FI95218B - Menetelmä termoplastisten rainamateriaalien valmistamiseksi - Google Patents

Description

1 95218

Menetelmä termoplastisten rainamateriaalien valmistamiseksi Tämä keksintö liittyy yleisesti termoplastisen materiaalin valmistamiseen ekstruusiomenetelmällä levyn muotoon, sitten tämän kuuman muovilevymateriaalin syöttämiseen ja muovaamiseen ontoiksi kappaleiksi, kuten elintarvikesäiliöiksi.

Tällaisissa menetelmissä tarvitaan yleensä ekstruusiolaite, jolla termoplastinen aine puristetaan levyn muotoon, sarja lämpötilaltaan säädeltyjä karkaisuteloja levyrainan paksuuden säätelemiseksi ja sen kokonaislämpötilan alentamiseksi haluttuun muovauslämpötilaan, laitteen sulan, usein valuvan rainan siirtämiseksi muovauskoneeseen ja laitteet valmiiden osien irrottamiseen rainasta, kun ne on muovattu ja stabiloitu.

Materiaaleihin, jotka voidaan puristaa ekstruusiomenetelmällä levyiksi ja käyttää keksinnön mukaisessa menetelmässä, kuuluvat yleensä lähes kaikki tunnetut termoplastiset aineet ja niiden kombinaatiot, joko sekoitettuna tai samanaikaisesti koekstruusiomenetelmällä puristettuina erillisiksi kerroksiksi useilla ekstruudereilla, jotka syöttävät samaa suulaketta.

Tämän keksinnön sovellutuksissa olemme erityisesti, mutta emme yksinomaan kiinnostuneita niistä materiaaleista, joiden sulatin teet käyttäytyvät enemmän viskoosisten nesteiden kuin kumi- maisten kalvojen tavoin. Tyypillisesti kiteisillä polyolefii-neilla, kuten suurtiheyksisellä polyetyleenillä ja polypropeenilla on tarkasti määritelty sulamispiste ja sulareologia, joka muistuttaa erittäin viskoosista nestettä. Sellaiset materiaalit kestävät rasitusta ensisijaisesti viskoosiutensa avulla ja sen vuoksi valuvat tai viruvat, kun niitä riiputetaan levynä ilman täyttä tukea. Koheesiokimmoisuus, joka sellaisilla materiaaleilla kuten PVC:11a ja polystyreenillä on sulassa tilassa, tekevät niiden syöttämisen lämpömuovauslait-teisiin suhteellisen helpoksi ja ne ovatkin perinteisesti olleet ensisijaiset lämpömuovaukseen käytetyt materiaalit.

2 95218

Viime aikoina kuitenkin high-barriermuoveihin kuuluvien happi-barrieripolymeerien, kuten etyleenivinyylialkoholin (EVOH) ja polyvinylideenikloridin (PVDC), tulo on synnyttänyt uuden elintarvikepakkausluokan, jossa elintarvike pakataan ja suljetaan muovipakkaukseen ja steriloidaan höyryretorteissa, paljon samalla tavoin kuin metallipurkit, jopa 140°C:n retortti-käsittelylämpötiloissa. Polypropeeni on eräs harvoista helposti saatavana olevista hartseista, joilla on suhteellisen korkea lämmönkestävyys, jota tarvitaan, jotta se kestää höyryste-riloinnin. Se yhdistetään usein, tavallisesti koekstruusiolla, kerrokseen edellä mainittua high-barriermuovia perusmateriaalin tuottamiseksi high-barriermuovipakkauksia varten.

Muut valmistusmuodot, kuten ruiskupuristus, eivät sovellu monikerroksisten onttojen säiliöiden kannattavaan valmistukseen ja jokseenkin täysin kehittyneellä lämpömuovausalalla onkin tällä hetkellä tapahtumassa muutoskehittelyä, jonka tavoitteena on saada kannattavia keinoja retorttikäsittelyn kestävien polypropeeniperustaisten high-barriersäiliöiden lämpömuovauk-seen.

Olemme todenneet, että esiekstrudoitua polypropeenilevyä on vaikeata kuumentaa ja sitten lämpömuovata. Sulapehmeneminen, jota esiintyy heti kun aine on ohittanut kiteiden sulamispisteen, tekee kovin vaikeaksi kuumentaa sopivankokoista aluetta tuettomasta levystä tunnetuin menetelmin, kuten infrapunasä-teilyllä, ja sitten syöttää tällainen valuvaa sulaa ainetta oleva levy normaalia kaupallista kokoa ja tuotantonopeutta edustavaan lämpömuovauskoneeseen. Monet nykyiset lämpömuovaus-menetelmien käyttäjät ovat todenneet voivansa päästä järkeviin tuloksiin muovaamalla polypropeenia juuri sen kiteisen sulamispisteen alapuolella. Tämä niin kutsuttu kiinteäfaasimuovaus jättää tavallisesti jäännösjännityksiä valmiin säiliön seinämiin ja seurauksena on pahannäköisiä vääristymiä, kun tämä jännitys laukeaa steriloinnin aikana. Toinen ongelma kiinteä-faasimuovauksessa on, että tavallisesti käytettyjen EVOH- ja PVDC-hartsien sulamispisteet ovat korkeammat kuin polypropeenin ja ohut barrierikerros tätä materiaalia voi suhteelli- 3 95218 sen helposti vaurioitua muovauksen aikana lämpötilassa, jota käytetään polypropyleenin kiinteäfaasimuovaukseen.

Sen vuoksi me olemmekin kehittäneet prosessin ja menetelmän, jolla polypropeenia voidaan siirtää ja muovata niin kutsutussa sulassa faasissa. Puristamalla sula suoraan muovausprosessiin voitetaan monet vaikeudet, jotka liittyvät esivalmistetun polypropeeni levyn uudelleenkuumentamiseen, ja saadaan lisäsäästöä, eli säästetään energiaa, joka muuten kulutettaisiin esivalmistetun levyn uudelleenkuumentamiseen.

Tällaisiin ekstruusiosyöttömenetelmiin voidaan käyttää kahdentyyppisiä muovaus- tai lämpömuovauskoneita : jatkuvatoimisesti tai jaksottaisesti toimivia lämpömuovauskoneita. Jatkuvatoimisissa 1ämpömuovauskoneissa on tavallisesti, kuten patenttijulkaisussa US-4 235 579, muovaustyökaluja, jotka liikkuvat likimain synkronisesti jatkuvasti syötetyn sulan ainerainan kanssa. Sellaisissa koneissa sulan rainan siirtäminen on usein ratkaistu käyttämällä liikkuvia muovaustyökaluja nopeudella, joka on suurempi kuin nopeus, jolla sula aineraina tulee temperointiteloilta. Sellaista menetelmää on kuvattu US-patenttihakemuksessa 762 069, joka sisällytetään tähän viitteenä.

Jaksottaisesti toimiviin lämpömuovauskoneisiin raina on syötettävä ei-jatkuvina pituuksina. Kun tällaisten koneiden syöttämiseen käytetään suoraa ekstruusiosyöttömenetelmää, on järjestettävä laitteet, joilla kompensoidaan viive, joka syntyy rainan jatkuvan ekstruusion ja tämän jatkuvasti muodostuvan rainan ei-jatkuvina pituuksina jaksottaisesti tapahtuvan syötön välillä muovauskoneisiin.

' '· US-patenttijulkaisussa 4 105 386 esitetään temperointitelojen käyttöä jäähdytettyjen tukikerrosten muodostamiseksi ekstru-doituun rainaan ja liikkuvan kompensointi- tai "tanssivan" telan käyttöä, jota siirretään kokoamaan rainan ylimääräinen pituus, joka syntyy jaksottaisen syötön välillä.

4 95218

On olemassa paljon muita termoplastisia materiaaleja, jotka muodostavat juoksevia sulatteita kuten polyolefiinit. Niitä ovat polyalkyleenitereftalaatit, polykarbonaatit ja polyamidit. Kaikilla näillä materiaaleilla on halutut ominaisuudet muovattujen kappaleiden valmistusta ajatellen, mutta niitä on tunnetusti vaikeaa, jollei peräti mahdotonta, syöttää lämpö-muovauskoneisiin ilman jonkinlaisia laitteita, joilla pehmeätä valuvaa sulaterainaa tuetaan. Aikaisemmin yritykset käyttää koneellisia kuljetinhihnoja tällaisten materiaalien kannattamiseen ja siirtämiseen niiden syöttämiseksi lämpömuovauskonei-siin ovat olleet turhia siitä syystä, että näillä juoksevilla sulamateriaalei1 la on luonnostaan taipumus kastella hihnamate-riaali ja tarttua siihen kiinni.

Hihnakuljettimen käyttö sulan muoviekstruusiotuotteen kannattamiseen ei ole periaatteena uusi, koska sitä kuvataan eurooppalaisessa patenttihakemuksessa n:o 0 226 748 ja US-patentti-julkaisussa n:o 4 459 093, jotka sisällytetään tähän viitteinä. Tässä tunnetussa tekniikassa ei pyritä ratkaisemaan ongelmaa, joka liittyy juoksevien sulamateriaalien tarttumiseen hihnaan.

Tunnetussa tekniikassa esitettyihin menetelmiin kuuluu vielä koko ekstruuderin siirtäminen muovausasemaa kohti ja siitä poispäin (US-4 150 930) ja sen yhteydessä synkronisesti liik-• kuvaa vaunua, jossa on sivuketjuja ja pinteitä, jotka pitävät ja kannattavat sulan rainan reunoja ja kuljettavat sen muo-vausasemaan. On itsestään selvää, että suhteellisen massiivisen ekstruuderin siirtäminen tarpeeksi nopeasti, jotta se pysyy lämpömuovauskoneen, joka saattaa tyypillisesti toimia 10-20 iskulla minuutissa, vauhdissa, on mekaanisesti vaikeaa. Tähän liittyy toinenkin ilmiselvä puute eli se, että juoksevaa sulatetta käsittävä raina saa liian vähän tukea poikkisuunnassa, kun se on ainoastaan pituussuuntaisten reunojen kannatus-pinteiden kannattamana.

Lopuksi vielä erästä toisenlaista ratkaisua kuvataan DE-paten-tissa n:o 2 634 976, jossa riippuva osa sulaa rainaa on kanna- 5 95218 tettuna kahden pyörivän telan välissä, jotka telat ovat alunperin etäällä toisistaan ja jotka sitten viedään lähemmäs toisiaan, jolloin näiden kahden telan väliin pääsee muodostumaan materiaaliköynnös, varastoiden tällä tavoin syöttöjaksojen välille muodostuvan ylimääräpituuden, samalla kun turvataan, että materiaaliin ei pääse muodostumaan jäähtynyttä aluetta syöttöjaksojen välillä paikallaan pysyvien alavirran telojen ja sulan rainan ollessa jatkuvassa kosketuksessa toisiinsa. Tässäkään ratkaisussa ei saada kunnollista tukea pehmeää juoksevaa sulatemateriaalia, kuten sulaa polyolefiinia, olevalle rainalle.

Esillä olevan keksintömme tavoitteena on saada aikaan laitteet, joilla suoraan ekstruuderista tulevat juoksevat sulate-materiaalit saadaan kannatetuksi ja siirretyksi sulan rainan muodossa muovauskoneeseen, joka toimii joko jatkuvatoimisin tai jaksottain toimivin laittein.

Keksintömme eräänä toisena tavoitteena on saada aikaan laitteet, joilla edellä mainitut juoksevat sulat rainamateriaalit saadaan niiden optimaalisiin muovaus1ämpötilaolosuhteisiin ennen niiden syöttämistä muovausasemaan.

Keksintömme eräänä tavoitteena on myös saada aikaan juoksevien sulateratojen sellaiset lämpötilaolosuhteet, kannatus ja kuljetus, että juoksevassa sulatteessa esiintyvät vetojännitykset . saadaan mahdollisimman pieniksi tai säädellyiksi, niin että tällaisesta sulatteesta muovatut kappaleet ovat paksuudeltaan olennaisen tasaisia ja ominaisuuksiltaan yhdenmukaisia, riippumatta siitä, missä asemassa tai kohdassa kukin kappale oli muovauksen aikana syötetyn rainan ei-jatkuvaa pituutta.

\ Keksintömme eräänä tavoitteena on vielä aikaansaada menetelmä, jonka avulla sekä lämpötilan säätelylaitteet että kuljetus-laitteet voidaan sovittaa temperoimaan ja syöttämään erittäin monenlaisia sulaterainamateriaaleja ja paksuuksia ja mahdollistamaan ’sen, että jäähdytetty sulateraina voidaan syöttää joko jatkuvatoimisiin tai jaksottaisesti toimiviin muovausko- 6 95218 neisiin.

Niinpä keksintömme eräs kohde onkin onttojen kappaleiden läm-pömuovausmenetelmä, jossa ekstrudoidaan termoplastista ainetta oleva raina suoraan sarjaan lämpötilaltaan säädettyjä tempe-rointiteloja, jäähdytetään rainan ylä- ja alapintakerrokset ohjaamalla raina mainittujen temperointitelojen kautta, samalla kun rainan sisäosa pidetään sulana mainittujen pintakerrosten välissä, syötetään osittain jäähdytetty raina kuljettimel-le, annetaan rainan olla kuljettimellä, kunnes rainan pintakerros, joka on kosketuksessa kuljettimeen, on lämmennyt rainan sulan sisäosan vaikutuksesta lämpömuovattavaan lämpötilaan, joka on alhaisempi kuin lämpötila, jossa raina tarttuu kuljettimeen, ja kuljetetaan raina lämpömuovauskoneen sisään-menoon. Keksinnön mukaiselle menetelmälle on tunnusomaista, että rainan pintakerroksen uudelleenkuumentumista säädetään säätämällä kuljettimen sitä pituutta, jolla pintakerros on kosketuksessa kuljettimeen.

Keksinnön toisena kohteena on laite termoplastisen rainan syöttämiseksi ekstruuderilta lämpömuovauskoneeseen, johon laitteeseen kuuluu sarja lämpötilaltaan säädettyjä temperoin-titeloja sulaa termoplastista ainetta olevan rainan vastaanottamiseksi ekstruuderilta, temperointitelojen aseman ollessa säädettävissä, ja kuljetinlaitteita jäähdytetyn rainan vastaanottamiseksi temperointiteloilta ja rainan kuljettamiseksi • lämpömuovauskoneen syöttöön. Keksinnön mukaiselle laitteelle on tunnusomaista, että kuljetinlaitteiden rainan kanssa kosketuksessa olevaa pituutta voidaan säätää, jolloin rainan kul-jetinlaitteiden kanssa kosketuksessa olevan pinnan lämpötilaa voidaan säädellä niin, että se tulee lämpömuovauskoneeseen lämpömuovattavassa lämpötilassa, joka on alhaisempi kuin läm-| pötila, jossa raina tarttuu kuljetinlaitteisiin.

Kuvaamme nyt keksintöä lyhyesti erityisesti piirustuksiin viitaten.

Kuvio 1 esittää keksintömme erästä jatkuvatoimiseen lämpömuo-: vauskoneeseen sovellettua suoritusmuotoa, jossa ekstruusiosuu- lakkeesta tuleva juokseva sulateräinä 1 kulkee kahden tempe-rointitelan 2 ja 3 välistä, jotka puristavat rainaa väliinsä 95218 kohdassa 4 säädelien sen paksuutta. Sitten aine pysyy kosketuksessa temperointitelaan 3 säädettävän temperointitelan 6 avulla, jota voidaan siirtää useisiin asentoihin, kuten asentoon 6', prosessoitavan aineen tyypistä ja paksuudesta ja pro-sessiolosuhteista riippuen.

Aineraina 7, jonka alapuolen pinta on jäähtynyt kiinteään tilaan, ohjataan liikkuvalle kuljetinhihnalle 10 valinnaisen kääntötelan 8 kautta, joka on esitetty kuviossa myös vaihtoehtoisessa asennossa 8'. Kuljetinhihnaa 10 pyörittää lämpötilaltaan säädetty tela 9, jonka tehtävänä on säädellä edellä mainitun hihnan lämpötilaa.

Olennaisesti juoksevaa sulatetta oleva raina lähtee sitten kuljettimelta kohdassa 11, ennen kuin sen alapinta on sulanut uudelleen sulaterainan sisältä virtaavan jäännöslämmön vaikutuksesta. Tällä estetään rainan tarttuminen hihnaan 10.

Sitten aine menee jatkuvatoimiseen lämpömuovauskoneeseen, jonka eräs suoritusmuoto on kone 15, joka käsittää vastakkain olevia liikkuvien koirasmuottien 13 ja naarasmuottien 12 pareja, jotka muovaavat sulan rainan valmiiksi kappaleiksi 14.

Kuvio 2 esittää keksintömme erästä toista suoritusmuotoa, jossa rainaa kannattava kuljetin on järjestetty kääntymään siirrettävän kääntöpisteen ympäri, joka on levyrainan tasolla.

. Kuvio 3 esittää kuviossa 1 esitettyjen telojen erästä vaih toehtoista sijaintia.

Kuvio 4 esittää keksintömme muita yksityiskohtia, joiden avulla ekstruuderista jatkuvasti tulevan juoksevan sulaterainan lämpötilaa säädetään, joilla sitä kannatetaan ja joilla se kuljetetaan jaksottaisesti toimivaan muovauskoneeseen.

" Kuvio 5 esittää tyypillisiä lämpötilajakautumia levyrainassa sen kulkiessa eri vaiheissa keksinnön mukaisessa säätely- ja syöttöprosessissa.

Kuvio 6 esittää keksintömme erästä toista suoritusmuotoa, jossa kuljetin on sovitettu syöttämään muovauskonetta, jossa on vaakasuoraan liikkuvat muovaustyökalut.

β 95218

Kuvio 7 esittää keksintömme erästä toista suoritusmuotoa, jossa kuljetin on sovitettu varastoimaan aineen hihnalle, kunnes muovaustyökalut ovat avautuneet ja valmiina seuraavaa syöttöä varten.

Kuvio 8 esittää vielä erästä keksintömme suoritusmuotoa, jossa aine varastoidaan kuljettimen riippuvaan lenkkiin, joka saadaan aikaan pysäyttämällä poisvetotela 27 ja sallimalla "tanssivan" telan 25 antaa hihnalle lisäpituutta kuljettimen päällä pyörivän telan 9 kautta.

Keksintöä kuvataan seuraavassa yksityiskohtaisemmin erityisesti piirustuksiin viitaten.

Kuviossa 1 juoksevaa sulatetta oleva levy tai raina 1 puristetaan jatkuvatoimisesti ekstruusiosuulakkeesta suoraan muuttu-mattomasti pyörivien telojen 2 ja 3 väliin 4. Vaikka juoksevan sulatteen paksuus ensisijaisesti riippuu ekstruusiosuulak-keen huulten välisestä raosta, se riippuu myös telojen 2 ja 3 pintapyörimisnopeudesta suhteessa lineaariseen nopeuteen, jolla sulate ekstrudoidaan, samoin kuin telojen välistä 4.

Yleensä on suotavaa säätää telojen nopeus sellaiseksi, että väli 4 hieman ylitäyttyy sulatteesta. Tämä takaa sen, että telojen välistä 4 tulee jatkuvasti samanpaksuista rainaa riippumatta vähäisistä vaihteluista nopeudessa, jolla ainetta tulee ekstruuderista.

Annetulla rainan paksuudella ja ekstruusionopeudella on siten tavallisesti yksi optimaalinen nopeus, joilla telojen tulisi pyöriä. Kaikki yritykset säädellä rainan lämpötilaa täytyy senvuoksi suorittaa joko muuttamalla telojen lämpötilaa tai muuttamalla matkaa, jolla raina on kosketuksessa teloihin. On havaittu, että pelkästään muuttamalla telojen lämpötilaa ei *. pystytä riittävästi säätelemään rainan lämpötilaa, erityisesti kun kysymys on paksummista rainoista. Säätelyvaatimukset koskien rainaa, joka on määrä syöttää tietyssä lämpötilassa myöhempään muovausprosessiin, ovat paljon kriittisemmät kuin mitkä normaalisti vaaditaan ekstrudoitaessa sulatetta telasarjaan levyn valmistusta varten. Senvuoksi olemme liittäneet säädet- • a ' * 9 95218 tävän telan 6, jota voidaan nostaa ja kääntää telaan 3 nähden, jolloin saadaan säädetyksi kelauskulmaa kummankin telan 3 ja 6 ympäri.

Telan 3 päätarkoitus on auttaa rainan keskilämpötilan alentamisessa sen parhaimpaan 1ämpömuovauslämpöti1 aan. Rainan joutuminen ensiksi kosketukseen telan 3 kanssa takaa sen, että aikaa jää riittävästi siihen, että rainan sisällä oleva jään-nöslämpö ehtii lämmittää uudelleen yläpinnan ja pehmentää aineen, joka on saattanut jähmettyä siinä.

On tärkeätä huomata, että kiteiset polymeerit, kuten polypropeeni, eivät muodosta kiteistä kiinteää ainetta heti jäähtyes-sään, eivätkä ne myöskään menetä heti koko kiteisyyttään, kun niitä kuumennetaan yli niiden kiteisen sulamispisteen. Ei siis ole aivan tarkkaan ottaen syytä puhua jähmettymisestä kiinteään olomuotoon ja sulamisesta uudelleen nestemäiseksi, vaan pikemminkin tarkoitetaan, että keksintömme mukainen prosessi jäähdyttää rainan alapinnan lämpötilaan, jossa se on liian jähmeää tai viskoosia kostuttamaan hihnamateriaalin ja siten tarttumaan siihen.

Kelauskulman säätelystä yhdessä telojen 3 ja 6 lämpötilan kanssa saadaan myös se odottamaton lisäetu, että tällöin on mahdollista säädellä lämpötilaprofii1 ia muoviainetta olevan * rainan massassa. Muoviaineiden lämmönjohtokyky on tyypilli sesti likimäärin 800 kertaa pienempi kuin metallien. Telan kanssa kosketuksessa olevan muovirainan ytimen lämpötila on siitä syystä olennaisesti korkeampi kuin sen pinnan lämpötila, ja olemme todenneet, että kun kysymys on yli 3 mm:n paksuisista levyistä, menee monta sekuntia ennen kuin levyn keskeltä sen ulkopintaan virtaava lämpö ehtii tasoittaa lämpötilaeron, kun kosketus telaan lakkaa.

Telaa 6 käytetään siten jäähdyttämään ja jähmettämään rainan alapuolta alentamalla olennaisesti pintalämpötilaa, samalla kun se alentaa keskilämpötilaa rainan sisällä paljon vähäisemmässä määrin. Raina pysyy näin kokonaisuudessaan muovatta- 10 95218 vassa tilassa.

Sitten raina kulkee telalta 6, valinnaisen koneistetun rainaa ohjaavan eli kääntötelan 8 kautta koneistetulle kuljetinhih-nalle 10. Telan 8 pintanopeus on normaalisti synkroninen telan 6 kanssa samoin kuin kuljettimen hihnankin nopeus. Rainaan saadaan hieman venytystä pyörittämällä teloja 6 ja 8 progressiivisesti nopeammin kuin telaa 3.

Olemme todenneet mahdolliseksi estää kuuman rainan tarttumisen hihnaan, jos rainan kosketusmatka hihnan kanssa rajoitetaan ajaksi, joka on lyhyempi kuin aika, joka tarvitaan siihen, että rainan sulasta keskustasta virtaa tarpeeksi lämpöä rainan viileämpään, kiinteämpään alapintaan tämän alapinnan kuumentamiseksi riittävästi, jotta siitä tulee tarpeeksi juoksevaa kostuttamaan hihnamateriaalin ja tarttumaan siihen. Kuljettimen hihnamateriaalin 10 keskilämpötilaa voidaan säädellä lämpötilaltaan säädellyn telan 9 avulla rainan alapinnan uudel-leenkuumentumisnopeuden edelleen hidastamiseksi tai kiihdyttämiseksi .

Olemme myös todenneet suotavaksi, että viileämmän alapinnan kuumentuminen uudelleen tapahtuu olennaisesti ennen materiaalin joutumista muovausasemaan, jotta saadaan tasaisia, jänni-tyksettömiä muoveita.

Kuljetinhihnan valmistusmateriaali ei ole ehdottoman kriittinen. Polytetrafluorietyleenipinnoitettua kudottua lasikuitu-kangasta ja polyuretaanielastomeeripinnoitteista kangasta on kumpaakin käytetty menestyksekkäästi hihnamateriaaleina.

On todettu hyväksi valmistaa taipuisa kuljetinhihna jostakin suhteellisen ohuesta materiaalista, mieluiten alle 0,5 mm:n paksuisesta materiaalista, jotta hihnan lämmönvarauskyky ei ole suuri.

Hihnamateriaali voi olla muodoltaan jatkuva raina, sarja nauhoja, avokudosraina tai rei'itetty raina. On kuitenkin parem- 11 95218 pi, että hihna koskettaa rainaa tasaisesti, jotta rainan lämpötila pysyy tasaisena.

Tässä suoritusmuodossa jatkuvatoimisessa lämpömuovauskoneessa 15 on vastakkain sijaitsevia liikkuvia naarasmuottien 12 ja koirasmuottien 13 sarjoja, jotka puristuvat yhteen kuumalle rainalle jonkin matkan päässä kohdasta, jossa raina lähtee kuljettimen poistopäästä telan 16 kohdalla.

On todettu paremmaksi sijoittaa naarasmuotti 12 muovauskoneen 15 yläosaan, niin että muovausvaiheen ajan jatkuvasta kosketuksesta kuljetinhihnaan rainaan mahdollisesti jäävät jäljet tulevat säiliön sisäpuolelle, jonka tavallisesti peittää sen sisältö.

Vastakkain sovitettujen muottisarjojen lineaarinen nopeus on säädetty synkroniseksi kuljetinhihnan nopeuteen nähden ja se on tavallisesti hieman suurempi kuin hihnan nopeus.

Muovauskoneessa valmistettujen valmiiden kappaleiden 14 painoa voidaan hienosäätää tekemällä pieniä säätöjä muovauskoneen nopeuteen suhteessa linjan muuhun nopeuteen.

Tavan, jolla keksintömme mukaista menetelmää voidaan käyttää kovin monenlaisten erityyppisten ja eripaksuisten rainojen • valmistukseen, selvittämiseksi paremmin viittaamme kuvioon 5, joka on karkea esitys 5 mm:n paksuisen polypropeenirainan sisäisestä lämpötilaprofii1ista sen kulkiessa suulakkeesta muo-vauskoneeseen.

Kuvio 5A kuvaa lämpötilajakautumaa rainan massassa yläpinnasta alapintaan sen juuri tullessa ekstruusiosuulakkeesta. Kuviossa 1 tämä kohta on merkitty viitenumerolla 1. Kuten kuviosta 5A voidaan nähdä, lämpötila on esitetty tasaisena koko rainan paksuudella, 230°C, joka on ekstruusiolämpötila tässä esillä olevassa tapauksessa.

Kuviossa 5B näkyvä rainan tilanne edustaa kohtaa 5 kuviossa 1.

12 95218 Tässä näemme, että rainan yläpinta on jäähtynyt telan 3 pinta-lämpötilaan 90°C, samalla kun rainan alapinta on jäähtynyt 220°C:een.

Kuvio 5C edustaa rainan tilannetta kuvion 1 kohdassa 7. Tässä rainan yläpinta on kuumentunut uudelleen rainan keskiosasta virtaavan lämmön vaikutuksesta, jossa keskiosassa lämpötila on tällä hetkellä alempi, 200°C, kuin ekstruusiolämpötila 230°C. Tässä tapauksessa rainan alapinta on nyt telan 6 pintalämpötilassa 90°C.

Kuvio 5D esittää rainan likimääräistä tilannetta kuvion 1 kohdassa 10. Tässä yläpinnan lämpötila on pudonnut alle kiteisen sulamispisteen eli noin 155°C:een telan 8 jäähdyttävän vaikutuksen ansiosta. Alapinnan lämpötila on myös noussut noin 140 °C:een rainan keskiosasta virtaavasta lämmöstä johtuen.

Kun rainan pintamateriaalin annetaan kuumentua sen ollessa hihnan kannattamana, rainan materiaali saadaan takaisin oikeaan keskilämpötilaansa muovausta varten, mutta raina on vielä muovattavissa kuviossa 5E esitetyllä 1ämpöti1aprofii1i11 a. Likimäärin näissä pintalämpötiloissa materiaali on taas tarpeeksi nustemäinen kostuttaakseen hihnan ja tarttuakseen siihen, sen tähden on tärkeätä säätää matka (ja siksi myös aika hihnan vakionopeudella), jolla hihna on kosketuksessa rainaan. Tämä säätö on esitetty kuviossa 1 valinnaisen kääntötelan toisella asennolla 8', joka on esitetty katkoviivoin. Jos kääntötelaa ei käytetä, riittää, että säädetään telan asento 6' kuljettimen telaan 9 nähden sellaiseksi, että raina putoaa telalta 6' ja koskettaa hihnaan saman matkan päässä telasta 16 kuljettimen poistopäässä.

Yleensä käytettyjen telojen mitat voivat vaihdella laajoissa rajoissa, mutta ne riippuvat prosessoitavien rainojen lineaarisesta nopeudesta. Se puolestaan riippuu prosessoitavan rainan leveydestä ja paksuudesta samoin kuin ekstruusiotehosta ja muovauskoneen koosta ja jäähdytyskapasiteetista.

13 95218

Keksintömme mukaisen menetelmän eräs toinen tärkeä tunnusmerkki on, että prosessia voidaan säädellä mukavasti niin että se soveltuu laajalle rainanpaksuusalueelle annetulla prosessointinopeudella, tyypillisesti 1 mm:n paksuudesta 6 mm:n paksuuteen .

Viitaten jälleen kuvioon 1, tela 6, joka on esitetty 5 mm:n paksuiselle rainalle sopivassa asennossa, voidaan siirtää asentoon 6', jolloin se sopii 2,5 mm:n paksuiselle rainalle. Pituus, jolta raina on kosketuksessa teloihin 3 ja 6', on nyt hieman alle puolen. Lisäksi 2,5 mm:n raina ekstrudoidaan yleensä nopeudella, joka on kaksi kertaa 5 mm:n rainan ekst-ruusionopeus, koska ekstruusioprosessi tuottaa materiaalia suunnilleen vakiomassanvirtausnopeudella. Senvuoksi suurempi nopeus, jolla sulate tulee suulakkeesta, yhdessä lyhyemmän kosketusmatkan kanssa, aikaansaa sen, että tämän 2,5 mm:n paksuisen rainan kosketusaika telaan on noin 4 kertaa lyhyempi kuin 5 mm:n kalvon. Tämä telakosketusajan lyheneminen johtaa puolestaan samanlaisiin 1ämpöti1aprofii1 eihin rainassa kuvion 1 kohdassa 5', kuten näkyy kuviosta 5B, ja kuvion 1 kohdassa 7', kuten näkyy kuviosta 5C.

On myös tärkeätä sitten pienentää 2,5 mm:n paksuisen rainan kosketusmatkaa kuljettimeen, jotta saadaan samanlainen propor-tionaalinen lyhennys hihnakosketusaikään jollainen tapahtui telakosketusajassa. Tela 8 siirretään siis uuteen asentoon 8'. Materiaalia, joka on ohuempaa kuin 2,5 mm, varten säädettävä tela 6' vain siirretään vielä alemmas telan 5 ympäri kohti telaa 2. Tässä tapauksessa myös kuljettimen telaa 9 pitää alentaa, jotta se sopii telan 6 alempaan asentoon. Tällaisilla säätelykeinoilla voidaan siis valinnaisesti temperoida ja syöttää kovin monenlaisia materiaalityyppejä ja -paksuuksia.

J.P. Holman teoksessaan "Heat Transfer", 6th Edition, McGraw-Hill Book Company, Section 4.3, johtaa vaihtelevaa lämmönjoh-totilaa koskevan yhtälön puolivalmiille kiinteälle aineelle kiinteästä (s.o. ottamatta huomioon ympäröivään ilmaan tapahtuvaa lämmönhukkaa) seuraavasti 14 95218 (ST)

t(t) - (TE - TR)· erf - + TR

ift jossa: - T(t) «· lämpötila levyn keskipisteessä hetkellä t (°C) , - T » ekstrudoidun levyn lämpötila (°C), ε - T_ - telasarjan lämpötila,

K

- ST rainan paksuus (m), - a k/|0c, jossa - k * 1ämmönjohtavuus (w/M.°C) 3 - p - tiheys (kg/m ) - c ominaislämpö (kJ/kg.°C) -7 2 1 x 10 m polypropeenilla, mutta riippuu lämpöti- 1ast a, - erf Gaussin virhefunktio.

Tämän yhtälön avulla voidaan määrittää likimääräiset telakos-ketusajat ja kuljettimen pituudet, jotka tarvitaan kovin erilaisilla raaka-ainei11 a. Yleensä tiheyttä, lämmönjohtavuutta ja ominaislämpöä koskevat ominaisuudet vaihtelevat lämpötilasta riippuen useimmilla muoveilla.

Edellä mainitun kuvion 1 kahden tapauksen valaisemiseksi seu-raavissa kahdessa esimerkissä arvioidaan suhteellinen telakos-ketusaika, joka vaaditaan telalle 3, kun käsitellään 5 mm:n paksuista ja vastaavasti 2,5 mm:n paksuista polypropeenirai-naa.

Esimerkki 1 5 mm:n raina läpimitaltaan 500 mm:n telalla, kelauskulma 180°, rainan nopeus 5 m/min.

T{t) = lämpötila ekstrudoidun rainan keskipisteessä. (Odo tettu arvo kosketuksen jälkeen telaan 3 on noin 200°C).

T._, * ekstrudoidun rainan lämpötila = 230°C

*: t e ; T = telan pintalämpötila = 90 C = rainamateriaalin pinnan (R) 15 95218 lämpötila kosketuksessa tähän telaan ST = rainan paksuus = 5 mm = 0,005 m ος = 1 x ΙΟ'7 t = te1akosketusaika = 9,5 sekuntia (500 mm tela, nopeus 5 m/min, kelauskulma 180°)

= 1005 T

4 Je\t* = 4^9,5 x 10-7 = 1,28

"V

erf - = 0,93 ^Jöä T(t) = (230 - 90) 0.93 + 90 = 220,2°C.

Esimerkki 2 2,5 mm:n paksuinen raina, läpimitaltaan 500 mm:n tela, kelaus-kulma 100°, rainan nopeus 10 m/min.

T(t) = lämpötila ekstrudoidun rainan keskipisteessä (odotettu arvo kosketuksen jälkeen telaan 3 on noin 220°C).

Γ = ekstrudoidun rainan lämpötila = 230°C E

T = telan pintalämpötila = 90 C R

5 = rainan paksuus = 2,5 mm = 0,0025 m 0<, = 1 x 10"7 t = telakosketusaika (sekunteina) = 0.5 x-Tfx 60 10 x 3,6 = 2,62 sekunt i a S_ = 0.0025 , · _ T - 4^c<t = 4^2,62 x 10'7 1,22 95218 ~st~ erf = 0,916 4J^ T(t) * (230 - 90) 0.916 + 90 = 218,2°C.

Tämä vahvistaa kuviossa 1 käytetyn esimerkin, s.o. kalvon paksuuden puolittuessa telakosketusaika on lyhentynyt kertoimella 3-4, jolloin saadaan rainan sisällä 1ämpöti1aprofii1i, joka on lähellä kuviossa 5B esitettyä.

Kuviossa 2 on esitetty keksintömme eräs toinen suoritusmuoto. Tässä suoritusmuodossa raina 11 lähtee jatkuvatoimisesti kul-jettimelta ja sen syöttö tapahtuu pystysuorassa suunnassa sarjan vastakkain sijaitsevia muotteja 17 ja 18 väliin, jotka muotit eivät liiku rainan syötön suuntaisesti. Muotti 17 on esitetty hetkellä, jolloin se avautuu, muovatun tuotteen 19 ollessa osittain ulosvedetyssä asennossa. Rainan 21 viivoitettu osa esittää kalvoa, joka on jähmettynyt edellä tapahtuneen muotteihin kosketuksen vaikutuksesta.

Lyhyen ajan kuluttua muotti liikkuu täysin avoimeen asentoonsa 17' ja kuljettimen pää 16 siirtyy alempaan asentoonsa 16*. Kohta 11 rainassa on nyt kohdassa 11' ja muotti 17 aloittaa ;* sulkeutumis- ja puristusliikkeensä sulan rainan puristamiseksi ja seuraavan osan muovaamiseksi.

Telojen säädettävä temperointivaikutus ja hihnan kannattava vaikutus on sama kuin kuviossa 1, mutta hihna on sovitettu kääntymään kääntöpisteen 20 ympäri, joka piste on rainan tasossa suunnilleen siinä, missä se ensiksi koskettaa hihnan pintaan lähdettyään telalta 8. Tällä tavoin kuljettimen kääntyminen ei juurikaan häiritse rainaa muuten kuin taivuttamalla sitä saman kulman verran, jonka kuljetin kääntyy.

Kun hihna liikkuu jatkuvasti kannattamansa raina mukanaan, tä- 17 95218 mä taivuttaminen ei tapahdu rainan yhdellä ainoalla paikallisella kaistalla ja onkin todettu, ettei se merkittävästi muuta rainan rainan pituutta tai vääristä rainaa millään tavoin, mikä saattaisi vaikuttaa sen paksuuteen, lämpötilaprofii1iin, syöttönopeuteen tai muovattavuuteen.

Liikkuva kuljetin voidaan ajastaa syöttämään uutta materiaalia jaksottaisesti toimivien lämpömuovausmuottien 17 ja 18 väliin, jotka eivät tässä suoritusmuodossa liiku rainan kulkusuunnassa.

Rainan jatkuva syöte kootaan siis muovaustyökalujen toiminta-jaksojen välissä nostamalla kuljetin 16' asentoon 16 samalla nopeudella, jolla rainaa syötetään kuljettimen hihnalle.

Kuvio 3 on samanlainen kuin kuvio 2, mutta se esittää eräitä vaihtoehtoisia asentoja, 6' ja 8', jotka on sovitettu lyhentämään kosketusaikaa ja sen vuoksi lyhentämään kuuman rainan jäähtymisaikaa. Kääntöpiste 20 on myös siirretty pitemmälle kuljett ime 11 a, joskin edelleen rainan tasossa, pisteeseen 20'. Siten matka, jolla sula raina on liikkuvalla kuljettimel1 a, on pienentynyt, mutta kuljettimen kääntyminen, joka tarvitaan rainan syöttämiseksi pisteestä 11 pisteeseen 11' on säilytetty.

* Jotta paremmin ymmärrettäisiin, miten keksintömme mukainen me netelmä voidaan sovittaa tähän jaksottaisesti toimivaan lämpö-muovausprosessiin, viittaamme nyt kuvioon 4.

Kuviossa 4A naarasmuotti 17 on kokonaan taaksevedetyssä asen-. nossaan ja ejektori 22 on ulostyönnetyssä asennossaan naaras- muotin avoimella suulla takaamassa sen, että muovattu säiliö 14 on työnnetty kokonaan irti muotin suulta. Raina on myös kiinteässä olomuodossa muotin 17 yläreunaan saakka. Kylmä raina joka on tullut edellisestä muovaussyklistä ja joka menee muotin 17 alareunan alapuolelle, joutuu kahden vastakkaisen koneistetun nippitelan 26 parin muodostaman sarjan väliin tai minkä tahansa muiden vetolaitteiden väliin, jotka on sovitettu 18 95218 siten, että ne tarttuvat rainan ulkoreunoihin, mutta jättävät tilaa muovatun tuotteen 14 seuraavalle liikkeelle.

Telat 26 pidetään liikkumattomia syklin kuviossa 4A esitetyllä hetkellä ja siten ne kannattavat muotin 17 alapuolelta muotin 17 ylärajaan ulottuvan jäähtyneen rainan koko painoa. Samalla hetkellä kuljetin kääntyy kääntöpisteen 20 ympäri, jolloin kuljettimen rulla 16 siirtyy ylöspäin samalla nopeudella, jolla raina 11 tulee kuljettimen päästä. Tästä hetkestä alkaen kuuman muovattavan rainan se osa, joka riippuu pystysuoraan rainan jäähtyneen osan ja kuljettimen telan 16 välillä, ei ole olennaisesti venyneenä eikä puristettuna.

Edelleen on tärkeätä ymmärtää, että temperointite1 ojen ja kuljettimen sovitus on sellainen, että kuljettimelta lähtevän rainan tilanne on sellainen, että kuljettimella olevan viileämmän, suhteellisesti jäykemmän alakerroksen ei ole sallittu kuumentua samassa määrin kuin kuviossa 1 on esitetty ja siihen liittyvässä selityksessä on mainittu, niin että tämä jäykempi kerros kuumenee edelleen kuuman rainan pystysuoraan riippuvassa osassa telan 16 ja kiinteän rainan välissä, joka alkaa muotin 17 yläreunan vaakasuoralta tasolta.

Itse asiassa tämä jäykempi kerros kuumenee proportionaalisesti enemmän sen jälkeen kun se lähtee kuljettimen poistopäästä telan 16 kohdalta, kunnes se estii jäähtyneen rainan liittymäkohtaan. Olemme todenneet odottamatonta etua saatavan siitä, että tämän edellä mainitun jäykemmän kerroksen jäykkyydessä tapahtuva asteittaisuus vaikuttaa siten, että se pienentää rainan luonnollista taipumusta valua pystysuoraan suuremmassa määrin rainan sillä alueella, joka on lähinnä kuljettimen telan poistopistettä. Tämä taipumus, joka johtuu tämän alueen alapuolella riippuvan rainan painosta, tasapainottuu nyt olennaisesti pinnan jäykkyyden vähittäiseen vähenemisen vaikutuksesta, niin että riippuvan rainan todetaan pysyvän suhteellisen tasapaksuisena. Mahdollinen kasaantunut kokonaisvaluminen voidaan sitten kompensoida lisäämällä hieman telan 16 pystysuuntaisen noston nopeutta verrattuna nopeuteen, jolla raina • · 19 95218 lähtee kuljettimen päästä.

Kuviossa 4B kuljetin on sitten käännetty alaspäin kääntöpis-teen 20 ympäri nopeudella, joka on suhteellisesti suurempi kuin rainan syöttönopeus. Nopeus, jolla kuljettimen telaa 16 lasketaan alaspäin tällä kääntöliikkeellä, on sovitettu nyt pyörivien nippitelojen 26 kehänopeuteen, jolloin rainan se osa, joka on nyt laskettu muottien 17 ja 18 väliin, ei ole olennaisesti venytettynä eikä puristettuna. Nippitelaparia 26 voidaan siirtää myös sivullepäin, kuten kuviossa on esitetty, jotta se mukautuu mahdolliseen kuljetintelan 16 liikkeen si-vukomponenttiin, kun kuljetinta käännetään.

Valmis tuote 14 on siten siirretty alas, kuin myös ympärillä olevan rainan kiinteä osakin, mutta ei välttämättä siinä kiinni olevana.

On myös syytä huomata, että telan 16 pyörimisnopeus pidetään vakiona tämän ja seuraavan vaiheen aikana.

Kuviossa 4C kuljetin on esitetty jälleen känntymässä ylöspäin nopeudella, joka on sama kuin millä raina lähtee kuljettimen telalta 15. Muotit ovat suljetussa ja kiinnipuristetussa asennossa ja koirasmuotin venytinosa 23 on työnnettynä kuumaan rainaan osallistumassa uuden tuotteen muovaukseen.

Tyypillisessä 1ämpömuovauksessa muotit ovat tässä yhteenpuristuneessa asennossa suurimman osan syklin kokonaisajasta, tavallisesti yli 70 prosenttia syklin kestoajasta.

Kuviossa 4D kuljetin on esitetty yhä kääntymässä ylöspäin ylimpään asentoonsa ja muotit ovat juuri avautumassa. Kun < *. muotit ovat avautuneet, sykli päättyy ja uusi sykli alkaa taas, kuten kuviossa 4A.

Jotta vielä paremmin ymmärrettäisiin, miten keksintömme mukainen menetelmä voidaan yksinkertaisesti soveltaa rainoihin, jotka ovat lämpötilaltaan, materiaaliltaan, paksuudeltaan ja « « 20 9 5 2 1 8 nopeudelta, jolla raina syötetään jaksottaisesti toimivaan lämpömuovauskoneeseen, erilaisia, kuviossa 3 esitetään tela 5 uudessa asennossa 6' ja kääntötela 8 uudessa asennossa 8'. Kääntöpiste 20 on nyt myös siirretty uuteen asentoon 20' ja se on edelleen rainan siinä tasossa, jossa se lähtee kääntörul-lalta 8' ja ensi kerran koskettaa kuljettimen hihnaan 10.

Tätä konfiguraatiota käytetään yleensä, kun käsitellään 2-3 mm:n paksuista polypropeeni 1evyä, kun taas telan 6 kuviossa 2 esitettyä asentoa käytetään yleensä paksumman, 4-5 mm:n paksuisen polypropeeni levyn käsittelyssä.

On todettu hyväksi, että telan 6 kulma-asentoa voidaan säätää mihin tahansa asentoon asennosta, jossa se on pystysuorassa samassa linjassa telan 3 kanssa ylimmässä asennossaan, noin 135° alaspäin asentoon, jossa telan 6 pinta on melkein koskettamassa telan 2 pintaan.

Samaten kohtaa, jossa raina lähtee telalta 6 ja menee kulje-tinhihnalle ja joka määrää myös kääntöpisteen 20 sijainnin, olisi mieluiten voitava säätää matkalla, joka on noin 2/3 kuljettimen pituudesta, kuten on esitetty kuljetintelan 9 ja kul-jetintelan 16 välisellä keskimatkalla. Edelleen on todettu hyväksi, mutta ei välttämättömäksi, että kaikki nämä telojen 6 ja 8 asennot ja kuljettimen kääntöpisteen 20 asennot on kytketty mekanismilla, joka pitää niiden välisen ennaltahalutun geometrisen suhteen muuttumattomana. Alan ammattilainen tuntee monia sopivia mekanismeja ja laitteita tämän aikaansaamiseksi eikä tätä keksintöä ole tarkoitus rajata rajoittamalla sitä mihinkään tällaiseen mekanismin muotoon.

Kuviosta 3 on selvää, että kääntöpisteen 20 sijaintia on voi-tava säätää rajoittamatta kuljettimen pyörimisastetta siinä määrin, että kuljettimen poistopään 16 siirtämä pystysuuntainen välimatka epäedullisesti lyhenee.

Kuvioissa 2 ja 3 kuvatut laitteet kääntöpisteen 20 muuttamiseksi asentoon 20' ohuempaa levyrainaa varten eivät ole tar- » 21 95218 koitetut rajaamaan keksinnön alaa. Samaan tulokseen voidaan myös päästä esimerkiksi pitämällä kuljettimen tela 9 yhdessä kääntötelan 8' kanssa, mutta lyhentämällä rainan kosketusmat-kaa kuljettimeen siirtämällä kuljettimen telaa 16 lähemmäs kuljettimen telaa 9.

Keksintömme mukaisen menetelmän vielä eräs variaatio on esitetty kuviossa 6, jossa kuljettimen pituutta voidaan venyttää rainan kannattamiseksi kahden liikkuvan muotin 17 ja 18 väliseen kitaan. Kuviossa 6 raina temperoidaan säädettävillä teloilla (ei esitetyillä) käyttäen samaa menetelmää, jota kuvattiin edellä kuvioitten 1-4 yhteydessä, ja se syötetään liikkuvalle kuljetinhihnalle 10 valinnaisen kääntötelan 8 kautta. Tässä esimerkissä on esitetty 1,5 mm:n paksuinen raina, joka syötetään kuljettimelle vakionopeudella 6 m/min. Hihnakuljet-timessa on lämpötilaltaan säädetty, vakionopeudella pyörivä vetotela 9, vaakasuoraan siirrettävä tela 16 ja pystysuoraan siirrettävä varastotela 25. Kuvio 6A esittää alempaa muovaus-työkalua 28 täysin avoimessa, alimmassa asennossa, kun taas ylempi muovaustyökalu 27 on laskettuna kuumalle rainalle kiinni siihen. Tarkoitus on sitten painaa kuuma raina ylempää muovaustyökalua 27 vasten alipaineen avulla. Sillä aikaa kun ylempää muovaustyökalua lasketaan rainalle ja saadaan aikaan alipaine, ylemmän muovaustyökalun ja kuljetintelan 16 on määrä kummankin liikkua ainevirran suuntaan nopeudella 6 m/min ja niiden on määrä olla samassa linjassa keskenään.

Kuviossa 6B ylä- ja alamuovaustyökalut on esitetty yhteenpu-ristettuina liikkumassa kohdakkain nopeudella 6 m/min ainevirran suuntaan. Kuljettimen tela 16 on vedetty pois muottien välistä, ennen niiden sulkeutumista, jättäen alipaineella puristetun rainaosan taakseen ylämuottiin kiinnittyneenä. Jotta kuljetinhihna saadaan vedetyksi pois rainaa vahingoittamatta, on tärkeää, että hihnan ja rainan välinen kiinnitarttuminen saadaan vältetyksi keksintömme mukaisella rainan jäähdytysme-netelmällä.

Telojen 9 ja 16 välisen uuden lyhyemmän etäisyyden kompensoi- 22 9 5 2 1 8 miseksi ja kuljetinhihnan 10 kiristyksen ylläpitämiseksi siirrettävä tela 25 laskettiin alas samanaikaisesti kun telaa 16 siirrettiin taaksepäin. Suhteellisen nopean taaksepäin siir-tymisensä jälkeen tela 16 aloittaa sitten välittömästi liikkeensä eteenpäin nopeudella 6 m/min, sen yläpuolella olevan hihnan suhteellisen nopeuden pitämiseksi nollassa. Tela 16 siirtyy sitten eteenpäin välittömästi yhteenpuristettujen muottien taakse kannattaen olennaisesti koko kuumaa rainaa lukuunottamatta jo muottien väliin puristettua osaa, sillä aikaa kun tuotteen muovaus ja jäähdyttäminen tapahtuvat.

Kuviossa 6C näemme erään tavan, jolla muovaustyökalut voidaan erottaa toisistaan ja muovatut osat heittää ulos. Alempi muo-vaustyökalu 28 on laskettu alas kiinnipuristetusta asennosta ja se on indeksoitu tai siirretty taaksepäin kohtaan, jossa se on 1ähtöasennon, jossa se oli kuviossa 6A, takana. Sitten ejektorit työntävät valmiit osat ulos ylämuotista ennen kuin ylämuotti palaa takaisin lähtöasentoonsa, joka on esitetty kuviossa 6A.

Eräs toinen keksintömme mukaisen menetelmän variaatio on esitetty kuviossa 7, jossa rainan lämpötilaa säädetään jälleen säädettävillä temperointiteloi1 la edellä kuvatun menetelmän mukaisesti ja syötetään jälleen vakionopeudella liikkuvalle kuljetinhihnalle kääntötelan 8 avulla. Lämpötilaltaan säädetty vetotela 9 pyörii samalla kehänopeudella kuin tela 8, mutta : tela 6 pyörii vaihtuvalla nopeudella ainerainan pitämiseksi paikallaan, kun muotit 17 ja 18 ovat puristettuina yhteen (ei esitetty) tuotteen 19 muovauksen aikana. Muotit 17 ja 18 eivät liiku materiaalin syöttösuuntaan. Kun muovaussykli on päättynyt ja muotit 17 ja 18 on vedetty niiden täysin avoimeen asentoon, tela 16 pyörii suhteellisesti suuremmalla kehänopeudel la kuin tela 9 uuden kuuman materiaalin 11 syöttämiseksi muottien väliin seuraavaa muovaussykliä varten. Jatkuvasti syötetty materiaali varastoidaan muovaussyklin ajaksi, samalla kun tela 16 pysyy paikallaan, pidentämällä hihnan yläosaa nostotelalla 24, jota nostetaan ylöspäin muuttuvalla nopeudella, joka pitää hihnan yläpinnan kiristettynä, niin että jatku- „ 95218 23 vasti liikkuvan hihnan yläpinta pitenee samalla nopeudella kuin materiaalia tulee sille.

Valinnaisesti käytetään pyöriviä nippiteloja 26 kannattamaan jähmettyneen materiaalin ja valmiin tuotteen painoa, kuten kuvattiin yksityiskohtaisemmin kuvion 4 yhteydessä selostetun menetelmän yhteydessä.

Hihnan jaksottainen piteneminen ja lyheneminen sen yläpinnalla kompensoidaan sitten liikkuvan telan 25 avulla.

Kuvio 8 esittää vielä erästä toista variaatiota, jossa hihnan pituutta lisätään sen yläpinnalla jatkuvasti syötetyn materiaalin varastoimiseksi muottien 17 ja 18 toimintasyklin välillä. Tässä tapauksessa tela 27 pyörii muuttuvalla nopeudella hihnan ja sen kannattaman rainamateriaalin kuljettamiseksi telan 16 yli, kun muotit 17 ja 18 ovat täysin avoimessa asennossa. Hihnan yläpinnan vaadittu kokonaispituus varastoidaan tässä tapauksessa antamalla hihnan roikkua alaspäin yhdessä rainamateriaalin painon kanssa sinä aikana, kun pyörivä tela 27 pysyy paikallaan.

Kaikissa muissa suhteissa kuvioissa 7 ja 8 esitetyt menetelmät toimivat samalla tavoin.

Alan ammattilaiselle on selvää, että kuvioissa 7 ja 8 kuva-tuissa menetelmissä on tiettyjä etuja ja haittoja kuviossa 4 kuvattuun menetelmään verrattuna. Eräs etu on se, että raina on kokonaan kannatettuna lukuunottamatta suhteellisen lyhyttä aikaa, jona sulatteen seuraava osa syötetään avoimien muottien väliin, mikä saattaa vähentää kuvion 4 mukaisen menetelmän pystysuoraan riippuvan kannattamattoman rainan taipumusta venyä pystysuoran valumisen vaikutuksesta. Eräs haitta on se, että kuvioiden 7 ja 8 mukaiset menetelmät (samoin kuin kuvion 6 mukainen menetelmä) vaatii materiaalin pitemmän kosketusajan hihnaan ja rainan alapintaa joudutaan jäähdyttämään enemmän, jos halutaan välttää rainan tarttuminen hihnaan. On myös selvää, että rainamateriaalin se osa, joka pysyy paikallaan kul- 24 95218 jettimen päätetelalla 16 kuvioiden 7 ja 8 mukaisissa menetelmissä, on erilaisessa lämpötilaympäristössä telan 16 vaikutuksesta. Tämä saattaa johtaa siihen, että rainassa esiintyy kapeita kaistoja, joiden muovattavuus on erilainen kuin rainan muun osan. Näitä kaistoja ei voida käyttää minkään lopputuotteen osana, mutta ne voidaan pelkästään puristaa muotteihin valmistuotealueen ulkopuolella. Tämä saattaa johtaa käyttökelpoisen rainan vähenemiseen ja "reunajätteen" lisääntymiseen, kuten tiedetään lämpömuovauskoneissa. Lisääntynyt reu-najätteen määrä pienentää muovauslaitteiston tuotosta.

Claims (16)

1. 25 95218
2. 1. Onttojen kappaleiden (14, 19) lämpömuovausmenetelmä, jossa ekstrudoidaan termoplastista ainetta oleva raina (1) suoraan sarjalle lämpötilaltaan säädettyjä temperointiteloja (3, 6), jäähdytetään rainan (1) ylä- ja alapintakerrokset ohjaamalla raina (1) mainittujen temperointitelojen (3, 6) kautta, samalla kun rainan (1) sisäosa pidetään sulana mainittujen pintakerrosten välissä, syötetään osittain jäähdytetty raina (1) kuljettimelle (10), annetaan rainan olla kuljettimella, kunnes rainan pintakerros, joka on kosketuksessa kuljettimeen, on lämmennyt rainan sulan sisäosan vaikutuksesta lämpömuovattavaan lämpötilaan, joka on alhaisempi kuin lämpötila, jossa raina tarttuu kuljettimeen, ja kuljetetaan raina lämpömuovauskoneen (15) sisäänmenoon, tunnettu siitä, että rainan (l) pintakerroksen uudelleen-kuumentumista säädetään säätämällä kuljettimen (10) sitä pituutta, jolla pintakerros on kosketuksessa kuljettimeen.
3. 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ko. pituuden säätö suoritetaan uudel-leensijoittamalla temperointiteloista (3, 6) erillään oleva kääntötela (8).
4. 3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kuljettimen (10) lämpötilaa säädetään (9) pintakerroksen uudelleenkuumentumisen säätelyn edistämiseksi.
5. 4. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että matkaa, jolla raina (1) ja temperointitelat (3, 6) ovat kosketuksessa toisiinsa, säädetään rainan (1) lämpötilan säätelyn edistämiseksi.
6. 5. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että raina (1) syötetään kuljet-timelta (10) vaakasuoraan lämpömuovauskoneen (15), jossa on pystysuorassa vastakkain olevat muotit (12, 13; 27, 28), syöttöön. 95218 26
7. 6. Jonkin patenttivaatimuksista 1-4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että raina (1) syötetään kuljetti-melta (10) pystysuoraan lämpömuovauskoneen (15), jossa on vaakasuorassa vastakkain olevat muotit (17, 18), syöttöön.
8. 7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että rainan (1) pituus on kuljettimen (10) ja muottien (17, 18) välillä ainoastaan oman rakenteensa kannattamana, mutta se on kannatettuna (26) sen lähtiessä muoteilta .
9. 8. Laite termoplastisen rainan (1) syöttämiseksi ekstruu-derilta lämpömuovauskoneeseen (15), johon laitteeseen kuuluu sarja lämpötilaltaan säädettyjä temperointiteloja (3, 6) sulaa termoplastista ainetta olevan rainan (1) vastaanottamiseksi ekstruuderilta, temperointitelojen aseman ollessa säädettävissä, ja kuljetinlaitteita (10) jäähdytetyn rainan (1) vastaanottamiseksi temperointiteloilta (3, 6) ja rainan (1) kuljettamiseksi lämpömuovauskoneen (15) syöttöön, tunnettu siitä, että kuljetinlaitteiden (10) rainan (1) kanssa kosketuksessa olevaa pituutta voidaan säätää, jolloin rainan (1) kuljetinlaitteiden (10) kanssa kosketuksessa olevan pinnan lämpötilaa voidaan säädellä niin, että se tulee lämpömuovauskoneeseen (15) lämpömuovattavassa lämpötilassa, joka on alhaisempi kuin lämpötila, jossa raina (1) tarttuu kuljetinlaitteisiin.
10. 9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen laite, tunnettu siitä, että kuljetinlaitteisiin (10) kuuluu koneistettu kul-jetinhihna. ·' 10. Patenttivaatimuksen 8 tai 9 mukainen laite, tun nettu siitä, että kuljetin (10) on kääntyvä, niin että sen poistopää (16) saadaan siirretyksi lämpömuovauskoneen (15) syöttöön päin ja siitä poispäin.
11. 11. Patenttivaatimuksen 10 mukainen laite, tunnettu siitä, että kuljetinlaite (10) kääntyy pisteen (20) ympäri, 27 95218 joka on olennaisesti rainan (1) tasossa sen koskettaessa kuljetinlaitetta (10).
12. 12. Patenttivaatimuksen 11 mukainen laite, tunnettu siitä, että mainitun kääntöpisteen (20) sijaintia voidaan säätää.
13. 13. Patenttivaatimuksen 8 mukainen laite, tunnettu siitä, että matkaa, jolla kuljetin (10) on kosketuksessa rainaan (1), voidaan säädellä myös niin, että osa jatkuvasti syötettyä rainaa (1) voidaan pidättää ja syöttää pidätetty osa jaksottaisesti lämpömuovauskoneeseen (15).
14. 14. Patenttivaatimuksen 8 mukainen laite, tunnettu siitä, että kuljetin (10) sijaitsee lämpömuovauskoneen (15) syöttöön nähden siten, että raina (1) voidaan syöttää vaakasuorassa suunnassa lämpömuovauskoneeseen (15), ja lämpömuovauskoneen (15) muotit (27, 28) ovat siirrettävissä siten, että kuljetin (10) voidaan työntää sisään ja vetää ulos.
15. 15. Patenttivaatimuksen 8 mukainen laite, tunnettu siitä, että kuljetin (10) sijaitsee lämpömuovauskoneen (15) syöttöön nähden siten, että raina (1) voidaan syöttää pystysuorassa suunnassa lämpömuovauskoneeseen (15).
16. 16. Patenttivaatimuksen 15 mukainen laite, tunnettu siitä, että siinä on kannatinelimiä (26) lämpömuovauskonees-ta (15) tulevan tuotteen kannattamiseksi, mutta ei kannatinelimiä rainan (1) kannattamiseksi kuljettimen (10) ja lämpömuovauskoneen (15) välillä. 28 9 5 2 1 8