专利名称：可过氧化交联的塑料模制件的挤塑的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用以挤出过氧化交联的塑料模制件、优选管子的方法，其中可交联的塑料在一挤塑机中加热并连续供给一挤出模具以生产模制件，而且在挤出模具中通过对塑料超过一交联温度的加热实现塑料的至少部分的交联。
背景技术：
一种这样的方法例如由EP 0 999 030 A1是已知的。通过这种方法制造可过氧化交联的塑料的管子。其中管子由聚乙烯构成，添加一有机过氧化物作为交联剂和抗氧化剂。代替聚乙烯也可以采用聚烯烃。在EP 0 999 030中描述的方法中将未熔化的塑料和过氧化物的混合物经由一已知的加料漏斗供给一挤塑机。挤塑机将塑料输入挤出模具，在其中最后产生管子并实施塑料的交联。为此在挤出模具的区域内加热，其促成塑料的交联。塑料与交联剂首先在挤出模具中被熔化并被加热超过交联温度。在挤出模具中交联的材料然后作为挤出的管子排出挤出模具。为了避免塑料过早的熔化和交联，挤塑机构成为特别短的并且还在其外圆周上设有一冷却装置。制成的管子特别适合用作为输水管道。在这样的管子的制造过程中证明有问题的是，如何保持过程技术的参数。未保持可能导致在管子或模制件的制造过程中的强烈的质量波动。
并且非所愿的交联，在挤塑机或挤出模具中可以导致不符合要求的应力和负荷。除制成的管子的不足够的特性外可能产生对挤出模具或挤塑机的损伤的结果。
发明内容
因此本发明的目的是，改进开头所述类型的方法，使得在制成的模制件的尽可能均匀的和高质量的同时过程是可更好控制的。
按照本发明该目的通过一种开头所述形式的方法来达到，其中通过一温度调节装置将在挤塑机中引导的未熔化的塑料的温度加热到高于一塑料的晶粒熔化范围的温度值，但低于交联温度，并且只在进入挤出模具以后才将温度升高超过交联温度。
通过这种解决方案可以更好地控制用于制造交联的塑料的模制件的过程。通过在挤塑机中已有目的地将塑料加热到一高于晶粒熔化范围的温度值可以在实际上的挤出模具之前已达到塑料的均质化，因此可以达到制成的模制件的改进的质量。通过受控制地引导塑料的温升也可以改进制成的模制件的质量。才有目的地在挤出模具中实现交联。但由于熔化温度与交联温度之间的温差是较小的，此时也可以更好地控制交联并且提高交联率。
当通过温度调节装置从外面供给挤塑机热量时可以是有利的。已表明通过这样的装置可易于控制和监视挤塑机中的温度变化。
并且证明可以有利的是，通过温度调节装置在挤塑机中从内部散热。这可以例如通过在挤塑机的空心螺杆内的冷却剂来实现。通过从外面供给或从内部散热，可以很精确地确定和保持塑料在挤塑机中的温度。按这种方式同样可以改进制成的模制件的质量。
此外采用双螺旋挤塑机证明可以是有利的。利用一这样的双螺旋挤塑机可以提高制成的模制件的生产量。并且已表明，在双螺旋挤塑机中可以精确地控制塑料的温度状态。
在本发明的一有利的进一步构成中，通过从外面向挤出模具供热可以达到塑料在挤出模具中的温度。通过从外面供热可以更好地监视温度。并且简化设备的结构。
为了可以较快地升高温度，还可以通过从内部供热来改善塑料在挤出工具中的温度。
为了实现该方法证明可以有利的是，塑料在挤出模具中的温度至少超过交联温度15％。所谓交联温度应被理解为这样的温度，在该温度下有限制地通过过氧化物的分解形成自由基，其导致塑料的交联。这种分解的时间或速度由过氧化物的半衰期确定，其在按照本发明的过程中为约3分钟。按这种方式在连续运行的过程中可以达到一特别高的交联率。
证明也可以有利的是，在进入挤出模具之前的塑料温度至多超过塑料的晶粒熔化范围30％。借此可以有效地阻止塑料的过早的交联。
通过实施该方法证明也可以有利的是，塑料的交联温度超过晶粒熔化范围约30％。通过添加交联剂和可能的其他添加剂相应地调整塑料。
此时证明可以有利的是，塑料的熔化温度处于约125°至140℃，优选约135℃。
同样证明可以有利的是，塑料的交联温度处于约165°至185℃、优选175℃。
此外对于制成的模制件及其质量证明可以有利的是，塑料在离开挤出模具时的交联率为大于60％，优选大于70％。
为了在熔化过程中得到尽可能好的塑料均质化，证明可以有利的是，将在挤塑机中引导的未熔化的塑料的温度从约120°至140℃、优选130℃提高到超过熔化温度。塑料可以例如在输给挤出模具之前已预热。
为了提高制成的模制件的质量，此外证明可以有利的是，模制件在离开挤出模具以后继续保持在高于交联温度的温度。借此继续进行交联并达到一完全的交联。
在完全交联以后可以冷却模制件。通过冷却可以缩短到模制件的进一步加工的时间。
并且证明可以有利的是，在进入挤出模具之前熔化压力不超过约700至1500巴、优选1200巴。由此还可以相对于传统的方法降低实施该方法的装置的负荷。
此外按照本发明要求保护一种用于实施本发明方法的装置，其包括一挤塑机，该挤塑机具有一进口和一出口，并且包括一输入装置用于将塑料在挤塑机进口供给挤塑机和一在挤塑机出口的挤出模具，其中设有温度调节装置，借其可以将在挤塑机中引导的未熔化的塑料的温度提高到一个高于塑料的晶粒熔化范围的温度，并且该温度调节装置具有至少一个在挤塑机外面的加热装置。
利用该装置可以实施按照本发明的方法并且得到按照本发明的优点。
此外在挤塑机的内部中设置一冷却装置可以是有利的。借此可以组合在挤塑机外面上的加热和在挤塑机内面上的冷却并从而产生塑料的有目的的温度状态。
并且当挤出模具是可加热的时可以是有利的。借此可以加速在挤出模具中的交联。
在这种情况下当挤出模具不仅是可从内部而且从外面加热的时可以是有利的。由此可以加速交联过程。
并且证明可以有利的是，挤塑机的螺杆在进口与出口之间的长度大于进口的长度。这可以导致塑料的特别节省的加工。
同样证明可以有利的是，挤塑机具有两个螺杆并且构成为双螺旋挤塑机。借此提高输送速率和实现塑料的特别节省材料的加工。
在本发明的一有利的进一步构成中，挤塑机的螺杆具有至少两个不同导程的部分。借此在通过挤塑机输送的过程中还可以有目的地影响塑料的温度。
在本发明的另一实施形式中，挤塑机的螺杆在至少一个部分中具有混合元件，借其可达到塑料熔体的较好的充分混合和均质化。
其中有利的是，沿输送方向接近出口的部分的导程大于接近进口的部分的导程。按这种方式可以有利地影响温度状态。
同样证明可以有利的是，螺杆向输送方向的一部分的螺旋叶片的宽度增加。这可以有利地影响在输送过程中塑料的状态。
并且当挤塑机的螺杆的直径向输送方向减小时证明可以是有利的。
为了简化挤塑机的螺杆的冷却，螺杆可以构成空心的。
以下借助一个实施例更详细地说明本发明。其中
图1本发明的用于实施按照本发明方法的装置的示意图；图2本发明的装置的挤塑机的螺杆。
具体实施例方式
图1示出一种装置1，其具有一螺杆3形式的挤塑机2，在螺杆3上设有螺旋线4。
挤塑机2的螺杆3放大示于图2中。螺杆3向输送方向呈锥形收缩地构成并且具有第一部分5和第二部分6，其中各部分5和6中的螺旋线的导程是不同的。第一部分5的螺旋线导程小于第二部分6的。而且第一部分5向输送方向的螺旋叶片的宽度小于第二部分6的。
螺杆3容纳于挤塑机2的圆柱体7中，其中圆柱体7具有一进口8和一出口9。
在进口8上在圆柱体7的一开10以上设置一漏斗11形式的输入装置。
此外该装置在圆柱体7的外面上具有一包括一加热装置13的温度调节装置12。加热装置13在这里可以具有多个所谓加热带的加热元件。
另外螺杆3构成空心的并且能够导过冷却装置14的冷却剂。
在挤塑机2的出口9上设置一挤出模具15，其不仅在内部中而且在外面上具有加热装置16和17。在挤塑机2的出口9上连接挤出模具15的一进口18。通过挤出模具的排出19可以从本装置中排出一制成的模制件。
以下更详细地说明本发明的作用原理和操作方式。
为了实施该方法，将由一聚烯烃，例如聚乙烯、高密度聚乙烯/超高分子量聚乙烯(HD-PE/UHMPE)或一其他的可交联的塑料与一交联剂，例如具有在1分钟半衰期时180°至210℃的交联温度的有机过氧化物和一稳定剂或其他的组分组成的混合物混合和装入漏斗11内。聚乙烯可以作为碎屑或粒状产物出现，稳定剂作为粉末或粒状产物而过氧化物作为液体、粒状产物或粉末出现。制成的管子是所谓PE-Xa管，其中PE-Xa指示一交联的塑料。经由开口10和进口8混合物进入挤塑机。通过一未示出的驱动装置连续驱动挤塑机2的螺杆3，因此实现塑料从进口8向出口9的输送运动。由于螺杆3的构形，接着在从进口8向出口9的路线上混合塑料并加热，其中螺杆3的构形有助于加热。加热过程另外由加热装置13和冷却装置14加以控制，其中通过加热装置13或冷却装置14可以有目的地供给塑料热量或散热。按这种方式可以实现塑料以及稳定剂和交联剂的特别均匀的加热和均质化。此时将塑料直到出口9加热超过其熔化温度，但低于交联温度。在当前的实例中熔化温度为约160℃。根据塑料的特性该值可以取成不同的。交联温度在当前的实例中为约175℃。此时更好地熔化的塑料，但仍未交联的塑料，经由进口18进入挤出模具15，在其中给予它最终的形状。从此时起通过加热装置实现塑料从约160℃到一高于交联温度的温度的继续加热，其中在优选的实例中将塑料的温度提高到230℃。借此塑料在挤出模具中发生强烈的交联。其中作为交联的量度的交联率按DIN 16 892(德国工业标准)超过70％。
由于在挤出模具中只进行已熔化的塑料的微小的继续加热，这有利地影响制成的模制件的尺寸稳定性，该模制件在挤出模具的排出口19处排出。因此有可能在高的尺寸稳定性和很大的交联率下制造模制件。不用聚乙烯或聚烯烃也可设想其他的可交联的塑料。
在随后的加工步骤中可以将在挤出模具15的排出口19处排出的模制件仍继续加热超过交联温度，以便得到完全的交联。另外可以设置一冷却装置，借其在完全交联后可以冷却模制件，以便可以尽可能快地供给进一步加工。
通过塑料在挤塑机中的有目的的节省的加热可以得到塑料的很好的均质化。并且可以降低在挤塑机中的负荷，因为可避免非所愿的交联。图1中不同的点标有所属的温度值。可以看到，如何连续实现塑料在输送过程中的加热。由此温度从约130°升高到140°、145°和最后升到150℃并稍微超过。并且为了实施该方法也已证明螺杆3的构形是特别有利的。螺杆的特殊的导程和构形有助于塑料的均匀混合和加热。
按本发明方法制成的管子适用于公共卫生的冷水和热水管道、地板和墙壁加热器、加热器接管、远距离供热管道、地下敷设的气体、水和废水管道、压缩空气管道、用于液态和气态的介质的工业管网、地下集流管和特殊管道应用。
权利要求
1.一种用于挤出过氧化交联的塑料模制件、优选管子的方法，其中可交联的塑料在一挤塑机(2)中加热并连续供给一挤出模具(15)以生产模制件，而且在挤出模具中通过对塑料超过一交联温度的加热实现塑料的至少部分的交联；其特征在于，通过一温度调节装置(12)将在挤塑机中引导的未熔化的塑料加热到一高于塑料的晶粒熔化范围的温度值，但低于交联温度，并且只在进入挤出模具以后才将温度升高超过交联温度。
2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，通过温度调节装置(12)从外面供给挤塑机热量。
3.按照权利要求1或2所述的方法，其特征在于，通过温度调节装置从挤塑机的内部散热。
4.按照上述权利要求之一项所述的方法，其特征在于，采用双螺旋挤塑机。
5.按照上述权利要求之一项所述的方法，其特征在于，通过从外面向挤出模具供热达到塑料在挤出模具中的温度。
6.按照上述权利要求之一项所述的方法，其特征在于，通过在挤出模具的内部的供热达到塑料在挤出模具中的温度。
7.按照上述权利要求之一项所述的方法，其特征在于，塑料在挤出模具中的温度至少超过交联温度15％。
8.按照上述权利要求之一项所述的方法，其特征在于，塑料在挤出模具中的温度至多超过交联温度60％。
9.按照上述权利要求之一项所述的方法，其特征在于，在进入挤出模具之前塑料的温度至多超过塑料的晶粒熔化范围30％。
10.按照上述权利要求之一项所述的方法，其特征在于，塑料的交联温度超过晶粒熔化范围约30％。
11.按照上述权利要求之一项所述的方法，其特征在于，塑料的晶粒熔化范围处于约125-140℃、优选135℃。
12.按照上述权利要求之一项所述的方法，其特征在于，塑料的交联温度处于约165-185℃、优选175℃。
13.按照上述权利要求之一项所述的方法，其特征在于，塑料在离开挤出模具时的交联率为大于60％、优选大于70％。
14.按照上述权利要求之一项所述的方法，其特征在于，将在挤塑机中引导的未熔化的塑料的温度从约120-140℃、优选130℃提高到超过熔化温度。
15.按照上述权利要求之一项所述的方法，其特征在于，模制件在离开挤出模具以后继续保持在一个高于交联温度的温度。
16.按照上述权利要求之一项所述的方法，其特征在于，将模制件在交联以后冷却。
17.按照上述权利要求之一项所述的方法，其特征在于，在进入挤出模具之前熔化压力不超过约700-1500巴、优选1200巴。
18.一种用于实施按照权利要求1至17之一项所述方法的装置，其包括一具有一进口(8)和一出口(9)的挤塑机(2)、一用于将塑料在挤塑机(2)的进口处供给挤塑机的输入装置(11)和一在挤塑机的出口处的挤出模具(15)；其特征在于，设有一温度调节装置(12)，借其可以将在挤塑机中引导的未熔化的塑料的温度提高到一个高于塑料的晶粒熔化范围的温度，并且该温度调节装置具有至少一个在挤塑机(2)的螺杆(3)之外的加热装置(13)。
19.按照权利要求18所述的装置，其特征在于，在挤塑机的内部设有一冷却装置。
20.按照权利要求18或19所述的装置，其特征在于，挤出模具是可加热的。
21.按照权利要求20所述的装置，其特征在于，挤出模具是不仅从内部而且从外面可加热的。
22.按照权利要求21所述的装置，其特征在于，挤塑机的螺杆在进口与出口之间的长度大于进口的长度。
23.按照上述权利要求18-22之一项所述的装置，其特征在于，挤塑机具有两个螺杆并且构成为双螺旋挤塑机。
24.按照权利要求18至23之一项所述的装置，其特征在于，挤塑机的螺杆具有至少两个不同导程的部分。
25.按照权利要求24所述的装置，其特征在于，沿输送方向接近出口的部分的导程大于接近进口的部分的导程。
26.按照权利要求18至25之一项所述的装置，其特征在于，挤塑机的螺杆在至少一部分中具有混合元件。
27.按照权利要求18至26之一项所述的装置，其特征在于，一螺杆的各螺旋叶片的壁厚向输送方向增大。
28.按照权利要求18至27之一项所述的装置，其特征在于，螺杆的直径向输送方向减小。
29.按照权利要求18至28之一项所述的装置，其特征在于，螺杆构成为空心的。
全文摘要
本发明涉及一种用以挤出过氧化交联的塑料模制件、优选管子的方法，其中可交联的塑料在一挤塑机(2)中加热并连续供给一挤出模具(15)以生产模制件，而且在挤出模具(15)中通过对塑料超过一交联温度的加热实现塑料的至少部分的交联。为了改进这样的方法，按照本发明设定，通过一温度调节装置(12)将在挤塑机中引导的未熔化的塑料的温度加热到一个高于塑料的晶粒熔化范围的温度值，但低于交联温度，并且只在塑料进入挤出模具以后才将温度升高超过交联温度。
文档编号B29C47/00GK1708390SQ200380102543
公开日2005年12月14日 申请日期2003年10月9日 优先权日2002年10月31日
发明者K·温特, G·东克尔, G·泽瓦尔德, H·茨维林 申请人:雷奥两合股份公司