SE420692B - Anordning for samextrudering av termoplastlaminat - Google Patents

Description

15 20 25 30 35 110 7300064-s g 2 lagrar deiolika flödena, är anbragta- i slitsmunstyckets längd- axel och i dettas förlängning, varvid de plan, som åtskiljer de olika ledningarna, är anbragta parallellt med munstyckskaxxterna.

Elementarledningarna och samlingsledningen mäste ha en i huvudsak a rektangulär sektion för att säkerställa laminär strömming av de olika flö- dena i hela den zon, där det sammansatta flödet tillplattas och bred- das så att man genom extruderingen erhåller en film med konstant tjock- lek. _ Hittills måste sålunda användas en anordning för axiell extrudering, vilket ger upphov till nackdelar, som ibland kan vara mycket besvärliga.

Frånsett de använda polymerernas kombinerbarhet uppstår det två tekniska huvudproblem, när man skall framställa flerskiktade filmer genom samextrudering medelst slitsmunstydce, Först och främst näste hopfogningen av de olika smälta flödena, som inkommer i mmstycket, ha en geometrisk konfiguration, som är adekvat iförhållande till det önskade resultatet, och dessutom måste denna hopfogrfing ha ett nogrant bestämt läge i förhållande till munstycket. För att erhålla ett avsett resultat är det emellertid ibland nödvändigt att ändra konfigurationen och läget av hopfogningen i de tre dimensionerna i beroende antingen av det använda munstyckets profiltyp, eller av munstyckets läge i extruderingsanordningen. Vid kända anordningar krävs sålunda tids- ödande och kostsamma demonteringar och inställningar för att ändra tilloppsledníngarna, när man skall ändra sammansättningen eller egen- skaperna hos de extruderade filmerna.

I Laminat av den i patentkraven angivna beskaffenheten kan enligt uppfinningen framställas medelst den i patentkraven angivna an- ordningen, varigenom väsentliga fördelar gentemot det tidigare kända erhålles, såsom framgår av det efterföljande.

Anordningen enligt uppfinningen anbringas framför ett sprutmin- stycke och kan mottaga ett flertal separata, smälta flöden. Den ut- göres av en eller flera till ett aggregat förenade elementaranord- ningar, som vardera utgöres av en eller flera med varandra parallella och fast förbundna ledplåtar, som är Ställbara medelst vridning omkring den med deras plan parallella längdaxeln av en cirkulär kanal, i vilken ledplåtarna begränsar från varandra skilda elementarkanaler, som var- dera matas med en av de plaster, som bildar laminatet. Med denna an- ordning kan man förena de olika flödena enligt konfigurationer i bero- ende av de olika typer av munstycken, som användes på konventionellt sätt vidplanextrudering för att erhålla flerskiktade filxner, i vilka 10 15 20 25 30 35 40 7300064-8 de olika skikten kan vara fördelade på mycket olika sätt, varjämte 'man med denna anordning valbart och exakt kan orientera skiljeplanen för de olika smälta skikten i förhållande till munstyckskanterna för att erhålla den önskade fördelningen i filmen. Ändring av skiljepla- nens orientering kan ske under drift utan att man behöver avbryta den i gång varande operationen. Denna möjlighet till omställning under drift är speciellt fördelaktig vid extruderingsanordningar, som inne- fattar ett flertal spruthuvuden. Möjligheten att kunna omställa skilje- planen för de olika skikten är dessutom speciellt värdefull vid pro- filmunstycken och/eller munstycken med osymmetrisk matning, såsom mun- stycken med vinkelmatning och/eller föränderligt inbyggt tryckfall, I vid vilka munstycken det på grund av strömningarnas asymmetri är mycket svårt att på förhand bestämma den orientering, som erfordras fö; att erhålla ett givet resultat. Regleringen av tjockleken av lamina- tets respektive skikt utföres genom att man ändrar den avgivna mängden i vartdera flödet. De åtskiljande ledplåtarna enligt uppfinningen för- hindrar menlig påverkan mellan de olika flödena och bringar dem att strömma parallellt med en plan förbindning av de olika flödena. Möj- ligheten att orientera hopfogningen av de olika flödena så att de an- bringas i ett exakt läge i förhållande till munstyckskanterna är ound- gängligen nödvändig vid extrudering med vinkelmatning. Man kan i själ- va verket konstatera, att det i detta fall uppstår en förskjutning av flödena på grund av att de strängar, som matar den ände av munstycket, som är längst bort belägen från tilloppet, genomlöper en mycket längre sträcka än de, som matar den närmast belägna änden; för att förhindra en ifråga om tjockleken ojämn fördelning av de olika komponenterna i heroonde av dornu uvglvnn mängd respektive deras viskositet, mñstv man bibringa flödenas skiljeplan en viss vinkel, som icke kan bestämmas på förhand, utan som måste bestämmas genom upprepade approximationer medelst en reglering, som just möjliggöres genom matningsanordningen enligt uppfinningen, som uppvisar den fördelen att vara reglerbar un- der drift.

Enligt en utföringsform av uppfinningen innefattar anordningen åtminstone två elementaranordningar, vilka är inbördes ställbara och båda tillsammans ställbara i förhållande till munstyckskanterna samt förbundna på sådant sätt, att det flöde, som utgår från den anordning som är belägen uppströms mynnar i mittzonen eller i sidozonerra i den nedströms belägna anordningen.

Uppfinníngen beskrivs närmare i det följande med hänvisning till bifogade ritningar, på vilka fig. 1 visar en längdsektion.av ett slit: ' 730006448' 10 15 20 25 30 35 40 4 munstycke med matningskanal; fig. 2 visar en tvärsektion efter X'- X i fig. 1; fig. 3, 4 och 5 visar olika konfigurationer av filmer, som extruderats med anordningen enligt uppfinningen; fig. 6, 7 och 8 vi- sar olika utföringsformer av anordningen enligt uppfinningen; fig. 9 - 13 visar olika slag av filmer, som extruderats med anordningen enligt uppfinningen; fig._14 visar en längdsektion av en anordning liknande den i fig. 7 visade; fig. 15 - 17 visar i tvärsektion flöde- nas strömning vid olika stadier av extruderingen.

Fig. 1 visar schematiskt ett slitsmunstycke 1, som matas i vin» kel genom kanalen 2 via kammaren 3. Fig. 2 visar en sektion efter X'- X av detta spruthuvud, varvid a'- a representerar skiljeplanet i kanalen 2 av de båda flöden, som matar munstycket. Detta plan a'~ a bör sålunda bilda en vinkel med spruthuvudets plan o'- o för att flö~ dena skall fördela sig i två parallella skikt i den extruderade filmer som i större skala visas i fig. 3.

Om man ändrar vinkeln i ena eller andra riktningen, är det upper bart att man erhåller ojämna fördelningar, som visas i fig. 4 eller fig. 5.

Man erhåller ett liknande resultat om spruthuvudet matas med tre eller flera flöden.

Fig. 6, 7 och 8 visar schematiskt olika utföringsformer av an- ordningen enligt uppfinningen, vilka anordningar kan användas vid spruthuvuden med axiell matning och spruthuvuden med vinkelmatning.

Fig. 6 visar en anordning enligt uppfinningen, som matas av tvâ flöden A och B, vilken anordning är anbragt på matningskanalen 2 till ett i vinkel matat spruthuvud med slitsmunstyoke 1. Denna anordning, som utgöres av en cylindrisk kropp 4 fästad på matningskanalen 2 exem- pelvis medelst en gängad ring 5, mottager genom tilloppskanaler de båda polymererna A och B; en åtskiljande ledplåt 6 är anbragt på stycket 7, som fritt kan vridas omkring matningskanalens axel och bildar en ledplåt, som åtskiljer de båda polymerernas A och B flöden, som icke förenar sig förrän de passerat ledplåten 6 utefter ett för- bindningsplan, som utgör förlängning av denna ledplåt. Ledplåtens läge inställes medelst stycket 7, som valbart kan vridas.

I Fig. 6a visar en sektion av matningskanalen efter b'-b, varvid ledplåten ö är sedd från en ände. Beroende på hur man har inställt stycket 7, kan ledplåten intaga alla lägen mellan de båda ytterlägena, som visas med streckpunkterade linjer.

Fig. 7 och 8 visar schematiskt anordningar enligt uppfinningen, som medger samextrudering av filmer, sammansatta av tre polymerer A, B och c (rig. 7), eller av fyra poiymerer i, B, c och n (rig. s). io, 15 20 25 30 35 40 5 73ÛÛÛ64~8 Fig. 7a och 8a visar en sektion av matningskanalerna efter b'- L varvid de båda (fig. 7a) eller de tre (fig. Ba) ledplåtarna 6, som bestämmer läget av ifrågavarande flöden, är sedda från en ände. Led- plåtarnas 6 läge kan ändras mellan de ytterlägen, som angives med streckpunkterade linjer, genom att man vrider de rörliga styckena 7, på vilka ledplåtarna 6 är monterade.

Det antal skikt, som man kan framställa med en sådan anordning, begränsas i praktiken endast av mekaniska faktorer. Det är i själva verket nödvändigt att de mittbelägna (n-2) skikten kan vridas omkring huvudkanalens längdaxel, under det att alla matningsledningar, som tillför de olika flödena, är stelt anbragta.

Anordningarna är inbördes utbytbara och kan monteras på mat- ningskanalen 2 medelst den gängade ringen 5.

De åtskiljande ledplåtarna 6 kan vara utförda av godtyckligt, stelt material, som är inert mot de extruderade polymererna. Ledplå- tarna skall också vara så tunna och långsträckta som möjligt; deras längd behöver emellertid endast vara tillräckligt stor för att säker- ställa en lugn strömning av de olika polymerflödena, som de är anord- nade att styra, sâ att det icke uppstår turbulens utefter flödenas förbindningsytor.

Spelrummet mellan ledplåtarna och kroppen skall vara tillräck- ligt litet för att förhindra formförändring av ledplàtarna genom de olika flödena, och tillräckligt stort för att förhindra kärvning. Ett lämpligt spelrum har i allmänhet ett mått från några hundradels mm tilI några tiondels mm.

Storleken av den önskade vridningen kan även utgöra ett villkor om man vill att varje flöde alltid skall intaga samma plats mellan de båda efter varandra följande ledplåtarna i aggregatet. I praktiken kan man begränsa dessa tekniska villkor genom att man för varje användning konstruerar en speciell anordning. Om man exempelvis önskar att kunna utföra vridningen varvet runt, och om varje polymer kan få byta plats i aggregatet, är det tillräckligt om de båda yttre flödenas tillopps- diametrar är större än tjockleken av de ställbara ledplåtarna. Om däremot varje polymer måste bibehålla en bestämd plats i aggregatet, kommer minskningen av diametrarna hos de båda yttre skiktens tillopps- kanaler att tillåta vridning inom en maximerad sektor.

Anordningen enligt uppfinningen erbjuder ett stort antal kcmbina tionsmöjligheter och gör det möjligt att medelst samextrudering er- hålla icke blott sammansatta filmer, bestående av över varandra an- bragta skikt av olika polymerer A, B, C ..., vars tvärsektion i större 10 15 20 25 30 35 40 73oooe4-s 6 skala visas i fig. 9 (hopfogning av tre polymerer), utan även filmer, som utgöres av bredvid varandra anbragta skikt, varvid komponenterna är anbragta exempelvis så, som visas i fig. 10, ll, 12, 13, som illustrerar uppfinningsprincipen, enligt vilken antalet skikt kan vara godtyckligt.

Anordningen enligt uppfinningen är speciellt fördelaktig för för» 'bättrad framställning av kantpartierna.

Vid framställning av filmer eller liknande är det, för att er- hålla väldefinierade och homogena banor, i regel nödvändigt att bort- skära kantpartierna, som avgår såsom spill. Denna spillkvantitet kan bli ganska stor speciellt i det fall, då filmerna sträckes i tvärrikt- ningen. Man har därför redan varit inne på tanken att framställa kant- partierna av ett mindre högvärdigt material, t.ex. en regenererad poly- mer, som helt eller delvis erhållits från återvinningen av nämnda spill Anordningen enligt uppfinningen gör det möjligt att framställa kantpartierna, speciellt kantpartierna på sammansatta filmer erhållna medelst samextrudering, utgående från en och samma polymer eller från två olika polymerer, som eventuellt kan utgöras av en av de polymerer, som bildar området "utanför kantpartierna" på filmen. Det är sålunda möjligt att återanvända kantpartierna genom att blanda dem antingen med motsvarande nyberedda polymer, eller med en godtycklig, mindre hög- värdig polymer, varvid emellertid bör observeras, att det är mindre lämpligt att för detta ändamål använda de kantpartier, som utgöres av flera skikt, som är bildade av olika polymerer.

Med hänsyn till att alla polymerer vid smältning undergàr en ned- brytning, som förändrar dess egenskaper, kan man icke hur länge som helst återanvända kantpartierna på en film. Om filmen dessutom skall sträckas, kan det uppstå brott på grund av kantpartiernas nedbrytning.

Anordningen enligt uppfinningen gör det möjligt att medelst en i strömningsriktningen senare belägen elementaranordning spruta kant- partier av en polymer av lägre kategori men som är färsk, vilka kant- partier efter bortskärning kan återanvändas, Anordningen gör det möj- ligt att endast spruta ett kantparti på en av kanterna. Om detta kant- parti redan består av återvunnet material, kan det eventuellt icke återanvändas därefter och måste sålunda kanske kasseras. Om det mot- satta kantpartiet utgöres av en färsk polymer, blir detta i sådant falš det enda som återvinnas.

Med en sådan anordning, som erbjuder möjlighet att med lätthet reglera den relativa, dvs. inbördes och i förhållande till munstycke- kanterna, snedställningen av ledplåtarna i den i strömningsriktningen 10 is 20 25 30 35 40 7300064-8 tidigare belägna anordningen och den i strömningsriktningcn senare belägna anordningen samt den inbördes genomströmningen i de olika led- ningarna i dessa anordningar, kan man även genom en enda extruderings- operation och eventuellt med sträckning erhålla filmer anbragta bred- vid varandra med stor bredd, vilka utgöres av två eller flera olika polymerer såsom visas t.ex. i fig. 10-13.

Möjligheten att framställa bredvid varandra anbragta filmer av olika polymerer, som är av samma kemiska natur men som skiljer sig från varandra i vissa avseenden, t.ex. genom de tillsatsmedel, som de innehåller, utgör förvisso en stor ekonomisk fördel vid extrude- ringsmaskiner med stor bredd, vilka sålunda kan användas under i det närmaste optimala driftsbetingelser. Beroende på omständigheterna kan sträckningen utföras före eller efter avskiljandet av de olika beskaf- fade banorna och bortskärningen av kantpartierna på dem.

Om sträckningen i tvärled äger rum före avskiljandet av banorna, bör man förêträåëßvis Pêålerfi anordningen enligt uppfinningen, som gör det möjligt att valbart inställa kantpartiernas skiljeplan, så att pol; mererna av olika natur partiellt täcker varandra så, som visas i fig. 10 och 12.

Denna möjlighet är av speciell betydelse, när de yttersta kant- partierna framställes av en polymer av lägre kategori, vars töjbarhet i regel är mindre än hos de polymerer, som utgör den egentliga filmen.

Den i strömningsriktningen tidigare belägna anordníngen kan tjän till att extrudera en enda polymer eller att samextrudera ett godtyck- ligt antal skikt. Den i strömningsriktningen senare belägna anordning- en kan teoretiskt sett fungera på samma sätt och speciellt när den an~ vändes för framställning av kantpartier innefattar denna anordning, förutom huvudflödet från den i strömningsriktningen tidigare belägna anordningen, oftast två extra flöden, nämligen ett för varje kuntparti Anordningen enligt uppfinningen är speciellt fördelaktig för att förenkla de regleringar, som är nödvändiga i det fall att spruthuvudet med slitsmunstycke matas i vinkel.

Fig. 14 visar en anordning liknande den, som illustreras i fig. 7. Denna anordning utgöres av en cylindrisk kropp ll, som mottager två polymerer B och C genom sidobelägna kanaler 12 och 13, samt en polymer A, som inkommer genom en mittbelägen kanal 14, anordnad i ett stycke 15, som fritt kan vridas omkring den cylindriska kanalens längdaxel.

Den mittbelägna kanalen 14 förlänges av åtskiljande ledplåtar 16, som är fast förbundna med stycket 15 och kan vridas med det sistnämnda för att åstadkomma den önskade regleringen av flödena i förhållande till extruderingsplanet. 10 15 20 25 30 r 7300064-8 8.

För att förbättra figurens åskådlighet har man i denna utfört en 90° vridning av anordningens övre parti, som befinner sig ovanför de streckade linjerna, så att de sidobelägna kanalerna 12 och 15, som frammatar polymererna B och C, visas från sidan och icke från änden.

Anordningen ifråga, som kan mata tre eller flera polymerer, är, beroende på önskad orientering, exempelvis medelst en gängad ring 17 fast anbragt på en liknande anordning, som utgöres av en cylindrisk kropp 18, som är förlängd av åtskiljande ledplåtar 19, vilket aggre- gat i sin tur är vridbart i en cylindrisk kropp 20, som likaledes medelst en gängad ring 24 är fästad på matningskanalen 21 till ett icke visat slitsmunstycke. Den cylindriska kroppen 21 matas genom de sidobelägna kanalerna 22 och 23 med en och samma polymer D, som skall bilda kantpartierna på den extruderade filmen. De sidobelägna kanaler- na 22 och 23 kan givetvis användas att mata två olika polymerer D och E om så visar sig erforderligt. De flöden, som bildas av polymeren D, fördelas såsom visas i fig. 16 på ömse sidor om det sammansatta flöde, som bildas av polymererna A, B och C, som inkommer genom den kanal, som är anordnad mellan ledplåtarna 19.

Fig, 15 visar schematiskt en 90° vriden sektion efter X'- X, illustrerande fördelningen av flödena på detta ställe, och på samma sätt visar fig. 16 en sektion efter Y'- Y, som illustrerar fördelninger av flödena på detta ställe.

Fig. 17 visar fördelningen av flödena efter Z'- Z, dvs. vid inf loppet till spruthuvudet.

Beroende på hur man inställt de rörliga styckena 15 och 18 dels i förhållande till varandra, dels i förhållande till extruderingsplanei erhåller man med anordningen enligt uppfinningen filmer, vilkas sek- tion i större skala visas i fig. 12 och 13.

Fig. 13 visar en film, som framställts genom att man har inställt de rörliga styckena så, att skiljeplanet för de flöden, som utgöres av polymererna D och E, är vinkelrätt mot filmens plan. I det fall, som illustreras i fig. 12, är detta skiljeplan snett beläget.

Vid anordningen enligt uppfinningen kan man sålunda separat reglera flödenas skiljeplan, varvid de olika skiktens relativa tjock- lek bestämmas genom att man reglerar motsvarande genomströmningsmängder I praktiken reglerar man först kantpartiernas skiljeplan genom att man vrider stycket 18 i förhållande till spruthuvudet 21 och därefter reg~ lerar laminatskiktens skiljeplan genom att man vrider stycket 15 i för- hållande till stycket 18.

Claims (4)

9 7300064-s Patentkrav

1. Anordning för samextrudering av termoplastlaminat, innefattande ett aggregat med en í ett plant sprutmunstycke (1) mynnande matníngskanal (2) med cirkelformad tvärsektion, k ä n n e t e c k n a d av att kanalen (Z) är delad i parallella kanaler för varsin av de i laminatet ingående termoplasterna medelst åtminstone en plan ledplàt (6), som sträcker sig axiellt i strömningsriktningen genom matnings- kanalen och är inställbar under drift genom vridning omkring kanalens (2) centrumlinje.

2. Anordning enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att ledplåten (6) är fästad vid ett i kanalen (2) lagrat vridstycke (7), och att i strömningsriktningen efter vrid- stycket (7) två motstàende inloppsrör för två termoplast- material (A; B) mynnar i kanalen (2).

3. Anordning enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a d av att vridstycket (7) har ett flertal parallella, på av- stånd från varandra belägna ledplátar (6), som mellan sig begränsar ytterligare genomströmningskanaler, vilka står i förbindelse med ínloppsrör (C; D), som genomgår vridstycket (7)-

4. Anordning enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att den innefattar tvâ aggregat av den i något av krav 1 - 3 angivna beskaffenheten, anordnade efter varandra, var- vid det i strömningsriktningen senare belägna aggregatet har ett vridstycke (18) med två ledplåtar (19), vilka mellan sig begränsar en mittbelägen genomströmningskanal för den från det i strömningsriktningen tidigare belägna aggregatet ut- matade laminatsträngen. 3 NF?RDÅ PUBLIK TIONÉR: Sverige 210 990 (39 u :7 02 1 315 399_ 39 °_=7/94) Storbritannien 1 166 458 (B29D 9/00) US 3 471 898 u ...__ ._ _. u» ~a~faßzfø~u~ou .ua-_ wa.