NO871290L - Fremgangsmaate for avkjoeling av en roerhylse av termoplast samt anordning for utfoerelse av fremgangsmaaten. - Google Patents

Description

Det er tidligere kjent å avkjøle en rørformet hylse av termoplast-materiale som stammer fra en ringformet ekstruderings-blåsedyse gjennom hvilken det smeltete materiale strømmer, idet røret, i den innledende fase av dets avkjøling, er i form av en sylinder hvis diameter er stort sett lik dysens diameter.

Således beskriver patenter EP-A-0.041.803 og EP-A-0.077.661 anordninger som har det til felles at de omfatter et lukket lavt sylindrisk kammer som omgir røret idet det forlater dysen og en blåsering som leder kjøleluften i rette vinkler mot røret idet det forlater det lave kammer. I det førstnevnte patent omfatter anordningen dessuten et høyt kammer som er plassert på blåseringen og leder luften tangensielt til røret etter at sistnevnte er oppblåst. Det høye kammer som er beskrevet i det andre ovennev-nte dokument har det spesielle trekk at det ikke er forenet med blåseringen og således muliggjør innføring av en ytterligere indusert luftstrøm.

Dokument FR-A-1421490 beskriver en anordning som omfatter en roterende ring for blåsing av luft, umiddelbart beliggende ved dysens utgang, innskutt mellom en ring og den rørformete bane som skal avkjøles, idet en krage avleder kjøleluften tangensielt på røret. Dokument US-A-3307218 beskriver et apparat omfattende en vertikal sylindrisk hylse som omgir røret når det har nådd sin største diameter og utstyrt med en anordning som gjør det mulig å blåse luft i retning parallelt med røret slik at det avkjøles under sin deformeringstemperatur.

Patent EP-A-0.130.909 beskriver en anordning som i sin mellomseksjon omfatter en intensiv blåsering hvis strøm er rettet mot røret og, i sin øvre seksjon et høyt kammer hvor røret er i kontakt med luftstrømmen som rettes mot rør-avtrekket. I denne nedre seksjon omfatter anordningen dessuten et ulukket lavt kammer utstyrt med minst én åpning.

Anordningene beskrevet i de to førstnevnte dokumenter har den ulempe at de er istand til å forbedre de optiske egenskaper til filmen som fremstilles av røret, bare når det gjelder termoplastmaterialer som allerede fører til filmer hvis optiske egenskaper allerede var forholdsvis tilfredsstillende ved fremstilling ved hjelp av et tradisjonelt kjølesystem.

Sistnevnte dokument beskriver en anordning som gjør det mulig å overvinne denne ulempe. I praksis har en imidlertid bemerket at meget små feil kan forekomme i filmene som fremstilles av røret, som f.eks. en liten uregelmessighet i tykkelse.

Formålet med fremgangsmåten og anordningen ifølge oppfinnelsen er å gi røret en ensartet tykkelse samtidig som dets optiske egenskaper bibeholdes eller til og med forbedres.

Foreliggende oppfinnelse går ut på en fremgangsmåte for avkjøling av en rørformet hylse som er fremstilt ved varm-ekstruderings-blåsing av et termoplastmateriale gjennom en ringformet dyse, idet røret, i et første trinn, er i form av en sylinder med en diameter stort sett lik dysens diameter, i et andre trinn stort sett i form av en kjeglestump og i et tredje trinn i form av en sylinder med samme akse som sylinderen i det første trinn og med en diameter som er større enn sistnevnte, hvilken fremgangsmåte anvender en strøm av primærluft under trykk og en strøm av sekundærluft som induseres av primærluftstrømmen, idet primærluftstrømmen når røret under det andre trinn,karakterisert vedat den induserte sekundærluftstrøm er parallell med røret under det første kjøletrinn, beveger seg i samme retning som sistnevnte og er laminær over det meste av sin bane.

Termoplastmaterialet velges særlig fra LD-polyetylen fremstilt ved en radikal rute, kopolymer av etylen med polare komonomer såsom vinylacetat, estere av akryl- og metakrylsyrer, maleinalhydrid, karbonmonoksyd, såvel som kopolymerer av etylen med ot-olefiner inneholdende fra 3 til 12 karbonatomer fremstilt ved Ziegler-katalyse og også kjent som lineære LD-polyetylener. Det er også mulig å anvende forskjellige blandinger av disse polyetylener og kopolymerer, under forutsetning, slik det er velkjent for fagmannen, at deres smelteindeks, målt ifølge ASTM-standard D 1238-73 ved 190°C under en belastning på 2,16 kg er mellom 0,1 og 10 dg/min.

Primærluftstrømmen, som generelt har omgivelsestemperatur, når røret under det andre trinn av dets avkjøling, dvs. på det tidspunkt da dets diameter endres fra en verdi som er stort sett lik dysediameteren til en verdi som svarer til den endelige diameter, hvilken er en funksjon av oppblåsingsforholdet. Vinkelen mellom primærluftstrømmen og rørveggen kan være mellom 90° og 0°, idet denne strømningsbevegelse finner sted i den retning røret avtrekkes.

Den sekundære luftstrøm, som induseres av primærluftstrøm-men , når røret i dets første kjøletrinn, fordelaktig så nær ekstruderingsdysen som mulig.

Under det første kjøletrinn er forholdet mellom lengde og diameter av sylinderen som dannes av røret fordelaktig mellom 1 og 10, mer fordelaktig mellom 2 og 7, og fortrinnsvis ca. 4.

Den induserte sekundærluftstrøm er fordelaktig laminær over minst 80% av sin bane. Dette innebærer at noen virvler kan forekomme i luftstrømmen, men at de er begrenset og avgrenset til området ved ekstruderingsdysens utløp. Volumforholdet mellom den induserte sekundærluftstrøm og primærluftstrømmen er fordelaktig mellom 0,01 og 0,2. Sekundærluftstrømmen forenes fordelaktig med primærluftstrømmen på det tidspunkt da røret utvides i dette tilfelle blir den kombinerte strøm av primærluft og indusert sekundærluft så fordelaktig ledet mot røret under det tredje kjøletrinn.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen gjør det mulig å oppnå filmer som oppviser større ensartethet i tykkelse samtidig som man bibeholder de gode optiske egenskaper som oppnås ved hjelp av anordningen ifølge dokument EP-A-0.130.909.

Oppfinnelsen angår også en anordning for anvendelse av den ovenfor beskrevne fremgangsmåte omfattende en ringformet dyse 1 som er anordnet ved enden av en ekstruder 2,karakterisert vedat den ytterligere omfatter en sylindrisk ring 3 omfattende minst én åpning 4 hvis størrelse er regulerbar, plassert på dysen koaksielt med sistnevnte, en første sylindrisk hylse 5 som er koaksial med dysen 1 og hviler på ringen 3, og en andre, sylindrisk hylse 6 som er koaksial med den første og med en diameter som er større enn sistnevnte, idet rommet mellom den første og andre hylse i sin nedre del er forsynt med minst én anordning 7 for tilkopling til en trykkluftkilde.

Enheten bestående av den ringformete dyse 1 og ekstruderen 2 er velkjent for fagmannen. Gjennom den ringformete dyse løper en kanal 9 som gjør det mulig å blåse trykkluft inn i røret, ved en forutvalgt høyde, for oppblåsing av røret.

Størrelsen av åpningen 4 i den sylindriske ring 3 kan reguleres ved hjelp av hvilke som helst kjente midler såsom en sleideventil, også av sylindrisk form. For å tillate innføring av indusert luft er den ytterste posisjon av anordningen for avlukking av åpningen 4 slik at en lett luftstrøm kan komme inn i anordningen.

Den første sylindriske hylse 5, hvis høyde er minst lik diameteren, fordelaktig mellom 1 og 10 ganger, bedre mellom 2 og 7 ganger og fortrinnsvis ca. 4 ganger diameteren, hviler på ringen 3 koaksialt med dysen 1. Forbindelsen er fordelaktig lekkasjesikker og kan utføres ved sveising eller lodding. De to bestanddeler 3 og 5 kan også bestå av en enkelt enhetlig del fremstilt direkte ved maskinering.

Den første 5 og andre 6 sylindriske hylse kan bestå av en enkelt del. De består fordelaktig av flere seksjoner. Den nedre seksjon av hylsen 5 kan være utført i ett med ringen 3, idet de mellomliggende og øvre deler av hylsen 5 da fordelaktig består av sylindre som kan innpasses i hverandre og bygges opp suksessivt på denne nedre seksjon.

For å muliggjøre enkel demontering av anlegget er den ene eller andre av de to hylser 5 og 6, eller begge, fordelaktig forsynt med en anordning som gjør det mulig å åpne dem langs en generatrise. I dette tilfelle innebærer dette derfor to halv-sylindre som på den ene side er forbundet ved hjelp av f.eks. et hengsel, og på den annen side ved hjelp av en festeinnretning. Når både den første 5 og andre 6 hylse består av sylindre som kan innpasses i hverandre, kan hver sylinder således være utstyrt med en anordning for åpning langs en generatrise.

Den øvre ende av hylsen 5 er beliggende ved den høyde der røret av termoplastmateriale kommer inn i det andre kjøletrinn, dvs. der det begynner å utvides. For å hindre at røret skal falle under påvirkning av tyngdekraften, er øvre ende av hylsen 6 fortrinnsvis beliggende i en høyde som er større enn høyden til den øvre ende av hylsen 5, idet den imaginære flate som dannes av de øvre ender av de to hylser danner en kjeglestump som omslutter røret under det andre kjøletrinn.

Ifølge en alternativ form av oppfinnelsen er den øvre ende av én av hylsene 5 og 6, eller begge, i form av en kjeglestump som utvides oppad.

Fordelaktig går en annen alternativ form av oppfinnelsen ut på å plassere (f.eks. innføre) en ledeplate 8 på øvre ende av hylsen 6. En ledeplate betyr en anordning hvis formål er å lede den kombinerte strøm av primærluft og indusert sekundærluft langs røret under begynnelsen av det tredje kjøletrinn. Det kan innebære en hylse i form av en kjeglestump som utvides oppad, forlenget eller ikke ved hjelp av en sylindrisk hylse hvis diameter er større enn diameteren til røret under det tredje trinn.

Den kan også innebære en anordning som oppfatter en rekke sylindriske ringer medøkende diametre anordnet koaksialt med dysen, med den nedre seksjon av en ring av gitt diameter i inngrep eller ikke med den øvre seksjon av ringen beliggende umiddelbart under. Ifølge en alternativ form er minst én ring, fortrinnsvis hver ring, forbundet med den øvre ring ved en plan flate.

Ifølge en annen foretrukket alternativ form, er ringene forbundet med hverandre og med den øvre del av hylsen 6 ved hjelp av minst to "trapp*'-formete festestropper 10 omfattende vertikale avlange åpninger for innføring av festeskruer som muliggjør høyderegulering av ringene. Ifølge denne alternative form strømmer en svak luftstrøm vertikalt oppad mellom hver ring.

Anordningen ifølge oppfinnelsen kan dessuten være forsynt med en innvendig kjøleanordning som f.eks. den som er beskrevet i figur 2 i dokument EP-A-0.130.909. I dette tilfelle består hylsene 5 og 6 av deler som fortrinnsvis kan passes inn i hverandre og som kan åpnes langs en generatrise.

Oppfinnelsen skal nå forklares i tilknytning til den medfølgende eneste figur.

Den spesielle anordning som illustrerer en alternativ, ikke-begrensende form av oppfinnelsen og er vist i den medfølgende figur omfatter: en ringformet dyse 1 som er anordnet ved enden av ekstruderen 2 og omfatter en rør-oppblåsingsledning 9,

en sylindrisk ring 3 omfattende flere åpninger 4 hvis størrelse kan reguleres samtidig ved hjelp av en sleideventil-

anordning omfattende en sylindrisk ring 11 som selv er perforert. Ringens 11 bevegelse er begrenset ved anslag slik at åpningene 4 aldri lukkes fullstendig,

en første sylindrisk hylse 5 bestående av et bunnstykke 5i og fire sylindre som kan innpasses i hverandre 52 , 53, 54og 5a ,

en andre sylindrisk hylse 6 som består av et bunnstykke 6i og fire sylindre som kan passes inn i hverandre 62 , 63, 64og 63 ,

en anordning for tilførsel av trykkluft 7 i rommet beliggende mellom hylsene 5 og 6, og en ledeplate 8 omfattende to sylindriske ringer 81 , 82som er forbundet med hverandre og med den øvre sylinder 63ved hjelp av to "trapp"-formete festestropper 10i , IO2 .

Røret av termoplastmateriale er skjematisk vist ved henvis-ningsmerket G.

Etter oppstarting (avtrekking av rørets begynnelse, inntre-ing mellom valsene, ikke vist, og oppblåsing av røret), arbeider anordningen kontinuerlig på følgende måte. En strøm av primær-luf t innføres under trykk gjennom tilførselsanordningen 7. Den strømmer gjennom rommet mellom hylsene 5 og 6 og når røret på den tid da sistnevnte utvides. Primærluft-utstrømningen induserer, ved sugevirkning, en sekundær luftstrøm som strømmer gjennom åpningene 4 inn i rommet mellom røret og hylsen 5. Sekundærluft-strømmen er laminær og forenes med primærluftstrømmen i den øvre seksjon av hylsen 5. Den kombinerte strøm ledes så mot atmosfæ-ren ved hjelp av ledeplaten 8.

Følgende eksempler viser fordelene ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen og anvendelsen av den ovenfor beskrevne anordning.

Eksempler 1 til 3

Anordningen vist i den medfølgende eneste figur, forsynt med en dyse med 150 mm diameter, 0,8 mm spalte, ble brukt til ekstrudering av LD-polyetylener fremstilt ved en radikal rute og hvis smelteindeks (MI), målt ifølge ASTM standard D 1238-73 og uttrykt i dg/min., og densitet d er vist i Tabell 1. Oppblåsingsforholdet (forholdet mellom rørdiameteren i det tredje kjøletrinn og dysens diameter) er lik 2.

Tabell 1 viser også:

volumforholdet V mellom den induserte sekundærluftstrøm og primærluftstrømmen,

polyetylen-produksjonen Q (uttrykt i kg/h),

de fremstilte rør er frie for optiske feil.

Følgende er blitt målt på de fremstilte filmer: tykkelsesprofilen (T) uttrykt i mikrometer, og slagfastheten Si, målt ifølge NFT standard 54109 og uttrykt i gram.

Sammenlignende eksempler 4 til 6

De samme polyetylener som i eksempler henholdsvis 1 til 3 ble omdannet til rør ved bruk av anordningen beskrevet i dokument EP-A-0.130.909 i eksempel 13, med et oppblåsningsforhold på 2.

De anvendte data og de oppnådde resultater er vist i Tabell

II.

Fremgangsmåten og anordningen ifølge oppfinnelsen gjør det mulig, sammenlignet med anordningen ifølge dokument EP-A-0.130.909, å oppnå en film som har en mer ensartet tykkelsesprofil og en forbedret slagfasthet, samtidig som filmens gode optiske egenskaper bibeholdes.

Disse resultater oppnås ved hjelp av en anordning som,

samtidig som den har lavere høyde, gjør det mulig å oppnå høyere lineære produkt-utgangshastigheter ved et konstant massegjennom-løp, det oppnådde rør er derfor tynnere. Disse lineære utgangshastigheter kan ytterligereøkes ved å øke hylsenes 5 og 6 høyde.

Eksempel 7

Med den samme anordning som i eksempler 1 til 3 ble et radikalt LD-polyetylen med en smelteindeks på 0,42 dg/min og en densitet på 0,922 g/cm<3>og markedsført under navnet LOTRENE FX 429 av firmaet CdF CHIMIE E.P. omdannet til en 30 um rørformet bane. Den oppnådde film, som hadde en meget lett regelmessig tykkelsesprofil, oppviste en optisk uklarhet (målt ifølge ASTM-standard D 1003) på bare 2%.

Til sammenligning ble den samme polyetylen omdannet til et rør ved bruk av den kjente kjøleanordning der trykkluft blåses direkte ved rørdysens utløp. Filmen oppnådde en optisk uklarhet på 6%.

Claims (13)

1. Fremgangsmåte for avkjøling av en rø rhylse fremstilt ved varm-ekstruderings-blåsing av et termoplastmateriale gjennom en ringformet dyse, idet røret, i et første trinn, er i form av en sylinder med en diameter stort sett lik dysens diameter, i et andre trinn stort sett i form av en kjeglestump og i et tredje trinn i form av en sylinder med samme akse som sylinderen i det første trinn og med en diameter som er større enn sistnevnte, hvilken fremgangsmåte anvender en strøm av primærluft under trykk og en strøm av sekundærluft som induseres av primærluftstrømmen, idet primærluftstrømmen når røret under det andre trinn, karakterisert ved at den induserte sekundærluft-strøm er parallell med røret under det første kjø letrinn, beveger seg i samme retning som sistnevnte og er laminær over det meste av sin bane.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at den induserte sekundærluftstrø m er laminær over minst 80% av sin bane.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at volumforholdet mellom den induserte sekundær-luf tstrøm og primærluftstrø mmen er mellom 0,01 og 0,2.

4. Fremgangsmåte ifølge ett av kravene 1 til 3, karakterisert ved at den kombinerte strøm av primærluft og indusert sekundærluft i tillegg ledes mot røret under begynnelsen av det tredje trinn.

5. Anordning for anvendelse av fremgangsmåten ifølge ett av kravene 1 til 4, omfattende en ringformet dyse (1) som er anordnet ved enden av en ekstruder (2), karakterisert ved at den ytterligere omfatter en sylindrisk ring (3) omfattende minst én åpning (4) hvis størrelse er regulerbar, plassert på dysen koaksielt med sistnevnte, en første sylindrisk hylse (5) som er koaksial med dysen (1) og hviler på ringen (3), og en andre sylindrisk hylse (6) som er koaksial med den første og med en diameter som er større enn sistnevnte, idet rommet mellom den første og andre hylse i sin nedre del er forsynt med minst én anordning (7) for tilkopling til en trykkluftkilde.

6. Anordning ifølge krav 5, karakterisert ved at enten den ene eller begge de to hylser (5 og 6) består av flere seksjoner.

7. Anordning ifølge krav 6, karakterisert ved at seksjonene er sylindre som kan innpasses i hverandre.

8. Anordning ifølge ett av kravene 5 til 7, karakterisert ved at den ene eller begge hylser (5 og 6) er utstyrt med en anordning hvorved de kan åpnes langs en generatrise.

9. Anordning ifølge ett av kravene 5 til 8, karakterisert ved at den øvre ende av hylsen (6) er beliggende i større hø yde enn høyden til øvre ende av hylsen (5) .

10. Anordning ifølge ett av kravene 5 til 9, karakterisert ved at den øvre ende av én av hylsene (5 og 6), eller begge, er i form av en kjeglestump som utvides oppad.

11. Anordning ifølge ett av kravene 5 til 10, karakterisert ved at den videre omfatter en ledeplate (8) plassert på øvre ende av hylsen (6).

12. Anordning ifølge krav 11, karakterisert ved at ledeplaten (8) består av en rekke sylindriske ringer av økende diametre anordnet koaksialt med dysen og forbundet med hverandre og med den øvre del av hylsen (6) ved hjelp av minst to festestropper.

13. Anvendelse av en anordning ifølge ett av kravene 5 til 12 for avkjøling av en rø rformet hylse fremstilt ved varm-ekstruderings-blåsing av et termoplastmateriale.