BE1022797B1

BE1022797B1 - Process and composition for molding plastic articles with reduced cycle time

Info

Publication number: BE1022797B1
Application number: BE2015/5516A
Authority: BE
Inventors: BACKER Sr. Jan DE
Original assignee: Hubert De Backer Nv
Priority date: 2015-08-18
Filing date: 2015-08-18
Publication date: 2016-09-08
Also published as: BE1022797A1

Abstract

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een proces voor het vormgieten van kunststofartikelen uit een thermoplastisch materiaal met verkorte cyclustijd, omvattende de stappen van: (i) het opwarmen van genoemd thermoplastisch materiaal tot een temperatuur boven de smelttemperatuur, daardoor verkrijgende een smelt; (ii) het vormgieten van genoemde smelt in een matrijs; (iii) het afkoelen van de genoemde smelt tot een temperatuur onder de smelttemperatuur, daardoor verkrijgende een kunststofartikel; (iv) het verwijderen van genoemd kunststofartikel uit genoemde matrijs, waarbij genoemd thermoplastisch materiaal omvat is uit polyethyleen, optioneel polypropyleen, en een nucleatieagens in een hoeveelheid gelegen tussen 10.0 gewichts-% en 0.1 gewichts-%.The present invention relates to a process for molding plastic articles from a thermoplastic material with reduced cycle time, comprising the steps of: (i) heating said thermoplastic material to a temperature above the melting temperature, thereby obtaining a melt; (ii) molding said melt into a mold; (iii) cooling said melt to a temperature below the melting temperature, thereby obtaining a plastic article; (iv) removing said plastic article from said mold, wherein said thermoplastic material is comprised of polyethylene, optionally polypropylene, and a nucleating agent in an amount comprised between 10.0% by weight and 0.1% by weight.

Description

PROCES EN SAMENSTELLING VOOR HET VORMGIETEN VAN KUNSTSTOFARTIKELEN MET VERKORTE CYCLUSTIJDPROCESS AND COMPOSITION FOR FORMING PLASTIC ARTICLES WITH A SHORT Cycle Time

TECHNISCH VELDTECHNICAL FIELD

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een proces voor het vormgieten van kunststofartikelen, evenals op een samenstelling voor gebruik in genoemd proces, waarbij zowel proces als samenstelling zijn geoptimaliseerd om de cyclustijd van het vormgietproces te verkorten.The present invention relates to a process for molding plastic articles, as well as to a composition for use in said process, wherein both process and composition are optimized to shorten the cycle time of the molding process.

ACHTERGRONDBACKGROUND

Vormgieten of spuitgieten is een vormgeeftechniek dewelke voornamelijk wordt toegepast voor de verwerking van thermoplasten. Bij het spuitgieten wordt granulaat of poeder van een thermoplastisch materiaal gesmolten tot een viskeuze massa en onder hoge druk in een matrijs ingespoten, welke matrijs voorzien is van een caviteit dewelke correspondeert met de vorm van het gewenste thermoplastische artikel. Belangrijke factoren bij het inspuiten van thermoplastisch materiaal in de matrijs is een homogene verdeling om goede uniforme producteigenschappen te verkrijgen. In dit kader is ook een snelle maar gelijkmatige afkoeling belangrijk. Een andere factor dewelke een fundamenteel belangrijke rol speelt in het vormgietproces, is de cyclustijd.Molding or injection molding is a molding technique that is mainly used for the processing of thermoplastics. During injection molding, granulate or powder of a thermoplastic material is melted into a viscous mass and injected into a mold under high pressure, which mold is provided with a cavity which corresponds to the shape of the desired thermoplastic article. Important factors when injecting thermoplastic material into the mold is a homogeneous distribution to obtain good uniform product properties. Fast but even cooling is also important in this context. The cycle time is another factor that plays a fundamentally important role in the molding process.

Zo beschrijft US 8,840,391 een inrichting om schade door gesmolten plastic aan elektrische bedrading, verwarmingsbanden en isolatie van een spuitgietmachine te voorkomen. Specifiek, bestaat de inrichting uit een platte metalen schijf met een opening in het midden die hecht aan het distale uiteinde van de behuizing van het mondstuk van een spuitgietmachine. Doordat het mondstuk van de spuitgietmachine uitstrekt door de opening van de platte metalen schijf, voorkomt de platte metalen schijf dat gesmolten kunststof binnendringt in de sproeierbehuizing en schade aan de elektrische bedrading, verwarmingsbanden en isolatie van de spuitgietmachine aanricht. US 5,454,995 beschrijft dan weer een werkwijze voor het reduceren van de cyclustijd in spuitgietmachines die draaien grote capaciteit, zoals meerdere matrijzen dewelke een hoog volume-toevoer kwaliteitsvolle smelt vereisen. Specifiek betreft de technologie een proces waarbij twee smeltaccumulatoren worden ingeschakeld, dewelke afwisselend thermoplastisch materiaal injecteren in de matrijs. Daartoe is een roterende klep aan het einde van de extruder geregeld.For example, US 8,840,391 describes a device to prevent damage by molten plastic to electrical wiring, heating tapes and insulation of an injection molding machine. Specifically, the device consists of a flat metal disk with an opening in the middle that adheres to the distal end of the housing of the nozzle of an injection molding machine. Because the nozzle of the injection molding machine extends through the opening of the flat metal disk, the flat metal disk prevents molten plastic from penetrating into the nozzle housing and causing damage to the electrical wiring, heating tapes and insulation of the injection molding machine. US 5,454,995, on the other hand, describes a method for reducing the cycle time in injection molding machines that run large capacity, such as several molds, which require a high volume supply of high-quality melt. Specifically, the technology involves a process in which two melting accumulators are switched on, which alternately inject thermoplastic material into the mold. A rotary valve is arranged for this purpose at the end of the extruder.

Anderzijds zijn ook methoden bekend voor het optimaliseren van injectietijden tijdens het spuitgieten. Zo beschrijft US 6,572,796 een werkwijze voor het voorspellen van de optimale cyclustijd voor een spuitgietproces. Daarbij wordt eerst een thermische analyse uitgevoerd doorheen een dikte van een spuitgietstuk, wordt de krimp berekend als functie van de koeltijd en worden wrijvingskrachten tussen het gietstuk en de matrijs berekend. Vervolgens worden eveneens de krachten berekend voor het uitwerpen, gebaseerd op de wrijvingscoëfficiënt en de berekende krimp. Finaal wordt de geïnduceerde spanning berekend in geselecteerde zwaar belaste plaatsen van het stuk en vergeleken met de vloeispanning in het materiaal voor het bepalen van een optimaal venster voor de cyclustijd waarin het gietstuk kan worden uitgeworpen zonder beschadigd te worden.On the other hand, methods are also known for optimizing injection times during injection molding. For example, US 6,572,796 describes a method for predicting the optimum cycle time for an injection molding process. Thereby, first a thermal analysis is carried out through a thickness of an injection molding, the shrinkage is calculated as a function of the cooling time and frictional forces between the molding and the mold are calculated. Subsequently, the forces are also calculated for the ejection, based on the coefficient of friction and the calculated shrinkage. Finally, the induced stress is calculated in selected heavily loaded areas of the piece and compared to the yield stress in the material to determine an optimum cycle time window in which the casting can be ejected without being damaged.

Een optimale cyclustijd, d.w.z. een beperkte maar voldoende tijd voor het inspuiten, afkoelen en uitwerkpen van thermoplastisch materiaal, is echter nog steeds een betrachting van verdergaand onderzoek. Verbeterde processen en samenstellingen van thermoplastisch materiaal zijn nog steeds wenselijk voor het vormgieten van kunststofartikelen.However, an optimum cycle time, i.e. a limited but sufficient time for the injection, cooling and elaboration of thermoplastic material, is still a matter of further investigation. Improved processes and compositions of thermoplastic material are still desirable for molding plastic articles.

De onderhavige uitvinding tracht te voorzien in een oplossing voor een of meerdere van voornoemde problemen of tekortkomingen.The present invention seeks to provide a solution for one or more of the aforementioned problems or shortcomings.

SAMENVATTINGSUMMARY

Tot dit doel verschaft de uitvinding in een eerste aspect een proces voor het vormgieten van kunststofartikelen uit een thermoplastisch materiaal met verkorte cyclustijd, omvattende de stappen van: - het opwarmen van genoemd thermoplastisch materiaal tot een temperatuur boven de smelttemperatuur, daardoor verkrijgende een smelt; - het vormgieten van genoemde smelt in een matrijs; - het afkoelen van de genoemde smelt tot een temperatuur onder de smelttemperatuur, daardoor verkrijgende een kunststofartikel; - het verwijderen van genoemd kunststofartikel uit genoemde matrijs, waarbij genoemd thermoplastisch materiaal omvat is uit polyethyleen in een hoeveelheid gelegen tussen 90.0 gewichts-% en 99.9 gewichts-%, optioneel polypropyleen in een hoeveelheid van maximaal 5.0 gewichts-%, en een nudeatieagens in een hoeveelheid gelegen tussen 10.0 gewichts-% en 0.1 gewichts-%.To this end, the invention provides in a first aspect a process for molding plastic articles from a thermoplastic material with a reduced cycle time, comprising the steps of: - heating said thermoplastic material to a temperature above the melting temperature, thereby obtaining a melt; - molding said melt in a mold; - cooling said melt to a temperature below the melting temperature, thereby obtaining a plastic article; - removing said plastic article from said mold, wherein said thermoplastic material is comprised of polyethylene in an amount ranging between 90.0% by weight and 99.9% by weight, optionally polypropylene in an amount of at most 5.0% by weight, and a depletion agent in a quantity between 10.0% by weight and 0.1% by weight.

Dit biedt als voordeel dat een kortere cyclustijd kan worden gerealiseerd voor het vormgieten van kunststofartikelen zoals bijvoorbeeld plastic injectiespuiten. Door het realiseren van kortere cyclustijden voor het produceren van injectiespuiten, of voor een of meerdere onderdelen van genoemde injectiespuiten, kan de productie evenredig worden verhoogd met eenzelfde injecteermachine.This offers the advantage that a shorter cycle time can be realized for molding plastic articles such as, for example, plastic syringes. By realizing shorter cycle times for producing syringes, or for one or more components of said syringes, the production can be increased proportionally with the same injection machine.

In een tweede aspect verschaft de uitvinding een samenstelling voor het vormgieten van kunststofartikelen uit een thermoplastisch materiaal met verkorte cyclustijd, omvattende polyethyleen in een hoeveelheid gelegen tussen 90.0 gewichts-% en 99.9 gewichts-%, optioneel polypropyleen in een hoeveelheid van maximaal 5.0 gewichts-%, en een nucleatieagens in een hoeveelheid gelegen tussen 10.0 gewichts-% en 0.1 gewichts-%.In a second aspect, the invention provides a composition for molding plastic articles from a thermoplastic material with a reduced cycle time, comprising polyethylene in an amount between 90.0% by weight and 99.9% by weight, optionally polypropylene in an amount of at most 5.0% by weight , and a nucleation agent in an amount between 10.0% by weight and 0.1% by weight.

Dergelijke samenstelling vertoont een hogere kristallisatietemperatuur, waardoor de geproduceerde kunststofartikelen sneller uit een matrijs kunnen worden geworpen. Aldus wordt enerzijds een energetisch voordeel geleverd, doordat de matrijs niet tot een lagere temperatuur dient te worden afgekoeld; anderzijds wordt een kortere cyclustijd gerealiseerd, waardoor de productie van een machine kan worden opgedreven.Such a composition exhibits a higher crystallization temperature, as a result of which the plastic articles produced can be ejected more quickly from a mold. Thus, on the one hand, an energetic advantage is provided in that the mold does not have to be cooled to a lower temperature; on the other hand, a shorter cycle time is achieved, so that the production of a machine can be increased.

In een derde aspect verschaft de uitvinding een kunststofartikel met verkorte cyclustijd verkregen door een proces volgens het eerste aspect van de uitvinding, waarbij genoemd kunststofartikel een piston van een injectiespuit en/of een zuiger omvat.In a third aspect, the invention provides a plastic article with reduced cycle time obtained by a process according to the first aspect of the invention, wherein said plastic article comprises a piston of a syringe and / or a piston.

In een vierde aspect verschaft de uitvinding een gebruik van een proces volgens het eerste aspect van de uitvinding voor het vormgieten van kunststofartikelen uit een thermoplastisch materiaal met verkorte cyclustijd.In a fourth aspect, the invention provides a use of a process according to the first aspect of the invention for molding plastic articles from a thermoplastic material with a shorter cycle time.

BESCHRIJVING VAN DE FIGURENDESCRIPTION OF THE FIGURES

De expliciete karakteristieken, voordelen en objectieven van de onderhavige uitvinding zullen verder duidelijk worden voor de vakman in het technisch veld van de uitvinding na lezen van de hier volgende gedetailleerde beschrijving van de uitvoeringsvorm van de uitvinding en van de figuren hierin bijgesloten. De figuren dienen daartoe de uitvinding verder toe te lichten, zonder daarbij de omvang van de uitvinding te beperken.The explicit characteristics, advantages and objectives of the present invention will further become apparent to those skilled in the art of the invention after reading the following detailed description of the embodiment of the invention and of the figures included herein. To that end, the figures should further illustrate the invention, without thereby limiting the scope of the invention.

Figuur 1 is een schematische weergave van de kristalgroei tijdens het afkoelen van een thermoplastische smelt.Figure 1 is a schematic representation of the crystal growth during the cooling of a thermoplastic melt.

GEDETAILLEERDE BESCHRIJVING VAN DE UITVINDINGDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Tenzij anders gedefinieerd hebben alle termen die gebruikt worden in de beschrijving van de uitvinding, ook technisch en wetenschappelijke termen, de betekenis zoals ze algemeen begrepen worden door de vakman in het technisch veld van de uitvinding. Voor een betere beoordeling van de beschrijving van de uitvinding, worden de volgende termen expliciet uitgelegd. "Een", "de" en "het" refereren in dit document naar zowel het enkelvoud als het meervoud tenzij de context duidelijk anders veronderstelt. Bijvoorbeeld, "een segment" betekent een of meer dan een segment.Unless defined otherwise, all terms used in the description of the invention, including technical and scientific terms, have the meaning as generally understood by those skilled in the art of the invention. For a better assessment of the description of the invention, the following terms are explicitly explained. "A", "de" and "het" in this document refer to both the singular and the plural unless the context clearly assumes otherwise. For example, "a segment" means one or more than one segment.

Wanneer "ongeveer" of "rond" in dit document gebruikt wordt bij een meetbare grootheid, een parameter, een tijdsduur of moment, en dergelijke, dan worden variaties bedoeld van +/-20% of minder, bij voorkeur +/-10% of minder, meer bij voorkeur +/-5% of minder, nog meer bij voorkeur +/-1% of minder, en zelfs nog meer bij voorkeur +/-0.1% of minder dan en van de geciteerde waarde, voor zoverre zulke variaties van toepassing zijn in de beschreven uitvinding. Hier moet echter wel onder verstaan worden dat de waarde van de grootheid waarbij de term "ongeveer" of "rond" gebruikt wordt, zelf specifiek wordt bekendgemaakt.When "about" or "round" is used in this document for a measurable quantity, a parameter, a duration or moment, and the like, variations are meant of +/- 20% or less, preferably +/- 10% or less, more preferably +/- 5% or less, even more preferably +/- 1% or less, and even more preferably +/- 0.1% or less than and of the quoted value, insofar as such variations of are applicable in the described invention. However, it must be understood here that the value of the quantity at which the term "about" or "round" is used is itself specifically disclosed.

De termen "omvatten", "omvattende", "bestaan uit", "bestaande uit", "voorzien van", "bevatten", "bevattende", "behelzen", "behelzende", "inhouden", "inhoudende" zijn synoniemen en zijn inclusieve of open termen die de aanwezigheid van wat volgt aanduiden, en die de aanwezigheid niet uitsluiten of beletten van andere componenten, kenmerken, elementen, leden, stappen, gekend uit of beschreven in de stand der techniek.The terms "include", "comprising", "consist of", "consisting of", "provided with", "contain", "containing", "include", "including", "contents", "contents" are synonyms and are inclusive or open terms indicating the presence of what follows, and which do not preclude or preclude the presence of other components, features, elements, members, steps, known from or described in the prior art.

Het citeren van numerieke intervallen door de eindpunten omvat alle gehele getallen, breuken en/of reële getallen tussen de eindpunten, deze eindpunten inbegrepen.The citation of numerical intervals by the end points includes all integers, fractions and / or real numbers between the end points, including these end points.

In een eerste aspect verschaft de uitvinding een proces voor het vormgieten van kunststofartikelen uit een thermoplastisch materiaal met verkorte cyclustijd, omvattende de stappen van: - het opwarmen van genoemd thermoplastisch materiaal tot een temperatuur boven de smelttemperatuur, daardoor verkrijgende een smelt; - het vormgieten van genoemde smelt in een matrijs; - het afkoelen van de genoemde smelt tot een temperatuur onder de smelttemperatuur, daardoor verkrijgende een kunststofartikel; - het verwijderen van genoemd kunststofartikel uit genoemde matrijs, waarbij genoemd thermoplastisch materiaal omvat is uit polyethyleen in een hoeveelheid gelegen tussen 90.0 gewichts-% en 99.9 gewichts-%, optioneel polypropyleen in een hoeveelheid van maximaal 5.0 gewichts-%, en een nucleatieagens in een hoeveelheid gelegen tussen 10.0 gewichts-% en 0.1 gewichts-%.In a first aspect, the invention provides a process for molding plastic articles from a thermoplastic material with a shorter cycle time, comprising the steps of: - heating said thermoplastic material to a temperature above the melting temperature, thereby obtaining a melt; - molding said melt in a mold; - cooling said melt to a temperature below the melting temperature, thereby obtaining a plastic article; - removing said plastic article from said mold, wherein said thermoplastic material is comprised of polyethylene in an amount between 90.0% by weight and 99.9% by weight, optionally polypropylene in an amount of at most 5.0% by weight, and a nucleating agent in a quantity between 10.0% by weight and 0.1% by weight.

Om de uitvinding beter te begrijpen, wordt de uitvinding toegelicht aan de hand van Figuur 1. Figuur 1 is een schematische weergave van de kristalgroei tijdens het afkoelen van een thermoplastische smelt. De bovenste rij geeft een schematische voorstelling van het kristallisatieproces van een polyethyleen-smelt zonder een nucleatieagens volgens de uitvinding. Bij het afkoelen, zal er een bepaalde inductieperiode zijn voor het vormen van de eerste kristal kernen. Door het later vormen van deze kristalkernen, wordt het kristallisatieproces vertraagd. Van zodra enkele kernen zich vormen, groeien deze uit tot relatief grote sferulieten dewelke een relatief grote spreiding van deeltjesgrootte vertonen. Daardoor zijn de materiaalkarakteristieken beperkt. De onderste rij toont de kristallisatie van een thermoplastische smelt volgens de uitvinding, waarbij reeds bij de eerste afkoeling tal van nucleatiekernen ontstaan dewelke uitgroeien tot kleine kristallen. Dergelijke kristallen groeien verder uit tot een veelheid van kleine kristallen met een kleine spreiding in kristal g rootte. Dergelijke kristalstructuur zorgt voor verbeterde mechanische eigenschappen.To better understand the invention, the invention is explained with reference to Figure 1. Figure 1 is a schematic representation of the crystal growth during the cooling of a thermoplastic melt. The top row gives a schematic representation of the crystallization process of a polyethylene melt without a nucleation agent according to the invention. Upon cooling, there will be a certain induction period for forming the first crystal nuclei. By later forming these crystal nuclei, the crystallization process is delayed. As soon as a few nuclei form, they grow into relatively large spherulites, which exhibit a relatively large spread of particle size. As a result, the material characteristics are limited. The bottom row shows the crystallization of a thermoplastic melt according to the invention, with numerous nucleation nuclei already being formed at the first cooling, which nucleates develop into small crystals. Such crystals further grow into a plurality of small crystals with a small spread in crystal root. Such a crystal structure provides improved mechanical properties.

In een geprefereerde uitvoeringsvorm, voorziet de onderhavige uitvinding in een proces volgens het eerste aspect van de uitvinding, waarbij de nucleatie-halfwaarde tijd van genoemd nucleatieagens voor polyethyleen gelegen is tussen 30 seconden en 300 seconden, zoals gemeten volgens ASTM-D-794-85.In a preferred embodiment, the present invention provides a process according to the first aspect of the invention, wherein the nucleation half-life of said polyethylene nucleation agent is between 30 seconds and 300 seconds, as measured according to ASTM-D-794-85 .

Door keuze van een geschikt nucleatieagens met een voldoend lage nucleatie-halfwaardetijd wordt de kristallisatietemperatuur verhoogd. Daardoor zal het kunststofartikel beginnen kristalliseren (Engelse term 'on-set cristallization température') bij een hogere temperatuur. Door deze kristallisatie worden betere mechanische karakteristieken verkregen, zoals stijfheid en impactsterkte bij hogere temperatuur. Deze karakteristiek bepalen uiteindelijk of een kunststofartikel bij verhoogde temperatuur voldoende mechanische sterkte heeft om te worden uitgeworpen uit een matrijs. Door te werken met een nucleatieagens zoals beschreven, kan de afkoeltijd tot uitwerpen van het kunststofartikel worden beperkt tot maximaal 30 seconden, en zelfs tot maximaal 10 seconden. Aldus worden kortere cycli verkregen.The crystallization temperature is increased by choosing a suitable nucleation agent with a sufficiently low nucleation half-life. As a result, the plastic article will begin to crystallize (English term "on-set crystallization temperature") at a higher temperature. Through this crystallization, better mechanical characteristics are obtained, such as stiffness and impact strength at a higher temperature. These characteristics ultimately determine whether a plastic article has sufficient mechanical strength at elevated temperature to be ejected from a mold. By working with a nucleation agent as described, the cooling time to eject the plastic article can be limited to a maximum of 30 seconds, and even to a maximum of 10 seconds. Shorter cycles are thus obtained.

In een geprefereerde uitvoeringsvorm, voorziet de onderhavige uitvinding in een proces volgens het eerste aspect van de uitvinding, waarbij de nucleatie-halfwaarde tijd van genoemd nucleatieagens voor polyethyleen gelegen is tussen 60 seconden en 180 seconden, zoals gemeten volgens ASTM-D-794-85.In a preferred embodiment, the present invention provides a process according to the first aspect of the invention, wherein the nucleation half-life of said polyethylene nucleation agent is between 60 seconds and 180 seconds, as measured according to ASTM-D-794-85 .

Door een nucleatieagens voor polyethyleen en zijn samenstellingen te kiezen, met een kortere nucleatie-halfwaardetijd, kunnen nog kortere cycli worden gerealiseerd, waardoor de productie verder kan worden opgedreven.By choosing a nucleation agent for polyethylene and its compositions, with a shorter nucleation half-life, even shorter cycles can be realized, whereby production can be further increased.

In een geprefereerde uitvoeringsvorm, voorziet de onderhavige uitvinding in een proces volgens het eerste aspect van de uitvinding, waarbij genoemd thermoplastisch materiaal omvat is uit polyethyleen in een hoeveelheid gelegen tussen 95.0 gewichts-% en 99.5 gewichts-%, optioneel polypropyleen in een hoeveelheid van maximaal 5.0 gewichts-%, en een nucleatieagens in een hoeveelheid gelegen tussen 5.0 gewichts-% en 0.5 gewichts-%.In a preferred embodiment, the present invention provides a process according to the first aspect of the invention, wherein said thermoplastic material is comprised of polyethylene in an amount ranging between 95.0% by weight and 99.5% by weight, optionally polypropylene in an amount of at most 5.0% by weight, and a nucleation agent in an amount between 5.0% by weight and 0.5% by weight.

Door een geschikte keuze van de verhouding tussen de hoeveelheid polyethyleen, uitgedrukt in gewichts-% ten opzichte van de totale thermoplastische samenstelling, ten opzichte van de hoeveelheid nudeatieagens, kunnen optimale kristallisatiekarakteristieken worden verkregen. Het toevoegen van hogere hoeveelheden van het nucleatieagens leidt tot een groter aantal kristallisatiekernen. Overeenkomstig zullen kleinere sferulieten worden gevormd, maar het proces van het volgroeien van de sferulieten zal zich sneller voltrekken, waardoor het kunststofartikel sneller kan worden uitgeworpen. Het toevoegen van lagere hoeveelheden van nucleatieagens is wenselijk, doch het proces van het vormen van kristallisatiekernen zal trager verlopen, waardoor de sferulieten worden gevormd met een minder uniforme grootte, wat de productkarakteristieken in negatieve zin zal beïnvloeden.By a suitable choice of the ratio between the amount of polyethylene, expressed in% by weight with respect to the total thermoplastic composition, with respect to the amount of nudeation agent, optimum crystallization characteristics can be obtained. The addition of higher amounts of the nucleation agent leads to a larger number of crystallization nuclei. Similarly, smaller spherulites will be formed, but the process of full growth of the spherulites will take place faster, whereby the plastic article can be ejected more quickly. The addition of lower amounts of nucleation agent is desirable, but the process of forming crystallization nuclei will proceed more slowly, thereby forming the spherulites with a less uniform size, which will adversely affect product characteristics.

Naargelang de toepassing van het kunststofartikel kan ervoor worden geopteerd om eveneens een hoeveelheid polypropyleen toe te voegen om de kristallisatiekarakteristieken verder te verbeteren.Depending on the application of the plastic article, it can be opted to also add an amount of polypropylene to further improve the crystallization characteristics.

In een geprefereerde uitvoeringsvorm, voorziet de onderhavige uitvinding in een proces volgens het eerste aspect van de uitvinding, waarbij genoemd thermoplastisch materiaal omvat is uit polyethyleen in een hoeveelheid gelegen tussen 97.0 gewichts-% en 99.5 gewichts-%, optioneel polypropyleen in een hoeveelheid van maximaal 5.0 gewichts-%, en een nucleatieagens in een hoeveelheid gelegen tussen 3.0 gewichts-% en 0.5 gewichts-%.In a preferred embodiment, the present invention provides a process according to the first aspect of the invention, wherein said thermoplastic material is comprised of polyethylene in an amount ranging between 97.0% by weight and 99.5% by weight, optionally polypropylene in an amount of at most 5.0% by weight, and a nucleation agent in an amount between 3.0% by weight and 0.5% by weight.

In een geprefereerde uitvoeringsvorm, voorziet de onderhavige uitvinding in een proces volgens het eerste aspect van de uitvinding, waarbij het opwarmen van genoemd thermoplastisch materiaal tot een temperatuur boven de smelttemperatuur gebeurt in een tijdsspanne gelegen tussen 1 seconde en 180 seconden.In a preferred embodiment, the present invention provides a process according to the first aspect of the invention, wherein heating of said thermoplastic material to a temperature above the melting temperature occurs in a period of time between 1 second and 180 seconds.

Het opwarmen van het thermoplastisch materiaal gaat vooraf aan het vormgietproces en gebeurt doorgaans ter hoogte van de schroef of schroeven van de injecteermachine. Ter hoogte van deze schroeven worden het kunststofgranulaat opgewarmd, terwijl de temperatuur verder wordt verhoogd door de frictie die ontstaat tussen het thermoplastisch materiaal en de inwendige wand en schroefbladen van de injecteermachine.The heating of the thermoplastic material precedes the molding process and usually takes place at the screw or screws of the injection machine. The plastic granulate is heated at these screws, while the temperature is further increased by the friction that occurs between the thermoplastic material and the internal wall and screw blades of the injection machine.

In een geprefereerde uitvoeringsvorm, voorziet de onderhavige uitvinding in een proces volgens het eerste aspect van de uitvinding, waarbij het vormgieten van genoemde smelt in een matrijs gebeurt in een tijdsspanne van minder dan 5 seconden.In a preferred embodiment, the present invention provides a process according to the first aspect of the invention, wherein molding of said melt into a mold takes place in a time span of less than 5 seconds.

In een geprefereerde uitvoeringsvorm, voorziet de onderhavige uitvinding in een proces volgens het eerste aspect van de uitvinding, waarbij het afkoelen van de genoemde smelt tot een temperatuur onder de smelttemperatuur gebeurt in een tijdsspanne van 0.5 tot 5.0 seconden.In a preferred embodiment, the present invention provides a process according to the first aspect of the invention, wherein the cooling of said melt to a temperature below the melting temperature occurs in a time span of 0.5 to 5.0 seconds.

Door een voldoende snelle afkoeling van de geïnjecteerde kunststofsmelt wordt snel afgekoeld tot een onderkoelde polymeersmelt dewelke vervolgens een snelle kristallisatie vertoont. Daardoor wordt een zeer uniforme verdeling van de sferulietgrootte verkregen, wat een goede invloed heeft op de producteigenschappen. Dit draagt bij tot de mogelijkheid om het kunststofartikel uit te werpen uit de matrijs bij hogere temperatuur.By a sufficiently rapid cooling of the injected plastic melt, cooling is rapidly effected to a supercooled polymer melt, which subsequently exhibits rapid crystallization. As a result, a very uniform distribution of the spherulite size is obtained, which has a good influence on the product properties. This contributes to the possibility of ejecting the plastic article from the mold at a higher temperature.

In een geprefereerde uitvoeringsvorm, voorziet de onderhavige uitvinding in een proces volgens het eerste aspect van de uitvinding, waarbij genoemd kunststofartikel uit de matrijs wordt verwijderd wanneer de temperatuur van de matrijs gedaald is tot een temperatuur lager dan het smeltpunt Tm van genoemd thermoplastisch materiaal en hoger dan de glastransitie-temperatuur Tg van genoemd thermoplastisch materiaal.In a preferred embodiment, the present invention provides a process according to the first aspect of the invention, wherein said plastic article is removed from the mold when the temperature of the mold has fallen to a temperature lower than the melting point Tm of said thermoplastic material and higher then the glass transition temperature Tg of said thermoplastic material.

In een geprefereerde uitvoeringsvorm, voorziet de onderhavige uitvinding in een proces volgens het eerste aspect van de uitvinding, waarbij genoemd kunststofartikel uit de matrijs wordt verwijderd wanneer de temperatuur van de matrijs gedaald is tot een temperatuur lager dan 150°C en hoger dan 100°C.In a preferred embodiment, the present invention provides a process according to the first aspect of the invention, wherein said plastic article is removed from the mold when the temperature of the mold has fallen to a temperature below 150 ° C and above 100 ° C .

Dergelijke samenstelling vertoont een hogere kristallisatietemperatuur, waardoor de geproduceerde kunststofartikelen sneller uitkristalliseren en bijgevolg sneller uit een matrijs kunnen worden geworpen. Aldus wordt enerzijds een energetisch voordeel geleverd, doordat de matrijs niet tot een lagere temperatuur dient te worden afgekoeld; anderzijds wordt een kortere cyclustijd gerealiseerd, waardoor de productie van een machine kan worden opgedreven.Such a composition exhibits a higher crystallization temperature, as a result of which the plastic articles produced can crystallize out more quickly and can therefore be ejected more quickly from a mold. Thus, on the one hand, an energetic advantage is provided in that the mold does not have to be cooled to a lower temperature; on the other hand, a shorter cycle time is achieved, so that the production of a machine can be increased.

Daarenboven levert de genoemde thermoplastische samenstelling een kunststofartikel met voldoend hoge mechanische sterkte. Dergelijke sterkte is belangrijk bij gebruik van het kunststofartikel in tal van toepassingen, zoals bijvoorbeeld injectiespuiten.In addition, the aforementioned thermoplastic composition provides a plastic article with sufficiently high mechanical strength. Such strength is important when using the plastic article in numerous applications, such as for example syringes.

Bij voorkeur wordt een nucleatieagens toegevoegd in voornoemde concentraties, en meer bij voorkeur in een concentratie van 5.0 gewichts-% en 0.5 gewichts-%, en nog meer bij voorkeur in een concentratie van 3.0 gewichts-% en 0.5 gewichts-%, relatief ten opzichte van het totale gewicht van de thermoplastische samenstelling. Door gebruik van de aangegeven hoeveelheden nucleatieagens wordt voorzien in een voldoende potentieel voor het vormen van nudeatiekernen dewelke kiemen vormen voor het groeien van sferulieten. Het toevoegen van een te grote hoeveelheid nucleatieagens is echter weinig wenselijk omwille van economische redenen.Preferably, a nucleation agent is added in the aforementioned concentrations, and more preferably in a concentration of 5.0% by weight and 0.5% by weight, and even more preferably in a concentration of 3.0% by weight and 0.5% by weight, relative to of the total weight of the thermoplastic composition. By using the indicated amounts of nucleation agent, a sufficient potential is provided for forming nudeation nuclei which form germs for growing spherulites. However, adding an excessive amount of nucleation agent is undesirable for economic reasons.

In een geprefereerde uitvoeringsvorm, voorziet de onderhavige uitvinding in een samenstelling volgens het tweede aspect van de uitvinding, waarbij de nucleatie-halfwaarde tijd van genoemd nucleatieagens voor polyethyleen gelegen is tussen 30 seconden en 300 seconden, zoals gemeten volgens ASTM-D-794-85.In a preferred embodiment, the present invention provides a composition according to the second aspect of the invention, wherein the nucleation half-life of said polyethylene nucleation agent is between 30 seconds and 300 seconds, as measured according to ASTM-D-794-85 .

Door een nucleatieagens te selecteren hetwelke een voldoend lage nucleatie-halfwaarde tijd heeft, wordt verzekerd dat het nucleatieagens een snelle kristallisatie van de thermoplastische smelt bewerkstelligt, waardoor het kunststofartikel relatief goede mechanische eigenschappen vertoont bij de hogere temperatuur in de matrijs, en aldus bij dergelijke verhoogde temperatuur in de matrijs reeds kan worden uitgeworpen. Op deze wijze kan de cyclustijd van de matrijs worden verlaagd, en kan de productie van de injecteermachine overeenkomstig worden verhoogd.By selecting a nucleation agent which has a sufficiently low nucleation half-life, it is ensured that the nucleation agent causes rapid crystallization of the thermoplastic melt, whereby the plastic article exhibits relatively good mechanical properties at the higher temperature in the mold, and thus at such increased temperature in the mold can already be ejected. In this way the cycle time of the mold can be reduced, and the production of the injection machine can be increased accordingly.

In een geprefereerde uitvoeringsvorm, voorziet de onderhavige uitvinding in een samenstelling volgens het tweede aspect van de uitvinding, waarbij de nucleatie-halfwaarde tijd van genoemd nucleatieagens voor polyethyleen gelegen is tussen 60 seconden en 180 seconden, zoals gemeten volgens ASTM-D-794-85.In a preferred embodiment, the present invention provides a composition according to the second aspect of the invention, wherein the nucleation half-life of said polyethylene nucleation agent is between 60 seconds and 180 seconds, as measured according to ASTM-D-794-85 .

Claims

CONCLUSIONS

A process for molding plastic articles from a thermoplastic material with a shorter cycle time, comprising the steps of: - heating said thermoplastic material to a temperature above the melting temperature, thereby obtaining a melt; - molding said melt in a mold; - cooling said melt to a temperature below the melting temperature, thereby obtaining a plastic article; - removing said plastic article from said mold, characterized in that said thermoplastic material comprises polyethylene in an amount between 90.0% by weight and 99.9% by weight, optionally polypropylene in an amount of at most 5.0% by weight, and a nucleation agent in an amount between 10.0% by weight and 0.1% by weight.

The process of claim 1, wherein the nucleation half-life of said polyethylene nucleation agent is between 30 seconds and 300 seconds, as measured according to ASTM-D-794-85.

The process of claim 1 or 2, wherein the nucleation half-life of said polyethylene nucleation agent is between 60 seconds and 180 seconds, as measured according to ASTM-D-794-85.

The process according to at least one of claims 1 to 3, wherein said thermoplastic material comprises polyethylene in an amount between 95.0% by weight and 99.5% by weight, optionally polypropylene in an amount of at most 5.0% by weight, and a nucleation agent in an amount between 5.0% by weight and 0.5% by weight.

The process according to at least one of claims 1 to 4, wherein said thermoplastic material is comprised of polyethylene in an amount between 97.0% by weight and 99.5% by weight, optionally polypropylene in an amount of at most 5.0% by weight, and a nucleation agent in an amount between 3.0% by weight and 0.5% by weight.

The process according to at least one of claims 1 to 5, wherein the heating of said thermoplastic material to a temperature above the melting temperature takes place in a period of time between 1 second and 180 seconds.

The process according to at least one of claims 1 to 6, wherein the molding of said melt in a mold takes place in a time span of less than 5 seconds.

Process according to at least one of claims 1 to 7, wherein the cooling of said melt to a temperature below the melting temperature takes place in a time span of 0.5 to 5.0 seconds.

The process according to at least one of claims 1 to 8, wherein said plastic article is removed from the mold when the temperature of the mold has fallen to a temperature lower than the melting point Tm of said thermoplastic material and higher than the glass transition temperature Tg of said thermoplastic material.

The process according to at least one of claims 1 to 9, wherein said plastic article is removed from the mold when the temperature of the mold has fallen to a temperature below 150 ° C and above 100 ° C.

A composition for molding plastic articles from a thermoplastic material with a reduced cycle time, comprising polyethylene in an amount between 90.0% by weight and 99.9% by weight, optionally polypropylene in an amount of at most 5.0% by weight, and a nucleating agent in a quantity between 10.0% by weight and 0.1% by weight.

The composition of claim 11, wherein the nucleation half-life of said polyethylene nucleation agent is between 30 seconds and 300 seconds, as measured according to ASTM-D-794-85.

The composition of claim 11 or 12, wherein the nucleation half-life of said polyethylene nudeation agent is between 60 seconds and 180 seconds, as measured according to ASTM-D-794-85.

A plastic article with a reduced cycle time obtained by a process according to at least one of the preceding claims 1 to 10, wherein said plastic article is a piston of a syringe and / or a piston.

Use of a process according to at least one of claims 1 to 10 for molding plastic articles from a thermoplastic material with a shorter cycle time.