NO811825L - Fremgangsmaate og apparatur for fremstilling av plast-film - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en forbedret fremgangsmåte og en apparatur for fremstilling av plastfilm fra en termoplastisk harpiks ved blåseekstrudering.

Fremstillingen av rørformede filmer ved blåseekstrudering inkluderer ekstrudering av en harpiks som er smeltet i en ekstruder, i form av et rør fra en ringdyse, av-kjøling og fastgjøring av den rørformede film som er blåst umiddelbart etter ekstrudering, ved å blåse kald luft til den ytre overflate av filmen, og å fange opp den rørformede film ved hjelp av valser.

Plastfilmer fremstilt ved denne fremgangsmåte finner vid anvendelse for innpakningsformål, bygnings- og kon-struksjonsformål samt i jordbruket.

Det er mange tilfeller der sogar en liten forbedring i filmens klarhet erønskelig for plastfilmer fordi for-bedringen i klarhet fører til en tilleggsverdi for filmen.

På tross av sammenligningsvis god klarhet, er lavdensitets-polyetylen ikke akseptabel på mange områder av markedet der polypropylen er fremherskende, den siste er fremherskende fordi den er best hva klarhet angår blant de generelt anvend-bare harpikser selv om den er relativt kostbar.

Forbedring i klarhet og glans for blåste rørformede filmer fremstilt ved blåseekstrudering er et problem som len-ge har ventet på en løsning. Som et middel for å løse pro-blemet er det f.eks. foreslått innbygning av en skorsten eller et sylindrisk legeme hvori den rørformede film som kommer fra ringdysen holdes varm eller oppvarmes (se de japanske patentpublikasjoner nr. 37-12525 og 38-24593). Denne me-tode er imidlertid ikke anvendelig for kommersiell produk-sjon fordi når skorstenen kombineres med en konvensjonell luftring, er avkjølingen ikke nok til å forbedre de fysikal-ske egenskaper for den resulterende film, prosesstabiliteten er ikke tilfredsstillende og produktiviteten er for lav. På den annen side er det foreslått et antall fremgangsmåter for å intensivere avkjølingen og noen av disse har vært benyttet i praksis som "høyhastighets-blåseekstrudering" for å møte markedskravene med henblikk på omkostningsreduksjoner. Det foreslås f.eks. en prosess for intensivt å avkjøle og stabilisere det blåste rør ved hjelp av en luftstrømningsrektifi-seringssylinder som innvendig er utstyrt med finner og som anbringes atskilt fra luftringen (se japansk patentpublika-sjon nr. 47-4947). Det foreslås videre forbedrede fremgangsmåter for å intensivere kjølingen ved bruk av en ekspansjons-sylinder som rektifiserer luftstrømmen i retning av veien

for den rørformede film og i denne innfører sekundær kjøle-luft gjennom åpningen mellom sylinderen og luftringen (se japansk bruksmodellpublikasjon nr. 52-12791 og de japanske patentpublikasjoner nr. 53-8339 og 54-8390). Denne kjente teknikk beskriver, fremgangsmåter som øker kjøleluftstrømmen og forebygger ustabiliteten for den rørformede film, og så-ledes gjør høyhastighetsprosessen mulig i. en viss grad. Så-ledes har noen av disse prosesser med hell forbedret de me-kaniske egenskaper for de resulterende filmer, men ingen av dem er istand til å forbedre de optiske egenskaper og spe-sielt klarheten i noen vesentlig grad.

Gjenstand for oppfinnelsen er å tilveiebringe en fremgangsmåte og en apparatur for med høy effektivitet å fremstille rørformede filmer med høy klarhet fra termoplas-tiske harpikser ved blåseekstrudering.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen karakteriseres ved å underkaste den smeltede rørformede film som ekstruderes fra en dyse en kondisjonering i et første lukket rom, umiddelbart deretter blåsing med kald luft for hurtig avkjøling mot den ytre overflate av filmen i en retning loddrett på dennes akse, og å tillate filmen å ekspandere og å bli fast i et andre lukket rom mens den er i kontakt med kald luft som strømmer i samme retning som filmbevegelsesretningen.

Oppfinnelsen skal forklares nærmere under henvisning til de ledsagende tegninger. Fig. 1 viser et tverrsnitt av en apparatur ifølge oppfinnelsen. Fig. 2 viser et tverrsnitt av en filmdanningsappa-ratur utstyrt med en luftblåsering av pårallellstrømtypen. Fig. 3 er et diagram som viser forbindelsen mellom

oppblåsningsforholdet og uklarheten.

Under henvisning til fig. 1 er ekstruderen 1 utstyrt med en dyse 2 med et luftinnløp 4 og en dyseleppe 3 hvorfra smeltet rør 5 ekstruderes. Et kondisjoneringskammer 6, et sylindrisk legeme som har en høyde fra 150 - 700 mm og en diameter på 1,1 - 5 ganger den for dyseleppen 3, er anbragt ved utløpet av dysen 2 konsentrisk med det smeltede rør 5 som ekstruderes fra dysen 3 og i lufttett kontakt med dysen 2. En luftblåsering 7 er anbragt ved utløpet av kon-dis joneriirgskammeret 6 konsentrisk med og i lufttett kontakt med kondisjoneringskammeret 6. En luftstrømningssylin-der 11 er plassert på luftblåseringen 7. Føreplater 13 og valser 14 er anordnet for å ta opp avkjølt rørformet film. Luftringen 7 er utstyrt med luftinnløp 12 ved egnede posi-sjoner i periferien. Den nedre ringplate 8 og den øvre ringplate 9 danner en horisontal og sirkulær luftpassasje 17 som ender i en utblåsningsspalt 16 fra hvilken kald luft blåses ut i rett vinkel på aksen av den rørformede film 5. Den øvre ringplate 9 har en gjennomhulling 10 som er et antall spalter og/eller små hull 15, i den del som omgis av luft-strømningssylinderen 11 som befinner seg på den. Denne gjennomhulling bør fortrinnsvis ha åpninger som kan juster-es. Den oppoverrettede luftstrømssylinder 11, som har en høyde på 150 - 5 00 mm og en diameter på 1,5 - 6,5 ganger den for dysen, er anbragt i lufttett kontakt med den øvre ringplate 9 i luftringen. Det skulle være unødvendig å si at luftstrømningssylinderen bør være anordnet på en slik måte at den blåste film ikke kommer i kontakt med den under sin bevegelse i den og at den rørformede film ikke underkastes noen for stor ekspansjonskraft på grunn av Venturi-virkningen. Føringsvalser er anordnet før valsene 14, hvis det skulle være behov for det, for å stabilisere den rørformede film.

Filmdannelsesprosessen ifølge oppfinnelsen gjennom-føres ved bruk av apparaturen som beskrevet ovenfor. I denne prosess blir smeltet rørformet film ektrudert fra dyseleppen

3 og den tillates å passere kondisjoneringskammeret 6 der filmen holdes varm eller gradvis avkjøles slik at overflate-

glattheten forbedres med samtidige små forandringer i dimen-sjonene. Så snart den smeltede rørformede film 5 passerer den øvre.del av kondisjoneringskammeret 6, blir den hurtig avkjølt av et stort volum avkjølingsluft som blåses fra spalten 16 i luftringen 7 i rett vinkel på rørets akse. Samtidig ekspanderes den rørformede film 5 på grunn av tryk-ket av luften som innføres fra luftinnløpet 4. Den ekspan-derte rørformede film avkjøles ytterligere og blir fast etter hvert som den beveger seg på grunn av avkjølingsluft som tilføres gjennom spalten 10 og tillates å strømme langs den rørformede film. Til slutt blir den faste rørformede film tatt opp av valsene 14. Filmen som fremstilles ved den ovenfor angitte fremgangsmåte har en meget god klarhet sammenlignet med de blåste filmer som generelt er tilgjengelige på markedet. Forbed-ringen i klarhet som oppnås ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen står i motsetning til den tidligere erfaring at blåsing av luft loddrett på rørfilmen ikke er gunstig. Denne tidligere erfaring har imidlertid vist seg å være grunnløs som et resultat av en mere nøyaktig bearbeiding av luftringen som i den senere tid har vært mulig og som et resultat av kombinasjonen av luftstrømningsssylinderen og avkjølings-luften som blåses i parallellretning med filmens bevegelses-vei fra gjennomhullingen i den øvre platering. Filmen med høy klarhet som oppnås ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen anses å være resultatet av den synergistiske virkning av (1) intensivert avkjøling ved hjelp av luft fra den ovenfor angitte gjennomhulling, (2) forbedret stabilitet av den rørformede film oppnådd ved luftstrømningssylinderen, (3) hurtig avkjøling oppnådd ved loddrett blåsing av luft, og (4) hurtig fjerning av oppvarmet brukt luft som dannes som et resultat av filmavkjølingen.

I lys av det faktum at det er mange anvendelses-områder der lavdensitets-polyetylen ikke aksepteres kun på grunn av dens dårligere klarhet i forhold til andre plaster, selv om den har mange fremragende egenskaper, er foreliggende oppfinnelse av stor betydning idet at lavdensitets-poly etylen kan gjøres konkurransedyktig med andre plaster med henblikk på klarhet.

Eksempel 1

Det ble fremstilt en rørfilm ved hjelp av en 40

mm ekstruder utstyrt med en apparatur ifølge oppfinnelsen slik som vist i fig. 1 under de nedenfor følgende arbeidsbe-tingelser: Diameter for den sirkulære dysespalte: 75 mm.

Kondisjoneringskammer: Høyde 200 mm, diameter 285.mm.

Luftring: Den øvre ringplate har 15 små hull.

Posisjon for "frost"-linjen: Umiddelbart over luftringen.

Luftstrømsylinder: Høyde 200 mm, diameter 300 mm.

Strømningsforhold for luft fra blåsespalten i luftringen og luft fra hullene i den øvre ringplate i luftringen: 12:1.

Lufthastighet for blåsespalten i luftringen:

6,2 m/sek.

Temperatur for kjøleluften: 200°C.

Filmopptakshastighet: 12 m/min.

Oppblåsningsforhold: 2,0.

Filmtykkelse: 0,04 mm

Råstoff: Lavdensitets-polyetylen "NUC-8150" med en smelte.indeks på 2,4 og en densitet på 0,924.

Uklarhet og glans som er kriterier for optiske egenskaper for den resulterende film er vist i tabell 1.

Sammenligningseksempel 1

Det ble fremstilt en rørfilm under de samme pro-sessbetingelser som i eksempel 1, bortsett fra at blåsespalten i luftringen ble modifisert som vist i fig. 2. Den modi-fiserte blåsespalt er av såkalt parallellstrømtype (som blåser kjøleluft i retning parallelt med bevegelsesveien for rørfilmen), noe som er sagt å gi gode resultater i henhold ti kjent litteratur. I motsetning til det man skulle for-vente, var den resulterende film åpenbart dårligere hva angikk klarhet enn den som ble oppnådd i eksempel 1. Hva angår uklarhet er luftringen som benyttes i sammenligningseksempel 1 bedre enn den konvensjonelle, men den forbedrer ikke filmglansen som vist i tabell 1. Den dårlige glans fikk den resulterende film til å se dårligere ut hva klarhet angikk for det blotte øye.

Sammenligningseksempel 2

Det ble fremstilt en rørfilm under de samme pro-sessbetingelser som i eksempel 1 med kondisjoneringskammeret og luftstrømningssylinderen fjernet og luftringen erstattet med en av parallellblåsetypen som finner hyppig anvendelse. Den resulterende film hadde en uklarhetsverdi på 5,2, noe som faller under en god kategori for kommersielle lavdensitets-polyetylenfilmer.

Eksemplene 2- 8

Eksempel 1 ble gjentatt ved bruk av forskjellige typer harpikser under noe andre driftsbetingelser. Ekstruder ingstemperaturen ble forandret til 170°C i eksemplene 5

og 6 og 150°C i eksempel 7, men forble 160°C for de andre eksempler. "NUC-8150", "NUC-8506","NUC-8008" og "DFD-0118" er alle kommersielt tilgjengelige lavdensitets-polyetylener. "NUC-3530" er en etylen-vinylacetatkopolymer, "Ultzex" er en etylenkopolymer og "DGFA-7043" og "DGFA-7042" er også etylenkopolymerer, alle de sistnevnte .er også kommersielt tilgjengelige.

Sammenligningseksempler 3- 9

Blåste rørfilmer ble fremstilt fra forskjellige typer harpikser ved bruk av den samme apparatur og under de samme betingelser som i sammenligningseksempel 2.

I disse'eksempler ble uklarhet, glans, smelteindeks og densitet målt i henhold til ASTM D-1003, ASTM D-2457, ASTM D-1238 og ASTM D-1505. Lufthastighetene ble målt med et elek-tronisk anemometer av kommersielt tilgjengelig type.

Resultatene er angitt i tabell 1.

Videre viser fig. 3 forbindelsen mellom oppblåsningsforholdet og uklarheten slik disse observeres i eksempel og 2 og de sammenlignende eksempler 1 og 3.

Claims (6)

1. Fremgangsmåte for fremstilling av en plastfilm fra en termoplastisk harpiks ved blåseekstrudering, karakterisert ved at den omfatter å underkaste den smeltede rørformede film som er ekstrudert fra en dyse en kondisjonering i et første lukket rom,; umiddelbart deretter å blåse kald luft for hurtig avkjøling av den ytre overflate av rørformen i en retning loddrett på dennes akse, og å til- . late rørfilmen å ekspandere og bli fast i et andre lukket rom mens den er i kontakt med kald luft som strømmer i samme retning som rørfilmen.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert . ;v e d at det som termoplastisk harpiks benyttes et polyolefin eller en olefinkopolymer.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at det som termoplastisk harpiks benyttes en som i det vesentlige består av lavdensitets-polyetylen eller en etylenkopolymer med en densitet på under 0,94. .

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakter i-, sert ved at det anvendes et oppblåsningsforhold for rørfilmen på 1 - 5.

5. Apparatur for fremstilling av en plastfilm ifølge krav 1, karakterisert ved at den omfatter en harpiks ekstruderingsdyse med en sirkulær dyseåpning og et luftinnløp, et kondisjoneringskammer i form av et sylindrisk legeme anordnet konsentrisk utvendig for dyseåpningen, en luftblåsering som er anordnet i kontakt med kondisjoneringskammeret og utstyrt med en blåsespalt som åpner seg horisontalt ved enden av en sirkulær luftpåssasje og med gjennomhullinger i form av spalter og/eller.hull anordnet i den øvre ringplate, samt en luftstrømningssylinder i form av et sylindrisk legeme anordnet utvendig for nevnte gjennomhullinger i den øvre ringplate.

6. Apparatur ifølge krav 5, karakterisert ved at gjennomhullingene som er tildannet i den øvre ringplate i luftringen har justerbar størrelse.