用于挤制一管状薄层的方法与装置 本发明涉及用于挤出一管状的聚合材料薄层的方法与装置，其中利用周边均等的在一平面内或锥状延伸的螺旋沟槽中的材料，该螺旋沟槽形成于一个或多个平的或圆锥状的模具配件表面中，并将材料的流动向外引导。本发明的目标在于能够充分地利用螺旋沟槽特定的配置所提供的特别的可能性。
与用于挤压成形(特别是针对共同挤压成形)的方法与装置有关地专利文献包括：英国专利GB-A-1.384.979(Farrell)、欧洲专利EP-A-0.626.247(Smith)、WO-A-00/07801(Neubauer)以及WO-A-98/002834(Planeta等人)。
附图中的图1基于上述参考文献。此图显示了环形的挤压成形(单一挤压成形或是共同的挤压成形)，其可使用使周边材料流动均等的在一平面内或锥状延伸的沟槽，其具有多个超过更为常见的系统的优点，其中周边的均等由圆筒状延伸的沟槽(亦即，形成于一个或多个圆筒状模具配件表面中的沟槽)而建立。
因此，当将聚合材料向外挤压成形时，在此同时通过沟槽可使周边均等，而模具中的空间可充分地利用。这意味着模具可非常地紧凑，其重要性不仅是节省钢料并可容易地组合与拆卸，同时可快速并安全地达到均匀的温度。再者，对于清洁作业而言又一个大的优点，即，大部分通道形成于夹紧在一起的模具配件间并在简单的拆卸之后易于接近。
通过螺旋沟槽以及介于沟槽间的溢流所用的空间来完成周边的分配(原始沟槽形成于圆筒状的表面中)约在30年前即已首先发表说明。在该分配系统中每一螺旋沟槽的横截面以及相邻沟槽间的空间的横截面容许溢流，因此逐渐地越来越少的材料流经每一沟槽，而越来越多越过相邻的沟槽，同时沟槽的深度逐渐地达到零。
已经提出一种单一的螺旋沟槽(环绕着环形模具而延伸几圈)，其可达到完美的周边分配，所提供的沟槽的设计与介于中间的供溢流所用的空间精确地适应于熔态聚合材料在主要的状况下的流变学特性。然而，这是原理，实际上，聚合物流动首先必需以一种或另一种方式分成数个分流，每一分流前进入一螺旋沟槽中，并提供有在不同的沟槽间用于溢流的空间。分流与沟槽的数目越多，则每一沟槽的螺旋部分越短，但在任何的状况下沟槽与用于溢流的空间的设计本质上取决于熔态的聚合材料的流变学特性。
如同在前述文献中所说明的大部分技术那样，尽管本发明的两个方面同时适用于单一挤压成形，但本发明主要涉及共同挤压成形。本发明第一方面涉及用表面层将一中间薄层覆盖，该表面层与中间薄层相比具有相当高的熔体流动指数(因而熔体的粘度相当低)。此项特性对于共同挤压成形而言非常地重要，但以下将说明，现有技术型式的模具并不适用于该应用中。
本发明第二方面在于一种对发明者来说的全新的概念，亦即，将热塑性塑料聚合物薄层经由位于模具周边的排出孔挤出，一种系统对该薄层的生产提供了令人注意的新的可能性。从一环形模具周边的挤压成形用于制造食品构造物，而在上述WO 00/07801(Neubauer)中，通过利用一个在模型空腔截面内部(例如，介于移动的波状带间)的模具板制造一管状物。然而，其并非用于制造吹制的管状薄层。
本发明第三方面涉及在螺旋沟槽间对于溢流的实际上的调整。采用现今所熟知的技术，大且昂贵的模具配件必需更换而使一个相同的模具适用于具有相当不同的流变学特性的不同的聚合物上，或可交替地使用昂贵的反馈系统以补偿螺旋沟槽均等的不足的功能。该反馈系统在薄层周边上施以不同的冷却空气量(所述薄层周边为吹制的)，或者，在模具的排出配件的不同周向位置处设定不同的温度，这都可由成列的自动的厚度读数而加以自动化地控制。
与该昂贵的现有系统相比，本发明第三方面的目标在于提出一相对廉价的解决方案，利用形成于平的或圆锥状的表面中的螺旋沟槽的几何布置，用以嵌入装置以容许相对简单地调整溢流，这在下文中将加以解释。
现在回到本发明第一方面的目标，亦即，制造一薄层，其具有表面层，该表面层有相当高的熔体流动指数，一相当重要的实例是在高分子量高密度的聚乙烯(HMWHDPE)(根据ASTM D1238条件E，其熔体流动指数(m.f.i.)约为0.1或更低)的双侧边上用线性低密度聚乙烯(LLDPE)或是另一乙烯共聚合物(熔体流动指数为0.5-1或是更高)加以涂覆。HMWHDPE特别是在定向时提供薄层强度，同时表面层提供改良的粘合特性和/或改良的光泽和/或增加摩擦系数。表面薄层实际上由共聚合物(具有较高的熔体流动指数)构成，这是因为，具有较高的熔体流动指数的共聚合物能更加容易在市场上购得，可以达到较高的光泽并使熔接更为简易。
利用具有较高的熔体流动指数的共聚合物的表面层而将HMWHDPE进行管状共同挤压成形，这大致通过使用环形的共同挤压成形的模具而制成，其中周边的均等通过一种螺旋沟槽系统(以溢流的方式)而建立，该螺旋沟槽以一几何布置方式沿着一圆筒状的表面而延伸。然而，现有技术的模具使用螺旋沟槽的平的或圆锥状的布置(之前所述具有几种优点)，例如，对于带有乙烯共聚合物(熔体流动指数为0.5或更高)(参考ASTM D1238条件E)的HMWHDPE(熔体流动指数为0.1或更低)的共同挤压成形而言这非常不适合。对于与带有共聚合物的HMWHDPE具有相似的高熔体粘度的聚丙烯的共同挤压成形而言也是如此，实际上这适用于在该聚丙烯薄层上的表面层。
这些已知的共同挤压成形模具由圆盘状或壳状(”碗状”)的元件所组成，其相互套迭在一”碗”或壳(由几个配件以螺钉固定在一起而组成)中，两种或多种相结合的成分在此”碗”的圆筒状或圆锥状的内表面与相互套迭的元件的向外表面之间流动(见图1)。材料的结合连续地(相继地)发生。一表面成分首先与将成为其相邻部分的成分结合，接着，两种成分沿着一相互套迭的元件的向外的表面在其与共同挤压成形的第三成分会合之前一同前进一段相对长的距离。假若在最终的薄层中需要3种以上的成分时，这些步骤为重复的，在结合发生的位置间总是具有一段相对长的距离。这是由于构造的缘故所需要的。假若挤制成3种或更多种成分并且这些成分中至少2种成分有非常不同的熔体粘度，在HMWHDPE的实例中，这意味着超过5-10公分或是一段更长的通道贯穿模具，与通道的一表面接触的成分的粘度与接触该通道的相对的表面的成分的粘度大大不同。这种结合产生了受到扰乱的层分布，例如可以示为横向的条纹。
本发明所属的技术领域已在先前加以说明，它是通过利用周边均等的形成于一个或多个平的或圆锥状的模具配件表面中并在平面内或锥状延伸的螺旋沟槽来挤出一管状的聚合物薄层的方法与装置。更明确地说，本发明涉及方法以及挤压成形的模具，用于通过挤压至少一种热塑性塑料聚合材料A而形成一管状薄层，所用的环形的挤制模具具有至少一个用于材料A的入口以及一排放通道，其末端为一环形的排放孔，每一入口比排放孔更加接近环形模具的轴线，而处在熔化状态下的材料A向外地流向排放孔，并且在该过程中材料A流动的成形是通过具有平的或圆锥形的表面的模具配件的布置而建立的，这些模具配件夹紧在一起，从而所述表面配置有沟槽以构成通道，以使排放孔周边上的的流动均等，在每一入口与排放孔间的流动被分成多个大致为螺旋形式的分流，至少经过每一通道的一部分并具有一空间以用于所述部分间的溢流。
就本方法而言，本发明第一方面限定在至少一种热塑性塑料聚合材料A与至少两种热塑性塑料聚合材料B及C(其熔体流动指数至少为材料A的两倍)(以下将对其测试状况加以说明)的共同挤压成形，材料B施加在材料A的一侧边而材料C施加在另一侧边。因此至少材料A的共同挤压成形依循上述方法，而共同挤压成形的特征在于材料A与B结合的位置与材料A和材料C结合的位置相同或是紧邻其附近，材料A在与材料B及C结合之前至少紧接着向外流动，同时材料B及C在结合之前紧接着彼此相向地流动。
用于完成该过程的共同挤压成形模具具有类似的特性，但其用途当然不会限定在流变特性间具有特定关系的成分的共同挤压成形。
聚合材料B及C的周边均等通常(但非必需)以与使材料A的周边均等的方式相同的方式完成。然而该表面成分的良好的均等性并非总是必需的，因为每一成分占有小于构造物的15％或是更小于10％的体积，并因而简化且较无效率，周边均等化的所熟知的装置也可施用。
熔体流动指数可参考ASTM标准D1238-90b。假若每一种聚合材料的完整的熔化范围低于140℃时，应使用条件E(亦即，温度为190℃，负载为2.16公斤)。假若任一种聚合材料的熔化范围的最高界限是从140℃至小于180℃时，应使用条件L(亦即，温度为230℃以及负载为2.16公斤)。假若任一种聚合材料的熔化范围的最高界限是从180℃至235℃时，应使用条件W(亦即，温度为285℃以及负载为2.16公斤)。实际上不认为任一种聚合材料的较高的界限会超过235℃。
本发明第一方面对于至少一中间层的共同挤压成形而言特别地有用，该中间层由以聚乙烯为基底的材料组成，根据上述条件E，其熔体流动指数为1或是更低，如上所述，该中间层由至少50％的共同挤制薄层以及具有较高熔体流动指数的表面层所构成。
本发明第一方面对于至少一中间层的共同挤压成形而言也特别地有用，该中间层由以聚丙烯为基底的材料组成，根据上述条件L，其熔体流动指数为0.6或是更低，如上所述，该中间层由至少50％的共同挤制薄层以及具有较高熔体流动指数的表面层所构成。
分流或通道必需大致为螺旋形式的状况不会将本发明限定为规则的螺旋形式，例如，该形式为二维或是三维曲线的形式，该曲线由一点限定，该点在固定的角速度下环绕着位于一平面中的另一点或环绕着位于空间中的一轴而移动，同时以固定的线性速度移动并且(假若在3维的状况时)其在该轴上的突出部分同时不断地移动。尽管这种特别规则的形式通常非常地适用于通道的构形，但其并非是较佳的均等性所必需的。因此，如一实例，假若具有很多分流(例如，16或更多)，则每一分流的”大致螺旋状”的部分在一小角度下可非常地短并因而可为一线性形状，该角度是与所述短的线性部分交叉的圆的切线所成的角度，并通过一个点环绕着模具轴线转动而构成。可适用于通道的构形的不规则但大致为螺旋形式的另一实例为一错开的形式，其中大致为螺旋状分流的第一部份跟着一个通道，该通道是环绕着模具轴线的环形，接着在该分流与相邻的分流会合之前通道弯曲而使所提及的第一分流突出进入一”轨道”而进一步地与模具轴线分开。通道的第二部分持续为环形的，之后再次在该两分流互相会合之前，通道向外弯曲至一第三”轨道”，诸如此类。之后将加以解释，这种错开的形式是有利的，例如，与特别的装置结合而用以调整溢流。
本发明第一方面并不限定在三种聚合材料的共同挤压成形。其可进一步地具有如权利要求17及18中所说明的成分，因此共同挤压成形的模具可具有超过3组通道，如权利要求52及53所述。
分流可以大致以平面的方式延伸(此方式可应用在本发明的所有的三个方面中)，或者，分流可沿着一环形圆锥状的表面以一几何形状的布置而延伸。由于构造的缘故，最好为一正圆锥状表面，亦即，其母线(genetrix)为一直线但也可为曲线，例如，如同一抛物线(其轴线与模具轴线平行但与该轴线分开)。在任一状况中，圆锥状表面的相切的平面最好与模具轴线构成一至少为20度的角度，更优选是45度，至少能覆盖该表面的大部分的下游部分。在正圆锥状表面的状况中，该角度为介于所述平直的母线与该轴线之间的角度。
如上所述，材料A的流动在周边均等之前分成几个分流。应注意的是，在本发明第一方面的共同挤压成形的例子中，符号A指具有较低熔体流动指数的聚合材料，而在本发明第二与第三方面的共同挤压成形的例子中，权利要求仅涉及一种成分(尽管其并非限制于单一挤压成形而是同时包含共同挤压成形)且该成分即称作A。以下说明涉及本发明的所有的三个方面。
最好通过美国专利第4,403,934号(Rasmussen等人)中的系统来分成分流，它被视为迷宫式分隔，但在迷宫式分隔之前可通过其它的系统完成一些分隔。通过图3及9可容易地了解到迷宫式分隔，图9代表一环形部分经由三个平坦的圆盘形模具配件而展开。迷宫式分隔是指一主流分支成二个大致为环形、拱状、等长并且相互对称的第一分支流，其基本上占相对应的圆圈周边的50％，之后每一第一分支流以相似的方式分支成二个大致为环形拱状的第二支流，该总共4个第二支流也基本上占相对应的圆圈周边的50％。以相同方式持续分隔而构成8或16或32甚至或是64个分流。可对环形布置作一些小的修改，例如，四个第二支流可构成一个八边形的四个侧边，八个第三支流可构成一个16边的规则的多边形八个侧边等等。
迷宫式分隔首先在美国专利第2,820,249号(Colombo)中加以说明，它涉及圆筒状对象的挤压成形涂覆。于上述美国专利第4,403,934号(Rasmussen等人)中可发现用于吹制薄层的挤压成形的迷宫式分隔的第一说明，并涉及随后通过螺旋状通道而将溢流均等化。
用于迷宫式分隔的通道的至少一部分可与通道一体成形，以用于通过在一对接触表面的至少一表面中的沟槽而在该第一模具配件的平的或圆锥状的表面间的大致螺旋状流动。
图3示出了这一点。交替地或是附加地，至少在该迷宫式分隔的开始阶段通过使用具有平的或圆锥状的表面的第二模具配件而建立，第二模具配件与第一模具配件夹紧在一起，用于迷宫式分隔的该开始阶段的通道的布置可部分地通过在该第二模具配件间或一第二配件与一第一配件间的接触表面中的沟槽而建立并部分地通过经由该第二和/或第一配件的互连通道而建立。可见图7、8及9。
在任一状况中，最好形成一个环绕着模具的轴线的相对较宽的连续空腔。这对于用于电气连接装置的内部冷却空气的有效应用而言是有用的。
上述两种类型的迷宫式分隔的选择或二者的折衷主要取决于模具直径以及环绕该模具轴线的连续空腔的较佳尺寸。
当本发明三个方面点中的任一方面用于共同挤压成形时，共同挤压的聚合材料中的一种聚合材料在挤压另一种共同挤制材料所需的温度下易受热量降低的影响，优选或是必需在构成用于二种聚合材料的通道系统的模具配件之间提供热绝缘。其中一实例是在具有乙烯/醋酸乙烯的共聚合物、根据上述ASTM测试熔体流动指数小于1的HMWHDPE的双侧边上涂覆。可方便地利用如图2a及3中所示的共同挤压成形的模具而完成这一操作，但因为HMWHDPE之便利的快速挤制需要约为200℃或是更高的挤制温度，并且假若温度约超过180℃时共聚合物在通过模具时有降解的倾向，因此在这两种聚合材料之间的模具内需制成一合适的热量绝缘。于是参考图2a，圆盘状的模具配件7a应分成两个半个的圆盘状配件并在其间施以热量绝缘，而同样地，圆盘状的模具配件7b应分成两个半个的圆盘状配件并使其彼此热量绝缘。热量绝缘最好通过空气容积而建立，亦即，一个或二个构成7a或7b的半个配件配有肋材、凹口、把手或相似的构件，对其精确地施以机械加工，从而使配件可牢固地并确实地夹紧在一起。在与一聚合物流动相邻的边界处必须具有一有效的密封部分，用以避免材料在两个半个的配件之间泄漏而毁坏热量绝缘部分。例如，此密封部分可为一特氟隆或青铜环件。当在半个配件之间的热量传输减至最小时，中间成分A的流动从其入口到达其与其它成分结合的位置实际上维持其温度。
当模具配件7a及7b为图5中所示的圆锥状时，可布置相似的热量绝缘部分。当完成本发明的第一方面时，排放通道可将所结合的B、A及C的共同的流动进一步地向引导外并接着使其转向轴向，或者，共同通道可在没有进一步向外的通道的情况下紧接着将共同流动沿大致为轴向的方向引导，因此，当其在排放孔会合时所结合的材料大致沿轴向流动。在图2a、2b及6中示出了上述第一种可能性，而图12示出了最后一种可能性。
第三可能性在于，排放通道将B、A及C的共同的流动引导到垂直于模具周围表面，如图4a、4b、6及7中所示，但该可能性将在本发明第三方面中作更详尽地说明。
图12中所示的具体实施例中(其属于本发明第一方面)，进一步的特征在于，用于一表面成分的周边均等化的螺旋沟槽形成于一圆柱状模具配件表面中。其也可位于互相面对的两个圆柱状表面中，或者，这些表面可为圆锥状但较接近于圆筒状，例如，其母线与该轴线所成的角度不超过30度。这样，实际上可能使共同的排放通道在开始位置成圆筒状，因而将其长度与在材料从结合时至排放孔的压力降减至最低。该压力降对于表面成分的周边均等性具有重要性，当其熔体粘度显著地低于中间成分的粘度时，低的压力降为较佳的。
图4a、4b及5中示出本发明第二方面，其特征在于，排放通道垂直于模具周边表面而引导熔融材料，排放孔位于该处，而管状薄层离开排放孔并与模具轴线至少成20度的角度，在管状薄层内部施以一个调整的过压，以形成所期望的管的直径，同时将其拉下并加以凝固。因而，放弃了用一类似的模具配件制成一管子，在离开该配件时立即地将其输送至一运送模型(如WO 00/07801，Neubauer)的内部。根据本发明第三方面，当管状薄层在正常挤制下时，通过维持在过压下的内部空气可将自其周边离开模具的管状薄层直接吹制，由对直径的自动记录作反馈控制，同时通过传统的装置(传动辊、可压扁的框架等等)将薄层的厚度向下移并在轴向上移开。然而，处在熔化状态下的管状薄层最好是离开模具周边表面，应与一个与模具共心的环会合并加以固定，因此减小介于模具轴线与薄层移动方向之间的角度并在该环与薄层间建立摩擦力以助于薄层的分子定向，同时在该环上拉动该薄层。此特性能够比传统的吹制薄层的挤压成形所能达成的纵向更高的纵向定向，而当聚合材料包含高含量的高分子重量材料，例如，包含至少25％的HMWHDPE(其熔体流动指数为0.1或较低(上述ASTM测试，条件E)或至少25％的聚丙烯(其熔体流动指数为0.6或较低(上述ASTM测试，条件L时，该特征特别地有用。
例如，当薄层用于制造交叉层合物时，与挤压成形相关的较高程度的纵向定向(”熔体定向”)是重要的。为此，管状薄层可以以螺旋的方式在以广为熟知的方式层合之前加以切割，并可进一步地在不同处理阶段加以定向，这是广为熟知的，可见欧洲专利EP 0624126(Rasmussen)。
本发明第二方面同时适用于单一挤压成形与共同挤压成形。除了由于环件的布置而改良了熔体定向的优点外，本发明第二方面的优点在于从周边均等的终止位置至排放孔的通道在从不同聚合材料结合的位置至排放孔的共同挤压成形的状况下可减至最小。
上述环件最好至少在与薄层接触的表面的一部分上是圆的，并优选安装在紧邻排放孔的位置。无论是通过安装热量绝缘材料还是通过穿过环绕模具中心的中空空间的支承装置，优选与热模具配件达到热量绝缘。
优选对环件加以冷却，以避免管状薄层粘得太牢，但如果是特别厚的薄层时，此过程并非总是必要的。冷却作用可通过适合温度的循环的水或油来完成。假若环件表面的温度低于其接触的聚合材料的熔化温度范围的下限时，薄层的薄的部分会凝固并因而可避免或降低粘附的倾向。此凝固通常为暂时的，因此当薄层已离开环件时薄层的薄的部分再次熔化。本领域技术人员可决定如何调整最佳的冷却状况(或是假若一直需要冷却)用以获得可选的定向量而不致因为薄层粘附在环件上造成生产停止的风险。冷却媒介物的循环优选通过引导媒介物经由适当数目的管路进出而实现，该管路通过环绕着模具轴线的中空腔室。
通过将这一环件接近模具，可便利地完成共同挤压成形而不致使聚合材料在模具内侧结合，但当其在环件上接合时使其熔接在一起。
当制造非常薄的薄层或在室温下具有一个由非常高摩擦系数的表面的薄层时，环件的冷却并不足以避免太多的粘附或太高的摩擦力，该现象与薄层强度有关，同时，薄层通过环件外侧。此时，环件可设计成适于将薄层支撑在”空气枕”上，亦即，将加压空气从环件中的内部空间经过以一个或更多环绕着环件一部分的环形行列的紧密间隔的细微孔而吹在薄层上，该细微孔直接地与薄层相邻。该环件的构造的细节用于将薄层支撑在空气上，这对于熟知”空气枕”技术的人士而言并不是问题。此空气优选为冷却空气，因此其也作为用于内部冷却的一种有效的媒介物。
环件必需适于在该空气与成环状行列的细微孔接触之前能够有效地达到压缩空气的流动的周边均等化。最好从压缩机与冷冻机引导该空气，经由一个(优选为多个)穿过环绕着模具的轴线的中空腔室的管路，并且经过至少一根其它的与薄层气泡内部连接的管路而离开模具。(环绕着模具轴线的空腔必然与外在环境隔离，因此在气泡内部可维持一过压)。在空气出口处设置一阀，用以控制气泡中的压力。
发明者的观点在于，针对环形排放孔的位置而选择模具周边，并与所述的与该模具共心的环件结合，将薄层翻转到该模具上，其本身即具有创造性而与通过使用具有溢流的螺旋沟槽以及针对上述沟槽的特别布置方式而达到的周边均等性无关。与通常管状薄层穿过所述环件的特性无关的是，本发明第二方面的一具体实施例的特征在于，排放孔的至少一侧由一唇状构件限定，其具有足够的挠性以容许调整该孔的间隙并提供用于作此调整的装置。
可以立即地了解的是，当排放通道在排放孔附近直到排放孔处是平的时，该调整为可行的并切实际的，这是由于此时环形的模具可与平坦模具相比，而在平坦模具中来自排放孔的溢流几乎总是以同样的方式进行调整。然而，即使在通道与排放孔会合之前的位置处在排放通道中也可允许一些圆锥度。可允许的圆锥度的大小取决于详细构造，但可由本领域技术人员加以决定。然而，无论如何，一圆锥状的通道可在其与排放孔会合之前加以调平。
本发明第三方面的特征在于，分流之间的所述溢流可通过在该模具配件之间的可更换的嵌入物进行调整或通过与沟槽相对的可调整位置的装置配件加以调整。这些特征适用于单一挤压成形也适用于共同挤压成形，例如，其可用作图1中所示的已知型式的共同挤压模具的附加功能。如图2a、2b、4a、4b、5及7中所示，并在图2a的说明中进行了进一步的解释，可更换的嵌入物可为一嵌入填隙片(8a)，通过该填隙片可调整两个形成通道的模具配件之间的距离，其形状可防止通道配件之间的溢流，必需防止该溢流并在需要时容许溢流。当流动的型态如图3所示(与图2a相对应)时，需要溢流的区域的上游界限优选是为锯齿状或相交错的，如虚线(16)以及相连的虚线圆部分(16a)所示，除此以外有溢流区域，在该处流动为静止的。因此，利用该型态的沟槽，嵌入的填隙片(8a)的边界优选具有该锯齿状或交错的形式。
前面已提到，介于具有溢流的部件间的通道形式可为交错的形式，其中大致为螺旋状的分流的第一部分跟随着环绕模具轴线的环形通道，因而恰好在此分流与相邻的分流会合之前该通道弯曲而使上述第一个分流突出进入一”轨道”并进一步地与模具轴线分开。这是大致螺旋状流动的适合的型态，以避免”无效的”区域并同时尽可能使模具配件得到最充分的利用。在此状况中，嵌入的填隙片的下游边界可为环形的。
然而，在所述交错的螺旋沟槽的最佳形式中，其逐渐地从”轨道”至”轨道”地进行变换，从其间具有大致径向的连接装置的环状形式变换成连续的螺旋状形式，亦即，在一个或一些”轨道”中该形式为环形的，接着其变成规则的螺旋状，其相对于圆而从”轨道”至”轨道”具有越来越大的倾斜，并且大致径向的连接装置的长度越来越短。
或者，可更换的嵌入物可为一空腔填注式的嵌入物。在不具有嵌入物的实施例中提供一用于溢流的空间，此空间部分地由可更换的嵌入物加以填充。该嵌入物(8b)在图2a、2b、4a、4b及5中示出。
可以不使用可更换的嵌入物，而是使分流之间的溢流可如所述那样通过一个与沟槽相对的可调整位置的装置配件而加以控制。连续地调整是较佳的。该装置可包含一可挠曲的、平坦的大致为环件形式的柔性薄片，其向内与向外的边界处固定在一坚硬的模具配件上而构成通道系统的一部分，或者，其可包含一坚硬平坦的大致为环件形式的板，其向内与向外的边界铰接贯穿一可挠曲的、大致为环件形式的柔性薄片而铰接在该坚硬的模具配件上，在每一状况下，其具有位于与流动相对的平坦的大致为环件形式的薄片或板的一侧上的环状排列的调整组件。该柔性片优选为金属薄片，其可与该坚硬的模具配件一体成形。
就图10及11作进一步地解释。在该图中所示的装置中利用了用于调整的可转动的塞子，当然，可利用其它的装置(诸如螺钉或楔件)而取代上述塞子。
现在参照附图对本发明作进一步的详细说明。
图1是现有技术。其中显示出用于5种成分的共同挤压成形模具的一轴向视图，并基于WO 98/00283。
图2a需结合图3一同加以研究，其中显示了在图3中以c-d所标示的轴向部分。其代表本发明的一具体实施例，其中每一螺旋状分配通道系统用于3种成分(其在模具中结合)，并与前述迷宫式分隔系统一体成形，并且其中该系统的通道由夹在一起的圆盘中的沟槽构成。该图进一步地显示了将共同流动转向的排放通道，因此，挤压成形的方向在出口处变成轴向，并显示了用于调整螺旋沟槽间的溢流的二种不同的嵌入物。
图2b(与图2a类似)显示了对于图2a中所示的模具所作的小的修改。
图3显示了与图2a、2b、4a、4b及6中的轴线(1)垂直的三个部分(以a-b标示)。图3表示了用于迷宫式分隔的沟槽，其与用于均等化的螺旋沟槽一体成形。图3所示的部分不会延伸超越螺旋分配系统的外界限(16c)。
图4a(其与图2a相似)代表本发明的一具体实施例，其与图2a中所示的贯穿模具的通道的末端部分不同，其大致沿着一与轴线(1)垂直的平面而开始并终止于模具的周边。该图还示出了翻倒的挤制的薄层，一冷却的环件紧接在其从模具中退出之后，并显示了一可挠曲并可调整的排放孔的唇状构件。
图4b本质上与图4a相似，但其显示了3种成分的共同流动的布置的改变。
图5大致与图4a相似，所不同的是在图5中通道构成为圆锥表面而不是平面表面。
图6与图2a相似但显示了5种成份的共同挤压成形。
图7必需结合图8及9加以研究，其为图8中以e-f所标示的轴向部分。其大致与图4a相似，所不同的是迷宫式分隔系统的构造。在图7中，该分隔系统在附加的圆盘表面中所构成的沟槽中开始，其夹紧在圆盘上，该圆盘带有沟槽，以用于迷宫式分隔以及螺旋沟槽的最后的步骤。
图8代表图7中以e-f标示的轴向部分，并且除了入口部分外其同时代表g-h及i-j部分。其显示了用于迷宫式分隔的最后的步骤并且与沟槽的螺旋部分一体成形。
图9为通过环绕着模具轴线(1)转动图7中每一线k-l所构成的环形部分的展开图。其显示了迷宫式分隔的前两个步骤。
图10及11为详细截面图(其与图2b相似但加以放大)，其显示了用于在螺旋沟槽之间溢流的定位调整的装置，以代替图2b所示的用于成分A的可更换的插入件。
图11是通过绕模具轴线(1)转动图10中的线m-n而形成的环形部分的展开图。
图12也是轴向视图，为简单起见，仅限于通道的最后部分，其示出了图2a的模具的改进，其显示了在一柱形表面中形成的用于一种表面成分的螺旋沟槽，用于另一种表面成分的螺旋沟槽形成于一平表面中，用于中间成分的螺旋沟槽形成于一锥形表面中，共同的出口通道沿轴向从内孔到出口孔。
图1中所示的现有技术的模具具有一轴线(1)并包括夹在一起的圆盘以及壳状或碗状配件。因此(2a)及(2b)一起构成一外壳或”碗状配件”，(3a)至(3i)为装配在该”碗状配件”中的圆盘。将5种成分供给至模具中，用以共同挤压成形，图中显示具有二入口。除了入口通道外，所有用于该5种成分以及该成分中的2种或更多种成分的共同流动的通道通过圆盘或壳状(”碗状”)配件间的空间所构成，因此每一成分在周边上是均等的，这种均等化由螺旋沟槽(4a)至(4e)所建立，该螺旋沟槽大致沿着与轴线(1)垂直的平面延伸并且在此为横截面视图。该沟槽形成于一对相邻圆盘中的一圆盘的表面中，或是形成于”碗状配件”与相邻圆盘之间。(或者，在互相面对的二表面中可具有沟槽，此亦适用于本发明)。
该图显示了对于每一种直接从入口进料的成分而言仅有一螺旋沟槽用于该成分，但是通常有几个大致平行的沟槽用于每一成分，在用于该成分的该沟槽与入口之间具有一种或另一种分配通道系统。这都是现有技术。
如图中所示，在每一沟槽的不同的配件之间(该配件在轴向视图中看时为相邻的)有一溢流，或者，当每一成分具有几个沟槽(也是现有技术)时，在不同的相邻沟槽间布置一溢流。每一沟槽开始时相对较深，而逐渐地变得越来越来浅，直到末端时深度变为零。在这种螺旋分配系统中，不同尺寸间的比例对于周边上的流动的均等性而言是重要的，其取决于在已知的温度状况与输出量下挤制的熔体的流变学参数。
如上所述，挤压成形模具的这种构造的优点在于容许多种成份的共同挤压成形，但其缺点是该成分必需具有相对类似的流变学特性，否则各层厚度会变得不均匀。这是因为不同的成分连续地一个接着一个结合，在结合的位置之间具有一相对较长的距离。因而应了解的是所需的高挤压压力造成每一圆盘的厚度较厚。然而，如先前所述，假若与一通道表面接触的一种成分具有高粘度而与相对的通道表面接触的一第二成分具有较低的粘度，则共同流动很快地将变得不规则。
在图2a及3中所示的本发明的具体实施例中，在图2b中具有一些小的修改，具有一轴线(1)的环形模具由以下组件所制成：两个外壳(碗)状配件(5)及(6)、两个圆盘状配件(7a)及(7b)、以及图2b中进一步具有的圆盘状配件(7c)、三个嵌入物(8a)及(8b)，用以调整螺旋通道间的溢流、以及一环件(9)，用以调整排放孔。
具有较高的熔体粘度的熔态热塑性塑料聚合材料(A)与具有较低熔体粘度的两种熔态热塑性塑料聚合材料(B)及(C)经由单独的入口(10)而进料。其以一”迷宫”式通道系统加以分隔，先在通道(11)中分成两个分流，然后继续在通道(12)中分成4个分流，在通道(13)中分成8个分流。(视模具尺寸而定，当然可构成更大或更小的分流数目，但在任何状况下均为2的整数幂)。
在”迷宫”式分隔的直接的延续中，通道(13)中的分流继续在一螺旋分配系统中，经由沟槽(14)从而在经由螺旋沟槽(14)的流动与介于沟槽间的溢流之间建立适当的平衡，该溢流发生在空间15的窄间隙中，其开始位置如图3中虚线(16)所示。
以下将说明用于调整溢流的嵌入物。图3中虚线所示的圆圈(16a)与图10及11中所示的用于连续地调整溢流的装置有关，而与图2a及2b中所示的模具配件无关。
图2a及2b中虚线(17)显示了通道的横截面视图，其与在该图式中所示的部分的外部连接。
经过通道的螺旋均等系统后，A、B及C朝向共同的环形排放通道(18)前进，从而B及C分别地通过内孔(19)及(20)而与A结合。该两个内孔在相同的轴向位置上彼此紧接地相对(或在二者间具有微小的轴向距离)。共同通道末端为排放孔(21)。
在图2a中，B及C以一明显的锐角与A结合，在一些状况下具有流变学优点，同时在图2b中B及C垂直地向A延伸。举例来说，若是需要缩短该排放孔的的直径，则可选择此种解决方式。管状的共同挤制流B/A/C通过环形排放孔(21)并离开模具，将其以传统方式拉下并吹制。可调整的唇状环件(9)的布置与性能将在之后说明。
壳状与圆盘状的模具配件(5)、(6)、(7a)、(7b)以及图2b中(7c)由两个环形排列的螺栓(22a)及(22b)旋紧在一起。(在图2a及2b中仅显示出一个螺栓)。可通过凹槽(未示出)将这些部件精确安装在一起并固定。
在图2a中(但不是图2b中)，介于用于成分A的螺旋沟槽之间的溢流通过嵌入的填隙片(8a)加以调整(如前所述)。多个不同厚度的所述嵌入的填隙片可适用于调整。例如，最薄的厚度为0.5毫米而最厚的厚度为3毫米，同时螺旋沟槽(14)在开始位置处的深度可为5-20毫米。嵌入的填隙片(8a)的内界限为环形，同时其外界限为如图3中虚线(16)与虚线所绘的圆圈部分(16b)所限定的锯齿状。通过螺栓(22a)及(22b)(优选也通过凹口)将嵌入的填隙片(8a)支撑在适当的位置。因此，使每一沟槽用于”迷宫”式分隔，并且每一螺旋沟槽的开始位置为一闭合的通道，而其余每一螺旋沟槽变为开启的，以用于溢流。可以理解，由图2a可知，嵌入的填隙片的厚度同时对A的流动的厚度造成影响，在该处此成分与B及C会合，换句话说，其位于供A所用的”内孔”的间隙上。然而，当本发明的目的是使用模具并用于将具有较高熔体粘度的A与较低熔体粘度的B及C结合时，特别是当A的生产量应高于B及C的生产量时，则用于A的内孔的间隙在任何状况下应远大于用于B及C的内孔的间隙(这在现有技术中是已知的)，因而，用于A的内孔的间隙的较小的变通常并不重要。通常，用于B及C的内孔的间隙介于0.5-1毫米之间，同时用于A的内孔的间隙通常介于2-4毫米之间。
因为嵌入的填隙片(8a)在厚度上的变化致使壳状配件(5)相对于壳状配件(6)有不同的轴向位置，除非补偿该差异，否则嵌入的填隙片(8a)会扰乱从排放孔(21)的向外流动。这可以通过与不同厚度的嵌入的填隙片(8a)相对应的具有不同轴向长度的可更换的唇状环件(9)来完成。唇状环件(9)相对于壳状配件(5)可作径向调整。其通过一环形排列的螺栓而固定至壳状配件(5)上，而唇状环件(9)中的螺孔足够大，以容许此调整。
在图2b中，用于成分C的溢流通过相似的嵌入的填隙片(8a)加以调整。这是可行的，因为，如该图所示，用于成分C的内孔(20)的两个壁为圆筒状的，因而，相对于圆盘(7b)而言，壳状配件(6)的轴向位置的小的变化对于C与A的结合并不会造成显著的影响。相反地，当内孔壁为显著的圆锥状时(如图2a中内孔(19)及(20)的壁)，通常并不使用该嵌入的填隙片(8a)。
就调整溢流而言，亦即，使用了间隙(15)以用于图2a中的成分B及C，亦可使用另一类型的可更换的嵌入物，亦即填充空腔的嵌入物(8b)。这对内孔(19)及(20)的间隙不会造成任何的影响。在图2b中所示的相似的嵌入物用于成分A及B，但可使用嵌入的填隙片(8a)以用于所有三种成分。
尽管嵌入的填隙片(8a)通过调整相邻的壳状或圆盘状模具配件间的距离而调整溢流，填充空腔的嵌入物(8b)通过或多或少地填充位于一圆盘或外壳中的挖空的空间而调整溢流，该圆盘或外壳面对面地位于相邻圆盘或外壳中的螺旋沟槽状部分。
填充空腔的嵌入物(8b)可如同嵌入的填隙片(8a)那样在入口处开始直至”迷宫”式分隔系统，以用于相应的成分，但同时可如图示那样在后面的阶段开始。在图2a及2b中，填充空腔的嵌入物(8b)旋紧到配件(5)、(6)或(7c)上。
一种填充空腔的嵌入物的变化形式(其用于容许调整溢流，通常为连续地而不需拆卸模具)，如上述在图10及11中所示并将在之后加以说明。
如图中所示，优选地提供一较大的中空连续空间，其从模具轴线(1)延伸至夹紧在一起的模具配件的最内层的圆筒状表面(例如，该表面可为圆锥状而不是圆筒状)。此空间非常地有用，例如，用于建立所挤制的管状薄层的有效内部冷却。
为了不致使对附图的研究太过困难，在几个位置上可加以简化。因此，在”迷宫”式分隔以及螺旋状溢流系统中的用于成分A、B及C的沟槽的尺寸为相同的，尽管模具主要用于将较薄的表面层B及C共同挤压成形在较厚的中间层A上。为了避免用于B及C的不必要长的停留时间，因而，用于每一成分的通道系统最好应有比用于成分A的通道系统低的容积。
再者，当然，用于所述三种成分中的每一成份的入口(10)沿着相同轴向平面通过是不切实际的，其应沿轴向互相有角度地分开，并且入口应最好不致贯穿管路，该管路如图2a和b所示伸入模具的中央空腔中，但应构成为贯穿圆盘或外壳的孔。图中并未显示加热组件。所显示的沟槽的螺旋状部分特别地短。
最后，图中并未显示有任何的排放系统，当用于挤压成形的通道形成于夹紧在一起的模具配件之间时，该系统为必需的。在没有适当的排放时，无可避免的泄漏会造成模具配件间的压力太高。由于该排放为本领域已知的，因而，在此并不进一步地加以说明。
在图4a中，所显示的模具的构造在排放通道(18)以下的部分与图2a相同，但在图2a中该通道弯曲90度，以便沿轴向挤压成分流B/A/C，该成分流在图4a中径向地前进流出，而排放孔(21)位于模具周边处。离开排放孔后，熔态的管状B/A/C薄层翻转在冷却的环件(22)上并通过传统的装置(未显示)加以拉曳、吹气并冷却。环件(22)直接地经由热量绝缘材料(23)而固定在模具的壳状配件(6)上。环件(22)为中空的，通过水或油的循环达到冷却效果，其温度可受到控制。此冷却介质经由管路而被抽吸进环件(22)中或抽出到环件(22)外，图中显示出其中一管路(24)。该管路最好通过位于环绕着模具轴线的区域中的空腔。
排放孔(21)的其中一个环形的唇状构件(25)最好制成为可挠曲的，并通过所示的一排螺钉(26)而可调整。该调整的方法对于普通的平坦模具的构造而言是已知的，并且事实上，图4a的模具可视为平坦模具，尽管排放孔(21)并非平直的而是环形的。所示的螺钉(26)压在模具配件(25)的唇状构件上，但同时有螺钉牵拉着模具唇状构件，然而熔体中的压力会带来足够的开启力量，以避免任何螺钉的牵拉作用。或者，可使用通过热膨胀组件而控制间隔的装置。该装置对于其它模具构造而言是已知的，并且特别是用于通过在挤制的薄层的宽度上的自动测量厚度的反馈而自动地避免厚度的变化。
相当清楚的是，当在出口处的流动为直接径向流动时，排放孔(21)的调整所需的可挠性不致造成任何问题，然而应注意的是，该流动在一定程度上可为圆锥状而不致破坏调整能力。在此连接中，其取决于所容许的圆锥度的大小，但这对本领域技术人员而言可轻易地加以决定。
图4b的目的是显示出本发明设计的一种变化形式，其中，不是成分A而是其中一种表面成分用于共同的挤压成形，其中成分B以平面、径向的方式在内孔(19)及(20)上游流动，同时A与C有角度地流向该内孔。该布置仍如权利要求1所述，A在与B及C会合之前紧接着相对于模具轴线(1)而向外流动(尽管并非以平面、径向的方式)，同时B及C在结合之前紧接着朝向彼此而流动。
图5中显示出模具配件的圆锥形状，如上所述，该圆锥形状是有利的，特别地，当排放孔(21)具有大的直径时，因为圆锥形式可达到机械稳定以抵抗较高的熔体压力，因而，夹紧在一起的模具配件可制成较薄的。
与图3类似的部分被省略，因为圆锥形状将使其变得相当地复杂，并且由图3可足够地了解图5中模具的通道形状。
除了圆锥形式之外，图5的模具与图4a相似，将排放孔(21)布置在周边的位置，以及一冷却环件(22)固定在模具上，用以转动熔态的管状B/A/C薄层。图中所示的可更换的嵌入的填隙片(8a)与图2a、2b、4a及4b中的嵌入的填隙片(8a)相类似，所不同的是其具有下游前表面(16)及(16a)的圆锥形状，该表面与轴线(1)平行(在此并未显示出，但示于图3中)。
以螺钉(26)取代图4a中的可挠曲的唇状构件(25)，以用于调整，一可更换的排放环件(27)可补偿可更换的嵌入的填隙片(8a)的不同的厚度，并且通过小的上下移动同时可提供所挤制的管状材料的两表面的适当的相互定心。为了简单起见，并未示出如图2a、2b、4a及4b中所示的填充空腔的嵌入物(8b)，但是，这些嵌入物可以存在。在图6中，除了在图2a中的5个壳状或圆盘状配件(5)、(6)、(7a)及(7b)外还提供2个壳状(”碗状”)的模具配件(28)及(29)。在这些配件中建立通道，以用于迷宫式分隔以及另两种熔态聚合材料D、E的螺旋沟槽的均等性，即，介于模具配件(28)及(7a)之间用于D的通道以及介于模具配件(7b)及(29)之间用于E的通道，该通道的末端为内孔(30)及(31)，其与用于B、C的内孔(19)及(20)紧接地相邻。图3同时有助于了解本图。图中并未显示任何用于调整介于螺旋沟槽之间的溢流的嵌入物，但是如果需要的话，该嵌入物当然可配置上述的嵌入物(8a)或(8b)。如果B的熔体粘度接近D的熔体粘度，那么，如果需要的话，这两个材料流可在与A共同挤压成形之前相互完全地结合，或者，B可在D与A结合之后与D结合。这同样适用于C与E的结合。
与图4a相比，在图7、8及9中所示的模具包含附加的圆盘(32)、(33)及(34)。从入口(10)(在此为一个位于圆盘(32)中的孔)开始，每一熔态聚合材料A、B及C分配在两个通道分支(35a)及(35b)上(见图9)，在此示为在(32)及(33)中的沟槽，但可以仅在一部分中为一沟槽。从该分支的每一端部开始，每一成分通过位于圆盘(33)中的一孔，在圆盘(33)的另一表面处所述两个分流中每一分流分配成两个分流(36a)及(36b)，总共为4个分支，因此，每一成分A、B及C现已变成4个分流。在4个支流中每一支流的端部处，每一成分通过位于圆盘(34)中的孔(37)，其引导进入模具配件(5)、(7a)和/或(7b)。
每一孔(37)延续为孔(38)并贯穿壳状配件(5)，见图7。就成分B而言，孔(38)直接地形成4个入口并到达介于(5)与(7a)间的沟槽系统。就成分A及C而言，孔(38)可延续为孔(39)并贯穿(7a)。就成分A而言，孔(39)直接地形成4个入口而到达介于(7a)与(7b)之间的沟槽系统。就成分C而言，孔(39)可延续为孔(40)并贯穿(7b)，并且该孔直接地形成4个入口而到达介于(7b)与(6)之间的沟槽系统。由于部分e-f、g-h及i-j除了入口外是相同的，图8事实上显示出每一成分B、A及C的连续的流动的系统。模具配件(5)、(7a)、(7b)、(6)以及嵌入填隙片(8a)通过两个环形排列的螺栓(41)及(42)夹紧在一起。
如图8中所示，4个分流中的每一分流分配成2个分流，因此每一成分构成了总数为8个分流，见图8，而该8个分流利用溢流而前进通过螺旋沟槽。或者，每一成分的不仅4个分流(而且可为所有8个分流)可通过模具配件(5)、(7a)及(6)上游的迷宫式分隔而构成，或者，特别是对于大排出孔口直径的模具来说，优选是将其分配成超过8个分流(例如，分配成16或是32个分流)。图7-9的圆盘的出口孔(21)在周边表面中。
在图10及11中，填充空腔的嵌入物(8a)具有一可挠曲的环形形状的区域，其在一环形的内界限(16a)与一环形的外界限(16c)之间延伸。在此图中的(16a)与图3中的(16a)相对应，而(16c)近似与螺旋沟槽端部相对应。在该可挠曲的环状区域上游(相对于模具轴线而向内)及下游位置，嵌入物(8b)为坚硬的，因此，可挠曲区域可视为一环状的薄膜。在下游侧(即向界限(8c)的外部)的坚硬部分通过一环形排列的焊接至嵌入物(8b)上的螺栓(图中示出了其中一个螺栓(43))而固定至相邻的模具圆盘(7c)上。
在成分A中的压力将(8b)的薄膜部件推向一环形排裂的螺旋弯曲的塞子(44)，每一塞子位于一转动轴(45)上，该轴套迭在模具圆盘(7c)的孔中。具有多个这种带有塞子的轴，其以星状形式延伸而贯穿圆盘(7c)。通过转动该轴，则薄膜的位置以及螺旋沟槽之间的溢流可连续地加以调整。图中未示出用以转动所述多个轴(45)并进行调整且将其固定在适当位置的装置(例如，通过使用心轴以及心轴的转轮)。
在图12中，成分B的均等化发生在(5)的内圆筒状表面与(7a)的外圆锥表面之间，在(5)的内圆筒状表面上配置有螺旋沟槽(14)。成分A的均等化发生在(7a)的内圆锥状表面与(7b)的外圆锥表面之间，在(7b)的外圆锥表面上也配置有螺旋沟槽(14)。成分C的均等化发生在(7b)的相对的表面间(该表面基本为平的)与(6)中的平表面之间，所述(6)中的平表面配置有螺旋沟槽。在图中(5)及(7a)除了构成为环状外并未见到其构成为”碗状”，这是因为模具优选应具有一环绕着其中心的连续空腔。同样地，(6)为环状的圆盘，(7b)为一环状的截头圆锥体。该4个模具配件以与大部分图中所显示的方式类似的方式用螺栓锁紧在一起，而在螺旋沟槽的上游部分，成分A、B及C通过与其它图中类似的迷宫式分隔方式而分配成多个分流。将材料(B)及(C)的流动引入(A)内的内孔几乎直接地相互面对，并且基于流变学的缘故，优选是，从该内孔至排放孔的共同通道(18)的长度实际上尽可能地短。