PT98796A - Barra limitadora e dispositivo de vedacao para um aparelho com matriz para moldacao por insuflacao de um material em fusao - Google Patents

Description

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Descrição referente á patente de invenção de CHICGPEE, norte-americana, industrial e comercial, estabelecida em 317 Beorge Street, New Brunswick, New Jersey 08903, Estadas Unidas da América, (inventores! David Gubernick, Robert H. Kirchhoff, Beorge M. Helmstetter e William Sechler, residentes nos E.U.A.) para

"BARRA LIMITADORA__E DISPOSITIVO DE VEDAÇÃO PARA UM APARELHO CQH MATRIZ PARA MQLDAÇap PQR INSUFLAÇÃO DE UM MATERIAL EM FUS&Q"

DESCRIÇÃO A presente invenção refere-se aos processos de maldação por insuflação de um material em fusão, para a produção de tecidos fibrosos de micro-denier a partir de uma matéria prima de polímero e, mais particularmente, aos meios para proporcionar um fluxo uniforme e limitado de polímero durante as extrusões e meias para assegurar uma vedação apropriada do canal de escoamento do polímero (sem tensão em componentes chave) durante a operação com o polímero a pressão elevada» 1

Fundamento da invenção A tecnologia corrente de moldação por insuflação de material em -fusão produz micro-fibras de plástico nas quais uma pluralidade de cordões de material em fusão, quente, afastados lateralmente e alinhados, de material polimérico, são extrudidos para baixo e imediatamente apanhados por duas correntes de gás aquecido e sob pressão, que colidem sob um certo ângulo. As correntes de gás funcionam para a rotura dos cordões formando estruturas filamentosas finas que são atenuadas e ajustadas termicamente para obter a sua resistência. A matéria prima fornecida usada para os processos de insuflação de um material em fusão é tipicamente uma resina termoplástica sob a forma de peletes ou grânulos que são fornecidos para a tremonha de uma extrusora. Os peletes são depois introduzidos numa câmara aquecida de extrusora, na qual múltiplas zonas de aquecimento elevam a temperatura da resina acima do seu ponto de fusão. 0 parafuso da extrusora é usualmente accionado por um motor que desloca a resina através das zonas de aquecimento e para o interior e através de uma matriz. A matriz, que é também aquecida, eleva a temperatura da resina e da câmara até um nível desejado, altura em que a resina é forçada através de uma pluralidade de orifícios diminutos na face da matriz. Quando a resina sai destes orifícios diminutos, é contactada por um gás quente sob pressão, usual mente ar, que é forçado para o interior do aparelha através de canais de descarga de ar situados de cada lado dos orifícios da resina. 0 gás quente atenua as correntes de resina fundida para formar fibras quando a resina passa para fora dos orifícios.

Muitas das matrizes de moldação por insuflação de material em fusão actuais incluem cavidades em torno de cruzeta de suporte para receber e distribuir uniformemente uma pressão de polímero fundido antes da extrusão do polímera na peça em forma de nariz. Ver Matsubara, l)S . 4 285 655, 25 de Agosto de 1981. Com o advento de matrizes cada •Ih*

vez mais largas, a altura da matriz do tipo de cruzeta de suporte aumenta até um ponto em que se torna impraticável. Uma tentativa de resolver este problema reconhecido na técnica consiste em incorporar um sistema de distribuição no interior da cavidade do polímero aquecido para proporcionar uma perda de pressão constante e um tempo de permanência constante do polímera fundido que se escoa através da matriz sem a necessidade de um corpo da matriz maçico. Ver Appel, US 4 043 739, 23 de Agasto de 1977.

Embora no essencial tais construções de matrizes da técnica anterior tenham proporcionado um il escoamento apropriado do polímero nos processos de insuflação j! de material fundido, há a necessidade de um mecanismo de matriz í; que possa ter em conta as inconsistências e as anomalias de i| escoamento da resina na cruzeta de suporte, na placa de rotura I ou na peça em forma de nariz. Há também a necessidade de um jj mecanismo que possa ter em conta várias temperaturas de fusão e ! pressões das resinas fundidas sem a necessidade de substituir o j conjunta da matriz. | í Sumário da invenção

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Proporcionam-se aparelhos de moldação com matriz por insuflação de um material em fusão para proporcionar um tecido fibroso a partir de um material polimérico. Numa configuração preferida, o aparelho inclui meios de matriz para a extruslo de uma corrente de um polímero em fusão, que incluem meios de cavidades aquecidos para conter uma quantidade de polímera fundido. 0 aparelho contém também meios de gás primário para proporcionar um gás sob pressão numa extremidade de saída dos meios de matriz. Num aspecto importante da presente invenção, proporcionam-se meios de barras limitadoras para limitar selectivamente um fluxo de uma certa quantidade de polímero no interior dos meios de cavidade aqueci das.

Por conseguinte, pode obter-se, 3 segundo a presente invenção, uma limitação selectiva do fluxo do polímero. São possíveis várias resinas, temperaturas de •fusão e caudais, sem nunca ter de alterar o conjunto da matriz. Simplesmente por ajustamento dos meios de barras de limitadoras, uma certa gama de caudais do polímero em -fusão pode ser dirigida para a extremidade de saída de matriz. A presente invenção tem em conta uma miríade de inconsistências e imperfeições do escoamento na cruzeta de suporte, na placa de rotura e na peça em forma de nariz.

Noutras formas de realização preferidas da presente invenção proporcionam-se meios de i jvedação fiáveis para impedir fugas em torno da placa de rotura ji e da peça em forma de nariz, bem como para minimizar a tensão j: na área da peça em forma de nariz da matriz. Apresentam-se 1' juntas de vedação e técnicas de maquinagem preferidas para Ίmanter o espaçamento crítico entre o lábio para o ar e a peça liem forma de nariz.

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Breve descrição dos desenhos j

Os desenhas anexas ilustram formas | de realização preferidas da presente invenção de acordo com a aplicação prática dos seus princípios e cujas figuras representams A fig. 1, uma vista de frente, em corte transversal, de um aparelho de moldação de matriz por insuflação de um material em fusão segundo a presente invenção, |ilustrando meios de barras espaçadoras, meios de lábios para o ar e outras características novas do aparelho preferidas; A fig. 2, uma vista de lado em corte da secção da cruzeta de suporte da matriz de moldação por insuflação da fig. i, feito pela linha (2-2); e A fig. 3, uma vista ampliada dos meios de bobina cilíndrica preferidos ilustrados na fig. i. 4

Descrição pormenorizada da invenção ο A presente invenção proporciona um aparelho de mal dação par matriz por insu-flação de um material em -fusão para produzir tecidos -fibrosos a partir de um polímero. 0 aparelho inclui meios de matriz para a extrusãa de uma corrente de polímero -fundido e meios de gás primário para proporcionar um gás sob pressão na extremidade de saída dos meios de matriz. Os meios de matriz incluem ainda meios de cavidade aquecidos para conter uma quantidade de polímero fundido e meios de barras limitadoras para limitar selectivamente um -fluxo de polímero -fundido no interior dos re-feridos meios de cavidade aquecidos.

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Numa -forma de realização mais pormenorizada da presente invenção, proporciona-se um aparelho de moldação com matriz por insu-flação de um material em -fusão, que inclui meios de matriz para a extrusão de uma corrente de polímero -fundido. Os meios de matriz incluem meios de cavidade aquecidos, tendo uma câmara em -forma de cruzeta de suporte e um canal de escoamento do polímero para dirigir uma quantidade de polímero -fundido. 0 canal de escoamento do polímero está colocado entre a extremidade de saída dos meios de matriz e a câmara em -forma de cruzeta de suporte e inclui meios de barras limitadoras dispostos para limitar seiectivamente um escoamento do polímero em -fusão. Os meios de barras limitadoras desta •forma de realização incluem uma barra limitadora disposta ao longo de um primeiro lado do canal de escoamento do polímero, uma cavilha com uma primeira extremidade ligada à barra limitadora e colocada através de uma porção de meios de matriz, meios de bobina cilíndrica colocadas numa segunda extremidade da cavilha oposta à barra limitadora para proporcionar um deslocamento rotativo e axial da cavilha através dos meios de matriz e um deslocamento concomitante da barra limitadora no interior do canal de escoamento do polímero. Os meios de bobina cilíndrica incluem ainda uma bobina cilíndrica enroscada de maneira amovível na cavilha. Esta bobina cilíndrica tem duas extremidades e uma parte central cilíndrica com um diâmetro

menor do que a dimensão da secção transversal das extremidades.

Os meios de bobina cilíndrica incluem ainda meios de uma peça de fixação com uma abertura para receber a parte central cilíndrica da bobina cilíndrica e para permitir uma rotação substancialmente livre da bobina. Esta forma de realização também inclui meios de gás primário para proporcionar gás sob pressão na extremidade de saída dos meios de matriz. A presente invenção também proporciona um processo para a formação de um tecido fibroso de ! polímero que inclui a fase de proporcionar um aparelho de j moldação de matriz por insuflação de um material em fusão que !possui meios de barra limitadora para limitar selectivamente um j: fluxo de uma quantidade de polímero fundido no interior de uma cavidade aquecida de um meio de matriz e a fase de ajustar os | ímeios da barra limitadora para limitar o escoamento do polímero ti jj fundido para uma escolha dada do polímero e um dado caudal. i Finalmente, a presente invenção

I proporciona um aparelho de moldação com uma matriz por insuflação de um material em fusão para a extrusão de uma corrente de polímera fundida, meias de gás primário para ; proporcionar um gás sob pressão numa extremidade de saída dos j meios de matriz e meios de cavidade aquecidas dispostos no interior dos referidos meios de matriz para conter uma quantidade de polímero fundido. Nesta forma de realização, proporciona~se um meio de peça em forma de nariz nos meios de matriz, que inclui uma pluralidade de orifícios de extrusão. Os meios de matriz também incluem duas metades de matriz, formando cada uma delas uma parte dos meios de cavidade aquecidos e meios de junta de vedação colocados entre a peça em forma de nariz e as metades da matriz para minimizar as fugas sem tensão em áreas chave do polímero fundido durante o processo de extrusão. A presente invenção será compreendida de maneira mais completa dentro da contexto da descrição mais pormenorizada seguinte. 0 processo de moldação por insuflação de um material em fusão é um processo de fabrico .para produzir um tecido fibrosa utilizando um processo único 6

que converte peletes de polímero directamente em -fibras de micro-denier. Os elementos chave são o sistema de fornecimento do polímero, o sistema de fornecimento de ar, a matriz e o sistema de recolha do tecido. Descrevem-se agora formas de realização preferidas destes sistemas.

0 sistema de fornecimento do polímero compreende o manuseamento da resina, a extrusão, a filtração do extrudido e o doseamento ou bombagem. Os peletes ou grânulos de resina são carregados numa tremonha que alimenta uma parte de garganta de alimentação da extrusora» A tremonha pode ter equipamento de secagem e de eliminação de oxigénio j 'conforme a resina usada. A resina mais comum escolhida é o |l polipropileno que por vezes exige uma purga de azoto para minimizar a oxidação. De preferência, as resinas segundo a jpresente invenção são qualidades de fibras com coeficiente de ij >i fluência em fusão (MFI) de cerca de 35-1 200. A resina mais j ;! preferida é o polipropileno com MFI 35. i j A extrusora preferida para a

j operação de moldação por insuflação de material em fusão é um I dispositivo de parafuso único com relação comprimento/diâmetro j (L/D) de cerca de 24 a 32, de preferência 30. São também aceitáveis unidades de parafusos geminados, sistemas de cadinho e outras variantes. As aberturas de alimentação da extrusora de parafusa único são de preferincia providas de camisas para arrefecimento. 0 desenha do parafuso de extrusão depende da resina, embora sejam preferidos parafusos de aplicações gerais para poliolefinas, tais como polipropileno, ou poliamidas, tais como “nylon". A extrusora pode também incluir controlos de temperaturas do cilindra, por exemplo controladores proporcionais-difereneiais-integrais (PID) (com ligação/desligação de aquecimento e arrefecimento), que utilizam unidades discretas, configurações PLE ou microprocessadores. Um perfil de temperaturas no cilindro da extrusora para uma unidade de quatro zonas é de 204,44 - 260 -273,88 - 273,88 °C (400 -500 - 525 - 525 °F) para a resina de polipropileno de MFI igual a 35. A rotação do parafuso pode ser .ii proporcionada por um motor através de uma caixa de velocidades,

I :/--¾ ’ para o parafuso. Para isso utilizam-se de preferência sistemas de motor de corrente contínua e unidades de carreias de transmissão. A velocidade do parafuso da extrusora é usada para manter uma pressão ajustada na entrada da bomba de doseamento. As pressões de entrada para moldar por insuflação de polipropileno fundido sSo de preferência de cerca de 351,54 a 140,61 Kg/cm2 (500 a 2 000 psig), mais preferentemente cerca de 63,28 Kg/cm2 (900 psig). Uma temperatura de fusão de cerca de 287,78°C (550°F) é ideal para a operacionalidade.

De preferência coloca-se um sensor de pressão com anel de retroacção directamente na corrente de escoamento para um melhor contraio.

Os processos de moldação por insuflação de material em fusão, como sucede com outros processos de extrusão, exigem a filtração do polímero fundido. Podem usar-se filtros de cartucho, pacotes de crivas e outros meios, embora na presente invenção se empregue de preferência um sistema de filtro de cartucho de 150 micrómetros, para o polipropileno. 0 filtra e as canalizações de interligação para o escoamento do polímero são aquecidos com fitas aquecidas electricamente, ou por um sistema de fluido quente, e controlados por um controlador F'ID (apenas para 1igação/desligação de aquecimento). As temperaturas típicas usadas na presente invenção são de 287,78°C (550°F) para o filtro e 287,78°C (550°F) para as canalizações.

Depois da filtragem, o material em fusão é doseado para a matriz com uma bomba do material em fusão,de preferência uma bomba de carretos com deslocamento positivo. Esta bomba proporciona o controla da pressão e do caudal necessários para a qualidade da operação da matriz. A pressão de entrada da bomba é controlada por retroacção da pressão e da velocidade da extrusora. A velocidade da bomba é controlada por um sistema de motor eléctrico de corrente contínua através de uma caixa de velocidades e sistema articulada, por exemplo um meio universal, para a bomba. A temperatura da bomba é de preferência controlada por um . controlo da potência eléctrica F'ID (apenas com 8

ligação/desligação de aquecimento) para obter uma temperatura de -fusão de cerca de 2S7,78°C (550°F) para a extrusão de palipropileno. As pressões de entrada da matriz de cerca de 20,39 a cerca de 70,3:1 Kg/cm* (300 a i 000 psig) conduzem a um caudal de cerca de 1,814 Kg (4 libras) por 2,54 cm d") de largura da matriz, por minuto.

Descrevem-se agora os parâmetros de operação e de construção para o novo equipamento de ar primário segundo a presente invenção. 0 sistema de alimentação de ar primário inclui a compressão de um gás, de preferência ar da instalação ou ar exterior, com -filtragem mínima. 0 ar sob pressão é de preferência aquecido electricamente directamente, ou indirectamente com um torno de gás ou de óleo, até uma temperatura controlada. 0 ar agora aquecido e sob pressão é doseada para a matriz, embora possam usar-se unidades de controlo do tluxo verdadeiras. As temperaturas preteridas do ar na entrada da matriz são de cerca de 260 a 343,33°C (500 a 600°F), mais preterivelmente 287,78 °C (550°F). A temperatura e a pressão na entrada da matriz depende tortemente da queda de pressão através da matriz e da queda de temperatura através do sistema resultante. Tipicamente, os operários têm usado 29,26 a 62,71 Kg (35 a 75 libras) de ar por 0,453 Kg (1 libra) de polímero com pressões do ar de 0,703 a 4,22 Kg/cm* (10 a 60 psig) com matrizes existentes no mercado. Como a presente matriz toi concebida para produzir tibras de grande resistência, escolheram-se caudais de ar de cerca de 45,3 a 68 Kg (100 a 150 libras) de ar por 0,453 Kg (1 libra) de polímero. As matrizes existentes no mercado não podem tratar este caudal de ar de maneira fiável e a pressões económicas. No desenho das matrizes preferidas segundo a presente invenção utilizam-se pressões de ar de entrada de cerca de 1,054 Kg/cm* (15 psig) a cerca de 61,24 Kg (135 libras) de ar por 0,453 Kg (1 libra) de polímero para um caudal de polímero de cerca de 1,814 Kg (4 libras) por 2,54 cm de largura da matriz, por minuto.

Fazenda agora referência à fig. 1, o trajecto do fluxo de ar escolhido para o sistema de . fornecimento de ar primário segundo a presente invenção tem uma 9

) configuração aberta, substancialmente sem qualquer obstrução ou elementos de equilíbrio» De preferância, a única interrupção no trajecto são tolhas aerodinâmicas (26) que envolvem cada um dos parafusos de suporte em (28) para o canal de descarga (30) do ar primário preterido» Este desenho aerodinâmico único e este processo de tabrico provado conduziram a pressões de entrada do ar muito baixas, até cerca de 1,406 Kg/cm2 (20 psig), de preferência cerca de 0,703 a 1,034 Kg/cm2 (10 a 15 psig), para produzir tluxos muito elevados, por exemplo de cerca de 40,82 a 90,7 Kg (90 a 200 libras) de ar por 0,453 Kg (1 libra) de polímero a cerca de 1,814 Kg (4 libras)/2,54 cm (1")/ minuto. Estes parâmetros permitem extensões do produto e do processo onde o equipamento da técnica anterior era limitado» Além disso, a queda de temperatura do tluxo do ar devido a perdas aerodinâmicas é minimizada até cerca de 27,78°C (50°F) de preferência cerca de 13,89 °C (25°F), em oposição a uma queda superior a 55,55°C (100°F> nas unidades existentes no mercado. 0s menores requisitos de temperatura e de pressão segundo a presente invenção produzem economias de energia para a instalação de operação, permitindo assim uma operação económica de outro modo problemática.

Na -forma de realização pre-ferida do sistema de ar primária segundo a presente invenção, o ar entra na matriz (10) através de quatro entradas em duas câmaras tubulares cilíndricas (34). Cada uma das câmaras cilíndricas (34) está equipada com um elemento de desvia (32) de contraio da pressão, que assegura uma distribuição uniforme da pressão e uniformidade da massa através da largura da matriz. 0 elemento de desvio (32) tem um intervalo (36) mínimo mais ou menos no centro da matriz e um intervala (38) máximo (representado a tracejado) nas extremidades ou entre “entradas" de cada câmara (34). 0 ar passa através de uma série de furos (40) na parte superior das câmaras (34) acima do elemento de desvio (32) para preencher secções toroidais (42) ao longo da largura da matriz. 0 fluxo preenche então dois canais de descarga alongados (30) angulares, que se aproximam dos dois . lados da peça em forma do nariz. 0 ar encontra os cordões do 10

polímera e sai depois da matriz (10), através de um canal rectangular ou uma aresta viva. Como o desenho da matriz é •feito por medida para uma resina ou gama de produtos dados, as super-fícies do elemento de canal de escoamento do ar são ajustadas aerodinamicamente para um conjunto dado de dimensões do recuo e da largura da tenda. A largura do trajecto do escoamento do ar é de preferência maior do que a largura activa da peça em forma de nariz. Este desenho também minimiza os efeitos de extremidade ou efeitos de bordo negativos. A caixa de ar (44), ou elemento de suporte da conduta distribuidora múltipla de ar, é tipicamente suportada fora do corpo principal da matriz na técnica anterior. Esta técnica de montagem pode produzir momentos flectores no canal de descarga do ar e uma largura irregular da fenda e do espaçamento de recuo. 0 desenho único de uma forma de realização da presente invenção utiliza a massa e a estabilidade das metades do corpo principal da matriz para suportar a caixa de ar (44), para minimizar os momentos flectores. Este desenho integrado permite a transferfncia de calor entre estes elementos e permite o mais fácil isolamento quer da caixa de ar (44), quer das metades do corpo principal da matriz (10). 0 desenho integrado também proporciona integridade térmica e estrutural dos conjunto da matriz, permitindo assim estabilidade quer dimensional quer térmica. 0 controlo da temperatura do ar-primário tipicamente tem sido deixado aos processos naturais, na técnica anterior. A estrutura preferida segunda a presente invenção utiliza dois conjuntos de zona de aquecimento. 0 primeiro conjunto, que de preferência compreende aquecedores eléctricos de resistência (48) e termopares (52), proporciona calor junto da secção (46) em forma de cruzeta de suporte das metades do corpo principal da matriz. 0 segundo conjunta de zonas de aquecimento, que compreende aquecedores eléctricos de resistência (50) e termopares (54), proporciona aquecimento fora da caixa de ar que envolve cada câmara cilíndrica (34). 0 segundo conjunto de zonas de aquecimento temperará e/ou . estabilizará o ar que passa através da caixa de ar (44) e 11

câmaras cilíndricas (34). A utilização de zonas de aquecimento exteriores também proporciona uma base térmica para a estrutura da matriz» Isso ajudará a impedir o empenamento, as variações dimensionais da largura da -fenda ou outras de-f armações térmicas. A estabilidade térmica e o controlo dimensional é também ajudado pelo isolamento exterior pr-e-ferido (56) sobre as superfícies exteriores da matriz, que tem em conta uma menor-deformação térmica da corrente de ar e um melhor controlo do caudal de massa do ar na direcção transversal.

As características dimensionais e operacionais preferidas da extremidade de saída da matriz segunda a presente invenção não serão descritas. A matriz de moldação por insuflação de material quente (10) segundo a presente invenção é o elemento crítica em combinação com o ar e o polímero. A uniformidade transversal do tecido é a chave da qualidade de fabrico. A resistência do tecido, a distribuição do seu pesa, o seu encorpamento e outros parâmetros são os critérios típicos usados para quantificar a operação da matriz. 0 trajecto do polímero através de uma matriz (10) é de preferência com uma configuração de uma cruzeta de suporte, com uma peça em forma de nariz linear do tipo de uma placa fiandeira, como cobertura de saída da extremidade de saída. Os tubos capilares de saída (L/D de 8 a 12) têm um espaçamento de 20 a 40 furos por 2,54 cm d"), mais preferentemente com cerca de 0,37 mm (0,0145 de diâmetro (L/D) = 10), com um espaçamento de cerca de 30 furos por 2,54 cm d"). Para a manutenção da temperatura da matriz são usados aquecimento eléctrico e controlo PID (apenas 1igação/desligação de aquecimento). A filtragem do polímero no interior da matriz (10) usando filtros de 150 micrómetros é a preferida. 0 controlo dimensional db lábio para o ar (14) ou facas de ar, permite que o ar saia com α polímero a velocidade elevada, acima de cerca de 0,5 Mach, de preferência até cerca de 0,8 Mach. Utiliza-se um ângulo de cerca de 60° para a geometria da peça em forma de nariz (12) e do lábio para o ar (14).

Os fios de polímero produzidos pelas 1 o A dm

matrizes segundo a presente invenção podem ser estirados até dimensões de micro-denier de cerca de 1 a 5 micrómetros. Para produzir fibras de elevada resistência, utilizou-se ar-secundário para arrefecer e/ou isolar das temperaturas ambientes. ft conduta distribuidora múltipla de ar (58) utiliza o ar à temperatura ambiente fornecido por um sistema ventilador e injecta o ar frio precisamente por baixo da extremidade de saída de ar primário/polímero da matriz (10). As fibras são depois projectadas horizontalmente ou verticalmente, para uma carreia porosa móvel (não ilustrada) de preferência feita de aço inoxidável tecido. De preferência cria-se uma câmara de vazio sob a correia para aspirar o ar primário, o ar secundário e outro ar arrastado. Além disso, o vazio retém as fibras na carreia até ser recolhido um tecido estável. Nesta altura as fibras do tecido estão ligeiramente ligadas entre si pelo cal arde fusão residual do polímero nas fibras e o ar primário. Pode ser necessária uma ligação suplementar para satisfazer as necessidades do produto.

Vai agora discutir—se o controlo dimensional da relação lábio para o ar/peça em forma de nariz. A largura da fenda, a distância das arestas interiores dos lábios para o ar (14) e o recuo, a distância entre a aresta da peça em forma de nariz (12) e a aresta dos lábios para o ar (14) são características dimensionais críticas para o fabrico do produto usando uma matriz de maldação por insuflação de material em fusão. As dimensões típicas destes parâmetros nos dispositivos da técnica anterior eram de 1,143 a 2,286 mm (0,045 a 0,090") para o recuo e 0,762 a 3,048 mm (0,030 a 0,120") para a largura da fenda. Devido à quantidade muito maior de ar necessária na presente invenção preferiram-se larguras da fenda de cerca de 8,89 mm (0,35") e recuos correspondentes de cerca de 5,08 mm (0,35"), para garantir economicamente velocidades da saída do ar até cerca de 0,8 Mach. 0 processo típico apresentado pela técnica anterior para ajustar estes parâmetros é constituído * . por parafusos de ajustamento com acesso pelo exterior da 13

η matriz, quer para a -fenda horizontal, quer para o recuo vertical. Isso provoca desvios de centragem e instabilidade dimensional durante o aquecimento e a operação. 0 desenha preferido segundo a presente invenção utiliza barras espaçadoras (16) e (18) nas direcções vertical e horizontal para ajustar a largura da fenda e o recuo. Os elementos componentes dos canais de descarga alongados (30) são depois apertados e mantidos numa posição fixa. Quando se aumenta as larguras das matrizes desde cerca de 50,8 cm até mais de 152,4 cm (20 a 60") isso torna-se cada vez mais importante para a uniformidade e a estrutura do produto. As matrizes largas segundo a presente invenção utiliza de preferencia barras espaçadoras, com pelo menos 6,35 mm (0,25") ou mais, de preferencia mais de 12,7 mm (0,50"), e não anilhas, isto é, barras de espessura significativamente menor, usadas individual mente ou em múltiplos. 0 sistema de anilhas não pode ser controlado facilmente durante a montagem e usualmente eKige ajustamentos exteriores que são inerentemente instáveis. Determinou-se que uma barra espaçadora com pelo menos 6,35 mm de espessura transversal, ou de separação, permite uma maquinagem substancialmente plana e não apresenta uma distorção térmica proibitiva. 0 sistema de barras separadoras e o aperto final a quente dos blocos de descarga e dos elementos do lábio para o ar bloqueia-se em dimensões predeterminadas escolhidas para as necessidades do produto ou processo tais como as temperatura de operação e os caudais de ar, permitindo um controlo de qualidade fiável. Dentro de uma ampla gama, os parâmetros do recuo e da largura da fenda podem ser alterados na montagem, utilizando barras específicas, por exemplo com espessuras de cerca de 6,35, 12,7, 25,5, 38,1, 50,8 mm (0,25,- 0,5, 1,0, 1,5 e 2,0 "), para se adaptar a estas necessidades.

Com referência às fig. 2 e 3, serão agora discutidas a construção e a aplicação do conjunto de barras limitadoras preferidas (60). 0 trajecto do fluxo do polímero das matrizes existentes no mercado para moldação por insuflação de material em fusão tem tipicamente a configuração t • de uma cruzeta de suporte, que conduz a um filtro suportada por 14

uma placa de rotura e depois para a peça em forma de nariz. Isso proporciona pouca versatilidade ou -flexibilidade. 0 trajecto do fluxo do polímero preferido segundo a presente invenção inclui uma barra limitadora (62) ao longo de um lado do corpo principal da matriz com cavilhas (64) dirigidas para a superfície exterior da matriz. A forma na direcção transversal da barra limitadora (62) faz com que o fluxo do polímero se ajuste a uma maior uniformidade ou para contrariar os efeitos de borda no interior da cruzeta de suporte (46) antes de chegar ao filtro (74). A forma de barra limitadora é determinada pela tracção ou compressão das cavilhas (64) das barras limitadoras. Esta força é aplicada utilizando as roscas interiores nas bobinas cilíndricas (66) das barras limitadoras no exterior . da matriz. Se se aplicar uma força de compressão à cavilha (64), a bobina cilíndrica (66) fará pressão na superfície superior da peça de aperta (68) da matriz forçando a barra limitadora (62) para recuar e permitindo um caudal maior através da matriz. Inversamente, se se aplicar uma tracção á cavilha (64), a bobina cilíndrica (66) fará pressão contra a superfície inferior do elemento (68) de aperto e estenderá a barra limitadora (62) para o interior da corrente do fluxo, fazendo com que haja um menor fluxo de massa no canal de escoamento do polímero, isto é, haverá uma passagem inferior fina da secção da cruzeta de suporte (46). A posição da barra limitadora (62) pode ser determinada quantitativamente medindo a extensão do perna de microajustamento para além da superfície do elemento de aperto (68). 0 número de cavilhas (64) e de pernas de microajustamento depende da largura da matriz, estando de preferência espaçados a 7, 62 - 15,24 cm (3 - 6 π) entre centros. As cavilhas (64) estão fixadas nas barras limitadoras (62) para impedir a rotação com a bobina cilíndrica depois do ajustamento. A barra limitadora (62) pode levar em conta as inconsistências do fluxo da resina e as anomalias do fluxo na cruzeta de suporte (46), na placa de rotura e/ou na peça em forma de nariz (12). Além disso é possível, com um conjunto de matriz, a extrusâo de várias resinas, temperaturas de fusão • diferentes e/ou caudais diferentes. 15 1

0 dispositivo de vedação da peça em forma de nariz (12) preferido vai agora ser descrito com referência à fig. 1. A montagem da peça em forma de nariz (12) nas metades do corpo da matriz (10) tem causado no equipamento da técnica anterior a danificação e/ou avaria prematura da peça em forma de nariz, nas estruturas existentes no mercado. Estas estruturas apresentam uma superfície plana, dentro de mais ou menos 0,05 mm (0,002 "), através da superfície superior da peça em forma de nariz, dentro e fora. Isto aumenta a área de vedação mas, de maneira mais importante, não introduz qualquer tensão na área dos tubos capilares da da peça em forma de nariz durante a montagem ou durante o funcionamento. Além disso, a aranha (70), também designada por placa de rotura, e a peça em forma de nariz são consideradas um conjunto e são maquinadas de maneira adaptada como um conjunto com uma tolerância de cerca de 0,127 mm (0,005"). A tensão de montagem tem sido a causa básica de muitas avarias na peça em forma de nariz (12). Para melhorar a vedação, empregou-se uma junta de vedação (72) de cobre macio. Esta junta de vedação (72) melhora a vedação e limita a tensão. Além disso, o esquema de montagem descrito não é sensível ao aperto dos parafusos e a outras técnicas de montagem para proteger a peça em forma de nariz.

Do exposta pode entendei—se que a presente invenção proporciona aparelhos de moldação com matriz por insuflação de material em fusão que incluem meios de barra limitadora para limitar selectivamente um fluxo de polímero fundido para compensar as temperaturas de fusão e as diferentes resinas, e ainda as inconsistências nas secções maquinadas na peça em forma de nariz da matriz. A presente invenção também proporciona meios de vedação para minimizar as fugas em torno da peça em forma de nariz e da placa de rotura. Embora tenham sido ilustradas várias formas de realização da presente invenção, isso fez-se apenas para fins de descrição, mas não para limitar a invenção. Várias modificações evidentes para os especialistas estão contidas no domínio da presente invenção descrito nas reivindicações anexas. 16

Claims (1)

1. REIVINPICftgg E S - lã - Aparelho com matriz para moldação por insuflação de um material em -fusão para a produção de um tecido de fibras a partir de um polímero, tendo o referido aparelho meios de matriz para extrudir uma corrente do referido polímero em fusão, compreendendo os referidos meios de matriz meios de cavidades aquecidas para conter uma quantidade do referido polímero fundida, compreendendo o referido aparelho ainda meios de gás primário para proporcionar um gás sob pressão na extremidade de saída dos meios de matriz, caracterizado por compreender meios de barras limitadoras para limitar selectivamente um fluxo da referida quantidade de polímero fundida na interior das referidas meios de cavidades aquecidas. Aparelha de acordo com a reivindicação i, caracterizado por os referidas meias de cavidades aquecidas compreenderem uma câmara com cruzetas de suporte e um canal de escoamento do polímero disposto entre e referida câmara com cruzetas de suporte e a referida extremidade de saída dos referidos meios de matriz. - 3ã - Aparelho de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por os referidos meias de barras limitadoras compreenderem uma barra limitadora disposta ao longo de um primeiro lado do referido canal de escoamento do polímero» 4 i (

   - 4â - Aparelho de acordo com a reivindicação 2, caracterizado por os referidas meios de barras limitadoras compreenderem uma espiga disposta através de uma parte dos re-feridos meios de matriz. - 5â - Aparelho de acordo com a reivindicação 4, caracterizado por os referidos meios de barras limitadoras compreenderem meios de bobina dispostos numa segunda extremidade da referida espiga oposta à referida barra limitadora para proporcionar um deslocamento rotativa e portanto axial da referida espiga através dos referidos meios de matriz e um deslocamento subordinado da referida barra limitadora no interior do referido canal de escoamento do polímero. 6â - Aparelho de acordo com a reivindicação 5, caracterizado por os referidos meios de bobina compreenderem uma bobina enfiada amovivelmente na referida espiga, tendo a referida bobina duas extremidades e uma parte cilíndrica com um diâmetro menor que a dimensão da secção transversal das referidas extremidades. - 7a - Aparelho de acorda com a reivindicação 6, caracterizado por os referidos meios de bobina . compreenderem meios de elementos de aperto para fixar a 18 *

   primário, tendo os uma abertura para da referida bobina. reierida referidos receber a bobina aos referidos meios de gás meios de elementos de aperto referida parte central cilíndrica - 8ã - de acordo com a a referida barra limitadora referida barra limitadora espiga. Aparelho reivindicação 4, caracterizado por compreender um perna para reter a numa posição fixa contra a referida - 9§ Aparelho de acordo com a reivindicação 6, caracterizado par os referidos meios de bobina compreenderem um perna disposta através da referida bobina e contactando com a referida espiga para eliminar selectivamente a rotação relativa entre a referida bobina e a referida espiga. ~ 10i - Aparelho com matriz para a moldação por insuflação de um material em fusão para produzir um tecido fibroso de um polímero, caracterizado por compreender! a) meios de matriz para extrudir uma corrente do referido polímero em fusão, compreendendo os referidos meios de matriz meios de cavidade aquecidas para conter uma quantidade do referido polímero fundido, compreendendo os referidos meios de cavidade aquecidas uma câmara com cruzetas de suporte e um canal de saída dos referidas meios de matriz e a referida câmara com cruzetas de suporte5 . proporcionar um gás b) meios de sob pressão na gás primário extremidade de para saída 19

   reíerida dos referidas meios de matriz; e c) meios de barras limitadoras para limitar selectivamente um fluxo da referida quantidade do referido polímera em fusão na interior da referida canal de escoamento do polímero, compreendendo os referidos meios de barras limitadoras: uma barra limitadora disposta ao longo de um primeiro lado do referido canal de escoamento do polímero,

   uma espiga que tem uma primeira extremidade ligada à referida barra limitadora e disposta através dos referidos meios de matriz,

   meios de bobina dispostos numa segunda extremidade da referida espiga oposta á referida barra limitadora para proporcionar um deslocamento rotativo e axial da referida espiga através dos referidas meios de matriz e um deslocamento subordinado da referida barra limitadora no interior do referido canal de escoamento do polímero, compreendendo os referidos meios de bobina enfiada de maneira amovível na referida espiga, tendo a referida bobina duas extremidades e uma porção central cilíndrica com um diâmetro menor do que a dimensão da secção transversal das referidas extremidades, compreendendo os referidos meios de bobina ainda meios de aperta com uma abertura para receber a referida parte central cilíndrica da referida bobina, para permitir a rotação substancial mente livre da referida bobina e para reter a referida bobina nos referidos meios de gâs primário. - iiã - Processo de operação de um aparelho com matriz para mal dação por insuflação de um material em fusão, para produzir um tecido fibroso a partir de um polímero, caracterizado por compreender as fases des a) proporcionar um aparelho com • matriz para moldação por insuflação de um material em fusão 20

   para extrudir uma corrente do referido polímero fundido, compreendendo os referidos meios de matriz meios de cavidades aquecidas para conter uma quantidade do referido polímero fundido e meios de barras limitadoras para limitar selectivamente um fluxo da referida quantidade de polímera em fusão no interior dos referidas meios de cavidades aquecidas, compreendendo o referido aparelho ainda meios de gás primário para proporcionar um gás sob pressão numa extremidade de saída dos referidos meios de matriz; e b) ajustar os referidos meios de barras limitadoras para limitar o referido fluxo da referida quantidade do polímero fundido para uma dada escolha do polímero e um dado caudal. - 12ã - Aparelho com matriz para moldação por insuflação de um material em fusão para produzir um tecido fibroso a partir de um polímero, tendo o referido aparelho meios de matriz para extrudir uma corrente do referido polímero fundido, compreendendo os referidos meios de matriz meios de cavidades aquecidas para conter uma quantidade do referido polímero fundido, compreendendo o referido aparelha ainda meios de gás primário para proporcionar um gás sob pressão numa saída dos referidas meios de matriz, caracterizado por os referidas meios de matriz compreenderem aindas a) meios de uma peça em forma de nariz com uma pluralidade de orifícios de extrusão; e b) duas metades de matriz, formando cada uma parte das referidas cavidades aquecidas, compreendendo os referidos meios de matriz meios de juntas de vedação dispostas entre os referidos meios de peça em forma de nariz e as referidas metades da matriz para minimizar as perdas do referido polímero fundido. 21

   isa Aparelho de acordo com a reivindicação 12, caracterizado por os referidos meios de juntas de vedação compreenderem um metal com uma dureza significativamente menor que as referidas metades de matriz e os referidos meios de peça em forma de nariz. - i4g - Aparelho de acordo com reivindicação 13, caracterizado por os referidos meios juntas de vedação compreenderem uma junta de vedação de cobre - I5â - Aparelho de acordo com reivindicação 12, caracterizado por os referidos meios de peça em forma de nariz compreenderem uma superfície superior com partes interior e exterior. - 16i - Aparelho de acordo com a reivindicação 15, caracterizado por a referida superfície ser maquinada para formar uma superfície substancialmente plana com uma tolerância inferior a cerca de 0,05 mm (0,002"). 17ã Aparelho de acordo com a • reivindicação 12, caracterizado por os referidos meios de peça *% em forma de nariz compreenderem uma placa ruptora com uma pluralidade de passagens para o polímero. - 18â - Aparelho de acordo com a reivindicação 17, caracterizado por a referida peça em -forma de nariz e a referida placa ruptora serem maquinadas como um conjunto adaptado, dentro de uma tolerância de cerca de 0,05 mm (0,002"). A requerente reivindica a prioridade do pedido norte-americano apresentado em 29 de Agosto de 1990 sob o número de série 574,429. Lisboa, 28 de Agosto de 1991 <0) AQMm 0Í1CIAL ©A ©SOFSSSDABE INDESTEUL