SK64593A3

SK64593A3 - Process for the continuos production of high modulus articles from high molecular weight plastics

Info

Publication number: SK64593A3
Application number: SK645-93A
Authority: SK
Inventors: Raymond T Woodhams; Kenneth R Tate
Original assignee: Raymond T Woodhams; Kenneth R Tate
Priority date: 1990-12-20
Filing date: 1991-10-08
Publication date: 1993-11-10
Also published as: HUT65784A; AU8658491A; CA2098503A1; WO1992011125A1; EP0564457A1; HU9301788D0; CZ121593A3; BR9107255A; US5399308A; US5234652A; FI932850A; GB9027699D0; FI932850A0; ZA9110084B

Description

Oblasť........techniky

Vynález sa týka spôsobu, umožňujúceho vytláčanie taveniny neobyča j ne ťažkých polyetylénov s veľmi vysokou molekulovou hmôt nosťou (VHMWPE) a ultra vysokou molekulovou hmotnosťou (UHMWPE) pri relatívne vysokých rýchlostiach vytláčania. Takéto extrudáty sú schopné vysokých deformačných pomerov, vedút cich k vysokej pevnosti a modulu konečného produktu. Predložený vynález sa tiež, týka úplného postupu, vrátane vyťahovania, alebo inej formy deformácie.

Doterajší.........stav........techniky

Potreba nahradiť bežné strojárske materiály viedla vedcov v odbore materiálov a inžinierov k hľadaniu nových materiálov, alebo spôsobu zvýšenia mechanických vlastností materiálov známych. Táto druhá možnosť je predmetom vynálezu.

Väzba uhlík-uhlík je najsilnejšia väzba.

ktorá je známa.

Pokiaľ by niekto chcel vyrobí ť materiály, obsahuj úce túto väzbu tak, že všetky väzby uhlík-uhlík by boli zoradené v rovnakom smere a r i á 1 s ve ľ m i vzájomne spolu tesne spojené, získal by sa matevysokým modulom a pevnosťou. Dôležitou otázkou je, ktorý materiál poskytuje možnosť byť spracovaný takým spôsobom, ktorý prináša výhody inherentnej sily väzby uhlík-uhlík.

Po dlhú dobu je odborníkom známe, že polyetylénová molekula pre svoju jednoduchú štruktúru a vysokú hustotu väzby uhlík-uhlík na jednotku plochy je materiál s jednou z najvyšších teoretických hodnôt ťahového modulu a pevnosti. Teoretický modul a pevnosť sú uvažované zodpovedajúco asi 300 GPa a 20 GPa. Toto je celkom zrejmé ak sa uváži,. že modul a pev nosť ocele je zodpovedajúco 200 GPa a 2 GPa. Treba vyriešiť taký spôsob výroby polyetylénu, pri ktorom sa získa materiál s hodnotami modulu a pevnosti čo najbližšie teoretickým.

Koncepčné dosiahnutie vysokého modulu a pružnosti zahrňuje nesp i r á 1 ovú molekulu a vyvolanie napätia zoradením väzieb uh1 í k-uh1 í k v reťazci. V praxi je toto veľmi obtiažne vďaka pri t o mno s t i rozvinutiu, inter- a intramo1eku1ových spojení, ktoré bránia ku ktorému môže molekula dospieť.

Existujú v podstate tri cesty pre prípravu orientovaných polyetylénových výrobkov. Sú to spôsoby v pevnej fáze, v roztoku, alebo tavenine. V každom zo spôsobov sú polyetylénové molekuly v iných morfologických stavoch pred orientáciou.

V procese v pevnej fáze dochádza k orientácii, keď je materiál pod teplotou tavenia, alebo v kryštalickom stave. Výrobné tlaky sú preto veľmi vysoké a následkom toho je proces relatívne pomalý. Naviac je obvykle proces d iskontinuá1ny. Preto je veľmi obmedzené využitie tohoto spôsobu orientácie vo výrobe. Proces však viacmenej poskytuje výrobky s relatívne vysokými hodnotami modulu a pevnosti, typické sú hodnoty 80 GPa a 1 GPa. Jedna z výhod procesu v pevnej fáze je schopnosť produkovať komplexné tvary vďaka dlhej relaxačnej dobe polyetylénov v pevnej fáze.

Pred nástupom polyetylénov o nízkej hustote spletenia, je jedným z obmedzenia 'spôsobu v pevnej fáze, že spletenia prítomné počas výroby polyetylénov sú prítomné i počas spracovania. Toto prináša výhodu nízkej hustoty spletenia, avšak polymér musí byť vyrábaný v pevnej fáze, pretože akákoľvek odchýlka nad teplotu taivenia rozrušuje morfológiu nízkeho spletenia.

Pri riešení výroby je stupeň spletenia znížený rozpustením molekúl polyetylénu vo vhodnom rozpúšťadle v takej koncentrácii, že jednotlivé, polyetylénové molekuly sú práve sotva v kontakte s ďalšími. V ďalšom stupni sa tento roztok spracuje, odstráni sa rozpúšťadlo a vyťahuje sa vzniknutý prekurzor na veľmi vysoké pomery vytiahnutia, čo je možné vďaka zníženej hustote spletenia. Tento spôsob je v podstate základom pre všetky tzv. gé1 ovo-spriadané /ge1-sp i n n ing/ spôsoby. Získavajú sa vlákna s veľmi vysokým modulom a pevnosťous typickými hodnotami 100 GPa a 3 GPa. Tento spôsob je však veľmi nákladný, pretože je nutné odstraňovať veľké množstvo rozpúšťadla. Ďalej je metóda obmedzená na produkciu výrobkov s minimálne jedným malým rozmerom ako sú vlákna, alebo pásky, čo je spôsobené obmedzením prenosu hmoty.

Zostávajúca cesta pre výrobu or je cez fázu taveniny. Táto ako metódy v pevnej fáze, ňu je, že z dôvodu nízkej

1ye ty 1 é nu vyv i nut á, rysom pre rov spojenej s krátkymi dobami re bežných polyetylénov vhodných pre vyvolaná orientácia prenesená do výrobkov s výraznými hodnotami spôsobu vo fáze taveniny láčania, ktorý umožní kontinuálne ných rýchlostiach výroby.

ientovaných výrobkov z po technika nie je tak dobre alebo v roztoku. Základným vodivosti polyrnétavenine molekúl tepelnej

1axác i e vytláčaní finálnej modulu nemôže byť tokom štruktúry za vzniku a pevnosti. Výhodou je možnosť použitia konvenčného vytpr i komerčvyrábať výrobky

V poslednej dobe bolo zistené, molekulovou hmotnosťou, vys okou tavení ny pri vzniku výrobkov typické hodnoty sú 80 že určité druhy majú schopnosť o relatívne vysokom po 1yetylénu byť ťahané module

GPa a 1 GPa. Zdrojom pevnosti, vysokých mechanických vlastností kaná vtedy, ak sú tieto druhy polyetylénu orientované vo fáze taveniny pri kritických teplotných podmienkach a rýchlosti deformácie.

je jedinečná morfológia zísZ publikácie známeho stavu techniky je významná EP prihláška 0115192 z 8. augusta 1984 , prihlasovateľom ktorého je Mitsui Petrochemical Industries, Ltd.

byť ťahané z taveniny za vzniku výrobkov o relatívne vysokom module a pevnosti, typické hodnoty sú 80 GPa a I GPa. Príčinou týchto vysokých mechanických vlastností je jedinečná morfológia získaná vtedy, akonáhle tieto druhy polyetylénu sú orientované vo fáze taveniny pri kritických teplotných podmienkach a rýchlosti deformácie.

Významným známym patentom je EP-A-0 190 878, publikovaná 13. augusta 1986 a nazvaná Extruded stretched filament of u 1tra~high-mo1 ecu 1ar-weight polyethylene and production method and apparatus thereof. Tento dokument popisuje spôsob výroby vysokomodu1ových výrobkov, ktoré zahrňujú stupne:

- pretlačenie HMW plastickej hmoty, ktorá je tesne pri alebo na svojej teplote tavenia, štrbinou, ktorej plocha prierezu sa zmenšuje v smere toku plastickej hmoty, čím vzniká extrudát,

- deformácia, alebo zmrštenie extrudátu, ktorý je udržovaný tesne pri alebo na svojej teplote tavenia, za vzniku orientovaného deformovaného extrudátu a

- rýchle ochladenie deformovaného extrudátu pre ochranu orientácie.

Z významných publikácií známeho stavu techniky patrí tiež európska patentová prihláška 0115192 z 8. augusta 1984, ktorej pri h 1 asovat eľ om je Mitsui P e t r ochemi c a J Industries, Ltd.

Ďalším zaujímavým patentom je US patent 3925525, vydaný 9. decembra 1975 LaNieve. Ďalším zaujímavým dokumentom je európska patentová prihláška 89201375.4 zo 6.decembra 1 1989, ktorým prihlasovateľom je Stamicarbon B.V.

,’d

P o ds t a t a........vyná 1 e z u

Vzhľadom k vyššie popísanému stavu je jedným objektom to hoto vynálezu zahrnutie týchto špeciálnych druhov polyetylénu do procesu za použitia záv i tovkového extr úde ru. .Ďa1 š í m objektom vynálezu je spôsob, ktorým sa bude produkovať extrudát o relatívne nízkej orientácii, vhodný pre následujúpci stupeň deformácie pri vysokých deformačných pomeroch.

Objektom z ďalšieho hľadiska vynálezu je použitie iných plastických hmôt v uvedenom procese, napríklad po 1ypropy1énu.

V súlade s tým, tento vynález poskytuje spôsob výroby vysokomodu1 ových výrobkov, ktorý zahrňuje stupne:

a/ pretlačenie plastickej hmoty s vysokou molekulovou hmotnosťou, ktorá má teplotu blízku svojej teplote tavenia, alebo svoju teplotu tavenia, štrbinou 34, ktorej plocha_; prierezu sa zmenšuje v smere toku plastickej hmoty za vzniku extrudátu .4.2, b/ lubrikácia plastickej hmoty pre získanie v podstate piestového toku materiálu uvedenou štrbinou 3.4, c/ deformovanie extrudátu .4.2 pri jeho udržiavaní v tesnej blízkosti alebo na jeho teplote tavenia, za vzniku orientovaného deformovaného extrudátu a d/ rýchle ochladenie deformovaného extrudátu pre zachovanie orientácie, vyznačujúci sa tým, že rýchlosť toku plastickej hmoty vzhľadom k tvaru štrbiny je upravená tak, že gradient rýchlosti predĺženia (EVG = Elongation Velocity Gradient) v akejkoľvek pozdĺžnej polohe v štrbine nepresahuje kritický EVG definovaný ako hodnota, pod ktorou extrudát obsahuje obmedzenú molekulovú orientáciu, čim vzniká extrudát s obmedzenou molekulovou orientáciou.

Ďalej tento vynález poskytuje spôsob, zahrňujúci stupne:

a/ pretlačenie plastickej hmoty s vysokou molekulovou hmotnos

ťou, ktorá	je tesne pri alebo na svojej teplote tavenia, štr-
b i no u 3 4,	ktorej plocha prierezu sa zmenšuje v smere toku
plastickej	hmoty, čím vzniká extrudát 42 a

b/ lubrikácia plastickej hmoty za vzniku v podstate piestového toku materiálu uvedenú štrbinou 3.4, vyznačujúci sa tým, že

- F5 a rýchlosť toku plastickej hmoty vzhľadom k tvaru štrbiny 34 je upravená tak, že gradient rýchlosti predlžovania (EVG) v akejkoľvek pozdĺžnej polohe v štrbine 34 nepresahuje kritický EVG definovaný ako hodnota, pod ktorou e x t r udá t 4 2. obsahuje obmedzenú molekulovú orientáciu, čím vzniká extrudát .4 2 s obmedzenou molekulovou orientáciou.

Popi s........obrázkov.......na........výkresoch

Jedno prevedenie zariadenia vhodného pre vykonanie tohto spôsobu je ilustrované na pripojených obrázkoch, v ktorých rovnaké čísla označujú rovnaké časti v rôznych pohľadoch a kde :

schémat i ckýrn znázornením hlavných zložiek zariadenia pre vykonanie spôsobu podľa vynálezu, je upraveného o br . 6 obr . 7 je prierez s ú metr i ou je graf d 1 ž e n i a je graf ko mo r o u z obr.

krivky získané /DSC/, vhodné pre diferenčnou skenovacou kal or i pochopenie tohoto vynálezu, predstavujúci výpočet gradientov rýchlosti prepre kónický profil, predĺženia do pretrhnutia v závislosti od teore t i c ké ho u h 1 a t r y s k y, predstavujúci predĺženie pri pretrhnutí od gra p r e d í ž e n i a , je graf dientu rýchlosti obr.9 je graf znázorňujúci pomer bobtnania od gradientu rýchlosti predĺženia.

obr.10 je graf, predstavujúci predĺženie pri pretrhnutí proti pomeru d ížka/priemer oblasti trysky, obr. 11, 12, 13 a 14 sú záznamy získané diferenčným skenovacím kalorimetrom (DSC), vhodné pre pochopenie tohoto vynálezu, obr.15 je graf, predstavujúci predĺženie pri pretrhnutí od pomeru d ížka/priemer v oblasti trysky pri použití 5° p o 1 o u h 1 u, obr.16 je graf predstavujúci predĺženie pri pretrhnutí od gradientu rýchlosti predĺženia pri použití niekoľkých t r y obr.17 s i e k, je tu schematické znázornenie pre predĺženia účel objasnenia gradien obr.18 je rýchlosti o s o vý rez pokusnou t ryskou a blokom oblasti trysky, i lustru júci jednu z možných konfigurácií štrbiny pre trysku.

Na obr. 1 je uvedený závitovkový extrúder obecne ako 10 a tento obsahuje hlavnú komoru .1.2, ktorá je v podstate valcová . V komore 12 je rotačná závitovka 1.4 obsahujúca špirálový závit 16. Nie je znázornené, že hĺbka závitu 16 sa môže zmenšoval:

smerom doprava a tak stláčať materiál.

Zariadenie 17 slúži' k otáčaniu závitovky 14 v smere, ktorý spôsobí, že závit pohybuje materiálom zľava do pr a va.

Zariadenie .17 typicky pozostáva z motora a reduktora rýchlosti. Násypka 1.8 s hrdlom 2O je spojená s medzerou medzi otočnou závitovkou 14 a vnútrom komory 12. Ďalej je tu zdroj 2.2 polyetylénu vo forme prášku, ktorý je zmiešavaný s vhodným lubrikantom známeho typu.

Číslo .2.6. označuje vyhrievací plášť, obklopujúci komoru 12 a upravený pre poskytnutie dostatočného tepla pre zaistenie toho, že zmes UHMWPE a prísada zostáva nad teplotou tavenia, ktorá je typicky asi 140^eC. Naopak, v závislosti na rýchlosti vytláčania a iných faktoroch procesu, je nutné komoru 12 chladiť za účelom odstránenia prebytočného tepla vyvolaného spracovaní m mater i á 1 u .

V smere k pravému (v smere toku) koncu komory 12 je umiestnená vytláčacia hlava 30, ktorá vo svojom výhodnom prevedení zahrňuje valcovú časť 3.2, kónickú časť 34 v smere od valcovej časti .3.2. a rúrkovitú časť 36 v smere kónickej časti 34, časť 36 je tiež označovaná ako oblasť trysky.

Vonkajší povrch vytláčacej hlavy 30 by mal byť relatívne hladký pre dosiahnutie dobrého toku UHMWPE.

Pre dosiahnutie toho, že závit pohybuje granulovanou zmesou z ľava rotačnej závitovky ...1..4 do prava pozdĺž komory .1.2.

je dostačujúce vytvorenie drážok 40 na vnútornou povrchu nádoby .1.2, ktoré sú ilustrované v časti na obr. 2. Úlohou drážok

4O je zvýšiť účinné trenie medzi zmesou zložiek a komorou .1.2, takže závit 16 rotačného šneku .1,4. môže uchopiť zmes a tlačiť ju k vytláčacej hlave 30. Alternatívne môžu byť drážky vytvorené na vložke umiestnenej v komore 12.

Pôsobením tepla a tlaku, ktorému je zmes podrobená sa práškový polyetylén a spracovávaná prísada v extrudáte spojí za vzniku taveninovej fázy . Toto vedie k jedinému prútu alebo extrudátu 42, vychádzajúcemu z rúrkovitej časti 3.6 výtlačnej hlavy 30. Po vytlačení môže prút 42. poprípade prechádzať stupňom tepelnej úpravy zabezpečovaným na obr. 1 blokom .4.3, po ktorom je prút 42 uchytený do štrbiny medzi dvoma valcami 4.4 s 4.6· Prút 42 potom prechádza k druhému páru válcov 48. a 5,0. Číslo 52 označuje ohrievacie jednotky upravené pre udržovanie teploty prútu nad alebotesne pri teplote tavenia (typicky asi

140° C). Dve sady stenčovacích valcov sa súhlasne a opačne otáčajú tak, že prút sa pohybuje väčšou rýchlosťou cez valce

48. ^a 50 otáčajúce sa v smeru než valce 44 a 4.6. otáčajúce sa v protismere. To vedie k napätiu, alebo predĺženiu prútu medzi obmedzujúcimi pármi, ktoré pozdĺžne orientujú jednotlivé polyetylénové reťazce.

Súčasne môžu byť vytvárané dva, alebo viac extrudátov v závi s 1ost i na konfigurácii výtlačnej hlavy 30.

Následne po predlžovacej fáze procesu predĺžený a stenčený prút prechádza štrbinou medzi ďalšími valcami

5..4. a .5..8., ktoré sa otáčajú rovnakou obvodovou rýchlosťou ako valce 48 a 50.

Chladiace zariadenie .6.0 obsahuje po s t r e ko va c i e chladiace trys ky 62, ktoré zabezpečujú vysokú rýchlosť chladenia, čo vedie k m i n i ma 1 i záci i relaxácie orientácie.

Podstatou vyššie uvedeného je spôsob orientovaných výrobkov s vysokým modulom kontinuálnej výroby a pevnosťou pomocou vytláčania taveninovej fázy UHMWPE a spracovávaných prísad v závitovkovom extrúdery, s nasledujúcim prípadným tepelným spracovaním (jeho dôvody sú ďalej uvedené v tomto popise).

s nasledujúcim vyťahovaním extrudátu (neobsahujúceho tavení novú fázu) v oblasti toku predĺženia pri kritických podmienkach teploty a rýchlosti deformácie. Typicky by vhodný polymér mal byť UHMWPE, ktorý má molekulovú hmotnosť medzi 500 000 a 5 000 000 a výhodne medzi 700 000 a 2 000 000. UHMWPE je v podstate lineárny homopo1ymér etylénu, alebo kopolymér etylénu, obsahu júci aspoň 95 % hmotnostných etylénu majúci hustotu od 0,85 do 1,0-g/cm³ merané podľa ASTM D 1505.

Behom sledovania tohoto vývoja, kde extrudát prechádza priamo do vyťahovacej fázy bez tepelného spracovania , sa objavujú ťažkosti v súvislosti s extrúziou vyťahovania vzorky taveniny. Na obr. 1 vyťahovania taveniny prebieha medzi párom valcov 44 a 4 6 a párom valcov 4 8 a .5.0. U extrudátu bolo zistené, že vykazuje veľmi vysokú pevnosť taveniny (čo zapríčiňuje zvlášť roztrhnutie vzorky) a neúspech pri relatívne nízkom pomere vyťaženia. Známa publikácia /Pennings A.J., a spol., Journal of Materials Science, 1988, vo 1 . 23, str. 3459—3466/ popisuje vplyv teploty zvlákňovania a zvlákňovacieho napätia na morfológiu a vlastnosti z gélu spriadaných vlákien polyetylénu. Autori usudzujú na väčší stupeň orientácie vo extrudátovom vlákne (pred ťahaním), slabšiu ťažnosť a následné mechanické vlastnosti finálneho vlákna.

Pre hodnotenie, kedy urč i t ý f e nomén vedie k nízkej ťažnos ti extrudátu, sa tento podrobí postupu vo fáze tepelného spra covania za predpokladu, že bola rozrušená orientácia vyvolaná vytláčacím procesom.' Výraz predpoklad je tu použitý preto, že techniky pre hodnotenie orientácie sú makroskopického charakteru. Presná zmena v hladine inter- a intramo1eku1ových prepojení, ktoré sú podstatné pre vyvolanie zmien v ťažnosti, nemôže byť hodnotená. Môžu detekované len makroskopické zmeny a uvádzané do vzťahu s mechanickými vlastnosťami.

Štandardným zariadením použitým pri výskume orientácie je diferenčný skenovací kalorimeter /DSC/. Toto zariadenie znázorňuje zmeny v mikroštruktúre meraním tepla uvoľneného /absorbovaného počas určitých morfologických prechodov. Obr.3 ,Ί

..'i predstavuje typickú DSC krivku uvedených ďalej v tomto popise, spôsobený tavením normálnej nájdenej v neorientovanom polyetylénu, spôsobený prechodom z or torombickej do

-'.‘i

ί^ί

.··, ι .·/!

’. ·*4

Ί

‘s vzorky pripravenej za Veľký hlavný p i k pri Jamelárnej kryštálovej Malý p i k p r hexagoná1 ne j podmi enok

6° C je štruktúry

152°C je kryštá1ovej štruktúry v polyetylénovej jednotke a je nájdená v orientovanom polyetylénu, ktorý je získaný počas tavenia. Obr.4 predstavuje DSC krivku pre rovnakú extrudovanú vzorku potom, čo bola tepelné spracovaná pri 200°C po 30 minút. Na obr. 4 zmizol pik pri 152° C, čo znamená zjavnú deštrukciu v orientácii. Ťažnosť taveniny tepelné spracovaných vzoriek bola zistená ako výrazne zlepšená. V súlade s tým, za určitých podmienok, je dôležité podrobiť extrudát tepelnému spracovaniu, ktoré spôsobí rozrušenie orientácie získanej v procese extrúzie. (Ako bude ďalej uvedené, môžu však určité podmienky spôsobu a konfigurácie trysky viesť k extrudátu obsahujúcemu minimálnu

I ο orientáciu, čo nie je vždy v stupni tepelného spracovania žia

v.' duce) .

1.

Obr.5 je DSC krivka orientovanej vzorky. Piky v tejto krivke zodpovedajú štruktúre vytvorenej v tavenine kryštalizujúceho polyetylénu (Z. Bashir a A. Keller, Journal of Co11 o i d and Polymér Science, zv. 267, č. 2, str. 116-124, 1989). Nižšie tavné piky pri 127° C, až 134° C sú vyvolané tavením lamerálnych komponentov. Vyššie piky pri 140° C a vyššie (malé rameno pri asi 153° C) sú výsledkom tavenia materiálu s predĺženým reťazcom.

Nasledujúce parametre a hodnotenia popisujú jedno úspešné prevedenie vytláčacej časti tohto postupu, t.j. časti, ktorá produkuje extrudát označený ako 42. na obr.l.

1. Extrúder: C.W.Brabender Model 2503 3/4 priemer (19,05 mm), L/D 25:1, drážkovaná komora (1/8 hĺbka - 3,18 mm, 1/8 šírka - 3,18 mm drážok),

2. závit: 3/4 (19,05 mm) priemer, L/D 25:1, kompresný pomer 1,7:1, pre Hoechst prevedenie pre HMWPE,

3. materiál: Mitsui Pe t r o chem i ca 1 s Ltd, Hizex 145 M UHMWPE prášok, Mw = 1 000 000,

4. pomocné prostriedky: Allied Chemical Corporation, Acuf1 o w™ ·

5. miešanie: 97,5 percent Hizex 145 M, 2,5 percent Acuflow (hmôt.) sa mieša vo vysokorýchlostňom mixéri Gelimat pri 100° C po 3 min.,

6. tryská: kónická, 20° celkový uhol, 0,089 priemer otvoru (0,226 mm), L/D je 33,

7. podmienky: násypka chladená vodovodnou vodou, zóna 1 =

135°C, zóna 2 = 190°C, zóna 3 = 200° C, adaptér trysky - 170 °C, tryská = I6O°C, oblasť otvoru ~ 138°C, 4 ot/min.,

8. výstup: rýchlosť toku = 4,8 g/min, tlak v tryske = 3660 Pa, teplota taveniny - 154°C,

9. extr udá t: hladký.

Vyťahovanie taveniny vzorky extrudátu získaného za uvedených podmienok je charakterizované nasledovne:

1. materiál: vzorka extrudátu z uvedeného príkladu vytláčania,

2. tepelné spracovanie: vzorka sa zahrieva na 200°C po 30 min,

3. teplota vyťahovania taveniny: 148°C,

4. spôsob vyťahovania: manuálne medzi kliešťami,

5. dĺžka kalibru: 2c m,

6. počiatočná deformačná rýchlosť: 2 s¹ (odhad)

7. pomer vyťahovania (Ao/Af): 30,

8. chladenie: orientovaná vzorka ihneď ponorená do vody, keď je pod napätím,

9. pevnosť v ťahu: 550 MPa,

10. ťažný modul: 30 .GPa,

11. podmienky testu modulu: 10 cm dĺžka kalibru, 2,54 cm/min rýchlosť krížovej hlavy, modul meraný pri 0,1 X odchýlke deformácie.

Pokusy vykonávané podľa vyššie uvedených podmienok boli stanovené tak, že polyetylény o vysokej molekulovej hmotnosti, ak sú tavné extrudovate ľné bežnými vytláčacími tryskami, majú sklon vytvárať orientovanú štruktúru v polymére, ktorá zamedzuje veľkým rýchlostiam vyťahovania (väčším než 10) a výsledkom je zníženie mechanických vlastností ako je pevnosť a modul .

Pokusy so špeciálne tvarovanými tryskami preukázali, že dôležitým parametrom procesu je predlžovania (Elongation Velocity byť zaistený za účelom vytláčania (t.j. schopné byť vyťahovaniu vo kritický gradient rýchlosti Grád i en t - EVG), ktorý musí ťažných VHMWPE, alebo UHMWPE veľmi veľkých pomeroch vyťahovania nad 10). Bolo stanovené, že ak kombinácia tvaru trysky a prestupnej rýchlosti vedie ku gradientu rýchlosti predlžovania, ktorá je nižšia než kritický gradient rýchlosti predĺžo- 12 vania, je možné produkovať extrudáty, schopné byť nasledovne vyťahované vo vysokých pomeroch vyťahovania. Naopak, ak tvar trysky a zodpovedajúca postupná rýchlosť vedú k EVG, ktorý presahuje kritický gradient rýchlosti predlžovania, získava sa nežiadúca štruktúra počas vytláčania (t.j. orientovaná štruk túra) a extrudát bude málo schopný spevnenia behom deformácie.

S ohľadom na obr.17, bude presné vyjadrenie gradientu rýchlosti predlžovania (EVG) vyjadrené pomocou jednoduchého príkladu. Na obr.17 je označený kónický tvarovaný priechod štrbinou 80 pre predstavenie si dvoch tesne spojených transverzných rovín označených PI a P2, ktoré sú oddelené malou vzdialenosťou a. V P2 je rádius priechodu R.2 a v PI je R.1 . V P2 je rýchlosť V2 . V tejto konfigurácii bude rýchlosť nepriamo úmerná ploche prierezu (piestový tok). V PI je tak možnosť rýchlosť VI zapísať

Toto je založené na nekompresi b i 1nom piestovom toku, kde

Q (objemová toková rýchlosť) = V1A1 - V2A2

Pretože R2 = R.i + a tan a, je možné V1 zapísať ako

Vi

L + a tan ( R.1 )²

R1 a tan a + (a tan a)² (R1)² pri vyjadrení V2 v zátvorkách a derivácii dV d da da

V2 + (V?)2a tan a (V2)a²(tan a)²

........................................................................ + ....................................................................................

R.1 ( R1) ² (V2)2 tan a (V2)2a(tan a)²

O + ...................................................................i.....................................................................................

R.1 (R.i)²

Ak sa a -> O je tretí výraz zanedbateľný a d V ( V 2 ) 2 tan a d aR.1

Tak v prípade kónického priechodu môže byt gradient rýchlosti predlžovania vyjadrený ako d V 2 V tan a

............ — ............................................... s~ daR kde a je polovičný uhol kónickej konfigurácie, R. je rádius

v transverznej rovine, kde	je	EVG	počítaný a	V je okamžitá
rýchlosť piestového toku tiež	v	r o v i	ne .
Pretože obr. 17 predstavu	j e	po 1	ovičný uhol	45° kvôli jas-

nosti bude použitý realistickejší príklad k ó n u s u s 5“ polovičným uhlom (tan a = 0,0875). EVG bude pri rádiuse 2 mm, ak je rýchlost 22,9 m/s, približne (2) (22,9) tan 5° ~

................................................................................................... = 2 s ¹

Ďalšie hodnotenia ukázali, že dĺžka oblasti trysky je dôležitým faktorom uvažovaným vo vy11áčací ch trubiciach tvarovaných pre výrobu pružných extrudátov.

Ak je oblasť trysky príliš krátka, potom extrudát môže vykazovať mierne fraktúry taveniny a špatnú reguláciu rozmerov (napr. povrchové trhliny). Tieto povrchové trhliny obmedzujú schopnosť extrudátu byt vyťahovaný. Ak je oblasť trysky ná určitá štruktúra vzniknutá v a opäť sa takto zníži kapacita oblasť trysky pokiaľ ide o jej každý vytláčaný polymér.

príliš dlhá, môže byť zachovaoblasti konverzie (orientácie) pre vyťahovanie. Je nutné, aby dĺžku bola optimalizovaná pre

Priebežné tepelné spracovanie extrudátu bezprostredne po výstupe z trysky bolo obecne zistené ako účinné pri odstránení nežiaducej štruktúry z trysky preukázalo a WHMWPE extrudátov, extrudátu. Tepelné spracovanie po výstupe schopnosť produkovať pružné VHMWPE spojené s vhodne tvarovanou subkriudržuje grád i e nt rýchlosti predlžohodnotou a čiastočne odstraňuje koncentráveľkú ak je ktorá tickou EVG tryskou, van i a pod kritickou ciu napätia v extrudáte voľbou dĺžky v oblasti trysky.

Za určitých špeciálnych podmienok, predovšetkým týkajúcich sa pomeru d í žky/pri emer v oblasti trysky, je možné odstrániť stupeň tepelného spracovania a dosiahnuť ešte schopnosti vysokých vyťahovacích pomerov.

Súhrn parametrov testu

Hub i ce pre test

Pre tieto pokusy bol kóni-cylindrických trysiek. né v tabuľke 1.

o skonštruovaných z hliníka šesť

Parametre týchto trysiek sú uvede

Tabuľka 1 parametre vytláčacej trysky pre test polovičné uhly trysky (°) pomery dĺžka L, D otvoru trysky vnútorný priemer otvoru trysky (mm) extrúzny pomer

5, 1 O, 15,23, 45,90 pribi i ž ne

3,26 až 4 0

1,17 až

72, 39,

Ι 9, 9,2

Po 1ymé r na živica

VHMWPE a UHMWPE živice boli skúšané na vyťahované na veľkú pevnosť a vysoký modul.

ich schopnosti byť Z týchto živíc bοHoechst

GUR.4 12 a

H i sex MI L 14 500 zistené ako zvlášť vhodné pre tavné vytláčanie a deformáciu po vytláčaní .

Lubr i kanty g

g 'P·

VHMWPE s viskozity,

Cox-Merz (3) tie trením než pevnosť

UHMWPE ako hodnotené bo 1 ako vyššie uvedené v oblasti

S viskozitami majú veľmi

2000000 pravidla.

o steny (akonáhle sa taveniny a objavujú sa v tejto oblasti je neobjavuje šmyk) určité fraktúry mnoho tavení n a pä vyš š í

Vytláčanie bez mazania bolo experimentálne zistené ako nepraktické z uvedených dôvodov. Bolo zistené, že je žiadúce vonkajšie mazanie pre hladký tok polymérov a vizuálne dobré extrudáty polymérov.

Vonkajšie mazanie taveniny polymérov bolo vykonávané dvomi spôsobmi. Prvá metóda zahrňuje vstrekovanie kvapalného lubrikantu na povrch prúdu taveniny pred vstupom do vytláčacej trysky. Druhá metóda vyžaduje zmiešanie komerčného lubrikantu Acuflow™ s polymérom pred vytláčaním. Obe techniky znižujú tlak a umožňujú vytláčanie VHMWPE a UHMWPE živice.

Vstrekovanie kvapalných lubrikantov a vytláčanie

Bol skonštruovaný lubrikačný injekčný prstenec a umiestnený do vytláčacej linky práve pred tryskou. Boli použité rôzne lubrikanty pri prietokových rýchlostiach 0-80 m/h pre hladký tok taveniny polyméru do trysky. Vstrekovanými lubrikantmi boli e t y 1 éng1yko1, glycerín a silikónové oleje.

Všetky tieto lubrikanty znižujú tlak požadovaný pre vytláčanie. U prchavejších lubrikantov bolo pozorované vystrekovanie a vyfukovanie pary.

Suché miešanie polymérnej vytláčaním.

Lubrikant Acuflow bol centrácia lubrikantu bola obecne 2,5 % hmôt. Acuflow, živice a lubrikantu Acuflow pred za sucha zmiešaný s nižšia než 7,5 X mixéri

Ge1 i ma t s ž i vi cami . Konhmôt. Acuflow, vysokou i ntenžitou, naplnením 225 až 275 v oblasti 95 až 105° C po asi g zmes

Teplota miešania bola minúty. Vytláčanie živíc spracovaných s Acuflowom obecne vedie dátom. Pružnosť extrudátov produkovaných k dobrým, hladkým extru tryskami s bežným vysokým uhlom bola obmedzená na predĺženie obecne menšej než tryskami poskytuje

100 percent. Vytláčanie po 1 okri t i c kým i EVG extrudáty, ktoré boli ťahané za studená na 300 až 1000 per cent, alebo i vyššie.

Profil rýchlosti polymérov v oblasti trysky a plytkej trysky.

( FEM prvku

Poklesy tlaku predpovedané metódou konečného element method) s predpokladom žiadneho boli zistené ako najmenej o rád vyššie než a na stenách, t e né pri pokuse .

tlaky môže byť použitý pre predpoveď vlastnej rýchlosti na styku 1ubrikant-po1ymér. Metóda pre predpoveď vlastnej nej rýchlosti zahrňuje výpočet tlakových poklesov pre niektoré.₍fiktívne medzné podmienky

FEM klzné rýchlosti.

chýlke medzných podmienok daný FEM a experimentálna FEM bola nájdená rýchlosť toku klznej rýchlosti,

Pri pokusoch a od môže byť predpove s t rata tlaku. Vo u steny všetkých prípadoch v 0,2 % priemernej rýchlosti.

t r ys ke a

Typ toku v plytkej vytláčacej je v podstate piestový tok založený na FEM dôkaze .

Výpočet gradientov rýchlosti predlžovania

Gradient rýchlosti predlžovania môže byt vypočítaný z rozmerov trysky a objemovej prietokovej rýchlosti za podmienok dobrého mazania a piestového toku. Obr. 6 predstavuje gradient rýchlosti predlžovania vložený na taveninu polyméru, keď táto prechádza kóni-cy1 indrickou tryskou s polovičným uhlom 5°.

Vplyv gradientu rýchlosti predlžovania na predlžovanie.

Gradient rýchlosti predlžovania v tavenine je primárne stanovený objemovou rýchlosťou toku a lokálnym uhlom trysky.

Obr. 7 predstavuje vplyv polovičného uhlu vytláčacej trysky na percento predĺženia počas vyťahovania za studená. Je zrejmé, že neobvykle malé uhly trysky vedú k vysokému predĺženiu (t.j. extrémnej pružnosti) extrudátu.

Obr. 8 predstavuje údaje znázornené z obr. 7 v hodnotách gradientu rýchlosti predĺženia vloženého na VHMWPE taveninu. Je zrejmé, že gradient rýchlosti predlžovania má silný vplyv na maximálne predĺženie pri pretrhnutí Hizex MI L145M extrudátu. Pri gradiente rýchlosti predlžovania medzi asi 1,3 s”¹a asi 2,6 s^-1 je výrazné zvýšenie v predĺžení extrudátu do pretrhnúť i a.

Vplyv gradientu rýchlosti predlžovania na bobtnanie extrudátu

Obr. 9 predstavuje vplyv gradientu rýchlosti predlžovania na pomer bobtnania extrudátu. Väčšie pomery bobtnania indikujú väčšie množstvo relaxácie polymérov po vytlačení z trysky. Zníženie gradientu rýchlosti, predlžovania zväčší bobtnanie pri gradientoch rýchlosti nižších než asi 4 s“¹.

Vplyv gradientu rýchlosti predlžovania na DSC vlastnosti.

Obr. 11 uvádza záznam diferenčného skenovacieho kalorimetru pre teplotné rozmedzie 20 - 180° C. Krivka je hodnotená ako hladká so základnou endoterrnou pri 136,6° C. Hodnotenie krivky v teplotnom rozmedzí 144-160° C, obr. 12, neukazuje žiadnu prítomnosť sekundárnej endotermy. Ako bolo zistené, táto vzorka bola veľmi pružná a schopná vyťahovania pri teplote miestnosti až na medzu zariadenia pre skúšku ťahom (približne 740 % predĺženia) bez pretrhnutia.

Rozdielny obrázok je uvedený na obr.13. V teplotnej oblasti 152° C je detekovaná malá endoterma, indikujúca reťaz predlžovacieho mikrovláknitého materiálu. Obr.14 ukazuje hlbší pohľad na oblasť 144 - 160° C. Na tomto obr.14 je nesporne uvedená sekundárna endoterma. Je zrejmé, že malé množstvo reťazca predlžujúceho materiálu je prítomné. Prítomnosť materiálu predlžujúceho reťazec výrazne znižuje konečné predĺženie extrudátu a predĺženie tejto vzorky bolo len 90,5 ± 23,3 %.

Vplyv dĺžky oblasti trysky a pripojeného tepelného spracovania na predĺženie

Vplyv dĺžky oblasti trysky a pripojeného tepelného spracovania na výstup polyméru z trysky je uvedený na obr. 10. Oblasť trysky sa menila v pomere L/D od asi 6 do 44, pričom priemer výstupu trysky je fixovaný na 3,26 mm. Aj bez tepelného spracovania bolo predĺženie pri pretrhnutí väčšie pre L/D pomer približne 16 až 35. Predpokladá sa, že L/D pomery tak nízke ako 10, by mali produkovať veľké predĺženie pri pretrhnutí bez potreby tepelného spracovania.

Graf na obr.10 tiež ukazuje (hore vľavo) vplyv pripojeného tepelného spracovania na percentá predĺženia pri pretrhnutí. Špecificky hodnotenie obr.10 ukazuje, že pripojené tepelné spracovanie v podstate zvyšuje predĺženie pri pretrhnutí pre vzorky pripravené s tryskou o polovičnom uhle 5° a L/D 6. Ak sa tepelné spracovanie vykoná ihneď ako extrudát opustí trysku, zlepší sa predĺženie pri pretrhnutí z 240 % na 740 %. Pripojené tepelné spracovanie je veľmi účinnou technikou pre zvýšenie konečných predĺžení VHMWPE a UHMWPE extrudátov.

•‘A.

Špecifický tvar trysky.

V;

počítačové simulácie za účelom udržaní (EVG) na malých hodnotách v oblasti 1 uhly musia byť malé a prechod musí byť by hyperbolická tryská mala poskytnúť a ne5 s¹ ve ľ m i

Bo 1 i vyko na n é pínacej rýchlosti a menších, tokové postupný. Ideálne a konštantnú napínaciu rýchlosť, avšak je obtiažne takú trysku vyrobiť. Dobré priblíženie sa k hyperbolickej tryske môže byť dosiahnuté použitím štyroch skosených uhlov, ako ilustruje obr. 18. Tryská uvedená na obr. 18 je tvarovaná pre extrudátový výstup v rozmedzí 20-50 kg/h pre výrobu 0,125 (0,3175 cm) krát 7,62 cm (3) pásky. Sú tu štyri skosené uhly (polovičné uhly) 2 0°, 6-1/2°, 2-1/2° a O°45'. Počítačová simulácia pri prietokovej rýchlosti 50 kg/h poskytuje maximálnu napínaciu rýchlosť 0,82 s“¹, ktorá je asi polovicou vybranej l,5 s”¹. Pri nižších hodnotách rýchlosti toku bude napínacia rýchlosť samozrejme nižšia.

Na obr. 18 je zobrazená tryská 90, ktorá je upravená pre upevňovacím zariadením .94 obvidieť, tryská 90 bola upravená upevnenie k bežnému extrúderu vyklým spôsobom.

Ako je možné

f'^;·: d pre poskytnúť i e š t r b i n y 9.6, v ktorej sa prierezová sekcia í'A

doprava. Špecifickejší majúcu celkový uhol , _Ui uuu kónickú časť 1.00, majúcu u kónickú časť 1 02., kónickú časť .104, majúcu zmenšuje smerom prvú

0° O' časť 98, druhú e, štrbina 96 obsahuje 40°O’, polovičný uhol polovičný uhol 6-1/2°, majúcu polovičný uhol 2-1/2° a štvrtú polovičný uhol O°45'.

tretí

Ďalej obr. 18 ukazuje blok 108 oblasť trysky, ktorý je upravený pre upevnenie k pravému koncu trysky 9O vhodným upevňo20 vacírn zariadením 110.

byť testované

Tým, že časť 108 je odstrániteľná, mohli trysky, majúce rôzne L/D pomery.

I keď bol tento vynález popísaný pri použití j e d no s t upfiobude odborníkom zrejmé, že vyťahovanie extrudátu vo viacej stupňoch by mohlo byť výhodné využitím rôznych deformačných rýchlostí a rôznych teplotných režimov pre rôzne vého procesu, stupne.

Ďalej môže byť vhodné vyťahovať extrudát v oddelenom pro cese, ktorý nie je pokračovaním vytláčania.

Ďalšie experimentálne výsledky

Vyťahovanie VHMW polyetylénových extrudátov za, tepla

Bola vykonaná skúšobná rada vytláčania s Hizexom MIL145M (obsahujúcim 2,5 % Acuflow) za účelom stanovenia optimálnych pracovných podmienok extrúderu pre výrobu UHMW polyetylénovvých extrudátov, majúcich extrémne ťažnosti pri teplotách blízkych teplote tavenia. UHMW polyetylén bol vytlačený pri 155° C tryskou s konštantným gradientom rýchlosti (hyperbolický tvar) pri vytláčacom pomere 5/1. Rýchlostný gradient za týchto podmienok bol menší než 0,4 s“¹. Výsledné hladké valcovité extrudáty mali približne v priemere 4,5 mm.

Výtlakový prút bol narezaný na dĺžku približne jeden meter a umiestnený horizontálne dovnútra piecky a koncom, prechádzajúcim na každej strane piecky malými otvormi tak, že jeden koniec môže byť pevne pripojený k stacionárnemu povrchu a druhý voľný koniec zachytený do pásu zariadenia Killion Belt Puller tak, že stredná sekcia môže byť jednotne zahrievaná na konštantnú teplotu, ak je umiestnená v stacionárnej polohe. Testovaná sekcia vnútri piecky bola zahrievaná pre rovnováhu po 20 minút na 135“ C pred vyťahovaním uvedeným zariadením. Dĺžka zahrievania sekcie prútu bola O,l5 m. Vyťahovanie začalo akti váciou vyťahovača, rýchlosťou vyťahovania 0,3 rn/min až 2,1 m/min. V niektorých pokusoch bola rýchlosť vyťahovania znovu upravená počas vyťahovacieho pokusu za účelom zníženia rýchost i vyťahovan i a.

V sérii testov· pri konštantnej rýchlosti sa pomery vyťahovania menia od 35 pri rýchlosti 2,4 m/min do pomeru vyťahovania 235 pri nižšej rýchlosti vyťahovania 0,3 m/min. Každú vzorku možno plynulé vyťahovať až do zistenia pretrhnutia. Čas do pretrhnutia pri najvyššej rýchlosti vyťahovan i a bol 30 s, zatiaľ čo čas do pretrhnutia pri najnižšej rýchlosti vyťahovania bol 380 s.

Tieto pokusy ilustrujú veľmi vysokú pružnosť, ktorú možno dosiahnuť s UHMWPE extrudátmi, ak sa vytláčajú pri subkritických predlžovacích rýchlostiach. Takéto extrudáty môžu byť za tepla ťahané na pomery väčšie než 200 v závislosti na rýchlosti deformácie a teplote. Takéto veľké pomery vytiahnutia nie sú uvádzané v literatúre a sú dôležitým predpokladom pre ultravyťahovani e polyetylénu na veľmi vysoký modul.

Vyt 1 áč a n i e-ť a ha n i e UHMWPE

Niektoré UHMWPE živice boli vytláčané vané z trysky s konštatným rýchlostným gr v tryske medzi 4 200 a 21 000 kPa. Kryštalický mm priemer prútu) bol vyťahovaný z trysky pri nia Killion Be1 t Puller. Všetky živice obsahovali kantu ( Acuf 1 ow) . Polyetylénová živica a poprípade vyťahoa d i e n t e m pri tlakoch extrudát (4,5 použití z a r i a d e 2,5% 1 u b r i vnútorná v i s k o z i ta rýchlosť toku 0,23 N/mm²0,36 N/mm²

Himont LFOO459

Himont HB312CM

DSM Stamylan UH210

DSM Stamylan UH41 O mol. hmot nosť ( rng/mo 1 ) 5,25-5,75 2,0 - 3,2

1,7

2,5

Vyššie uvedené UHMW polyetylény boli extrudované tryskou s konštantným rýchlostným gradientom (hyperbolický tvar) s extrúznym pomerom 5/1 pri rýchlosti závitu medzi 1 a 8 ot. min^-1. Teplota komory bola 200° C a teplota trysky medzi 120 a 150° C. Za týchto podmienok bol rýchlostný gradient menší než 0,05 - 0,4 s^-1 v závislosti na ot.min^-1 extrudátu. Kryštalický extrudát bol ťahaný z trysky zariadením Killian Belt Puller. Rýchlosť vyťahovania k rýchlosti extrudátu je tu definovaná ako pomer rýchlosti vyťahovača k rýchlosti voľného vytláčania (bez tenzie). Rýchlosť vyťahovania k rýchlosti vytláčania sa menila od l (O tenze) do 2. Pokles vyťahovania (redukcia priemeru) výtlakového prútu medzi tryskou a vyťahovacom bol typicky väčší než 1 a menší než 1,03 t.j. aktuálna redukcia bola takmer nula.

2a použitia Himont LFOO459, dáty pri teplotách trysky medzi za minútu sa menili od 1 boli produkované hladké extrur* r“ o

45 a 1

C. Otáčky extrúderu do n“¹

Maxi mum extráznej rýchlosti bolo 25,6 m/h pri vy ť a ho va n í na vy11 á č a c í pomer 1,2 až 2,0. Ako DSM i tné extrudáty má 1 ne podmi enky

UH210, tak pri teplotách extrudátu boli hladké, vysoko kva125 a 155° C. Opt i UH410 produkujú trysky medzi rýchlosti ťahania v pomere min*·¹. Maximálna vytláčapr i k vytláčaniu rýchlosti 2,0 pri cia rýchlosť bola 25,6 m/h. Výtlaky bé a neprodukujú bezpečné extrudáty z Himont HB312CM boli hru za týchto podmienok. Určité aditíva do týchto jednotlivých živíc (ako stearan vápenatý) môžu byť v týchto podmienkach vhodné.

Molekulárny vyťahovací pomer extrudátov (z testov zmršte

3,9 a 5,2 tí t r ys ky s teplotách trysky l2 5

3, 3° C

- 2 10 v závislosti na vytláčacích podmienpomerom extrúznej plochy 5. Výtlaky a ž l 3 5 ° C boli relatívne n i a) bol medzi kach pri použi vytvorené pr i priesvitné s tavným prechodom nosti pri pretrhnutí bola 140 tylén v závislosti na teplote fikuje 40 MPa pre pevnosť pri nad normálom. Hodnota pev pre orientovaný polyetrysky extrúdera (výrobca špecipretrhnutí pre tento materiál).

MPa

Zodpovedajúci Youngov model poskytol hodnoty 1,24 - 2,0 GPa.

Je zrejmé, že plocha pomeru trysky riadi pomer molekulárnych vyťahovaní na veľký stupeň a tiež riadi výsledné mechanické vlastnosti extrudátu s tým, že veľký pomer plochy trysk produkuje zodpovedajúce väčšie pomery vyťahovania a zvyšuje mechanické vlastnosti.

Jedno prevedenie tohoto vynálezu bolo ilustrované v spojení s obrázkami a uvedeným popisom. Je ale zrejmé, že odborník môže urobiť zmeny a modi f ikáci u. bez toho, aby narušil podstatu vynálezu danú pripojenými nárokmi.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

Dodatočné zmeny n á r. I. -21.

1. Spôsob výroby vysokomodu1 árnych výrobkov, zahrňujúcich stupne:

a/ pretlačenie materiálu, ktorým je plastická hmota s vysokomolekulovou hmotnosťou, majúca teplotu veľmi blízku alebo rovnú svojej teplote tavenia, štrbinou (34), ktorej plocha prierezu sa zmenšuje v smere toku plastickej hmoty, čím sa získa extrudát (42), b/ lubrikácia materiálu, ktorým je plastická hmota za získania v podstate piestového toku materiálu uvedenou štrbinou (34), c/ deformácia extrudátu (42), ktorý je udržovaný tesne pri alebo na svojej teplote tavenia, za vzniku orientovaného, deformovaného extrudátu a d/ rýchle ochladenie deformovaného extrudátu pre ochranu orientácie, vyznačujúci m, že rýchlosť toku plastickej hmoty vzhľadom k tvaru štrbiny dient rýchlosti predlžovania (EVG) v je upravená tak, akej koľ ve k že grapozdĺžnej polohe v štrbine nepresahuje kritický EVG definovaný ako hodnota, pri ktorej extrudát obsahuje obmedzenú molekulovú orientáciu, čím vzniká extrudát. s obmedzenou molekulovou orientáciou.
2. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že uvedená štrbina (34) je na konci v smere toku spojená s oblasťou trysky (36), majúcou pomer d í žka/pri emer medzi asi 10 a as i 35.
3. Spôsob podľa nároku 1 alebo nároku 2, vyznačujúc i sa t ý m, že extrudát (42) prechádza stupňom tepelného spracovania pred tým, než je deformovaný a stupeň tepelné spracovania má teplotu veľmi blízku teplote tavenia materiálu.
4. Spôsob podľa nároku 1 alebo nároku 2, vyznačujúc i sa t ý m, že EVG v akejkoľvek pozdĺžnej polohe v štrbine nepresahuje asi 2,6 s¹.
5. Spôsob podľa nároku j

sa tým, že plastickou hmotou je polye tyle n s priemernou molekulovou hmotnosťou ležiacou medzi asi 5 00 000 a asi

500 000 a v ktorom kritický EVG je v podstate 1,6 s~¹.
6. Spôsob podľa nároku l alebo nároku 2, vyznačujúc i sa t ý m, že plastickou hmotou je polyetylén s priemernou molekulovou hmotnosťou medzi asi 750 000 a asi l 000 000 a kde stupeň b/ je vykonávaný za prídavku medzi asi 2,5 % a 7,5 %

Acuflowu (Trade Mark) ako lubrikantu k polyetylénu pred tým, ako je tento pretlačovaný uvedenou štrbinou.
7. Spôsob podľa nároku l alebo nároku 2, vyznačujúc i sa t ý m, že uvedená štrbina je umiestnená v tryske (30) a obsahuje sériu kónických častí, ktorých uhol skosenia sa znižuje v smere toku plastickej hmoty.
8. Spôsob podľa nároku l sa tým, že extrudát (42) svojho predĺžení alebo nároku 2, v y z n deformovaný vyťahovaním smere
9. Spôsob podľa že uvedená štrbi nároku 5, z n a č u j ú c i tým, ťou trysky (36) na je v smere majúcou svojho konca v spojení pomer d ížka/priemer medzi asi l O a asi 35.

nároku 5, prechádza tým, než je deformovaný a teplote veľmi blízkej alebo
10. Spôsob podľa že extrudát (42) tým, vyznačujúci sa stupňom tepelného spracovaní tepelné spracovanie sa vykonáva pri rovnej teplote tavenia materiálu.

a pred

11. Spôsob podľa nároku 5 alebo nároku 10, vyznačujú- c i sa tým, že EVG v akejkoľvek pozdĺžnej polohe v š t r - b i ne nepresahuje a s i 1 , 3 s¹ .
12. Spôsob podľa nároku 5, vy z n a sa tým, že plastickou hmotou hmotnosťou medzi as i je polyetylén

750 000 a asi pr i e mernou

1 000 000 a molekulovou v ktorom sa stupeň b/ vykonáva pr í dávku medzi asi 2,5% a 7,5% Acuflowu (Trade Mark) ako lubrikantu k polyetylénu pred tým, ako je pretlačovaný uvedenou štrbinou.
13. Spôsob podľa nároku 12, vyznačujúci sa tým, i že štrbina je umiestnená v tryske (30) a obsahuje sériu kóníckých častí, ktorých uhol skosenia sa znižuje v smere toku plastickej hmoty.
14. Spôsob podľa nároku 13, vyznačujúci sa tým, že extrudát (42) je deformovaný vyťahovaním v smere svojho predlžovania.
15. Spôsob zahrňujúci stupne a/ pretlačenie plastickej hmoty o vysokej molekulovej hmotnosti, pri teplote veľmi blízkej alebo rovnej jej teplote tave nia, štrbinou (34) ktorej plocha prierezu sa z rne n š u j e v smere toku plastickej hmoty, čím vzniká extrudát (42) a b/ lubrikácia plastickej hmoty za vzniku v podstate piestového toku materiálu uvedenou štrbinou (34), v y z n a č u j ú c i s a t ý m, ž e rýchlosť toku plastickej hmoty vzhľadom k tvaru štrbiny (34) je upravená tak, že gradient rýchlosti predlžovania (EVG) v akejkoľvek pozdĺžnej polohe v štrbine nepresahuje kritický

EVG definovaný ako hodnota, pod ktorou extrudát (42) obsahuje obmedzenú molekulovú orientáciu, čím vzniká extrudát (42) s obmedzenou molekulovou orientáciou.
16. Spôsob podľa nároku 15, vyznačujúci sa tým, že EVG v akejkoľvek pozdĺžnej polohe v štrbine (34) nepresahuje asi 1,3 s^-1.
17. Spôsob podľa nároku 16, vyznačujúci sa tým, že plastickou hmotou je polyetylén s priemernou molekulovou ,»

I

hmotnosťou medzi asi 500 000 a asi 1 1 500 000 a kde kritický EVG je asi 2,6 s ¹ . 1 8 . Spôsob podľa nároku 17 > v y z n a čujúci s a tým, že plastickou hmot o u j® polyetylén s priemernou molekulovou hmotnosťou medzi asi 750 000 a asi ’ 1 000 000 a v ktorom sa stupeň b/ vykonáva za p r í d a v k u medzi asi 2,5¾ a 7 , 5¾ Acuf1owu

(Trade Mark) ako lubrikantu k polyetylénu pred tým, než je pretlačovaný uvedenou štrbinou.
19. Spôsob podľa nároku 15 alebo 18, vyznačujúc i sa t ý m, že štrbina (34) je umiestnená v tryske (30) a obsahuje sériu spojených kónických častí, v ktorých sa uhol skosenia znižuje v smere toku plastickej hmoty.

20. Spôsob podľa nároku 1 , vyzná č u j ú c i sa tým, / že plastickou hmo t o u je polyetylén s p r i e me r no u molekulovou hmotnosťou medz i asi 5 000 000 a asi 6 000 000 a kritický EVG je menší než 0,4 3-1 . • 2 1 . Spôsob podľa nároku 1 5 , v y z n a č u j ú c i sa tým, že plastickou hmotou j e po 1ye t y 1 é n s priemernou hmotnosťou

medzi asi 5 000 000 a asi 6 000 000 a kde kritický EVG je menší než 0,4 s ¹ .

Pripojené nároky.

(prijaté Medzinárodným Úradom 20. apríla 1922 nároky 22-33, ďalšie nároky nezmenené).

(20.4.92), nové
22. Spôsob výroby vysokomodu1árneho extrudátu, j ú c i s a t ý m, že zahrňuje stupne a/ pretlačenie materiálu, ktorým ' molekulovej hmotnosti štrbi no u v trysky a štrbina má plochu je plastická tryske, kde prierezu, ktorá sa hmota o vysokej tryská má výstup zmenšuje v smere toku plastickej hmoty, čím vzniká pri výstupe trysky extrudát, b/ lubrikácia plastickej hmoty za vzniku v podstate piestového toku materiálu štrbinou trysky, c/ pohybu plastickej hmoty štrbinou trysky rýchlostným profilom, ktorý vedie k hladkému vysoko kvalitnému extrudátu, d/ úpravu teploty tryske tak, že plastická hmota je len čias i

•Ή točne kryštalická v tryske pred extrúziou a e/ aplikáciou ťažnej sily na kryštalický extrudát trysky, čo napomáha extrúznemu procesu.
23. Spôsob že v časti v podstate

0,4 s“¹ as

Spôsob teplota podľa nároku 22, v y z n a č u j ú c i c/ sa plastická hmota pohybuje tak, pr opustení a tým, že dosahuje konštantného rýchlostného gradientu nepresahujúceho podľa nároku 22, v y z n a č u j trysky, aspoň na konci štrbiny c i sa t smere prúdu, leží v rozmedzí medzi asi 120” C a asi 150° C.
25. Spôsob podľa nároku 22, v c a sa t y m, trysky na výstupe že teplota tickú hmotu, ktorá vystupuje trysky je taká, z trysky v rozsahu že udržuje plaš125° C až as i as

Spôsob uvedená podľa ťažná nároku 22, v sila je taká, n a č u j ú c že vyvolá rédukci a tým, pr i e me r u ex trudátu, v smere od trysky, v rozmedzí medzi asi jednou až asi

1,03.

•4
27. Spôsob podľa nároku 22, vyznačujúci sa tým, že plastická hmota je pretlačovaná štrbinou závitovkovým extrudérom, do ktorého je plastická hmota zavádzaná, uvedená lubrikácia sa vykonáva pridaním 2,5 % Acuflow lubrikantu k plastickej hmote pred tým,než je zavádzaná do extrúderu.

28. Spôsob podľa nároku 22, vyznačujúci sa tým, že plastickou hmotou je UHMW polyetylén, majúci molekulovú hmotnosť medzi asi I 700 000 a asi 5 750 000.

29 . Spôsob podľa nároku 23, v y z n a č u j ú c i sa tým, ž e teplota t r y s k y, a s p o ň n a výs t up e trysky, leží V r o z ine d z í o d as i 1 20° C do asi 1 50 C. 30. Spôsob podľa n á r o k u 2 9 , v y z n a č u j ú c i s a t ý m, že teplota t r ys k y na výs t u p e t r y s k y je ta k á, že udržuje p 1 a 3 t i c kú hmo t u na výstupe z t r y s k y v rozmedzí od as i 12 5° C do a s i 135° C. 3 1 . Spôsob podľa n á r o k u 3 0, v y z n a č u j ú c i sa t ý m, ž e uvedená ťažná s i 1 a je t a k á, že vyv o 1 á v a redukciu pomeru ex- trudátu, v smere trysky , ležiacu V rozmedzí od a s i jednej a ž as i 1,03. 32 . Spôsob p o d ľ a nároku 31, v y z n a č u j ú c i sa t ý m,

že plastická hmota je pretlačovaná štrbinou závitovkovým extrúderom, do ktorého je plastická hmota zavádzaná a uvedená lubrikácia sa vykonáva prídavkom 2,5% Acuflow ako lubrikantu k plastickej hmote pred tým, než je zavedená do extrúderu.

33. Spôsob podľa nároku 32, v y z n a č u j ú c i s a t ý m, že plastickou hmotou je UHMW polyetylén, majúci molekulovú hmotnosť medzi asi 1 700 000 a asi 5 750 000.