NO812203L

NO812203L - Fremgangsmaate og apparatur for avkjoeling av film-bobler av lav-paakjenningsherdende polymerer

Info

Publication number: NO812203L
Application number: NO812203A
Authority: NO
Inventors: David Nunn Jones; Stuart Jacob Kurtz
Original assignee: Union Carbide Corp
Priority date: 1980-06-30
Filing date: 1981-06-26
Publication date: 1982-01-04
Also published as: AR227551A1; KR840001700B1; JPS57115320A; CA1163068A; EP0043271B1; AU7244281A; BR8104105A; ZA814366B; FI812030L; EP0043271A1; DE3167817D1; IN154118B; KR830005993A; US4330501A

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte og et apparat^for ekstrudering av blåst film av en termoplastisk harpiks, og nærmere bestemt og i. en foretrukket ut-førelse, en ekstrudering av rørformet, blåst film av lavpåkjenningsherdende polymer, så som lavtrykks, lavtetthets-etylenkopolymer, som benytter en forbedret fremgangsmåte for å avkjøle den blåste, rørformede film.

Ved vanlige fremgangsmåter for å fremstille rør-formet, blåst film som passer for fremstilling av poser o.l., ekstruderes en filmdannende polymer, så som polyetylen gjennom en ringformet dyse, plassert i et ekstruderingshode,

slik at det dannet et rør av smeltet polymerfilm, med en mindre ytre diameter enn den påtenkte diameter på det endelige filmrøret. Smeltede filmrør trekkes bort fra ekstruderen, og, etter avkjøling for å strøkne det smeltede rør, føres det gjennom presseinnretninger, så som en ramme eller et par valser, som kan være drevne og som gjør det ekstruderte filmrør flatt. Mellom ekstruderingspunktet og avslut-ningen av presseinnretningene, blåses filmrøret opp ved hjelp av luft eller et annet gassformet medium, slik at der dannes en film-boble.^Boblen opprettholdes ved å holde gassen som er inne i det ekspanderte filmrøret mellom dysen og presseinnretningene under trykk. De drevne valsene kan trekke den smeltede, rørformede filmen bort fra den ringformede dysen, med en hastighet som er større enn ekstruderingshastigheten. Sammen med ekspansjonen i sideretningen av den smeltede film-boblen, reduserer dette filmtykkelsen og orienterer den blåste filmen både i retning av maskinen og på tvers av denne. Graden av sideekspansjon og hastigheten av de drevne, valsene kan kontrolleres, slik at man får den ønskede filmtykkelse og orientering.

Avkjøling av det oppblåste, smeltede rør, er inntil nå blitt oppnådd ved hjelp av indre og ytre kjøling av film-boblen eller begge deler. Uavhengig av kjølemetoden, benevnes det punkt hvor den smeltede film-boblen blir stiv, som "frostlinjen".

Indre boble-avkjøling av oppnås på konvensjonell måte (se f.eks. US patent nr. 4.115.048). Ytre avkjøling av film-boblen kan oppnås ved å tilveiebringe en eller flere ringformede, luftringer rundt film-boblen. Tidligere teknikker som beskriver bruken av luftringer for å avkjøle en smeltet, termoplastisk film-boble, omfatter f.eks. US patent nr. 3.867,083, 3.959.425, 3.976.732, 4.022.558.og 4.118.453, som alle beskriver bruken av flere, ringformede luftringer, plassert ovenpå hverandre og rundt film-boblen. Det finnes innretninger både for å blåse luft mot film-boblen fra 'hver luftring, og innretninger mellom luftringene, slik at til-blåse kjøleluft går ut fra systemet.

US patent nr. 3.548.042 beskriver et apparat (og fremgangsmåte) for å avkjøle en ekstrudert film-boble, som består av en ringformet luftring,•med et ringformet ilegg som er montert slik at kjøleluften som blåses inn i luftringen deles i 3 deler: (1) en lavere komponent som er rettet loddrett mot film-rboblen like over dyseåpningen; (2) en mellomliggende komponent som stiger i spiral-form (med urviseren) rundt og i kontakt med film-boblen, og (3) en øvre komponent som strømmer i retning mot urviseren i kontakt med film-boblen.

US patent nr. 3.568.252 beskriver en ringformet innretning for å avkjøle en film-boble, som består av separate kjølekammere, cg hvert er utstyrt med spalter for å blåse kjøleluft mot film-boblen,, og et oppblåsingskammer mellom spaltene som holdes på redusert trykk ved hjelp av suget som skapes ved å blåse kjøleluft fra den øvre spalten. Det redu-serte trykket kan kontrolleres ved hjelp av innløpsrør for luft med ventiler som står i forbindelse med atmosfæren og inflasjonskammer. Eventuelt kan man separate kjøleringer hvor hver har spalter for kjøleluft, hvor en lavere kjøle-ring er utstyrt med et inflasjonskammer, hvor man har et redusert trykk som opprettholdes ved hjelp av den sugning som skapes av kjøleluften som går ut fra spalten i den øvre kjøle-ringen. De separate kjøleringer er skilt fra hverandre av en annen ring for å hindre varmestråling.

Andre innretninger for ytre avkjøling av film-bobler er beskrevet i f .eks. US patent nr.. 3.888.609, 4.115. 048 og nyutstedelse 29.208.

Termoplastiske materialer som kan formes til film ved en fremgangsmåte for blåse filmrør, omfatter polymerer av olefiner så som etylen, propylen o.l. Av disse polymerer, utgjør lavtetthets-polyetylen (dvs. etylenpolymere med en tetthet på ca. 0,94g/cm<3>og lavere), hoveddelen av film som dannes ved denne fremgangsmåten. Konvensjonelt er lavtett-hetsetylenpolymerer tidligere blitt fremstilt kommersielt ved høytrykks (dvs. trykk på 1000 atmosfærer og større), homo-polymer iser ing av metylen i omrørte og langstrakte rørereak-torer med fravær av oppløsningsmiddel under anvendelse av fri radikal initiatorer. Nylig er det blitt utviklet lav-trykksprosesser for å fremstille lavtetthets-etylenpolymerer som har vesentlige fortrinn sammenlignet med den konvensjonelle høytrykksprosess. En slik lavtrykksprosess er beskrevet i den samhørende US ansøkning med serie nr. 892.3 22 a<y>31. mars .1^78, og serie nr. 12.270 av 16. februar 1979 (en frem-medspråkelig ansøkning som korresponderer méd dette er publisert som Ueropean Patent Publication nr. 4647) .

De ovenfor angitte samhørende ansøkninger beskriver en lavtrykks, gassfaseprosess for å fremstille lavtetthets-etylenkopolymerer med et vidt tetthetsområde på fra ca. 0,91 til ca. 0,94 g/cm<3>og et smelteforhold på fra ca. 22 til ca. 36, og som har et relativt lavt restinnhold av katalysator, og en relativt høy massetetthet. Prosessen består i å ko-polymerisere etylen med en eller flere Cg-til Cg alfa-olefinhydrokarboner i nærvær av en magnesium-titan kompleks katalysator med høy aktivitet, fremstilt under spesifike akti-veringsbetingelser med en organo aluminium-forbindelse og impregnert på et porøst, inert, bærende materiale. De ko-polymerer (i forbindelse med disse polymerer benyttes uttrykket "ko-polymer" også slik at det omfatter polymerer av etylen med to eller flere ko-monomerer) fremstilt på denne måte er ko-polymere med hovedsakelig (minst ca 90 mol %) etylen, og cn mindre del (ikke mer enn 10 mol %) av en eller flere C3til Cg alfa-olefinhydrokarboner, som ikke bør inne-holde noen forgrening på noen av karbonatomene som er nærmere enn det fjerde karbonatom. Eksempler på slike alfa-olefinhydrokarboner er propylen, buten-1, hexen-1, 4-metyl penten-1, og okten-1.

Katalysatoren kan fremstilles ved først å fremstille et forpreparat fra en titanforbindelse,(f.eks. TiCl^), en magnesiumforbindelse (f.eks. MgCl2)/og en elektron donor-forbindelse (f.eks. tetrahydrofuran), ved f.eks. å oppløse titan og magnesiumforbindelsene i elektron donor-forbindelsen og isolere forproduktet ved krystallisering. Et porøst, inert bærermateriale (så som silisiumoksyd), impregneres deretter med forpreparatet, f.eks. ved å oppløse forpreparatet i en elektron donor-forbindelsen, blandet bærermaterialet med det . oppløste forpreparat, hvoretter det hele tørkes for å fjerne oppløsningsmiddelet. Det resulterende, impregnerte bærermaterialet kan aktiveres ved behandling med en aktivatorfor-bindelse (f.eks. trietylaluminium).

Polymeriseringsprosessen kan utføres ved å bringe monomeren i gassfase, så som i et fluidisert sjikt, i kontakt med den aktiverte katalysator, ved en temperatur på fra 30 til 105°C, og-ved et lavt trykk på opptil. 70 atmosfærer (f.eks. fra ca. 10 til ca. 25 atmosfærer). Ekstruderings-prosessen med blåsning av en rørformet film, kan benyttes for å danne en film fra lavtrykk-lavtetthets-etylenkopolymerer. F.eks. er en fremgangsmåte for å fremstille film fra en slik lavtrykks-lavtetthets-etylenkopolymer, beskrevet i samhørende US ansøkninger med serienf. 892.324 av 31. mars 1978, og serie nr. 12.795 av 16. februar 1979 (en fremmed-språklig ansøkning som korresponderer med dette er publisert som European Patent Publication nr. 6ll0). Det er imidlertid påvist at produksjonshastighetene for film fra filmrørpro-sesser med lavtrykks-lavtetthets-etylenkopolymerer som benytter kjente kjøleinnretninger og fremgangsmåter, er lave sammenlignet med de hastigheter man får ved kommersielle prosesser for blåse film som benytter konvensjonell høytrykks-lavtetthets-polyetylen. Spesielt er egenskapene for lav trykks-lavtetthets-etylenkopolymerer slik at kommersielt ønskelige høye filmproduksjonshastigheter ikke er oppnådd uten stabilitetstap i film-boblen. Sagt på en annen måte, hindrer problemer med stabiliteten i film-boblen de kommersielt ønskelige høye filmproduksjonshastigheter i ekstruder-ingsprosesser for blåse film med lavtrykks-lavtetthets-etylen-kopolymerer. Grunnen for dette antar man er utstrekningsad-ferden på laytrykks-lavtetthets-etylen-kopolymerer. Sammenlignet med konvensjonell høytrykks-lavtetthets-polyetylen,

er visse lavtrykks-lavtetthets-etylenkopolymerer mykere og har mindre smeltestyrke i utstrekning. Som et resultat av dette, vil film-boblen, når disse lavtrykks-lavtetthets-ko-polymerer ekstruderes fra dysen i form av rør og avkjøles på utsiden ved at det blåses luft mot harpiksen, ikke være i stand til å motstå deformering som skyldes den økte avkjøl-ingen som er nødvendig ved økte produksjonshastigheter. Med andre ord vil det oppstå mangel på stabilitet i film-boblen ved høyere produksjonshastigheter siden disse høyere hastigheter krever mer varmeoverføring i kjøleprosessen, noe, som vanligvis oppnås ved å øke mengden og/eller hastigheten av kjøleluften, noe som i sin tur deformerer film-boblen på grunn av utstrekhingsadferden av lavtrykks-lavtetthets-etylen-kopolymerer.

Foreliggende oppfinnelse omfatter en fremgangsmåte og et apparat for å forme blåst film ved høye produksjonshastigheter fra lavpåkjenningsherdende polymerer, og den omfatter én forbedret fremgangsmåte for å avkjøle film-boblen som dannes av slike polymerer. Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen består i å danne en mettet film-boble av lavpåkjenningsherdende polymerer og å avkjøle den smeltede film-boble, ved å bringe utsiden av den smeltede film-boble i kontakt med separate, ringformede strømmer av kjølegass, som tilføres gjennom minst to separate, ringformede kjøleringer, som er plassert oppå hverandre og rundt film-boblen, og som film-boblen beveger seg gjennom, hvor all eller nesten all kjølegass som tilføres kjøleringene, går ut fra systemet gjennom et felles plan som dannes av den siste kjøleringen, hvorigjennom film- boblen beveger seg fremover. Apparatet ifølge oppfinnelsen består av innretninger for å danne og fremføre en smeltet film-boble av lavpåkjenningsherdende polymer, og innretninger for å avkjøle den nevnte, fremførte, smeltede film-boble,-deriblant minst to separate, ringformede kjøleringer som er plassert rundt nevnte fremførte, smeltede film-boble,- hvor hver av de nevnte kjøleringer er utstyrt med innretninger for å tilføre en ringformet strøm av kjølegass, mot utsiden av den nevnte fremførte film-boble, og som videre omfatter innretninger hvor all eller nesten all nevnte kjølegass går ut fra systemet gjennom et felles plan som dannes av den siste kjøleringen, hvorigjennom den nevnte film-boble føres frem.

Som beskrevet i det etterfølgende, har en lavpåkjenningsherdende polymer en ekstensonell viskositetsindeks på ikke mer enn 4,5, definert som forholdet mellom polymer-ens ekstensjonelle viskositet, ved en total Hencky belastning på 2,0, og viskositeten ved en total Hencky belastning på 0,2, målt ved en belastning på 1,0 sek--*-. Denne indeksen er et mål på graden av påkjenningsherdning hos polymeren (dvs. øk-ning av viskositet med økende påkjenning). F.eks. har konvensjonell høytrykks-lavtetthets-polyetylen en økende påkjenningsherdning med tiden ved deformering, mens visse lavtrykks-lavtetthets-etylen-kopolymerer har liten eller meget mindre påkjenningsherdning. Polymerene som har en ekstensonell viskositetsindeks på ikke mer enn 4,5, omfatter f.eks. lavtrykks-lavtetthets-etylen-C3til C3alfa-olefinhydrokarbon kopolymerer beskrevet i forannevnte, samhørende US ansøkninger. Fig.1 er skjematisk gjengivelse av en ekstruderingsprosess for blåse, rørformet film ifølge oppfinnelsen som benytter to kjøleringer. Fig. 2 viser ekstensjonell viskositet i konvensjonell høytrykks-lavtetthets-polyetylen, og lavtrykks-lavtetthets-etylen-kopolymerer. Fig. 3 viser i større detalj kjøleringer som kan benyttes ifølge oppfinnelsen. Fig. 4 viser en annen type kjølering som kan benyt- ;tes ifølge oppfinnelsen. ;Fig. 5 er en kjølering som kan benyttes som en sekundær kjølering ifølge oppfinnelsen, sett ovenfra. Fig. 6 er et tverrsnitt langs linjen 6-6 i fig. 5 av kjøleringen i fig. 5. ;For å gjøre beskrivelsen enklere, vil den foreliggende oppfinnelse bli beskrevet under henvisning til lavpåkjenningsherdende polymerer som består av. lavtrykks-polymeri-serte-lavtetthets-etylen-kopolymerer. Dette skal ikke be-grense oppfinnelsen. Som beskrevet i det etterfølgende, kan oppfinnelsen generelt benyttes på lavpåkjenningsherdende polymerer med en ekstensjonell viskositetsindeks på ikke mer enn ca. 4,5. Lavtrykkspolymeriserte-lavtetthets-étylen-kopolymerer er et eksempel på slike lavpåkjenningsherdende polymerer. ;Ved ekstrudering av en blåst, rørformet film, ekstruderes en smeltet polymer gjennom en ringformet dyse, slik at det dannes et smeltet rør som, når det blåses opp med gass under trykk, benevnes en film-boble. Film-boblen av-kjøles og flatgjøres, og rulles vanligvis opp på valser i flat tilstand. Eventuelt kan filmrøret spaltes før opprul-ling. Film fremstilt ved en slik fremgangsmåte, kan ha et vidt tykkelsésområde, avhengig av den spesielle polymer som benyttes, og brukerkravene. Når det dreier seg om lavtrykks-polymeriserte-lavtetthets-etylen-kopolymerer, kan filmtykkel-ser i området fra ca. 0,00025mm til ca. 0,125 mm dannes ved ekstrudering av rørformet film, selv om de fleste filmer dannes av disse ko-polymerer vil ligge i området fra ca. 0,00125 til ca. 0,02 mm, fortrinnsvis fra ca. 0,00125 til ca. 0,005 mm. Som i konvensjonelle fremgangsmåter for ekstrudering av rørformet, blåst film, dannes film-boblen og opprettholdes ved å blåse opp, og holde et positivt gasstrykk (f.eks. av luft eller nitrogen), inne i den rørformede film. Gasstrykket kontrolleres slik at man får den ønskede ekspansjonsgrad av den ekstruderte, rørformede film. Ekspansjonegraden^eller det såkalte oppblåsningsforhold, måles ved forholdet mellom omkretsen av det fullstendig ekspanderte rør, og omkretsen av dyseringen, som kan være i området fra ca. 1/1 til ca. 6/1, og fortrinnsvis fra ca. 1/1 til ca. 4/1. ;Nedtrekningsegenskapene hos lavtrykks-lavtetthets-etylen-kopolymerer er utmerket. Nedtrekning, som defineres som forholdet mellom dyseåpningen og produktet av filmtykkelsen og oppblåsningsforholdet, holdes på større enn 2 til mindre enn ca. 250, og fortrinnsvis større enn ca. 25 og mindre enn ca. 150. Meget tynne filmer kan fremstilles med høy nedtrekking fra disse kopolymerer, selv når kopolymeren er sterkt forurenset med fremmedpartikler og/eller gel.'Tynne filmer med tykkelse større enn ca. 0.00125 mm kan be-handles slik at de har en endelig forlengelse, MD, større enn ca. 400% til ca. 700%, og TD større enn ca. 500% til ca. 700%. Videre anses ikke filmene å være "splitningstilbøyelige". "Splitting" er et kvalitativt uttrykk som beskriver oppsplit-tingstilbøyeligheten i en film ved høye deformeringshastig-heter. Det er en brukeregenskap hos disse typer film og den er ikke godt forstått ut fra fundamentale forutsetniger. ;Når lavtrykks-lavtetthets-etylen-kopolymerer kommer ut fra dyseåpningen, avkjøles ekstrudatet og temperaturen faller under smeltepunktet og den størkner. De optiske egenskaper i ekstrudatet forandrer når krystalisasjon finner sted og der dannes en frostlinje. Stillingen på denne frostlinjen over den ringformede dyse er et mål på avkjølingshastigheten på kopolymerfilm. Denne avkjølingshastigheten har en meget markert innflytelse på de optiske egenskaper i filmen som fremstilles, og kan kontrolleres ved å regulere hastigheten og/eller temperaturen på kjølegassen som benyttes for å av-kjøle film-boblen, noe som er nærmere beskrevet i den foran nevnte samhørende ansøkning med serie nr. 892.324 og 12.795. ;Som benyttet i foreliggende skrift, betyr "lavtrykks-lavtetthets-etylen kopolymer" kopolymer med minst 90 mol % etylen med ikke mer enn ca. 10 mol % av minst en C3til Cg alfa-olefin i hydrokarbon komonomer (f..eks propylen,.buten-1, ;. hexen-1, 4-metyl penten-1 og okten-1), som kopolymeriseres under lavt trykk (f.eks. 10 til 25 atmosfærer). Slike ko-polymerer har normalt en tetthet på ikke større enn ca. 0,94 ;g/cm og typisk er tettheten fra ca. 0.91 til ca..0.94 g/cm<3>. ;I tillegg har slike ko-polymerer vanligvis en trang molekylvektsfordeling (Mw/Mn) på ca. 2,7 til 4,5. Et spesifikt eksempel på en fremgangsmåte for å fremstille slike ko-polymerer er nærmere beskrevet i de foran nevnte samhørende US ansøk-ninger med serie nr. 892.322 og 12,720, hvor man har gitt en nærmere fremstilling av anvendelser og med mer fullstendig beskrivelse. ;Et konvensjonelt ekstruderingsapparat og konvensjonelle fremgangsmåter som kan benyttes for lavtrykks-lavtetthets-etylen-kopolymerer, kan benyttes ifølge den foreliggende oppfinnelse, dvs. kommersielt tilgjengelige ekstruderingsappa-rater, dyser, presseinnretninger, valser og opprullingsvalser etc. kan benyttes. I tillegg kan forskjellige konvensjonelle tilsatsstoffer, så som slippemidler, antiblokkeringsmidler og antioksyderende midler tilføres filmen på i og for seg kjent måte. ;I tillegg kan hydrogene nucleringstilsatsstoffer tilsettes til lavtrykks-lavtetthets-kopolymerer som forbedrer de optiske egenskaper i filmen som fremstilles fra disse ko-polymerer. Til forskjell fra høytrykks-lavtetthets-polyetylen hvor de optiske egenskaper hovedsakelig styres av reologiske faktorer, kontrolleres de optiske egenskaper i lavtrykks-lavtetthets-etylen-kopolymerer av krystalisasjonsvirkninger. De heterogene nucleringstilsatsstoffer gir ytterligere punkter for å sette i gang krystallisering i disse kopolymerer. Enøkning i krystalliseringen og nucleringshastigheten og krystal-liser ingstemperaturen , og en reduksjon i sferulit-størrelsen oppnås. De heterogene nucleringstilsatsstoffene omfatter silisiumoksyd med høy overflate, sot, ftalocyanin-grønt og ftalocyanon-blåe pigmenter. Disse tilsatsstoffer benyttes i mengder på fra 2,5 dpm til ca. 2000 dpm. ;Fremgangsmåten og apparatet ifølge oppfinnelsen er generelt nyttige med polymerer med.lavpåkjenningsherding, så som visse lavtrykks-lavtetthets-etylen kopolymerer. Hvorvidt en polymer har påkjenningsherdning, kan bestemmes ved å måle ut den ekstensjonelle viskositet. Den ekstensjonelle viskosi tet i en polymer kan måles ved en rekke eksperimentelle fremgangsmåter (se f.eks. J.L.White, Report no. 104 fra Polymer Science and Engineering Department, University of Tennessee, Knoxville,-USA). Slik det benyttes her, betyr uttrykket "ekstensjonell viskositet", en ekstensjonell viskositet som bestemmes ved en fremgangsmåte med konstant belastning, f.eks. under anvendelse av den fremgangsmåte og det apparat som er beskrevet i M.T. Shaw, "Extensional Viscosity of Melts Using a Programmable Tensile Testing Machine". Prodeedings, Vllth International Congress on Rheology, 1976. Som den beskrives ;i den nevnte Shaw-referanse, benytter fremgangsmåten er servo-kontrollert Instron maskin for strekkfasthetprøving. Endene av en. smeltet ring av polymer, nedsenket i et silikon-rolje-bad, fraskilles med akselererende hastighet ifølge følgende ligning: ;L(t) = LD exp '. ti.) ;hvor L(t) = klemmeavstand på tidspunktet t (cm) ;L0= opprinnelig klemmeavstand (cm) ;= belastningsgrad (sek<->^), en konstant t = tid (sek) ;En kraft transducer måler belastningen under defor-mer ingen, og den ekstensjonelle viskositet beregnes ved å di-videre belastningen med belastningsgraden, og bestemme som en funksjon av belastningen eller tiden under deformeringen ved en temperatur på ca. 150°C. ;Dersom man benytter denne fremgangsmåten når vanlige høytrykks-lavtetthets-polyetylensmelter deformeres ifølge den ovennevnte linje, ser man at ekstensjonell viskositet øker i akselererende grad med logg tid. Denne adferd er vist i fig. 2 av tegningene, for en høytrykkspolymerisert-lavtetthets-polyetylen méd en smelteindeks på 0,65 og en tetthet på 0,92 g/cm<3>. Fig. 2 illustrerer den ekstensjonelle viskositet i dette materialet ved tre forskjellige belastningsgrader (vist ved de tre stiplede linjer i fig.'2). Påkjennings-herdningen i en slik konvensjonell høytrykk-lavtetthets-polyetylen blir mer intens etterhvert som påkjenningsgraden øker. Vis-se lavtrykk-lavtetthets-etylen kopolymerer. har liten påkjenningsherdning når påkjenningsgraden er liten. Fig. 2 (se de heltrukne kurvene) viser at påkjenningsherdnin-gen øker ved høyere påkjenningsgrader, og i høyere grad for harpikser med lavere smelteindeks, men ikke i den utstrekning som man kan se ved konvensjonelle høytrykks-lavtetthets-poly-etylener. I tillegg har lavtrykk-lavtetthets-etylenkopolymerer med en trang molekylvektsfordeling, mindre tendens til påkjenningsherdning enn tilsvarende etylen kopolymerer, men bredere molekylvektfordeling. ;Lavpåkjenningsherdende polymerer kan defineres som polymerer med en ekstensjonell viskositetsindeks på ikke mer enn ca 4,5. Denne indeksen er forholdet mellom den ekstensjonelle viskositet i polymerer bestemt ved en total Hencky påkjenning på 2, og denne ekstensjonelle viskositet bestemt ved total Hencky påkjenning på 0,2, og begge bestemmes ved påkjenningsgrad på 1,0 sek<--*->. Disse viskositetsverdiene kan måles direkte, eller kan tilveiebringes fra en passende visko-sitetskurve som i fig. 2 i tegningen. Som vist i fig. 2, kan den totale påkjenning tilveiebringes ved å multiplisere den angitte påkjenningsgrad, og den korresponderende tid, siden en konstant påkjenningsgrad benyttes i prøvene. En definisjon på Hencky påkjenning kan finnes i J.M.Dealy, "Extensional Rheometers for Molten Polymers; A Review", Journal of Non-Newtonian Fluid Mechanics, 4(1978) 9-21. Generelt, selv om slike lavpåkjenningsherdende polymerer omfatter polymerer med en ekstensjonell viskositetsindeks som definert ovenfor på ikke mer enn ca. 4,5, er det foretrukket av slike polymerer har en ekstensjonell viskositetsindeks på ikke mer enn ca. 3,5.

Lavtrykks-lavtetthets-etylen - G3til Cg alfa-olefin hydrokarbon kopolymerer har vanligvis en ekstensjonell viskositetsindeks på ikke mer enn ca. 4,5. F.eks. har en

2,0 smelteindeks lavtrykkspolymerisert kopolymer av etylen

og buten-1 med en tetthet på 0,918 g/cm<3>, en ekstensjonell viskositetsindeks på 2,3. Tilsvarende har en lavtrykks-poly-merisert kopolymer av etylen og buten-1 med en smelteindeks på 1,0 og en .tetthet på 0,918 g/cm<3>, en ekstensjonell visko-

sitetsindeks på 2,6. Til sammenligning har konvensjonell høytrykkspolymerisert-lavtetthets polyetyelen med en smelteindeks på 2,0 (tetthet på ca. 0,918: tilgjengelig fra Union Carbide Corporation under varemerke DYNH-9) en ekstensjonell viskositetsindeks på 7,7.

I tegningene viser fig. 1 skjematisk en del av en ekstruderingsprosess med en rørformet film som benytter fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen for å avkjøle den smeltede film-boblen. Man ser en smeltet film-boble, 10, ekstrudert gjennom leppene, 12, på en ringformet dyse, 11, i en vertikal, oppoverrettet retning som vist, selv om den også kan ekstruderes nedover eller til siden. Oppstrømsapparatet (f.eks. ekstruderen etc.) er ikke vist, selv om en konvensjonell pro-sess og apparat kan benyttes til å smelte og føre frem poly-mermaterialet til den ringformede dyse, 11. På tilsvarende måte, selv bm ikke noe nedstrømsapparat (f.eks. presseinnretninger, opprullingsvalser etc.) er vist, kan et konvensjonelt apparat og prosesser benyttes for å behandle filmen. Den smeltede film-boble, 10, avkjøles med luft eller en annen gass som blåses mot. den ytre perimeter av film-boblen, gjennom to kjøleringer, 13 og 14. Som et resultat av dette, dannes der en frostlinje, 16. Høyden av frostlinjen over dysen avhenger hovedsakelig av avkjølingsgraden for boblen, og kan justeres ved å kontrollere denne avkjølingshastigheten.

Den lavere kjølering, 13, kan være utstyrt med spjeld, 16A,

for å regulere og fordele strømmen av luft. Begge kjølerin-gene, 13 og 14, er ringformede og hver gir en ringformet strøm av luft som omslutter og avkjøler den fremførte film-boblen, 10, som vist av pilene som antyder luftstrømmen i fig. 1.

Den lavere kjølering, 13, benevnes også den primære kjølering siden den avkjøler film-boblen raskt til et punkt der boblen kan motstå kjøleluften fra den øvre eller sekundære kjølering, 14, uten å bli ustabil; dvs. at den ekstensjonelle viskositet i film-boblen (som er avkjølt av luft som blåses fra den primære kjøleringen), er tilstrekkelig øket til å motstå selv høyere lufthastigheter som blåses fra de sekundære kjøleringer^uten deformering. Den øvre eller sekundære kjøle- ringen, 14, gir en ytterligere, ringformet strøm av kjøleluft mot den fremførte film-boblen, 10, på et punkt under frostlinjen, 16. Som man ser, finnes der innretninger så som pla-ten 15, for å forsegle rommet mellom øvre og nedre kjølering, 13 og 14, slik at all eller hovedsakelig all kjøleluft som tilføres begge kjøleringene, kommer ut fra systemet gjennom et felles plan ved den øvre del av den øvre kjøleringen, 14. En hvilken som helst passende innretning for å forsegle rommet mellom kjøleringene kan benyttes ifølge oppfinnelsen. Dersom man benytter flere enn to kjøleringer, bør i tillegg til rommet mellom hver naboring forsegles på passende måte for å sikre at all eller stort sett all kjøleluft går ut gjennom det felles plan, ved den øvre. del av den siste kjøleringen.

Fig. 3 viser i større detalj fremgangsmåten og apparatet ifølge oppfinnelsen som benytter to separate kjøleringer for å avkjøle en fremført film-boblé i en ekstruderingsprosess med blåse filmrør. En smeltet film-boble, 20, ekstruderes fra dyseleppen, 21, i dysen, 22, i vertikal retning. Kjøleringene som er antydet generelt ved 23 og 24, finnes for å avkjøle

den fremførte film-boblen. Den lavere eller primære kjølerin-gen, 24, består generelt av et øvre stykke, 36, et midtstykke, 35, og et lavere'stykke, 34, som definerer kanaler for kjøle-gassen A og B. Som vist i fig. 3, er ventilen, 28, i åpen

stilling, og dette tillater kjølegassen å strømme gjennom den lavere kjølekanal B, gjennom den lavere åpning, 32, og over lavere leppe, 30, til kontakt med den fremførte film-boblen, 20. Kjøleluften strømmer også gjennom øvre kjølekanal A, og

avbøyes av det bøyde stykket, 31, går gjennom øvre åpning, 33, avbøyes av øvre leppe, 36A, og kommer i kontakt med den frem-førte film-boblen, 20.

Den øvre kjølering, med den generelle betegnelsen 24, består av en øvre plate, 38, og en lavere plate, 37, hvor hver henholdsvis bærer øvre leppe, 40, og lavere leppe, 39, som sammen definerer en åpning, 41, hvorigjennom kjølegassen strømmer til kontakt med den fremførte film-boblen, 20. Som vist, tilføres kjølegassen, så som luft, til kjøleringen, 24, gjennom en åpning, 43, i kanalen, 42.

Kjøleringen, 23, i fig. 2, er justerbar på flere måter. Som nevnt ovenfor, kan ventilen, 28, benyttes for helt eller delvis å lukke kjølekanal b. I.tillegg kan øvre stykke, 36, beveges vertikalt for å justere høyden av øvre leppe, 36A, og gapet i kjølekanalen A. Endelig kan det finnes innretninger (ikke vist) for vertikalt å justere hele kjøle-ringen, 23, mot eller bort fra overflaten, 25A, som.dannes av en utskjæring i overflaten av dysen, 22, for derved å åpne eller lukke ventileringsrommet 26A. Hvis rommet 26A er åpent, vil en del av luften som kommer ut fra lavere åpning, 32, kunne ventileres bort ved at den strømmer gjennom åpningen 26B, som defineres av lavere leppe, 30, og overflaten, 25B, i dyseutskjæringen, og deretter gjennom rommet, 26A. Faktorer så som form og størrelse på kjøleringene som benyttes, deres relative leppekonfigurasjoner, og avstanden'mellom kjøleringene, kan velges å kontrolleres slik det ble diskutert nedenunder for å kontrollere avkjølingshastigheten og stabiliteten av den fremførte film-boblen. Det er foretrukket at leppekonfigurasjonen som benyttes, er slik at de unngår strøm-ning av kjølegass direkte loddrett på den fremførte film-boblen.

Lufttilførselen til kjøleringene kan være fra en felles kilde eller fra adskilte kilder, etter som man ønsker det. Generelt vil den lavere kjølering gi det meste av den totale luft som blåses mot den smeltede film-boble når man benytter to kjøleringer som skjematisk vist i fig. 1. Nærmere bestemt vil mengden luft som tilføres gjennom den sekundære kjølering, kunne variere fra 25 til 75 % av den totale kjøle-luft, avhengig av temperatur på film-boblen, temperatur og hastighet på kjøleluften etc. Generelt kan bobler med lavpåkjenningsherdende polymerer ved lavere temperaturer tolerere høyere lufthastigheter uten å bli ustabile. Derfor kan de relative mengder og hastigheter av kjøleluft som tilføres lavere og øvre kjøleringer ifølge oppfinnelsen, kunne justeres i overensstemmelse med dette for å få en stabil film-boble.

Temperaturmålinger antyder at den primære kjølering avkjøler film-boblen med lavtrykks-lavtetthets-etylen kopoly mer med ca. 4 0-55°C fra smeltetemperaturen som vil frembringeøkninger i ekstensjonell viskositet og stivhet på ca. 80-100%. Disse data synes å støtte konseptet med flertrinns avkjøling hvor den smeltede film-boble underkastes, gjennom den primære kjølering, en luftstrøm med relativt lav hastighet og lav turbulens, som gir en gradvis avkjøling tilstrekkelig til å øke smeltestyrkeegenskapene i film-boblen, til et nivå som uten problemer med stabiliteten er i stand til å motstå deformeringen med kjøleluften med høy hastighet, og høy turbulens fra den sekundære kjøleringen. Denne kombinasjonen av luftstrøm-mer har også vist seg å skape et svakt vakuum (i størrelses-orden 2 mm vannsøyle under atmosfæretrykket) i det forseglede kammer mellom kjøleringene. De resulterende trykk-krefter har en tendens til å skyve film-boblen utover i dette kamme-ret, noe som reduserer filmblafring og frembringer én stabili-serende effekt. I tillegg reduseres filmboblen i diameter inn-

annet venturi-område oppstår. Dette følges som en typisk ekspansjon over den sekundære ring, og ytterligere avkjøling.

Kjøleluften er fortrinnsvis på forhånd avkjølt på

i og for seg kjent måte, f.eks. er kjøleringen ved behandling av lavtrykks-lavtetthets-etylen kopolymerer avkjølt til en temperatur på ca. 4-16°C. Anvendelse av slik avkjølt luft tillater at film-boblen blir avkjølt raskere, noe som igjen til-latere høyere produksjonshastigheter, og derfor er foretrukket. Vanligvis, når det dreier seg om to kjøleringer som vist i fig. 1, kan avkjølt kjøleluft tilføres bunnringen i en mengde på fra ca. 340 til 680 liter/cm dysediameter, og til topprin-gen i en mengde på fra ca. 225 til ca. 570 liter/cm dysediameter. For lavtrykks-lavtetthets-etylen kopolymerer, kommer vanligvis den smeltede film-boblen ut av dysen med en temperatur på mellom 123 og 24 9°C, og fortrinnsvis méllom ca. 193 og 232°C. Når temperaturen er for lav, øker risikoen for opp-splitting av filmen, og med temperaturer over ca. 249°C, er det sannsynlighet for nedbrytning av polymerer. Den minimale temperatur for harpiksen er en funksjon av smelteindeksen, og harpikser med lavere smelteindeks krever høyere behandlings-

I

temperaturer.

Som beskrevet i de forannevnte samhørende ansøk-ninger med serie nr. 892.324 og 12,795, kan lavtrykks-lavtetthets-etylen kopolymerer formes til film uten smeltebrudd ved filmsblåsingsekstrudering under anvendelse av en dyseåpning som er større enn ca. 1,25 mm. For fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen kan dyseåpningen være i størrelsesorden fra 1,25 til ca. 3,75 mm. Men lavtrykks-lavtetthets-etylen kopolymerer kan også omdannes til film ved rørekstrudering, under anvendelse av dyseåpninger som er mindre enn 1,25 mm. Dé dyseåpningskonfigurasjoner som for tiden foretrekkes, er de som er beskrevet i den samhørende US ansøkning med serie nr. 99.061 av 12. desember 1979. Som beskrevet her, har dyseleppen og/eller dyseteltet som er i kontakt med den smeltede polymer, en divergerende eller konvergerende vinkel i forhold til aksen i strømmen av smeltet polymer gjennom dysen. Slike konfigurasjoner reduserer smeltebrudd i filmproduktet.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen kan benyttes for å opprettholde en normal boble-form i den ekstruderte film-boble, dvs. å opprettholde en glatt profil med lavest antall bulker og sammentrekninger. Avhengig av den spesielle harpiks som bearbeides, størrelsen på dysen og dyseåpningen og produk-sjonshastigheten, kan det være nødvendig å utføre en viss mengde prøve og feile-forsøk for å velge den optimale konfi-gurasjon på kjøleringene, for å få den optimale form på film-boblen. Basert på de etterfølgende betraktninger, vil de som kjenner de foreliggende teknikker, være i stand til å få den ønskede boble-form.

Generelt kan en konvensjonell, kommersielt tilgjengelig luftring benyttes som den primære eller lavere kjøle-ring ifølge oppfinnelsen. På tilsvarende måte kan konvensjonelle luftringer benyttes som øvre eller sekundære kjøle-ring i oppfinnelsen. I tillegg er det påvist at den sekundære kjølering ifølge oppfinnelsen kan omfatte en relativt enkel struktur på kjøleringsordningen, 24, vist i fig. 3,

og som diskuteres nærmere nedenunder. Disse enkle struktu-rer kan også benyttes som primære eller.lavere kjølering

ifølge oppfinnelsen. Videre kan flere enn to kjøleringer benyttes.

Kommersielt tilgjengelige luftringer som kan benyttes som den primære kjølering ifølge oppfinnelsen, omfatter f.eks. de som er tilgjengelige fra Gloucester Engineering Co., Inc., (f.eks. serie 700 modellene), og de som er tilgjengelige fra Filmaster. Slike luftringer kan enten være med en enkel åpning eller av den såkalte dobbel-leppede modell. Størrelsen på åpningen eller gapet kan være fast eller justerbart, avhengig åv den spesielle modell som benyttes. De dobbelt-leppede luftringer er foretrukket i forhold til de typer som har en enkel åpning. Fig. 3 illustrerer en foretrukket, justerbar, dobbeltleppet luftring, som er kommersielt tilgjengelig fra Gloucester (dvs. Gloucester modell 708 med dobbelt-leppede ilegg). Ventil, 28, i fig. 3 kan være justert slik at den regulerer strømmen av kjøleluft gjennom den lavere kanal B og åpningen 32. På tilsvarende måte kan det øvre stykket, 36, heves eller senkes vertikalt, for å justere stør-relsen av den øvre åpning eller gap, 33. Dette har selvsagt den samtidige virkning, å utstrekke eller forkorte høyden på den øvre leppe, 3 6A.

En annen type dobbelt-leppet, justerbar luftring som kan benyttes som den primære kjølering ifølge oppfinnelsen er vist i fig. 4. Denne type luftring er kommersielt tilgjengelig fra Filmaster. Som vist i fig. 4, ekstruderes en film-boble, 50, fra en dyseleppe, 51, i dysen, 52, i vertikal retning, som vist i fig. En luftring som generelt er angitt som 53, benyttes for å blåse kjøleluft mot den ytre periferi av den ekstruderte film-boble. Retningen på luftstrømmen er vist i fig. 4 ved hjelp av pilene. Luftringen, 53, omfatter et øvre stykke, 54, med en øvre leppe, 60, et senterstykke, 55, som er justerbart i vertikal retning, og som ender i et krumt stykke, 58, og et bunnstykke, 56, som omfatter en lavere leppe, 59. En kjølegass, så som luft, føres gjennom kjølekanalen, 61, ved passende blåseinnretninger (ikke vist). En del av luftstrømmen føres oppover ved hjelp av det krumme stykket 58,_gjennom åpningen, 67, og i kontakt med luftboblen, 50. Denne luften føres i kontakt med film-boblen, 50, ved hjelp av den øvre leppe, 60.

Den gjenværende del av kjøleluften fra kanalen 61, avbøyes gjennom åpningen, 62, i senterstykket, 55, til kanalen, 63, hvorfra den føres oppover ved hjelp av den lavere leppen, 59, gjennom åpningen, 68, og til kontakt med film-boblen, 50. Senterstykket, 55, kan justeres i vertikal retning ved hjelp av gjenger, 57, som forbinder senterstykket, 55, og bunnstykket, 56. Gapet som dannes mellom den lavere overflate, 55a, av senterstykket, 55, og den øvre overflate, 56a, i bunnstykket, 56, kan justeres tilsvarende. Luftringen 53 i fig. 4, er plassert (ved hjelp av innretninger som ikke er vist), over toppoverflaten, 65 av dysen, 52, og definerer en kanal, 64, mellom den øvre dyseoverflate, 65 og den lavere overflate, 66, i luftringen, 53. Dette fører til at noe av luften som strømmer gjennom åpningen, 68, blåses av nedover mellom film-boblen, 50, og den lavere leppen, 59, og deretter gjennom rommet, 64, og strømmer ut fra kjølesystemet som vist med pilene i fig. 4. Det er ikke.nødvendig at den primære kjølering er fraskilt fra den øvre dyseoverflate. Avhengig av leppekonfigurasjonen i den primære luftringen, kan denne være plassert direkte eller nedsenket i den øvre dyseoverflate, som diskutert nedenunder.

Andre kommersielt tilgjengelige luftringer, eller en kjølering av den type som er vist i 24 i fig. 3, kan benyttes som den primære kjølering ifølge oppfinnelsen, deriblant luftringer med bare en enkel åpning for kjøleluften; Tilsvarende kan andre justerbare, dobbelt-leppede luftringer benyttes for formålet. Som den sekundære eller øvre kjøling i-følge oppfinnelsen, kan kommersielt tilgjengelige luftringer med enkle åpninger benyttes, så som de som er kommersielt tilgjengelige fra Sterling Extrudér eller Victor Engineering. Normalt benyttes en luftring med enkel åpning som den øvre eller sekundære kjølering ifølge oppfinnelsen. Slike luftringer har normalt øvre lepper som er justerbare i vertikal retning, for å justere det vertikale gapet mellom bunnen av den øvre leppe og bunnoverflaten av luftkanalen. På denne måte kan hastigheten og luftmengden som tilføres luftringen kontrolleres.

Istedet for å benytte en kommersielt tilgjengelig luftring i oppfinnelsen, kan en enklere og mindre kostbar type innretning som er vist i fig. 5 og 6 benyttes. I fig. 5 og 6, omfatter kjøleringen, 70, en øvre ringformet plate,. 71 og en lavere, ringformet plate, 72, omgitt av og forbundet med en sirkulær krave, 73. Festet til den ringformede åpning i topplaten, 71, er en øvre leppe, 76, som kan være vertikalt justerbar, f.eks. med passende gjengearrangementer. På tilsvarende måte er en lavere leppe, 77, festet til bunnplaten, 72, som vist, som, sammen med den øvre leppe, 76, definerer en ringformet åpning eller et horisontalt gap, 78. Hvis den øvre leppe, 76, er vertikalt justerbar, kan det vertikale gepet, 79, også justeres avhengig av de dimmensjoner som er ønsket. En rekke oppstående kanaler, 74, finnes som har åpninger, 75, som står i forbindelse med det indre av kjøle-ringen, 70. Disse kan være forbundet til en kilde, for kjøle-luft, som, når den blåses gjennom åpningene, 75, strømmer inn i det indre av kjøleringen, 70, og ut av åpningen, 78, og derved danner en ringformet, oppoverrettet luftstrøm, som vist med pilene 'i fig. 6, og i kontakt med film-boblen (vist med de stiplede linjene i fig. 6). Som vist i fig. 5 og 6, er konstruksjonen av kjøleringen, 70, relativt enkel. Den kan fremstilles av f .eks. et hvilket som helst passende materiale, så som sveisede plater av aluminium, stål etc. Ingen spesielle design-krav i tillegg til de foretrukne geometrier (som diskuteres nedenunder) kreves. Det vil være åpenbart for de som kjenner de foreliggende teknikker, at kjøleringen som er vist i fig. 5 og 6 er meget mindre komplisert enn kommersielt tilgjengelige luftringer.

Selv om fig. 5 og 6 angir at kilden for kjøleluft til kjøleringen, 70, er fra toppen gjennom åpninene, 75, som er det foretrukne arrangement, er det også mulig å tilføre kjøleluften til en slik kjølering fra siden eller fra bunnen.

Avhengig av konfigurasjonen av leppene på kjøle-ringene som_ benyttes ifølge oppfinnelsen, kan det oppstå en venturi-virkning på grunn av"avsmaling av rommet mellom kjøle-ringen og film-boblen, og som et resultat av dette, vil hastigheten av kjølegassen øke. En slik venturi-virkning har en vakuum-effekt, som trekker film-boblen mot kjøleringen. Generelt er leppe-konfigurasjonene som fremmer dannelsen av en venturi-virkning, de som både retter kjølegassen mot film-boblen i en retning så parallell med film-boblen som mulig, og som opprettholder et rom med begrenset tverrsnitt mellom kjøleringen og film-boblen, hvorigjennom kjølegassen strøm-mer. Nærmere bestemt, vil større høyde på den lavere leppe fremme en parallell strøm og forbedre boblestabiliteten.

I noen tilfeller vil venturi-virkningen ha en tendens til å få film-boblen til å avbøyes mot eller komme i kontakt med den lavere leppe i luftringen, dersom ikke styrken på film-boblen i. marskinretningen er høy, eller høyden på den lavere leppe reduseres,,eller den lavere leppe føres ned i overflaten av dysen (som vist i fig. 3), eller hvis ikke vakuumet som dannes av luftstrømmen brytes ved å blåse av luft mellom luftringen og dyseoverflaten som vist i fig. 4. Det er også påvist at stabiliteten i film-boblen kan forbedres og pro-duks jonshastigheten øke ved (når det dreier seg om en luftring med en enkel åpning som den primære kjølering), en kom-binasjon av å forsinke luftringen i dyseoverflaten, anvende et større gap i luftringen (dvs. størrelsen av åpningen eller åpningene i luftringen), og å blåse av luft mellom bunnen av luftringen og overflaten av dysen, som vist i fig. 4. Det er derfor foretrukket å tilveiebringe et rom mellom den lavere eller primære kjølering og dysen. I noen tilfeller og avhengig av leppe-konfigurasjonen, kan man, istedet for å blåse ut luft utover gjennom et slikt rom, trekke den inn i systemet gjennom et slikt rom. I ethvert tilfelle, selv om luften blåses utover gjennom dette rommet, er det bare en liten mengde (f.eks. ca. 1%) av den totale luftmengde som benyttes for å avkjøle film-boblen.

Istedet for å benytte en luftring med en enkel åpning som den primære kjøleringen, kan man istedet benytte en dobbelt-leppet luftring, som den primære kjølering. Det er påvist at med dobbelt-leppede luftringer, tvinges en tilstrekkelig mengde kjøleluft inn i området som er merket X i fig. 3 og 4, og opprettholder et positivt trykk i dette området, og hindrer film-boblen fra å komme i kontakt med den lavere leppe i luftringen, Gjennom prøving og feiling, er det mulig å justere luftstrømmen fra den lavere åpning i den dobbelt-leppede luftring, og det er ved å justere trykket i området X for å få en rettest mulig film-boble i dette området.

Høyden, på den øvre leppe i den primære kjølering, (som, når det dreier seg om luftringer med en enkel åpning, benyttes for å justere luftringgapet, og således delvis de-finere luftvolum og lufthastighet), bidra til å opprettholde den såkalte venturi-virkning ved å hindre at kjøleluften som blåses oppover, avbøyes fra film-boblen. Tapet av venturi-virkningen i dette området, vil redusere stabiliteten på film-boblen. Høyden på den øvre leppe i luftringen som benyttes som den primære kjølering ifølge oppfinnelsen, bør derfor justeres for å få den ønskede film-boble-form og stabilitet.

Virkningen av de sekundære eller øvre kjøleringer ifølge oppfinnelsen, er ytterligere å stabilisere film-boblen, og i ytterligere' kjøleluft etter at film-boblen er delvis av-kjølt, og stivnet, slik at den kan motstå høyere hastigheter på kjøleluften. Geometeren på den sentrale åpning i den sekundære kjølering som benyttes ifølge oppfinnelsen, avhenger i en viss utstrekning av det ønskede oppblåsingsforhold. Med et lavt oppblåsningsforhold, vil generelt en kjølering med større diameter, gi en noe slakk film-boble, siden film-boblen vil trekkes ut mot den sentrale åpning i kjøleringen, til en diameter som kan nærme seg eller ennå være større enn den endelige diameter på film-boblen. Med sekundære kjøle-ringer med liten diameter og/eller et lavt oppblåsningsforhold, vil således film-boblen ha en tendens til å frembringe "midjer" over den sekundære kjølering, (dvs. at film-boblen vil bule ut ved eller nær kjøleringen og smale av nedstrøms for kjøleringen). Dette resultatet vil finne sted oftere når både den primære og sekundære kjølering virker i det så kalte venturi-området (dvs. når kjøleluften akselereres forbi den øvre leppe i de respektive kjøleringer).

Høyden på den lavere leppe i de sekundære kjølerin-ger er ikke kritisk. Større luftvolumer er i virkeligheten mulig med større høyder på den lavere leppe, siden dette arrangementet tillater et større leppegap, samtidig som kjøle-luften fremdeles føres i nesten fullstendig vertikal retning. Dette kan imidlertid ha den virkning at den kutter inn i film-boblen over den sekundære kjølering, og høyden på den lavere leppe og lufthastigheten, bør således avanseres for å unngå at dette kuttefenomenet finner sted.

Den foretrukne maksimale høyde på den øvre leppe i

den sekundære kjølering er ca. 10 cm, selv om høyden fortrinnsvis er mellom 5 og 10 cm. Den bør også fortrinnsvis strekke seg minst 2,5 cm høyere enn høyden på den lavere leppe. Hvis den lavere leppé strekker seg for langt ut over høyden av den sekundære kjølering, har film-boblen en tendens til å flimre

eller å bevege seg kraftig frem og tilbake i horisontal retning.

En annen definisjon som påvirker stabiliteten i film-boblen og film-boblens form, er avstanden mellom den primære og sekundære kjølering. Denne avstanden er vanligvis mellom 10 og ca. 37,5 cm, og fortrinnsvis mellom ca. 15 cm og 30 cm.

Når man behandler lavtrykks-lavtetthets-etylen ko-polymerer, kan en mindre mengde, opp til ca. 10 vekt-%, basert på totalvekten av den polymer som formes, vanlig høy-trykks-lavtetthets-polyetylen tilsettes.

De som kjenner de foreliggende teknikker, kan velge et passende kommersielt tilgjengelig apparat, og velge passende leppekonf iguras jorl og geometri for å få en stabil film-boble med den ønskede, normale film-bobleform, ut fra de betraktninger som er nevnt foran. De etterfølgende eksempler illustrerer videre justeringer som kan gjøres for å få de ønskede resultater.

Uttrykket "smelteindeks" betyr smelteindeks bestemt som angitt i ASTM D-1238, Tilstand E, målt ved 190°C og gjen-

gitt som gram pr. 10 min.

EKSEMPLENE 1- 7.

Blåst film ble fremstilt fra GRSN-7040 (dvs. en lavtrykkspolymerisert etylen kopolymer av etylen og buten-1, som er kommersielt tilgjengelig for Union Carbide Corporation med en smelteindeks på 2,0 og en tetthet på 0,920 g/cm<3>) under anvendelse av følgende apparat:

Ekstruder: Egan med en diameter på 8,9 cm.

Skrue : L/D = 24/1

Maksimal hastighet = 104 rotasjon/min Type = lav-skjørs blandeskrue beregnet for høytetthets polyetylen med en smelteindeks på 0,2.

Dyse : Type = 15 cm (diameter) ringformet spi-ral og dor.

Dyseåpning = 2,5 mm ved utløpet som av-tar til 1,25 mm.

Den primære kjøleringen var en Gloucester Engineering modell 708 luftring med enkel åpning med 4 tangentielle luftinntak, som tilføres luft fra en luftblåser på 5 hk med variabel hastighet i en mengde på 50 m<3>ved 29 cm vannsøyle, og med justerbar leppehøyde. Den sekundære kjølering var en Sterling luftring med en diameter på 37,5 cm, med ilegg for 20 cm eller 30 cm dyser, med 4 tangentielle luftinntak som tilføres luft fra en luftblåser på 10 hk med variabel hastighet, og som tilførte 56 m<3>ved 3 0 cm'vannsøyle, og med justerbar leppehøyde. Et metallskjold av platemetall og et plastikk film diafragma, ble benyttet for å få en forsegling mellom de to luftringene.

Betingelsene hvorunder man fikk maksimale produksjonshastigheter for filmen er vist i tabell I nedenunder (den primære kjølering var felt ned i dyseoverflaten uten av-blåsingsrom mellom bunnen av luftringen og nedskjæringen i dysen).

forts, tabell I

(a) 5 forskjøvne ringer simulerer kraver.

(b) Produksjonshastighet, kg/time/cm = kg polymerfilm/

time/cm dyseomkrets.

Eksemplene 1 og 2 er tilstede bare for sammenligningens skyld. Siden bare en enkel luftring ble benyttet i disse eksemplene, ligger de ikke innenfor oppfinnelsens ramme.

EKSEMPLENE 8- 11.

Blåst film fra GRSN-7040 ble fremstilt under anvendelse av følgende apparat:

Ekstrudere: 2 1,25 cm NRM,

53 mm ZDSK dobbeltskrue.

NRM skrue : L/D = 16/1

Maksimal hastighet = rotasjoner/min. Type = dobbeltsporet blandeskrue.

Dyse : Type = 15 cm Egan (dyseåpning = 3,0

mm) .

Primære kjøleringer: (1) Egan enkel åpning.

(2) Dobbelt-leppet Filmaster.

Sekundær kjølering : Sterling 20 cm dyse-lepper,

enkel-léppet konstruksjon.

Rommet mellom den primære og den sekundære kjølering var forseglet som i eksemplene 1-7. De to ekstruderne var forbundet i parallell til dysen.

De betingelser hvorunder man fikk maksimale filmproduksjonshastigheter (0,0375 mm tykk film med en flat bredde på 45 cm) ble tiiveiebragt som vist i tabell II nedenunder.

Eksemplene 8 og 9 er anført for sammenligningens skyld siden begge ligger utenfor oppfinnelsens ramme, idet bare en enkel kjølering ble benyttet.

EKSEMPLENE 12- 21..

Harpiksen, fremgangsmåten og utstyret som ble benyttet i eksemplene 1-7, ble benyttet for å fremstille en film med en tykkelse på 0,0375 mm, forskjellige oppblåsningsforhold og bredder. De maksimale filmfremstillingshastigheter som er oppnåelige, er vist i tabell III, sammen med andre driftsforhold:

Eksempel 12 er bare tatt med for sammenligningens skyld. Som de foreliggende data antyder, tillot bruk av sekundær kjølering med en diameter på 30 cm, en noe høyere pro-duks jonshastighet ved høye oppblåsningsforhold..Kjøleringer med en diameter på 30 cm.var imidlertid ikke tilfredsstillende under 1.9 BUR. Selv om ikke dette er vist i tabell III, ga de laveste oppblåsningsforhold hver størrelse på den sekundære kjølering i tillegg noe slapp boble, siden boblen ble trukket ut til en større diameter i den sekundære kjølering, enn den endelige boblediameter, og filmen hadde rynker.

EKSEMPLENE 22- 25.

Harpiksen, fremgangsmåten og utstyret fra eksemplene 1.7 ble benyttet for å fremstille en film med en tykkelse på 0,0375 mm og en bredde på 45 cm. Gloucester-luftringen som ble benyttet som den primære kjølering, var utstyrt med en 2.8 cm høy x 17,5 cm ID lavere leppe, nedfelt 2,1 cm i dyseoverflaten, og en 6,3 cm høy x 20 cm ID øvre leppe. Sterling-luftringen som ble benyttet som den sekundære kjøle-ring, var utstyrt med en 3,1 cm høy x 24 cm ID lavere leppe, og en 7,5 cm x 26 cm ID øvre leppe. Luft med værelsestempera-tur ble benyttet som kjøleluft i alle prøvene. Resultatene er vist i tabell IV nedenunder.

Eksempel 22 er medtatt for sammenligningens skyld, idet bare en ring ble benyttet, I tillegg skal ikke eksemplene 23-25 illustrere de høye filmproduksjonshastighetene man får med foreliggende oppfinnelse, men snarere bare vise virk-ningene av store luftvolumer fra den primære kjølering på stabiliteten i film-boblen. Dataene viser at når luftvolumet for den primære kjølering overstiger en moderat verdi (enten på grunn av et tilførselstrykk, eller stor leppeapning), får man enten mangel på stabilitet på grunn av "sammenfall", (dvs. vekselvis forsnevringer og utbulinger i fom-boblen), eller voldsom spiraldannelse, (dvs. at film-boblen bøyes til en spi-ral) .

Det er åpenbart for de som kjenner de foreliggende teknikker, at man kan gjennomføre andre forandringer og modi-fikasjoner i oppfinnelsen, uten å gå utenfor oppfinnelsens ånd og ramme. Oppfinnelsen er ikke begrenset ved den foran-gående beskrivelse, men bare av rammen av de vedheftede krav.

Claims

1. Fremgangsmåte for avkjøling av et smeltet rør av lavpåkjenningsherdende polymer, mens stabiliteten i det nevnte, smeltede rør opprettholdes,karakterisert vedat man bringer den ytre periferi av det nevnte, smeltede rør i kontakt med minst to ringformede strøm-mer åv kjølegass, fra minst to ringformede kjøleringer, plassert rundt nevnte smeltede rør, hvorigjennom det nevnte rør beveger seg fremover, hvor stort sett all kjølegass kommer ut av systemet gjennom et feilet plan som dannes av den siste kjøleringen, hvorigjennom nevnte rør fremføres.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisert vedat den ekstensjonelle viskositetsindeks av nevnte polymer ikke er større enn ca. 4,5, og nevnte indeks er forholdet mellom den ekstensjonelle viskositet av nevnte polymer ved en total Hencky-påkjenning på 2, og den ekstensjonelle viskositet ved en total Hencky-påkjenning på 2, og begge er beregnet med en påkj enningsgrad på 1 sek~<l>.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisert vedat den nevnte polymer er en lavtrykks-poly-merisert-lavtetthets-kopolymer av etylen, og minst 1 Cg til Cg alfa-olefin hydrokarbon.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 3,karakterisert vedat nevnte polymer er en kopolymer av minst 90 mol-% etylen og mindre enn 10 mol-% av nevnte Cg til Cg alfa-olefin hydrokarbon.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisert vedat nevnte fremførte smeltede rør er en film-boble, som dannes ved blåseekstrudering, og som avkjøles av to ringformede strømmer av kjølegass fra øvre og nedre ringformede kjøleringer, og hvor nevnte øvre kjølering er nedstrøms for nevnte lavere kjølering.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 5,karakterisert vedat mengden og hastigheten av kjølegassen fra nevnte lavere kjølering, er tilstrekkelig for å avkjøle nevnte film-boble, med ca. 4 0-55°C.

7. Fremgangsmåte ifølge krav 5,karakterisert vedat nevnte øvre kjølering er plassert ned-strøms for nevnte lavere kjølering, med en avstand på fra ca.

10 til ca. 37,5 cm.

8. Fremgangsmåte ifølge krav 7, karakteri-c; p,. t* -t-....... v p c\ at.—-Tomm?-^ --Tnfti-1-OTT!---p-pv-ntp øvrp og nedre kj. øl.e= ring er forseglet for å hindre nevnte kjølegass strømmer ut fra systemet fra nevnte rom.

9. Fremgangsmåte ifølge krav 5,karakterisert vedat nevnte nedre kjølering består av en dobbelt-leppet luftring.

10. Fremgangsmåte ifølge krav 9,karakterisert vedat nevnte luftring er nedfelt i overflaten av nevnte dyse.

11. Fremgangsmåte ifølge krav 9,karakterisert vedat nevnte luftring er plassert rundt nevnte smeltede film-boble i en avstand over overflaten av nevnte dyse, slik at det defineres et rom, hvorigjennom éndel av nevnte kjølevæske avblåses fra systemet.

12. Fremgangsmåte ifølge krav 10,karakterisert vedat nevnte luftring er plassert rundt nevnte smeltede film-boble i en avstand over overflaten av nevnte dysenedfelling, slik at det defineres et rom hvorigjennom en-del av nevnte kjølegass avblåses fra systemet.

13. Fremgangsmåte ifølge krav 5,karakterisert vedat nevnte øvre kjølering består av en luftring med enkel åpning.

14.Fremgnagsmåte ifølge krav 13, karakteri sert ved at nevnte øvre leppehøyde av nevnte øvre luftring ikke er mer enn ca. 10 cm.

15. Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisert vedat leppen av nevnte, dyseåpning er større enn 1,25 mm.

16. Fremgangsmåte ifølge krav 3,karakterisert vedat nevnte polymer inneholder opptil 10 vekt-%, basert på total polymervekt, av en høytrykks-lavtetthets-polyetylen..

17. Apparat for å fremstille et filmrør av en lavpåkjenningsherdende polymer,karakterisert vedat det omfatter innretninger som gjør det mulig å tilføre en dyse for å ekstrudere et smeltet rør av nevnte polymer, og innretninger for å avkjøle nevnte smeltede polymer-rør, slik at det dannes en frostlinje, samtidig som stabiliteten av nevnte smeltede polymerrør opprettholdet, og som omfatter minst to ringformede kjøleringer, plassert rundt nevnte smeltede polymerrør, oppstrøms for nevnte frostlinje, og hver av de nevnte kjøleringer er utstyrt med innretninger for å presse en ringformet strøm av kjølegass i kontakt med nevnte ytre periferi av nevnte smeltede.polymerrør, hvor nevnte kjøleinnretning videre omfatter innretninger for å blåse av nevnte kjølegass fra nevnte apparat, slik at stort sett all nevnte kjølegass kommer ut fra nevnte apparat gjennom et felles plan, som dannes av den siste kjøleringen, hvorigjennom nevnte polymerrør føres frem.

18. Apparat ifølge krav 17,karakterisert vedat nevnte kjøleringer omfatter øvre og nedre kjøleringer, hvor nevnte nedre kjølering er plassert helt inntil overflaten av nevnte dyse, og nevnte øvre kjølering er nedstrøms for nevnte nedre kjølering.

19. Apparat ifølge krav 18,karakterisert vedat nevnte nedre kjølering er en dobbeltleppet luftring.

20. Apparat ifølge krav 19/'karakterisert vedat nevnte luftring er felt ned i overflaten av nevnte dyse.

21. Apparat ifølge krav 19,karakterisert vedat nevnte luftring er plassert rundt nevnte smeltede polymerrør i en avstand over overflaten av nevnte dyse, slik at det defineres et rom, hvorigjennom en del av nevnte kjølegass avblåses fra systemet.

22. Apparat ifølge krav 20,karakterisert vedat nevnte luftring er plassert rundt nevnte smeltede polymerrør i en avstand over overflaten av nevnte dysenedfelling, slik at det defineres et rom hvorigjennom en nevnte kjølegass avblåses fra systemet.

23. Apparat ifølge krav 18,karakterisert vedat nevnte øvre kjølering består av en luftring med enkel åpning.

24. Apparat ifølge krav 23,karakterisert vedat høyden av øvre leppe av nevnte luftring med enkel åpning ikke er mer enn 10 cm.

25. Apparat ifølge krav 17,karakterisert vedat dyseåpningen i nevnte dyse er større enn 1,25 mm.

26. Apparat ifølge krav 18, karakteri-'sert ved at nevnte øvre kjølering er plassert ned-strøms for nevnte nedre kjølering med en avstand på fra 10 til 27,5 cm.

27. Apparat ifølge krav 26,karakterisert vedat rommet mellom nevnte øvre og nedre kjøle-ring er forseglet for å hindre av nevnte kjølegass kommer ut fra systemet fra nevnte rom.