SE519100C2 - Anordning och förfarande för tillverkning av extruderbara formstycken av förnätningsbara polymermaterial - Google Patents

Description

.vf-u a ø n s » nu .v a-o nu z 0. .'°,."ø o: q a u : . u 1 a u I n . n n 0 . a u. _ 2 I . . - I u. v.. a v °"' , , . . . I 0 , . n I I .,' ',, nu: nu « | u o en n n a u 2 dunsta. Emellertid krävs då förhållandevis långa verktyg för att temperaturen skall kunna höjas i tillräcklig grad för att utlösa förnätningen. En följd av detta är ett högt tryckfall i verktyget, innebärande att höga extrusionstryck krävs, vilket innebär att höga krav måste ställas på ex- trudern. Samtidigt medför långa kanaler friktionsproblem i verktyget.

Genom SE-B-324 450 är ett förfarande för fram- ställning av formstycken av en polymer som blandats med en bryggbildare, såsom en organisk peroxid, förut känt. I en ram-extruder utsätts blandningen för en momentan kompres- sion i en tryckkammare, varvid den komprimerade material- stången leds till ett tubulärt strängsprutningsmunstycke som formar och uppvärmer blandningen så att rymdnätsbild- ningen initieras. Denna process har nackdelar, i synnerhet i form av de ovan beskrivna friktionsproblemen i verktyget, att processen är diskontinuerlig och att den är energikrä- vande, speciellt vid spindelbensövergången från en materi- alstång till ett rörformat formrum. Detta medför att till- verkningshastigheten blir låg, ca 25 kg/h, framför allt vid en kontinuerlig tillverkning av rörformade produkter.

Vidare kan försvagande svetsningslinjer uppstå i den färdi-_ ga produkten beroende på spindelbensövergången i processen.

Man har försökt att lösa friktionsproblemen genom att belägga verktyget med Teflon, vilket emellertid slits ut förhållandevis snabbt och därför måste bytas med'jämna mellanrum. Man har även försökt att lösa friktionsproblemet såsom beskrivs i WO 94/21441, genom att samextrudera det förnätningsbara materialet med ett omgivande materialskikt av termoplast som har lägre friktionsmotstånd mot verktygs- ytan. Härvid tvingas man emellertid efter extruderingen att åter avlägsna det samextruderade ytskiktet om detta ytskikt ej kan accepteras på den färdiga produkten.

Vissa polymermaterial och polymerblandningar, exempelvis polyeten, har egenskaper, såsom hög molekylvikt, som gör att dessa material är svåra att bearbeta i kon- ventionella skruvextrudrar. De konventionella skruvextrud- 3 rarna har långa skruvar med olika bearbetningszoner, vilket medför att temperaturen pà grund av friktion lätt blir för hög. Processhastigheten måste därför med nödvändighet hållas pá en låg nivå. 5 Konventionella skruvextrudrar består nästan ute- slutande av skruvar som matar, men framför även allt smäl- ter och homogeniserar materialet med hjälp av den kombine- rade effekten av värme som införs genom extruderns cylin- dervägg och den skjuvning som ástadkommes av skruven. I de konventionella skruvextrudrarna är vanligtvis ett separat strängsprutningsmunstycke anordnat, vilket är utformat att mottaga och forma den komprimerade materialstàng som lämnar skruvextrudern. Även denna typ av konventionella skruv- extrudrar har de nackdelar som beskrivs ovan, dvs låg produktionshastighet och försvagningar i den färdiga pro- dukten.

Det är även förut känt, exempelvis genom SE-A- 8107529, att utforma en konventionell skruvextruder enligt beskrivningen ovan med strängsprutningsmunstycket anordnat som en förlängning av skruven, vilket innebär att de för- svagande fog- eller svetslinjerna i slutprodukten kan und- vikas.

Kort beskrivning av uppfinningsidén Till grund för uppfinningen ligger uppgiften att åstadkomma en anordning och ett förfarande för tillverkning av extruderbara formstycken av förnätningsbara polymermate- rial som medför att formstycken, speciellt rör, kan till- verkas med förhöjd produktionshastighet, även vid klena rördimensioner, och med bibehållen kvalitet, dvs med hög ytfinish, utan dimensionsvariationer, med termisk stabili- tet och med eftersträvad förnätningsgrad.

I enlighet med uppfinningen ástadkommes detta genom en anordning av det inledningsvis nämnda slaget med en första del som innefattar en inmatningszon med ett in- lopp och ett väsentligen rörformat utlopp och en roterbar matningsskruv som är anordnad i inmatningszonen för kompri- ~ u 00 ' ' ~nra: zrflf- ---: -: . v ß.. n» ~0_:,",, 2.-, u 2 ,,. -n n o o , , . . . 0 , . v n I '.I '., .no wo un. o: , . 1 - 4 mering och matning av polymermaterialet i osmâlt tillstànd från nämnda inlopp till nämnda utlopp, varvid matnings- skruvens längd inte överstiger inmatningszonens längd.

I enlighet med uppfinningen àstadkommes detta även genom ett förfarande av det inledningsvis nämnda slaget, varvid en matningsskruv i inmatningszonen roteras så att polymermaterialet matas och komprimeras till rörform i inmatningszonen och därmed åstadkommer en tryckökning som är tillräcklig för att mata polymermaterialet genom form- ningsverktyget samt att polymermaterialet lämnar matnings- skruven i osmâlt tillstànd och av det àstadkomna trycket matas genom formningsverktyget i direkt anslutning till inmatningszonen. ' Den i förhållande till känd teknik korta matnings- skruven matar och komprimerar polymermaterialet i osmâlt tillstànd i inmatningszonen, varvid maximal tryckökning ástadkommes vid inmatningszonens utloppsände där det osmâl- ta polymermaterialet överförs till formningsverktyget. Den àstadkomna tryckökningen är tillräcklig för att mata poly- mermaterialet genom det långa formningsverktyget, vilket är direkt anslutet till inmatningszonen och i vilket det osmälta materialet smältes, homogeniseras, formas och förnätas.

Det långa formningsverktyget enligt uppfinningen är nödvändigt för att polymermaterialet skall få tillräck- lig uppvärmning under så lång tid som erfordras för tvär- bindningen av materialet under den, i förhållande till känd teknik, snabba passagen genom formningsverktyget. I enlig- het med uppfinningen bearbetas polymermaterialet således av ett rörligt bearbetningsorgan i inmatningszonen, varefter polymermaterialet lämnar det rörliga bearbetningsorganet i osmâlt tillstånd och överförs till formningsverktyget och förs genom detsamma med hjälp av den tryckuppbyggnad som skett i inmatningszonen. Polymermaterialet påverkas således vid sin passage genom formningsverktyget endast av detta tryck samt av den tillförda värmen.

Med den uppfinningsenliga anordningen och det 519 100 cun- . . . . , n ø - ø un uppfinningsenliga förfarandet kan matningshastigheten i tillverkningen av formstycken ökas med mer än 100% och med bibehållen eller till och med förbättrad kvalitet på de tillverkade formstyckena i förhållande till den kända tekniken. Den korta matningsskruven som åstadkommer ett högt tryck i det osmält materialet i inmatningszonens utloppsände och den kontinuerliga matningen i processen bidrar i väsentlig utsträckning till att öka matningshas- tigheten.

Enligt en föredragen utföringsform av uppfinningen löper en förlängning av formningsvertygets kärna genom matningsskruven. Genom denna fördelaktiga konstruktion uppnås den fördelen att formningsverktygets kärna kan uppbäras utan spindelben, vilket har en hastighetshöjande effekt på processen och en kvalitetshöjande effekt på det färdiga formstycket. Denna konstruktion möjliggör även att de förhållandevis stora tryckkrafter som uppkommer i kär- nan, speciellt vid högre matningshastigheter, kan upptas av konstruktionen med hjälp av en stadig infästning av kärnans förlängning.

Andra fördelaktiga utföringsformer framgår av följande beskrivning av utföringsexempel samt av de under- ordnade patentkraven.

Kort beskrivning av bifogade ritningar Uppfinningen beskrivs närmare i det följande med hänvisning till bifogade ritning, där Figur 1 visar i en översiktlig sidovy, delvis i tvärsnitt, en första del av en utföringsform av anordningen enligt uppfinningen för tillverkning av extruderbara plast- rör; Figur 2 visar en förstorad tvärsnittsvy av in- matningszonen enligt Figur 1; Figur 3 visar i ett längsgående tvärsnitt en andra del av en utföringsform av anordningen enligt uppfinningen, vars första del visas i Figur 1 och vilken utgör en för- längning av denna första del; och 519 100 iššfz- '* ø a v ø ø : u . u u~ 6 Figur 4 visar en sidovy av den i Figur 3 visade andra delen av verktyget.

Figur 5 visar en förstorad delvy av ett tvärsnitt av en alternativ lagring av det inre stàlskaftet och kärnan enligt Figur 2.

Detaljerad beskrivning av en föredragen utföringsform av uppfinningen I Figurerna 1 och 2 visas en första del av en föredragen utföringsform av extruderingsverktyget enligt uppfinningen, vars andra del, som utgör en förlängning av den första delen, visas i Figurerna 3 och 4.

Anordningens eller extruderns första del, som visas i Figur 1, innefattar en nedan närmare beskriven in- matningszon 2 som matas med färdigblandat utgángsmaterial 4 från en materialtratt 6. Inom extruderteknologin, till vilken härmed hänvisas, definieras begreppet inmatningszon som den del av en extruder där utgångsmaterialet matas och komprimeras i helt osmält tillstànd, eventuellt med hjälp av tillförd kylning.

Utgàngsmaterialet som utgörs av ett polymer- material kan bestá av en polyolefin, företrädesvis poly-, eten, som blandats med en antioxidant och en peroxid som bryggbildare. Antioxidanten kan ingå i utgångsmaterialet med ca 0,1 vikt-% och har till uppgift att förhindra ter- misk nedbrytning av plasten i extruderingsverktygetlvid förhöjda temperaturer eller vid användning av det extrude- rade röret, exempelvis för vattenledning. Bryggbildaren kan utgöra en organisk peroxid, företrädesvis en opolär peroxid som är godkänd i livsmedelssammanhang, men även polära peroxider och azo-föreningar kan komma ifråga vid applika- tioner som exempelvis inte behöver fylla kraven för livsme- delshantering. Andra möjliga polymermaterial och brygg- bildare som kan komma ifråga diskuteras närmare exempelvis i SE-B-324 450, till vilken härmed hänvisas. Utgángsmateri- alet eller polymermaterialet 4 kan naturligtvis inom ramen för uppfinningen även bestå av andra material eller materi- 519 100 =§§:;;f;- alblandningar.

Utgángsmaterialet eller polymermaterialet 4 matas med hjälp av gravitationskraften från materialtratten 6 genom en företrädesvis rektangulär inmatningsöppning 8 och vidare in i inmatningszonen 2. I inmatningszonen 2 är ett rörligt matningsorgan 10 anordnat. Det rörliga matnings- organet 10 utgörs av en roterbar matningsskruv. Matnings- skruven 10 med sin matningsgänga 11 har en utsträckning i matningsriktningen C från inmatningszonens bakre del A till dess främre del B. I den visade utföringsformen är mat- ningsskruven 10 försedd med en enkel matningsgänga 11, men matningsskruven kan naturligtvis inom ramen för uppfin- ningen även ha annan gängutformning. Matningsskruven kan exempelvis vara utformad med en dubbelgänga med en vinkel- förskjutning på l80°.

Matningsgängan 11 löper i en matningskanal 5 med inmatningsöppningen 8 som inlopp och med ett rörformat utlopp 7 som mynnar i extruderingsverktygets andra del, såsom närmare beskrivs i det följande. Matningsskruven 10 är dimensionerad med ett längd/diameter-förhållande (l/d) som ligger mellan 3 - 6, och som företrädesvis uppgår till ca 5. Detta dimensionsförhållande för matningsskruven enligt uppfinningen kan jämföras med motsvarande l/d-värden för konventionella skruvextrudrar som uppgår till värden mellan 24 - 30.

På matningsskruven 10 är en förlängning lä anord- nad vid den bakre delen A, vilken förlängning 13 i en första del är försedd med en utvändig gänga 12 med en stig- ningsriktning som vid matningsskruvens 10 rotation motver- kar eller förhindrar att polymermaterialet vid inmatnings- öppningen 8 matas i fel riktning, dvs motsatt matningsrikt- ningen C. Förlängningens 13 änddel 14 är försedd med spli- nes för sammankoppling av matningsorganet 10 med en växel- låda 16 och en drivmotor 18 för drivning av matningsorga- nets 10 rotation (se Figur 1).

Matningsskruven 10 är ihålig och i skruvens inre hålrum löper ett inre stàlskaft eller kärna 20, vars främre | ~ - u n 519 10 0 =§§:;*;- - . > | » - . - - 1- 8 ände är förbunden med och håller kärnan 22 i den andra delen av extruderingsverktyget, dvs formningsverktyget, såsom närmare beskrivs nedan. Stålskaftets 20 bakre ände löper genom växellådan 16 till och genom en på växelládans motsatta sida stadigt fäst bakplatta 24. Stálskaftet 20 är fast förankrat i bakplattan 24 som i sin tur är stadigt förankrad i konstruktionen så att den kan uppta hela den axiella kraft som uppkommer i kärnan 22 och det inre stål- skaftet 20 vid extruderingsprocessen.

Både stålskaftet 20 och kärnan 22 är ihåliga och inne i dessa löper kanaler (ej visade) för ett värmemedium, exempelvis hetolja. Hetolja för uppvärmning av kärnan 22 tillförs stålskaftets 20 inre genom en inloppsledning 26 och den för uppvärmningen utnyttjade hetoljan återförs genom utloppsledningen 28. En svirvel 30 fördelar och matar oljan till kärnan 22.

Den roterbara matningsskruven 10 i inmatningszonen 2 är anordnad i ett inmatningsrör 32, vilket är försett med längsgående matardiken 34 (visas med streckade linjer i Figur 1 och Figur 2) anordnade runt matningsskruven i in- matningsrörets 32 inre mantelyta. Matardikena 34 sträcker sig längs hela inmatningszonen 2, dvs från A till B, och avtar successivt i djup i matningsriktningen C så att de har sitt största djup vid A och helt upphör vid B.

Matardikena 34 kan ha en rektangulär tvärsnitts- form, men dessa kan även ha andra lämpliga tvärsnittsfor- mer, såsom exempelvis delcirkulär form. I den visade utför- ingsformen är matardikena 34 anordnade axiellt i inmat- ningsrörets 32 mantelyta, men dessa kan inom ramen för upp- finningen även vara spiralformigt anordnade i mantelytan.

Förekomsten av dessa matardiken medför att poly- mermaterialet till stora delar förhindras från att medfölja skruvens rotation och att materialet i stället förs i mat- ningsriktningen på ett effektivare sätt än vad som skulle vara fallet om inmatningsrörets mantelyta var helt slät.

Förekomsten av dessa matardiken medför även att matnings- hastigheten ökar och att ett högre tryck byggs upp i mat- ~ u a u nu n 519 100 f I u | o v ø : u u u av 9 ningskanalen 5. När polymermaterialet har matats till läget B, vid vilket matardikena upphör, har en fullständig komp- rimering av materialet åstadkommits och ett maximalt tryck uppstår således i detta läge där inmatningszonen upphör.,' Matningskanalen 5 är i detta läge helt fyllt med osmält material, varvid trycket i matningskanalen har ökat till en nivå som är tillräcklig för att övervinna motståndet för att trycka materialet genom formningsverktyget.

För att förhindra att temperaturen i inmatnings- zonen blir för hög, är inmatningsröret 32 utvändigt försett med spiralformade kylkanaler 36 för kylning av inmatnings- zonen 2. Exempelvis kan i den visade utföringsformen vat- tenkylning användas. Kylvattnet som lämpligtvis har en temperatur av ca 35°C leds till kylkanalerna 36 via en inloppsöppning 40 i ett ytterrör 38 som omger inmatnings- röret och återförs efter kylningprocessen via utloppsöpp- ningen 42 i ytterröret 38. Värmen som bildas på grund av friktionen i inmatningszonen leds bort av kylvattnet, var- för polymermaterialet är helt osmält efter att det har matats genom inmatningszonen till utloppet 7. När polymer- materialblandningen innehåller en antioxidant bör tempera- turen i inmatningszonen 2 inte överstiga antioxidantens smälttemperatur, exempelvis 50°C.

Stålskaftet 20 är, såsom ovan beskrivits, för- bundet med och utgör en förlängning av formningsverktygets kärna 22. Stálskaftet 20 är vid matningsskruvens 10 främre änddel försett med en yttre gänga 44. Gängan har en stig- ningsriktning som medför att polymermaterial vid matnings- skruvens rotation matas mellan den roterande matningsskru- ven 10 och det stillastående stålskaftet 20 i en riktning motsatt matningsriktningen C, varvid en tunn materialfilm 46 bildas. Spalten mellan stålskaftet och matningsskruven är ca 0,1 mm och den bildade materialfilmen 46 förhindrar metall-till-metall-kontakt mellan det fast förankrade stålskaftet och den roterande matningsskruvens 10 änddel.

Ett visst mindre materialflöde kommer således kontinuerligt att strömma i riktning bakåt (motsatt matningsriktningen C) 519 100 a | | u u n o c u o nu längs stålskaftets 20 utsida och detta material dräneras vidare ut i bakplattan 24 vid läget 48 i Figur 1. Den kon- tinuerligt bildade materialfilmen 46 fyller således en mycket väsentlig funktion, nämligen att tjäna som ett lager som uppbär formningsverktygets kärna 22 och dess förläng- ning.

Som nämnts inledningsvis uppkommer försvagande svetslinjer i det extruderade röret på grund av den, i den kända tekniken, använda spindelbensövergången mellan den första och den andra delen av verktyget. I enlighet med uppfinningen kan formningsverktyget, som visas närmare i Figurerna 3-4, fästas direkt till den första delen, som visas i Figurerna 1-2, utan spindelbensövergång. Av Figu- rerna 1-4 framgår att en ringformad fläns eller adapter 50 är fäst medelst skruvar 52 mot inmatningszonens ytterrör 38. Med hjälp av adaptern 50 fästs således formningsverkty- get, dvs formnings-, smältnings- och förnätningsverktyget, till den första delen.

Figur 4 visar en sidovy av formningsverktyget som i huvudsak innefattar adaptern 50, en inre kärna 22 som är förbunden med stålskaftet 20 samt en yttre mantel 23 som är förbunden med adaptern 50. _ Manteln 23 innefattar en första förlängningsbar mantel 56, vilken är fäst vid adaptern 50 medelst mantel- skruvar 54, och ytterligare två förlängningsmantlar 58, 60.

Ett antal justerskruvar 62 är radiellt anordnade i adaptern 50, med hjälp av vilka mantelns 56 läge kan justeras så att de eftersträvade rörmåtten erhålles i formningsverktyget.

Stålskaftet 20 sträcker sig in i adaptern 50, såsom närmare visas i Figur 3. Stålskaftet 20 övergår i och är fast förbundet med en första förlängningsbar kärna 64 som löper inne i den förlängningsbara manteln 56. Den för- längningsbara kärnan 64 är fast förbunden med en mellan- kärna 66 som löper i den första förlängningsmanteln 58 och mellankärnan 66 är fast förbunden med en förlängningskärna 68 som löper i den andra förlängningsmanteln 60. Mellan verktygets mantel 56, 58, 60 och den inre kärnan 64, 66 ,68 519 100 .nan v n o Q ø ø ~ - o .o ll bildas ett formrum, i vilket polymermaterialet, som matats från inmatningszonen 2, formas, smälts och förnätas under extruderingsprocessen. Mantelns 56, 58, 60 innerytan och/eller kärnans 64, 66, 68 ytteryta, dvs formrummets ytor kan, som en lämplighetsàtgärd, vara belagda med friktions- sänkande beläggning, exempelvis Teflon med en tjocklek av -50 pm, för att minska friktionsmotstándet i verktyget.

För polymermaterialets smältning och förnätning uppvärms verktygets kärna 22 och mantel 23 med hjälp av ett värmemedium, till exempel hetolja, som exempelvis har en temperatur på ca 250°C. Hetoljan leds från inloppsledningen 26 (se Figur 1) genom stàlskaftet 20 och vidare in i den ihåliga kärnan 64, 66, 68 i inre ledningar (ej visade i figurerna) och oljan leds därefter tillbaka och vidare ut genom utloppsledningen 28. Hetolja leds även genom in- respektive utloppsöppningar 74, 76 till kanaler 70 i man- teln 56, 58, 60 för att värma densamma. Kanalerna 70 omges av isolerande skikt 72 för att minska värmeförlusterna i verktyget.

I enlighet med förfarandet enligt uppfinningen tillverkas rörprofiler av förnätningsbart polymermaterial, som företrädesvis består av en blandning av polyeten i pulverform, antioxidant och peroxid. Det färdigblandade materialet matas med hjälp av gravitationskraften från materialtratten 6 genom inmatningsöppningen 8 och in i inmatningszonen 2. Matningsskruvens 10 roterande rörelse och matardikenas 34 successivt minskade djup samverkar till att åstadkomma en jämn utmatning fràn inmatningszonen med hög hastighet och högt tryck. Tryckmaximum erhålles vid in- matningszonens slut vid punkten B där matardikena 34 helt upphör och skruven har sitt ändparti. Detta tryck är till- räckligt för att övervinna motkrafterna som uppkommer i formnings- och förnätningsverktyget.

Polymermaterialet kyls i inmatningszonen 2 med hjälp av kylvatten som passerar genom kylkanalerna så att materialets temperatur i inmatningszonen företrädesvis ej överstiger ca 50°C Materialet är helt osmält när det 519 100 man: - | | u | | n 1 o av 12 lämnar inmatningszonen vid utloppet 7. Det lilla läckage- flöde som àstadkommes med hjälp av stålskaftets gänga 44 mellan den roterande matningsskruvens 10 främre del och det invändiga stàlskaftet 20 bildar en materialfilm 46 som uppbär stålskaftet och kärnan.

Det osmälta materialet som under maximalt tryck lämnar inmatningszonen 2 förs till och formas i formrummet i adaptern 50 och pressas vidare i matningsriktningen C mellan kärnan 64, 66, 68 och manteln 56, 58, 60 i form- ningsverktyget. Polymermaterialet värms i verktyget med hjälp av hetoljan som har en temperatur på ca 250°C och formas härmed till sin dimension, smälter, homogeniseras och tvärbindes så att ett färdigt, förnätat rör lämnar verktyget vid punkten D. De tryck- och matningslaster som uppkommer i verktygets kärna och stålskaft upptas effektivt av den fast förankrade bakplattan 24.

Det färdiga röret, vilket även innefattar rör med små dimensioner, lämnar verktyget med en hastighet som är avsevärt högre än vad som är fallet vid ett framställnings- förfarande enligt känd teknik. En typisk produktionshastig- het vid det uppfinningsenliga förfarandet uppgår till ca 60 kg/h för klena rör och ca 150 kg/h för grövre rör, men även högre hastigheter är möjliga att uppnå under vissa beting- elser. I enlighet med uppfinningen framställs formstycken med ett kontinuerligt flöde och utan spindelbensövergàngar.

De framställda formstyckena är därför homogena, haf snäva toleranser, har hög ytfinish och har ökad styrka.

Vid grövre rör kan problem uppstå genom att verk- tygets längd måste var tillräcklig för att tvärbindning skall hinna ske, dvs för att tillräcklig uppvärmning skall kunna åstadkommas, genom hela den grova rörväggen vid passagen genom verktyget. För grövre rördimensioner kan detta medföra ohanterligt långa verktyg. I enlighet med uppfinningen kan detta problem lösas enligt ett alternativt förfarande, i vilket det grövre röret vid passage genom verktyget, tvärbindes endast i rörväggens ytterpartier, varefter den återstående tvärbindningen i rörväggen åstad- 519 100 ~...ø~ . a 13 kommes i en efterföljande process medelst infraröd strål- ning, sàsom närmare beskrivs i WO 97/10936 och till vilken härmed hänvisas.

Figur 5 visar en alternativ utformning av lager- upphängningen av stâlskaftet 20 i matningsskruvens 10 främre änddel. Figuren visar endast en delvy av matnings- skruvens främre änddels omedelbara omgivning, vilken för övrigt helt överensstämmer med Figur 2. I utföringsformen enligt Figur 5 är stálskaftets 20 utvändiga cylindriska yta slät och saknar helt den i Figur 2 visade yttre gängan 44.

Den tunna, ständigt strömmande materialfilmen 46 enligt Figur 2, har i den alternativa utföringsformen ersatts med ett glidlager 80, företrädesvis självsmörjande, som in- pressats i ett lagersäte 82 anordnat i matningsskruvens 10 inneryta. Det inses, att glidlagret 80 inom ramen för uppfinningen kan ha en annan placering, exempelvis i ett lagersäte som anordnas i stálskaftets 20 utvändiga, cylind- riska yta.

I de i figurerna visade utföringsformerna av upp- finningen, roteras matningsskruven pá ett fast förankrat och stillastående stålskaft. Enligt en annan föredragen men ej visad utföringsform av uppfinningen är stâlskaftet i stället fäst i den roterande matningsskruven så att stål- skaftet tillsammans med formningsverktygets kärna roterar tillsammans med matningsskruven.

Det bör betonas att ovanstående beskrivning av föredragna utföringsformer av uppfinningen endast är given som icke begränsande exempel och att uppfinningen givetvis kan varieras på mángahanda sätt inom ramen för bifogade patentkrav. Exempelvis kan polymermaterialet som används i det uppfinningsenliga förfarandet ha pulverform, såsom ovan omnämnts, men även pellets och granulat är lämpliga former för utgángsmaterialet enligt uppfinningen. Inmatningsrörets mantelyta kan vara helt slätt, dvs kan helt sakna matardi- ken, och kan även vara försedd med matardiken endast längs en del av mantelytan. Hetoljan för uppvärmning kan ersättas av andra typer av värmemedia och den erforderliga uppvärm- . 519 100 14 ningen kan ske endast i vissa delar av formningsverktyget.

Uppvärmningen av verktygets kärna och/eller mantel kan alternativt åstadkommas med hjälp av elvärme i stället för ett värmemedium. Kylningen av inmatningszonen kan helt ute- slutas och som kylmedium kan även andra lämpliga vätskor eller gasen än vatten användas.

Claims (26)

10 15 20 25 30 35 519 100 /5 Patentkrav

1. Anordning för tillverkning av extruderbara form- stycken av förnätningsbara polymermaterial (4), vilken anord- ning innefattar en första del till vilken polymermaterialet tillförs från en materialbehállare (6) och en andra del som utgör ett formningsverktyg för formning och förnätning av formstycket, kännetecknad av att den första delen innefattar en inmatningszon (2) med ett inlopp (8) och ett väsentligen rörformat utlopp (7), att en roterbar matningsskruv (10) är anordnad i inmatningszonen (2) för komprimering och matning av poly- mermaterialet i osmält tillstànd från nämnda inlopp (8) till nämnda utlopp (7), att matningsskruvens (10) längd inte överstiger inmatningszonens (2) längd, och att en matningskanal (5) i inmatningszonen (2) har en i matningsriktningen (C) successivt minskande tvär- snittsyta längs hela inmatningszonen (2).

2. Anordning enligt patentkravet 1, kännetecknad av att matningsskruvens (10) längd är väsentligen densamma som inmatningszonens (2) längd.

3. Anordning enligt patentkravet 1 eller 2, känne- tecknad av att inmatningszonens utlopp (7) mynnar i ett rörformat formrum (25) i formningsverktyget som bildas av en inre kärna (22) och en yttre mantel (23).

4. Anordning enligt patentkravet 3, kännetecknad av att matningsskruven (10) är cylinderformad och försedd med en eller flera utvändiga gängor (ll) samt är roterbart anordnad mellan en inre kärna (20) och ett yttre, fast anordnat inmatningsrör (32). 10 15 20 25 30 35 s 19 1 oo /ó

5. Anordning enligt patentkravet 4, kännetecknad av att nämnda inre kärna (20) utgör en förlängning av form- verktygets kärna (22).

6. Anordning enligt patentkravet 5, kännetecknad av att den inre kärnan (20) är fast inspänd i anordningen, varvid matningsskruven (10) är roterbart anordnad på den inre, stillastående kärnan (20).

7. Anordning enligt patentkravet 5, kännetecknad av att kärnan (20) är kopplad till matningsskruven (10), varvid kärnan (20) är roterbar tillsammans med matningsskruven (10).

8. Anordning enligt patentkravet 7, kånnetecknad av att nämnda matningskanal (5) har längsgående matningsdiken (34) som är anordnade i inmatningsrörets (32) inneryta längs hela inmatningszonen (2), varvid nämnda matningsdiken (34) har ett djup som kontinuerligt minskar i matningsriktningen (C) så att de helt upphör vid inmatningszonens utlopp (7).

9. Anordning enligt patentkravet 8, kännetecknad av att kylkanaler (36) är anordnade i inmatningszonen (2) för kylning av polymermaterialet i denna del.

10. Anordning enligt patentkravet 6, kännetecknad av att en yttre gänga (44) är anordnad på den inre kärnan (20) vid matningsskruvens främre änddel (B), varvid nämnda gänga (44) är utformad att vid matningsskruvens (10) rotation mata ett materialflöde mellan matningsskruvens främre änddel (B) och den stillastående inre kärnan (20) i en riktning motsatt matningsriktningen (C) så att en bärande materialfilm (46) bildas mellan den roterande matningsskruven och den inre kärnan.

11. Anordning enligt något av patentkraven 6-9, kännetecknad av att ett glidlager (80) är anordnat mellan den inre kärnans (20) ytteryta och matningsskruvens (10) främre 10 15 20 25 30 35 519 100 I? änddel.

12. Anordning enligt något av patentkraven 1-11, kännetecknad av att förhållandet mellan matningsskruvens (10) längd respektive diameter är ca 3 - 6, företrädesvis ca 5.

13. Anordning enligt något av patentkraven 3-12, kännetecknad av att inmatningszonens (2) inre kärna (20) och formningsverktygets kärna (22) är ihåliga och inrymmer ledningar för ett värmemedium som är avsett att ledas till formningsverktyget för uppvärmning av detsamma.

14. Anordning enligt patentkravet 13, kännetecknad av att formningsverktygets mantel (23) är försedd med kanaler (70) för ett värmemedium som är avsett att värma formnings- verktyget fràn dess mantelsida.

15. Anordning enligt något av patentkraven 13-14, kånnetecknad av att värmemediet utgörs av hetolja med en temperatur av ca 250°C.

16. Anordning enligt något av patentkraven 5-15, kännetecknad av att stålskaftet eller kärnan (20) är fast förankrat i en bakplatta (24) som är utformad så att den kan uppta belastningskrafter i verktygets kärna (20, 22).

17. Förfarande för tillverkning av extruderbara form- stycken av förnätningsbara polymermaterial i en extrude- ringsanordning som innefattar en första del som utgör en inmatningszon, till vilken polymermaterialet tillförs, och en andra del som utgör ett formningsverktyg för formning och förnätning av formstycket, kännetecknat av att en matningsskruv (10) i inmatningszonen (2) roteras så att polymermaterialet matas och komprimeras till rörform i inmatningszonen (2) och därmed åstadkommer en tryckökning som är tillräcklig för att mata polymermaterialet 10 15 20 25 30 35 519 100 /ïš o. o ø o ø n o u na genom formningsverktyget, att polymermaterialet lämnar matningsskruven (10) i osmält tillstånd och av det àstadkomna trycket matas genom formningsverktyget i direkt anslutning till inmatningszonen (2), samt att polymermaterialet matas och komprimeras i inmatningszonen (2) genom matningsskruvens (10) rotation och en successivt minskande tvärsnittsyta i matningskanalen (5).

18. Förfarande enligt patentkravet 17, kännetecknat av att polymermaterialet i inmatningszonen (2) kyles, före- trädesvis till en temperatur ej överstigande ca 50°C.

19. Förfarande enligt något av patentkraven 17-18, kännetecknat av att en film (46) av osmält polymermaterial matas i en riktning motsatt matningsriktningen (C) mellan matningsskruvens främre ändparti (B) och en inre stilla- stående kärna (20) som utgör en förlängning av formnings- verktygets kärna (22), varvid extruderingsanordningens kärna uppbärs av nämnda film.

20. Förfarande enligt något av patentkraven 17-19, kännetecknat av att formstycket formas, smältes, homogeni- seras och förnätas i formningsverktyget i direkt anslutning till inmatningszonen (2).

21. Förfarande enligt något av patentkraven 17-19, kännetecknat av att formstycket formas, smältes, homogeni- seras och delvis förnätas i formningsverktyget i direkt anslutning till inmatningszonen (2) samt slutligt förnätas i en efterföljande förnätningsprocess medelst infraröd strålning.

22. Förfarande enligt patentkravet 21, kânnetecknat av att formningsverktyget uppvärmes genom tillförsel av ett värmemedium till formningsverktygets kärna (22) och/eller mantel (23), så att det förnätningsbara polymermaterialet 10 15 519 100 /7 formas, smältes och förnätas i formverktyget med hjälp av den tillföra värmen.

23. Förfarande enligt patentkravet 22, kännetecknat av att formningsverktyget uppvärmes till en temperatur av ca 250°C.

24. Förfarande enligt något av patentkraven 17-23, kännetecknat av att polymermaterialet utgörs av polyeten.

25. Förfarande enligt patentkravet 24, kännetecknat av att det förnätningsbara polymermaterialet innehåller en förnätningstillsats som utgörs av organisk peroxid.

26. Förfarande enligt patentkravet 25, kännetecknat av att det förnätningsbara polymermaterialet innehåller en antioxidant.