DK151373B - Fremgangsmaade og apparat til fremstilling af en materialebane af termoplastskum - Google Patents

Description

i 151373

Opfindelsen angår en fremgangsmåde ved fremstilling af en materialebane af termoplastskum, hvilken fremgangsmåde omfatter, at et termoplastmateriale ekstruderes til slangeform fra et mundstykke, hvorefter 5 slangen under dannelse af en såkaldt "slangeballon" ekspanderes i et overgangsparti ved hjælp af et trykfluidum, der strømmer ud fra en udstrømningsåbning i en i slangen placeret dorn, hvis akse flugter med mundstykkets akse, og den ekspanderede slange kalibreres og 10 afkøles i et kalibreringselement, hvorved trykfluidumet bringes til at strømme langs slangens inderside, så dens yderside holdes i kontakt med kalibreringselementet, hvorefter slangen, når den er afkølet til en temperatur under materialets blødgøringstemperatur, opskæres 15 aksialt og omformes til en materialebane.

Ved fremstilling af en materialebane af termo-plastskum, ved den i indledningen beskrevne fremgangsmåde, er det af stor betydning, at kølingen af materialet sker så hurtigt og jævnt som muligt, hvis materi-20 alet skal få den ønskede homogene skumstruktur. Ved ujævn eller for langsom køling fortsætter materialets ekspansion delvis og medfører, at nogle materialepartier bliver mere ekspanderede end andre, og altså får lavere densitet. Herved får skummaterialet uundgåeligt 25 en mere eller mindre ujævn overflade, der har et stort antal kratere og blærer. Jo tyndere materialet er, som følge af en korresponderende kraftigere ekspansion, jo vanskeligere vil det være at opnå en homogen struktur. Et kritisk punkt er også reguleringen af trykket 30 af trykfluidumet, der strømmer ud fra dornen og langs slangens inderside for at holde slangens yderside i kontakt med kalibreringselementet.

I DD patentskrift nr. 105.75.9 beskrives en fremgangsmåde til fremstilling af en materialebane 35 af termoplastskum, af den i indledningen angivne art.

Der beskrives ligeledes et apparat til udøvelse af 151373 2 fremgangsmåden. Ved fremgangsmåden bringes, trykfluidumet til at strømme ud fra flere på dornens omkreds placerede indbyrdes adskilte huller, så trykfluidumet rettes opstrøms mod mundstykket. Trykfluidumet vil derfor u-5 undgåeligt kollidere med slangen i overgangsafsnittet der danner slangeballonen. Da termoplastmaterialet i dette overgangsafsnit stadig er meget skørt, må tryk-fluidumet reguleres meget omhyggeligt for at undgå at slangeballonen brister. Da slangeballonen stadig er 10 meget skør, frembringer denne direkte kontakt mellem slangens inderside og trykfluidumet yderligere uregelmæssigheder i den mikrostruktur slangematerialet får under ekstruderingen, og denne uregelmæssige mikrostruktur fastholdes når slangen kalibreres og afkøles.

15 Fra FR patentskrift nr. 1.444.624 kendes en anden fremgangsmåde af den i indledningen omtalte art, samt et apparat til udøvelse af fremgangsmåden. Ved denne fremgangsmåde er der taget forholdsregler til opnåelse af en indledende størkning af den ekstruderede 20 slange lidt nedstrøms for mundstykket, hvor ekspansionen begynder, ved hjælp af en udvendig kølering, og hvorved trykfluidumet bringes til at strømme ud fra en aksial kanal i mundstykket, så det ikke berører slangens inderside mens den er ekspanderet uden hjælp 25 fra en separat dorn. I dette tilfælde benyttes yderligere et kalibreringselement omfattende kølerør viklet i skruelinieform og med mellemrum mellem vindingerne, så der dannes en profileret kontakt- eller arbejdsflade mod den ekstruderede slanges yderside, 30 så der fås en glat yderside på slangen ved at alle blærer og kratere, skabt under slangens ekspansion, udjævnes. I dette tilfælde begrænser den indledende størkning af slangen som følge af den udvendige kølering den primære ekspansion af slangen, udover at den 35 nødvendigvis fører til en forholdsvis uhomogen mikrostruktur, da termoplastmaterialet stadig er meget skørt 151373 3 i dette særlige afsnit, lige efter ekstruderingen.

Hvis ikke denne indledende størkning er godt gennemført, vil den ekspanderede slange, der er forholdsvis tynd, også have tendens til at briste ved kontak-5 ten med de enkelte vendinger i kølespiralen.

Det er hensigten med opfindelsen at tilvejebringe en fremgangsmåde og et apparat til fremstilling af en materialebane af termoplastskum, hvilken fremgangsmåde tillader at der fås en mere homogen skumstruk-10 tur under slangedannelsestrinet, især i det tilfælde hvor der ønskes en forholdsvis tynd slangevæg med en glat yderside..

Denne hensigt nås ifølge opfindelsen ved en fremgangsmåde af den i indledningen angivne art, hvil-15 ken fremgangsmåde er ejendommelig ved, at trykfluidumet bringes til at strømme ud fra udstrømningsåbningen placeret i dornen ved kalibreringselementets opstrømsende, hvor slangens ekspansion er afsluttet, og at udstrømningsåbningen er en om dornens akse belig-20 gende ringformet udstrømningsåbning vendende i slangens bevægelsesretning, så udstrømningsåbningen ikke leder trykfluidumet ind i slangeballonen.

Herved opnås, at der i slangeballonen opbygges et statisk tryk, når slangedannelsesprocessen er 25 igangsat og arbejder kontinuert hvorved det sikres* at trykfluidumet ikke længere rettes mod slangeballonens inderside. Slangeballonen vil som følge heraf være til stede under hele slangedannelsesprocessen og have et vist konstant tryk, så der langs dette særlige afsnit 30 ikke sker en effektiv afkøling af termoplastmaterialet og det derfor sikres at slangen frit kan ekspandere optimalt, uden risiko for, at den brister eller at der er uregelmæssigheder i materialets mikrostruktur. Når slangens ekspansion er afsluttet, og slangen derefter 35 passerer åbningen i dornen, indtræder trykfluidumets afkølende virkning øjeblikkeligt, og praktisk talt samtidig med, at slangen trykkes mod kalibreringselement- 151373 4 ets omgivende væg, hvilket betyder, at denne indre kølevirkning stort set indtræder samtidig med den udvendige afkøling, så slangen bringes til størkning mere eller mindre énsartet fra begge sider, hvilket resulte-5 re i en meget mere homogen struktur, uden risiko for bristning.

Ifølge en foretrukket udførelsesform f.or opfindelsen bør trykfluidumets strømningshastighed gøres større end slangens bevægelseshastighed. I en yderlige-10 re udføreisesform kan trykfluidumet rettes mod slangens yderside under slangens passage gennem kalibreringselementet. Med disse træk er der tilvejebragt mulighed for at opnå et slutprodukt af høj kvalitet.

Det er som nævnt også en hensigt med opfindelsen 15 at tilvejebringe et apparat til udøvelse af fremgangsmåden ifølge opfindelsen.

Et sådant apparat til fremstilling af en materialebane ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen, og som omfatter en ekstruder med et mundstykke til ekstrude-20 ring af et termoplastmateriale i slangeform, en dorn placeret så den strækker sig ind i den ekstruderede termoplastslange, hvilken dorn har en udstrømningsåbning til indføring af et trykfluidum i termoplastslangen, et kalibreringselement der omgiver den eks-25 truderede termoplastslange, hvilket kalibreringselement har køleorganer, et skæreorgan til aksial opskæring af termoplastslangen, og et optagningsorgan for den opskårne slange, er ejendommeligt ved, at dornens udstrømningsåbning har et om dornens akse beliggende 30 ringformet udløb vendende i slangens bevægelsesretning og en strømliniet hætte, der er således placeret, at trykfluidumet ikke rettes ind i slangeballonen, og at dornen og kalibreringselementet er bevægelige i forhold til hinanden, og i forhold til mundstykket.

35 Opfindelsen vil nu blive forklaret ved hjælp af et eksempel på en udføreisesform og med henvisning til tegningen, der viser en foretrukken udførelsesform for apparatet ifølge opfindelsen.

151373 5

Det viste apparat omfatter en ikke nærmere vist konventionel højtryksekstruder med et mundstykke 1, som har en ringformet udløbsåbning 2 til ekstru-dering af termoplastskum i form af en slange 3. Ud-5 løbsåbningens centrale parti optages af en kerne 1', ved hjælp af hvilken udløbsåbningens spaltebredde kan varieres. Umiddelbart udenfor udløbsåbningen 2 svulmer den ekstruderede slange op til en såkaldt slangeballon 3' som efter at den er fuldstændig ekspande-10 ret kalibreres og køles i et kalibreringselement 5 i samvirken med en indvendig dorn 4, hvilke elementer begge bæres af vogne 6, henholdsvis 7, der er forskydelige i retning mod og bort fra mundstykket 1.

Vognen 6, der bærer dornen 4, har ved sin forreste, 15 i retning mod ekstruderen vendende ende, et skæreorgan 8, til aksial opskæring af slangen 3, som efter opskæringen fladlægges ved hjælp af et valsepar 9.

Dornen 4's akse flugter med aksen af mund-20 stykket 1 og dornen har en diameter, der er flere gange større end diameteren af udløbsåbningen 2.

Ved den mod mundstykket 1 vendende ende hvor slangens ekspansion er afsluttet, har dornens omkredsflade en ringformet udstrømningsåbning 10, der strækker sig 25 rundt om dornens hele omkreds, og vender i slangens bevægelsesretning så udstrømningsåbningen ikke retter et, gennem en centralt i dornen 4 forløbende' kanal 11, tilført trykfluidum ind i slangeballonen 3. Kanalen 11 er forbundet med et ikke vist ydre pumpe- eller 30 reservoirorgan for trykfluidumet. Udstrømningsåbningen 10 har en strømlinieformet hætte 13, med stort set . samme diameter, som 4’s cylindriske hoveddel.

Kalibreringselementet flugter ligesom dornen 4 med mundstykket 11 s akse og er forskydeligt i 35 retning henimod eller bort fra mundstykket ved hjælp af vognen 7, der ligesom vognen 6 ruller på paral- 151373 6 lelt med mundstykkets centrale akse løbende skinner. Kalibreringselementet 5 har en indvendig diameter der er større end dornen 4's ydre diameter, og kalibreringselementet 5 kan'derfor frit passere over dornen 5 4 og over mundstykket l's forreste ende. Når kalibreringselementet 5 og dornen 4 befinder sig i den på tegningen viste stilling, dannes der en ringformet spalte mellem dornen 4's ydre cylindriske overflade og kalibreringselementet 5's inderside. Spaltens 10 bredde andrager normalt tre gange materialetykkelsen.

Slangen 3 befinder sig under fremstillingen i berøring med kalibreringselementet 5's inderside eller indre arbejdsflade 14, der er profileret og fortrinsvis består af i skruelinieform viklede kølerør 15 af 15 kobber eller andet passende materiale med god varme-ledningsevne og hvis to ender strækker sig ud af kalibreringselementet 5 og udgør til- og afløb 16 og 17 for kølefluidum. Spiralen 15 bæres af en omgivende kappe 18, der er fast forbundet med vognen 7.

20 I den viste udførelsesform af kalibreringselementet 5 er kølespiralen 15 viklet så åbent, at der er et mellemrum på nogle millimeters bredde imellem de enkelte vindinger, hvilket muliggør tilførsel af trykfluidum mellem kølerørene 15 imod ydersiden af slangen 3.

25 Kappen 18 er udført på en sådan måde, at der opstår en ringformet kanal 19 rundt om ydersiden af kølespiralen, hvilken kanal 19 kan få tilført trykfluidum gennem en tilløbsledning 20.

Ved fremstillingen af en materialebane af 30 termoplastskum ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen tilføres ekstruderen den ønskede termoplast i granulatform. Efter opvarmning af granulatet til smeltetemperatur blandes termoplasten med freongas til en homogen blanding, som gennem ekstruderens mundstykke pres-35 ses ud gennem udløbsåbningen 2 i form af en slange.

Ved igangsætningen af produktionen er kalibrerings-elementet 5 forskudt i retning mod højre på tegningen 151373 7 t.il en stilling i hvilken den omgiver mundstykket 1, samtidig med at dornen 4 er rykket mod venstre på tegningen, så at den befinder sig i større afstand fra mundstykket l's udløbsåbning 2. Når den kontinuer-5 lige udpresning af slangen gennem udløbsåbningen 2 har stået på så længe, at slangen når frem til dornen 4's hætte 13, udvides slangen manuelt og trædes over hætten 13 og dornen 4. Derefter bevæges dornen 4 gradvis i retning mod mundstykket 1 til den på teg-10 ningen viste stilling, samtidig med at kalibrerings-elementet 5 flyttes mod venstre på tegningen til sin arbejdsstilling ud for dornen 4. Ved hjælp af trykfluidum tilført gennem kanalen 11, fortrinsvis trykluft, sørges der for, dels at den fra udløbsåbningen 15 2 strømmende slange 3 ekspanderer og danner en så kaldt slangeballon 3 1,. dels at slangen 3 lægger sig an mod den af kølespiralen 15 dannede arbejdsflade i kalibreringselementet 5. Nærmere bestemt tilføres der kontinuerligt trykluft til udstrømningsåbningen 20 10, og denne trykluft opbygger et indre overtryk i slangeballonen 3' til sikring af en jævn og ensartet ekspansion af slangen. Trykket i slangeballonen 3' holdes stort set konstant under hele ekstruderings-processen. Størsteparten af den gennem udstrømnings-25 åbningen 10 tilførte trykluft strømmer, efter at trykket i slangeballonen 3' er bygget op, gennem den ringformede spalte mellem dornen 41 s cylindriske arbejdsflade og slangen 3's inderside, hvorved den endnu bløde slange under samtidig køling, presses mod 30 kalibreringselementets profilerede arbejdsflade 14, der bearbejder det passerende materiale således, at blærer og kratere i materialefladen udjævnes, og materialet får en glattere overflade. Ved regulering af tilførselen af trykfluidum kan anlægstrykket mod ar-35 bejdsfladen reguleres. Samtidig sker der en kontinuerlig afkøling af materialeslangen 3 indefra ved hjælp af den langs slangens inderside strømmende tryk- - 151373 δ luft, og udefra ved hjælp af det gennem kølespiralen 15 strømmende kølefluidum, der kan bestå af vand, som ledes ind gennem kølerøret 15 gennem tilløbet 16 og ledes bort gennem afløbet 17 i hver sin ende af 5 kappen 18.

Ved en udføreIsesform for opfindelsen er det som tidligere nævnt muligt, at lede et trykfluidum via kalibreringsbøsningen 5 mod materialeslangen 3's yderside. Dette sker ved hjælp af et tilførselsrør 20, 10 gennem hvilket trykfluidumet, fortrinsvis trykluft, ledes til den ringformede kanal 19, der fordeler trykfluidumet rundt om hele omkredsen af kappen 18. Trykfluidumet kan derfor gennem mellemrummene mellem kølespiralen 15's vindinger strømme imod slangen 3's 15 yderside og videre ud i det fri. Ved hjælp af denne tryklufttilførsel fås der dels en yderligere mulighed for nøjagtig regulering af slangen 3's anlægstryk mod kalibreringselementet 5's arbejdsflade, hvorved også køleeffekten kan reguleres, dels en mulighed for at 20 blæse arbejdsfladen 14 ren for det pulverformede plastafskrab, som under kontinuerlig drift dannes ved slangen 3's anlæg mod kølespiralen 15.

Ved kontinuerlig drift vil den fra ekstruderens udløbsåbning 2 strømmende slange 3 således, 25 mens den stadig har en temperatur, som overstiger materialets blødgøringstemperatur, blive udvidet ved hjælp af trykket i slangeballonen 3', hvorefter den udspilede slange under fortsat fremføring ved hjælp af trykluften presses mod kalibreringselementet 5's in-30 derside, hvor den dels kalibreres til ønsket diameter og godstykkelse, og dels overfladebearbejdes på ydersiden, så at de ved ekstruderingen og udspilingen af slangen dannede blærer og kratere udjævnes. Når slangen 3 har passeret de to kalibreringsorganer, nemlig dornen 35 4 og kalibreringselementet 5, er dens diameter blevet nøje fastlagt, samtidig med at materialet er afkølet ensartet både fra ydersiden og fra indersiden, så at 151373 9 det befinder sig i en stabil tilstand. Slangen 3 passerer derefter et skæreorgan 8, der hensigtsmæssigt er monteret på dornen 4's vogn 6. Skæreorganet 8 består af en opretstående kniv, som ved slangen 3's 5 passage deler denne med et langsgående snit. Den delte materialeslange gøres derefter gradvis plan, eventuelt ved hjælp af ikke viste ledeflader, hvorefter den passerer et valsepar 9, der dels sørger for den endelige planering, dels medvirker til fremføringen af materiale-10 banen. Materialebanen passerer derefter en ikke vist ekstruder til ekstrudering af et homogent tættende lag på den ved hjælp af fremgangsmåden ifølge opfindelsen glattede side af materialebanen.

Som tidligere anført består kalibreringsele-15 mentet hensigtsmæssigt af et eller flere i skrueform viklede kølerør 15, der tilsammen udgør bøsningens arbejdsflade. Det er naturligvis også muligt at udforme arbejdsfladen af et andet egnet ikke eftergivende materiale f.eks. en kølet stålcylinder. Det er imidler-20 tid væsentligt, at arbejdsfladen profileres f.eks. med en korrugering, eftersom slangens glidemodstand ellers ville blive for stor. Dette hænger sammen med, at kraterene og blærerne i slangens overflade giver en slags "sugekopeffekt", der virker til at fastholde materialet 25 mod kalibreringselementets arbejdsflade. Dette undgås effektivt, hvis fladen profileres, og profileringen bidrager desuden til en bedre mekanisk bearbejdning og udglatning af overfladen.

Ved fremgangsmåden og apparatet ifølge af op-30 findelsen muliggøres der en rationel fremstilling af tyndt skummateriale af den art, som er egnet til laminering med et væsketæt homogent termoplastlag. Det ekspanderede lag bliver homogent og får foruden en glat og temmelig kraterfri overflade en god indre kvalitet 35 med jævn porestørrelse, eftersom kølingen af materialeslangen fra både ydersiden og indersiden kan styres, så at der fås en optimal, fortrinsvis lige kraftig køling fra begge sider, hvorved materialets størkning

Claims (5)

151373 sker hovedsagelig samtidig gennem hele materialetykkelsen. Fremgangsmåden og apparatet ifølge opfindelsen giver også mulighed for en velafvejet tilpasning af anlægstrykket mellem materialet og kalibreringselementet, 5 hvilket ikke tidligere har været muligt. Ved at der mellem dornen 4's cylindriske arbejdsflade og slangen 3's inderside dannes et ringformet rum af kun nogle få millimeters bredde, skabes der forudsætninger for jævn og uforstyrret tilpresning af slangens yderside 10 mod kalibreringselementets arbejdsflade ved hjælp af den gennem dette rum strømmende trykluft. Ved den hermed opnåede forholdsvis høje strømningshastighed øges desuden køleeffekten på slangens inderside. 15 PATENTKRAV

1. Fremgangsmåde ved fremstilling af en materialebane af termoplastskum, ved hvilken et termoplastmateriale ekstruderes til slangeform fra et mundstykke (1), hvorefter slangen (3) un-20 der dannelse af en slangeballon (3') ekspan deres i et overgangsparti ved hjælp af et trykfluidum, der strømmer ud fra en udstrømningsåbning (10) i en i slangen placeret dorn (4), hvis akse flugter med mundstykkets (1) akse, og den ekspanderede slange (3) ka-25 libreres og afkøles i et kalibreringselement (5), hvorved trykfluidumet bringes til at strømme langs slangens inderside, så dens yderside holdes i kontakt med kalibreringselementet, hvorefter slangen (3), når den er afkølet til en temperatur under materialets blødgørings-30 temperatur, opskæres aksialt og omformes til en materialebane kendetegnet ved, at trykfluidumet bringes til at strømme ud fra udstrømningsåbningen (10) placeret i dornen (4) ved kalibreringselementets (5) opstrømsende, hvor slangens (3) ekspansion er afsluttet, 35 og at udstrømningsåbningen (10) er en om dornens (4) akse beliggende ringformet udstrømningsåbning vendende i slangens (3) bevægelsesretning, så udstrømningsåb 151373 ningen ikke leder trykfluidumet ind i slangeballonen (3') .

2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at trykfluidumets strømningshastig- 5 hed gøres større end slangens (3) bevægelseshastighed.

3. Fremgangsmåde ifølge krav 1 eller 3, kendetegnet ved, at et trykfluidum rettes mod slangens (3) yderside under slangens passage gennem kalibreringselementet (5).

4. Apparat til fremstilling af en materialeba ne ved fremgangsmåden ifølge krav 1, hvilket apparat omfatter en ekstruder med et mundstykke (1) til ekstrude-ring af et termoplastmateriale i slangeform, en dorn (4) placeret så den strækker sig ind i den ekstruderede 15 termoplastslange, hvilken dorn har en udstrømningsåbning (10) til indføring af et trykfluidum i termoplastslangen, et kalibreringselement (5), der omgiver den ekstruderede termoplastslange, hvilket kalibreringselement har køleorganer (14), et skæreorgan (8) til 20 aksial opskæring af termoplastslangen og et optagningsorgan (9) for den opskårne slange, kendetegnet ved, at dornens (4) udstrømningsåbning (10) har et om dornens (4) akse beliggende ringformet udløb vendende i slangens (3) bevægelsesretning og en strømliniet hætte 25 (13), der er således placeret at trykf luidumet ikke ret tes ind i slangeballonen (3*), og at dornen (4) og kalibreringselementet (5) er bevægelige i forhold til hinanden og i forhold til mundstykket (1).

5. Apparat ifølge krav 4, kendetegnet 30 ved, at kalibreringselementet (5) . har en køle spiral (15) i hvilke mellemrummene mellem de enkelte vindinger, der danner kontaktområdet med slangens yderside, står i forbindelse med en kilde for et trykfluidum, som ledes mod slangens yderside og derfra til atmos-35 færen.