HUT72760A - Apparatus and process for producing thermoplastic products having oriented components, and the product - Google Patents
Apparatus and process for producing thermoplastic products having oriented components, and the product Download PDFInfo
- Publication number
- HUT72760A HUT72760A HU9600416A HU9600416A HUT72760A HU T72760 A HUT72760 A HU T72760A HU 9600416 A HU9600416 A HU 9600416A HU 9600416 A HU9600416 A HU 9600416A HU T72760 A HUT72760 A HU T72760A
- Authority
- HU
- Hungary
- Prior art keywords
- thermoplastic
- thermoplastic mixture
- tool
- mixture
- filler
- Prior art date
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
- B29C48/03—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor characterised by the shape of the extruded material at extrusion
- B29C48/06—Rod-shaped
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
- B29C48/03—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor characterised by the shape of the extruded material at extrusion
- B29C48/09—Articles with cross-sections having partially or fully enclosed cavities, e.g. pipes or channels
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
- B29C48/03—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor characterised by the shape of the extruded material at extrusion
- B29C48/12—Articles with an irregular circumference when viewed in cross-section, e.g. window profiles
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
- B29C48/25—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
- B29C48/88—Thermal treatment of the stream of extruded material, e.g. cooling
- B29C48/90—Thermal treatment of the stream of extruded material, e.g. cooling with calibration or sizing, i.e. combined with fixing or setting of the final dimensions of the extruded article
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
- B29C48/25—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
- B29C48/88—Thermal treatment of the stream of extruded material, e.g. cooling
- B29C48/90—Thermal treatment of the stream of extruded material, e.g. cooling with calibration or sizing, i.e. combined with fixing or setting of the final dimensions of the extruded article
- B29C48/908—Thermal treatment of the stream of extruded material, e.g. cooling with calibration or sizing, i.e. combined with fixing or setting of the final dimensions of the extruded article characterised by calibrator surface, e.g. structure or holes for lubrication, cooling or venting
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
- B29C48/25—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
- B29C48/88—Thermal treatment of the stream of extruded material, e.g. cooling
- B29C48/911—Cooling
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
- B29C48/25—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
- B29C48/88—Thermal treatment of the stream of extruded material, e.g. cooling
- B29C48/919—Thermal treatment of the stream of extruded material, e.g. cooling using a bath, e.g. extruding into an open bath to coagulate or cool the material
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C2791/00—Shaping characteristics in general
- B29C2791/004—Shaping under special conditions
- B29C2791/006—Using vacuum
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
- B29C48/03—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor characterised by the shape of the extruded material at extrusion
- B29C48/07—Flat, e.g. panels
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
- B29C48/25—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
- B29C48/88—Thermal treatment of the stream of extruded material, e.g. cooling
- B29C48/90—Thermal treatment of the stream of extruded material, e.g. cooling with calibration or sizing, i.e. combined with fixing or setting of the final dimensions of the extruded article
- B29C48/904—Thermal treatment of the stream of extruded material, e.g. cooling with calibration or sizing, i.e. combined with fixing or setting of the final dimensions of the extruded article using dry calibration, i.e. no quenching tank, e.g. with water spray for cooling or lubrication
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
- B29C48/25—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
- B29C48/88—Thermal treatment of the stream of extruded material, e.g. cooling
- B29C48/911—Cooling
- B29C48/9135—Cooling of flat articles, e.g. using specially adapted supporting means
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
- B29C48/25—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
- B29C48/94—Lubricating
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
- B29C48/25—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
- B29C48/94—Lubricating
- B29C48/95—Lubricating by adding lubricant to the moulding material
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
- B29K2105/00—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped
- B29K2105/04—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped cellular or porous
- B29K2105/043—Skinned foam
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
- B29K2105/00—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped
- B29K2105/06—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped containing reinforcements, fillers or inserts
- B29K2105/12—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped containing reinforcements, fillers or inserts of short lengths, e.g. chopped filaments, staple fibres or bristles
- B29K2105/14—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped containing reinforcements, fillers or inserts of short lengths, e.g. chopped filaments, staple fibres or bristles oriented
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
- B29K2995/00—Properties of moulding materials, reinforcements, fillers, preformed parts or moulds
- B29K2995/0037—Other properties
- B29K2995/005—Oriented
- B29K2995/0051—Oriented mono-axially
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Extrusion Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
- Manufacture Of Porous Articles, And Recovery And Treatment Of Waste Products (AREA)
Description
PÉLDÁNY
Feltalálók:
SUWANDA, Dedo [CA] címe: 59 Falcon Street, Toronto, Ontario M4S 2P4 Kanada, CA
PABEDINSKAS, Arunas, A. [CA] címe: 12 Laurel Avenue, Etobicoke, Ontario M9B 4S8 Kanada, CA
ZHOU, Vincent, Weixing [CA] címe: Apartment 1619, 30 Charles Street West
Toronto, Ontario M4Y 1R5 Kanada, CA
WOODHAMS, Raymond, T. [CA] címe: 33 The Palisades,
Toronto, Ontario M6S 2W9 Kanada, CA
A bejelentés napja: PCT bejelentési szám:
PCT közzétételi szám:
1994. augusztus 22 PCT/CA94/00457 WO 95/05932
Az uniós elsőbbségeket megalapozó bejelentések:
Országa: Amerikai Egyesült Államok, US Dátuma: 1993. augusztus 23.
Aktajele: 08/110,688
Országa: Amerikai Egyesült Államok, US
Dátuma: 1993. november 12.
Aktajele: 08/150,877
A találmány tárgya eljárás termoplasztikus termékek folyamatos előállítására, amelynek orientált komponensei vannak. A termoplasztikus keverék tartalmazhat töltőanyagot. A töltőanyag előnyös módon nagy oldalaránnyal (hossz per átmérő) jellemezhető. A töltőanyag lehet szervetlen töltőanyag, mint például csillámpalaés talkumpelyhek, üveg- és szénszál rövid szálak vagy szerves cellulóz anyagok, amelyek a fa-/erdögazdasági melléktermékek ill mezőgazdasági melléktermékek. Műanyagok, mint poliolefinek, vinilek, sztirolok, poliészterek és polikarbonátok használhatók. Az eljárás használható mind egyben készített habosított termékek, mind lényegében tömör termékek, amelyek különböző alakúak lehetnek, gyártásához, amelyek hajlítási szilárdsága és modulusa 2-10-szer nagyobb, mint a hagyományosan gyártott termékeknek, amelyeket ugyanabból a műanyag/polimer anyagból gyártanak (habosított és nemhabosított). Az eljárással létrehozott termék 75%-ig terjedő töltőanyaghányadot tartalmazhat. A termék, amely olyan extrudálási eljárással készül, amely orientálja a termoplasztikus polimert és töltőanyagot, ha az jelen van, az extrudálás alatt longitudinális irányban és amely megakadályozza a termoplasztikus polimer relaxációját, amelynél fogva megőrzi a közölt orientáltságot. Az egybenkészített hab magú kiviteli alakkal kapcsolatban a szerszámszerkezet úgy van tervezve, hogy lehetővé tegye a polimer molekulák és töltőanyagrészecskék, ha azok jelen vannak, orientáltságát annak érdekében, hogy orientált réteget | hozzon létre; hogy üreget hozzon létre a termoplasztikus elegyben; iiogy a termoplasztikus elegyet behabosítsa az üregbe a habosítószer hatására; és hogy lehűtse a termoplasztikus elegyet, hogy egybengyártott habosított terméket alakítsunk ki.
Jellemző ábra: 2. ábra.
-21996 FEB>
Eljárás orientált komponensekkel rendelkező termoplasztikus termékek
- 1 A bejelentés napja: 1994 augusztus 22.
Az elsőbbséget megalapozó bejelentések:
Országa: Amerikai Egyesült Államok, US
Dátuma: 1993. augusztus 23.
Aktajele: 08/110,688
Országa: Amerikai Egyesült Államok, US
Dátuma: 1993. november 12.
Aktajele: 08/150,877
PCT bejelentési szám: PCT/CA94/00457
PCT közzétételi szám: WO 95/05932
A találmány eljárás és berendezés termoplasztikus elegyek gyártásához. Még pontosabban, olyan termoplasztikus elegyek gyártására vonatkozik, amelyeknek longitudinális orientáltságú polimer molekulái vannak. A termékek, amelyeket ezen eljárással gyártunk, lehetnek tömörek, vagy üregesek vagy egybeépített habosított magjuk van.
A termoplasztikus polimereket évek óta használják széles körben. Azonban a termoplasztikus, hagyományos eljárással extrudált polimerek egy hátránya az lehet, hogy rosszak a mechanikai tulajdonságaik, mint például teherviselő képességük, összehasonlítva olyan anyagokkal, mint a fa vagy fém. Ezek a rosszabb mechanikai tulajdonságok beszűkítik az alkalmazások körét, amelyekben a legtöbb hőre lágyuló polimerek alkalmazhatók.
Sok erőfeszítés irányult arra, hogy javított mechanikai tulajdonságú polimereket fejlesszenek ki. Amíg ezek a poliemerek, amelyekre általában mint mérnöki polimerekre hivatkoznak, jobb mechanikai tulajdonságúak, mint amelyekre kereskedelmi termoplasztikus polimerként (polietilén, polipropilén, polisztirol, polivinilklorid) hivatkoznak, azonban a mechanikai tulajdonságokban bekövetkezett változások tipikusan magasabb árakkal járnak együtt.
Alternatív módon, különböző eszközöket javasoltak a kereskedelmi, termoplasztikus polimerek mechanikai tulajdonságainak javítására. Az egyik legközönségesebb módszer erősítő töltőanyagot adni a hőre lágyuló polimerekhez. Azok az anyagok, amelyeket tipikusan erősítő töltőanyagként használnak, 1-nél jelentősen nagyobb oldalarányúak (azaz a hossz aránya a hatásos átmérőhöz), mint pédául rostok, vagy vékony lemezkék, és olyan tulajdonságokkal rendelkeznek, mint például merevség szempontjából, amelyek nagyobbak, mint a termoplasztikus polimernek. A töltőanyag erősítő hatásának eredményeként, az eredményül kapott összetett anyag tipikusan jelentősen fölényben levő mechanikai tulajdonságú összevetve a tiszta hőre lágyuló polimerrel. Az erősítő töltőanyagok lehetnek gyártottak, mint üveg-, szén-, fémkerámiaszálak vagy a természetben fordulnak elő, mint például cellulózrostok, azbeszt, csillámpala vagy talkum Széles osztályokba tartozó sokféle polimer kapható kereskedelmi forgalomban, amelyek különböző rostos vagy ásványi töltőanyagokat tartalmaznak.
A hőre lágyuló polimerek mechanikai tulajdonságainak növelésére egy másik módszer, hogy a polimer molekulák jelentékeny részét vonalba irányítjuk vagy orientáljuk ugyanabban az irányban. Ezáltal kihasználjuk a polimerek erős szén-szén gerinchálózatát, ahol az jelen van. A polimer molekulák orientációja az eredményként adódó termék merevségét és szilárdságát növeli. Különböző módszereket javasoltak, amelyek növelik a hőre lágyuló polimerek mechanikai tulajdonságait orientáció útján. A szálfonásban a polimer szálakat a szerszám elhagyása után húzzák, következésképpen a polimer molekulákat a húzás irányába orientálják. A filmfújás esetén, kéttengelyű orientációt (mind párhuzamos, mind merőleges irányban a gépirányhoz képest) érnek el magas nyomású levegő alatt egy gyűrűs extrudátum nyújtásával. Az extrudátum expandálása kerületi és tengelyirányú nyújtást eredményez. Mindkét folyamatban az eredményként előálló terméknek olyan méretei vannak, amelyek megengedik a gyors hűtést, amely megőrzi a közölt orientációt. Nagyobb szelvények számára, annak a képessége, hogy lehűtsük a szelvényt a közölhető orientáció megőrzése érdekében, lényegesen nehezebb, különösen mert a konvencionális extrudálási folyamatok általában olyan hőmérsékleteket alkalmaznak, amelyek jóval a hőre lágyuló polimer olvadási vagy lágyulási pontja fölött vannak.
Egy másik módszer van feltárva a U S. 4,734,240 szabadalomban, amelyet Chung-nak és társainak adtak meg 1988. március 29-én, amely egy polimerek extrudálására vonatkozó eljárásra korlátozódik, amely polimereknek van anizotrop olvadékfázisa, ahogy az a címből és az igénypontokból látható. Ennek a folyamatnak lényeges eleme, hogy a hűtési lépés alatt az extrudátum kb. 1,5:1-10:1 arányú lehúzásnak van alávetve. Jól ismert, hogy annak érdekében, hogy elérjük a húzási feszültséget, a lehúzási feszültséget kell alkalmazni, vagy az extrudátumot húzni kell.
Az elegendő hűtés problémájára egy megoldás a szilárd fázisú extrudálás, amelyben a polimermolekulák orientációja a termoplasztikus polimer olvadási pontja vagy lágyulási pontja alatt történik. Például a UK 2 207 436 (Ward és társai, 1989) leír egy eljárást a lineáris polietilén molekuláinak orientációjára a szilárd fázisban történő extrudálással Ez a szilárd fázisú deformációs folyamat hidraulikus szerszám extruderben történik és 150 MPa-tól 250 MPa-ig (22.000 - 36.000 psi) hogy keresztülkovácsolja a polietilént a szerszámon keresztül a polietilén olvadáspontja alatt. Ugyanakkor a sajtoló
-3extrudálás lassú és nemfolyamatos folyamat, amely nagy nyomást von maga után és gazdaságtalan a legtöbb kereskedelmi alkalmazásra.
Ezen találmánnyal összhangban, azt találtuk, hogy minden molekulasúlyú termoelasztikus polimer folyamatosan extrudálható különböző szelvények előállításához, amelyeknek lényeges orientációjuk van Ez növeli az eredményezett termék szilárdságát és modulusát összehasonlítva a hagyományos extrudálási folyamattal. Ezen kívül, az ezen találmány szerinti extrudálási folyamat mind a termoplasztikus polimermolekulákat, mind töltőanyagrészecskéket orientálni tudja, amelyek jelen lehetnek ugyanebben az irányban az extrudálás során és lényegében megakadályozza a közölt orientáció relaxációját.
A találmány összefoglalása:
Ezen találmány olyan termoplasztikus termékek folyamatos előállítására eljárás, amelyeknek vannak orientált komponensei. Az eljárás magába foglalja termoplasztikus elegy biztosításának lépéseit, amely hőre lágyuló polimert tartalmaz. A hőre lágyuló elegyet olyan előre meghatározott hőmérséklettartományba hozzuk, amely éppen csak fölötte van és magába foglalja a hőre lágyuló elegy lágyulási pontját, amely által olvadt termoplasztikus elegyet állítunk elő. Az olvadt, hőre lágyuló elegyet átnyomjuk a szerszámon, a termoplasztikus elegy alá van vetve egy konvergáló folyásnak a szerszámon keresztül, hogy hosszanti orientációt közöljön a termoplasztikus polimer legalábbis egy részével. A hőre lágyuló elegyet lehűtjük a hosszirányú orientáció közlése után a lágyulási hőmérséklet alá, hogy megőrizzük benne a közölt orientációt és hogy megszilárdítsuk a hőre lágyuló elegyet A termékek lehetnek tömörek vagy üregesek.
A találmány egy másik aspektusa, hogy eljárást biztosítson termoplasztikus termék folyamatos gyártáshoz, amely terméknek orientált komponensei és habosított magja van. .Az eljárás magába foglalja a termoplasztikus elegy biztosításának lépéseit, beleértve a hőre lágyuló polimert és habosító ágenst (adalékot). A hőre lágyuló elegy egy előre meghatározott tartományú hőmésékletre van hozva, amely hőmérséklettartomány éppen csak a termoplasztikus elegy lágyulási pontja felett van, illetve azt tartalmazza és ez által olvadt termoplasztikus elegyet állítunk elő. Az olvadt termoplasztikus elegyet átnyomjuk a szerszámon és belső üreget alakítunk ki benne. A hőre lágyuló elegyet konvergáló folyásnak vetjük alá a szerszámon keresztül, hogy termoplasztikus polimer legalább egy részével hosszanti orientációt közöljünk. A közölt hosszanti orientáció a termoplasztikus polimer külső rétegében megőrződik és ennélfogva egy orientált külső bőrréteget alkot. A termoplasztikus elegyet az üregbe behabosítjuk. A hőre lágyuló elegyet a hőre lágyuló elegy lágyulási pontja alá hütjük, hogy megszilárdítsuk a hőre lágyuló elegyet. A termékeket a találmány ezen vonzata szerint előállítva olyan egységes hab szelvényeket kapunk, amelyek tömör orientált külső rétegből és habosított magból állanak.
-4A találmány egy másik aspektusában egy készüléket bocsátunk rendelkezésre termoplasztikus termék gyártására, amely terméknek orientált komponensei vannak egy termoplasztikus elegyből, amelynek van termoplasztikus polimerje. A készülék tartalmaz egy eszközt, arra, hogy a hőre lágyuló elegyet egy olyan előre meghatározott hőmérséklettartományba hozzuk, amely éppen csak a hőre lágyuló elegy lágyulási pontja felett van illetve azt tartalmazza. Ettől lefelé áramlási irányban van. egy szerszám, amelynek belső falai vannak, egy bemenet, egy kimenet és egy csatorna a bemenet és a kimenet között, a bemenet átmérője nagyobb, mint kimeneté, a belső falak egy része összetartó és egy konvergáló átjáróutat határoznak meg, amelyben használatban a termoplasztikus elegy összetartó folyás alá kerül a szerszámon keresztül, hogy közölje a longitudinális orientációt legalább a polimer molekulák egy részével. A készülék szintén tartalmaz egy nyomóeszközt arra, hogy a felmelegített hőre lágyuló elegyet a szerszámon keresztül nyomja és egy hütöeszközt az összefolyó csatornaúton folyási irányban lefelé a termoplasztikus elegy hűtésére. Opcionálisan a készülék tartalmazhat tüskét, amely a szerszámban van elhelyezve és ahol a tüske üreget okoz, amelyet ki kell alakítani a hőre lágyuló elegyben.
A találmány egy másik aspektusa termoplasztikus termék biztosítása, amely tartalmaz termoplasztikus elegyet, amely termoplasztikus polimert tartalmaz és amelynek merev tömör külső rétege van, amely külső réteg hosszanti irányban orientált polimerü és egységesen alacsony sűrűségű habosított belseje van.
A rajzok rövid leírása:
Az ezen találmányba foglalt eljárást példák segítségével írjuk le, ahol hivatkozunk a hozzátartozó rajzokra, amelyekben:
1. ábra: a termoplasztikus termékek gyártására szolgáló készülék nézete ezen találmánnyal összhangban;
2. ábra: a készülék egy részének részletezett nagyított metszete, amely az 1. ábra 2. részét tartalmazza, amely tömör termékek előállítására van kialakítva;
3. ábra: a készülék egy részének részletezett nagyított metszete, amely az 1. ábra 2. részét tartalmazza, amely üreges és egybengyártott habosított termékek előállítására van konfigurálva,
4. ábra: a 3. ábra 4-4 metszete,
5. ábra: a körszimmetrikus, üreges szelvény keresztmetszeti nézete, amely szelvény a 3. ábrán ábrázolt összeállítással állítható elő,
6. ábra: egy egybegyártottan habosított körszimmetrikus szelvény keresztmetszete, amely szelvénynek orientált tömör külső börrétege van, amely a 3. ábra szerinti összeállítással állítható elő.
A találmány részletes leírása:
A jelen eljárásban termoplasztikus elegyet folyamatosan extrudáljuk egy extruderböl egy szerszámösszeállításon keresztül, amely csatlakozódarabot, tartályt, szerszámot és kalibrálóeszközt és üreges és egy darabban öntött habtermékek esetén egy tüskét tartalmaz. A tartály, amely vagy fűtött vagy hütött, hogy elérjük a kívánt hőmérsékletet, két funkciót lát el Először, a tartály arra használatos, hogy homogenizálja a hőre lágyuló elegy tömeghömérsékletét, másodszor, hogy biztosítsuk a kenőanyagnak egyenletes szétosztását, mielőtt a sajtolószerszámba belép, amely kenőanyag úgy fecskendezhető be a szerszám belső falai és a termoplasztikus elegy közé. A hőre lágyuló elegy először először a csatlakozódarabon és a tartályon halad át az extrudercsavar szállító mozgásának következtében és azután átnyomjuk a konvergáló szerszámon. A kenőanyag arra használatos, hogy elősegítse a nyúló folyást és csökkentse a nyíró folyást a szerszámon keresztül. A szerszám úgy van tervezve, hogy a polimermolekulákkal és ha jelen vannak, a töltőanyagrészecskékkel longitudinális orientációt közöljön. Az eljárási feltételeket úgy választjuk meg, hogy megkönnyítse az orientációt a szerszámban és azt követően megőrizze a közölt orientációt és megszilárdítsa az eredményként előálló terméket. Vákuum kalibrálóeszközok vagy idomszerek, hútöfúrdők, hernyó húzókészülék és további foiyásirányító szerkezetek, amelyek ismertek, használhatók a kalibrálóeszköztói folyásirányban lefelé, hogy tovább javítsák a termékminőséget és növeljék a termelékenységet. A termoplasztikus elegyet úgy értjük, hogy termoplasztikus polimer és adalékok, mint például szinezök, stabilizátorok, lánggátlók, kenőanyagok, foiyamati segédanyagok és hasonlók keveréke. Ezeken kívül, a hőre lágyuló keverék tartalmazhat vagy nem tartalmazhat töltőanyagokat, különösen erősítő töltőanyagokat, felületaktív szereket és fizikai és/vagy vegyi habosítószereket. A szerkezet kiviteli alakjai tömör, üreges vagy egydarabban öntött termoplasztikus termékek gyártására, amely termékek olyan fokú longitudinális molekuláris orientációval, és ha jelen van a töltőanyag, töltőanyagonentációval, az alább feltárt eljárást használva, amelyet a használt alapanyagok tárgyalásával és ezek előkészítésével kezdünk, amelyek nagy modulusú anyagok termékek előállításhoz használhatók.
Berendezés és módszer tömör termékek gyártásához:
Az 1. és 2. ábrákra hivatkozva, a tömör, nagy modulusú termoplasztikus termékek gyártásához alkalmas 10 szerkezet kiviteli alakját ábrázolja, amely ezen találmány szerinti eljárást használja. A szerkezet egymás utánban áll, 12 extruderböl, 14 szerszámösszeállításból, 16 hütöfúrdöből, 18 húzókészülékböl és 20 vágófurészből A 12 extruder, amely sokféle különböző típus egyike lehet, ismert egy- vagy kétcsavaros extruderek lehetnek, amelyek arra használatosak, hogy megolvasszák és szállítsák a hőre lágyuló elegyet 17 áthaladási úton keresztül a szerszámba, ahogy az részletesen a 2.
-6ábrán látható. Az eljárási feltételek a 12 extruderben úgy vannak kiválasztva, hogy biztosítsák a termoplasztikus elegy megolvasztását.
A 2 ábra mutatja a 14 szerszámösszeállítás hosszmetszetét, amely arra van kialakítva, hogy a tömör vagy nem habosított orientált termoplasztikus körszimmetrikus szelvényeket állítsunk elő ezen találmány szerint. A szakember számára érthető, hogy a nem habosított kifejezés lényegében tömör termékekre vonatkozik. Világos, hogy anyagtól függően, természetes habosító szerek (mint például víz) lehetnek jelen, amelyek bizonyos fokú habosodást okoznak. Az is világos, hogy ez az eljárás használható mindenféle profilú tömör termék szelvény (profil) előállításár, amelynek keresztmetszete állandó méretű, feltéve hogy 14 szerszámösszeállítás a kívánt profil előállítására van kialakítva A 14 szerszámösszeállítás tartalmazza továbbá 30 csatlakozódarabot, amely az extruder 24 extrudercsőhöz csatlakozik, 28 törőlemezzel, amely 24 cső vége és 30 csatlakozódarab között helyezkedik el. A 14 szerszámösszeállítás tartalmazza az áramlás felső végétől áramlás irányába lefelé sorrendben 40 tartályt, amely a 30 csatlakozódarabhoz csatlakozik, 60 szerszámot, 100 idomszerszámot (kalibrálóeszközt). 26 extrudercsavar szállító tevékenysége a 24 extrudercsőben az olvadt termoplasztikus elegyet átnyomja a 28 törőlemezen a 30 csatlakozódarabba. A 30 csatlakozódarab alakja úgy van megtervezve, hogy csatolható legyen a felső folyás felé eső 32 végével a 24 extrudercsőhöz valamilyen ismert eszközzel úgy, hogy fokozatos átmenet van a 32 felsőfolyásos szakasztól a 30 csatlakozódarab alsófolyásos vagy kilépési 34 szakaszáig, amely illeszkedik a 40 tartályszakasz felsőfolyásos bemenetére. A 30 csatlakozódarab és 40 tartály egy szakaszként építhető meg bizonyos esetekben.
Egy vagy több 52 csatorna adott a 40 tartály oldalában, amelyeken át kenőanyag injektálható a tartály fala és termoplasztikus elegy közé. 52 csatomá(k) úgy vannak előnyös módon alakítva, méretezve és elrendezve térben, hogy biztosítsák, hogy a kenőanyag egyenletesen van szétosztva a 40 tartály belső fala körül, ami által egyenlő mértékben jut a termoplasztikus elegy külsejére, amint azt átnyomjuk 17 csatornán. A termoplasztikus elegy szintén tartalmazhat kenőanyagot, amely az elegyhez volt adva az extrudálás előtt. Ahogy az 1. ábra ábrázolja, a kenőanyagot, amelyet 56 készüléken keresztül fecskendezhetünk be, amely lehet mérőszivattyú, fecskendőszivattyú, fogaskerekes fecskendő vagy más ismert berendezés, amely állandóan szállítani tudja a szükséges mennyiségű kenőanyagot kellően magas nyomáson, hogy legyőzze a 40 tartály belső nyomását. A kenőanyagot arra használjuk, hogy elősegítsük a hosszanti folyást és csökkentsük a keresztfolyást a 60 szerszámon keresztül. A befecskendezésre alkalmas kenőanyagok magukba foglalhatják a szilikonolajokat, folyékony paraffint, glicerint, zsíramidokat és más folyékony kenőanyagokat.
tartály hossza úgy van választva, hogy legyen elegendő idő a kenőanyag számára, hogy egyenletesen elteijedjen a termoplasztikus elegy külső kerülete körül.
-7Ezenkívül, 40 tartálynak elegendő hosszúnak kell lennie, hogy biztosítsa a termoplasztikus elegy 60 szerszámba való belépését a kívánt hőmérsékleten és hogy az elegy hőmérséklete olyan egyenletes legyen a keresztmetszete mentén, amennyire csak lehetséges.
A 60 szerszám terve lényeges az eljárás sikere szempontjából. Először is, a 60 szerszám kimeneti metszetének meg kell felelnie a kívánt profil szelvényének. Másodszor, a szerszám profilját gondosan kell megterveznünk tekintettel az eredményként adódó molekuláris orientáció fokára és töltőanyagorientáció fokára (ha töltőanyag jelen van), az extrudálóteljesítményre és a termék felületének megjelenésére. Hogy elősegítsük a polimer molekulák és töltőanyag részecskék (ha töltőanyag jelen van) orientációját az áramlási irányban, kívánatos a hőre lágyuló elegy átnyomása a összetartó profilú szerszámon, úgy, hogy a szerszám közölje az állandó deformációt az olvadt eleggyel. A 60 szerszám úgy van formálva, hogy biztosítsa az olvadt elegy konvergáló átfolyását. Érthető, hogy a 40 tartály és 60 szerszám egyes esetekben egy szakaszként építhetők meg.
A szerszám húzási hányadosának, amely a szerszám bemeneti és kimeneti keresztmetszeti területeinek hányadosával van definiálva, elég nagynak kell lennie, hogy az eredményként adódó hosszanti áramlás elegendő legyen a polimer molekulák és töltőanyag részecskék (ha töltőanyag jelen van) orientálásához a termékben Azonban ha a húzási hányados túl nagy, a nyomásesés a szerszám mentén elfogadhatatlanul magas lesz és hibák adódhatnak az extrudátum felszínén olvadéktörés következtében. A húzási hányadosok 3:1-töl 15:1-ig tipikusak, azonban nagyobb húzási hányadosok lehetségesek lehetnek bizonyos termoplasztikus elegyekkel, feltéve ha megfelelő folyamat feltételek vannak. Ezenkívül inkább nagyobb húzási hányadosok várhatók tipikusan az orientáció nagyobb fokához a termékben, mint kisebb húzási hányadosok, ugyanarra a termoplasztikus elegyre.
A szerszám kontúrja matematikailag korrelációban van az olvadt termoplasztikus elegy viszkoelasztikus deformációjával a szerszám összetartó zónájának a hosszanti alak változási sebességé vagy hosszanti feszültsége függvényében. Tanulmányok azt mutatták, hogy konstans hosszanti fajlagos nyúlás rendszerint hatásos. A hosszanti alakváltozási sebesség az egységnyi hosszra jutó hosszváltozási sebességgel definiált és így az eredményeként hosszanti alakváltozási sebesség a termoplasztikus elegy térfogati átáramlási sebességének függvénye a szerszámon keresztül A legjobb eredmények akkor azoknál a profiloknál remélhetök, amelyeknél csökkenő hosszanti alakváltozási sebességet közölnek, például hiperbolikus szelvényeknél A hiperbolikus profilokon kívül, parabolikus vagy kúpos profilok elegendőek. Azonban, hogy a termoplasztikus elegy maximális elfogadható áramát növeljük a szerszámon keresztül, az összetartó szögeknek kicsiknek kell lenniük, hogy az eredményként adódó alakváltozási sebesség a
-8szerszám zónájában ne haladja meg azt az alakváltozási sebességet, amely az olvadéktörés felléptével hozható kapcsolatba (azaz gyenge extrudátumfelület minőséggel). így a termoplasztikus elegy maximális elfogadható átáramlási sebessége a szerszámon keresztül a profilválasztás valamint a polimergyanta molekulasúlya, a töltőanyag típusa és koncentrációja és a szerszám és a termoplasztikus elegy szerszámba történő belépő hőmérsékletei által van meghatározva.
Külső kenőanyagok, amelyek a 40 tartályba befecskendezhetők vagy a termoplasztikus elegyhez adhatók, segítik a hosszanti deformációt a 60 szerszámban az elegy és a 60 szerszám belső 94 felülete közötti súrlódás csökkentésével. A 60 szerszám belső 94 felületei lubricitásának javítása magaspolírozással vagy olyan bevonatok alkalmazásával lehetséges, amelyek növelik a lubricitást, szintén segítenek a súrlódás minimalizálásában.
A 14 szerszámösszeállítás utolsó eleme 100 kalibrálóeszköz, amelynek ugyanaz a keresztmetszete, mint a 60 szerszám csatlakozó kimeneti része és következésképpen, mint a termék kívánt profilja. A 100 kalibrálóeszköz fo funkciója, hogy biztosítsa a termék méretbeli stabilitását és biztosítsa a hűtést, amely szükséges a polimer molekulák és (ha töltőanyag jelen van) a töltőanyag orientációjának megőrzéséhez a termoplasztikus elegyben. A 100 kalibrálóeszköz hossza úgy van megválasztva, hogy a termoplasztikus elegynek elegendő hűtése legyen, hogy megőrizze a közölt orientációt abban A 100 kalibrálóeszköz hőmérséklete fontos a kalibrálóeszköz hosszának meghatározásban. A 10 berendezés alternatív kiviteli példái tartalmazhatnak több, mint egy hőmérsékletvezérlési zónát a kalibrálóeszközhöz és tartalmazhat egy kalibrálóeszközt, amely több szelvényből áll sorrendben, hogy olyan hőmérsékleti profilt érjünk el, amelyik megengedi a termoplasztikus elegy fokozatos vagy programozott hűtését A hőmérsékleti profil követelményeit a 10 berendezéshez nagyobb részletességgel az alábbiakban tárgyaljuk. Érthető, hogy a 60 szerszám és 100 kalibrálóeszköz egy szakaszként építhetők egyes esetekben.
A 24 extrudercsőhöz és a 14 szerszámösszeállításhoz (30 csatlakozódarab, 40 tartály, 60 szerszám és 100 kalibrálóeszköz) a hőmérsékletbeállításokat gondosan kell kiválasztani. Például az extruder 24 extrudercsö hőmérsékletét elég magasra kell választani, hogy megolvasszuk a termoplasztikus elegyet és hogy elkerüljük a hegedési vonalakat vagy barázdáltságot, amelyek láthatók a termékben a 28 törőlemez következtében A hőmérséklet a 24 extrudercsőben szintúgy gondosan van ellenőrizve, hogy túlzott csavarást megakadályozzunk. Azonban, ha a termoplasztikus elegy eredményként adódó hőmérséklete túl magas, a 40 tartály túl rövid lehet ahhoz, hogy biztosítsa az elegy hőmérsékletének keresztmetszet menti egyöntetűségét. A 60 szerszám hőmérsékletének elég magasnak kell lennie, hogy megkönnyítse az orientációt, de elég alacsonynak ahhoz, hogy megakadályozza a polimer molekulákat és töltőanyag
-9részecskéket (ha jelen vannak), hogy elrelaxáljanak az orientált állapotból. A szerszámhömérséklet tipikusan 0-10°C-kal az olvadáspont (lágyulási pont) felett van félkristályos polimerek számára és 10-60°C-kal az üveg átmeneti hőmérséklet felett (azaz a lágyulási pont hőmérséklet felett) amorf polimerek számára. A 100 kalibrálóeszköz hőmérséklete úgy van megválasztva, hogy a termoplasztikus elegy elegendően lehűljön, hogy megőrizze az orientációt és hogy jelentősen megszilárdítsa a terméket. Ennélfogva a 100 kalibrálóeszköz hőmérsékletének a termoplasztikus elegy lágyulási pontja alatt kell lennie
Ismét hivatkozva az 1 ábrára, az etxrudátum, a 14 szerszámösszeállítást elhagyva 16 hűtöfurdön keresztül vezethető, ahogy az 1 ábrán ábrázolva van, az extrudátum további hűtésére annak érdekében, hogy megkönnyítsük késztermék kezelését A 16 hűtőfurdö arra is használható, hogy lemossuk a megmaradó kenőanyagot. Miután keresztülhaladt a 16 hűtőfürdőn, a hernyó 18 húzószerkezet használható az extrudátum kihúzására A keletkező feszültség segíthet az extrudáló folyamatnak azáltal, hogy megakadályozza az extrudátum deformációját hajlítás következtében, amely előfordulhat a szerszámösszeállítástól folyásirányban lefelé. Végül, egy vonalban levő 20 fűrész használható a késztermék a kívánt hosszra vágására.
Berendezés és módszer üreges termékek előállítására:
A 3. ábra mutatja a 14' szerszámösszeállítás hosszmetszetét, amely úgy van kialakítva, hogy üreges termoplasztikus, gyűrűs szelvényű termékeket állítson elő ezen találmány szerinti eljárás alkalmazásával. Érthető, hogy lehetséges előállítani bármilyen szelvényű üreges termékeket, amelyeknek keresztmetszete állandó méretű, feltéve, hogy a 14' szerszám összeállítás a kívánt profil előállítására van kialakítva. A leglényegesebb különbség a 3. ábrán ábrázolt 14' szerszámösszeállitás és a 2. ábrán ábrázolt 14 szerszámösszeállítás között 46 tüske jelenléte, amely szükséges ahhoz, hogy üreges termékeket tudjunk gyártani. Minden más elem a 14' és 14 szerszámösszeállításokban ugyanaz. 46 tüske felsöfolyásos 49 végén elsődleges 42 tüskerögzítövel van rögzítve, amely a 30 csatlakozódarab és 40 tartály között van elhelyezve. A 42 tüskerögzítő keresztmetszete a 4. ábrán van ábrázolva és három 44 rögzítő van, amikhez 46 tüske kapcsolva van. A 44 rögzítők száma és elhelyezése úgy van megválasztva, hogy megfelelő rögzítést szolgáltasson a 46 tüskének, anélkül, hogy jelentősen akadályozná a termoplasztikus elegy áramlását, amíg a 44 rögzítők alakja úgy van megválasztva, hogy elősegítse a 44 rögzítők körül a termoplasztikus elegy áramvonalas áramlását. Az egy vagy több 44 rögzítők középpontjában 50 csatorna van kialakítva, amelyen keresztül kenőanyag fecskendezhető be a 46 tüske és a termoplasztikus elegy közé. Ez hasonló eszközökkel történhet, mint ahogy az mutatva van az 1. ábrán 56 eszközzel és ahogy az
- 10fentiekben le van írva. Érthető, hogy 46 tüske és 42 tüskerögzítő szelvény egy vagy több szelvényként építhetők meg.
A 40 tartály és a 60 szerszám között elhelyezkedve egy második 62 tüskerögzítő szelvény van A 62 tüskerögzítő szelvény keresztmetszete hasonló a 4 ábrán ábrázolt 42 tüskerögzítö szelvényhez, de ebben az esetben 46 tüske nincs rögzítve 62 rögzítőszelvényhez, úgy hogy 14' összeállítás könnyen szétszerelhető karbantartásra. Mint korábban, a 62 tüskerögzitőszelvényen belül a rögzítők száma és elhelyezése úgy van megválasztva, hogy megfelelő rögzítést biztosítson a tüske számára, anélkül, hogy jelentősen akadályozná a hőre lágyuló elegy áramlását, míg a rögzítők úgy vannak kialakítva és méretezve, hogy biztosítsák a hőre lágyuló elegy áramvonalas áramlását a rögzítők körül. Egy második tüskerögzítö szelvény szükséges lehet, vagy nem válik szükségessé, a tüske méretétől és hosszától függően.
Minden megfontolás, amit a 14 szerszámösszeállítás megtervezésénél tömör termékek gyártására meg kell tenni, megteendők a 14' szerszámösszeállítás üreges termékek gyártására tervezésénél is. Például a 40 tartály és 100 kalibrálóeszköz(ök) hossza, a 60 szerszám alakja, a 14' szerszámösszeállítás és 12 extruder hömérsékletbeállításai stb., hogy az eredményként adódó orientáció fokának, extrudálóteljesítmény és az extrudátum felületi megjelenésének figyelembe vételével, ahogy a fentiekben leírtuk, választandók meg. Az üreges termékek előállításánál a 46 tüske alakjának/méretének és hosszának megválasztása jelentékeny jelentőséggel bír. A 46 tüske keresztmetszete a 60 szerszám keresztmetszetével és 100 kalibrálóeszköz keresztmetszetével együtt határozza meg a az alakot valamint a termék falvastagságát. A 46 tüske hossza úgy van megválasztva, hogy méretbeli stabilitást biztosítson az eredményül kapott üreges profil belső kerületének. Az is kívánatos lehet, hogy fütsük és/vagy hütsük a tüskét bármelyik alkalmas ismert eszközzel. Az eljárási feltételek, beleértve a hömérsékletbeállításokat a tüske számára, ha hűtés és/vagy fűtést alkalmazunk, úgy vannak megválasztva, hogy megkönnyítse a hőre lágyuló elegy orientációját az összetartó szerszámban és hogy megőrizze ezt követően a közölt orientációt és jelentősen megszilárdítsa az eredményezett üreges terméket.
Az 5. ábra egy körszimmetnkus üreges szelvény keresztmetszetét illusztrálja, amely üreges körszimmetnkus szelvények a 14' szerszámösszeállításnak 10 berendezésben jelen eljárás használatával vannak előállítva. Az üreges 124 szelvény falvastagsága a 14' szerszámösszeállítás tervezési részletei által van meghatározva.
Berendezés és módszer egydarabban készített habosított termékek gyártásához:
Az 1 ábrán illusztrált 10 berendezés, amely a 3 ábrán ábrázolt 14' szerszámösszeállítást használva arra is használható, hogy egy darabban készített körszimmetnkus habtermékeket gyártsunk, amelyeknek szilárd bőre és habosított magja
- 11 van. Érthető, hogy egy darabban készített, mindenféle keresztmetszetű habosított termékek gyártása lehetséges, ha a keresztmetszet állandó méretű, feltéve, ha a 14' szerszámösszeállítás a kívánt profil gyártására van kialakítva Ebben az esetben 12 extruder, amelyet arra használunk, hogy megolvasszuk és szállítsuk a termoplasztikus elegyet a 14' szerszámösszeállításon keresztül, ahogy az a 3. ábrán ábrázolva van, amely termoplasztikus elegy habosítószert tartalmaz, arra is használatos, hogy a habosítást elindítsa, amely szükséges a habosított mag előállításához, a habosítószerek aktiválásával és a szükséges nyomás megteremtésével, amelyek szükségesek az eljárás megvalósításához A 12 extruder folyamatfeltételei úgy vannak megválasztva, hogy a termoplasztikus elegyet megolvasszuk és hogy aktiváljuk és lényegében homogén módon szétosszuk a habosítószereket az elegyben. Érthető, hogy a habosítószerek ebben az esetben vagy fizikai vagy vegyi habosítószerekre vonatkoznak, vagy a kettő kombinációjára
A szerszámösszeállítás kialakítása, amely szükséges az egyben készített habosított termékek gyártásához, hasonló a 14' szerszámösszeállítás kialakításához, amely üreges termékek előállításához használatos. Ahogy a fentiekben leírtuk, kenőanyagot fecskendezünk be a 46 tüske és 40 tartály belső 41 falának felülete és a termoplasztikus elegy közé, hogy elősegítsük a hosszirányú áramlást és csökkentsük a nyíró áramlást a gyűrűs 60 szerszámon keresztül. A 14’ szerszámösszeállításban üreges termékek előállításában és egyben készített termékek gyártásában a különbség a tervben és a 46 tüske funkciójában van. Üreges termékek gyártásánál a 46 tüske funkciója az eredményként adódó extrudátum belső kerületének meghatározása és ennek megfelelően van tervezve Egyben készített habosított termékek előállításánál a 46 tüske funkciója az, hogy üreget képezzen a termoplasztikus elegyben, amelybe az elegy be tud expandálódni, annak érdekében, hogy kialakítsa az egyben készített habosított tennék hab magját.
Ennélfogva 46 tüske keresztmetszete úgy van megválasztva, hogy megkönnyítse a hab mag kialakítását, amely lényegében homogén mind sűrűségben, mind sejtméretben. Hasonlóképpen fontos 90 rés vastagsága a 46 tüske külső 92 fala és a 60 szerszám belső 94 fala között. Ha 90 rés túl kicsi és 60 szerszám hőmérséklete elegendően alacsony, a termoplasztikus elegy teljesen megszilárdulhat a résben, mielőtt bármiféle habosodás zajlana le, ami által üreges termék lesz eredmény egyben készített habosított termék helyett. Túl kicsi rés szintúgy nem kívánatosán magas nyomáseséshez vezet a 60 szerszám mentén, míg tűi nagy rés nem éri el a szükséges magas nyomásesést, így lényegében az összes habosodás a 46 tüske 47 végrésze után történik. A 46 tüske hossza szintúgy fontos annak meghatározásában, hogy hol történik a habosodás és eredményeként, annak hossza fogja meghatározni az orientált szilárd bőr vastagságát, valamint a habmag tulajdonságait. Annak érdekében, hogy eléijük a bőrréteg kívánt vastagságát és ahabosítás fokát, a 46 tüske hosszúsága folyásirányban lefelé több ínch- n nyíre nyúlik el a 60 szerszám konvergáló részétől folyásirányban lefelé. Ezenkívül, 14' szerszámösszeállítás arra van tervezve, hogy biztosítsa a szükséges mértékben magas nyomást a 14' szerszámösszeállítás mentén, úgy hogy lényegében az egész habosodás csak a 46 tüske 47 végrésze után lép fel.
Ebben a folyamatban, a 100 kalibrálóeszköz fo funkciója, hogy biztosítsa a termék méretbeli stabilitását és hogy biztosítsa a szükséges hűtést ahhoz, amely ahhoz szükséges, hogy megőrizzük a polimermolekulák és (ha jelen vannak) a töltőanyag részecskék orientációját a szilárd bőrben. A 100 kalibrálóeszköz szintúgy megakadályozza a szelvény deformációjából adódó habosodást A 100 kalibrálóeszköz hossza úgy van megválasztva, hogy az orientált bőrréteg elegendően meg legyen szilárdulva és hogy a habosodás teljes legyen. A 100 kalibrálóeszköz hőmérsékletprofilja ennélfogva fontos a kalibrálóeszköz hosszának meghatározásánál.
A 24 extrudercső és 14' szerszámösszeállítás (30 csatlakozódarab, 40 tartály, 46 tüske, 60 szerszám és 100 kalibrálóeszköz) hömérsékletbeállitása gondosan választandó meg annak érdékében, hogy egyben készített habosított termékeket állítsunk elő. Például, a 24 extrudercső hőmérsékletét elég magasan kell beállítanunk, hogy megolvasszuk a termoplasztikus elegyet és hogy elkerüljük a hegedési vonalakat és barázdákat a 28 törőlemez következtében. A 60 szerszám hőmérsékletének elég magasnak kell lennie ahhoz, hogy lehetővé tegye az orientációt, de elég alacsonynak ahhoz, hogy lényegében megakadályozza az orientált polimer molekulák és (ha jelen van) a töltőanyag részecskéinek relaxációját az orientált állapotukból a formálódó termék külső részében. A 100 kalibrálóeszköz hőmérséklete úgy van megválasztva, hogy a termoplasztikus elegy kellően le legyen hűtve annak érdekében, hogy orientált szilárd bőrréteget hozzunk létre, anélkül, hogy jelentősen akadályoznánk a habmag képződését. Ezen kívül, kívánatos lehet a 46 tüske végét fűteni bármilyen ismert, megfelelő eszközzel annak érdekében, hogy a termoplasztikus elegy belső hőmérsékletét tartsuk, hogy megkönnyítsük a habmag képződését így a termoplasztikus elegy tömeghőmérséklete (amely a 12 extruder és 40 tartály hőmérséklete által van meghatározva), a 60 szerszámnak, 46 tüskének és 100 kalibrálóeszköznek hőmérsékletei és a 46 tüske hosszúsága együtt határozzák meg az extrudátum orientált szilárd börrétegének vastagságát. Hasonlóan, a húzási hányados, a 60 szerszám profilja, a kenőanyag mennyisége és fajtája, amelyet befecskendezünk, az elegy tömeghömérséklete és 60 szerszám hőmérséklete határozzák meg az orientált külső bőr orientációjának fokát Az eredményként adódó habmag sűrűsége a termoplasztikus elegy összetétele, a habosítószer koncentrációja és típusa (fizikai és/vagy vegyi), a habosítandó anyag hőmérséklete, a 46 tüske hossza és alakja és az orientált szilárd bőr vastagsága által van meghatározva.
- 13 Hivatkozva a 6. ábrára, egy körszimmetnkus egyben készített habprofil van ábrázolva, amely jelen eljárással állítható elő. A termék tartalmazza 120 habmagot és egy külső szilárd felületi részt vagy 122 bőrt Ahogy a fentiekben leírtuk, az orientált szilárd 122 bőr vastagsága, a termoplasztikus polimer molekulák és (ha jelen van) a töltőanyag orientációjának foka a szilárd bőrben, a termék felületi megjelenése és végül a 120 habmag sűrűsége és a sejtmérete a 14' szerszámösszeállítás tervezési részleteitől (különösen a 60 szerszám és 46 tüske tervezési részleteitől), a folyamat! feltételektől (például a 12 extruder különböző komponensei hőmérsékletprofiljától és 14' szerszámösszeállitás a hőmérsékleti profiljaitól), a kenőanyag típusától és mennyiségétől, a folyamat extrudálási teljesítményétől, és végül termoplasztikus elegy receptúrájától függ, beleértve habositószerek kiválasztását Az egyben öntött hab termék teljes sűrűsége a tömör 122 bőr vastagságától és a tömör 122 bőr és habosított 120 mag sűrűségeitől fiigg
Az egyben gyártott habtermékek tulajdonságai, amelyek ezen találmány szerinti eljárással készülnek, kívánatosak összevetve a szokásos egyben gyártott hab tulajdonságaival számos tekintetben. Először, az egyben gyártott habtermékek, amelyek ezen találmány szerinti eljárással készültek nagyobb hajlítási szilárdságúak és modulusúak (rendesen 2-10-szerese, mint a szokásos egybengyártott habosított termékeké). Ezek a javítások az orientált polimer molekulák és (ha jelen vannak) a töltőanyag részecskék szilárd börbeli jelenlétének következménye, így az egyben gyártott hab termék koncepciója hatékonyságának maximalizálásának határ van szabva, minthogy az egyben gyártott habosított termékek szilárdsága és merevsége korlátozva van a szilárd bőr szilárdsága és merevsége által, amely szilárd bőr körülveszi a habmagot. Másodszor, az ezen találmány eljárása szerint egyben gyártott habosított termékek vastagabb bőre lehetővé teszi, hogy szegezve vagy csavarozva legyenek károsodás nélkül, ellentétben a tipikus egyben gyártott habosított termékekkel, amelyek nem szegezhetök vagy csavarozhatok, mert a szilárd bőr vékony és a habosított mag rideg. Harmadszor, az ezen találmány szerinti eljárással előállított egyben gyártott termékek nagyobb koncentrációban tartalmazhatnak töltőanyagokat (egyes esetekben 80 súlyszázalékig), mint a tipikus egyben készített habtermékek, amelyek nagyon kevés töltőanyagot tartalmaznak (kevesebb, mint 30 súlyszázalékot), ha egyáltalán töltőanyag használva volt. Ezenkívül az anyagköltségek csökkentésére, a növelt töltőanyag tartalom szintén hozzájárul a javított mechanikai tulajdonságokhoz, ha erősítő töltőanyag használt
A termoplasztikus elegyek receptúrája és elkészítése:
A termoplasztikus elegy polimer komponense tartalmazhat termoplasztikus polimert, amelyek a poliolefinekből (polietilének, polipropilének és azoknak a kopolimerjei), vinilklorid homopolimerek és kopolimerek, sztiroltartalmúak
- 14(polisztirolok, ABS és sztirol/maleinanhidrid kopolimerek), poliészterek, poliamidok, polikarbonátok és hasonlók Továbbá, ez az eljárás kizárja a hőre keményedő műanyagokat, mint például fenoltartalmúakat, karbamid-förmaldehid gyantákat, epoxigyantákat és hasonlókat. Az eljárás megvalósítható érintetlen vagy újrafeldolgozott (hulladék) termoplasztikus polimerekkel (műanyagokkal). Amíg az eljárás megvalósítható keverék (összekevert) újrafeldolgozott műanyagokkal, az eredményként kapott extrudált termékek minősége lényegesen függ a recycling alá vetett műnyagellátmány összetételétől, még pontosabban a különféle polimerek típusától és koncentrációjától Gazdasági okokból, granulált (forgácsolt) műanyagok, amelyeket palackokból vagy filmekből (szemcsésítés előtt) nyertek vissza előnyben vannak részesítve, minthogy a szemcsésítés jelentősen növelheti az eredményül kapott anyag költségeit.
Egy polimer különböző minőségei között választva, az adott minőség átlagos molekulasúlya jelentősen hathat az orientáció fokára, amelyet ezen találmány szerinti eljárással elérünk Tipikusan, egy adott polimerre, azok a minőségek, amelyekben az átlagos molekulasúly kisebb, gyorsabban veszítenek orientációjukból a relaxáció következtében, mint a magasabb átlagos molekulasúlyú minőségek. így egy adott polimer a magasabb molekulasúlyú fokozatai előnyben részesítendők, hogy segítsünk megőrizni a legnagyobb fokú orientációt, amelyet a konvergáló szerszám közölt. Ezenkívül, a magasabb molekulasúlyú fokozatok tipikusan magasabb alakváltozási sebességgel extrudálhatók az összetartó szerszámban és ezért magasabb áramlási sebességgel dolgozhatók fel Azonban polimer molekulasúlyának kiválasztása behatárolva van függően a polimer képességétől, hogy keverhető erősítő töltőanyaggal. Ennélfogva kompromisszum szükséges rendszerint a relaxáció és orientáció fokai között, a feldolgozhatóság és a keverhetőség könnyűsége között. Ennélfogva a legnagyobb molekulasúly következetesen a keverés könnyűségével rendes körülmények között előnyös.
A termoplasztikus elegy töltőanyag komponense olyan anyagokat tartalmazhat, amelyek tipikusan erősítő töltőanyagként használatosak. Egy töltőanyag tipikusan erősítő töltőanyagnak tekinthető, ha oldalaránya, amely a hossznak a hatásos átmérőhöz viszonyított arányával van definiálva, lényegesen nagyobb egynél. Szervetlen erősítő töltőanyagok magukban foglalják az üvegszálakat, szénszálakat, fémszálakat, kerámiaszálakat, azbesztet, talkumot, csillámpalát és hasonlókat. Szerves anyagok is használhatók mint erősítő töltőanyagok. Például, lehetséges olyan szálakat használni, amelyek egy magasabb lágyulási pontú polimerrel készültek, a termoplasztikus elegy polimereként, mint például nylon vagy poliészter szálakat polietilénnel. A töltőanyag koncentráció változhat, de a töltőnyag és a polimer keverése nehéz lehet magas
- 15töltőanyag koncentrációban (70 súlyszázalék felett) különböző töltőanyag és polimer kombinációkban.
Cellulóz szálak vagy részecskék, amelyek lényegében cellulóz rostokat tartalmaznak, szintúgy használhatók erősítő töltőanyagként. Azonban a cellulóz meredeken hajlamos elbomlani 220°C feletti hőmérsékleteken, ennélfogva azok a polimerek, amelyeket e feletti hőmérsékleteken kell feldolgozni, szükségképpen ki vannak zárva, ha celullóz alapú töltőanyagokat használunk így az ún mérnöki polimerek többsége nem alkalmazható az ezen találmány szerinti eljárásban cellulóz szálakkal, mint töltőanyaggal együtt, mert lágyulási hőmérsékleteik túl magasak Cellulóz szálak nyerhetők fa/erdögazdasági melléktermékekből és hulladékokból, úgy mint falisztből vagy faalapból, fúrészporból, papíralapból (újságpapír, képeslapok, karton), fapépből (vegyi, vegyi-mechanikai, mechanikai, fehérített vagy nem fehérített) és mezőgazdasági melléktermékekből, mint rizspelyva, nzs/búza szalmák, kukoricaháncs, kakaóhéj, különböző diók héjai és hasonlók, amelyeknek vannak lényeges cellulóz komponensei. Technikák, amelyek finom, de szabadon folyó cellulóz töltőanyagokat állítanak elő, amelyek könnyen alkalmazhatók ezen találmány szerinti eljáráshoz, jól ismertek. így a cellulóz töltőanyagokból az ellátás szinte korlátlan, amely gazdasági előnyöket kínál Például, rövid cellulóz szálak előnyösen alkalmazhatók ezen találmány szerinti eljárásban, amelyeknek egyébként nincsen kereskedelmi értéke, például a pépesitökböl a finom frakció. Ezenkívül, vizsgálatok azt mutatták, hogy termoplasztikus elegy, amely cellulóz töltőanyagot tartalmaz, számos alkalommal újrafeldolgozható anélkül, hogy a mechanikai tulajdonságok számottevően romlanának az eredményként adódó termékben Ez a figyelemreméltó tartósság kapcsolódik a cellulóz szálak rugalmasságához és szívósságához, amely ellenáll a további töréseknek az újrafeldolgozás során.
A termoplasztikus elegy készítésénél szükséges lehet diszpergáló/felületkezelő szerek alkalmazása annak érdekében, hogy diszpergáljuk és kompatibilizáljuk a nempoláris polimereket a nagyon poláros töltőanyagokkal, mint például cellulózzal. Ezek a felületaktív anyagok kitüntetetten nedvesítik a töltőanyag részecskék felületeit (ami által a diszperzitás foka növekszik) és növelt adhéziót (csatolást) biztosít a töltőanyag részecskék és polimerek felületei között. Hasznosnak találtuk, hogy karboxilezett poliolefineket mint diszpergáló/felületkezelő szereket alkalmazzunk poliolefin polimerekkel Például maleátizált polietilének hatásos diszpergáló szerek, amikor polietilént használunk, ugyanakkor maleátizált polipropilének hatásosabbak, amikor polipropilént használunk a termoplasztikus elegy polimer komponenseként A szükséges diszpergálószer mennyisége a töltőanyag részecskék felületi területétől függ, és rendszerint a termoplasztikus elegynek 1-5 súlyszázaléka. Az optimális mennyiség
- 16könnyen meghatározható kísérlettel. Más elegyek, mint zsírsavak, titanátok, cirkonátok, szilánok és hasonlók is használhatók kompatibilizáló/diszpergáló szerként.
Hogy termoplasztikus elegyet állítsunk elő, amely erősítő töltőanyagot tartalmaz, egy mért mennyiségű töltőanyag először is hozzá elkeverve egy megfelelő polimerrel, egy megfelelő kompatibilizáló/diszpergáló szerrel (ha szükséges) és más adalékokkal, mint például színezékekkel, stabilizátorokkal, lánggátlókkal és hasonlókkal, amelyek használhatók, hogy javítsák a termék tulajdonságait A keverék intenzív keverés alá van vetve azután kétcsavaros extruderben, egy termokinetikus keveröben, mint például egy Gelimat mixerben (Draiswerke), vagy K-mixerben (Synergisics), vagy hasonló típusú keverőberendezésben. A termokinetikus keverők különösen hatásosak a termoplasztikus elegyek magas töltőanyag tartalommali elkészítésére, minthogy úgy találtuk, hogy hatékonyan diszpergálják a töltőanyagot az elegyben. Ezenkívül, kívánatos termokinetikus keverőket használni cellulózt tartalmazó termoplasztikus elegyek készítéséhez is. A termokinetikus keverők nagy intenzitású keverése nem csak csökkenti az elfogadhatatlanul nagy cellulózrészecskéket, hanem szét tudja választani a lazán összekötött cellulózszálakat, ami által növekszik a cellulóz töltőanyag erősítő kapacitása
Amikor habosított terméket állítunk elő az 1. ábrán ábrázolt 10 berendezéssel, a habosító anyag választása több tényezőtől függ, beleértve az extrudálás feltételeit, a gyanta típusát és a habosítóanyag költségeit. A habositószerek általában vegyi vagy fizikai habosítóanyagként vannak kategorizálva. A vegyi habositószerek szétbontanak, amikor melegítve vannak, hogy gázokat fejlesszenek, amelyek habositani tudják a termoplasztikus elegyet. Közönséges vegyi habositószerek magukba foglalják nátriumbikarbonátot, amely felbomlik, hogy széndioxidot és azodikarbonamidot fejlesszen és amely felbomlik, hogy nitrogént termeljen. Fizikai habosítóanyagok tipikusan vegyületek, amelyek elgözölögnek vagy illékonyak a feldolgozási hőmérsékleten és tudják produkálni a szükséges nyomást, hogy habosítsák a termoplasztikus elegyet. Víz, széndioxid, nitrogén és klórfluorkarbonok használatosak közönségesen fizikai habosítószerként és keverhetők az eleggyel az extrudálás előtt vagy befecskendezhetök közvetlenül a csőbe vagy az extruderbe. Amíg vegyi habositószerek költségesebbek a fizikai habosítószereknél, általában finomabb sejtszerkezetet produkálnak a habosított termékben, amely sokszor kívánatos. Következésképpen a fizikai és vegyi habositószerek kombinációja használatos, hogy elérjük a kívánt sejtszerkezetet, míg csökkentjük a habosítóanyag költségét.
Amikor cellulóz töltőanyagot használunk, a cellulóz által beszívott víz elegendő lehet, hogy közölje a megkívánt fokú habosodást, amely az eljárás által megkövetelt, úgy hogy további habosítószert nem szükséges alkalmazni. Például normál körülmények között fa szálak a levegővel való egyensúlyban, a levegő nedvességétől függően 10%-ig tartalmazhatnak vizet. A cellulóz szálak által abszorbeált víz a keverés közben elgőzölög,
- 17de elegendő arány marad vissza, hogy habosítsa a termoplasztikus elegyet. Ezen kívül, a termoplasztikus elegy tud abszorbeálni vizet az elegyítési eljárás közben, ha például egy vízalatti szemcsésítö van használva Azonban, a víz használata habositószerként az által a tény által korlátozva van, hogy a polikondenzációs polimerek, mint például poliészterek és polikarbonátok, depolimerizálódnak a feldolgozási hőmérsékleten már néhány milliomod rész víz jelenlétében. így a víz, mint habosítószer használata ezen polimerek esetén nem ajánlott.
Példák:
A következő nem-behatároló példák illusztrálni fogják a gyártási módszert ezen találmány szerinti eljárással ezen találmány szerinti berendezéssel, amelynek kiviteli alakja az 1-3. ábrán van ábrázolva.
A hajlítási jellemzőket az ATSM D-790 szerint mértük. A körszimmetnkus szelvényű termékekhez az ASTM D-4476 szerint végeztük a rosta módosítását, hogy elhelyezzük a tesztminták görbületét. A törési szilárdság mérése az ASTM D-256 Izod vizsgálat előírásait követte.
A több, lényegében nemorientált tömör minták (töltőanyaggal és anélkül) amelyek fröccsöntéssel voltak előállítva, az 1. táblázatban vannak bemutatva, különböző orientált minták tulajdonságaival összevetve.
A következő jelöléseket használjuk a példákban:
WS búzaszalma
Kompatibilizáló szerek:
IR ionomer gyanta
MPE maleátizált polietilén
MPP maleatizált polipropilén
RPS reaktív polisztirol
SMA sztirol maleát anhidrid
1. példa:
Ez a példa leírja 0,33 inch átmérőjű, körszimmetrikus tömör polipropilén termék előállítását:
(a) Az ebben a példában használt termoplasztikus elegy tartalmaz extrudálási minőségű polipropilént (Profax 6631, MI = 1, Himont), 1 súlyszázalék szilikonolajat (Dow Corning 200, 12,500 cs, Dow Corning) adtunk a keverékhez mint kenőanyagot.
(b) Ezen példában használt berendezés egy egycsavaros, 0,75 inches extruder (hossz/átmérö arány 24:1), felszerelve megfelelő méretű szerszámösszeállítással, amely alkalmas 0,33 inch átmérőjű tömör kör szelvény előállítására. A tartály és a szerszám egy 0,75 és 0,33 inch be- és kimeneti átmérőjű szelvényként lett megépítve. A kalibrálóeszköz kb. 7 inch hosszú. A szerszámösszeállítás húzási hányadosa 5:1.
(c) A folyamati feltételek a következők:
Az extrudercsö hőmérsékleti vezérlési zónáinak beállítása (a felső folyásvég irányából az alsó folyásvég irányába): 155, 170, 175 °C.
A szerszámösszeállítás hőmérsékleti vezérlési zónáinak beállítása (csatlakozódarab, tartály/szerszám, kalibrálóeszköz): 165, 140, 90°C.
Az extrudercsavar rotációjának sebessége: 8 ford/perc.
(d) A körszimmetrikus tömör mintának a külső átmérője: 0,33 inch A minta mechanikai tulajdonságai a 2. táblázatban vannak feltüntetve.
példa:
Ez a példa leírja a körszimmetnkus tömör polisztirol, 0,33 inch átmérőjű termék előállítását.
(a) Az ebben a példában használt termoplasztikus elegy tartalmaz extrudálási minőségű polipropilént (Crystal polisztirol 202, MI = 3,0, Huntsman Chemical Corp), 1
- 19súlyszázalék szilikonolajat (Dow Corning 200, 12,500 cs, Dow Corning) adtunk a keverékhez mint kenőanyagot (b) A berendezés ugyanaz volt, mint az 1 példában.
(c) A folyamati feltételek a következők:
Az extrudercsö hőmérsékleti vezérlési zónáinak beállítása (a felső folyásvég irányából az alsó folyásvég irányába): 155, 180, 180 °C.
A szerszámösszeállítás hőmérsékleti vezérlési zónáinak beállítása (csatlakozódarab, tartály/szerszám, kalibrálóeszköz): 160, 140, 90°C.
Az extrudercsavar rotációjának sebessége: 6 ford/perc.
(d) A körszimmetrikus tömör mintának a külső átmérője: 0,33 inch. A minta mechanikai tulajdonságai a 2. táblázatban vannak feltüntetve.
3. példa:
Ez a példa leírja a körszimmetrikus tömör polietilén, 1 inch átmérőjű termék előállítását.
(a) Az ebben a példában használt termoplasztikus elegy tartalmaz füva-öntött minőségű nagy sűrűségű polietilént (Sclair 58a, Ml = 0,4, Du Pont).
(b) A berendezés ebben a példában egycsavarú 2,5 inches extruder volt (hossz/átmérő hányados 24 I), ellátva megfelelő méretű szerszámösszeállítással körszmmetrikus, 1 inch átmérőjű szelvény előállítására. A tartály 2 inch átmérőjű és 12 inch hosszú. A kalibrálóeszköz két szelvényből áll, mindegyik 10 inch hosszú, külön hőmérsékletszabályozási rendszerrel, amely léghütést biztosit. A szerszámösszeállítás húzási hányadosa 4:1 volt (c) A folyamati feltételek a következők voltak:
Az extrudercsö hőmérsékleti vezérlési zónáinak beállítása (a felső folyásvég irányából az alsó folyásvég irányába): 135, 140, 141, 142 °C.
A szerszámösszeállítás hőmérsékleti vezérlési zónáinak beállítása (csatlakozódarab, tartály/szerszám, kalibrálóeszközök): 140, 138, 136, 125, 90°C.
Az extrudercsavar rotációjának sebessége: 20 ford/perc.
Kenés: 200 cs szilikonolaj (Dow Corning) két befecskendező nyíláson a tartályba 20 ml óránként befecskendezve.
A termelékenység 24 inch/perc.
(d) A körszimmetrikus tömör mintáknak a külső átmérője: 1,0 inch. A minta mechanikai tulajdonságainak az 1. táblázatban vannak feltüntetve.
4. példa:
Ez a példa leírja a különböző, körszimmetrikus tömör, cellulózzal mint töltőanyaggal töltött polietilén, 0,33 inch átmérőjű termékek előállítását.
-20• · (a) Az ebben a példában használt termoplasztikus elegy tartalmaz fuva-öntött minőségű, nagy sűrűségű polietilént (Sclair 58a, MI = 0,4, Du Pont), a 4 súlyszázalék felületkezelő anyagra (Fusabond MB 226D, Du Pont) vonatkoztatva a cellulóz töltőanyagot, többféle cellulóz töltőanyag koncentrációira. A használt cellulóz töltőanyagok a következők voltak:
termő-mechanikus pép (TMP), őrölt fapép (GWP), festéktelenített újságpapír (DIN), darált újságpapír (GN), faliszt (WF), őrölt karton (GC), őrölt kukorica háncs (CS), őrölt búza szalma (WS) és őrölt rizspelyva (R.H). Tipikusan 1 súlyszázalék szilikonolajat (Dow Coming 200, 12,500 cs, Dow Corning) adtunk az elegyhez mint kenőanyagot. A töltőanyag típusa és koncentrációja a különböző elegyekre a 3. táblázatban van bemutatva (b) A berendezés ebben a példában azonos az 1. példában szereplővel.
(c) A reprezentatív eljárási feltételek a következők voltak minden elegyre:
Az extrudercső hőmérsékleti vezérlési zónáinak beállítása (a felső folyásvég irányából az alsó folyásvég irányába): 135, 165, 150 °C.
A szerszámösszeállítás hőmérsékleti vezérlési zónáinak beállítása (csatlakozódarab, tartály/szerszám, kalibrálóeszköz): 145, 140, 120 °C.
Az extrudercsavar rotációjának sebessége: 20 ford/perc.
(d) A körszimmetrikus tömör mintáknak a külső átmérője: 0,33 inch. A különböző minták mechanikai tulajdonságai a 3 táblázatban vannak feltüntetve.
5. példa:
Ez a példa leírja a különböző, körszimmetrikus tömör, cellulózzal mint töltőanyaggal töltött polietilén, 0,33 inch átmérőjű termékek előállítását.
(a) Az ebben a példában használt termoplasztikus elegy tartalmaz 50 súlyrész különböző minőségű polietilént, a cellulóz töltőanyag 4 súlyszázaléka maleatizált polietilén (Fusabond MB 226D, Du Pont) mint felületaktív anyag, és 50 súlyrész termomechanikus pép vagy festéktelenített újságpapír. A következő polietiléneket használtuk, fröccsöntési minőségű polietilén (Sclair 2907, MI = 5, Du Pont), újrafeldolgozott nagy sűrűségű polietilén tejespalackokból és újrafeldolgozott (fogyasztó utáni) kevert színes, nagy sűrűségű polietilén. A polimertípus valamint a töltőanyag típusa különböző elegyek koncentrációira a 4 táblázatban vannak bemutatva Tipikusan 1 súlyszázaléknyi szilikonolajat (Dow Corning 200, 12,500 cs, Dow Corning) adtunk az elegyhez, mint kenőanyagot.
(b) A berendezés ebben a példában azonos az 1. példában szereplővel.
(c) A reprezentatív folyamati feltételek hasonlóak voltak a 4 példában használtakhoz minden elegyre.
-21 (d) A körszimmetrikus tömör mintáknak a külső átmérője: 0,33 inch. A különböző minták mechanikai tulajdonságai a 4 táblázatban vannak feltüntetve.
példa:
Ez a példa leírja 0,33 inch átmérőjű, különböző, tömör, körszimmetrikus cellulózzal töltött polipropilén termék előállítását:
(a) Az ebben a példában használt termoplasztikus elegy tartalmaz 50 súlyszázalék extrudálási minőségű polipropilént (Profax 6631, MI = 1, Himont), a cellulóz töltőanyagra vetítve 4 súlyszázaléknyi maleátizált polipropilént (Epolene E-43, MW = 4500, Eastman Chemicals) és 50 rész termő-mechanikus pépet vagy festéktelenített újságpapír A töltőanyag típusa és koncentrációja számos elegyre a 4. táblázatban van bemutatva 1 súlyszázalék szilikonolajat (Dow Corning 200, 12,500 cs, Dow Corning) adtunk a keverékhez mint kenőanyagot (b) Ezen példában használt berendezés ugyanaz volt, mint az 1. pédában használt.
(c) A reprezentatív folyamati feltételek mindegyik elegyre a következő volt:
Az extrudercső hőmérsékleti vezérlési zónáinak beállítása (a felső folyásvég irányából az alsó folyásvég irányába): 165, 190, 180 °C.
A szerszámösszeállitás hőmérsékleti vezérlési zónáinak beállítása (csatlakozódarab, tartály/szerszám, kalibrálóeszköz): 180, 165, 130°C.
Az extrudercsavar rotációjának sebessége: 20 ford/perc.
(d) A körszimmetrikus tömör mintáknak a külső átmérője: 0,33 inch. A különböző minták mechanikai tulajdonságai a 4 táblázatban vannak feltüntetve.
7. példa:
Ez a példa leírja különböző, körszimmetrikus, 0,33 inch átmérőjű tömör, cellulózzal töltött polivinilklorid termék előállítását:
(a) Az ebben a példában használt termoplasztikus elegy tartalmaz 70 súlyszázalék merev polivinilklorid (K érték = 58), megfelelő stabilizátorokat és feldolgozási segédanyagokat és 30 rész falisztet tartalmaz. 1 súlyszázalék szilikonolajat (Dow Corning 200, 12,500 cs, Dow Corning) adtunk a keverékhez mint kenőanyagot.
(b) Ezen példában használt berendezés az 1. példában használttal azonos mindegyik elegyre.
(c) A folyamati feltételek a következők:
Az extrudercső hőmérsékleti vezérlési zónáinak beállítása (a felső folyásvég irányából az alsó folyásvég irányába): 140, 190, 180 °C.
A szerszámösszeállítás hőmérsékleti vezérlési zónáinak beállítása (csatlakozódarab, tartály/szerszám, kalibrálóeszköz): 170, 150, 105 °C.
Az extrudercsavar rotációjának sebessége: 6 ford/perc
- 22 (d) A körszimmetrikus tömör mintáknak a külső átmérője: 0,33 inch. A minta mechanikai tulajdonságai a 4 táblázatban vannak feltüntetve.
8. példa.:
Ez a példa leírja különböző, körszimmetrikus, 0,33 inch átmérőjű tömör, cellulózzal töltött polisztirol termékek előállítását:
(a) Az ebben a példában használt termoplasztikus elegy tartalmaz vagy közepes vagy magas ütésszilárdságú polisztirolt (MI = 19) polimer komponensként, termő-mechanikus pépet vagy falisztet töltőanyagként és reaktív polisztirolt vagy sztirol malein anhidridet a cellulóz töltőanyaghoz viszonyított 4 súlyszázalékban A polimertípus valamint a töltőanyagtípus és a koncentrációk a különböző elegyekhez az 5. táblázatban van megjelenítve. 1 súlyszázalék szilikonolajat (Dow Corning 200, 12,500 cs, Dow Coming) adtunk a keverékekhez mint kenőanyagot.
(b) Ezen példában használt berendezés az 1. példában használtai azonos (c) A folyamati feltételek a következők az elegyek mindegyikére:
Az extrudercsö hőmérsékleti vezérlési zónáinak beállítása (a felső folyásvég irányából az alsó folyásvég irányába): 100, 160, 145 °C.
A szerszámösszeállitás hőmérsékleti vezérlési zónáinak beállítása (csatlakozódarab, tartály/szerszám, kalibrálóeszköz): 130, 120, 110 °C.
Az extrudercsavar rotációjának sebessége: 6 ford/perc.
(d) A körszimmetrikus tömör mintáknak a külső átmérője: 0,33 inch A minták mechanikai tulajdonságai az 5 táblázatban vannak feltüntetve
9, példa:
Ez a példa leírja különböző, tömör, csillámpalával töltött, 0,33 inch átmérőjű polietilén termékek előállítását:
(a) Az ebben a példában használt termoplasztikus elegy tartalmaz fuva-öntött minőségű nagy sűrűségű polietilént (Sclair 58a, MI = 0,4, Du Pont), csillámpalát (Mica White 200, átlagos részecskeméret = 35 micron, L.V Lomas) és ionomer gyantát (Surly 9950, MI =
5,5, Du Pont) mint kompatibilizáló anyagot A polimertípus valamint a töltőanyagtípus és a koncentrációk a különböző elegyekhez a 6. táblázatban vannak megjelenítve 1 súlyszázalék szilikonolajat (Dow Corning 200, 12,500 cs, Dow Corning) adtunk a keverékekhez mint kenőanyagot.
(b) Ezen példában használt berendezés az 1 példában használttal azonos.
(c) Az eljárási feltételek a következők voltak az elegyek mindegyikére:
Az extrudercsö hőmérsékleti vezérlési zónáinak beállítása (a felső folyásvég irányából az alsó folyásvég irányába): 135, 155, 155 °C.
-23 A szerszámösszeállítás hőmérsékleti vezérlési zónáinak beállítása (csatlakozódarab, tartály/szerszám, kalibrálóeszköz): 145, 140, 120 °C.
Az extrudercsavar rotációjának sebessége: 10 ford/perc.
(d) A körszimmetrikus tömör mintának a külső átmérője: 0,33 inch A minták mechanikai tulajdonságai a 6 táblázatban vannak feltüntetve
10. példa:
Ez a példa leírja tömör, furészporral töltött, körszimmetrikus 1 inch átmérőjű polietilén termékek előállítását:
(a) Az ebben a példában használt termoplasztikus elegy tartalmaz 50 súlyszázalék nagy sűrűségű polietilént (Sclair 58a, MI = 0,4, Du Pont), 50 rész fürészport és 4 rész maleatizált polietilént (Fusabond MB 226D, MI = 2, Du Pont).
(b) Ezen példában használt berendezés a 3 példában használttal azonos.
(c) A folyamati feltételek a következők:
Az extrudercsö hőmérsékleti vezérlési zónáinak beállítása (a felső folyásvég irányából az alsó folyásvég irányába): 140, 142, 145, 148 °C.
A szerszámösszeállítás hőmérsékleti vezérlési zónáinak beállítása (csatlakozódarab, tartály, szerszám, kalibrálóeszközok): 144, 140, 136, 100, 50 °C.
Az extrudercsavar rotációsebessége: 14 ford/perc.
Kenés: 200 cs szilikonolaj (Dow Corning) befecskendezve két injektáló nyíláson a tartályba, 1 ml/óra árammal befecskendezve.
Extrudálási sebesség: 20 inch/perc (d) A körszimmetrikus tömör mintának a külső átmérője: 1.0 inch. A minták mechanikai tulajdonságai a 7. táblázatban vannak feltüntetve.
példa:
Ez a példa leírja üreges, furészporral töltött, körszimmetrikus 1 inch átmérőjű polietilén termékek előállítását:
(a) Ugyanazt a termoplasztikus elegyet használtuk, mint a 10. példában.
(b) A berendezés ebben a példában egycsavarú 2,5 inches extruder volt (hossz/átmérő hányados 24 1), ellátva megfelelő méretű szerszámösszeállítással körszimmetrikus, 1 inch átmérőjű szelvény előállítására A tartály 2 inch átmérőjű és 12 inch hosszú. A kalibrálóeszköz két szelvényből áll, mindegyik 10 inch hosszú, külön hömérsékletszabályozási rendszerrel, amely léghütést biztosít A szerszámösszeállitás körszimmetrikus, 0,7 inch átmérőjű tüskével volt ellátva, amely 8 inchre túlnyúlik a szerszám végén A szerszámösszeállítás húzási hányadosa 7:1 volt (c) A folyamati feltételek a következők:
-24Az extrudercsö hőmérsékleti vezérlési zónáinak beállítása (a felső folyásvég irányából az alsó folyásvég irányába): 140, 145, 148, 151 °C.
A szerszámösszeállítás hőmérsékleti vezérlési zónáinak beállítása (csatlakozódarab,tüske, rögzítő, tartály, szerszám, kahbrálóeszközok): 149, 146, 142, 135, 124, 63 °C.
Az extrudercsavar rotációsebessége: 6 ford/perc.
Kenés: 200 cs szilikonolaj (Dow Coming) befecskendezve két injektáló nyíláson a tartályba, 2 ml/óra árammal befecskendezve.
Extrudálás sebessége: 16in/min.
(d) A körszimmetrikus tömör mintáknak a külső átmérője: 1.0 inch volt. A minták mechanikai tulajdonságai a 7 táblázatban vannak feltüntetve.
12. példa:
Ez a példa leírja egybengyártott, fíírészporral töltött, körszimmetrikus 1 inch átmérőjű polietilén hab termékek előállítását:
(a) Ugyanazt a termoplasztikus elegyet használtuk, mint a 10. példában. A víz (nedvesség az elegyben) és kalciumbikarbonát kombinációja volt használatos mint habosítószer (kb. 2 súlyszázalék víz, 1 rész kalciumbikarbonát).
(b) A berendezés ebben a példában egycsavarú 2,5 inches extruder volt (hossz/átmérő hányados 24:1), ellátva megfelelő méretű szerszámösszeállítással körszimmetrikus, egybengyártott hab, 1 inch átmérőjű szelvény előállítására. A tartály 2 mch átmérőjű és 12 inch hosszú. A kalibrálóeszköz két szelvényből áll, mindegyik 10 inch hosszú, külön hőmérsékletszabályozási rendszerrel, amely léghütést biztosít. A szerszámösszeállítás körszimmetrikus, 0,7 inch átmérőjű tüskével volt ellátva, amely 2,5 inchre túlnyúlik a szerszám végén A szerszámösszeállítás húzási hányadosa 7 volt.
(c) A folyamati feltételek a következők:
Az extrudercsö hőmérsékleti vezérlési zónáinak beállítása (a felső folyásvég irányából az alsó folyásvég irányába): 135, 142, 144, 146 °C.
A szerszámösszeállítás hőmérsékleti vezérlési zónáinak beállítása (csatlakozódarab, tüske, rögzítő, tartály, szerszám, kalibrálóeszközok): 140, 135, 124, 122, 100, 44 °C.
Az extrudercsavar rotációsebessége: 15 ford/perc.
Kenés: 200 cs szilikonolaj (Dow Coming) befecskendezve két injektáló nyíláson a tartályba, 1 ml/óra árammal befecskendezve.
Etxrudálás sebessége: 20 inch/min.
(d) A körszimmetrikus egybengyártott hab mintáknak a külső átmérője: 1 inch volt, merev fényes bőrük és sejtes belső szerkezetük. A minták mechanikai tulajdonságai a 7 táblázatban vannak feltüntetve.
13. példa:
-25Ez a példa leírja furészporral töltött, téglalap szelvényű, 1,5 χ 2,5 inch oldalú, polietilén termékek előállítását:
(a) Ugyanazt a termoplasztikus elegyet használtuk, mint a 10. példában.
(b) A berendezés ebben a példában egycsavarú 2,5 inches extruder volt (hossz/átmérö hányados 24 I), ellátva megfelelő méretű szerszámösszeállítással 1,5 * 2,5 inch oldalú tömör téglalap profil előállítására A tartály két szelvényből állt, mindegyik 7,5 inch hosszú és 3 5 inch belső méretű, külön hőmérsékletszabályozással a két szakaszra. A kalibrálóeszköz szintúgy két szelvényből áll, mindegyik 10 inch hosszú, külön hömérsékletszabályozási rendszerrel, amely léghűtést biztosít. A szerszámösszeállítás húzási hányadosa 4:1 volt.
(c) A foiyamati feltételek a következők:
Az extrudercső hőmérsékleti vezérlési zónáinak beállítása (a felső folyásvég irányából az alsó folyásvég irányába): 140, 142, 143, 146 °C.
A szerszámösszeállitás hőmérsékleti vezérlési zónáinak beállítása (csatlakozódarab, tartályok, szerszám, kalibrálóeszközok): 144, 142, 138, 136, 115, 80 °C.
Az extrudercsavar rotációsebessége: 6 ford/perc.
Kenés 200 cs szilikonolaj (Dow Coming) befecskendezve két injektáló nyíláson az első tartályba, 16 ml/óra árammal befecskendezve.
Etxrudálás sebessége: 3,25 inch/min.
(d) A téglalap szelvényű minták voltak előállítva 1,5 χ 2,5 inch oldalakkal. A minta mechanikai tulajdonságai a 8. táblázatban vannak feltüntetve.
14. példa:
Ez a példa leírja furészporral töltött, üreges, téglalap szelvényű, 1,5 χ 2,5 inch oldalú, polietilén termékek előállítását:
(a) Ugyanazt a termoplasztikus elegyet használtuk, mint a 10. példában.
(b) A berendezés ebben a példában egycsavarú 2,5 inches extruder volt (hossz/átmérö hányados 24:1), ellátva megfelelő méretű szerszámösszeállítással 1,5 x 2,5 inch oldalú téglalap profil előállítására A tartály 9 inch hosszú és 3 > 5 inch belső méretű. A kaiibrálóeszköz szintúgy két szelvényből áll, mindegyik 10 inch hosszú, külön hömérsékletszabályozási rendszerrel, amely léghűtést biztosít A szerszámösszeállítás téglalap szelvényű, 0,96 inch * 1,96 inch oldalú tüskével volt ellátva, amely 8 inchre túlnyúlik a szerszám végén A szerszámösszeállítás húzási hányadosa 7:1 volt (c) A folyamat! feltételek a következők:
Az extrudercső hőmérsékleti vezérlési zónáinak beállítása (a felső folyásvég irányából az alsó folyásvég irányába): 139, 141, 142, 144 °C.
A szerszámösszeállítás hőmérsékleti vezérlési zónáinak beállítása (csatlakozódarab, tartály, szerszám, kalibrálóeszközok): 140, 127, 136, 100, 70 °C.
-26• * · ·
Az extrudercsavar rotációsebessége: 8 ford/perc.
Kenés. 200 cs szilikonolaj (Dow Coming) befecskendezve két injektáló nyíláson az első tartályba, 10 ml/óra árammal befecskendezve.
Etxrudálás sebessége: 4 inch/perc.
(d) A téglalap szelvényű üreges minták voltak előállítva 1,5 χ 2,5 inch oldalakkal, 0,27 inch falvastagsággal A minták mechanikai tulajdonságai a 8 táblázatban vannak feltüntetve.
15. példa:
Ez a példa leírja fiirészporral töltött, egybengyártott, hab, téglalap szelvényű, 1,5 χ 2,5 inch oldalú, polietilén termékek előállítását:
(a) Ugyanazt a termoplasztikus elegyet használtuk, mint a 10. példában.
Víz volt használva habosítószerként és a termoplasztikus elegy nedvességtartalma 4 %ra volt gondosan beállítva.
(b) A berendezés ebben a példában egycsavarú 2,5 inches extruder volt (hossz/átmérö hányados 24:1), ellátva megfelelő méretű szerszámösszeállitással 1,5 χ 2,5 inch oldalú téglalap egybengyártott hab profil előállítására. A tartály két szakaszból áll, mindegyik
7,5 inch hosszú és 3 inch x 5 inch belső méretű, külön hömérsékletszabályozással. A kalibrálóeszköz szintúgy két szelvényből áll, mindegyik 10 inch hosszú, külön hőmérsékletszabályozási rendszerrel, amely léghütést biztosit. A szerszámösszeállítás téglalap szelvényű, 0,96 inch < 1,96 inch oldalú tüskével volt ellátva, amely kb. 2 inchre túlnyúlik a szerszám végén A szerszámösszeállítás húzást hányadosa 7:1 volt (c) A folyamati feltételek a következők:
Az extrudercsö hőmérsékleti vezérlési zónáinak beállítása (a felső folyásvég irányából az alsó folyásvég irányába): 140, 141, 143, 143 °C.
A szerszámösszeállítás hőmérsékleti vezérlési zónáinak beállítása (csatlakozódarab, tartályok, szerszám, kalibrálóeszközök): 143, 138, 135, 133, 110, 70 °C
Az extrudercsavar rotációsebessége: 8 ford/perc.
Kenés: 200 cs szilikonolaj (Dow Coming) befecskendezve két injektáló nyíláson az első tartályba, 24 ml/óra árammal befecskendezve.
Etxrudálás sebessége 3,2 inch/min.
(d) A téglalap szelvényű, egyben gyártott minták voltak előállítva 1,5 x 2,5 inch oldalakkal, merev, fényes bőrrel és sejtes belső szerkezettel A minták mechanikai tulajdonságai a 8. táblázatban vannak feltüntetve.
1. Táblázat Fröccsöntött minták mechanikai tulajdonságai
Elegy Töltőanyag Izod Hajlítási tulajdonságok
PS
A termoplasztikus elegy tartalmaz 50 súlyszázalék fröccsöntési osztályú nagy sűrűségű polietilént, 50 százalék termomechanikus pépet és 4 rész maleatizált polietilént (Fusabond MB226D, MI=2, DuPont)
2. A termoplasztikus elegy 50 súlyszázalék polipropilént (Profax 6631, MI = 2, Himont), 50 százalék termomechnikus pépet és 4 százalék maleatizált polipropilént (Epolene E-43, MW = 4500, Eastman Chemicals).
2. Táblázat Különböző tömör, nem töltött minták hajlítási modulusa
1,0 inch átmérőjű minta
0,33 inch átmérőjű minta
-28• · ·
3. Táblázat: tömör, cellulózzal töltött polietilén minták mechanikai tulajdonságai
1. Minden elegy 4 súly% felületaktív (kompatibilizáló) anyagokat tartalmaz a töltőanyagra vonatkoztatva
4. Táblázat: különböző tömör, cellulózzal töltött minták mechanikai tulajdonságai
• · · · ♦ · · · · · ·« • · · · · · •·· · · ···
Táblázat: tömör, cellulózzal töltött polisztirol minták mechanikai tulajdonságai
Elegy1
Töltőanyag tartalom (súly%)
Izod hatás (kJ/m2)
Hajlítási tulajdonságok szilárdság (MPa) modulus (GPa)
MIPS/TMP
5,5
52,4
3,1
MIPS/TMP/RPS
5,3
56,4
3,4
MIPS/TMP/RPS
4,2
64,6
4,0
HIPS/TMP/RPS
4,2
61,9
3,6
MIPS/WF/RPS
3,9
62,0
4,9
MIPS/WF/RPS
3,4
60,3
5,1
MIPS/WF/RPS
2,7
55,4
5,6
COPIES
inventors:
SUWANDA, Dedo [CA] address: 59 Falcon Street, Toronto, Ontario M4S 2P4 Canada, CA
PABEDINSKAS, Arunas, A. [CA] Address: 12 Laurel Avenue, Etobicoke, Ontario M9B 4S8 Canada, CA
ZHOU, Vincent, Weixing [CA] at Apartment 1619, 30 Charles Street West
Toronto, Ontario M4Y 1R5 Canada, CA
WOODHAMS, Raymond, T. [CA] at 33 The Palisades,
Toronto, Ontario M6S 2W9 Canada, CA
Date of announcement: PCT notification number:
PCT Publication Number:
August 22, 1994 PCT / CA94 / 00457 WO 95/05932
Announcements based on EU priorities:
Country: United States of America, US Date: 23 August 1993
On the Act: 08 / 110,688
Country: United States of America, US
Date: November 12, 1993
Acts by: 08 / 150,877
The present invention relates to a process for the continuous production of thermoplastic products having oriented components. The thermoplastic mixture may contain a filler. Preferably, the filler is characterized by a high aspect ratio (length per diameter). The filler material may be an inorganic filler such as mica sponge talcum, glass and carbon fiber short fibers or organic cellulose materials which are wood / forest by-products or agricultural by-products. Plastics such as polyolefins, vinyls, styrenes, polyesters and polycarbonates can be used. The process can be used to produce both foamed products made in one piece and substantially solid products which may have different shapes, having a bending strength and modulus of 2 to 10 times greater than those of conventionally manufactured products made of the same plastic / polymer material (foamed and foamed). nemhabosított). The process product may contain up to 75% filler content. The product, which is made by an extrusion process that orientates the thermoplastic polymer and filler, if present, is in the longitudinal direction during extrusion and prevents the relaxation of the thermoplastic polymer, thereby retaining the reported orientation. In connection with a single foam core embodiment, the tool structure is designed to allow the orientation of the polymer molecules and filler particles, if present, to provide an oriented layer | create; to create a cavity in the thermoplastic mixture; ii) foaming the thermoplastic mixture into the cavity under the effect of the blowing agent; and cooling the thermoplastic mixture to form a co-produced foamed product.
Typical Figure 2.
-21996 FEB>
Thermoplastic products with process oriented components
- 1 Date of notification: 22 August 1994
Priority Submissions:
Country: United States of America, US
Date: August 23, 1993
On the Act: 08 / 110,688
Country: United States of America, US
Date: November 12, 1993
Acts by: 08 / 150,877
PCT Application No. PCT / CA94 / 00457
PCT Publication No. WO 95/05932
The present invention relates to a method and apparatus for producing thermoplastic mixtures. More specifically, it relates to the production of thermoplastic mixtures having longitudinal orientation polymer molecules. The products produced by this process may be solid or have hollow or integral foamed cores.
Thermoplastic polymers have been widely used for years. However, a disadvantage of thermoplastic, extruded polymers is that they have poor mechanical properties, such as their load bearing capacity, compared to materials such as wood or metal. These poorer mechanical properties narrow the range of applications in which most thermoplastic polymers can be used.
Many efforts were made to develop polymers with improved mechanical properties. While these poliemers, which are generally referred to as engineering polymers, have better mechanical properties than those referred to as commercial thermoplastic polymers (polyethylene, polypropylene, polystyrene, polyvinyl chloride), however, changes in mechanical properties typically result in higher prices.
Alternatively, various means have been proposed to improve the mechanical properties of commercial thermoplastic polymers. One of the most common methods is to provide a reinforcing filler to the thermoplastic polymers. Materials that are typically used as reinforcing fillers have a significantly larger aspect ratio (i.e., length to effective diameter), such as fibers or thin plates, and have properties such as stiffness greater than thermoplastic. polymer. As a result of the reinforcing effect of the filler, the resulting composite material typically has a significantly superior mechanical property compared to a pure thermoplastic polymer. Reinforcing fillers may be made of glass, carbon, metal ceramics, or naturally occurring, such as cellulose fibers, asbestos, mica or talc. A wide variety of polymers are available commercially, which contain different fibrous or mineral fillers.
Another way to increase the mechanical properties of thermoplastic polymers is to direct a significant portion of the polymer molecules in the same direction or orientation. Thus, we utilize the strong carbon-carbon backbone of the polymers where it is present. The orientation of the polymer molecules increases the rigidity and strength of the resulting product. Various methods have been proposed which increase the mechanical properties of thermoplastic polymers by orientation. In the filament, the polymer fibers are pulled after leaving the tool, and consequently the polymer molecules are oriented in the direction of the pull. In the case of film blowing, two-axis orientation (both parallel and perpendicular to the machine direction) is achieved under high pressure air by stretching an annular extrudate. Expansion of the extrudate results in circumferential and axial stretching. In both processes, the resulting product has dimensions that allow for rapid cooling that retains the orientation it has been given. For larger sections, the ability to cool the gauge to maintain the orientation to be communicated is substantially more difficult, especially since conventional extrusion processes generally employ temperatures that are well above the melting or softening point of the thermoplastic polymer.
Another method is disclosed in U.S. Patent No. 4,734,240, issued to Chung and his associates on March 29, 1988, which is limited to a method for extruding polymers, which polymers have an anisotropic melt phase as shown in the title and claims. An important element of this process is that during the cooling step, the extrudate will be ca. It is subjected to 1.5: 1 to 10: 1 peeling. It is well known that, in order to reach the tensile stress, the pulling tension should be applied or the extrudate should be pulled.
A solution to the problem of sufficient cooling is solid phase extrusion, in which the orientation of the polymer molecules occurs under the melting point or softening point of the thermoplastic polymer. For example, UK 2 207 436 (Ward et al., 1989) describes a process for orientation of linear polyethylene molecules by extrusion in solid phase. This solid phase deformation process occurs in a hydraulic tool extruder and ranges from 150 MPa to 250 MPa (22,000 to 36,000 psi). ) to overthrow the polyethylene through the die under the melting point of polyethylene. However, the press
-3extruding is a slow and non-continuous process that puts a lot of pressure and is uneconomical for most commercial applications.
In accordance with the present invention, it has been found that all molecular weight thermoelastic polymers can be continuously extruded to produce different profiles having substantial orientation. This increases the strength and modulus of the resulting product compared to the conventional extrusion process. In addition, the extrusion process of this invention can orient both thermoplastic polymer molecules and filler particles that may be present in the same direction during extrusion and substantially prevent relaxation of the reported orientation.
Summary of the Invention:
The present invention provides a process for the continuous production of thermoplastic products having oriented components. The process includes the steps of providing a thermoplastic mixture comprising a thermoplastic polymer. The thermoplastic mixture is brought to a predetermined temperature range that is just above and includes the softening point of the thermoplastic mixture by which a molten thermoplastic mixture is produced. The molten thermoplastic mixture is passed through the tool, the thermoplastic mixture is subjected to a converging stream through the tool to provide longitudinal orientation to at least a portion of the thermoplastic polymer. The thermoplastic mixture is cooled after the longitudinal orientation is communicated below the softening temperature to preserve the orientation indicated and to solidify the thermoplastic mixture. The products may be concave or hollow.
Another aspect of the invention is to provide a process for the continuous manufacture of a thermoplastic product having oriented components and a foamed core. .The process includes the steps of providing a thermoplastic mixture, including a thermoplastic polymer and a blowing agent (additive). The thermoplastic mixture is brought to a predetermined range of temperature, which is just above the softening point of the thermoplastic mixture, and is produced by a molten thermoplastic mixture. The molten thermoplastic mixture is passed through the tool and an internal cavity is formed therein. The thermoplastic mixture is subjected to a converging stream through the tool to provide longitudinal orientation with at least a portion of the thermoplastic polymer. The disclosed longitudinal orientation is retained in the outer layer of the thermoplastic polymer and therefore forms an oriented outer skin layer. The thermoplastic mixture is foamed into the cavity. The thermoplastic mixture is cooled below the softening point of the thermoplastic mixture to solidify the thermoplastic mixture. By producing the products according to this aspect of the invention, uniform foam sections are obtained which consist of a solid oriented outer layer and a foamed core.
In another aspect of the invention, there is provided a device for producing a thermoplastic product having oriented components of a thermoplastic mixture having a thermoplastic polymer. The device comprises a device for bringing the thermoplastic mixture into a predetermined temperature range that is just above or below the softening point of the thermoplastic mixture. It is downstream of it. a tool having internal walls, an inlet, an output and a channel between the input and the output, the diameter of the inlet is larger than the output, some of the inner walls are cohesive and a convergent gateway is defined in which the thermoplastic mixture is in use in use it flows under the tool to communicate the longitudinal orientation with at least a portion of the polymer molecules. The device also comprises a pressure means for pushing the heated thermoplastic mixture through the tool and a cooling means downstream of the constricted channelway for cooling the thermoplastic mixture. Optionally, the device may include a mandrel disposed in the die and wherein the mandrel causes a cavity to be formed in the thermoplastic mixture.
Another aspect of the present invention is to provide a thermoplastic product comprising a thermoplastic composition comprising a thermoplastic polymer having a rigid solid outer layer having an outer layer longitudinally oriented polymer and a uniformly low density foamed interior.
A brief description of the drawings:
The process of this invention is illustrated by means of examples, where reference is made to the accompanying drawings, in which:
Figure 1 is a view of a device for manufacturing thermoplastic products in accordance with the present invention;
Fig. 2 is a detailed enlarged sectional view of a portion of the apparatus, which comprises part 2 of Fig. 1, which is configured to produce solid products;
Figure 3 is a detailed enlarged sectional view of a portion of the device, which comprises part 2 of Figure 1 configured to produce hollow and co-manufactured foam products;
Figure 4: Section 4-4 of Figure 3
Fig. 5 is a cross-sectional view of the circular symmetrical hollow section which can be produced by the assembly shown in Fig. 3;
Fig. 6 is a cross-sectional view of a single-piece, circularly symmetrical gauge section, with a gauge-oriented solid outer skin layer which can be produced by the assembly of Fig. 3.
Detailed Description of the Invention:
In the present process, the thermoplastic mixture is continuously extruded from an extruder through a tool assembly comprising a connecting piece, a container, a tool and a calibration device and a mandrel for hollow and one-piece molded foam products. First, the container is used to homogenize the mass temperature of the thermoplastic mixture, secondly, to ensure uniform distribution of the lubricant before entering the die, which lubricant is a lubricant. it can be injected between the inner walls of the tool and the thermoplastic mixture. The thermoplastic mixture first passes through the coupling piece and the reservoir due to the conveyor movement of the extruder screw and is then pushed through the converging tool. The lubricant is used to promote stretch flow and reduce shear flow through the tool. The tool is designed to provide longitudinal orientation with polymer molecules and, if present, filler particles. The process conditions are selected to facilitate orientation in the tool and then retain the orientation indicated and consolidate the resultant product. Vacuum calibration devices or gauges, punches, caterpillar pullers, and other flow control devices known to be used in the downstream of the calibration means to further improve product quality and increase productivity. The term "thermoplastic mixture" is understood to mean a mixture of thermoplastic polymer and additives such as dyes, stabilizers, flame retardants, lubricants, pharmaceutical auxiliaries and the like. In addition, the thermoplastic mixture may or may not contain fillers, in particular reinforcing fillers, surfactants, and physical and / or chemical blowing agents. Embodiments of the construction for the manufacture of solid, hollow or single-molded thermoplastic products having a degree of longitudinal molecular orientation and, if present, filler with filler dispensing, starting with the process disclosed below for discussing and preparing the raw materials used, which have a high modulus materials can be used to produce products.
Equipment and method for producing solid products:
Referring to FIGS. 1 and 2, there is illustrated an embodiment of a structure 10 for the manufacture of solid, high modulus thermoplastic products using the method of the present invention. The structure consists of a series of 12 extruders, 14 tool assemblies, 16 coolers, 18 drawers and 20 cutting blades. The extruder 12, which may be one of a wide variety of different types, may be known as single or twin screw extruders used to melt and transport the thermoplastic. a passage through the passage 17 into the tool as described in detail in FIG.
Figure 6. The process conditions in the extruder 12 are selected to ensure the melting of the thermoplastic mixture.
Figure 2 shows a longitudinal section of the tool assembly 14 configured to produce solid or non-foamed oriented thermoplastic circular symmetric sections according to the present invention. It will be appreciated by those skilled in the art that the non-foamed term refers to substantially solid products. It is clear that, depending on the material, natural blowing agents (such as water) may be present which cause some degree of foaming. It is also clear that this method can be used to produce a profile profile of all kinds with a profile having a constant cross-section, provided that the tool assembly 14 is configured to produce the desired profile. The tool assembly 14 further comprises a connecting piece 30 connected to the extruder tube 24 of the extruder. with a crusher plate located between the end of 24 tubes and the connection piece 30. The tool assembly 14 comprises 40 containers downstream of the upper end of the flow, connected to the connector 30, a tool 60, a tool 100 (calibration device). The conveyor activity of the 26 extruder screws in the extrusion tube 24 pushes the molten thermoplastic mixture into the connection piece 30 on the crusher 28. The shape of the connection piece 30 is designed to be attached to the upper flow 32 by the known means for the extruder tube 24 by a gradual transition from the upstream section 32 to the downstream or outlet portion 34 of the connecting piece 30 which fits into the upstream inlet portion of the container section 40 . The connection piece 30 and container 40 may be constructed as a section in some cases.
One or more channels 52 are provided on the side of the container 40 through which the lubricant can be injected between the container wall and the thermoplastic mixture. 52 is advantageously shaped, sized and arranged in space to ensure that the lubricant is evenly distributed around the inner wall of the container 40, thereby providing an equal access to the exterior of the thermoplastic mixture as it is passed through the channel 17. The thermoplastic mixture may also contain a lubricant added to the mixture prior to extrusion. As shown in Figure 1, the lubricant which may be injected through a device 56, which may be a metering pump, a syringe pump, a toothed syringe, or any other known device that can continuously deliver the required amount of lubricant at a sufficiently high pressure to overcome the internal pressure of the container. The lubricant is used to promote longitudinal flow and to reduce cross-flow through the tool 60. Injection lubricants may include silicone oils, liquid paraffin, glycerol, fatty amides and other liquid lubricants.
the length of the container is chosen so that there is sufficient time for the lubricant to uniformly settle around the outer circumference of the thermoplastic mixture.
In addition, the container 40 must be long enough to ensure that the thermoplastic mixture enters the die 60 at the desired temperature and that the temperature of the mixture is as uniform as possible along its cross-section.
The design of the tool 60 is essential for the success of the process. First, the output section of the tool 60 must correspond to the profile of the desired profile. Second, the tool profile should be carefully designed with regard to the degree of molecular orientation resulting from the result and the degree of filler orientation (if filler is present), the extruding power, and the appearance of the product surface. In order to promote the orientation of the polymer molecules and filler particles (if filler is present) in the flow direction, it is desirable to pressurize the thermoplastic mixture on the cohesive profile tool so that the tool will indicate the permanent deformation with the molten mixture. The tool 60 is shaped to provide a converging flow of the molten mixture. It will be appreciated that container 40 and tool 60 may in some cases be constructed as a section.
The drag ratio of the tool, defined by the ratio of the tool inlet and outlet cross-sectional areas, should be large enough so that the resulting longitudinal flow is sufficient to orient the polymer molecules and filler particles (if a filler is present) in the product. too high, the pressure drop along the die will be unacceptably high and errors may occur on the extrudate surface due to melt fracture. Tensile ratios are typical from 3: 1 to 15: 1, but higher tensile ratios may be possible with certain thermoplastic mixtures, provided there are appropriate process conditions. In addition, higher tensile ratios are typically expected for a greater degree of orientation in the product than minor tensile ratios for the same thermoplastic mixture.
The contour of the tool is mathematically correlated with the viscoelastic deformation of the molten thermoplastic mixture as a function of the velocity or longitudinal tension of the tool-holding zone. Studies have shown that constant longitudinal specific elongation is usually effective. The longitudinal deformation rate is defined by the rate of change in length per unit length, and as a result, the longitudinal deformation rate is a function of the volumetric flow rate of the thermoplastic mixture through the tool. outside, parabolic or conical profiles are sufficient. However, in order to increase the maximum acceptable flow rate of the thermoplastic mixture through the tool, the cohesive angles should be small so that the resulting deformation rate can be increased by
-8 do not exceed the deformation rate that can be associated with the melt fracture (i.e., poor extrudate surface quality). Thus, the maximum acceptable flow rate of the thermoplastic mixture through the tool is determined by the profile separation and the molecular weight of the polymer resin, the type and concentration of the filler, and the inlet temperature of the tool and the thermoplastic mixture.
External lubricants that can be injected into the container 40 or added to the thermoplastic mixture will aid in longitudinal deformation in the tool 60 by reducing the friction between the mixture and the inner surface 94 of the tool 60. Improving the lubricity of the inner surfaces 94 of the tool 60 is possible by high polishing or by applying coatings that increase lubricity, also helping to minimize friction.
The last element of the tool assembly 14 is a calibration device 100 having the same cross-section as the outlet portion of the tool 60 and consequently as the desired profile of the product. The main function of the calibration device 100 is to ensure the product's dimensional stability and to provide the cooling required to maintain the orientation of the polymer molecules and (if filler is present) the filler in the thermoplastic mixture. The length of the calibration device 100 is selected so that the thermoplastic mixture has sufficient cooling to maintain the orientation indicated. The temperature of the calibration device 100 is important in determining the length of the calibration device. Alternative embodiments of the apparatus 10 may include more than one temperature control zone for the calibration device and may include a calibration device consisting of a plurality of sections to achieve a temperature profile that permits gradual or programmed cooling of the thermoplastic mixture. in detail below. It will be appreciated that the tool 60 and the calibration device 100 may be constructed as a section in some cases.
For the extrusion tube 24 and the tool assembly 14 (connector 30, container 40, tool 60 and calibration device 100), the temperature settings must be carefully selected. For example, the temperature of the extruder tube 24 of the extruder must be chosen high enough to melt the thermoplastic mixture and to avoid the violet lines or grooves visible in the product due to the crushing plate 28 The temperature in the extruder tube 24 is also carefully checked to prevent excessive twisting. However, if the resultant temperature of the thermoplastic mixture is too high, the container 40 may be too short to ensure cross-sectional uniformity of the mixture temperature. The temperature of the tool 60 should be high enough to facilitate orientation, but low enough to prevent polymer molecules and filler
-9 particles (if present) to relax from the oriented state. Typically, the tool temperature is 0-10 ° C above the melting point (softening point) for semi-crystalline polymers and 10-60 ° C above the transition temperature of the glass (i.e. above the softening point temperature) for the amorphous polymers. The temperature of the calibration device 100 is chosen so that the thermoplastic mixture is sufficiently cooled to preserve the orientation and to substantially solidify the product. Therefore, the temperature of the calibration device 100 should be below the softening point of the thermoplastic mixture
Referring again to FIG. 1, etxrudate, leaving tool assembly 14, can be passed through a coolant 16, as shown in FIG. 1, for further cooling of the extrudate to facilitate the handling of the finished product. The cooler 16 can also be used to wash off the remaining lubricant. After passing through the cooling bath 16, the caterpillar 18 pulling device can be used to pull out the extrudate. The resulting tension can help the extrusion process by preventing deformation of the extrudate due to bending which may occur downstream of the tool assembly downstream. Finally, a line saw 20 can be used to cut the finished product to the desired length.
Equipment and method for producing hollow products:
Figure 3 shows a longitudinal sectional view of the tool assembly 14 'which is designed to produce hollow thermoplastic ring-shaped products using the method of the present invention. It will be appreciated that it is possible to produce hollow articles of any profile having a constant cross-section, provided that the tool assembly 14 'is configured to produce the desired profile. The most significant difference between the tool assembly 14 'shown in Figure 3 and the tool assembly 14 shown in Figure 2 is the presence of a pin 46 which is required to produce hollow products. All other elements in the tool assemblies 14 'and 14 are the same. 46, at the upper end 49 of the spike is secured with a primary pin fastener 42 disposed between the connection piece 30 and the container 40. The cross-section of the pin 42 is illustrated in FIG. 4 and has three fasteners 44 with a pin 46 engaged. The number and positioning of the fasteners 44 is selected to provide a suitable fastening to the mandrel 46 without significantly obstructing the flow of the thermoplastic mixture until the shape of the fasteners 44 is selected to facilitate the flow of the thermoplastic mixture around the fasteners 44. At the center of one or more fasteners 44 is a channel 50 through which the lubricant can be injected between the mandrel 46 and the thermoplastic mixture. This can be done by similar means as shown in FIG
- It is written above. It will be appreciated that a pin 46 and a pin 42 may be constructed as one or more sections.
A second spike attachment section 62 is disposed between the container 40 and the tool 60. The cross-section of the spigot 62 is similar to the spigot 42 shown in Figure 4, but in this case, the spike 46 is not secured to the fastening section 62 so that the assembly 14 'is easily disassembled for maintenance. As before, the number and positioning of the fasteners within the spigot 62 is chosen to provide a suitable fastening for the spike without significantly obstructing the flow of the thermoplastic mixture, while the fasteners are designed and dimensioned to provide a thermoplastic mixture. streamlined flow around the fasteners. A second pin fastening section may or may not be required depending on the size and length of the pin.
All the considerations that need to be made to produce compact products when designing the 14 tool assemblies should be made when designing the 14 'tool kit for the production of hollow products. For example, the length of the container 40 and calibration device (s) 100, the shape of the tool 60, the temperature setting of the tool assembly 14 and the extruder 12, etc., are chosen to take into account the degree of orientation, extruding power, and surface appearance of the extrudate as described above. a. In the production of hollow products, the choice of shape / size and length of the mandrel 46 is of considerable importance. The cross-section of the mandrel 46 together with the cross-section of the tool 60 and the cross-section of the calibration means 100 determines the shape and the wall thickness of the product. The length of the mandrel 46 is selected to provide dimensional stability to the inner circumference of the resulting hollow profile. It may also be desirable to whisk and / or cool the mandrel by any suitable known means. The process conditions, including temperature settings for the mandrel when cooling and / or heating are used, are selected to facilitate the orientation of the thermoplastic mixture in the cohesive tool and to subsequently maintain the orientation indicated and to substantially consolidate the resulting hollow product.
Fig. 5 is a cross-sectional view of a circular hollow section, which hollow circular sections are formed in the tool assembly 10 using the present method. The wall thickness of the hollow section 124 is determined by the design details of the tool assembly 14 '.
Equipment and method for producing single-piece foamed products:
The apparatus 10 illustrated in Figure 1, using the tool assembly 14 'depicted in Figure 3, can also be used to produce single-piece circular foam products having a solid skin and a foam core.
- 11 is. It is understood that the production of foamed products of all cross-sections made in one piece is possible if the cross-section is of a constant size, provided that the tool assembly 14 'is configured to produce the desired profile In this case, 12 extruders are used to melt and transport the thermoplastic mixture. via the tool assembly 14 ', as shown in FIG. 3, which comprises a thermoplastic blowing agent blowing agent, is also used to initiate foaming, which is required for the production of the foamed core, the activation of the blowing agents and the necessary pressure required for the process. The process conditions of the extruder 12 are selected to melt the thermoplastic mixture and to activate and disperse the blowing agents in a substantially homogeneous manner. It will be appreciated that the blowing agents in this case refer either to physical or chemical blowing agents or to a combination of the two
The design of the tool assembly, which is necessary for the production of the foamed products made in one, is similar to the design of the tool assembly 14 'used for the production of hollow products. As described above, a lubricant is injected between the surface 41 of the inner wall 41 of the mandrel 46 and the container 40 to facilitate longitudinal flow and reduce shear flow through the annular tool 60. In the tool assembly 14 ', the difference in the production of hollow products and the manufacture of products made in one is in the design and function of the pin 46. In the production of hollow products, the function of the pin 46 is to determine the inner circumference of the resulting extrudate and is accordingly designed. In the production of foamed products made in one, the function of the mandrel 46 is to form a cavity in the thermoplastic mixture into which the mixture can expand to form one foamed foam made of foam.
Thus, the cross-section of the spike 46 is selected to facilitate the formation of a foam core, which is substantially homogeneous in both density and cell size. Similarly, the gap 90 has an important thickness between the outer wall 92 of the mandrel 46 and the inner wall 94 of the tool 60. If the gap 90 is too small and the tool temperature is low enough, the thermoplastic mixture can completely solidify in the gap before any foaming occurs, resulting in a hollow product instead of the foamed product made together. A too small gap also undesirably leads to a high pressure drop along the tool 60, while a large gap of needles does not reach the required high pressure drop, so substantially all the foaming occurs after the end portion 47 of the mandrel. The length of the spike 46 is also important in determining where the foaming occurs and as a result, its length will determine the thickness of the oriented solid skin as well as the properties of the foam core. In order to pass the desired thickness of the skin layer and degree of agglomeration, the length of the mandrel 46 extends downwardly on a plurality of strands in the downward direction of the converging portion of the tool 60. In addition, the tool assembly 14 'is designed to provide the required high pressure along the tool assembly 14', so that substantially all of the foaming occurs only after the end portion 47 of the spike 46.
In this process, the main function of the calibration device 100 is to assure the dimensional stability of the product and to provide the necessary cooling for what is needed to maintain the orientation of the polymer molecules and (if present) filler particles in the solid skin. The calibration device 100 also prevents foaming due to deformation of the gauge. The length of the calibration device 100 is chosen such that the oriented skin layer is sufficiently solidified and that the foaming is complete. The temperature profile of the calibration device 100 is therefore important in determining the length of the calibration device.
The temperature setting of the extruder tube 24 and the tool assembly 14 '(connection piece 30, container 40, pin 46, tool 60 and calibration device 100) must be carefully selected to produce foamed products made in one. For example, the temperature of the extruder tube 24 should be set high enough to melt the thermoplastic mixture and to avoid violent lines and grooves due to the crushing plate 28. The temperature of the tool 60 should be high enough to allow orientation, but low enough to substantially prevent relaxation of oriented polymer molecules and (if present) filler particles from their oriented state on the outside of the product being formed. The temperature of the calibration device 100 is chosen such that the thermoplastic mixture is sufficiently cooled to form an orientated solid skin layer without significantly obstructing the formation of the foam core. In addition, it may be desirable to heat the tip of the mandrel 46 with any known suitable means to maintain the internal temperature of the thermoplastic mixture to facilitate the formation of the foam core, such as the temperature of the thermoplastic mixture (determined by the temperature of the extruder and container 40). the temperature of the tool 60, the mandrel 46 and the calibration device 100 and the length of the mandrel 46 together determine the thickness of the extrudate oriented solid skin layer. Similarly, the drag ratio, the tool profile 60, the amount and type of lubricant that is injected, the mass temperature of the mixture, and the tool temperature of 60 determine the degree of orientation of the oriented outer skin. The density of the resulting foam core is the composition of the thermoplastic mixture, the concentration and type of blowing agent. (physical and / or chemical), the temperature of the material to be foamed, the length and shape of the mandrel 46 and the thickness of the oriented solid skin.
13 Referring to FIG. 6, a circular profile of a foam profile is provided which can be produced by the present method. The product contains 120 foam seeds and an outer solid surface or skin 122 As described above, the thickness of the oriented solid skin 122, the thermoplastic polymer molecules and (if present) the degree of orientation of the filler in the solid skin, the surface appearance of the product, and finally the density of the foam core 120 and the cell size from the design details of the tool assembly 14 '(in particular the design details of the tool 60 and the pin 46), the process! conditions (such as the temperature profile of the various components of the extruder 12 and the temperature profiles of the tool assembly 14 '), the type and amount of the lubricant, the extrusion performance of the process, and finally the formulation of the thermoplastic mixture, including the selection of the foaming agents. thickness and density of solid 122 and foam 120 core
The properties of the foam products produced in one process, which are made according to the process of the present invention, are desirable in comparison with the properties of the conventional one-piece foam in many respects. First, the foam products produced in the same process, which are made according to the process of the present invention, have higher bending strength and modulus (typically 2 to 10 times that of conventional co-manufactured foam products). These repairs are the result of the presence of solid polymer molecules in the oriented polymer molecules and, if present, the filler particles, so that maximizing the effectiveness of the concept of the foamed product produced in one is limited, since the strength and stiffness of the foamed products produced in one are limited by the strength of the solid skin and stiffness, which solid skin surrounds the foam core. Secondly, the foamed products produced in accordance with the process of the present invention have a thicker skin allowing them to be nailed or screwed without damage, in contrast to typical one-piece foamed products that cannot be nailed or screwed because the solid skin is thin and the foamed core is brittle. Thirdly, the products produced by the process of the present invention may contain higher concentrations of fillers (in some cases up to 80% by weight) than the typical foam products containing very little filler (less than 30% by weight) if used at all. In addition, to reduce material costs, the increased filler content also contributes to improved mechanical properties when used as a reinforcing filler
Recipe and preparation of thermoplastic mixtures:
The polymer component of the thermoplastic mixture may comprise a thermoplastic polymer which is made of polyolefins (polyethylenes, polypropylene and copolymers thereof), homopolymers and copolymers of vinyl chloride, containing styrene.
- 14 (polystyrenes, ABS and styrene / malein anhydride copolymers), polyesters, polyamides, polycarbonates and the like Furthermore, this method excludes thermosetting plastics such as phenolic, urea, brothaldehyde resins, epoxy resins and the like. The process can be accomplished with intact or recycled (waste) thermoplastic polymers (plastics). While the process is feasible with blended (recycled) recycled plastics, the quality of the resulting extruded products depends to a large extent on the composition of the submerged material, more specifically on the type and concentration of the various polymers. For economic reasons, granular (chipped) plastics from bottles or films (prior to granulation). ) are preferred, since the granulation can significantly increase the cost of the resulting material.
By choosing between the different qualities of a polymer, the average molecular weight of the particular quality may have a significant effect on the degree of orientation achieved by the process of the present invention Typically, for a given polymer, the qualities in which the average molecular weight is smaller, lose their orientation faster due to relaxation than the higher average molecular weight grades. Thus, higher molecular weight grades of a particular polymer are preferred to help maintain the highest degree of orientation reported by the converging tool. In addition, higher molecular weight grades can typically be extruded at a higher rate of deformation in the cohesive tool and therefore processed at a higher flow rate. However, the choice of polymer molecular weight is limited depending on the ability of the polymer to be mixed with a reinforcing filler. Therefore, a compromise is usually needed between the degrees of relaxation and orientation between the ease of processing and the ease of mixing. Hence, the greatest molecular weight is consistently advantageous with the ease of mixing under normal conditions.
The filler component of the thermoplastic mixture may contain materials that are typically used as reinforcing fillers. A filler is typically considered to be a reinforcing filler when its aspect ratio, defined as the ratio of the length to the effective diameter, is substantially greater than one. Inorganic reinforcing fillers include glass fibers, carbon fibers, metal fibers, ceramic fibers, asbestos, talc, mica, and the like. Organic materials can also be used as reinforcing fillers. For example, it is possible to use fibers made with a polymer with a higher softening point as the polymer of the thermoplastic mixture, such as nylon or polyester fibers with polyethylene. The filler concentration may vary, but mixing the filler material and polymer may be high
- 15 filler concentrations (above 70% by weight) in different filler and polymer combinations.
Cellulose fibers or particles containing substantially cellulose fibers can also be used as reinforcing filler. However, cellulose has a steep tendency to decompose at temperatures above 220 ° C, and therefore polymers that have to be processed at temperatures above this are necessarily excluded when using cellulose-based fillers, so that most of the so-called engineering polymers can not be used in the process of the present invention with cellulose fibers, as a filler because their softening temperatures are too high Cellulose fibers can be obtained from wood / forest by-products and waste, such as wood or wood, drill dust, paper (newsprint, postcards, cardboard), wood pulp (chemical, chemical-mechanical, mechanical, bleached or unbleached) ) and agricultural by-products such as rice flakes, wheat straws, corn flakes, cocoa shells, shells of various nuts and the like, having essential cellulose components. Techniques that produce fine but free-flowing cellulose fillers that are readily applicable to the process of this invention are well known. Thus, the supply of cellulose fillers is almost unlimited, which offers economic benefits. For example, short cellulose fibers can be advantageously used in the process of the present invention which otherwise have no commercial value, such as the fine fraction from pulp. In addition, studies have shown that a thermoplastic mixture containing a cellulose filler can be recycled many times without significant deterioration of the mechanical properties in the resulting product. This remarkable durability is related to the elasticity and toughness of the cellulose fibers, which are resistant to further fractures during recycling. .
The preparation of the thermoplastic mixture may require the use of dispersant / surface treatment agents to disperse and compatible nonpolar polymers with highly polar fillers such as cellulose. These surfactants are particularly wettable to the surfaces of the filler particles (thereby increasing the degree of dispersion) and provide increased adhesion (coupling) between the surfaces of the filler particles and polymers. It has been found useful to use carboxylated polyolefins as dispersing / surface-treating agents with polyolefin polymers. usually one to five percent by weight of the thermoplastic mixture. The optimum amount
- 16 easy to define experiment. Other mixtures, such as fatty acids, titanates, zirconates, silanes and the like, may be used as a compatible / dispersing agent.
In order to produce a thermoplastic mixture comprising a reinforcing filler, a measured amount of filler is first mixed with a suitable polymer, with a suitable compatible / dispersant (if necessary) and other additives such as dyes, stabilizers, flame retardants and the like, which may be used. to Improve Product Properties The blend is subjected to intensive mixing and then in a two screw extruder, a thermokinetic mixer such as a Gelimat mixer (Draiswerke), or a K-mixer (Synergisics) or a similar mixer. Thermokinetic mixers are particularly effective in preparing high filler contents of thermoplastic mixtures, as it has been found to effectively disperse the filler in the mixture. In addition, it is desirable to use thermokinetic mixers for the preparation of thermoplastic mixtures containing cellulose. The high intensity mixing of thermokinetic mixers not only reduces unacceptably high cellulose particles, but also separates loosely bonded cellulose fibers, thereby increasing the capacity of the cellulose filler enhancer.
When a foamed article is produced with the apparatus 10 shown in Figure 1, the choice of blowing agent depends on a number of factors, including the conditions of extrusion, the type of resin, and the cost of the blowing agent. The foaming agents are generally categorized as chemical or physical blowing agents. Chemical foaming agents disintegrate when heated to develop gases that can foam the thermoplastic mixture. Common chemical foaming agents include sodium bicarbonate which decomposes to develop carbon dioxide and azodicarbonamide and decomposes to produce nitrogen. Physical blowing agents are typically compounds which are greased or volatile at the processing temperature and can produce the required pressure to foam the thermoplastic mixture. Water, carbon dioxide, nitrogen and chlorofluorocarbons are commonly used as physical blowing agents and can be blended with the blend before being extruded or injected directly into the tube or extruder. While chemical foaming agents are more expensive than physical blowing agents, they generally produce a finer cell structure in the foamed product, which is often desirable. Consequently, a combination of physical and chemical foaming agents is used to achieve the desired cell structure while reducing the cost of the blowing agent.
When cellulose filler is used, the water absorbed by the cellulose may be sufficient to provide the desired degree of foaming required by the process so that no further blowing agent is required. For example, under normal conditions, wood fibers may contain water up to 10%, depending on air humidity. Water absorbed by cellulose fibers evaporates during mixing
- 17de remains sufficient to foam the thermoplastic mixture. In addition, the thermoplastic mixture can absorb water during the mixing process if, for example, an underwater granulator is used. However, the use of water as a foaming agent is limited by the fact that the polycondensation polymers such as polyesters and polycarbonates are depolymerized at the processing temperature already a few millionth of a part in the presence of water. Thus, the use of water as a blowing agent for these polymers is not recommended.
Examples:
The following non-limiting examples will illustrate the method of manufacturing according to the method of the present invention with the apparatus according to the present invention, the embodiment of which is shown in Figs. Figure 1B is shown.
The bending characteristics were measured according to ATSM D-790. For circular patterned products, we modified the sieve according to ASTM D-4476 to accommodate the curvature of the test samples. The measurement of fracture strength was in accordance with the ASTM D-256 Izod test.
A number of substantially non-oriented solid samples (with and without filler) produced by injection molding are shown in Table 1 in comparison with the characteristics of different orientated patterns.
The following notations are used in the examples:
WS wheat straw
Compatible:
IR ionomer resin
MPE maleate polyethylene
MPP maleate polypropylene
RPS reactive polystyrene
SMA styrene maleate anhydride
Example 1:
This example describes the production of a 0.33 inch diameter, symmetric solid polypropylene product:
(a) The thermoplastic mixture used in this example comprises polypropylene of extrusion quality (Profax 6631, MI = 1, Himon), 1% by weight of silicone oil (Dow Corning 200, 12,500 cs, Dow Corning) was added as a lubricant to the mixture.
(b) The apparatus used in this example is a single screw, 0.75 inch extruder (length / diameter ratio 24: 1), equipped with a tool assembly of suitable size, suitable for producing a solid round section with a diameter of 0.33 inches. The tank and the tool were constructed as a 0.75 inch and 0.33 inch inlet and outlet sections. Calibration tool approx. 7 inches long. The drag ratio of the tool assembly is 5: 1.
(c) The process conditions are as follows:
Adjusting the temperature control zones of the extruder tube (from the direction of the upper end to the lower flow end): 155, 170, 175 ° C.
Setting the temperature control zones of the tool assembly (connection piece, tank / tool, calibration tool): 165, 140, 90 ° C.
Rotation speed of the extruder screw: 8 rpm.
(d) Outer diameter of the circular symmetrical solid sample: 0.33 inch The mechanical properties of the sample are shown in Table 2 below.
example:
This example describes the preparation of a circular solid polystyrene with a diameter of 0.33 inches.
(a) The thermoplastic mixture used in this example comprises polypropylene of extrusion quality (Crystal polystyrene 202, MI = 3.0, Huntsman Chemical Corp), 1
- 19% by weight of silicone oil (Dow Corning 200, 12,500 cs, Dow Corning) was added as a lubricant (b) The apparatus was the same as in Example 1.
(c) The process conditions are as follows:
Adjusting the temperature control zones of the extruder tube (from the direction of the upper end to the lower flow end): 155, 180, 180 ° C.
Setting the temperature control zones of the tool assembly (connection piece, tank / tool, calibration tool): 160, 140, 90 ° C.
Rotation speed of the extruder screw: 6 rpm.
(d) The outer diameter of the circular symmetrical solid sample is 0.33 inches. The mechanical properties of the sample are shown in Table 2.
Example 3:
This example describes the production of a circular symmetric solid polyethylene, 1 inch diameter product.
(a) The thermoplastic mixture used in this example comprises high-density polyethylene of cast-grade quality (Sclair 58a, M1 = 0.4, Du Pont).
(b) The apparatus in this example was a single-screw 2.5-inch extruder (length / diameter ratio 24 I), equipped with a tool assembly of suitable size to produce a circular metric 1 inch diameter gauge. The container is 2 inches in diameter and 12 inches long. The calibration device consists of two sections, each with a 10-inch long, separate temperature control system that provides air cooling. The drag ratio of the tool assembly was 4: 1 (c) The process conditions were as follows:
Adjusting the temperature control zones of the extruder tube (from the direction of the upper end to the lower flow end): 135, 140, 141, 142 ° C.
Setting the temperature control zones of the tool assembly (connection piece, tank / tool, calibration tools): 140, 138, 136, 125, 90 ° C.
Rotation speed of the extruder screw: 20 rpm.
Lubrication: 200 cc silicone oil (Dow Corning) injected into two containers at 20 ml per hour.
Productivity is 24 inches per minute.
(d) The outer diameter of the circular symmetrical solid samples is 1.0 inches. The mechanical properties of the sample are shown in Table 1.
Example 4:
This example describes the production of various products of circular symmetrical solid polyethylene filled with cellulose as filler with a diameter of 0.33 inches.
-20 • · (a) The thermoplastic mixture used in this example comprises high-grade, high-density polyethylene (Sclair 58a, MI = 0.4, Du Pont) for the 4% by weight surface treatment material (Fusabond MB 226D, Du Pont) referring to the cellulose filler, to the concentrations of several cellulose fillers. The cellulose fillers used were:
crop-mechanical pulp (TMP), ground wood pulp (GWP), de-inked newsprint (DIN), minced newsprint (GN), wood flour (WF), ground cardboard (GC), ground corn bast (CS), ground wheat straw (WS) and ground rice flakes (RH). Typically, 1% by weight of silicone oil (Dow Coming 200, 12,500 cs, Dow Corning) was added as a lubricant. The type and concentration of filler for the various mixtures are shown in Table 3 (b) The apparatus in this example is the same as in Example 1.
(c) The representative procedural conditions were for each mixture:
Adjusting the temperature control zones of the extruder tube (from the direction of the upper end to the lower flow end): 135, 165, 150 ° C.
Setting the temperature control zones of the tool assembly (connection piece, tank / tool, calibration tool): 145, 140, 120 ° C.
Rotation speed of the extruder screw: 20 rpm.
(d) The outer diameter of the circular symmetrical solid samples is 0.33 inches. The mechanical properties of the different samples are shown in Table 3.
Example 5:
This example describes the production of various products of circular symmetrical solid polyethylene filled with cellulose as filler with a diameter of 0.33 inches.
(a) The thermoplastic mixture used in this example comprises 50 parts by weight of different grades of polyethylene, 4% by weight of the cellulose filler is maleate polyethylene (Fusabond MB 226D, Du Pont) as a surfactant and 50 parts by weight of thermomechanical pulp or dotted newsprint. The following polyethylenes were used in injection molding grade polyethylene (Sclair 2907, MI = 5, Du Pont), recycled high density polyethylene milk bottles and recycled (post-consumer) mixed color high density polyethylene. The type of polymer and the type of filler are shown in Table 4 for different blends. Typically, 1% by weight of silicone oil (Dow Corning 200, 12,500 cs, Dow Corning) was added as a lubricant.
(b) The apparatus in this example is the same as in Example 1.
(c) Representative process conditions were similar to those used in Example 4 for each mixture.
-21 (d) The outer diameter of the circular symmetrical solid samples is 0.33 inches. The mechanical properties of the different samples are shown in Table 4.
example:
This example describes the preparation of a 0.33 inch diameter polypropylene product filled with solid, circular symmetric cellulose:
(a) The thermoplastic mixture used in this example comprises 50% by weight of polypropylene of extrusion quality (Profax 6631, MI = 1, Himont), 4% by weight of maleate polypropylene (Epolene E-43, MW = 4500, Eastman Chemicals) and 50% of cellulose filler. Part of the type and concentration of the filler in the mechanical and mechanical pulp The type and concentration of filler for many mixtures are shown in Table 4, 1% by weight of silicone oil (Dow Corning 200, 12,500 cs, Dow Corning) as a lubricant (b) The apparatus used in this example was the same, as used in the 1st half.
(c) The representative process conditions for each mixture were as follows:
Adjusting the temperature control zones of the extruder tube (from the direction of the upper end of the flow towards the lower flow end): 165, 190, 180 ° C.
Setting the temperature control zones of tool assembly (connection piece, tank / tool, calibration tool): 180, 165, 130 ° C.
Rotation speed of the extruder screw: 20 rpm.
(d) The outer diameter of the circular symmetrical solid samples is 0.33 inches. The mechanical properties of the different samples are shown in Table 4.
Example 7:
This example describes the preparation of various solid, cellulose-filled polyvinyl chloride products having a diameter of 0.33 inches:
(a) The thermoplastic mixture used in this example comprises 70% by weight of rigid polyvinyl chloride (K = 58), suitable stabilizers and processing aids and 30 parts of wood flour. 1% by weight of silicone oil (Dow Corning 200, 12,500 cs, Dow Corning) was added as a lubricant to the mixture.
(b) The apparatus used in this example is the same as that used in Example 1 for each mixture.
(c) The process conditions are as follows:
Adjustment of the temperature control zones of the extruder tube (from the direction of the upper end to the lower flow end): 140, 190, 180 ° C.
Setting the temperature control zones of the tool assembly (connection piece, tank / tool, calibration tool): 170, 150, 105 ° C.
Rotation speed of the extruder screw: 6 rpm
- 22 (d) The outer diameter of the circular symmetrical solid samples is 0.33 inches. The mechanical properties of the sample are shown in Table 4.
Example 8:
This example describes the production of various solid, cellulose-filled polystyrene products with a diameter of 0.33 inches:
(a) The thermoplastic mixture used in this example comprises either a medium or high impact polystyrene (MI = 19) as a polymer component, a yield-mechanical pulp or a wood flour as a filler and a reactive polystyrene or styrene maleic anhydride in a 4% by weight of cellulose filler. and the concentrations for the various mixtures are shown in Table 5. 1% by weight of silicone oil (Dow Corning 200, 12,500 cs, Dow Coming) was added as a lubricant.
(b) The apparatus used in this example is the same as that used in Example 1 (c) Process conditions are for each of the following mixtures:
Adjusting the temperature control zones of the extruder tube (from the direction of the upper end to the lower flow end): 100, 160, 145 ° C.
Setting the temperature control zones for tool assembly (connection piece, tank / tool, calibration tool): 130, 120, 110 ° C.
Rotation speed of the extruder screw: 6 rpm.
(d) External diameter of circular symmetrical solid samples: 0.33 inch The mechanical properties of the samples are shown in Table 5
Example 9:
This example describes the production of various solid polyethylene products with a diameter of 0.33 inches:
(a) The thermoplastic mixture used in this example contains high density high density polyethylene (Sclair 58a, MI = 0.4, Du Pont), mica (Mica White 200, average particle size = 35 micron, LV Lomas) and ionomer resin. (Surly 9950, MI =
5.5, Du Pont) as a compatible substance The polymer type and filler type and concentrations for the various mixtures are shown in Table 6, 1% by weight of silicone oil (Dow Corning 200, 12,500 cs, Dow Corning) was added as a lubricant.
(b) The apparatus used in this example is identical to that used in Example 1.
(c) The procedural conditions for each of the mixtures were as follows:
Adjusting the temperature control zones of the extruder tube (from the direction of the upper end to the lower flow end): 135, 155, 155 ° C.
-23 Setting the temperature control zones of the tool assembly (connection piece, tank / tool, calibration tool): 145, 140, 120 ° C.
Rotation speed of the extruder screw: 10 rpm.
(d) External diameter of the circular symmetrical solid sample: 0.33 inch The mechanical properties of the samples are shown in Table 6
Example 10:
This example describes the production of solid, polyethylene polyethylene products packed with solid powder, circularly symmetrical:
(a) The thermoplastic mixture used in this example comprises 50% by weight of high density polyethylene (Sclair 58a, MI = 0.4, Du Pont), 50 parts of sawdust and 4 parts of maleate polyethylene (Fusabond MB 226D, MI = 2, Du Pont) .
(b) The apparatus used in this example is identical to that used in Example 3.
(c) The process conditions are as follows:
Adjusting the temperature control zones of the extruder tube (from the direction of the upper end to the lower flow end): 140, 142, 145, 148 ° C.
Setting the temperature control zones of the tool assembly (connection piece, tank, tool, calibration means): 144, 140, 136, 100, 50 ° C.
Rotation speed of the extruder screw: 14 rpm.
Lubrication: 200 cc silicone oil (Dow Corning) injected into two injection openings into the container, injected with 1 ml / h current.
Extrusion speed: 20 inch / min (d) The outer diameter of the circular symmetrical solid sample is 1.0 inch. The mechanical properties of the samples are shown in Table 7.
example:
This example describes the production of hollow, perforated polyethylene products with a hollow powder having a diameter of 1 inch:
(a) The same thermoplastic mixture was used as in Example 10.
(b) The apparatus in this example was a single-screw 2.5-inch extruder (length / diameter ratio 24 1), equipped with a tool assembly of appropriate size to produce a circular symmetrical 1-inch diameter gauge. The container is 2 inches in diameter and 12 inches long. The calibration tool consists of two sections, each of 10 inches long, with a separate temperature control system that provides air heating The tool assembly was equipped with a circular symmetrical 0.7 inch diameter spanner extending to 8 inches at the end of the tool The tooling ratio was 7: 1 (c) A process conditions include:
-24Configuration of the temperature control zones of the extruder tube (from the direction of the upper end to the lower end): 140, 145, 148, 151 ° C.
Adjusting the temperature control zones of the tool assembly (connection piece, spike, fastener, container, tool, paddle tool): 149, 146, 142, 135, 124, 63 ° C.
The rotation speed of the extruder screw is 6 rpm.
Lubrication: 200 cc silicone oil (Dow Coming) injected into two injection holes, injected with 2 ml / hour.
Extrusion speed: 16in / min.
(d) The outer diameter of the circular symmetrical solid samples was 1.0 inch. The mechanical properties of the samples are shown in Table 7.
Example 12:
This example describes the production of co-produced polyethylene foam products with a 1-inch diameter polyethylene powder filled:
(a) The same thermoplastic mixture was used as in Example 10. The combination of water (moisture in the mixture) and calcium bicarbonate was used as a blowing agent (about 2 weight percent water, 1 part calcium bicarbonate).
(b) The apparatus in this example was a single-screw 2.5-inch extruder (length / diameter ratio of 24: 1), equipped with a suitable tool assembly to produce a circularly symmetrical foamed 1-inch diameter gauge. The tank is 2 mch in diameter and 12 inches long. The calibration tool consists of two sections, each with a 10 inch long, separate temperature control system that provides air cooling. The tool assembly was equipped with a circular symmetrical 0.7 inch diameter spike extending 2.5 inches at the end of the tool.
(c) The process conditions are as follows:
Adjusting the temperature control zones of the extruder tube (from the direction of the upper end to the lower flow end): 135, 142, 144, 146 ° C.
Setting the temperature control zones of the tool assembly (connection piece, spike, fastener, container, tool, calibration means): 140, 135, 124, 122, 100, 44 ° C.
The rotation speed of the extruder screw is 15 rpm.
Lubrication: 200 cc silicone oil (Dow Coming) injected into two injection holes, injected with 1 ml / h current.
Etxruding speed: 20 inch / min.
(d) The outer diameter of the circularly symmetrical foam samples is 1 inch, their rigid glossy skin and their cellular internal structure. The mechanical properties of the samples are shown in Table 7.
Example 13:
-25This example describes the production of 1.5 χ 2.5 inch polyethylene products filled with perforated powder with rectangular profile:
(a) The same thermoplastic mixture was used as in Example 10.
(b) The apparatus in this example was a single-screw 2.5-inch extruder (length / diameter ratio 24 I), equipped with a suitable tool assembly to produce a 1.5 * 2.5 inch solid rectangular profile The container consisted of two sections each 7, 5 inches long and 3 in 5 inches, with separate temperature control for the two sections. The calibration tool also consists of two sections, each with a 10 inch long, separate temperature control system that provides air cooling. The tensile ratio of the tool assembly was 4: 1.
(c) The terms of payment are as follows:
Adjusting the temperature control zones of the extruder tube (from the direction of the upper end to the lower flow end): 140, 142, 143, 146 ° C.
Setting the temperature control zones of the tool assembly (connection piece, tanks, tool, calibration means): 144, 142, 138, 136, 115, 80 ° C.
The rotation speed of the extruder screw is 6 rpm.
Lubrication 200 cc silicone oil (Dow Coming) injected on two injection holes into the first container injected at 16 ml / h.
Etxruding speed: 3.25 inch / min.
(d) Rectangular patterns were produced with 1.5 χ 2.5 inches. The mechanical properties of the sample are shown in Table 8.
Example 14:
This example describes the production of hollow, rectangular sectioned 1.5 x 2.5 inch polyethylene products filled with boring powder:
(a) The same thermoplastic mixture was used as in Example 10.
(b) The apparatus in this example was a single-screw 2.5-inch extruder (length / diameter ratio 24: 1), equipped with a suitable tool assembly to produce a 1.5 x 2.5-inch rectangular profile The container is 9 inches long and 3> 5 inch inside size. The vibration device also consists of two sections, each 10 inch long, with a separate temperature control system that provides air cooling The tool assembly has a rectangular section with a 0.96 inch * 1.96 inch spike that extends to 8 inches at the end of the tool. : 1 was (c) The process! conditions are:
Adjustment of the temperature control zones of the extruder tube (from the direction of the upper end to the lower flow end): 139, 141, 142, 144 ° C.
Setting the temperature control zones of the tool assembly (connection piece, tank, tool, calibration means): 140, 127, 136, 100, 70 ° C.
-26 • * · ·
The rotation speed of the extruder screw is 8 rpm.
Lubrication. 200 cc silicone oil (Dow Coming) injected through two injection holes into the first container injected with 10 ml / h of current.
Etching rate: 4 inches per minute.
(d) Hollow sections with rectangular sections were produced with 1.5 χ 2.5 inch sides, 0.27 inch wall thickness. The mechanical properties of the samples are shown in Table 8.
Example 15:
This example describes the production of polyurethane products made of powdered, co-manufactured, foam, rectangular, 1.5 χ 2.5 inches:
(a) The same thermoplastic mixture was used as in Example 10.
Water was used as a blowing agent and the moisture content of the thermoplastic mixture was carefully adjusted to 4%.
(b) The apparatus in this example was a single-screw 2.5-inch extruder (length / diameter ratio of 24: 1), equipped with a tool assembly of appropriate size to produce a 1.5 χ 2.5 inch rectangle for the production of a co-produced foam profile. The tank consists of two stages, each one
7.5 inches long and 3 inches x 5 inches with internal temperature control. The calibration tool also consists of two sections, each with a 10 inch long, separate temperature control system that provides air cooling. The tool assembly was equipped with a rectangular cross-section with a 0.96 inch <1.96 inch spike, approx. The length of the tool set is 7: 1 (c) The process conditions are as follows:
Adjusting the temperature control zones of the extruder tube (from the direction of the upper end to the lower flow end): 140, 141, 143, 143 ° C.
Setting the temperature control zones of the tool assembly (connection piece, tanks, tool, calibration tools): 143, 138, 135, 133, 110, 70 ° C
The rotation speed of the extruder screw is 8 rpm.
Lubrication: 200 cc silicone oil (Dow Coming) injected into two injection holes into the first container injected with 24 ml / h of current.
Etxruding speed is 3.2 inches / min.
(d) Samples of rectangular sections made in one piece were produced with 1.5 x 2.5 inch pages, rigid, glossy skin and cellular internal structure. The mechanical properties of the samples are shown in Table 8.
Table 1. Mechanical properties of injection molded samples
Mixture Filler Izod Bending Properties
PS
The thermoplastic mixture contains 50% by weight injection molding grade high density polyethylene, 50% thermomechanical pulp and 4 parts maleate polyethylene (Fusabond MB226D, MI = 2, DuPont)
2. The thermoplastic mixture consists of 50 weight percent polypropylene (Profax 6631, MI = 2, Himont), 50 percent thermo-pulp and 4 percent maleate polypropylene (Epolene E-43, MW = 4500, Eastman Chemicals).
Table 2 Bending modulus of various solid, non-filled samples
1.0 inch diameter pattern
0.33 inch diameter pattern
-28 • · ·
Table 3: Mechanical properties of solid cellulose-filled polyethylene samples
1. Each mixture contains 4% by weight of surfactant (s) based on the filler
Table 4: Mechanical properties of various solid, cellulose-filled samples
• · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ···
Table: Mechanical properties of solid, cellulose filled polystyrene samples
Mixture 1
Filler content (weight%)
Izod effect (kJ / m2)
Bending Properties Strength (MPa) Modules (GPa)
MIPS / TMP
5.5
52.4
3.1
MIPS / TMP / RPS
5.3
56.4
3.4
MIPS / TMP / RPS
4.2
64.6
4.0
HIPS / TMP / RPS
4.2
61.9
3.6
MIPS / WF / RPS
3.9
62.0
4.9
MIPS / WF / RPS
3.4
60.3
5.1
MIPS / WF / RPS
2.7
55.4
5.6
Claims (2)
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US11068893A | 1993-08-23 | 1993-08-23 | |
| US15087793A | 1993-11-12 | 1993-11-12 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| HU9600416D0 HU9600416D0 (en) | 1996-04-29 |
| HUT72760A true HUT72760A (en) | 1996-05-28 |
Family
ID=26808302
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| HU9600416A HUT72760A (en) | 1993-08-23 | 1994-08-22 | Apparatus and process for producing thermoplastic products having oriented components, and the product |
Country Status (9)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09504237A (en) |
| KR (1) | KR960703717A (en) |
| AU (1) | AU7487794A (en) |
| BR (1) | BR9407629A (en) |
| FI (1) | FI960810A7 (en) |
| HU (1) | HUT72760A (en) |
| NO (1) | NO960674L (en) |
| PL (1) | PL313141A1 (en) |
| WO (1) | WO1995005932A1 (en) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1142697A1 (en) * | 2000-04-06 | 2001-10-10 | Royal Wood Inc. | Foam wood extrusion product and process |
| WO2007071732A1 (en) * | 2005-12-20 | 2007-06-28 | Crownstone Limited | A process for preparing a wood-polyolefin composite |
| WO2009079206A1 (en) * | 2007-12-17 | 2009-06-25 | Dow Global Technologies Inc. | Shaping die and its use in a solid state drawing process |
| US9604388B2 (en) | 2012-02-14 | 2017-03-28 | International Paper Company | Process for making composite polymer |
| KR101663766B1 (en) * | 2016-03-31 | 2016-10-10 | (주)금강알텍 | Rubber composite sheet having oriented chopped fiber, method for preparing the same, multilayer rubber composite article having cross-oriented chopped fiber, and method for preparing the same |
| CN112961394B (en) * | 2021-04-20 | 2022-05-13 | 浙江省林业科学研究院 | Preparation method of degradable bamboo fiber straw |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR94389E (en) * | 1966-09-07 | 1969-08-08 | Ugine Kuhlmann | Process and device for the extrusion of expandable plastic materials. |
| US4053270A (en) * | 1976-01-29 | 1977-10-11 | Research Corporation | Apparatus for the extrusion of highly oriented polymeric materials |
| JPS56161126A (en) * | 1980-05-16 | 1981-12-11 | Mitsubishi Petrochem Co Ltd | Preparation of synthetic resin foamed body with excellent bending strength |
| NL8502190A (en) * | 1985-08-06 | 1987-03-02 | Stamicarbon | METHOD FOR MANUFACTURING BLADDER FOIL AND ORIENTED FOIL |
| US4734240A (en) * | 1986-01-24 | 1988-03-29 | Hoechst Celanese Corporation | Melt-extrusion of polymer which is capable of forming an anisotropic melt phase to form large shaped articles exhibiting improved polymeric orientation |
| DE3801574C2 (en) * | 1988-01-20 | 1998-05-07 | Wilfried Ensinger | Process and device for the extrusion, in particular extrusion, of hot plastic melts |
| GB9027699D0 (en) * | 1990-12-20 | 1991-02-13 | Univ Toronto | Process for the continuous production of high modulus articles from polyethylene |
| GB9223781D0 (en) * | 1992-11-13 | 1993-01-06 | Woodhams Raymond T | Cellulose reinforced oriented thermoplastic composites |
-
1994
- 1994-08-22 HU HU9600416A patent/HUT72760A/en unknown
- 1994-08-22 PL PL94313141A patent/PL313141A1/en unknown
- 1994-08-22 JP JP7507248A patent/JPH09504237A/en active Pending
- 1994-08-22 KR KR1019960700887A patent/KR960703717A/en not_active Withdrawn
- 1994-08-22 WO PCT/CA1994/000457 patent/WO1995005932A1/en not_active Ceased
- 1994-08-22 BR BR9407629A patent/BR9407629A/en not_active Application Discontinuation
- 1994-08-22 AU AU74877/94A patent/AU7487794A/en not_active Abandoned
-
1996
- 1996-02-20 NO NO960674A patent/NO960674L/en unknown
- 1996-02-22 FI FI960810A patent/FI960810A7/en not_active Application Discontinuation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| HU9600416D0 (en) | 1996-04-29 |
| BR9407629A (en) | 1997-01-21 |
| WO1995005932A1 (en) | 1995-03-02 |
| JPH09504237A (en) | 1997-04-28 |
| NO960674L (en) | 1996-04-23 |
| AU7487794A (en) | 1995-03-21 |
| PL313141A1 (en) | 1996-06-10 |
| NO960674D0 (en) | 1996-02-20 |
| FI960810A0 (en) | 1996-02-22 |
| KR960703717A (en) | 1996-08-31 |
| FI960810A7 (en) | 1996-03-29 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0668820B1 (en) | Oriented thermoplastic and particulate matter composite material | |
| CN101657308B (en) | Plastic composites using recycled carpet waste and systems and methods of recycling carpet waste | |
| US5312573A (en) | Process for extruding mixtures of thermoplastic and thermoset materials | |
| US6231942B1 (en) | Method and apparatus for microcellular polypropylene extrusion, and polypropylene articles produced thereby | |
| CN102470597B (en) | Molding material for extrusion foam molding, process for producing same, woody molded foam produced from the molding material, and process and apparatus for producing the woody molded foam | |
| EP1040158B2 (en) | Microcellular foam extrusion/blow molding process and article made thereby | |
| US8211341B2 (en) | Fiber pellets method of making, and use in making fiber reinforced polypropylene composites | |
| CA2663315C (en) | A die system and a process for extruding cellular, foamed, cellulosic fibrous-polymer composition | |
| US5863480A (en) | Process for making a filler reinforced thermoplastic composites having biaxially oriented components | |
| US7318720B2 (en) | Die assembly and production process for profile extrusion | |
| MX2007013639A (en) | Method for making fiber reinforced polypropylene composites. | |
| US5776281A (en) | Method of manufacturing a pallet made of composite fiber reinforced polyolefin | |
| US20160017131A1 (en) | Reinforced polymer composites from recycled plastic | |
| JP2006502296A (en) | Pretreated fiber and its composite | |
| US5861117A (en) | Process and apparatus for cooling an extrudate | |
| HUT72760A (en) | Apparatus and process for producing thermoplastic products having oriented components, and the product | |
| US6451417B1 (en) | Molded article laminated with fabric and method for reprocessing the same | |
| US6986854B2 (en) | Molded article laminated with fabric and method for reprocessing the same | |
| US20080318056A1 (en) | Method for Making a Composite Product, and a Composite Product | |
| Chheda | Study of the properties of foamed wood flour filled polypropylene and poly (3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyvalerate) using direct extrusion | |
| Zhang | Extrusion of fine-celled plastic/wood-fiber composite foams using CO¦ 2 as a blowing agent | |
| JP2003238728A (en) | Method for producing expandable resin particles from recovered styrenic resin | |
| MXPA99001517A (en) | Polymeric compositions and methods for making construction materials from them | |
| MX2007013593A (en) | Cloth-like fiber reinforced polypropylene compositions and method of making thereof |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| DFD9 | Temporary protection cancelled due to non-payment of fee |