SE423878B

SE423878B - PROCEDURE FOR MANUFACTURING THIN-WALL ARTICLES OF CRYSTALLIC THERMOPLASTIC MATERIAL

Info

Publication number: SE423878B
Application number: SE7807756A
Authority: SE
Inventors: A W Thiel; B Geppert
Original assignee: Bellaplast Gmbh
Priority date: 1977-07-25
Filing date: 1978-07-12
Publication date: 1982-06-14
Also published as: BE869217A; IT7826035A0; AT370672B; NL7807832A; IT7826034A0; GB2001577A; AR215724A1; IT1097331B; FR2398592B1; IT1097332B; CA1114126A; NL7807831A; FR2398593B1; CA1114125A; FR2398593A1; DE2830788A1; GB2001577B; ATA508878A; ZA784184B; GB2001576A

Description

7807756 7 2 Vid tillverkning av tunnväggiga föremål genom varmformning av kristalliskt termoplastiskt material till ark eller band är det känt genom US patent 3.709.967 att upphetta det kalla bandet till en temperatur av 6 till 3000, företrädesvis 6 till 1700 under det kristalliska smältningsområdet. Detta skulle vara till exempel för polypropylen en temperatur av omkring 150 till 16500. Sådant förfarande har emellertid den principiella svagheten att arken eller banorna av kristalliskt termoplastiskt material måste upphettas från utsidan så att ytregionerna av arken eller banorna bli mycket mer upp- hettade än de inre kärndelarna, varför det är nödvändigt att upphetta ytom- rådena på arken eller banorna väldigt mycket över kristallernas smältpunkt. In the manufacture of thin-walled articles by thermoforming crystalline thermoplastic material into sheets or strips, it is known from U.S. Pat. No. 3,709,967 to heat the cold strip to a temperature of 6 to 3000, preferably 6 to 1700 below the crystalline melting range. This would be, for example, for polypropylene a temperature of about 150 to 16,500. However, such a process has the fundamental weakness that the sheets or webs of crystalline thermoplastic material must be heated from the outside so that the surface regions of the sheets or webs become much more heated than the inner ones. the core parts, which is why it is necessary to heat the surface areas of the sheets or webs very much above the melting point of the crystals.

Um det undvikas att upphetta de yttre ytorna ovanför temperaturområdet för smältning av kristallerna förblir det inre kärnmaterialet kallt och i ett tillstånd, där det endast deformeras elastiskt. Föremål, som formas genom en sådan metod, har därför icke tillräcklig dimensionsstabilitet under vär- me.In order to avoid heating the outer surfaces above the temperature range for melting the crystals, the inner core material remains cold and in a state where it only deforms elastically. Objects formed by such a method therefore do not have sufficient dimensional stability under heat.

Vid en liknande metod känd genom US patentet 3.157.719 sprutas polypropylen och avskiljs i ark och nedkyls praktiskt taget till rumstemperatur för att utsättas under en kort period för en preliminär värmebehandling vid en tempe- ratur av omkring 130 till 1400 C. För att forma föremål transporteras så- dana polypropylen-ark ark för ark direkt i närheten till formningsverktyget och varje ark blir föremål för kombinerad verkan av en andra upphettning upp till mjukningstemperaturen av polypropylen och en samtidig vacuumverkan på verktyget för att dra det mjukgjorda arket i kontakt med verktygsytan. Men det är omöjligt att kontrollera tillväxten av kristaller i polypropylenet under detta slag av varmformning, emedan mjukning av materialet innebär, att det upphettes till en temperatur vid elier högre än materialets kritiska kristallsmältningsområde. Ä andra sidah innebär formning genom dragning av arket i kontakt med den kalla verktygsytan icke nedkylning av materialet ge- nom det kritiska kristallsmältningsområdet på grund av tillräckligt hög kyl- ningsverkan för att kontrollera eller undvika kristalltillväxt i materialet.In a similar method known from U.S. Patent 3,157,719, polypropylene is sprayed and separated into sheets and practically cooled to room temperature to be subjected for a short period to a preliminary heat treatment at a temperature of about 130 to 1400 ° C. such sheets of polypropylene are transported sheet by sheet directly in the vicinity of the forming tool and each sheet is subjected to the combined action of a second heating up to the softening temperature of polypropylene and a simultaneous vacuum action on the tool to pull the softened sheet into contact with the tool surface. However, it is impossible to control the growth of crystals in the polypropylene during this type of thermoforming, because softening of the material means that it is heated to a temperature at or higher than the critical crystal melting range of the material. On the other hand, forming by pulling the sheet in contact with the cold tool surface does not involve cooling the material through the critical crystal melting area due to a sufficiently high cooling effect to control or avoid crystal growth in the material.

Ned tanke på denna kända metod är det tekniska problem, som skall lösas ge- nom uppfinningen, att använda tillfredsställande förhållande vid varmform- ning med den speciella karaktär att användas vid kristalliskt termoplas- tiskt materials varmformning för att kontrollera tillväxten av kristaller i materialet under hela processen. Sådan kontroll kan vara att helt undvika tillväxten av kristaller eller kan vara att tillåta tillväxten av kristal- ler i en önskad utsträckning.In view of this known method, the technical problem to be solved by the invention is to use satisfactory conditions in thermoforming with the special character to be used in the thermoforming of crystalline thermoplastic material to control the growth of crystals in the material throughout the process. Such control may be to completely avoid the growth of crystals or may be to allow the growth of crystals to a desired extent.

I enlighet med ifrågavarande uppfinning är därför en temperaturkonditionering 7807756-7 av ett band eller ark av kristalliskt termoplastiskt material, som skall varmformas, föremål för en speciell temperaturbestämning, som innebär åstad- kommande vid den inre kärnan hos bandet eller arket en temperatur högre än den övre gränsen för den kritiska kristallsmältningstemperaturens område och åstadkommande vid yttre ytregionerna hos bandet eller arket en tempe- ratur lägre än den nedre gränsen för området hos den kritiska kristallsmält- ningstemperaturen. Vid varmformningssteget blir det termoplastiska materi- alet i kärnan hos bandet eller arket eller i det formade föremålets vägg respektive i kombination med minskning av tjockleken av bandet eller arket senare snabbt nedkylt tvärs genom området för den kritiska kristallsmält- ningetemperaturen under kontrollerandet av tillväxten av kristallerna i kärnmaterialet.According to the present invention, therefore, a temperature conditioning of a strip or sheet of crystalline thermoplastic material to be thermoformed is subject to a special temperature determination which involves providing at the inner core of the strip or sheet a temperature higher than that of the strip. the upper limit of the critical crystal melting temperature range and providing at the outer surface regions of the belt or sheet a temperature lower than the lower limit of the critical crystal melting temperature range. In the thermoforming step, the thermoplastic material in the core of the strip or sheet or in the wall of the molded article or in combination with reduction in the thickness of the strip or sheet is later rapidly cooled across the critical crystal melting temperature range while controlling the growth of the crystals in the core material.

I enlighet med ifrågavarande uppfinning innebär temperaturkonditioneringen av det kristalliska termoplastiska materialet utformning av en speciell temperaturprofil i banan eller arket, som ska varmformas. Sådan speciell temperaturprofil förutsätter att den inre kärnan hos bandet eller arket är bringad till en temperatur för varmformning, som är högre än den övre grän- sen av området för den kritiska kristallsmältningstemperaturen hos respek- tive material, under det att de yttre ytområdena hos banan eller arket bringas till en temperatur, som är lägre än den kritiska kristallsmältningstempera- turens område. Genom att åstadkomma sådan temperaturprofil är det möjligt att kontrollera eller i huvudsak undvika kristalltillväxt i den yttra ytre- gionen hos bandet eller arket under det att det inre kärnmaterialet är i ett tillstånd praktiskt taget fri från kristaller. Genom en kombinerad verkan av betydande minskning av tjockleken med en snabb kylning är det möjligt att posetivt kontrollera tillväxten av kristaller under varmformningssteget.In accordance with the present invention, the temperature conditioning of the crystalline thermoplastic material involves the design of a special temperature profile in the web or sheet to be thermoformed. Such a special temperature profile presupposes that the inner core of the strip or sheet is brought to a temperature for thermoforming, which is higher than the upper limit of the range of the critical crystal melting temperature of respective materials, while the outer surface areas of the web or the sheet is brought to a temperature which is lower than the range of the critical crystal melting temperature. By providing such a temperature profile, it is possible to control or substantially avoid crystal growth in the outer outer region of the strip or sheet while the inner core material is in a state practically free of crystals. By a combined effect of significant reduction of the thickness with a rapid cooling, it is possible to positively control the growth of crystals during the thermoforming step.

Det är således möjligt att erhålla yttre ytlager i föremålets vägg, som har mer eller mindre fin kristallstruktur och ett inre kärnområdet i föremålets vägg, som har en förbestämd kontrollerad kristallstruktur. Um de yttre yt- lagren inte åtaruppvärms innan banan eller arket går in i varmformningsste- get erhålles en betydande töjningseffekt under varmformningssteget inom de yttre ytområdena. Sådan töjning i de yttre ytregionerna hos föremålets vägg kan av många orsaker ha speciella fördelar t ax reduceras materialets skörhet väldigt mycket i de yttre lagren i väggen och den mekaniska egen- skapen hos materialet förbättras betydligt. Å andra sidan utförs nedkylningen av kärnmaterialet under varmformningssta- get i kombination med en betydande minskning av väggtjockleken. Därvid är det möjligt att erhålla relativ snabb nedkylning tvärs genom området för 7807756- 7 4 den kritiska kristallsmältningstemperaturen, ehuru den krietalliska termo- plasten har en mycket låg termisk ledningsförmåga. Den kombinerade verkan av minskningen av väggtjockleken och kylningen av de termiskt formade vägg- ytorna resulterar i förbättrad kontroll av kylningsförhållandena genom om- rådet för den kritiska kristallsmältningstemperaturen och därför också en förbättrad kontroll av tillväxten av kristallerna i det inre kärnområdet hos föremålets vägg.It is thus possible to obtain outer surface layers in the object wall which have a more or less fine crystal structure and an inner core area in the object wall which has a predetermined controlled crystal structure. If the outer surface layers are not reheated before the web or sheet enters the thermoforming stage, a significant elongation effect is obtained during the thermoforming stage within the outer surface areas. Such elongation in the outer surface regions of the object wall can for many reasons have special advantages, for example the fragility of the material is greatly reduced in the outer layers of the wall and the mechanical property of the material is significantly improved. On the other hand, the cooling of the core material is carried out during the thermoforming stay in combination with a significant reduction in the wall thickness. In this case, it is possible to obtain relatively rapid cooling across the range of the critical crystal melting temperature, although the crystalline thermoplastic has a very low thermal conductivity. The combined effect of the reduction of the wall thickness and the cooling of the thermally shaped wall surfaces results in improved control of the cooling conditions through the range of the critical crystal melting temperature and therefore also an improved control of the growth of the crystals in the inner core region of the object wall.

Genom sådan effekt blir å ena sidan den mekaniska egenskapen hos kärnområ- det i föremålsväggen mer eller mindre kontrollerbar. Men å andra sidan kan en relativt hög formningstemperatur hos kärnmaterialet begagnas för att få föremål, som har hög dimensionsstabilitet under värme. Vidare är det en speciell fördel vid sådana föremål, där de yttre ytlagren är under sträck- ning, att kärnområdet i väggen har speciell styvhet ooh stabilitet vid varm- formningen, under det att de sträckte yttre ytregionerna hos föremålet är sega och därför blir förbättrade i sina mekaniska betingelser. Föremål, tillverkade i enlighet med iförhandenvarande uppfinning, får väggbetingel- ser, i vilka en ökad elesticitetsmodul och en ökad sammanpressningsstyrka i de yttre ytregionerna hos föremålets vägg kombineras med en ökad styv- het och termisk stabilitet i kärnområdet i föremålsväggen. Uppfinningen har videre speciella fördelar i själva förfarandet till följd av det fak- tum att den snabba temperaturförmedlingen genom området för den kritiska kristallsmältningstempereturen erhålles i kombination med reduceringen av väggens tjocklek under varmformningssteget. Det är därför möjligt att ar- beta med relativt tjocka band eller ark med förhandenvarande metod, t ex med band eller ark, som har en tjocklek större än 3 mm.Through such an effect, on the one hand, the mechanical property of the core area in the object wall becomes more or less controllable. But on the other hand, a relatively high forming temperature of the core material can be used to obtain objects which have high dimensional stability under heat. Furthermore, it is a special advantage in such objects, where the outer surface layers are under elongation, that the core area of the wall has special rigidity and stability during thermoforming, while the stretched outer surface regions of the object are tough and therefore improved in their mechanical conditions. Objects, manufactured in accordance with the present invention, have wall conditions in which an increased modulus of elasticity and an increased compressive strength in the outer surface regions of the object wall are combined with an increased rigidity and thermal stability in the core area of the object wall. The invention further has particular advantages in the process itself due to the fact that the rapid temperature transmission through the range of the critical crystal melting temperature is obtained in combination with the reduction of the wall thickness during the thermoforming step. It is therefore possible to work with relatively thick strips or sheets with the available method, for example with strips or sheets that have a thickness greater than 3 mm.

I den förelagda nya metoden kan temperaturen, som avses för kärnmaterialat till bandet eller arket, vara nära men högre än den övre gränsen till om- rådet för den kritiska temperaturen för kristallsmältningen hos den kri- stalliska termoplasten. Vid användning av detta utförande kan nedkylningen av kärnmaterialet_genom omrädet för den kritiska temperaturen för kristall- smältningen betydligt förbättras.In the proposed new method, the temperature referred to for the core material of the strip or sheet may be close to but higher than the upper limit of the range of the critical temperature for the crystal melting of the crystalline thermoplastic. Using this embodiment, the cooling of the core material through the range of the critical temperature for the crystal melt can be significantly improved.

I denna nya metod kan vidare den temperatur, som är avsedd för det yttre ytområdat av bandet eller arket, vara nära men lägre än den nedre gränsen till området för den kritiska temperaturen för kristallsmältníngen hos den kristalliska termoplasten.Furthermore, in this new method, the temperature intended for the outer surface area of the strip or sheet may be close to but lower than the lower limit of the critical temperature range for the crystal melting of the crystalline thermoplastic.

Denna nya metod för tillverkning av tunnväggiga föremål av kristallisk ter- moplast genom varmformníng kan utföras på olika sätt ellerutformningar. 7807756- 7 Ett sätt eller en utformning av det nya förfarandet kan avse att tempera- turbetingelserna för varmformningen innefattar upphettning av en bana el- ler ett ark av det termoplastiska materialet alltigenom till en tempera- tur högre än den övre gränsen till området för den kritiska temperaturen av kristallsmältningen och nedkylning under förut bestämda kylningsbeting- elser av de yttre ytområdena till bandet eller arket till en temperatur lägre än nedre gränsen till området för den kritiska temperaturen för den kristalliska nedsmältningen. Nedkylningsbetingelserna har anpassats till kontrollerandet av tillväxten av kristallerna i materialet till det yttre ytområdet hos bandet eller arket.This new method for the production of thin-walled objects of crystalline thermoplastic by thermoforming can be carried out in various ways or designs. 7807756- 7 A method or design of the new process may mean that the temperature conditions for the hot forming include heating a web or sheet of the thermoplastic material throughout to a temperature higher than the upper limit of the critical critical range. the temperature of the crystal melt and cooling under predetermined cooling conditions of the outer surface areas of the strip or sheet to a temperature lower than the lower limit of the critical temperature range of the crystalline melt. The cooling conditions have been adapted to control the growth of the crystals in the material to the outer surface area of the strip or sheet.

I viss metod eller i visst utförande av uppfinningen är två skilda steg anordnade för nedkylning tvärs genom området för den kritiska temperatu- ren för den kristalliska smältningen, nämligen en första för nedkylning av de yttre ytområdana hos banan eller arket genom en förkylning och den andra för nedkylning av den inre kärnan av materialet under varmformnings- steget. Genom dessa två separata nedkylningssteg är en förbättrad och mer precis temperaturkontroll möjlig. Med hänsyn till det faktum att det första kylsteget är förkylning av bandet vid dess ytområde och det andra kylste- get är nedkylning av kärnan efter minskning av väggens tjocklek för att erhålla ett tunnväggigt föremål är båda dessa nedkylningssteg högst effek- tiva.In some methods or embodiments of the invention, two separate steps are provided for cooling across the critical temperature range of the crystalline melt, namely a first for cooling the outer surface areas of the web or sheet by a cold and the second for cooling the inner core of the material during the thermoforming step. Through these two separate cooling steps, an improved and more precise temperature control is possible. In view of the fact that the first cooling step is cooling of the strip at its surface area and the second cooling step is cooling of the core after reducing the thickness of the wall to obtain a thin-walled object, both of these cooling steps are highly efficient.

Den föredragna utformningen av förhandenvarande nya metod karakteriseras genom en oavbruten följd av steg innefattande a) extrudering av ett kontinuerligt band av varm kristallisk termoplast vid en konventionell sprutningstemperatur ovanför området för kristall- smältningstemperaturen, b) i allt väsentligt omedelbar snabb nedkylning av motstående sidor av bandet för att utbilda utefter sidorna tunna stödjande lager, som har en temperatur i området, där materialet icke är ytterligare plastiskt form- bart och där ytterligare tillväxt av kristaller väsentligen undvikes, un- der det att den varmare kärnan mellan lagren är kyld till en temperatur nära men ovanför området för den kristalliska smälttemperaturen och hållas i en i huvudsak kristallfri kondition. c) transportering av det så förkylda bandet snabbt in i en varmformnings- station för att i huvudsak vidmakthålla den ovan nämnda temperaturprofilen erhållen genom förkylning över bandtjockleken och 7897756- 7 6 d) sedan varmformning under snabbkylning av bandet till ett föremål av_ önskad form för att i huvudsak kontrollera tillväxten av kristaller i ma- terialet emedan kylningen sker inom området för den kristalliska smält- temperaturen vid den nämnda kylningsbetingelsen.The preferred embodiment of the present novel method is characterized by an uninterrupted sequence of steps comprising a) extruding a continuous strip of hot crystalline thermoplastic at a conventional spraying temperature above the range of the crystal melting temperature, b) substantially immediately rapid cooling of opposite sides of the strip to form along the sides thin support layers which have a temperature in the area where the material is not further plastically molded and where further growth of crystals is substantially avoided, while the warmer core between the layers is cooled to a temperature close to but above the range of the crystalline melting temperature and kept in a substantially crystalline condition. c) transporting the thus pre-cooled strip rapidly into a thermoforming station to substantially maintain the above-mentioned temperature profile obtained by pre-cooling over the strip thickness and d) then thermoforming while quenching the strip to an object of the desired shape in order to mainly control the growth of crystals in the material because the cooling takes place within the range of the crystalline melting temperature at the said cooling condition.

Ned en dylik föredragen utformning är det möjligt att kombinera tekniska fördelar av en hög effektiv löpande bandprincip för produktionen med ape- ciella gränser och försiktighetsmått för att undvika eller kontrollera till- växten av kristaller under metodstegen, när den kristalliska termoplasten kyls ned tvärs genom området för den kritiska temperaturen. 5 k löpande- bandmetoder är kända genom US patent 4.039.609. Principerna för.sâdana kända .löpandeband-processer innefattar mjukgöring av termoplast, före- trädesvis av granulat, genom upphettning od1sammanpressning i en extru- i deringspress, gjutning av materialet genom ett bygelupphängt (coat hanger) munstycke för att forma ett band och för att förkyla bandet i och för sta- bilisering för att möjliggöra transport av bandet till en varmformnings- station och därefter varmformning av bandet för att utforma önskat föremål.With such a preferred design, it is possible to combine technical advantages of a high efficient conveyor belt principle for production with special limits and precautions to avoid or control the growth of crystals during the method steps, when the crystalline thermoplastic is cooled across the area of the critical temperature. 5k conveyor belt methods are known from U.S. Patent 4,039,609. The principles of such known conveyor belt processes include softening thermoplastics, preferably granules, by heating or compression in an extrusion press, casting the material through a coat hanger nozzle to form a belt and to pre-cool. the belt in and for stabilization to enable transport of the belt to a thermoforming station and then thermoforming of the belt to form the desired object.

Sådana kända löpandeband-processer är högeffektiva för tillverkning av före- mål men de innebär nödvändigheten attkyla ned termoplasten fråñextrude- ringstemperatur till normal rumstemperatur under ett eller flera steg i _processen. Vid kända löpandeband-processer är sådan nedkylning icke till- gänglig för någon kontroll av kristalltíllväxten i kristallisk termoplast, som man önskar använda i sådan process. Det är därför en speciell fördel hos den föredragna utformningen av uppfinningen att införa en speciell kyl- ningsbetíngelse vid förkylnings- och stabiliseringseteget och vid varmform- ningssteget vid den kända löpandeband-processen, så att hög effektivitet genomföras i processen och alla nödvändiga och förebyggande mått och steg för att kontrollera tillväxten av kristaller i materialet blir fullt effek- tiva under denna löpandeband-produktion.Such known conveyor belt processes are highly efficient for the manufacture of articles, but they involve the need to cool the thermoplastic from extrusion temperature to normal room temperature during one or more steps in the process. In known conveyor belt processes, such cooling is not available for any control of the crystal growth in crystalline thermoplastic which it is desired to use in such a process. It is therefore a particular advantage of the preferred embodiment of the invention to introduce a special cooling condition in the pre-cooling and stabilization step and in the thermoforming step in the known treadmill process, so that high efficiency is carried out in the process and all necessary and preventive measures and steps to control the growth of crystals in the material become fully effective during this conveyor belt production.

En speciell möjlighet för den föredragna utformningen av förhandenvarande metod är att hos bandet fullt upprätthålla temperaturprofilen, framställd genom förkylningen ända tills bandet blir föremål för varmformningssteget.A special possibility for the preferred design of the present method is to fully maintain the temperature profile of the strip, produced by the cold, until the strip is subjected to the thermoforming step.

Men för andra ändanål är det möjligt att återupphetta ytområdena hos bandet för att få en temperatur, som är nära men under den undre temperaturgränsen för temperaturområdet för kristallsmältningen. Sådan möjlighet är fördel- aktíg: vid formning av föremål, som har en något besvärlig ytutformning.However, for other end needles, it is possible to reheat the surface areas of the strip to obtain a temperature which is close to but below the lower temperature limit of the temperature range of the crystal melt. Such a possibility is advantageous: when forming objects which have a somewhat awkward surface design.

Ytmaterialet ges sålunda en något bättre tänjbarhet för varmformning. Men kristallbetingelserna för ytmaterialet ändras icke vid sådan återuppvärm- ning. Sådan återuppvärmning kan påföras den ana eller båda ytorna. En ytter- ligare möjlighet är återuppvärmning av en eller båda bandytorna till en 7807756-7 7 temperatur.hom eller ovanför omrâdet för kristallsmältningan. Men vid så- dan återuppvšrmning är de kristalliska betingelserna i materialets ytom- råden mer eller mindre ändrade och ytpartierna måste snabbt kylae ned ge- nom det kritiska temperaturområdat för krietallsmältningen under varmform- ningssteget. Dessa variationer vid användande av återytypphettning kan tfex vara fördelektig vid formning av delar med mycket skarpa hörn, som skulle tendera att rundas vid otroligt elastiskt skinn. För det fall att åter- uppvärmning av ytlagret skar ovanför materialets kritiska temperaturområ- de för kristallsmältningen,måste man ta hänsyn till sjunkproblemen. Man fördelen av att undvika långa uppvårmningstider och mer precis och likfor- mig temparaturkontroll är av nânga skäl viktigare än att vidtaga försiktig- hetsmått med hänsyn till sättningsproblemen.The surface material is thus given a slightly better extensibility for thermoforming. But the crystal conditions of the surface material do not change with such reheating. Such reheating can be applied to one or both surfaces. A further possibility is to reheat one or both of the strip surfaces to a temperature at or above the range of the crystal melting. However, in such reheating, the crystalline conditions in the surface areas of the material are more or less changed and the surface portions must cool down rapidly through the critical temperature range for the crystal melting during the hot forming step. These variations in the use of re-type heating can, for example, be advantageous in forming parts with very sharp corners, which would tend to be rounded with incredibly elastic leather. In the event that reheating of the surface layer cuts above the material's critical temperature range for the crystal melting, the sinking problems must be taken into account. The advantage of avoiding long heating times and more precise and uniform temperature control is for some reason more important than taking precautionary measures with regard to settling problems.

Kylningsmedel i förkylningsstegat liksom i varmformningen kan användas op- timalt för varje speciellt material och förhållande. Det är sålunda möj- ligt att vid förkylning använda kylytor med hög värmeledningsförmåga i kon- takt med bandytan. Under varmformningen kan ytterligare kylmedal anordnas på baksidan av föremålet om endast en kyld formande verktygsyta används för en yta av föremålete vägg. I sådant fall kan t ex torr puderis blåsas mot baksidan av banan under varmformningssteget.Coolant in pre-cooling steps as well as in thermoforming can be used optimally for each special material and condition. It is thus possible to use cooling surfaces with high thermal conductivity in cold contact with the belt surface in the event of a cold. During thermoforming, additional coolant may be provided on the back of the article if only one cooled forming tool surface is used for one surface of the article wall. In such a case, for example, dry powder ice can be blown towards the back of the web during the thermoforming step.

Vissa möjligheter att praktisera processen i enlighet med förhandenvarande uppfinning beskrivs i samband med bilagda ritningar. I dessa ritningar är: Fig. 1 en sohematisk vy visande en första möjlighet av förfaran- det att forma tunnväggiga föremål av kristallisk tarmoplast, varvid transporttiden mellan stabiliseringen och vermform- ningen är reducerad till ett minimum, Fig. 2A och 28 grafiska vyer visande temperaturförhållande i kristallisk termoplast i enlighet med metoden visad i Fig. 1, Fig. 3 en förstorad delvy delvis i sektion visande inre bandbe- tingelser, Fig. 4A och 48 förstorade delvyer i sektion visande bandformningsfunk- tioner i metoden enligt Fig. 1, Fig 5 en ännu större delvy i sektion visande kristallbetingel- serna i väggen till att föremål format i förfarandet en- ligt Fig. 1, Fig. 6 en schematisk vy visande en andra möjlighet för metoden en- 'I ligt uppfinningen, varvid en upphettning är anordnad, innan bandet går in i varmformningsstationen 78¶Ü77bb"7 8 Fig. 7 grafiska vyer a, b och c relaterande äteruppvärmning av de yttre ytlagren hos bandet och Fig. B förstorad delvy i sektion liknande den i fig. 5 och visande föremålets vägg, erhållen under betingelser i enlighet med fig. 7a, b och c.Certain possibilities for practicing the process in accordance with the present invention are described in connection with the accompanying drawings. In these drawings: Fig. 1 is a sohematic view showing a first possibility of the method of forming thin-walled objects of crystalline thermoplastic, whereby the transport time between the stabilization and the thermoforming is reduced to a minimum, Fig. 2A and 28 graphical views showing temperature conditions in crystalline thermoplastic according to the method shown in Fig. 1, Fig. 3 is an enlarged partial view partly in section showing internal band conditions, Figs. 4A and 48 enlarged partial views in section showing band forming functions in the method according to Fig. 1, Fig. 5 an even larger partial sectional view showing the crystal conditions in the wall to objects formed in the method according to Fig. 1, Fig. 6 a schematic view showing a second possibility of the method according to the invention, wherein a heating is arranged, before the strip enters the thermoforming station 78¶Ü77bb "7 8 Fig. 7 graphical views a, b and c related reheating of the outer surface layers of the strip and Fig. B enlarged partial view in section similar to d one in Fig. 5 and showing the wall of the object, obtained under conditions according to Figs. 7a, b and c.

Fig. 1 illustrerar funktionsflödet hos en föredragan utformning av metoden för tillverkning av tunnväggiga föremål av kristallisk termoplast, Utform- ningen innefattaden extruderingsanordning 1 lämplig att ta emot granulat av kristallisk termoplast och sammanpressning och upphettning kontinuerligt, tills det smält och nått en temperatur TE ovanför temperaturområdet f? för kristallens smältning i materialet. Den mjukgjorda termoplasten ex- truderad genom pressen 1 transporteras in i ett bygelupphängt (coat hanger) munstycke 2, som har en bred utloppsspringa, vars övre och nedre väggar- dessutom är försedda~med temparaturregulatorer.Fig. 1 illustrates the functional flow of a preferred embodiment of the method for manufacturing thin-walled articles of crystalline thermoplastic. f? for the melting of the crystal in the material. The plasticized thermoplastic extruded through the press 1 is transported into a coat hanger nozzle 2, which has a wide outlet slot, the upper and lower walls of which are also provided with temperature regulators.

Den varma mjukgjorda termoplasten flyter kontinuerligt ut från munstycket 2 och formar ett varmt plastband 3, som omedelbart matas till en stabili- seringsstation 3, som kan vara konstruerad som en sekvens av kylda metall- rullar anordnade i effektiv kontakt mellan de kylda rullytorna och ytorna på plastbandet I. Vid en sådan stabiliseringsstation 3 stabiliseras ban~ det genom förkylning av dess motstående ytor på ett sådant sätt att tunna stelgjorda bärlager av termoplasten frambringas vid dessa ytor, varvid ban- det redan nu blir självbärande. Men med tanke på den låga uärmeledningen i termoplasten förblir kärnan i bandet relativ varm och i varje fall vid en temperatur, som är ovanför temperaturområdet/B för materialets kristall- É smältning.The hot plasticized thermoplastic continuously flows out of the nozzle 2 and forms a hot plastic strip 3, which is immediately fed to a stabilization station 3, which may be constructed as a sequence of cooled metal rollers arranged in effective contact between the cooled roller surfaces and the surfaces of the plastic belt I. At such a stabilization station 3, the belt is stabilized by cooling its opposite surfaces in such a way that thin solidified support layers of the thermoplastic are produced at these surfaces, the belt already becoming self-supporting. However, in view of the low thermal conductivity of the thermoplastic, the core of the strip remains relatively warm and in any case at a temperature which is above the temperature range / B for the crystalline melting of the material.

Förkylningen försiggâr mycket snabbt så att kristallkärnorna, som innehålls i materialet, icke får tid att tillväxa i någon utsträckning. Materialet i de fasta yttre bärlagren i banan får därför an mycket fin kristallstruk~ tur under förkylningssteget. Eftersom banans inre kärna förblir vid en temperatur ovanför temperaturomrâdet för kristallsmältning kommer det att finnas några ledningsregioner mellan kärnan och ytterlagren, där tempera- turbetingelserna är sådana, att en viss kristalltillväxt sker. Msn vid för- kylning blir sådana ledningsområden mycket snabbt mycket tunna och har prak- tiskt taget ingan betydelse.The cold proceeds very quickly so that the crystal nuclei contained in the material do not have time to grow to any extent. The material in the solid outer support layers in the web therefore acquires a very fine crystal structure during the pre-cooling step. Since the inner core of the web remains at a temperature above the temperature range for crystal melting, there will be some conduit regions between the core and the outer layers, where the temperature conditions are such that a certain crystal growth takes place. In the event of a cold, such management areas very quickly become very thin and have practically no significance.

Vid denna första utformning av metoden kan man om man av någon orsak så önskar göra förkylningen mindre snabb. Vid sådan förnedkylning kommer en 7807756-7 9 viss tillväxt av kristaller att ske i de yttre bärande materiallagren. Det är även möjligt att kontrollera tillväxten av kristallerna i de yttre lag- ren alltefter graden av använd förkylning.With this first design of the method, you can, if for some reason, wish to make the cold less fast. Upon such cooling, some growth of crystals will occur in the outer bearing material layers. It is also possible to control the growth of the crystals in the outer layers according to the degree of cold used.

Från stabiliseringsstationan 3 matas det kontinuerligt framskridande ban- det till en styrningsmekanism för mataromvandlare 4 för omvandling av kon- tinuerlig framflyttning av bandet till en intermittent framåtskridende rörelse. Sådan mataromvandlare 4 kan konstrueras från US patentet 4.Û39.6Û9.From the stabilization station 3, the continuously advancing belt is fed to a control mechanism for the feed converter 4 for converting the continuous advancement of the belt into an intermittent advancing movement. Such a feed converter 4 can be constructed from US patent 4.Û39.6Û9.

Bandframflyttningen från sådan styrningsmekanism för mataromvandlare 4 in- troduceras omedelbart till varmformningsstetionen 6 innehållande varmform- ningsanordningar, som kan konstrueras från US-patentet 4.039.609 och del- vis och schmetatiskt syns i fig. 4a och 4b. Under sådan varmformning for- mas de förkylda yttre bärande lagren huvudsakligen genom sträckdeformation, varvid det ytterst plastiska materialet i bandkärnan kommer att plastiskt deformeras och fördelas mellan de sträckte ytterlagren. Under od1efter så- dan mekanisk formning huvudsakligen under sträckning av de yttre bärande lagren och plastisk formning och fördelning av det plastiska kärnmateria- let mellan ytterlagren nadkyls det formade bandet respektive föremålets vägg snabbt för att tillväxten av kristallerna i den kallnanda kärnan kan kontrolleras eller göras till ett minimum. Um så önskas, kan nedkylnings- graden vara något saktare för att kontrollera tillväxten av kristallerna i kärnan på vilket som helst önskat sätt.The belt advancement from such a feed converter control mechanism 4 is immediately introduced to the thermoforming station 6 containing thermoforming devices, which can be constructed from U.S. Pat. No. 4,039,609 and are partially and schematically seen in Figs. 4a and 4b. During such thermoforming, the pre-cooled outer bearing layers are formed mainly by tensile deformation, whereby the extremely plastic material in the strip core will be plastically deformed and distributed between the stretched outer layers. During such mechanical molding mainly during stretching of the outer bearing layers and plastic molding and distribution of the plastic core material between the outer layers, the molded strip and the wall of the object are rapidly cooled so that the growth of the crystals in the cooling core can be controlled or made into a minimum. If desired, the degree of cooling may be slightly slower to control the growth of the crystals in the core in any desired manner.

I samband med den första utformningen av metoden är det viktigt att mini- mera den tidsperiod, som varje banddel fordrar för att transporteras från stabiliseringssteget till formningssteget. Genom sådan minimering av transporttiden mellan stabilisering och varmformning är temperaturbeting- elserna resp temperaturprofilen, som framkommit vid stabiliseringen prak- tiskt taget vidmakthållna tills kylningen i varmformningen börjar. Det är sålunda möjligt att kontrollera tillväxten av kristallerna i bandmateria- let under transporttiderna om en temperaturprofil i bandet är åstadkomman i förkylningen på sådant sätt, att kärntemperaturen är ovanför temperatur- området för kristallsmältningen för materialet, varvid materialet är i plas- tiskt tillstånd, i vilket ingen tillväxt av kristaller händer, under det ett temperaturen i de yttre lagren är sådan, att den är under den lägre gränsen för det kritiska temperaturområdet för kristallsmältning,- vara för ytterligare kristalltillväxt i ytterlagren ej kommer att ske: Fig. 2A och 25 är grafiska för att visa temperaturrelationerna och de spe- ciella temperaturbetingelser,som skulle föredragas att användas i samband 7807756-7 med metoden allmänt beskriven ovan tillsammans med fig. 1. Som framgår av fig. 2A och fig.2B kan de intressanta temperaturområdena anses vara följande: Det finns en lägre temperaturgräns TC, vid vilken kristallerna kommer att börja smälta vid upphettning av den ifrågavarande termoplasten. Under så- dan kritisk temperaturgräne TC finns ett temperaturområde 4 till en lägre temperaturgräns TA. I detta temperaturområde gﬂ är kristallisk termoplast formbar, men sådan varmformning är vanligen en sträckningsfunktion så att ett föremål format under temperaturbetingelser inom temperaturområdetCÅ är mer eller mindre elastiskt deformerat och sträckt och har svag dimen- sionall stabilitet under värme. Varmformning under temperaturbetingelser under T är praktiskt taget omöjligt.In connection with the first design of the method, it is important to minimize the time period that each belt part requires to be transported from the stabilization step to the forming step. By such minimization of the transport time between stabilization and thermoforming, the temperature conditions and the temperature profile, which emerged during the stabilization, are practically maintained until the cooling in the thermoforming begins. It is thus possible to control the growth of the crystals in the strip material during the transport times if a temperature profile in the strip is produced in the cold in such a way that the core temperature is above the temperature range of the crystal melting of the material, the material being in a plastic state. which no growth of crystals occurs, while a temperature in the outer layers is such that it is below the lower limit of the critical temperature range for crystal melting, - be for further crystal growth in the outer layers will not occur: Figs. 2A and 25 are graphical to show the temperature relations and the special temperature conditions, which would be preferred to be used in connection 7807756-7 with the method generally described above together with Fig. 1. As shown in Fig. 2A and Fig. 2B, the interesting temperature ranges can be considered as follows: : There is a lower temperature limit TC, at which the crystals will begin to melt on heating ing of the thermoplastic in question. Below such a critical temperature limit TC there is a temperature range 4 to a lower temperature limit TA. In this temperature range g ﬂ crystalline thermoplastic is moldable, but such thermoforming is usually a stretching function so that an object formed under temperature conditions within the temperature rangeCÅ is more or less elastically deformed and stretched and has weak dimensional stability under heat. Thermoforming under temperature conditions below T is virtually impossible.

A Ovanför den kritiska temperaturen TC finns ett kritiskt temperaturområde för kristallsmältning upp till en övre temperaturgräns TM inom vars kri- tiska temperaturområdef?tillväxt av kristaller sker, när kristallisk ter- moplast'nedkyles genom detta temperaturområde /7. raturgränsen TM av det kritiska temperaturnmrådet/9 är kristallsmältning Ovanför den övre tempe- finns för de flesta termoplaster ett temperaturområde ïñ, som i samband med förhandenvarande uppfinning har befunnits vara speciellt lämplig för varmformning. Detta är riktigt speciellt för den nedre delen'T? av detta temperaturområde¶° varest den övre delen'7šockså är ett lämpligttempere- turområde för varmformning. Den övre temperaturgränsen TB av temperatur- områdetf? följs av att övre temperaturområde dr,som är speciellt lämpligt för insprutnings- och extruderingsprooesser. Fig. 25 visar sn extruderings- temperatur T som är belägen inom det övre temperaturområdet gr.A Above the critical temperature TC there is a critical temperature range for crystal melting up to an upper temperature limit TM within whose critical temperature range growth crystals occur when crystalline thermoplastic cools down through this temperature range / 7. The temperature limit TM of the critical temperature range / 9 is crystal melting. Above the upper temperature there is for most thermoplastics a temperature range ïñ, which in connection with the present invention has been found to be particularly suitable for thermoforming. This is really special for the lower part'T? of this temperature range¶ ° where the upper part'7š is also a suitable temperature range for thermoforming. The upper temperature limit TB of the temperature rangef? followed by the upper temperature range dr, which is particularly suitable for injection and extrusion processes. Fig. 25 shows sn extrusion temperature T which is located within the upper temperature range gr.

E, Ur fig. 2A och fig. 28 kan utläsas det speciella problem att, när man an- vänder ett löpandebands-förfarande vid framställning av föremål av kristal- lisk termoplast, som under en sådan löpandeband-process nedkyles, denna mås- te anordnas från extruderingstemperaturen TE till en temperatur, t ex TA, vid vilken föremålet stabiliseras och vilket fordrar nedkylning av materi- alet genom det kritiska temperaturområdet ß ,inom vilket tillväxt av kri- staller uppstår.From Fig. 2A and Fig. 28 the special problem can be read that when using a conveyor belt method in the production of articles of crystalline thermoplastic which is cooled during such a conveyor belt process, this must be provided. from the extrusion temperature TE to a temperature, eg TA, at which the object is stabilized and which requires cooling of the material through the critical temperature range ß, within which growth of crystals occurs.

Som framgår av fig. 2A sker inom ovan nämnda temperaturområde ß?, det s k temperaturområdet för kristallsmältning, betydande kristallväxlinger i ma- terialet. Sådana växlingar är såväl kristallsmältning som kristalltillväxt.As can be seen from Fig. 2A, within the above-mentioned temperature range ß ?, the so-called temperature range for crystal melting, significant crystal changes occur in the material. Such changes are both crystal melting and crystal growth.

Den nedre gränsen av detta kritiska temperaturområdefykan kallas den kritis- ka temperaturen TC och den övre gränsen kan vara kristellsmältningspunkten TM. 7807756-7 11 Vid upphettning av materialet ovanför TC till en temperatur inom tempera- turområdet¿ﬁ~för kristallsmältning börjar små kristaller, som redan inne- hålles i det kalla materialet, att tillväxa. Ã andra sidan börjar kristal- lerna att smälta om materialet upphettas vidare. Av detta skäl befanns den streckade kurvan i fig. ZA, som är relativ till materialets uppvärmning,va- ra betydligt flackare än de fulldragna kurverna relaterande materialkyl- ningen. Uid nedkylning av kristallplast från ovanför kristallsmältnings- punkten TM genom det kritiska temperaturområdet T till en temperatur under den kritiska temperaturen TC, är materialet först emorft. När materialet når temperaturer inom det kritiska temperaturområdet¿ﬁ börjar kristaller att utvecklas och växa till. Tillväxten av kristallerna och den slutliga storleken, som kristallerna kommer att nå vid sådan nedkylníng, beror på hur lång tid materialet är inom det kritiska temparaturområdet /5. Detta framgår av de tre skilda kurvorna S för sakta nedkylning, M för medium kyl- ning och R för snabb nadkylning.The lower limit of this critical temperature range fig is called the critical temperature TC and the upper limit may be the crystal melting point TM. 7807756-7 11 When the material above TC is heated to a temperature within the temperature range ¿~ for crystal melting, small crystals, which are already contained in the cold material, begin to grow. On the other hand, the crystals begin to melt if the material is further heated. For this reason, the dashed curve in Fig. ZA, which is relative to the heating of the material, was found to be significantly flatter than the solid curves relating to the material cooling. By cooling crystal plastic from above the crystal melting point TM through the critical temperature range T to a temperature below the critical temperature TC, the material is first emorphic. When the material reaches temperatures within the critical temperature range¿ ﬁ crystals begin to develop and grow. The growth of the crystals and the final size that the crystals will reach upon such cooling depend on how long the material is within the critical temperature range / 5. This is evident from the three different curves S for slow cooling, M for medium cooling and R for fast night cooling.

Det är därför möjligt att kontrollera kristalltillväxten i kristallisk ter- moplest genom ett använda sig av förut bestämd kylningshastighet inom det kritiska temperaturområdet/9 . Vid sakta kylning erhålles en relativt grov kristallstruktur i materialet, under det att vid snabb nedkylning erhålles en relativt fin kristallstruktur i materialet.It is therefore possible to control the crystal growth in crystalline thermoplastic by using a predetermined cooling rate within the critical temperature range / 9. With slow cooling a relatively coarse crystal structure is obtained in the material, while with rapid cooling a relatively fine crystal structure is obtained in the material.

Um man håller i minne den ovan beskrivna metoden i samband med fig. 1, fram- går det klart, att när nedkylning sker från extruderingstemperaturen TE till normal rumstemperatur hos föremålet, det varje gång är nödvändigt att kyla materialet genom det kritiska temperaturområdet/3 . Ett särskilt före- mål för ifrågavarande uppfinning är således att finna speciella vägar ge- nom vilka sådan nedkylning kan göras genom det kritiska temperaturområdetfg/ föratt=kontrollera tillväxten av kristallerna i materialet på önskat sätt.Keeping in mind the method described above in connection with Fig. 1, it is clear that when cooling takes place from the extrusion temperature TE to normal room temperature of the object, it is always necessary to cool the material through the critical temperature range / 3. A particular object of the present invention is thus to find special ways by which such cooling can be done through the critical temperature range fg / to control the growth of the crystals in the material in the desired manner.

Fig.2B visar en föredragen möjlighet för sådan nedkylning, vid vilken kri- stalltillväxten i de yttre lagren av bandmaterialet avses att undvikas så mycket som möjligt. Därför upphettas termoplasten för extrudering på det viset att det flyter ut från den bygelupphångda (coat-hanger) munstycket 2 vid en extruderingstemperatur TE huvudsakligen ovanför kristallens smält- ningspunkt TM. Detta framgår av kurvan E i fig. 28. Under stabiliserings- steget, som visas av kurvan G, kyls de yttre lagren hos bandet ned snabbt och så mycket att deras temperatur är mycket lägre än den kritiska tempe- raturen TC under det att kärnan i materialet kyls ned till en temperatur, som i varje'fall ligger ovanför kristallens smältníngspunkt TM. Som visas 7807756-7 12 i fig. 2B genom åtskilliga kurvor skilda Förkylningsbetingelser kan använ- das, sâ att temperaturprofilen i kärnan kan variera inom vissa gränser. Nen i varje fall måste kärntemperaturen hållas ovanför kristallens smältníngs- punkt TN. Vid ett sådant förfarande kommer endast några överföringsomrâden mellan de kylda yttre lagren och kärnmaterialet att ha en temperatur mellan TC och TM. Normalt är tjocklekan av sådana ledningsområden mycket smala, men som visas av åtskilliga kurvor G finns en vise möjlighet att göra så- dana regioner mer eller mindre tjocka genom de använda förkylningsbetingel- serna och den använda kylningsgraden vid stabiliseringssteget eller att an- vända en yttre yttemparatur på bandet, som är närmare den kritiska tempera- turen TC än vad som visas i fíg. 2B.Fig. 2B shows a preferred possibility for such cooling, in which the crystal growth in the outer layers of the strip material is intended to be avoided as much as possible. Therefore, the extrusion thermoplastic is heated in such a way that it flows out of the coat-hanger nozzle 2 at an extrusion temperature TE substantially above the melting point TM of the crystal. This can be seen from curve E in Fig. 28. During the stabilization step, shown by curve G, the outer layers of the belt cool down rapidly and so much that their temperature is much lower than the critical temperature TC while the core in the material is cooled to a temperature which in any case is above the melting point TM of the crystal. As shown in Fig. 2B by several curves different cooling conditions can be used, so that the temperature profile in the core can vary within certain limits. In each case, the core temperature must be kept above the melting point TN of the crystal. In such a process, only some transfer areas between the cooled outer layers and the core material will have a temperature between TC and TM. Normally the thickness of such conductor areas is very narrow, but as shown by several curves G there is a wise possibility to make such regions more or less thick by the cooling conditions used and the degree of cooling used in the stabilization step or to use an external surface temperature. on the belt, which is closer to the critical temperature TC than shown in fig. 2B.

Som visas av kurvan H i Fig. 25, skall varmformningssteget innehålla en mycket snabb nadkylning, så att kärnmaterialet fördelat mellan de yttre ytregionerna hos bandet snabbt blir nedkylt genom det kritiska temperatur- området;§ och till en temperatur lägre än den kritiska temperaturen TC. Så- dan möjlighet ges av det faktum att under varmformning reduceras bandets tjocklek mycket för att erhålla föremålets slutliga väggtjocklek och på det viset erhålles kylningseffekten även om termoplaeten har relativt låg vär- meöverföringseganskap. Det visade sig i samband med förhandenvarande upp- finning att nedkylningsgraden i kärnan kan så kontrolleras att kristalltill- växten i praktiken kan minimeras genom kylning i varmformningssteget. Å and- ra sidan om av någon orsak det avses att erhålla något grövre kristallstruk- tur i kärnan i föremålete vägg, kan nedkylningsgraden kontrolleras att va- ra saktare,sâ att krietallmaterialet i kärnan har tid nog för viss tillväxt av kristallerna. I förening med förhandenverande uppfinning kan för vilket givet material en förutbestämd grad förkylning i varmformningeeteget anord- nas med avseende på den önskade kontrollen av kristalltillväxten i kärn- materialet.As shown by the curve H in Fig. 25, the thermoforming step should include a very rapid nad cooling, so that the core material distributed between the outer surface regions of the belt is rapidly cooled by the critical temperature range; § and to a temperature lower than the critical temperature TC. Such a possibility is given by the fact that during hot forming the thickness of the strip is greatly reduced to obtain the final wall thickness of the object and in this way the cooling effect is obtained even if the thermoplate has a relatively low heat transfer property. It turned out in connection with the present invention that the degree of cooling in the core can be controlled in such a way that the crystal growth can in practice be minimized by cooling in the thermoforming step. On the other hand, for some reason it is intended to obtain a slightly coarser crystal structure in the core of the object wall, the degree of cooling can be controlled to be slower, so that the crystalline material in the core has enough time for some growth of the crystals. In conjunction with the present invention, for which given material, a predetermined degree of cold in the thermoforming unit can be provided with respect to the desired control of the crystal growth in the core material.

Fig. 3 visar ett band, som har yttre bärande lager 11, som gjorts fasta, och plastiskt kärnmeterial C, som har en temperatur ovanför den krietalliska smältpunkten TN. Som framgår av Fig. 4A och 48 har tjockleken reducerats 'betydligt under varmformningen och det inre hetare kärnmaterialet har, när det fördelats mellan de yttre lagren eller regionerna 11, blivit ett rela- tivt tunt¿ innerlager så att det är möjligt att snabbt kyla ned sådan tungt innerlager under varmformningen. Därvid är det möjligt att anordna en ned- kylníngsgrad genom det kritiska temperaturområdetdg (fig. 28) på sådant sätt att kristalltillväxten kan kontrolleras tillräckligt. För att förbätt- ra nedkylningen vid ytan, som icke är i kontakt med den kylda verktygsytan, kan vätske- dlergaskylningsmedel eller torr pulveris införas vid formverk- tyget vid K. 7807756-7 13 Sedan föremålen formats kan bandet matas in i en trimningsstation 7 för att skära ut det formade föremålet från bandet eller kan trimmas ut, när det befinner sig i verktyget. Det överblivna bandet förs till en mottag- ningsstation B försedd med en lämplig anordning 81 för pulverisering, så att återstående material kan matas tillbaka och återkretsa genom en mätare- anordning B2 för blandning med friskt material vid extruderingsapparaten 1 i på förutbestämd proportion.Fig. 3 shows a belt having outer support layer 11 made solid and plastic core material C having a temperature above the crystalline melting point TN. As shown in Figs. 4A and 48, the thickness has been significantly reduced during the hot forming and the inner hotter core material, when distributed between the outer layers or regions 11, has become a relatively thin inner layer so that it is possible to cool down rapidly. such heavy inner layer during thermoforming. In this case, it is possible to arrange a degree of cooling through the critical temperature range (Fig. 28) in such a way that the crystal growth can be sufficiently controlled. To improve the cooling at the surface which is not in contact with the cooled tool surface, liquid gas coolant or dry powder ice can be introduced into the mold at K. 7807756-7 13 After the objects are formed, the belt can be fed into a trimming station 7 for to cut the shaped object from the belt or can be trimmed out, when it is in the tool. The remaining strip is conveyed to a receiving station B provided with a suitable device 81 for pulverization, so that the remaining material can be fed back and recirculated through a meter device B2 for mixing with fresh material at the extruder 1 in a predetermined proportion.

I detta första utförande illustrerad i fig. 1 till 5 kan kristallisk termo- plast av olika slag användas. I ett speciellt föredraget exempel har en isotactic polypropylen en kristallform i en utsträckning av 50 till 70 % och ett temperaturområde för kristallsmältning av 160 till 17000. Ban- det skall extruderas vid temperaturer i området mellan 22000 och 25000.In this first embodiment illustrated in Figs. 1 to 5, crystalline thermoplastic of various kinds can be used. In a particularly preferred example, an isotactic polypropylene has a crystal form to the extent of 50 to 70% and a temperature range for crystal melting of 160 to 17,000. The strip is to be extruded at temperatures in the range of 22,000 to 25,000.

Efter stabilisering kommer bandet att ha en temperatur i kärnan i området 17000 till 20000. Omedelbart före inträdet i varmformningen kommer tempe- rature nvid bandets ytterytor att vare omkring 13000 till 16000 och kärn- materials: kommer att vara omkring 1?u°c till 2oo°c.After stabilization, the belt will have a core temperature in the range of 17,000 to 20,000. Immediately before entering the thermoforming, the temperature at the outer surfaces of the belt will be about 13,000 to 16,000 and core materials will be about 1 ° C to 20,000. ° c.

Dm polypropylen, som används vid förhandenvarande metod, kommer att ha en kristailisk smältpunkt lägra än 1so°c till 17o°c, kan sxtruaaringstempara~ turen och temperaturen hos kärnan och temperaturen vid bandets ytterytor vara adekvat anordnade vid lägre nivåer. Normalt är krístallsmältnings- punkten hos varje använt material känt och finns hos materialtillverkaren, men i något fall är det möjligt att finna den kristalliska smältpunkten hos materialet genom någon adekvat checkning, som lätt kan verkställas.Since polypropylene used in the present method will have a crystalline melting point lower than 1000 ° C to 170 ° C, the extrusion temperature and the temperature of the core and the temperature at the outer surfaces of the belt can be adequately arranged at lower levels. Normally, the crystal melting point of any material used is known and available from the material manufacturer, but in some cases it is possible to find the crystalline melting point of the material by any adequate check, which can be easily performed.

Fig. 5 visar i starkt förstorad skala en sektion av väggen till ett före- mål gjort under betingelser hos det föredragna sättet av utförandet en- ligt uppfinningen. Genom det faktum att materialet i bandets yttre lager har förkylts till en temperatur lägre än den nedre gränsen för temperatur- området för kristallsmältningen genom en hög kylningsgrad har endastrela- tivt små kristaller möjlighet att utvecklas i den yttre ytregionen av ma- terialet. Genom att dessutom vidmakthålla ytområdet vid sådan låg tempera- tur under varmformningen, har sagda ytområde huvudsakligen formats genom sträckning. Föremålets yttre väggområde innehåller sålunda en fin struktur av småkristaller 21, vilka ha orienterats genom dragning under varmformningen.Fig. 5 shows on a greatly enlarged scale a section of the wall of an object made under conditions of the preferred method of the embodiment according to the invention. Due to the fact that the material in the outer layer of the strip has pre-cooled to a temperature lower than the lower limit of the temperature range for the crystal melting due to a high degree of cooling, only relatively small crystals have the opportunity to develop in the outer surface region of the material. In addition, by maintaining the surface area at such a low temperature during thermoforming, said surface area has mainly been formed by stretching. The outer wall area of the object thus contains a fine structure of small crystals 21, which have been oriented by drawing during the hot forming.

I kärnmeterialet inträffar först ingen tillväxt av kristaller, emedan det- ta material hållas vid en temperatur ovanför den övre gränsen TM av tempe- raturområdet f7för kristallsmältningen, innan det går in i varmformningen.In the core material, no growth of crystals occurs at first, since this material is kept at a temperature above the upper limit TM of the temperature range f7 before the crystal melting, before it enters the thermoforming.

Men under varmformningen inträffar nedkylningen i materialets innerkärna 7807756-7 14 vid en något saktare kylningsgrad än vad som skedde under förkylningen vid de yttre ytområdena. Därför utvecklas i kärnan i föremålets vägg medel- stora kristaller 22. Eftersom sådan kristallbildning sker under och efter fördelningen av den plastiska kärnan inom de yttre ytområdena, sker ingen sträckning av dessa kristaller 22. Genom sådan Förkylning och varmform- »ning får föremålets vägg en kärnregion, som har ett mediuminnehåll av kri- staller och kristaller med mediumstorlek. Ett maximum av styvhet hos den- na inre kärna i föremålsväggen erhålles sålunda. Ä andra sidan kommer de yttre lagren eller ytområdena i väggen att innehålla en fin kristallstruk- tur, som sträcks under varmformningen, så att de yttre lagren eller de yttre ytområdena i väggen får en ökad duktilitet och en förbättrad stöt- styvhet.However, during thermoforming, the cooling in the inner core of the material occurs at a slightly slower degree of cooling than what occurred during the cooling at the outer surface areas. Therefore, medium crystals develop in the core of the wall of the object 22. Since such crystal formation takes place during and after the distribution of the plastic core within the outer surface areas, no stretching of these crystals takes place 22. Through such pre-cooling and thermoforming, the wall of the object core region, which has a medium content of crystals and crystals of medium size. A maximum of rigidity of this inner core in the object wall is thus obtained. On the other hand, the outer layers or surface areas of the wall will contain a fine crystal structure, which is stretched during thermoforming, so that the outer layers or the outer surface areas of the wall have increased ductility and improved impact stiffness.

Den ovan beskrivna föredragna utformningen av metoden kan varieras genom återuppvärmning av de yttre ytlagren genom externa anordningar omedelbart före varmformningen. Fig. 7a pch fig. Ba visar en möjlighet att återupp- värma de yttre ytlagren hos bandet genom externa anordningar omedelbart före inträdet i varmformningssteget på det viset, att temperaturen vid des- sa yttre ytlager ligger nära men under den nedre gränsen TC av temperatur- området/3 för kristallsmältningen. Sådan återupphettning kan vara önskvärd i vissa fall t ex om speciellt fin ytstruktur måste formas vid föremålets yta.The preferred embodiment of the method described above can be varied by reheating the outer surface layers by external devices immediately before the thermoforming. Fig. 7a and Fig. Ba show a possibility to reheat the outer surface layers of the strip by external devices immediately before entering the thermoforming step in such a way that the temperature at these outer surface layers is close to but below the lower limit TC of temperature. area / 3 for the crystal melting. Such reheating may be desirable in some cases, for example if a particularly fine surface structure must be formed at the surface of the object.

Sådan âteruppvärmning kan göras i en apparat, som sohematiskt visas i fig. 6. Sådan apparat är praktiskt taget densamma som visas i fig. 1 och det finns endast en återuppvärmningsanordning 9 anordnad vid porten till varm- formningsstationen 6.Such reheating can be done in an apparatus, which is sohematically shown in Fig. 6. Such an apparatus is practically the same as shown in Fig. 1, and there is only one reheating device 9 arranged at the gate of the thermoforming station 6.

Alla övriga delar av apparaten kan vara samma, som beskrivs ovan i före- ning med fig. 1. Därför används i fig. 6 samma referensnummer för samma delar.All other parts of the apparatus can be the same as described above in connection with Fig. 1. Therefore, in Fig. 6 the same reference number is used for the same parts.

Som framgår av fig. 7 har yttemtsraturen hos bandet vuxit så, att den lig- ger nära men lägre än den nedre gränsen TC till det kritiska temperaturom- rådet/Q för kristallsmältningen. Alla övriga temperaturbetingelser kan va- ra samma som visas i förbindelse med fig. 25.As can be seen from Fig. 7, the surface temperature of the strip has grown so that it is close to but lower than the lower limit TC to the critical temperature range / Q for the crystal melting. All other temperature conditions may be the same as shown in connection with Fig. 25.

Som visas i fig. Ba har sådan återuppvärmning viss inflytande på strukturen på den slutliga föremålsväggen, i det att det varmare kärnmaterialet till bandet är i stånd att återvärma de ovan nämnda övergångsområdena mellan in- nerkärnan och de yttre lagren. Därvid kan viss kontrollerad tillväxt av 78Û7756"7 kristaller uppträda i dessa övergångsområden och sådana övergångsregioner kan bli något tjockare. Dessa övergångsområden kommer därför att få viss utjämnande funktion mellan kärnan och ytlagren i föremålets vägg. Fig. Ba visar att i kärnens inre har kristaller 22 av mediumstorlek producerats och vid väggytan är dragna kristaller 21 av mindre storlek närvarande i ter- moplasten. Mellan dessa är en tredje typ av kristaller 23 närvarande, som är något större i storlek än kristallerna 21 i ytområdena men i huvudsak mindre än kristallerna 22 i kärnan. Dessa kristaller 23 av den tredje ty- pen är emellertid i allt väsentligt icke sträckte och oorienterade, emedan de ha producerats huvudsakligen vid varmformningen.As shown in Fig. Ba, such reheating has some influence on the structure of the final object wall, in that the warmer core material of the belt is able to reheat the above-mentioned transition areas between the inner core and the outer layers. Thereby, some controlled growth of crystals may occur in these transition regions and such transition regions may become somewhat thicker. These transition regions will therefore have some smoothing function between the core and the surface layers in the object wall. Fig. Ba shows that in the core of the core crystals 22 of medium size have been produced and at the wall surface drawn crystals 21 of smaller size are present in the thermoplastic, between which a third type of crystals 23 is present, which is slightly larger in size than the crystals 21 in the surface areas but substantially smaller than the crystals 22 in the core However, these crystals 23 of the third type are essentially unstretched and unoriented, since they have been produced mainly in thermoforming.

En ytterligare modifikation av metoden visas i samband med fig. 7b och fig.A further modification of the method is shown in connection with Fig. 7b and Figs.

Bb. Att producera föremål under denna modifikation kan ske i samma appa- rat som beskrivits ovan i samband med fig. 6. Men för detta fall är ben- dets ena yta avsett att föras i kontakt med formverktyget i varmformnings- steget och upphettas mycket mer, så att dess temperatur vill antaga ett värde ovanför den övre gränsen TM av det kritiska temperaturområdet för kri- stallsmältning. Som framgår av fig. 7b är yttertemperaturen på ena band- ytan näfäjään övre gränsen av det föredragna varmformningstemperaturområ- det Yí. Därför blir termoplasten i detta ytområde plastiskt och måste ned- kylas genom det kritiska temperaturområdstjß för kristallsmältníngen under varmformningen. Sådan andra kylning är dock 1 icke svår emedan detta tunna ytlager av bandet kommer i kontakt med den kylda verktygsytan och kommer att mycket snabbt kylas ned. Såsom visas i fig. Bb innehåller vid sådan process den ena ytan hos föremålets vägg små kristaller 21, som icke är sträckte, och kristaller 23 av den tredje typen, som också är oeträckta.Bb. Producing objects under this modification can take place in the same apparatus as described above in connection with Fig. 6. But in this case, one surface of the leg is intended to be brought into contact with the forming tool in the thermoforming step and is heated much more, so that its temperature wants to assume a value above the upper limit TM of the critical temperature range for crystal melting. As shown in Fig. 7b, the outside temperature of one strip surface is just above the upper limit of the preferred thermoforming temperature range Yi. Therefore, the thermoplastic in this surface area becomes plastic and must be cooled by the critical temperature range temperature for the crystal melting during thermoforming. However, such second cooling is not difficult because this thin surface layer of the belt comes into contact with the cooled tool surface and will cool down very quickly. As shown in Fig. Bb, in such a process, one surface of the article wall contains small crystals 21 which are not stretched and crystals 23 of the third type which are also unstretched.

Den andra ytan av föremålets vägg har formats under praktiskt taget samma förhållande som beskrivits ovan i förbindelse med fig. Ba och sålunda in- nehåller detta andra ytområde små kristaller 21 i sträckt tillstånd och kristaller 23 av den tredje typen men i visst sträckt tillstånd. Den in- re kärnan i föremålets vägg är strukturerad på samma sätt som den i fig.The second surface of the object wall has been formed under substantially the same conditions as described above in connection with Fig. Ba, and thus this second surface area contains small crystals 21 in the stretched state and crystals 23 of the third type but in a certain stretched state. The inner core of the object wall is structured in the same way as that in fig.

Ba, dvs innehåller mediumkrietaller 22 i osträckt tillstånd.Ba, i.e. contains medium crystals 22 in the unstretched state.

En tredje möjlighet för modifikation visas i fig. 7c och 8o. Processmedlen som används är praktiskt taget desamma som visas i fig. 6 men återuppvärm- ningen sker genom externa medel på sådant sätt, att båda ytorna på bandet återvärms såsom beskrivits i samband med ena bandytan till en temperatur ovanför den kristalliska smältpunkten TM.A third possibility of modification is shown in Figs. 7c and 80. The process means used are practically the same as shown in Fig. 6, but the reheating takes place by external means in such a way that both surfaces of the strip are reheated as described in connection with one strip surface to a temperature above the crystalline melting point TM.

Vid förfarande på detta tredje sätt är samma betingelser anordnade vid väg- gens yttersida, formad vid det kylda verktygets yttersida, som i exemplet 7807756-7 16 _ i fig. 7b och fig. Bb. Sålunda innehåller detta kontaktformade föremåle väggyta små kristaller 21 osträckta och tredje typens kristaller 23 också otöjda.Till skillnad från utförandet enligt fig. 7b och Bb innehåller den andra ytan av föremålets vägg endast kristaller 23 av den tredje typen, som kristalliserats under slutkylningen vid uarmformningen. Den inre kär- nan av föremålets vägg i denna modifíkation innehåller mediumstora kri- staller praktiskt taget desamma som i exemplet i fig. 5 och Ba och Bb.In the process in this third manner, the same conditions are provided at the outside of the wall, formed at the outside of the cooled tool, as in Example 7807756-7 16 in Fig. 7b and Fig. Bb. Thus, this contact-shaped object wall surface contains small crystals 21 unstretched and third type crystals 23 also unstretched. Unlike the embodiment according to Figs. 7b and Bb, the second surface of the object wall contains only crystals 23 of the third type, which crystallized during the final cooling during de-molding. The inner core of the object wall in this modification contains medium-sized crystals practically the same as in the example in Fig. 5 and Ba and Bb.

Um det är önskvärt att undvika tillväxt av kristallerna i förmedlingsregi- onerna under varmformningen, kan vissa modifikationer göras i varmformning- en såsom visas av pilarna K. Hed dessa pilar K avses att ett Fludium el- ler särskilt kylmedel kan introduceras i det slutna varmformningsverktyget och på den ena ytan av den formade artikelväggen, som icke är i kontakt med det kylda formverktygets yta. Torr puderis kan t ex införas vid K och blåsas på den fria väggytan till det formade föremålet. Um man gör så går hela överkylningen på väggen snabbare. Vid sådan högre kylningsgrad kan kristalltillväxten i alla delar i väggen hållas reducerad, så att kristall- erna i kärnan får en betydligt mindre storlek än den som visas vid 22 i fig. Ba och Bc.If it is desirable to avoid growth of the crystals in the transfer regions during thermoforming, certain modifications may be made to the thermoforming as shown by arrows K. If these arrows K are intended, a fluid or special refrigerant may be introduced into the closed thermoforming tool and on one surface of the molded article wall which is not in contact with the surface of the cooled mold. Dry powder ice can, for example, be introduced at K and blown onto the free wall surface of the shaped object. Um you do, the whole overcooling on the wall goes faster. At such a higher degree of cooling, the crystal growth in all parts of the wall can be kept reduced, so that the crystals in the core have a much smaller size than that shown at 22 in Figs. Ba and Bc.

I samband med uppfinningen kan kristallisk termoplast av skilda slag använ- das. Nan föredrar att använda kristalliskt olefin (crystalline olefine materials) i förhandenvarande process vid tillverkning av Föremål.In connection with the invention, crystalline thermoplastic of various kinds can be used. Nan prefers to use crystalline olefin materials in the present process in the manufacture of articles.

Speciella material lämpliga att användas i detta samband kan vara: Polyathylen (medeltrycks produktion) som har en täthet i området mellan 0.924 och 0.945 (g/cms), ett temperaturområde för kristallsmältning mellan 115 och 127°E och en kristallisationsgrad av 65 till 76 %.Special materials suitable for use in this connection may be: Polyethylene (medium pressure production) having a density in the range between 0.924 and 0.945 (g / cms), a temperature range for crystal melting between 115 and 127 ° E and a degree of crystallization of 65 to 76% .

Polyethylen (lågtrycks produktion), som har en täthet mellan 0.945 och 0.365 (g/=m3),' ett temperaturområde för kristallsmältning av 127 till 13700 och en kristallisationsgrad av 75 till 95 % Isotactic polypropylen, som har en täthet i området mellan U.90B och 0.905 (g/cms), 7807756- 7 17 ett tamperaturområde för kristallsmältning mellan 140 och 17U°C och en kristallisationsgrad av 6D till 70 %.Polyethylene (low pressure production), which has a density between 0.945 and 0.365 (g / = m3), a temperature range for crystal melting of 127 to 13700 and a degree of crystallization of 75 to 95% Isotactic polypropylene, which has a density in the range between U. 90B and 0.905 (g / cms), a temperature range for crystal melting between 140 and 17U ° C and a degree of crystallization of 6D to 70%.

Slumpvisa sampolymeriserade (random copolymarisation) produkter av ethylen och propylsn.Random copolymerization (random copolymerization) products of ethylene and propylene.

Block sampolymeriserade (block copolymerisation) produkter av ethylen och propylan.Block copolymerization (block copolymerization) products of ethylene and propylane.

Claims

A process for the manufacture of thin-walled articles of crystalline thermoplastic by thermoforming from a strip or sheet of thermoplastic while reducing the thickness of the strip or sheet, the thermoplastic used in the process having a critical temperature range / 9 for crystal melting and the method further includes a temperature conditioning of the strip or sheet to obtain suitable temperature conditions for thermoforming and cutting shaped objects from the strip or sheet, characterized in that the temperature conditioning comprises providing or the inner core of the sheet a temperature higher than the upper limit TM of the critical temperature range / 3 for the crystal melting and at the outer surface areas of the strip or sheet a temperature lower than the lower limit TC of the critical temperature range for the crystal melting and that in the thermoforming (6) the thermoplastic in the core forms strips et or the sheet or in the wall of the object respectively in combination with the thickness reduction of the strip or sheet and after this thickness reduction cooling takes place rapidly through the critical temperature range fg of the crystal melt while the growth of crystals in the core is under control. A method according to claim 1, characterized in that the temperature prepared in the core of the strip or sheet is close to or higher than the upper limit TN for the critical temperature range / B for the crystal melting in the crystalline thermoplastic material. A method according to claim 1, characterized in that the temperature applied to the outer surface areas of the strip or sheet is close to but below the lower limit TC for the critical temperature range / 5 for the crystal melting of the crystalline thermoplastic. A method according to claim 1, characterized in that the temperature condition comprises heating the strip or sheet of the thermoplastic throughout to a temperature higher than the upper limit TN of the critical temperature range / for crystal melting and cooling within predetermined cooling degree ratio of the outer surface areas of the strip or sheet to a temperature TC lower than the lower limit of the critical temperature range / 9 for melting, the conditions for the degree of cooling being adapted to control the growth of the crystals in the material of the outer surface areas of the strip or sheet. Process according to Claim 1, characterized in that a continuous sequence of steps consisting of a) extrusion (1) of a continuous strip of hot crystalline thermoplastic at a conventional extrusion temperature above the temperature range / 9 for the crystal melting, b) i substantially immediate rapid cooling of the opposing surface of the strip to create along said sides thin supporting layers with a temperature in the area so that the material is not further plastically deformable and that further growth of crystals is substantially avoided, while the warmer the core between said layers is cooled to a temperature close to but above the temperature range fg for crystal melting and kept in a condition substantially free of crystals, c) transport of pre-cooled strip rapidly into a thermoforming station (6) To substantially maintain above the strip thickness above said temperature profile, which emerged during the pre-cooling and d) then hot forming during rapid cooling of b to an object of the desired shape under substantially control of the growth of crystals in the material all while cooling through temperature ranges for crystal melting under said cooling degree ratio. A method according to claim 5, characterized in that the pre-cooling and opposite side of the strip is such that crystal growth in the thin support layer of the material is substantially avoided during the pre-cooling while the warmer core between the layers remains at a temperature TM above the temperature range / 5) for crystal melting and in a crystal-free state. A method according to claim 5, characterized in that rapid cooling of the strip during the hot forming to an object of desired design is such that the growth of crystals is substantially avoided or controlled, so that only relatively small crystals will develops during thermoforming. Method according to claim 1, characterized in that a forming tool by thermoforming creates the thin outer bearing layers mainly by elastic deformation, which is stabilized at 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 7807756-7 final cooling of the article, while the hotter core is plastically deformed between the outer layers to produce an inner wall layer of the article free of oriented crystals, the maximum average size of the crystals being controlled by the degree of cooling during the thermoforming step. A method according to claim 1, characterized in that the thermoplastic material consists of isotactic polypropylene, that the extrusion takes place within a temperature range of 22096 to 25000 and the strip entering the mold has a core temperature in the range 17000 sin 2no ° c een and temperature in outer iegeet in emeåeei 1zn ° c tili 1so ° c. Process according to Claim 1, characterized in that the thermoplastic is a low-pressure polyethylene having a density of 0.945 to 0.965 g / cm 3 and a crystallinity of 75 to 95%. Process according to Claim 1, characterized in that the thermoplastic is a random copolymerization product ethylene and propylene. Process according to Claim 1, characterized in that thermoplaetane is a block copolymerization product of ethylene and propylene. In the method according to claim 1, characterized in that the pre-cooling of the strip is obtained by contact on the strip surfaces of cooling surfaces of heat-conducting cooling devices. Method according to claim 1, characterized in that during the hot forming, the cooling of the strip surface, which is not in contact with the cooled tool surface, is obtained by contact with a gas, liquid or powder medium. A method according to claim 14, characterized in that the cooling of the strip surface which is not in contact with the cooled tool surface is obtained by contact with a dry powder-inflated tool. A method according to claim 1, characterized in that immediately before the entry into the thermoforming the pre-cooled strip of crystalline thermoplastic is reheated on one or both surfaces by external devices. 18. 18. 7807756-7 21 devices to a temperature close to but below the lower limit TC of the temperature range of the crystalline melt. A method according to claim 1, characterized in that immediately before entering the thermoforming, the pre-cooled strip of crystalline thermoplastic on one or both surfaces is reheated by external devices to a temperature within the temperature range / P of the crystal melt. A method according to claim 1, characterized in that immediately before entering the thermoforming the cooled strip of crystalline thermoplastic on one or both surfaces is reheated by external devices to a temperature above the upper limit TM of the temperature range of the crystal melt.