NO823430L - Fremgangsmaate og apparat for tilveiebringelse av en plastfilm - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører en fremgangsmåte og et apparat for ekstrudering av blåsefolie for dannelsen av en rør-formet termoplastisk film, og mer spesielt en fremgangsmåte og et apparat for dannelsen av rørformet eller, slangeformet' termoplastisk film med en høy klarhetsgrad.

Den senere tids forbedringer i blåsefolieekstru-deringsteknikk er rettet primært mot høyhastighetsproduksjon. F. eks. i japansk "Utility Model" publikasjon nr. 52-12791, japansk "Utility Model" utlegningspublikasjon nr. 49-117358

og japanske patenter nr. 53-8339 og 54-8390 er det beskrevet parallelle luftstrømningssystemer i hvilke kjøleluft blåses i den retning i hvilken den slangeformede film beveger seg. Disse publikasjoner beskriver at laminær luftstrøm har virk-ning av 1} å holde den slangeformede film stabil, 2) hjelpe den slangeformede film i å ekspandere og 3) øking av kjøle-effektivitet. Disse publikasjoner vedrører imidlertid bare høyhastighetsproduksjon og forbedret produktivitet. De ad-skiller seg fra foreliggende oppfinnelse ved at foreliggende oppfinnelse er rettet mot forbedringer i filmens klarhet. I mange tilfeller står produktivitet og klarhet i konflikt med hverandre . ' F. eks. ved høyhastighetsproduks jon er det nød-vendig å bringe "fryse"-linjen nær dysen. På den annen side for forbedring av klarheten er det ønskelig å utstrekke av-standen fra dysen til fryselinjen, slik at det tar lengre tid for den slangeformede film å bevege seg før stivning. For å gjennomføre dette, er ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen den slangeformede film holdt oppvarmet eller kjøles langsomt i et avspenningskammer, mens den føres frem fra dysen til luftringen. Som et resultat av denne metode vil det smeltede, flytbare ekstruderte materiale bli mykt på grunn av sin over-flatespenning mens det føres frem og bli tynt på grunn av for-skjellen i ekstruderingshastighet og opptakshastighet.

Bruken av et avspenningskammer i filmfremstilling er beskrevet i japansk patent nr. 38-24593. Imidlertid fore-slår eksperimentelle data i dette patent at lavtetthetspoly-etylenfilmer som fremstilles ved bruk av et avspenningskammer har det samme klarhetsnivå som filmer som nu er tilgjengelige på markedet. Med andre ord er forbedringen i klarhet langt fra nivået som man tar sikte på ved foreliggende oppfinnelse. I tillegg har avspenningskammeret som er beskrevet i patentet aldri blitt benyttet i praksis fordi det resulterer i en . ustabil drift. Denne instabilitet bevirkes av det faktum at avspenningskammeret i seg danner en atmosfære med redusert trykk, som tillater at den slangeformede film kan ekspandere og i et ekstremt tilfelle komme i kontakt med den indre vegg i avspenningskammeret.

For å eliminere dette problem, er det i japansk "Utility Model" publikasjon nr. 46-28952 foreslått et avspenningskammer med åpninger som tillater passasje av luft. Det er også foreslått i japansk patent nr. 53-8339 og japansk "Utility Model" publikasjon nr. 52-12791 å bruke en perforert indre sylinder som er plassert hosliggende til dysen.

Foreliggende oppfinnelse skiller seg imidlertid fra disse publikasjoner ved at kjølende luft fra en luftring blåses vinkelrett mot aksen til den slangeformede film, slik at filmen kjøles hurtigere enn med parallellstrømningstypen. I tillegg vil en liten del av kjøleluften gå inn i avspenningskammeret og langsomt erstatte luften deri og holder således avspenningskammeret lett under trykk eller i hvert fall forhindrer at avspenningskammeret blir evakuert. Denne anordning tillater at den slangeformede film kan passere sta-bilt gjennom avspenningskammeret mens den holdes oppvarmet eller avkjøles langsomt.

Inntil nu har avspenningskammeret vært kjent for

å fremme glattheten for filmen og blåsing av kjøleluft vinkelrett til filmen ventes å øke kjøleeffektiviteten. Imidlertid har ingen av disse trekk vært benyttet i praksis på grunn av den ustabile drift som fremkommer ved deres bruk. Ingen har inntil nu tenkt på å benytte disse i kombinasjon. Kombinasjonen av disse trekk er imidlertid funnet å forbedre filmens klarhet og glans på grunn av den forbedrede kjølevirk-ning. I henhold til fremgangsmåten og apparatet ifølge oppfinnelsen stabiliserer avspenningskammeret den slangeformede film og den nøyaktig fremstilte luftring i kombinasjon med

luftstrømlikerettingssylinderen, og ledeplaten stabiliserer også den slangeformede film.

Ifølge foreliggende oppfinnelse er det tilveie-bragt en forbedring i fremgangsmåten for forming av en blåsefolie ved smelteekstrudering av termoplastisk harpiks og derpå følgende ekspansjon og kjøling av den smeltede slangeformede film som dannes av det ekstruderte materiale, hvilken forbedring omfatter retting av nevnte smeltede slangeformede film inn i et avspenningskammer hvor den smeltede slangeformede film holdes oppvarmet eller kjøles langsomt, at den smeltede film føres ut fra nevnte avspenningskammer og deretter tillates å ekspandere mens den kjøles hurtig og jevnt ved blåsing av kjøleluft vinkelrett til aksen for den slangeformede film fra en luftring som fortsetter kjølingen av den slangeformede film ved passering av sekundærkjøleluft som tas fra bunnen av en luftstrømlikerettingssylinder, og at til slutt en fullstendig kjøling og stivning av den slangeformede film foretas ved å tillate at kjøleluft føres ut fra åpningen mellom luftstrømningslikerettingssylinderen og en luftledeplate og fra en åpning mellom nevnte rørformede film og luftledeplaten.

Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer også et apparat for dannelse av en blåst rørformet folie ved ekstrudering av en termoplastisk harpiks fra en sirkulær dyse, kjøling med luft fra en luftring og ekspansjon av det ekstruderte materiale med indre trykk, hvilket apparat omfatter et avspenningskammer installert mellom og i kontakt med nevnte dyse og nevnte luftring og rundt nevnte slangeformede film og en luftring for blåsing av kjøleluft vinkelrett til aksen for den slangeformede film og en luftstrømlikerettingssylin-der som er installert koaksialt med og på utsiden av den slangeformede film og med en ledeplate anordnet over nevnte luftstrømlikerettingssylinder, hvilken luftring og hvilken sylinder mellom seg danner et innløp for sekundær kjøleluft, hvilken sylinder og hvilken ledeplate mellom seg danner et sekundærutløp for kjøleluft og hvor den slangeformede film og nevnte ledeplate mellom seg danner et utløp for kjøleluft.

Oppfinnelsen skal i det følgende nærmere forklares under henvisning til et utførelseseksempel som er fremstilt på tegningen, som viser: fig. 1 et skjematisk tverrsnittsriss som viser apparatet benyttet i eksemplene til foreliggende oppfinnelse,

fig. la et riss sett nedover ved ledeplaten illu-strert på fig. 1,

fig. 2 et skjematisk tverrsnittsriss som viser apparatet som benyttes i sammenligningseksempel 1,

fig. 2a et riss sett nedover ved ledeplaten illu-strert på fig. 2.

På tegningen og særlig på fig. 1 er det vist en harpiks som er blitt smeltet og eltet av en ekstruder 1 og formet til en slange av en sirkulær dyse 2. Mens den passe-rer gjennom et avspenningskammer 6, blir den smeltede harpiks enten holdt oppvarmet eller avkjølt meget langsomt, slik at harpiksen holdes ved en temperatur som er mye høyere enn stivningspunktet og krystallisasjonspunktet. Ved dette trinn etter utgangen fra dysen er den smeltede slangeformede film forbedret i overflateglatthet. Den slangeformede film blir så kjølt hurtig ved at kjøleluft blåses mot aksen til den slangeformede film 5 og vinkelrett til filmflaten fra en luftring 7 som er plassert hosliggende til avspenningskammeret. Da kjøleluft blåses vinkelrett til filmflaten, vil en del av kjøleluften gå inn i avspenningskammeret og bidra til forhindring av trykkreduksjon i kammeret. Den slangeformede film ekspanderes av det indre trykk fra luft som innføres i den slangeformede film gjennom luftinnløpet 4, som kjøles effektivt i en luftstrømlikerettingssylinder 11, flatlegges ved en sammenfallingsramme 16 og vikles til slutt opp via nipruller 17.. Luftstrømlikerettingssylinderen (som i det følgende ganske enkelt betegnes som sylinder), er slik arran-gert at den danner et gap eller en åpning mellom bunnenden av sylinderen og topplaten 9 av luftringen, slik at sekundær kjøleluft suges inn derfra for øket kjølekapasitet. Sylinderen er også anordnet slik at den danner en sekundær utløps-åpning 13 for kjøleluft mellom den øvre ende av sylinderen og ledeplaten 15, slik at kjøleluft delvis føres ut derfra. Denne anordning forhindrer uønsket turbulens i å opptre rundt den slangeformede film. Ledeplaten 15 kan ha en irisdiafrag-makonstruksjon, som gjør den indre diameter variabel, slik at åpningen for ledeplaten kan forandres i samsvar med størrel-sen for den slangeformede film som fremstilles.

Avspenningskammeret 6, som vanligvis er 150 til 700 mm høyt og 1,1 til 5 ganger så stort i diameter som dyse-leppediameteren, er anordnet koaksialt med den slangeformede film. Gapet mellom bunnenden av sylinderen 11 og topplaten 9 av luftringen kan varieres innenfor området fra 5 til 50 mm. Sylinderen 11 kan være 150 til 500 mm høy, og den indre diameter av sylinderen kan være 1,5 til 6,5 ganger dyseleppedia-meteren.

Det er vesentlig at den slangeformede film ikke kommer i kontakt med sylinderen. Videre er det nødvendig at ledeplaten, som er plassert 5 til 50 mm over toppen av sylinderen 11, er innstillbar i området fra 5 til 100 mm for gapet mellom den indre omkrets og den slangeformede film. Det er således ønskelig at den indre diameter er innstillbar ved hjelp av et irisdiafragma og lignende. Ledeplaten bør for-trinnsvis ha en ytre diameter fra 500 til 1000 mm som er større enn den ytre diameter for sylinderen. Hvis gapene 13 og 14 er smalere enn 5 mm, vil kjøleluften ikke føres ut jevnt, med det resultat at en turbulens i sylinderen gjør boblen ustabil. Hvis gapene 13 og 14 overskrider 50 mm og 100 mm respektivt, vil kjølevirkningen reduseres og boblen blir ustabil. Komponentene til sylinderen og ledeplaten i henhold til foreliggende oppfinnelse er ventet å forbedre kjølevirkningen og boblestabiliteten for den resulterende slangeformede film. For å demonstrere dette, blir det gjen-nomført eksperimenter med innløpet for sekundærkjøleluft lukket og/eller utløpsåpningen for kjøleluft lukket.

Eksperimentene er beskrevet nedenfor som eksperimenter 1 - 3.

Eksperiment 1

I dette eksperiment ble en slangeformet film fremstilt ved bruk av et apparat med såvel innløp for sekundær-kjøleluft som utløpsåpning 13 for kjøleluft lukket, slik at sylindervirkningene lignet et vakuumkammer. Boblen til den slangeformede film svaiet og vandret og bevirket at oppblås-ingsforholdet varierte betydelig. I sammenligning med eksempel 1 var variasjonene til flatlagt bredde 3 til 5 ganger større. Den resulterende filmrull var uregelmessig i ut-seende og ingen markedsførbare poser kunne fremstilles av en slik film på grunn av utstrakt størrelsesvariasjon.

Eksperiment 2

Dette eksperiment ble gjennomført med utløpsåpnin-gen for kjøleluft lukket. Den resulterende film viste egen-skaper svarende til de for den film som ble oppnådd i eksempel 1. Imidlertid hadde man enkelte problemer med boblestabilitet, med variasjon i flatlagt bredde, uregelmessig rull-form og manglende evne til å kunne fremstilles til markeds-førbare poser.

Eksperiment 3

I dette eksperiment ble det fremstilt en film ved bruk av apparatet ifølge oppfinnelsen med unntak av at inn-løpet for den sekundære kjøleluft var lukket. Resultatene var tilsvarende til de i eksperiment 2. Filmen var aksep-tabel i klarhet, men mangelen på boblestabilitet i oppblås-ing resulterte i filmer med kommersielt lav kvalitet.

De følgende eksempler og sammenligningseksempler ble gjennomført enten for å demonstrere foreliggende oppfinnelse og/eller å sammenligne foreliggende oppfinnelse med vanlig utstyr.

Eksempel 1

En slangeformet film ble fremstilt med en 40 mm ekstruder som var utstyrt med apparatet ifølge oppfinnelsen, som vist på fig. 1, hvor den sirkulære dyseleppe var 75 mm i diameter og avspenningskammeret var 200 mm høyt og 285 mm i indre diameter. Luftstrømlikerettingssylinderen var plassert over luftringen for dannelsen av et gap som tillater at den sekundære kjøleluft kan komme inn. Volumet for den sekundære kjøleluft var ekvivalent til 1/15 av volumet for den primære kjøleluft fra luftringen. Ved en slik anordning vil primær- og sekundærkjøleluft kombinert med hverandre passere gjennom sylinderen,som er 300 mm i indre diameter, for å kjøle den slangeformede film effektivt og føres ut fra to utløp - ett utformet mellom den slangeformede film og ledeplaten og det andre utformet mellom sylinderen og ledeplaten. Kjøleluften forlater luftringleppen med en hastighet på

6,2 m pr. sekund og ved en temperatur på 20°C. Ledeplaten er 900 mm i ytre diameter, og den indre diameter ble innstilt slik at et 30 mm gap ble formet mellom den slangeformede film og den indre omkrets av ledeplaten. Andre driftsbetingelser var følgende:

Filmopptakshastighet 12 m/min.

Filmtykkelse 0,04 mm

Filmoppblåsingsforhold 2 : 0

Harpiks benyttet LD-polyetylen

Tettheten og smelteindeksen for harpiksen og' uklarheten og glansen for den resulterende film er vist i tabell 1 sammen med resultatene av andre eksempler og sammenligningseksempler.

Sammenligningseksempel 1

En film ble fremstilt under samme betingelser som i eksempel 1, med unntak av at luftringen ble erstattet av en luftring med en vanlig leppekonstruksjon, som vist på fig. 2. Leppen til denne luftring er av parallellstrømtypen som er sagt å være egnet for blåsefolieekstrudering. I motset-ning til forventningene ga bruken av denne luftring i anord-ningen ifølge oppfinnelsen ikke forbedringen i filmklarhet, selv om den forutsebare forbedringsgrad ble oppnådd i sammenligning med'vahixg--tékriikk\ - :Hva--glahs angår ble ingen forbedring oppnådd, men resultatet var det samme som det som ble oppnådd i sammenligningseksempel 2.

Sammenligningseksempel 2

En film ble fremstilt av den samme harpiks som i eksempel 1 på vanlig utstyr uten avspenningskammer, sylinder og ledeplate. En luftring av parallellstrømtypen ble benyttet som i sammenligningseksempel 1. Den resulterende film hadde en uklarhetsverdi på 5,2, som vist i tabell 1, som er middelmådig for filmkvalitet av LD-polyetylen.

Eksempler 2- 8

..Ved bruk av det samme .utstyr og den metode som er blitt benyttet i eksempel 1, ble filmer fremstilt av forskjellige typer harpikser. Ekstruderingstemperaturen var 170°C

i eksemplene 5 og 6, 150°C i eksempel 7 og 160°C i de andre eksempler. Angivelsen av kvalitet, .som vist i tabell 1, er følgende: DFD-0118, NUC-8506, NUC-8008: LD-polyetylen. NUC-3530: Etylenvinylacetat-kopolymer.

Ultzex 2020L: Etylen-kopolymer.

DFGA-7043, DFGA-704 2: Etylenkopolymer.

Sammenligningseksempler 3- 9

Ved bruk av det samme utstyr og den samme metode som i sammenligningseksempel 2, ble filmen ferdigfremstilt av forskjellige harpikstyper . Ekstrudéri.ngstemper.atur.en-var •. 170°C i sammenligningseksemplene 6 og 7, 150°C i sammenligningseksempel 8 og 160°C i andre sammenligningseksempler.

Sammenligningseksempel 10

En film ble fremstilt ved bruk av apparatet fra eksempel 1, med avspenningskammeret fjernet. Ved denne anordning ble den slangeformede film fra dysen kjølt umiddelbart av luftringen og ført forbi sylinderen og ledeplaten. I sammenligning med kjent teknikk ble det bare oppnådd en liten forbedring generelt og ingen forbedring EJed ,hgns.y.n j<p>.il:

uklarhet:...'..

Resultatene er angitt i tabell 1.

Claims (5)

1. Fremgangsmåte for dannelse av en blåst film ved smelteekstrudering av en termoplastisk harpiks og derpåfølg-ende ekspandering og kjøling av den smeltede slangeformede film som er dannet av det ekstruderte materiale, karakterisert ved at den omfatter en retting av den smeltede slangeformede folie inn i et avspenningskammer hvor den smeltede slangeformede film holdes oppvarmet eller kjøles langsomt, at den smeltede film føres ut fra avspenningskammeret og deretter tillates å ekspandere mens den kjøles hurtig og jevnt ved å blåse kjøleluft vinkelrett til aksen for den slangeformede film fra en luftring, at kjølingen av den slangeformede film fortsettes ved å føre sekundær kjøleluft som tas fra bunnen av en luftstrø mlikerettingssylinder, og at den slangeformede film til slutt kjøles fullstendig og bringes til å stivne ved å tillate at kjøleluft føres ut fra en åpning mellom luftstrømlikerettingssylinderen og en luftledeplate og fra en åpning mellom den slangeformede film og luftledeplaten.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at det som termoplastisk harpiks benyttes en LD-polyetylen.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at det som termoplastisk harpiks benyttes en etylenvinylacetat-kopolymer.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at avspenningskammeret og den smeltede harpiks holdes ved en temperatur som er høyere enn dens stiv-ningspunkt.

5. Apparat for dannelse av en slangeformet blåsefilm ved ekstrudering av en termoplastisk harpiks fra en sirkulær dyse, kjøling med luft fra en luftring og ekspansjon av det ekstruderte materiale med indre trykk, karakterisert ved at et avspenningskammer er anordnet mellom og i kontakt med dysen og luftringen og rundt den slangeformede film, en luftring for blåsing av kjøleluft vinkelrett til aksen for den slangeformede film, en luftstrømlikerett-ingssylinder anordnet koaksialt med og på utsiden av den slangeformede film, og en ledeplate installert over luft-strømlikerettingssylinderen, hvilken luftring og hvlken sylinder mellom seg danner et innløp for sekundærkjøleluft, hvilken sylinder og hvilken ledeplate mellom seg danner et sekundærutløp for kjøleluft, og hvor den slangeformede film og ledeplaten mellom seg danner et utløp for kjøleluft.