SE452433B - Forfarande och anordning for strengsprutning av termoplastiska hartskompositioner - Google Patents

Description

452 433 2- är önskvärd för tillfredsställande strängsprutning, måste över- skottsvärme avlägsnas från materialet nedströms om maskinen för att bevara form och integritet hos den strängsprutade produkten.

Vanligen sker detta genom att leda materialet över kylvalsar eller kylkar nedströms om sprutmaskinen.

Eftersom materialets som lämnar sprutmatrisen temperatur är proportionell mot skruvens rotationshastighet vid normaldrift (d.v.s. en ökning av genomgången kräver högre temperatur), har konventionella strängsprutaggregats genomgångshastighet begrän- sats av kylutrustningens nedströms om sprutmatrisen kapacitet. Även där kylkapaciteten är adekvat, kan materialet drabbas av värmechock ifall detsammas temperatur sjunker alltför snabbt inom ett stort temperaturintervall, varvid materialets mekaniska egenskaper påverkas negativt.

Speciella problem uppstår vid strängsprutning av hartskompo- sitioner av termoskumplast. Strängsprutmaskiner för dylika kom- positioner arbetar normalt vid högt tryck för att hålla det blås- bildande medlet i förtätad form tills kompositionen lämnar sprut- matrisen. Ifall skumproduktens temperatur då produkten lämnar sprutmatrisen är väsentligt högre än som erfordras för tillfreds- ställande strängsprutning, kommer det blåsbildande ämnet att över- expandera så snart trycket lättar, varvid cellerna går sönder och den dimensionella stabiliteten samt den kompositionella integri- teten går förlorad. Om temperaturen är för låg kommer expansionen att bli ofullständig och dåliga densitetsegenskaper erhållas» För en del polymerer, t.ex. polyeten, ligger det korrekta tem- peraturintervallet inom endast l°C.

Problemet är inte bara att uppnå en specifik absolut tem- peratur, utan även att hålla denna jämn. Ifall temperaturgradien- ter existerar inom polymermassan, blir blåsbildningen ojämn så att cellerna går sönder och densitetsvärdena blir sämre. Vid hög genomgång är risken större för uppkomst av temperaturgradienter.

I samband med strängsprutning av skumprodukter är det där- för extremt svårt att uppnå en ökning av genomgången för ett strängsprutaggregat medan samtidigt skador på den erhållna pro- duktens fysikaliska egenskaper undvikes, t.ex. beträffande stor- lek, jämnhet och integritet hos cellerna och densitetsvärdet för skumpolymeren. Dessa problem förvärras dessutom då, som ofta är_ önskvärt, olika tillsatser införlivas i skumprodukten, t.ex. ett brandhärdigt ämne.

Många åtgärder har vidtagits för att lösa dessa problem. 3- 452 435 Exempelvis är det vanligt att använda två separata, seriekopp- lade strängsprutmaskinskruvar. Se t.ex. US-PS 3 860 220. Här fungerar skruven i den andra maskinen endast som en matarskruv för att föra den termoplastiska hartskompositionen genom maski- nen, som är mantlad och avkyld medelst ett cirkulerande kylmedium.

Användningen av en andra strängsprutmaskin för detta syfte är emellertid mycket dyrt, såväl vad gäller utrustning som energi, och en ineffektiv metod för avkylning av ett skummaterial. Tem- peraturgradienter uppstår i en dylik andra skruv, därför att värme alstras vid skruven medan avkylning sker från utsidan. På grund av de höga trycken vid skumsträngsprutning förekommer dessu- tom ofta problem med den andra skruvens bakre tätningar. Skador på dessa kan resultera i skador på växellådan genom den utström- mande polymeren samt icke önskat läckage av det blâsbildande ämnet.

En annan lösning är att reducera skruvens rotationshastig- het, men en sådan åtgärd förhindrar naturligtvis en ökning av genomföringen av strängsprutaggregatet.

Andra åtgärder har varit att anordna kylanordningar i maski- nens nedströmsdel (se t.ex. US-PS 3 385 917, 3 151 192, 3 444 283 och 3 658 973 samt GB-PS 2 003 080) eller i konjunktion med själva sprutmatrisen (se t.ex. US-PS 3 393 427 och 4 088 434 samt USSR- -PS 592 610). Dessa matrisenheter är mycket dyra och ännu dyrare att modifiera på detta sätt. De är vidare ineffektiva värmeväxlar- element och ger därför inga större genomföringsökningar. - Det är även möjligt att öka kylkapaciteten nedströms om mat- risen (se t.ex. US-PS 3 764 642). Detta kan dock ge värmechock- problem och den viktigaste kylningen erfordras ofta uppströms om matrisöppningen så att hartsen kan strängsprutas inom ett givet nödvändigt temperaturintervall. Detta är viktigt vid skumsträng- sprutning.

Andra försök har gjorts att placera något slags kylanordning mellan strängsprutmaskinen och sprutmatrisen (se t.ex. US-PS 3 310 617, 3 275 731, 3 751 377, 3 588 955, 3 827 841 och 3 830 901).

Dessa försök har förbättrat den totala värmeväxlingen eller kyl- kapaciteten i strängsprutaggregatet, men har ej löst problemet med temperaturenhetligheten, vilket framgår av behovet av att an- ordna en ytterligare blandaranordning nedströms om värmeväxlaren eller kylanordningen, som i US-PS 3 588 955, fig. 3. Emedan en viss genomföringsökning uppnåtts (se t.ex. US-PS 3 827 841), har det dock inte varit möjligt att uppnå ökningar över en viss nivå 452 433 4- och samtidigt framställa en skumprodukt med önskade fysikaliska egenskaper.

Ett strängsprutförfarande för termoplastiska hartskomposi- tioner erfordras därför, vilket medger ökad genomföring genom strängsprutmaskinen utan att den färdiga produktens fysikaliska egenskaper försämras. Ett förfarande behövs särskilt för sträng- sprutning av hartskompositioner av termoskumplast med ökade pro- duktionshastigheter och med utmärkta fysikaliska egenskaper, och under användning av en strängsprutmaskin med enkel skruv.

Syftet med föreliggande uppfinning är därför att åstadkomma ett förfarande och en anordning för förbättrad strängsprutning av termoplastiska hartsmaterial.

Vidare avses att medge väsentligt ökad genomföring av harts- material genom strängsprutaggregatet, företrädesvis medelst en strängsprutmaskin med enkel skruv.

Förutom ökad genomföring av material avses också framställ- ning av strängsprutade produkter med utmärkta fysikaliska egen- skaper.

Särskilt avses strängsprutning av skumbildande termoplastiskt hartsmaterial, speciellt de som kräver noggrann temperaturkontroll och -jämnhet.

Särskilt avses också att medge väsentligt ökad genomföring av termoskumplastmaterial utan att skada skumproduktens fysika- liska egenskaper, såsom cellstorlek, jämnhet, densitet, rivhåll- fasthet och liknande, ' Ytterligare avses med uppfinningen att medge strängsprutning av termoskumplastmaterial innehållande betydande kvantiteter till- satser, t.ex. brandhärdiga ämnen.

För att uppnå ovanstående syften föreligger enligt en upp- finningsaspekt ett förfarande för strängsprutning av termoplas- tiska hartskompositioner, innefattande att den termoplastiska hartskompositionen mjukgöres medelst värme i en strängsprutmaskin samt transporteras i en strängsprutriktning; den värmemjukgjorda kompositionen avkyles vid utströmning ur strängsprutmaskinen till en jämn temperatur lämplig för strängsprutning genom en sprut- matris, varvid avkylningen innebär att kompositionen transporte- ras genom minst en sluten flödesbana i ett kylorgan, att ett kylmedium cirkuleras utmed hela omkretsen till respektive flödes- bana och att en hydraulisk balans upprätthålles_mellan kylorganets in- och utlopp över hela tvärsnittsytan på respektive flödesbana; och den avkylda kompositionen strängsprutas genom en sprutmatris 5' 452 433 uppvisande en matrisöppning och anordnad nedströms om kylorganet.

Vid framställning av skumprodukter innefattar förfarandet dessu- tom att ett blåsbildande ämne sprutas in i kompositionen under mjukgöringssteget.

Enligt en annan uppfinningsaspekt föreligger en anordning för strängsprutning av termoplastiska hartskompositioner, inne- fattande en strängsprutmaskin för värmemjukgöring av den termo- plastiska hartskompositionen och transport därav i en strängsprut- ningsriktning; ett organ anordnat nedströms om strängsprutmaski- nen och i förbindelse med maskinens utloppsöppning, för avkylning av den värmemjukgjorda kompositionen vid utströmning ur maskinen till en jämn temperatur lämplig för strängsprutning genom en sprutmatris, varvid kylorganet uppvisar minst en sluten flödes- bana för transport av kompositionen från kylorganets inlopp till dess utlopp, en anordning för att cirkulera ett kylmedium runt hela omkretsen till respektive flödesbana och en anordning för att upprätthålla en hydraulisk balans mellan kylorganets in- och utlopp över hela tvärsektionen till respektive flödesbana; samt en sprutmatris uppvisande en matrisöppning och anordnad nedströms om kylorganet i förbindelse med dettas utloppsöppning för att ta emot den avkylda kompositionen för strängsprutning genom matris- öppningen. Företrädesvis innefattar strängsprutmaskinen endast en skruv och ett organ för införing av ett blåsbildande ämne i den värmemjukgjorda termoplastiska hartskompositionen i maskinen till bildande av en skumprodukt. ' I ett uppfinningsutförande innefattar kylorganet ett i huvud- sak cylindriskt kärl med tre koncentriskt anordnade axiella kana- ler, varvid den slutna flödesbanan utgöres av den mellanliggande kanalen och varvid cirkulationsanordningen utgöres av de inre och yttre kanalerna. I detta utförande innefattar den hydraulisk balans upprätthållande anordningen ett flertal första öppningar som är jämnt fördelade utmed inloppsändens till den mellanlig- gande kanalen omkrets, samt ett flertal andra öppningar som är jämnt fördelade utmed omkretsen till samma kanals utloppsände, varvid de andra öppningarnas storlek är så avpassad relativt de första öppningarna att den hydrauliska balansen upprätthålles.

I ett annat utförande innefattar kylorganet en mantel som är avpassad att medge cirkulation av ett kylmedium däri, samt ett flertal rör som är anordnade i manteln till bildande av ett flertal slutna flödesbanor för transport av den värmemjukgjorda, termoplastiska hartskompositionen. Den hydraulisk balans upp- 452 433 i rätthâllande anordningen innefattar här en öppning av mindre storlek i uppströmsänden på resp. rör. Varje öppning har en storlek som ges av följande förhållande: rörlängd _ öppningens längd = . _ rördiameter' öppningens diameter minst ca' 25'l' företrädesvis 40:l - l00:l och allra helst ca. 50:l.

Uppfinningen skall nedan närmare beskrivas med hänvisning till bifogade ritningar, på vilka figur lA och lB är förenklade perspektivvyer över två typer av anordningar för genomförande av det uppfinningsenliga förfaran- det; figur 2 är ett längdsnitt i förstoring genom ett kylorgan att användas vid det uppfinningsenliga förfarandet, lagt längs linjen 2-2 i figur lA; figur 3 är ett tvärsnitt i förstoring genom kylorganet en- ligt figur 2, lagt längs linjen 3-3 i figur 1A; figur 4 är en planvy i förstoring av ett föredraget inlopps- munstyckeorgan för kylorganet; figur 5 är en planvy i förstoring av ett föredraget utlopps- munstyckeorgan för kylorganet; figur 6 är ett längdsnitt i förstoring genom ett alternativt kylorgan, innefattande en sprutmatris i förbindelse med och ut- formad i ett stycke med kylorganets ytterände; figur 7 är en längdvy av ännu ett kylorganutförande; figur 8 är ett längdsnitt genom kylorganets enligt figur 7 rörparti; figur 9 är en planvy över kylorganets enligt figur 7 in- loppsände; figur l0 är en planvy över rörpartiets enligt figur 8 in- loppsände; figur ll är en planvy över kylorganets enligt figur 7 ut- loppsände;_ figur 12 är en planvy över rörpartiets enligt figur 8 ut- loppsände; figur 13 är en sidovy i förstoring av inloppsventilutföran- det i kylorganet enligt figur 7; och figur l4 är en isolerad sidovy av en mellanplatta som kan användas i ett kylorganutförande enligt figur 7. 452 433 v Figur lA visar med en förenklad perspektivvy en sträng- sprutanordning för strängsprutning av termoplastiskt arkmate- rial enligt det uppfinningsenliga förfarandet. Kulor eller pellets av minst en strängsprutbar termoplastisk harts blandas med andra optionella ingredienser såsom t.ex. smörjmedel, färg- ämnen, brandhärdiga ämnen, stabilisatorer för ultraviolett ljus, etc. och placeras i en matartratt, varefter blandningen via en mataröppning 26 tillföres en strängsprutmaskin 10.

Lämpliga termoplastiska hartser väljes ur gruppen bestående av såväl kristallina som amorfa polymerer. Föredragna termoplas- tiska hartser är t.ex. polystyren, polyvinylklorid, akrylonitril- butadien-styren, polyeten, polypropen, polyestrar som tereftala- ter, och liknande. Även andra co- och terpolymerer av ovannämnda kristallina och amorfa polymerer är användbara.

Strängsprutmaskinen 10 är en konventionell motordriven en- stegsmaskin med skruv, välkänd för fackmannen. I figur lA, som är delvis bortskuren, innefattar maskinen 10 vanligen en cylin- der 24 med en skruv 22 anordnad däri för rotation kring sin längdaxel. Då den termoplastiska hartskompositionen föres från mataröppningen 26 utmed skruven 22, blandas komponenterna däri ytterligare och utsättes för skjuv- och tryckkrafter som tende- rar att värma upp kompositionen och forma densamma till en i huvudsak homogen, kontinuerlig flytbar massa. Cylinderna 24 för- värmes normalt för att förhindra att kompositionen häftar fast vid dess insida. Då kompositionen når skruvens 22 nedströms- - ände, tvingas den genom en utloppsöppning l8 in i ett kylorgan 12.

I kylorganet 12 överföres värme från termoplastkompositionen till ett cirkulerande kylmedium som strömmar in i kylorganet via första och andra inloppsrör 82 resp. 84 och ut via utloppsröret 86. Även om det exakta mekaniska utförandet av det kylorgan som användes enligt uppfinningen inte är kritiskt, visas i figur 2 ett föredraget kylorgan som fungerat tillfredsställande. Kylorga- net beskrives närmare nedan.

Med hänvisning till figur lA är kylorganets utloppsöppning 20 ansluten till och kommunicerande med sprutmatrisens inlopps- öppning 90. Således föres den avkylda termoplastiska hartskompo- sitionen som strömmar ut ur kylorganets utlopp 20, genom sprut- matrisinloppet 90 till bildande av ett tunt, plant ark av sträng- sprutat material 97. Beroende på storlek och form på öppningen i sprutmatrisen, kan detta material även variera i form och stor- lek i stor utsträckning. Då materialet normalt är plastiskt vid 452 433 8_ 5 utträdet ur sprutmatrisen 98, erfodras nedströms ytterligare kylning medelst kylvalsar, vattenbad, luftstrålar, etc. innan vidare bearbetning sker.

Figur lB är en förenklad perspektivvy över en lämplig anord- ning för framställning av skumbildande termoplastiska harts- kompositioner enligt ett föredraget uppfinningsförfarande. An- ordningen är ur de flesta aspekter identisk med anordningen en- ligt figur 1A. Motsvarande delar har försetts med samma beteck- ningar. I figur lB visas dock en inloppsöppning 28 för ett blås- bildande ämne i strängsprutmaskinen 10, genom vilken ämnet eller en blandning av dylika ämnen tillföres polymerkompositionen i maskinen på känt sätt. Vid framställning av skumprodukter till- sättes normalt även ett kärnbildande ämne via matartratten 26 tillsammans med nämnda polymerpellets.

Föredragna termoplastiska thartser för framställning av termoskumplastkompositioner är bl.a. polyolefiner, särskilt poly- eten och polypropen med låg densitet, samt polystyren. Även andra co- och terpolymerer av ovannämnda kristallina och amorfa poly- merer kan användas. i Lämpliga kärnbildande ämnen är bl.a. talk, pulveriserade metaller, pigment eller andra liknande pulverformade material, vilkas partiklar kan tjäna som kärnor på vilka de små blåsmedel- dropparna kan kondensera efter insprutning i strängsprutmaskinen.

Det kärnbildande materialets partikelstorlek skall vara mycket fin och företrädesvis ej överstiga 43 mikron. Också andra puïver- material, t.ex. smörjmedel, brandhärdmedel, etc. kan vid före- komst i hartskompositionen i viss utsträckning fungera som kärn- bildande ämne under strängsprutförfarandet.

Lämpliga smörjmedel för uppfinningsförfarandet är utan be- gränsning vilket som helst av de pulverformade smörjmedlen som normalt användes för motsvarande applikationer inom plastindu- strin. Ett föredraget smörjmedel innefattar en blandning av kalciumstearat och Acrowax C (ett pulverformat syntetiskt vax ifrån Glyco Chemicals, Inc. of Greenwich, Conn.), som förmodas vara en 2,2-bisstearamid. I en del fall kan den smörjförmåga som ernås med endast syntetiska vax vara så stor att cell-till-cell fusionen i slutprodukten påverkas negativt. Genom att använda.en blandning av ett annat pulversmörjmedel. t.ex. kalciumstearat i kombination med det syntetiska vaxet, regleras emellertid denna tendens med framgång. 9' 452 433 Kompositionen som tillföres strängsprutmaskinens 10 matartratt 26 kan också innefatta andra valfria ingredienser, t.ex. gummimaterial, jonomerhartser, färgmedel, ultraviolett ljusstabilisatorer, etc. Då kompositionen transporteras av den roterande skruven i strängsprutmaskinen genom nämnda maskin, blandas komponenterna däri ytterligare och plast- och gummmi- komponenterna utsättes för skjuv- och tryckkrafter som tenderar att värma upp kompositionen och forma den till en i huvudsak kontinuerlig, flytbar massa. Allt eftersom kompositionen fort- sätter ned genom maskinens 10 cylinder tillföres blåsbildande ämne under högt tryck, t.ex. 34475 MPa, via inloppsöppningen 28.

Inuti maskinen 10 blandas blåsmedlet med hartskompositionen och kondenseras kring kärnpartiklarna däri. Denna kondensation för- bättras av att kärnpartiklarna, som är mycket fina, ej utsättes för skjuvning av skruven och förblir kallare än det omgivande materialet.

Lämpliga blâsbildande ämnen är t.ex. metylklorid, koldi- oxid, ammoniak, luft, normal pentan, isopentan, fluoriderade kolväten samt blandningar därav. Speciellt fina resultat er- hålles med en större del mindre flyktigt blåsbildande ämne till- sammans med en mindre del mera flyktigt blåsmedel. Vid utstöm- mning ur sprutmatrisen utvidgas den mera flyktiga komponenten snabbt för att öka cellstorleken utan att spränga cellväggen. Då termoskumplastkompositionen därefter börjar avkylas, kommer,den tyngre blåsmedelkomponenten att i hög grad bistå vid förhind- randet av icke-önsk-värd cellkrympning. A Då kompositionen fortsätter genom maskinen lO nedför den roterande skruven och förbi öppningen 28 för blåsmedlet, blandas den ytterligare till en i huvudsak homogen, konternuerlig flyt- bar massa med blåsmedlet kondenserat på däri fördelat kärn- bildande material. Vid framkomsten till utloppsöppningen 18 ur maskinen, tvingas hartskompositionen in i kylorganet l2, i vilket värme överföras från kompositionen till ett cirkulerande kylmedium på sätt som anges i samband med figur lA. Vid utström- ning ur kylorganet l2, tvingas kompositionen genom sprutmatrisens 98 ringformade öppning 100, varefter kompositionen snabbt ex- panderar. Expansion av strängsprutmaterialet 102 åstadkommes enär det yttre trycket reduceras till atmosfärisk nivå vid lämnandet av sprutmatrisen, så att blåsmedlet tillåtes expandera kring varje kärnbildande partikel och bilda de enskilda cellerna. Eme- 452 433 10. _ dan strängsprutmaterialet 102 i figur lB bildar ett rör av termo- skumplast, kan naturligtvis form och storlek på materialet variera i beroende av sprutmatrisen.

Figur 2 är ett längdsnitt i förstoring genom ett utförande av kylorganet 12 enligt uppfinningen, längs linjen 2-2 i figur lA.

Kylorganet 12 innefattar företrädesvis ett med tre kammare utfor- mat, i huvudsak cylindriskt kärl för överföring av värme från en termoplastisk hartskomposition som kommer in genom kylorganets in- loppsöppning 16 via strängsprutmaskinens 10 enligt figur 1A utlopp 18. Särskilt innefattar kylorganet 12 tre koncentriskt och koaxi- ellt anordnade kärl; i figur 2 bestående av ett yttre kärl 30, ett mellanliggande kärl 32 och ett inre kärl 34. De tre kärlen är i huvudsak cylindriska med ringformade tvärsnitt (se figur 3, som är ett tvärsnitt utmed linjen 3-3 i figur 1A). Kärlens längd och diameter är så avpassad, att ytterkärlets 30 innervägg 42 och mellankärlets 32 yttervägg 44 håller samma avstånd relativt varandra vid alla punkter. Även om dylika ej visas i figur 2 är det för fackmannen uppenbart att lägesinställningsstavar kan an- t ordnas där så erfordras för att underlätta kärlens placering. Det exakta avståndet i ett särskilt utförande beror på flödeshastighet och egenskaper hos använda fluider. Det sålunda bildade inre ut- rymmet definieras som ytterkammaren 36 i figur 2 och 3. Likaså är mellankärlets 32 innervägg 46 och innerkärlets 34 yttervägg 48 anordnade med samma avstånd från varandra vid alla punkter, till bildande av en mellankammare 38 för det värmemjukgjorda termo-f plastiska hartsmaterialets genomströmning. Slutligen avgränsas en innerkammare 40 av innerkärlets 34 innervägg 50.

Kylorganet 12 är utformat att mottaga en termoplastisk harts- komposition från strängsprutmaskinen 10 genom att ansluta kyl- organets inloppsöppning 16 till mellankärlets 32 ytterände så- ledes, att kylorganinloppet kommunicerar med mellankammaren 38.

Företrädesvis, såsom framgår av figur 2, är kylorganinloppets 16 yttervägg 52 gängad för att mottaga ett inloppsmunstycke 54. Lika- så är ytterväggen 56 till kylorganets utloppsöppning 20 före- trädesvis gängad för att ta emot ett utloppsmunstycke 60.

In- och utloppsmunstyckena 54 resp. 60 beskrives nedan i sam- band med figur 4 och 5. Munstyckena 54, 60 innefattar respektive gängade anliggningsdelar 62, 64 och långsträckta hylsdelar 66, 68.

Hylsorna 66, 68 uppvisar längsgående borrningar 70, 72 med en dia- meter som är adekvat för genomströmning av önskat kompositions- 11. 452 433 fi flöde. Hylsornas längd är företrädesvis sådan, att då endera mun- styckets anliggningsdel är gängad på kylorganets inlopp eller ut- lopp, kommer hylsornas ändytor 74, 76 att stå i kontakt med inner- kärlets 34 gavelsida (se figur 2). För att den termoplastiska hartskompositionen skall kunna srömma från inloppsmunstycket 54 in i mellankammaren 38 och därifrån in i utloppsmunstycket 60, innefattar varje munstycke dessutom ett flertal småöppningar 78, 80 som är utformad i radiell riktning genom den del av hylsorna 66, 68 som är anordnad inuti mellankammaren 38 då anliggnings- delarna 62, 64 på munstyckena står i gängningsgrepp med respek- tive öppningar och hylsändytorna 74, 76 anligger mot innerkärlets 34 gavelvägg.

Enligt uppfinningen har det visat sig att genomgången av ett strängsprutaggregat enligt t.ex. figur l kan ökas överraskande mycket jämfört med kända aggregat ifall åtgärder vidtages för att upprätthålla en hydraulisk balans hos den termoplastiska hartsen då denna strömmar genom kylorganet 12. Detta medges i utförandet enligt figur 2-5 genom rätt placering och dimensionering av öppningarna 78, 80 i in- och utloppsmunstyckena 54, 60. Öppningarna 78, 80 är jämt fördelade runt hylsorna 66, 68 omkrets för att tillse att termoplasthartsen matas ut jämnt i mellankammaren 38 runt hela dess ingångsomkrets, och så att den på nytt kan konvergera i utloppsmunstycket 60. Denna funktion med jämnt fördelnings- och uppsamlingsflöde kan förbättras genom att anordna ett flertal skärm- eller ledskovelelement 79 som är för- delade kring omkretsen till den i huvudsak cirkelformade utsidan 48 på innerkärlets 34 ändar och utgår huvudsakligen radiellt från in- och utloppsmunstyckenas 54, 60 omedelbara närhet. Dessa skärm- eller ledskovelelement 79 kan placeras mellan varje set av peri- feriellt närliggande öppningar 78, 80 eller mellan grupper av periferiellt närliggande öppningar 78, 80. Elementen 79 sträcker sig företrädesvis över hela mellankammarens 38 bredd och över en betydande del av det radiella avstånd som avgränsas av innerkär- lets 34 gavelsidor, t.ex. minst över halva detta avstånd och lämpligen över hela avståndet, eller även utmed en del av inner- kärlets 34 axiellt förlöpande utsida 48. öppningarnas 80 i utlopppsmunstycket 60 sammanlagda yta är något större än ytan på öppningarna 78 i inloppsmunstycket 54.

Denna mindre ytökning av öppningarna 80 är tillräcklig för att alstra ett jämnt baktryck och således en hydraulisk balans i 452 435 12' mellankammaren 38 så att ett jämnt flöde av hartskompositionen underlättas och kanalflöde genom mellankammaren undvikas, vilket annars sker. Det är inte möjligt att ge ett precist kvantitativt förhållande mellan öppningarnas 80 och 78 storlek, då detta varie- rar i beroende av t.ex. den använda termoplastiska hartsen samt temperaturerna vid in- och utloppen. Normalt bör öppningarna 80 i utloppsmunstycket 60 vara ca. 5-15 %, företrädesvis 8-10 % större totalt än öppningarna 78 i inloppsmunstycket 54. Det är lämpligt att ha samma antal öppningar i såväl in- och utlopps- munstycket, där öppningarna i utloppsmunstycket således har större diameter. Utloppsöppningar måste dimensioneras så att de ej med- ger kanalflöde i kylorganet på grund av lokal överhettning av hartsen. Då lokal överhettning sker och områden med kanalflöde uppstår, reduceras kylorganets effekt drastiskt. öppningarna 78, 80 i munstyckena 54, 60 underlättar ytterligare blandningen av kompositionen som passerar därigenom.

Såsom visas i fig. l-3 innefattar kylorganet 12 även ett organ för att ta emot och cirkulera ett kylmedium på båda sidor om mellankammaren 38, genom vilken hartskompositionen strömmar.

Speciellt är ett första kylmediuminloppsrör 82 anslutet till innerkärlet 34 således, att det kommunicerar med kylorganets l2 innerkammare 40. Likaså är ett andra kylmediuminloppsrör 84 (se fig. l och 2) anslutet till ytterkärlet 30 så att det kommu- nicerar med ytterkammaren 36. Kylmediuminloppsrören 82, 84 är företrädesvis anslutna till kärlen 30 resp. 34 så, att kylmediet som strömmar in i kylorganet l2 till en början bringas i kontakt med mellankärlets 32 yttervägg 44 och innerkärlets 34 innervägg 50 nära mellankammarens 38 nedströmsände. Med denna konstruktion är flödet av kylmedium genom ytterkammaren 36 och innerkammaren 40 i huvudsak motsatt hartskompositionens flöde genom mellan- kammaren 38, varvid värmeöverföringen blir mera effektiv. Kyl- organet 12 uppvisar vidare ett kylmediumutloppsrör 86, som medelst kylmediumutlopp 88, 90 kommunicerar med ytter- resp. innerkamma- ren 36, 40.' Ett passande kylmedium är en olja med en högre flampunkt än temperaturen på den genom inloppsmunstycket 54 inkommande harts- kompositimum. Andra passande värmeväxlarfluida, t.ex. hydraulvät- skor och dylikt kan också användas. Efter utströmning ur kylorga- net 12, kan kylmediet själv avkylas med t.ex. vatten och där- efter recirkuleras till inloppsröret 82, 84. : För att underlätta värmeöverföringen mellan hartskomposi- 13' 452 453 n tionen och det cirkulerande kylmediet, är det önskvärt att reg- lera kylmediumflödet genom ytter- och innerkammarna 36, 40 så att det bibehåller en betydande ytkontakt med mellankärlets 32 ytter- vägg 44 och innerkärlets 34 innervägg 50. Fastän olika sätt att uppnå detta är uppenbara för fackmannen, har tillfredsställande resultat erhållits medelst flödeskontrollanordningarna enligt fig. 2 och 3. Vertikala skärmar 92 har nämligen placerats i innerkammaren 40 och fästs på innerkärlets 34 innervägg 50. Lika- så har metallband 94 spiralformat lindats kring mellankärlets 32 yttervägg 44 och fastsvetsats därpå för att leda kylmediumflödet i ytterkammaren 36 från inloppsröret 82 mot utloppsöppningarna 88, 90 i utloppsröret 86.

Med hänvisning till fig. lB, är kylorganets utloppsöppning 20 ansluten till och kommunicerar med sprutmatrisens inlopps- öppning 90. Vid utströmning ur kylorganet 12 ledes den avkylda kompositionen via öppningen 90 in i och genom sprutmatrisens 98 ringformade öppning 100. Vid strängsprutning av hartskompositio- ner med ett blåsbildande ämne undergâr den strängsprutade profi- len snabb expansion vid utträdet ur öppningen 100. Strängsprut- materialets 102 expansion sker eftersom det yttre trycket redu- ceras till atmosfäriskt tryck vid lämnandet av sprutmatrisen 98, varvid blåsmedlet kan expandera kring varje kärnpartikel och där- vid bilda de enskilda cellerna.

Fördelarna med uppfinningen vad gäller ökad genomgång av termoplastisk harts, erhålles även vid en icke-skumbildande' strängsprutprocess, men ökningarna är ofta inte så stora p.g.a. att dessa processer ofta har lägre temperaturkrav på hartsen vid dennasinträde i sprutmatrisen.

Enligt ett annat föredraget uppfinningsutförande kan för- farandet genomföras med en anordning innefattande ett nytt kyl- organ med en sprutmatrisanordning som är ansluten till och ut- formad i ett stycke med samt kommunicerande med kylorganets ned- strömsände¿ Ett längdsnitt genom en anordning för detta utförande visas i fig. 6, varvid anordningen uppvisar ett kylorgan 104 och en sprutmatrisanordning 106.

Kylorganet 104 innefattar lämpligen ett med tre kammare ut- format, huvudsakligen cylindriskt kärl som är avsett att överföra värme från en termoplastisk hartskomposition som via sträng- sprutmaskinens enligt t.ex. fig. l utloppsöppning inkommer genom en inloppsöppning 108. Närmare bestämt innefattar kylorganet 104 tre koncentriskt och koaxiellt anordnade kärl, ett ytterkärl 110, 452 433 1* u ett mellanliggande kärl 112 och ett innerkärl 114 (se fig. 6).

De tre kärlen är huvudsakligen cylindriska med ringformat tvär- snitt och kan enkelt framställas av rör med lämplig diameter.

Kärlens 110, 112, 114 uppströmsändar är slutna medelst konventio- nella svetslock medan nedströmsändarna är slutna medelst plana, cirkelformade plattor 116, 118, 120, som är fastsvetsade på res- pektive kärl. Kärlens längd och diameter utformas således att ytterkärlets 110 innervägg 122 och mellankärlets 112 yttervägg 124 alltid håller samma avstånd till varandra. Det exakta avstån- det avhänger av de använda fluidernas flödeshastighet och egen- skaper. Det således bildade inre utrymmet betecknas ytterkammare 130. Mellankärlets 112 innervägg 126 och innerkärlets 114 ytter- vägg 128 har också alltid samma avstånd till varandra och bil- dar därvid en mellankammare 132 för en termoplastisk harts. Slut- ligen bildas en innerkammare 134 av innerkärlets 114 innervägg 131.

Kylorganet 104 är utformat att mottaga en termoplastisk hartskomposition genom att ansluta inloppet 108 till mellankär- lets 112 uppströmsände (se fig. 6), så att inloppet kommunicerar med mellankammaren 132. Inloppsöppningens 108 utsida 136 är lämp- ligen gängad för att mottaga ett inloppsmunstycke 138, motsva- rande munstycket 54 i fig. 4.

Kylorganet 104 är utformat att mottaga och cirkulera ett kylmedium pâ båda sidor om mellankammaren 132, genom vilken harts- kompositionen strömmar. Ett lämpligt kylmedium är olja med högre flampunkt än kompositionens temperatur vid inströmning genom in- loppet 108. Ett första kylmediuminloppsrör 140 är anslutet till innerkärlet 114 således, att det kommunicerar med kylorganets 104 innerkammare 134. Likaså är ett andra kylmediuminloppsrör 142 anslutet till ytterkärlet 110 så att det kommunicerar med ytterkammaren 130. Kylmediuminloppsrören 140, 142 är företrädes- vis anslutna till kärlen 114 respektive 110 så, att kylmediet som strömmar in i kylorganet 104 till en början bringas i kontakt med mellankärlets 112 yttervägg 124 och innerkärlets 114 innervägg 131 nära mellankammarens 132 nedströmsände. Med denna konstruk- tion är flödet av kylmedium genom ytterkammaren 130 och inner- kammaren 134 i huvudsak motsatt kompositionens flöde genom mel- lankammaren 132, varvid värmeöverföringen blir mera effektiv.

Kylorganet 104 uppvisar vidare ett kylmediumutloppsrör 144 som medelst kylmediumutlopp 146, 148 kommunicerar med ytter- respek- tive innerkammaren 130, 134. ...v-_ 1* 452 433 För att underlätta värmeöverföringen mellan hartskompositio- nen och det cirkulerande kylmediet, är det önskvärt att reglera kylmediumflödet genom ytter- och innerkammarna 130, 134 så att det bibehåller en betydande ytkontakt med mellankärlets 112 ytter- vägg 124 och innerkärlets 114 innervägg 131. Fastän olika sätt att uppnå detta är uppenbara för fackmannen, har tillfredsställande resultat erhållits medelst flödeskontrollanordningarna enligt fig. 6. Vertikala skärmar 150 har nämligen placerats i innerkamma- ren 134 och fästs på innerkärlets 114 innervägg 131. Likaså har metallband 152 spiralformat lindats kring mellankärlets 112 ytter- vägg 124 och fästs därpå för att leda kylmediumflödet i ytter- kammaren 130 från inloppsröret 142 mot utloppsöppningarna 146 i utloppsröret 144.

Såsom framgår av fig. 6 innefattar sprutmatrisanordningen 106 lämpligen en sprutmatris 154 och en flänsplatta 156. Flänsplattan 156 är fastsvetsad pâ ändplattan 116 och kylorganets 104 ytter- kärl 110. Sprutmatrisen 154 är en konventionell ringmatris med en inre matrisdel 158 och en yttre matrisdel 160, vilka tillsammans avgränsar en ringformad matrisöppning 162. Delarna 158, 160 är mon- terade på flänsplattan 156 medelst gängbultar 164 resp. 166. Ring- öppningen 162 kommunicerar med en ringformad reservoar 168, som i sin tur står i förbindelse med kylorganets 104 mellankammare 132 via ett flertal utloppsöppningar 170 i flänsplattan 156 och änd- plattorna 116, 118 med jämna intervall kring den ring som definieras av ett tvärsnitt genom mellankammaren 132. - I detta utförande upprätthålles den hydrauliska balansen över kylorganet 104 på sätt som anges ovan i sambandned kylorganet 12.

Ett flertal öppningar 78' är utformade i ett inloppsmunstycke 138, liksom i munstycket 54 i fig. 4. Vid kylorganets 104 utloppsände är utloppsöppningar 170 anordnade i ändväggarna 116, 118 för för- bindelse mellan mellankammaren 132 och sprutmatrisens 154 öpp- ning 162. Utloppsöppningarna 170 har en liknande funktion som öppningarna 80 i fig. 2-4, d.v.s. de ger tillräckligt baktryck jämnt kring innerkammarens 132 omkrets för alstring av en hydrau- lisk balans hos den värmemjukgjorda polymeren som strömmar genom kylorganet 104. öppningarna 170 är följaktligen något större än inloppsöppningarna 78' för att alstra erforderligt baktryck. Här- med undvikes kanalflöde och upprätthålles ett i huvudsak jämnt massaflöde runt mellankammarens 132 periferi. Företrädesvis är utloppsöppningarnas 170 totala tvärsnittsyta 5-10 ä företrädesvis 8-10 % större än öppningarnas 78' i inloppsmunstycket 138 samman- 452 433 16- lagda tvärsnittsyta.

Enligt ett annat uppfinningsutförande användes anordningen enligt fig. 6 i kombination med en konventionell strängsprutmaskin för att åstadkomma en ny anordning för strängsprutning av termo- plastiska hartskompositioner vid väsentligt högre genomgångshastig- heter än som tidigare varit möjligt.

Ett annat uppfinningsutförande beskrives i samband med fig. 7-14, som visar ett annat kylorgan för förfarandets genomförande.

Fig. 7 är en längdvy av kylorganet 172, som är utformat att cir- kulera ett kylmedium kring ett flertal rör 194, anordnade inuti detsammas mantel 174. Förutom manteln 174 innefattar kylorganet 172 en inloppsventilanordning 176, en utloppstermokopplaranordning 178 och ett rörparti 180 som normalt är anordnat inuti manteln 174 men som i fig. 8 visas isolerat från manteln 174.

Manteln 174 är lämpligen ett i huvudsak cylindriskt kärl som utformats för användning i kylorganet 172 genom tillsats av en inloppsskalfläns 182, utloppsskalfläns 184, kylmediuminloppsöpp- ning 186 och kylmediumutloppsöppning 188. Rörpartiet 180 är ut- format att placeras inuti manteln 174 och bultas fast därpå me- delst rörinloppsflänsen 190 och rörutloppsflänsen 192 eller annat ekvivalent organ. Rörpartiet 180 innefattar ett flertal rör 194 som är utformade att transportera en termoplastisk polymerkompo- sition från polymerinloppsöppningen 196 till polymerutloppsöpp- ningen 198 genom i huvudsak motströms kylmediumriktningen genom manteln 174. Kylmediumflödet genom manteln 174 kan regleras ytter- ligare genom tillförsel av skärmar 200 eller liknande till rör- partiet 180 (se fig. 8). Enligt ett annat i fig. 7-14 visat ut- förande, innefattar rörpartiet 180 sex metallrör, vilka är peri- feriellt och jämnt fördelade längs kylorganets 172 längdaxel.

Liksom i anordningen enligt fig. 1-6 har det visat sig att genomgången av ett kylorgan av "rör inuti mantel" typ enligt fig. 7 och 8 också kan ökas väsentligt genom att upprätthålla en hydraulisk balans över hela kylorganets tvärsnitt avsett för transport av det termoplastiska polymermaterialet. Som ett resul- tat är även en väsentlig ökning av genomgången möjlig för vilket som helst strängsprutaggregat i vilket kylorganet användes.

En hydraulisk balans upprätthålles genom att noggrant reg- lera tryckfallet genom de enskilda rören 194. Detta uppnås lämp- ligen genom att åstadkomma en öppning i varje rörs uppströmsände.

Dessa öppningar kan antingen ha fast storlek eller vara variabla (se nedan). Det har visat sig att följande förhållande måste upp- 17. 452 433 fyllas för att kunna upprätthålla en hudraulisk balans för värme- mjukgjorda polymermaterial: Rörlängd : öppningslängd rördiameter öppningsdiameter = minst 25A i Detta förhållande hålles företrädesvis inom intervallet 40:l - l00:l. Detta betyder att tryckfallet genom öppningen är åtminstone 25 ggr större än tryckfallet genom respektive rör och helst 50 ggr större. Å För detta uppfinningsutförande är det lämpligt att använda rör med en innerdiameter på l2,7 - 50,8 mm. Om rördiametern blir betydligt mindre än 12,7 mm, måste öppningen göras extremt liten för att ge ovanstående förhållande. Detta i sin tur förorsakar en betydande tryckuppbyggnad som faktiskt bidrar till en temperatur- ökning då polymeren passerar genom kylorganet p.g.a. den bildade arbetsenergin. Ifall rördiametern är större än 50,8 mm, blir värmeöverföringskoefficienten mellan polymerna nära rörets centrum och kylmediet alltför låg för att medge effektiv kylning. Rör med en innerdiameter på ca. 25,4 mm har visat sig vara en god kompro- miss mellan tryckfall och värmeöverföringskoefficient.

Ett sätt att åstadkomma en öppning vid inloppsänden till varje rör 194 är att placera en ventil däri, varvid öppningen göres variabel. Detta uppfinningsutförande visas i figur 7 och 9, vari inloppsventilanordningen 176 innefattar polymerinloppet 196, en inloppsflänsplatta 202 samt ett flertal ventiler 204, en för varje rör l94. Figur 9 är en ändvy av ventilanordningen 176.

Figur 10 visar utformningen av en polymerfördelarinloppsanordning 220, medelst vilken den termoplastiska polymerkompositionens flöde genom polymerinloppsöppningen 196 delas och riktas genom kanaler 206 till rören 194. Genom att anordna en separat ventil 204 i varje rör 194 till bildande av inloppsventilanordningen 176 (se figur 13) är det möjligt att kontrollera flödet av kompositionen genom rören enligt ovanstående förhållande för bevarande av en hydraulisk balans över kylorganet och maximera värmeöverföring till kylmediet som cirkulerar genom skalet 174.

Figur l2 illustrerar en polymeruppsamlingsutloppsanordning 222, medelst vilken polymerflödet genom rören 194 samlas upp via kanaler 210 och matas in i polymerutloppsöppningen 198. Enligt ett föredraget utförande av kylorganet 172 styres den termoplastiska hartkompositionen som lämnar respektive rör temperatur av termo- kopplare 208, anordnade i utloppstermokopplaranordningen l78 enligt 452 435 18- _ figur 7 och ll. Exempelvis kan termokopplarna 208 placeras i kanalerna 2l0 i polymeruppsamlingsutloppsanordningen enligt figur 12. Då hartskompositionens temperatur vid utträde ur rören 194 blir alltför hög, är detta en indikation på att röret inte längre är i hydraulisk balans med resten av rören. Detta betyder att polymeren selektivt börjar strömma kanalvis genom ifråga- varande rör. Det är då möjligt att återställa röret i hydraulisk balans och reducera utgångstemperaturen genom att reducera flödet genom röret genom att delvis stänga motsvarande ventil 204 i in- loppsventilanordningen 176. Det är uppenbart att denna konroll- process kan utföras manuellt eller automatiskt med konventionell instrumentering som länkar ventilerna 204 direkt till resp. termokopplare 208. Då en hydraulisk balans en gång upprättas är dock denna ganska stabil varför manuell drift av ventilerna 204 är fullt tillräcklig.

-Alternativt anordnas en med inloppsöppningar utformad platta 230. Denna platta kan antingen ersätta inloppsventilanordningen 176 eller anordnas vid inloppsänden till varje rör 194 som en mellanliggande platta mellan rörflänsen 190 och inloppsfläns- plattan 202 till polymerfördelarinloppsanordningen 220 enligt figur 10. Om plattan 230 anordnas som mellanliggande platta, er- fodras inte längre ventilsystemet i anordningen 176 enligt figur 7, 9 och 13 med hänsyn taget till öppningsarrangemanget i plattan 230. En dylik mellanplatta 230 visas i figur 14. Plattan uppvisar ett flertal öppningar 232 som i antal motsvarar antalet rör l94 och som är utformade i plattan 230 med samma rymdkonfiguration som rören är fästa i rörflänsen 190. öppningarnas 232 storlek måste bestämmas i förväg för att tillmötesgå ovan definierade tryckfallförhållande för den speciella rörstorleken och polymer- materialet, som är en relevant aspekt av det uppkomna tryck- fallet. Med detta utförande är det enkelt att anpassa stäng- sprutanordningen för bearbetning av olika polymermaterial, enär ett antal utbytbara mellanplattor 230 med olika öppningar kan an- ordnas, och den rätta lätt införas i kylorganet 172.

Enligt en annan viktig uppfinningsaspekt är kylorganet l2 konstruerat så att det vid varje tidpunkt innehåller en mängd polymermaterial som är större än mängden värmemjukgjord polymer i strängsprutmaskinen 10. Företrädesvis är polymermängden i kyl- organet minst två gånger större och helst fem till sex gånger större än mängden i maskinen. Maskinen kan därvid arbeta med hög 19. 452 433 hastighet samtidigt som polymeren ges tillräckligt lång tid E kylorganet för effektiv kylning. Genom att driva maskinen med högre hastighet kommer naturligtvis polymeren som lämnar maski- nen att ha högre temperatur. Vid strängsprutning av en skumpoly- mer, är denna höga temperatur dock fördelaktig medan polymeren fortfarande befinner sig i strängsprutmaskinen, eftersom det är lättare att jämnt fördela blâsmedlet däri, exempelvis är blås- medel av freontyp mera lösliga vid högre temperaturer.

Enligt uppfinningen är det därför möjligt att driva sträng- sprutmaskinen med mycket hög hastighet. Detta inte bara ökar strängsprutaggregatets genomgång utan ger även en bättre skum- produkt, d.v.s. en produkt med jämnare cellstorleksfördelning p.g.a. bättre dispergering av blåsmedlet i polymeren.

Genom kylorganets ökade effekt p.g.a. den bibehâllna hydrau- liska balansen däri, kan polymeren bringas till en extremt jämn temperatur, d.v.s. det finns inga temperaturgradienter i poly- mermassan. Detta är mycket fördelaktigt i ett förfarande för framställning av termoskumplastprodukter, då den erhållna expan- sionsjämnheten ger en bättre produkt med jämn densitet och cell- struktur.

Emedan ovan beskrivna förfarande och anordning är särskilt lämpade för strängsprutning av skumprodukter av termoplastiska polymerer som kräver exakt temperaturreglering och -jämnhet strax innan passage genom sprutmatrisöppningen och som därefter expanderas. Temperaturjämnheten uppnås genom ovannämnda hydrau- liska balans över kylorganet, vilket i sin tur medger exakt tem- peraturkontroll genom användning av ett kylmedium med en tem- peratur som hâlles vid polymerens sluttemperatur. Detta är möj- ligt genom den relativt långa uppehållstiden samt minimeras ris- ken för oönskade temperaturgradienter i polymeren. Genom den exakta temperaturkontrollen är föreliggande förfarande särskilt lämpligt för strängsprutning av skumpolymerer med mycket kri- tiska temperaturkontrollkrav, t.ex. polyeten. Det är även möj- ligt att vid mycket högre hastighet framställa polyetenskumpro- dukter av utmärkt kvalitet och med hög halt av tillsatser såsom brandskyddsmedel.

Medelst ovannämnda förfarande och anordning är det möjligt att uppnå genomgångshastigheter som är två till fem gånger större än vad som tidigare varit möjligt. Vidare medger anordningen framställning av termoskumplastkompositioner med betydligt lägre densitet, mindre cellmedelstorlek och jämnare cellstorlek än vad 452 433 20' som tidigare varit möjligt.

Enligt en särskilt fördelaktig uppfinningsaspekt kan för- farandet ge en skumprodukt med överraskande goda brandskydds- egenskaper. Rörisolering av polyetenskum, av den typ som säljes för isolering av varmvattenrör, är den enda som godkänts av Underriter's Laboratories för en produkt av detta slag.

Detta uppfinningsdrag innefattar tillsättning av ett smörj- medel som visat sig samverka synergistiskt med det halogenerade brandskyddsmedlet. Smörjmedlet är ett syntetiskt vax baserat på 2,2-bisstearamid som kan erhållas från Glyco Chemicals Inc., Greenwich, Conn., USA under varunamnet Acrowax C. Det förmodas att denna förening reagerar med halogenen i brandskyddsmedlet till bildande av kväve som har en flamkvävande effekt. Härvid införlivas stearamidföreningen i polymermaterialet i mängder på 0,02 - 0,5 vikt-%, företrädesvis 0,05 - 0,15 vikt-%.

Lämpliga brandhärdade medel för användning med 2,2-bissteara- mid inkhrhrar halogenerade föreningar, lämpligen bromföreningar som är tillräckligt stabila under strängsprutförhållanden och som sönderfaller vid brand för att frige en mängd halogen som är tillräcklig för att reducera med stearamidföreningen. En fackman kan lätt välja ett brandskyddsmedel ur denna kända mate- rialklass baserat på föregående kriterier och enkla experiment.

Den lämpligaste föreningen är enligt uppfinningen dekabromdife- nyloxid.

Flamskyddsmedlet tillsättes normalt polymerkompæfitionen i mängder på 2-10 vikt-%, företrädesvis 4-6 vikt-%. Dessa mängder baseras på en expanderad produkt med en densitet på 0,03 - 0,06 g/cm3. Dessa mängder ökar något med ökad densitet hos skumpro- dukter.

Smörj- och brandskyddsmedel kan införlivas i polymerkomposi- tionen på många sätt. Båda kan t.ex. blandas med polymer i pul- verform då polymeren matas in i strängsprutmaskinen. Alternativt kan dessa komponenter insprutas i vätskeform direkt i cylindern till strängsprutmaskinen och blandas med polymeren däri.

Andra kombinationer av kväveförening och brandskyddsmedel är också möjliga (se t.ex. US-PS 4 230 821).

Enligt detta drag att producera flamhärdiga produkter kan med fördel också andra ingredienser tillsåttas, t.ex. högst 10 vikt-% kolningsmedel såsom antimonoxid och högst l vikt-% av ett annat smörjmedel, exempelvis kalciumstearat.

I det föredragna förfarandet för framställning av brand- 21. 452 435 härdigt polyetenskum för rörisolering, användes lämpligen högst ca. 3% av en jonomerharts, t.ex. en zinkjonomerharts från Du Pont med varunamnet Surlyn och högst ca. 5% av en gummipolymer för ökad flexibilitet, t.ex. en styrenbutadienblockpolymer (Philips 416).

Exempel 1-3 Ett strängsprutaggregat åstadkommas i huvudsak som i fig. lB, uppvisande ett kylorgan enligt fig. 2 men utan ledskovlarna 79. Anordningen innefattar en 63,5 mm strängsprutmaskin och en matris för framställning av rör med 50,8 mm diameter. Polyeten med hög densitet användes som plastmaterial. Olja med en tempera- tur på l7l°C användes som kylmedium.

I ett första exempel innehåller in- och utloppsmunstyckena 54, 60 inte nâgra öppningar 78, 80 enligt fig. 4 och 5. Istället har ett gap på ca. 12,7 mm lämnats mellan resp. munstycke -54, 60 och innerkärlets 34 respektive gavelsida. Polymeren strömmar in i kylorganet vid 260°C och p.g.a. avsaknad av hydraulisk balans lämnar detsamma vid en temperatur något överstigande 260°C.

I ett andra experiment är 8 periferiellt på lika avstånd anordnade inloppsöppningar 78 utformade med en diameter på 4,76 mm och 8 likadana utloppsöppningar 80 utformade med en diameter på 6,35 mm. Åtefigen strömmar polymeren in i kylorganet vid ca. 2so°c, men då en hydraulisk balans erhållits genom bektryeket som alstrats på ett periferiellt jämnt sätt, lämnar polymeren kylorganet med en jämn temperatur om ca. l7l°C. Ett baktryck på 33,0 MPa uppmätes uppströms om inloppsöppningarna 78, medan trycket uppströms om utloppsöppningarna 80 är 8,27 MPa.

I ett tredje experiment upprepas det andra experimentet med undantag av att inloppsöppningarnas 78 diameter är 6,35 mm och utloppsöppningarnas 80 diameter är 7,45 mm. Motsvarande resul- tat Vad gäller polymerens utloppstemperatur uppnås, men bak- trycksmätningarna är 19,3 resp. 4,6 MPa.

Exempel 4 Uppfinningsförfarandet utnyttjas för framställning av ett brandhärdigt rörisoleringsmaterial av polyetylen. Ett rörformat förlängningsarrangemang enligt fig. lB utnyttjas. Följande kom- position införes i strängsprutmaskinens matartratt: 440 delar polyeten med hög densitet 32 " kolsvart 10 " zinkjonomerharts (Surlyn) 10 " styrenbutadienblockpolymergummi (Philips 416)

Claims (46)

452 435 22- 5 delar Acrowax C l " kalciumstearat. Med 15 delar polyetenharts blandas följande tillsatser: 27 delar dekabromidfenyloxid 18 " antimonoxid. Denna förening tillföres matartratten på maskinen samtidigt med ovannämnda beståndsdelar. Ett blåsbildande ämne innefattande en blandning av 80 % freon ll4 och 20 % freon ll tillföres matartratten i maskinen. Cirka 20 vikt-% baserat på polymerblandningen användes. Polymerkompositionen regleras i kylorganet till en tempera- tur på 104-ll0°C och strängsprutas genom en ringformad matris- öppning till bildande av en rörprodukt. Produktens densitet, med brandskyddsmedlet är ca. 0,05 g/cm3. Patentkrav:

1. Förfarande för strängsprutning av termoplastiska harts- kompositioner, k ä n n e t e c k n a t a v att den termoplastiska hartskompositionen mjukgöres medelst värme i en strängsprutmaskin samt transporteras i en strängsprutnings- riktning; den värmemjukgjorda kompositionen avkyles vid utströmning ur strängsprutmaskinen till en jämn temperatur lämplig för sträng- sprutning genom en sprutmatris, varvid avkylningen innebär att kompositionen transporteras genom minst en sluten flödesbana i ett kylorgan, att ett kylmedium cirkuleras utmed hela omkretsen till respektive flödesbana och att en hydraulisk balans upprätt- hålles mellan kylorganets in- och utlopp över hela tvärsnitts- ytan på respektive flödesbana; den avkylda kompositionen strängsprutas genom en sprutmatris uppvisande en matrisöppning och anordnad nedströms om kylorga- net.

2. Förfarande enligt patentkrav l, k ä n n e t e c k n a t a v att ett blåsbildande ämne sprutas in i hartskompositionen under värmemjukgöringen.

3. Förfarande enligt patentkrav l eller 2, k ä n n e - t e Q k n a t a v att hartskompositionen väljes ur gruppen bestående av kristallina och amorfa polymerer.

4. Förfarande enligt patentkrav 3, k ä n n e t e c k n a t a v att hartskompositionen väljes ur gruppen omfattande poly- styren, polyvinylklorid, akrylonitrilbutadienstyren,-polyeten, 21 452 433 polypropen och polyalkylentereftalater.

5. Förfarande enligt patentkrav 4, k ä n n e t e c k n a t a v att hartskompositionen innefattar polyeten med låg den- sitet.

6. Förfarande enligt patentkrav l eller 2, k ä n n e - t e c k n a t a v att kylmediet innefattar en olja med en -flampunkt överstigande flampunkten för hartskompositionen.

7. Förfarande enligt patentkrav 2, k ä n n e t e c k n a t a v att det blåsbildande ämnet väljes ur gruppen bestående av metylklorid, koldioxid, ammoniak, luft, normal pentan, iso- pentan, fluoriderade kolväten och blandningar därav.

8. Förfarande enligt patentkrav 7, k ä n n e t e c k n a t a v att ett kärnbildande ämne valt ur gruppen bestående av talk, pulverformade metaller och pigment tillsättes hartskompo- sitionen under värmemjukgöringen.

9. Förfarande enligt patentkrav 8, k ä n n e t e c k n a t a v att det kärnbildande ämnet utgöres av partiklar ej över- stigande 43 mikrometer.

10. Förfarande enligt patentkrav l, k ä n n e t e c k n a t a v att värmemjukgöringen genomföras i en strängsprutmaskin med endast en maskinskruv.

11. ll. Förfarande enligt patentkrav l eller 2, k ä n n e - t e c k n a t a v att avkylningen innefattar att harts- kompositionen transporteras genom ett i huvudsak cylindriskt kärl med tre huvudsakligen koncentriskt anordnande, axiella _ kanaler, varvid kompositionen föres genom en sluten flödesbana bestående av den mellanliggande kanalen och varvid kylmediet cirkuleras i de inre och yttre kanalerna.

12. l2. Förfarande enligt patentkrav ll, k ä n n e t e c k - n a t a v att den hydrauliska balansen upprätthålles genom att hartskompositionen föres genom ett flertal första öppningar jämnt fördelade utmed inloppsändens till mellankanalen omkrets och ett flertal andra öppningar jämnt fördelade utmed utlopps- ändens till mellankanalen omkrets, varvid nämnda andra öppningar dimensioneras relativt nämnda första öppningar så att hydraulisk balans upprätthâlles.

13. l3. Förfarande enligt patentkrav 6, k ä n n e t e c k n a t a v att den totala tvärsnittsytan för de andra öppningarna utformas större än för de första öppningarna.

14. l4. Förfarande enligt patentkrav l2, k ä n n e t e c k - 452 433 2* n a t a v att avkylningen innefattar att den värmemjuk- gjorda hartskompositionen fördelas jämnt utmed den slutna flö- desbanans hela tvärsnitt.

15. l5. Förfarande enligt patentkrav l eller 4, k ä n n e - t e c k n a t a v att avkylningen innefattar att harts- kompositionen transporteras genom ett flertal rör anordnade i en mantel till bildande av ett flertal slutna flödesbanor för transport av den värmemjukgjorda kompositionen, och cirkuleras kylmediet runt rören i manteln.

16. Förfarande enligt patentkrav 15, k ä n n e t e c k - n a t a v att den hydrauliska balansen upprätthålles genom att hartskompositionen ledes genom en öppning av mindre storlek i varje rörs uppströmsände.

17. Förfarande enligt patentkrav 16, k ä n n e t e c k - n a t a v att resp. öppnings storlek ges av förhållandet rörlängd : öppningens längd rördiameter öppningens diameter = minst ca' Zsgl

18. Förfarande enligt patentkrav 17, k ä n n e t e c k - n a t a v att resp. öppnings storlek ges av förhållandet rörlängd . öppningens längd = ca 25_l rördiameter oppningens diameter ' '

19. Förfarande enligt patentkrav 18, k ä n n e t e c k - D. a t a v att resp. öppnings storlek ges av förhållandet rörlängd : öppningens längd = ca_ 40,l_100,1 -rördiameter öppningens diameter

20. Förfarande enligt patentkrav 16, k ä n n e t e c k -_ n a t a v att öppningarnas storlek regleras selektivt i be- roende av hartskompositionens tillstånd vid varje rörs utgångs- ände för upprätthållande av den hydrauliska balansen.

21. Förfarande enligt patentkrav l, k ä n n e t e c k - n a t a v att en större mängd av hartskompositionen hålles i de slutna flödesbanorna i kylorganet än mängden värmemjukgjord komposition i strängsprutmaskinen.

22. Förfarande enligt patentkrav 21, k ä n n e t e c k - n a t a v att mängden hartskomposition i flödesbanorna är minst ca. 5 ggr större än mängden värmemjukgjord komposition i strängsprutmaskinen.

23. Förfarande enligt patentkrav 2, k ä n n e t e c k - n a t a v att hartskompositionen som skall värmemjukgöras tillföres 0,02 - 0,5 vikt-% 2,2 -bis-stearamid och 2 - lO vikt-% av en halogen innehållande ett brandhärdande medel som är stabilt 25. 452 433 under värmemjukgöringen men som sönderdelas vid brand till hil- dande av en tillräcklig mängd halogen för att reagera med 2,2- bis-stearamiden för frigörande av kväve.

24. Förfarande enligt patentkrav 23, k ä n n e t e c k - n a t a v att brandhärdmedlet innefattar dekarbromdifenyl- oxid.

25. Anordning för genomförande av förfarandet enligtfipa- tentkrav l - 24 att strängspruta termoplastiska hartskomposi- tioner, k ä n n e t e c k n a d a v en strängsprutmaskin (10) för värmemjukgöring av den termo- plastiska hartskompositionen och transport därav i en sträng- sprutningsriktning; ett organ (12) anordnat nedströms om strängsprutmaskinen och i förbindelseImfi.maskinens (10) utloppsöppning (18), för avkylning av den värmemjukgjorda kompositionen vid utströmning ur maskinen till en jämn temperatur lämplig för strängsprutning genom en sprutmatris (98), varvid kylorganet (l2) uppvisar minst en sluten flödesbana för transport av kompositionen från kyl- organets inlopp (16) till dess utlopp (20), en anordning för att cirkulera ett kylmedium runt hela omkretsen till resp. flödes- bana och en anordning för att upprätthålla en hydraulisk balans mellan kylorganets in- och utlopp över hela tvärsektionen till resp. flödesbana; samt en sprutmatris (98) uppvisande en matrisöppning (l00) och anordnad nedströms om kylorganet (12) i förbindelse med dettas utloppsöppning (20) för att ta emot den avkylda kompositionen för strängsprutning genom matrisöppningen.

26. Anordning enligt patentkrav 25, k ä n n e t e c k - n a d a v att cirkulationsanordningen innefattar organ för att cirkulera kylmedium i huvudsak motströms kompositionens flödesriktning genom kylorganet (12).

27. Anordning enligt patentkrav 25 eller 26, k ä n n e - t e c k n a d a v att strängsprutmaskinen (10) har endast en maskinskruv (22).

28. Anordning enligt patentkrav 25, k ä n n e t e c k - n a d a v att strängsprutmaskinen (10) uppvisar organ (28) för införing av ett blåsbildande ämne i kompositionen i maskinen.

29. Anordning enligt patentkrav 25 eller 28, k ä n n e - t e c k n a d a v att kylorganet (l2) innefattar ett i huvudsak cylindriskt kärl med tre huvudsakligen koncentriska 452 433 2“ axiella kanaler, varvid den slutna flödesbanan utgöres avwden mellanliggande kanalen medan cirkulationsanordningen bildas av de inre och yttre kanalerna.

30. Anordning enligt patentkrav 29, k ä n n e t e c k - n a d a v att den hydraulisk balans upprätthållande anord- ningen innefattar ett flertal första öppningar (78) jämnt för- delade utmed inloppsändens till mellankanalen omkrets och ett flertal andra öppningar (80) jämnt fördelade utmed utloppsän- dens till mellankanalen omkrets, varvid nämnda andra öppningar är dimensionerade relativt nämnda första öppningar så att hyd- raulisk balans upprätthålles.

31. 3l. Anordning enligt patentkrav 30, k ä n n e t e c k - n a d a v att den totala tvärsnittsytan för de andra öpp- ningarna (80) är större än för de första öppningarna (78).

32. Anordning enligt patentkrav 29, k ä n n e t e c k - n a d a v _att kylorganet (12) innefattar tre koncentriska koaxiellt anordnade i huvudsak cylindriska kärl (30, 32, 34) med generellt parallell, cylindrisk periferiyta och väsentligen parallella cirkelformade ändytor, varvid mellankammarens (38) inloppsände innefattar en inloppsledning (66) som passerar ge- nom ytter- och mellankärlets (30 resp. 32) uppströms belägna ändytor och stöter emot innerkärlets (34) uppströms belägna ändyta och varvid mellankammarens utloppsände uppvisar en utlopps-' ledning (68) som passerar genom ytter- och mellankärlets ned- ströms belägna ändytor och stöter emot innerkärlets nedströms belägna ändyta.

33. Anordning enligt patentkrav 32, k ä n n e t e c k - n a d a v att nämnda första öppningar (78) är utformade i inloppsledningen (66) i utrymmet mellan inner- och mellankärlets (34 resp. 32) uppströms belägna ändytor och att nämnda andra öpp- ningar (80) är utformade i utloppsledningen (68) i utrymmet mel- lan inner- och mellankärlets nedströms belägna ändytor.

34. Anordning enligt patentkrav 33, k ä n n e t e c k - n a d a'v att kylorganet (12) vidare innefattar ett organ, uppvisande ett flertal periferiellt åtskilda ledskovlar (79), vilka skjuter ut radiellt i utrymmet mellan inner- och mellan- kärlets (34 resp. 32) uppströms ändytor, för att jämnt fördela den värmemjukgjorda kompositionen utmed den slutna flödesbanans hela tvärsnitt.

35. Anordning enligt patentkrav 34, k ä n n e_t e c k - n a d a v att kylorganet (12) vidare innefattar ett organ, 27. 452 433 uppvisande ett flertal periferiellt åtskilda ledskovlar (l9T, vilka skjuter ut radiellt i utrymmet mellan inner- och mellan- kärlets (34 resp. 32) uppströms ândytor, för att jämnt samla upp kompositionen frân den slutna flödesbanans hela tvärsnitt.

36. Anordning n a d a v att enligt patentkrav 33, k ä n n e t e c k - cirkulationsanordningen uppvisar en första kylmediuminloppsledning (32) för att införa kylmedium i inner- kärlets (34) i innerkammaren (40) nedströmsände, en andra kyl- mediuminloppsledning (84) för att införa kylmedium i ytterkärlets (30) i ytterkammaren (36) nedströmsände, och ett kylmediumut- lopp (86) anordnat vid kylorganets (12) uppströmsände och i för- bindelse med de inre och yttre kammarna (40 resp. 36).

37. Anordning n a d a v att enligt patentkrav 36, k ä n n e t e c k - cirkulationsanordningen även uppvisar skärm- delar (92, 94), som anordnats i de inre och yttre kammarna (40 resp. 36).

38. Anordning t e c k n a d a enligt patentkrav 25 eller 28, k ä n n e - v att kylorganet (172) innefattar en man- tel (174) för cirkulation av ett kylmedium däri samt ett fler- tal rör (194) som anordnats i manteln till bildande av ett fler- tal slutna flödesbanor för transport av den värmemjukgjorda kompositionen.

39. Anordning att n a d a v enligt patentkrav 38, k ä n n e t e c k - den hydraulisk balans upprätthållande anord- ningen innefattar en öppning av reducerad storlek i uppströms- änden på resp. rör

40. Anordning att n a d a v rörlängd rördiameter '

41. Anordning att rörlängd : ïördiameter n a d a v

42. Anordning _ öppningens längd _ (194). enligt patentkrav 39, k ä n n e t e c k - resp. öppnings storlek ges av förhållandet - minst ca. 25:l oppningens diameter enligt patentkrav 40, k ä n n e t e c k - resp. öppnings storlek ges av förhållandet öppningens längd 40:l - l00:l öppningens diameter = minst ca. enligt patentkrav 41, k 'á n n e t e c k - resp. öppnings storlek ges av förhållandet = minst ca. 50:l n a d a v att rörlängd , öppningens längd rördiameter öppningens diameter

43. Anordning n a d att lek. EV enligt patentkrav 39, k ä n n e t e c k - varje öppning har en selektivt variabel stor- 452 433 28-

44. Anordning enligt patentkrav 43, k ä n n e t e c K :- n a d a v att varje öppning uppvisar en ventil (204).

45. Anordning enligt patentkrav 43, k ä n n e t e c k - n a d a v att kylorganet (172) vidare innefattar ett organ (208), anordnat nära utloppsänden till varje rör (194), för att mäta temperaturen på kompositionen som lämnar röret.

46. Anordning enligt patentkrav 25, k ä n n e t e c k - n a d a v att flödesbanorna i kylorganet totala volym är större än kompositionsmängden i strängsprutmaskinen, företrä- desvis minst ca. 5 ggr. större.