SE503007C2 - Sätt och anordning för framställning av banformig plastfolie - Google Patents

Description

10 15 20 25 135 503 ÛÛ7 2 extruderanordning, till skillnad frän förfarandet enligt den ovan beskrivna kända tekniken som kräver tre fràn varandra skilda processteg med respektive extruderanordningar. Ytterligare ett annat ändamål med uppfinningen är att ombesörja en anordning för att framställa banformig plastfolie pá sättetenligt uppfinningen.

Dessa jämte även ytterligare ändamål uppnäs enligt uppfinningen genom det i patentkravet 1 definerade sättet respektive genom den i patentkravet 13 definierade anordningen.

Partikelformig polymer som används såsom ett av utgàngsmaterialen vid förfarandet enligt uppfinningen tillsammans med övriga partikelformiga utgàngsmaterial, inbegripet fyllmedel, innehåller relativt stora mängder av luft och andra processgaser som oundvikligen följer med utgångsmaterialet in i extruderanordningen och som genom anordningens mekaniska bearbetning eller komprimering av det inmatade utgångsmaterialet tenderar att frigöras fràn det komprimerade materialet under uppbyggande av ett övertryck som motverkar fortsatt i mekanisk bearbetning av den plasticerade polymermassan. Denna oönskade, men oundvikliga luftmängd ökar och blir större ju mindre kornstorlek de inmatade utgängspartiklarna har. Om extremt finpartikulärt utgängsmaterial används, t ex pulverformig polymer tillsammans med fyllmedelsparliklar med en kornstorlek av under 30um, kräver således extruderanordningen mycket höga tillförda driveffekter för att övervinna det ökade övertrycket inuti extruderanordningen. Detta medför i sin tur oönskade temperaturökningar som allvarligt kan skada den temperaturkänsliga polymeren och därmed försämra den extruderade plastfoliens egenskaper.

Problemet med medföljande luft och processgaser, som frigörs under komprimering och blandning av det inmatade finpartikulära utgångsmaterialet i extruderanordningen, löses effektivt enligt uppfinningen genom att extruderanordningen avluftas eller evakueras pä lämpligt valda ställen i extruderanordningens frammatningsriktning, samtidigt som avbrott i den mekaniska bearbetningen eller komprimeringen av det inmatade utgångsmaterialet ombesörjes i samband med dylika avluftnings- eller evakueringsställen.

Genom dessa åtgärder, som är kännetecknande för uppfinningen, är det möjligt att använda extremt finpartikulärt utgàngsmaterial, utan åtföljande överdrivna övertryck och överdrivna temperaturökningar som oundvikligen är förknippade med den kända tekniken. Genom nämnda atgärder är det vidare möjligt att genomföra förfarandet i ett enda processteg med användning av endast en extruderanordning, vilket är en avsevärd förbättring gentemot den kända tekniken som kräver tre fràn varandra skilda processteg och minst tre separata extruderanordningar för att framställa den banformiga plastfolien.

Enligt en speciellt fördelaktig utföringsform av förfarandet enligt uppfinningen används en extruderanordning innefattande två framdrivningsskruvar som roteras med 10 15 20 25 30 35 s ' 505 007 samma rotationshastigheter i samma rotationsriktningar, till skillnad frän de extruderanordningar som används vid det kända extruderingsförfarandet enligt _ovan nämnda GB-A-1 554 143, vilka har tvá i motsatta rotationsriktningar drivna framdrivningsskruvar (s k co-rotation). Genom de med samma rotationshastigheter i samma rotationsriktningar roterande framdrivningsskruvarna vid extruderanordningen enligt uppfinningen kan extruderanordningens genommatningskapacitet och därmed extruderförfarandets enligt uppfinningen produktionshastighet avsevärt förhöjas. Medan de motroterande framdrivningsskruvarna enligt den kända tekniken kan roteras med varvtal av högst 100 rpm, kan de samroterande framdrivningsskruvarna vid extruderanordningen enligt uppfinningen roteras med sà höga varvtal som upp till 600 rpm.

Uppfinningen kommer i det följande att beskrivas och förklaras närmare med hänvisning till bifogade ritning som schematiskt visar ett längssnitt genom en extruderanordning av dubbelskruvtyp för framställning av banformig plastfolie pà sättet enligt en föredragen utföringsform av uppfinningen.

På ritningen har den i längssnitt schematiskt visade extruderanordningaen för framställning av banformig plastfolie pà sättet enligt uppfinningen givits den allmänna hänvisningsbeteckníngen 10. Extruderanordningen 10 är av dubbelskruvtyp med tvà parallella, i extruderanordningens längsriktning centralt anordnade framdrivnings- skruvar 11, varav bara den ena är visad på ritningen. F ramdrivningsskruvarna 11 är omslutna av en gemensam huvudsakligen cylinderformig mantel 12 och innefattar respektive axiella skruvaxlar 13 med skruvformiga blad eller ringar (ej visade), vilka sträcker sig från skruvaxlarna 13 och slutar pà kort avstånd från mantelns 12 innerväggar. De roterbara skruvaxlarna 13 drivs med hjälp av den vid extruderanordningens 10 bakre ände (högra änden pà ritningen) 14 anordnad drivanordning 15, t ex en elektrisk drivmotor, medelst vilken framdrivningsskruvarna 11 kan roteras i samma rotationsriktningar med varvtal varierande mellan 100 och 600 rpm.

Vid extruderanordningens 10 främre ände (vänstra änden på ritningen)'16 finns ett med manteln 12 förbundet munstyckshuvud 17 som vid sin främre ände har en vid 18 antydd spaltformig munstycksöppning genom vilken en banformig plastfolie 19 extruderas. Nerströms extruderanordningen 10 i anslutning till munstyckshuvudet 17 finns ett antal (3) rakt ovanför varandra anordnade kalandervalsar 20 mellan vilka den extruderade plastfolien 19 ledes för kalendrering till önskad folietjocklek, t ex 20-3000u m.

Säsom visas pà ritningen har den cylinderformiga manteln 12 ett antal (3) efter varandra i framdrivningsskruvarnas 11 framdrivningsriktning (frän höger till vänster på ritningen) anordnade inlopp 21,22,23 i förbindelse med det inre utrymmet i extruderanordningen 10 mellan framdrivningsskruvna 11 och mantelns 12 innerväggar. 10 15 20 25 30 35 503 007 4 Av dessa inlopp är det bakre inloppet 21 avsett för inmatning av polymer tex pulverformig propylenhomopolymer eller etylen/propylensampolymer med ett _ smältindex enligt ASTM av mellan 0,5 och 5 (230°C; 2,16 kg). Det mellanliggande inloppet 22 och det främre inloppet 23 är avsedda för inmatning av partikelformigt fyllmedel och andra för framställningsprocessen valda partikelformiga tillsatser, såsom stabilisatorer, pigment etc.

Det partikelformiga fyllmedlet, som skall användas vid förfarandet enligt uppfinningen, kan vara vilket som helst konventionellt fyllmedel, såsom krita, talk, glimmer etc. För ändamålet att framställa banformig plastfolie för förpackningsändamål är fyllmedlet företrädesvis finpartikulär krita med en kornstorlek av mellan 1-30um som tillföres genom inloppen 22 och 23i sådana mängder att fyllmedlet utgör 50-80% av den framställda plastfoliens vikt.

Av ritningen framgår vidare att den cylinderformiga manteln 12 har ett antal ytterligare efter varandra i framdrivningsskruvarnas 11 frammatningsriktning anordnade utlopp 24, 25 och 26 i förbindelse med det fria utrymmet mellan framdrivningsskruvarna 11 och mantelns 12 innerväggar, vilka utlopp är anordnade för utsläpp av luft och andra under framställningsprocessen bildade gaser för att undvika hämmande övertryck inuti extruderanordningen 10. Närmare bestämt, är det bakre av utloppen 24 anordnat i området mellan det bakre inloppet 21 och det mellanliggande inloppet 22. Det mellanliggande utloppet 25 är anordnat i området mellan det mellanliggande inloppet 22 och det främre inloppet 23, medan det främre utloppet 26 är anordnat i området framför det främre inloppet 23.

Den cylinderformiga manteln 12 har dessutom ett fjärde utlopp 27 i ett område nära munstyckshuvudet 17 för utsläpp av ytterligare luft och processgas innan den extruderbara plastmassan extruderas genom den spaltformiga munstycksöppningen vid 18.

Skruvaxlarna 13 har en tvärsnittsdiameter (D) utefter hela sin längd, bortsett från visa längdsektioner L1 - L7 inom vilka skruvaxlarna 13 har en reducerad tvärsnittsdiameter (d), varigenom förstorade fria utrymmen mellan skruvaxlarna 13 och mantelns 12 innerväggar bildas inom områdena för de nämnda längdsektionerna L1 - L7.

Respektive längdsektioner L1 - L7 är lokaliserade i anslutning till respektive inlopp 21-23 och utlopp 24-27 på sådant sätt att inloppet 21 sammanfaller med längdsektionen L1, utloppet 24 sammanfaller med längdsektionen L2, inloppet 22 sammanfaller med längdsektionen L3, utloppet 25 sammanfaller längdsektionen L4, inloppet 23 sammanfaller med längdsektionen L5, utloppet 26 sammanfaller med längdzonen L6 och utloppet 27 sammanfaller med längdsektionen L7.

Genom de förstorade fria utrymmena skapas således ett ökat utrymme för det inmatade materialet i extruderanordningen 10, varigenom tendensen till övertryck 10 15 20 25 30 35 5 'S03 007 reduceras inom dessa förstorade utrymmen samtidigt som inmatningen av material genom inloppen 21, 22 och 23 underlättas och risken för oönskat materialutsläpp genom utloppen 24, 25, 26 och 27 pá grund av inre övertryck reduceras eller elimineras.

Vid den ovan beskrivna extruderanordningen 10 skall framdrivningsskruvarna 11 ha en längd som kan variera frän 35xD till 50xD, där D betecknar skruvaxlarnas icke-reducerade diameter enligt definitionen ovan. En föredragen skruvlängd är 44xD.

Vid framställning av banformig plastfolie 19 med användning av den ovan beskrivna extruderanordningen 10 förfares pä följande sätt enligt en föredragen utföringsform av förfarandet enligt uppfinningen.

Med hjälp av drivanordningen 15 roteras de båda framdrivningsskruvarna 11 i inbördes samma rotationsriktningar med inbördes samma varvtal som kan variera inom området från 100 till 600 rpm. Polymer, t ex pulverformig propylen homopolymer eller etylen/propylensampolymer med ett smältíndex enligt ASTM av mellan 0,5 och 5 (230° C; 2,16 kg) inmatas i extruderanordningen 10 genom inloppet 20 och framdrives av de roterande framdrivningsskruvarna 11 genom det förträngda utrymmet mellan framdrivningsskruvarna 11 och mantelns 12 innerväggar i området mellan längdsektionerna L1 och L2 under begynnande plasticering genom framdrivningsskruvarnas mekaniska bearbetning eller komprimering av den pulverformiga polymeren.

Vid uloppet 23 mellan längdsektionerna L1 och L2 evakueras eller avluftas den komprimerade polymermassan, samtidigt som komprimeringen tillfälligt avbrytes på grund av det förstorade inre utrymmet inom utloppets 23 evakueringsomràde.

Från det förstorade inre evakueringsutrymmet framdrives den avluftade polymermassan genom den förträngda passagen mellan längdsektionerna L2 och L3 under ytterligare plasticering genom de samroterande framdrivningsskruvarnas 11 mekaniska påverkan på polymermassan.

Genom inloppet 21 inmatas finpartíkulärt fyllmedel, t ex krita, glimmer, talk etc med en kornstorlek av mellan 1 och 30 um tillsammans med andra valda finpártikulära tillsatser, såsom stabilisatorer, pigment etc, samtidigt som trycket inuti extruderanordningen 10 tillfälligt reduceras genom det förstorade inre utrymmet i området för inloppet 21.

Från det förstorade inloppsomrádet framdrives polymermassan och tillförda fyllmedels- och tillsatspartiklar genom den förträngda passagen mellan längdsektionerna L3 och L4 där fyllmedels- och tillsatspartiklarna blandas in i den plasticerade polymermassan genom framdrivningsskruvarnas 11 mekaniska bearbetning av polymermassan.

Vid utloppet 24 avluftas blandningen av plasticerad polymermassa och partiklar samtidigt som trycket inuti extruderanordningen 10 tillfälligt reduceras genom det 1Û 15 20 35 503 00.77 ' förstorade inre utrymmet i området för längdsektionen L4 för att undvika oönskat materialutsläpp genom utlopp 24 pä grund av inre övertryck. _ Från utloppsomràdet vid 24 framdrives den evakuerade massan av polymer och partiklar genom den förträngda passagen mellan längdsektionerna L4 och L5 där ytterligare inblandning av partiklarna i den plasticerade polymermassan äger rum.

Genom inloppet 22 tillföres ytterligare finpartikulärt fyllmedel, t ex krita, glimmer, talk etc med en kornstorlek mellan 1 och 30um, och andra valda finpartikulära tillsatser, sàsom stabilisatorer, pigment etc, samtidigt som trycket inuti extruderanordningen 10 tillfälligt reduceras genom det förstorade inre utrymmet pà grund av skruvaxlarnas reducerade diameter inom längdsektionen L5 för att underlätta den ytterligare inmatningen av partiklar.

Fràn inloppsomràdet vid 22 framdrives polymermassan och partiklarna genom den förträngda passagen mellan längdsektionerna L5 och L6 där det inmatade partikelformiga materialet inblandas i polymermassan genom framdrivningsskruvarnas 11 mekaniska bearbetning.

Vid utloppet 25 avluftas den plastiserade massan av polymer och partiklar, samtidigt som trycket inuti extruderanordningen 10 tillfälligt reduceras genom skruvaxlarnas reducerade diameter inom längdsektionen L6 för att undvika oönskat materialutsläpp genom utloppet 25 pà grund av inre övertryck.

Från utloppsomràdet vid 25 framdrives den avluftade plastiserade massan av polymer och partiklar genom den tränga passagen mellan längdsektionerna L6 och L7 där ytterligare inblandning av partiklar sker genom framdrivningsskruvarnas 11 mekaniska bearbetning av polymermassan.

Vid utlopp 26 avluftas den plastiserade massan av polymer och partiklar ytterligare en gång, samtidigt som trycket inuti extruderanordningen 10 tillfälligt reduceras genom skruvaxlarnas 13 reducerade kärndiameter inom området för längdsektionen L7 för att undvika oönskat materialutsläpp genom utloppet 26 pä grund av inre övertryck. ' Fran utloppsomràdet vid 26 framdrives den avluftade massan av polymer och partiklar genom den förträngda passagen mellan längdsektionen L7 och munstyckshuvudet 17 där slutlig inblandning av partiklar i polymermassan sker. Den sà homogena extruderbara polymermassan pressas in i munstyckshuvudet 17 och extruderas genom den spaltformiga öppningen 18 vid munstyckshuvudets 17 främre ände till bildande av en banformig plastfolie 19. Den extruderade banformiga plastfolien 19 ledes därefter först genom nypet mellan de bàda nedre kalendreringsvalsarna 20 och därefter genom nypet mellan de bada övre kalendreringsvalsarna 20 för kalendrering till önskad folietjocklek, som kan variera mellan 20um och 3000um beroende pä plastfoliens 19 användningsändamäl. 10 '505 Û07 Pa det ovan beskrivna sättet enligt uppfinningen är det möjligt att framställa banformig plastfolie med en sà hög produktionshastighet som ca 20 ton plastfolie/h. Pä sättet enligt uppfinningen, som genomförs i ett processteg med användning av endast en extruderanordning, uppnås dessutom förbättrade folieegenskaperi jämförelse med en plastfolie som framställes enligt den tidigare beskrivna kända tekniken med användning av tre separata extruderanordningar. Exempelvis är förlusten av stabilisatorer och polymer ringa vid förfarandet enligt uppfinningen ijämförelse med den kända tekniken, vilket är en avsevärd fördel i det fall den extruderade plastfolien skall användas som förpackningsmaterial för livsmedelsförpackningar, eftersom smakproblem (sk off-taste) därigenom reduceras väsentligt.

Det skall slutligen påpekas att uppfinningen naturligtvis inte är begränsad till enbart den ovan beskrivna utföringsformen som blott avser att belysa uppfinningen.

Således är modifikationer och ändringar möjliga utan att fràngà uppflnningstanken, såsom denna definieras av de efterföljande patentkraven.

Claims (13)

10 15 20 25 30 35 503 0.07 8 Patentkrav

1. Sätt att framställa en banformig plastfolie (19) för konvertering till förpackningsbehållare för livsmedel, vid vilket sätt granul- eller pulverformig polymer plasticeras genom mekanisk bearbetning i en extruderanordning av dubbelskruvtyp (10) med spaltformig munstycksöppning (18) och blandas med partikelformigt fyllmedel, varefter blandningen extruderas genom den spaltformiga munstycksöppningen (18), kännetecknat av, att den plasticerade granul- eller pulverformiga polymeren evakueras för bortdrivning av luft och processgaser under samtidigt avbrott i den mekaniska bearbetningen före blandningen med det partikelformiga fyllmedlet, och att extruderanordníngens såsom blandarorgan tjänande båda framdrivningsskruvar (11) roteras med samma varvtal i samma rotationsriktning.

2. Sätt enligt krav 1, kännetecknat av, att det partikelformiga fyllmedlet tillsammans med eventuella andra för plastfoliens framställning valda partikelformiga tillsatser, såsom stabilisatorer, pigment etc, tillsättes till den plasticerade och evakuerade polymermassan vid två eller flera skilda tillfällen och att polymermassan evakueras för bortdrivning av luft och andra gaser mellan respektive tillsättningstillfällen.

3. Sätt enligt krav 1 eller 2, kännetecknat av, att polymermassan evakueras åtminstone ytterligare en gång efter det sista tillsättningstillfället.

4. Sätt enligt något av föregående krav, kännetecknat av, att nämnda evakuering respektive evakueringar sker under tryckreducering av den plasticerade polymeren respektive den fyllmedelsinnehållande polymermassan.

5. Sätt enligt något av föregående krav, kännetecknat av, att även tillsättningen av det partikelformiga fyllmedlet och övriga tillsatser sker under tryckreducering av den plasticerade polymeren respektive den fyllmedelsinnehållande polymermassan.

6. Sätt enligt något av föregående krav, kännetecknat av, att den granulf eller pulverformiga polymeren utgöres av en propylenhomopolymer eller en etylen/propylensampolymer med ett smältindex enligt ASTM av mellan 0,5 och 5 (230°C; 2,16 kg).

7. Sätt enligt något av föregående krav, kännetecknat av, att det partikelformiga fyllmedlet tillsättes i en mängd av mellan 50 och 80% av polymerens vikt.

8. Sätt enligt något av föregående krav, kännetecknat av, att det partikelformiga fyllmedlet har en kornstorlek som varierar mellan 1 och 30um.

9. Sätt enligt något av föregående krav, kännetecknat av, att den extruderade banformiga plastfolien (19) kalandreras till en folietjocklek av mellan 20 och SOOOum. 10 15 20 25 9 505 007

10. Extruderanordning för framställning av banformig plastfolie (19) på sättet enligt något av kraven 1-9, kännetecknad av, att den innefattar en i huvudsak cylinderformig làngsträckt mantel (12) .med inlopp (21) för granul- eller pulverformig polymer och inlopp (22,23) för partikelformigt fyllmedel och andra partikelformiga tillsatser samt evakueringsutlopp (24,25,26,27) för bortdrivning av luft och andra förekommande processgaser, samt två centralt inuti manteln (12) anordnade framdrivningsskruvar (11) vilka är roterbara med samma varvtal i samma rotationsriktningar.

11. Extruderanordning enligt krav 10, kännetecknad av, att respektive skruvanordningar (11) innefattar en skruvaxel (13) med skruvformiga blad eller vingar vilka sträcker sig från skruvaxeln (13) och slutar på kort avstånd från mantelns (12) innerväggar och att skruvaxlarna (13) uppvisar längdsektioner (L1-L7) med reducerad tvärsnittsdiameter (d) i områdena för nämnda inlopp (21 ,22,23) och nämnda utlopp (24,25,26,27) till bildande av förstorade fria inre utrymmen inom nämnda inlopps- och utloppsområden.

12. Extruderanordning enligt krav 10 och 11, kännetecknad av, att skruvaxlarna (13) har en längd som kan variera frän 35xD till 50xD, där D betecknar skruvaxlarnas diameter i områden mellan de diameterreducerade längdsektionerna (L1-L7).

13. Extruderanordning enligt något av kraven 10-12, kännetecknad av, att evakueringsutloppet (24) är anordnat mellan inloppet (21) för den granul- eller pulverformiga polymeren och inloppen (22 och 23) för det partikelformiga fyllmedlet och nämnda tillsatser, att evakueringsutloppet (25) är anordnat mellan inloppen (22 och 23) för det partikelformiga fyllmedlet och nämnda tillsatser, och att evakueringsutloppet (26) är anordnat efter det sista inloppet (23) för det partikelformiga fyllmedlet och nämnda tillsatser, räknat i skruvanordningarnas (11) framdrivningsriktning mot ett vid extruderanordningens (10) främre ände (16) anordnat munstyckshuvud (17) som har en spaltformig munstycksöppning (18) genom vilken den fyllmedelsinnehållande pllymermassan är avsedd att extruderas till bildande av den banformiga plastfolien (19).