带有用于共挤压的圆形模的挤压机.pdf

本发明公开了一种可共挤压二材料A与B的装置，其中B经由一孔口(3)被挤压于A上，介于A与B料流间的分隔壁形成一折页封闭物(4)，折页封闭物(4)能由枢转运动打开和关闭，并且适于按照作用在其上的压力A与B之差调节其位置。模是圆形的，用于挤压管状料流，而折页封闭物是环形的，并且至少其铰链形成部分由一个弹片组成，该弹片使其表面基本垂直于模的轴线。管状料流最好在基本与模轴线平行的方向上排出。

1.  一种挤压机，包括一共挤压模，用于共挤压一片状或带状的A可挤压材料流及一片状或带状的B可挤压材料流，该模包括一接合区，在其中B经一孔口(3)、一出口(8)和通道(7)被挤压在A上；接合的材料A和B从孔口(3)通过通道(7)流到出口(8)，其中该料流之间的分隔壁，紧在终结于孔口(3)之前形成一折页封闭物(4)，其能由枢转运动打开和关闭，并且适于按照A与B作用在其上的压力之差调节其位置，及作为B向A流动的止回阀，其特征在于：共挤压模是用于管状料流共挤的圆形模，其中封闭物(4)是环形的，使用于枢转运动的铰链至少形成为一个弹片，该弹片使其表面基本垂直于模的轴线。

2.  如权利要求1所述的挤压机，其特征在于：模被构造成，至少紧邻孔口(3)的A和B在大致径向方向上向外或向内流动，并且在料流的接合之后，料流被定向到大致为轴向，并且从成品形成圆形出口(8)大致为轴向地排出。

3.  如权利要求1或2所述的挤压机，其特征在于：整个封闭物为一环形弹片。

4.  如权利要求1至3任一项所述的挤压机，适于在A的两个主表面上接合两个料流B1和B2。

5.  如以上权利要求任一项所述的挤压机，其中挤压模有一用于可挤压材料的入口(10)和一基本为圆形的出口孔，该圆形出口孔能以不同的径向距离与该模的轴线间隔开，且在该入口与出口之间设有可供该可挤压材料流过的多条通道，其中有一单条进口通道由该入口处至少分支一次，以形成各用于可挤压材料的支流的至少两条支流通道(11、12、13)，并且在螺旋状分配系统通道(14)中连续；其特征在于：该螺旋支流通道大致被设在一平面中或在一锥面上，并且其中该螺旋支流通道会逐渐接合在一起。

6.  如权利要求5所述的挤压机，其中，单条进口通道(10)首先分支成两条支流通道(11)。

7.  如权利要求6所述的挤压机，其中，每条首先分支的支流通道(11)分支成两条支流通道(12)。

8.  如权利要求7所述的挤压机，其中，每条所述支流通道(12)分支成两条支流通道(13)。

9.  如权利要求5所述的挤压机，其中，出口孔在径向相对于进口在内侧，并且支流通道向着出口孔向内盘旋。

10.  如权利要求5所述的挤压机，其中，出口孔在径向相对于进口在外侧，并且支流通道向着出口孔向外盘旋。

带有用于共挤压的圆形模的挤压机
本发明涉及在权利要求1的前序部分中限定的一种挤压机。其可被应用于几乎所有可被共挤压的热塑性聚合物的挤压，并且对呈现明显不同流变性的聚合物的共挤特别有利。
由其分出本案的母案专利针对三种不同的目的而具有三种不同的方面。其一方面(“第一方面”)涉及用于将一种B材料的一个薄层或几个薄层覆盖在一种可挤压材料A的一面或两面上的共挤压的应用，该A材料在挤压期间具有较高的表观粘度，而B材料具有低得多的表观粘度。在这样的情况下，当使用传统技术时，其覆层通常会变得很不均匀，或甚至可能在一部分表面上没有，因为要使B料流均匀地散布在一薄层流中所需的能量，比使B料流均匀散布于一较厚的窄层流中所需的能量更高。
母案发明的另一方面(“第二方面”)涉及薄片或管体的共挤压，其中一成分的节段会与另一成分的节段轮流交替，该交替沿着挤压的方向形成。一重要例子可为一管体，其中有硬质节段与可挠节段轮流交替(其相对硬度被视为存在于该产品中)。
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)将该问题归结于如何避免或最小化在Cloeren的专利中被称作的“帘幕效应”，即显得像横向线图案的共挤膜的分布，在两个片状料流彼此接合的场合，如果这些料流具有不同的流变性，特别是如果它们也被近似等量地共挤，则形成这种图案。这四个专利利用一个或多个能被枢转且在料流彼此接合处结束的折页。最先提到的三个专利具有用于折页调节的装置，从而在它们汇合处的料流速度之比适于流变性质和成分的通过量。最后提到的专利利用一个或多个对于不同流变性和成分的通过量自动调节的、自由浮动的、枢转折页，即从而使压力在折页的两侧相同。本发明能被类似地应用，但与管状膜的挤压相联系。
本母案发明的不同目的基本上皆以类似的手段来实现，即通过提供一种新方法，而在一共挤压模(包括在该成品形成模上游处的一调配器)的一接合区中，来共挤压一可挤压材料A的片状或条状料流与一可挤压材料B的片状或条状料流，在该共挤压模中，B由一孔口(3)被挤压在A上，并且两种材料向模的出口(8)穿过一条通道(7)一起向前；其中，介于该料流间的分隔壁，紧邻其终结于该孔口(3)的前处，形成一折页封闭物(4)，其可作为B流向A的止回阀，且其特征在于：B穿过(3)的挤压呈脉动地进行。折页封闭物包括一个弹片，或者在其上游端处的、能够实现枢转的铰链至少是弹片。
在上述第一方面中，该脉动是振动似地产生，而将B均匀地散布在A上遍及该孔口(3)的长度，且当成分A与B的共同料流通过该共挤压模的末端时，沿着该料流方向因该脉动所产生的不规则性，至少有部分会被消除—此将更详细于后说明。
在本发明的第二方面中，该方法可使该折页封闭物(或一对封闭物，若该B材料是被共挤压于A的两面)形如阀门，其在当该B的每次挤压脉动期间，会至少大致中断A的流动。
母案专利的发明可被用来由一平直共挤压模共挤制一平片或条带，而当使用于一圆形模时则可能需要特别的准备措施。在该圆形模中，其各成分通常(但并非全部)会在接合处大致沿轴向流动，而在接合之前分开各成分的壁，将会大致呈圆筒状。这意味着该弹片将必须形成一筒状的圆环，而此形状通常不能弯曲太多，故该成分B将会变成不均匀地施加在成分A上，并且此问题在母案专利中通过使该封闭环的表面形成大致垂直于所述轴线来解决。这样一种方案对于圆形共挤压模是新颖的，并且本发明涉及这样的新颖挤压机。
根据本发明，一种新的挤压机包括一共挤压模，用于共挤压一片状或带状地可挤压材料流A及一片状或带状的可挤压材料流B，该模包括一接合区，在其中B经一孔口(3)被挤压在A上；还包括一出口(8)和通道(7)，被接合的材料A和B从孔口(3)通过通道(7)流到出口(8)，其中该料流之间的分隔壁，紧在终结于孔口(3)之前形成一折页封闭物(4)，其能通过枢转运动打开和关闭，并且适于按照A和B作用在它上面的压力之差调节其位置，及作为B向A流动的止回阀，其特征在于：该共挤压模为一用于管状料流共挤压的圆形模，其中的封闭物(4)呈环形，至少带有用于形成为弹片的枢转运动的铰链，使其表面基本垂直于该模的轴线。
于此例中，最好该二成分至少在紧邻它们接合处附近，呈径向地流动(其可相对于该圆形模的轴线朝外或朝内地流动)，而在该料流会合后，被导向成基本上轴向并由一形成成品的圆形出口孔呈基本轴向地流出。但是，本发明也可被使用于所谓的“周缘”模，其在该模中的材料会被径向地挤出一圆形出口孔隙，即在该模的筒状壁上的孔隙。于此用途中，该二料流可在并合后，呈基本上径向地通过全部行程，而到形成最终成品的出口孔。
作为前述圆形挤压的一优选实施例，描述和要求保护一种通过螺旋状料流的挤制方法(权利要求5)。
在本说明书中，折页或折页封闭物称作一个在例如在致动装置或来自流体施加在折页上的压力的影响下，沿一侧枢转或摇动并且能绕枢轴运动的元件。折页封闭物优选地基本上是平的，并且一般是一个弹片，可选择地在其下游端具有一个较厚或较硬的节段。弹片可以是钢的或其它适当材料的，并且甚至能由橡胶材料制成，条件是挤压温度低得足以允许这样做。在下游端处的可选择较厚或较硬节段用来使折页的位置稳定，并且如果选择橡胶材料用作柔性折页(铰链)则几乎可以是强制性的。
如前所述，为了不同的目的，这里可以实现该B料流的脉动。这通常在折页封闭物的上游通过一个或多个冲块或通过启闭阀件实现。要不然，这种脉动能通过经机械传动装置打开和/或关闭折页封闭物而实现。
在大部分情况下本发明的优点是，其可使用于不仅只有一B料流的情况，也可有二B料流(B1与B2)接合于A料流，且B1在A的一面，而B2在另一面上。该B1与B2可为相同或不同的成分。
如前所述，本母案发明的第一方面是有关一种共挤压方法，可用来将在挤压时具有较高表观粘度的材料A，覆以表观粘度低得多的材料B的薄层。
在本例中的问题、和解决方法在前序中描述。该解决方法是：在每次脉动期间，在该B料流(一个或多个)与A料流的压力之差足以使B均匀附着在A上遍及孔口(3)的长度；且该共同通道(7)的尺寸可产生一剪切力，足以在该共同通道(7)末端的出口(B)之前，使B1与B2的层厚度大致均匀。最好所述通道(7)的截面积朝向下游端(8)缩减。在该B料流(一个或多个)与A料流之间的每一脉动须有相当的压力差一换言之，所需的振动式脉动有赖于表观粘度的差。各B料流当与A料流会合时的速度，最好大部分但非全部为该A料流的速度乘以该A与B之间的表观粘度比(在实际状况下)的相同水准或更高。该“振动式”是指一短持续时间但高振动幅、即速度的脉动。
以此方式将可经济地方便使用甚至非常昂贵的共聚合物，来修正较便宜的粗糙聚合物的表面性质。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上并且呈现或表现出高到A的至少10倍、且最好至少为20倍的熔化流动指数。最好B1与B2一起占有该接合料流厚度的10％以下。
在这样的情况下，最好有每秒至少5个脉动。
术语“大致均匀地”是指该B是实质上连续地覆盖A的表面，但是更进一步B∶A的厚度比变化不大于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与B2，可具有一重要的润滑作用：能减少例如在聚合物组合和上述厚度中的背压。
以上基本上已经描述了本发明的第二方面，其特征在于，在每次脉动时，于该封闭物(3)上的A与B的压力足以基本上中止A的流动，以便对于挤压方向形成成分A与B的节段料流。在这方面，A与B具有大致相同的表观粘度。而且在这种方法中，该结合的料流在挤压之后会凝固，并且最好A与B在该被制造的产品的最终固态形式具有不同的弹性系数。于此方面中，由该接合区至共挤压模出口处的压出通道，最好能较短，以便保持一不同的分段结构。
现将参考附图更详细地说明本发明，在附图中：
图1示出根据本发明的一圆形共挤压模的特征部分。它代表在依据图2a的模中用于并合的分段(包含冲块及出口)。本图代表一分段通过该圆形模的轴线(9)，但该模的散布部分被省略。本图也代表在依据图2b的模中用于并合的分段，但该轴线(9)必须视为置于该纸页外部且在该图下方。
图2a与2b为根据本发明的用于管体共挤的圆形模的流程示意图。在图2a中，料流大致由外侧朝内侧移动，而在图2b中，大致朝相反方向移动。
图3a与3b分别表示图2a与2b的散布区的适用构造。它们由用于成分A的散布通道所见。
图4a、4b和4c示出该各成分并合区的不同修正例，该修正例相关于根据图1的模装置。
在图1中，该三种成分A、B1、B2会被如该三个箭号所示地馈入该共挤压模的特定部分中。此馈送操作由已知的主要馈料装置(挤压机或泵)来完成，这些馈料装置未示于图中。在该挤压机或泵与所示的装置之间，可设有已知的散布装置，以确保该各成分能被均匀地散布于整个宽度上。通常A会稳定地流动(但在某些状况下也可被脉动地挤压)，而B1与B2会被冲块1等所形成的脉动挤压，此将会使由该主要馈料装置所产生的料流叠合。确保该冲块的正确运作的止回阀2可例如由弹片制成。
在B1与B2进入A的腔室的孔口3处，设有二弹片4，其为该A的腔壁4a的延伸或与其相连接。该弹片4也被设计成止回阀。当在来自B1及/或B2的足够压力下时，它们甚至可形成A的闸阀，因此在该料流会合之后，A的料段将会与B1+B2(两者也可为相同成分)的料段轮流交替。应该注意，弹片4呈平面状，而不是呈扁平的盘形环。
同样地，紧邻该止回阀2上游的B1与B2的腔室为环绕该整个模的圆形腔室，并且该二阀2也会形成扁平的盘形环，而可被装设在如图所示的系统中。
应该考虑到，通常有一排冲块用于B1和一排用于B2(取决于机械构造)。由此必须保证，当料流会合于孔口3时，在料流每一个中从一侧到一侧建立均匀的压力。这是确定用于B1和B2的腔室的尺寸、在冲块之间的距离、及在过程期间B1和B2的压力的根据。
沿折页封闭物4的长度，从该折页到通道4b的相对壁的距离可能相对于折页4的长度需要非常短，因为否则当B1或B2的压力处于最小而在A中的压力较高时该折页可能向相对壁过分弯曲。
在某些情况下，特别是在与本母案专利发明的第二方面有关的、其中脉动频率一般不像在第一和第三方面那样高的情况下，对于B成分的每一种有可能仅使用一个脉动的、狭窄的冲块1，以便用于共挤压的整个宽度，即使当该宽度相当大时也是如此，条件是对于在该冲块与孔口3之间的、其中成分并合的有效散布而布置。如由前序已经明白的那样，B成分或各成分的挤压不必总是以脉动发生。
如该图中所示，该圆形模通常将会被用来将B1/A/B2的合成料流在离开出口8时基本上沿其轴向挤出。
该冲块1可以由直接机械式、液压式、气动式或电磁式装置等操作。液压式操作一般最为方便。在该朝内挤压系统(图2a)中，该冲块可容易地从该模的外部接近，但在朝外挤压系统(图2b)中，一阵列的冲块必须由该模中间的开孔来操作。此开孔也可供其它的管道或连接件使用，例如一供挤压管内部冷却的管道。显然设计使料流朝内移动的模(图2a)较适用于制造小至10mm或更小的相对较小直径的管状片或管体，而另一种设计(图2b)，该产品需要相对较大的直径，例如5m或更大时是较佳的。
当要制造硬段与软段轮流交替的管体时，图2a所示的设计应可使用。
该流程图2a及2b表示在根据本发明的对圆形共挤适用的模中的连续的区部，而已经提到的图3a与3b则示出用于成分A的优选对应散布系统。其以一分支系统开始，已先被公开于US-A-2,820,249中，其在该专利中被用于涂覆共挤压产品。
成分A由入口10送入该系统中，然后在通道11分支成二支流，继而在通道12分成四个支流，又在通道13分成八个支流。(依该模的尺寸而定，当然其也可形成更多或较少的支流数目，但都需为2的乘方)。于通道13的各支流由沟槽14等形成一“螺旋状”散布系统，而通过该螺旋沟槽14的料流之间的流变计算，及该沟槽之间的溢流，将可形成一适当的平衡，该溢流会产生于间隔物15的窄隙处，而由线16所示之处开始。
一相同的分流系统也可方便地用于成分B1与B2，但当其使用一圆形阵列的冲块，如图所示，且该冲块充分地靠接在一起时，则不需要该成分的螺旋式散布，因该各支流由分岔所产生，而实际上多个支流皆可直接通至一冲块。另外，如果B1与B2的粘度远低于A，则该二成分以较低程度的分支就已足够了。
事实上，图3a与3b所示的A的散布系统，可实施于一模中或由二碟片所组成而被旋合在一起的模件中。这些通道(沟槽)也可仅被形成于该二碟片之一中，或最好是各通道的一部分被形成于其一碟片上，而其余部分则设在另一碟片上，然后该二构件再被接合在一起。
然而，如图1中所示，用于每一B成分的一个冲块在某些情况下已足够，但在此冲块与孔口3之间的有效散布则是必要的。
在图4a、4b、4c中表示的修正例可视为图1中表示的模的修正例。
当在布置在会合之前大致彼此平行的A与B成分的料流时有结构问题时，可择用图4a、4b与4c中所示的通道的不同排列。但是，各图中所示的急弯的料流也可能会在不当的情况下造成有害的停滞。