專利名稱：帶有用于共擠壓的圓形模的擠壓機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在權(quán)利要求1的前序部分中限定的一種擠壓機(jī)。其可被應(yīng)用于幾乎所有可被共擠壓的熱塑性聚合物的擠壓，并且對呈現(xiàn)明顯不同流變性的聚合物的共擠特別有利。
由其分出本案的母案專利針對三種不同的目的而具有三種不同的方面。其一方面(“第一方面”)涉及用于將一種B材料的一個薄層或幾個薄層覆蓋在一種可擠壓材料A的一面或兩面上的共擠壓的應(yīng)用，該A材料在擠壓期間具有較高的表觀粘度，而B材料具有低得多的表觀粘度。在這樣的情況下，當(dāng)使用傳統(tǒng)技術(shù)時，其覆層通常會變得很不均勻，或甚至可能在一部分表面上沒有，因為要使B料流均勻地散布在一薄層流中所需的能量，比使B料流均勻散布于一較厚的窄層流中所需的能量更高。
母案發(fā)明的另一方面(“第二方面”)涉及薄片或管體的共擠壓，其中一成分的節(jié)段會與另一成分的節(jié)段輪流交替，該交替沿著擠壓的方向形成。一重要例子可為一管體，其中有硬質(zhì)節(jié)段與可撓節(jié)段輪流交替(其相對硬度被視為存在于該產(chǎn)品中)。
US-A-3,761,211(Parkinson)、US-A-4,152,387(Cloeren)、US-A-4,197,069(Cloeren)和US-A-4,533,308(Cloeren)將該問題歸結(jié)于如何避免或最小化在Cloeren的專利中被稱作的“簾幕效應(yīng)”，即顯得像橫向線圖案的共擠膜的分布，在兩個片狀料流彼此接合的場合，如果這些料流具有不同的流變性，特別是如果它們也被近似等量地共擠，則形成這種圖案。這四個專利利用一個或多個能被樞轉(zhuǎn)且在料流彼此接合處結(jié)束的折頁。最先提到的三個專利具有用于折頁調(diào)節(jié)的裝置，從而在它們匯合處的料流速度之比適于流變性質(zhì)和成分的通過量。最后提到的專利利用一個或多個對于不同流變性和成分的通過量自動調(diào)節(jié)的、自由浮動的、樞轉(zhuǎn)折頁，即從而使壓力在折頁的兩側(cè)相同。本發(fā)明能被類似地應(yīng)用，但與管狀膜的擠壓相聯(lián)系。
本母案發(fā)明的不同目的基本上皆以類似的手段來實現(xiàn)，即通過提供一種新方法，而在一共擠壓模(包括在該成品形成模上游處的一調(diào)配器)的一接合區(qū)中，來共擠壓一可擠壓材料A的片狀或條狀料流與一可擠壓材料B的片狀或條狀料流，在該共擠壓模中，B由一孔口(3)被擠壓在A上，并且兩種材料向模的出口(8)穿過一條通道(7)一起向前；其中，介于該料流間的分隔壁，緊鄰其終結(jié)于該孔口(3)的前處，形成一折頁封閉物(4)，其可作為B流向A的止回閥，且其特征在于B穿過(3)的擠壓呈脈動地進(jìn)行。折頁封閉物包括一個彈片，或者在其上游端處的、能夠?qū)崿F(xiàn)樞轉(zhuǎn)的鉸鏈至少是彈片。
在上述第一方面中，該脈動是振動似地產(chǎn)生，而將B均勻地散布在A上遍及該孔口(3)的長度，且當(dāng)成分A與B的共同料流通過該共擠壓模的末端時，沿著該料流方向因該脈動所產(chǎn)生的不規(guī)則性，至少有部分會被消除—此將更詳細(xì)于后說明。
在本發(fā)明的第二方面中，該方法可使該折頁封閉物(或一對封閉物，若該B材料是被共擠壓于A的兩面)形如閥門，其在當(dāng)該B的每次擠壓脈動期間，會至少大致中斷A的流動。
母案專利的發(fā)明可被用來由一平直共擠壓模共擠制一平片或條帶，而當(dāng)使用于一圓形模時則可能需要特別的準(zhǔn)備措施。在該圓形模中，其各成分通常(但并非全部)會在接合處大致沿軸向流動，而在接合之前分開各成分的壁，將會大致呈圓筒狀。這意味著該彈片將必須形成一筒狀的圓環(huán)，而此形狀通常不能彎曲太多，故該成分B將會變成不均勻地施加在成分A上，并且此問題在母案專利中通過使該封閉環(huán)的表面形成大致垂直于所述軸線來解決。這樣一種方案對于圓形共擠壓模是新穎的，并且本發(fā)明涉及這樣的新穎擠壓機(jī)。
根據(jù)本發(fā)明，一種新的擠壓機(jī)包括一共擠壓模，用于共擠壓一片狀或帶狀的可擠壓材料流A及一片狀或帶狀的可擠壓材料流B，該模包括一接合區(qū)，在其中B經(jīng)一孔口(3)被擠壓在A上；還包括一出口(8)和通道(7)，被接合的材料A和B從孔口(3)通過通道(7)流到出口(8)，其中該料流之間的分隔壁，緊在終結(jié)于孔口(3)之前形成一折頁封閉物(4)，其能通過樞轉(zhuǎn)運動打開和關(guān)閉，并且適于按照A和B作用在它上面的壓力之差調(diào)節(jié)其位置，及作為B向A流動的止回閥，其特征在于該共擠壓模為一用于管狀料流共擠壓的圓形模，其中的封閉物(4)呈環(huán)形，至少帶有用于形成為彈片的樞轉(zhuǎn)運動的鉸鏈，使其表面基本垂直于該模的軸線。
于此例中，最好該二成分至少在緊鄰它們接合處附近，呈徑向地流動(其可相對于該圓形模的軸線朝外或朝內(nèi)地流動)，而在該料流會合后，被導(dǎo)向成基本上軸向并由一形成成品的圓形出口孔呈基本軸向地流出。但是，本發(fā)明也可被使用于所謂的“周緣”模，其在該模中的材料會被徑向地擠出一圓形出口孔隙，即在該模的筒狀壁上的孔隙。于此用途中，該二料流可在并合后，呈基本上徑向地通過全部行程，而到形成最終成品的出口孔。
作為前述圓形擠壓的一優(yōu)選實施例，描述和要求保護(hù)一種通過螺旋狀料流的擠制方法(權(quán)利要求5)。
在本說明書中，折頁或折頁封閉物稱作一個在例如在致動裝置或來自流體施加在折頁上的壓力的影響下，沿一側(cè)樞轉(zhuǎn)或搖動并且能繞樞軸運動的元件。折頁封閉物優(yōu)選地基本上是平的，并且一般是一個彈片，可選擇地在其下游端具有一個較厚或較硬的節(jié)段。彈片可以是鋼的或其它適當(dāng)材料的，并且甚至能由橡膠材料制成，條件是擠壓溫度低得足以允許這樣做。在下游端處的可選擇較厚或較硬節(jié)段用來使折頁的位置穩(wěn)定，并且如果選擇橡膠材料用作柔性折頁(鉸鏈)則幾乎可以是強制性的。
如前所述，為了不同的目的，這里可以實現(xiàn)該B料流的脈動。這通常在折頁封閉物的上游通過一個或多個沖塊或通過啟閉閥件實現(xiàn)。要不然，這種脈動能通過經(jīng)機(jī)械傳動裝置打開和/或關(guān)閉折頁封閉物而實現(xiàn)。
在大部分情況下本發(fā)明的優(yōu)點是，其可使用于不僅只有一B料流的情況，也可有二B料流(B1與B2)接合于A料流，且B1在A的一面，而B2在另一面上。該B1與B2可為相同或不同的成分。
如前所述，本母案發(fā)明的第一方面是有關(guān)一種共擠壓方法，可用來將在擠壓時具有較高表觀粘度的材料A，覆以表觀粘度低得多的材料B的薄層。
在本例中的問題、和解決方法在前序中描述。該解決方法是在每次脈動期間，在該B料流(一個或多個)與A料流的壓力之差足以使B均勻附著在A上遍及孔口(3)的長度；且該共同通道(7)的尺寸可產(chǎn)生一剪切力，足以在該共同通道(7)末端的出口(B)之前，使B1與B2的層厚度大致均勻。最好所述通道(7)的截面積朝向下游端(8)縮減。在該B料流(一個或多個)與A料流之間的每一脈動須有相當(dāng)?shù)膲毫Σ钜粨Q言之，所需的振動式脈動有賴于表觀粘度的差。各B料流當(dāng)與A料流會合時的速度，最好大部分但非全部為該A料流的速度乘以該A與B之間的表觀粘度比(在實際狀況下)的相同水準(zhǔn)或更高。該“振動式”是指一短持續(xù)時間但高振動幅、即速度的脈動。
以此方式將可經(jīng)濟(jì)地方便使用甚至非常昂貴的共聚合物，來修正較便宜的粗糙聚合物的表面性質(zhì)。例如，A包括高分子重量聚乙烯或高分子重量聚丙烯，而B或B1和B2包括聚合物或各聚合物的混合物，聚合物或其混合物在成品中粘附到A上并且呈現(xiàn)或表現(xiàn)出高到A的至少10倍、且最好至少為20倍的熔化流動指數(shù)。最好B1與B2一起占有該接合料流厚度的10％以下。
在這樣的情況下，最好有每秒至少5個脈動。
術(shù)語“大致均勻地”是指該B是實質(zhì)上連續(xù)地覆蓋A的表面，但是更進(jìn)一步B∶A的厚度比變化不大于B∶A平均值的±50％，且更好是不大于±25％。
另外，按上述涂敷的成分B1與B2，可具有一重要的潤滑作用能減少例如在聚合物組合和上述厚度中的背壓。
以上基本上已經(jīng)描述了本發(fā)明的第二方面，其特征在于，在每次脈動時，于該封閉物(3)上的A與B的壓力足以基本上中止A的流動，以便對于擠壓方向形成成分A與B的節(jié)段料流。在這方面，A與B具有大致相同的表觀粘度。而且在這種方法中，該結(jié)合的料流在擠壓之后會凝固，并且最好A與B在該被制造的產(chǎn)品的最終固態(tài)形式具有不同的彈性系數(shù)。于此方面中，由該接合區(qū)至共擠壓模出口處的壓出通道，最好能較短，以便保持一不同的分段結(jié)構(gòu)。
現(xiàn)將參考附圖更詳細(xì)地說明本發(fā)明，在附圖中

圖1示出根據(jù)本發(fā)明的一圓形共擠壓模的特征部分。它代表在依據(jù)圖2a的模中用于并合的分段(包含沖塊及出口)。本圖代表一分段通過該圓形模的軸線(9)，但該模的散布部分被省略。本圖也代表在依據(jù)圖2b的模中用于并合的分段，但該軸線(9)必須視為置于該紙頁外部且在該圖下方。
圖2a與2b為根據(jù)本發(fā)明的用于管體共擠的圓形模的流程示意圖。在圖2a中，料流大致由外側(cè)朝內(nèi)側(cè)移動，而在圖2b中，大致朝相反方向移動。
圖3a與3b分別表示圖2a與2b的散布區(qū)的適用構(gòu)造。它們由用于成分A的散布通道所見。
圖4a、4b和4c示出該各成分并合區(qū)的不同修正例，該修正例相關(guān)于根據(jù)圖1的模裝置。
在圖1中，該三種成分A、B1、B2會被如該三個箭號所示地饋入該共擠壓模的特定部分中。此饋送操作由已知的主要饋料裝置(擠壓機(jī)或泵)來完成，這些饋料裝置未示于圖中。在該擠壓機(jī)或泵與所示的裝置之間，可設(shè)有已知的散布裝置，以確保該各成分能被均勻地散布于整個寬度上。通常A會穩(wěn)定地流動(但在某些狀況下也可被脈動地擠壓)，而B1與B2會被沖塊1等所形成的脈動擠壓，此將會使由該主要饋料裝置所產(chǎn)生的料流疊合。確保該沖塊的正確運作的止回閥2可例如由彈片制成。
在B1與B2進(jìn)入A的腔室的孔口3處，設(shè)有二彈片4，其為該A的腔壁4a的延伸或與其相連接。該彈片4也被設(shè)計成止回閥。當(dāng)在來自B1及/或B2的足夠壓力下時，它們甚至可形成A的閘閥，因此在該料流會合之后，A的料段將會與B1+B2(兩者也可為相同成分)的料段輪流交替。應(yīng)該注意，彈片4呈平面狀，而不是呈扁平的盤形環(huán)。
同樣地，緊鄰該止回閥2上游的B1與B2的腔室為環(huán)繞該整個模的圓形腔室，并且該二閥2也會形成扁平的盤形環(huán)，而可被裝設(shè)在如圖所示的系統(tǒng)中。
應(yīng)該考慮到，通常有一排沖塊用于B1和一排用于B2(取決于機(jī)械構(gòu)造)。由此必須保證，當(dāng)料流會合于孔口3時，在料流每一個中從一側(cè)到一側(cè)建立均勻的壓力。這是確定用于B1和B2的腔室的尺寸、在沖塊之間的距離、及在過程期間B1和B2的壓力的根據(jù)。
沿折頁封閉物4的長度，從該折頁到通道4b的相對壁的距離可能相對于折頁4的長度需要非常短，因為否則當(dāng)B1或B2的壓力處于最小而在A中的壓力較高時該折頁可能向相對壁過分彎曲。
在某些情況下，特別是在與本母案專利發(fā)明的第二方面有關(guān)的、其中脈動頻率一般不像在第一和第三方面那樣高的情況下，對于B成分的每一種有可能僅使用一個脈動的、狹窄的沖塊1，以便用于共擠壓的整個寬度，即使當(dāng)該寬度相當(dāng)大時也是如此，條件是對于在該沖塊與孔口3之間的、其中成分并合的有效散布而布置。如由前序已經(jīng)明白的那樣，B成分或各成分的擠壓不必總是以脈動發(fā)生。
如該圖中所示，該圓形模通常將會被用來將B1/A/B2的合成料流在離開出口8時基本上沿其軸向擠出。
該沖塊1可以由直接機(jī)械式、液壓式、氣動式或電磁式裝置等操作。液壓式操作一般最為方便。在該朝內(nèi)擠壓系統(tǒng)(圖2a)中，該沖塊可容易地從該模的外部接近，但在朝外擠壓系統(tǒng)(圖2b)中，一陣列的沖塊必須由該模中間的開孔來操作。此開孔也可供其它的管道或連接件使用，例如一供擠壓管內(nèi)部冷卻的管道。顯然設(shè)計使料流朝內(nèi)移動的模(圖2a)較適用于制造小至10mm或更小的相對較小直徑的管狀片或管體，而另一種設(shè)計(圖2b)，該產(chǎn)品需要相對較大的直徑，例如5m或更大時是較佳的。
當(dāng)要制造硬段與軟段輪流交替的管體時，圖2a所示的設(shè)計應(yīng)可使用。
該流程圖2a及2b表示在根據(jù)本發(fā)明的對圓形共擠適用的模中的連續(xù)的區(qū)部，而已經(jīng)提到的圖3a與3b則示出用于成分A的優(yōu)選對應(yīng)散布系統(tǒng)。其以一分支系統(tǒng)開始，已先被公開于US-A-2,820,249中，其在該專利中被用于涂覆共擠壓產(chǎn)品。
成分A由入口10送入該系統(tǒng)中，然后在通道11分支成二支流，繼而在通道12分成四個支流，又在通道13分成八個支流。(依該模的尺寸而定，當(dāng)然其也可形成更多或較少的支流數(shù)目，但都需為2的乘方)。于通道13的各支流由溝槽14等形成一“螺旋狀”散布系統(tǒng)，而通過該螺旋溝槽14的料流之間的流變計算，及該溝槽之間的溢流，將可形成一適當(dāng)?shù)钠胶?，該溢流會產(chǎn)生于間隔物15的窄隙處，而由線16所示之處開始。
一相同的分流系統(tǒng)也可方便地用于成分B1與B2，但當(dāng)其使用一圓形陣列的沖塊，如圖所示，且該沖塊充分地靠接在一起時，則不需要該成分的螺旋式散布，因該各支流由分岔所產(chǎn)生，而實際上多個支流皆可直接通至一沖塊。另外，如果B1與B2的粘度遠(yuǎn)低于A，則該二成分以較低程度的分支就已足夠了。
事實上，圖3a與3b所示的A的散布系統(tǒng)，可實施于一模中或由二碟片所組成而被旋合在一起的模件中。這些通道(溝槽)也可僅被形成于該二碟片之一中，或最好是各通道的一部分被形成于其一碟片上，而其余部分則設(shè)在另一碟片上，然后該二構(gòu)件再被接合在一起。
然而，如圖1中所示，用于每一B成分的一個沖塊在某些情況下已足夠，但在此沖塊與孔口3之間的有效散布則是必要的。
在圖4a、4b、4c中表示的修正例可視為圖1中表示的模的修正例。
當(dāng)在布置在會合之前大致彼此平行的A與B成分的料流時有結(jié)構(gòu)問題時，可擇用圖4a、4b與4c中所示的通道的不同排列。但是，各圖中所示的急彎的料流也可能會在不當(dāng)?shù)那闆r下造成有害的停滯。
權(quán)利要求
1.一種擠壓機(jī)，包括一共擠壓模，用于共擠壓一片狀或帶狀的A可擠壓材料流及一片狀或帶狀的B可擠壓材料流，該模包括一接合區(qū)，在其中B經(jīng)一孔口(3)、一出口(8)和通道(7)被擠壓在A上；接合的材料A和B從孔口(3)通過通道(7)流到出口(8)，其中該料流之間的分隔壁，緊在終結(jié)于孔口(3)之前形成一折頁封閉物(4)，其能由樞轉(zhuǎn)運動打開和關(guān)閉，并且適于按照A與B作用在其上的壓力之差調(diào)節(jié)其位置，及作為B向A流動的止回閥，其特征在于共擠壓模是用于管狀料流共擠的圓形模，其中封閉物(4)是環(huán)形的，使用于樞轉(zhuǎn)運動的鉸鏈至少形成為一個彈片，該彈片使其表面基本垂直于模的軸線。
2.如權(quán)利要求1所述的擠壓機(jī)，其特征在于模被構(gòu)造成，至少緊鄰孔口(3)的A和B在大致徑向方向上向外或向內(nèi)流動，并且在料流的接合之后，料流被定向到大致為軸向，并且從成品形成圓形出口(8)大致為軸向地排出。
3.如權(quán)利要求1或2所述的擠壓機(jī)，其特征在于整個封閉物為一環(huán)形彈片。
4.如權(quán)利要求1至3任一項所述的擠壓機(jī)，適于在A的兩個主表面上接合兩個料流B1和B2。
5.如以上權(quán)利要求任一項所述的擠壓機(jī)，其中擠壓模有一用于可擠壓材料的入口(10)和一基本為圓形的出口孔，該圓形出口孔能以不同的徑向距離與該模的軸線間隔開，且在該入口與出口之間設(shè)有可供該可擠壓材料流過的多條通道，其中有一單條進(jìn)口通道由該入口處至少分支一次，以形成各用于可擠壓材料的支流的至少兩條支流通道(11、12、13)，并且在螺旋狀分配系統(tǒng)通道(14)中連續(xù)；其特征在于該螺旋支流通道大致被設(shè)在一平面中或在一錐面上，并且其中該螺旋支流通道會逐漸接合在一起。
6.如權(quán)利要求5所述的擠壓機(jī)，其中，單條進(jìn)口通道(10)首先分支成兩條支流通道(11)。
7.如權(quán)利要求6所述的擠壓機(jī)，其中，每條首先分支的支流通道(11)分支成兩條支流通道(12)。
8.如權(quán)利要求7所述的擠壓機(jī)，其中，每條所述支流通道(12)分支成兩條支流通道(13)。
9.如權(quán)利要求5所述的擠壓機(jī)，其中，出口孔在徑向相對于進(jìn)口在內(nèi)側(cè)，并且支流通道向著出口孔向內(nèi)盤旋。
10.如權(quán)利要求5所述的擠壓機(jī)，其中，出口孔在徑向相對于進(jìn)口在外側(cè)，并且支流通道向著出口孔向外盤旋。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種可共擠壓二材料A與B的裝置，其中B經(jīng)由一孔口(3)被擠壓于A上，介于A與B料流間的分隔壁形成一折頁封閉物(4)，折頁封閉物(4)能由樞轉(zhuǎn)運動打開和關(guān)閉，并且適于按照作用在其上的壓力A與B之差調(diào)節(jié)其位置。模是圓形的，用于擠壓管狀料流，而折頁封閉物是環(huán)形的，并且至少其鉸鏈形成部分由一個彈片組成，該彈片使其表面基本垂直于模的軸線。管狀料流最好在基本與模軸線平行的方向上排出。
文檔編號B29C47/12GK1603090SQ20041009237
公開日2005年4月6日 申請日期2001年4月11日 優(yōu)先權(quán)日2000年4月13日
發(fā)明者奧利-本特·拉斯馬森 申請人:奧利-本特·拉斯馬森