PT94735A

PT94735A - Continuous-prodn. of cellular plastic material - by feeding raw material to plastic processing machine, kneading, cooling, building up pressure and expanding

Info

Publication number: PT94735A
Application number: PT9473590A
Authority: PT
Priority date: 1989-11-17
Filing date: 1990-07-17
Publication date: 1991-03-20

Abstract

The (semi-)continuous prodn. of cellular plastic material from a plastic cpd. contg. a blowing agent and opt. other process-regulative substances and additives comprises: (a) feeding the raw materials to a plastic processing machine, (b) kneading it under certain temp. and pressure conditions to give an expanding cpd. upon release of pressure alone, (c) transfer of the plastic cpd. directly to cooling zone, (d) cooling it to a continuous stock having high viscosity and rigidity and an approximately flat velocity profile under pressure formed by an upstream-directed pressure component, (e) opt., stepless transfer to a breaking-retaining zone, (f) building-up of the upstream-directed pressure component until the pressure in the plastic cpd. in the upstream located zones is sufficient to prevent its expansion, and (g) controlling to expand to the desired density after transfer to a heating/expansion/forming zone.

Description

SCANDINOR A/S "PROCESSO PARA A PRODUÇÃO DE PLÃSTICO CELULAR"SCANDINOR A / S " PROCESS FOR THE PRODUCTION OF CELLULAR PLASTIC "

TÉCNICA ANTERIOR A presente invenção diz respeito a um processo para a produção contínua ou semicontínua de plástico celular a partir de uma massa de plástico contendo um agente porõforo e, optativamente, outras substâncias e aditivos reguladores do processo. A produção de plástico celular (espuma de plástico) a partir de materiais termoplásticos tem aumentado de maneira acentuada.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a process for the continuous or semi-continuous production of cellular plastic from a plastics mass containing a porphoretic agent and, optionally, other process regulating substances and additives. The production of cellular plastic (plastic foam) from thermoplastic materials has increased dramatically.

As razões principais para isso são o baixo consumo de matérias primas relativamente ao volume e o elevado valor do isolamento térmico. Há vários processos conhecidos para a produção de espuma de plástico a partir de resinas termoplásticas, incluindo, por exemplo o processo de "bead foam" de poliestireno (Styropor) e o processo estático a pressão elevada para a produção de espuma de PVC com densidade baixa e células fechadas. 0 processo "bead boam", que é um processo multiestádios, produz uma espuma de poliestireno com baixa densidade mas com valores físicos relativa ΐ. -2- i1 mente baixos. 0 processo estático a pressão elevada produz espuma de PVC com baixa densidade, células fechadas e elevada qualidade, mas i um processo altamente manual associado com elevados custos de produção e sofre de limitações consideráveis relativamente à forma do produto.The main reasons for this are the low consumption of raw materials in relation to the volume and the high value of the thermal insulation. There are several known processes for the production of plastic foam from thermoplastic resins, including, for example the " bead foam " polystyrene (Styropor) and the high pressure static process for the production of low density and closed cell PVC foam. The " bead boam " process, which is a multistage process, produces a low density polystyrene foam but with relative physical values θ. However, The high pressure static process produces PVC foam with low density, closed cells and high quality, but is a highly manual process associated with high production costs and suffers from considerable limitations with respect to the shape of the product.

Dos processos completamente contínuos, a extrusão e um dos mais frequentemente usados. Ê relativamente fácil, em geral, de controlar e está normalmente associado a custos de produção baixos.From completely continuous processes, extrusion is one of the most frequently used. It is relatively easy to control and is usually associated with low production costs.

Actualmente, a utilização de máquinas de processamento para a produção contínua de espuma de plástico, por exemplo máquinas de extrusão, envolve geralmente o emprego de agentes físicos poróforos para espumar o plástico celular com baixa densidade. Para as densidades mais elevadas são usados agentes porõforos químicos usualmente com base do processo de formação de espuma.At present, the use of processing machines for the continuous production of plastic foam, for example extrusion machines, generally involves the use of physical porophores to foam the cellular plastic with low density. For the higher densities, chemical porphorous agents are usually used based on the foaming process.

As resinas termoplásticas mais apropriadas para a formação de espuma são: os poliestirenos (PS), incluindo os polimerizados (HIPS, SB, SAN, ABS), o polietileno (LDPE) eo copolimerizado (EVA), policloretos de vinilo (PVC), incluindo polimisturas (misturas de polímeros) e polipropilenos (PP).The most suitable thermoplastic resins for foaming are: polystyrenes (PS), including polymerisers (HIPS, SB, SAN, ABS), polyethylene (LDPE) and copolymerized (EVA), polyvinyl polymers (blends of polymers) and polypropylenes (PP).

Obtêm-se condições favoráveis para a formação de espuma quando a viscosidade, no estado de fusão, das matérias primas cai .4* -3- / •ίΠιΤ'” lentamente e regularmente nas gamas de temperatura para o amolecimento. Por conseguinte, as resinas termoplásticas amorfas são mais fáceis de espumar do que as cristalinas. Os materiais termoplásticos parcialmente cristalinos são usualmente reticulados quimicamente, ou por radiação, antes ou ligação com a formação de espuma. Deste modo obtêm-se uma curva de viscosidade mais favorável em função da temperatura.Favorable conditions for foaming are obtained when the melt viscosity of the raw materials falls slowly and regularly in the temperature ranges for softening. Therefore, amorphous thermoplastic resins are easier to foam than crystalline ones. Partially crystalline thermoplastic materials are usually chemically cross-linked, or by radiation, prior to or bonding to foaming. This gives a more favorable viscosity curve as a function of temperature.

Na extrusão de espuma de plástico, o processo de formação de espuma propriamente dito depende da viscosidade do plástico e da resistência à tracção do material no estado de fusão, da pressão do gás do agente poróforo e da pressão exterior e da interacção entre o material fundido e o agente porófilo.In the extrusion of plastic foam, the foaming process itself depends on the viscosity of the plastic and the tensile strength of the material in the melt state, the gas pressure of the blowing agent and the external pressure and the interaction between the melt and the porphile agent.

Devido ao facto de a espuma de plástico ter um atrito contra a parede de uma ferramenta ligada à máquina de processamento do plástico, por exemplo ima máquina de extrusão, maior do que um material plástico não expandido, é geralmente desejável que a formação de espuma tenha lugar apenas depois de o composto plástico ter deixado a ferramenta. Uma condição para isso ê que a pressão exterior sobre o material fundido contendo o agente poróforo activo seja suficientemente elevada para impedir a expansão. Nos processos de produção presentemente conhecidos, depois de o plástico fundido deixar a ferramenta da máquina de processamento, diminui a pressão exterior no material fundido e o material plástico espande-se como consequência da sobre-saturação do gás no material plástico.Due to the fact that the plastic foam has a friction against the wall of a tool attached to the plastic processing machine, for example an extrusion machine, larger than an unexpanded plastic material, it is generally desirable that the foam place only after the plastic compound has left the tool. One condition for this is that the external pressure on the melt containing the active blowing agent is sufficiently high to prevent expansion. In the presently known production processes, after the molten plastic leaves the tool of the processing machine, the outer pressure in the molten material decreases and the plastic material is expanded as a consequence of the over-saturation of the gas in the plastic material.

Um parâmetro do processo que tem uma grande influência na estrutura celular e, portanto, na qualidade do material extrudido é a temperatura do material. No caso de uma temperatura do material demasiado baixa, a mistura plástica não seria capaz de se expandir completamente devido à viscosidade relativamente elevada do plástico fundido, resultando daí uma densidade relativamente elevada. Se a temperatura do material for demasiado elevada, a viscosidade do material fundido será baixa, o que facilmente faz com que as células se rompam, dando como resultado uma densidade elevada.A process parameter that has a great influence on the cell structure and hence on the quality of the extruded material is the temperature of the material. In the event of too low a material temperature, the plastic mixture would not be able to expand completely due to the relatively high viscosity of the molten plastic, resulting in a relatively high density. If the temperature of the material is too high, the viscosity of the molten material will be low, which easily causes the cells to rupture, resulting in high density.

Para produzir espuma de plástico com uma densidade baixa e uniforme e com células fechadas, é necessário produzir um material extrudido no qual as células com gás não se rompem em pedaços devido âs velocidades diferentes na direcção do fluxo na saída da ferramenta de formação de espuma, onde a pressão é reduzida e se formam as células de gás. Ao mesmo tempo, é necessário ter uma pressão exterior no plástico fundido, quer na máquina de processamento do plástico, quer na ferramenta, para impedir a expansão do material plástico.In order to produce plastic foam having a low uniform density and with closed cells, it is necessary to produce an extruded material in which the gas cells do not tear apart due to the different velocities in the flow direction at the outlet of the foaming tool, where the pressure is reduced and the gas cells are formed. At the same time, it is necessary to have an external pressure in the molten plastic, either in the plastic processing machine or in the tool, to prevent expansion of the plastic material.

Estes dois critérios constituem hoje um factor limitativo do potencial de produção de perfis espessos de espuma de plástico com células fechadas por um processo automático no qual a espuma de plástico tenha uma densidade baixa uniforme em toda a secção transversal. Isto é particularmente verdadeiro quando se usam -5- / agentes poróforos químicos, porque a pressão dos gases nos agentes porõforos químicos (tais como, por exemplo, a azodicarbonamina ou o hidrogenocarbonato de sódio) é muito mais elevada do que a pressão dos gases nos agentes poróforos físicos normalmente usados (por exemplo gases KFK, CO2 ou ^).These two criteria now constitute a limiting factor in the potential for producing thick profiles of closed cell plastic foam in an automatic process in which the plastic foam has a uniformly low density throughout the cross section. This is particularly true when using chemical porophores, because the gas pressure in the chemical porphorous agents (such as, for example, azodicarbonamine or sodium hydrogen carbonate) is much higher than the gas pressure in normally used physical porophores (for example KFK, CO2 or ^).

Os problemas relacionados com os esforços de corte no plástico fundido e o rasgamento das células de gás pela redução da pressão são hoje mitigados, quer restringindo a adição de agente poróforo, quer pelo facto de o plástico fundido ter uma espessura de camada muito pequena quando da formação da pressão e da expansão. Isso é particularmente verdadeiro para os agentes poróforos químicos, mas há também limitações consideráveis no uso de agentes poróforos físicos. É muitas vezes desejável poder usar agentes poróforos químicos para produtos de espuma de plástico mais espessos, também, porque o processo de produção actual é usualmente mais simples do que com a utilização de agentes poróforos físicos, e as propriedades dos produtos finais podem usualmente ser melhor controladas do que com a utilização de agentes poróforos físicos. Isso é uma consequência de, entre outras coisas, a pressão mais elevada dos gases no agente poróforo químico, em comparação com a pressão do gás nos agentes poróforos físicos. Têm sido desenvolvidos vários princípios das ferramentas,The problems related to the shear stresses in the molten plastic and the tearing of the gas cells by reducing the pressure are now mitigated either by restricting the addition of the blowing agent or by the fact that the molten plastic has a very small layer thickness when formation of pressure and expansion. This is particularly true for chemical porophores agents, but there are also considerable limitations in the use of physical porophores agents. It is often desirable to be able to use chemical porophores agents for thicker plastic foam products also because the current production process is usually simpler than with the use of physical porophores, and the properties of the final products can usually be better than with the use of physical porophores. This is a consequence of, among other things, the higher gas pressure in the chemical blowing agent as compared to the gas pressure in the physical blowing agents. Several principles of tools have been developed,

em ligação com a produção contínua de espuma, em particular em ligação com a extrusão. Uma ferramenta de extrusão tem, em particular, duas funções importantes : 1) Formação de uma pressão suficiente na ferramenta e na máquina de extrusão, 2) Modelação do produto extrudido com a forma desejada. A formação contínua de espuma de materiais termoplásticos efectua-se por duas vias diferentes principais : 1) Espumação livre 2) Espumação controlada para dentro. A espuma livre ê usualmente utilizada para perfis relativamente simples. 0 produto extrudido de espuma é normalmente recolhido por uma unidade de calibração a uma curta distância da saída da ferramenta. A pressão do material fundido requerida na ferramenta e formada normalmente pelos bordos da ferramenta.in connection with the continuous production of foam, in particular in connection with the extrusion. An extrusion tool has in particular two important functions: 1) forming sufficient pressure on the tool and the extrusion machine; 2) shaping the extruded product to the desired shape; The continuous foam formation of thermoplastic materials is carried out by two different main routes: 1) Free foam 2) Foam controlled inwards. The free foam is usually used for relatively simple profiles. The foam extrudate is normally collected by a calibration unit at a short distance from the tool outlet. The pressure of the molten material required in the tool is normally formed by the edges of the tool.

Na espumação para dentro, a pressão do material fundido necessária é estabelecida por meio de um torpedo no interior da ferramenta, sendo a unidade de calibração fixada regidamente à própria ferramenta. A unidade de calibração tem a mesma forma interior que a tubeira da ferramenta. 0 material fundido é arrefecido exteriormente e é mantido seguramente aplicado às paredes 4· -7- / % / da unidade de calibração por meio de um vácuo. Ao mesmo tempo, uma peça inserta na ferramenta permite que o material extrudido se expanda para dentro na unidade de calibração. Este processo é usado para a produção de tubos, folhas e perfilados. 0 produto final tem uma película compacta e lisa com uma densidade menor junto do núcleo. Este processo é conhecido por "Processo Celuka". Há combinações conhecidas do processo de espumação livre com o "Processo Celuka". Também se produziram perfis ocos com base num princípio semelhante ao "Processo Celuka".In the inward frothing the pressure of the required melt is established by means of a torpedo inside the tool, the calibration unit being fixedly attached to the tool itself. The calibration unit has the same inner shape as the tool nozzle. The molten material is cooled externally and is held securely applied to the walls 4 · 7% of the calibration unit by means of a vacuum. At the same time, a workpiece insert allows the extruded material to expand into the calibration unit. This process is used for the production of tubes, sheets and profiles. The final product has a compact and smooth film with a lower density close to the core. This process is known as " Celuka Process ". There are known combinations of the free-foaming process with " Celuka Process ". Also hollow profiles were produced based on a principle similar to " Process Celuka ".

Também se usam vários princípios de coextrusão de material de película não expandido e de materiais de núcleo de espuma.Several principles of coextrusion of non-expanded film material and of foam core materials are also used.

Um outro processo que produz a formação de pressão na ferramenta e relativamente pouco corte do material na espumação é o chamado "Processo Woodlite". Este é um processo para a extrusão de cordas de espuma que são soldadas para formar uma unidade depois de deixar a salda da ferramenta. 0 extrudidofinal tem no entanto uma estrutura irregular e baixa resistência â flexão devido, em parte, â má soldadura mútua dos diferentes sub-extru-didos.Another process that produces tool pressure and relatively little cut of the material in the foaming is the so-called " Woodlite Process ". This is a process for extruding foam cords which are welded to form a unit after leaving the tool outlet. The extrudate has however an irregular structure and low bending strength due, in part, to poor mutual welding of the various sub-extrudates.

Um princípio usado em particular para a produção de tubos de espuma é o "Processo Armocell". Por meio de uma construção especial do canal de escoamento para a ferramenta, forma-se uma -8-One principle used in particular for the production of foam tubes is the " Armocell Process ". By means of a special construction of the flow channel for the tool,

t * pressão suficiente para impedir a expansão permatura do material em fusão. 0 tubo de espuma e mantido a uma pequena distância da ferramenta, por uma unidade de calibração.t * sufficient pressure to prevent the permature expansion of the melt material. The foam tube is kept at a small distance from the tool by a calibration unit.

Todos os princípios das ferramentas anteriores conduzem a limitações consideráveis da densidade do produto, da percentagem de células fechadas e das dimensões. Isso, entre outras coisas, porque a formação da pressão necessária no material fundido para impedir a expansão prematura se baseia no atrito entre o plástico fundido quente e a ferramenta.All the principles of the above tools lead to considerable limitations of product density, percentage of closed cells and dimensions. This, among other things, because the formation of the necessary pressure in the melt to prevent premature expansion is based on the friction between the hot melt and the tool.

DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO 0 objecto da presente invenção consiste em aperfeiçoar a técnica anterior e ampliar o domínio da sua aplicação, evitando ao mesmo tempo os inconvenientes da técnica anterior e as suas limitações inerentes.DESCRIPTION OF THE INVENTION The object of the present invention is to perfect the prior art and broaden the scope of its application, while avoiding the drawbacks of the prior art and its inherent limitations.

Em conformidade com isso, a presente invenção refere-se a um processo do tipo discutido na introdução que compreende : a) o fornecimento das matérias primas para uma máquina de processamento de plástico; sendo o processo caracterizado por compreender além disso : -9- -9-Accordingly, the present invention relates to a process of the type discussed in the introduction which comprises: a) supplying the raw materials to a plastic processing machine; the method being further characterized in that it further comprises:

% b) a amassadura das matérias primas na máquina de processamento de plástico, nas condições de temperatura e pressão que produzam um composto que se expande apenas por descarga da pressão; c) a transferência do composto plástico directamente para uma zona de arrefecimento; d) o arrefecimento do composto na zona de arrefecimento para um lote contínuo que tem viscosidade e rigidez elevadas e um perfil de velocidade aproximadamente constante sob a pressão formada por uma componente de pressão dirigida no sentido de montante; e) optativamente a transferência contínua para uma zona de retenção por travagem; f) para a formação da componente de pressão dirigida para montante até que a pressão no composto de plástico nas zonas situadas a montante seja suficiente para impedir a expansão do composto plástico; e g) controlada para expandir o composto até à densidade desejada depois da transferência para uma zona de aquecimento/ /fexpansão/formação.(b) the mixing of the raw materials in the plastic processing machine under the conditions of temperature and pressure which produce a compound which expands only by discharging the pressure; c) transferring the plastic compound directly to a cooling zone; d) cooling the compound in the cooling zone to a continuous batch having high viscosity and stiffness and an approximately constant velocity profile under the pressure formed by a upwardly directed pressure component; (e) optionally the continuous transfer to a braking restraint zone; f) for forming the upwardly directed pressure component until the pressure in the plastic compound in the upstream zones is sufficient to prevent expansion of the plastic compound; and g) controlled to expand the compound to the desired density after transfer to a heating / expansion / forming zone.

Vai agora explicar-se a presente invenção com mais pormenor, -10- / ί .% com referência aos desenhos anexos, cujas figuras representam :The present invention will now be explained in more detail, with reference to the accompanying drawings, in which:

As fig. 1 e 2, dois sistemas possíveis de aparelhos para efectuar a sequência a) a g) anterior. 0 material termoplástico, o agente poróforo e outras substâncias reguladoras do processo e aditivos optativos são fornecidos para uma máquina de processamento de plástico de um tipo já conhecido, por exemplo um extrusor (1), onde eles devem ser amassados conjuntamente, em condições de temperatura e pressão tais que um composto expandido se forme apenas pela descarga da pressão. São conhecidos extrusores de vários tipos, bem como as condições de mistura usadas nestes extrusores, não sendo por isso descritos com mais pormenor. 0 factor importante é evitar dar ao agente porõforo a oportunidade de se expandir na própria máquina de processamento de plástico. 0 material plástico e amassado de modo tal que todas as partes do lote obtêm aproximadamente a mesma temperatura e o facto de isso ser obtido de maneira relativamente rápida tem como consequência um bom controlo de qualquer permuta de calor exotér-mica ou endotêrmica de um agente poróforo químico.FIG. 1 and 2, two possible systems of apparatus for performing the sequence a) to g) above. The thermoplastic material, the porphorous agent and other process regulating substances and optional additives are provided for a plastic processing machine of an already known type, for example an extruder (1), where they are to be kneaded together under temperature conditions and pressure such that an expanded compound forms only by the discharge of pressure. Extruders of various types are known, as well as the mixing conditions used in these extruders, and are therefore not described in more detail. The important factor is to avoid giving the porphorous agent the opportunity to expand into the plastic processing machine itself. The plastic material is kneaded so that all parts of the batch obtain approximately the same temperature and the fact that this is obtained relatively quickly results in a good control of any exothermic or endothermic heat exchange of a pore-forming agent chemical.

Devido ao aquecimento rápido de todo o lote de plástico, -11- / eV,_.,.s -/ .¾ através do processamento mecânico, consegue-se também uma decomposição rápida do agente poróforo químico, se ele for usado.Due to the rapid heating of the entire batch of plastic by mechanical processing, a rapid decomposition of the chemical blowing agent is also achieved, if it is used.

Para evitar os problemas hoje existentes em ligação com os processos conhecidos e com os princípios conhecidos para as ferramentas de extrusio, para se obter uma pressão suficientemente elevada na ferramenta e no extrusor, onde as células de gás se rompem em elevado grau na saída da ferramenta do extrusor (devido à formação de pressão baseada no efeito de corte/atrito), usa-se, de acordo com o processo segundo a presente invenção, a formação de pressão suficiente na ferramenta e no extrusor para impedir a expansão prematura do material plástico, obtida por travamento/retenção do material plástico depois de ser arrefecido, de modo que o material plástico forma um "êmbolo" contínuo para a formação da pressão necessária para impedir o corte e a rotura resultante das células de gás.To avoid the problems today in connection with the known processes and known principles for the extrusion tools, to obtain a sufficiently high pressure in the tool and the extruder where the gas cells rupture to a high degree at the tool outlet of the extruder (due to the formation of pressure based on the shear / friction effect), according to the process of the present invention, sufficient pressure is formed in the tool and in the extruder to prevent premature expansion of the plastic material, obtained by locking / retaining the plastic material after being cooled, so that the plastic material forms a " plunger " continuous to form the pressure necessary to prevent the shearing and resulting breakage of the gas cells.

Ilustra-se a seguir a presente invenção, fazendo referência aos desenhos anexos. A formação da pressão necessária na ferramenta e no extrusor é conseguida arrefecendo (2) o lote de plástico sob pressão na saída da ferramenta de extrusão (1), num processo contínuo suficiente para tornar a rigidez do lote de plástico suficientemente elevada para que o lote de plástico possa ser retardada por um meio de travagem (3) que pode, por exemplo, ser uma correia que -12-The present invention is illustrated with reference to the accompanying drawings. The required pressure formation in the tool and the extruder is achieved by cooling (2) the batch of plastic under pressure at the outlet of the extrusion tool (1), in a continuous process sufficient to make the batch stiffness of plastic sufficiently high so that the batch of plastic can be retarded by a braking means (3) which may, for example, be a belt,

se move continuamente. 0 travamento do material de plástico é controlado de modo tal que a pressão que se forma no composto de plástico á suficientemente elevada para impedir que o composto se expanda. A partir da ferramenta de extrusão ou do aparelho de modelação depois do extrusor, o material plástico tem de ser mantido sob uma pressão externa elevada, sem atrito entre a parede limitadora e o lote de plástico, ou com atrito entre a parede e o lote suficientemente pequeno para que as células de gás formadas, depois de se reduzir a pressão, não se rompam. Devido à ausência de atrito entre a parede e o lote de plástico ou ao facto de essa pressão ser mínima, o lote de plástico neste dispositivo de arrefecimento (2) deslocar-se-á com uma velocidade uniforme através de todo o lote de plástico. Isso significa que não se verifica qualquer corte entre as várias camadas no lote de plástico no sentido do movimento, ou apenas um esforço de corte insignificante. 0 dispositivo de arrefecimento (2), que tem de estar ligado directamente ã ferramenta/dispositivo de modelação, pode ser ligado directamente ao dispositivo de travamento (3), ou o dispositivo de arrefecimento (2) e a unidade de travamento (3) podem formar uma unidade. Isso pode conseguir-se, por exemplo, se o arrefecimento do material plástico for feito entre fitas de aço sem fim, contínuas, estando as fitas de aço a uma temperatura baixa. Controlando a velocidade das fitas de áço, pode regular-se a pressão do composto. -13- -13-moves continuously. The locking of the plastic material is controlled such that the pressure forming the plastic compound is sufficiently high to prevent the compound from expanding. From the extrusion tool or the shaping apparatus after the extruder, the plastic material has to be maintained under a high external pressure, without friction between the boundary wall and the plastic bundle, or with friction between the wall and the batch sufficiently so that the formed gas cells, after reducing the pressure, do not break. Due to the absence of friction between the wall and the batch of plastic or to the fact that such pressure is minimal, the batch of plastic in this cooling device (2) will move at a uniform speed through the entire batch of plastic. This means that there is no cut between the various layers in the plastic bundle in the direction of movement, or only negligible shear stress. The cooling device (2), which has to be connected directly to the tool / modeling device, can be connected directly to the locking device (3), or the cooling device (2) and the locking unit (3) can form a unit. This may be achieved, for example, if the cooling of the plastic material is done between continuous, endless steel tapes, the steel tapes being at a low temperature. By controlling the velocity of the steel strips, the pressure of the compound can be regulated. -13-

Depois de o lote ser retardado suficientemente e de se ter obtido uma pressão suficiente por meio do dispositivo de trava-mento (3), o material plástico é aquecido (4), enquanto simultaneamente se reduz a pressão, permitindo que a massa de plástico se espanda. 0 aquecimento pode ser feito continuamente e directa-mente em ligação com o arrefecimento (2) e o dispositivo de travamento (3), por exemplo, por meio de fitas de aço sem fim aquecidas, ou então o aquecimento pode fazer-se, por exemplo, aquecendo o lote de plástico arrefecido em ligação com o transporte através de um tunel de aquecimento com ar quente. 0 lote de plástico arrefecido pode também ser aquecido, por exemplo, num banho líquido.After the batch is sufficiently retarded and sufficient pressure has been obtained by means of the locking device (3), the plastic material is heated (4), while simultaneously reducing the pressure, allowing the plastic mass to spandae The heating can be done continuously and directly in connection with the cooling (2) and the locking device (3), for example by means of heated endless steel strips, or else the heating can be done for example by heating the cooled plastic batch in connection with transport through a hot air heating tunnel. The batch of cooled plastic may also be heated, for example, in a liquid bath.

Aquecendo-se o material plástico, ou por aplicação de calor exterior, ou igualizando a temperatura interior e a exterior do material plástico, ou por uma combinação de calor fornecido exteriormente e a igualização das temperaturas do material plástico, este expandir-se-á até que se obtenha o equilíbrio entre as forças de expansão exteriores no material plástico e as tensões no material plástico. 0 dispositivo (2) para arrefecer o composto plástico depois da saída da ferramenta/dispositivo de modelação com um atrito nulo ou reduzido entre as paredes limitadoras e o composto de plástico, o dispositivo de travagem/retenção e o dispositivo de aquecimento, podem ser construídos de várias maneiras básicas. -14-By heating the plastic material, either by applying external heat, or by equalizing the inside and outside temperature of the plastic material, or by a combination of externally supplied heat and the equalization of the temperatures of the plastic material, it will expand up to that the balance between the outer expansion forces in the plastic material and the stresses in the plastic material is obtained. The device (2) for cooling the plastic compound after the output of the tool / modeling device with a reduced or nil friction between the limiting walls and the plastic compound, the braking / holding device and the heating device, can be constructed in several basic ways. -14-

Seguem-se exemplos das mesmas : 0 dispositivo de arrefecimento (2) que está ligado directa-mente á ferramenta/unidade de modelação depois do extrusor pode ser um arrefecedor estático, com uma secção transversal interior igual ou aproximadamente igual à secção transversal de saída da ferramenta/dispositivo de modelação. As paredes na secção transversal interior têm de gerar um atrito mínimo entre a parede e o composto de plástico. Isso pode conseguir-se, por exemplo, dando um polimento com brilho ou revestindo com crómio as paredes interiores. Ao mesmo tempo, pode também aplicar-se um meio lubrificante, continuamente, entre as paredes interiores do dispositivo de arrefecimento e o lote de material plástico, para reduzir ainda mais o atrito. 0 arrefecimento pode ser feito, por exemplo, arrefecendo o dispositivo de refrigeração com óleo tratado, em canais das paredes. 0 dispositivo de refrigeração pode também ser um conjunto de fitas de aço sem fim que são arrefecidas e apertadas contra o material de plástico. 0 dispositivo de travamento (3) depois do dispositivo de refrigeração (2) pode consistir, por exemplo, em um ou dois rolos que são apertados contra o material plástico rígido e arrefecido, podendo esse dispositivo de travamento consistir num conjunto de fitas de aço sem fim que podem ser apertadas contra o material plástico, sendo a sua velocidade regulada de modo tal que possa regular-se a pressão do material plástico a montante. /15 ( A unidade de aquecimento (4) depois do dispositivo de trava-mento/dispositivo de retenção pode ser, por exemplo uma câmara cheia com um liquido quente, onde possa regular-se a pressão. 0 dispositivo de aquecimento pode também ser um conjunto de correias sem fim que são aquecidas. 0 aquecimento do material plástico pode também fazer-se, por exemplo, numa unidade de aquecimento estática com uma secção transversal interior igual ou aproximadamente igual ã secção transversal do lote de plástico depois da saída do dispositivo de travamento. 0 dispositivo de aquecimento estático tem de gerar um atrito nulo ou muito baixo entre as paredes interiores do dispositivo de aquecimento e o lote de plástico. 0 aquecimento pode fazer-se numa câmara de aquecimento onde o extrudido de plástico se move livremente.The cooling device (2) which is directly connected to the tool / modeling unit after the extruder can be a static cooler, having an inner cross-section equal to or approximately equal to the outlet cross-section of the tool / modeling device. The walls in the inner cross-section must generate a minimum friction between the wall and the plastic compound. This can be achieved, for example, by gently polishing or chromium coating the interior walls. At the same time, a lubricating medium may also be applied continuously between the inner walls of the cooling device and the batch of plastic material to further reduce friction. The cooling can be done, for example, by cooling the cooling device with treated oil, into wall channels. The cooling device may also be a set of endless steel strips which are cooled and tightened against the plastic material. The locking device (3) after the cooling device (2) can for example consist of one or two rollers which are tightened against the rigid and cooled plastic material, which locking device can consist of a set of steel strips without which can be tightened against the plastic material, its speed being regulated in such a way that the pressure of the upstream plastic material can be adjusted. The heating device (4) after the locking device / holding device may be, for example a chamber filled with a hot liquid, where the pressure can be regulated. The heating device may also be a The heating of the plastic material may also be done, for example, in a static heating unit having an inner cross-section equal to or approximately equal to the cross-section of the plastic batch after the outlet of the heating device. The heated heating device must generate a null or very low friction between the inner walls of the heating device and the plastic batch. Heating can take place in a heating chamber where the plastic extrudate moves freely.

Pode muitas vezes ser vantajoso aquecer o composto de plástico a uma pressão suficientemente elevada para que o composto de plástico não se expanda na própria unidade de aquecimento. Ê assim possível aquecer o material de plástico muito mais rapidamente, pois o valor do isolamento do material plástico aumenta muitíssimo quando expandido. 0 atrito entre as paredes interiores da unidade de aquecimento e o lote de plástico deve ser mínimo, visto que, de outro modo, traz dificuldades para um controlo óptimo da pressão na mistura de plástico a montante na ferramenta de extrusão e no extrusor. Além disso, é muito mais fácil controlar a expansão se -16-It may often be advantageous to heat the plastic compound at a pressure high enough that the plastic compound does not expand in the heating unit itself. It is thus possible to heat the plastic material much more quickly, since the insulation value of the plastic material increases greatly when expanded. The friction between the inner walls of the heating unit and the plastic bundle should be minimal as it otherwise causes difficulties for optimal control of the pressure in the plastic mixture upstream in the extruder tool and in the extruder. In addition, it is much easier to control the expansion if-

houver um atrito nulo ou muito pequeno entre a unidade de aquecimento e o material plástico.there is no or very little friction between the heating unit and the plastic material.

Quando se aquecer o extrudido de plástico sob pressão, a pressão exterior é reduzida depois de todas as partes do extrudido terem sido levadas à temperatura desejada, podendo o material plástico ser expandido até se ter sido atingido o equilíbrio entre as forças interiores de expansão e as tensões no material plástico.When the plastic extrudate is heated under pressure, the outer pressure is reduced after all the extrudate parts have been brought to the desired temperature, the plastic material being able to be expanded until the equilibrium between the internal expanding forces and the in the plastic material.

Quando se tiver aquecido o extrudido plástico sem pressão exterior (por exemplo, numa câmara de aquecimento), o material plástico expandir-se-á simultaneamente com o aquecimento.When the plastic extrudate has been heated without external pressure (for example in a heating chamber), the plastic material will expand simultaneously with the heating.

Nesta memória descritiva descreve-se em particular um processo que utiliza um ou mais extrusores de plástico, mas poderia usar-se qualquer máquina de processamento contínuo ou semicontínuo de plástico que satisfaça aos requisitos do processa mento e âs condições de temperatura e pressão.In this specification there is described, in particular, a process using one or more plastic extruders, but any continuous or semi-continuous plastic processing machine meeting the processing requirements and the temperature and pressure conditions could be used.

DESCRIÇÃO E EXEMPLOS DE COMPOSIÇÕES PLÁSTICAS E DE CONDIÇÕES DE PROCESSAMENTODESCRIPTION AND EXAMPLES OF PLASTIC COMPOSITIONS AND PROCESSING CONDITIONS

Como se mencionou anteriormente, ao desenvolver uma fórmula ou receita para uma composição de plástico, tem de ter-se em consideração a máquina de processamento do plástico que vai utilizar-se e avaliar as propriedades desejadas para o produto final. 0 processo segundo a presente invenção foi desenvolvido para utilização de PVC. Foram as seguintes as máquinas de processamento de plástico usadas :As mentioned above, in developing a formula or recipe for a plastic composition, one must take into account the plastic processing machine to be used and evaluate the desired properties for the final product. The process according to the present invention has been developed for use with PVC. The following plastic processing machines were used:

Os vários componentes da composição de plástico foram misturados em um misturador de plástico convencional a quente/a frio, /vertical/vertical. Utilizou-se uma máquina de homogeneização/ máquina de gelatinização para a mistura de PVC, um extrusor de parafuso duplo (unidade de granulação de 110 mm). Usou-se uma máquina de processamento de plásticos em ligação com a decomposição do agente poróforo químico, com um extrusor de parafuso único (90 mm).The various components of the plastic composition were mixed in a conventional hot / cold plastic mixer / vertical / vertical. A homogenization / gelatinization machine was used for the PVC blend, a twin screw extruder (110 mm granulation unit). A plastic processing machine was used in connection with the decomposition of the chemical blowing agent with a single screw extruder (90 mm).

Usaram-se várias ferramentas/unidades de modelação, incluindo uma ferramenta para a produção de um perfil circular com cerca de 50 mm de diâmetro. Como unidade de arrefecimento usou-se um dispositivo de arrefecimento estático, cujas paredes eram arrefecidas ao mesmo tempo que se aplicava um lubrificante líquido entre as paredes interiores do dispositivo de arrefecimento e o lote de plástico. Utilizou-se como dispositivo de travamento/ /retenção um sistema de fitas sem fim. 0 aquecimento do lote de plástico foi feito num sistema estático com paredes aquecidas.Various tools / modeling units were used, including a tool for producing a circular profile of about 50 mm in diameter. As the cooling unit a static cooling device was used, the walls of which were cooled while a liquid lubricant was applied between the inner walls of the cooling device and the plastic batch. A worm tape system was used as a locking / retaining device. The heating of the plastic lot was done in a static system with heated walls.

No trabalho de desenvolvimento utilizou-se também um dispositivo de arrefecimento/travamento e de aquecimento constituindo -18-In the development work a cooling / locking and heating device was also used,

uma unidade com paredes contínuas sob a forma de fitas de aço sem fim.a unit with continuous walls in the form of endless steel strips.

Os seguintes são exemplos de composições de plástico que foram usadas : (Todas com base no material termoplástico de PVC). EXEMPLO 1 PVC (Tipo M, número K aproximadamente 60) 100The following are examples of plastic compositions that have been used: (All based on PVC thermoplastic material). EXAMPLE 1 PVC (Type M, K number about 60) 100

Cera Pe 0,8Wax Pe

Estearato de cálcio 0,4Calcium stearate 0.4

Sulfato tribásico de chumbo 10Tribasic Lead Sulphate 10

Estearato dibãsico de chumbo 2Lead dibasic stearate 2

Azo-dicarbonamida 1Azo-dicarbonamide 1

Hidrogenocarbonato de sódio 15Sodium hydrogen carbonate 15

Metacrilato de polimetilo (PMMA) 12Polymethyl methacrylate (PMMA) 12

Ftalato de dioctilo (DOP) 16 EXEMPLO 2 PVC (Tipo M, número K aproximadamente 60) 100Dioctyl phthalate (DOP) EXAMPLE 2 PVC (Type M, K number about 60) 100

Cera pe 0,2Wax pe 0.2

Laurato de cálcio 0,3Calcium lactone 0.3

Sulfato tribásico de chumbo 10Tribasic Lead Sulphate 10

Estearato dibásico de chumbo 1 -19- / 1Dibasic lead stearate 1 -19- / 1

Azo-diacarbamidaAzo diacarbamide

Hidrogenocarbonato de sódio 25Sodium hydrogen carbonate 25

Metacrilato de polimetilo (PMMA) 15Polymethyl methacrylate (PMMA) 15

Fcalato de dioctilo (DOP) 25 A fórmula do Exemplo 1 forneceu uma espuma de PVC com uma 3 densidade de cerca de 0,1 (cerca de 100 kg/m ). A fórmula do Exemplo 2 forneceu uma espuma de PVC com uma 3 densidade de cerca de 0,07 (cerca de 70 kg/m ).The formula of Example 1 provided a PVC foam having a density of about 0.1 (about 100 kg / m). The formula of Example 2 provided a PVC foam having a density of about 0.07 (about 70 kg / m).

Os vários componentes das composições de plástico anteriores foram misturadas a uma temperatura de cerca de 120°C em um misturador a quente/a frio, vertical/vertical, de alta velocidade.The various components of the foregoing plastic compositions were blended at a temperature of about 120øC in a high speed vertical / vertical hot / cold mixer.

Depois de arrefecida, alimentou-se a mistura a uma unidade de granulação constituída por um extrusor de parafuso duplo. A temperatura da massa de plástico na saída da unidade de granulação era de 130°C. Alimentou-se depois o granulado a um extrusor de parafuso simples de 90 nm, que foi expandido a cerca de 40 D. A pressão no extrusor imediatamente depois da tremonha foi medida a cerca de 1 200 bars. Reduziu-se a pressão ate cerca de 250 bars na saída da máquina. A temperatura do composto imediatamente depois da tremonha foi levada a cerca de 210°C. Reduziu-se a temperatura do composto até cerca de 165°C na saída da máquina. -20- 'ί4=*'»Λ“''' 9 ,Τϊ A temperatura do lote na saída do aparelho de expansão (constituído pela unidade de arrefecimento, o dispositivo de travamento e a unidade de aquecimento) era de cerca de 120°C.After cooling, the mixture was fed to a granulation unit consisting of a twin screw extruder. The temperature of the plastic mass at the exit of the granulation unit was 130øC. The granulate was then fed to a 90 nm single screw extruder, which was expanded to about 40 D. The pressure in the extruder immediately after the hopper was measured at about 1200 bars. The pressure was reduced to about 250 bars at the outlet of the machine. The temperature of the compound immediately after the hopper was brought to about 210 ° C. The temperature of the compound was reduced to about 165 ° C at the outlet of the machine. The temperature of the batch at the outlet of the blower (consisting of the cooling unit, the locking device and the heating unit) was about 120øC W.

Em condições especiais, seria desejável a reticulação da espuma de plástico. Isso pode fazer-se, por exemplo, utilizando a radiação,utilizando perõxidos, utilizando amidas, utilizando silanos ou utilizando isocianatos. Devido ao risco de reticulação do material plástico na máquina de processamento de plásticos, pode ser vantajoso adicionar o componente de reticulação num último estádio na máquina de processamento de plásticos ou imediatamente depois da máquina de processamento de plásticos numa unidade misturadora separada.Under special conditions, crosslinking of the plastic foam would be desirable. This can be done, for example, by using the radiation, using peroxides, using amides, using silanes or using isocyanates. Because of the risk of crosslinking the plastic material in the plastics processing machine, it may be advantageous to add the crosslinking component at a later stage in the plastics processing machine or immediately after the plastics processing machine in a separate mixing unit.

Claims

A process for the continuous or semi-continuous production of cellular plastics material from a plastic compound containing a porphorous agent and, optionally, other process regulating substances or additives, comprising: a) the supply of the raw materials to a plastic processing machine, characterized in that it further comprises the steps of; b) mixing the raw materials in the plastic processing machine under the conditions of temperature and pressure which produce a compound which expands only when the pressure is relieved; c) transferring the plastic compound directly to a cooling zone; -22-. -22-.

/ d) cooling the compound in the cooling zone to obtain a continuous batch having high viscosity and stiffness and an approximately horizontal velocity curve under the pressure formed by a upwardly directed pressure component; e) optionally, continuous transfer to a holding zone by braking; f) for the formation of the upstream pressure component until the pressure in the plastic compound in the upstream zones is sufficient to prevent expansion of the plastic compound; g) controlled expansion of the compound to the desired density after transfer to a heating / expansion / shaping zone. Lisbon, July 17, 1990 The Office of the Industrial Fropnedcde