NL8105045A

NL8105045A - Werkwijze voor het extruderen van een hol kunststofprofiel.

Info

Publication number: NL8105045A
Application number: NL8105045A
Authority: NL
Original assignee: Stamicarbon
Priority date: 1981-11-07
Filing date: 1981-11-07
Publication date: 1983-06-01
Also published as: ATE20850T1; EP0079104A1; DE3272185D1; EP0079104B1

Description

Λ % »

Stamicarboa Β·7.

Uitvinder: Leslie Grantham William DUNNING te Heythuysen 1 PN 3338

WERKWIJZE VOOR HET EXTRUDEREN VAN EEN HOL KPNSTSTO FPROFIEL

Werkwijze voor het extruderen van een hoi kunststofprofiel met behulp van een extrusiemachine die een in de extrusiemond geplaatste doom omvat en waarbij van het extrudaat steeds gewenste lengtes worden afgesneden.

5 Het is bekend om holle kunststofprofielen te vervaardigen door een gesmolten kunststofmateriaal door een, in zich gesloten extrusiespleet te persen en het aldus gevormde holle extrudaat ver-volgens af te koelen. De extrusiespleet wordt gevorrad door de aan-wezigheid van een doom in de extrusiemond die tussen de binnenwand 10 van de extrusiekop en de buitenwand van de doom een, in zich gesloten spleetvormige opening openlaat* Door aanpassingen van de vormgeving van de binnenwand van de extrusiekop en de buitenwand van de doom kunnen voor het doel geschikte dwarsdoorsneden van de extrusiespleet worden verkregen.

15 Geschikte kunststoffen voor het extruderen tot holle pro- fielen zijn o.a. PVC/ABS mengsels, polyetheen, polypropeen copoLymeren en mengsels hiervan, ASA en slagvast gemodificeerd PVC.

Doorgaans wordt het uit de extrusieplaat tredende extrudaat dat zich nog in een weke, plastische toestand bevindt en daarom 20 gemakkelijk vervormbaar is, door een kalibreerinrichting geleid. Deze kalibreerinrichting dient ter ondersteuning en soms ook tot verdere raaatgeving van de vorm van het profiel tijdens de beginfase van het afkoelingsproces* Na het verlaten van de kalibreerinrichting is het kunststofmateriaal zover afgekoeld dat verdere afkoeling kan 25 geschieden zonder extra maatregelen voor het behouden van de vorm.

Als kalibreerinrichting wordt wel gebruik gemaakt van een holle bus waarvan de wanden worden gekoeld. Maatregelen worden getrof-fen opdat de wand van het profiel tegen de binnenwand vau de kali-breerbus wordt gedrukt. Dit geschledt door het aanleggen van een 30 drukverschil tussen de binnen- en buitenwand van het profiel ter plaatse van de kalibreerbus. Een voor het aanleggen van een dergelijlc 8105045 2 s, ,4 drukverschil veel toegepaste methode is die waarbij er, via kleine opetiingen in de wand van de kalibreerbus, een vacuum wordt gezogen tussen de buitenwand van het profiel en de binnenwand van de kalibreerbus.

5 Een nadeel van de bekende werkwijzen voor het extruderen van holle profielen is dat de afkoeling van het extrudaat in de kalibreerbus en ook daarna, practisch geheel plaats vindt vanaf de buitenwand van het profiel. Deze ongelijke koeling van buiten- en binnenwand veroorzaakt in het gerede produkt namelijk krimpspanningen die de kwa-10 liteit van het produkt nadelig belnvloeden. Dit nadeel is groter naar-mate de wanddikte groter is.

Een verder nadeel bij de bekende werkwijzen is dat vanuit het extrudaat via de binnenwand van het profiel in de profielholte tre-dende stoffen, afhankelijk van hun aard, 6f vrij in de werkruimte kun-15 nen ontsnappen 6f zich op de binnenwand van het profiel vastzetten. In het eerste geval benadelen deze stoffen het werkmilieu, in het tweede geval kunnen deze stoffen een agressieve invloed uitoefenen op de binnenwand van het profiel. Het handelt hierbij om stoffen zoals niet-omgezette monomeren, bijprodukten van de polymerisatie, additieveu, 20 katalystorresten en afbraakprodukten hiervan.

Als nadeel bij de bekende werkwijzen wordt ook ervaren het te hoog oplopen van de temperatuur van de doom in de extrusiemond.

Vooral bij de commerciele installaties is dit feit vaak een produk-tiebeperkende factor.

25 De uitvinding beoogt het verschaffen van een werkwijze voor het extruderen van een hoi profiel waarbij de geschetste nadelen niet of in veel mindere mate optreden en die, door het treffen van enkele eenvoudige voorzieningen, in bestaande extrusieprocessen kan worden toegepast. Bovendien biedt de uitvinding nog een onverwacht en 30 vetrassend voordeel door het verminderen van ongewenste aangroeiingen op de doom tijdens het extruderen van kunststoffen waarbij dit verschijnsel optreedt.

Dit wordt verkregen doordat er tijdens het extruderen in de gehele profielholte van het nog niet afgesneden gedeelte van het 35 geextrudeerde profiel een gasstroom in stand wordt gehouden in een aan de extrusierichting tegengestelde richting, waarbij gas via een of meer kanalen in de doom wordt afgevoerd.

8105045 ^ Sr -τΓ 3

Met behulp van de werkwijze volgens de uitvinding kan er een inwendige koeling plaatsvinden over de gehele lengte van het nog niet afgesneden gedeelte van het geextrudeerde profiel. Bovendien worden gas- en dampvormige etoffen die vanuit het extrudaat via de binnenwand 5 van het profiel in de profielholte treden continu met de gasstroom afgevoerd. Doordat de afzuiging van het gas door een of meer kanalen in de doom plaats vindt wordt er door het gas een koelende werking op de doom uitgeoefend.

Bij voorkeur wordt de gasstroom in stand gehouden door 10 afzuiging via het kanaal of de kanalen in de doom, waarbij het gas wordt toegevoerd via het vrije uiteinde van het profiel. Deze raethode vergt geen speciale voorzieningen aan het vrije uiteinde van het profiel en is dus zeer voordelig omdat dergelijke voorzieningen nainelijk tamelijk gecompliceerd zijn vanwege het dikwijls niet-stationaire 15 karakter van het vrije uiteinde. Indien echter het niet-afgesneden gedeelte van het profiel te lang wordt om met vacuumzuigen een voldoende grote gasstroom te handhaven verdient het de voorkeur om door raiddel van gas inpersen aan het vrije uiteinde van het pro!Lei de gasstroom in stand te houden. Lange niet-afgesneden gedeelten van het 20 geextrudeerde profiel treden op indien een flexibel hoi profiel op een haspel wordt gewikkeld. Om daarbij een gasaansluiting op het vrije uiteinde te verkrijgen kan dit vrije uiteinde aan het begin van het opwikkelproces door een holle as van de haspel axiaal naar buiten worden gebracht, zodat het daar aanbrengen van een draaibare afdiehting 25 mogelijk is.

Ret verdient aanbeveling als gasstroom een luchtstroom te kiezen.

De temperatuur van het het holle profiel binnentredende gas wordt gekozen afhankelijk van de aard van het extrudaat en de uit het 30 extrudaat tredende stoffen. Soms zal een compromis moeten worden gevonden ten aanzien van de hoogte van de temperatuur, waarbij of de koelende werking 6f de stoftransporterende werking van het gas het zwaarste weegt. Een te sterkte koeling kan tot gevolg hebben dat dampvormige stoffen op de binnenwand van het profiel neerslaan. Bij 35 voorkeur ligt de begintemperatuur van het gas tussen 10°C en 80°C.

In bijzondere gevallen is het voordelig het uit de profielholte tredende gas eventueel na conditionering te recirculeren. Dit 8105045 • 4 kan het geval zijn indien bijvoorbeeld aan milieueisen moet worden voldaan of indien niet lucht maar een duurder gas of gasmengsel wordt toegepast.

De uitvinding zal hierna blj wijze van voorbeeld worden 5 toegelicht aan de hand van een in de tekening weergegeven opsteliing van een extrusieinrichting voor de vervaardiging van buizen uit een entcopolymeer van acrylonitril en styreen op een butadieen rubber, kortweg ABS-buizen genoemd.

In de tekening wordt een extrusiemachine aangeduid met I, die 10 een extrusiemantel 2, een schroef 3, een extrusiekop 4, en een doom 5 bezit· De binnenwand 6 van de extrusiekop en de buitenwand 7 van de doom 5 vormen een ringvormige extrusiespleet 8; De doom heeft een axiale boring 9, die aansluit op een radiale boring 10 welke aan-sluiting geeft op een kanaal 11 dat verbonden is met een pomp 12, die 15 gas kan aanzuigen in de richting van pijl A. Tot de extrusierlchting behoort tevens een watergekoelde kalibreerbus 13 die is ondergedom-peld in het koelwaterbad 14, dat koelwater ontvangt via leiding 15 en van waaruit via leiding 16 koelwater kan worden afgevoerd. De bak 17 voor het koelwaterbad is afgesloten met een deksel 18* Via leiding 19 20 kan boven de vloeistofspiegel 20 een vacuum worden gezogen met behulp van vacuumpomp 121. De kalibreerbus 13 is voorzien van kleine radiale openingen 21.

De gesmolten kunststofmassa 22 wordt door de ringvormige spleet 8 naar buiten geperst en via de ruimte 23 als buisvormig pro-25 fiel 24 in de kalibreerbus 13 geleid. Het vacuum boven de vloeistofspiegel 20 draagt er zorg voor dat de buitenwand van het profiei 24 tegen de gekoelde binnenwand van de kalibreerbus 13 wordt gedrukt. Na in de kalibreerbus voldoende te zijn afgekoeld vervolgt het profiei zijn weg in het waterbad 14 en verlaat de bak 17 door de op het pro-30 fiel afgedichte opening 25. Een schematisch voorgestelde aftre-kinrichting 26 zorgt voor transport van het profiei vanaf de extrusiekop tot aan de afsnij-inrichting 27, waarna de afgesneden pro-fielstukken op de transportinrichting 28 naar een opslagplaats worden vervoerd.

35 Tijdens het extrusieproces wordt via het vrije uiteinde 29 van het profiei lucht aangezogen in de richting van pijl B met behulp van pomp 12. De richting van de gasstroom is dus tegengesteld anu die 8105045 4 a 4 5 van de extrusierichting. De snelheid van de gasstroom is groter dan de extrusiesnelheid.

Voorbeeld

Voor de vervaardiging van een ABS-buis (type ABS: RONFALXN 5 MT/L van DSM) met een uitwendige diameter van 50 nan en een wanddikte van 1,8 mm wordt in de beschreven opstelling gebruik geraaakt van een enkelschroefs Maillefer extruder met een inwendige diameter van 60 mm. De extrusietemperatuur bedraagt 215°C en de extrusiesnelheid 0,02 m/sec. De temperatuur van het koelbad is 30eC en de lengte van het 10 koelbad is 1,5 m.

Er worden steeds stukken afgesneden van 4,00 m lengte.

Proef I

Er wordt geextrudeerd zonder dat met behulp van pomp 12 lucht wordt aangezogen. De geproduceerde buis vertoont na enige tijd groeven 15 op de binnenwand die worden veroorzaakt door aangroeiingen op de doom aan de rand van de extrusiespleet. De geproduceerde buis heeft een bros karakter. De slagvastheid van het materiaal zakt na ongeveer twee weken opslag tot ongeveer de helft van de aanvangswaarde.

Proef II

20 Na het reinigen van de doom wordt opnieuw geextrudeerd onder inschakeling van de pomp 12 waardoor er in de buis een luchtstroom wordt opgewekt In de richting van de doom met een snelheid van 0,03 m/sec. De temperatuur van de lucht bij binnentreding in het profiel is 21,5eC. De tijd die verloopt voordat er groeven op de binnenwand van 25 de buis verschijnen blijkt aanmerkelijk langer te zijn dan in voorgaande proef I· Ook vertonen de buizen nu een taaier karakter, hetgeen geweten wordt aan een doelmatiger afkoeling van het extrudaat. De slagvastheid van het materiaal is na twee weken opslag niet noemenswaardig gedaald. In de afgezogen lucht worden bij analyse onder 30 andere di-hydro abeltinezuur en dehydro-abelntinezuur aangetoond.

8105045 6 S': * -

De invloed van het, volgens de uitvinding, tijdens de extru-sie handhaven van een gasstroom op de waargenomen verschijnselen alsmede hun samenhang is slechts gedeeltelijk verklaarbaar. Het voorkomen van breuk-initierende krassen op de binnenwand van het pro-5 fiel korat duidelijk de slagvastheid ten goede. Het practisch niet-afnemen van de slagvastheid na twee weken opslag kan hieraede echter moeilijk in verband worden gebracht. De oorzaak hlervan kan worden gezocht in een verbeterde koeling en/of het voorkomen van eventuele afzettingen op de binnenwand van het profiel van stoffen die bijv. een 10 spanningscorrosie veroorzakende werking bezitten.

Door toepassing van de werkwijze volgens de uitvinding kunnen echter duidelijke voordelen ten aanzien van het proces en het hiermede verkregen produkt worden bereikt. Zo kan bijv. bij een coramerciele installable na het overgaan op de werkwijze volgens de uitvinding de 15 tijd tussen twee stopstanden voor het reinigen van de doom worden verlengd van 2 dagen tot 2 weken. De productiesnelheid kan enigszins worden opgevoerd zonder dat de temperatuur van de doom daarbij te hoog oploopt, waardoor afbraak van materiaal aan de binnenwand van het profiel niet optreedt.

8105045

Claims

7 PN 3338
1. Werkwijze voor het extruderen van een hoi kunststofprofiel met behulp van een extrusiemachine die een in de extrusiemond geplaatste doom omvat en waarbij van het extrudaat steeds gewenste lengtes worden afgesneden, met het kenmerk, dat er tij-5 dens het extruderen in de gehele profielholte van het nog niet afgesneden gedeelte van het geextrudeerde profiel een gasstroom in stand wordt gehouden in een aan de extruslerichting tegengestelde rich ting, waarbij gas via een of meer kanalen in de doom wordt afgevoerd.
2. Werkwijze volgens concusie 1, met het kenmerk, dat de gasstroom in stand wordt gehouden door afzuiging via het kanaal of de kanalen in de extrusiedoorn, waarbij het gas wordt toegelaten via het vrije uiteinde van het profiel.
3. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de gasstroom IS in stand wordt gehouden door het inpersen van gas via het vrije uiteinde van het profiel. 4« Werkwijze volgens een der conclusies 1 tot en met 3, met het kenmerk, dat het gas uit lucht bestaat.
5. Werkwijze volgens een der conclusies 1 tot en met 4, met het ken- 20 merk, dat de temperatuur van het gas bij binnentreding in de profielholte ligt tussen 10 C en 80 °C.
6. Werkwijze volgens een der conclusies 1 tot en met 5, met het kenmerk, dat het uit de profielholte tredende gas wordt gecon- ditioneerd en opnieuw aan het profiel wordt toegevoerd.
7. Werkwijze volgens een der conclusies 1 tot en met 6, met heL ken merk, dat het extrudaat bestaat uit een entcopolymeer van acrylo-nitril en styreen op een butadieenrubber.
8. Hoi profiel verkregen met behulp van de werkwijze volgens een der conclusies 1 t/m 7.
9. Werkwijze zoals in hoofdzaak is beschreven en/of aan de hand van de tekening en de voorbeelden is toegelicht. JJS/ 8105045