NO751928L - - Google Patents

Description

"Fremgangsmåte for fremstilling av profilelementer

av termoplast".

Foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte for ved ekstfudering å fremstille profiler av strukturelt oppskummet termoplast, det vil si som hat en tetthet mellom 0,4 og 0,9 i forhold til det tilsvarende massive termoplastmateriale. Fremgangsmåten er spesielt anvendelig for polystyren, polyvinylklorid og kopolymerer som inneholder en av.disse substanser, men kan anvendes generelt for polymerer som har•tilstrekkelig utstrakt "gummiaktig område" (slik det skal defineres senere) .

Oppfinnelsen angår også installasjoner for utførelse av denne fremgangsmåte og vedrører også de oppnådde profiler som har en anisotrop struktur og er spesieltkarakterisertved at cellene i det strukturelt oppskummede termoplastprofil har en langstrakt form i lengderetningen.

Det er allerede kjent forskjellige fremgangsmåter til fremstilling av ekstruderte profiler av oppskummet termoplast, hvor det i alminnelighet benyttes kostbare og kompliserte anordninger, spesielt med hensyn på utformning og konstruksjon av matrisene. Ved alle disse fremgangsmåter foregår ekspansjonen enten fra det ytre mot det indre eller fra det indre mot det ytre, og i disse tilfelle kan ekspansjonen bli hindret nær ved kantene ved at det der dannes massivt polymermateriale.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen avviker fra de tidligere kjente fremgangsmåter ved at ekspansjonen ved utløpet av ekstruderingsmatrisen foregår bare i lengderetningen. Derved blir matriseformen ganske enkel, idet profilgeometrien og profil-dimensjpnene blir slik som for de profiler som skal fremstilles. Dette forhold blir det samme som for en formingsanordning for metall med en metallkalibreringsinnretning som vanligvis anvendes i kombinasjon med en matrise og som hovedsakelig har samme form og dimensjoner som den profil som skal fremstilles.

Ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen fås ekspansjonen ved å utsette det ekstruderte produkt for en trek-kraft som er slik at den lineære ekstruderingshastighet i forhold til den lineære hastighet ved utløpet av metallmatrisen er proporsjonal med tettheten som ønskes oppnådd. For å få et profilelement med en tetthet på 0,50 er det for eksempel nødvendig at den lineære hastighet av det ekstruderte produkt ved utløpet av metallmatrisen er dobbelt så stor som ekstruderingshastigheten av det ekstruderte produkt ved utløpet av metallmatrisen.

For å hindre en eventuell radial utvidelse av det ekstruderte produkt, som kunne føre til deformasjon av profilelementet og for å hindre gassbobler i å briste ved overflaten, slik at overflaten får et mindre bra utseende, utføres det en ytre kjøling av polymeren ved hjelp av kalde fluidumstråler som er plassert så nært opp til utløpet av matrisen som mulig. Når det dreier seg om komplekse profiler vel det vanligvis være nødvendig å benytte fluidumstråler med forskjellige trykk for å stoppe ekspansjonen av den kjølte sone, slik som beskrevet i norsk patentsøknad nr. 74 0903 som er inngitt 14. mars 1974.

Det er åpenbart at den termoplastiske polymer under ekstruderingen må ha slike viskos-elastiske egenskaper at den kan tåle en forlengelse som minst tilsvarer den longitudinelle ekspansjon som ønskes oppnådd.uten at den slites av. I sitt arbeid "Properties and Structures of Polymers" Wiley&Sons, New York, London (1960) i kapittel 2 og 4, side 71 til 73 og spesielt på den side 7 3 viste kurve, har A. V. Tobolsky trukket skille mellom områder for viskos-elastiske egenskaper for polymerer som funksjon av temperaturen.

Denne kurve er gjengitt på fig. 1 på de medfølgende tegninger. På denne kurve betegner "A" det glass-aktige område, "B" overgangsområdet, "C" det gummiaktige område, "D" det gummiaktige flyteområde og "E" det væskeformede flyteområde. En stor forlengelse uten brudd er bare mulig i det tredje område "C", det gummiaktige område og i det fjerde område "D", det gummiaktige flyteområde. For en stor ekspansjon, det vil si for tettheter på -fra 0,4 til 0,6 vil det i alminnelighet være nødvendig at polymermassen har en temperatur som tilsvarer det gummiaktige flyteområde, mens overflaten av det ekstruderte produkt som utsettes for store påkjenninger og bør ha relativt høy elastisitetsmodul for å kunne oppta en forlengelse i størrelses-ordenen 100 %, vil ha en temperatur som tilsvarer det gummiaktige

. område. Ved relativt liten ekspansjon kan imidlertid polymeren

ha en temperatur som tilsvarer det gummiaktige område.

En annen betingelse for at tettheten for den ekstruderte polymer i forhold til tettheten for den faste polymer skal tilsvare forholdet mellom ekstruderingshastigheten og trekkhastigheten, er at ekspansjonen er praktisk talt avsluttet når profilet passerer inn i den kalde metalliske formeinnretning,

det vil. si at avstanden mellom matrisen og den metallsike formeinnretning er slik at ekspansjonen er praktisk talt avsluttet ved innløpet til den metalliske formeinnretning.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er derforkarakterisert vedat et ekspanderbart termoplastmateriale som inneholder oppskummingsmiddel og hvis nødvendig smøremidler, stabiliseringsmidler og andre additiver, ekstruderes gjennom en matrise hvis form og dimensjoner er lik det ønskede profil, mens temperaturen tilsvarer det gummiaktige flyteområde, at det ekstruderte produkt kjøles.hurtig over hele omkretsflaten umiddelbart etter utløpet fra matrisen ned til en overflatetemperatur som tilsvarer det gummiaktige område for det termoplastiske materiale, at det ekstruderte produkt trekkes gjennom en metallisk formeinnretning med en trekkhastighet større enn ekstruderingshastigheten og at forholdet mellom ekstruderingshastigheten og trekkhastigheten ved utløpet av formeinnretningen tilsvarer den ønskede tetthet, slik at det oppnås et profilelement av strukturelt oppskummet, orientert termoplast hvis celler er langstrakte i trekkretningen.

Et annet karakteristisk trekk er at det benyttes kalde fluidumstråler som tilføres med samme eller forskjellige trykk og fordeles over omkretsflaten på det ekstruderte produkt.

Enda et annet karakteristisk trekk er at forholdet mellom ekstruderingshastigheten og trekkhastigheten ligger mellom 0,4 og 0,9...

Installasjonene for utførelse av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen omfatter en ekstruderingsmaskin, en matrise,

en kald- fluidumstråleenhet, en metallisk formeinnretning, en

kjølesone og en trekk- eller strekk-innretning for profilelementet, idet disse forskjellige elementer eller anordninger er arrangert slik i forhold til hverandre at de betingelser som er nødvendige for prosessen blir oppnådd.

Det følgende eksempel skal betraktes som en illustrasjon og på ingen måte begrensende for oppfinnelsen, idet det vises til fig. 2 på de medfølgende tegninger, som viser en kompleks profil som kan fremstilles ifølge oppfinnelsen.

På denne tegning benyttes henvisningsbetegnelsen P for å antyde profilgeometrien for matrisen, mens henvisnings-tallene 1 til 7 antyder sprøytekjøleinnretningene som er fordelt rundt omkretsflaten på det ekstruderte produkt.

Eksempel:

I dette eksempel ble det benyttet en polystyren homopolymer raed et midlere molekylvektantall på 240 000 og en massemolekylvekt på 500 000. Denne polymer hadde et gummiaktig område ved temperaturer mellom 110 og 170°C og dens elastisitetsmodul varierte mellom 10 7 og 10 6 dyn/cm 2. Bearbeidingen ble fore-tatt i en SAMAFOR ekstruderingsmaskin med en enkelt skrue med diameter på 65 mm og med fire oppvarmingssoner.

Skruen hadde ett kompresjonstrinn.

Temperaturprofilen for ekstruderingsmaskinen var:

Denne temperaturprofil sikrer plastifisering av polymeren og dekomponering av oppskummingsmidlet.

Temperaturprofilen i matrisen var:

Ved valg av disse temperaturer blir det mulig å fremstille et ekspandert ekstrudert produkt hvis masse har en slik temperatur at det kan utsettes for en forlengelse på 100 %.

Geometrien P for utløpsprofilet i matrisen er vist på fig. 2. Dette profil er identisk med det profilsnitt som ønskes fremstilt. Dette er også den virkelige, geometri for snittet gjennom det metalliske profil.

De trykk som benyttes i kjøleinnretningene og som er beskrevet i den foran nevnte norske patentsøknad nr. 74 0903 er følgende:

Ingredienser * i den ekstruderte polystyren:

Trekkhastigheten av 1,20 meter pr. minutt som for en tetthet på 0,5 g/cm 2 for det ekstruderte produkt tilsvarer en hastighet på 0,60 m/min ved utløpet av ekstruderingsmatrisen. Avstanden fra matrisen til den metalliske formeinnretning var

150 mm.

. Ved hjelp av fremgangsmåten er det også mulig

å fremstille sylindriske profiler, spesielt stenger, ved at det opprettes et i hovedsaken jevnt trykk ved omkretsflaten av det ekstruderte produkt. Lignende resultater oppnås med polymerer av polyvinylkloridtypen og kopolymerer som inneholder polystyrene-lementer eller polyvinylkloridelementer.

Det oppnås ifølge oppfinnelsen strukturelt oppskummede termoplastprodukter med orientert cellestruktur som er langstrakt i lengderetningen.

Det er lett å forstå at foreliggende oppfinnelse bare er beskrevet som et forklarende eksempel som ikke menes å være begrensende og at det kan foretas en hvilken som helst modifikasjon uten å overskride rammen for foreliggende oppfinnelse, slik den er opptrukket i de vedføyde patentkrav.

Claims (6)

1. Fremgangsmåte for fremstilling av strukturelt oppskummet termoplast med en tetthet mellom 0,4 og 0,9 karakterisert ved at det ekspanderbare termoplastmateriale med oppskummingsmidde1 og de nødvendige additiver ekstruderes gjennom en matrise som har form og dimensjoner slik som det ønskede snittprofil, mens temperaturen tilsvarer det gummiaktige flyteområde, at det ekstruderte produkt kjøles hurtig over hele omkretsflaten umiddelbart etter utløpet fra matrisen til en overflatetemperatur som tilsvarer det gummiaktige område for det termoplastiske materiale, at det ekstruderte produkt trekkes gjennom en metallisk formeinnretning med en trekkhastighet som er høyere enn ekstruderingshastigheten og at forholdet mellom ekstruderingshastigheten og trekkhastigheten ved utløpet av formeinnretningen tilsvarer den ønskede tetthet, slik at det oppnås et profilelement av strukturelt oppskummet termoplast hvis celler er langstrakte i trekkretningen.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at kjølingen utføres ved hjelp av kalde fluidumstråler som fordeles jevnt over omkretsflaten på det ekstruderte produkt.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 2, karakterisert ved at kjølingen utføres ved hjelp av kalde fluidumstråler som tilføres.med forskjellige trykk og fordeles over omkretsflaten på det ekstruderte produkt.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at det ekspanderte plastmateriale velges fra polymerer hvis- gummiaktige område i den viskos-elastiske tilstand er en funksjon av temperaturen.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 4, karakterisert ved at polymeren velges fra den gruppe som omfatter polystyren, polyvinylklorid, kopolymerer som inneholder en av disse to substanser og andre polymerer som har et til-strekkelig vidt gummiaktig område.

6. Profilelement av strukturelt oppskummet termoplast, som er fremstilt etter fremgangsmåten ifølge krav 1, karakterisert ved at det har en orientert cellestruktur som er uttrukket i lengderetningen.