FI107135B - Menetelmä muotokappaleiden valmistamiseksi kuumassa tilassa muovailtavista muoveista - Google Patents

Description

107135

Menetelmä muotokappaleiden valmistamiseksi kuumassa tilassa muovailtavista muoveista - Förfarande för framställning av formdelar av i varmt tillständ formbara plaster 5

Keksintö koskee menetelmää muotokappaleiden valmistamiseksi kuumassa tilassa muovailtavista muoveista, erityisesti polyolefiineistä, kuten polyetyleenistä ja polypropylee-nistä, jossa muovimateriaali kuumennetaan sen jatkuvan 10 muovauksen sallivaan muovauslämpötilaan vast, sen yläpuolelle, tässä tilassa se muotoillaan muotokappaleeksi ja sen jälkeen se jäähdytetään tämän muovauslämpötilan alapuolelle.

15 Useilla kuumassa tilassa muovailtavaa muovimateriaalia olevilla muoviosilla, jotka ovat valmistetut kuumasta materiaalista ruiskuvaluekstruusio-, puristus- tai vastaavalla muovausmenetelmällä, on ajan mukaan vast, paljon muovaus-lämpötilojen alapuolella olevia rajalämpötiloja ylitet-20 täessä taipumus muodonmuutokseen, etenkin kutistumiseen, siis ulkomittojen pienenemiseen verrattuna alkuperäisiin valmistusmittoihin. Esimerkiksi mustasta polyetyleenistä valmistetuissa putkissa, jotka varastoidaan ulkoilmassa, huomataan tietyn varastoimisajan jälkeen määrätty kutistu-25 misaste, joka voi olla suuruusluokkaa 1 tai muutamaa millimetriä vast, prosenttia lähtöhalkaisijasta. Kun myös ta-vanomainen valmistuslämpötila vast, muovauslämpötila pää-tymuhveja varten on alueella 120 - 200*C vast, puhtaasti muovaustapahtumissa 110*C ja auringon paisteessa saavute-30 taan mustissa putkissa korkeintaan noin 70 *C olevia lämpötiloja, esiintyvät nämä kutistumistapahtumat todella käytännössä. Tämä on sekä mahdollisten tuotantomäärien kannalta ei-toivottua että myös valmistettavien putkiyhteyksien . kannalta sangen epämieluisaa, koska vastaavien kutistu- 35 misasteiden ilmetessä tavanomaisia muhviyhteyksiä ei enää voida luotettavasti valmistaa vast, sellaisille putkille muodostetut päätymuhvit jotka kutistuessaan saavat pienemmän sisämitan kuin siihen liitettävien putkien ulkohal- • ♦ .

O · · V

107135 2 kaisija. Päätymuhvien sisämittojen tavanomaiset valmis-tustoleranssit ovat ± 0,5 mm. Mainitut kutistumistapahtymat ylittävät laajasti nämä toleranssit. Samanlaisia haittoja syntyy useissa muissa lämpömuovausmenetelmällä polyolefii-5 neistä valmistetussa muoviosissa, esim. välineissä.

Kutistumattomien muhvien saamiseksi, on tähän asti ollut tarpeellista käyttää kalliita valmistusmenetelmiä. Yhden tällaisen tunnetun menetelmän mukaan valmistetaan muhvit 10 yksitellen ruiskuvalukoneessa ja sen yhteydessä muhvi hitsataan oman laitteen avulla ekstrudoidulle putkelle. Tämä menetelmä on hyvin kallis, se vaatii näkyvän hitsisauman liittymäkohdassa, jonka johdosta on korotettu vaara materiaalin hapettumisesta johtuville epätiiviyksille tai jopa 15 muhvin irtoamiselle hitsauskohdasta ja joka ei anna riittävää varmuutta, koska myös ruiskuvalumenetelmällä valmistettu muhvi vastaavan materiaalin kohdalla, esim. auringonpaisteessa voi joutua kutistumiselle alttiiksi. Samanlaisia haittoja on toisessa tunnetussa menetelmässä, jossa 20 omassa koneessa putken päähän ruiskutetaan muhvi ruiskuva-lulaitteella. Tässä on vielä suurempi tekninen käyttö kalliilla koneilla ja putki ja muhvi eivät muodosta mitään homogeenista kappaletta.

25 Määrättyjen muovien, erityisesti polyolefiinien kutistu-mistapahtuma selviää seuraavasta:

Polyolefiineillä on kidemäinen rakenne ja ne esiintyvät ainoastaan kahdessa olotilassa, nimittäin kiinteässä ja 30 nestemäisessä tilassa. Kun muovi kuumennetaan osa alkuperäisistä molekyyleistä jää kiinteäksi, kun taas toinen osa ·· nesteytyy, niin että kokonaisuutena katsottuna saadaan plastisesti muovailtava kappale, joka voidaan muovata ja muotoilla. Ei-nesteytetyissä, siis kiinteinä pysyneissä 35 molekyyleissä on niin sanottu muistiteho (Memory-Effekt), nimittäin aihiosta valmistetun muotokappaleen pyrkimys pa-. lautua alkumuotoonsa heti kun aiemmin nesteytetyt molekyy- 3 10713b lit, jotka pitävät muotokappaletta nykyisessä muodossaan, lämmittämällä tai pitkäaikaisella ryömyvaikutuksella sallivat vastaavan muodonpalautumisen. Tietysti mahdollisten täyteaineiden määrällä ja laadulla on myös vaikutuksensa 5 muistitehoon. Muistiteho vaikuttaa myös ekstruusiomenetel- mällä valmistetuissa putkissa ja erityisen selvästi laajentamalla valmistetuissa päätymuhveissa ja sitä voidaan pitää pääsyynä putkien ja päätymuhvien kutistumiselle. Ku-tistumisilmiöillä mainittuja materiaaleja olevissa muissa 10 muoviosissa on samat syyt.

Keksinnön tehtävänä on yksinkertaisen menetelmän aikaansaaminen, jonka avulla estetään valmistettujen muovimuoto-kappaleiden loppumittojen ei-toivottuja poikkeamia asetus-15 arvoista. Erityisen mielenkiintoinen osatehtävä on siinä, että menetelmä tehdään käyttökelpoiseksi muoviputkeja ja muoviputkeista laajennettuja päätymuhveja varten.

Keksinnönmukainen menetelmä on pääasiassa tunnettu siitä, 20 että muotokappaleet vähintään muovauslämpötilaan kuumennetussa tilassa muotoillaan toivottuja loppumittoja jonkin verran suuremmiksi välituotteiksi ja jäähdytetään muovaus-lämpötilan alapuolelle ja että tämä edelleen ylimittainen, jäähdytetty välituote materiaalia tiivistävässä puristus-25 tapahtumassa lyhytaikaisesti puristetaan yhteen toivottujen • < ‘ loppumittojen alapuolella oleviin mittoihin, niin että ne puristustapahtuman jälkeen ovat toivotuissa loppumitoissa.

Tällä yksinkertaisella toimenpiteellä ratkaistaan tyydyt-30 tävästi asetettu päätehtävä. Tällöin on tietysti yksit- * täisten menetelmävaiheiden kulloinenkin soveltaminen mate- ·“ riaaliin ja työstön valmistusehtoihin tarpeellinen. Nämä työstön valmistusehdot ovat muun muassa työstölämpötila, joka määrittää jäljellä olevien muistitehon omaavien mole- 35 kyylien määrän, materiaalilaji ja myös materiaalivahvuus, esim. putkien seinämävahvuus. Lisäksi on kiinnitettävä ,. huomiota siihen, että puristustapahtumassa tosin tapahtuu » · 107135 4 kulloisenkin aihion kokoonpuristamista, mutta mitään säröjä tai halkeamia ei synny materiaalissa. Kun muoviosat tavallisesti ovat massatuotteita, voidaan kulloisetkin työehdot tarkasti määrittää muutamilla harvoilla kokeilla ku-5 takin aihiota varten.

Periaatteessa saavutetaan keksinnön mukaisella menetelmällä, että valmiissa muotokappaleessa ei enää ole vain kaksi erilaista muovimolekyylilajia, vaan kolme lajia, ni-10 mittäin molekyylejä, jotka muistitehon johdosta muistavat muotokappaleen alkuperäisen muodon, molekyylejä jotka muovauksen aikana olivat juoksevia ja muistavat sen johdosta lämpömuovauksen jälkeen muotokappaleen suuremman mitoituksen, ja lopuksi molekyylejä, jotka muistavat aihion puris-15 tustapahtuman aikana saadun pienimmän muodon, jolloin pu-ristustapahtuman aikana tapahtuu muovaus toivotun asetus-mitan alapuolelle. Kolmen molekyyliryhmän välisellä voima-tasoituksella saadaan se, että aihio mitanpitävästi pysyy toivotussa loppumuodossa.

20

Yleisen menetelmän käyttö muoviputkien valmistuksessa tapahtuu siten, että esim. ekstruusioasemaksi muodostettu muotoa antava asema asetetaan materiaalista riippuen toivottua loppuhalkaisijaa 0,5 - 5 % suurempaan putkihalkai-25 sijaan ja siinä valmistetut putket puristetaan jäähdytyk-* * sen jälkeen lyhytaikaisesti läpikulkumenetelmällä puris- tusasemassa yhteen taas materaalista riippuen toivottua loppuhalkaisijaa noin 0,5 - 5 % pienempään halkaisjaän, niin että sillä puristustapahtuman jälkeen on toivottu 30 loppuhalkaisija.

Puristusasemaan voidaan asettaa jaksottaisesti käytetyt puristusleuat tai myös telat, joissa kussakin on putkipuo-liskoa vastaanottavat rengasurat. Suurempien putkihalkai-35 sijoiden yhteydessä ei mahdollisesti käytetä kaksi puris- tusleukaa, joista kukin muodostaa puolikuorun, vaan kolme • » 107135 5 tai useampaa puristusleukaa jotka kuuluvat putkikehän vastaavaan murto-osaan.

Menetelmän käyttäminen päätymuhvien valmistamiseen muovi-5 putkiin tunnetaan siitä, että putkenpää tunnetulla tavalla kuumennetaan ja muotoillaan muhviksi, joka materiaalista riippuen on toivottua loppuhalkaisijaa 0,5 - 5 % suurempi ja että siten muodostettu muhvi jäähdytyksen jälkeen puristetaan yhteen toivotun loppuhalkaisijan alapuolelle, 10 niin että se vapauduttuaan puristustyökalusta osittain elastisesta laajenee ja saa toivotun loppuhalkaisijan.

Suoritusesimerkki: 15 Päätymnhvin valmistaminen prtlyetylftraripntkell p> jossa on 2 mm:n. SRinämäpaksmis ja 125 mm:n n3 knhalkaisi ja

Putkenpää kuumennetaan 120*C:n lämpötilaan ja laajennetaan tämän jälkeen muhvinmuodostustuurnalla ulkohalkaisijaltaan 20 131 mm:in. Jäähdytyksen jälkeen muhvinmuodostustuurna poistetaan ja muhvi puristetaan yhteen kahden kuorumaisen puristusleuan välissä, jotka määrittävät 123 mm:n putken-halkaisijan. Vapauduttuaan puristusleuoista muhvin halkaisija on 126 mm. Tämä halkaisija pysyy vakiona 90*C:n 25 lämpötilaan asti.

Kuten jo edellä on mainittu, voidaan keksinnönmukaista mentelmää paitsi muhvien ja ekstrudoitujen putkien yhteydessä käyttää myös muiden muovia olevien muotokappa-30 leiden yhteydessä jotka ilman käsittelyä ovat kutistumiselle alttiita, joita valmistetaan ruiskuvalu-, ekstruusio-, puristus- tai vastaavien muovaustapahtumien avulla kuumasta materiaalista, jolloin puristustyökalun kulloisenkin muodon ja mitoituksen on sovitettava muotokappalee-35 seen.

• <

Claims (3)

107135

1. Menetelmä muotokappaleiden valmistamiseksi kuumassa tilassa muovailtavista muoveista, erityisesti polyolefiineis-ta, kuten polyeteenistä ja polypropeenista, jossa muovi- 5 materiaali kuumennetaan sen jatkuvan muovauksen sallivaan muovauslämpötilaan vast, sen yläpuolelle, tässä tilassa se muotoillaan muotokappaleeksi ja sen jälkeen se jäähdytetään tämän muovauslämpötilan alapuolelle, tunnettu, siitä, että muotokappaleet vähintään muovauslämpötilaan kuumennetussa 10 tilassa muotoillaan toivottoja loppumittoja jonkin verran suuremmiksi välituotteiksi ja jäähdytetään muovauslämpötilan alapuolelle ja että tämä edelleen ylimittainen, jäähdytetty välituote materiaalia tiivistävässä puristustapahtu-massa lyhytaikaisesti puristetaan yhteen toivottujen loppu-15 mittojen alapuolella oleviin mittoihin, niin että ne puris-tustapahtuman jälkeen ovat toivotuissa loppumitoissa.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukaisen menetelmän käyttö muoviputkien valmistuksessa tunnettu, siitä, että esimerkiksi 20 ekstruusioasemaksi muodostettu muotoa antava asema asetetaan materiaalista riippuen putken toivottua loppuhalkai-sijaa 0,5 - 5 % suurempaan putkihalkaisijaan ja siinä valmistettu putki puristetaan jäähdytyksen jälkeen läpikulku-menetelmällä puristusasemassa lyhytaikaisesti yhteen, edel-25 leen materiaalista riippuen toivottua loppuhalkaisijaa noin 0,5 -5 % pienempään halkaisijaan, niin että sillä puristus-tapahtuman jälkeen on toivottu loppuhalkaisija.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukaisen mentelmän käyttö pääty-30 muhvien valmistuksessa muoviputkille, tunnettu, siitä, että putkenpää kuumennetaan tunnetulla tavalla ja siitä muodos-:. tetaan halkaisijaltaan sellainen muhvi , joka materiaalista riippuen on toivottua loppuhalkaisijaa 0,5 - 5 % suurempi ja että siten muodostettu muhvi jäähdytyksen jälkeen lyhyt-35 aikaisesti puristetaan yhteen toivotun loppuhalkaisijjan alapuoelle, niin että sillä vapauduttuaan puristustyökalus-ta on toivottu loppuhalkaisija. 107136 Pa tentk-rav r