FI101210B - Menetelmä ja laite astian valmistamiseksi - Google Patents

Description

101210

MENETELMÄ JA LAITE ASTIAN VALMISTAMISEKSI

Tämä keksintö koskee itsenäisten patenttivaatimusten johdanto-osien mukaista menetelmää ja laitetta.

5

Alalla on jo aikaisemmin tunnettua pienentää muoviaihion materiaalipaksuutta mekaanisella muovauslaitteella siirtämällä olennaisesti amorfisen muovimateriaalin (paksun materiaalin) ja vastaavan orientoidun materiaalin (ohuen 10 materiaalin) välistä muutosvyöhykettä vähentämällä samalla amorfisen (paksun) materiaalin määrää ja lisäämällä orientoidun (ohuen) materiaalin määrää. Käytännön sovellutuksissa, joissa edellisiä mekaanisia laitteita käytetään muovaamaan tuotetta aihion uudelleenmuotoutuksen 15 aikana ja aihiossa olevan muovimateriaalin orientoinnin aikana, yleensä säilytysastiaksi muotoiltavaksi tarkoitetun aihion, tai ainakin osan aihion seinämästä annetaan tietyissä sovellutuksissa kulkea raon läpi, joka on muodostettu esim. renkaan, jota tämän jälkeen kutsutaan ve-20 torenkaaksi, ja joka ympäröi aihiota, ja tuurnan, joka on sijoitettu aihion sisään, väliin. Muutosvyöhykkeen siirtyminen toteutetaan tuurnan ja vetorenkaan välisellä suhteellisella siirtymisellä, jolloin aihion amorfinen materiaali kulkee raon läpi ja orientoituu muutosvyöhykkeen : 25 siirtymissuunnassa. Muutosvyöhykkeen alueella oleva mate- riaali saatetaan yleensä tilaan, joka vastaa materiaalin siirtymistä, jolloin materiaali raon läpi kulkiessaan :V: orientoituu tavalla, joka vastaa sitä orientaatiota, jon ka materiaali saisi, jos sitä samassa lämpötilassa veny-30 tettäisiin monoaksiaalisesti siten, että tapahtuu materi-aalivirtausta. Tällaista tekniikkaa on kuvattu US-patent-.. tijulkaisussa 4,631,163.

• · ·

Jotta saavutettaisiin edellä kuvattu muovimateriaalin 35 muodonmuutos ja samalla tarkoitettu orientoituminen (ki-:"· teytyminen), on muun muassa tärkeää, että muovimateriaali .· ; lämpötilakonditioidaan sen kulkiessa raon läpi, mikä tar- • *· koittaa sitä, että muovimateriaalin määrittelevät pinnat 2 101210 ovat välittömästi ennen materiaalin saapumista rakoon yleensä lämpötilassa, joka enimmillään on arvoltaan materiaalin lasittumislämpötilan (Tg) lämpötila-alueella ja suositeltavasti tämän alueen sisällä. Termiä "Tg" käyte-5 tään tämän jälkeen yleisesti merkitsemään lasittumisläm-pötilaa. Muovimateriaalin orientoituminen saavutetaan tietysti myös muissa lämpötiloissa, esim. alemmassa lämpötilassa, mutta alemmissa lämpötiloissa on käytettävä pienempiä muutosvyöhykkeen siirtymisnopeuksia. Tg:n alu-10 eella tai lähellä sitä olevassa lämpötilassa käytetään siirtymisnopeuksia, jotka pääomakustannusten kannalta merkitsevät käytetyn laitteiston hyväksyttäviä kiertoai-koja.

15 Lämpötilakonditiointi on tärkeää sen vuoksi, että materiaali kulkisi raon läpi rikkoutumatta ja ilman esim. sen kaltaisia vikoja kuten materiaalin seinämän opaakit osuudet ja naarmut. Tällaisia naarmuja aiheutuu yleensä seurauksena muovimateriaalin ja raon määrittelypintojen vä-20 lisestä liian suuresta kitkasta. Alan ammattimiehelle on ilmeistä kokemuksen perusteella pyrkiä välttämään naarmuja kiillottamalla vastinpinnat, mutta todellisuudessa on osoittautunut, että kiillottaminen ei yksin ratkaise kit-kaongelmaa. Syynä tähän on se, että muovimateriaalin lii-25 an suurissa lämpötiloissa tapahtuu hyppäyksenomainen kit- ; kan kasvaminen kosketuksessa metallia vasten. Esimerkiksi « » < *·* ’ polyeteenitereftalaatilla (tämän jälkeen PET) tapahtuu kymmenkertainen kitkan kasvu, jos materiaalilämpötilaa, kun se on lasittumislämpötilan alueella, nostetaan noin 30 10°C:11a.

• · ;’·* Eräs rajoittava tekijä orientoitaessa/kiteytettäessä muo- vimateriaalia käyttämällä rakoa, jonka läpi materiaali kulkee paksuuden pienennyksen aikana, on se, että orien-'··· 35 toitumisessa/kiteytymisessä vapautuu energiaa. Edellä kuvattu materiaalin lämpötilakonditiointi on sen vuoksi • ennen rakoon johtamista yhdistettävä aikaisemmin tunnetun 3 101210 tekniikan mukaisesti muovimateriaalin lämpötilasäätöön (j äähdytykseen), kun se kulkee aukon läpi, ts. kun muu-tosvyöhykettä siirretään aihion materiaalissa. Vapautunut energia, mukaanlukien muovimateriaalin ja ympäröivän me-5 kaanisen materiaalin välisen kitkaenergian, johtaa tunnetun tekniikan mukaisesti materiaalin kuumenemiseen, mikä voi merkitä, että materiaalin vastepinnat raon seinämiä vasten tulevat liian kuumiksi. Muovimateriaalin sisässä vapautuva energia aiheuttaa sen, että materiaalin 10 sisään muodostuu kuuma materiaalisydän alueelle, jolla materiaalin siirto tapahtuu. Tästä kuumasta sydämestä energia johtuu kohti muovimateriaalin määritteleviä pintoja. Kuumaa keskisydäntä ympäröi aihioseinämissä materiaali, joka muodostaa aihion, pinnat määrittelevät sisä- ja 15 ulkopinnat.

Koska kuuman keskisydämen sisäinen kitka on pienempi kuin ympäröivän ja kylmemmän materiaalin sisäinen kitka, pintojen sisällä olevat materiaaliosuudet liukuvat suhteessa 20 toisiinsa, jos materiaalin määritteleviin pintoihin koh-•Ί' distuvissa kitkavoimissa on liian suuria eroja, jolloin ,...· tuloksena on mm. se, että alunperin homogeeninen amorfi- 4 ;·,· sen materiaalin kerros muodostaa raon läpi kuljettuaan kolme materiaalikerrosta, jotka ovat liittyneet toisiinsa ,, 25 suhteellisen irtonaisesti. Erityisesti silloin, kun vain * yksi materiaalipinta tulee lämpötilaan, joka ylittää Tg:n • · '·* lämpötila-alueen yli noin 10°C:lla, esiintyy kitkavoimis sa tällaisia suuria eroja, jotka aiheuttavat edellä kuvattua kerrosmuodostusta. Lisäksi esim. PET:ssa materiaa-30 Iin keskikerrokseen muodostuu kuplia. Edellä kuvatut viat tekevät valmistetun tuotteen täysin käyttökelvottomaksi, .*:* eikä sitä myöskään voida esim. uudelleenmuovata käyttö- kelpoiseksi säilytysastiaksi.

« « 35 Edellä mainitussa US-patenttijulkaisussa 4,631,163 on kuvattu tekniikka, jossa edellä hahmoteltuja ongelmia ei .... esiinny. Tässä patentissa esitetty ratkaisu perustuu sii- 4 101210 hen ajatukseen, että amorfisen materiaalin ja orientoidun materiaalin muutosvyöhykkeellä vallitsee energiatasapaino tuodun energian ja poistuneen energian välillä lämpötilassa, joka on sopiva materiaalin tarkoitetulle käsitte-5 lylle. Tässä patentissa kuvatun tekniikan mukaan muutos-vyöhyke siirretään raon läpi siten, että se nojautuu vasten muovauspintaa, joka on vinosti kalteva suhteessa muu-tosvyöhykkeen siirtymissuuntaan, jolloin tämä muovauspin-ta kuuluu raon yhteen määrittelevään seinämään. Vinosti 10 kalteva muovauspinta merkitsee, että raon avautumispinta-ala muuttuu aihion siirtymissuunnassa. Raon pinta-ala on suurimmillaan alueella, jolla aihiomateriaali siirtyy rakoon, ja pienimmillään alueella, jolla aihiomateriaali jättää raon. Vinosti kaltevan muovauspinnan alueella raon 15 määrittelevät seinämät on varustettu kanavilla väliainetta varten, joka vastaanottaa tai lähettää ja siirtää lämpöenergiaa. Tämän jälkeen tällaisesta väliaineesta käytetään yleensä lyhennettyä nimeä "lämpöväliaine". Kulkiessaan raon läpi muovimateriaali painautuu sekä vinosti 20 kaltevaa muovauspintaa vasten että myös tuurnan ulompaa :'i' määrittelypintaa vasten. Painautumista muovauspintaa ja tuurnaa vasten käytetään hyväksi lämmönvaihdon toteuttaja miseksi lämmönjohtumisen avulla muutosvyöhykkeellä olevan materiaalin ja raon määrittelevien seinämien välillä, ts. 25 muovimateriaalin jäähdyttämiseksi siten, että kuuman sy- ; dämen laajuus pienenee huomattavasti. Tämä saavutetaan « · siten, että materiaalin siirtymisnopeus suhteessa rakoon pidetään niin pienenä, että lämpötila on olennaisesti sama koko siinä materiaalissa, joka painautuu raon vas-30 tinpintoja vastaan, ja että materiaalin lämpötila sydä-·*·. messä on silloin, kun materiaali lähtee raosta, pienempi .*:* kuin materiaalin sulamislämpötila. Tällä tavalla välte- tään edellä hahmotellut ongelmat.

< « *... 35 Edellisessä patenttijulkaisussa on kuvattu tekniikka, • · jossa energiatasapainon saavuttamiseksi syötetyn ja pois-.... tetun energian välille pääosa siitä energiasta, joka va- 5 101210 pautuu muutosvyöhykkeellä, poistetaan raon vinosti kaltevan muovauspinnan kautta. Edellä kuvattu riippuvuus pätee jatkuvassa tilassa, ts. kun muutosvyöhyke siirtyy aihion pituussuunnassa. Kuvattu tekniikka vaatii hyvin 5 tehokkaan energian siirron vinosti kaltevan muovauspinnan tukeutumisvyöhykkeellä muovimateriaalia vasten. Koska pääosa energiasta vapautuu muovimateriaalin sisällä, ja materiaali tällöin saavuttaa suhteellisen korkeita lämpötiloja (sulamislämpötilan luokkaa olevia), materiaali 10 sillä alueella, jolla se tukeutuu raon vinosti kaltevaa muovauspintaa vasten, saavuttaa, jos jäähdytyskapasiteetti on liian pieni, niin korkeita lämpötiloja, että tapahtuu kitkan ei-toivottu hyppäyksellinen kasvu.

15 Tässä yhteydessä tulisi myös huomata, että kun materiaali kulkee muutosvyöhykkeen läpi, aihio pitenee. Tämä määräytyy olennaisesti amorfista materiaalia olevan aihion sei-nämäpaksuuden kulloisestakin pienentämisestä. Pidentyminen merkitsee, että vielä orientoitumatonta amorfista 20 materiaalia siirtyy esim. aihion pohjasta poispäin ole-vassa suunnassa. Tämä siirtyminen tapahtuu materiaalin tukeutuessa tuurnaa vasten. Siten muovimateriaalin ja , tuurnan välillä esiintyy kitkavoimia, mistä syystä tarvi taan tuurnaa vasten tukeutuneen materiaalin tehokasta r i i t 25 jäähdytystä. On erityisen tärkeää estää kitkan hyppäyk- ί · senomainen kasvu Tg:n alueella.

• * » « • « #

Edellinen ongelma ratkaistaan edellä kuvatun patenttijulkaisun mukaisesti siten, että muutosvyöhykettä siirretään 30 suhteellisen hitaasti materiaalin tehokkaan jäähdyttämi- J’.t sen mahdollistamiseksi muutosvyöhykkeellä ja siten niin - * .*:* alhaisen lämpötilan saamiseksi materiaalille, että hyp- • « • · päyksenomaista kitkan kasvua ei esiinny. Muutosvyöhykkeen « i V tällainen suhteellisen hidas siirtyminen puolestaan joh- 35 taa kiteytyksessä vapautuneen energian leviämiseen olen- * · naisesti amorfiseen materiaaliin siten, että se on kohon-neessa lämpötilassa jo ennen amorfisen materiaalin muo- 6 101210 donmuutosta. Tämä puolestaan johtaa vieläkin suurempaan energianpoistotarpeeseen muutosvyöhykkeellä. Kuitenkin on ilmeistä, että johtuen muutosvyöhykkeen hitaasta siirtymisestä on mahdollista johtaa tyydyttävästi pois sekä se 5 energia, joka vapautuu materiaalin muovauksen/kiteytyrni-sen yhteydessä, että se energia, joka vapautuu johtuen kitkasta raon ulompaa määrittelypintaa ja vastaavasti sen sisempää määrittelypintaa vasten. Toisin sanoen energia johtuu pois riittävän nopeasti (tehokkaasti) siten, että 10 muovimateriaalin lämpötila ei nouse arvoihin, jotka aiheuttaisivat hyppäyksenomaisen kasvun kitkaan ja/tai ei-toivotun suhteellisen siirtymisen (liukumisen) materiaa-liseinämän ulkokerrosten välillä. Nyt käsillä oleva keksintö koskee menetelmää ja laitetta, joissa muutosvyöhy-15 kettä siirretään olennaisesti suuremmalla nopeudella kuin aikaisemmin tunnetussa tekniikassa, ja joissa edelliset haitat on poistettu. Tarkoitettu vaikutus saavutetaan menetelmällä ja laitteella, jotka on määritelty oheisten itsenäisten patenttivaatimusten tunnusmerkkiosissa. Kek-20 sintö on pääasiassa tarkoitettu sovellettavaksi olennaisesti amorfiseen muovimateriaaliin, jolla tarkoitetaan tässä materiaalia, jonka kiteisyys on enintään noin 10 %.

Kuten itsenäisten patenttivaatimusten tunnusmerkkiosissa 25 on määritelty, muutosvyöhykkeen siirtonopeus on tämän keksinnön mukaisesti sovitettu muovimateriaalin lämmöjoh-'·'‘ tavuuteen siten, että muutosvyöhykkeellä vapautunut ki- teytymisenergia saavuttaa muovimateriaalin määrittelypin-nat olennaisesti vasta kun materiaali on ohittanut raon 30 sen osuuden, jossa raon leveys on pienin. Tällöin mate-riaalipinnat säilyttävät raon läpi kulkiessaan halutun alhaisen lämpötilan, ts. lämpötilan, joka on pienempi kuin se, jossa kitkassa tapahtuu hyppäyksenomainen kasvu. Se kitkaenergia, joka vapautuu muutosvyöhykkeellä, ei ’···' 35 pysty nostamaan muovimateriaalin lämpötilaa niin korkei- siin arvoihin, että kitkavoimat kasvavat hyppäyksenomai-.sesti. Kuuman sydämen energia saavuttaa materiaalin mää- 7 101210 rittelypinnat vasta kun materiaalin ohentaminen on kokonaan suoritettu. Silloin materiaali on jo kokonaisuudessaan pidentynyt ja tukeutuu tuurnaa vasten sen suhteen siirtymättä. Materiaali on suhteellisen ohutta, ja tuurna 5 johtaa tehokkaasti pois sen energian, joka saavuttaa tuurnaan nojautuvan materiaalipinnan.

Keksinnön eräässä suositellussa suoritusmuodossa muovimateriaali saatetaan ennen raon läpi viemistä korotettuun 10 lämpötilaan, joka kuitenkin on pienempi kuin se lämpötila, jossa kitka on suuri. Tässä tapauksessa kuumennus aikaansaadaan yleensä siten, että aihion materiaali yhdessä tai useammassa kohdassa tukeutuu tuurnaa, joka on sijoitettu aihion sisään, ja/tai aihiota ympäröivää vaip-15 paa vasten. Tietyissä käytännön sovellutuksissa vaippa on suunniteltu pitimeksi, joka on korotetussa lämpötilassa. Pidin on järjestetty pyöritettäväksi keskiakselin ympäri, joka sijaitsee pitimen ulkopuolella, ja tällöin pidin on järjestetty siirrettäväksi aina peräkkäin sijaitseviin 20 asemiin. Ainakin yhdessä näistä asemista tapahtuu tuurnan siirtäminen paikalleen aihion sisään. Määrätyn kontakti-ajan jälkeen aihion sisäpintaa vasten tuurna poistetaan aihiosta, minkä jälkeen pidintä pyöritetään keskiakselin ympärillä seuraavaan asemaansa. Tämän siirtämisen aikana 25 alkaa energia-aalto migratoitua aihion ulkopintaa päin . . olevaan suuntaan. Niissä suoritusmuodoissa joissa käyte- • · · tään useampaa kuin yhtä lämmitystapahtumaa, tuurna siirretään määrätyn ajan kuluttua uudestaan alas aihioon ja energiaa syötetään jälleen aihion muovimateriaaliin. Sen 30 jälkeen tuurna poistetaan asemastaan aihion sisällä, ja • · • '·· näin aihio voidaan jälleen siirtää pitimen avulla seuraa- :’·* vaan asemaansa. Niiden asemien lukumäärä, joissa muovima- teriaalia kuumennetaan, ja pitimen nopeus määräytyvät aihion muovimateriaalin paksuudesta, muovimateriaalin 35 lämmöjohtavuudesta ja siitä lämpötilasta, johon muovima- : ·.; teriaali on tarkoitus kuumentaa.

8 101210

On huomattava, että kuvattu suoritusmuoto, jossa aihio pannaan pitimeen, jota pyöritetään pitimen ulkopuolella olevan keskiakselin ympäri, antaa mahdollisuuden erilaisten tuurnien käyttöön kussakin asemassa. Lämpötila ja/tai 5 materiaali kunkin vastaavan tuurnan kontaktipinnassa eroaa tämän keksinnön tietyissä suoritusmuodoissa asemasta toiseen. Näin tarjoutuu mahdollisuus sekä kuumennusajan (kontaktiajan) säätöön kussakin erillisessä asemassa, että sen riskin minimoimiseen, että tuurnan ja muovimate-10 riaalin välillä esiintyisi tarttumista kulloisessakin asemassa.

Keksinnön eräässä suositellussa suoritusmuodossa vetoren-kaan nopeus suhteessa aihion muovimateriaaliin on veto-15 renkaan siirron alkuvaiheessa pienempi. Näin aihion olennaisesti amorfisen materiaalin ja orientoidun materiaalin väliselle muutosvyöhykkeelle syntyy sen lämpöenergian aikaansaama energia-aalto, joka vapautuu materiaalin kiteytymisen yhteydessä. Vetorenkaalle valitusta pienestä 20 siirtymisnopeudesta johtuen tällä energia-aallolla on j aikaa kulkea muovimateriaaliin ennen kuin materiaali saa vuttaa raon, jolloin materiaali tulee sopivaan lämpötilaan seuraavaa orientointia varten (orientoimislämpöti-laan). Kun tämä on tapahtunut, on yllättäen osoittautunut 25 mahdolliseksi saavuttaa huomattava lisäys vetorenkaan siirtymisnopeuteen. Siten materiaali kestää siirtymisno-' peuden kasvattamisen yli kymmenenkertaiseksi verrattuna maksiminopeuteen, jota on voitu käyttää tekniikan tason laitteissa, ilman että orientoidun materiaalin laatu 30 lainkaan huononisi. Käytännön kokeet ovat esim. osoitta-f*·.. neet, että nopeus voitiin keksinnön tekniikkaa sovellet- .·;· taessa nostaa tekniikan tason arvosta 4 m/min arvoon 45 • · •· m/min. Tässä tapauksessa nopeus 45 m/min ei ollut yläraja sille nopeudelle, jolla menetelmä voitiin suorittaa 35 orientoidun materiaalin laadun säilyessä.

____ Tietyissä suoritusmuodoissa materiaali temperoidaan ui- 9 101210 koisten välineiden avulla edellä mainitun lämpötilajakautuman saavuttamiseksi materiaaliseinämän poikkileikkaukseen, jolloin vetorenkaan siirtyminen muovimateriaalin suhteen tapahtuu maksimisiirtymisnopeudella alusta alka-5 en.

Epäisenäisissä vaatimuksissa on esitetty keksinnön muita edullisia suoritusmuotoja.

10 Seuraavaksi keksintöä kuvataan yksityiskohtaisemmin viit taamalla samalla oheisiin piirustuksiin, joissa:

Kuva la on poikkileikkaus aihion yhdistetystä pitimestä ja vastaanottovälineestä; 15

Kuva Ib on kuvan la poikkileikkausta vastaava poikkileikkaus konditiointituurna pitimen yläpuolelle sijoitettuna;

Kuva 2 on kuvan 1 poikkileikkausta vastaava poikkileik-20 kaus, jossa konditiointituurna on työnnetty aihion si sään;

Kuva 3 on kuvan 2 poikkileikkausta vastaava poikkileikkaus, jossa konditiointituurna on laajennettu; 25

Kuva 4a on edellisiä poikkileikkauksia vastaava poikki- • · *·' ’ leikkaus, jossa aihion sisään on työnnetty orientointi- tuurna; 30 Kuva 4b esittää kuvan 4a rengastettua aluetta A suuren-net tuna; • · · • ♦ • » • · Kuva 5a on kuvan 4 poikkileikkausta vastaava poikkileik kaus, jossa pitimessä ja vastaanottolaitteessa ei ole ai-35 hiota, ja orientointituurna on siirretty alemmaksi ku- . viossa; 10 101210

Kuva 5b on kuvan 5a poikkileikkausta vastaava poikkileikkaus, jossa näkyy muodonmuutoksen alaisena oleva aihio;

Kuvat 6a ja 6b esittävät vastaavasti kuvien 5a ja 5b ren-5 gastettuja alueita B suurennettuina; ja

Kuva 7 on päällyskuvanto aihion vastaanotto-, lämpötila-konditiointi- ja muovauslaitteesta.

10 Kuvissa, jotka havainnollistavat keksinnön erästä suoritusmuotoa, on esitetty aihio 10, jossa on suljettu pohjaosa 11 ja suuosa 12. Aihiossa on sisäpuolinen pohjapinta 13 ja sisäpuolinen, yleensä olennaisesti sylinterimäinen tai hieman kartiomainen pinta 14, joka määrittelee aihion 15 seinämän 15. Jos pinta on kartiomainen, sen suurin halkaisija on suuosassa 12. Seinämän ulkopintaa on merkitty viitenumerolla 17. Kuvassa 5b on esitetty aihio osittaisen muodonmuutoksen jälkeen, jolloin aihion alaosasta on muodostettu ohuempi seinämäosuus 16a, kun taas seinämän 20 loppuosuus 16b on vielä alkuperäisessä muodossaan. Paksuudeltaan alkuperäisen seinämäosuuden ja ohennetun sei-nämäosuuden välissä voidaan nähdä muutosalue 18.

____ Vastaanottoväline 30 (kts. kuvat la ja Ib), joka myös ... 25 muodostaa aihion pitimen, on varustettu sivuseinämällä ; 31, jonka määrittelevä sisäpinta 32 vastaa kooltaan ja » · muodoltaan olennaisesti aihion seinämän 15 ulkomuotoa. Määrittelevä pinta on siten yleensä hieman kartiomainen siten, että sen suurin halkaisija on pitimen yläalueella. 30 Sivuseinämä on varustettu kanavilla 38 lämpöväliainetta ί varten. Pitimen sivuseinämän 31 alle on sijoitettu alus- ta, esim. levy 33, aihion kannattamiseksi.

• ·

Pohjapinta 25 ja sivupinta 26 määrittelevät mekaanisen '··· 35 laitteen, joka kuvissa on esitetty tuurnana 20 (kts. kuva

Ib), ja jota tämän jälkeen kutsutaan ei-rajoittavasti ··.·· konditiointituurnaksi. Tuurna on yhdistetty käyttövarren 11 101210 21 välityksellä käyttövälineisiin (ei esitetty piirustuksissa). Näitä välineitä käytetään siirtämään tuurnaa kuvassa Ib esitetystä asemasta, jossa tuurna on aihion yläpuolella, kuvassa 2 esitettyyn asemaan, jossa tuurna on 5 työnnetty aihion sisään. Konditiointituurna on järjestetty säädettäväksi tiettyyn lämpötilaan, joka on sovitettu siihen lämpötilaan, johon aihion materiaali on tarkoitus saattaa. Tätä varten konditiointituurna on varustettu kanavilla 28 lämpöväliainetta varten, ja aihion sisään 10 työntämisen jälkeen joko energian syöttämiseksi aihioon tai sen johtamiseksi pois aihiosta.

Konditiointituurnan määrittelevä ulkopinta (sivupinta) 26 on mitoitettu siten, että sen muoto vastaa olennaisesti 15 aihion määrittelevää sisäpintaa 14. Tästä syystä tuurna on muodoltaan yleensä hieman kartiomainen siten, että sen pienin kehä on lähimpänä tuurnan pohjapintaa 25. Aihion mitat vaihtelevat yleensä aihiosta toiseen, mistä syystä konditiointituurna on yleensä mitoitettu siten, että sen 20 ulkopinnan 26 ja aihion seinämän sisäpinnan 14 väliin jää rako 41, kun tuurna työnnetään aihioon. Eräässä suositel-;· lussa suoritusmuodossa konditiointituurna on varustettu ensimmäisellä tuurnaosalla 22 ja toisella tuurnaosalla ,,,, 23, jotka voidaan käyttövälineillä (ei esitetty) siirtää ... 25 eroon toisistaan ja samalla kasvattaa konditiointituurnan kehämittaa. Tässä tapauksessa tuurnaosat irrottuvat toi- • · sistaan pitkin viitenumerolla 24 merkittyä pitkittäisleikkausta. Alan ammattimiehelle on selvää, että tietyissä suoritusmuodoissa käytetään usempaa kuin kahta tuurna-30 osaa, varsinkin käytännön sovellutuksissa, joissa kondi- • · : ’· tiointituurnan kehänmuutoksen on oltava suuri. Kuten ku- :*;* vasta 3 käy ilmi, tuurnaosien väliin muodostuu ainakin yksi rako 27 niiden siirtyessä eroon toisistaan. Tuurna-osien lukumäärä on sovitettu sen aihion maksimilaajennus- • ’·/, 35 ta varten, jota varten konditiointilaite on mitoitettu.

Näin vältetään vaara siitä, että tuurnaosien välinen ·.·· etäisyys kontaktialueella aihiota vasten tulisi liian 12 101210 suureksi täyden laajentumisen jälkeen. Jos etäisyys on liian suuri, aihion materiaalin lämpötila vaihtelee aihion kehäsuunnassa niin paljon, että aihion jatkomuovauksen tulos ei ole hyväksyttävä. Tämän johdosta tuurna mitoite-5 taan yleensä siten, että etäisyys vastaa suuruusluokaltaan enintään aihiomateriaalin paksuutta ennen muovausta.

Kuvat 4a, 4b; 5a, 5b esittävät vastaanottovälinettä 30 (pidintä), joka on yhteistoiminnassa orientointituurnan 10 60 kanssa, jolla on olennaisesti sylinterimäinen määrit televä ulkopinta (sivupinta) 66. Orientointituurna on yhdistetty käyttövarrella 61 käyttövälineisiin (ei esitetty). Tuurnan ulkomitat vastaavat olennaisesti aihion 10 sisämittoja, mikä tarkoittaa, että kun tuurna työnne-15 tään kuvassa 4a esitettyyn asemaan (ts. tuurna on aihion sisällä), tuurnan sivupinta 66 tukeutuu ainakin alaosastaan aihion sisäpintaa 14 vasten. Orientointituurna on varustettu kanavilla 68 orientointituurnan sivupinnan 66 lämpötilan säätämiseksi. Tuurnan pohjapinta 65 on järjes-20 tetty tukeutumaan aihion sisäpohjapintaan 13. Kuvien : : . esittämässä suoritusmuodossa tuurnan pohjapinta on varus- • :·· tettu sisäänupotetulla keskialueella 64. Tuurnan pohja- '·· pinta muodostaa siten alaspäin työntyvän kehäreunan 63, ____ joka on tarkoitettu muodostamaan tuurnan vastinpinta ai- ;·,· 25 hion sisäpohjapintaa vastaan. Tämän rakenteen johdosta tuurna tukeutuu aihion pohjapintaan vain aihion seinämän « « ’ 15 viereiseltä alueelta. Upotettu alue on muodoltaan ja syvyydeltään sovitettu aihion pohja-alueen muotoon siten, että tuurna tukeutuu aihion sisäpohjapinnan muodosta 30 riippumatta aihion pohjapintaan vain aihion seinämän vie- t · • 1· reisellä rengasmaisella alueella.

M» • · • · j·’ Kuvista 4a, 4b; 5a, 5b; 6a, 6b nähdään, että alusta 33 on

* I

varustettu aukolla 35, joka kooltaan sallii aihion kulun i ;·. 35 sen läpi. Kuvissa 4a, 4b aihio on yhä kiinnittynyt piti- '·/· meen 30 tuloksena aihion laajenemisesta kontaktiin pidin- ··.·· tä vasten. Niissä suoritusmuodoissa, joissa pitimen mää- 13 101210 rittelevä sisäpinta on kartiomainen, aihion kiinnittyminen on luonnollisesti parempi. Aukon yhteyteen on järjestetty vetorengas 50, jossa on kehäalue 51, jolla vetoren-kaan sisäkehämitta pienenee lähimpänä aihiota olevasta 5 suuremmasta arvosta kauempana aihiosta olevaan pienempään arvoon (kts. kuvat 4a ja 6a). Tämä kehäalue on aukon keskustaan päin olevan työpinnan 52 määrittelemä. Työpintaa edeltää vetorenkaassa tulopinta 55, joka on sijoitettu lähimmäksi pidintä 30, ja sen perässä seuraa lähtöpinta 10 56, joka sijaitsee kauimpana pitimestä. Sekä tulopinta että lähtöpinta on järjestetty olennaisesti samansuuntaisiksi orientointituurnan sivupinnan 66 kanssa. Vetoren-kaan sisäkehän pieneneminen on aikaansaatu työpinnan avulla, joka muodostaa vinon kulman sekä tulopinnan että 15 lähtöpinnan kanssa ja yhdistää ne. Pitimen 30 aksiaali-suunnan poikittaistasossa työpinta sijaitsee sen yhtymäkohdassa tulopintaan lähempänä pidintä kuin sen yhtymäkohdassa lähtöpintaan. Vetorengas 50 on varustettu yhdellä tai useammalla lämpöväliaineen kanavalla 58 vetoren-20 kaan tulopinnan 55 ja työpinnan 52 lämpötilan säätämiseksi si, ja tietyissä käytännön sovellutuksissa myös sen läh töpinnan 56. Vetorenkaan ja orientointituurnan väliin muodostuu rako 54 (jota tämän jälkeen kutsutaan vetoren-,,,, gasraoksi 54), kun vetorengas on työnnetty aukkoon, joi- ... 25 loin raon 54 rakoleveys on pienempi kuin aihion 10 mate- 1 riaalipaksuus. Vetorengasraon pienin rakoleveys on veto- • · renkaan osuudella 57, joka sijaitsee lähtöpinnan 56 ja orientointituurnan 60 välissä.

30 Kuvat 6a-b havainnollistavat yksityiskohtaisemmin lait- • * ! teen erään suositellun suoritusmuodon rakennetta vetoren- • :*:* kaan 50 alueella, ja niistä nähdään lisäksi miltä aihio .!.* 10 näyttää vetorengasraon 54 alueella varsinaisen muo- 4 » vausjakson aikana. Tällä alueella voidaan nähdä muutos-35 alue 18 sen seinämäosan 16b, jolla on alkuperäinen mate-riaalipaksuus, ja sen seinämäosan 16a, jolla on pienenty-•v nyt materiaalipaksuus, välillä. Kuvasta 6b käy ilmi, että 14 101210 aihio on esitety suoritusmuodossa, jossa aihion seinämän 15 sisäpuolinen määrittelypinta 14 muodostaa kartiopin-nan, jonka kehä kasvaa aihion suuosaa kohti mentäessä. Koska orientointituurna 60 on olennaisesti sylinterimäi-5 nen, tuurnan sivupinnan 66 ja määrittelypinnan 14 väliin muodostuu rako 42, jonka leveys kasvaa aihion suuosaa kohti mentäessä. Siinä kohdassa, jossa muutosalue 18 liittyy aihioseinämän ohuempaan seinämäosaan 16a, ai-hioseinämä tukeutuu orientointituurnaa vastaan kehämäi-10 sellä alueella 44, ja suhteellisen kapealla ulottuvuudella aihion aksiaalisuunnassa. Kuvasta 6b käy ilmi, että aihion materiaali tukeutuu sekä pitimen 30 sivuseinämään 31 että vetorenkaan määrittelevään sisäpintaan ennen kuin materiaali vetorenkaan työpinnan 52 kautta kulkiessaan 15 deformoituu sen vaikutuksesta niin voimakkaasti, että materiaali orientoituu/kiteytyy. Tämän tukeutumisen aikana muovimateriaalin lämpötila säädetään ainakin materiaalin pintakerroksessa arvoon, joka on sovitettu seuraavaa käsittelyä varten. PET:ssa sivuseinämän sisämäärittely-20 pinnan lämpötila on eräässä suositellussa suoritusmuodossa Tg:n alueella (esim. noin 75°C), kun taas vetorenkaan sisämäärittelypinnan lämpötila on alempi, suositeltavasti ainakin noin 5°C alempi, ja yleensä ainakin noin 10eC ' alempi.

25 ^ Muutosaluetta 18 seuraa alue 19, jolla aihioseinämä ja *.· siten myös sen sisämäärittelypinta 14 on painunut sisään päin pois tuurnasta. Tämä alue sijaitsee olennaisesti kohdassa, jossa vetorengasraon kapein kohta alkaa (kat-30 sottuna materiaalin siirtymissuuntaan raon läpi). Aihio-;*·, seinämän määrittelypinnan 14 sitä osuutta, joka on painu- .*:* nut sisään tuurnasta poispäin, on yleisesti havainnollis tettu päästöpinnalla 46. Päästöpinta on aihion aksiaali- i · suunnassa suhteellisen kapea. Päästöpinnan ja tuurnan vä-35 liin muodostuu rengasmainen kehärako 43.

« · c · .Pääatöpinnan 46 alueella 19 aihion seinämä on jo saavut- t 15 101210 tanut ohennetun paksuutensa. Lisäksi vetorenkaan rako on yleensä mitoitettu siten, että sen pienin rakoleveys ylittää sen paksuuden, jonka aihioseinämä saa materiaalin orientoituessa/kiteytyessä. Rengasmaisen raon 43 alapuo-5 lella aihioseinämä 15 (joka nyt muodostuu materiaalipak-suudeltaan ohennetusta seinämästä 16a, jonka materiaali on orientoitu/kiteytetty) tukeutuu sitten jälleen orien-tointituurnaan. Materiaalipaksuudeltaan ohennetun aihio-seinämän 16a ja vetorenkaan 50 lähtöpinnan 56 väliin muo-10 dostuu tämän johdosta rako heti sen jälkeen kun aihiosei-nämän materiaali on ohittanut vetorenkaan työpinnan 52. Näin vetorengasaukon 54 kapeimmassa osuudessa 57 vältytään kokonaan aihioseinämän ulkopinnan ja vetorenkaan väliseltä kitkalta.

15

Kuviin 5a-b ja 6a-b sisältyy myös suoritusmuoto, jossa laite on varustettu kalibrointivaipalla 70, joka on liitetty vetorenkaaseen 50. Kalibrointivaippa on sijoitettu siten, että vaippa ja pidin 30 sijoittuvat vetorenkaan 20 vastakkaisille puolille. Kalibrointivaippa on varustettu lämpöväliaineen kanavilla 78. Kalibrointivaipan sisämää-... rittelypinnan 72 minimikehä ja muoto vastaavat olennai sesti lähtöpinnan 56 sisäkehää ja muotoa, ts. sekä veto-renkaan että kalibrointivaipan pintojen poikkileikkaus-25 muodot ovat toisiaan vastaavia. Toisiaan vastaavalla muo-• ; dolla tarkoitetaan sitä, että pinnat siirtyvät tasaisesti '·* toisiinsa. Tietyissä käytännön sovellutuksissa kalibroin tivaipan sisämäärittelypinnan kehä on kuitenkin suurempi kuin vetorenkaan lähtöpinnan kehä. Kalibrointivaippa ja 30 vetorengas on vastaavasti järjestetty kiinnitettäväksi irrotettavasti alustaan 33 esim. siten, että sekä alusta että nämä kaksi laitetta on varustettu vastaavasti sisä-ja ulkokierteillä, joiden avulla nämä laitteet kiinnitetään alustaan. Pohjalevy 80 on järjestetty siirrettäväksi 35 käyttövälineillä (ei esitetty) kuvissa 5a-b esitettyyn aseemaan ja siitä pois, jossa levy muodostaa kalibrointi-..... vaipan 70 tukipohjan 80. Nuoli C havainnollistaa erästä 16 101210 suoritusmuotoa, jossa pohjalevyä siirretään poikittain kalibrointivaipan aksiaalisuuntaan nähden. On selvää, että toisissa suoritusmuodoissa (esim. laakeroitu) pohja-levy voi olla käännettävissä vaaka-akselin ympäri kuvassa 5 esitettyyn asemaan ja siitä pois.

Kuva 7 esittää keksinnön erästä suositeltua suoritusmuotoa, jossa alustalevy 33 on sijoitettu yhdistelmäyksikön 37 alapuolelle, joka muodostuu useista vastaanottokupeis-10 ta (pitimistä) 30a-30e, jotka on kiinnitetty toisiinsa yhdysvälineillä 36. Tällöin kupit tai pitimet ovat yleensä rakenteeltaan hieman kartiomaisia, molemmista päistä avoimia putkia 30a-30e. Pitimien suurin aukko on käännetty ylöspäin. Yhdistelmäyksikkö on liitetty yhdysvälineil-15 lä keskiakseliin 34, jonka ympäri käyttövälineet (ei esitetty) pyörittävät yksikköä määrättyihin asemiin, joissa edellä kuvien 1-6 yhteydessä kuvatut laiteyhdistelmät muodostetaan. Tietyissä käytännön sovellutuksissa keski-akseli on kiinteästi yhdistetty yhdistelmäyksikköön tämän 20 pyörittämiseksi. Yhdistelmäyksikön pyörimisliike keskipisteen ympäri on yleensä toteutettu siten, että pitimet sijoittuvat ennaltamäärätyin aikavälein viitenumeroilla 1-5 merkittyihin asemiin. Pitimien siirtyminen asemiin 1-5 aikaansaadaan suhteellisella liikkeellä alustan 33 suh-25 teen, jolla yleensä on kiinteä asema.

• · • · *·’ Kuvan 7 asemassa 1, joka vastaa kuvaa la, vastaanottovä- line (pidin) 30a vastaanottaa aihion 10. Asemat 2, 3 ja 4 vastaavat kukin kuvissa Ib, 2 ja 3 esitettyjä laiteyhdis-30 telmiä, ja asema 5 vastaa kuvissa 4a, 4b; 5a, 5b; 6a, 6b esitettyjä laiteyhdistelmiä. Pitimen 30e asemaa 5 vastaa-valla alueella levy 33 on varustettu aukolla 35 ja veto-renkaalla 50. Kuvan 7 havainnollistamassa suoritusmuodossa laite mahdollistaa aina tarpeen mukaan aihion lämpö-35 konditioinnin enimmillään kolmessa kohdassa. On selvää, että asemien määrää voidaan lisätä tai vähentää esim.

..... laitteiston sovittamiseksi tarvittavaan lämpötilakondi- 17 101210 tiointikäsittelyjen lukumäärään.

Laitteeseen kuuluu ohjaus- ja säätölaitteet (ei esitetty piirustuksissa) konditiointituurnan ja vastaavasti orien-5 tointituurnan siirtämiseksi. Nämä piirustuksissa esittämättä jätetyt ohjaus- ja säätölaitteet on tarkoitettu ohjaamaan ja säätämään konditiointituurnan liikkeitä ja laajenemista ja siten myös sitä aikaväliä, jona tuurna laajennuksen jälkeen tukeutuu aihioseinämän sisämääritte-10 lypintaa vasten. Ohjaus- ja säätölaitteita (ei esitetty) käytetään myös orientointituurnan siirtonopeuden ohjaamiseen sekä konditiointituurnaan 20, orientointituurnaan 60, pitimeen 30, vetorenkaaseen 50 ja - kun sitä käytetään - kalibrointivaippaan 70 syötetyn lämpöväliaineen 15 lämpötilan säätöön.

Kun keksintöä sovelletaan käytäntöön, aihio 10 pannaan eräässä suositellussa suoritusmuodossa, joka vastaa kuvan 7 yhteydessä kuvattua, vastaanottovälineeseen (pitimeen 20 30a) kuvassa la esitettyyn asemaan. Sen jälkeeen yhdis- telmäyksikköä 37 pyöritetään yksi askel, jolloin pidin 30a siirtyy asemaan 2. Tämän siirron aikana pidintä pidetään juuri ja juuri alustalevyn 33 ylämäärittelypinnan yläpuolella, samalla kun aihio on pitimen kiinnipitämä ja 25 yleensä liukuu määrittelypinnalla. Asemassa 2 konditioin- . . tituurna 20 siirretään yläasemastaan, kts. kuva Ib, ala- • ♦ ’·* " asemaan, kts. kuva 2. Yläasemassa konditiointituurna on sijoitettu aihion ylä- ja ulkopuolelle ja ala-asemassa aihion sisäpuolelle. Eräässä suositellussa suoritusmuo-30 dossa konditiointituurna on mitoitettu siten, että se :*·.. ulkomäärittelypinnallaan 26 muodostaa raon 41 aihion si- :'·* sämäärittelypinnan 14 kanssa. Niissä käytännön sovellu- .!.* tuksissa, joissa aihio on muodoltaan kartiomainen, tämä kartiomaisuus yleensä varmistaa sen että saadaan rako.

:··· 35 : ·. Tällöin vältetään se tilanne, että aihion sisäpinta 14 on ·;··. kosketuksessa tuurnan 20 kanssa kun tämä siirretään aihi- 18 101210 oon, jolloin myös vältetään esim. vaara aihiomateriaalin kontrolloimattomasta kuumenemisesta ja ei-toivotusta kitkasta tuurnan ja muovimateriaalin välillä.

5 Aihioiden vaihtelevien kokojen huomioonottamiseksi pidin 30 on eräässä suositellussa suoritusmuodossa myös mitoitettu siten, että sen ja aihion ulkomäärittelypinnan 17 väliin muodostuu rako 40. Tämän jälkeen konditiointituur-naa laajennetaan kosketukseen aihion sisämäärittelypinnan 10 kanssa ja sen jälkeen yleensä vielä hieman aihion materiaalin siirtämiseksi ulospäin varmaan kosketukseen pitimen sisämäärittelypinnan 32 kanssa. Konditiointituurnan laajennusta ohjataan siten, että se jatkuu siksi kunnes aihio ulkopinnallaan tukeutuu pitimen sisäpintaa vasten.

15 Näin saavutetaan luotettava kontakti konditiointituurnan ja aihion välille ja pitimen ja aihion välille, ja hyvä energian siirron säätö aihion ja tuurnan ja vastaavasti pitimen välille. Eräässä suositellussa suoritusmuodossa käytetään suhteellisen vähäistä laajennusta, joka on 20 yleensä rajoitettu enintään noin 20 %:iin ja suositeltavasta enintään noin 10 %:iin. Kun laajennus on pieni, tarvitaan tuurnassa vain vähän osia, kun taas suuremmassa laajennuksessa tuurnan osien lukumäärä kasvaa laajennuksessa tuurnaosien väliin muodostuvien rakojen leveyden 25 pienentämiseksi. Näin taataan muovimateriaalin tasainen . . kuumennus. Konditiontituurnan ja pitimen kanavissa 28 ja • ♦ vastaavasti 38 olevan lämpöväliaineen avulla säädetään tuurnan vastinpintojen lämpötilaa aihiota vasten. Eräässä suositellussa suoritusmuodossa konditiointituurna 20 ja 30 pidin 30 ovat kartiomaisia siten, että niiden suurin kehä • · : on lähinnä tuurnan ja vastaavasti pitimen yläosaa.

• ·· • · • ♦ .* ' PET:n lämpötilakonditiointia varten käytettävistä lämpö tiloista ja ajoista voidaan esittää seuraavat esimerkit. 35 Konditiointituurnan 20 ulkopinnan 26 lämpötila on yleensä Tg:n alueen yläpuolella, ja tällöin ainakin 10°C, yleensä ·;·· ainakin 30°C ja suositeltavasti ainakin 50°C sen yläpuo- 19 101210 lella. Ohjaus- ja säätölaitteilla määrätään konditiointi-tuurnan kontaktiaika aihion sisäpintaa vasten, ja se valitaan enintään noin 5 sekunniksi, normaalisti enintään noin 3 sekunniksi ja suositeltavasti enintään noin 2 se-5 kunniksi. Käytetty kontaktiaika sovitetaan luonnollisesti konditiointituurnan lämpötilaan ja muovimateriaalin ominaisuuksiin. Tässä kappaleessa kuvatut lämpötilat ja ajat koskevat sellaisen PET-aihion lämpötilakonditiointia, jonka seinämäpaksuus on suuruusluokaltaan 2 mm. On sello vää, että muilla muovimateriaaleilla ja/tai aihion muilla mitoilla konditiointiaika sovitetaan aina kulloistenkin olojen suhteen.

Kun konditiointituurna on ennaltamäärätyn ajan tukeutunut 15 aihiota vastaan, tuurna vedetään kokoon, minkä jälkeen se poistetaan aihiosta. Sitten aihio siirretään seuraavaan asemaan (asema 3), jossa - jos sitä käytetään - tapahtuu uusi tukeutuminen tämän aseman konditiointituurnalla ai-hiomateriaalia vasten lämpöenergian vaihtamiseksi tuurnan 20 ja aihion välillä. Myös tässä asemassa kontaktiaika säädetään edellisessä kappaleessa kuvatulla tavalla. Tätä lukevalle ammattimiehelle on selvää, että aihion lämpöti-lakonditiointijakso voidaan toistaa samassa yksittäisessä asemassa antamalla tuurnan toimia edellisen toimintakaa-25 vion mukaisesti useammin kuin yhden kerran pitimen pysy- . . essä samassa asemassa.

• * • ·

Kuljettuaan lämpötilakonditiointiasemien 2-4 kautta aihio siirretään asemaan 5. Tällöin pidin 30 pitää yleensä ai-30 hiota vetorenkaan 50 työpinnan 52 yläpuolella olevassa | '. asemassa (kts. kuva 4b). Kun pidin on tullut asemaan 5, :*·* orientointituurnaa 60 siirretään alaspäin ja alustalevys- sä 33 olevan aukon 35 läpi, jolloin tuurnan pohjapinta 65 « 4 siirtää aihiota 10 aukon läpi tukeutuen aihion sisäpuoli-35 seen pohjapintaan 13 ainakin aihion seinämää 15 lähinnä olevalla alueella. Aihion sisään pantu tuurna on yleensä järjestetty jäähdyttämään määrittelypinnallaan 66 aihio- 20 101210 seinämän 15 sisämäärittelypintaa ainakin siinä materiaalissa, joka on kulkenut vetorengasraon läpi. Orientoin-tituurnan siirtyessä muodostuu ohuemman (orientoidun) ja paksumman (amorfisen) materiaalin välille muutosvyöhyke.

5 Orientointituurnan siirtyessä muutosvyöhyke siirtyy aihion aksiaalisuunnassa amorfiseen materiaaliin, jolloin amorfisen materiaalin määrä samalla vähenee. Tällöin seinämän 15 materiaali orientoituu aksiaalisuunnassa, kun materiaali ohittaa työpinnan 52. Keksinnön halutusta käy-10 tännön sovellutuksesta riippuen aihion materiaali orientoituu kokonaan tai vain osa siitä orientoituu. Niissä käytännön sovellutuksissa, joissa aihion koko seinämäma-teriaalin paksuus ohenee, muovattu aihio tulee asemaan vetorenkaan alapuolelle kun orientointituurnan liike on 15 saatettu loppuun. Paineväliaineen kanavaa 62 käytetään irrottamaan muovattu aihio orientointituurnasta. Kun orientointituurna on palannut alkuasemaansa, pidin 30 siirretään asemaan 1, minkä jälkeen edellä kuvattu toimintajakso toistuu.

20

Eräässä suositellussa suoritusmuodossa orientointituurna on mitoitettu muodostamaan ulkomäärittelypinnallaan 66 rako 42 aihion sisämäärittelypinnan 14 kanssa aihio-seinämän siinä osassa 16b joka on alkuperäisessä paksuu-25 dessaan. Näin alkuperäisen paksuista aihioseinämäosuutta 16b estetään koskettamasta orientointituurnaan 60 aihion * · pidentämisen yhteydessä ja seinämäosuuden siirtyessä suhteessa tuurnaan, mikä tapahtuu, kun orientointituurna siirtää aihion materiaalia vetorengasraon 54 läpi. Näillä 30 toimepiteillä vältetään niiden kitkavoimien ja naarmuun-tumisvaurioiden riski, joita esiintyisi seinämäosuuden ;*·* 16b siirtyessä tuurnaa pitkin, jos seinämäosa samanaikai- /.* sesti tukeutuisi sitä vasten.

’·< 35 Pitimen 30 lämpötila säädetään yleensä arvoon, joka on < * enintään se lämpötila, jossa termoplastinen materiaali « .... alkaa lämpökiteytyä. Sen vuoksi tämä säätö yleensä suori- 21 101210 tetaan lämpötilaan, joka on termoplastisen materiaalin Tg:n alueen sisällä, mutta tietyissä käytännön sovellutuksissa alle Tg:n olevaan lämpötilaan. Kun kyseessä on PET, lämpötila, joka on enintään noin 85°C, suositelta-5 vasti enintään noin 80eC, on osoittautunut sopivaksi hyvän lämpötilajakautuman kannalta aihion seinämässä. On selvää, että pitimen sivuseinämän lämpötila säädetään arvoon, jonka avulla aihioseinämän ulkomäärittelypinta tulee vetorengasaukkoon 54 siirtyessään lämpötilaan, joka 10 on pienempi kuin se lämpötila, jossa edellä kuvattu hyppäyksenomainen kitkan kasvu tapahtuu. Vaikka maksimiarvojen on kuvattu olevan yli 85eC ja vastaavasti yli 80°C, tietyissä käytännön sovellutuksissa käytetään huomattavasti matalampia lämpötiloja, esim. enintään 75°C tai 15 vaihtoehtoisesti 65°C.

Koska kaikki mekaaniset laitteet, jotka ovat kosketuksessa muovimateriaalin kanssa, muodostuvat materiaalista (yleensä metallista), jolla on hyvä lämmönjohtokerroin, 20 ohjaus- ja säätö voidaan keksinnön mukaisesti suorittaa lämpömuovimateriaalin hyvin tiukoin lämpötilatoleranssein edellä kuvatun jakson kaikissa vaiheissa. Tämä on erityisen tärkeää aihion seinämämateriaalin muutosalueella 18, joka on se alue, jolla aihion materiaali tukeutuu veto-25 renkaan työpintaa 52 vasten, ja jolla aihion materiaali- , . paksuus ohenee. Tällä alueella aihiomateriaalin ja veto- • · renkaan kontaktipaine on suurimmillaan ja sen tähden myös kitkavoimat. Koska edellä kuvattu materiaalin lämpöti-lasäätö aihioseinämän ulkomäärittelyalueella aikaansaa 30 sen, että termoplastinen materiaali on vetorengasrakoon : *. tullessaan lämpötilassa, joka on alle kitkan hyppäyksen- ·*·* omaisen kasvulämpötilan, kitkavoimat pienenevät minimiin, ja siten myös se energia, joka kehittyy kitkan tuloksena.

4 t % ' ; · > 35 Muutosalueella tukeutuu rengasalueella 44 oleva aihiosei- :’·. nämä orientointituurnaan 60. Myös tässä muovimateriaali ;·· on lämpötilassa, joka on pienempi kuin se lämpötila, jos- 22 101210 sa kitkan hyppäyksenomainen kasvu esiintyy, mistä syystä kitkan muodostama energia tällä alueella on vähäinen, eikä sen vuoksi aiheuta sellaista suurta muovimateriaalin lämpötilan nousua, jotta kitkavoimat kasvaisivat hyppäyk-5 senomaisesti. Sen jälkeen muovimateriaali siirtyy veto- rengasraon 54 kapeimpaan osuuteen ja on jo vetorengasraon tälle alueelle tullessaan saanut lopullisen paksuutensa. Tällöin materiaali muodostaa raon 53 vetorenkaan kanssa, ja myös, lyhyemmällä alueella, edellä kuvatun rengasmai-10 sen raon 43 materiaalin ja orientointituurnan lähtöpinnan 56 välillä. Rengasmaisen raon alapuolella materiaali jälleen tukeutuu orientointituurnaan. Kun se tulee orientointituurnan kanssa uudelleen kosketukseen, materiaalilla on sen lopullinen, pienentynyt paksuus ja myös lopul-15 linen pituus, mikä tarkoittaa, että muovimateriaalin ja tuurnan välillä ei enää tapahdu suhteellista liikettä, kun tuurna jatkaa siirtymistään suhteessa vetorenkaaseen. Orientointituurnan määrittelypinta 66 asetetaan lämpötilaan, joka on ainakin 5°C, suositeltavasti ainakin 10°C 20 pienempi kuin muovimateriaalin Tg. Ohuen muovimateriaalin ulkomäärit^elypinnan 17 ja vetorenkaan lähtöpinnan 56 välillä ei myöskään esiinny kitkaa, koska myös siinä on rako. PET:n yhteydessä vetorenkaan työpinnan 52 normaali-,,,, lämpötila on enintään 75°C ja yleensä enintään 65°C.

25 . . Orientointituurnan siirtymisnopeus suhteessa vetorenkaa- t · * seen valitaan siten, että sillä energialla, joka vapautuu materiaalissa, kun se orientoidaan vetorengasraon läpi kulkiessaan, ei ole aikaa saavuttaa muovimateriaalin mää-30 rittelyseinämiä ennen kuin muovimateriaali on irronnut « « ; *· kosketuksesta vetorenkaan kanssa. Vapautunut energia saa- *·· iti vuttaa siten muovimateriaalin sisämäärittelypinnan aikai- ··' sintaan silloin kun materiaali siirtyy vetorengasraon kapeimpaan osuuteen, mikä merkitsee, että esiintyvä mate-35 riaalin lämpötilan nousu tapahtuu siinä muovimateriaalis-!,'· sa, joka ei ole kosketuksessa vetorenkaan kanssa, tai siinä muovimateriaalissa, jossa ei esiinny liikettä 23 101210 orientointituurnan suhteen. Orientoidun materiaalin ulkopinta ei kosketa lainkaan mekaanisia laitteita sen jälkeen, kun materiaali on kulkenut vetorengasraon läpi.

5 Niissä suoritusmuodoissa, joissa käytetään kuvien 5a-b ja 6a-b yhteydessä esitettyä kalibrointivaippaa 70, tämän vaipan muovimateriaalia päin oleva määrittelyseinämä on suhteellisen alhaisessa lämpötilassa, yleensä lämpötilassa, joka on ainakin 15°C, suositeltavasti ainakin 30eC ja 10 yleensä ainakin 45°C pienempi kuin materiaalin lasittu-mislämpötila. Kun orientointituurna on siirtynyt pääteasemaansa, ja yleensä aihion kaikki materiaali on kulkenut vetorengasraon läpi, syötetään orientointituurnan paineväliainekanavasta 62 paineväliainetta siten, että 15 aihiomateriaali laajenee kosketukseen kalibrointivaippaa 70 vastaan. Tämä laajeneminen on suhteellisen pieni, koska aihioseinämän ja kalibrointivaipan välinen etäisyys on enintään suuruusluokaltaan noin puolet seinämäpaksuudes-ta. Edellä esitetty tukeutuminen kalibrointivaippaa vas-20 ten aikaansaa sen, että laajentunut aihio jää kalibrointivaipan pidättämäksi, ja orientointituurna poistetaan aihiosta. Tukipohja poistetaan kuvissa 5a-b esitetystä asemastaan. Aihion sisällä tapahtuu ajoittainen paineen kasvu viimeistään silloin kun orientointituurnalla on 25 enää vain lyhyt siirtymismatka ennen kuin tuurna on koko-; naan poistunut aihiosta. Paineen kasvu merkitsee, että '·* ' aihio, joka ei enää ole tukipohjan kannattama, puhalle taan ulos kalibrointivaipasta. Aika, jona muovimateriaali tukeutuu kalibrointivaippaan, valitaan yleensä siten, 30 että se on ainakin niin pitkä, että muovimateriaali tulee lämpötilaan, joka on pienempi kuin Tg. Aihion tukemisella kalibrointivaippaa vasten ja sitä seuraavalla muovimateriaalin jäähdyttämisellä aikaansaadaan aihion lopullinen muovaus, ja aihio saa lopullisen muotonsa, joka vastaa 35 kalibrointivaipan sisämuotoa.

Sekä silloin kun aihio siirtyy vetorengasraon 54 läpi 24 101210 että sen jälkeen (sekä myös edellä kuvatun lämpötilakon-ditiointijakson aikana) vaikuttaa pitimen 30 sivuseinämä 31 aihiota päin olevalla määrittelypinnallaan 32 aihion lämpötilajakautumaan. Tietyissä käytännön sovellutuksissa 5 ja/tai asemissa määrittelypinnan 32 pintalämpötila on alempi kuin konditiointituurnan 20 sivupinnan 26 lämpötila, kun taas toisissa käytännön sovellutuksissa ja/tai asemissa määrittelypinnan 32 pintalämpötila ylittää konditiointituurnan sivupinnan 26 pintalämpötilan. Tavalli-10 sesti pitimen sivupinnan 32 lämpötila on pienempi kuin Tg tai Tg:n alueella.

Kun käyttövälineet siirtävät orientointituurnan 60 aukon 35 läpi, orientointituurna työntää aihion umpinaista poh-15 jaosaa 11 edellään samaan aikaan kun orientointituurna muodostaa itsensä ja vetorenkaan 50 väliin vetorengas-aukon, jonka koko PET:n yhteydessä on enintään noin puolet alkuperäisen aihion materiaalipaksuudesta, joka muodostuu olennaisesti amorfisesta materiaalista. Tällä tar-20 koitetaan lämpömuovimateriaalia, jonka kiteisyys on enintään noin 10 %. Tuloksena orientointituurnan 60 suhteellisesta siirtymisestä vetorenkaan 50 suhteen, ja siten aihion pohjaosan siirtymisestä, aihion materiaaliseinämä pakotetaan kulkemaan vetorengasraon 54 läpi, jolloin ai-25 hioseinämän materiaalipaksuus pienenee ja aihiomateriaa-lissa tapahtuu samanaikaisesti monoaksiaalinen orientoi-'·' ‘ tuminen/kiteytyminen.

Monoaksiaalisesti orientoidun materiaalin määrä ja pituus 30 kasvaa siten progressiivisesti orientointituurnan siirty-misen aikana, ja amorfisen materiaalin määrä ja pituus .*j* pienenee samanaikaisesti. Käytännön sovellutuksissa, ' joissa aihion kaikki seinämämateriaali kulkee raon läpi, kaikki seinämämateriaali myös orientoituu. Materiaalin 35 kontaktipintojen lämpötilaa muutosalueella 18 säädetään käyttämällä kanavia 38, 58 ja 68 vastaavasti pitimen 30 .... seinämässä 31, vetorenkaassa 50 ja orientointituurnassa 25 101210 60. Siten amorfisen materiaalin, ts. materiaalin joka ei vielä ole kulkenut raon läpi, lämpötilan loppusäätö tapahtuu ainakin aihiomateriaalin pintakerroksissa orien-tointituurnan 60, pitimen 30 sivuseinämän 31, vetorenkaan 5 50 tulopinnan 55 ja - jossain määrin - myös varsinaisen työpinnan 52 avulla. Muovimateriaali siirtää sen energian, joka vapautuu orientointijakson aikana, mekaanisten määrittelypintojen ohi, jotka ympäröivät muutosaluetta, ja se saavuttaa muovimateriaalin määrittelypinnat siinä 10 määrin, että pintakerrosten lämpötila nousee kitkan hyppäyksenomaisen kasvun alueelle vasta kun materiaalin paksuuden alennus on suoritettu.

Eräissä suoritusmuodoissa pitimessä 30 ja orientointi-15 tuurnassa 60 olevat lämpöväliainekanavat on korvattu säh- kövastuslangoilla. Kanavia käytetään tällöin tavalliseen lämpöväliaineen kuljetukseen vain silloin, kun pidintä 30 ja/tai orientointituurnaa 60 käytetään aihiomateriaalin j äähdytykseen.

20

Edellä on kuvattu vain rajoitettua määrää keksinnön suoritusmuotoja, mutta alan ammattimiehelle on selvää, että keksinnön piiriin kuuluu keksinnöllisen ajatuksen ja oheisten patenttivaatimusten puitteissa myös lukuisia 25 muita suoritusmuotoja.

• · « · • · · • · • · » • · · • · • · t «

Claims (11)

25 101210

1. Menetelmä aihion (10) olennaisesti amorfisen muovimateriaalin orientoimiseksi, jossa menetelmässä muovimate- 5 riaali annetaan siirtyä raon (54) läpi, jonka minimira-koleveys on pienempi kuin materiaalin paksuus, jolloin materiaali orientoidaan (kiteytetään) muodostamalla muu-tosvyöhyke (18) vielä orientoitumattoman (paksumman) materiaalin (16b) ja orientoidun (ohuemman) materiaalin 10 (16a) välille, tunnettu siitä, että aihio siirretään raon (54) läpi sellaisella nopeudella, että orientoinnissa vapautunut kiteytymisenergia saavuttaa muovimateriaalin määrittelypinnat (14, 17) olennaisesti vasta ajankohtana, jona materiaali on jo saavuttanut ohuemman paksuutensa. 15

2. Förfarande enligt krav 1, kännetecknat därav, att spalten (54) ges en minsta spaltvidd som är större än det 10 orienterade materialets tjocklek.

2. Vaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että raolle (54) annetaan minimirakoleveys joka on suurempi kuin orientoidun materiaalin paksuus.

3. Förfarande enligt krav 1 eller 2, kännetecknat därav, att ämnet (10) förflyttas genom spalten (54) med en hastighet som i huvudsak motsvarar värmeenergins utbred- 15 ningshastighet i plastmaterialet, eller som övertiger denna hastighet.

3. Vaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu sii tä, että aihio (10) siirretään raon (54) läpi nopeudella, joka olennaisesti vastaa lämpöenergian johtumisnopeutta muovimateriaalissa, tai ylittää tämän nopeuden.

4. Förfarande enligt nägot av kraven 1-3, kännetecknat därav, att ämnet (10) ges i huvudsak rörform och spalten 20 (54) bildas medelst en dragring (50) som omger en dorn (60) och som under relativ förflyttning i förhällande tili dornen (60) förskjuter spalten (54) i dornens (60) axialriktning. 25

5. Förfarande enligt krav 4, kännetecknat därav, att det . . vid plastmaterialets orientering bildade orienterade • · * plastmaterialet bringas till anliggning mot dornen (60) först sedan materialet i huvudsak har antagit sin slutli-ga tjocklek. • * j *· 6. Förfarande enligt krav 5, kännetecknat därav, att se- dan kristallisationsenergin har nätt fram tili det tunnare plastmaterialets begränsningsytor, plastmaterialet anligger mot orienteringsdornen (60) i huvudsak utan nä-35 gon relativ rörelse i förhällande tili dornen (60) i dess axialriktning. s„ 101210

4. Jonkin vaatimuksen 1-3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että aihio (10) on muodostettu olennaisesti putki- • · maiseksi, ja että rako (54) muodostetaan käyttämällä ve-torengasta (50), joka ympäröi tuurnaa (60), ja joka siirtyessään suhteellisesti tuurnaan (60) nähden siirtää ra-30 koa (54) tuurnan (60) aksiaalisuunnassa. • · • · • · ·*·* 5. Vaatimuksen 4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että 9 ' * muovimateriaalin orientoinnissa muodostettu orientoitu muovimateriaali tuodaan kosketukseen tuurnaa (60) vasten 35 vasta kun materiaali on olennaisesti saavuttanut lopulli-sen paksuutensa. 27 101210

6. Vaatimuksen 5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kun kiteytymisenergia on saavuttanut ohuemman muovimateriaalin määrittelypinnat, muovimateriaali tukeutuu orien-tointituurnaa (60) vasten pääasiassa ilman että sillä 5 olisi minkäänlaista suhteellista liikettä tuurnaan (60) nähden sen aksiaalisuunnassa.

7. Förfarande enligt nägot av kraven 4-6, kännetecknat därav, att dornens (60) yttemperatur installs till ett värde som understiger plastmaterialets glasomvandlings-temperatur med minst ca 5°C, företrädesvis med minst ca 5 10°C.

7. Jonkin vaatimuksen 4-6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että tuurnan (60) pintalämpötila säädetään tasol- 10 le, joka on ainakin noin 5°C, suositeltavasti ainakin noin 10eC pienempi kuin muovimateriaalin 1asittumislämpötila.

8. Förfarande enligt kraven 4-7, kännetecknat därav, att dragringens (50) mot dornen (60) vända yta installs till en temperatur som understiger plastmaterialets glasom- 10 vandlingstemperatur med minst ca 5eC, företrädesvis med minst ca 10°C.

8. Jonkin vaatimuksen 4-7 mukainen menetelmä, tunnettu 15 siitä, että tuurnaa (60) päin oleva vetorenkaan (50) pinta säädetään lämpötilaan, joka on ainakin noin 5°C, suositeltavasti ainakin 10°C pienempi kuin muovimateriaalin lasittumislämpötila.

9. Förfarande enligt nägot av kraven 4-8, kännetecknat därav, att efter passagen genom spalten (54) det oriente- 15 rade plastmaterialet hos ämnet (10) genom övertryck i detta expanderas tili anliggning mot en inre begräns-ningsyta (72) av en kalibreringshylsa (70).

9. Jonkin vaatimuksen 4-8 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että raon (54) läpi siirryttyään aihion (10) orientoitu muovimateriaali laajennetaan sen sisään tuodulla ylipaineella kosketukseen kalibrointivaipan (70) sisämäärittelypintaa (72) vasten. 25 . 10. Laite aihion (10) olennaisesti amorfisen muovimateri- • · aalin orientoimiseksi, johon laitteeseen kuuluu rako (54), jossa on osuus (57), jonka rakoleveys on pienempi kuin aihion materiaalin materiaalipaksuus, ja välineet 30 ainakin osan aihiosta siirtämiseksi raon läpi pienentä-:*·. mällä samalla muovimateriaalin paksuutta muovimateriaalin :*·* orientoimiseksi (kiteyttämiseksi), tunnettu siitä, että .Γ.* osuuden (57) rakoleveys ylittää muovimateriaalin sen pak suuden, jonka se on saanut, kun se on orientoitu raon 35 (54) muodostavilla laitteilla (50, 60); että rako (54) on muodostettu vetorenkaan (50) ja vetorenkaan ympäröimän tuurnan (60) väliin; että vetorengas ja tuurna on järjes- 28 101210 tetty siirrettäväksi suhteellisesti toisiinsa nähden tuurnan aksiaalisuunnassa; ja että tuurnaan päin olevaan vetorenkaan pintaan kuuluu työpinta (52), joka on vinosti kalteva suhteessa tuurnan aksiaalisuuntaan, jolloin työ-5 pinnalla on muovimateriaalin siirtosuunnassa vetorenkaan suhteen jatkuvasti pienenevä etäisyys tuurnan (60) mää-rittelypintaan (66), ja jolloin työpintaa seuraa lähtö-pinta (56), johon se yhtyy, ja jonka pienin etäisyys tuurnan määrittelypintaan ylittää muovimateriaalin orien-10 toinnissa saavuttaman paksuuden.

11. Vaatimuksen 10 mukainen laite, tunnettu siitä, että vetorenkaan (50) lähtöpintaa (56) seuraa kalibrointivaip-pa (70); että tuurna (60) ja kalibrointivaippa on järjes-15 tetty suhteellisen liikkeen avulla siirtämään tuurna ka-librointivaippaan; että kalibrointivaipan sisämäärittely-pinta (72) muodostaa vaippaan siirretyn tuurnan kanssa raon tuurnan määrittelypinnan (66) kanssa, jonka raon leveys ylittää orientoidun materiaalin materiaalipaksuu-20 den; että kalibrointivaippa (70) on varustettu kanavilla (78) vaipan sisäänpäin olevan pinnan (72) lämpötilan säätämiseksi; ja että tuurna (60) on varustettu välineillä (62) paineväliaineen syöttämiseksi orientoidusta materiaalista muodostuvan aihion sisään aihion seinämän laajen-25 tamiseksi kosketukseen kalibrointivaipan sisäänpäin olevaa pintaa vasten, kun tuurna on siirtänyt aihion kali- • · ' brointivaipan sisään. 30 » · |’· 1. Förfarande för att orientera i huvudsak amorft plast- material i ett ämne (10), varvid plastmaterialet bringas att förflyttas genom en spalt (54) med en minsta spalt-vidd som är mindre än materialtjockleken, varvid mate-35 rialet orienteras (kristalliseras) under bildande av en övergängszon (18) mellan ännu ej orienterat (tjockare) material (16b) och orienterat (tunnare) material (16a), 29 101210 kännetecknat därav, att ämnet (10) förflyttas genom spalten (54) med en sädan hastighet att den kristallisa-tionsenergi som frigörs vid orienteringen i huvudsak när fram tili plastmaterialets begränsningsytor (14, 17) vid 5 en tidpunkt dä materialet redan har antagit sin tunnare tjocklek.

10. Anordning för orientering av i huvudsak amorft plast-20 mateiral i ett ämne (10), varvid i anordningen ingär en spalt (54) med ett parti (57) vars spaltvidd understiger materialtjockleken hos ämnets material och organ för för-flyttning av ätminstone delar av ämnet genom spalten under reduktion av plastmaterialets tjocklek för oriente-25 ring (kristallisation) av plastmaterialet, kännetecknad .*,· därav, att nämnda parti (57) har en spaltvidd som är • · större än den tjocklek plastmaterialet vid orienteringen bibringas av de organ (50, 60) som bildar spalten (54); att spalten (54) är bildad mellan en dragring (50) och en 30 dorn (60) omgiven av dragringen; att dragringen och dor-: ’· nen är anordnade att förflyttas relativt varandra i dor- Mt V nens axialriktning; och att dragringens mot dornen vända • · yta innefattar en arbetsyta (52), som är snedställd i förhällande tili dornens axialriktning, varvid arbetsytan Ί'. 35 har, i plastmaterialets förflyttningsriktning relativt dragringen, ett kontinuerligt minskande avständ tili dornens (60) begränsningsyta (66); och varvid arbetsytan 101210 31 följs av och ansluter tili en utträdesyta (56) vars mins-ta avständ tili dornens begränsningsyta är större än den tjocklek plastmaterialet antar vid orienteringen.

11. Anordning enligt krav 11, kännetecknad därav, att dragringens (50) utträdesyta (56) följs av en kalibre-ringshylsa (70); att dornen (60) och kaiibreringshyIsan är anordnade att genom relativ rörelse förflytta dornen in i kalibreringshylsan; att kalibreringshylsans inre 10 begränsningsyta (72), med dornen förflyttad in i hylsan, bildar med dornens begränsningsyta (66) en spalt, vars vidd är större än materialtjockleken hos det orienterade materialet; att kalibreringshylsan (70) är försedd med kanaler (78) för temperaturinställning av hylsans inät 15 vända yta (72); och att dornen (60) är försedd med organ (62) för tillföring av tryckmedium tili det inre av äm-net, omfattande orienterat material, för expansion av ämnesväggen till anliggning mot kalibreringshylsans inät vända yta när ämnet är förflyttat av dornen in i kalibre-20 ringshylsan. • » • j I « • « I • I I I • ^11 • · * 1 $ s »