NO154119B - Fremgangsm¨te og anordning for fremstilling av en material bane av skummet termoplast. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte for fremstilling av en bane av skummet termoplast, ved at termoplasten ekstruderes i slangeform ut av en dyse og ekspanderes ved hjelp av et medium under trykk som strømmer ut av en åpning i en dor som er anordnet inne i slangen, aksialt innrettet etter dysen, at den ekspanderte slangen kalibreres og kjøles inne i et kalibreringselement, idet mediet bringes til å strømme langs innsiden av slangen for å holde dens utside i kontakt med kalibreringselementet, og at slangen skjæres opp aksialt når den er avkjølt til en temperatur som er lavere enn mykningstemperaturen til termoplasten og omformes til en bane. Oppfinnelsen angår dessuten en anordning for fremstilling av en bane ved bruk av fremgangsmåten.

Ved den ovenfor angitte fremgangsmåte for fremstilling er det av stor betydning at kjølingen av materialet skjer så raskt og jevnt som mulig dersom materialet skal få den ønskede, homogene skumstrukturen. Ved ujevn eller alt for langsom kjøling skjer materialets ekspansjon delvis, og medfører at visse materialpartier blir mer ekspandert enn andre, og således får lavere densitet. Totalt sett blir materialet derved også ujevnt og buklete.

Stor grad av ekspansjon, og følgelig dannelsen av en tilsvar-ende tynn bane, gjør det vanskelig å oppnå en homogen struktur, og det mest kritiske område er der hvor mediet under trykk strømmer ut av doren. DD-patent 105759 beskriver en anordning der mediet strømmer ut fra flere hull rundt omkretsen av doren i retning mot ekstruderingsdysen. Mediet vil derfor treffe termoplasten i en sone der plasten er skjør, og trykket i mediet må reguleres nøye for å unngå at plastslangen brister. Dessuten kan mediet som strømmer langs slangen bevirke en uregelmessig mikrostruktur i slangen, og denne mikrostruktur kan bli permanent på grunn av den etter-følgende kjøling.

FR-patent 1444624 beskriver en anordning, som omfatter en ytre ring for foreløpig kjøling av en ekstrudert plastslange umiddelbart utenfor dysen, idet et medium under trykk strøm-mer ut fra en aksial kanal i dysen, for ekspansjon av slangen uten bruk av dor. Det benyttes et kalibreringselement med et kjølerør i skruelinjeform med avstand mellom vindingene, idet kjølerøret kommer i kontakt med utsiden av slangen og gir

denne en jevn overflate, ved at ujevnheter dannet ved ekspansjonen utjevnes. Den foreløpige kjøling medfører imidlertid en begrenset ekspansjon og en uregelmessig mikrostruktur, fordi plasten er skjør i det området der ringen befinner seg. Dersom den foreløpige kjøling ikke er nøyaktig tilpasset kan det oppstå brist i slangen på grunn av kontakten med kjøle-røret etter ekspansjonen.

Denne tendens er noe mindre fremtredende ved bruk av en lig-nende anordning beskrevet i CH-patent 523764, som i stedet for et kjølerør i skruelinjeform omfatter et kjøleelement med jevn overflate samt midler for å danne undertrykk rundt slangen, for å hindre at denne kommer i kontakt med en indre dor .som er festet til dysen ved hjelp av en hul holder som mediet under trykk tilføres gjennom, idet holderen har hull som mediet strømmer ut gjennom og ekspanderer slangen, og slangen utsettes for en foreløpig kjøling ved hjelp av en ytre ring som befinner seg umiddelbart utenfor dysen og til-fører kjøleluft mot utsiden av slangen.

Formålet med den foreliggende oppfinnelse er å komme frem til en fremgangsmåte og en anordning som muliggjør dannelse av en mere homogen struktur i den ekstruderte slange, særlig når slangen skal ha forholdsvis liten veggtykkelse og en jevn ytterflate.

I henhold til oppfinnelsen oppnås dette med en fremgangsmåte og en anordning angitt i de etterfølgende patentkrav.

Oppfinnelsen medfører at mediet under trykk strømmer ut fra doren i et område der ekspansjonen er fullført, og dessuten

ledes mediet i bevegelsesretningen til slangen. Slangen på-

virkes derfor ikke av mediet umiddelbart utenfor dysen, og mediet påvirker slangen på en skånsom måte. I ekspansjons-

sonen oppstår et statisk trykk som medfører at ekspansjonen blir skånsom, og det unngås uheldig påvirkning av mikro-

strukturen eller fare for at slangen brister. Det skjer heller ikke noen vesentlig kjøling i ekspansjonssonen, idet kjølingen på grunn av det strømmende medium starter hoved-

sakelig samtidig med kjølingen ved hjelp av kalibrerings-

elementet utenfor slangen. Slangen utsettes således for kjøling både på innsiden og utsiden, hvilket er gunstig med hensyn til å oppnå en homogen struktur og å unngå fare for brist i slangen.

En utførelsesform av fremgangsmåten i henhold til oppfinn-

elsen kjennetegnes ved at mediet under trykk har større strømningshastighet enn bevegelseshastigheten tii slangen.

En annen utførelsesform av fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen kjennetegnes ved at et medium under trykk rettes mot utsiden av slangen mens denne beveges gjennom kalibreringselementet .

En utførelsesform av anordningen i henhold til oppfinnelsen kjennetegnes ved at kalibreringselementet omfatter en kjøle-

kveil med mellomrom mellom vindingene, slik at et medium under trykk kan trykke mot slangen i mellomrommene.

Oppfinnelsen skal i det følgende beskrives nærmere, under henvisning til den vedføyde, skjematiske tegning, som viser en foretrukket utførelsesform av anordningen i henhold til oppfinnelsen.

Den viste anordning for fremstilling av en materialbane av

skummet termoplast omfatter en konvensjonell høytrykks-

ekstruder (ikke vist), med en dyse 1 som har en ringformet utløpsåpning 2 for ekstrudering av det skummede termoplast-

materialet i form av en materialslange 3. Utløpsåpningens midtre parti opptas av en kjerne 1', som kan benyttes for å variere utløpsåpningens spaltebredde. Umiddelbart foran ut-løpsåpningen 2 sveller den ekstruderte materialslangen opp i et traktformet parti 3' . I en viss avstand fra utløps-åpningen 2 oppviser anordningen i henhold til oppfinnelsen organer for kalibrering og kjøling av materialslangen, hvilke organer omfatter en dor 4 som befinner seg inne i materialslangen etter det traktformede parti 3<1> samt et ved materialslangens utside, i samme høyde som doren 4, beliggende kalibreringselement 5. Doren 4 og kalibreringselementet 5 holdes av vogner 6 og 7, hvilke kan flyttes i retning mot eller opp fra dysen 1. Vognen 6 som bærer doren 4 er ved sin fremre ende som vender mot ekstruderen utstyrt med et verktøy 8 for aksial oppskjæring av materialslangen 3. I figuren er dessuten også vist et valsepar 9 for flatlegging av den opp-slissede materialslangen 3.

Doren 4 er nøyaktig sentrert etter senterlinjen for dysen

1, og har en diameter som er flere ganger større enn diameteren til utløpsåpningen 2. Ved den ende som vender mot dysen 1 oppviser dorens omkretsflate en ringformet utstrøm-ningsåpning 10, som forløper rundt hele omkretsen av doren og tilføres et medium under trykk via en kanal 11 som forløper langs midten av doren 4. Kanalen 11 fortsetter i medstrøms-retningen av materialslangen 3, gjennom en bæreaksel 12 som forener doren 4 og vognen 6, for via vognen 6 og utvendige, ikke viste ledninger å være forbundet med et ikke vist pumpe-ellér reservoarorgan for mediet. Den ringformede utstrøm-ningsåpningen 10 begrenses i retning mot dysen 1 av en kappe 13, som er strømlinjeformet og har en diameter som hovedsakelig stemmer overens med diameteren til den sylindriske hoveddel av doren 4.

Kalibreringselementet 5 er liksom doren 4 sentrert i forhold til den forlengede senterakse til dysen 1, samt kan flyttes i lengderetningen mot eller fra dysen ved hjelp av bærevognen 7, som i likhet med bærevognen 6 ruller på skinner anordnet parallelt med dysens senterlinje. Kalibreringselementet 5 har en indre diameter som overstiger den ytre diameter av doren 4, og kalibreringselementet 5 kan derfor fritt passere doren 4. Kalibreringselementet 5 kan også fritt beveges inn over dysens fremre ende. Når kalibreringselementet 5 og doren 4 befinner seg i den stillnig som er vist på tegningen, dannes en ringformet spalt mellom den ytre, sylindriske overflate av doren 4 og den indre arbeidsflate til kalibreringselementet 5. Spaltens bredde tilpasses etter det material som skal fremstilles, men vil normalt være omtrent tre ganger materialtykkelsen. Materialslangen 3 befinner seg under fremstillingen i kontakt med den indre arbeidsflate 14 i kalibreringselementet 5, hvilken flate fortrinnsvis består av kjølerør 15 som er viklet i skruelinjeform rundt elementets innside, laget av kobber eller et annet material med god varmeledningsevne. Begge endene av kjølerøret 15 forløper ut av kalibreringselementet 5, og danner henholdsvis tilførsels-rør 16 og utløpsrør 17 for kjølefluid. Kjølerøret 15 holdes av en omgivende, hylseformet mantel 18, som er fast forbundet med bærevognen 7. Ved den viste utførelsesform av kalibreringselementet 5 er kjølerøret 15 viklet slik at det er dannet en spalt med noen millimeters bredde mellom hver vik-ling, hvilket muliggjør tilførsel av et medium under trykk mellom viklingene til utsiden av materialslangen 3. Mantelen 18 er slik utført at det er dannet en ringformet kanal 19 rundt det skruelinjeformede kjølerørets utside, hvilken kanal 19 kan tilføres et medium under trykk via en tilførselsled-ning 20.

Ved fremstilling av en materialbane av skummet termoplast ved fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen tilføres ekstruderen den ønskede termoplasten i granulatform. Etter oppvarming av granulatet til smeltetemperatur blandes termoplasten med freongass til en homogen blanding, som via ekstruderens dyse presses ut gjennom utløpsåpningen 2 i form av en slange. Ved begynnelsen av produksjonen er kalibreringselementet 5 for-skjøvet mot høyre på tegningen, til en stilling der den omgir dysen 1, samtidig med at doren 4 er forskjøvet mot venstre på tegningen, slik at den befinner seg i større avstand fra ut-løpsåpningen 2 i dysen 1. Når den kontinuerlige utpressing av materialslangen gjennom utløpsåpningen 2 har foregått så lenge at slangen hovedsakelig har nådd frem til kappen 13 på doren 4, utvides slangen manuelt og tres inn på såvel kappen 13 som doren 4. Deretter forskyves doren 4 suksessivt i retning mot dysen 1, til den stilling som er vist på tegningen, hvorved samtidig kalibreringselementet 5 forskyves mot venstre på tegningen, til den viste stilling. Ved hjelp av et medium under trykk som tilføres via kanalen 11, fortrinnsvis trykkluft, oppnås til dels at materialslangen 3 som strømmer ut av utløpsåpningen 2 ekspanderer og danner en trakt 3 ' , og til dels at materialslangen 3 blir liggende mot arbeidsflaten i kalibreringselementet 5, dannet av det skrue-lin jef ormede kjølerøret 15. Nærmere bestemt tilføres trykkluft kontinuerlig til den ringformede utstrømningsåpningen 10 10 ved den fremre ende av doren 4, hvilken trykkluft bygger opp et indre overtrykk i det traktformede parti 3', for -å sikre en jevn og ensartet ekspansjon av materialslangen. Trykket i det traktformede parti 3' holdes hovedsakelig konstant under hele ekstruderingsforløpet. Det meste av den trykkluft som tilføres gjennom utstrømningsåpningen 10 strøm-mer gjennom den ringformede spalten mellom den sylindriske arbeidsflate på doren 4 og den indre flate i materialslangen 3 når trykket er bygget opp, hvorved den fremdeles myke materialslangen under samtidig kjøling trykkes mot kalibreringselementets arbeidsflate 14, hvilken bearbeider det pass-erende materialet slik at blærer og søkk i materialflaten utjevnes og materialet får en glattere overflate. Ved å regu-lere tilførselen av medium under trykk kan anleggstrykket mot arbeidsflaten reguleres. Samtidig skjer en kontinuerlig av-kjøling av materialslangen 3 innenfra ved hjelp av den langs slangens innside strømmende trykkluften, og utenfra ved hjelp av en kjølevæske som strømmer gjennom kjølerøret 15, hvilken kjølevæske kan bestå av vann som ledes inn i kjølerøret 15 via tilførselsrøret 16 og ledes bort via utløpsrøret 17 ved den motsatte ende av mantelen 18.

Ved en utførelsesform av oppfinnelsen er det, som tidligere nevnt mulig å føre et medium under trykk mot utsiden av materialslangen 3 gjennom kalibreringselementet 5. Dette skjer ved hjelp av en tilførselsledning 20 som mediet (fortrinnsvis trykkluft) ledes gjennom til den ringformede kanal 19, som fordeler mediet rundt hele omkretsen av mantelen 18. Mediet kan derfor via mellomrommene mellom viklingene av kjølerøret 15 strømme mot utsiden av materialslangen 3 og videre ut i friluft. Ved hjelp av denne trykklufttilførsel oppnås til dels en ytterligere mulighet for nøyaktig regulering av materialslangens anleggstrykk mot arbeidsflaten på kalibreringselementet 5 (hvorved også kjøleeffekten kan reguleres), og til dels en mulighet til å blåse arbeidsflaten 14 ren for det pulverformede plastavfall som ved kontinuerlig drift dannes på grunn av materialslangens anlegg mot kjølerørene 15.

Ved kontinuerlig drift vil således materialslangen 3 som strømmer ut av ekstruderens utløpsåpning 2 utvides ved hjelp av overtrykket i den traktformede del 3', mens slangen fort-satt har en temperatur som er høyere enn materialets myk-ningstemperatur, hvoretter materialslangen under den fortsatte bevegelse fremover ved hjelp av trykkluften trykkes mot innsiden av kalibreringselementet 5, for til dels å kalibreres til ønsket diameter og veggtykkelse, og til dels overflatebearbeides på utsiden, slik at blærene og søkkene som er dannet ved ekstruderingen og utvidelsen av materialslangen utjevnes. Når materialslangen 3 har passert de to kalibreringsorganene, dvs. doren 4 og kalibreringselementet 5, er dens diameter nøyaktig definert, samtidig med at materialet er avkjølt fra både utsiden og innsiden, slik at det befinner seg i en stabil tilstand. Materialslangen 3 passerer deretter et skjæreverktøy 8, hvilket hensiktsmessig er montert på vognen 6 som bærer doren 4. Verktøyet 8 består av en oppragende kniv, som når materialslangen 3 passerer deler denne ved et langsgående snitt. Den delte materialslangen flatlegges deretter suksessivt, (eventuelt ved hjelp av ikke viste ledeflater), hvoretter slangen passerer et valsepar 9, som til dels bevirker den endelige flatlegging, og til dels medvirker til fremføringen av materialbanen. Materialbanen passerer deretter en ikke vist ekstruder for ekstrudering av det homogene, tettende sjiktet på den side av materialbanen som er gjort glatt ved hjelp av fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen.

Som tidligere nevnt kan kalibreringselementet 5 hensiktsmessig bestå av ett eller flere skruelinjeformet viklede kjøle-rør 15, som sammen danner elementets arbeidsflate. Det er imidlertid også mulig å utforme arbeidsflaten på annen måte, f.eks. som en sylinder av platematerial som kan kjøles ut-vendig. Herved er det imidlertid vesentlig at arbeidsflaten profileres, f .eks. ved korrugering, ettersom glidemotstanden for slangen i motsatt fall blir for stor. Dette henger sammen med at søkkene og blærene i den flate av slangen som vender mot kalibreringselementet gir en slags sugekoppeffekt som gir materialet en tendens til å suge seg fast til elementets arbeidsflate. Dette unngås på en effektiv måte dersom flaten profileres, og profileringen bidrar dessuten til en bedre mekanisk bearbeidning og glatting av flaten, slik at denne blir jevnere.

Med fremgangsmåten og anordningen i henhold til oppfinnelsen muliggjøres en rasjonell fremstilling av tynt skummaterial av den type som er egnet for laminering med et væsketett, homogent termoplastsjikt. Det ekspanderte sjikt blir homogent, og får dessuten en glatt flate som er temmelig fri for søkk, samt en meget god indre kvalitet med jevn porestørrelse, ettersom kjølingen av materialslangen fra såvel utsiden som innsiden kan reguleres slik at det oppnås en optimal, fortrinnsvis like kraftig kjøling fra begge sider, hvorved materialets størkning skjer hovedsakelig samtidig gjennom hele materialtykkelsen. Fremgangsmåten og anordningen i henhold til oppfinnelsen gir også mulighet til en vel avveiet til-passing av anleggstrykket mellom materialet og kalibreringsorganene. Ved at det mellom den sylindriske arbeidsflate på doren 4 og innsiden av materialslangen 3 er dannet et ringformet rom med bare noen få millimeters tykkelse skapes for-utsetninger for en jevn og pålitelig trykking av materialslangens utside mot kalibreringselementets arbeidsflate ved hjelp av trykkluften som strømmer gjennom rommet. På grunn av den relativt høye strømningshastigheten som derved oppstår øker også kjøleeffekten på materialslangen på indre flate.

Claims (5)

1. Fremgangsmåte for fremstilling av en bane av skummet termoplast, ved at termoplasten ekstruderes i slangeform ut av en dyse (1) og ekspanderes ved hjelp av et medium under trykk som strømmer ut av en åpning (10) i en dor (4) som er anordnet inne i slangen (3), aksialt innrettet etter dysen, at den ekspanderte slangen kalibreres og kjøles inne i et kalibreringselement (5), idet mediet bringes til å strømme langs innsiden av slangen for å holde dens utside i kontakt med kalibreringselementet, og at slangen skjæres opp aksialt når den er avkjølt til en temperatur som er lavere enn mykningstemperaturen til termoplasten og omformes til en bane, karakterisert ved at mediet under trykk strømmer ut av åpningen (10) i doren ved den ende av kalibreringselementet (5) som er nærmest dysen (1), idet område hvor ekspansjonen av slangen (3) er fullført, idet åpningen (10) danner ringform rundt aksen til doren (4) og er rettet i bevegelsesretningen til slangen, slik at mediet ledes i retning bort fra ekspansjonssonen (3<1>).

2. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at mediet under trykk har større strømningshastighet enn bevegelseshastigheten til slangen.

3. Fremgangsmåte som angitt i krav 1 eller 2, karakterisert ved at et medium under trykk rettes mot utsiden av slangen (3) mens denne beveges gjennom kalibreringselementet (5).

4. Anordning for fremstilling av en bane ved bruk av fremgangsmåten i henhold til krav 1, omfattende en ekstruder med en dyse (1) for ekstrudering av termoplast i slangeform, en dor (4) som er anordnet for å rage inn i den ekstruderte slange og har en åpning (10) for å tilføre et medium under trykk i slangen, et kalibreringselement (5) innrettet til å omgi slangen, utstyrt med midler (14) for kjøling, en skjære-anordning (8) for aksial oppskjæring av slangen, samt organer (9) for omforming av slangen til en bane, karakterisert ved at åpningen (10) i doren (4) danner ringform rundt aksen til doren og er rettet i bevegelsesretningen til slangen (3), at en kappe (13) på enden av doren er innrettet til å hindre at mediet under trykk strømmer inn i en ekspansjonssone (3') for slangen, og at doren (4) og kalibreringselementet (5) er innrettet til å beveges innbyrdes og i forhold til dysen (1).

5. Anordning som angitt i krav 4, karakterisert ved at kalibreringselementet (5) omfatter en kjølekveil (15) med mellomrom mellom vindingene, slik at et medium under trykk tilført fra en trykk-kilde kan trykke mot utsiden av slangen (3) i disse mellomrom, for deretter å unnslippe til atmosfæren.