NL8901687A

NL8901687A - PROCESS FOR MANUFACTURING A THIN TUBE AND DRAWER FOR OBTAINING THAT BY CO-EXTRUSION.

Info

Publication number: NL8901687A
Application number: NL8901687A
Authority: NL
Original assignee: Solvay
Priority date: 1988-07-04
Filing date: 1989-07-03
Publication date: 1990-02-01
Also published as: AT403778B; IT8920940A0; ES2015163A6; GB2220165A; IT1230889B; FR2633554A1; DE3921853C2; DE3921853A1; FR2633554B1; PT91013A; GB2220165B; BE1006667A3; CH680659A5; GB8914629D0; PT91013B; ATA149589A; NL195010C

Description

Werkwijze voor het door co-extrusie vervaardigen van een dunne buis en trekplaat voor het verkrijgen daarvan.A method of co-extruding a thin tube and drawing plate to obtain it.

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het door co-extrusie vervaardigen van een dunne buis met een kern uit geëxpandeerd thermoplastisch materiaal en binnen- en buitenwanden uit dicht thermoplastisch materiaal, alsmede een trekplaat, in het bijzonder dienend voor het verkrijgen daarvan.The present invention relates to a method of co-extruding a thin tube with a core of expanded thermoplastic material and inner and outer walls of dense thermoplastic material, as well as a tensile plate, particularly for obtaining it.

In het Europese octrooi EP-B^-0019564 is reeds een werkwijze geopenbaard voor het door co-extrusie maken van een dergelijke buis, waarbij het gesmolten thermoplastische materiaal, dat de buis vormt door een verdeelkop wordt geco-extrudeerd ter vorming van drie buisvormige aders uit de thermoplastische materialen, welke onderling in contact zijn en het vormstuk vormen van de gewenste buis en waarbij men tenslotte de drie in contact zijnde aders door een voor buis bekende trekplaat laat passeren, welke een divergerend-convergerend en een recht vormgedeelte voor de buis bevat.European patent EP-B ^ -0019564 has already disclosed a method of co-extruding such a tube, wherein the molten thermoplastic material forming the tube is co-extruded through a dividing head to form three tubular cores from the thermoplastic materials which are in contact with each other and form the molding of the desired tube and finally pass the three contacting cores through a tensile plate known for tube, which has a diverging-converging and a straight molding section for the tube .

In een dergelijk proces vloeien de aders uit thermoplastisch materiaal in het divergerende-convergerende deel, passeren door een klaverblad, waarvan de takken of vleugels, welke de kern dragen langsscheidingen in de intredende aders veroorzaken, waarna het convergerende deel het aan elkaar lassen van devormstukdelen waarborgt. Gebleken is, dat de gerede lichte buis in het algemeen steeds langs-merktekens draagt als resultaat van deze scheiding, welke het aanzien schaden en welke zones een kleinere mechanische weerstand vormen.In such a process, the cores of thermoplastic material flow into the diverging-converging part, passing through a cloverleaf, the branches or wings of which bear the core cause longitudinal partitions in the entering veins, after which the converging part ensures welding of the molded parts together . It has been found that the finished light tube generally always carries longitudinal marks as a result of this separation which damage its appearance and which zones form less mechanical resistance.

Men kan zeker het aanzien van de aldus vervaardigde buis verbeteren, door de convergerende zone van de trekplaat zodanig uit te voeren, dat de wanden zelf convergeren, zoals weergegeven in de illustrerende figuur in de bijbehorende tekening van het bovengenoemde Europese octrooi.It is certainly possible to improve the appearance of the pipe thus manufactured by designing the converging zone of the drawing plate so that the walls themselves converge, as shown in the illustrative figure in the accompanying drawing of the above-mentioned European patent.

Vastgesteld is echter, dat deze maatregel onzeker is, in het bijzonder, wanneer de gerede lichte buis een grote diameter heeft, groter dan 25 cm of een wanddikte groter dan 5 mm.However, it has been found that this measure is uncertain, especially when the finished light pipe has a large diameter greater than 25 cm or a wall thickness greater than 5 mm.

De uitvinding heeft op de eerste plaats tot doel een verbeterde werkwijze te verschaffen, welke het produceren van lichte buizen mogelijk maakt, welke ontdaan zijn van elk spoor, veroorzaakt door de de kern-dragende vleugels en welke dan ook een verbeterde mechanische weerstand heeft.The object of the invention is primarily to provide an improved method which enables the production of light tubes, which are devoid of any trace caused by the core-bearing wings and which therefore have an improved mechanical resistance.

De uitvinding nu betreft een werkwijze voor het door co-extruderen vervaardigen van een dunne buis met een kern uit geëxpandeerd thermoplastisch materiaal en binnen-en buitenwanden uit dicht thermoplastisch materiaal, waarbij de gesmolten thermoplastische materialen, welke de buis vormen, door een verdeelkop worden geëxtrudeerd, zodanig, dat drie buisvormige, in contact komende aders uit thermoplastisch materiaal worden verkregen, welke de vorm van de gewenste buis doen ontstaan, waarbij de drie in contact zijnde aders voorts door een voor buis gebruikelijke trek-plaat passeren met een divergerend-convergerend en een recht gedeelte voor het vormen van de buis, en is gekenmerkt, doordat in het rechte vormgedeelte de drie aders uit thermoplastisch materiaal vóór de afvoeropening door een zone van vernauwde doorsnede passeren, zodat een drukverhoging van 2.10 tot 15.10 Pa in het thermoplastische materiaal wordt veroorzaakt, dat in het convergerende deel van de trekplaat uitstroomt.The invention now relates to a method for co-extruding a thin tube with a core of expanded thermoplastic material and inner and outer walls of dense thermoplastic material, wherein the molten thermoplastic materials forming the tube are extruded through a distributor head such that three tubular contacting cores of thermoplastic material are obtained, which form the shape of the desired tube, the three contacting cores further passing through a draw plate conventional for tube with a divergent-converging and a straight section for forming the tube, and characterized in that in the straight form section the three cores of thermoplastic material pass through a zone of narrow cross section in front of the discharge opening, so that a pressure increase of 2.10 to 15.10 Pa in the thermoplastic material is caused , which flows into the converging part of the drawing plate.

Het thermoplastische materiaal, dat de binnen- en buitenwand vormt kan willekeurig zijn en is in het bijzonder een vinylhars, zoals polyvinylchloride, polyalkeen, zoals polyethyleen of polypropyleen, een styreenhars, zoals polystyreen dan wel een acrylhars, zoals een copolymeer van het type ABS. De binnen- en buitenwand kan naar keuze gevormd worden, uitgaande van gelijke of verschillende thermoplastische materialen. De thermoplastische materialen, die de kern vormen, kunnen een vinylhars zijn, zoals polyvinylchloride, een styreenhars, zoals polystyreen, een polyalkeen, zoals polyethyleen en polypropyleen, dan wel een acrylhars, zoals een copolymeer van het type ABS, welke harsen een expansiemiddel bevatten, gevormd door een vluchtige vloei- stof zoals een koolwaterstof of door een chemisch middel, zoals een middel, waarbij stikstof vrijkomt, zoals beschreven in het Britse octrooischrift GB-A-1.211.860.The thermoplastic material forming the inner and outer wall can be any and is, in particular, a vinyl resin, such as polyvinyl chloride, polyolefin, such as polyethylene or polypropylene, a styrene resin, such as polystyrene, or an acrylic resin, such as a copolymer of the ABS type. The inner and outer wall can be formed optionally, starting from the same or different thermoplastic materials. The thermoplastic materials forming the core can be a vinyl resin, such as polyvinyl chloride, a styrene resin, such as polystyrene, a polyolefin, such as polyethylene and polypropylene, or an acrylic resin, such as a copolymer of the ABS type, which resins contain an expansion agent, formed by a volatile liquid such as a hydrocarbon or by a chemical agent such as a nitrogen liberating agent as described in British Patent GB-A-1,211,860.

In het geval, dat de buis niet bestemd is voor het weerstaan van moeilijke gebruiksomstandigheden, kan het materiaal, dat de kern vormt bij voorkeur verkregen worden, uitgaande van thermoplastisch materiaal uit de kringloop en in het bijzonder verpakkingsafval, zoals flessen.In the event that the tube is not intended to withstand difficult conditions of use, the material forming the core can preferably be obtained from recycled thermoplastic material and in particular packaging waste such as bottles.

Bij voorkeur kiest men de thermoplastische materialen, welke de wanden en de kern vormen zodanig, dat deze verenigbaar zijn, teneinde een voldoende hechting tussen de lagen, welke de lichte buis vormen, te verkrijgen. Men kan ook lichte buizen vervaardigen, uitgaande van thermoplastische materialen, welke niet verenigbaar zijn door het aanbrengen van één of meer geschikte thermoplastische hechtlagen tussen de niet-verenigbare lagen, hetgeen uiteraard leidt tot het nemen van zijn toevlucht tot een ver-deelkop met vier of vijf lagen.Preferably, the thermoplastic materials which form the walls and core are selected to be compatible so as to obtain sufficient adhesion between the layers that form the light tube. It is also possible to manufacture light pipes, starting from thermoplastic materials, which are incompatible by applying one or more suitable thermoplastic bonding layers between the incompatible layers, which of course leads to the use of a distributor head with four or more five layers.

De uitvinding heeft tevens tot doel een trekplaat te verschaffen, welke in het bijzonder geschikt is om de nieuwe werkwijze toe te passen.Another object of the invention is to provide a drawing plate which is particularly suitable for applying the new method.

De uitvinding betreft dus ook een trekplaat met een convergerend-divergerend en een recht vormgedeelte voor de buis en is gekenmerkt doordat het rechte vormgedeelte van de buis véér de uitstroomopening een zone met vernauwde doorsnede heeft.The invention therefore also relates to a drawing plate with a converging-divergent and a straight molding section for the tube and is characterized in that the straight molding portion of the tube has a zone of narrowed section before the outflow opening.

Bij de trekplaat volgens de uitvinding is de verhouding tussen de doorsnede van de uitstroomopening en de doorsnede van het vernauwde gedeelte gelegen tussen 1,5 en 5.In the drawing plate according to the invention, the ratio between the cross section of the outflow opening and the cross section of the narrowed section is between 1.5 and 5.

Volgens een bijzondere uitvoeringsvorm van de trekplaat volgens de uitvinding wordt de beperkte doorsnede gevormd door een verdikking in de binnendiamter in de doorgang van het rechte vormdeel.According to a special embodiment of the drawing plate according to the invention, the limited cross-section is formed by a thickening in the inner diameter in the passage of the straight shaped part.

Volgens een andere uitvoeringsvorm wordt de zone van vernauwde doorsnede gevormd door een verkleining van de buitendiameter van de doorgang in het rechte vormgedeelte.In another embodiment, the narrowed section zone is formed by a reduction in the outer diameter of the passage in the straight molding section.

Het is duidelijk, dat de zone van vernauwde doorsnede ook gevormd kan worden door een verdikking en vermindering van respectievelijk de binnen- en buitendiameter van de doorgang in het rechte vormgedeelte.It is clear that the narrowed section zone may also be formed by a thickening and reduction of the inner and outer diameters of the passage in the straight molding section, respectively.

Om elke kans op stagnatie van het thermoplastische materiaal te vermijden, is het doelmatig, dat de verdikking en/of het verminderen van de, resp. binnen- en buitendiameters van de doorgang van het rechte vormgedeelte progressief plaatsvindt, bij voorkeur volgens een helling van 5-15°.In order to avoid any chance of stagnation of the thermoplastic material, it is expedient that the thickening and / or the reduction of the resp. inner and outer diameters of the passage of the straight form part take place progressively, preferably along a slope of 5-15 °.

Doelmatig heeft de zone met vernauwde doorsnede een lengte gelegen tussen 5 en 20 cm.The narrow-section zone is expediently located between 5 and 20 cm in length.

Voorts is de afstand tussen de zone met vernauwde doorsnede en de afvoeropening van het rechte vormgedeelte ten minste 5 cm, teneinde een lichte buis te vormen met de gewenste wanddikte, ongeacht de aanwezigheid van de vernauwde zone.Furthermore, the distance between the narrowed section zone and the discharge opening of the straight molding section is at least 5 cm, in order to form a light pipe with the desired wall thickness, regardless of the presence of the narrowed zone.

De werkwijze en de trekplaat volgens de uitvinding worden meer in detail toegelicht aan de hand van praktische voorbeelden, welke nog volgen, waarbij wordt verwezen naar bijgaande tekening, welke schematisch een gedeeltelijke doorsnede vormt van het kanaal, waardoor de thermoplastische materialen passeren bij een trekplaat volgens de uitvinding.The method and the drawing plate according to the invention are explained in more detail by means of practical examples, which will follow, reference being made to the accompanying drawing, which schematically shows a partial cross section of the channel, through which the thermoplastic materials pass through a drawing plate according to the invention.

Zoals uit deze figuur blijkt, heeft de trekplaat volgens de uitvinding, waarvan het achterste gedeelte 1 verbonden is met een niet-weergegeven verdeelkop, een divergerend deel 2 en een convergerend deel 3, welke onderling verbonden zijn via een klaverblad 4 en vleugels voor het steunen van de kern 5 en een recht gedeelte 6 voor het vormen van de buis, welk gedeelte een lengte Lq en een dikte eQ heeft.As can be seen from this figure, the drawing plate according to the invention, the rear part 1 of which is connected to a dividing head (not shown), has a diverging part 2 and a converging part 3, which are mutually connected via a cloverleaf 4 and wings for supporting of the core 5 and a straight section 6 for forming the tube, which section has a length Lq and a thickness eQ.

Volgens de uitvinding heeft het rechte gedeelte 6 een zone 7 met een lengte L en een dikte e voor de vernauwde doorsnede, welke verkregen wordt door een vermindering van de binnendiameter van de doorgang van het rechte vormgedeelte 6. Voorts is het vernauwde gedeelte oplopend met de bin^ nenwand van het rechte vormgedeelte 6 verbonden volgens hellingen 8 van 10°.According to the invention, the straight section 6 has a zone 7 with a length L and a thickness e for the narrowed section, which is obtained by reducing the inner diameter of the passage of the straight form section 6. Furthermore, the narrowed section is ascending with the inner wall of the straight forming part 6 connected according to slopes 8 of 10 °.

Bij een trekplaat van grote diameter (groter dan 25 cm), zoals weergegeven in de eerderbedoelde figuur, doch ontdaan van de zone 7 van vernauwde doorsnede, kan de extru-siedruk ontwikkeld in het rechte vormgedeelte worden berekend uit de formule;With a large diameter draw plate (greater than 25 cm), as shown in the aforementioned figure, but stripped of the zone 7 of narrowed section, the extrusion pressure developed in the straight molding portion can be calculated from the formula;

waarin; γ de snelheidsgradiënt is, ontwikkeld aan de ingang met een dikte e en een lengte L ? o o n is de coëfficiënt van Newton berekend, uitgaande van de formule; _ „ · n τ = K γ τ is de schuifkracht in het thermoplastische materiaal, dat wordt gebruikt bij de snelheidsgradiënt γ en K is een constante, verkregen, uitgaande van bovengenoemde formule.in which; γ is the velocity gradient developed at the entrance with a thickness e and a length L? o o n the Newton's coefficient is calculated from the formula; _ "· N τ = K γ τ is the shear force in the thermoplastic material used at the velocity gradient γ and K is a constant obtained from the above formula.

VOORBEELDENEXAMPLES

In de volgende voorbeelden heeft men gemakshalve de lichte buis uitsluitend gemaakt, uitgaande van polyvinylchloride met getal K = 66 met 2,1% loodstabilisator, 0,5% inwendig en 0,5% uitwendig smeermiddel.In the following examples, the light tube was conveniently made starting from polyvinyl chloride number K = 66 with 2.1% lead stabilizer, 0.5% internal and 0.5% external lubricant.

De rheologische eigenschappen van deze samenstelling werden gemeten met een capillaire INSTRON-meter, voorzien van een cilindrische doorlaatkop van 0,2 cm diameter en een verhouding L/R van resp. 1 en 30, waardoor eenzelfde snelheidsgradiënt γ en resp. extrusiedrukken en ?2 werden verkregen.The rheological properties of this composition were measured with a capillary INSTRON meter, equipped with a cylindrical passing head of 0.2 cm diameter and a ratio L / R of resp. 1 and 30, so that the same speed gradient γ and resp. extrusion pressures and? 2 were obtained.

De schuifspanning kan worden berekend uit de bekende formule;The shear stress can be calculated from the known formula;

2 (P^ en zijn gemeten in kg/cm ).2 (P ^ and are measured in kg / cm).

Voor de praktische formulering zijn de gemeten rheologische parameters als volgt: K = 2.104 n = 0,55.For the practical formulation, the rheological parameters measured are as follows: K = 2,104 n = 0.55.

Voorbeeld I (ter referentie)Example I (for reference)

Bij deze proef gebruikte men ter vergelijking een trekplaat als weérgegeven in de figuur doch ^ntdaan van de vernauwde zone in het rechte vormgedeelte, welke trekplaat verbonden was met een verdeelplaat.In this test, a draw plate as shown in the figure was used for comparison, however, of the narrowed zone in the straight molding portion, which draw plate was connected to a dividing plate.

De geometrische parameters bij deze trekplaat zijn in het rechte vormgedeelte als volgt: diameter = 315 mm Lq =34,6 e =8,85 mm.The geometric parameters for this draw plate in the straight form section are as follows: diameter = 315 mm Lq = 34.6 e = 8.85 mm.

oO

Met dit apparaat werd de genoemde samenstelling geëxtrudeerd met een debiet van 400 kg/uur, waarbij de temperatuur van de trekplaat 185°C en de temperatuur van het thermoplastische materiaal van de uitgang 189°C was.With this apparatus, the said composition was extruded at a flow rate of 400 kg / h, the temperature of the drawing plate being 185 ° C and the temperature of the exit thermoplastic material 189 ° C.

De druk, welke in de gebruikte trekplaat werd ontwikkeld op het convergerende niveau =The pressure developed in the drawing plate used at the converging level

waarin:in which:

Men vindt dan, dat de druk, ontwikkeld in het con- g vergerende deel gelijk is aan 4,6.10 Pascal.It is then found that the pressure developed in the con-spring portion is equal to 4.6.10 Pascal.

De lichte buis, welke onder deze omstandigheden werd geëxtrudeerd heeft langssporen als gevolg van de aanwezigheid van de vleugels, welke de kern dragen, welke sporen ook zwakke punten vormen in geval van een schok. Voorbeeld IIThe light tube extruded under these conditions has longitudinal tracks due to the presence of the wings carrying the core, which tracks are also weak points in case of shock. Example II

Men gaat te werk volgens voorbeeld I met gebruikmaking van een gelijke trekplaat, maar in dit geval voorzien van een vernauwde zone in het rechte vormgedeelte, zoals weergegeven in bijgaande figuur.Proceed according to example I using an equal draw plate, but in this case provided with a narrowed zone in the straight molding section, as shown in the accompanying figure.

De lengte van de vernauwde zone was 79 mm en de vrijgelaten doorsnede in die zone heeft een dikte van 4,35 mm.The length of the narrowed zone was 79 mm, and the released cross-section in that zone was 4.35 mm thick.

De snelheidsgradiënt op het niveau van de vernauwde zone is dan 30 meter per seconde.The speed gradient at the narrowed zone level is then 30 meters per second.

De druk, welke op het convergerende niveau resulteert is dan de formuleThe pressure resulting at the converging level is then the formula

6 hetgeen een druk betekent groter dan 3,65.10 Pascal met die, ontwikkeld volgens voorbeeld I.6 which means a pressure greater than 3.65.10 Pascal with that developed according to example I.

Geconstateerd werd, dat in dat geval de lichte buis ontdaan was van elk gebrek.It was found that in that case the light tube was cleared of any defect.

Claims

A method for co-extruding a thin tube with a core of expanded thermoplastic material and inner and outer walls of dense thermoplastic material, the molten thermoplastic materials forming the tube being extruded, such as, that three tubular contacting cores of thermoplastic material are obtained, which form the shape of the desired tube, the three contacting cores further passing through a drawing plate customary for tube with a divergent-converging (2, 3 ) and a straight section (6) for forming the tube, characterized in that in the straight form section (6) three cores of thermoplastic material pass through a zone (7) of narrow cross-section before the discharge opening, so that a pressure rise of 2.10 to 15.10 Pa is caused in the thermoplastic material, which flows into the converging part of the drawing plate.

Draw plate for applying the method according to claim 1, with a diverging-converging (2, 3) and a straight molding section (6) for the pipe, characterized in that the straight molding section (6) for the pipe is in front of the discharge opening has a zone (7) of narrowed section.

Draw plate according to claim 2, characterized in that the ratio between the cross section of the discharge opening and the straight section (7) with narrowed cross section is between 1.5 and 5.

Drawing plate according to claim 1 or 3, characterized in that the narrow section section (7) is formed by a thickening in the inner diameter of the passage section of the straight molding section (6).

Draw plate according to claim 2 or 3, characterized in that the narrow section section (7) is formed by a decrease in the outer diameter of the passage section of the straight molding section (6).

Draw plate according to any one of claims 2-5, characterized in that the narrow section section (7) has a length between 5 and 20 cm.

Draw plate according to any one of claims 2 to 6, characterized in that the distance between the narrow section section (7) and the discharge opening in the straight molding section is at least 5 cm.