm.

Innretningen vist i fig. 2 og 3 er spesielt nyttig for høye strømningstakter av termoplastmaterial, spesielt 100 kg/time eller mer, og ved fremstillingen tildannes en første avkjølt husdel ved hjelp av en sirkulærsylindrisk hylse 39 av aluminium, fordelaktig tildannet av to ringer 40, 40' anordnet ende mot ende. Tilsvarende er en ytterligere avkjølt husdel tildannet av en sirkulærsylindrisk hylse av aluminium fordelaktig tildannet av to ringer 42, 42' anordnet ende mot ende. De ytre sylindriske flater av alle ringene 40, 40', 42, 42' har den samme diameter, for eksempel 260 mm og den indre sylindriske overflate av alle ringer har den samme diameter, for eksempel 140 mm. Den radiale tykkelse av ringene er derfor 60 mm, og dette er lengden av hvert av de radiale hull 44 utboret i ringene. Hver av ringene har et antall av omkrets-vise rekker av disse hull 44. I det illustrerte tilfelle har hver ring seks rekker av hull, og hver rekke omfatter 40 hull i samme avstand fra hverandre. Diameteren av hullene er for eksempel 7 mm, slik at det totale areal av alle 480 hull i husdelen 40, 40' (og i husdelen 42, 42') oppgår til 184,8 cm<2>. Forholdet l/d som realiseres av de to husdeler er

60/7 x 2 = 17,14 og tilsvarer derfor den tidligere angitte tabell. Mellom husdelene 40, 40' og 42, 42' er det innsatt en sirkulær skive 46 med utvendig diameter tilsvarende ringene, og den stabel som formes på denne måte er aksesentrert langs aksen X i et rørformet hus 48 med sirkulært tverrsnitt, og til hvis ender det tettende er fastskrudd to sirkulære topplater 50, 52 som klemmer den nevnte stabel fast mellom seg. Topp-platen 50 har en sirkulær sentral åpning 50' som står i forbindelse med det indre hulrom i ringen 40, og et rørformet nav 50" som tjener til å skru innretningen i fig. 2 aksialt inn på seksjonen 14 av ekstruderingsløpet i fig. 1 for å utgjøre innretningen 20 antydet i den sistnevnte fig. Inn i navet 50"

står det radialt ut en termometersonde 51. Tilsvarende har topplaten 52 en sirkulær sentral åpning 52' som står i forbindelse med det indre hulrom i ringen 42', og et rørformet nav 52" for å skrus inn i ekstruderingshodet 18 i fig. 1. En termometersonde 53 trenger radialt inn i navet 52".

Fra skiven 46 strekker det seg aksialt mot åpningene 50', 52' to koniske torpedospisser 54 henholdsvis 65. Torpedoen 54 avgrenser sammen med den indre sylindriske overflate av husdelen 40, 40' en rørformet innløpsmanifold 58 med sirkulært tverrsnitt og den radiale bredde av denne nedsettes gradvis til 0 fra den aksialt ytterste ende mot den aksialt innerste ende av husdelen. Tilsvarende avgrenser torpedoen 65 sammen med den indre overflate av husdelen 42, 42' en rørformet ut-løpsmanifold 60 med sirkulært tverrsnitt idet den radiale bredde av denne minsker gradvis fra den aksialt ytterste ende i retningen av den aksialt indre ende av husdelen 42, 42' . Det maksimale tverrsnittareal av manifoldene 58, 60 oppgår i den illustrerte utførelsesform til 98,6 cm2 , og er derfor mindre enn det totale areal (184,8 cm2 ) av hullene i de respektive husdeler. Den indre overflate av husdelen 48 avgrenser sammen med de radialt ytre overflater av ringene 40, 40', 42, 42' og av skiven 46 en rørformet utløpsmanifold 62 med sirkulært tverrsnitt en rørformet innløpsmanifold 64 med sirkulært tverrsnitt og en rørformet åpen forbindelse 66 mellom de to manifolder. Den radiale bredde av hver av manifoldene 62, 64 minsker ned til 0 fra den åpne forbindelse 66 mot den aksialt ytre ende av de respektive husdeler 40, 40', 42, 42' . Tverrsnittsformen av den åpne forbindelsen 66 er konstant og har et areal på 16 7 cm<2>, idet også dette areal er mindre enn det totale areal (184,8 cm2 ) av hullene i de respektive husdeler.

Det kan av fig. 2 sees at hullene 44 i de fire ringer 40, 40', 42, 42' i fig. 2 danner rader (40 rader pr. husdel) som strekker seg i det minste hovedsakelig i en felles retning, parallelt med aksen X. Spesielt danner de nevnte huller 44 40 rader anordnet i det minste hovedsakelig i vinkelmessig jevnt fordelte plan inneholdende aksen av den angjeldende husdel. Som et resultat undergår det. material som strømmer inn i innretningen i fig. 2 en behandling (avkjøling og blanding) .

Inne i understøttelsesarealet for ringen 42' mot innsiden av topplaten 52 er det i denne side tildannet et sirkulært grunt hulrom 70, tilgjengelig fra utsiden gjennom en gjenget forbindelse 72. Hulrommet 70 kommuniserer gjennom i det minste en langsgående kanal 74 i ringen 42' med et tilsvarende hulrom 76 tildannet i ringen 42. I sin tur kommuniserer hulrommet 76 gjennom i det minste en langsgående kanal 78 i ringen 42 med et tilsvarende hulrom 90 tildannet i den tilstøtende side av skiven 46, hvorfra det avgrener seg i det minste en langsgående kanal 96 som kommuniserer med et identisk hulrom 94 tildannet i den annen side av skiven. Hulrommet 94 kommuniserer, gjennom i det minste en langsgående kanal 96 i ringen 40' med et identisk hulrom 98 tildannet i ringen 40' . Endelig kommuniserer dette sistnevnte hulrom gjennom i det minste en langsgående kanal 100 i ringen 40 med et identisk hulrom 102 tildannet i innsiden av topplaten 50 og som er tilgjengelig gjennom en gjenget forbindelse 104. En styrbar strøm av kjølende olje kan således tilføres kontinuerlig til forbindelsen 72 for å avkjøle de fire aluminiumringer og deretter tømmes ut gjennom forbindelsen 104 og på denne måte av-kjøles strømmen av plastmaterial i motstrøm. Styringen av strømmen av kjølende olje gjennomføres under kontroll av de to termometersonder 51, 53. Termometersonden 51 angir den temperatur som oppnås med kjølingen i sluttseksjonen 14 av eks-truderløpet (fig. 1) mens termometersonden 53 måler slutt-temperaturen (ekstruderingstemperaturen). Om nødvendig kan to innretninger av den type som er illustrert i fig. 2 forbindes i serie for å forbedre kjølingen og/eller homogeniseringen, idet det tas hensyn til det forhold at den homogeniserende virkning hovedsakelig frembringes i utløpsmanifoldene 60 og 62 .

Eksempel 1.

Ekstruderen 10 i fig. 1 er en modell som betegnes "Mod. RC 41/E" levert av Lavorazione Materie Plastiche, konstruert for kommersiell fremstilling av 180 - 220 kg/time. Det er en tvi 11ingskrueekstruder, med samroterende skruer med forhold l/d på 21/1, med omdreiningshastighet av skruene styrbar fra 8,5 til 28 omdreininger pr. min. og med et styrbart effektforbruk på mellom 14 og 50 HK. Seksjonen 14 avkjøles fra utsiden og lengdene av skruene i denne seksjon avkjøles fra innsiden. Innretningen 20 festet til ekstruderløpet er konstruert og dimensjonert på den måte som er beskrevet med hen-visning til fig. 2 og 3. Ekstruderingshodet 18 er en konvensjonell ikke-avkjølt form for ekstrudering av en plan skum-kropp med tversgående tverrsnitt 500 x 50 mm. Tilførselen til ekstruderen består av granuler av "TAL"-polystyren (Montedison) blandet med liten prosentandel sitronsyre og natriumbikarbonat som kimpartikler. Ekstruderen drives med konstant hastighet på 23 omdreininger pr. min. (effektforbruk 50 HK). Innretningen 20 avkjøles med olje ved 90°C og olje ved den samme temperatur anvendes også for å avkjøle seksjonen

14. Til injektoren 16 tilføres en 50/50 blanding av "Freon 11" og "Freon 12" i vektforhold på 12 % i forhold til termoplastmaterial. Temperaturen målt ved hjelp av termometer-sondene 51, 53 er 140 142°C, henholdsvis 120 - 122°C. Det oppnås 220 kg/time produkt med en densitet på 0,032 g/cm3 . De variasjoner av densitet som forefinnes ved forskjellige

punkter av bredden av skumkroppen overstiger ikke 0,001 g/cm3 . På begge sider av skumkroppen er det tildannet et fint, glatt, jevnt skinn eller hud. Den effekt som absorberes under disse betingelser av innretningen 20 er omtrent 7 HK.

Eksempel 2 ( sammenligningsforsøk).

Innretningen 20 fjernes og ekstruderingshodet 18 festes direkte til utløpet av seksjonen 14 av ekstruderen og man forsøker å drive ekstruderen ved betingelsene fra eksempel 1. Det produkt som oppnås er ikke ensartet og har sprukne og sammenfallende celler. Ekstruderingstemperaturen er i om-rådet 138°C. Det er bare ved å redusere hastigheten av skruene til 16 omdreininger pr. min. og prosentandelen "Freon" til 8 % at man kunne oppnå 150 kg/time av relativt ensartet produkt med en densitet på mellom 0,050 og 0,055. Ekstruderingstemperaturen var 135 - 136°C.

Eksempel 3 ( sammenligningsforsøk).

Dette forsøk ble gjennomført under betingelsene fra eksempel 1, men med den forskjell at innretningen 20 var erstattet av en "statisk blandeinnretning" omhandlet i US patentskrift nr. 3.286.992 med en indre diameter på 8 cm, en lengde på omtrent 1,9 m og omfattende 14 trinn. Det ble oppnådd en ekstruderingstemperatur så høy som 137 - 138°C. Den effekt som ble absorbert av blandeinnretningen var bare omtrent 3 HK, men skummet var ikke brukbart på grunn av sammenfallende celler. Det var bare når mengden av "Freon" ble redusert til omtrent 7 vekt% at det oppnådde skum var tilfredsstillende ensartet, med en densitet på omtrent 0,05 g/cm3 .

Eksempel 4 ( sammenligningsforsøk).

Dette forsøk ble gjennomført under betingelsene fra eksempel 1 med bruk av den "statiske blandeinnretning" fra eksempel 3 og med den forskjell at blandeinnretningen var utvendig avkjølt med en oljekappe. 01jetemperaturen ved innløpet var omtrent 100°C. Det var bare når gjennomføringen av material ble redusert til omtrent 150 kg/time at det oppnådde skum frem-viste en tydelig tendens til en brukbar ensartethet av cellestrukturen og dets densitet var omtrent 0,035 g/cm3 .

Eksempel 5.

Dette forsøk ble gjennomført under betingelsene fra eksempel 1, med den forskjell at strømningstakten for materialet ble redusert til 180 kg/time og innløpstemperaturen av kjøleoljen ble nedsatt til 93°C. Det ble oppnådd en ekstruderingstemperatur på 117°C og det ekstruderte skum hadde en jevn densitet på 0,029 g/cm3 . Dette resultat viser klart de praktiske muligheter av innretningen 20. Fra et kommersielt synspunkt kan imidlertid betingelser omhandlet i eksempel 1 foretrekkes ved at fremstillingskapasiteten er sterkt forhøyet selvom skumdensiteten stiger til 0,032 g/cm3 .

Claims (6)

1. Kjøleinnretning for fremstilling av termoplastskum anordnet for innsetning mellom sylinderen (14) og ekstruderingshodet (18) på en ekstruderingsinnretning for avkjøling av en strøm av smeltet termoplast, hvor et flyktig esemiddel er dispergert under trykk, omfattende et rørformet hus (48) hvis aksel strekker seg mellom sprøytehodet (18) og sylinderen (14), en i huset (48) anordnet varmeveksler (20) som danner flere nær hverandre beliggende rette kanaler (44) for strøm-ning av termoplasten, en innløpsmanifold (58) i huset (48) for innføring av strømmen i innløpsåpningene for kanalene (44), en utløpsmanifold (62) i huset (48) for å motta strømmen fra ut-løpsåpningene fra kanalene (44), idet disse manifolder (58, 62) har sirkulært tverrsnitt og er rettet parallelt med hverandre og vinkelrett mot kanalene (44), samt med varmeveksleren (20) samhørende kjølekanaler (102, 94) for kjøling av varmeveksleren ved kontakt med et i disse kjølekanaler fremført væskeformet kjølemiddel, karakterisert ved at (a) varmeveksleren (20) består av i det minste en i huset (48) koaksialt anordnet sirkulærsylindrisk metallhylse (39), hvori kanalene (44) er radielt anordnet i flere rader beliggende i det minste hovedsakelig i hylsens aksel inneholdende plan i lik avstand fra hverandre, idet disse kanaler har hovedsakelig sirkulært og konstant tverrsnitt og har et forhold mellom lengde og diameter på høyst 10:1, idet hylsens endeflater er innrettet til å kjøles av kjølekanalene (102, 94), (b) den radielle ytre vegg av innløpsmanifolden (58) dannes av den indre radielle overflate av den sirkulærsylindriske metallhylse (39), hvorved de individuelle kanaler i kanal-rekkene grener seg ut fra innløpsmanifolden (58) på tvers av dennes retning og i sekvens med hensyn til denne retning, og (c) utløpsmanifolden (62) har ringformet tverrsnitt og begrenses av den radialt ytre overflate av hylsen (39) og av den radialt indre overflate av huset (48) slik at de individuelle kanaler i radene munner ut i utløpsmani-folden (62) på tvers av dennes retning og i sekvens med hensyn til denne retning.

2. Kjøleinnretning som angitt i krav 1, karakterisert ved at innløpsmanifolden (58) har et ringformet tverrsnitt og begrenses radialt innover av en torpedospiss som peker inn i hylsen (39) fra en første ende av denne, og at den radielle bredde av innløpsmanifolden (58) minsker ned til 0 mot den første ende av hylsen og den radielle bredde av utløpsmanifolden (62) minsker til 0 fra den første ende av hylsen mot dennes annen ende.

3. Kjøleinnretning som angitt i krav 1, karakterisert ved at den omfatter en ytterligere med den første hylse (39) koaksial hylse (39') som angitt i (a) med innløps- og utløpsmanifold i henhold til (b) henholdsvis (c), idet utløpsmanifolden (62) for den første hylse (39) er koblet til innløpsmanifolden (64) for den andre hylsen (39').

4. Kjøleinnretning som angitt i krav 1, karakterisert ved at det totale tverrsnittsareal av alle de kanaler (44) som forbinder en innløpsmanifold med en tilsvarende utløpsmanifold er større enn det effektive tverrsnittsareal av innløpsmanifolden.

5. Kjøleinnretning som angitt i krav 4, karakterisert ved at det totale tverrsnittsareal av alle kanaler (44) også er større enn det effektive tverrsnittsareal av utløpsmanifolden.

6. Kjøleinnretning som angitt i krav 1, karakterisert ved at den sirkulærsylindriske hylsen (39) er sammensatt av minst to ringer (40, 40') anordnet ende mot ende og at det mellom dem dannes et sirkulært med hylsen (39) koaksialt hulrom (98) for sirkulasjon av et kj ølemiddel.