FI111850B - Polystyreenivaahtolevy ja menetelmä sen työstämiseksi - Google Patents

Description

111850

POLYSTYREENIVAAHTOLEVY JA MENETELMÄ SEN TYÖSTÄMISEKSI

Pakkaukset ovat vaahdotettujen polysty-reenimuovien pääasiallisin käyttö- ja kulutusalue. Nämä pakkaukset valmistetaan usein vaahdotetusta poly-5 styreenilevystä syvävedetyiksi kupeiksi, astioiksi, maljoiksi, alustoiksi ja vastaaviksi tuotteiksi lämpö-muovaamalla vaahdotettu levy. On suotavaa käyttää kuppien ja muiden syvävedettyjen tuotteiden lämpömuovaa-miseen yhdessä lämpömuovaustyövaiheessa sopivaa vaah-10 tolevyä.

Näin ollen tämän keksinnön tarkoitus on varustaa vaahdotettu polystyreenilevy, joka voidaan muovata tehokkaasti syvävedetyiksi tuotteiksi tuottaen lisäksi vaahdotetusta polystyreenilevystä ja valinnai-15 sesti ainakin yhdestä kiinteästä suuritiheyksisestä pintakerroksesta valmistettuja lämpömuovattuja syväve-dettyjä tuotteita.

Keksintö varustaa myös menetelmän tarkoituksena valmistaa matalatiheyksisestä polystyreenivaahto-20 ytimestä ja valinnaisesti ainakin yhdestä kiinteästä suuritiheyksisestä pintakerroksesta kolmiulotteisesti lämpömuovattuja syvävedettyjä tuotteita.

Menneisyydessä yhteensopivien muottipuoliskojen avulla suoritettua lämpömuovaust.a on tavallisesti : 25 käytetty tuotteiden muovaukseen esimuovatusta kesto- « · muovisesta levymateriaalista, joka levy on ensin muo- vattu käyttäen hyväksi tunnettuja kestomuovin suulake- : puristusmenetelmiä. Levy on sen jälkeen esilämmitetty f ja sijoitettu uros- ja naarasmuottipuoliskojen väliin, * ' · · 30 jotka sulkeutuessaan puristavat ja muovaavat levyn ha- * · · lutun tuotteen muotoon. Ilmiselvästi tällaisessa työs-. tövaiheessa muovatun tuotteen materiaalijakautuma riippuu muottipuoliskojen muodoista.

··* Vaihtoehtoiseen muovausjärjestelmään, jota 35 voidaan käyttää lämpömuovaamaan muovilevyä, kuuluu va-

* I

kuumilämpömuovaus. Vakuumi kohdistetaan muovattavan ,·, esilämmitetyn levyn alapuolelle saamaan ilmanpaine » , • * » 2 111850 työntämään levyä alaspäin kosketuksiin muotin kanssa. Levyn koskettaessa muottia se jäähtyy ja jähmettyy haluttuun muotoon. Tavallisesti levymateriaalin ne alueet, jotka saavuttavat vakuumimuotin osan viimeisenä, 5 ovat ohuimpia niitä ollessa venytetty enemmän kuin muuta osaa muovattavasta materiaalista.

Muihin tunnetun tekniikan lämpömuovausmene-telmiin kuuluu kaksivaiheinen lämpömuovausmenetelmä, jolla mäntäosaa hyväksikäyttäen esimuovataan esilämmi-10 tetty muovilevy ainoastaan osittain haluttuun muotoon ja esimuovausvaiheen jälkeen saatetaan lämpömuovaus-vaihe loppuun, jolloin yhteensopivat muottipuoliskot yhdistyvät muovaten halutun lopputuotteen. Patentti U.S. 3,825,166 julkistaa tällaisen muovausmenetelmän.

15 Toisessa esimerkissä patentti U.S. 3,141,595 . julkistaa vaahdotetusta laminaattimateriaalista, kuten matalatiheyksinen polystyreeni, jonka tiheys on n. 6-10 lbs/ft3 (0,10-0,16 g/cm3) , ja suuritiheyksisestä materiaalista, kuten iskunkestävästä polystyreenikalvos-20 ta, jonka tiheys on n. 63 lbs/ft3 (1,01 g/cm3), valmistetun muovikupin. Tämä kuppi on varustettu ryhmällä ulkonemia, jotka edustavat paksunnettuja sivuseinän alueita, joiden tiheys on alempi kuin sivuseinän osissa etäällä ulkonemista. Patentti U.S. 3,141,595 saa . 25 paksunemisen ja tiheyden alenemisen aikaan sivuseinän 4 · · · alueilla suljettujen kaasujen siirtymisen seurauksena : murtuneiden vaahdotetun materiaalin solujen läpi vaah- . ,·, dotetun matalatiheyksisen materiaalin ja vaahdottamat- • » · . toman suuritiheyksisen materiaalin välisessä rajapin- 30 nassa. Tämä julkaisu ei koske yhtäjaksoisen murtumat-·’ * toman ulkopinnan tuottamista paksunnettuun sivuseinään eikä paksunnetun sivuseinän alueiden tuottamista yksi-kerroksiseen kuppiin.

Patentissa U.S. 4,528,221 on julkistettu pak-35 kausten, kuten kupit ja alustat, lämpömuovaukseen so-piva vaahdotettu polystyreenilevy. Vaahdotetussa levyssä täytyy olla polystyreenimuovi perusmuovina, 1-30 3 111850 % kumikomponenttia ja 1-20 % täyteainekomponenttia.

Lisäksi vaahdotetun levyn tilavuuspainon täytyy olla 0,13-0,7 g/cm3 (8,12-43,7 lbs/ft3) , venytyssuhteen pienempi kuin 1,25 ja jäljellä olevan ponneaineen määrä 5 pienempi kuin 0,3 moolia/kg (moolia ponneainetta/kg levyä).

Yksi rajoitus tunnetun tekniikan menetelmissä on kyvyttömyys muovata helposti syvävedettyjä tuotteita näitä menetelmiä käyttäen.

10 Tavallinen lähestymistapa muovattujen tuot teiden valmistamiseksi vaahdotetuista tai solukesto-muoveista on kaksivaiheinen prosessi. Ensimmäisessä vaiheessa suulakepuristetaan vaahdotettu levy ja kerätään rullille. Rullia varastoidaan toiseen vaiheeseen 15 asti, joka käyttää tavanomaista lämpömuovauskonetta materiaalin uudelleen lämmitykseen portaattomasti ja sen muovaamiseen muoteissa käyttämällä ohjaavaa ilmanpainetta, mäntiä tai molempia, minkä jälkeen muovattu raina siirretään leikkauskoneeseen muovattujen tuot-20 teiden erottamiseksi reunuksista. Suulakepuristusvaihe levymateriaalin tuottamiseksi on siten täysin erillinen toimenpide (aikaan ja lämmitysenergian käyttöön nähden) työstötoimenpiteistä tuotteiden muovaamiseksi ja leikkaamiseksi.

25 Tavallisella kaksivaiheisella prosessilla on monia kustannuksiin, laadunvalvontaan ja toiminnan oh- .1. : jaukseen vaikuttavia rajoituksia. Suulakepuristuksen . ja työstötoimenpiteiden erottamisen vuoksi laadunval- • · « vonta tulee vaikeammaksi ja kalliimmaksi. Levyn vir-30 heitä, jotka eivät ole näkyvissä ennen muovauksen al-·' ’ kua, ei silloin voida korjata, mikä johtaa suurten ma- teriaalimäärien hylkäämiseen. Koska vaahtolevymateri-* 1 aalilla on erinomaiset lämmöneristysominaisuudet, sitä on vaikea ja kallis lämmittää kunnolla työstövaiheen 35 aikana. Tietyn tyyppisillä kestomuovisilla vaahtolevy-.··· materiaaleilla on ilmastusjakso, jonka aikana vaahdo- tusprosessissa käytetyt haihtuvat aineet purkautuvat 1 » 4 111850 ja korvautuvat ilmalla. Sen vuoksi täytyy kiinnittää tarkasti huomiota hetkeen, jolloin uudelleen lämmitys työstövaiheessa tapahtuu, koska haihtuvien aineiden jäännöspitoisuudella voi olla huomattava vaikutus 5 tuotteen lopulliseen tiheyteen. Tämä tekee välttämättömäksi toiminnan ohjauksen, joka monimutkaistaa edelleen valmistusprosessia. Vaikeuksista saada aikaan tasainen lämpö johtuen ja tarpeen vuoksi odottaa, kunnes suuri prosenttiosuus haihtuvista aineista on purkautu-10 nut materiaalista, ei ole mahdollista muovata vaahto-levymateriaalia yhtä helposti tai yhtä syvään kuin muutoin olisi tilanne.

Lisäksi ongelmat, jotka häiritsevät kaksivaiheista prosessia tulevat vaikeammiksi yritettäessä 15 lämpömuovata syvävedettyjä tuotteita vaahdotetusta kestomuovista, jossa on kiinteällä pintakerroksella päällystetty matalatiheyksinen ydin. On erittäin vaikea lämmittää uudelleen ydin tarvittavaan muovausläm-pötilaan vaikuttamatta epäedullisesti pintakerrokseen. 20 Pintakerroksen mukanaolo pyrkii tuottamaan levymateri- aalin epätasaisen uudelleen lämmityksen johtaen virheisiin muovatuissa tuotteissa. Pintakerroksen molekyylien orientoituminen, joka saattaa olla tärkeä muovatun tuotteen kokonaislujuudelle, vähenee tai häviää , 25 uudelleen lämmitettäessä. Joissakin tapauksissa syvä- . V. vedetyt tuotteet täytyy myös koota paloista yhtenäisen ; tuotteen muovauksessa yhdestä vaahtolevyn osasta ilme- " nevän vaikeuden vuoksi.

Tähän mennessä kehitetyt prosessit eivät ole ·;; · 30 täyttäneet vaatimuksia menestykselliselle käytölle sy- *·' ‘ vävedettyihin matalatiheyksisiin vaahdotettuihin kes- tomuovituotteisiin.

Polystyreenivaahtolevy on polystyreenimuovia, ·*”: jossa on 1-15 p% kumikomponenttia (perustuen polysty- 35 reenimuovin painoon) , jonka partikkelikokojen pääosa on pienempi kuin n. 0,45 μιτι (mikroni) vaahtolevyllä, jonka tiheys on 0,04-0,16 g/cm3 (2^-10 lb/ft3), ja pak- 5 111850 suuden 0,4-6,5 mm on havaittu olevan parempi syväve-dettyjen lämpömuovattujen tuotteiden muovaukseen.

Menetelmässä näiden syvävedettyjen polysty-reenivaahtotuotteiden lämpömuovaamiseksi on vaiheet 5 polystyreenivaahtolähtöainelevyn, joka sisältää 1-15 p% kumikomponenttia (perustuen polystyreenimuovin painoon) , jonka partikkelikokojen pääosa on pienempi kuin 0,45 μπι, vaahdotetun levyn tiheyden ollessa 0,04-0,16 g/cm3 (2^-10 lb/ft3) ja paksuuden 0,4-6,5 mm, esiläm-10 mittämiseksi, sitten esilämmitetyn lähtöaineen kiin nittämiseksi kiinteään asemaan yhteensopivien uros- ja naarasmuottipuoliskon väliin uros- ja naarasmuottipuo-liskojen siirtyessä keskinäisesti lopulliseen muo-vausasemaan venyttämään levy naarasmuottipesään, va-15 kuumin kohdistamiseksi sekä uros- että naarasmuotti puoliskon läpi vaahdotetun levyn kumpaankin puoleen muottipuoliskojen siirtyessä samalla lopulliseen muo-vausasemaan auttaen levyn laajenemista mukautumaan molempien muottipuoliskojen pääosin kaikkien myötävai-20 kuttavien pintojen kanssa, ja sitten lähtöaineen jääh dyttämiseksi jähmettymään lopulliseen muotoon.

Julkistetaan myös keksinnön polystyreenivaah-tolevystä valmistettuja syvävedettyjä tuotteita ja keksinnön menetelmä.

. 25 Keksintöä kuvataan yksityiskohtaisemmin seu- raavassa viittaamalla mukaan liitettyihin piirrok-: siin, joissa: . .·. kuva 1 esittää iskunkestävän polystyreenin 9000-kertaista mikrovalokuvaa, jonka kumipartikkelei-30 den koko on 2,8 μπι, ’ kuva 2 esittää kumipartikkeleiden 9000- kertaista mikrovalokuvaa vaahtolevyn soluseinissä, joissa on kaksi kumipartikkelikokoa 0,2 ja 1,8 μπι, 87 ' % ollessa kooltaan 0,2 μπι, 35 kuva 3 esittää uros/naarasmuottiparin, jota käytetään muovaamaan syvävedetty lämpömuovattu tuote, tässä esimerkissä kuppi, leikkausta, 6 111850 kuva 4 esittää syvävedettyä tuotetta, kuppia, joka on muovattu kuvan 3 muottiparia käyttäen, ja kuva 5 esittää kuvan 4 sivuseinän poikkileikkausta .

5 Keksinnön vaahdotettu polystyreenilevy on 0,4-6,5 mm paksu pääosin polystyreenimuovista koostuva vaahtolevy.

Vaahdotetussa levyssä on edullisesti myös yksi tai kaksi vaahdottamatonta muovikalvoa, jotka voi-10 daan ekstruusiopäällystää tai laminoida sulattamalla yleisesti alalla tunnetuilla tavoilla vaahdon toiselle tai molemmille pääpinnoille. Vaahdottamaton muovikalvo on 5-600 μπι paksu kestomuovinen kalvo.

Vaahdotettu levy sisältää 1-15 p% (perustuen 15 polystyreenin painoon) kumikomponenttia. Vaahdotettu kalvo sisältää edullisesti 1-10 p% kumikomponenttia, edullisimmin vaahdotettu kalvo sisältää 1-5 p% kumi-komponenttia. Kumikomponentin fysikaaliset ominaisuudet ovat kriittisiä keksinnön syvävedettyjen tuottei-20 den valmistuksen kannalta.

Kaupallisessa iskunkestävässä polystyreenissä (HIPS) ja joissakin iskulujitetuissa akryylinitriili-styreeni-butadieenimuoveissa (ABS) on oksastettuja ko-kojakautumaltaan laajoja kumipartikkeleita, joiden 25 keskimääräinen partikkelien halkaisija on alueella 1-5 · · μπι (1000-5000 nm) . Jotkut tutkijat katsovat tällaisten ' 1 1 ; suhteellisen suurten partikkelikokojen olevan tarpeel- ' lisiä parhaiden iskunkesto-ominaisuuksien antamiseksi aromaattisille polymeeriseoksille, kuitenkin suuremmat 30 kuin 400 nm partikkelikoot ovat hyvin haitallisia '·1 ' seosten läpinäkyvyyden kannalta johtuen näkyvän valon sironnan herkkyydestä partikkelikoon suhteen tällä partikkelikokoalueella.

Läpinäkyvyys ei ole vaatimus polystyreenin 35 vaahtolevytuotteille ja siten aikaisemmin ei pidetty kumipartikkeleiden hiukkaskokoa ja hiukkaskoon jakau-;· tumaa tärkeänä muuttujana vaahtolevyn valmistuksessa.

* 1 » » · 7 111850

Jotta kyetään menestyksellisesti ja yhtäjaksoisesti valmistamaan syvävedettyä lämpömuovattua tuotetta, vaahtolevyn täytyy sisältää vähintään yhden prosentin (1 %) minimimäärä ja edullisesti vähintään 5 kaksi prosenttia (2 %) kumikomponenttia polysty- reenimatriisissa, jossa kumikomponentilla on erikoisominaisuuksia. Yksi tyyppi tällaisesta materiaalista tunnetaan iskunkestävänä polystyreeninä. Iskunkestä-vässä polystyreenissä täytyy olla pääosa ja edullises-10 ti suurempi kuin seitsemänkymmentä prosenttia (70%) sisältämästään eli dispergoituneista kumipartikkeleis-ta keskimääräiseltä partikkelikooltaan alle n. 0,45 μπι ja sillä pitäisi yleensä olla tavallinen suojakuori-morfologia (so. kumikuori eli kalvo polystyreeniytimen 15 ympärillä). Jos käytetään myös suurempia partikkeleita, ne eivät saa ylittää n. 2,5 μπι keskimääräistä partikkelikokoa. Edullisemmin pienten partikkeleiden suhde suuriin on vähintään 80/20 (pienet/suuret) ja edullisimmin se on 85/15.

20 Kuva 1 esittää iskunkestävän polystyreenin mikrovalokuvaa, jossa kumipartikkeleiden koko on 2,8 μπι. Tästä iskunkestävästä polystyreenistä tai tämän iskunkestävän polystyreenin seoksista polystyreenin homopolymeerin kanssa tehty vaahto ei tuota tasalaa-, 25 tuisesti syvävedettyjä lämpömuovattuja tuotteita.

Kuva 2 esittää kumipartikkeleiden mikrovalo- .·, ; kuvaa vaahtolevyn soluseinissä, jossa on kaksi kumi- * # · partikkelikokoa 0,2 ja 1,8 μιη, 87 % ollessa kooltaan 0,2 μιη. Tämä vaahto tuottaa tasalaatuisesti syvävedet-3 0 tyjä lämpömuovattuj a tuotteita.

'·' ‘ Iskunkestävässä polystyreenissä pitäisi kumin painoprosentin olla välillä 1-15 p%, edullisesti 1-10 p%, kumin pohjautuessa kumikomponenttiin, kuten poly- butadieeni. Kumin painoprosentti on edullisesti välil- 35 lä 7-10. Painokeskimääräisen molekyylipainon Mw pitäi-si olla välillä 100,000-300,000 ja edullisesti välillä 1 » 8 111850 150,000-200,000. Molekyylipainon jakautuman Mw/Mn pitäisi olla välillä 2,7-2,9.

Yksi edullinen vaahtolevy on 30 % iskunkestä-vän polystyreenin ja 70 % lasinkirkkaan polystyreenin 5 homopolymeerin seos painokeskimääräisen molekyylipainon ollessa n. 325,000 ja sulaindeksin n. 1,5 gram-maa/10 minuuttia, kuten esim. Dow Chemical Companyn STYRON 685D. Edullisemmin vaahtolevyssä on 20 % iskun-kestävää polystyreeniä lopun ollessa lasinkirkasta po-10 lystyreeniä.

Vaahtolevyn tilavuuspainon pitäisi olla 0,04-0,16 g/cm3 (n. 2%-10 lbs/ft3). Edullisesti vaahtolevyn tilavuuspaino on 0,04-0,128 g/cm3 (n. 2M-8 lbs/ft3).

Tämän keksinnön vaahdotettu levy omaa erit-15 täin hyvän lämpömuovattavuuden käytettäessä syväve-toon. Se on erityisen sopiva syvävedettyjen kuppimai-sesti muovattujen osien valmistukseen, joilla on haluttu lujuus ja suurempi vetosuhde (b/a, jossa b on syvyys ja a on suurin läpimitta) kuin 1,0 (s.o. syvyy- 20 den suhde suurimpaan läpimittaan on vähintään 1:1).

Tuote, joka on tyypillisenä julkistettu tässä patenttihakemuksessa, on tavallisesti kuumia nesteitä sisältämään ja sen pitäjän käsien polttamisen estämiseen käytetty syvävedetty kuppi. Tällaiset kupit voi- .·, 2 5 daan valmistaa standardikokoina, kuten 6 unssia • * · (170 g) , 8 unssia (227 g) ja vielä suurempina kokoina.

• »

Vaahdotettu huokoinen kestomuovikuppi voidaan varustaa ’* " korkeakiiltoisella ei-huokoisella tiiviillä pintaker- *··* roksella sisäpinnassa ja valinnaisesti tiiviillä kor- : 30 keakiiltoisella ulkopinnalla ja matalatiheyksisellä huokoisella ytimellä. Reuna voidaan valssata sisäisesti sopivalla reunan valssauslaitteella, kuten nykyään yleisessä käytössä olevilla kieräruuvivalssaaj illa.

Keksinnön polystyreenivaahtolevyn muodostava 35 polystyreenimuovi koostuu styreenin tyyppisistä vinyy- ‘ * ·’ limonomeereista, kuten styreeni, metyylistyreeni ja dimetyylistyreeni, muodostetuista polymeereistä ja , 111850 y myös styreenin tyyppisistä vinyylimonomeereista ja muista vinyylimonomeereista, kuten akryylihappo, meta-kryylihappo tai sen esteri, akryylinitriili, akryy-liamidi, metakryylinitriili ja maleiinihappoanhydridi 5 muodostetuista kopolymeereistä.

Keksinnön vaahdotettu polystyreenilevy voidaan valmistaa ekstruusiovaahdottamalla polysty-reenimuovista ja ominaisista tarvittavista määristä kumikomponenttia ja tarvittaessa täyteaineesta muodos-10 tettua muoviseosta. Edellä mainittu kumikomponentti voidaan lisätä suoraan, mutta se sisältyy tavallisesti iskunkestävään polystyreeniin, joka sitten sekoitetaan polystyreenin homopolymeeriin. Kumikomponenttia voi olla mukana iskunkestävässä polystyreenissä alalla 15 yleisesti tunnettuja määriä sillä ehdolla, että kun se sekoitetaan polystyreenin homopolymeerin kanssa, lopullinen kumikomponentin pitoisuus vaahdotetussa tuotteessa ei ylitä viittätoista prosenttia (15 %) , edullisesti kymmentä prosenttia (10 %) ja edullisimmin 20 viittä prosenttia (5 %) . Kumikomponentti voi sisältää butadieenikumia, eteenipropeenikumia, styreenibutadi-eenikumia ja polyeteeniä. Ne voidaan lisätä suoraan polystyreenimuoviin. Kopolymeerikomponenttina käytettäessä kumikomponentti sisältää sellaisia monomeereja 25 kuin butadieeni, isopreeni ja kloropreeni ja niiden oligomeerejä. Ne kopolymeroidaan ennalta määrätyssä moolisuhteessa polystyreenin kanssa. (Tapauksessa, '· ” jossa käytetään kopolymeeria polystyreenimuovina, ku- mikomponentin sisältävästä kopolymeeristä tulee terpo-j 30 lymeeri.) Tätä keksintöä varten edullisia ovat ne is-kunkestävät polystyreenit, jotka käyttävät styreenibu-tadieenikopolymeeriä kumikomponenttina.

·;··: Jos kumikomponentin pitoisuus on pienempi kuin yksi prosentti (1 p%) , tulokseksi saatava vaahdo-35 tettu kalvo ei ole sopiva syvävedettyjen osien valmis- ' .* tukseen. Tällaisesta levystä valmistetuilta kupeilta puuttuu lujuutta ja ne ovat alttiita murtumaan reunas- * t * 10 111850 ta. Lisäksi tällaisen levyn venymä ja tuottavuus ei ole riittävä. Toisaalta, jos kumikomponentin määrä ylittää viisitoista prosenttia (15 p%) , siitä ei ole lisähyötyä lämpömuovattaessa syvävedettyjä tuotteita.

5 Lisäksi vaahdotettu levy voi antaa kumin hajua eikä ole sopiva ruoka- tai juomapakkausten valmistukseen.

Täyteaine, joka on usein myös nukleaattori, on tehokas parannettaessa muovatun osan ulkonäköä ja mittatarkkuutta sekä kestävyyttä. Vaikkei ehdottomasti 10 vaadita, täyteaineen käyttö, erityisesti nukleaattori-na käytettynä, on yleensä edullista valmistettaessa vaahtolevyä. Jos täyteaineen määrä on liian pieni, voi olla vaikeata hallita riittävästi kaasun ja solukon ominaisuuksia ja näin ollen säätää vaahtolevyn ja läm-15 pömuovatun osan paksuutta. Toisaalta, jos täyteaineen pitoisuus on liian suuri, tuloksena olevan vaahdotetun levyn venymä ei ole riittävä muovaushetkellä, vaikkakin on mahdollista hallita kaasua ja solukkoa. Tarvittaessa täyteaineen pitoisuus keksinnössä on 0,005-1,4 20 p% ja edullisesti täyteaineen pitoisuus on 0,005-0,9 p%. Edullisimmin täyteaineen pitoisuus on n. 0,005-0,5 p% perustuen muovin kokonaispainoon.

Tavallisiin esimerkkeihin täyteaineesta kuuluvat talkki, kalsiumkarbonaatti, vulkaaninen tuhka, 25 kipsi, nokimusta, valkoinen hiili, magnesiumkarbonaat-ti, savi, luonnonkvartsi ja muut epäorgaaniset täyte-;’·* aineet ja metallijauheet.

’· '! Vaahdotetun levyn paksuutta, tilavuuspainoa ja vetosuhdetta voidaan ohjata vaahtolevyn valmistuk- !,· · 3 0 seen käytetyn täyteaineen määrällä.

: Vaahdotetun levyn paksuus on tärkeä. Jos paksuus on pienempi kuin 0,4 mm, vaahdotettua levyä ei voida vetää syvään eikä tuloksena olevan muovatun osan puristuslujuus ole riittävä. Jos paksuus ylittää 6,5 » ’·’ 3 5 mm, muovattavuudesta tulee huono, erityisesti on vai- : .·’ kea tasapainottaa sivuseinän ja pohjan paksuus. Edul- linen paksuus (mukaanlukien vaahdottamaton muovikalvo) • * ' * »

* * I

' ί « 11 111850 on ainakin osittain riippuvainen lämpömuovatusta syvä-vedetystä tuotteesta. Paksuutta voidaan ohjata säätämällä suulakepuristimen suulakkeen rakoa. Tilavuuspainon pitäisi olla 0,04-0,16 g/cm3. Jos se on korkeampi 5 kuin 0,16 tarvitaan muovaukseen enemmän muovia ja lämpöä, mikä johtaa pidennettyyn muovausjaksoon. Toisaalta, jos tilavuuspaino on alempi kuin 0,04, vaahdotetun levyn lujuus ei ole riittävä ja sen levyä muovattaessa lopputuloksen mittatarkkuus pyrkii kärsimään. Tavaili-10 sesti edullinen tilavuuspaino on 0,04-0,128 g/cm3. Tilavuuspainoa säädetään edullisesti muuttamalla ponneaineen määrää.

Orientoituminen tapahtuu sitten vaahdotettua levyä alun suulakepuristamisen jälkeen venytettäessä, 15 tavallisesti käärimällä rullalle. Biaksiaalinen orientoituminen tapahtuu tilanteessa, jossa käytetään ren-gassuulaketta. Tällaisessa tapauksessa vaahdotettu levy tavallisesti halkaistaan ja levitetään tasaiseksi sitä vielä venytettäessä ennen käärimistä rullalle. 20 Yksiaksiaalinen orientoituminen on hyväksyttävää, mutta biaksiaalinen orientoituminen on edullinen tuloksena olevien muovattujen osien lujuuden kannalta.

Keksinnön vaahdotettu levy valmistetaan ekst-ruusiovaahdottamalla, joka käyttää höyrystyvää pon-25 neainetta aina n. 20 p% asti, perustuen seoksen koko- • « « naispainoon. Esimerkkeihin höyrystyvästä ponneaineesta ; ·’ kuuluvat hiilivedyt, joiden kiehumispiste on 40-45°C, kuten propaani, butaani, isopentaani ja pentaani, ja • * · polyf luorihiiliponneaineet, kuten 1,1-dif luorietaani : 30 (HFC-152a) , 1,2-difluorietaani (HFC-152) , 1,1,1,2- : tetrafluorietaani (HFC-134a) , 1,1,2,2-tetrafluorietaani (HFC-134), 1,1,1-trifluorietaani (HFC-143a) ja 1,1,2-trifluorietaani (HFC-143) , pentaf luorietaani (HFC-125), edullisesti HFC-152a ja HFC~134a ja edulli-35 simmin HFC-152a, kloorit luorihiili- ja hydrokloori-·' f luorihiiliponneaineet, kuten klooridif luorimetaani (HCFC-22) , diklooridifluorimetaani (CFC-12) ja tri- ‘ « > * » * 12 111850 kloorifluorimetaani (CFC-11). Tietysti typpeä, hiilidioksidia, muita inerttejä kaasuja, hiilivetyjä ja kemiallisia ponneaineita voidaan käyttää yhdessä poly-fluorihiiliponneaineiden kanssa.

5 Joissakin tapauksissa hiilidioksidi, typpi kaasu, vesi tai näiden yhdisteiden yhdistelmiä voidaan käyttää ponneaineena. Yksinään käytetty hiilidioksidi on edullinen ponneaine.

Joka tapauksessa vaahdotetun levyn muovauksen 10 jälkeen vaahdon solut ovat edullisesti pääosin kokonaan ilmalla täytettyjä, mikä tekee valmistetun vaah-tolevyn sopivaksi elintarvikesovellutuksiin.

Ponneaine voidaan syöttää sisään suulakepuristimeen alalla tavanomaisilla keinoilla.

15 Ponneaineen jäännöskaasun tai ilman määrän, joka on tunkeutunut vaahdotetun levyn soluihin, pitäisi olla sellainen, että se estää lisävaahdon muodostumisen tai vaahdon kasaan menon tapahtumisen levyä muovattavaksi lämmitettäessä, mikä johtaa muovattuun 20 osaan, joka on heikko muotissa käsiteltäessä.

Jos jäännöskaasun määrä mitattuna heti levyn valmistuksen jälkeen on liian suuri tai riittämätön, kaasunpoisto tai ilman sisääntunkeutuminen pitäisi suorittaa lämmittämällä levyä 40-50°C:een tai antamal-. 25 la levyn seistä tietyn ajanjakson. Käytettäessä hiili- ♦ * i dioksidia ponneaineena saattaa olla tarpeellista antaa ♦ · · ·'·’ vaahtolevyn seistä tietyn aikaa ennen lämpömuovausta, ’ '· tavallisesti n. 20 tuntia, kunnes sisääntulevan ilma- \.V kehän kaasut ilmassa ovat tasapainossa ulos virtaavan • · ·,· · 30 hiilidioksidin kanssa. Jos tämän ei anneta tapahtua, saattaa lämpömuovauksen aikana tapahtua vaahtolevyn kasaan menoa vaahtolevyn soluissa olevan riittämättö-män kaasumäärän johdosta.

i » ,···, Täten valmistettu vaahdotettu polystyreenile- T 35 vy tuottaa tyydyttäviä muovattuja osia, koska ponne- : ’.· kaasun määrää soluissa ohjataan eikä paine soluissa :f>i! ole liian suuri tai kääntäen tule negatiiviseksi. Ku- * » * 1 t t 13 111850 mikomponenttia 1-15 p% sisältävän vaahdotetun polysty-reenilevyn venymä on parempi, jos se lämmitetään syvä-vedettyjen tuotteiden muovaamista varten. Sopiva määrä vaadituilla ominaisuuksilla varustettua kumikomponent-5 tia tekee keksinnön vaahdotetun levyn sopivaksi parannetun muovattavuuden omaavien syvävedettyjen lämpö-muovattujen osien valmistukseen.

Vaikka sitä ei vaadita, on suotavaa laminoida tai ekstruusiopäällystää vaahdottamaton kestomuovikallo vo ainakin vaahdotetun levyn yhdelle pinnalle levyn venymän parantamiseksi muovaushetkellä ja tuloksena olevan muovatun osan puristuslujuuden parantamiseksi. Tämä vaahdottamaton muovikalvo on tavallisesti 5-600 μτα paksu termoplastinen muovikalvo. Tämä kalvo voidaan 15 laminoida tai ekstruusiopäällystää vaahdotetun levyn yhdelle tai molemmille pinnoille tavanomaisella tavalla. Kestomuoveihin vaahdottamatonta kalvoa varten kuuluvat esim. polystyreeni, polyeteeni, iskunkestävä po-lystyreeni, joka on polystyreenin ja kumin seos tai 20 kopolymeeri, polypropeeni ja polyeteenitereftalaatti. Niiden joukossa edullisia muovattavuuden kannalta ovat iskunkestävä polystyreeni ja HD-polyeteeni, edullisin on iskunkestävä polystyreeni. Hämmästyttävästi, vaikka kuvassa 1 esitetty iskunkestävä polystyreeni olisi so-25 pimaton keksinnön vaahdotetun levyn valmistukseen, se .·I on käyttökelpoinen käytettäväksi vaahdottamattomana :Y; muovikalvona.

* « ;'· ] Jos kalvon paksuus on pienempi kuin 5 μτα, pa- , .1. rannusta venymään tai mekaaniseen lujuuteen ei tapah- : ,·, 30 du. Jos kalvon paksuus ylittää 600 μπι, syntyy seuraa- 1 < > ’!!.1 via haittoja. So. stanssattaessa kutakin muovattua osaa (,kuten kuppi,) irti muovatusta levystä reunan solut menevät kasaan ja niistä tulee avoimia ja lami- • 1 i i i ’ 1 noitu kalvo kuoriutuu vaahdotetusta levystä. Lisäksi i i 1 35 liian paksu kalvo on epätaloudellinen. Edullinen kai- » ;von paksuus on 3 0-500 μπι. Muun ohella tämä vaahdotta- ,>1·, maton kalvo parantaa osaltaan tuloksena olevan lämpö- * · ' « i * · ' I · ► · I I * · 14 111850 muovatun osan painettavuus- ja kaasunsulkuominaisuuk-sia.

Vaahdottamaton kestomuovikalvo voidaan lami-noida vaahdotetulle levylle eri tavoin. Kestomuovikal-5 vo voidaan esim. laminoida vaahdotettuun levyyn suu lakkeessa käyttäen koekstruusiosuulaketta (esim. ris-tipääsuulaketta). Muilla tavoilla vaahdotettu levy ja erillisestä suulakkeesta puristettu kestomuovikalvo voidaan laminoida jatkuvatoimisesti, tai aikaisemmin 10 suulakepuristettu kestomuovikalvo voidaan laminoida vaahdotettuun levyyn. Laminoituminen saadaan aikaan liimalla tai sulattamalla yhteen. Laminointiin voidaan käyttää useita liimoja, esim. EVA-kopolymeeriä ja SB-kumia liuoksen, emulsion tai kalvon muodossa.

15 Edellä mainitulla tavalla valmistetulla vaah- dottamattomalla muovikalvolla laminoitu vaahdotettu polystyreenilevy on edullinen siinä suhteessa, että vaahdotetun levyn venymä lämmityshetkellä paranee ja myös tuloksena olevan muovatun osan puristuslujuus pa-20 ranee. Siten se on käyttökelpoinen lähtöaineena eri laisten tuotteiden muovaamiseen, jotka vaativat suurta mittatarkkuutta, erityisesti niiden syvävedettyjen tuotteiden(, joiden vetosuhde on suurempi kuin 1), jotka tarvitsevat suurta puristuslujuutta ja riittävää , 25 venymää muovaushetkellä. Keksinnön vaahdotettu levy on · kuitenkin, vaahdottamattomien kalvojen kanssa tai il- '’·* man, tuottavuudeltaan parempi ja siksi käyttökelpoinen ·. *: syvävedettyjen muovattujen osien massatuotannon lähtö- aineena.

• ) : : : 30 Tavanomainen lähestymistapa muovattujen tuot- teiden valmistamiseksi vaahdotetuista tai solukesto-muoveista on kaksivaiheinen prosessi. Ensimmäisessä vaiheessa suulakepuristetaan vaahdotettu levy ja kerä-... tään rullille. Tässä kohdassa voidaan laminoida yksi 35 tai useampia kalvoja vaahdotetulle levymateriaalille.

,·' Rullia varastoidaan sitten toiseen vaiheeseen asti, : : joka käyttää tavallista lämpömuovau s konetta materiaa- * · * 15 111850

Iin uudelleen lämmittämiseksi portaattomasti ja sen muovaamiseksi muoteissa käyttämällä ohjaavaa ilmanpainetta, mäntiä tai molempia, jonka jälkeen muovattu raina siirretään leikkauskoneeseen muovattujen tuot-5 teiden erottamiseksi reunuksesta. Suulakepuristusvaihe levymateriaalin valmistamiseksi on siten tavallisesti täysin erillinen toimenpide (aikaan ja lämmitysenergian käyttöön nähden) työstötoimenpiteistä tuotteiden muovaamista ja leikkaamista varten.

10 Tavanomaisella kaksivaiheisella prosessilla on monia kustannuksiin, laadunvalvontaan ja toiminnan ohjaukseen vaikuttavia rajoituksia. Suulakepuristuksen ja työstötoimintojen erottamisen vuoksi laadunvalvonta tulee vaikeammaksi ja kalliimmaksi. Levyn virheitä, 15 jotka eivät ole näkyvissä ennen muovauksen alkua, ei voida korjata, mikä johtaa suurten materiaalimäärien hylkäämiseen. Koska vaahtolevyllä on erinomaiset läm-möneristysominaisuudet, sitä on vaikea ja kallis lämmittää kunnolla työstövaiheen aikana. Tietyn tyyppi-20 sillä kestomuovisilla vaahtolevyillä on ilmastusjakso, jonka aikana vaahdotusprosessissa käytetyt haihtuvat aineet purkautuvat ja korvautuvat ilmalla. Siksi täytyy kiinnittää tarkasti huomiota hetkeen, jolloin uu-delleenlämmitys työstövaiheessa tapahtuu, koska haih-. 25 tuvien aineiden jäännöspitoisuudella voi olla huomat- *;· · tava vaikutus tuotteen lopulliseen tiheyteen. Tämä te- kee välttämättömäksi toiminnan ohjauksen, joka moni-·.'·· mutkaistaa edelleen valmistusprosessia. Tasaisen läm- mityksen aikaansaamisvaikeuksista johtuen ja tarpeen : 30 vuoksi odottaa, kunnes suuri prosenttiosuus haihtuvis- ta aineista on purkautunut materiaalista, ei ole mahdollista muovata vaahtolevyä yhtä helposti tai yhtä ____: syvään kuin muutoin olisi tilanne.

• ·

Lisäksi ongelmat, jotka häiritsevät kaksivai-35 heistä prosessia tulevat vaikeammiksi yritettäessä • ,· lämpömuovata syvävedettyjä tuotteita vaahdotetusta : : kestomuovista, jossa on yhtenäisellä pintakerroksella 16 111850 peitetty matalatiheyksinen ydin. On erittäin vaikea lämmittää ydin uudelleen tarvittavaan muovauslämpötilaan vaikuttamatta epäedullisesti pintakerrokseen. Pintakerroksen mukanaolo pyrkii tuottamaan levymateri-5 aalin epätasaisen uudelleen lämmityksen, joka johtaa virheisiin muovatuissa tuotteissa. Pintakerroksen molekyylien orientoituminen, joka voi olla tärkeä muovatun tuotteen kokonaislujuuden kannalta, vähenee tai häviää uudelleen lämmitettäessä. Tähän mennessä kehi-10 tetyt jatkuvatoimiset prosessit, joissa suulakepuris-tus- ja työstövaiheet seuraavat toisiaan keskeytyksettä, eivät ole täyttäneet vaatimuksia menestykselliselle käytölle syvävedettyihin matalatiheyksisiin vaahdo-tettuihin kestomuoveihin.

15 ESIMERKKEJÄ

Vaahtolevy valmistettiin suulakepuristamalla 80 % polystyreenin homopolymeeriä, jonka painokeski- määräinen molekyylipaino on n. 325,000 ja sulaindeksi 20 n. 1,5 g/10 min, ja 2 0 % iskunkestävää polystyreeniä, jossa on 8,5 % kumia, perustuen polystyreenin painoon, painokeskimääräinen molekyylipaino 165,000, sulaindeksi 6,7 g/10 min ja kumipartikkelien koot 0,2 μιη ja 1,8 μπι. Pienten partikkeleiden suhde suuriin oli 87/13. 25 Käytetty ponneaine, määrältään 4,8 p% perustuen koko-naispainoon, oli klooridifluorimetaani (HCFC-22) . Li-’’·* säksi lisättiin 0,9 % talkkia täyteaineeksi.

'· *: Vaahtolevy oli 0,135-0,140" (3,43-3,56 mm) *,,v paksu solukoon ollessa 0,18 mm ja tiheyden 6 lbs/ft3 j : : 30 (0,10 g/cm3) . Vaahtolevy ekstruusiopäällystettiin sit- : ten yhdeltä pääpinnalta suulakepuristamalla sulaa is kunkestävää polystyreeniä vaahtolevylle muodostamaan kalvo. Iskunkestävässä polystyreenissä oli 8 % kumia, ,·· perustuen polystyreenin painoon, painokeskimääräinen 35 molekyylipaino 170,000, sulaindeksi 8,5 g/10 min ja : ’.· kumipartikkelien koko 2,8 μιη. Kalvo suulakepuristet- :t<>: tiin kolmella paksuudella 0,006", 0,009" ja 0,012" 17 111850 (0,15, 0,23, 0,30 mm). Tämä levy käärittiin sitten rulliin ja annettiin vanhentua.

Sitten ennen lämpömuovausta toinen saman is-kunkestävän polystyreenin 0,006" (0,15 mm) pintakerros 5 laminoitiin vaahtolevyn toiselle pääpinnalle, jota ei oltu ekstruusiopäällystetty.

Kupit lämpömuovattiin sitten näistä näytteistä tavallisella jatkuvasyöttöisellä lämpömuovaajalla, jossa on uros- ja naarasmuottipari. Kuten voidaan näh-10 dä kuvan 3 leikkauskuvasta, uros- ja naarasmuottiparia on muutettu tuottamaan vakuumi sekä uros- että naaras-muottipuoliskoon auttamaan tämän levyn muovaamisessa kupiksi.

On havaittu, että tärkeä osa onnistunutta 15 muovausta keksinnön mukaisen menetelmän mukaan on uros- ja naarasmuottipuoliskojen erikoinen malli sekä sen rakennemateriaali. Muottipuoliskojen muoto ja materiaali ohjaavat vaahtolevymateriaalin jakaantumista pitkin muovattavan tuotteen sivuseiniä. Erilaiset ra-20 kennemateriaalit johtavat tuntuviin eroihin materiaalin jakaantumisessa. Näin ollen muottiosan rakenne täytyy valita yksilöllisesti riippuen muovattavan tuotteen muodosta ja halutusta materiaalin jakaantumisesta muovattavassa tuotteessa. Sopiviin materiaalei-25 hin kuuluvat esim. teräs, nylon, alumiini ja syntakti-·*·' ·' nen solumuovi. Tälle tuotteelle (kuppi) alumiini on v.: edullinen muotin osien rakennemateriaali. Ymmärretään, ,*·j että keksinnön menetelmää ei rajoiteta yhden muottipe- : ; ; sän käyttöön, vaan myös monipesäisiä muotteja voidaan : 30 käyttää.

Muottipari on tehty viidestä osasta. Uros-muottipuolisko 10 on yksi kappale. Naarasmuottipuolis-kossa 50 on neljä osaa, sivuseinän yläosa 70, sivusei-... nän ylärengas 100, sivuseinän alaosa 80 ja kupera poh- ·;·’ 35 jaosa 60. Sivuseinän yläosaa 70, sivuseinän alaosaa 80 j ·’: ja kuperaa pohjaosaa 60 pitää yhdessä neljä pulttia ί’”: 90. Sivuseinän ylärengas ruuvataan kiinni sivuseinän

* I

18 111850 yläosaan 70 kolmella tasavälein sijoitetulla pultilla 110.

Urosmuottipuoliskossa 10 on neljä tasavälein sijoitettua reikää 12 vakuumia varten, joiden hal-5 kaisijat ovat 0,020" (0,51 mm), osan koverassa pohjas sa, neljän reiän muodostaessa neliön keskusvakuumi-kanavan 14 alapään ympärille urosmuottipuoliskossa suurimman sisennyksen kohdalla naarasmuottipuoliskoon 50. Kolmekymmentä kaksi (32) lisävakuumireikää 16 on 10 sijoitettu lämpömuovattavan tuotteen urosmuottipuolis-kon ylimmälle alueelle 17, tässä tapauksessa kupin yläreunaan. Näistä kaksi vakuumireikää 16 ovat yhteydessä vakuumikanavaan 18, joka on myös yhteydessä va-kuumikanavaan 14, samalla kun muissa 30 vakuumireiässä 15 on halkaisijaltaan n. 0,12" (3,05 mm) juuri kyllin sy vä kanava olemaan yhteydessä reikien kanssa sen sijaan, että ne jatkuisivat kokonaan urosmuottipuoliskon läpi, kuten vakuumikanava 18.

Naarasmuottiosassa 60 on kolme halkaisijai-20 taan (0,020" = 0,51 mm) yhtä suurta reikää vakuumia varten sijoitettuna naarasmuotin kuperan pohjan 60 keskiosaan 61 yhden reiän 62 ollessa sijoitettu korkeimpaan kuperaan kohtaan ja muut kaksi reikää sijoitettuna lineaarisesti keskireiästä vasemmalle ja oike-25 alle toisistaan pienen välimatkan päähän. Kaikki kolme ·’ reikää ovat yhteydessä vakuumikanavaan 63. Naarasmuot- v.; tiosassa 70 on myös kahdeksantoista (18) tasavälein ·/· sijoitettua halkaisijaltaan n. 0,12" (3,05 mm) reikää : 77, jotka ovat yhteydessä vakuumikanavaan 78. Siinä on • 3 0 myös kahdeksantoista lisävakuumi reikää 79, jotka ovat yhteytenä naarasmuottiosan 70 sisäseinän ja ulkoseinän välillä. Sivuseinän ylärengas 100 on hieman ylimitoitettu siten tuottaen kylliksi rakoa sivuseinän yläosan 70 ja sivuseinän ylärenkaan 100 välille niin, että va-*;·’ 35 kuumikanavat 78 ja vakuumireiät 79 ovat helposti ta- Γ'’: voitettavissa painetta alennettaessa. Naarasmuotin 50 sivuseinän alaosassa 80 on kolmekymmentä kaksi tasavä- • · • · 19 111850 lein sijoitettua halkaisijaltaan 0,020" (0,51 mm) va- kuumireikää 84, jotka ovat yhteydessä renkaan muotoiseen uraan 86, joka on osa vakuumikanavaa 85. Pyöreä n. 0,025" (0,64 mm) aukolla varustettu rengas 67 on 5 yhteydessä rengasmaisen vakuumikanavan 68 kanssa kuperassa pohjaosassa 60. Rengasmainen vakuumikanava 68 ja vakuumikanava 63 ovat yhteydessä myös neljän tasavälein sijoitetun vakuumikanavan 85 kanssa. Pyöreä rengas tuottaa lämpömuovattaessa yhtenäisen pyöreän ren-10 gasvakuumin asetettuna vasten rengasmuodostelman erillisiä ja ei-toisiinsa liitettyjä vakuumireikiä.

Urosmuottipuoliskon 10 ja naarasmuottipuolis-kon välinen rako voi olla alueella n. 0,01-0,07" (0,25-1,78 mm).

15 Tämä muottipari sijoitetaan sitten kokonaan yksikköön, jota voidaan käyttää alentamaan ilmanpaine ja saamaan aikaan alipaine.

Hämmästyttävästi keksinnön muottipuoliskoissa vakuumi on mukana vaahdotetun muovattavan levyn sekä 20 ylä- (urosmuottipuoliskossa) että alapuolella (naaras-muottipuoliskossa) sen sijaan, että vakuumia käytettäisiin vain auttamaan vetämään levyä naarasmuottipuo-1iskoon.

Vaahtolevy lämpömuovattiin sitten tavallises-25 sa monipesäisessä lämpömuovauskoneessa käyttäen aikai-* semmin kuvattuja erikoisesti suunniteltuja uros- ja * : naarasmuottipuoliskoja.

Vaahtolevy esilämmitettiin ensin esilämmitys- • · ; alueella pehmenemispisteen lämpötilaan siten, että se 30 voidaan lämpömuovata haluttuun kupin muotoon.

♦ · · ...[ Vaahtolevy jatkoi lämpömuovaaj an läpi muo- • 1 · vausaseman alueelle ja lukittiin paikalleen sivuseinän ylärenkaassa 100.

Uros- ja naarasmuottipuoliskot siirrettiin ..." 35 sitten yhdessä lopulliseen muovausasemaan vaahtolevyn ·1·': venyttämiseksi urosmuottipuoliskon ympärille ja naa- .··1. rasmuottipesään.

* »

» I

* 1 I

* 1 I

» > 20 1 1 1850 Tämän tapahtuessa paine alennettiin n. 25 Hg-tuumaan (85 kPa) (60°F:ssa = 15,6°C) siten kohdistaen vakuumi vaahtolevyn kumpaankin puoleen sitä venytettäessä lopulliseen muovausasentoon.

5 Sitten jähmetettiin jäähdyttämällä vaahtole vyn lopullinen muoto. Jäähdytys saatetaan loppuun antamalla muottipuoliskojen, joiden lämpötila on hieman vaahtolevyn pehmenemispisteen (esilämmityslämpötilan) alapuolella, jäädä loppuasemaan kyllin pitkäksi aikaa 10 vaahtolevyn lämpötilan alentamiseksi pehmenemispisteen alapuolelle.

Esimerkeissä valmistettujen lämpömuovattujen kuppien vetosuhde oli suuruusluokka n. 1,25:1, koko-naisseinämänpaksuus n. 0,044" (1,12 mm) ja niillä oli 15 myös seuraavat dimensiot:

Korkeus 3,45" (87,6 mm)

Yläosan ulkohalkaisija 2,75" (69,8 mm)

Pohjaosan ulkohalkaisija 2,00" (50,8 mm) 20

Vaahtolevynäyte varustettuna 0,009" (0,23 mm) ekstruusiopäällysteellä ja 0,006" (0,15 mm) pintaker roksella yhdessä vaahdon kanssa tuottaa 9 unssin (255 g) kupin, jolla on hyväksyttävä seinämän lujuus. 25 Kuva 4 esittää tämän kupin poikkileikkausta. Kuten ku- • * ’·· ·’ vasta 5 voidaan nähdä, sivuseinän poikkileikkauksen \v lähikuva tuo esiin 0,009" (0,23 mm) ekstruusiopäällys- * · tetyn ulkoseinän 22 ja 0,006" (0,15 mm) laminoidun si- : säseinän 24 sekä vaahtokerroksen 26.

f 30 Kokeet suoritettiin kohdistamalla voima kupin » » » · vaakasuoraan sivuseinään yhden kolmasosan etäisyydelle kupin yläosasta, mitattuna puristuslaitteella kupin . kehältä nopeuden ollessa 10" (250 mm)/min. Kuppia täy- • · ... tyy pitää paikallaan vaakatasossa sijoittamalla kupin ·;·’ 35 sivuseinä kiinteän osan ja liikkuvan osan väliin, jot- : ·’: ka molemmat ovat pidempiä kuin kupin halkaisija kehäl- lä, ja joissa on säteeltään vähintään 3,2 mm sylinte- 21 111850 rimäinen pinta, joka koskettaa kupin sivuseinää. Lukema otetaan sitten ensimmäisellä myötörajalla, joka on kohta, mistä arvo pienenee tai pysyy samana sivuseinän taipuman kasvaessa. Tämä koe on tarkoitettu myötäile-5 mään kupin käyttäytymistä käyttäjän pitäessä siitä kiinni.

ESIMERKKI 1 on yksi esimerkki tästä keksinnöstä ja sitä on kuvattu aikaisemmin esimerkkinä varustettuna 0,009" (0,23 mm) ekstruusiopäällysteellä ja 10 0,006" (0,15 mm) laminoidulla päällysteellä.

VERTAILUESIMERKKI on vaahdotettu helmistä tehty kuppi. Tavallisesti tällaiset kupit valmistetaan puristamalla vaahdotetut helmet kupin muotoon.

15 ESIMERKKI 1 0,71 lbs (322 g) VERTAILUESIMERKKI 0,45 lbs (204 g)

Keksinnön esimerkissä 1 olisi edullisesti valssattu kehä, kuten alalla on tavallista, joka li-20 säisi sivuseinän taivuttamiseen tarvittavaa voimaa. Kuitenkin myös ilman valssattua kehää esimerkki 1 vaatii suuremman voiman sivuseinän taivuttamiseen kuin helmivaahtokuppi (vertailuesimerkki), joka osoittaa, että keksinnön vaahtokupilla on parempi rypistymiskes-25 tävyys kuin vertailuesimerkillä. Täten ihmisten on : : : vaikeampi vahingossa puristaa kupin seinämiä yhteen ' t ‘.V pidettäessä kiinni keksinnön kupista.

1 · • M Toisessa kokeessa kiinnitettiin termoelement- * * ; tejä tavallisen paperikupin ja keksinnön vaahtokupin

» t I

• ·'. 30 sivuseinän ulkopuolelle. Kun ulkoseinän lämpötilat « » * · lakkasivat nousemasta, oli tavallisen paperikupin läm- • · · pötila 174°F (79°C) verrattuna keksinnön kupin lämpö-. tilaan 156°F (69°C) . Ulkoseinän lämpötilaero on mer-

* » t * I

kittävä ihmisen pitäessä kiinni kupista.

» t ·>' 35 Toisessa esimerkkisarjassa edellisten esi- merkkien kaltainen vaahtolevy valmistettiin ilman » i * I · » t * » » 22 111850 päällyksiä tai laminointeja ja lämpömuovattiin myös kupeiksi, joiden vetosuhde oli suurempi kuin 1:1.

On ymmärrettävä, että edellä esitetty kuvaus on ainoastaan keksinnön edullista suoritusesimerkkiä 5 valaiseva, josta alan asiantuntijat voivat tehdä monia muunnelmia seuraavien patenttivaatimusten suojapiiris-sä erkanematta niiden hengestä.

i · # · « i » * · * > * * · I * · f · • « * I · * I · « · * * · I t I ·

* f I

* I · I I I · < » * » ♦ · t * · • I · · »

• I

• 1 »

III

1 I t * I I ' » I i

I I

* ' I

I I

* I » * · «

I I

I «

Claims (17)

23 1 1 18 5 0

1. Polystyreenivaahtolevy, tunnettu siitä, että se koostuu polystyreenimuovista, joka sisältää polystyreenimuoviin perustuen 1-15 p% kumikom- 5 ponenttia, jonka partikkelikokojen pääosa on pienempi kuin 0,45 μτη, vaahtolevyn tiheyden ollessa 0,04-0,16 g/cm3 (2%-10 lb/ft3) ja paksuuden 0,4-6,5 mm.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen vaahdotettu polystyreenilevy, tunnettu siitä, että kumikom- 10 ponentin määrä on 1-10 p%.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen vaahdotettu polystyreenilevy, tunnettu siitä, että kumikom-ponentin määrä on 1-5 p%.

4. Jonkin patenttivaatimuksista 1-3 mukainen 15 vaahdotettu polystyreenilevy, tunnettu siitä, että siinä on myös 0,005-1,4 p% täyteainetta.

5. Jonkin patenttivaatimuksista 1-3 mukainen vaahdotettu polystyreenilevy, tunnettu siitä, että siinä on myös 0,005-0,9 p% täyteainetta.

6. Jonkin patenttivaatimuksista 1-5 mukainen vaahdotettu polystyreenilevy, tunnettu siitä, että siinä on vaahdottamaton kalvo ainakin yhdellä pääpinnalla.

7. Jonkin patenttivaatimuksista 1-6 mukainen .·. 25 vaahdotettu polystyreenilevy, tunnettu siitä, • « t .·,·. että siinä on vaahdottamaton kalvo molemmilla pääpin- .' ’. noilla.

» * · ’ 8. Patenttivaatimuksen 6 tai 7 mukainen vaah- ’···’ dotettu polystyreenilevy, tunnettu siitä, että U : 30 vaahdottamattoman kalvon paksuus on 5-600 μτη.

\· · 9. Jonkin patenttivaatimuksista 6-8 mukainen vaahdotettu polystyreenilevy, tunnettu siitä, ·:*·· että vaahdottamaton kalvo on polystyreeniä, poly- '··. eteeniä, iskunkestävää polystyreeniä, polypropeenia 35 tai polyeteenitereftalaattia. 24 111850

10. Menetelmä syvävedettyjen polysty- reenivaahtotuotteiden lämpömuovaamiseksi, tun nettu siitä, että se käsittää peräkkäin vaiheet: (a) esilämmitetään polystyreenivaahto lähtö-5 ainelevy, joka sisältää 1-15 p% kumikomponenttia, jonka partikkelikokojen pääosa on pienempi kuin n. 0,45 μιη, vaahdotetun levyn tiheyden ollessa 0,04-0,16 g/cm3 (2^-10 lb/ft3) ja paksuuden 0,4-6,5 mm; (b) lukitaan esilämmitetty lähtöaine kiinte-10 ään asemaan yhteen sovitettujen uros- ja naarasmuotti- puoliskojen väliin; ja (c) siirretään uros- ja naarasmuottipuoliskot keskinäisesti lopulliseen muovausasemaan levyn venyttämiseksi muottipesään; 15 (d) kohdistetaan vakuumi sekä uros- että naa ra smuottipuol iskojen läpi vaahdotetun levyn kumpaankin puoleen, samalla suoritettaen vaihe c), levyn laajenemisen auttamiseksi mukautumiseen pääosin muottipuolis-kojen kaikkien myötävaikuttavien pintojen kanssa; ja 20 (e) jäähdytetään lähtöainemateriaali lopulli sen muodon jähmettämiseksi.

11. Patenttivaatimuksen 10 mukainen menetelmä syvävedettyjen polystyreenivaahtotuotteiden lämpömuovaami seksi , tunnettu siitä, että vetosuhde 25 on suurempi kuin 1:1.

: 12. Patenttivaatimuksen 10 tai 11 mukainen menetelmä syvävedettyj en polystyreenivaahtotuotteiden : lämpömuovaami seksi, tunnettu siitä, että levys- : sä on vaahdottamaton kalvo ainakin yhdellä pääpinnal- : .·. 30 la.

13. Jonkin patenttivaatimuksista 10-12 mukainen menetelmä syvävedettyjen polystyreenivaahtotuot- , teiden lämpömuovaamiseksi, tunnettu siitä, että | ‘ levyssä on vaahdottamaton kalvo molemmilla pääpinnoil- 35 la.

14. Jonkin patenttivaatimuksista 10-13 mukai- .··. nen menetelmä syvävedettyj en polystyreenivaahtotuot- 25 111850 teiden lämpömuovaamiseksi, tunnettu siitä, että levyssä on vaahdottamaton kalvo paksuudeltaan 5-600 μτη.

15. Jonkin patenttivaatimuksista 10-14 mukai-5 nen menetelmä syvävedettyjen polystyreenivaahtotuot-teiden lämpömuovaamiseksi, tunnettu siitä, että vaahdottamaton kalvo on polystyreeni-, polyeteeni-, iskunkestävä polystyreeni-, polypropeeni- tai poly-eteenitereftalaattikalvo.

16. Syvävedetty tuote, tunnettu siitä, että se on valmistettu jonkin patenttivaatimuksista 10-15 mukaisella menetelmällä.

17. Syvävedetty tuote, tunnettu siitä, että se koostuu jonkin patenttivaatimuksista 1-9 mu-15 kaisesta vaahdotetusta polystyreenilevystä. i · 26 111850