NO170491B

NO170491B - PROCEDURE FOR MANUFACTURING CELLPLAST

Info

Publication number: NO170491B
Application number: NO894582A
Authority: NO
Inventors: Baard Spydevold
Original assignee: Placell As
Priority date: 1989-07-17
Filing date: 1989-11-17
Publication date: 1992-07-13
Also published as: NO170491C; NO894582L; NO894582D0

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte ved kontinuerlig eller delvis kontinuerlig fremstilling av celleplast fra en plastmasse inneholdende esemiddei og eventuelt andre prosessregulerende stoffer og tilsetninger. The present invention relates to a method for the continuous or partially continuous production of cell plastic from a plastic mass containing foaming agents and possibly other process-regulating substances and additives.

Produksjon av celleplast (skumplast) av termoplastiske materialer er sterkt økende. De viktigste grunnene for dette er lavt råvareforbruk i forhold til volum og høy termisk isolasjonsevne. Production of cellular plastic (foam plastic) from thermoplastic materials is increasing strongly. The most important reasons for this are low raw material consumption in relation to volume and high thermal insulation.

Det finnes flere kjente prosesser for fremstilling av plastskum av termoplast for eksempel "perleskum" av poly-styren (Styropor) og den statiske høytrykksprosessen for produksjonen av PVC-skum med lav densitet og tette celler. "Perleskum"-prosessen, som er en f lertrinnsprosess, gir polystyrenskum med lav egenvekt, men med relativt lave fysikalske verdier. Den statiske høytrykksprosessen gir PVC-skum med lav egenvekt, lukkede celler og høy kvalitet, men er svært manuell forbundet med høye produksjonskostnader og den har store begrensninger hva gjelder produktets form. There are several known processes for the production of plastic foam from thermoplastics, for example "pearl foam" from polystyrene (Styropor) and the static high-pressure process for the production of PVC foam with low density and dense cells. The "pearl foam" process, which is a multi-stage process, produces polystyrene foam with a low specific gravity, but with relatively low physical values. The static high-pressure process produces PVC foam with a low specific gravity, closed cells and high quality, but is very manual associated with high production costs and it has major limitations in terms of the product's shape.

Av helkontinuerlige prosesser er ekstrudering den mest benyttede. Den er vanligvis relativt lett å styre og normalt forbundet med lave produksjonsomkostninger. Of fully continuous processes, extrusion is the most widely used. It is usually relatively easy to control and normally associated with low production costs.

I dag gjelder generelt ved bruk av plastbearbeidingsmaskiner for kontinuerlig produksjon av skumplast som for eksempel ekstrudering, at det for oppskumming av celleplast med lav egenvekt brukes fysikalsk esemiddei basis for skumprosessen. Today, it generally applies when using plastic processing machines for the continuous production of foam plastic, such as extrusion, that for the foaming of cellular plastic with a low specific gravity, a physical foaming agent is used as the basis for the foaming process.

De termoplaster som er best egnt for oppskumming er; polystyrener (PS) inklusive polymerisater (HIPS, SB, SÅN, ABS), polyetylen (LDPE) og kopolymerisat (EVA), polyvinylklorider (PVC) inklusive polyblends, The thermoplastics that are best suited for foaming are; polystyrenes (PS) including polymers (HIPS, SB, SÅN, ABS), polyethylene (LDPE) and copolymers (EVA), polyvinyl chlorides (PVC) including polyblends,

og polypropylener (PP). and polypropylenes (PP).

Gunstige forutsetninger for oppskumming er gitt når rå-stoffets smelteviskositet faller langsomt og jevnt i temperaturområder for mykning. Derfor er de amorphe, termoplastene lettere å oppskumme enn de krystalline. Delkrystallinene termoplaster blir vanligvis kjemisk fornettet eller strålefornettet før eller i forbindelse med oppskummingen. Derved oppnås en gunstigere viskositetskurve i avhengighet av temperaturen. Favorable conditions for foaming are provided when the melt viscosity of the raw material falls slowly and evenly in temperature ranges for softening. Therefore, the amorphous thermoplastics are easier to foam than the crystalline ones. The semi-crystalline thermoplastics are usually chemically cross-linked or beam cross-linked before or in connection with the foaming. This results in a more favorable viscosity curve depending on the temperature.

Ved ekstrudering av plastskum er selve oppskummingsprosessen avhengig av plastens viskositet og smeltens strekk-evne, esemidlets gasstrykk og det ytre trykk og vekselvirkningen mellom smeiten og esemidlet. When extruding plastic foam, the foaming process itself depends on the viscosity of the plastic and the stretchability of the melt, the blowing agent's gas pressure and the external pressure and the interaction between the melt and the blowing agent.

Fordi plastskum har større frisjon mot veggen i et verktøy forbundet med en plastbearbeidingsmaskin, for eksempel en ekstruder, enn uekspendert plastmasse, er det vanligvis ønskelig at oppskummingen først skjer etter at plastmassen har forlatt verktøyet. En forutsetning for det, er at det ytre trykket på smeiten som inneholder virksomt esemiddei er høyt nok til å hindre ekspansjon. Etter plastbearbeidings-maskinens verktøy synker i dagens kjente produksjonsprosesser det utvendige trykket på plastmassen og plasten ekspanderer på grunn av overmetting av gassen i plastmassen. Because plastic foam has greater friction against the wall of a tool connected to a plastic processing machine, for example an extruder, than unexpanded plastic mass, it is usually desirable that the foaming only takes place after the plastic mass has left the tool. A prerequisite for this is that the external pressure on the melt, which contains active ese midge, is high enough to prevent expansion. After the plastic processing machine's tool, in today's known production processes, the external pressure on the plastic mass drops and the plastic expands due to supersaturation of the gas in the plastic mass.

En prosessparameter som har stor innflytelse på celle-strukturen og dermed ekstrudatets kvalitet, er massetemperaturen. Ved for lav massetemperatur vil på grunn av en relativt høy smelteviskositet plastmassen ikke kunne ekspandere fullt og en får en relativt høy egenvekt. Er massetemperaturen for høy vil smelteviskositeten bli lav, noe som lett fører til oppriving av cellene med høy egenvekt som resultat. A process parameter that has a major influence on the cell structure and thus the quality of the extrudate is the pulp temperature. If the mass temperature is too low, due to a relatively high melt viscosity, the plastic mass will not be able to expand fully and a relatively high specific gravity will be obtained. If the mass temperature is too high, the melt viscosity will be low, which easily leads to tearing of the cells with a high specific gravity as a result.

For å kunne produsere plastskum med lav, Jevn egenvekt og tette celler er det nødvendig å produsere et ekstrudat hvor gass-cellene ikke blir revet i stykker på grunn av ulik hastighet i strømningsretning ved utløpet av formverktøyet hvor trykket reduseres og gass-cellene dannes. Det er samtidig nødvendig å ha et ytre trykk på plastmassen både i plastbearbeidingsmaskinen og i verktøyet som hindrer ekspansjon av plastmassen. In order to produce plastic foam with a low, uniform density and dense cells, it is necessary to produce an extrudate where the gas cells are not torn to pieces due to different speeds in the direction of flow at the outlet of the molding tool where the pressure is reduced and the gas cells are formed. It is also necessary to have an external pressure on the plastic mass both in the plastic processing machine and in the tool which prevents expansion of the plastic mass.

Disse to kriterier er i dag begrensende på mulighetene for å produsere tykke profiler av plastskum med tette celler i en automatisk prosess hvor plastskummet har lav egenvekt som er jevn over hele tverrsnittet. Dette gjelder spesielt ved bruk av kjemisk esemiddei fordi gasstrykket i kjemisk esemiddei (som for eksempel azodikarbonamid eller natriumbikarbonat) er langt høyere enn gasstrykket i de fysikalske esemidlene som normalt brukes (for eksempel KFK-gasser, CO2 eller N2). These two criteria are currently limiting the possibilities for producing thick profiles of plastic foam with dense cells in an automatic process where the plastic foam has a low specific gravity that is uniform over the entire cross-section. This applies in particular when using chemical blowing agents because the gas pressure in chemical blowing agents (such as azodicarbonamide or sodium bicarbonate) is far higher than the gas pressure in the physical blowing agents that are normally used (for example CFC gases, CO2 or N2).

Problemene med skjæring av plastmassen og oppriving av gass-cellene ved trykkreduksjon reduseres i dag ved at man enten begrenser tilsetning av esemiddei eller at plastmassen har svært begrenset sjikt-tykkelse ved trykk-oppbygging og ved ekspansjon. Dette gjelder særlig for kjemisk esemiddei, men også ved bruk av fysikalsk esemiddei har man store begrensninger . The problems with cutting the plastic mass and tearing up the gas cells during pressure reduction are reduced today by either limiting the addition of foaming agent or that the plastic mass has a very limited layer thickness during pressure build-up and during expansion. This applies in particular to chemical emulsifiers, but there are also major limitations when using physical emulsifiers.

Det er ofte ønskelig å kunne benytte kjemisk esemiddei også for tykkere plastskumprodukter fordi selve produksjons-prosessen vanligvis er enklere enn ved bruk av fysikalsk esemiddei og sluttproduktets egenskaper kan vanligvis styres bedre enn ved bruk av fysikalsk esemiddei. Dette kommer blant annet av det høyere gasstrykket i kjemisk esemiddei sammen-lignet med gasstrykket i fysikalsk esemiddei. It is often desirable to be able to use chemical foaming agent also for thicker plastic foam products because the production process itself is usually simpler than when using physical foaming agent and the properties of the end product can usually be controlled better than when using physical foaming agent. This comes, among other things, from the higher gas pressure in chemical evaporative agents compared to the gas pressure in physical evaporative agents.

Det er utviklet forskjellige verktøyprinsipper i forbindelse med kontinuerlig produksjon av skum, spesielt i forbindelse med ekstrudering. Et ekstruderingsverktøy har spesielt to viktige funksjoner; 1) Oppbygging av tilstrekkelig trykk i verktøyet og ekstruder Different tool principles have been developed in connection with the continuous production of foam, especially in connection with extrusion. An extrusion tool in particular has two important functions; 1) Build-up of sufficient pressure in the tool and extruder

2) Forming av ekstrudatet til ønsket form. 2) Shaping the extrudate into the desired shape.

Kontinuerlig oppskumming av termoplast foregår på to prinsipelt forskjellige måter; Continuous foaming of thermoplastics takes place in two fundamentally different ways;

1) Fri oppskumming 1) Free foaming

2) Styrt oppskumming innover 2) Controlled inward foaming

Fri oppskumming brukes vanligvis til relativt enkle profiler. Det oppskummede ekstrudatet fanges normalt opp av en kalibreringsenhet i kort avstand etter utløp av verktøyet. Det nødvendige massetrykket i verktøyet bygges normalt opp av verktøyets lepper. Free foaming is usually used for relatively simple profiles. The foamed extrudate is normally captured by a calibration unit a short distance after exiting the tool. The necessary mass pressure in the tool is normally built up by the tool's lips.

Ved oppskumming innover bygges det nødvendige massetrykket opp ved hjelp av en torpedo i verktøyet og kalibrerIngsenheten sitter fast på selve verktøyet. Kalibreringsenheten har den samme innvendige form som verktøydysen. Smeiten blir utvendig kjølt og holdt fast til kalibreringsenhetens vegger ved hjelp av vakuum. Samtidig gjør en innsats i verktøyet det mulig for ekstrudatet å ekspandere innover i kalibreringsenheten. Denne metoden brukes til fremstilling av rør, plater og profiler. Sluttproduktet har en kompakt glatt hud med lavere egenvekt mot kjernen. Denne metode er kjent som "Celuka-prosessen" . When foaming inward, the necessary mass pressure is built up using a torpedo in the tool and the calibration unit is fixed to the tool itself. The calibration unit has the same internal shape as the tool nozzle. The forge is externally cooled and held firmly to the walls of the calibration unit by means of vacuum. At the same time, an insert in the tool enables the extrudate to expand into the calibration unit. This method is used for the production of pipes, plates and profiles. The end product has a compact smooth skin with a lower specific gravity towards the core. This method is known as the "Celuka process".

Det finnes kombinasjoner av metoden for fri oppskumming og "Celuka-prosessen". Det produseres også hule profiler med prinsipp lignende "Celuka-prosessen". There are combinations of the free foaming method and the "Celuka process". Hollow profiles are also produced with a principle similar to the "Celuka process".

Det benyttes også forskjellige prinsipper med koekstrudering av uekspanderte hudmaterialer og oppskummede kjerne-materialer. Different principles are also used with coextrusion of unexpanded skin materials and foamed core materials.

En annen prosess som gir trykkoppbygging i verktøyet og relativt liten skjæring av materialet ved oppskumming er den såkalte "Woodlite-prosessen". Dette er en metode for ekstrudering av oppskummede strenger som etter utløp av verktøyet sammensveises til én enhet. Det endelige ekstrudatet har imidlertid ujevn struktur og lav bøyestyrke på grunn av tildels dårlig sammensveising av de forskjellige delekstrudatene. Another process that provides pressure build-up in the tool and relatively little cutting of the material during foaming is the so-called "Woodlite process". This is a method of extruding foamed strings which, after the end of the tool, are welded together into one unit. The final extrudate, however, has an uneven structure and low bending strength due to partly poor welding of the various partial extrudates.

Et prinsipp som spesielt benyttes for produksjon av oppskummede rør er "Armocell-prosessen". Ved hjelp av en spesiell konstruksjon av flytekanalen i verktøyet bygges det opp tilstrekkelig trykk som forhindrer for tidlig ekspansjon av smeiten. Det oppskummede røret holdes etter kort avstand fra verktøyet av en kalibreringsenhet. A principle that is particularly used for the production of foamed pipes is the "Armocell process". With the help of a special construction of the flow channel in the tool, sufficient pressure is built up which prevents premature expansion of the melt. The foamed tube is held after a short distance from the tool by a calibration unit.

Alle de ovennevnte verktøyprinsipper gir store begrensninger i produktets egenvekt, prosentdel av tette celler og form. Dette blant annet fordi oppbyggingen av det nødvendige massetrykket for å unngå for tidlig ekspansjon, er basert på frisjon mellom varm plastmasse og verktøy. All of the above-mentioned tooling principles give great limitations to the product's specific weight, percentage of dense cells and shape. This is partly because the build-up of the necessary mass pressure to avoid premature expansion is based on friction between hot plastic mass and tools.

Foreliggende oppfinnelse har til hensikt å forbedre den kjente teknikk og å utvide dens anvendelsesområder samtidig som manglene ved den kjente teknikk og de derav følgende begrensninger, unngås. The present invention aims to improve the known technique and to expand its areas of application while avoiding the shortcomings of the known technique and the resulting limitations.

I henhold til dette angår foreliggende oppfinnelse en fremgangsmåte av den innledningsvis nevnte art omfattende: a) mating av råstoffene til en plastbearbeidingsmaskin; b) elting av råstoffene i plastbearbeidingsmaskinen under forhold for temperatur og trykk som ved kun trykkavlastning gir en ekspanderende masse; idet fremgangsmåten karakteriseres ved at den videre omfatter; c) overføring av plastmassen direkte til en kjølesone; d) avkjøling av massen i kjølesonen til en løpende masse med høy viskositet og stivhet og tilnærmet flat hastighets-profil under trykk dannet av en oppstrøms rettet trykk-komponent; e) eventuelt trinnløs overføring til en bremse- holdesone; f) oppbygging av den oppstrøms rettede trykk-komponent inntil trykket i plastmassen i de oppstrømsbefindende soner er According to this, the present invention relates to a method of the type mentioned at the outset comprising: a) feeding the raw materials to a plastic processing machine; b) kneading the raw materials in the plastic processing machine under conditions of temperature and pressure which, with only pressure relief, produce an expanding mass; as the method is characterized by the fact that it further comprises; c) transferring the plastic mass directly to a cooling zone; d) cooling the mass in the cooling zone to a flowing mass of high viscosity and stiffness and approximately flat velocity profile under pressure formed by an upstream directed pressure component; e) possibly stepless transfer to a brake holding zone; f) build-up of the upstream pressure component until the pressure in the plastic mass in the upstream zones is

tilstrekkelig til at plastmassen ikke ekspanderer, og sufficient so that the plastic mass does not expand, and

g) kontrollert å ekspandere massen til ønsket densitet efter overføring til en oppvarmings-/ekspansjons-/formingssone. g) controlled to expand the mass to the desired density after transfer to a heating/expansion/forming zone.

Oppfinnelsen skal nedenfor forklares i større detalj under henvisning til de ledsagende tegninger der The invention will be explained below in greater detail with reference to the accompanying drawings therein

figurene 1 og 2 viser to mulige apparatoppsett for Figures 1 and 2 show two possible device layouts for

gjennomføring av sekvensfølgen a) til g) ovenfor. execution of sequence a) to g) above.

Termoplast, esemiddei og eventuelt andre prosessregulerende stoffer og tilsetninger mates til en plastbearbeidingsmaskin av i og for seg kjent type, for eksempel en ekstruder (1), for der å eltes sammen under forhold for temperatur og trykk som kun ved trykkavlastning gir en ekspanderende masse. Thermoplastic, foaming agent and any other process-regulating substances and additives are fed to a plastic processing machine of a known type, for example an extruder (1), to be kneaded together under conditions of temperature and pressure which only produce an expanding mass when the pressure is relieved.

Ekstrudere av forskjellige typer og også de blandebetingelser som benyttes i slike ekstrudere er kjente og skal ikke beskrives i nærmere detalj her. Det vesentlige er at man unngår at esemiddelet får anledning til å ekspandere i selve plastbearbeidingsmaskinen. Extruders of different types and also the mixing conditions used in such extruders are known and shall not be described in further detail here. The essential thing is to avoid that the blowing agent has the opportunity to expand in the plastic processing machine itself.

Plasten eltes på en slik måte at alle deler av massen får tilnærmet samme temperatur og fordi dette oppnås relativt raskt har man en relativt god kontroll over eventuell eksoterm eller endoterm varmeutvikling fra et kjemisk esemiddei. The plastic is kneaded in such a way that all parts of the mass get approximately the same temperature and because this is achieved relatively quickly, you have a relatively good control over any exothermic or endothermic heat development from a chemical foaming agent.

På grunn av den raske oppvarmingen av hele plastmassen ved den mekaniske bearbeiding oppnår man også en rask dekompone-ring av et eventuelt kjemisk esemiddei. Due to the rapid heating of the entire plastic mass during the mechanical processing, a rapid decomposition of any chemical foam is also achieved.

For å unngå de problemer som i dag foreligger i forbindelse med de kjente prosesser og de kjente prinsipper for eks-truderverktøy for å oppnå tilstrekkelig høyt trykk i verktøy og ekstruder hvor gasscellene i stor grad rives i stykker ved utløpet fra ekstruderverktøyet (fordi trykkoppbyggingen er basert på skjærvirkning/friksjon) benytter man ifølge oppfinnelsens fremgangsmåte en oppbygging av et tilstrekkelig trykk i verktøyet og ekstruderen for å unngå den for tidlige ekspansjon av plastmassen ved at plastmassen etter nedkjøling bremses slik at plastmassen danner et kontinuerlig "stempel" for oppbygging av det nødvendige trykket slik at det ikke skjer noen skjæring med derav følgende oppriving av gass-cellene. In order to avoid the problems that exist today in connection with the known processes and the known principles for extruder tools in order to achieve sufficiently high pressure in tools and extruders where the gas cells are largely torn apart at the exit from the extruder tool (because the pressure build-up is based on on shear action/friction) according to the method of the invention, a build-up of a sufficient pressure is used in the tool and the extruder to avoid the premature expansion of the plastic mass by slowing down the plastic mass after cooling so that the plastic mass forms a continuous "piston" for building up the necessary pressure so that no cutting takes place with the consequent tearing of the gas cells.

Oppbyggingen av det nødvendige trykket i verktøy og ekstruder skjer ved at plastmassen ved utgang av ekstruderingsverktøy (1) under trykk kjøles ned (2) i en kontinuerlig prosess tilstrekkelig til at stivheten i plastmassen er høy nok til at plastmassen kan bremses med en bremseanordning (3) som for eksempel kan være et kontinuerlig bevegelig belte. Opp-bremsingen av plastmassen styres slik at det trykket som bygges opp i plastmassen er stort nok til at plasten ikke ekspanderer. Fra ekstruderverktøyet eller forraingsanordningen etter ekstruder må plastmassen holdes under stort ytre trykk uten at det er friksjon mellom den begrensende veggen og plastmassen eller at friksjonen mellom veggen og plastmassen er liten nok til at gasscellene som dannes etter at trykket reduseres, ikke rives i stykker. Ved at det ikke er friksjon mellom vegg og plastmasse eller at friksjonen er svært liten, vil plastmassen i denne kjøleanordningen (2) bevege seg med en hastighet som er lik gjennom hele plastmassen. Dette betyr at det ikke oppstår skjæring mellom forskjellige sjikt i plastmassen i bevegelsesretning eller kun ubetydelig skjæring. The build-up of the necessary pressure in the tool and extruder takes place by cooling the plastic mass at the exit of the extrusion tool (1) under pressure (2) in a continuous process sufficiently so that the stiffness of the plastic mass is high enough for the plastic mass to be braked with a braking device (3 ) which can, for example, be a continuously moving belt. The braking of the plastic mass is controlled so that the pressure that builds up in the plastic mass is large enough so that the plastic does not expand. The plastic mass must be kept under high external pressure from the extruder tool or the extrusion device after the extruder without there being friction between the limiting wall and the plastic mass or that the friction between the wall and the plastic mass is small enough that the gas cells that form after the pressure is reduced are not torn to pieces. Because there is no friction between the wall and the plastic mass or that the friction is very small, the plastic mass in this cooling device (2) will move at a speed which is the same throughout the entire plastic mass. This means that no cutting occurs between different layers in the plastic mass in the direction of movement or only negligible cutting.

Nedkjølingsanordningen (2) som må være direkte forbundet med verktøyet/formingsanordningen kan være direkte forbundet med bremseanordningen (3) eller kjøleanordningen (2) og bremseanordningen (3) som kan være en enhet. Dette kan for eksempel gjøres ved at nedkjølingen av plastmassen foregår mellom kontinuerlige endeløse stålbånd, hvor stålbåndene har lav temperatur. Ved styringen av stålbåndenes hastighet, kan massetrykket reguleres. The cooling device (2) which must be directly connected to the tool/forming device can be directly connected to the braking device (3) or the cooling device (2) and the braking device (3) which can be a unit. This can be done, for example, by the cooling of the plastic mass taking place between continuous endless steel bands, where the steel bands have a low temperature. By controlling the speed of the steel bands, the mass pressure can be regulated.

Etter at massen er tilstrekkelig bremset og tilstrekkelig trykk er oppnådd ved hjelp av bremseanordningen (3), varmes plastmassen opp (4) samtidig som trykket reduseres, slik at plastmassen kan ekspandere. Oppvarmingen kan skje kontinuerlig direkte i tilknytning til kjøle- (2) og bremseanordningen (3) for eksempel ved hjelp av oppvarmede endeløse stålbånd, eller oppvarmingen kan for eksempel skje ved at den nedkjølte plastmassen oppvarmes i forbindelsen med transport gjennom en varmetunnel med varm luft. Den nedkjølte plastmassen kan også oppvarmes for eksempel i væskebad. After the mass has been sufficiently braked and sufficient pressure has been achieved using the braking device (3), the plastic mass is heated (4) while the pressure is reduced, so that the plastic mass can expand. The heating can take place continuously directly in connection with the cooling (2) and braking device (3), for example by means of heated endless steel bands, or the heating can take place, for example, by the cooled plastic mass being heated in connection with transport through a heating tunnel with hot air. The cooled plastic mass can also be heated, for example, in a liquid bath.

Ved at plastmassen oppvarmes enten ved tilførsel av ytre varme eller ved at plastmassens indre og ytre temperatur utlignes, eller ved en kombinasjon av tilførsel av ytre varme og temperaturutligning i plastmassen, vil plastmassen ekspandere til det oppnås likevekt mellom de indre ekspansjonskreftene i plastmassen og spenningene i plastmassen. By the plastic mass being heated either by the supply of external heat or by the internal and external temperature of the plastic mass equalizing, or by a combination of the supply of external heat and temperature equalization in the plastic mass, the plastic mass will expand until equilibrium is achieved between the internal expansion forces in the plastic mass and the stresses in the plastic mass.

Anordningen (2) for nedkjøling av plastmassen etter utløp av verktøy/formingsanordning med ingen eller liten friksjon mellom begrensede vegger og plastmassen, bremse/holdean-ordningen og varmeanordningen, kan konstrueres på flere prinsipielle måter. The device (2) for cooling the plastic mass after the exit of the tool/forming device with no or little friction between limited walls and the plastic mass, the brake/holding device and the heating device, can be constructed in several principled ways.

Eksempler på dette er følgende: Examples of this are the following:

Kjøleanordningen (2) som er direkte forbundet med verktøy/- formingsenhet etter ekstruder kan være en statisk kjøler med samme eller tilnærmet samme Innvendig tverrsnitt som tverrsnittet ved utløpet av verktøy/formingsanordning. Veggene i det indre tverrsnittet må gi minimal friksjon mellom vegg og plastmasse. Det kan for eksempel gjøres ved at de innvendige veggene høyglanspoleres eller forkrommes. Samtidig kan det også tilføres et smørende medium kontinuerlig mellom de innvendige veggene i kjøleanordningen og plastmassen, slik at friksjonen reduseres ytterligere. Nedkjølingen kan foregå ved at kjøleenheten for eksempel kjøles med temperert olje i kanaler i kjøleenhetens vegger. Kjøleanordningen kan også være et sett med endeløse stålbånd som kjøles og presses mot plastmassen. The cooling device (2) which is directly connected to the tool/forming unit after the extruder can be a static cooler with the same or nearly the same internal cross-section as the cross-section at the outlet of the tool/forming device. The walls in the inner cross-section must provide minimal friction between the wall and the plastic mass. This can be done, for example, by having the internal walls polished to a high gloss or chrome-plated. At the same time, a lubricating medium can also be supplied continuously between the internal walls of the cooling device and the plastic mass, so that friction is further reduced. The cooling can take place by, for example, the cooling unit being cooled with tempered oil in channels in the walls of the cooling unit. The cooling device can also be a set of endless steel bands that are cooled and pressed against the plastic mass.

Bremseanordningen (3) etter kjøleanordningen (2) kan for eksempel bestå av to eller flere valser som presses mot det stive nedkjølte plastmaterialet eller bremseanordningen kan bestå av sett med endeløse bånd som kan trykkes inn mot plastmassen, hvor hastigheten kan reguleres slik at trykket bakover i plastmassen kan reguleres. The braking device (3) after the cooling device (2) can for example consist of two or more rollers which are pressed against the stiff cooled plastic material or the braking device can consist of a set of endless bands that can be pressed against the plastic mass, where the speed can be regulated so that the pressure backwards in the plastic mass can be regulated.

Varmeenheten (4) etter bremse/holdeanordningen kan for eksempel være et kammer fullt med varm væske, hvor trykket kan reguleres. Varmeanordningen kan også være et sett av endeløse bånd som oppvarmes. Oppvarmingen av plastmassen kan også for eksempel foregå i en statisk varmeenhet med et innvendig tverrsnitt lik eller tilnærmet lik plastmassens tverrsnitt etter utløp av bremseanordningen. Den statiske oppvarmingsanordningen må ha ingen eller svært lav friksjon mellom de indre veggene i oppvarmingsanordningen og plastmassen. Oppvarmingen kan også skje i et varmekammer hvor plastekstrudatet beveger seg fritt. The heating unit (4) after the brake/holding device can, for example, be a chamber full of hot liquid, where the pressure can be regulated. The heating device can also be a set of endless bands that are heated. The heating of the plastic mass can also, for example, take place in a static heating unit with an internal cross-section equal to or approximately equal to the cross-section of the plastic mass after the braking device has run out. The static heating device must have no or very low friction between the inner walls of the heating device and the plastic mass. The heating can also take place in a heating chamber where the plastic extrudate moves freely.

Det kan ofte være fordelaktig å foreta oppvarmingen av plastmassen under tilstrekkelig høy trykk til at plastmassen ikke ekspanderer i selv oppvarmingsenheten. Dermed oppnås en langt raskere oppvarming av plastmassen, - dette fordi den termiske isolasjonsverdi i plastmassen øker drastisk når den er ekspandert. It can often be advantageous to heat the plastic mass under sufficiently high pressure so that the plastic mass does not expand in the heating unit itself. In this way, a much faster heating of the plastic mass is achieved, - this because the thermal insulation value in the plastic mass increases drastically when it is expanded.

Friksjonen mellom de indre veggene i oppvarmingsenheten og palstmassen bør være minimal fordi den ellers vil kunne skape vanskeligheter for en optimal styring av trykket i plastmassen bakover i ekstruderingsverktøy og ekstruder. Dessuten er styringen av ekspansjon langt enklere dersom den har ingen eller minimal friksjon mellom varmeenheten og plasten. The friction between the inner walls of the heating unit and the plastic mass should be minimal because otherwise it could create difficulties for optimal control of the pressure in the plastic mass backwards in the extrusion tool and extruder. Furthermore, the control of expansion is far easier if there is no or minimal friction between the heating unit and the plastic.

Når plastekstrudatet oppvarmes under trykk, reduseres det ytre trykket etter at alle deler av ekstrudatet er bragt til den ønskede temperatur, og plasten kan ekspandere til det er oppnådd likevekt mellom de indre ekspansjonskreftene og spenningene i plasten. When the plastic extrudate is heated under pressure, the external pressure is reduced after all parts of the extrudate have been brought to the desired temperature, and the plastic can expand until equilibrium is achieved between the internal expansion forces and the stresses in the plastic.

Når plastekstrudatet oppvarmes trykkfritt (for eksempel i en varmekanal), vil plasten ekspandere samtidig med oppvarmingen. When the plastic extrudate is heated without pressure (for example in a heating channel), the plastic will expand at the same time as the heating.

I denne beskrivelsen er det spesielt beskrevet en prosess hvor plastekstruder/plastekstrudere er benyttet, men en hvilken som helst kontinuerlig eller delvis kontinuerlig plastbearbeidingsmaskin som tilfredsstiller kravene til bearbeidingsgrad, temperatur/trykkforhold kan benyttes. In this description, a process is specifically described where plastic extruders/plastic extruders are used, but any continuous or partially continuous plastic processing machine that satisfies the requirements for processing degree, temperature/pressure ratio can be used.

Beskrivelse av og eksempler på plastblandinger og prosess-betingelser Description and examples of plastic mixtures and process conditions

Som tidligere nevnt må en ved oppbyggingen av en plastblanding/resept, ta hensyn til den plastbearbeidingsmaskinen som skal benyttes og vurdere de egenskapene som en ønsker at sluttproduktet skal ha. "Utviklingen av den foreliggende prosess har vært gjort ved bruk av PVC. Som plastbearbeidingsmaskiner har det vært benyttet følgende: De forskjellige komponentene i plastblandingen har blitt blandet/mikset i en vanlig varm/kald, vertikal/vertikal plastmikser. Som homogeniseringsmaskin/gelateringsmaskin for PVC-blandingen har det vært benyttet en dobbeltskruet ekstruder (110 mm granuleringsenhet). Som plastbearbeidingsmaskin i forbindelse med dekomponeringen av det kjemiske esemiddelet, har det vært benyttet en enkeltskruet ekstruder (90 mm). As previously mentioned, when building up a plastic mixture/recipe, you must take into account the plastic processing machine that will be used and assess the properties that you want the final product to have. "The development of the present process has been done using PVC. As plastic processing machines, the following have been used: The various components of the plastic mixture have been mixed/mixed in a normal hot/cold, vertical/vertical plastic mixer. As a homogenizing machine/gelating machine for PVC mixture, a twin-screw extruder (110 mm granulation unit) has been used.As a plastic processing machine in connection with the decomposition of the chemical foaming agent, a single-screw extruder (90 mm) has been used.

Det har vært benyttet forskjellige verktøy/formingsenheter, blant annet et verktøy for produksjon av ca 5 0 mm rund profil. Som kjøleenhet har det vært benyttet en statisk anordning hvor veggene ble kjølt. Samtidig som det ble tilført et flytende glidemiddel mellom de indre veggene i kjøleanordningen og plastmassen. Som bremse/holdeanordning har det vært benyttet et system med endeløse belter. Oppvarmingen av plastmassen har vært gjort i et statisk system med oppvarmede vegger. Various tools/forming units have been used, including a tool for the production of approx. 50 mm round profile. As a cooling unit, a static device has been used where the walls were cooled. At the same time, a liquid lubricant was added between the inner walls of the cooling device and the plastic mass. A system of endless belts has been used as a brake/holding device. The heating of the plastic mass has been done in a static system with heated walls.

Eksempler på plastblandinger som har vært benyttet er følgende: Examples of plastic mixtures that have been used are the following:

(Alle er basert på PVC-termoplast) (All are based on PVC thermoplastic)

Eksempel 1 Example 1

Eksempel 2 Example 2

Resepturen i eksempel 1 ga PVC-skum med spesifikk egenvekt ca. 0,1 (ca. 100 kg/m5 ). The recipe in example 1 produced PVC foam with a specific gravity of approx. 0.1 (approx. 100 kg/m5 ).

Resepturen i eksempel 2 ga PVC-skum med spesifikk egenvekt ca. 0,07 (ca. 70 kg/m5 ). The recipe in example 2 produced PVC foam with a specific gravity of approx. 0.07 (approx. 70 kg/m5 ).

De forskjellige komponentene i de ovenstående plast-blandingene ble blandet i en varm/kald, vertikal/vertikal hurtigmikser til en temperatur ca. 120°C. The various components of the above plastic mixtures were mixed in a hot/cold, vertical/vertical rapid mixer to a temperature of approx. 120°C.

Etter avkjølingen av blandingen ble den tilført en granuleringsenhet bestående av en dobbelskruet ektruder. Plastmassens temperatur i granuleringsenheten ved utløp var ca. 130°C. Granulatet ble deretter tilført en enkeltskruet 90 mm ekstruder som var forlenget til ca. 40 D. After the mixture had cooled, it was fed to a granulation unit consisting of a twin-screw extruder. The temperature of the plastic mass in the granulation unit at the outlet was approx. 130°C. The granulate was then fed to a single screw 90 mm extruder which was extended to approx. 40 D.

Trykket i ekstruderen ble umiddelbart etter innføringstrakten tatt opp til ca. 1200 bar. Trykket ble redusert til ca. 250 bar ved utløpet av maskinen. Massetemperaturen ble umiddelbart etter innføringstrakten tatt opp til ca. 210°C. Massetemperaturen ble redusert til ca. 165°C ved utløpet av maskinen. Massetemperaturen ved utløp av ekspansjonsordningen The pressure in the extruder was raised immediately after the introduction funnel to approx. 1200 bar. The pressure was reduced to approx. 250 bar at the outlet of the machine. Immediately after the introduction funnel, the mass temperature was brought up to approx. 210°C. The mass temperature was reduced to approx. 165°C at the outlet of the machine. The mass temperature at the end of the expansion scheme

(bestående av kjøleenhet, bremseanordning og oppvarmingsen-het) var ca. 12CC. (consisting of cooling unit, braking device and heating unit) was approx. 12CC.

Det vil i spesielle tilfeller være ønskelig å tverrbinde (kryssbinde) plastskummet. Det kan for eksempel gjøres ved bruk av bestråling, ved bruk av peroksyder, ved bruk av amider, ved bruk av silaner eller ved bruk av isocyanater. På grunn av fare for kryssbinding av plastmassen i plastbearbeidingsmaskinen, kan det være fordelaktig å tilsette kryssbindingskomponenten sent i plastbearbeidingsmaskinen eller umiddelbart etter plastbearbeidingsmaskinen i en egen blandeenhet. In special cases, it will be desirable to cross-link (cross-link) the plastic foam. This can be done, for example, by using irradiation, by using peroxides, by using amides, by using silanes or by using isocyanates. Due to the risk of cross-linking of the plastic mass in the plastic processing machine, it may be advantageous to add the cross-linking component late in the plastic processing machine or immediately after the plastic processing machine in a separate mixing unit.

Claims

1.

Procedure for continuous or partially continuous production of cellular plastic from a plastic mass containing foaming agent and possibly other process-regulating substances and additives, comprising: a) feeding the raw materials to a plastic processing machine; b) kneading the raw materials in the plastic processing machine under conditions of temperature and pressure which, with only pressure relief, produce an expanding mass; characterized in that it further comprises: c) transfer of the plastic mass directly to a cooling zone; d) cooling the mass in the cooling zone to a flowing mass of high viscosity and stiffness and approximately flat velocity profile under pressure formed by an upstream directed pressure component; e) possibly stepless transfer to a braking/holding zone; f) build-up of the upstream-directed pressure component until the pressure in the plastic mass in the upstream zones is sufficient so that the plastic mass does not expand; and g) controlled expansion of the mass to the desired density after transfer to a heating/expansion/forming zone.